CN102230525A - 扩大传递扭矩及变速比的传动带无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扩大传递扭矩及变速比的传动带无级变速器，包括输入轴和输出轴，在输入轴两侧各设有一根中间轴，在输入轴上设有四个并排的锥盘，其中，位于两端的锥盘相向设置且固定在输入轴上，位于中间的锥盘背向设置且相互固定并与输入轴滑动连接，在锥盘之间分别形成宽度可调的带槽；从动变速机构是由两个相向设置且固定在对应中间轴上的锥盘构成，在中间轴上的锥盘之间各自形成宽度固定的带槽；在带槽之间对应的设有环形的传动带；在中间轴上还分别安装有若干个带有同步器的挡齿轮组，挡齿轮组分别与安装在输出轴上的输出齿轮啮合。本发明的变速器具有大范围传动比，而且增大了传递的扭矩，还达到了延长了变速器使用寿命的目的。

Description

扩大传递扭矩及变速比的传动带无级变速器

技术领域

本发明涉及一种汽车变速器，具体为一种扩大传递扭矩及变速比的传动带无级变速器。

 

背景技术

 现有汽车变速技术中，变速机构分为两种类型：一种为有级变速器，另一种为无级变速器（Continuously Variable Transmission，简称CVT）。有级变速器的优点在于能传递大功率和大扭矩，其动力传递较准确、可靠性高，但其缺点是挡数有限，不能充分发挥汽车发动机的性能，而且有级变速器中的自动变速箱还存在油耗高的缺陷。另一种的无级变速器（以下统一用CVT表示）在理论上有无穷个挡位，CVT和有级变速器相比较，其优点是在一定范围内的传动比连续可变，使汽车发动机总能在动力输出较好的转速范围段工作，有利于降低油耗，而且没有有级变速器改变传动比时的换挡冲击，这样换挡时更为平滑。

 随着CVT的发展，出现了传动带式CVT，但是现有的传动带式CVT存在传递扭矩有限、变速比不够大的弱点，目前只用于中小排量的汽车。由于传动带式CVT采用的是对称直母线锥盘，传动带在变速过程中必然会产生偏斜，而偏斜对于CVT的传递能量过程是极为不利的。此偏斜量一方面会限制锥盘工作半径的变化范围，使得变速比的变化范围较小；另一方面还限制了锥盘半径的增大，使得可传递的转矩有限，即传动能力被限制，无法在更大排量汽车上使用。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明的主要目的在于解决现有传动带式无级变速器传动比范围不够大的问题，进一步还解决了传递的扭矩较小的问题，而提供一种具有大传动比和大传递扭矩的传动带式无级变速器。 

本发明的技术方案：扩大传递扭矩及变速比的传动带无级变速器，包括输入轴和输出轴，其特征在于，在所述输入轴的两侧分别设有第一中间轴和第二中间轴，在输入轴上设有主动变速机构，在所述的第一中间轴和第二中间轴上分别设置有用于与所述主动变速机构配合的从动变速机构；所述主动变速机构是由四个并排设置的锥盘构成，其中，位于两端的第一锥盘和第四锥盘相向设置且固定在输入轴上，位于中间的第二锥盘和第三锥盘背向设置且相互固定并与输入轴滑动连接，在第一锥盘和第二锥盘以及第三锥盘和第四锥盘之间分别形成宽度可调的第一带槽和第二带槽；所述从动变速机构是由两个相向设置在对应中间轴上的锥盘构成，第五锥盘和第八锥盘分别与第一中间轴及第二中间轴固联，在第五锥盘右侧的第六锥盘和在第八锥盘左侧的第七锥盘分别与第一中间轴及第二中间轴滑动连接，在第一中间轴上的第五锥盘和第六锥盘以及第二中间轴上的第七锥盘和第八锥盘之间各自形成宽度可调的第三带槽和第四带槽；在第三带槽和第二带槽之间以及第四带槽和第一带槽之间对应的设有环形的第一传动带和第二传动带，所述第一传动带和第二传动带均一端套在输入轴锥盘上，另一端分别套在对应的中间轴锥盘上；第六锥盘及第七锥盘上设置有油缸或可以使其沿轴向移动的机构，以实现第一传动带和第二传动带传动比的改变；在第一中间轴和第二中间轴与输出轴上还分别安装有若干个带有同步器的档齿轮组，所述的档齿轮组分别与安装在输出轴上对应的输出齿轮啮合，通过同步器有级地改变中间轴与输出轴的传动比。

本发明通过在两根中间轴上设置可滑动的锥盘，可以同时调节两条传动带的传动比，特别是，两条传动带的传动比变化方向相反，当其中一条传动带的传动比由大变小时，另一条传动带的传动比是由小变大，反之亦然。由于利用了这一特点，并配合有级的档齿轮传动结构，使得传动比的变化范围得到极大的拓展，还使得传递的扭矩也大幅提高，相对于传统的无级变速器，本发明变速器的变速比理论上能达到不受限制，采用同样强度规格的金属，传动转矩也扩大到两倍以上，甚至更大。

进一步，在第一中间轴和第二中间轴上还分别设有离合器。

进一步，所述的档齿轮组总共为三组，分别与所述的三组档齿轮组啮合的三个输出齿轮依次按直径由大到小排列。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、具有大范围传动比：本发明的变速器由于采用两条传动带交替工作（两条传动带分别传递动力），与不同档位的档齿轮组配合，就能使整个变速器的传动比能在大的范围内连续变化，进一步改善车辆燃油经济性和排放。

2、增大了传递的扭矩：通过设计档齿轮组的传动结构，使整个无级变速器的传动比增大，进而可以使传动带式CVT自身的传动比变化范围（即变速比）减小，这样在制造时可以增大CVT输入轴的锥盘半径，从而增大了传递扭矩。按照本发明的方案，使用现有CVT同样强度规格的传动带，可以设计出传递扭矩扩大为原来的两倍甚至更多的无级变速器，可以使CVT应用于更大排量的车辆。

3、延长了变速器的使用寿命：由于本发明的变速器采用两条传动带交替工作，从而延长了变速器的使用寿命。

附图说明

图1为本发明扩大传递扭矩及变速比的传动带无级变速器的结构示意图；

图2为本发明扩大传递扭矩及变速比的传动带无级变速器的另一种结构示意图。

图中，1—输入轴，2—输出轴，31—第一中间轴，32—第二中间轴，41—第一锥盘，42—第二锥盘，43—第三锥盘，44—第四锥盘，45—第五锥盘，46—第六锥盘，47—第七锥盘，48—第八锥盘，51—第一带槽，52—第二带槽，53—第三带槽，54—第四带槽，61—第一传动带，62—第二传动带，71—第一离合器，72—第二离合器，81—第一档齿轮组，82—第二档齿轮组，83—第三档齿轮组，91—第一档输出齿轮，92—第二档输出齿轮，93—第三档输出齿轮，11—第一档同步器，12—第二档同步器，13—第三档同步器。

 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的扩大传递扭矩及变速比的传动带无级变速器，包括输入轴1和输出轴2，在所述输入轴1的两侧各设有一根中间轴，所述输入轴1与第一中间轴31和第二中间轴32均通过传动带连接；在输入轴1上设有主动变速机构，在所述的第一中间轴31和第二中间轴32上分别设置有用于与所述主动变速机构配合的从动变速机构；所述主动变速机构是由四个并排设置的锥盘构成，所述锥盘为具有圆锥形斜面的圆盘，是现有的机械部件，在此不详述；其中，位于两端的第一锥盘41和第四锥盘44相向设置且固定在输入轴1上，位于中间的第二锥盘42和第三锥盘43背向设置且相互固定并与输入轴1滑动连接， 在调节第二锥盘42和第三锥盘43的位置时，是通过配套设置的液压缸来带动第二锥盘42和第三锥盘43左、右滑动，第一锥盘41和第二锥盘42以及第三锥盘43和第四锥盘44之间分别形成宽度可调的第一带槽51和第二带槽52。所述从动变速机构是由两个相向设置在对应中间轴上的锥盘构成，在第一中间轴31上的第五锥盘45和第六锥盘46以及第二中间轴32上的第七锥盘47和第八锥盘48之间各自形成宽度固定的第三带槽53和第四带槽54；在第三带槽53和第二带槽52之间以及第四带槽54和第一带槽51之间对应的设有环形的第一传动带61和第二传动带62，所述第一传动带61和第二传动带62均一端套在输入轴1上，另一端分别套在对应的中间轴上，形成同时运动的两副速比可变带传动结构（类似自行车链条）。当输入轴1旋转时，第一传动带61和第二传动带62将分别带动第一中间轴31和第二中间轴32旋转。在第一中间轴31上还设有第一离合器71、第一档齿轮组81和第三档齿轮组83，在第二中间轴32上还设有第二离合器72和第二档齿轮组82，所述第一档齿轮组81、第二档齿轮组82和第三档齿轮组83分别通过第一档同步器11、第二档同步器12和第三档同步器13与对应的中间轴结合；在输出轴2上对应的设有用于分别与第一档齿轮组81、第二档齿轮组82和第三档齿轮组83啮合的第一档输出齿轮91、第二档输出齿轮92和第三档输出齿轮93。

工作原理：参见图1，输入轴1引入外部动力并带动套在输入轴1上的第一传动带61和第二传动带62旋转，汽车起步时，第一传动带61处于速比最大状态，第一中间轴31上的第六锥盘46处于最靠近第五锥盘45的位置，相应的输入轴上的第二锥盘42、第三锥盘43处于远离第四锥盘44而且靠近第一锥盘41的位置，相应的第二中间轴32上的第七锥盘47处于远离第八锥盘48的位置，因而，第二传动带62处于最小速比状态，第一档同步器11结合，第二档同步器12、第三档同步器13均脱离，随着第一离合器71的闭合，动力经第一传动带61和第一档齿轮组81传给输出轴2，此时第二离合器72是分离的，第二传动带62空载，并不传递动力；随着车速的提高，如果需要变速器减小传动比，则使第七锥盘47上的油缸压力增加，迫使第七锥盘47向第八锥盘48靠拢，通过第二传动带62推动输入轴上的第二锥盘42和第三锥盘43一起向第四锥盘44靠拢，通过第一传动带61推动第一中间轴31上的第六锥盘46远离第五锥盘45，从而使第一传动带61速比减小，而空载的第二传动带62速比变大；当第一传动带61速比变化到已经是最小（此时，空载的第二传动带速比随之变化到最大），而车辆仍然需要变速器减小传动比时，第二档同步器12结合，使第二档齿轮组82啮合，接着，第一离合器71脱开的同时，使第二离合器72闭合，这时可以使第一档同步器11脱开，这样就切换到由第二传动带62和第二档齿轮组82传递动力，而第一传动带61空载；因为此时第二传动带62是处于最大传动比状态，所以，可以通过减小第二传动带62的速比来达到减小变速器总传动比的效果。从第二档齿轮组82传动切换到第三档齿轮组83传动的过程与上述类同。这样，配合着档位的切换，第一、第二两条传动带交替工作，使变速器速比可以在很大的范围内无间断、无重叠的连续变化。

参见图2，是在上述结构的基础上，将第一中间轴31和第二中间轴32设置在输入轴1的同一侧，这样所占用的空间更小，结构更紧凑。

本发明中，为配合传动带的变速比，适当设计各档齿轮组的传动比，实现档位切换即将闭合的离合器两端转速是一样的，所以，速比没有跳跃，档位切换时的冲击很小，此外，两个离合器切换的控制也是容易的。

本发明中，档齿轮组的数量不仅仅限于三组，根据实际档位的需要，也可以设置更多的档齿轮组，进而使变速器具有更大的变速比，或者，可以通过增加档位来减小带传动副自身的速比变化范围，从而增大带传动的最小工作半径，由此达到进一步扩大无级变速器传递扭矩的目的。

本发明中，传动带也不局限于传动带，采用其他类型的传动带（如但不限于橡胶带）也同样具有扩大其传递扭矩及变速比的作用。

Claims (3)

1.扩大传递扭矩及变速比的传动带无级变速器，包括输入轴（1）和输出轴（2），其特征在于，在输入轴（1）的两侧分别设有第一中间轴（31）和第二中间轴（32），在输入轴（1）上设有主动变速机构，在所述的第一中间轴（31）和第二中间轴（32）上分别设置有用于与所述主动变速机构配合的从动变速机构；所述主动变速机构是由四个并排设置的锥盘构成，其中，位于两端的第一锥盘（41）和第四锥盘（44）相向设置且固定在输入轴（1）上，位于中间的第二锥盘（42）和第三锥盘（43）背向设置且相互固定并与输入轴（1）滑动连接，在第一锥盘（41）和第二锥盘（42）以及第三锥盘（43）和第四锥盘（44）之间分别形成宽度可调的第一带槽（51）和第二带槽（52）；所述从动变速机构是由两个相向设置且固定在对应中间轴上的锥盘构成，在第一中间轴（31）上的第五锥盘（45）和第六锥盘（46）以及第二中间轴（32）上的第七锥盘（47）和第八锥盘（48）之间各自形成宽度固定的第三带槽（53）和第四带槽（54）；在第三带槽（53）和第二带槽（52）之间以及第四带槽（54）和第一带槽（51）之间对应的设有环形的第一传动带（61）和第二传动带（62），所述第一传动带（61）和第二传动带（62）均一端套在输入轴（1）上，另一端分别套在对应的中间轴上；在第一中间轴（31）和第二中间轴（32）上还分别安装有若干个带有同步器的档齿轮组，所述的档齿轮组分别与安装在输出轴（2）上对应的输出齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的扩大传递扭矩及变速比的传动带无级变速器，其特征在于，在第一中间轴（31）和第二中间轴（32）上还分别设有离合器。

3.根据权利要求1所述的扩大传递扭矩及变速比的传动带无级变速器，其特征在于，所述的档齿轮组总共为三组，分别与所述的三组档齿轮组啮合的三个输出齿轮依次按直径由大到小排列。

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