CN101275650A

CN101275650A - 一种双金属带传动的无级变速器

Info

Publication number: CN101275650A
Application number: CNA2008101116669A
Authority: CN
Inventors: 曾攀
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2008-05-16
Publication date: 2008-10-01

Abstract

一种双金属带传动的无级变速器，该无级变速器含有主动传动轴，被动传动轴，分别设置在主动传动轴和被动传动轴上的第一定锥盘和第二定锥盘，设置在主动传动轴上沿轴向进行滑动且对称布置在第一定锥盘两侧的第一动锥盘和第二动锥盘，设置在被动传动轴上沿轴向进行滑动且对称布置在第二定锥盘两侧的第三动锥盘和第四动锥盘，位于定锥盘和动锥盘之间的摩擦片以及连接主动传动轴与被动传动轴之间的第一传动金属带或链和第二传动金属带或链。本发明采用两个金属带或金属链的传动、传动机构简单，具有传动转矩大、传动系统的效率和可靠性高、使用寿命长等特点。

Description

一种双金属带传动的无级变速器

技术领域

本发明涉及一种无级变速器传动装置，属于机械传动技术领域。

背景技术

变速器有手动变速器、自动变速器、无级变速器；对于手动变速器，由于每挡的齿轮组的齿数是固定的，则各挡的变速比是个定值(也就是所谓的“级”)，比如，对于轿车而言，一挡变速比是3.455，二挡是2.056，再到五挡的0.85，这些数字再乘上主减速比就是总的传动比，总共只有5个值(即有5级)，所以说它是有级变速器。对于自动变速器，它是利用车速和负荷(油门踏板的行程)进行双参数控制，也为有级式变速器，只不过自动变速器能根据车速的快慢来自动实现挡位的增减，可以消除手挡车“顿挫”的变挡感觉。而无级变速器与有级式的区别在于，它的变速比不是间断的点，而是一系列连续的值，譬如可以从3.455一直变化到0.85，无级变速器结构比传统变速器简单，体积更小，它既没有手动变速器的众多齿轮副，也没有自动变速器复杂的行星齿轮组，它主要靠主、从动轮和金属带(链)来实现速比的无级变化。

无级变速技术CVT(Continuously Variable Transmission)采用传动带(链)和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配。金属带由两束金属环和几百个金属片构成。主动轮组和从动轮组都由可动盘和固定盘组成，与油缸靠近的一侧带轮可以在轴上滑动，另一侧则固定。可动盘与固定盘都是锥面结构，它们的锥面形成V型槽来与V型金属传动带(链)啮合。发动机输出轴输出的动力首先传递到CVT的主动轮，然后通过V型传动带传递到从动轮；对于汽车来说，最后还经减速器、差速器传递给车轮来驱动汽车。工作时通过主动轮与从动轮的可动盘作轴向移动来改变主动轮、从动轮锥面与V型传动带啮合的工作半径，从而改变传动比。可动盘的轴向移动量是由操作者根据需要通过控制系统调节主动轮、从动轮液压泵油缸压力来实现的。由于主动轮和从动轮的工作半径可以实现连续调节，从而实现了无级变速。

在金属带(链)式无级变速器的液压系统中，从动油缸的作用是控制金属带的张紧力，以保证来自发动机的动力高效、可靠的传递。主动油缸控制主动锥盘的位置沿轴向移动，在主动轮组金属带沿V型槽移动，由于金属带的长度不变，在从动轮组上金属带沿V型槽向相反的方向变化。金属带在主动轮组和从动轮组上的回转半径发生变化，实现速比的连续变化。然而提高传动带性能和CVT传递功率极限的研究一直在进行，将液力变矩器集成到CVT系统中，主、从动轮的夹紧力实现电子化控制，在CVT中采用节能泵，传动带用金属带代替传统的橡胶带。新的技术进步克服了CVT系统原有的技术缺陷，导致了传递转矩容量更大、性能更优良的第二代CVT的面世。与四档自动变速器相比，CVT系统能够将加速性能提高10％，燃油经济性提高10％-15％。目前CVT技术发展得相当迅速，各大汽车厂家都在加强这一领域的研发，尤其是在混合动力汽车具有广泛前景的将来，CVT的地位和作用更是无可替代，它将会是未来变速器发展的大趋势。

无级变速器具有结构简单，体积小，零件少、工作速比范围宽、经济性高等特点，易与发动机形成理想的匹配，从而改善燃烧过程，进而降低油耗和排放；然而现有技术中使用的无级变速器传递力矩还不够大、传递功率比较有限(转矩一般局限于135Nm以下)以及传动带容易损坏等缺陷。因此，目前研究开发传递大转矩的无级变速器是当前的一个重要攻关方向。

发明内容

针对现有技术的不足和缺陷，本发明的目的是提供一种双金属带传动的无级变速器，以解决现有技术中传递力矩较小的难题，克服无级变速器传递效率低、使用寿命短等不足。

本发明的技术方案如下：

一种双金属带传动的无级变速器，其特征在于：该无级变速器含有主动传动轴，被动传动轴，分别设置在主动传动轴和被动传动轴上的第一定锥盘和第二定锥盘，设置在主动传动轴上沿轴向进行滑动且对称布置在第一定锥盘两侧的第一动锥盘和第二动锥盘，设置在被动传动轴上沿轴向进行滑动且对称布置在第二定锥盘两侧的第三动锥盘和第四动锥盘，位于定锥盘和动锥盘之间的摩擦片以及连接主动传动轴与被动传动轴之间的第一传动金属带或链和第二传动金属带或链。

本发明的上述技术方案中，所述的第一定锥盘和第二定锥盘为对称的双锥面盘件。所述的第一动锥盘和第二动锥盘与主动传动轴采用球键连接；第三动锥盘和第四动锥盘与被动传动轴采用球键连接。

本发明的另一技术特征还在于：所述的摩擦片采用自适应调节的摩擦片结构，该摩擦片结构含有主连接片、与主连接片相连的鞍片、转动耳片以及套设在鞍片上的多层金属传动钢带环；所述的鞍片采用前后对称布置的两个鞍片，转动耳片分别设置在鞍片的左右两端；转动耳片呈“凸”形，由耳片支撑和耳片端头两部分组成；所述的耳片支撑设置在两个鞍片之间，通过耳片轴与两个鞍片连接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及效果：①在每个主动传动轴和被动传动轴上分别有两个动锥盘，两根传动金属带(链)，具有传动转矩大(比现有的无级变速器提供大近一倍的转矩)、传动系统的效率高和锥盘的使用寿命延长等特点。②还可充分采用现有的无级变速器控制器来控制动锥盘的移动，并未使系统的控制复杂性增加；⑤由于采用了双金属传动带(链)，使得传递的可靠性大大提高；主动传动轴和被动传动轴上的机构基本相同，可以降低制造难度。④本发明所使用的摩擦片采用自适应调节的摩擦片结构，使得传动带(链)与锥盘的接触区增大，接触压力均匀；而且，转动耳片可以自适应调节摩擦贴合角度以减少传动带(链)偏斜带来的影响，使得接触的自适应匹配性增强。

附图说明

图1为本发明提供的双金属带传动的无级变速器的结构示意图。

图2为采用自适应调节的摩擦片结构的无级变速器的结构示意图。

图3为本发明提供的自适应调节的摩擦片结构的主视图。

图4为图3的侧视图。

图5为“凸”形转动耳片的立体结构图。

图中：1-主动传动轴；2-主动传动轴上的定锥盘；3-主动传动轴上的第一动锥盘；4-主动传动轴上的第二动锥盘；5-被动传动轴；6-被动传动轴上的定锥盘；7-被动传动轴上的第一动锥盘；8-被动传动轴上的第二动锥盘；9-第一金属传动带；10-第二金属传动带；11-自适应调节的摩擦片；12-主连接片；13-鞍片；14-耳片轴；15-耳片端头；16-多层金属传动钢带环；17-转动耳片；18-耳片支撑；19-耳片摩擦面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理、结构及工作过程具体实施方式作进一步的说明：

图1为本发明提供的双金属带传动的无级变速器的结构示意图。该无级变速器含有主动传动轴1，被动传动轴5，分别设置在主动传动轴和被动传动轴上的第一定锥盘2和第二定锥盘6，设置在主动传动轴上沿轴向进行滑动且对称布置在第一定锥盘两侧的第一动锥盘3和第二动锥盘4，设置在被动传动轴上沿轴向进行滑动且对称布置在第二定锥盘两侧的第三动锥盘7和第四动锥盘8，位于定锥盘和动锥盘之间的摩擦片11以及连接主动传动轴与被动传动轴之间的第一传动金属带9和第二传动金属带10。第一定锥盘2和第二定锥盘6为对称的双锥面盘件。第一动锥盘3和第二动锥盘4与主动传动轴采用球键连接；第三动锥盘7和第四动锥盘8与被动传动轴亦采用球键连接。

本发明所述的摩擦片11可以采用现有技术中普通的摩擦片，优选采用自适应调节的摩擦片结构，如图4所示。自适应调节的摩擦片结构含有主连接片12、与主连接片相连的鞍片13、转动耳片17以及套设在鞍片上的多层金属传动钢带环16；所述的鞍片采用前后对称布置的两个鞍片，转动耳片分别设置在鞍片的左右两端；转动耳片呈“凸”形，由耳片支撑18和耳片端头15两部分组成；所述的耳片支撑设置在两个鞍片之间，通过耳片轴14与两个鞍片连接。工作时，转动耳片17可根据耳片摩擦面19与锥盘母线的接触状态进行自适应的旋转。由于在鞍片的左右两侧分别设有转动耳片，使得金属传动带(或链)与锥盘的接触区增大，锥母线为直线，接触压力均匀；而且，转动耳片可以自适应调节摩擦贴合角度以减少传动带(链)偏斜带来的影响，使得接触的自适应匹配性增强。

若要实现减速传动，则主动转动轴1上的第一动锥盘3和第二动锥盘4以定锥盘2为中点，同时向外侧滑动；而此时被动传动轴5上的第一动锥盘7和第二动锥盘8以定锥盘6为中点，同时向内侧滑动；传动第一金属带9和第二传动金属带10的长度是固定的，传动比由主动传动轮组和被动传动轮组上金属带的转动半径之比来确定，两个传动轴上动锥盘的轴向移动量可根据减速传动比来确定，可以采用液压系统来控制动锥盘的轴向移动，即利用目前在带式(链式)无级变速器广泛使用的液压控制系统，但需要对每一个轴上的两个动锥盘进行同步控制，也可以采用纯机械电子式的控制方式，所有的移动应保持同步，并使传动带(链)上摩擦片11与锥盘之间保持一个合适的压力。

若要实现增速传动，则主动转动轴1上的第一动锥盘3和第二动锥盘4以定锥盘2为中点，同时向内侧滑动；而此时被动传动轴5上的第一动锥盘7和第二动锥盘8以定锥盘6为中点，同时向外侧滑动；传动比由主动传动轮组和被动传动轮组上金属带(或链)的转动半径之比来确定，两个传动轴上动锥盘的轴向移动量可根据增速传动比来确定，所有的移动应保持同步，并使传动带(链)上摩擦片11与锥盘之间保持一个合适的压力。

Claims

1、一种双金属带传动的无级变速器，其特征在于：该无级变速器含有主动传动轴(1)，被动传动轴(5)，分别设置在主动传动轴和被动传动轴上的第一定锥盘(2)和第二定锥盘(6)，设置在主动传动轴上沿轴向进行滑动且对称布置在第一定锥盘两侧的第一动锥盘(3)和第二动锥盘(4)，设置在被动传动轴上沿轴向进行滑动且对称布置在第二定锥盘两侧的第三动锥盘(7)和第四动锥盘(8)，位于定锥盘和动锥盘之间的摩擦片(11)以及连接主动传动轴与被动传动轴之间的第一传动金属带(9)和第二传动金属带(10)。

2、按照权利要求1所述的一种双金属带传动的无级变速器，其特征在于：所述的第一定锥盘(2)和第二定锥盘(6)为对称的双锥面盘件。

3、按照权利要求1所述的一种双金属带传动的无级变速器，其特征在于：第一动锥盘(3)和第二动锥盘(4)与主动传动轴采用球键连接；第三动锥盘(7)和第四动锥盘(8)与被动传动轴采用球键连接。

4、按照权利要求1、2或3所述的一种双金属带传动的无级变速器，其特征在于：所述的摩擦片(11)采用自适应调节的摩擦片结构，该摩擦片结构含有主连接片(12)、与主连接片相连的鞍片(13)、转动耳片(17)以及套设在鞍片上的多层金属传动钢带环(16)；所述的鞍片采用前后对称布置的两个鞍片，转动耳片分别设置在鞍片的左右两端；转动耳片呈“凸”形，由耳片支撑(18)和耳片端头(15)两部分组成；所述的耳片支撑设置在两个鞍片之间，通过耳片轴与两个鞍片连接。