CN103423394A

CN103423394A - 一种大扭矩cvt结构及液压控制系统

Info

Publication number: CN103423394A
Application number: CN2012101612843A
Authority: CN
Inventors: 刘宏伟; 康宁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2013-12-04

Abstract

一种大扭矩CVT结构及液压控制系统涉及一种无级变速传动装置，尤其是涉及一种应用于汽车传动系统的无级变速传动装置。该无级变速器含有一根主动传动轴，两根从动传动轴，设置在主动传动轴上的两组锥盘，分别设置在两根从传动轴上的两组锥盘以及连接主动传动轴与从动传动轴的两根传动带，为紧凑布置空间，一侧从动传动轴通过齿轮传动系与动力耦合装置同侧输入轴相连，另一侧从动传动轴与动力耦合装置同侧输入轴相连，该无级变速器由动力耦合装置输出轴输出动力。上述锥盘与相应传动轴、齿轮与相应传动轴采用键连接。另外针对本无级变速器的特点，提供一种液压控制系统。本发明传递扭矩大，速比同步控制难度小，精度高。

Description

一种大扭矩CVT结构及液压控制系统

所属技术领域

本发明涉及一种无级变速传动装置，尤其是涉及一种应用于汽车传动系统的无级变速传动装置。

背景技术

无级变速器(CVT)是一种能根据车辆行驶条件自动连续变化速比的汽车变速器。CVT通过改变速比使发动机按最佳燃油经济性曲线或最佳动力性曲线工作，可以显著提高汽车的燃油经济性，改善汽车的动力性和乘坐舒适性，降低发动机的排放污染。因此，无级变速传动是一种理想的车辆动力传动方式。近20年来，无级变速传动技术有了很大的提高，各国竞相研制，投入批量生产，成为汽车变速传动发展的主要方向。由于以上优异性能，CVT逐步获得了市场的认可，越来越多的汽车生产商开始装用CVT，全球CVT的产量和市场占有率逐渐增加。

目前金属带式CVT和金属链式CVT在汽车领域中应用最为广泛。金属带式(或金属链式)无级变速器主要包括主动轮组、从动轮组、金属带(或金属链)和液压泵、液压缸等基本部件。主、从动带轮分别由一轴向固定的锥盘和可轴向移动的锥盘组成，与油缸靠近的一侧锥盘可以在轴上滑动，另一侧则固定。发动机输出的动力首先传递到CVT的主动轮，然后通过金属带式(或金属链式)传动带传递到从动轮，最后经减速器、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、从动轮锥面与传动带结合的工作半径，从而改变传动比。可动盘的轴向移动量是由驾驶者根据需要通过控制系统调节主动轮、从动轮液压油缸内的压力来实现的。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。液压控制系统根据发动机节气门开度和车速控制主、从动带轮沿轴向移动，带动传动带沿径向滑动，即主、从动轮的作用半径发生变化，从而实现速比在设计范围内变化。在速比的变化过程中，由于工作半径即节圆半径的变化是连续的，因此速比也是连续变化的。

尽管CVT有着诸多方面的优点，但它的缺点也是明显的，就是传动带容易损坏，不能承受较大的载荷，传递效率较低等，目前只在较低功率和扭矩的乘用车型中普遍应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种大扭矩CVT结构及液压控制系统，用以解决现有技术中传递功率和力矩较小、应用范围有限等问题。

本发明的技术方案是：该无级变速器含有一根主动传动轴，两根从动传动轴，设置在主动传动轴上的两组锥盘，分别设置在两根从传动轴上的两组锥盘以及连接主动传动轴与从动传动轴的两根传动带，为紧凑布置空间，一侧从动传动轴通过齿轮传动系与动力耦合装置同侧输入轴相连，另一侧从动传动轴与动力耦合装置同侧输入轴相连，该无级变速器由动力耦合装置输出轴输出动力。上述锥盘与相应传动轴、齿轮与相应传动轴采用键连接。另外针对本无级变速器的特点，提供一种液压控制系统。液压控制系统为单压力式控制回路，主要由油泵、速比控制阀、夹紧力控制阀、信号处理单元等组成。

本发明的大扭矩CVT及液压控制系统，相对于现有技术，具有如下特点：①由两根传动带共同传递扭矩并且结构紧凑，占用空间小，与现有无级变速器对比，转矩容量增加一倍。②由动力耦合装置耦合两组带轮输入，允许每组带轮输出转速、转矩不同，避免了因带轮间速比差异而损坏，降低了速比控制的难度，提高变速器的可靠性。③液压控制系统相对现有CVT只增加单个液压控制阀，控制系统简单易行。

附图说明

图1为本发明提供的一种大扭矩CVT结构示意图。

图2为本发明的液压控制系统原理图。

图中1.主动传动轴，2.主动传动轴上的第一动锥盘，3.主动传动轴上的定锥盘，4.主动传动轴上的第二动锥盘，5.传动带，6.第二从动传动轴上的定锥盘，7.第二从动传动轴上的动锥盘，8.第二从动传动轴即动力耦合器第二输入轴，9.动力耦合装置，10.直齿轮，11.动力耦合装置第一输入轴，12.动力耦合装置输出轴，13.惰轮及惰轮轴，14.第一从动传动轴及轴上直齿轮，15.第一从动传动轴上的定锥盘，16.第一从动传动轴上的动锥盘，17.油泵，18.压力控制阀，19.第一速比控制阀，20.第二速比控制阀。

下面结合附图和实施例对发明进一步说明。

图1为本发明提供的一种大扭矩CVT结构示意图。发动机转矩传至主动传动轴1，主动轴上所有锥盘均通过键连接与主动轴同步转动，主动传动轴上的第一动锥盘2具有转动自由度并可沿轴向滑动，主动传动轴上的定锥盘3只有转动自由度并具有两个锥面，分别与主动传动轴的第一动锥盘2和主动传动轴的第二动锥盘配合形成主动传动轴上的两个带轮组，主动传动轴上的第二动锥盘4具有转动自由度并可沿轴向滑动，第一从动传动轴14与轴上直齿轮、第一从动传动轴上的定锥盘15以及第一从动传动轴上的动锥盘16均通过键连接于从动轴同步传动，第二从动传动轴8与第二从动传动轴上的定锥盘6以及第二从动传动轴上的动锥盘7均通过键连接于从动轴同步传动，定锥盘15和定锥盘6只有转动自由度，动锥盘16和动锥盘7具有转动自由度并可沿轴向滑动，两组带轮组均通过传动带5传递扭矩，传动带周长固定不变，动力耦合器9与汽车普通开式差速器具有相同的传动原理，第一从动传动轴14与直齿轮10通过键连接使两者同步转动，第一从动轴14通过轴上直齿轮及惰轮13及直齿轮10将扭矩传至动力耦合器第一输入轴11，动力耦合装置第一输入轴11为空心轴结构并与动力耦合装置输出轴12间隙配合，直齿轮(10、14)具有相同的结构参数，第二从动传动轴即动力耦合器第二输入轴8与轴11分别通过各自轴上同步转动的锥齿轮将两个带轮组输出耦合输入至动力耦合装置9，动力耦合装置输出轴同时作为耦合装置行星架，通过行星架上自转锥齿轮与耦合装置输入轴上两锥齿轮啮合并由轴12作为该变速器最终输出，传递转矩至汽车传动系统下一级。

该CVT的变速原理：CVT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、从动轮锥面与传动带结合的工作半径，传动带在两锥轮构成的V型槽内沿径向滑动，即主、从动轮的作用半径发生变化，从而实现速比在设计范围内变化从而改变传动比。可动盘的轴向移动量是由驾驶者根据需要通过控制系统调节主动轮、从动轮液压油缸内的压力来实现的。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。本发明提供的CVT共有两个带轮组并带有动力耦合装置。变速器的速比控制要求第一带轮组速比要与第二带轮组(如图1所示)速比同步变化。本发明型将两带轮组动力经由动力耦合装置耦合输出动力，该设计的优点为：1.允许第一、第二带轮组间传递不同转速和扭矩，避免因为两带轮组间速比控制差异而自锁损害变速器。2.理论上，该动力耦合器结构输出偏差量总是小于两带轮组输入偏差量的最小值，可控性强。3.该变速器两带轮组可采用液压同步控制或伺服电控方式实现速比同步控制，控制精度高。

根据动力耦合装置传动原理，该CVT传动比i满足：

i = \frac{2 i_{1} i_{2}}{i_{1} + i_{2}}

其中：i₁为第一带轮组速比；i₂为第二带轮组速比。

由上述关系式可知，液压控制系统要保证两个带轮组速比同步变化，即：i₁＝i₂，此时i＝i₁＝i₂。速比控制原理可由图2提供的无级变速器液压控制系统原理图说明。该液压控制系统源于普通单传动带CVT单压力式控制回路，系统主要由油泵17、第一速比控制阀19、第二速比控制阀20、夹紧力控制阀18、信号处理单元等组成，阀类元件选用电液比例控制阀。首先ECU根据发动机转矩、车速、驾驶员油门信号、发动机转速等信号计算出当前车况所需变速器速比和带轮夹紧力，分别换算为主动带轮油缸目标位移信号和目标夹紧力信号。速比控制阀19、速比控制阀20同步动作分别推动主动传动轴上的第一、第二动锥盘，主动轴上的第一动锥盘目标位移和实际位移差作为反馈信号接入速比控制阀19，形成控制闭环；主动轴上的第二动锥盘目标位移与实际位移差以及主动传动轴上的第一、第二动锥盘实际位移差共同作为反馈信号接入速比控制阀20，形成控制闭环，以协调第一、第二动锥盘同步动作，达到目标速比；夹紧力控制阀由目标夹紧力与实际夹紧力差值信号差闭环信号控制。

Claims

1.一种大扭矩CVT结构及液压控制系统，其特征在于：该无级变速器含有一根主动传动轴(1)，两根从动传动轴：第一从动传动轴(14)和第二从动传动轴(8)，设置在主动传动轴上的锥盘(2、3、4)，其中锥盘(3)为两锥面一体结构，分别设置在两根从动传动轴上的两组锥盘(6、7、15、16)以及连接主动传动轴与从动传动轴的两根传动带(5)，从动传动轴(14、8)将转速及转矩输入动力耦合装置(11)，由耦合装置输出轴(12)作为该CVT动力输出。该变速器速比控制通过液压系统实现，液压系统包括速比控制阀(19、20)、夹紧力控制阀(18)、可动锥盘(2、4、7、16)。

2.按照权利要求1所述的一种大扭矩CVT结构及液压控制系统，其特征在于：动力耦合装置(11)传动原理与普通汽车开式差速器传统原理相同，从动传动轴(8)作为耦合装置的同侧输入轴，直齿轮传动系(10、13、14)将从动传动轴(14)转速和转矩输入耦合装置的同侧输入轴(11)，轴(11)为空心轴结构，与耦合装置输出轴(12)间隙配合。

3.按照权利要求1或2所述的一种大扭矩CVT结构及液压控制系统，液压系统中速比控制阀(19、20)均为三位三通电液比例阀，阀(19)出口通过油路与动锥盘(2)油缸相连，阀(20)出口与动锥盘(4)油缸相连，夹紧力控制阀(18)为电液比例溢流阀，阀(18)输出口分别与动锥盘(7)和动锥盘(16)油缸相连。