CN102287505B - 一种大扭矩无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种本发明提供了一种大扭矩无级变速器，可以广泛应用于汽车的变速领域，其具体的办法，是在现有的带轮式无级变速中加入了包括加速齿轮、减速齿轮、限位器等装置，从而在基本不影响无级变速器的体积的情况下增加无级变速可承受的最大扭矩。

Description

一种大扭矩无级变速器

技术领域

本发明应用于带轮式无级变速器，属于汽车变速领域。

背景技术

汽车变速器在汽车领域占有非常重要的位置，变速箱和发动机同属于汽车的重要组成部分。

现有的汽车变速领域存在两种变速器：手动变速器和自动变速器，而自动变速器又分为：电子控制手动变速器(AMT)、液控自动变速器(AT)、直接换挡变速器(DCT)和无级变速器(CVT)。各种变速器都有各自的优点和缺点，对于无级变速器而言，传动靠的是摩擦，所以最大的缺点在于本身所能够承受的扭矩相对于靠齿轮传动的其他变速器要小，所以应用的范围相对要窄，只能应用于功率较小的汽车。

为了增加带轮式无级变速器的最大扭矩，世界上的各大汽车变速器生产厂家在带轮式无级变速器上面投入巨资，开发除了多重提高带轮式无级变速器最大扭矩的方法，其中包括增加带轮的直径以及胀紧力、改进钢带的材料工艺等，其中博世甚至发明了依靠推力传动的推力钢带。本人也发明过一种增加无级变速器扭矩的方法，专利申请号：201110048135.1，具体的做法是增加带轮的数量，并且将两对带轮的中间一个液压装置公用，这种方法极大的增加的无级变速的最大扭矩，但是也同时较大地增加了无级变速器的体积。

发明内容

本发明提供了一种大扭矩无级变速器，在现有的带轮式无级变速中加入了包括加速齿轮、减速齿轮、限位器等装置，从而在基本不影响无级变速器的体积的情况下增加无级变速可承受的最大扭矩。三个主要部件的主要特征如下：

一：加速齿轮。为两个齿轮的组合，输入端的齿轮直径相对较大，输出端的齿轮直径相对较小，扭矩从输入端大齿轮输入，再从输出端小齿轮输出，齿轮的转速增加，但是扭矩减小，实际输出的功率在不考虑传输损失的情况下不变。

二：减速齿轮。为两个齿轮的组合，输入端的齿轮直径相对较小，输出端的齿轮直径相对较大，扭矩从输入端小齿轮输入，再从输出端大齿轮输出，齿轮的转速减小，但是扭矩增加，实际输出的功率在不考虑传输损失的情况下不变。

三“限位器。为两个滑轮的组合，两个滑轮的相对位置固定，滑轮可以以自己的中心转动，滑轮非常光滑，钢带从限位器中间穿过以后，钢带的两边之间的距离为固定值，两边的钢带以相反的方向互不干扰地运动。

附图说明

图1为变速器未安装限位器的简略俯视图

图2为限位器的结构图

图3为增加限位器与不增加限位器时钢带的位置图

图4为带轮变速过程的简略示意图

具体实施方式

在图1中，1部分为输入轴相连部分，2部分为输出轴相连部分，3为压力钢带。整个图形中没有出现本发明中的限位器。

输入轴11连接至发动机，扭矩通过输入轴11传递至输入轴齿轮12，输入轴齿轮12和第二个输入轴齿轮13啮合，因为齿轮12的直径比齿轮13的直径要大，根据大齿轮传小齿轮的原理，齿轮13的转速比齿轮12要高，因为二者的功率不变，所以齿轮13的扭矩比齿轮12的扭矩要小，此过程相当于放大了发动机的转速，但是缩小了发动机的扭矩，经过缩小扭矩的发动机动力再经过传动轴18传递到由固定轮14和滑动轮16组成的带轮，固定轮14和滑动轮16的间距通过油路17控制进入的油量来控制，油缸15里面的油量越多，固定轮和滑动轮16之间的距离就越小，钢带3的运动的半径也越小，反之亦然。与此同时，固定轮24和滑动轮26也可以通过油缸25以及油路27的控制来实现钢带运动半径的变化。

经过变速的过程以后，动力通过输出部分传动轴28传递至齿轮23，因为齿轮23半径比齿轮22小，两者通过齿轮间的啮合实现功率传递的过程中，齿轮23的转速比齿轮22的大，但是扭矩比22小，等同于一个齿轮的放大效应，将齿轮23的扭矩放大，最后经过输出轴21传动到差速器。

在整个动力的传递过程中，加入发动机的最大扭矩为2m，而带轮的最大扭矩为m，那么因为齿轮组12和13的扭矩缩小、转速放大，功率不变原理，只要将齿轮12和13的齿轮比设置为2∶1，即可实现齿轮13的扭矩为2m/2＝m，此时正好可以应用于带轮进行动力传动，同时进行变速，当带轮的变速过程完成以后，加入带轮此时的变速过程为1∶1，那么输出端传动轴28的扭矩同样为m，此时再经过齿轮组23和22，将23和22的齿轮比设置为1∶2，传递到齿轮22的扭矩又恢复为2m。

整个传递过程中，扭矩的变化过程为：

输入齿轮：2m*0.5＝m

带轮变速，假设速比为t：则扭矩为m/t

输出齿轮：(m/t)*2＝2m/t

不通过两个齿轮组的变速比同样为2m/t

所以在整个变速的过程中，发动机的变速范围没有变化，但是却让原本无法承受2m扭矩，只能承受m扭矩的无级变速器再通过加大转速的情况下实现了变速过程。

在本过程中，两组齿轮的齿轮比可以灵活设置，可以互为倒数，也可以不互为倒数。

在图2中，4部分为整个限位器，41和42均为滑轮，滑轮41的转动轴为43，滑轮42转动轴为44，两个滑轮通过固定值45连接在一起，钢带3从两个滑轮中间穿过。因为滑轮41和滑轮42两者之间的距离为固定值，所以穿过的钢带3间隔也为固定值。限位器此时就起到了限定带轮钢带两侧之间距离的作用。

钢带3实际上会弯曲成为一定角度，简略图采用直线代替。

在图3中，5为整个带轮侧面的简略示意图。钢带处于a状态时，是没有安装限位器时的状态，a’是有限位器时的状态。

通过对比，可以非常明显的看出，限位器的作用在于限定带轮两侧的钢带之间的距离，在a状态的时候，因为钢带之间的距离较大，所以钢带与带轮临界点为A和B，而在a’状态下，钢带有带轮临界点为A’和B’，可以明显地看出，a’状态下钢带与带轮临界点相对更接近两个带轮的中心，也就是意味着a’状态下，钢带和带轮接触的位置更宽，这样也就意味着在不影响带轮耐久力和寿命的情况下，可以增加带轮的胀紧力，从而达到增加带轮的最大扭矩的效果。

图4简略的表示了单带轮式变速器由低速向高速转变的过程。

在低速状态下，主动轮的钢带因为距离主动轴很近，此时的受力半径为R3，从动轮的钢带因为距离从动轴很远，此时的受力半径为R6，R3＜R6，因此此时类似于一个省力滑轮，从动轮会获得一个较大的扭矩，但是速度较慢。

随着钢带与轴之间的距离逐渐变化，钢带与主动轴的距离居中，受力半径为R2，钢带与从动轴的受力半径为R5，R2＝R5，此时类似于一个不省力也不费力的滑轮，从动轴获得一个与主动轴相同的扭矩和速度。

在高速状态下，钢带与主动轴相距较远，受力半径为R1，钢带与从动轴的手机半径为R4，此时类似于一个费力滑轮，从动轮获得一个较小的扭矩，但是转速较快。

Claims (9)

1.一种大扭矩无级变速器，其特征是：包括主要组件: 带轮部分，一端由第一固定轮（14）和第一滑动轮（16）组成，通过第一油缸（15）和第一油路（17）调节第一固定轮（14）和第一滑动轮（16）的间距，另一端由第二固定轮（24）和第二滑动轮（26）组成，通过第二油缸（25）和第二油路（27）调节第二固定轮（24）和第二滑动轮（26）的间距，带轮之间夹着钢带（3）； 加速齿轮组（12、13），包括第一输入端齿轮（12）和第一输出端齿轮（13），第一输入端齿轮（12）直径相对较大，第一输出端齿轮（13）直径相对较小，动力从第一输入端齿轮（12）输入，再从第一输出端齿轮（13）输出； 减速齿轮组（22、23），包括第二输入端齿轮（23）和第二输出端齿轮（22），第二输入端齿轮（23）直径相对较小，第二输出端齿轮（22）直径相对较大，动力从第二输入端齿轮（23）输入，再从第二输出端齿轮（22）输出。

2.根据权利要求1所述的大扭矩无级变速器，其特征是：输入轴（11）连接至发动机，扭矩通过输入轴（11）传递至第一输入端齿轮（12），第一输入端齿轮（12）和第一输入端齿轮（13）啮合，经过缩小扭矩的发动机动力再经过传动轴（18）传递至由第一固定轮（14）和第一滑动轮（16）组成的第一带轮以及第二固定轮（24）和第二滑动轮（26）组成的第二带轮，动力通过输出部分传动轴（28）传递至第二输入端齿轮（23），最后通过第二输入端齿轮（23）和第二输出端齿轮（22）变速传输至输出轴（21）。

3. 根据权利要求1所述的大扭矩无级变速器，其特征是：加速齿轮组（12、13）位于带轮部分的前端。

4. 根据权利要求1所述的大扭矩无级变速器，其特征是：动力经过加速齿轮组（12、13）以后，转速增加，扭矩减小，实际输出的功率在不考虑传输损失的情况下不变。

5. 根据权利要求1所述的大扭矩无级变速器，其特征是：减速齿轮组（22、23）位于带轮部分的后端。

6. 根据权利要求1所述的大扭矩无级变速器，其特征是：动力经过减速齿轮组（22、23）传递以后，转速减小，扭矩增加，实际输出的功率在不考虑传输损失的情况下不变。

7. 根据权利要求1-5任一项所述的无级变速器，其特征是：加速齿轮组（12、13）和减速齿轮组（22、23）的传动比的乘积可以为1也可以不为1。

8. 根据权利要求1所述的大扭矩无级变速器，其特征是：还包括一个限位器（4）。

9. 根据权利要求8所述的大扭矩无级变速器，其特征是：限位器（4）包括第一滑轮（41）和第二滑轮（42），第一滑轮（41）的转动轴为第一传动轴（43），第二滑轮（42）转动轴为第二传动轴（44）；两个滑轮通过固定值（45）连接在一起。

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