[发明专利]高功能安全性的无级变速器及使用其的动力机械

说明书

技术领域：

本发明涉及变速器领域，具体为一种高功能安全性的无级变速器，主要应用于汽车、工程机械、动力机械等领域。

背景技术：

锥盘式无级变速器广泛应用于交通工具、工程机械、农机、发电设备及其他工业领域，由夹持于锥盘间的挠性传动元件，如橡胶带、钢带、链等，以摩擦方式传递动力和运动。调速系统和润滑冷却是此类无级变速器的关键功能。

无级变速器的应用领域，尤其是汽车领域，对系统安全性有较高的要求。下面从共因性失效、功能安全、ISO 26262标准几个方面如何提高无级变速器的可靠性。

共因性失效是指由同一特定事件或者同一根本原因引起的同一系统中两个或者多个元素的失效(这些元素包括软件、硬件等部分)。在系统设计过程中应该尽量避免共因失效，从而提高整个系统的可靠性。

功能安全是指避免由系统功能性故障导致的不可接受的风险。功能安全关注系统故障后的行为，而不是系统的原有功能或性能。

ISO 26262是从电子、电器及可编程器件功能安全基本标准IEC61508派生出来的，主要定位在汽车行业中特定的电器器件、电子设备、可编程电子器件等专门用于汽车领域的部件，旨在提高汽车电子、电器产品功能的国际标准。随着系统复杂性的提高、软件和机电设备的应用来自系统失效和随机硬件的失效的风险也日益增大，ISO 26262标准为避免这些风险提供了可行性的要求和流程。

发明内容：

本发明的目的之一是提供一种无级变速器；本发明的目的之二是提供一种汽车、一种动力机械或工程机械以及一种发电设备，这些设备均使用本发明的无级变速器。

本发明的无级变速器提高在非系统性故障下的功能安全等级，在变速器本体部分(不包括控制器)的电子电气系统达到ISO26262的ASIL C以上的标准，避免共因性失效。

无级变速器的基本结构为2根锥盘轴，其上分别设置1个动锥盘和1个定锥盘。动锥盘与调速机构相连，如液压缸，或调速螺杆。1根挠性传动元件被压紧在2对锥盘间，其之间的摩擦力是动力传递的基础。

无级变速器控制的重要对象是变速比，为了提高系统功能安全性，首先需要以至少2套以上不同的途径测量系统当前的变速比，反馈给控制系统。当一种途径失效时，可以以另一种途径获得稳定可靠的信号。但为了判断哪一路信号失效，还需要其他的信号来做校验。

本发明采用的系统内变速比测量信号有两路，一是锥盘位置，即挠性元件在锥盘上的位置；二是输出输入转速之比。作为系统校验信号，可采用整车的发动机或电动汽车的驱动电机转速信号，以及ABS或ESP的轮速信号。

转速具体的测量方式为，在无级变速器的输入锥盘轴上，或与输入锥盘轴以齿轮或齿形链方式连接的传动轴上，设置有转速信号发生装置，同时在壳体相应位置设置有转速信号传感器；同时在无级变速器的输出锥盘轴上，或与输入锥盘轴以齿轮或齿形链方式连接的传动轴上，设置有转速信号发生装置，同时在壳体相应位置设置有转速信号传感器；测量到输入输出转速信号后，即可算出当前的变速比。

锥盘位置的测量方式为，将锥盘位置信号发生装置设置在动锥盘上，或与动锥盘轴向固定连接，包括以轴承等形式与动锥盘轴向固定连接，但可与动锥盘相对转动的结构上的与动锥盘同轴的环形槽，该锥盘位置信号传感器，为角度传感器，其角度测量元件上连接一个摆杆，摆杆的另一端伸入环形槽内。

或将锥盘位置信号发生装置设置在动锥盘上，或与动锥盘轴向固定连接，包括以轴承等形式与动锥盘轴向固定连接，但可与动锥盘相对转动的结构上的，旋转轴线与动锥盘旋转轴线同轴的环形平面，该锥盘位置信号传感器，为直线位移传感器，其直线位移测量元件与上述环形平面通过顶杆或拉杆轴向固定连接。

将角度传感器及其锥盘位置发生装置，设置于输入锥盘轴上；或将角度传感器及其锥盘位置发生装置，设置于输出锥盘轴上；或直线位移传感器及其锥盘位置发生装置，设置于输入锥盘轴上；或直线位移传感器及其锥盘位置发生装置，设置于输出锥盘轴上；或角度传感器及其锥盘位置发生装置，同时设置于输入和输出锥盘轴上；或直线位移传感器及其锥盘位置发生装置，同时设置于输入和输出锥盘轴上；或直线位移传感器和角度传感器及其锥盘位置发生装置，分别设置于输入和输出锥盘轴上。

同时，如果是以电机调整速比，也可在调速电机上设置转数或位置传感器，以便测量电机旋转的圈数，也可间接获得锥盘位置的信息。