專利名稱：雙金屬帶多段無級變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車變速器，具體為一種雙金屬帶多段無級變速器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有汽車變速技術(shù)中，變速機構(gòu)分為兩種類型一種為有級變速器，另一種為無級變速器(Continuously Variable Transmission，簡稱CVT)。有級變速器的優(yōu)點在于能傳遞大功率和大扭矩，其動力傳遞較準確、可靠性高，但其缺點是擋數(shù)有限，不能充分發(fā)揮汽車發(fā)動機的性能，而且有級變速器中的自動變速箱還存在油耗高的缺陷。另一種的無級變速器(以下統(tǒng)一用CVT表示)在理論上有無窮個擋位，CVT和有級變速器相比較，其優(yōu)點是在一定范圍內(nèi)的傳動比連續(xù)可變，使汽車發(fā)動機總能在動力輸出較好的轉(zhuǎn)速范圍段工作， 有利于降低油耗，而且沒有有級變速器改變傳動比時的換擋沖擊，這樣換擋時更為平滑。隨著CVT的發(fā)展，出現(xiàn)了金屬帶式CVT，但是現(xiàn)有的金屬帶式CVT存在傳遞扭矩有限、變速比不夠大的弱點，目前只用于中小排量的汽車。由于金屬帶式CVT采用的是對稱直母線錐盤，金屬帶在變速過程中必然會產(chǎn)生偏斜，而偏斜對于CVT的傳遞能量過程是極為不利的。此偏斜量一方面會限制錐盤工作半徑的變化范圍，使得變速比的變化范圍較??；另一方面還限制了錐盤最小工作半徑的增大，使得可傳遞的轉(zhuǎn)矩有限，即傳動能力被限制，無法在更大排量汽車上使用。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明的主要目的在于解決現(xiàn)有金屬帶式無級變速器傳動比范圍不夠大的問題，進一步還解決了控制不靈活的問題，而提供一種具有大傳動比和大傳遞扭矩的雙金屬帶多段無級變速器。而且運用了兩個超越離合器使控制更加簡便。本發(fā)明的技術(shù)方案本方案變速器由采用兩根金屬帶組成一軸輸入兩軸輸出的無級變速部分和兩軸輸入一軸輸出可以變換檔位的檔齒輪組部分以及連接以上兩個部分的兩個超越離合器組成。雙金屬帶多段無級變速器，包括輸入軸和輸出軸，其特征在于，在輸入軸的兩側(cè)分別設(shè)有第一中間軸和第二中間軸，在輸入軸上設(shè)有主動變速機構(gòu)和起步離合器，在所述的第一中間軸和第二中間軸上分別設(shè)置有用于與所述主動變速機構(gòu)配合的從動變速機構(gòu)；所述主動變速機構(gòu)是由四個并排設(shè)置的錐盤構(gòu)成，其中，位于兩端的第一錐盤和第四錐盤相向設(shè)置且固定在輸入軸上，位于中間的第二錐盤和第三錐盤背向設(shè)置且相互固定并與輸入軸滑動連接，在第一錐盤和第二錐盤以及第三錐盤和第四錐盤之間分別形成寬度可調(diào)的第一帶槽和第二帶槽；所述從動變速機構(gòu)是由兩個相向設(shè)置且固定在對應(yīng)中間軸上的錐盤構(gòu)成，在第一中間軸上的第五錐盤和第六錐盤以及第二中間軸上的第七錐盤和第八錐盤之間各自形成寬度固定的第三帶槽和第四帶槽；在第三帶槽和第二帶槽之間以及第四帶槽和第一帶槽之間對應(yīng)的設(shè)有環(huán)形的第一金屬帶和第二金屬帶，所述第一金屬帶和第二金屬帶均一端套在輸入軸上，另一端分別套在對應(yīng)的中間軸上；在第一中間軸上還安裝有第一超越離合器、第一檔齒輪和第三檔齒輪，在第二中間軸上安裝有第二超越離合器和第二檔齒輪，所述的三個檔齒輪各帶有一個同步器，通過同步器有級地改變中間軸與輸出軸的傳動比，所述的三個檔齒輪分別與設(shè)于輸出軸上對應(yīng)的第一檔輸出齒輪、第二檔輸出齒輪或第三檔輸出齒輪相嚙合，三個輸出齒輪分別帶動輸出軸轉(zhuǎn)動。本發(fā)明中通過在兩根中間軸上設(shè)置的可滑動錐盤，同時調(diào)節(jié)兩副帶傳動傳動比， 特別是，兩副金屬帶傳動的傳動比變化方向相反，當其中一個帶傳動的傳動比是由大變小時，另一個帶傳動的傳動比是由小變大，反之亦然。由于利用了這一特點，運用超越離合器連接兩條金屬帶和檔齒輪，并配合有級的檔齒輪傳動結(jié)構(gòu)，使得傳動比的變化范圍得到極大的拓展，還使得傳遞的扭矩也大幅提高，相對于傳統(tǒng)的無級變速器，本發(fā)明變速器的變速比理論上能達到不受限制，采用同樣強度規(guī)格的金屬，傳動轉(zhuǎn)矩也擴大到兩倍以上，甚至更大。進一步，第一檔輸出齒輪、第二檔輸出齒輪和第三檔輸出齒輪按直徑由大到小依次排列。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果
1、具有大范圍傳動比本發(fā)明的變速器由于采用兩根金屬帶交替工作(兩根金屬帶分別傳遞動力)，與不同檔位的檔齒輪組配合，就能使整個變速器的傳動比能在大的范圍內(nèi)連續(xù)變化，且換擋過程中動力不會中斷，從而進一步改善車輛燃油經(jīng)濟性和排放。2、增大了傳遞的扭矩通過設(shè)計檔齒輪組的傳動結(jié)構(gòu)，使整個無級變速器的傳動比增大，進而可以使金屬帶式CVT自身的傳動比變化范圍(即變速比)減小，這樣在制造時可以增大CVT輸入軸的錐盤最小工作半徑，從而增大了傳遞扭矩。按照本發(fā)明的方案，使用現(xiàn)有CVT同樣強度規(guī)格的金屬帶，可以設(shè)計出傳遞扭矩擴大為原來的兩倍甚至更大的無級變速器，可以使CVT應(yīng)用于更大排量的車輛。3、延長了變速器的使用壽命由于本發(fā)明的變速器采用兩根金屬帶交替工作，從而延長了變速器的使用壽命。4、在兩中間軸上分別用超越離合器使控制變得更加簡便。


圖1為本發(fā)明雙金屬帶多段無級變速器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明雙金屬帶多段無級變速器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1 一輸入軸，2—輸出軸，31—第一中間軸，32—第二中間軸，41 一第一錐盤， 42—第二錐盤，43—第三錐盤，44一第四錐盤，45—第五錐盤，46—第六錐盤，47—第七錐盤，48—第八錐盤，51—第一帶槽，52—第二帶槽，53—第三帶槽，54—第四帶槽，61—第一金屬帶，62—第二金屬帶，70—起步離合器，71—第一超越離合器，72—第二超越離合器， 81—第一檔齒輪，82—第二檔齒輪，83—第三檔齒輪，91 一第一檔輸出齒輪，92—第二檔輸出齒輪，93—第三檔輸出齒輪，10—第一檔同步器，12—第二檔同步器，11一第三檔同步器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。如圖1所示，本發(fā)明的雙金屬帶多段無級變速器，包括輸入軸1和輸出軸2，在所述輸入軸1的兩側(cè)各設(shè)有一根中間軸，所述輸入軸1與兩根中間軸均通過金屬帶連接；在輸入軸1上設(shè)有主動變速機構(gòu)，在第一中間軸31和第二中間軸32上分別設(shè)置有用于與所述主動變速機構(gòu)配合的從動變速機構(gòu)；所述主動變速結(jié)構(gòu)是由四個并排設(shè)置的錐盤構(gòu)成，所述錐盤為具有圓錐形斜面的圓盤，是現(xiàn)有的機械部件，在此不詳述；其中，位于兩端的第一錐盤41和第四錐盤44相向設(shè)置且固定在輸入軸1上，位于中間的第二錐盤42和第三錐盤 43背向設(shè)置且相互固定并與輸入軸1滑動連接，第一錐盤41和第二錐盤42以及第三錐盤 43和第四錐盤44之間分別形成寬度可調(diào)的第一帶槽51和第二帶槽52。所述從動變速機構(gòu)是由兩個相向設(shè)置在對應(yīng)中間軸上的錐盤構(gòu)成，在第一中間軸31上的第五錐盤45和第六錐盤46以及第二中間軸32上的第七錐盤47和第八錐盤48之間各自形成寬度固定的第三帶槽53和第四帶槽54 ；在第三帶槽53和第二帶槽52之間以及第四帶槽54和第一帶槽 51之間對應(yīng)的設(shè)有環(huán)形的第一金屬帶61和第二金屬帶62，所述第一金屬帶61和第二金屬帶62均一端套在輸入軸1上，另一端分別套在對應(yīng)的中間軸上，形成同時運動的兩副速比可變帶傳動結(jié)構(gòu)。當輸入軸1旋轉(zhuǎn)時，第一金屬帶61和第二金屬帶62將分別帶動第一中間軸31和第二中間軸32旋轉(zhuǎn)。在輸入軸1上設(shè)有起步離合器70，通過起步離合器70能夠?qū)斎攵似鸬奖Ｗo作用，在電機出現(xiàn)故障時，通過起步離合器70能夠斷開輸入軸1與電機輸出軸的連接，避免無級變速器被損壞。在第一中間軸31上還設(shè)有第一超越離合器71、第一檔齒輪81和第三檔齒輪83，在第二中間軸32上還設(shè)有第二超越離合器72和第二檔齒輪 82，所述第一檔齒輪81、第二檔齒輪82和第三檔齒輪83分別通過同步器10、12、11與對應(yīng)的中間軸結(jié)合；在輸出軸2上對應(yīng)的設(shè)有用于分別與第一檔齒輪81、第二檔齒輪82和第三檔齒輪83嚙合的第一檔輸出齒輪91、第二檔輸出齒輪92和第三檔輸出齒輪93。工作原理參見圖1，閉合起步離合器70，輸入軸1引入外部動力并帶動套在輸入軸1上的第一金屬帶61和第二金屬帶62旋轉(zhuǎn)，汽車起步時，第一金屬帶61處于速比最大狀態(tài)，第一中間軸31上的動錐盤46處于最靠近固定錐盤45的位置，相應(yīng)的輸入軸1上的動錐盤42、43處于遠離固定錐盤44而靠近固定錐盤41的位置，相應(yīng)的第二中間軸32上的動錐盤47處于遠離固定錐盤48的位置，因而，第二金屬帶62處于最小速比狀態(tài)，同步器10 結(jié)合，同步器11、12處于脫離狀態(tài)，隨著第一超越離合器71的自然結(jié)合，動力經(jīng)第一金屬帶 61和第一檔齒輪81傳給輸出軸2，雖然第二超越離合器72也自然結(jié)合，但由于同步器12 脫開，所以第二金屬帶62空載，并不傳遞動力；隨著車速的提高，如果需要變速器減小傳動比，則使動錐盤47上的油缸壓力增加，迫使動錐盤47向固定錐盤48靠攏，通過第二金屬帶 62推動輸入軸上的動錐盤42、43 —起向固定錐盤44靠攏，通過第一金屬帶61推動第一中間軸上的動錐盤46遠離固定錐盤45，從而使第一金屬帶61速比減小，而空載的第二金屬帶62速比變大；當?shù)谝唤饘賻?1速比速比變化到已經(jīng)最小(此時，空載的第二金屬帶速比隨之變化到最大)，而車輛仍然需要變速器減小傳動比時，同步器12結(jié)合，使第二檔齒輪82 和第二中間軸32結(jié)合，通過齒輪組一檔、二檔傳動比的恰當設(shè)計，使得這時以第二超越離合器72為分界的中間軸32的右端軸轉(zhuǎn)速略大于左端軸轉(zhuǎn)速，所以第二超越離合器72自然脫開，隨后，通過增加錐盤47上的油缸壓力，使第一金屬帶61傳動比增大，同時第二金屬帶 62傳動比減小，第二中間軸32的左半軸轉(zhuǎn)速增加，當?shù)诙虚g軸32的左半軸增加到等于第二中間軸32的右端軸時，第二超越離合器72自然結(jié)合，動力傳遞由第一中間軸31逐漸切換到第二中間軸32，最后，第一超越離合器71完全脫開，動力全部由第二金屬帶62、第二中間軸32、第二檔齒輪82傳遞到輸出軸2，而第一金屬帶61空載；然后脫開同步器10，這樣就完成了從一檔到二檔的切換。從第二檔齒輪傳動切換到第三檔齒輪傳動的過程與上述類同。在車輛需要變速器增大傳動比的減檔過程中，以從二檔到一檔的過程為例，在二檔時，同步器12結(jié)合，同步器10、11處于脫離狀態(tài)，第二超越離合器72的自然結(jié)合，動力經(jīng)第二金屬帶62和第二檔齒輪82傳給輸出軸2，第一金屬帶61空載，不傳遞動力；當?shù)诙饘賻?2當傳動比增加到換擋同步點時，第一中間軸31上以第一超越離合器71為分界的左半軸的轉(zhuǎn)速與一檔齒輪81的轉(zhuǎn)速相同或略低，便于第一檔齒輪81與同步器10結(jié)合，第一超越離合器71處于自然脫開或臨界脫開狀態(tài)，隨后，使第一金屬帶61傳動比增大，第一超越離合器71自然結(jié)合，動力傳遞由第二中間軸32逐漸切換到第一中間軸31，最后，第二超越離合器72完全脫開，動力全部由第一帶傳動、第一中間軸31、第一檔齒輪81傳遞到輸出軸2，而第二金屬帶62空載；然后脫開同步器12，這樣就完成了從二檔到一檔的切換。從第三檔齒輪傳動切換到第二檔齒輪傳動的過程與上述類同。這樣，配合著檔位的切換，第一、第二兩組金屬帶交替工作，使變速器速比可以在很大的范圍內(nèi)無間斷、無重疊的連續(xù)變化。本發(fā)明中，配合金屬帶傳動的變速比，適當設(shè)計各檔齒輪組的傳動比，檔位切換時的沖擊很小，此外，兩個離合器切換的控制也是自動的，相當簡便。本發(fā)明中，檔齒輪的數(shù)量不僅僅限于三組，根據(jù)實際檔位的需要，也可以設(shè)置更多的檔齒輪，進而使變速器具有更大的變速比，或者，可以通過增加檔位來減小金屬帶自身的速比變化范圍，從而增大金屬帶傳動的最小工作半徑，由此達到進一步擴大無級變速器傳遞扭矩的目的。本發(fā)明中，傳動帶也不局限于金屬帶，采用其他類型的傳動帶(如但不限于橡膠帶)也同樣具有擴大其傳遞扭矩及變速比的作用。
權(quán)利要求
1.雙金屬帶多段無級變速器，包括輸入軸(1)和輸出軸(2)，其特征在于，在輸入軸(1) 的兩側(cè)分別設(shè)有第一中間軸(31)和第二中間軸(32)，在輸入軸(1)上設(shè)有主動變速機構(gòu)和起步離合器(70)，在所述的第一中間軸(31)和第二中間軸(32)上分別設(shè)置有用于與所述主動變速機構(gòu)配合的從動變速機構(gòu)；所述主動變速機構(gòu)是由四個并排設(shè)置的錐盤構(gòu)成，其中，位于兩端的第一錐盤(41)和第四錐盤(44)相向設(shè)置且固定在輸入軸(1)上，位于中間的第二錐盤(42)和第三錐盤(43)背向設(shè)置且相互固定并與輸入軸(1)滑動連接，在第一錐盤(41)和第二錐盤(42)以及第三錐盤(43)和第四錐盤(44)之間分別形成寬度可調(diào)的第一帶槽(51)和第二帶槽(52);所述從動變速機構(gòu)是由兩個相向設(shè)置且固定在對應(yīng)中間軸上的錐盤構(gòu)成，在第一中間軸(31)上的第五錐盤(45)和第六錐盤(46)以及第二中間軸(32) 上的第七錐盤(47)和第八錐盤(48)之間各自形成寬度固定的第三帶槽(53)和第四帶槽 (54)；在第三帶槽(53)和第二帶槽(52)之間以及第四帶槽(54)和第一帶槽(51)之間對應(yīng)的設(shè)有環(huán)形的第一金屬帶(61)和第二金屬帶(62)，所述第一金屬帶(61)和第二金屬帶 (62)均一端套在輸入軸(1)上，另一端分別套在對應(yīng)的中間軸上；在第一中間軸(31)上還安裝有第一超越離合器(71)、第一檔齒輪(81)和第三檔齒輪(83)，在第二中間軸(32)上安裝有第二超越離合器(72)和第二檔齒輪(82)，所述的三個檔齒輪各帶有一個同步器，所述的三個檔齒輪分別與設(shè)于輸出軸(2)上對應(yīng)的第一檔輸出齒輪(91)、第二檔輸出齒輪(92) 或第三檔輸出齒輪(93)相嚙合，三個輸出齒輪分別帶動輸出軸(2)轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙金屬帶多段無級變速器，其特征在于，第一檔輸出齒輪 (91)、第二檔輸出齒輪(92)和第三檔輸出齒輪(93)按直徑由大到小依次排列。
全文摘要
本發(fā)明介紹一種雙金屬帶多段無級變速器，包括輸入軸和輸出軸，在輸入軸兩側(cè)各設(shè)有一根中間軸，在輸入軸上設(shè)有四個并排的錐盤，其中，位于兩端的錐盤相向設(shè)置且固定在輸入軸上，位于中間的錐盤背向設(shè)置且相互固定并與輸入軸滑動連接，在錐盤之間分別形成寬度可調(diào)的帶槽；從動變速機構(gòu)是由兩個相向設(shè)置且固定在對應(yīng)中間軸上的錐盤構(gòu)成，在中間軸上的錐盤之間各自形成寬度固定的帶槽；在帶槽之間對應(yīng)的設(shè)有環(huán)形的金屬帶；在中間軸上還分別安裝有若干個帶有同步器的檔齒輪組，檔齒輪組分別與安裝在輸出軸上的輸出齒輪嚙合。本發(fā)明的變速器具有大范圍傳動比，而且增大了傳遞的扭矩，還達到了延長了變速器使用壽命的目的。
文檔編號F16H37/02GK102252076SQ201110195730
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者廖江林, 梁曉龍, 石曉輝, 鄒喜紅, 郝建軍 申請人:重慶理工大學