[发明专利]汽车行星无级变速器

说明书

1、技术领域

汽车驾驶具有变速传动，常有齿轮啮合手动换挡和液力机械传动自动换挡的有级 变速，还有多种类无级变速。

从发动机到车轮驱动的传动系统应装置减变速和差速器，传动链有分部组合或合为一 体的结构。摩擦传动实现减变速具有多种形状的行星轮等传动元件，还有加压机构和 调速装置，尤其是具有充分弹性变形的多行星轮实现多点传力柔性传动的汽车行星无 级变速器。

2、背景技术

齿轮传动具有高效率和大功率，但很难实现无级变速这个主题，液力机械传动自 动换档改善了操纵但却增加油耗，造价和使用成本升高。有级变速与行驶特性难以匹 配，影响到汽车的普通应用。

无级变速获得了传动性能与汽车万有特性需求实现最佳匹配，使燃油经济性和驾 驶舒适达到良好状态。目前应用较多的金属带式CVT仍优缺掺半，带在调速轴向分合 移动时出现偏移，造成带的扭曲，传动发生冲击，噪声增大，降低了平稳性，带的寿 命会急剧下降。这种变速器起步性能感到滞涩，带的压紧消耗着动能。由于带链由几 百件推块串联组装，传动转矩由推块与槽面的摩擦力传递，由于串联关系作用力是一 传至二，二再传至三这般接力式传递中存在着较多的损耗，每推块上产生的推移力不 能算术相加，所以尽管参与传力的推块较多，但独立作用相加相乘的并不多，因而总 功率受到限制。

寻找和研制高性能无级变速器是现代汽车发展必然趋势，是市场需求和效益目标， 是有效降低油耗改善驾驶性能达到更舒适和安全的重要途径。

3、目的

本发明以行星传动的一系列优势采用多点传力的柔性传动实现大功率大变速比恒 功率高效率和高寿命为一身的结构，提供简化、节能、制造容易、成本降低、产销普 及的汽车行星无级变速器。本变速器单机单级输出转速已经达到输入转速直至零转， 缩短了传动链，提高效率、节省空间、降低成本，使驾驶汽车成为十分简单轻松愉快 老少皆宜，实现了驾驶乐趣。

4、实现本发明的方法

开发汽车无级变速传动意义和效益巨大，但必须要达到的技术性能是现有各类变 速器难以突破的鸿沟。齿轮因有固化的齿形能传递大功率，而摩擦轮的光滑工作面传 动柔性圆滑平顺更适合汽车行驶，却须提高承载能力。以往摩擦副常采用硬钢对硬钢 的刚性传动，尤其是两凸相触既使在巨大压紧力下其弹性变形微乎其微，应力高度集 中，接触应力高，容易发热和磨损，寿命普遍较短。经研究发现，摩擦传动具有潜在 优势，当摩擦副制成受压紧力时产生足以补偿制造和装配误差的弹性变形，降低刚性， 达到以柔克刚，增大触点接触受力面积，使传动柔性化，减少冲击和振动。采用相对 较低的压紧力而要获得较大的传动力是利用柔者在刚者的挤压下产生弹性变形，触点 间产生微凸坡角和凹凸共曲，传动时具有当量性啮合作用提高推动力。由于形成凹凸 共曲油膜易于形成并保持较大的膜厚比，油膜的牵引传动大幅度提高承载力。

摩擦传动必须接触才会产生，而元件触点间是零距离，所以相关尺寸精度和形位偏差 无丝毫误差。装配中和运动时要实现多方一致性，单靠精密加工无法生效，应利用调 整补偿时刻按实际距离及变化自动到位才有实效，这就是本发明利用弹性变形及最佳 滑动率获取高效率实现大功率。

本发明采用较大圆径的主动轮以较大力臂达到较小的圆周力，同时在主动轮圆周 上装有数量众多的行星轮，使每一个行星轮是在独立性各自工作成为并联式传动，单 个力矩能以算术式相加相乘。据此本变速器将输入功率分二支经行星轮分汇流转换后 又传到同一输出轴，所以同时独立传力的触点增加一倍，以一个分支16个行星轮计， 输出轴的总转矩＝P₁×64(P₁为每个摩擦接触点能传动的圆周力，R为主动轮工作半 径)。按P₁＝200N，R＝0.15m计，总转距M＝200×64×0.15＝1920Nm(低速区)。

摩擦传动更容易实现高效率，尤其是多行星轮高速转动，效率高于行星齿轮传动， 可达到0.98以上。这是因为齿轮利用浮动机构还未能均布载荷，每一个行星齿轮不可 能瞬时完全同步，而且齿槽的气液或齿面振波造成各种阻耗，降低了传动效率。而光 滑工作面的摩擦轮就没有该类耗损，惯性力也充分利用，还有着瞬间的接连不断而频 繁的弹性回弹力的效应作用。

行星轮的形状结构和分支传动及达到的弹性变形和最佳滑动率实现了高效率大 功率是本发明的最主要特征和实破点。