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一種汽車用無級變速方法及裝置
 
一種汽車用無級變速方法及裝置
  專利類型: 發明展區
  技術領域: 交通運輸
  專利號: 202010040943.2
  企業名稱:
  通訊地址: 山東省
  發明人: 曹正
  聯系人: 曹正
  狀態: 研發成功
  電話: 18263829696
  E-mail:
  合作方式: 專利權轉讓, 技術入股, 全國獨占, 區域獨占, 排它許可, 普通許可, 面議
  瀏覽次數: 8333次
 
 
 
      專利項目介紹

目前實際應用的無級變速只有CVT,采用傳動帶,提速平順、省油,但缺點是傳動帶承受功率有限,多年來汽車廠家在CVT方面費盡心思,原來的皮帶后更新為鋼帶,盡管如此,由于載荷過大時鋼帶打滑,車輛加速比較緩慢,日產的部分車型屬于這種情況,如果強行加速或高速行駛狀態下急剎車,會對鋼帶造成更大的磨損甚至損壞。人們所期望的提速線性平順、省油與大功率幾乎成為矛盾,曾經有無數人試圖解決這一矛盾研制了各種無級變速器,但由于性能不佳而未能應用。


從傳動性質上來看,此裝置與AT有相似之處,都是采用了液壓傳動,不同的是AT屬于有級變速,此裝置能夠無級變速。AT,承受大功率的同時,很大程度的避免了換擋頓挫,這一優點被很多運動車型采用。不足的是,AT的傳動效率較低,油耗偏高,而且零件數量多,制造成本較高且結構復雜維護不便。


無級變速器的研制從未間斷過,汽車制造商和駕駛者一直期待著理想的無級變速。


這里描述的只是其基本原理,涉及的其它問題,例如滑板滑動面和軸承內齒的密封可采用橡膠高壓油封,滑板滑動的動力可采用液壓或電動,油液的散熱可加裝散熱裝置,等等,現有技術能夠解決,不再一一說明。


此裝置的特點:


實現了大功率無級變速,更好的匹配動力輸出、提速平順的同時克服了CVT承受功率不足的缺點。


可切換油液循環路徑,替代離合器作用,比CVT無級變速削減了離合器機構。因結構與AT不同,AT的工作腔屬于非密閉空間,當主動輪轉速低時油壓較低,不能推動葉輪轉動,造成動力損耗,而此裝置工作腔為密閉空間,即使主動輪低轉速,油液也必將推動被動輪轉動,避免了動力損耗,減輕了動力傳遞遲滯。


因在液壓傳動的同時可以完成變速,比AT削減了多個行星齒輪組,減少了成本,簡化了結構,降低了故障率,維護也更加方便。


此裝置基本上將CVT和AT的優點集于一體,去除了兩者的缺點。其它的幾種變速器,MT手動擋,性能一般,DCT雙離合,連續低速行駛離合片磨損較為嚴重,不夸張的說,與目前所有的變速箱相比,此裝置的性能幾乎是有過之而無不及。


一般的新技術,要經過長期的試驗,但此裝置的結構相當于由兩個齒輪液壓泵組成,不同的是增加了滑動軸承。而齒輪液壓泵屬于現有的成熟技術,所以為此裝置提供了技術基礎,增強了技術可靠性,從程度上縮短和簡化試驗過程。


關于傳動效率,并不完全等同于現實中的齒輪液壓泵,目前液壓泵行業技術工藝、加工精度參差不齊,效率高低不一,部分性能優異產品傳動效率達到93%,汽車變速箱作為精密部件,必將采用先進技術工藝,傳動效率在此基礎上有望提高。此裝置結構之簡單也是高效傳動的有利條件。


技術方案(如圖所示):



 


 


 

 


 



 


外部的箱體形成密閉空間,箱體內充滿液壓油,箱體一端有動力輸入軸和輸出軸穿入,另一端有驅動一桿穿入,穿入處均實施密封。上下兩腔滑板共用一個伺服電機以保證上下兩腔滑動的一致性。伺服電機帶動上下兩個傳動絲桿,兩絲桿其中一個正絲,另一個倒絲,以實現上下兩腔滑板同時向相反的方向滑動。滑板帶有撥叉,撥動對面滑板同時滑動。


采用兩組齒輪組,每組齒輪組類似于齒輪液壓泵的結構,第一齒輪組(主動齒輪,以下簡稱一齒組)相當于液壓泵,轉動產生油壓,第二齒輪組(被動齒輪,以下簡稱二齒組)則相當于液壓缸,一齒組產生的油壓推動二齒組轉動,這就形成了動力傳遞,在齒輪組截面上裝有滑板沿齒輪軸向往復移動,用于控制輸油量以調節齒輪轉速,另設置有油管連接于二齒組下方和一齒組上方之間,液壓油推動二齒組后經油管進入一齒組上方形成往復循環,在兩齒組之間的液壓腔設置有兩條油管與一齒組上方連接并在其油管上分別設有單向閥和普通閥門。在動力傳遞的過程中實現轉速的無級變化的關健,也就是此裝置的關健結構,采用了齒輪兩端的滑動擋板,另設置有電動或液壓的外力裝置推動擋板,使擋板沿齒輪軸向滑動,滑動擋板帶有滑動軸承,滑動軸承內圈設有內齒,其內齒與齒輪配合連接。在這個裝置中,是靠液壓油傳遞動力的,一齒組連接動力源帶動齒輪轉動,產生油壓,壓向二齒組,二齒組在油壓的作用下產生轉動,也就是一齒組產生的液壓油推動二齒組轉動,一齒組連接發動機,二齒組連接車輪,這就形成了動力傳遞。在這個裝置中使用了移動滑板是使裝置產生變速作用的關健,在兩組齒輪之間的腔,以上下滑板的中間為界分為上齒輪腔(上腔)和下齒輪腔(下腔),滑板的滑動改變了兩個腔空間的大小,也就是改變了兩個齒組工作空間的大小,改變了兩個腔壓入和壓出的油量,當上下滑板都處于中間位置時,上腔與下腔空間相等,也就是同一時間內一齒組壓出的油量與壓入二齒組的油量相等,所以一、二齒組的轉速相等,當上腔滑板向內滑動且同時下腔滑板向外滑動時,上腔空間變小,在同一時間內一齒組壓出油量變少,而下腔空間卻變大,在同一時間內推動二齒組轉動需要的油量增加,在一齒組轉速不變的情況下二齒組轉速降低,換種說法,打個比方一齒組工作空間縮小至二齒組的1/2,也就是二齒組工作空間擴大至一齒組的2倍,此時一齒組轉一圈壓出的油量只能推動二齒組轉半圈,一齒組轉兩圈壓出的油量才能滿足推動二齒組轉一圈,即一齒組轉兩圈二齒組轉一圈,這就是由原來的上下兩腔相等轉速相等變化至上下兩腔不等轉速不等,如果上下兩腔滑板移動方向相反,則兩齒組變速比相反,滑板任意移動就能產生任意變速比,這就實現了無級變速。當上部上腔變小下部下腔變大時,速比變小,油壓升高,扭矩增加,反之上部上腔變大下部下腔變小時,油壓降低,扭矩減小,速比增大。擋板上的一個特殊結構,即滑動擋板得以滑動,要借助于特殊形狀的滑動軸承,軸承內圈形狀帶有內齒狀,內齒與齒輪外齒較為緊密相配合,形成密封,同時軸承轉動部分同樣實施密封,防止液壓油泄露。這種特殊形狀的軸承,同時實現了齒輪的密封、轉動和滑動起到了齒輪轉動的同時滑板任意滑動的作用,是工作過程中較為重要的部件。在兩齒組之間與一齒組上方連接的油管,裝有閥門可切換油液循環路徑,作用相當于離合器,當閥門打開時,液壓油由一齒組壓出直接回到一齒組上方并往復循環,液壓油不經過二齒組,也就沒有了動力傳遞,此時相當于離合器分離切斷動力,當閥門關閉時,則恢復了動力傳遞,相當于離合器連接。


所描述的技術方案僅說明了無極變速的原理,其它具體細節中的常規問題可以靈活變動,不局限于圖文說明。


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