机械式无级变速器变速范围与扭矩拓展装置.pdf

一种能够扩大有效变速范围与扭矩传递的机械式无级变速器变速范围与扭矩拓展装置。它是在变速器从动轮上通过滚轮架联接3个偏心滚轮，滚轮在拓展装置输出轮内曲面上运动并驱动其旋转，偏心滚轮固接有小齿轮，它通过中间惰轮和变速器输入轴相联接的中心齿轮相啮合，当中心齿轮和滚轮架转速差为0时，拓展装置输出轮转速为最高，当其转速差在滚轮架转动90°时，使每个小齿轮转180°，这时输出转速为0，当转速差在上述两差值间变化时，就可使输出转速在0至最高转速间无级变化，且动力是经过两条路径传至输出轮，增大扭矩传递。其在汽车机械无级变速器上应用效果更突出，使汽车从0起稳步起步，提高转矩，扩大有效变速范围，适应各种工况需要。

1.  一种机械式无级变速器变速范围与扭矩拓展装置，与无级变速器CVT串接，扩大有效变速范围，增大扭矩传递，其特征是：拓展装置的中心齿轮与无级变速器CVT的主动轮轴联接，通过中间惰轮、小齿轮控制偏心滚轮转动，CVT的从动轮与滚轮架联接，带动偏心滚轮围绕圆心○旋转，偏心滚轮在运动的过程中其外沿到圆心○的逐渐变化的距离与拓展装置输出轮的内曲面逐渐增大或缩小的半径相吻合，偏心滚轮在拓展装置输出轮内表面运动，并驱动其旋转。

2.  根据权利要求1所述的机械式无级变速器变速范围与扭矩拓展装置，其特征是：通过改变无级变速器CVT主从动轮的传动比，就可使偏心滚轮带动变速范围与扭矩拓展装置输出轮在零至最高转速之间无级转动。

3.  根据权利要求1、2所述的机械式无级变速器变速范围与扭矩拓展装置，其特征是：动力经：①无级变速器CVT主动轮轴、中心齿轮、中间惰轮、小齿轮、偏心滚轮，②无级变速器CVT从动轮、滚轮架、偏心滚轮，两条路径传递到变速范围与扭矩拓展装置输出轮。

4.  根据权利要求1、2、3所述的机械式无级变速器变速范围与扭矩拓展装置，其特征是：中间惰轮、小齿轮安装在滚轮架上，小齿轮与偏心滚轮固接，偏心滚轮的最外环采用滚动传动，拓展装置输出轮的内工作表面为近似椭圆形。

机械式无级变速器变速范围与扭矩拓展装置
                                  所属技术领域
本发明涉及一种机械式无级变速器有效变速范围与扭矩拓展的装置，尤其是能使输入到变速器的任何大小的输入转速转变为从零起逐步调速，其输出转速范围为：从零至最高转速，并且动力经两条路径传递，扭矩传输能力极大提高。本装置在汽车机械无级变速器上应用效果更突出，在此将其在汽车机械无级变速器上的应用做详细说明。
                                  背景技术
目前，公知的在汽车上应用的机械式无级变速器是70年代中后期，荷兰研究成功的金属带式(也有采用链条的)无级变速器(Continuously Variable Transmission简称CVT)于1987年投放市场。其工作原理是：金属带(链)在主从动工作轮的V型槽内与其啮合，主从动工作轮的可动部分作轴向移动时，即可改变金属带(链)与其啮合半径，从而改变了传动比，实现了无级变速。
CVT是十分理想的汽车变速器，它可得到传动系与发动机的最好匹配，提高动力性和燃油经济性，操作方便，但是它也有缺点，由于结够的原因，CVT并不能实现从零起逐步调速，起步性能较差，有效变速范围较窄，所能承受与传递的扭矩较小，目前主要应用在小排量的车上，这也是阻碍其推广应用的原因。所以CVT需要与各式离合器如：液力耦合器、湿式离合器、电磁离合器等组合使用仅解决起步平稳问题，或与液力变扭器组合使用解决起步和低速增扭作用。但是它们都使CVT结构复杂，成本增大，且并没有从根本上解决问提。为此需要一个既能解决起步又能拓宽有效变速范围和增大扭矩传递的简单装置与CVT组合使用，以利于其能普遍在汽车上应用。
上述内容参考自：吉林工业大学，陈家瑞主编·汽车构造下册·北京：机械工业出版社，2000.10陈礼璠，顾剑青主编·现代轿车知识手册·上海：上海科学技术文献出版社，2002.8
                                       发明内容
为了克服现有在汽车上应用的机械式无级变速器CVT不能实现从零起逐步调速，有效变速范围窄，扭矩传输能力小的不足，本发明提供了一种与CVT配合使用的可以实现从零起开始逐步调速，拓宽了CVT的有效变速范围，增大了承受与传递扭矩的能力的简单的变速范围与扭矩拓展的装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在无级变速器CVT后联接变速范围与扭矩拓展装置。拓展装置的原理如图1，2所示：3个固接有小齿轮的偏心滚轮A、B、C等角度布置在滚轮架上，中心齿轮通过滚轮架上的中间惰轮驱动小齿轮带动偏心滚轮转动，中心齿轮转速≥滚轮架转速，并同向旋转，中心齿轮与小齿轮的齿数比在图上为2∶1(可根据需要确定)。当中心齿轮是滚轮架转速的2倍时，以滚轮A为例，滚轮架顺时针转动90°，滚轮A从位置I被带到II，由于中心齿轮转速大于滚轮架和中心齿轮与小齿轮的齿数比，偏心滚轮A将顺时针自转180°，滚轮架继续转动到180°，滚轮A从位置II被带到位置III，其又自转180°，从位置I到III滚轮A共自转360°，当滚轮A被滚轮架继续带动到初始位置I时，其自身共顺时针自转720°，由于滚轮是偏心的，在其按上述要求运动时，滚轮所经过的部分的外沿即形成了拓展装置输出轮的近似内椭圆形曲面。按上述要求运动时，拓展装置输出轮将固定不动，输出转速为0，这是由于滚轮的偏心，输出轮的近似内椭圆形曲面形成的。按上述要求运动时滚轮A从位置I到II，其外沿到圆心O的距离将逐渐减小，逐渐减小的幅度正好与内椭圆半径逐渐减小的幅度相吻合，且由于从位置I到II椭圆半径逐渐减小，所以滚轮A在内椭圆曲面上运动的同时还将控制输出轮逆时针转动，与此同时，滚轮B在位置II和III之间运动时，其外沿到圆心O的距离逐渐增大的幅度与内椭圆半径逐渐增大的幅度相吻合，其在椭圆曲面上运动的同时将控制输出轮顺时针旋转，所以输出轮输出转速为0。当中心齿轮和滚轮架转速差减小时，滚轮A从位置I到II其自转将＜180°，其外沿到圆心O的距离的逐渐变小的幅度将小于输出轮内椭圆半径逐渐减小的幅度。所以滚轮A在从位置I到II运动的同时还将带动输出轮转动，与此同时滚轮B的外沿到圆心O的距离的逐渐增大也将控制输出轮的转速，此时输出轮转速＞0且＜滚轮架转速。当中心齿轮与滚轮架转速差为0时，滚轮不自转，由于输出轮的内椭圆形状，输出轮将以最高速旋转。输出转速与中心齿轮和滚轮架转速相同。
由上可知，改变中心齿轮和滚轮架的转速差；就可以使输出轮在零至最高转速间转动。当把中心齿轮和机械式无级变速器CVT的主动轮轴相联接，把滚轮架和从动轮相联接，在CVT的主从动轮的传动比改变时，也就改变了中心齿轮和滚轮架的转速差，从而使机械式无级变速器CVT的有效变速范围拓展到从零起开始逐步调速。动力一路由CVT的主动轮、金属带(链)、从动轮、滚轮架、偏心滚轮传至输出轮，另一路由CVT主动轮轴、连接齿轮、中心齿轮、中间惰轮、小齿轮、偏心滚轮传至输出轮，由于安装有中间惰轮，使得中心齿轮、偏心滚轮、输出轮转动方向相同，所以偏心滚轮在自转的同时也给了输出轮一个同向的力，从而极大的提高了整个变速系统的扭矩传输能力。
本发明的有益效果是，使机械无级变速器CVT的有效变速范围拓宽了，扭矩传输能力极大地提高了，而且还降低了CVT自身的变化范围，实现了从零起开始逐步调速，在汽车上应用解决了起步问题，由于有效变速范围与扭矩传输能力的拓宽，使汽车能够适应各种工况的需要，而且只采用了简单的机械装置，使整体结构也趋于更加简单，利于CVT在汽车上的应用。
                                   附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明
图1是机械式无级变速器变速范围与扭矩拓展装置的原理图。
图2是图1的侧面示意图。
图3是机械式无级变速器和变速范围与扭矩拓展装置相结合在一起的应用示意图。
图中1.拓展装置输出轮，2.偏心滚轮，3.小齿轮，4.中间惰轮，5.滚轮架，6.中心齿轮，7.连接齿轮，8.机械式无级变速器，9.变速范围与扭矩拓展装置。
                                   具体实施方式
在图1，图2中，3个偏心滚轮(2)等角度布置在滚轮架(5)上，它们相互协调地在拓展装置输出轮(1)的内椭圆曲面上运动。偏心滚轮最外圈采用滚动传动。小齿轮(3)与偏心滚轮(2)固接，它通过安装在滚轮架(5)上的中间惰轮(4)与中心齿轮(6)相联接。
在图3所示的实施例中，变速范围与扭矩拓展装置(9)串接在机械式无级变速器(8)的从动轮后面，拓展装置的中心齿轮通过连接齿轮(7)与无级变速器CVT的主动轮轴相联接。其中无级变速器CVT的主从动轮、拓展装置的中心齿轮、小齿轮、偏心滚轮、拓展装置输出轮的转动方向相同。此系统在汽车上应用解决了起步，拓宽了有效变速范围，并且动力经两条路线传递拓宽了扭矩的承受与传递能力。