CN106931126A - 一种机械控制带轮轴夹紧力的cvt变速箱 - Google Patents

一种机械控制带轮轴夹紧力的cvt变速箱 Download PDF

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Abstract

一种机械控制带轮轴夹紧力的CVT变速箱，包括：换挡装置、转速输入装置、转速传递装置、变速装置、夹紧力调节装置、带轮机构和转速输出装置，所述转速输入装置连接于所述转速传递装置，所述转速传递装置连接于所述变速装置，所述变速装置连接于所述夹紧力调节装置，所述换挡装置连接于所述变速装置，所述夹紧力调节装置连接于所述带轮机构的输入带轮轴压板并能够使输入带轮轴压板沿轴向移动，所述输入带轮轴压板能够移动的固定在所述转速输入装置上，所述夹紧力调节装置包括丝杆和丝杆螺母，所述丝杆连接于所述变速装置以获得与转速输入装置不同的速度，所述丝杆螺母设置在所述丝杆上，所述丝杆螺母连接于所述输入带轮轴压板。

Description

一种机械控制带轮轴夹紧力的CVT变速箱
技术领域
本发明涉及变速箱结构技术领域，具体涉及一种机械控制带轮轴夹紧力的CVT变速箱。
背景技术
传统的CVT无级变速器的结构主要由两组带轮、传动带、油泵、液力变矩器、液压执行机构、传感器、电脑等构成。可变直径带轮是CVT变速器的核心部件，有两组带轮，每组带轮分为两半部分组成，带轮一侧为固定式，另一侧带轮可以在轴上滑动，两个带轮的内侧是有倾斜角度的锥形面，两侧相对构成V形槽，V形槽与传动带的侧面啮合。通过油压控制主动轮与从动轮的夹紧与放松，来改变带轮锥面与传动带啮合点的工作直径，从而改变传动比。
从传统的CVT变速箱结构上来看，很大一部分结构空间是为了满足液压控制系统的工作需要，液压相关的结构占用过大的CVT变速箱的空间，另外，液压相关的结构在使用的过程中还存在如下问题：
(1)使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁，变速箱阀体脏太脏会破坏变速箱油的质量和摩擦特性，这会加大摩擦和磨损，同时油泥也会在变速箱内产生，造成阀体和管路堵塞，无法顺序实现对油压的调节，从而出现变速箱故障问题；
(2)对液压元件制造精度要求高，阀体、阀芯精度要求基本在2μm左右，油路的密封性要求也很高，工艺复杂，成本较高；
(3)液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平；
(4)液压的传动效率低，正常状态下液压元件的传动效率是0.8～0.85，在变速箱中，由于阀体的阻力损失和复杂油道摩擦阻力的影响下，实际在CVT变速箱中的液压效率会更低。而液压油的压力来源是变速箱输入轴上的转子泵，将电机或者发动机的机械能转化为液压能，液压效率直接影响整个变速箱的传动效率。
例如，申请号为201310293843.0的中国发明专利申请公开了一种无级变速装置，其包括行星轮系、壳体、多组弹性摩擦片和液压控制装置；所述行星轮系具有齿轮腔，所述行星轮系的齿轮安装在所述齿轮腔内；所述多组弹性摩擦片分别设置在所述齿轮的齿轮间隔内，每组弹性摩擦片的外轮廓与所述齿轮的齿顶轮廓间隙配合；每组弹性摩擦片包括两个与所述齿轮间隔形状相匹配的弹性片，两个弹性片两端对接形成储油腔，且对接处具有间隙；所述壳体内腔中充满液压油且所述行星轮系安装在所述壳体内，所述液压控制装置用于控制所述储油腔内的油压，以控制每组弹性摩擦片与所述齿轮之间的摩擦力大小，控制所述行星轮系各齿轮相对转动速度，以调节所述行星轮系的传动比；所述行星轮系包括太阳轮、行星轮和圆环，所述液压控制装置包括第一压盘和第二压盘；所述行星轮通过行星轮轴安装在所述第一压盘和第二压盘上且与所述太阳轮啮合；所述第一压盘和第二压盘同轴间隔布置，所述圆环套设在所述行星轮系外部上，以形成所述齿轮腔；每组弹性摩擦片中的弹性片的中部固定在所述第一压盘上，所述第一压盘和第二压盘能够沿所述行星轮系的轴向移动，调节所述储油腔内的油压，以调节每组弹性摩擦片与所述齿轮的之间摩擦力，以及所述第一压盘和第二压盘与所述行星轮系侧端面的摩擦力；所述圆环为齿圈，所述齿圈的内齿与所述行星轮的外齿啮合。
该专利文献通过采用复杂的液压系统对所述变速装置进行控制，该专利文献公开的技术方案即存在上述技术问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有CVT变速箱液压控制部分占用空间大、系统复杂和不易维修维护的问题，研发了一种机械式的控制系统，通过丝杠控制输入带轮轴压板的移动，来调整变速箱的传动比变化。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种机械控制带轮轴夹紧力的CVT变速箱，包括：换挡装置、转速输入装置、转速传递装置、变速装置、夹紧力调节装置、带轮机构和转速输出装置，所述转速输入装置连接于所述转速传递装置，所述转速传递装置连接于所述变速装置，所述变速装置连接于所述夹紧力调节装置，所述换挡装置连接于所述变速装置，所述夹紧力调节装置连接于所述带轮机构的输入带轮轴压板并能够使输入带轮轴压板沿轴向移动，所述带轮机构连接于所述转速输出装置和所述转速输入装置之间，所述输入带轮轴压板能够移动的固定在所述转速输入装置上，所述夹紧力调节装置包括丝杆和丝杆螺母，所述丝杆连接于所述变速装置以获得与转速输入装置不同的速度，所述丝杆螺母设置在所述丝杆上，所述丝杆螺母连接于所述输入带轮轴压板。
进一步地，所述丝杆为行星滚柱丝杠。
进一步地，所述带轮机构还包括输入带轮、输出带轮、输出带轮轴压板和钢带，所述输出带轮轴压板能够轴向移动的设置在所述转速输出装置上，所述输入带轮配合于所述输入带轮轴压板形成所述带轮机构的主动轮，所述输出带轮轴压板配合于所述输出带轮形成所述带轮机构的从动轮，所述钢带设置于所述主动轮和所述从动轮之间，所述主动轮设置在所述转速输入装置上，所述从动轮设置在所述转速输出装置上。
进一步地，所述带轮机构还包括第二弹性元件，所述第二弹性元件设置在所述输出带轮轴压板和所述转速输出装置之间。
进一步地，所述变速装置包括第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮，所述第三齿轮和第五齿轮分别能够转动的设置在所述转速传递装置上，所述第四齿轮和第六齿轮分别固定设置在所述丝杆上，所述第三齿轮配合于所述第四齿轮，所述第五齿轮配合于所述第六齿轮，所述第三齿轮和第五齿轮之间还包括同步器，所述同步器能够移动的固定设置在所述转速传递装置上，所述换挡装置能够调整同步器的位置至第三齿轮或第五齿轮，所述第三齿轮和所述第五齿轮的齿数不相同，所述第四齿轮的齿数不等于所述第三齿轮的齿数。
进一步地，所述换挡装置包括拔叉、换挡杆和换挡电机，所述换挡电机通过所述换挡杆连接于所述拔叉，所述拔叉连接于所述同步器以控制同步器移动。
进一步地，所述第四齿轮的齿数小于第三齿轮的齿数，所述第六齿轮的齿数大于第五齿轮的齿数。
进一步地，所述丝杆螺母和所述第六齿轮之间还包括第一弹性元件，所述第一弹性元件固定设置在所述第六齿轮面对丝杆螺母的一侧。
进一步地，所述转速传递装置包括换挡轴、第二齿轮和第一齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮的齿数相同，所述第二齿轮的齿数介于所述第三齿轮的齿数和所述第五齿轮的齿数之间，所述第一齿轮固定设置在所述转速输入装置上，所述第二齿轮固定设置在所述换挡轴上，所述第一齿轮配合于第二齿轮，所述第三齿轮和所述第五齿轮分别通过轴承设置在所述换挡轴上，所述同步器设置在所述换挡轴上。
与现有技术相比，本发明的优越效果在于：
1、本发明所述的机械控制带轮轴夹紧力的CVT变速箱，通过配合设置丝杆、丝杆螺母和输入带轮轴压板，实现丝杆螺母带动输入带轮轴压板移动，完成变速箱的调挡。
2、本发明所述的机械控制带轮轴夹紧力的CVT变速箱，通过设置行星滚柱丝杠，使输入带轮轴压板移动位移的精度高。
附图说明
图1为本发明所述的机械控制带轮轴夹紧力的CVT变速箱的结构示意图。
附图标记如下：
1-输入带轮轴压板、2-丝杆、3-丝杆螺母、4-输入带轮、5-输出带轮、6-输出带轮轴压板、7-钢带、8-第二弹性元件、9-第一弹性元件、10-第三齿轮、11-第四齿轮、12-第五齿轮、13-第六齿轮、14-同步器、15-拔叉、16-换挡杆、17-换挡电机、18-换挡轴、19-第二齿轮、20-第一齿轮。
具体实施方式
如附图1所示，一种机械控制带轮轴夹紧力的CVT变速箱，包括：换挡装置、转速输入装置、转速传递装置、变速装置、夹紧力调节装置、带轮机构和转速输出装置，所述转速输入装置连接于所述转速传递装置，所述转速传递装置连接于所述变速装置，所述变速装置连接于所述夹紧力调节装置，所述换挡装置连接于所述变速装置，所述夹紧力调节装置连接于所述带轮机构的输入带轮轴压板1并能够使输入带轮轴压板1沿轴向移动，所述带轮机构连接于所述转速输出装置和所述转速输入装置之间，所述输入带轮轴压板1能够移动的固定在所述转速输入装置上，所述夹紧力调节装置包括丝杆2和丝杆螺母3，所述丝杆2连接于所述变速装置以获得与转速输入装置不同的速度，所述丝杆螺母3设置在所述丝杆2上，所述丝杆螺母3连接于所述输入带轮轴压板1。
所述带轮机构还包括输入带轮4、输出带轮5、输出带轮轴压板6和钢带7，所述输出带轮轴压板6能够轴向移动的设置在所述转速输出装置上，所述输入带轮4配合于所述输入带轮轴压板1形成所述带轮机构的主动轮，所述输出带轮轴压板6配合于所述输出带轮5形成所述带轮机构的从动轮，所述钢带7设置于所述主动轮和所述从动轮之间，所述主动轮设置在所述转速输入装置上，所述从动轮设置在所述转速输出装置上。
通过将所述丝杆螺母3连接于所述输入带轮轴压板1，转速传递装置通过换挡装置将不同的转速传递到丝杆2上，使丝杆2实现与所述输入带轮轴压板1的转速不同，根据转速差，实现丝杆螺母3沿丝杆2的轴向移动，进而带动所述输入带轮轴压板1轴向移动，改变输入带轮轴压板1与输入带轮4之间的距离，实现所述主动轮的夹紧或放松，从而调整传动比。
所述丝杆2为行星滚柱丝杠。
所述行星滚柱丝杠能够提供高于滚珠丝杠的额定动载和静载，螺纹滚柱替代滚珠将使负载通过众多接触线迅速释放，从而能有更高的抗冲击能力，另外，体积小、高速度、噪音低、高精度、长寿命也是选用行星滚柱丝杠的原因。
所述带轮机构还包括第二弹性元件8，所述第二弹性元件8设置在所述输出带轮轴压板6和所述转速输出装置之间。
通过第二弹性元件8，能够缓冲所述输出带轮轴压板6和所述转速输出装置之间的力。
所述变速装置包括第三齿轮10、第四齿轮11、第五齿轮12、第六齿轮13，所述第三齿轮10和第五齿轮12分别能够转动的设置在所述转速传递装置上，所述第四齿轮11和第六齿轮13分别固定设置在所述丝杆2上，所述第三齿轮10配合于所述第四齿轮11，所述第五齿轮12配合于所述第六齿轮13，所述第三齿轮10和第五齿轮12之间还包括同步器14，所述同步器14能够移动的固定设置在所述转速传递装置上，所述换挡装置能够调整同步器14的位置至第三齿轮10或第五齿轮12，所述第三齿轮10和所述第五齿轮12的齿数不相同，所述第四齿轮11的齿数不等于所述第三齿轮10的齿数。
所述换挡装置包括拔叉15、换挡杆16和换挡电机17，所述换挡电机17通过所述换挡杆16连接于所述拔叉15，所述拔叉15连接于所述同步器14以控制同步器14移动。
通过TCU对换挡电机17进行控制，实现挡位的改变。
所述第四齿轮11的齿数小于第三齿轮10的齿数，所述第六齿轮13的齿数大于第五齿轮12的齿数。
所述丝杆螺母3和所述第六齿轮13之间还包括第一弹性元件9，所述第一弹性元件9固定设置在所述第六齿轮13面对丝杆螺母3的一侧。
通过第一弹性元件9，能够缓冲丝杆螺母3和所述输入带轮轴压板1之间的力。
所述转速传递装置包括换挡轴18、第二齿轮19和第一齿轮20，所述第一齿轮20和所述第二齿轮19的齿数相同，所述第二齿轮20的齿数介于所述第三齿轮10的齿数和所述第五齿轮12的齿数之间，所述第一齿轮20固定设置在所述转速输入装置上，所述第二齿轮19固定设置在所述换挡轴18上，所述第一齿轮20配合于第二齿轮19，所述第三齿轮10和所述第五齿轮12分别通过轴承设置在所述换挡轴18上，所述同步器14能够移动的设置在所述换挡轴18上。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种机械控制带轮轴夹紧力的CVT变速箱，包括：换挡装置、转速输入装置、转速传递装置、变速装置、夹紧力调节装置、带轮机构和转速输出装置，所述转速输入装置连接于所述转速传递装置，所述转速传递装置连接于所述变速装置，所述变速装置连接于所述夹紧力调节装置，所述换挡装置连接于所述变速装置，所述夹紧力调节装置连接于所述带轮机构的输入带轮轴压板并能够使输入带轮轴压板沿轴向移动，所述带轮机构连接于所述转速输出装置和所述转速输入装置之间，所述输入带轮轴压板能够移动的固定在所述转速输入装置上，其特征在于，所述夹紧力调节装置包括丝杆和丝杆螺母，所述丝杆连接于所述变速装置以获得与转速输入装置不同的速度，所述丝杆螺母设置在所述丝杆上，所述丝杆螺母连接于所述输入带轮轴压板。
2.根据权利要求1所述的机械控制带轮轴夹紧力的CVT变速箱，其特征在于，所述丝杆为行星滚柱丝杠。
3.根据权利要求1所述的机械控制带轮轴夹紧力的CVT变速箱，其特征在于，所述带轮机构还包括输入带轮、输出带轮、输出带轮轴压板和钢带，所述输出带轮轴压板能够轴向移动的设置在所述转速输出装置上，所述输入带轮配合于所述输入带轮轴压板形成所述带轮机构的主动轮，所述输出带轮轴压板配合于所述输出带轮形成所述带轮机构的从动轮，所述钢带设置于所述主动轮和所述从动轮之间，所述主动轮设置在所述转速输入装置上，所述从动轮设置在所述转速输出装置上。
4.根据权利要求1所述的机械控制带轮轴夹紧力的CVT变速箱，其特征在于，所述带轮机构还包括第二弹性元件，所述第二弹性元件设置在所述输出带轮轴压板和所述转速输出装置之间。
5.根据权利要求3所述的机械控制带轮轴夹紧力的CVT变速箱，其特征在于，所述变速装置包括第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮，所述第三齿轮和第五齿轮分别能够转动的设置在所述转速传递装置上，所述第四齿轮和第六齿轮分别固定设置在所述丝杆上，所述第三齿轮配合于所述第四齿轮，所述第五齿轮配合于所述第六齿轮，所述第三齿轮和第五齿轮之间还包括同步器，所述同步器能够移动的固定设置在所述转速传递装置上，所述换挡装置能够调整同步器的位置至第三齿轮或第五齿轮，所述第三齿轮和所述第五齿轮的齿数不相同，所述第四齿轮的齿数不等于所述第三齿轮的齿数。
6.根据权利要求5所述的机械控制带轮轴夹紧力的CVT变速箱，其特征在于，所述换挡装置包括拔叉、换挡杆和换挡电机，所述换挡电机通过所述换挡杆连接于所述拔叉，所述拔叉连接于所述同步器以控制同步器移动。
7.根据权利要求5所述的机械控制带轮轴夹紧力的CVT变速箱，其特征在于，所述第四齿轮的齿数小于第三齿轮的齿数，所述第六齿轮的齿数大于第五齿轮的齿数。
8.根据权利要求5所述的机械控制带轮轴夹紧力的CVT变速箱，其特征在于，所述丝杆螺母和所述第六齿轮之间还包括第一弹性元件，所述第一弹性元件固定设置在所述第六齿轮面对丝杆螺母的一侧。
9.根据权利要求6所述的机械控制带轮轴夹紧力的CVT变速箱，其特征在于，所述转速传递装置包括换挡轴、第二齿轮和第一齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮的齿数相同，所述第二齿轮的齿数介于所述第三齿轮的齿数和所述第五齿轮的齿数之间，所述第一齿轮固定设置在所述转速输入装置上，所述第二齿轮固定设置在所述换挡轴上，所述第一齿轮配合于第二齿轮，所述第三齿轮和所述第五齿轮分别通过轴承设置在所述换挡轴上，所述同步器设置在所述换挡轴上。
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