新型crt錐環式變速器系統的製作方法

2023-06-05 22:50:06

專利名稱：新型crt錐環式變速器系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型CRT錐環式變速器系統，屬變速箱技術領域。
背景技術：
GIF公司根據德國技術研發的KRG錐環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2被夾在兩個工作圓錐體1、3之間，鋼環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，從而實現連續無級變速。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變速器的空間尺寸範圍，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，其結構比較複雜，體積大，造價相對較高。

發明內容
本發明的目的是，針對KRG變速器存在包羅空間較大的缺點，簡化系統提高可靠性和擴大調速範圍，公開一種新型CRT (Cone Ring Transmission)錐環式變速器系統。本發明專利的新型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(是由於「鋼環」與「工作圓錐體」不產生實體幹涉所需要的)。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2環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。由於鋼環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2以及整個系統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，達到連續無級變速。實現本發明目的的技術方案是，本發明新型CRT錐環式變速器系統由傳動鋼環 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16、輸入軸17、換向滑塊齒環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固定連結， 主動錐輪12安裝在花鍵軸20上隨行星輪外齒環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11的內圓柱面相接觸。主動錐輪12轉動時帶動傳動鋼環11轉動，傳動鋼環11再帶動被動錐輪22轉動，實現了迴轉運動的傳遞。傳動鋼環11外圓柱面上有環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11也作左右轉動。傳動鋼環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11的中心平面相對於主動錐輪12、 被動錐輪22的圓錐母線的垂直平面轉動一定角度，相當於汽車前輪做轉向轉角，使得傳動鋼環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將迴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連結起來，使整個「行星輪系」被鎖死成為一個整體，輸入軸17直接將輸入的迴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。如果換向滑塊齒環18處於中間位置，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。當換向滑塊齒環18向相反方向移動，使其端面上的齒形與固定端面齒環16相咬合。固定端面齒環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於固定不轉的狀態，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。「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11的初始接觸壓力。一旦發生傳遞扭矩，傳動鋼環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變速器系統由變速箱控制器(TCU)控制，TCU通過變速箱變比控制執行機構無級調節傳動鋼環(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通過CAN總線發過來的有用信息，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11，一個位置傳感器和傳動機構相連直接反映傳動鋼環11的準確位置。TcU將傳動鋼環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於零。從圖12可以看出新型CRT變速器的零部件數量少，並且都是常規機械加工方法可以精確加工出來的，沒有複雜昂貴的液壓伺服機構，沒有技術要求很高的溼式多片離合器和液力變矩器，沒有特殊鋼材製造的柔性鋼帶，其製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與錐面摩擦實現無級變速的。由於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徵。圖5表示新型CRT變速器的空間尺寸範圍，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。本發明與現有技術比較的有益效果是，相對KRG變速器，本發明新型CRT變速器大致的運動件包羅空間基本呈圓形，佔據空間小。新型CRT變速器結構簡單，零件少，沒有複雜昂貴的液壓伺服機構，也不需溼式多片離合器和液力變矩器，其製造成本低，但可靠性高。適用於汽車無極變速器。


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；3是工作圓錐體；11是傳動鋼環；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；17是輸入軸；18是換向滑塊齒環；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明的具體實施方式
如圖7所示。本實施例CRT錐環式變速器系統由傳動鋼環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16、輸入軸17、換向滑塊齒環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固定連結，主動錐輪12安裝在花鍵軸20 上隨行星輪外齒環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11的內圓柱面相接觸。主動錐輪12轉動時帶動傳動鋼環11轉動，傳動鋼環11再帶動被動錐輪22轉動，實現了迴轉運動的傳遞。傳動鋼環11外圓柱面上有環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11也作左右轉動。傳動鋼環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11的中心平面相對於主動錐輪12、 被動錐輪22的圓錐母線的垂直平面轉動一定角度，相當於汽車前輪做轉向轉角，使得傳動鋼環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將迴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連結起來，使整個「行星輪系」被鎖死成為一個整體，輸入軸17直接將輸入的迴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。如果換向滑塊齒環18處於中間位置，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。當換向滑塊齒環18向相反方向移動，使其端面上的齒形與固定端面齒環16相咬合。固定端面齒環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於固定不轉的狀態，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。「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11的初始接觸壓力。一旦發生傳遞扭矩，傳動鋼環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通過傳感器或通訊方式如CAN總線發過來的有用信息，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行機構無級調節傳動鋼環11的相對位置以達到理想變速比。變速箱變比控制執行機構可由液壓、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11，一個位置傳感器和傳動機構相連直接反映傳動鋼環11的準確位置。TcU將傳動鋼環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於零。
權利要求
1.一種新型CRT錐環式變速器系統，其特徵在於，所述系統由傳動鋼環(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(16)、輸入軸(17)、換向滑塊齒環(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)固定連結，所述主動錐輪(12) 安裝在花鍵軸(20)上隨行星輪外齒環(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(11)的內圓柱面相接觸；主動錐輪(12)轉動時帶動傳動鋼環(11)轉動，傳動鋼環(11)再帶動被動錐輪(22) 轉動，實現了迴轉運動的傳遞。
2.根據權利要求1所述的新型CRT錐環式變速器系統，其特徵在於，所述傳動鋼環 (11)外圓柱面上有環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(11)也作左右轉動。
3.根據權利要求1所述的新型CRT錐環式變速器系統，其特徵在於，所述換向滑塊齒環 (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(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)連結起來，使整個「行星輪系」被鎖死成為一個整體，輸入軸(17)直接將輸入的迴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錐環式變速器系統，其特徵在於，所述變速器系統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行機構無級調節傳動鋼環(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錐環式變速器系統，其特徵在於，所述變速箱變比控制執行機構可由液壓、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(11)，一個位置傳感器和傳動機構相連直接反映傳動鋼環(11)的準確位置；變速箱控制器將傳動鋼環(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於零。
全文摘要
一種新型CRT錐環式變速器系統，該系統由傳動鋼環(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(16)、輸入軸(17)、換向滑塊齒環(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，沒有複雜昂貴的液壓伺服機構，沒有技術要求很高的溼式多片離合器和液力變矩器，沒有特殊鋼材製造的柔性鋼帶，其製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 優先權日2011年12月27日
發明者劉貽樟, 江叢壽, 陳漢雄 申請人:廣東戈蘭瑪汽車系統有限公司