《功率分流式CVT變速器》是奇瑞汽車股份有限公司於2009年1月14日申請的發明專利，該專利的申請號為2009101160596，公布號為CN101463893，公布日為2009年6月24日，發明人是潘國揚。
《功率分流式CVT變速器》涉及一種功率分流式CVT變速器及其扭矩傳遞方法，扭矩傳遞方法就是將動力扭矩分為兩路，其中一路經由主、從動錐形盤組件和鋼帶傳遞扭矩傳遞，另一路經過齒輪傳動機構傳遞到扭矩輸出軸；功率分流式CVT變速器，與動力相連的行星輪機構的輸入端的一個輸出端與輸入帶輪軸機構相連，輸入帶輪軸機構與輸出帶輪軸機構之間設定傳輸鋼帶，輸出帶輪軸機構與扭矩輸出軸軸向固定傳遞扭矩，另一個輸出端與中間過渡齒輪減速機構相連再向與扭矩輸出軸傳遞扭矩。該發明使得大部分轉矩經過中間齒輪傳遞輸出，由於齒輪傳動效率很高，因而提高CVT的傳遞效率，提高整體經濟性。
2014年11月6日，《功率分流式CVT變速器》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《功率分流式CVT變速器》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：功率分流式CVT變速器
- 公布號：CN101463893
- 公布日：2009年6月24日
- 申請號：2009101160596
- 申請日：2009年1月14日
- 申請人：奇瑞汽車股份有限公司
- 地址：安徽省蕪湖市經濟技術開發區長春路8號
- 發明人：潘國揚
- 分類號：F16H37/02（2006.01）I、F16H9/16（2006.01）I、F16H1/28（2006.01）I
- 代理機構：合肥誠興智慧財產權代理有限公司
- 代理人：湯茂盛
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
CVT即英文Continuousl Variable Transmission縮略語，簡稱無級變速傳動或無段變速傳動，採用了該機構的變速器稱為無級變速器或變速箱，簡稱CVT變速器。這種CVT變速器主要包括兩個錐形盤和一個鋼帶鏈條組成，錐形盤就是把兩個圓錐形的碟片組合在一起形成一個帶V型槽的驅動盤，通過錐形盤軸向間距的改變來實現傳動比的調節。推力鋼帶式CVT經過近些年的發展，已取得了很大的進步，並在小型車上得到成功的套用和推廣，但由於金屬間摩擦係數的限定以及帶抗拉能力的制約，使得其在大扭矩傳遞中一直沒有獲得突破性進展，使得CVT實際油耗和成本優勢並不明顯。
發明內容
專利目的
《功率分流式CVT變速器》的首要目的就是提供一種功率分流式CVT變速器的扭矩傳遞方法，繼續套用比較成熟的推力鋼帶式CVT變速，保持其原有的變速比及穩定性，同時可以增大CVT的輸出轉矩。該發明的再一個目的就是提供一種功率分流式CVT變速器，適於大扭矩的傳遞。
技術方案
實現上述扭矩傳遞方法的技術方案是：一種功率分流式CVT變速器的扭矩傳遞方法，其特徵在於：動力扭矩一路經由主動錐形盤組件、從動錐形盤組件和其間設定的鋼帶與動力輸出軸連線並實施扭矩傳遞，動力扭矩另一路經過齒輪傳動機構傳遞到動力輸出軸，輸出扭矩為上述鋼帶、主、從動錐形盤組件傳遞扭矩和齒輪傳動機構傳遞扭矩之合。
該發明的再一個目的技術方案是：動力傳動機構包括三自由度行星機構、輸入帶輪軸機構，輸出帶輪軸機構、功率分流中間過渡齒輪減速機構，各傳動軸系都通過軸承固定在箱體上，三自由度行星機構的輸入端與動力相連，三自由度行星機構的輸出端有兩個，一個輸出端與輸入帶輪軸機構相連，輸入帶輪軸機構與輸出帶輪軸機構機構之間設定傳輸鋼帶，輸出帶輪軸機構與扭矩輸出軸軸向固定傳遞扭矩；三自由度行星機構的另一個輸出端與中間過渡齒輪減速機構相連，中間過渡齒輪減速機構與扭矩輸出軸上軸向固定的齒輪嚙合傳遞扭矩。
改善效果
基於對2009年1月前無級變速器技術難點及市場對其性能要求的考慮，該發明是在原有套用比較成熟的CVT技術基礎上，利用其原有的變速比及穩定性，著重增大CVT的輸出轉矩。要想繼續增大帶的傳力能力，由於金屬間摩擦係數的限定以及帶抗拉能力的制約，使得增加帶的轉矩難以實現，因此該發明採用分流的方式，保持原有帶輸出轉矩不變，將轉矩經過金屬帶與一組行星齒輪機構分流再將轉矩輸出，使得輸出轉矩為兩者傳遞轉矩之和，從而增大CVT的輸出轉矩。該發明使得大部分轉矩經過中間齒輪傳遞輸出，由於齒輪傳動效率很高，因而該機構可以在原有基礎上提高CVT的傳遞效率，提高整體經濟性。
附圖說明
圖1是該發明的方法控制流程圖；
圖2是該發明的傳動機構原理示意圖；
圖3是該發明的傳動機構中行星輪的受力示意圖；
圖4是功率分流式CVT變速器的主視圖；
圖5是圖4中的A-A剖視圖。
權利要求
1、一種功率分流式CVT變速器的扭矩傳遞方法，動力扭矩經由星輪機構輸出兩路扭矩，其一路傳遞到主動錐形盤組件並帶動從動錐形盤組件和其間設定的鋼帶傳遞至動力輸入軸；同時，另一路是由行星輪機構與中間過渡齒輪機構配合傳輸到動力輸出軸，其特徵在於：中間過渡齒輪機構的齒輪減速比n按照以下關係確定：
，在輸出轉矩明顯增大的情況下，選擇一合適的中間齒輪減速比n，整體的變速比Rbs將幾乎保持原有變速比Ra不變。
2、一種功率分流式CVT變速器，其特徵在於：動力傳動機構包括三自由度行星輪機構（10）、輸入帶輪軸機構（20），輸出帶輪軸機構（30）、功率分流中間過渡齒輪減速機構（60），各傳動軸系都通過軸承固定在箱體（70）上，三自由度行星輪機構（10）的輸入端與動力相連，三自由度行星輪機構（10）的輸出端有兩個，一個輸出端與輸入帶輪軸機構（20）相連，輸入帶輪軸機構（20）與輸出帶輪軸機構（30）機構之間設定傳輸鋼帶（40），輸出帶輪軸機構（30）與扭矩輸出軸（80）周向固定傳遞扭矩；三自由度行星輪機構（10）的另一個輸出端與中間過渡齒輪減速機構（60）相連，中間過渡齒輪減速機構（60）與扭矩輸出軸（80）上軸向固定的齒輪（81）嚙合傳遞扭矩；所述的三自由度行星輪機構（10）包括相互固連的行星架輸入軸（11）和行星架（12），行星輪（13）空套在心軸（14）上，心軸（14）通過滾動軸承安裝在行星架（12）和行星架輸入軸（11）上；行星架（12）為桶狀，其連線埠處與行星架輸入軸（11）的法蘭邊結合,兩者之間形成空腔,心軸（14）的一端由軸承固定在行星架（12）.上,另一端由軸承固定在行星架輸入軸（11）的法蘭邊上;所述的輸入帶輪軸機構（20）包括輸入帶輪軸（21）及其上設定的相互配合的軸向間距可調的固定錐盤（22）和活動錐盤（23）；整個行星輪機構（10）通過軸承外套安裝在輸入帶輪軸（21）上，太陽輪（17）安裝固定在輸入帶輪軸（21）上；齒圈支架（15）通過軸承安裝且軸向定位在輸入帶輪軸（21）上，齒圈支架（15）上有齒圈（16），齒圈（16）的內、外兩側都帶齒；太陽輪（17）與行星輪（13）相互嚙合，行星輪（13）與齒圈（16）的內齒相互嚙合，行星架輸入軸（11）及齒圈支架（15）相對輸入帶輪軸（21）軸向固定、周向能自由旋轉。
3、根據權利要求2所述的功率分流式CVT變速器，其特徵在於：所述的輸入帶輪軸（21）上開設沿軸長方向布置的槽（211），活動錐盤（23）套設在輸入帶輪軸（21）上，活動錐盤（23）上開設有與槽（211）對應的槽部，兩槽構成的空腔部設定鋼球（25），彈簧擋圈（26）空套在輸入帶輪軸（21）上且在軸上軸向固定，在活動錐盤（23）與彈簧擋圈（26）之間安裝著壓緊的彈簧（24），上述輸入帶輪軸（21）通過軸承固定安裝在箱體上（70）。
4、根據權利要求3所述的功率分流式CVT變速器，其特徵在於：輸出帶輪軸機構（30）包括扭矩輸出軸（80）上套設的活動錐盤（32），活動錐盤（32）與扭矩輸出軸（80）軸向移動、周向固定連線，彈簧檔圈（33）空套在扭矩輸出軸（80）上通過螺母（34）在軸上軸向固定，在活動錐盤（32）與彈簧擋圈（33）之間安裝有壓緊的彈簧（35）；傳輸鋼帶（40）安裝在輸入帶輪軸（21）上的固定錐盤（22）和活動錐盤（23）及扭矩輸出軸（80）上的固定錐盤（31）和活動錐盤（32）分別組成的錐面之間。
5、根據權利要求8所述的功率分流式CVT變速器，其特徵在於：扭矩輸出軸（80）上的齒輪（81）通過鍵安裝在扭矩輸出軸（80）上，扭矩輸出軸（80）上的齒輪（81）與中間過渡齒輪減速機構（60）上的齒輪（62）嚙合，所述的中間過渡齒輪減速機構（60）包括齒輪（62）通過鍵（63）安裝在齒輪軸（61）上，整個齒輪軸（61）通過兩端軸承安裝在箱體（70）上，並且齒輪軸（61）上的小齒輪（64）與齒圈（16）的外齒相互嚙合。
實施方式
實施例1
參見圖1、2，功率分流式CVT變速器的扭矩傳遞方法，動力扭矩一路經由主動錐形盤組件、從動錐形盤組件和其間設定的鋼帶與動力輸出軸連線並實施扭矩傳遞，動力扭矩另一路經過齒輪傳動機構傳遞到動力輸出軸，輸出扭矩為上述鋼帶、主、從動錐形盤組件傳遞扭矩和齒輪傳動機構傳遞扭矩之合。
優選採用的方案是：所述的齒輪傳動機構包括與動力輸入軸相連的行星輪機構、中間過渡齒輪機構，動力扭矩一路經過所述的行星輪機構、中間過渡齒輪機構傳輸到動力輸出軸。
行星輪機構輸出兩路扭矩，其一路傳遞到主動錐形盤組件並帶動從動錐形盤組件和其間設定的鋼帶傳遞至動力輸入軸；同時，另一路是由行星輪機構與中間過渡齒輪機構配合傳輸到動力輸出軸。
中間過渡齒輪機構的齒輪減速比n按照以下關係確定：在輸出轉矩明顯增大的情況下，選擇一合適的中間齒輪減速比n，整體的變速比Rbs將幾乎保持原有變速比Ra不變。
上述方法具體說明如下：
功率分流原理由圖1、2、3所示的原理所示，轉矩通過輸入軸輸入後經過兩部分分流再輸出。由於保持了原有金屬帶的傳遞能力，因此設定金屬帶部分傳遞的最大轉矩Mc＝150N*m，行星輪機構受力分析如圖3所示，F1＝Mc/R1，F3＝F1，F2＝F3+F1＝2F1＝2MC/R1，
由行星輪機構轉化機構轉動比計算公式（2）
上述（2）式中正負號表示齒輪1與齒輪3在轉化機構中的旋轉方向是否一致，由於齒輪1和齒輪3在該機構中的轉向是一致的，因此由公式（2）轉化可得
上述（3）式中i＝Z3/Z1；
結合圖形分析可以分別計算出輸出最大轉速ωoutm和輸出最低轉速ωout。
由於ωout＝ω3×n，而ω3是隨著金屬帶變速而隨著變化的
將上述（4）式除（5）式便得其輸出的變速比Rbs
由上面分析可以看出，該分流機構通過增加行星輪機構可以使得原金屬帶式無級變速機構變速比以及輸出轉矩發生改變，而調速動作仍然是通過改變帶輪動盤的軸向移動來實現，通過分析式子（1）和（6）可以看出只要選擇一合適的中間齒輪減速比n，在輸出轉矩明顯增大的情況下，整體的變速比Rbs將幾乎保持原有變速比Ra不變。
由於功率分兩部分傳遞後輸出，左側的帶輪傳動效率可0.92。右側中間減速部分傳動效率為0.98×0.97＝0.9506，中間NGW型行星輪機構效率為0.98，由於功率傳遞可視為如下傳遞流程：
由於金屬帶部分傳遞輸入功率的90％，中間部分傳遞10％，最後得總傳動效率η＝（0.92×0.9+0.1×0.9506）×0.98＝0.905。通過上面分析可得，可以通過設計使得大部分轉矩經過中間齒輪傳遞輸出，由於齒輪傳動效率很高，因而該機構可以在原有基礎上提高CVT的傳遞效率，提高整體經濟性。
上述實施例1中採用的標號齒輪1、2、3分別對應於以下實施例2中的太陽輪17、行星輪13和齒圈16，採用簡單的編號主要是便於上述方程式的表達。
實施例2
結合圖2、3、4、5，一種功率分流式CVT變速器，動力傳動機構包括三自由度行星機構10、輸入帶輪軸機構20，輸出帶輪軸機構30、功率分流中間過渡齒輪減速機構60，各傳動軸系都通過軸承固定在箱體70上，三自由度行星機構10的輸入端與動力相連，三自由度行星機構10的輸出端有兩個，一個輸出端與輸入帶輪軸機構20相連，輸入帶輪軸機構20與輸出帶輪軸機構30機構之間設定傳輸鋼帶40，輸出帶輪軸機構30與扭矩輸出軸80周向固定傳遞扭矩；三自由度行星機構10的另一個輸出端與中間過渡齒輪減速機構60相連，中間過渡齒輪減速機構60與扭矩輸出軸80上軸向固定的齒輪81嚙合傳遞扭矩。
所述的三自由度行星機構10包括相互固連的行星架輸入軸11和行星架12，行星輪13空套在心軸14上，心軸14通過滾動軸承安裝在行星架12上和行星架輸入軸11上，參見圖5，行星架12為桶狀，其連線埠處與行星架輸入軸11的法蘭邊結合，兩者之間形成空腔，心軸14的一端由軸承固定在行星架12上，另一端由軸承固定在行星架輸入軸11的法蘭邊上；所述的輸入帶輪軸機構20包括輸入帶輪軸21及其上設定的相互配合的軸向間距可調的固定錐盤22和移動錐盤23；整個行星機構10通過軸承外套安裝在輸入帶輪軸21上，太陽輪17安裝固定在輸入帶輪軸21上，同時位於行星架12與行星架輸入軸11的法蘭邊之間形成空腔中；齒圈支架15通過軸承安裝且軸向定位在輸入帶輪軸21上，齒圈支架15上有齒圈16，齒圈16的內、外兩側都帶齒，通過卡環部件將齒圈支架15軸向固定在輸入帶輪軸21上，齒圈16內外兩側都帶齒並與齒圈支架15焊接為一體；太陽輪14與行星輪13相互嚙合，行星輪13與齒圈16的內齒相互嚙合，行星架輸入軸11及齒圈支架15相對輸入帶輪軸21軸向固定、周向能自由旋轉。
所述的輸入帶輪軸21上開設沿軸長方向布置的槽211，活動錐盤23套設在輸入帶輪軸21上，活動錐盤23上開設有與槽211對應的槽部，兩槽構成的空腔部設定鋼球25，鋼球25的設定即方便裝配，同時保證活動錐盤23在輸入帶輪軸21上可以軸向移動，並且兩者同步轉動，
彈簧擋圈26空套在輸入帶輪軸21上且在軸上軸向固定、軸向可以相對運動，在活動錐盤23與彈簧擋圈26之間安裝著壓緊的彈簧27，活動錐盤23通過鋼球25安裝在輸入帶輪軸21上並與輸入帶輪軸21周向固定、軸向可以相對運動，上述輸入帶輪軸21通過軸承固定安裝在箱體上70。
輸出帶輪軸機構30包括扭矩輸出軸80上套設的活動錐盤32，活動錐盤32與扭矩輸出軸80軸向移動、周向固定連線，彈簧檔圈33空套在輸出軸31上通過螺母34在軸上軸向固定，在活動錐盤32與彈簧擋圈33之間安裝有壓緊的彈簧35；傳輸鋼帶40安裝在輸入帶輪軸21上的固定錐盤22和活動錐盤23及扭矩輸出軸80上的固定錐盤31和活動錐盤32分別所組成的錐面之間。
扭矩輸出軸80上的齒輪81通過鍵安裝在扭矩輸出軸80上，扭矩輸出軸80上的齒輪81與中間過渡齒輪減速機構60上的齒輪62嚙合，所述的中間過渡齒輪減速機構60包括齒輪62通過鍵63安裝在齒輪軸61上，整個齒輪軸61通過兩端軸承安裝在箱體70上，並且齒輪軸61上的小齒輪64與齒圈16的外齒相互嚙合。
動力首先從行星架輸入軸11輸入，其中一部分動力通過行星輪13傳遞給太陽輪17，再從太陽輪17傳遞到輸入帶輪軸21，動力再從輸入帶輪軸21通過鋼帶40傳遞到扭矩輸出軸80；另一部分動力通過行星輪13傳遞給齒圈16，再從齒圈16傳遞到齒輪軸61，動力接著通過齒輪軸61與扭矩輸出軸80上相互嚙合的齒輪81傳遞到扭矩輸出軸80。最終實現兩部分動力的匯合，即實現了功率的分流，在保持鋼帶傳遞功率不變的前提下，使整箱傳遞功率增加。
該發明採用的分流形式，客觀地增加了輸出的轉矩，根據所選擇的參數代入式1和6算得最大傳遞轉矩為476牛米，鋼帶傳遞150牛米，輸出變速比為4.02，整體效率可達0.905，而且輸出最小轉速為輸入轉速的0.98倍，輸出最大轉速為輸入轉速的3.93倍，因此該機構在保證原有無級變速器輸出變速比，以及原有輸出轉速不變的前提下，傳遞轉矩比原來提高的了3倍，很好的克服了金屬帶式無級變速器在傳遞轉矩上的限制。
榮譽表彰
2014年11月6日，《功率分流式CVT變速器》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
