CN106704505A - 一种机电控制cvt夹紧力可调机构 - Google Patents

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陈德
张可新
陈光国
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Abstract

本发明公开了一种机电控制CVT夹紧力可调机构，夹紧力调整电机的输出轴通过齿轮减速机构和传力压盘连接，在传力压盘和从动轮动盘之间设有夹紧力调整弹簧。所述夹紧力调整弹簧和从动轮动盘之间设有推力轴承，夹紧力调整弹簧通过推力轴承将夹紧力作用于从动轮动盘上。在从动轮动盘上设有压紧弹簧。在传力压盘上还设有助力弹簧，助力弹簧对传力压盘的作用力与夹紧力调整弹簧对传力压盘的作用力相反。本发明可根据无级变速器传递扭矩的大小，实时改变机电控制CVT的夹紧力，使夹紧力与无级变速器传递扭矩相适应，避免了夹紧力始终保持最大传递扭矩的状态，从而延长系统寿命，提高其传动效率，具有较大的应用价值。

Description

一种机电控制CVT夹紧力可调机构
技术领域
本发明涉及无级变速器（CVT）技术的改进，具体指一种机电控制CVT夹紧力可调机构，属无级变速器技术领域。
背景技术
CVT（无级变速器）是目前广泛应用的一种自动变速器，其良好的平顺性和经济性，受到汽车厂商和消费者的青睐。传统的CVT采用电控液动的方式，通过电磁阀控制液压缸推动CVT带轮的轴向位移实现调速，自身需要一套液压系统，系统油压由发动机输出建立，制造成本相对较高而效率较低。特别是对于电动车系统，在纯电动工况下，无法持续保证传统CVT的系统油压，如果再加装一套独立的供油系统，不仅会带来控制上的诸多问题，而且在成本上也无法接受。因此，传统的CVT在电动车系统上的应用都受到了限制。
机电控制CVT（Electro-Mechanical Continuously Variable Transmission, EMCVT）采用电机通过机械传动系统来推动CVT带轮，实现调速。由于没有液压系统，效率大大提高。并且由于采用电机驱动，控制精度和响应速度也可得到提高，同时系统的零件数目大大减少。因此，机电式CVT有着广阔的应用前景，特别是在新能源车辆上独特的优势。目前，机电控制CVT的夹紧力采用碟簧加压，一般按照满足传递最大转矩需求施加夹紧力。这会使得系统的寿命和效率都受到影响。如果能够使夹紧力随需求转矩变化而调整，就可使系统不必始终受到最大夹紧力，从而提高系统寿命和效率。
发明内容
针对现有机电控制CVT不能随传递扭矩改变而调整从动盘夹紧力的不足，本发明的目的在于提出的一种机电控制CVT夹紧力可调机构，本机构能够实现机电控制CVT从动盘夹紧力随传递扭矩改变而自动调整。
本发明解决技术问题的技术手段是这样实现的：
一种机电控制CVT夹紧力可调机构，包括从动轮定盘、从动轮动盘、钢带和对从动轮动盘提供夹紧力的夹紧力施加机构，所述夹紧力施加机构包括夹紧力调整电机、齿轮减速机构和传力压盘，夹紧力调整电机的输出轴通过齿轮减速机构和传力压盘连接，由夹紧力调整电机驱动传力压盘转动，在传力压盘和从动轮动盘之间设有夹紧力调整弹簧；所述夹紧力调整弹簧和从动轮动盘之间设有推力轴承，夹紧力调整弹簧通过推力轴承将夹紧力作用于从动轮动盘上；夹紧力调整电机与无级变速器传递扭矩反馈系统连接，从而根据无级变速器传递扭矩反馈系统输送过来的无级变速器传递扭矩来调整夹紧力调整电机的方向和转速；在从动轮动盘上设有压紧弹簧，压紧弹簧一端固定，另一端作用在从动轮动盘上（或推力轴承上）。即使夹紧力调整弹簧没有给从动轮动盘夹紧力，也能保证压紧弹簧为从动轮动盘提供最基本（即最小）的夹紧力。
进一步地，所述传力压盘上还设有助力弹簧，助力弹簧始终处于压缩状态，助力弹簧一端固定，另一端作用在传力压盘上，助力弹簧对传力压盘的作用力与夹紧力调整弹簧对传力压盘的作用力相反。助力弹簧可抵消夹紧力调整弹簧的部分弹力，从而减小夹紧力调整电机的负荷。
所述从动轮动盘外端面设有导向轴，导向轴与从动轮动盘外端面垂直，传力压盘通过轴承套在导向轴上并可沿导向轴轴向滑动。
所述从动轮动盘外端面设有导向轴，导向轴与从动轮动盘外端面垂直，传力压盘通过轴承套在导向轴上并可沿导向轴轴向滑动。
所述齿轮减速机构由相互啮合的齿轮组构成，其中第一级齿轮副小齿轮安装在夹紧力调整电机的输出轴上，最后一级齿轮副的大齿轮与传力压盘上的外螺纹啮合。
本发明可根据无级变速器传递扭矩的大小，实时改变机电控制CVT的夹紧力，使夹紧力与无级变速器传递扭矩相适应，避免了夹紧力始终保持最大传递扭矩的状态，从而延长系统寿命，提高其传动效率，具有较大的应用价值。
附图说明
图1—本发明结构示意图。
1-压紧弹簧；2-夹紧力调整弹簧；3-传力压盘；4-齿轮减速机构；5-夹紧力调整电机；6-助力弹簧；7-推力轴承；8-从动轮动盘。
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，本发明用于机电控制CVT夹紧力可调的机构，它包括从动轮定盘、从动轮动盘8、钢带和对从动轮动盘提供夹紧力的夹紧力施加机构。本发明的夹紧力施加机构包括夹紧力调整电机5、齿轮减速机构4和传力压盘3，在从动轮动盘8外端面设有导向轴9，导向轴与从动轮动盘外端面垂直，传力压盘3通过轴承套在导向轴9上并可沿导向轴9轴向滑动。夹紧力调整电机的输出轴10通过齿轮减速机构4和传力压盘3连接，在传力压盘3和从动轮动盘8之间设有夹紧力调整弹簧2。本发明由夹紧力调整电机驱动传力压盘转动，从而使传力压盘沿导向轴轴向滑动，从而压紧或松开夹紧力调整弹簧，由此改变从动轮动盘的夹紧力。所述夹紧力调整弹簧2和从动轮动盘8之间设有推力轴承7，夹紧力调整弹簧通过推力轴承将夹紧力作用于从动轮动盘上。夹紧力调整电机与无级变速器传递扭矩反馈系统连接，从而根据无级变速器传递扭矩反馈系统反馈过来的无级变速器传递扭矩来调整夹紧力调整电机的方向和转速，该方向和转速就决定了传力压盘的滑行方向和快慢，从而能够改变对从动轮动盘的夹紧力。为了保证传力压盘和夹紧力调整弹簧之间作用力的可靠传递，本发明在传力压盘圆周设置了朝向从动轮动盘的限位边界，夹紧力调整弹簧一端就位于限位边界内而不能脱开，此时传力压盘类似于丝杆螺母。
在从动轮动盘8上设有压紧弹簧1，压紧弹簧1一端固定，另一端作用在从动轮动盘8上（或推力轴承上）。这样即使夹紧力调整弹簧没有给从动轮动盘夹紧力，也能保证压紧弹簧为从动轮动盘提供最基本（即最小）的夹紧力。
进一步地，所述传力压盘3上还设有助力弹簧6，助力弹簧6始终处于压缩状态，助力弹簧6一端固定，另一端作用在传力压盘3上，助力弹簧对传力压盘的作用力与夹紧力调整弹簧对传力压盘的作用力相反。助力弹簧可抵消夹紧力调整弹簧的部分反弹力，从而减小夹紧力调整电机的负荷。
进一步地，所述传力压盘3上还设有助力弹簧6，助力弹簧6始终处于压缩状态，助力弹簧6一端固定，另一端作用在传力压盘3上，助力弹簧对传力压盘的作用力与夹紧力调整弹簧对传力压盘的作用力相反。助力弹簧可抵消夹紧力调整弹簧的部分反弹力，从而减小夹紧力调整电机的负荷。
所述齿轮减速机构由相互啮合的齿轮组构成，其中第一级齿轮副的小齿轮构成主动轮安装在夹紧力调整电机的输出轴上，最后一级齿轮副的大齿轮构成从动轮与传力压盘上的外螺纹啮合。
本发明机电控制CVT夹紧力可调机构采用电机驱动，通过齿轮减速机构和传力压盘机构压缩或放松夹紧力调整弹簧，夹紧力调整弹簧通过推力轴承压在从动盘动轮上，以增大或减小从动轮动盘夹紧力，从而使系统夹紧力随扭矩需求变化。整个过程中，助力弹簧可抵消夹紧力调整弹簧的部分弹力，降低夹紧力调整电机的负荷，提高系统的响应速度。另外，本机构的最小夹紧力取决于压紧弹簧的弹性特性。
当CVT传递转矩增大时，所述夹紧力调整电机5旋转，通过齿轮减速机构4，减速增扭，再通过传力压盘3将旋转运动变为直线运动，推压夹紧力调整弹簧2，夹紧力调整弹簧2再通过推力轴承7将压力传递给CVT从动盘动轮8，以增大其夹紧力；夹紧力响应速度可通过夹紧力调整电机转速来调整。当CVT传递转矩减小时，夹紧力调整电机5反方向旋转，依次通过齿轮减速机构4、传力压盘3、夹紧力调整弹簧2和推力轴承7将压力传递给从动盘动轮8，此时从动盘动轮8夹紧力相应减小。
与无级变速器相连的动力驱动系统（发动机或电机）可通过控制器获得动力驱动系统输出转矩，并将输出转矩通过CAN总线发送给无级变速器控制器，该扭矩就是无级变速器的输入扭矩T i。无级变速器控制器由当前速比，可得到位移确定的主动带轮工作半径R A。通过下式可以计算得到CVT传递输入扭矩T i从动盘所需的目标压紧力F r： ----- (1)
式中，T i——无级变速器输入转矩(N·m)；
R A——主动带轮工作半径(m)；
α——带轮半锥角(rad)；
f bp——主动带轮与金属带之间的摩擦系数；
F r——从动盘所需目标夹紧力（N）。
F r——从动盘所需目标夹紧力（N）。
本发明CVT从动带轮的夹紧力按式（2）计算：Fs=Fd+ Fj----（2）
式中：Fs—CVT从动轮夹紧力（N），等于F r；
Fd—压紧弹簧弹力（N）
Fj—夹紧力调整弹簧弹力（N）
夹紧力调整电机的负荷按式（3）计算：T l=（F j-F a）×n l/(2πη t i g) ----（3）
式中：T l—夹紧力调整电机负荷（N·.m）
F a—助力弹簧弹力（N）
n l—丝杆导程（m）
η t—齿轮/传力压盘机构效率
i g—齿轮减速机构传动比
通过上述三个公式，即可得到夹紧力调整电机的负荷，从而实现对夹紧力调整电机的控制。
机电控制CVT在新能源车和经济性车辆上有很广阔的应用前景。本发明是针对机电控制CVT夹紧力不可调的缺点，提出的一种夹紧力调整机构和方案，能提高机电控制CVT的效率和关键部件寿命，有广阔的应用前景和经济效益。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种机电控制CVT夹紧力可调机构，包括从动轮定盘、从动轮动盘（8）、钢带和对从动轮动盘提供夹紧力的夹紧力施加机构，其特征在于：所述夹紧力施加机构包括夹紧力调整电机（5）、齿轮减速机构（4）和传力压盘（3），夹紧力调整电机的输出轴（10）通过齿轮减速机构（4）和传力压盘（3）连接，由夹紧力调整电机（5）驱动传力压盘（3）转动，在传力压盘（3）和从动轮动盘（8）之间设有夹紧力调整弹簧（2）；所述夹紧力调整弹簧（2）和从动轮动盘（8）之间设有推力轴承（7），夹紧力调整弹簧通过推力轴承将夹紧力作用于从动轮动盘上；夹紧力调整电机与无级变速器传递扭矩反馈系统连接，从而根据无级变速器传递扭矩反馈系统输送过来的无级变速器传递扭矩来调整夹紧力调整电机的方向和转速；在从动轮动盘（8）上设有压紧弹簧（1），由压紧弹簧为从动轮动盘提供最基本的夹紧力。
2.根据权利要求1所述的机电控制CVT夹紧力可调机构，其特征在于：所述传力压盘（3）上还设有助力弹簧（6），助力弹簧始终处于压缩状态，助力弹簧一端固定，另一端作用在传力压盘上，助力弹簧对传力压盘的作用力与夹紧力调整弹簧对传力压盘的作用力相反。
3.根据权利要求1所述的机电控制CVT夹紧力可调机构，其特征在于：所述从动轮动盘（8）外端面设有导向轴（9），导向轴与从动轮动盘外端面垂直，传力压盘（3）通过轴承套在导向轴（9）上并可沿导向轴轴向滑动。
4.根据权利要求1所述的机电控制CVT夹紧力可调机构，其特征在于：所述齿轮减速机构由相互啮合的齿轮组构成，其中第一级齿轮副小齿轮安装在夹紧力调整电机的输出轴上，最后一级齿轮副的大齿轮与传力压盘上的外螺纹啮合。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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