[发明专利]类球面无级变速系统

说明书

 

技术领域    

    本发明涉及一种类球面无级变速系统，属汽车变速器技术领域。

背景技术    

汽车的诞生和发展伴随着变速箱的诞生和发展。汽车变速箱有好几种：在中国最多的是机械式变速箱（MT）；它的优点是高效率，维护少，价格低，缺点是人工换档，驾驶员工作量大，驾驶技术不易掌握，甚至造成危险，而且常常由于挂在不合适的档位上而造成效率低，油耗高，排放高。液压式自动变速箱（AT）是自动换档，但效率低，复杂因此较贵。无级变速箱（CVT）自动无级变换传动比，因此可使发动机产生高效率，但传递功率仍较小，而且寿命有待延长。电控机械式自动变速箱（AMT）像AT一样由电子控制自动换档变换传动比，操纵简单，又像MT一样高效，缺点是有动力中断，换挡时没有AT那么平顺。双离合器（DCT）没有动力中断，但较复杂和贵。自动变速器问题已经严重困扰所有国内汽车生产厂家，AT、CVT、AMT、DCT这些基于国外专利技术的方案，在国产汽车上的应用处于焦虑不安的艰难选择之中，由于越来越强调节能减排，DCT方案已经成为目前国内各大汽车厂家的主选方向，但据有关资料查询，目前国内研发的DCT（一汽、青山变速器公司等）传动效率可以达到89%左右，但这还是很不理想，因此一种新型的高效的、简单的自动变速箱就成为人们追求的目标。

发明内容    

本发明的目的是针对上述专利技术的不足，本发明公开一种新型类球面无级变速系统，并给出了具体的控制策略。

本发明的技术方案是，本发明类球面无级变速系统由电子控制器和类球面无级变速执行机构所组成；电子控制器通过控制伺服电机来调整类球面无级变速执行机构过渡轮支架转动的角度，进而控制过渡轮与主动轮盘和从动轮盘的接触位置，从而实现连续无级变速。

类球面无级变速执行机构由主轴、主动轮盘、过渡轮、加力钢球、波形密封弹簧、蜗轮、被动轮盘、输出轴、伺服电机和外壳组成。

主动轮盘和被动轮盘是带有圆弧的廻转曲面，主动轮盘固定在主轴一端，主动轮盘可以随主轴旋转；被动轮盘通过轴承安装在主轴另一端，被动轮盘可以围绕主轴作旋转运动；被动轮盘通过连接件与输出轴连接，将输出力矩传递到输出轴。主轴中部穿过中空形状的过渡轮，过渡轮被制作成左右两半，可以分别与主动轮盘和被动轮盘点处接触。过渡轮组件的回转中心与主动轮盘和被动轮盘的截面圆弧的圆心相重合。当过渡轮组件在纸面平面内顺时针或反时针转动的时候，过渡轮与主动轮盘接触点A和过渡轮与被动轮盘接触点B的位置将随之变动，使主动轮盘与被动轮盘的实际工作半径成反向变化，一个增大的同时另一个则减小，从而实现连续无级的变速。

变速控制是通过安装在类球面无级变速执行机构上与主轴垂直的伺服电机驱动蜗轮，带动过渡轮轴承支架转动来实现的。而对过渡轮支架转动的角度的调整是通过系统的电子控制器对伺服电机的控制来完成。

电子控制器包括信号处理、故障诊断、故障处理、最优变比决策和驱动器控制等主要部分。电子控制器根据输入的驾驶员指令和系统本身的状态来确定最佳传动比。一旦最佳传动比得到确定，控制器即指使执行器实现该传动比。在动力传动过程中，主动轮盘带动过渡轮，过渡轮又带动被动轮盘。过渡轮被夹在输入轮盘和输出轮盘之间承受传递力矩的角色，因此负载的扰动会给速度变化过程的稳定性提出了更高的要求，因此对于他的精确控制带来了一定的困难。为了驱动器控制准确和稳定，本发明采用前馈加模糊增益控制的PID，另加滑模控制而得到了很好的效果。为减低伺服电机工作强度和提高稳定性，伺服电机可采用自锁式机械驱动机构。

最优变比的决策是根据车辆有关传感器的输入信号、本系统与其它系统进行通讯而发出和获得的信号来确定。车辆有关传感器的输入信号包括油门踏板信号、刹车信号、方向盘转角信号等。本系统与其它系统进行通讯而发出和获得的信号输入包括输入轴转速、输出轴转速、过度轮盘位置、如果采用电机作为动力源驱动，电动机的转速及电流等信号也被用来作为输入来优化传动比的选择以使整个系统处于最佳状态。如采用气动或液压，气压和油压以及位移等信号也被用来作为输入来优化传动比的选择以使整个系统处于最佳状态。

本发明的有益效果是，本发明采用类球面无级变速系统，利用电子控制器自动控制类球面无级变速执行机构，达到无级变速的目的。本发明具有变速范围大、机构简单、控制简单、制造成本低、扭矩传递效率高等优点。

本发明适用于自动变速箱无级变速。

附图说明