用于环面型cvt的调制夹紧力发生器的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及连续可变变速器(CVT)。
【背景技术】
[0002]大部分CVT机构依赖于压力以在一个表面和另一个表面之间生成摩擦力，从而将扭矩从一个旋转构件传递到另一个。
[0003]在环面型CVT的情况下，牵引辊被夹在输入盘和输出盘之间；而在带或链式CVT的情况下，带节段被夹在类似的盘之间。在两种情况下，切向力从被夹紧部件(辊或带节段)通过特定牵引流体传递到盘并且从盘传递。
[0004]在处于压力下时牵引流体具有增大其粘性的独特特性。当在0.5GPa的高压下时，这个增长是大约10，000倍的量级，而在处于2GPa的非常高压力下时，所述增长是1，000, 000, 000倍的量级。图1的曲线示出这种压力相关关系并也示出它与温度的相应关系O
[0005]当两个表面之间的接触压力高时，这种高粘性允许流体在两个表面之间传递高剪切力，且在两个表面之间仅具有小的速度差(蠕动)。对于这些力能够是多大的限制涉及到在滚动或平移构件中使用的材料的特性以及装置的设计寿命。
[0006]利用这些流体的CVT的功率密度与所允许切向力相对所施加的夹紧力的关系直接相关。这通常被称为牵引系数。最大牵引系数是切向力和接触力之间的最高比率，并且典型地小于0.1。当切向力大于这个上限所限定的限制时，接触将开始过渡打滑。由于这种打滑产生的热量降低了粘性并且打滑以指数速率增大。通过使用更高的牵引系数，可以传递更大扭矩；但是超过特定程度，将发生过大的蠕动或打滑，并且CVT的效率将变差。大部分环面型牵引驱动器使用0.06至0.07左右的牵引系数。
[0007]夹紧力必须足够高以传递切向力而没有过分打滑，并且切向力必须绝不会变得足够大以导致过分打滑造成的流体膜的整体破裂(gross breakdown)以及伴随的过分加热。
[0008]夹紧力保持恒定且足够大以管理可在CVT内产生的最大切向力大体上是不接受的。通常，一些形式的球斜面装置放置在输入驱动器中，该输入驱动器被设计成产生夹紧力，该夹紧力与输入扭矩成正比。这确保了仅在高扭矩穿过CVT时才存在高接触力。这明显延长了由夹紧力加应力的部件的疲劳寿命和牵引流体的寿命。
[0009]这些球斜坡被设计成将输入扭矩(典型地来自发动机)转变成轴向力或夹紧力，并为此原因设置在CVT的输入侧上。
[0010]但是，在环面型CVT机构内产生的切向力的量是扭矩和辊子的速比位置的函数。典型地，利用安装在输入侧的球斜面，当处于低档时(当切向力高时)系统被充分夹紧，而当系统处于高档时过夹紧。
[0011]辊子和盘的详细几何形状也影响过夹紧或夹紧不足的程度。半环面型CVT(SHTV)的特定几何形状适于输入安装的球斜面，这是因为在处于高档和低档时，它仅稍微过夹紧。
[0012]过夹紧的消除会延长CVT的寿命并提高其效率。
[0013]典型的球斜面
[0014]典型的球斜面设备由两个板件构成，每个板件被加工有狭槽，该狭槽彼此面对并且卡陷球或辊子。一个板件连接到输入的旋转能量，而另一个连接到被旋转的系统。狭槽由两个斜面构成，使得当扭矩被施加到输入斜面盘时，斜面迫使辊子抵靠相对的斜面并产生夹紧力，所述相对斜面被加工在输出斜面盘中。
[0015]夹紧力的量由这个方程限定:
[0016]CF = (Τ X 1/r) /TAN Θ
[0017]其中:
[0018]1.CF是以牛顿为单位的夹紧力
[0019]2.T是以Nm为单位的输入扭矩
[0020]3.r是从旋转中心线到辊子或球的中心的半径距离，以米为单位
[0021]4.Θ是以度为单位的斜面角度
[0022]在典型的CVT中，传递力所需的法向力的大小由这个方程给出:
[0023]NF = TF/ μ
[0024]其中:
[0025]1.NF是以N为单位的法向力
[0026]2.TF是在接触点处的切向力，以N为单位，该切向力必须在输入盘和辊子、带或链之间产生
[0027]3.μ是牵引系数
[0028]与环面型CVT—起使用的球斜面相对简单并在图2中示出。图3描绘了利用支撑在轴上的辊子的类似设备，所述轴抵靠承载单个斜面。由于环面盘并不移动，在允许偏转的情况下，夹紧可以仅利用机械相互作用来执行。
[0029]斜面的角度被布置成提供恰当的夹紧力，以确保在盘和辊子接触处不发生打滑。
[0030]如前面指出的，正确角度从方程NF = TF/μ导出，且TF是最大切向力，在这种设备中，该最大切向力在低档处发生。
[0031]随着CVT向更高档位改变速比，夹紧力变得比所需要的大，并且盘被实际上过夹紧。仅在低档下牵引系数在其优选值工作。这种情形对环面型牵引驱动器而言是特有的，其他牵引驱动器，如使用球或盘的那些，像kopp变速器，最适于输入夹紧球斜面的应用。
[0032]有可能设计一种系统，该系统使用额外的活塞，该活塞可以随着速比变化而接合或脱开，使得夹紧力阶跃地减小。
[0033]在这种两级系统的情况下，重要的是任何反向扭矩(如在发动机制动过程中发生的)非常低；因为在扭矩反向时相对切向力在过驱动中(高档)变得比驱动不足中大。这种设备基本上不适于在基于飞轮的KERS中使用，这是因为反向扭矩非常高。在用在多级IVT中时，在变速器多于一次扫掠过整个速比变化时，也是不适当的。
【发明内容】
[0034]本发明的目的是基于简单的机械部件生成一种夹紧系统，以在基于牵引的变速器中，在辊子接触点上产生接近理想法向夹紧力。
[0035]本发明可以应用于环面型变速器，单个环面型和半环面型，并且可以应用于需要控制夹紧力的其他形式的变速器。
[0036]根据本发明，提供了一种环面型可变速度牵引驱动器，包括:驱动环面盘组件和从动环面盘组件，所述环面盘组件具有公共的旋转轴线；多个辊子组件，所述多个辊子组件介于所述环面盘之间，每个辊子组件包括至少一个辊子；其中，所述环面盘由轴向指向的夹紧力抵靠介于中间的辊子组件被推到一起，其中每个辊子组件的每个辊子在接触点处接触每个环面盘；所述驱动环面盘组件被提供输入扭矩的输入驱动轴所驱动；所述从动环面盘驱动输出结构，该从动环面盘围绕所述公共的旋转轴线旋转，且所述输出结构驱动输出轴；其中，介于中间的夹紧设备设置在从动环面盘和输出结构之间，所述介于中间的夹紧设备提供轴向指向的夹紧力，该轴向指向的夹紧力与输出轴所经受的输出扭矩成比例。
[0037]在示例性实施方式中，所述驱动环面盘组件被输入结构驱动，所述输入结构围绕所述公共的旋转轴线旋转，所述输入结构被输入驱动轴驱动；其中，第二介于中间的夹紧设备设置在驱动环面盘和输入结构之间，所述第二介于中间的夹紧设备提供与输入扭矩成比例的轴向指向的夹紧力；其中，所述第二夹紧设备所提供的轴向指向的夹紧力与第一夹紧设备所提供的轴向指向的夹紧力方向相反。
[0038]所述输入和输出结构可以被连接，以允许一个结构的位移导致另一个结构的位移，其中，当所述第一和第二夹紧设备提供的夹紧力达到平衡时所述输入和输出结构的相互位移结束。
[0039]这里所提出的发明涵盖一种夹紧球斜面的系统，其单独使用基于输出的球斜面或者使用两个基于输出的球斜面(一个在输入侧且一个在输出侧)。当输出斜面被采用时，在高档位中的夹紧可以被布置成在处于超速(加速)速比时非常接近所需的夹紧，但是在处于减速(降速)速比时过夹紧。这在低扭矩状态仅在低档位中经受的特定用途中是有利的，如变容积增压器，其中不可能产生阻力扭矩，直到涡轮机以高速回转。当使用两个斜面时，可能布置成使得在任一侧上产生