[发明专利]超环面无级变速系统

说明书

技术领域

本发明涉及无级变速系统的机械结构和控制，属动力机械技术汽车制造领域。

背景技术

无限变速的机械无级变速器，简称IVT，首先由英国的Torotrak公司开发并注册专利，只是业界一直将它视为CVT，直至2003年3月在美国底特律举行的SAE(汽车工程师学会)年会上才将它单独分类。

日本NSK等公司在上述原理基础上发展了一种被称为Half Toroidal CVT的自动变速装置，其典型结构如图1所示。

图1中轮盘(3)、(5)、(7)、(8)具有超环面的工作表面。输入轮盘(3)和(8)通过花键安装在轴1上，与输入轴一起转动。输出轮盘(5)和(7)空套在轴(1)上，可以自由转动。输出动力通过主动输出齿轮(6)和被动输出齿轮(9)传递到输出轴(10)输出。

轴向推力端面凸轮(2)空套在轴1上，输入动力通过轴向推力端面凸轮(2)输入，并带动左边及右边输入轮盘(3)、(8)转动，与此同时产生与所传递的输入扭矩成正比的轴向推力，将左边输入轮盘(3)向右推动，产生传动所需要的接触面压力。

中间滚轮机构(4)一共有四个(或者更多)。这四个中间滚轮机构的工作姿态角度可以同步连续变化(沿图纸平面顺时针或逆时针转动一定角度)，从而改变输入、输出轮盘(3)、(8)、(5)、(7)的有效工作半径，达到连续无级改变传动比的目的。

这种结构输入轮盘(3)和(8)的转动方向与输出轮盘(5)和(7)的转动方向相反，使得输出轮盘(5)和(7)相对於轴(1)的转动转速倍增，从而使得在轴(1)上支撑输出轮盘(5)和(7)的轴承将承受很高的工作转速(在汽车变速中最高达可能到20000-30000转/分)。中间滚轮机构(4)中的轴承是端面推力轴承，中间滚轮机构的工作转速最高可能达到12000转/分以上，推力轴承承受高转速的能力较差。对于能够满足上述工作条件的轴承的要求非常高，工作寿命有限。

其次，产生扭矩传递所需要的工作面接触压力通过轴向推力端面凸轮机构产生，其缺点在于：

1、这样所产生的工作面接触压力，与输入扭矩成正比。由于输入、输出轮盘(3)、(8)、(5)、(7)的工作半径以及接触角度是不断变化的，在同样输入扭矩下所需要的轴向推力并不是完全一致的。为了保证工作的可靠性，设计成对于最危险的工作状态下的安全轴向推力，势必在其他工作状态下会产生超过需要的轴向推力，造成零部件过度载荷和消耗更多的无效功率；

2、为了使轴向推力传递到所有超环面轮盘(3)、(5)、(7)、(8)的工作表面，中间滚轮机构的姿态角度回转轴(垂直于图面)应当是浮动的，这样会增加结构设计的复杂性。

公开号CN1371454公开了一种无级变速系统，它包括：一个无级变速器，其具有两个成套带轮，它们每个分别带有两个圆盘，以确定出一个V形槽，无级变速器还具有用于改变上述槽的宽度的驱动装置和一条在槽中延伸于上述成套带轮之间的传动带，以及一个连接着上述成套带轮之一的轴的正反向控制器和一个连接着上述正反向控制器的离合器，上述成套带轮、正反向控制器和离合器分别配备有一个相应的致动器。但该种无级变速系统是通过传动带与带轮的结合来改变速度。

发明内容

本发明的目的是针对上述专利技术的不足，揭示一种新型超环面无级变速装置，并给出了具体的控制策略。这种新型超环面无级变速装置结构如图3所示。

本发明的技术方案是，将Half Toroidal CVT的自动变速装置中的轴向推力端面凸轮结构用输入轮盘直接连接在输入轴的结构所代替，并通过控制系统精密控制滚轮机构的角度，从而实现超环面无级变速。

本发明超环面无级变速装置结构如图3所示，所述超环面无级变速装置结构由输入轴(11)、左边输入轮盘(12)、右边输入轮盘(17)、左边输出轮盘(14)、右边输出轮盘(16)、中间滚轮机构(13)、主动输出齿轮(15)、被动输出齿轮(18)、输出轴(19)所组成。

左边输入轮盘(12)和右边输入轮盘(17)通过花键固定连接在输入轴(11)上，中间滚轮机构(13)的滚轮回转轴线方向与上述结构滚轮回转轴线方向成90度。总共有四个结构相同的中间滚轮机构(13)，根据需要还可以设置四个以上偶数个结构相同的中间滚轮机构。

中间滚轮机构(13)的结构如图4所示。中间滚轮机构由双头螺杆(20)；左边螺母(21)；左边滚轮(22)；中间滚轮轴承支架(23)；滚动轴承(24)；右边滚轮(25)；端面止推轴承(26)；右边螺母(27)；蝶形弹簧(28)所组成。