齿轮与滚锥复合无级变速器的制作方法

本发明涉及一种齿轮与滚锥复合无级变速器，特别是提供了一种利用齿轮啮合和滚锥摩擦传动相结合的无级变速器，使各齿轮组切换过程中实现平滑线形无缝换挡，同时又具备dct快速换挡的功能，适合在中、小型交通工具上使用。

背景技术：

齿轮传动被公认为传动效率高，装置体积小且结构简单的传动系统，但采用齿轮传动的at、amt变速器的汽车在换挡过程中会出现较为明显的“顿挫感”，而dct变速器则存在小排量发动机低转速下的扭矩不足问题，以及结构复杂增加了故障出现机率等问题，虽然cvt变速器虽具有平滑、省油的特点，却存在传动的钢制皮带能够承受的扭矩有限，摩擦传动效率较低等问题。

近年来变速器设计和应用领域受到人们的关注，先后公布了许多cvt发明专利，如中国发明专利200520104205等。这些发明普遍存在的难题是结构复杂，动力传动效率低，不能工作在高速状态下等问题。

技术实现要素：

本发明针对现有的无级变速器进行革新，目的是提供一种集高效齿轮啮合传动和线形平滑摩擦无级变速传动于一体的新型变速器，满足汽车工业的需求，实现了特有的“复合无级变速”，是一种高效无级变速器。

基本工作原理：本发明的传动系统由两套传动机构组成，一套是齿轮啮合传动机构，另一套是滚锥摩擦传动机构，通过两套传动机构的相互配合实现摩擦与啮合复合无级变速。

齿轮啮合无级变速的奥妙在于：齿轮组负责固定传动比传动，滚锥组负责齿轮组换挡之间的无级变速线形无缝对接并保证输入轴齿轮和输出轴齿轮转速同步，通过齿轮传动机构和滚锥传动机构的相互配合，变速器输出呈现无级变速器所特有的线形特征，不会出现mt、amt、dct变速器的动力暂时中断现象。

本发明的优点、特点：

该变速器实现了真正意义上的“齿轮啮合无级变速”，具有结构简单、成本低、可靠性强，且可方便实现正反转输出的特点，其结构决定了生产成本比amt变速器要低。

该机械变速器是在amt、cvt、dsg变速器基础上取长补短，结合了amt、cvt、dsg变速器各自优点，取长补短，综合性能明显优于现有的at、amt、cvt、dsg等各种机械变速器，其整体优越性能可以代替乃至拓展到微功率、小功率、中功率领域的无级变速器。

附图说明

图1.采用两排齿轮组与双滚锥组成八挡cvt的平视图

图2.采用两排齿轮组与双滚锥组成八挡cvt的底视图

图3.传动环变速的原理示意图

图4.传动轮变速的原理示意图

图5.同轴齿轮滚锥无级变速器示意图

其中（1）动力输入轴、（2）动力输入传动齿轮组、（3）第一挡、（4）第二挡、（5）第三挡、（6）第四挡、（7）第五挡、（8）第六挡、（9）第七挡、（10）第八挡、（11）倒挡、（12）倒挡反转齿轮、（13）动力输出传动齿轮组、（14）挂挡套筒、（15）动力输入侧轴、（16）动力输出轴、（17）动力输出侧轴、（18）换挡叉、（19）变速杆、（20）上滚锥、（21）下滚锥、（22）中间传动件（传动环或传动轮）、（23）顶紧装置、（24）滑杆、（25）螺杆、（26）、传动轮定位器

具体实施方式

图1中，齿轮与滚锥复合无级变速器分为两排齿轮组，分别为变速齿轮组一和变速齿轮组二，齿轮组一负责2挡、4挡、6挡和8挡的挡位传动，齿轮组二负责1挡、3挡、5挡和7挡的挡位传动，图1中的套筒安装在可自由滑动的花键轴上，在外力作用下套筒被换挡叉推入相应的挡位中，两个齿轮啮合后输出动力。

图2是齿轮与滚锥复合无级变速器的俯视图，两排变速齿轮组分别位于滚锥组两边，变速器开始工作时，上滚锥顶紧装置顶紧上滚锥，使上滚锥、中间传动件和下滚锥之间具有一定的压力，下滚锥旋转的同时带动中间传动件和上滚锥一起旋转，与此同时变速器从第1挡开始挂入，当感应器感应到油门信号变化后，mcu自动计算正确的变速比，若需要加大变速器变速比时，此时上滚锥花键轴上的挡位换挡叉将套筒与上滚锥推入啮合；同时第1挡的挡位换挡叉将套筒推开，变速器动力输出从啮合传动状态变为摩擦传动状态，中间传动件受伺服装置的控制在上滚锥和下滚锥之间滑动，当中间传动件滑动到达所需要的固定挡位变速比时；变速器挡位换挡叉将套筒推入啮合，挡位换挡叉将套筒与上滚锥推开，上滚锥和下滚锥在变速器中起到了无级变速线形换挡和齿轮同步器的作用。当变速器挂倒挡时，上滚锥花键轴上的挡位换挡叉将套筒与倒挡齿轮组推入啮合。虽然摩擦传动效率远低于啮合传动，但该变速器摩擦传动只是起到档位换档之间的动力线形动力传递和齿轮同步的过渡作用，变速器大部分时间都是工作在齿轮啮合状态下，该变速器可由mcu控制从1挡直接挂8挡，实现跳档换档。该变速器除发动机发动时离合器需要脱离外，其它时间发动机和离合器始终闭合，变速器始终保持动力输出。

图3和图4分别是传动环滚锥变速和传动轮滚锥变速的结构图，其动力输入端和动力输出端均有转速传感器，控制中间传动件移动的伺服装置有位置传感器，mcu对动力输入端和动力输出端转速比和传动轮所处位置进行比较，当中间传动件移动到所需要换挡位置的传动比时，挂挡机构将通过伺服装置或液压机构升挡或退挡。

图5是同轴齿轮滚锥无级变速器示意图，结构更为紧凑，小功率无级变速器可以采用摩托车变速器拨叉及变速鼓结构来简化齿轮组换挡和伺服结构。

该变速器应用于自动挡汽车时，可选择使用无级变速模式（“d”挡）和快速换挡模式（“s”挡），可满足各类人员的驾驶需求。

当变速器选择“d”前进挡时，变速器将一直工作在无级变速状态下,此时离合器始终闭合，此时中间传动件和两个滚锥对升挡或降挡位起到无级变速无缝对接和转速同步器的作用，整个挡位变换过程由mcu控制实现无级变速无缝对接。

当变速器选择“s”运动挡时，变速器不再工作在无级变速状态下,此时离合器将象amt变速器一样放开和闭合，变速器在最佳换档时刻进行快速换档，此时传动轮和两个滚锥只起转速同步器的作用。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种采用齿轮啮合传动与滚锥摩擦传动相结合的复合无级变速器，特别是利用了两个滚锥圆周面和中间传动件的摩擦力实现齿轮同步和无级变速，使齿轮组从分离状态转换为啮合状态过程中完成转速同步和无级变速的无缝对接。由于齿轮的啮合是通过锥型圆周面、花键轴和套筒复合完成，使变换挡位的操控机构简化，该变速器将齿轮啮合传动和滚锥无级变速摩擦传动巧妙融合在一起，兼具CVT传动平顺、省油和DCT快速换档的特点，传动效率远高于摩擦传动的CVT变速器。采用本发明的齿轮与滚锥复合无级变速器用于变速装置，可简化变速装置的设计和制造，提高变速装置的动力传输效率和可靠性，达到平顺、省油的目的。

技术研发人员：舒健平
受保护的技术使用者：舒健平
技术研发日：2016.05.20
技术公布日：2017.11.28