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一种汽车用无级变速方法及装置
 
一种汽车用无级变速方法及装置
  专利类型: 发明展区
  技术领域: 交通运输
  专利号: 202010040943.2
  企业名称:
  通讯地址: 山东省
  发明人: 曹正
  联系人: 曹正
  状态: 研发成功
  电话: 18263829696
  E-mail:
  合作方式: 专利权转让, 技术入股, 全国独占, 区域独占, 排它许可, 普通许可, 面议
  浏览次数: 9824次
 
 
 
      专利项目介绍

目前实际应用的无级变速只有CVT,采用传动带,提速平顺、省油,但缺点是传动带承受功率有限,多年来汽车厂家在CVT方面费尽心思,原来的皮带后更新为钢带,尽管如此,由于载荷过大时钢带打滑,车辆加速比较缓慢,日产的部分车型属于这种情况,如果强行加速或高速行驶状态下急刹车,会对钢带造成更大的磨损甚至损坏。人们所期望的提速线性平顺、省油与大功率几乎成为矛盾,曾经有无数人试图解决这一矛盾研制了各种无级变速器,但由于性能不佳而未能应用。


从传动性质上来看,此装置与AT有相似之处,都是采用了液压传动,不同的是AT属于有级变速,此装置能够无级变速。AT,承受大功率的同时,很大程度的避免了换挡顿挫,这一优点被很多运动车型采用。不足的是,AT的传动效率较低,油耗偏高,而且零件数量多,制造成本较高且结构复杂维护不便。


无级变速器的研制从未间断过,汽车制造商和驾驶者一直期待着理想的无级变速。


这里描述的只是其基本原理,涉及的其它问题,例如滑板滑动面和轴承内齿的密封可采用橡胶高压油封,滑板滑动的动力可采用液压或电动,油液的散热可加装散热装置,等等,现有技术能够解决,不再一一说明。


此装置的特点:


实现了大功率无级变速,更好的匹配动力输出、提速平顺的同时克服了CVT承受功率不足的缺点。


可切换油液循环路径,替代离合器作用,比CVT无级变速削减了离合器机构。因结构与AT不同,AT的工作腔属于非密闭空间,当主动轮转速低时油压较低,不能推动叶轮转动,造成动力损耗,而此装置工作腔为密闭空间,即使主动轮低转速,油液也必将推动被动轮转动,避免了动力损耗,减轻了动力传递迟滞。


因在液压传动的同时可以完成变速,比AT削减了多个行星齿轮组,减少了成本,简化了结构,降低了故障率,维护也更加方便。


此装置基本上将CVT和AT的优点集于一体,去除了两者的缺点。其它的几种变速器,MT手动挡,性能一般,DCT双离合,连续低速行驶离合片磨损较为严重,不夸张的说,与目前所有的变速箱相比,此装置的性能几乎是有过之而无不及。


一般的新技术,要经过长期的试验,但此装置的结构相当于由两个齿轮液压泵组成,不同的是增加了滑动轴承。而齿轮液压泵属于现有的成熟技术,所以为此装置提供了技术基础,增强了技术可靠性,从程度上缩短和简化试验过程。


关于传动效率,并不完全等同于现实中的齿轮液压泵,目前液压泵行业技术工艺、加工精度参差不齐,效率高低不一,部分性能优异产品传动效率达到93%,汽车变速箱作为精密部件,必将采用先进技术工艺,传动效率在此基础上有望提高。此装置结构之简单也是高效传动的有利条件。


技术方案(如图所示):



 


 


 

 


 



 


外部的箱体形成密闭空间,箱体内充满液压油,箱体一端有动力输入轴和输出轴穿入,另一端有驱动一杆穿入,穿入处均实施密封。上下两腔滑板共用一个伺服电机以保证上下两腔滑动的一致性。伺服电机带动上下两个传动丝杆,两丝杆其中一个正丝,另一个倒丝,以实现上下两腔滑板同时向相反的方向滑动。滑板带有拨叉,拨动对面滑板同时滑动。


采用两组齿轮组,每组齿轮组类似于齿轮液压泵的结构,第一齿轮组(主动齿轮,以下简称一齿组)相当于液压泵,转动产生油压,第二齿轮组(被动齿轮,以下简称二齿组)则相当于液压缸,一齿组产生的油压推动二齿组转动,这就形成了动力传递,在齿轮组截面上装有滑板沿齿轮轴向往复移动,用于控制输油量以调节齿轮转速,另设置有油管连接于二齿组下方和一齿组上方之间,液压油推动二齿组后经油管进入一齿组上方形成往复循环,在两齿组之间的液压腔设置有两条油管与一齿组上方连接并在其油管上分别设有单向阀和普通阀门。在动力传递的过程中实现转速的无级变化的关健,也就是此装置的关健结构,采用了齿轮两端的滑动挡板,另设置有电动或液压的外力装置推动挡板,使挡板沿齿轮轴向滑动,滑动挡板带有滑动轴承,滑动轴承内圈设有内齿,其内齿与齿轮配合连接。在这个装置中,是靠液压油传递动力的,一齿组连接动力源带动齿轮转动,产生油压,压向二齿组,二齿组在油压的作用下产生转动,也就是一齿组产生的液压油推动二齿组转动,一齿组连接发动机,二齿组连接车轮,这就形成了动力传递。在这个装置中使用了移动滑板是使装置产生变速作用的关健,在两组齿轮之间的腔,以上下滑板的中间为界分为上齿轮腔(上腔)和下齿轮腔(下腔),滑板的滑动改变了两个腔空间的大小,也就是改变了两个齿组工作空间的大小,改变了两个腔压入和压出的油量,当上下滑板都处于中间位置时,上腔与下腔空间相等,也就是同一时间内一齿组压出的油量与压入二齿组的油量相等,所以一、二齿组的转速相等,当上腔滑板向内滑动且同时下腔滑板向外滑动时,上腔空间变小,在同一时间内一齿组压出油量变少,而下腔空间却变大,在同一时间内推动二齿组转动需要的油量增加,在一齿组转速不变的情况下二齿组转速降低,换种说法,打个比方一齿组工作空间缩小至二齿组的1/2,也就是二齿组工作空间扩大至一齿组的2倍,此时一齿组转一圈压出的油量只能推动二齿组转半圈,一齿组转两圈压出的油量才能满足推动二齿组转一圈,即一齿组转两圈二齿组转一圈,这就是由原来的上下两腔相等转速相等变化至上下两腔不等转速不等,如果上下两腔滑板移动方向相反,则两齿组变速比相反,滑板任意移动就能产生任意变速比,这就实现了无级变速。当上部上腔变小下部下腔变大时,速比变小,油压升高,扭矩增加,反之上部上腔变大下部下腔变小时,油压降低,扭矩减小,速比增大。挡板上的一个特殊结构,即滑动挡板得以滑动,要借助于特殊形状的滑动轴承,轴承内圈形状带有内齿状,内齿与齿轮外齿较为紧密相配合,形成密封,同时轴承转动部分同样实施密封,防止液压油泄露。这种特殊形状的轴承,同时实现了齿轮的密封、转动和滑动起到了齿轮转动的同时滑板任意滑动的作用,是工作过程中较为重要的部件。在两齿组之间与一齿组上方连接的油管,装有阀门可切换油液循环路径,作用相当于离合器,当阀门打开时,液压油由一齿组压出直接回到一齿组上方并往复循环,液压油不经过二齿组,也就没有了动力传递,此时相当于离合器分离切断动力,当阀门关闭时,则恢复了动力传递,相当于离合器连接。


所描述的技术方案仅说明了无极变速的原理,其它具体细节中的常规问题可以灵活变动,不局限于图文说明。


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