高功能安全性的無級(jí)變速器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及變速器領(lǐng)域，具體為一種高功能安全性的無級(jí)變速器，主要應(yīng)用于汽車、工程機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
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[0002]錐盤式無級(jí)變速器廣泛應(yīng)用于交通工具、工程機(jī)械、農(nóng)機(jī)、發(fā)電設(shè)備及其他工業(yè)領(lǐng)域，由夾持于錐盤間的撓性傳動(dòng)元件，如橡膠帶、鋼帶、鏈等，以摩擦方式傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。通過錐盤軸向位置改變而調(diào)節(jié)變速比和系統(tǒng)的潤(rùn)滑冷卻是此類無級(jí)變速器的關(guān)鍵功能。
[0003]無級(jí)變速器的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是汽車領(lǐng)域，對(duì)系統(tǒng)安全性有較高的要求。下面從共因性失效、功能安全、ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)幾個(gè)方面闡述如何提高無級(jí)變速器的可靠性。
[0004]共因性失效是指由同一特定事件或者同一根本原因引起的同一系統(tǒng)中兩個(gè)或者多個(gè)元素的失效(這些元素包括軟件、硬件等部分)。一個(gè)子系統(tǒng)、零部件或元器件的簡(jiǎn)單重復(fù)冗余無法避免系統(tǒng)的共因性失效，因?yàn)閷?dǎo)致主系統(tǒng)失效的原因也會(huì)導(dǎo)致其備份系統(tǒng)的失效。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該盡量避免共因性失效，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。
[0005]功能安全是指避免由系統(tǒng)功能故障導(dǎo)致的不可接受的風(fēng)險(xiǎn)。功能安全關(guān)注系統(tǒng)故障后的行為，而不是系統(tǒng)的原有功能或性能。
[0006]ISO 26262是從電子、電器及可編程器件功能安全基本標(biāo)準(zhǔn)IEC61508派生出來的，主要定位在汽車行業(yè)中特定的電器器件、電子設(shè)備、可編程電子器件等專門用于汽車領(lǐng)域的部件，旨在提高汽車電子、電器產(chǎn)品功能的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。隨著系統(tǒng)復(fù)雜性的提高、軟件和機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用來自系統(tǒng)失效和隨機(jī)的硬件失效的風(fēng)險(xiǎn)也日益增大，ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)為避免這些風(fēng)險(xiǎn)提供了可行的要求和流程。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0007]本發(fā)明的目的是提供一種無級(jí)變速器，提高在非系統(tǒng)性故障下的功能安全等級(jí)，在變速器本體部分(不包括控制器)的電子電氣系統(tǒng)達(dá)到IS026262的ASIL C以上的標(biāo)準(zhǔn)，避免共因性失效。
[0008]無級(jí)變速器的基本結(jié)構(gòu)為2根錐盤軸，其上分別設(shè)置I個(gè)動(dòng)錐盤和I個(gè)定錐盤。動(dòng)錐盤與調(diào)速機(jī)構(gòu)相連，如液壓缸，或調(diào)速螺桿。I根撓性傳動(dòng)元件被壓緊在2對(duì)錐盤間，其之間的摩擦力是動(dòng)力傳遞的基礎(chǔ)。
[0009]無級(jí)變速器控制的重要對(duì)象是變速比，為了提高系統(tǒng)功能安全性，首先需要以至少2套不同的途徑測(cè)量系統(tǒng)當(dāng)前的變速比，反饋給控制系統(tǒng)。當(dāng)一種途徑失效時(shí)，可以以另一種途徑獲得穩(wěn)定可靠的信號(hào)。但為了判斷哪一路信號(hào)失效，還需要其他的信號(hào)來做校驗(yàn)。
[0010]本發(fā)明采用的變速比測(cè)量信號(hào)有兩路，一是錐盤的軸向位置，可以換算為撓性元件在錐盤上的位置；二是輸出輸入轉(zhuǎn)速之比。作為系統(tǒng)校驗(yàn)信號(hào)，可采用整車的發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)校驗(yàn)無級(jí)變速器的輸入轉(zhuǎn)速信號(hào)，以及ABS或ESP的輪速信號(hào)校驗(yàn)無級(jí)變速器的輸出轉(zhuǎn)速信號(hào)。
[0011]轉(zhuǎn)速具體的測(cè)量方式為，在無級(jí)變速器的輸入錐盤軸上，或與輸入錐盤軸以齒輪或齒形鏈方式連接的傳動(dòng)軸上，設(shè)置有轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)生裝置，同時(shí)在殼體相應(yīng)位置設(shè)置有轉(zhuǎn)速信號(hào)傳感器；同時(shí)在無級(jí)變速器的輸出錐盤軸上，或與輸入錐盤軸以齒輪或齒形鏈方式連接的傳動(dòng)軸上，設(shè)置有轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)生裝置，同時(shí)在殼體相應(yīng)位置設(shè)置有轉(zhuǎn)速信號(hào)傳感器；測(cè)量到輸入輸出轉(zhuǎn)速信號(hào)后，即可算出當(dāng)前的變速比。
[0012]錐盤位置的測(cè)量方式為，將錐盤位置信號(hào)發(fā)生裝置設(shè)置在動(dòng)錐盤上，或與動(dòng)錐盤軸向固定連接，包括以軸承等形式與動(dòng)錐盤軸向固定連接，但可與動(dòng)錐盤相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)上的與動(dòng)錐盤同軸的環(huán)形槽，該錐盤位置信號(hào)傳感器，為角度傳感器，其角度測(cè)量元件上連接一個(gè)擺桿，擺桿的另一端伸入環(huán)形槽內(nèi)。
[0013]或?qū)㈠F盤位置信號(hào)發(fā)生裝置設(shè)置在動(dòng)錐盤上，或與動(dòng)錐盤軸向固定連接，包括以軸承等形式與動(dòng)錐盤軸向固定連接，但可與動(dòng)錐盤相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)上的，旋轉(zhuǎn)軸線與動(dòng)錐盤旋轉(zhuǎn)軸線同軸的環(huán)形平面，該錐盤位置信號(hào)傳感器，為直線位移傳感器，其直線位移測(cè)量元件與上述環(huán)形平面通過頂桿或拉桿軸向固定連接。
[0014]將角度傳感器及其錐盤位置發(fā)生裝置，設(shè)置于輸入錐盤軸上；或?qū)⒔嵌葌鞲衅骷捌溴F盤位置發(fā)生裝置，設(shè)置于輸出錐盤軸上；或直線位移傳感器及其錐盤位置發(fā)生裝置，設(shè)置于輸入錐盤軸上；或直線位移傳感器及其錐盤位置發(fā)生裝置，設(shè)置于輸出錐盤軸上；或角度傳感器及其錐盤位置發(fā)生裝置，同時(shí)設(shè)置于輸入和輸出錐盤軸上；或直線位移傳感器及其錐盤位置發(fā)生裝置，同時(shí)設(shè)置于輸入和輸出錐盤軸上；或直線位移傳感器和角度傳感器及其錐盤位置發(fā)生裝置，分別設(shè)置于輸入和輸出錐盤軸上。
[0015]同時(shí)，如果是以電機(jī)調(diào)整速比，也可在調(diào)速電機(jī)上設(shè)置轉(zhuǎn)數(shù)或位置信號(hào)傳感器，以便測(cè)量電機(jī)旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，也可間接獲得錐盤位置的信息。
[0016]這樣，如果發(fā)現(xiàn)變速比的三路測(cè)量結(jié)果，轉(zhuǎn)速、錐盤位置、調(diào)速電機(jī)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)有差異，在默認(rèn)只有一路失效的前提下，即可判斷出失效的是哪一路，并用另兩路信號(hào)中的一路代替，繼續(xù)正常工作；如果系統(tǒng)采用了兩路測(cè)量，如轉(zhuǎn)速和錐盤位置，可對(duì)比整車的發(fā)動(dòng)機(jī)或驅(qū)動(dòng)電機(jī)速度信號(hào)，以及ABS或ESP的輪速信號(hào)，確定哪一路失效，并用另兩路信號(hào)中的一路代替，繼續(xù)正常工作。
[0017]作為無級(jí)變速器的另一重要工作條件，潤(rùn)滑和冷卻也需要具備高功能安全性。
[0018]作為潤(rùn)滑和冷卻的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，本發(fā)明設(shè)置了 2套系統(tǒng)，一套為自然的飛濺潤(rùn)滑，并利用導(dǎo)油結(jié)構(gòu)將潤(rùn)滑油導(dǎo)入到軸承、齒輪等部位，尤其是無級(jí)變速器最需要冷卻的錐盤-撓性元件部位；另一套為油泵驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng)，利用油泵將油送入需要潤(rùn)滑冷卻的部位。
[0019]強(qiáng)制潤(rùn)滑的安全性也需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)，本發(fā)明中設(shè)置了強(qiáng)制潤(rùn)滑監(jiān)測(cè)機(jī)制。
[0020]【具體實(shí)施方式】如下，在潤(rùn)滑油泵入口和潤(rùn)滑油泵之間設(shè)置壓力傳感器、真空度傳感器，或真空發(fā)訊器，或真空開關(guān)，判斷濾網(wǎng)是否堵塞。同時(shí)設(shè)置有2個(gè)潤(rùn)滑油溫傳感器，I個(gè)設(shè)置于潤(rùn)滑油泵的吸油口和出油口之間的油道之外，如無級(jí)變速器殼體下部，另I個(gè)設(shè)置于油泵出油口和錐盤軸潤(rùn)滑油入口之間。通過兩個(gè)溫度傳感器溫度差值判斷油泵是否工作。
[0021]以內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車內(nèi)，無級(jí)變速器還要包括離合器及前進(jìn)倒檔切換功能。
[0022]為了實(shí)現(xiàn)上述功能，在無級(jí)變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)之間設(shè)有干式離合器，離合器分離電機(jī)通過減速裝置帶動(dòng)離合器撥叉使干式離合器分離及結(jié)合，同時(shí)減速裝置上設(shè)有離合器位置信號(hào)傳感器，電機(jī)上設(shè)有電機(jī)位置信號(hào)傳感器。
[0023]前進(jìn)倒檔切換電機(jī)通過減速裝置帶動(dòng)撥叉使同步器在前進(jìn)與倒檔齒輪副之間切換以實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速器的前進(jìn)倒檔切換，同時(shí)減速裝置上設(shè)有同步器位置信號(hào)傳感器，在電機(jī)上設(shè)有電機(jī)位置信號(hào)傳感器。
[0024]因此本發(fā)明具體通過如下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn):
[0025]—種高功能安全性的無級(jí)變速器，
[0026]輸入錐盤軸上或與輸入錐盤軸連接的傳動(dòng)軸上，設(shè)置有轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)生裝置，同時(shí)在殼體上設(shè)置有轉(zhuǎn)速信號(hào)傳感器；輸出錐盤軸上或與輸入錐盤軸連接的傳動(dòng)軸上，設(shè)置有轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)生裝置，同時(shí)在殼體上設(shè)置有轉(zhuǎn)速信號(hào)傳感器；
[0027]在動(dòng)錐盤上設(shè)置有或與動(dòng)錐盤軸向固定連接有錐盤位置信號(hào)發(fā)生裝置，同時(shí)在殼體上設(shè)置有錐盤位置信號(hào)傳感器；
[0028]所述轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)生裝置和所述轉(zhuǎn)速信號(hào)傳感器用于測(cè)量和傳遞輸入錐盤或輸出錐盤的轉(zhuǎn)速；
[0029]所述錐盤位置信號(hào)發(fā)生裝置和所述錐盤位置信號(hào)傳感器用于測(cè)量和傳遞錐盤位置。
[0030]作為優(yōu)選，所述高功能安全性的無級(jí)變速器設(shè)置有潤(rùn)滑油泵，其中吸油口位于無級(jí)變速器下部殼體內(nèi)；出油口通過油道管路經(jīng)過濾清器，通過錐盤軸潤(rùn)滑油入口進(jìn)入2