一种CVT应急传动系统的制作方法

一种cvt应急传动系统
技术领域
1.本发明专利属于变速器领域，特别涉及一种无级自动变速器的应用。


背景技术：

2.车辆行驶性能的好坏，不仅取决于发动机，还依赖于变速器及变速器与发动机的匹配，汽车在行驶过程中速度是不断变化的，要想使发动机与变速箱之间动力达到最优匹配，实现更好的经济性和动力性及废气排放的进一步降低，这要求汽车变速箱的变速比要尽量的多才行；随着汽车无级自动变速器cvt（continuously variable transmission）的诞生，这一目标得到逐步实现，cvt的变速器是由金属带、主动锥轮、从动锥轮、液压夹紧力系统、传感器、线束以及tcu组成，根据发动机的输出特性，tcu通过调节主、从动锥轮此消彼长的直径变化来产生连续变化的速比，以此来适应汽车不断变化的负荷，使发动机在期望的模式下工作；它提高了汽车的经济性与动力性的同时降低排放；另外通过cvt还可以简化驾驶员的操作，减轻驾驶疲劳，提高行驶安全性；与四元件自动变速箱相比，cvt系统能够将加速性能提高10%，燃油经济性能提高10%-15%；特别是电液式金属带cvt，传动效率比高、功率大、结构小巧紧凑、适用范围广，从生产成本、可靠性及使用性能等方面综合考虑，已经成为目前车用变速箱的最佳选择。
3.技术问题，cvt变速箱发展仅有20多年，在使用过程中仍存在诸多不稳定因素，一根钢带连接着整个车辆的动力与负载，而钢带的拉力与张力是有上限的，车辆运行中，要想始终保证钢带的承受力在极限范围内，这就必须保证变速器的速比正确匹配；而作用在锥轮上的夹紧力系统非常脆弱，其始终在动态的高压下工作，如果档位偏高发动机就会因转速不足而卡顿损毁，如果档位偏低变速器就会因转速偏高导致金属带打滑，不论是档位偏高或者偏低都会造成钢带的超负荷工作；而导致这种因素很多：（1）执行器的损坏（传感器、调压阀、tcu、线束、发动机、油泵、电源、电路等）；（2）控制系统的损坏（信号干扰、兼容性、系统死机、识别错误等），都会带来电及电信号、液压系统以及变矩系统的异常，极易使钢带处于极限状态发生打滑；而金属带打滑就会瞬间产生高温，而高温会导致钢带迅速老化磨损最终发生断裂；当在盘山公路、急上坡或急下坡的工况下发生钢带断裂，就会对车辆及生命造成不可接受的伤害；极易引发重大交通事故。相比来说，价位越低的cvt车型，其元器件设计寿命越短，故障率越高。
4.而让所有批次的电液系统元件长期不发生故障是不可能的；理论上cvt变速箱及元件要十分精良，只能在高端车型上使用。如果想在中低端车型上使用，必须要在电及电信号、液压系统、变矩系统方面设置有效的应急回路，来接管紧急状况时的变矩工作；特别是当执行器异常导致张力系统进入极限状态时，极易发生钢带打滑，变速箱报废；cvt变矩器是动力系统的心脏，关系到使用者的安全，中途不能停摆；但是每个元件都是有其设计寿命，价位越低的车型设计使用寿命越短，而要保证变矩系统能够连续正常运行，必须要有一套备份变矩系统才能应对随时可能发生的极限状态。


技术实现要素：

5.既然cvt变速器的极限状态不可避免，本发明专利的目的是建立一种安全有效的备份变矩系统，来满足特别是中低端cvt汽车的基本行车安全。
6.本发明专利的技术解决方案，一种cvt应急传动系统，其特征在于，包括：cvt变矩器、刚性连接装置以及应急控制系统；所述的刚性连接装置由主动齿轮、从动齿轮、从动轴承以及齿轮离合器组成，其中主动齿轮设置在输入轴上，从动齿轮设置在从动轴承上，从动轴承与齿轮离合器设置在动力输出轴上，从动齿轮与齿轮离合器相连，齿轮离合器与动力输出轴相连；应急控制系统负责扭矩的转移以及应急传动的控制。
7.上述的一种cvt应急传动系统，其特征还在于，其中刚性连接装置中的主动齿轮与从动齿轮为咬合状态。
8.上述的一种cvt应急传动系统，其特征还在于，其中刚性连接装置中的主动齿轮与从动齿轮通过铰链连接。
9.上述的一种cvt应急传动系统，其特征还在于，其中刚性连接装置中的主动齿轮与从动齿轮的传动比为三档。
10.上述的一种cvt应急传动系统，其特征还在于，其中刚性连接装置中的齿轮离合器为渐进摩擦模式结构，由液压器、主动端液缸、主动端离合器片、从动端离合器片以及导管组成，其中主动端离合器片与从动齿轮连接，从动端离合器片与输入轴连接，液压器通过导管与主动端液缸相连，负责提供给齿轮离合器的连接与断开的动力。
11.上述的一种cvt应急传动系统，其特征还在于，其中在cvt变矩器中从动锥轮与输出轴之间设置有锥轮离合器。
12.上述的一种cvt应急传动系统，其特征还在于，其中还包括一种应急控制系统，其与ecu、tcu、锥轮离合控制器、齿轮离合控制器以及综合液力变矩控制器相连；其中锥轮离合器与齿轮离合器的摩擦力设置小于钢带的摩擦力；在日常工况下，刚性连接装置中的齿轮离合器默认断开状态，低速时复合液力变矩器参与变矩缓冲，中高速时综合液力变矩器为耦合状态；其中当应力达到设定极限值时，锥轮离合器处于半离合状态，用来避免钢带的打滑；极限状态消失后，锥轮离合器自动恢复为密接状态；在极限工况下，当cvt变矩系统发生故障，短时间无法恢复时，cvt应急传动系统启动，此时cvt变矩器的锥轮离合器缓速分离，同时齿轮离合器同步缓速闭合，综合液力变矩器转换为变矩状态，cvt变速器的扭矩就会平稳地转移至综合液力变矩器中， 传动系统为三档刚性连接状态，依靠综合液力变矩器进行变速工作；其中当应力达到设定极限值时，齿轮离合器处于半离合状态，用于避免钢带的打滑，极限状态消失后，齿轮离合器自动恢复为密接状态；期间tcu通过重启尝试重新建立液压平衡，当钢带张力系统恢复，故障解除后，cvt变矩器随后进入三档状态，这时锥轮离合器缓速闭合密接，齿轮离合器同步缓速分离，这时cvt变矩系统反向复原为日常变矩状态， cvt应急传动系统处于待用状态。这种cvt应急传动系统有效地避免了，传统cvt突然失速与动力中断的现象。
13.有益效果本发明专利所提供的一种cvt应急传动系统，包括：cvt变矩器、刚性连接装置以及应急控制系统，当cvt变矩系统发生故障时，无需减速停车即可切换至备份变矩系统，相对于现有技术而言，有效避免了动力失控、动力中断的发生；其中，由于设置了刚性连接装置，
在极限工况下可及时进行无缝连接，避免了钢带打滑、断裂，延长了变矩器的寿命；所述的cvt备份变矩系统还具有扭矩转移、存储以及变矩功能，在极限工况下，通过刚性连接系统将cvt变矩存量转移至综合液力变矩器，然后由综合液力变矩器接替执行变矩，有效地实现了人车的安全；更进一步增加了车辆的稳定性，扩大了装载部件的容错度、减少了故障频次；从而留下了进一步降低成本的空间，使中低端cvt车型能够达到行车安全标准。
附图说明
14.图1为本发明专利一种cvt应急传动系统的结构示意图；其中： 101. 液力变矩器， 102. 主动锥轮，103. 从动锥轮，104钢带， 105.动力输出轴，106.动力输入轴；210.主动齿轮， 202. 从动齿轮， 203.铰链，204. 从动轴承；205. 齿轮离合器主动端，206. 齿轮离合器从动端，207. 齿轮离合器液缸，208. 齿轮离合器导管，209. 齿轮离合调压器；301. 锥轮离合器主动端，302. 锥轮离合器从动端，303. 锥轮离合器液缸，304. 锥轮离合器导管，305. 锥轮离合调压器。
具体实施例
15.本发明专利最佳实施例，为了克服现有cvt变速箱的局限性，避免钢带打滑断裂，引发动力中断的发生，满足行车的基本安全需求实现更优的效能，本发明的目的在于提供一种安全、可行的cvt应急传动系统。
16.如图1所示，一种cvt应急传动系统，当应用于家用cvt轿车上时，其特征在于，包括：cvt变矩器、应急控制系统、刚性连接装置以及综合液力变矩器101；其中综合液力变矩器101的输出端与cvt变矩器的输入端相连，其中刚性连接装置由主动齿轮201、从动齿轮202、从动轴承204以及齿轮离合器组成，其中主动齿轮201设置在动力输入轴106上，从动齿轮202设置在从动轴承204上，从动轴承204与齿轮离合器设置在动力输出轴105上，从动齿轮202与齿轮离合器相连，齿轮离合器与动力输出轴105相连；应急控制系统负责扭矩的转移以及应急传动的控制。
17.上述其中，cvt变矩器包括：主动锥轮102、从动锥轮105、动力输入轴106、动力输出轴105、钢带104以及锥轮离合器；其中主动锥轮102与从动锥轮105通过钢带104相连，锥轮离合器与从动锥轮105相连。其中锥轮离合器由锥轮离合器主动端301，锥轮离合器从动端302，锥轮离合器液缸303，锥轮离合器导管304，锥轮离合调压器305组成；其中锥轮离合器主动端301与从动锥轮105连接，锥轮离合器从动端302与动力输出轴105连接，锥轮离合调压器305通过锥轮离合器导管304与锥轮离合器液缸303相连，负责提供给锥轮离合器的连接与断开的动力；用于在极限工况下切断cvt变速器的动力输出，故障解除后cvt变矩器3档后，依靠锥轮离合器反向与动力输出轴105重新建立连接。由于设置了锥轮离合器，当信号中断以及执行器的损坏cvt变矩系统异常时，锥轮离合器缓速断开同时从动齿轮离合器缓速连接，此时传动系统建立刚性连接，cvt变矩器的扭矩转移至综合液力变矩器101，避免了因发动机转速与档位不匹配，引起变速器超负荷运转，导致钢带104打滑断裂。
18.上述其中，综合液力变矩器101负责cvt变矩器的变矩缓冲工作，其最大扭矩量大
于cvt变矩器最大扭矩量的1/2，又由于刚性连接装置的齿轮速比为三档，可以大大降低了液力变矩器的扭矩缓冲量，减小了液力变矩器的体积，增大了变矩精度，提高了效能。其中刚性连接装置中的主动齿轮201与从动齿轮202既可以为咬合状态，也可以通过铰链连接。上述其中，综合液力变矩器101高速工况下不参与变矩工作，当发生极限工况时，刚性连接装置启动，综合液力变矩器101参与变矩工作，用来吸纳来自cvt变矩器三档以外的扭矩，此时综合液力变矩器101集蓄矩、缓冲、变矩为一身，可在满足人车安全的基础上实现变速行驶。
19.上述其中，刚性连接装置中的齿轮离合器为渐进摩擦构造，由齿轮离合器主动端205，齿轮离合器从动端206，齿轮离合器液缸207，齿轮离合器导管208以及齿轮离合调压器209组成，其中齿轮离合器主动端205与从动齿轮202连接，齿轮离合器从动端206与动力输出轴105连接，齿轮离合调压器209通过齿轮离合器导管208与齿轮离合器液缸207相连，负责提供给齿轮离合器的连接与断开的动力。在极限工况下，刚性连接装置用于建立应急传动连接，防止cvt变速器超负荷运转，钢带104打滑断裂；当因调压阀等执行器损坏无法变矩时，依靠刚性连接装置与综合液力变矩器101，实现对cvt变矩器扭矩向综合液力变矩器101的转移。
20.上述其中，还包括一种应急控制系统，其与ecu、tcu、锥轮离合控制器、齿轮离合控制器以及综合液力变矩控制器相连；其中锥轮离合器与齿轮离合器的摩擦力设置小于钢带的摩擦力；在日常工况下，刚性连接装置中的齿轮离合器默认断开状态，低速工况下复合液力变矩器101用于变矩缓冲，中高速工况下综合液力变矩器101为耦合状态；其中当应力达到设定极限值时，锥轮离合器处于半离合状态用于避免钢带的打滑，极限状态消失锥轮离合器自动恢复为密接状态；在极限工况下，当cvt变矩系统发生故障，短时间无法恢复时，cvt应急传动系统启动，此时cvt变矩器的锥轮离合器缓速分离，同时齿轮离合器同步缓速闭合，综合液力变矩器101转换为变矩状态，cvt变速器的扭矩就会平稳地转移至综合液力变矩器101中， 传动系统为三档刚性连接状态，依靠综合液力变矩器101进行变速工作；其中当应力达到设定极限值时，齿轮离合器处于半离合状态用于避免钢带的打滑，极限状态消失齿轮离合器自动恢复为密接状态；期间tcu通过重启尝试重新建立液压平衡，钢带104张力系统恢复故障解除后，cvt变矩器随后进入三档状态，这时锥轮离合器缓速闭合，齿轮离合器同步分离， cvt变矩器反向恢复为日常状态，同时cvt应急系统停止工作；这种cvt应急传动系统有效地避免了，传统cvt突然失速与动力中断的现象。
21.对所公开的实施例的说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明，本文中所定义的cvt应急传动系统，在其它类型的cvt变速器的实施例中也可以实现；因此，本发明专利将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理相一致的最宽范围。