CN116104918A - 直接偏移式无级变速器 - Google Patents

Abstract

提供一种用于车辆发动机的直接偏移式无级变速器。该变速器包括：具有环形空腔的扭矩变换器；径向可转地位于所述环形空腔内的多个牵引滚轮；可转地位于所述扭矩变换器内并被适配为接受来自车辆发动机扭矩的输入轴；与所述输入轴轴向连接并与所述牵引滚轮摩擦接触的输入盘；与所述输入盘相对并与所述牵引滚轮摩擦接触的输出盘，所述输出盘通过接受来自所述牵引滚轮的转动力而实现轴向转动；以及与所述输出盘轴向连接并接受所述输出盘之转动力的输出轴。

Description

直接偏移式无级变速器

技术领域

本发明涉及变速器领域，尤其涉及一种用于车辆的直接偏移式无级变速器。

背景技术

车辆上的无级变速器(CVT)是一种理想的系统，让车辆发动机能够在最有效的转速范围内运行。除了提供平稳舒适的驾驶体验，还比传统自排(AT)具有更好的燃油效率。

然而，当前市场上的CVT也存在一些限制。例如，CVT的加速动力迟缓。原因是市场上的CVT主要都是配备钢带及锥盘驱动系统。但其变速运动限制了系统的机械响应性。在另一个例子中，现有车辆CVT动力传递是有物理上限的，以至于大多数系统只适用于3.0L排量以下的中小型汽车。

发明内容

本发明旨在解决现有CVT的上述问题，并提供一种新型的牵引CVT系统。该新型的CVT系统体型紧凑，结构简单并且具有高效的传动。

所提供的CVT为直接偏移式无级变速器(DSCVT)。该直接偏移式无级变速器包括具有环形空腔的扭矩变换器；径向可转地位于所述环形空腔内的多个牵引滚轮；可转地位于所述扭矩变换器内并被适配为接受来自车辆发动机扭矩的输入轴；与所述输入轴轴向连接并与所述牵引滚轮摩擦接触的输入盘；与所述输入盘相对并与所述牵引滚轮摩擦接触的输出盘，所述输出盘通过接受来自所述牵引滚轮的转动力而实现轴向转动；以及与所述输出盘轴向连接并接受所述输出盘之转动力的输出轴。

在部分实施例中，所述直接偏移式无级变速器进一步包括位于所述扭矩变换器内并对所述牵引滚轮施加径向力以实现所述牵引滚轮与所述输入和输出盘间摩擦接触的预压组件。

在部分实施例中，所述输入和输出盘向相对，并横穿所述扭矩变换器的纵轴，使得所述输入和输出盘的边缘与所述牵引滚轮摩擦接触。

在部分实施例中，所述牵引滚轮包括滚轮轴和滚轮盘。所述滚轮轴与所述扭矩变换器可转动连接，所述滚轮盘具有与所述输入和输出盘的边缘摩擦接触的平面。

在部分实施例中，所述直接偏移式无级变速器进一步包括在所述扭矩变换器内可转动地支撑所述输入轴的输入轴承和在所述扭矩变换器内可转动地支撑所述输出轴的输出轴承。

在部分实施例中，所述预压组件包括滚轮保持器、预压垫圈、垫板以及推力轴承。所述滚轮保持器用于将所述牵引滚轮固定在所述扭矩变换器内。所述推力轴承位于所述牵引滚轮相对于所述平面的另一面。所述预压垫圈和所述垫板位于所述滚轮保持器和所述推力轴承之间，以为所述推力轴承提供推力，进而实现所述牵引滚轮与所述输入和输出轴之间的摩擦接触。

在部分实施例中，所述预压组件包括液压管、预压活塞、滚轮轴以及推力轴承。所述推力轴承位于所述牵引滚轮相对于所述平面的另一面。所述预压活塞通过所述液压管加载以对所述推力轴承施加径向力，进而实现所述牵引滚轮与所述输入和输出轴之间的摩擦接触。

在上述实施例中，所述滚轮轴被设置为所述预压活塞的一部分，并与所述推力轴承和所述滚轮盘相适配。

在部分实施例中，在所述输入轴和所述输出轴之间设置有主轴轴承。

在部分实施例中，在所述输入盘和所述输出盘之间设置有盘轴承。

在部分实施例中，所述牵引滚轮相对设置，以对所述输入和输出盘提供相向的摩擦接触，并使相对的牵引滚轮夹持住所述输入和输出盘。

在部分实施例中，所述直接偏移式无级变速器进一步包括容纳所述扭矩变换器的壳体，以及覆盖所述壳体的盖板。

在部分实施例中，所述输入和输出盘上从中心点到所述输入和输出盘与所述滚轮盘的接触点所形成的径线垂直于所述滚轮盘的平面。

本领域技术人员在阅读完下面的详细说明和附图之后，上述乃至更多的改进都将容易理解。

附图说明

图1是根据本发明一实施例的直接偏移式无级变速器的侧剖图。

图2是根据本发明另一实施例的直接偏移式无级变速器的侧剖图。

图3是根据本发明实施例的直接偏移式无级变速器的结构示意图。

图4是根据本发明实施例去除盖板后的直接偏移式无级变速器的结构示意图。

图5是根据本发明实施例去除壳体和盖板后的直接偏移式无级变速器的结构示意图。

图6是根据本发明实施例去除壳体、盖板以及扭矩变换器后处于相同传动比(1:1)的直接偏移式无级变速器的结构示意图。

图7是根据本发明实施例的牵引滚轮的结构示意图。

图8是根据本发明实施例的输入和输出轴与输入和输出盘的结构示意图。

图9是根据本发明实施例去除壳体、盖板、扭矩变换器后处于减速传动比(under-drive ratio)的直接偏移式无级变速器的结构示意图

图10是根据本发明实施例去除壳体、盖板、扭矩变换器后处于增速传动比(over-drive ratio)的直接偏移式无级变速器的结构示意图。

图11是图9中的直接偏移式无级变速器的结构性侧面示意图。

图12是图6中的直接偏移式无级变速器的结构性侧面示意图。

图13是图10中的直接偏移式无级变速器的结构性侧面示意图。

图14A是图11中的直接偏移式无级变速器的结构性侧面示意图，其中隐去了部分牵引滚轮。

图14B是根据本发明一实施例的如图11所示的直接偏移式无级变速器的简单侧面剖视图。

图14C是根据本发明另一实施例的如图11所示的直接偏移式无级变速器的简单侧面剖视图。

图15A是图12中的直接偏移式无级变速器的结构性侧面示意图，其中隐去了部分牵引滚轮。

图15B是根据本发明一实施例的如图12所示的直接偏移式无级变速器的简单侧面剖视图。

图15C是根据本发明另一实施例的如图12所示的直接偏移式无级变速器的简单侧面剖视图。

图16A是图13中的直接偏移式无级变速器的结构性侧面示意图，其中隐去了部分牵引滚轮。

图16B是根据本发明一实施例的如图13所示的直接偏移式无级变速器的简单侧面剖视图。

图16C是根据本发明另一实施例的如图13所示的直接偏移式无级变速器的简单侧面剖视图。

图17是根据本发明一实施例所示的使用4个牵引滚轮的直接偏移式无级变速器的侧剖示意图。

图18是根据本发明另一实施例所示的使用6个牵引滚轮的直接偏移式无级变速器的侧剖示意图。

图19是根据本发明又一实施例所示的使用8个牵引滚轮轮的直接偏移式无级变速器的侧剖示意图。

具体实施例

即此将参考附图描述本发明的实施例，其中相同的数字始终指代相同的元件。此处呈现的描述中所使用的术语，并非要以任何限制性或缩小性的方式解释，而仅仅是以其与本发明的某些特定实施例的详细描述结合使用。此外，本发明的实施例可以包括多个新颖的特征，其中没有一个单独负责其期望的属性，或者对于其所实践的发明是必不可少的。

参考附图，附图1示出了本发明一实施例的用于车辆发动机的直接偏移式无级变速器的剖视图。直接偏移式无级变速器100被罩在壳体10中。在部分实施例中，壳体10可以被盖板11所覆盖。壳体10的中心是环形扭矩变换器5。环形扭矩变换器5是构造成具有用于容纳多个牵引滚轮6的环形空腔。所述多个牵引滚轮6径向且可转地位于所述环形空腔内。如图1所示，所述多个牵引滚轮6沿纵向轴线围绕所述环形空腔径向布置。仍然参考图1，输入轴1可旋转地设置在环形扭矩变换器5内。可以想到，输入轴1用于接收来自车辆发动机的扭矩。输入盘3同轴地连接到输入轴1，并与牵引滚轮6摩擦接触以向所述牵引滚轮6提供旋转力。输出盘4与输入盘3相对设置，并与牵引滚轮6摩擦接触。输出盘4通过接收来自牵引滚轮6的旋转力而实现沿轴向旋转。输出轴2同轴地连接到输出盘4，并能够接收来自输出盘4的旋转力。输入盘3和输出盘4间隔对置。进一步参照图1，主轴轴承位于输入轴1和输出轴2之间。盘轴承位于输入盘3和输出盘4之间。输入轴承13位于所述壳体10和所述输入轴1之间。输出轴承14位于所述盖板11和所述输出轴2之间。所述输入轴承13在所述变换器5内可旋转地支撑所述输入轴1。所述输出轴承14在所述变换器5内壳旋转地支撑所述输出轴2。上述实施例中所述的直接偏移式无级变速器应用于车辆发动机仅作为示例。应当理解，在实际应用中，并不局限于车辆发动机，而是在其他任何可适用无级变速器的地方，均可以本发明所述的直接偏移式无级变速器。本发明对此不做限制。

在部分实施例中，如图1或图2所示，所述直接偏移式无级变速器100或200还包括位于变换器5内并向所述牵引滚轮6施加径向内向力以便在所述牵引滚轮6和所述输入和输出盘3、4之间促成摩擦接触的预压组件。在该实施例中，所述牵引滚轮6的滚轮轴61也可以构造为预压活塞8的一部分并装配有推力轴承12和滚轮盘62。

在一实施例中，参考图1，所述直接偏移式无级变速器还包括位于所述环形扭矩变换器5内并向所述牵引滚轮6施加径向内向力以便在所述牵引滚轮6和所述输入和输出盘3、4之间促成摩擦接触的预压组件。在此实施例中，所述预压组件包括滚轮保持器9、预压垫圈7、垫板8以及推力轴承12。所述滚轮保持器9构造为将所述牵引滚轮6固定在所述变换器5内。所述推力轴承12位于相对于所述牵引滚轮6的滚轮盘的平面的另一面。所述预压垫圈7和所述垫板8位于所述滚轮保持器9和所述推力轴承12之间，以为所述推力轴承12提供推力，进而实现所述牵引滚轮6与所述输入和输出盘3、4之间的摩擦接触。所述预压垫圈7用于均匀地施加对应于所述车辆发动机最大扭矩所需的夹紧力。如图1所示的所述直接偏移式无级变速器100可用于轻型的车辆。在本实施例中，可以适用

的弹簧垫圈。

在另一实施例中，如图2所示，所述直接偏移式无级变速器200包括预压组件。该预压组件可以包括液压管17、预压活塞18、滚轮轴19以及推力轴承12。所述推力轴承12位于相对于所述牵引滚轮6的滚轮盘的平面的另一面。所述预压活塞18通过所述液压管17加载以对所述推力轴承12施加向内的径向力，进而实现所述牵引滚轮6与所述输入和输出盘3、4之间的摩擦接触。如图2所示的直接偏移式无级变速器200适用于中型或重型车辆。与图1中所示的变速器100相比，图2中所示的预压组件能够提供更大的预压力。每个牵引滚轮6都可转动地与所述推力轴承12一起安装在预压活塞8的滚轮轴19上。液压油通过液压管17和内部管道对所述预压活塞18施加对应于车辆发动机最大扭矩所需的夹紧力。可以想到，上述液压可以通过步进电机或辅助泵来产生。为简便计，本发明中未示出该步进电机和辅助泵。

继续参考图1，为简便计，图中仅示出了两个牵引滚轮。然而，在另一个实施例中，也还可以使用两个或更多的牵引滚轮6。参考图17-19，四个、六个乃至于八个都可能被用到。可以看出，每两个牵引滚轮都相对设置，以为所述输入和输出盘3、4提供相对的摩擦接触，进而使得相对的牵引滚轮6能够夹住所述输入和输出盘3、4。所述牵引滚轮环绕所述变换器5并沿着所述环形空腔的纵轴径向设置。所述输入和输出盘3、4轴向相对并相对所述变换器5的纵轴横置，以使得所述输入和输出盘3、4的边缘与所述牵引滚轮6摩擦接触。

每个牵引滚轮6包括滚轮轴61和滚轮盘62。所述滚轮轴61可旋转地与转换器5连接的滚轮轴61。所述滚轮盘62具有与所述输入和输出盘3、4的边缘摩擦接触的平面621。如图1-2、5-6以及9-19所示，牵引滚轮6沿着纵轴线与所述输入和输出盘3、4的边沿接触。通过在牵引滚轮面与输入和输出盘3、4的边缘之间被压缩的EHL流体膜进行牵引力接触，发动机产生的扭矩便刻意经由牵引滚轮从输入盘传递到输出盘而避免打滑。应当注意的是，所有的牵引滚轮6具有相同的尺寸和形状均相同，以确保在均匀的夹紧力下实现同步转速运行。当需要改变传动比时，只需要将扭矩变换器5沿着两个盘的轴线来回移动。随着变换器5的移动，所述输入和输出盘3、4与滚轮接触面的半径也因而改变，达到更改所需的扭矩和速度比例。还应当注意的是，所述输入和输出盘3、4从中心点到所述输入和输出盘3、4与所述滚轮盘62的接触点之间的径线与所述滚轮盘62的平面垂直。亦即，所述牵引滚轮6围绕的纵轴线与所述输入和输出盘3、4的轴线垂直。可以想到，此设计中的直线运动只需要很小的动力即可驱动。因此，这个直接偏移式的设计可以如换挡一样的实时快速响应。

还可以想到，扭矩变换器5可以通过悬挂轴(未示出)来滑动。为了简单起见，该悬挂轴未在图中示出。为简单起见，用于扭矩变换器5的速度控制的控制机构也未包括在附图中。可以通过移动牵引滚轮6的滚轮轴61来改变扭矩和速度的传动比。参照图6、12、15A-15C，当所述变换器5位于所述输入和输出盘3、4的中间时，即牵引滚轮6移动到一个使得输入和输出盘3、4的边缘分别接触滚轮盘62的平面621的对等点形成相等的输入输出比。进一步参考图9、11、14A-14C，牵引滚轮6向输入盘3移动，并且变速器变为减速传动比。在减速传动比中，输出盘4的扭矩将增加。另外，参考图10、13、16A-16C，牵引滚轮6向输出盘4移动，并且传动变为增速传动比。在增速传动比中，输出盘4的转速将增加。

将图14B、15B、16B与图14C、15C、16C进行比较，滚轮盘62的半径可以通过延长牵引滚轮或扭矩变换器的活动行程来增加。如果如此的改变，可以增大传动比的变化区间。

在部分实施例中，传动比通过改变输入盘3和输出盘4之间的距离而得到改变。在这些实施例中，输入盘3和输出盘4之间距离的增加可扩大传动比的变化区间。

如上所述，参照图17-19，还可以使用多于两个的牵引滚轮6。多个(例如4个、6个、8个等)牵引滚轮可以均匀地分散牵引力。当为发动机功率较大的车辆制造直接偏移式无级变速器时，可以适当地使用更多的牵引滚轮来分化从车辆发动机传递的最大扭矩。这样的设计可以减少需要施加到每个牵引滚轮上的夹紧力，并有助于延长相关部件的使用寿命。当然，扭矩变换器5与所述输入和输出盘3、4的直径将根据牵引滚轮的数量进行调整。

多个具有预压组件的牵引滚轮6安装在单个环形扭矩变换器5上，均匀地环绕在输入输出盘的周缘上。所有牵引滚轮6的平面同时接触并夹紧所述输入和输出盘3、4的边缘。牵引滚轮与所述输入和输出盘3、4之间的所有牵引接触保持垂直，牵引滚轮沿输入、输出盘3、4的轴线作直线运动以改变传动比。

前面的描述详述了本发明的某些实施例。然而，应当理解，无论以上在文本中显得多么详细，本发明都可以以多种方式实施。还如上所述，应当注意，在描述本发明的某些特征或方面时使用特定术语不应被视为暗示该术语在本文中被重新定义以限于包括本发明的任何特定特征。因此，本发明的范围应根据所附权利要求及其任何等效物来构建。

Claims (13)

1.一种直接偏移式无级变速器，包括：

具有环形空腔的扭矩变换器；

径向可转地位于所述环形空腔内的多个牵引滚轮；

可转地位于所述扭矩变换器内并被适配为接受来自车辆发动机扭矩的输入轴；

与所述输入轴轴向连接并与所述牵引滚轮摩擦接触的输入盘；

与所述输入盘相对并与所述牵引滚轮摩擦接触的输出盘，所述输出盘通过接受来自所述牵引滚轮的转动力而实现轴向转动；以及

与所述输出盘轴向连接并接受所述输出盘之转动力的输出轴。

2.如权利要求1所述的直接偏移式无级变速器，进一步包括位于所述扭矩变换器内并对所述牵引滚轮施加径向力以实现所述牵引滚轮与所述输入和输出盘之间摩擦接触的预压组件。

3.如权利要求2所述的直接偏移式无级变速器，其中，所述输入和输出盘轴向相对，并横穿所述扭矩变换器的纵轴，使得所述输入和输出盘的边缘与所述牵引滚轮摩擦接触。

4.如权利要求3所述的直接偏移式无级变速器，其中，所述牵引滚轮包括滚轮轴和滚轮盘。所述滚轮轴与所述扭矩变换器可转动连接，所述滚轮盘具有与所述输入和输出盘的边缘摩擦接触的平面。

5.如权利要求1所述的直接偏移式无级变速器，进一步包括在所述扭矩变换器内可转动地支撑所述输入轴的输入轴承和在所述扭矩变换器内可转动地支撑所述输出轴的输出轴承。

6.如权利要求2所述的直接偏移式无级变速器，其中，所述预压组件包括滚轮保持器、预压垫圈、垫板以及推力轴承。所述滚轮保持器用于将所述牵引滚轮固定在所述扭矩变换器内。所述推力轴承位于所述牵引滚轮相对于所述平面的另一面。所述预压垫圈和所述垫板位于所述滚轮保持器和所述推理轴承之间，以为所述推力轴承提供推力，进而实现所述牵引滚轮与所述输入和输出盘之间的摩擦接触。

7.如权利要求2所述的直接偏移式无级变速器，其中，所述预压组件包括液压管、预压活塞、滚轮轴以及推力轴承。所述推力轴承位于所述牵引滚轮相对于所述平面的另一面。所述预压活塞通过所述液压管加载以对所述推力轴承施加径向力，进而实现所述牵引滚轮与所述输入和输出盘之间的摩擦接触。

8.如权利要求7所述的直接偏移式无级变速器，其中，所述滚轮轴被设置为所述预压活塞的一部分，并与所述推力轴承和所述滚轮盘相适配。

9.如权利要求1所述的直接偏移式无级变速器，其中，在所述输入轴和所述输出轴之间设置有主轴轴承。

10.如权利要求1所述的直接偏移式无级变速器，其中，在所述输入盘和所述输出盘之间设置有盘轴承。

11.如权利要求1所述的直接偏移式无级变速器，其中，所述牵引滚轮相对设置，以对所述输入和输出盘提供相向的摩擦接触，并使相对的牵引滚轮夹持住所述输入和输出盘。

12.如权利要求1所述的直接偏移式无级变速器，进一步包括容纳所述扭矩变换器的壳体，以及覆盖所述壳体的盖板。

13.如权利要求4所述的直接偏移式无级变速器，其中，所述输入和输出盘上从中心点到所述输入和输出盘与所述滚轮盘的接触点所形成的径线垂直于所述滚轮盘的平面。

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