專利名稱：新型crt錐環(huán)式變速器系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新型CRT錐環(huán)式變速器系統(tǒng)，屬變速箱技術領域。
背景技術：
GIF公司根據德國技術研發(fā)的KRG錐環(huán)式變速器是一種廉價無級變速器，已經進展到實際裝車試驗的階段，是一種非常有希望成功的未來汽車無級變速器。圖1是KRG變速器主要運動件的工作原理。兩個工作圓錐體1、3平行布置。一個鋼環(huán)2被夾在兩個工作圓錐體1、3之間，鋼環(huán)2沿圓錐體的軸線方向移動，改變主動錐輪1 與被動錐輪3的工作半徑，從而實現(xiàn)連續(xù)無級變速。工作表面所需要的接觸壓力是由一個工作圓錐體1軸向固定，另一個工作圓錐體3沿軸向施加一個推力，以夾緊鋼環(huán)2，達到所需要的壓緊力。這個軸向推力是由圓周分布的鋼球和V形槽結構產生，其推力與所傳遞的扭矩成正比，從結構設計上(主要是V形槽的角度)來保證所需要的工作接觸壓力。圖3表示KRG變速器的空間尺寸范圍，錐輪大端直徑是200mm，錐輪軸向長度為 219. 18 mm ；KRG變速器大致的運動件包羅空間如圖4所示，KRG變速器徑向方向呈長形，長軸方向大約為418mm，短軸方向大約228mm，其結構比較復雜，體積大，造價相對較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是，針對KRG變速器存在包羅空間較大的缺點，簡化系統(tǒng)提高可靠性和擴大調速范圍，公開一種新型CRT (Cone Ring Transmission)錐環(huán)式變速器系統(tǒng)。本發(fā)明專利的新型CRT (Cone Ring Transmission)變速器是在KRG變速器基礎上的改進的一種新型無級變速器。圖2是新型CRT變速器的基本工作原理圖，也是由兩個工作圓錐體1、3和一個鋼環(huán)2組成。兩個工作圓錐體1、3的軸線相互平行，大端相對布置，軸線錯開一定距離(是由于“鋼環(huán)”與“工作圓錐體”不產生實體干涉所需要的)。兩個工作圓錐體1、3外側的圓錐母線相互平行。剛性的鋼環(huán)2環(huán)抱在兩個工作圓錐體1、3的外面(而不是夾在中間)，與兩個工作圓錐體1、3的外側面工作母線相接處產生摩擦力。由于鋼環(huán)2在傳遞扭矩的時候受工作圓錐體1、3的兩個切向圓周力的作用，這兩個切向圓周力指向同一側方向，推動鋼環(huán)2偏離兩個工作圓錐體1、3中心線平面，從而自動產生工作面接觸壓緊力，這個壓緊力與所傳遞的扭矩成正比。鋼環(huán)2以及整個系統(tǒng)的剛度將決定所產生的壓緊力與圓周切向力的大小比例，從鋼環(huán)2的剛度設計上來保證摩擦傳動正常進行所需要的自動壓緊力，使之不產生打滑。這種產生自緊壓力的機理使得變速器的結構更加簡單可靠。當鋼環(huán)2沿著兩個工作圓錐體1、3外側母線方向移動的時候，改變主動錐輪和被動錐輪的工作半徑，達到連續(xù)無級變速。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是，本發(fā)明新型CRT錐環(huán)式變速器系統(tǒng)由傳動鋼環(huán) 11、主動錐輪12、換擋驅動齒輪13、行星輪換向機構14、換向撥叉15、固定端面齒環(huán)16、輸入軸17、換向滑塊齒環(huán)18、行星輪外齒圈19 ；花鍵軸20 ；彈性擋圈21、被動錐輪22、輸出軸 23、轉動撥叉M和轉動導軌25所組成。輸入軸17是行星輪換向機構14的太陽輪，行星輪換向機構14可以實現(xiàn)空擋、倒檔和前進擋的切換；行星輪外齒圈19與花鍵軸20固定鏈接， 主動錐輪12安裝在花鍵軸20上隨行星輪外齒環(huán)19 一起轉動。主動錐輪12和被動錐輪22的軸線相互平行，但兩軸線錯開一定距離；被動錐輪 22安裝在輸出軸23上，主動錐輪12和被動錐輪22與傳動鋼環(huán)11的內圓柱面相接觸。主動錐輪12轉動時帶動傳動鋼環(huán)11轉動，傳動鋼環(huán)11再帶動被動錐輪22轉動，實現(xiàn)了回轉運動的傳遞。傳動鋼環(huán)11外圓柱面上有環(huán)形的溝槽與轉動撥叉M相配合，轉動撥叉M的矩形導軌槽套在轉動導軌25上可以沿導軌方向直線移動。當轉動導軌25在外部驅動下作左右轉動的時候，帶動轉動撥叉M以及傳動鋼環(huán)11也作左右轉動。傳動鋼環(huán)11的中心平面原本是與主動錐輪12和被動錐輪22的圓錐母線相垂直的，這個時候鋼環(huán)將原地不動的傳遞轉速和扭矩，當轉動導軌25左右轉動時，使得傳動鋼環(huán)11的中心平面相對于主動錐輪12、 被動錐輪22的圓錐母線的垂直平面轉動一定角度，相當于汽車前輪做轉向轉角，使得傳動鋼環(huán)11在傳遞轉速和扭矩的同時，沿錐輪母線作左或右方向的直線移動，從而改變了主動錐輪12、被動錐輪22的工作半徑，實現(xiàn)無級變速。行星輪換向機構如圖8所示。輸入軸17是行星輪系的太陽輪，經過行星輪換向機構14將回轉運動傳遞到行星輪外齒圈19，再經過花鍵軸20傳遞到主動錐輪12。換向滑塊齒環(huán)18的內圓柱面上加工有花鍵齒，套在行星輪支架沈外圓柱面的花鍵齒上可以沿軸向自由移動。行星輪外齒圈19 的外圓柱面上也有與行星輪支架沈外圓柱面上同樣花鍵齒形。當換向滑塊齒環(huán)18向行星輪外齒圈19 一側移動時，將行星輪支架沈與行星輪外齒圈19鏈接起來，使整個“行星輪系”被鎖死成為一個整體，輸入軸17直接將輸入的回轉運動一比一的傳遞到行星輪外齒圈 19及花鍵軸20上，對應的是前進擋狀態(tài)。如果換向滑塊齒環(huán)18處于中間位置，它只跟隨行星輪支架沈旋轉，輸入軸17帶動行星輪支架26空轉，動力將無法傳遞到花鍵軸20上，對應的是空擋狀態(tài)。當換向滑塊齒環(huán)18向相反方向移動，使其端面上的齒形與固定端面齒環(huán)16相咬合。固定端面齒環(huán)16是固定安裝在變速器殼體上的，這樣的咬合使行星輪支架沈處于固定不轉的狀態(tài)，太陽輪通過行星齒輪帶動行星輪外齒圈19作反向減速轉動，對應的是倒車狀態(tài)。“帶鎖緊的圓螺母”經過“蝶形彈簧”從軸向方向壓緊主動錐輪12使之產生與傳動鋼環(huán)11的初始接觸壓力。一旦發(fā)生傳遞扭矩，傳動鋼環(huán)11將自動產生與扭矩成正比的接觸壓力，以保證摩擦傳動的安全運行。新型CRT變速器系統(tǒng)由變速箱控制器(TCU)控制，TCU通過變速箱變比控制執(zhí)行機構無級調節(jié)傳動鋼環(huán)(11)的相對位置以達到理想變速比。圖11為CRT的控制框圖。變速箱控制器為CRT的大腦。TCU收集車載傳感器提供的車子和路面信息，接受車上其它電控系統(tǒng)通過CAN總線發(fā)過來的有用信息，也接受駕駛員的控制指令，根據最佳油耗、最佳動力性、最佳駕駛舒適性、和系統(tǒng)最佳耐久性等決定變速箱的最佳傳動比。變速箱變比控制執(zhí)行機構可由液壓、氣動或由一個直流電機和傳動機構組成。TCU 控制電機的轉速和轉動方向從而徑向移動傳動鋼環(huán)11，一個位置傳感器和傳動機構相連直接反映傳動鋼環(huán)11的準確位置。TcU將傳動鋼環(huán)11的理想位置和實際位置進行比較和實施自動控制使其誤差趨于零。從圖12可以看出新型CRT變速器的零部件數量少，并且都是常規(guī)機械加工方法可以精確加工出來的，沒有復雜昂貴的液壓伺服機構，沒有技術要求很高的濕式多片離合器和液力變矩器，沒有特殊鋼材制造的柔性鋼帶，其制造成本與手動齒輪變速器相當，將是一種理想的汽車無極變速器，具有極其可觀的經濟效益和市場需求潛力。新型CRT和KRG變速器都是依靠鋼環(huán)與錐面摩擦實現(xiàn)無級變速的。由于基本原理和結構的差異，主要運動部件的運動包羅空間就有相應的差異。這種差異將決定變速的體積和形狀上的特征。圖5表示新型CRT變速器的空間尺寸范圍，新型CRT基本呈圓形，新型 CRT變速器大致的運動件包羅空間如圖4所示，直徑大約為310mm。本發(fā)明與現(xiàn)有技術比較的有益效果是，相對KRG變速器，本發(fā)明新型CRT變速器大致的運動件包羅空間基本呈圓形，占據空間小。新型CRT變速器結構簡單，零件少，沒有復雜昂貴的液壓伺服機構，也不需濕式多片離合器和液力變矩器，其制造成本低，但可靠性高。適用于汽車無極變速器。


圖1是KRG變速器的基本原理； 圖2是新型CRT變速器的基本原理； 圖3是KRG變速器主要零件尺寸； 圖4是KRG變速器主要運動件運動包羅空間； 圖5是新型CRT變速器主要零件尺寸； 圖6是新型CRT變速器主要運動件運動包羅空間； 圖7是新型CRT變速器結構； 圖8是行星輪換向機構； 圖9是換向行星輪機構； 圖10是傳動鋼環(huán)組件； 圖11是新型CRT變速器的控制框圖； 圖12是新型CRT變速器結構示意圖中圖號為1是工作圓錐體；2是鋼環(huán)；3是工作圓錐體；11是傳動鋼環(huán)；12是主動錐輪；13是換擋驅動齒輪；14是行星輪換向機構；15是換向撥叉；16是固定端面齒環(huán)；17是輸入軸；18是換向滑塊齒環(huán)；19是行星輪外齒圈；20是花鍵軸；21是彈性擋圈；22是被動錐輪；23是輸出軸是轉動撥叉；25是轉動導軌J6是行星輪支架。
具體實施例方式本發(fā)明的具體實施方式
如圖7所示。本實施例CRT錐環(huán)式變速器系統(tǒng)由傳動鋼環(huán)11、主動錐輪12、換擋驅動齒輪13、 行星輪換向機構14、換向撥叉15、固定端面齒環(huán)16、輸入軸17、換向滑塊齒環(huán)18、行星輪外齒圈19 ；花鍵軸20 ；彈性擋圈21、被動錐輪22、輸出軸23、轉動撥叉M和轉動導軌25所組成。輸入軸17是行星輪換向機構14的太陽輪，行星輪換向機構14可以實現(xiàn)空擋、倒檔和前進擋的切換；行星輪外齒圈19與花鍵軸20固定鏈接，主動錐輪12安裝在花鍵軸20 上隨行星輪外齒環(huán)19 一起轉動。主動錐輪12和被動錐輪22的軸線相互平行，但兩軸線錯開一定距離；被動錐輪 22安裝在輸出軸23上，主動錐輪12和被動錐輪22與傳動鋼環(huán)11的內圓柱面相接觸。主動錐輪12轉動時帶動傳動鋼環(huán)11轉動，傳動鋼環(huán)11再帶動被動錐輪22轉動，實現(xiàn)了回轉運動的傳遞。傳動鋼環(huán)11外圓柱面上有環(huán)形的溝槽與轉動撥叉M相配合，轉動撥叉M的矩形導軌槽套在轉動導軌25上可以沿導軌方向直線移動。當轉動導軌25在外部驅動下作左右轉動的時候，帶動轉動撥叉M以及傳動鋼環(huán)11也作左右轉動。傳動鋼環(huán)11的中心平面原本是與主動錐輪12和被動錐輪22的圓錐母線相垂直的，這個時候鋼環(huán)將原地不動的傳遞轉速和扭矩，當轉動導軌25左右轉動時，使得傳動鋼環(huán)11的中心平面相對于主動錐輪12、 被動錐輪22的圓錐母線的垂直平面轉動一定角度，相當于汽車前輪做轉向轉角，使得傳動鋼環(huán)11在傳遞轉速和扭矩的同時，沿錐輪母線作左或右方向的直線移動，從而改變了主動錐輪12、被動錐輪22的工作半徑，實現(xiàn)無級變速。行星輪換向機構如圖8所示。輸入軸17是行星輪系的太陽輪，經過行星輪換向機構14將回轉運動傳遞到行星輪外齒圈19，再經過花鍵軸20傳遞到主動錐輪12。換向滑塊齒環(huán)18的內圓柱面上加工有花鍵齒，套在行星輪支架沈外圓柱面的花鍵齒上可以沿軸向自由移動。行星輪外齒圈19 的外圓柱面上也有與行星輪支架沈外圓柱面上同樣花鍵齒形。當換向滑塊齒環(huán)18向行星輪外齒圈19 一側移動時，將行星輪支架沈與行星輪外齒圈19鏈接起來，使整個“行星輪系”被鎖死成為一個整體，輸入軸17直接將輸入的回轉運動一比一的傳遞到行星輪外齒圈 19及花鍵軸20上，對應的是前進擋狀態(tài)。如果換向滑塊齒環(huán)18處于中間位置，它只跟隨行星輪支架沈旋轉，輸入軸17帶動行星輪支架26空轉，動力將無法傳遞到花鍵軸20上，對應的是空擋狀態(tài)。當換向滑塊齒環(huán)18向相反方向移動，使其端面上的齒形與固定端面齒環(huán)16相咬合。固定端面齒環(huán)16是固定安裝在變速器殼體上的，這樣的咬合使行星輪支架沈處于固定不轉的狀態(tài)，太陽輪通過行星齒輪帶動行星輪外齒圈19作反向減速轉動，對應的是倒車狀態(tài)?！皫фi緊的圓螺母”經過“蝶形彈簧”從軸向方向壓緊主動錐輪12使之產生與傳動鋼環(huán)11的初始接觸壓力。一旦發(fā)生傳遞扭矩，傳動鋼環(huán)11將自動產生與扭矩成正比的接觸壓力，以保證摩擦傳動的安全運行。本實施例CRT錐環(huán)式變速器由變速箱控制器(TCU)控制，TCU收集車載傳感器提供的車子和路面信息，接受車上其它電控系統(tǒng)通過傳感器或通訊方式如CAN總線發(fā)過來的有用信息，也接受駕駛員的控制指令，根據最佳油耗、最佳動力性、最佳駕駛舒適性、和系統(tǒng)最佳耐久性等決定變速箱的最佳傳動比。TCU通過變速箱變比控制執(zhí)行機構無級調節(jié)傳動鋼環(huán)11的相對位置以達到理想變速比。變速箱變比控制執(zhí)行機構可由液壓、氣動或由一個直流電機和傳動機構組成。TCU 控制電機的轉速和轉動方向從而徑向移動傳動鋼環(huán)11，一個位置傳感器和傳動機構相連直接反映傳動鋼環(huán)11的準確位置。TcU將傳動鋼環(huán)11的理想位置和實際位置進行比較和實
6施自動控制使其誤差趨于零。
權利要求
1.一種新型CRT錐環(huán)式變速器系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)由傳動鋼環(huán)(11)、主動錐輪(12)、換擋驅動齒輪(13)、行星輪換向機構(14)、換向撥叉(15)、固定端面齒環(huán)(16)、輸入軸(17)、換向滑塊齒環(huán)(18)、行星輪外齒圈(19)；花鍵軸(20)；彈性擋圈(21)、被動錐輪 (22)、輸出軸(23)、轉動撥叉(24)和轉動導軌(25)所組成；所述輸入軸(17)是行星輪換向機構(14)的太陽輪，行星輪換向機構(14)可以實現(xiàn)空擋、倒檔和前進擋的切換；行星輪外齒圈(19)與花鍵軸(20)固定鏈接，所述主動錐輪(12) 安裝在花鍵軸(20)上隨行星輪外齒環(huán)(19) 一起轉動；所述主動錐輪12和被動錐輪22的軸線相互平行，但兩軸線錯開一定距離；被動錐輪 (22)安裝在輸出軸(23)上；主動錐輪(12)和被動錐輪(22)與傳動鋼環(huán)(11)的內圓柱面相接觸；主動錐輪(12)轉動時帶動傳動鋼環(huán)(11)轉動，傳動鋼環(huán)(11)再帶動被動錐輪(22) 轉動，實現(xiàn)了回轉運動的傳遞。
2.根據權利要求1所述的新型CRT錐環(huán)式變速器系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動鋼環(huán) (11)外圓柱面上有環(huán)形的溝槽與轉動撥叉(24)相配合，轉動撥叉(24)的矩形導軌槽套在轉動導軌(25)上可以沿導軌方向直線移動；當轉動導軌(25)在外部驅動下作左右轉動的時候，帶動轉動撥叉(24)以及傳動鋼環(huán)(11)也作左右轉動。
3.根據權利要求1所述的新型CRT錐環(huán)式變速器系統(tǒng)，其特征在于，所述換向滑塊齒環(huán) (18)的內圓柱面上加工有花鍵齒，套在行星輪支架(26)外圓柱面的花鍵齒上可以沿軸向自由移動；行星輪外齒圈(19)的外圓柱面上也有與行星輪支架(26)外圓柱面上同樣花鍵齒形；當換向滑塊齒環(huán)(18)向行星輪外齒圈(19)一側移動時，將行星輪支架(26)與行星輪外齒圈(19)鏈接起來，使整個“行星輪系”被鎖死成為一個整體，輸入軸(17)直接將輸入的回轉運動一比一的傳遞到行星輪外齒圈(19 )及花鍵軸(20 )上。
4.根據權利要求1所述的新型CRT錐環(huán)式變速器系統(tǒng)，其特征在于，所述變速器系統(tǒng)由變速箱控制器控制，變速箱控制器通過變速箱變比控制執(zhí)行機構無級調節(jié)傳動鋼環(huán)(11)的相對位置以達到理想變速比。
5.根據權利要求4所述的新型CRT錐環(huán)式變速器系統(tǒng)，其特征在于，所述變速箱變比控制執(zhí)行機構可由液壓、氣動或由一個直流電機和傳動機構組成，變速箱控制器控制電機的轉速和轉動方向從而徑向移動傳動鋼環(huán)(11)，一個位置傳感器和傳動機構相連直接反映傳動鋼環(huán)(11)的準確位置；變速箱控制器將傳動鋼環(huán)(11)的理想位置和實際位置進行比較， 實施自動控制使其誤差趨于零。
全文摘要
一種新型CRT錐環(huán)式變速器系統(tǒng)，該系統(tǒng)由傳動鋼環(huán)(11)、主動錐輪(12)、換擋驅動齒輪(13)、行星輪換向機構(14)、換向撥叉(15)、固定端面齒環(huán)(16)、輸入軸(17)、換向滑塊齒環(huán)(18)、行星輪外齒圈(19)；花鍵軸(20)；彈性擋圈(21)、被動錐輪(22)、輸出軸(23)、轉動撥叉(24)和轉動導軌(25)所組成。新型CRT變速器的零部件數量少，加工方便，沒有復雜昂貴的液壓伺服機構，沒有技術要求很高的濕式多片離合器和液力變矩器，沒有特殊鋼材制造的柔性鋼帶，其制造成本與手動齒輪變速器相當，是一種理想的汽車無極變速器，具有極其可觀的經濟效益和市場需求潛力。
文檔編號F16H15/18GK102506134SQ201110441690
公開日2012年6月20日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權日2011年12月27日
發(fā)明者劉貽樟, 江叢壽, 陳漢雄 申請人:廣東戈蘭瑪汽車系統(tǒng)有限公司