CN114559811A - 一种无级变速器齿轮式速比控制装置及控制方法 - Google Patents

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CN114559811A CN202210340942.9A CN202210340942A CN114559811A CN 114559811 A CN114559811 A CN 114559811A CN 202210340942 A CN202210340942 A CN 202210340942A CN 114559811 A CN114559811 A CN 114559811A
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Abstract

本发明公开了一种无级变速器齿轮式速比控制装置及控制方法，装置包括发动机、液力变矩器、齿轮式速比控制机构Ⅰ、前进倒档机构、齿轮式速比控制机构Ⅱ、无级变速器、主动轮速比控制机构、从动轮速比控制机构、减速机构及车轮；齿轮式速比控制机构Ⅰ包括离合器Ⅰ、离合器Ⅱ、齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ、齿轮Ⅲ；齿轮Ⅰ与行星架之间设有离合器Ⅰ；齿轮Ⅰ与齿轮Ⅱ啮合，齿轮Ⅱ与齿轮Ⅲ啮合，齿轮Ⅲ的转轴与离合器Ⅱ的输入轴连接；所述的齿轮式速比控制机构Ⅱ包括离合器Ⅲ、齿轮Ⅳ、齿轮Ⅴ；齿轮Ⅳ与齿轮Ⅴ啮合，齿轮Ⅴ的转轴与离合器Ⅱ的输出轴连接；本发明通过齿轮式速比控制机构，可以实现无级变速器速比的连续变化，响应速度快。

Description

一种无级变速器齿轮式速比控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及无级变速器领域，特别涉及一种无级变速器齿轮式速比控制装置及控制方法。
背景技术
无级变速器的速比控制一般采用液压回路来进行控制，虽然可以实现对速比的控制，但是在液压控制回路中工作油由于需要经过太多阀控元件才输入至无级变速器的液压缸之中，来推动液压缸的轴向移动，在这一过程中存在着大量的溢流损失和节流损失，造成很大的能量损失，并且通过液压力来控制液压缸的轴向移动的效率也并不高，同时液压回路由于采用作油来作为传递动力的媒介，也容易导致工作部件的腐蚀，甚至失效。
现有的无级变速器速比控制技术中有采用电机来控制无级变速器速比的装置，虽然电机可以有效地控制无级变速器的速比变化，然而电机需要匹配相应的蓄电池进行供电，而蓄电池还需要耗费时间进行充电，这给出行带来了不便，并且电机和蓄电池容易损坏，维修、置换的成本较高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种可以实现无级变速器速比的连续变化，响应速度快，同时通过控制离合器Ⅰ和离合器Ⅲ的结合状态可以改变速比变化的快慢，也可以维持无级变速器的速比在合适的滑移区间的无级变速器齿轮式速比控制装置及控制方法。
本发明采用的技术方案是：一种无级变速器齿轮式速比控制装置，包括发动机、液力变矩器、齿轮式速比控制机构Ⅰ、前进倒档机构、齿轮式速比控制机构Ⅱ、无级变速器、主动轮速比控制机构、从动轮速比控制机构、减速机构及车轮；
所述的齿轮式速比控制机构Ⅰ包括离合器Ⅰ、离合器Ⅱ、齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ、齿轮Ⅲ；齿轮Ⅰ与行星架之间设有离合器Ⅰ；齿轮Ⅰ与齿轮Ⅱ啮合，齿轮Ⅱ与齿轮Ⅲ啮合，齿轮Ⅲ的转轴与离合器Ⅱ的输入轴连接；
所述的前进倒档机构包括齿圈、行星架、行星轮及太阳轮；所述的太阳轮连接无级变速器的输入轴，所述齿圈、行星轮及太阳轮构成行星轮系；行星轮安装在行星架上；行星架与液力变矩器的输出轴连接，液力变矩器的输入轴与发动机连接，所述的齿圈与车体之间设有倒挡制动器，太阳轮与行星架之间设有前进挡离合器；
所述的齿轮式速比控制机构Ⅱ包括离合器Ⅲ、齿轮Ⅳ、齿轮Ⅴ；齿轮Ⅳ与齿轮Ⅴ啮合，齿轮Ⅴ的转轴与离合器Ⅱ的输出轴连接；
所述的无级变速器包括主动轮移动锥轮A1、主动轮固定锥轮B1、从动轮移动锥轮A2和从动轮固定锥轮B2；
所述的主动轮速比控制机构包括齿轮Ⅵ、平面轴承Ⅰ、丝杆齿轮Ⅰ、螺旋丝杠Ⅰ；齿轮Ⅵ与齿轮Ⅴ同轴，齿轮Ⅵ与丝杆齿轮Ⅰ啮合，丝杆齿轮Ⅰ和螺旋丝杠Ⅰ连接，螺旋丝杠Ⅰ和平面轴承Ⅰ空套在无级变速器输入轴上，丝杆齿轮Ⅰ的右端面紧靠平面轴承Ⅰ的左端面，平面轴承Ⅰ的右端面紧靠无级变速器主动轮移动锥轮A1的左端面；
所述的从动轮速比控制机构包括平面轴承Ⅱ、丝杆齿轮Ⅱ、螺旋丝杠Ⅱ；丝杆齿轮Ⅱ与齿轮Ⅴ啮合，丝杆齿轮Ⅱ和螺旋丝杠Ⅱ连接，螺旋丝杠Ⅱ和平面轴承Ⅱ空套在无级变速器输出轴上，丝杆齿轮Ⅱ的左端面紧靠平面轴承Ⅱ的右端面，平面轴承Ⅱ的左端面紧靠无级变速器从动轮移动锥轮A2的右端面；
所述的减速机构包括齿轮Ⅶ、齿轮Ⅷ、齿轮Ⅸ及齿轮Ⅹ，齿轮Ⅶ安装在减速机构输入轴上，齿轮Ⅷ和齿轮Ⅸ安装在传动轴上，齿轮Ⅹ安装在减速机构输出轴上；齿轮Ⅶ与齿轮Ⅷ啮合，齿轮Ⅸ与齿轮Ⅹ啮合。
上述的无级变速器齿轮式速比控制装置中，所述的减速机构的输出轴连接差速器输入轴，差速器的输出轴连接车轮。
一种利用上述的无级变速器齿轮式速比控制装置的无级变速器齿轮式速比控制方法，具体操作如下：
状态1：无级变速器的速比由大到小调节时
控制前进挡离合器结合、离合器Ⅲ结合，发动机动力传递至前进倒档机构中的行星架，然后通过前进倒档机构传递给变速器的输入轴，无级变速器的输出轴动力经过减速机构传递至车轮；同时经过离合器Ⅲ传递至齿轮Ⅳ，齿轮Ⅳ通过与齿轮Ⅴ啮合进行动力传递；齿轮Ⅵ由于和齿轮Ⅴ同轴而一起转动，齿轮Ⅵ带动丝杆齿轮Ⅱ转动，经过螺旋丝杆Ⅰ的作用，推动平面轴承Ⅰ和主动轮移动锥轮A1向靠近主动轮固定锥轮B1的方向移动，使得主动轮的工作半径增大。另一方面，齿轮Ⅳ通过齿轮Ⅴ带动丝杆齿轮Ⅱ转动，经过螺旋丝杆Ⅱ的作用，推动平面轴承Ⅱ和主从动轮移动锥轮A2向远离从动轮固定锥轮B2的方向移动，使得从动轮的工作半径增减小。这样就减小了无级变速器的工作速比，实现了无级变速器的无级调速，在这一过程中可以通过控制离合器Ⅲ结合快慢来改变速比的变化快慢，当无级变速器的主从动轮实际速比达到目标速比的时候，离合器Ⅲ分离，然后通过螺旋丝杆Ⅰ和螺旋丝杆Ⅱ的自锁功能，来维持无级变速器所需的速比；
状态:2：无级变速器的速比由小到大调节时
控制前进挡离合器结合、离合器Ⅲ分离、离合器Ⅰ和离合器Ⅱ结合，发动机动力传递至前进倒档机构中的行星架，然后通过前进倒档机构传递给变速器的输入轴，无级变速器的输出轴动力经过减速机构传递至车轮；同时经过离合器Ⅰ传递至齿轮Ⅱ，齿轮Ⅱ通过与齿轮Ⅲ啮合进行动力传递，同时经过离合器Ⅱ传递至齿轮Ⅴ，齿轮Ⅵ由于和齿轮Ⅴ同轴而一起转动，齿轮Ⅵ带动丝杆齿轮Ⅱ转动，经过螺旋丝杆Ⅰ的作用，推动平面轴承Ⅰ和主动轮移动锥轮A1 向远离主动轮固定锥轮B1的方向移动，使得主动轮的工作半径减小。另一方面，齿轮Ⅳ通过齿轮Ⅴ带动丝杆齿轮Ⅱ转动，经过螺旋丝杆Ⅱ的作用，推动平面轴承Ⅱ和主从动轮移动锥轮 A2向靠近从动轮固定锥轮B2的方向移动，使得从动轮的工作半径增减大。这样就增大了无级变速器的工作速比，实现了无级变速器的无级调速，在这一过程中可以通过控制离合器Ⅰ结合快慢来改变速比的变化快慢，当无级变速器的主从动轮实际速比达到目标速比的时候，离合器Ⅰ和离合器Ⅱ分离，然后通过螺旋丝杆Ⅰ和螺旋丝杆Ⅱ的自锁功能，来维持无级变速器所需的速比；
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过齿轮式速比控制机构，可以实现无级变速器速比的连续变化，响应速度快，同时通过控制离合器Ⅰ和离合器Ⅲ的结合状态可以改变速比变化的快慢，更能满足实际工况的需求。
附图说明
图1为本发明无级变速器齿轮式速比控制装置的结构图。
图中：1.齿轮Ⅰ，2.离合器Ⅰ，3.行星架，4.前进挡离合器，5.行星轮，6.齿圈， 7.太阳轮，8.离合器Ⅲ，9.倒挡制动器无级变速器，10.齿轮Ⅳ，11.无级变速器，12.丝杆齿轮Ⅰ，13.螺旋丝杠Ⅰ，14.齿轮Ⅵ，15.齿轮Ⅴ，16.离合器Ⅱ，17.齿轮Ⅱ，18.齿轮Ⅲ， 19.齿轮Ⅶ，20.丝杆齿轮Ⅱ，21.螺旋丝杠Ⅱ，22.平面轴承Ⅱ，23.平面轴承Ⅰ，24.齿轮Ⅷ，25.齿轮Ⅸ，26.齿轮Ⅹ，27.差速器，A1.主动轮移动锥轮，B1.主动轮固定锥轮， A2.从动轮移动锥轮，B2.从动轮固定锥轮，C.金属带。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明无级变速器齿轮式速比控制装置，包括发动机、液力变矩器、齿轮式速比控制机构Ⅰ、前进倒档机构、齿轮式速比控制机构Ⅱ、无级变速器、主动轮速比控制机构、从动轮速比控制机构、减速机构及车轮；
所述的齿轮式速比控制机构Ⅰ包括离合器Ⅰ、离合器Ⅱ、齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ、齿轮Ⅲ；齿轮Ⅰ与行星架之间设有离合器Ⅰ；齿轮Ⅰ与齿轮Ⅱ啮合，齿轮Ⅱ与齿轮Ⅲ啮合，齿轮Ⅲ的转轴与离合器Ⅱ的输入轴连接；
所述的前进倒档机构包括齿圈、行星架、行星轮及太阳轮；所述的太阳轮连接无级变速器的输入轴，所述齿圈、行星轮及太阳轮构成行星轮系；行星轮安装在行星架上；行星架与液力变矩器的输出轴连接，液力变矩器的输入轴与发动机连接，所述的齿圈与车体之间设有倒挡制动器，太阳轮与行星架之间设有前进挡离合器；
所述的齿轮式速比控制机构Ⅱ包括离合器Ⅲ、齿轮Ⅳ、齿轮Ⅴ；齿轮Ⅳ与齿轮Ⅴ啮合，齿轮Ⅴ的转轴与离合器Ⅱ的输出轴连接；
所述的无级变速器包括主动轮移动锥轮A1、主动轮固定锥轮B1、从动轮移动锥轮A2和从动轮固定锥轮B2；
所述的主动轮速比控制机构包括齿轮Ⅵ、平面轴承Ⅰ、丝杆齿轮Ⅰ、螺旋丝杠Ⅰ；齿轮Ⅵ与齿轮Ⅴ同轴，齿轮Ⅵ与丝杆齿轮Ⅰ啮合，丝杆齿轮Ⅰ和螺旋丝杠Ⅰ连接，螺旋丝杠Ⅰ和平面轴承Ⅰ空套在无级变速器输入轴上，丝杆齿轮Ⅰ的右端面紧靠平面轴承Ⅰ的左端面，平面轴承Ⅰ的右端面紧靠无级变速器主动轮移动锥轮A1的左端面；
所述的从动轮速比控制机构包括平面轴承Ⅱ、丝杆齿轮Ⅱ、螺旋丝杠Ⅱ；丝杆齿轮Ⅱ与齿轮Ⅴ啮合，丝杆齿轮Ⅱ和螺旋丝杠Ⅱ连接，螺旋丝杠Ⅱ和平面轴承Ⅱ空套在无级变速器输出轴上，丝杆齿轮Ⅱ的左端面紧靠平面轴承Ⅱ的右端面，平面轴承Ⅱ的左端面紧靠无级变速器从动轮移动锥轮A2的右端面；
所述的减速机构包括齿轮Ⅶ、齿轮Ⅷ、齿轮Ⅸ及齿轮Ⅹ，齿轮Ⅶ安装在减速机构输入轴上，齿轮Ⅷ和齿轮Ⅸ安装在传动轴上，齿轮Ⅹ安装在减速机构输出轴上；齿轮Ⅶ与齿轮Ⅷ啮合，齿轮Ⅸ与齿轮Ⅹ啮合。
上述的无级变速器齿轮式速比控制装置中，所述的减速机构的输出轴连接差速器输入轴，差速器的输出轴连接车轮。
一种利用上述的无级变速器齿轮式速比控制装置的无级变速器齿轮式速比控制方法，具体操作如下：
状态1：无级变速器的速比由大到小调节时(下坡)
控制前进挡离合器结合、离合器Ⅲ结合，发动机动力传递至前进倒档机构中的行星架，然后通过前进倒档机构传递给变速器的输入轴，无级变速器的输出轴动力经过减速机构传递至车轮；同时经过离合器Ⅲ传递至齿轮Ⅳ，齿轮Ⅳ通过与齿轮Ⅴ啮合进行动力传递；齿轮Ⅵ由于和齿轮Ⅴ同轴而一起转动，齿轮Ⅵ带动丝杆齿轮Ⅱ转动，经过螺旋丝杆Ⅰ的作用，推动平面轴承Ⅰ和主动轮移动锥轮A1向靠近主动轮固定锥轮B1的方向移动，使得主动轮的工作半径增大。另一方面，齿轮Ⅳ通过齿轮Ⅴ带动丝杆齿轮Ⅱ转动，经过螺旋丝杆Ⅱ的作用，推动平面轴承Ⅱ和主从动轮移动锥轮A2向远离从动轮固定锥轮B2的方向移动，使得从动轮的工作半径增减小。这样就减小了无级变速器的工作速比，实现了无级变速器的无级调速，在这一过程中可以通过控制离合器Ⅲ结合快慢来改变速比的变化快慢，当无级变速器的主从动轮实际速比达到目标速比的时候，离合器Ⅲ分离，然后通过螺旋丝杆Ⅰ和螺旋丝杆Ⅱ的自锁功能，来维持无级变速器所需的速比；
状态:2：无级变速器的速比由小到大调节时(上坡)
控制前进挡离合器结合、离合器Ⅲ分离、离合器Ⅰ和离合器Ⅱ结合，发动机动力传递至前进倒档机构中的行星架，然后通过前进倒档机构传递给变速器的输入轴，无级变速器的输出轴动力经过减速机构传递至车轮；同时经过离合器Ⅰ传递至齿轮Ⅱ，齿轮Ⅱ通过与齿轮Ⅲ啮合进行动力传递，同时经过离合器Ⅱ传递至齿轮Ⅴ，齿轮Ⅵ由于和齿轮Ⅴ同轴而一起转动，齿轮Ⅵ带动丝杆齿轮Ⅱ转动，经过螺旋丝杆Ⅰ的作用，推动平面轴承Ⅰ和主动轮移动锥轮A1 向远离主动轮固定锥轮B1的方向移动，使得主动轮的工作半径减小。另一方面，齿轮Ⅳ通过齿轮Ⅴ带动丝杆齿轮Ⅱ转动，经过螺旋丝杆Ⅱ的作用，推动平面轴承Ⅱ和主从动轮移动锥轮 A2向靠近从动轮固定锥轮B2的方向移动，使得从动轮的工作半径增减大。这样就增大了无级变速器的工作速比，实现了无级变速器的无级调速，在这一过程中可以通过控制离合器Ⅰ结合快慢来改变速比的变化快慢，当无级变速器的主从动轮实际速比达到目标速比的时候，离合器Ⅰ和离合器Ⅱ分离，然后通过螺旋丝杆Ⅰ和螺旋丝杆Ⅱ的自锁功能，来维持无级变速器所需的速比。

Claims (9)

1.一种无级变速器齿轮式速比控制装置，其特征在于：包括发动机、液力变矩器、齿轮式速比控制机构Ⅰ、前进倒档机构、齿轮式速比控制机构Ⅱ、无级变速器、主动轮速比控制机构、从动轮速比控制机构、减速机构及车轮。
2.根据权利要求1所述的一种无级变速器齿轮式速比控制装置，其特征在于：所述齿轮式速比控制机构Ⅰ包括离合器Ⅰ、离合器Ⅱ、齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ、齿轮Ⅲ；齿轮Ⅰ与行星架之间设有离合器Ⅰ；齿轮Ⅰ与齿轮Ⅱ啮合，齿轮Ⅱ与齿轮Ⅲ啮合，齿轮Ⅲ的转轴与离合器Ⅱ的输入轴连接。
3.根据权利要求1所述的一种无级变速器齿轮式速比控制装置，其特征在于：所述前进倒档机构包括齿圈、行星架、行星轮及太阳轮；所述的太阳轮连接无级变速器的输入轴，所述齿圈、行星轮及太阳轮构成行星轮系；行星轮安装在行星架上；行星架与液力变矩器的输出轴连接，液力变矩器的输入轴与发动机连接，所述的齿圈与车体之间设有倒挡制动器，太阳轮与行星架之间设有前进挡离合器。
4.根据权利要求1所述的一种无级变速器齿轮式速比控制装置，其特征在于：所述齿轮式速比控制机构Ⅱ包括离合器Ⅲ、齿轮Ⅳ、齿轮Ⅴ；齿轮Ⅳ与齿轮Ⅴ啮合，齿轮Ⅴ的转轴与离合器Ⅱ的输出轴连接。
5.根据权利要求1所述的一种无级变速器齿轮式速比控制装置，其特征在于：所述无级变速器包括主动轮移动锥轮A1、主动轮固定锥轮B1、从动轮移动锥轮A2和从动轮固定锥轮B2。
6.根据权利要求1所述的一种无级变速器齿轮式速比控制装置，其特征在于：所述主动轮速比控制机构包括齿轮Ⅵ、平面轴承Ⅰ、丝杆齿轮Ⅰ、螺旋丝杠Ⅰ；齿轮Ⅵ与齿轮Ⅴ同轴，齿轮Ⅵ与丝杆齿轮Ⅰ啮合，丝杆齿轮Ⅰ和螺旋丝杠Ⅰ连接，螺旋丝杠Ⅰ和平面轴承Ⅰ空套在无级变速器输入轴上，丝杆齿轮Ⅰ的右端面紧靠平面轴承Ⅰ的左端面，平面轴承Ⅰ的右端面紧靠无级变速器主动轮移动锥轮A1的左端面。
7.根据权利要求1所述的一种无级变速器齿轮式速比控制装置，其特征在于：所述从动轮速比控制机构包括平面轴承Ⅱ、丝杆齿轮Ⅱ、螺旋丝杠Ⅱ；丝杆齿轮Ⅱ与齿轮Ⅴ啮合，丝杆齿轮Ⅱ和螺旋丝杠Ⅱ连接，螺旋丝杠Ⅱ和平面轴承Ⅱ空套在无级变速器输出轴上，丝杆齿轮Ⅱ的左端面紧靠平面轴承Ⅱ的右端面，平面轴承Ⅱ的左端面紧靠无级变速器从动轮移动锥轮A2的右端面。
8.根据权利要求1所述的一种无级变速器齿轮式速比控制装置，其特征在于：所述减速机构包括齿轮Ⅶ、齿轮Ⅷ、齿轮Ⅸ及齿轮Ⅹ，齿轮Ⅶ安装在减速机构输入轴上，齿轮Ⅷ和齿轮Ⅸ安装在传动轴上，齿轮Ⅹ安装在减速机构输出轴上；齿轮Ⅶ与齿轮Ⅷ啮合，齿轮Ⅸ与齿轮Ⅹ啮合。
9.根据权利要求1所述的一种无级变速器齿轮式速比控制方法，具体操作如下：
状态1：无级变速器的速比由大到小调节时
控制前进挡离合器结合、离合器Ⅲ结合，发动机动力传递至前进倒档机构中的行星架，然后通过前进倒档机构传递给变速器的输入轴，无级变速器的输出轴动力经过减速机构传递至车轮；同时经过离合器Ⅲ传递至齿轮Ⅳ，齿轮Ⅳ通过与齿轮Ⅴ啮合进行动力传递；齿轮Ⅵ由于和齿轮Ⅴ同轴而一起转动，齿轮Ⅵ带动丝杆齿轮Ⅱ转动，经过螺旋丝杆Ⅰ的作用，推动平面轴承Ⅰ和主动轮移动锥轮A1向靠近主动轮固定锥轮B1的方向移动，使得主动轮的工作半径增大；另一方面，齿轮Ⅳ通过齿轮Ⅴ带动丝杆齿轮Ⅱ转动，经过螺旋丝杆Ⅱ的作用，推动平面轴承Ⅱ和主从动轮移动锥轮A2向远离从动轮固定锥轮B2的方向移动，使得从动轮的工作半径减小；这样就减小了无级变速器的工作速比，实现了无级变速器的无级调速，在这一过程中可以通过控制离合器Ⅲ结合快慢来改变速比的变化快慢，当无级变速器的主从动轮实际速比达到目标速比的时候，离合器Ⅲ分离，然后通过螺旋丝杆Ⅰ和螺旋丝杆Ⅱ的自锁功能，来维持无级变速器所需的速比；
状态:2：无级变速器的速比由小到大调节时
控制前进挡离合器结合、离合器Ⅲ分离、离合器Ⅰ和离合器Ⅱ结合，发动机动力传递至前进倒档机构中的行星架，然后通过前进倒档机构传递给变速器的输入轴，无级变速器的输出轴动力经过减速机构传递至车轮；同时经过离合器Ⅰ传递至齿轮Ⅱ，齿轮Ⅱ通过与齿轮Ⅲ啮合进行动力传递，同时经过离合器Ⅱ传递至齿轮Ⅴ，齿轮Ⅵ由于和齿轮Ⅴ同轴而一起转动，齿轮Ⅵ带动丝杆齿轮Ⅱ转动，经过螺旋丝杆Ⅰ的作用，推动平面轴承Ⅰ和主动轮移动锥轮A1向远离主动轮固定锥轮B1的方向移动，使得主动轮的工作半径减小；另一方面，齿轮Ⅳ通过齿轮Ⅴ带动丝杆齿轮Ⅱ转动，经过螺旋丝杆Ⅱ的作用，推动平面轴承Ⅱ和主从动轮移动锥轮A2向靠近从动轮固定锥轮B2的方向移动，使得从动轮的工作半径增大；这样就增大了无级变速器的工作速比，实现了无级变速器的无级调速，在这一过程中可以通过控制离合器Ⅰ结合快慢来改变速比的变化快慢，当无级变速器的主从动轮实际速比达到目标速比的时候，离合器Ⅰ和离合器Ⅱ分离，然后通过螺旋丝杆Ⅰ和螺旋丝杆Ⅱ的自锁功能，来维持无级变速器所需的速比。
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