一種用電機控制機械傳動調(diào)速的金屬帶式無級變速器及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及汽車傳動技術領域，特別設及一種用電機控制機械傳動調(diào)速的金屬帶 式無級變速器，及一種機械傳動調(diào)速電機控制方法。
【背景技術】
[0002] 目前，通用的無級變速器調(diào)速及加壓系統(tǒng)為電子控制液壓系統(tǒng)，此類系統(tǒng)的特點 是可W按照預先設定的控制策略，根據(jù)轉(zhuǎn)速和扭矩的需求調(diào)速和對錐盤施加壓力，但液壓 系統(tǒng)的能耗和成本較高，可靠性較低?，F(xiàn)有機械電子控制的無級變速器多用在小功率工況 中如摩托車，或微型汽車，但由于其功率較小，尚無必要對加壓系統(tǒng)和調(diào)速系統(tǒng)的負載加 W 優(yōu)化。但在大功率的應用中，如汽車，加壓和調(diào)速系統(tǒng)過高的載荷就會大大影響系統(tǒng)的性 能、可靠性和壽命，因此應用較少。
[0003] 現(xiàn)有普遍應用在汽車上的無級變速器主要為金屬鋼帶式和擺銷鏈式無級變速器 (CVT)，二者最大區(qū)別就是在曉性傳動元件上，前者多為推塊式金屬V形帶，后者為擺銷鏈， 但調(diào)速機構大體一致，都采用電子控制液壓系統(tǒng)推動調(diào)速錐盤上的主動帶輪，改變主從傳 動帶輪的半徑來進行調(diào)速。此類系統(tǒng)的特點是可W按照預先設定的控制策略，根據(jù)轉(zhuǎn)速和 扭矩的需求調(diào)速和對錐盤施加壓力，但由于采用液壓系統(tǒng)不可避免的存在液壓系統(tǒng)的能耗 高，成本高，加工、安裝精度高，可靠性低的缺點，其中的各種液壓閥，累是主要的耗能元件， 據(jù)有關資料統(tǒng)計無級變速器中的累、液壓系統(tǒng)和液力變矩器消耗了總輸入能量的27% (根 據(jù)日本10~15循環(huán)工況計算）或16.7% (按照歐洲肥DC循環(huán)工況計算），正是運一能量損耗 導致無級變速器使發(fā)動機工作在最佳狀態(tài)下而節(jié)油的優(yōu)勢被削弱，僅取得和手動變速器 (MT)相當?shù)挠秃慕Y果，雖然效率更高的無級變速器也已逐漸面世，但是由于液壓系統(tǒng)導致 的效率損失仍舊不能忽視，且由于無級變速器的結構往往比較復雜，采用液壓系統(tǒng)對維護 要求高，無級變速器損壞往往不能修理只能整體更換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的一個目的是設計開發(fā)了一種用電機控制機械傳動調(diào)速的金屬帶式無級 變速器，采用電機控制的機械傳動方式的加壓調(diào)速機構，可W減少液壓元件、降低維護難 度，并采用多頭螺桿傳動，提高了傳動效率。
[0005] 本發(fā)明還有一個目的是設計一種用電機控制機械傳動調(diào)速的金屬帶式無級變速 器調(diào)節(jié)方法:采用雙電機交叉禪合同步控制調(diào)速機構，精準控制變速器的變速比，還可W采 用單電機控制調(diào)速機構，另一調(diào)速機構自適應調(diào)速半徑，實現(xiàn)變速器變速比輸出的精確控 制。
[0006] 本發(fā)明還有一個目的是設計一種用電機控制機械傳動調(diào)速的金屬帶式無級變速 器調(diào)節(jié)方法，通過精確改變調(diào)速電機的轉(zhuǎn)子電路電流，實現(xiàn)調(diào)速電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，規(guī)避了在頻 繁啟動、啟動較慢或啟動過程較長的情況下，調(diào)速電機發(fā)熱嚴重的現(xiàn)象，延長了調(diào)速電機使 用壽命，縮短了變速器響應時間。
[0007] 本發(fā)明提供的技術方案為：
[0008] -種用電機控制機械傳動調(diào)速的金屬帶式無級變速器，包括：
[0009] 主動軸，其可旋轉(zhuǎn)的支撐在變速器殼體上，用于接收發(fā)動機或電機的旋轉(zhuǎn)動力；
[0010] 從動軸，其可旋轉(zhuǎn)的支撐在變速器殼體上，用于輸出旋轉(zhuǎn)動力；
[0011] W及
[0012] 第一絲杠軸，其內(nèi)部中空，外表面設置有螺紋，并且可旋轉(zhuǎn)的固定在所述主動軸 上；
[0013] 第二絲杠軸，其內(nèi)部中空，外表面設置有螺紋，并且可旋轉(zhuǎn)的固定在所述從動軸 上；
[0014] 第一調(diào)速機構，其可旋轉(zhuǎn)的支撐在主動活動錐盤上，同時套設所述第一絲杠軸并 且螺紋配合;能夠帶動所述主動錐盤沿著所述主動軸的軸向移動；
[0015] 第二調(diào)速機構，其可旋轉(zhuǎn)的支撐在從動活動錐盤上，同時套設所述第二絲杠軸并 且螺紋配合;能夠帶動所述從動活動錐盤沿著所述從動軸的軸向移動；
[0016] 第一電機，其驅(qū)動所述第一絲杠軸旋轉(zhuǎn)；
[0017] 第二電機，其驅(qū)動所述第二絲杠軸旋轉(zhuǎn)。
[0018] 優(yōu)選的是，所述第一調(diào)速機構，包括：
[0019] 第一加壓推缸，其為圓筒形并且一端通過軸承支撐在所述主動活動錐盤上；
[0020] 第一調(diào)速螺母，其位于第一加壓推缸內(nèi)部，并固定在所述第一加壓推缸的另一端， 所述第一調(diào)速螺母的中屯、孔內(nèi)螺紋和所述第一絲杠軸的外螺紋配合；
[0021] 所述第二調(diào)速機構，包括：
[0022] 第二加壓推缸，其為圓筒形并且一端通過軸承支撐在所述從動活動錐盤上；
[0023] 第二調(diào)速螺母，其位于第二加壓推缸內(nèi)部，并固定在所述第二加壓推缸的另一端， 所述第二調(diào)速螺母的中屯、孔內(nèi)螺紋和所述第二絲杠軸的外螺紋配合。
[0024] 優(yōu)選的是，所述絲杠軸和所述調(diào)速螺母之間設置有滾珠，用于減小傳動摩擦阻力。
[0025] 優(yōu)選的是，所述第一絲杠軸靠近所述主動活動錐盤的一端與主動活動錐盤之間設 置第一壓緊彈黃和/或所述第二絲杠軸靠近所述從動活動錐盤的一端與從動活動錐盤之間 設置第二壓緊彈黃。
[00%]優(yōu)選的是，還包括減速裝置，包括：
[0027] 減速小齒輪，其固定連接所述電機輸出軸；
[0028] 減速大齒輪，其為斜齒圓柱齒輪，其與所述減速小齒輪曬合，并與蝸桿軸同軸；
[0029] 蝸輪，其固定在所述絲杠軸遠離所述錐盤的一端，并且與所述蝸桿曬合。
[0030] 優(yōu)選的是，還包括：
[0031 ]輪速傳感器，其設置在主動固定錐盤和/或從動固定錐盤的圓周外緣附近；
[0032] 導向滑軌，其分別固定在所述第一調(diào)速機構和第二調(diào)速機構的外部；
[0033] 定位標尺，其分別固定在所述第一調(diào)速機構和第二調(diào)速機構的外表面，并穿過所 述導向滑軌的長條形滑槽；
[0034] 位移傳感器，其設置在變速器殼體內(nèi)側(cè)，通過測量定位標尺的位移來測量所述活 動錐盤與固定錐盤之間的距離。
[0035] 優(yōu)選的是，還包括：
[0036] 輸入軸，其和所述主動軸同軸設置，用于接收來自發(fā)動機或電機的旋轉(zhuǎn)動力；
[0037] 離合器，其設置在所述輸入軸和主動軸之間，選擇性的結合和分離。
[0038] 優(yōu)選的是，所述離合器為電磁離合器或液壓離合器。
[0039] 優(yōu)選的是，還包括:單電機控制模式和雙電機禪合控制模式；
[0040] 所述單電機主動控制模式，所述第一電機或所述第二電機開啟，另一電機關閉，實 現(xiàn)傳動比調(diào)節(jié)；
[0041] 所述雙電機禪合控制模式，所述第一電機和第二電機同時啟動，實現(xiàn)傳動比調(diào)節(jié)。
[0042] 本發(fā)明的目的還可由一種機械傳動調(diào)速電機控制方法進一步實現(xiàn)，，包括：
[0043] 當汽車需要變速到目標vth時，通過調(diào)節(jié)第一調(diào)速電機和/或第二調(diào)速電機的轉(zhuǎn)子 電路電流Is實現(xiàn)，
[0044]
[0045] 其中：
其為主動活動錐盤相對于主動固定錐盤之間的 距離變化量或從動活動錐盤與相對于動固定錐盤的距離變化量;Vr為汽車變速前行駛速 度，η為蝸桿頭數(shù)對應的傳動效率，λ為減速輸出裝置的傳動比;k為變速器目標變速比;化為 調(diào)速電機外加直流電壓，Ce。為電機常數(shù)，Rs為電動機電樞組直流電阻，時是與調(diào)速電機結構 相關的常數(shù)，Φ為旋轉(zhuǎn)磁場的每級磁通，t為調(diào)速電機通電時間為0.5s~3s，r是轉(zhuǎn)子電流 的有功分量角度常數(shù)，m為絲杠軸螺距，Si主動活動錐盤與主動固定錐盤之間的距離，S2為從 動活動錐盤與從動固定錐盤之間的距離。
[0046] 有益效果
[0047] 1、本發(fā)明的所述的一種用電機控制機械傳動調(diào)速的金屬帶式無級變速器變速器， 采用電機控制的機械傳動方式的加壓調(diào)速機構，可W減少液壓元件、降低維護難度，并采用 多頭螺桿傳動，提高了傳動效率。
[004引2、本發(fā)明的所述的一種用電機控制機械傳動調(diào)速的金屬帶式無級變速器變速器， 調(diào)速電機輸出軸制動離合器與調(diào)速電機同軸，實現(xiàn)固定速比輸出，防止電機堵轉(zhuǎn)，延長了電 機的使用壽命。
[0049] 3、本發(fā)明的所述的一種用電機控制機械傳動調(diào)速的金屬帶式無級變速器變速器， 離合器動力輸入軸與變速器動力輸入軸同軸，實現(xiàn)變速器前進擋和倒擋的切換。
[0050] 4、本發(fā)明所述的一種機械傳動調(diào)速電機控制方法，可W采用單電機精確控制，第 一或者第二調(diào)速電機工作，另一電機不工作，調(diào)速帶輪由工作調(diào)速電機驅(qū)動，改變鋼帶的傳 動半徑，從動帶輪通過其內(nèi)置壓緊彈黃自動適應鋼帶調(diào)速半徑的變化，控制簡單;還可W采 用雙電機交叉禪合同步控制，第一第二調(diào)速電機同時工作。在單電機精確控制基礎上增加 了位置反饋修正補償環(huán)節(jié)，W及輪廓控制環(huán)節(jié)，對雙電機位置差進行閉環(huán)控制，本系統(tǒng)采用 前饋控制器加交叉禪合控制器的控制方案進行控制，雙電機控制是目前的主流。
[0051] 5、本發(fā)明是在原有金屬帶式無極變速器基礎上設計，具有生產(chǎn)繼承性好的特點。
[0052] 6、本發(fā)明采用四段拼裝式殼體設計，每個殼體都可W單獨打開，方便拆裝和維修。
【附圖說明】
[0053] 圖1為本發(fā)明所述一種用電機控制機械傳動調(diào)速的金屬帶式無級變速器變速器的 傳動結構示意圖。
[0054] 圖2為本發(fā)明所述第一調(diào)速機構總成結構示意圖。
[0055] 圖3為本發(fā)明所述第一絲杠軸總成結構示意圖。
[0056] 圖4為本發(fā)明所述第一減速裝置