CN102927225B - 无级变速机构及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无级变速机构及汽车，包括相互平行设置的驱动轮盘和压力调整轮盘，驱动轮盘和压力调整轮盘之间具有至少一个变速滚轮，变速滚轮的轴线平行于驱动轮盘且指向驱动轮盘的轴线；驱动轮盘、压力调整轮盘和变速滚轮的接触面具有摩擦层，变速滚轮具有位置调节装置，能够调节变速滚轮中心至驱动轮盘中心的距离；压力调整轮盘上安装有压力调节装置，调节压力调整轮盘对变速滚轮施加的压力大小。本发明提供的无级变速机构，能够实现无级变速且提高扭矩传递的能力。

Description

无级变速机构及汽车

技术领域

本发明涉及机械传动技术，尤其是涉及一种无级变速机构。

背景技术

无级变速机构可以实现转速和扭矩的无级变化和传递。无级变速机构的传动比是连续变化的，无级变速机构比传统自动变速机构的结构简单，体积更小，主要靠主、从动轮和传动带来实现传动比的无级变化。

现有的无级变速机构采用传动带和可变槽宽的棘轮进行动力传递，即当棘轮变化槽宽时，相应改变驱动轮与从动轮上传动带的接触半径进行变速，传动带一般采用橡胶带、金属带和金属链等。现有无级变速机构的缺点是传动带很容易损坏，且不能承受较大的载荷，只能限用在低功率和低扭矩汽车，应用范围小。

发明内容

本发明提供一种无级变速机构及汽车，用以解决现有技术中的缺陷，能够实现无级变速且提高无级变速机构扭矩传递的能力。

本发明提供了一种无级变速机构，包括相互平行设置的驱动轮盘和压力调整轮盘，所述驱动轮盘和压力调整轮盘之间具有至少一个变速滚轮，所述变速滚轮的轴线平行于所述驱动轮盘且指向所述驱动轮盘的轴线；

所述驱动轮盘、压力调整轮盘和变速滚轮的接触面具有摩擦层，所述变速滚轮具有位置调节装置，能够调节所述变速滚轮中心至所述驱动轮盘中心的距离；

所述压力调整轮盘上安装有压力调节装置，调节所述压力调整轮盘对所述变速滚轮施加的压力大小。

本发明还提供了一种汽车该汽车安装有发明内容中的无级变速机构，通过所述变速滚轮输出转速和扭矩。

本发明提供的无级变速机构及汽车，驱动轮盘通过静摩擦力驱动变速滚轮转动，位置调节装置连续调节变速滚轮中心至驱动轮盘中心的距离，进而实现连续无级调节传动比。并且，由于压力调整轮盘上安装有压力调节装置，可以根据工况需求，通过压力调节装置调节压力调整轮盘施加变速滚轮的压力，在传递扭矩时，增加驱动轮盘与变速滚轮之间的摩擦力，从而提高扭矩传递能力，在变速时，减小驱动轮盘与变速滚轮之间的摩擦力，更有利于机构变速。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的无级变速机构的示意图；

图2为本发明第二实施例提供的无级变速机构的一种工作状态的示意图；

图3为本发明第二实施例提供的无级变速机构的另一种工作状态的示意图。

附图标记：

1－驱动轮盘；      11－第一摩擦层；        12－输入轴；

2－传动锥齿轮；    3－压力调整轮盘；       31－第二摩擦层；

4－变速滚轮；      5－位置调节装置；       61－第一轴承组；

62－第二轴承组；   71－变速锥齿轮；        72－输出锥齿轮；

73－辅助锥齿轮；   8－压力调节装置；       81－压力传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，图1为本发明第一实施例提供的无级变速机构的示意图。

在本发明的第一实施例中，无级变速机构包括驱动轮盘1和压力调整轮盘3，驱动轮盘1和压力调整轮盘3之间具有一个变速滚轮4，变速滚轮4的轴线平行于驱动轮盘1且指向驱动轮盘1的轴向。

驱动轮盘1、压力调整轮盘3和变速滚轮4的接触面具有摩擦层，变速滚轮4具有位置调节装置5，能够调节变速滚轮4轴向中心至驱动轮盘1轴向中心的距离。

压力调整轮盘3的外侧具有压力调节装置8，调节压力调整轮盘3对变速滚轮4施加的压力大小。

具体地，在本实施例中，在驱动轮盘1与压力调整轮盘3相对的表面，也就是分别与变速滚轮4接触的表面分别具有第一摩擦层11和第二摩擦层31，相应地，变速滚轮4与驱动轮盘1、压力调整轮盘3接触的外轮廓面具有第三摩擦层41。第一摩擦层11、第二摩擦层31和第三摩擦层41的材料为高静摩擦系数的材料，并且优选耐温耐磨、受力变形小的材料，以利于驱动轮盘1向变速滚轮4和压力调整轮3传递转速和扭矩，提高无级变速机构传递扭矩的能力。

在本实施例中，压力调节装置8为电控液压***，压力调节装置8上安装有压力传感器81，用于检测压力调整轮盘3对变速滚轮4的压力值。压力传感器81可以选用位移传感器或压力信号传感器。

具体地，在压力调整轮盘3的外侧端部开设有环形油槽，压力调整轮盘3的转轴的固定壳体具有台肩，环形油槽和台肩间隙配合，形成液压腔，台肩上设有进液道和回液道，通过液压阀控制进液道和回液道的开启和关闭，控制液压腔内液体的压力，控制所述压力调整轮盘沿轴向的运动。

更具体地，电控液压***内的液体工质为液压油，选用二位三通控制阀控制进液道和回液道的开启和关闭，压力传感器81能够时时检测液压室的压力，通过控制***控制二位三通控制阀。当需要增加压力调整轮盘3施加到变速滚轮4上的正压力时，二位三通阀增加向液压室内的供油压力，反之减小向液压室内供油压力。

需要说明的是，压力调节装置8可以根据无级变速机构的实际结构和需求设计，压力传感器81也可以设计成位移传感器型式，根据位移关系计算压力，也可以直接使用压力信号传感器。

位置调节装置5包括螺母、螺杆、传动卡环和驱动电机，螺杆与传动卡环连接，传动卡环与变速滚轮的侧端连接，驱动电机旋转螺母，螺杆驱动传动卡环，传动卡环驱动变速滚轮4沿轴向运动。

下面具体说明本实施例提供的无级变速机构转速和扭矩的传递过程和变速原理：

如图1所示，发动机输入的转速通过输入轴12传向驱动轮盘1，带动驱动轮盘1顺时针旋转，驱动轮盘1的第一摩擦层11与变速滚轮4的第三摩擦层41产生静摩擦，进而带动变速滚轮4转动，变速滚轮4的第三摩擦层41与压力调整轮盘3的第二摩擦层31产生静摩擦，带动压力调整轮盘3转动，通过变速滚轮4的滚轮轴42向外输出转速和转矩。

驱动轮盘1与变速滚轮4的传动比i1为：i1＝n1/n2＝2πr/2πR＝r/R；

其中，r为变速滚轮4的半径，R为变速滚轮4与驱动轮盘1的接触点至驱动轮盘1中心的距离。

可以通过位置调节装置5连续的调节变速滚轮4相对驱动轮盘1的位置，也就是调节R值的大小，从而能够连续改变传动比，实现无级自动变速。

压力传感器81用于实时检查压力调节装置8对压力调整轮盘3施加的压力，从而根据第一摩擦层11、第二摩擦层31和第三摩擦层41的摩擦的特性、尺寸、位置、各传动比和间隙计算扭矩传递的能力。可以根据扭矩传递能力调整实际的扭矩传递。在变速阶段，压力传感器81实时测量计算压力调节装置8的压力降低的水平。

为了提高扭矩传递能力，优选地，压力调整轮盘3向变速转轮4提供较高的压力，同时，第一摩擦层11、第二摩擦层31和第三摩擦层41的摩擦材料选用高静摩擦系数材料，故在位置调节装置5调节变速转轮4的位置时也会受到较高的阻力，从而影响调节效率。因而，可以在变速信号准备时，适当减小压力调整轮盘3作用在变速滚轮4上的压力，从而可以减小摩擦阻力，便于调节变速滚轮4的位置，实现传动比的连续改变。

传动比调整到位后，恢复压力调整轮盘3的压力。

本实施例提供的无级变速机构，驱动轮盘1通过静摩擦力驱动变速滚轮4转动，位置调节装置5连续调节变速滚轮4中心至驱动轮盘1中心的距离，进而实现连续无级调节传动比。并且，由于压力调整轮盘3上安装有压力调节装置8，可以根据工况需求，通过压力调节装置8调节压力调整轮盘3施加变速滚轮4的压力，在传递扭矩时，增加驱动轮盘1与变速滚轮4之间的摩擦力，从而提高扭矩传递能力，在变速时，减小驱动轮盘1与变速滚轮4之间的摩擦力，更有利于机构变速。

参考图2，图2为本发明第二实施例提供的无级变速机构的一种工作状态的示意图。

本发明第二实施例是在第一实施例的基础上做的改进，具体改进点如下：

本实施例提供的无级变速机构还包括至少一个传动锥齿轮2，且驱动轮盘1和压力调整轮盘3的外轮缘为锥齿结构，驱动轮盘1和压力调整轮盘3的两端分别与传动锥齿轮2啮合。

并且，在本实施例中，变速滚轮4的数量为两个，且沿驱动轮盘1的轴线对称布置。

另外，还包括两个变速锥齿轮71、一个输出锥齿轮72和一个辅助锥齿轮73，变速锥齿轮71分别与变速滚轮4同轴连接，变速锥齿轮71一端与输出锥齿轮72啮合，通过输出锥齿轮72输出转速和扭矩。变速锥齿轮71的另一端与辅助锥齿轮73啮合。

两个变速锥齿轮71的轴上安装有一对第一轴承组61，第一轴承组61能够承受变速滚轮4的轴向力，并且可以自适应补偿变速锥齿轮71和输出锥齿轮72的间隙，以克服变速滚轮4由于初始安装以及磨损变形造成的偏差。两个传动锥齿轮2的轴上安装有一对第二轴承组62，第二轴承组62能够承受传动锥齿轮的轴向力，并且可以调节传动锥齿轮2的间隙。

下面具体说明本发明第二实施例提供的无级变速机构转速和扭矩的传递过程以及变速原理：

如图2所示，发动机输入的转速通过输入轴12传向驱动轮盘1，带动驱动轮盘1顺时针旋转，驱动轮盘1带动与其啮合的传动锥齿轮2转动，传动锥齿轮2带动与其啮合的压力调整轮盘3转动，驱动轮盘1和压力调整轮盘3通过第一摩擦层11和第二摩擦层31与变速滚轮4的第三摩擦层41产生静摩擦，共同带动变速滚轮4转动，通过变速滚轮4的轴向外输出转速和转矩。

驱动轮盘1与变速滚轮4的传动比i1为：i1＝n1/n2＝2πr/2πR＝r/R；

其中，r为变速滚轮4的半径，R为变速滚轮4与驱动轮盘1的接触点至驱动轮盘1中心的距离。

变速锥齿轮71与输出锥齿轮72之间的传动比为i2。

则，该无级变速机构的传动比i＝i1×i2＝(r/R)×i2；

图3所示为无级变速机构的另一种工作状态，可以通过位置调节装置5连续的调节变速滚轮4相对驱动轮盘1的位置，也就是调节R值的大小，从而能够连续改变传动比，实现无级自动变速。

本实施例提供的无级变速机构，驱动轮盘1和压力调整轮盘3为锥齿轮结构，通过与其啮合的传动锥齿轮2将扭矩传给压力调整轮盘3，使得压力调整轮盘3也具有驱动变速滚轮4的能力，因而可以提高无级变速机构传递扭矩的能力，提高无级变速机构的应用范围。

需要说明的是，上述实施例中，传动锥齿轮2的数量也可以为一个，变速滚轮4的数量也可以为三个、四个或更多，同样可以实现上述实施例中的无级变速机构的功能。

本发明实施例还提供一种汽车，该汽车安装有实施例中的无级变速机构，通过所述变速滚轮4输出转速和扭矩。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种无级变速机构，其特征在于，包括相互平行设置的驱动轮盘(1)和压力调整轮盘(3)，所述驱动轮盘(1)和压力调整轮盘(3)之间具有至少一个变速滚轮(4)，所述变速滚轮(4)的轴线平行于所述驱动轮盘(1)且指向所述驱动轮盘(1)的轴线；

所述驱动轮盘(1)、压力调整轮盘(3)和变速滚轮(4)相互接触的接触面具有摩擦层，所述摩擦层的材料为高静摩擦系数、耐温耐磨、受力变形小的材料；所述变速滚轮(4)连接有位置调节装置(5)，能够调节所述变速滚轮(4)中心至所述驱动轮盘(1)中心的距离；

所述压力调整轮盘(3)上安装有压力调节装置(8)，调节所述压力调整轮盘(3)对所述变速滚轮(4)施加的压力大小；

还包括两个变速锥齿轮(71)和一个输出锥齿轮(72)，所述输出锥齿轮(72)的轴与所述变速锥齿轮(71)的轴垂直，所述变速锥齿轮(71)分别与所述变速滚轮(4)同轴连接，两个所述变速锥齿轮(71)一端与所述输出锥齿轮(72)啮合；

还包括辅助锥齿轮(73)；所述辅助锥齿轮(73)与所述输出锥齿轮(72)的轴线重合，所述辅助锥齿轮(73)与两个变速锥齿轮(71)的另一端啮合；

所述压力调节装置(8)包括液压阀；所述压力调整轮盘(3)的外端部开设有环形油槽，所述压力调整轮盘(3)的转轴的固定壳体具有台肩，所述环形油槽和所述台肩间隙配合，形成液压腔，所述台肩上设有进液道和回液道；通过液压阀控制所述进液道和回液道的开启和关闭，控制所述液压腔内液体的压力，控制所述压力调整轮盘(3)的运动。

2.根据权利要求1所述的无级变速机构，其特征在于，还包括至少一个传动锥齿轮(2)，且所述驱动轮盘(1)和压力调整轮盘(3)的外轮缘为锥齿结构，所述驱动轮盘(1)和所述压力调整轮盘(3)与所述传动锥齿轮(2)啮合。

3.根据权利要求1所述的无级变速机构，其特征在于，所述变速滚轮(4)的数量为两个，且沿所述驱动轮盘(1)的轴线对称布置；所述变速滚轮(4)通过花键与变速滚轮轴连接。

4.根据权利要求2所述的无级变速机构，其特征在于，所述变速锥齿轮(71)的轴上安装有一对第一轴承组(61)；所述传动锥齿轮(2)的轴上安装有一对第二轴承组(62)。

5.根据权利要求1所述的无级变速机构，其特征在于，所述压力调节装置(8)上安装有压力传感器(81)，用于检测所述压力调整轮盘(3)对所述变速滚轮(4)的压力值。

6.根据权利要求5所述的无级变速机构，其特征在于，所述压力传感器(81)为位移传感器或压力信号传感器。

7.根据权利要求1所述的无级变速机构，其特征在于，所述位置调节装置(5)包括螺母、螺杆、传动卡环和驱动电机，所述螺杆与所述传动卡环连接，所述传动卡环与所述变速滚轮连接，驱动电机旋转所述螺母，通过传动卡环改变变速滚轮的位置。

8.一种汽车，其特征在于，该汽车安装有权利要求1-7任一项所述的无级变速机构，通过所述变速滚轮(4)输出转速和扭矩。