[发明专利]用于环面型CVT的调制夹紧力发生器

说明书

技术领域

本发明涉及连续可变变速器(CVT)。

背景技术

大部分CVT机构依赖于压力以在一个表面和另一个表面之间生成摩擦力，从而将扭矩从一个旋转构件传递到另一个。

在环面型CVT的情况下，牵引辊被夹在输入盘和输出盘之间；而在带或链式CVT的情况下，带节段被夹在类似的盘之间。在两种情况下，切向力从被夹紧部件(辊或带节段)通过特定牵引流体传递到盘并且从盘传递。

在处于压力下时牵引流体具有增大其粘性的独特特性。当在0.5GPa的高压下时，这个增长是大约10,000倍的量级，而在处于2GPa的非常高压力下时，所述增长是1,000,000,000倍的量级。图1的曲线示出这种压力相关关系并也示出它与温度的相应关系。

当两个表面之间的接触压力高时，这种高粘性允许流体在两个表面之间传递高剪切力，且在两个表面之间仅具有小的速度差(蠕动)。对于这些力能够是多大的限制涉及到在滚动或平移构件中使用的材料的特性以及装置的设计寿命。

利用这些流体的CVT的功率密度与所允许切向力相对所施加的夹紧力的关系直接相关。这通常被称为牵引系数。最大牵引系数是切向力和接触力之间的最高比率，并且典型地小于0.1。当切向力大于这个上限所限定的限制时，接触将开始过渡打滑。由于这种打滑产生的热量降低了粘性并且打滑以指数速率增大。通过使用更高的牵引系数，可以传递更大扭矩；但是超过特定程度，将发生过大的蠕动或打滑，并且CVT的效率将变差。大部分环面型牵引驱动器使用0.06至0.07左右的牵引系数。

夹紧力必须足够高以传递切向力而没有过分打滑，并且切向力必须绝不会变得足够大以导致过分打滑造成的流体膜的整体破裂(gross breakdown)以及伴随的过分加热。

夹紧力保持恒定且足够大以管理可在CVT内产生的最大切向力大体上是不接受的。通常，一些形式的球斜面装置放置在输入驱动器中，该输入驱动器被设计成产生夹紧力，该夹紧力与输入扭矩成正比。这确保了仅在高扭矩穿过CVT时才存在高接触力。这明显延长了由夹紧力加应力的部件的疲劳寿命和牵引流体的寿命。

这些球斜坡被设计成将输入扭矩(典型地来自发动机)转变成轴向力或夹紧力，并为此原因设置在CVT的输入侧上。

但是，在环面型CVT机构内产生的切向力的量是扭矩和辊子的速比位置的函数。典型地，利用安装在输入侧的球斜面，当处于低档时(当切向力高时)系统被充分夹紧，而当系统处于高档时过夹紧。

辊子和盘的详细几何形状也影响过夹紧或夹紧不足的程度。半环面型CVT(SHTV)的特定几何形状适于输入安装的球斜面，这是因为在处于高档和低档时，它仅稍微过夹紧。

过夹紧的消除会延长CVT的寿命并提高其效率。

典型的球斜面

典型的球斜面设备由两个板件构成，每个板件被加工有狭槽，该狭槽彼此面对并且卡陷球或辊子。一个板件连接到输入的旋转能量，而另一个连接到被旋转的系统。狭槽由两个斜面构成，使得当扭矩被施加到输入斜面盘时，斜面迫使辊子抵靠相对的斜面并产生夹紧力，所述相对斜面被加工在输出斜面盘中。

夹紧力的量由这个方程限定：

CF＝(T x 1/r)/TANθ

其中：

1.CF是以牛顿为单位的夹紧力

2.T是以Nm为单位的输入扭矩

3.r是从旋转中心线到辊子或球的中心的半径距离，以米为单位

4.θ是以度为单位的斜面角度

在典型的CVT中，传递力所需的法向力的大小由这个方程给出：

NF＝TF/μ

其中：

1.NF是以N为单位的法向力

2.TF是在接触点处的切向力，以N为单位，该切向力必须在输入盘和辊子、带或链之间产生

3.μ是牵引系数

与环面型CVT一起使用的球斜面相对简单并在图2中示出。图3描绘了利用支撑在轴上的辊子的类似设备，所述轴抵靠承载单个斜面。由于环面盘并不移动，在允许偏转的情况下，夹紧可以仅利用机械相互作用来执行。

斜面的角度被布置成提供恰当的夹紧力，以确保在盘和辊子接触处不发生打滑。

如前面指出的，正确角度从方程NF＝TF/μ导出，且TF是最大切向力，在这种设备中，该最大切向力在低档处发生。