专利名称：新型crt锥环式变速器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型CRT锥环式变速器系统，属变速箱技术领域。
背景技术：
GIF公司根据德国技术研发的KRG锥环式变速器是一种廉价无级变速器，已经进展到实际装车试验的阶段，是一种非常有希望成功的未来汽车无级变速器。图1是KRG变速器主要运动件的工作原理。两个工作圆锥体1、3平行布置。一个钢环2被夹在两个工作圆锥体1、3之间，钢环2沿圆锥体的轴线方向移动，改变主动锥轮1 与被动锥轮3的工作半径，从而实现连续无级变速。工作表面所需要的接触压力是由一个工作圆锥体1轴向固定，另一个工作圆锥体3沿轴向施加一个推力，以夹紧钢环2，达到所需要的压紧力。这个轴向推力是由圆周分布的钢球和V形槽结构产生，其推力与所传递的扭矩成正比，从结构设计上(主要是V形槽的角度)来保证所需要的工作接触压力。图3表示KRG变速器的空间尺寸范围，锥轮大端直径是200mm，锥轮轴向长度为 219. 18 mm ；KRG变速器大致的运动件包罗空间如图4所示，KRG变速器径向方向呈长形，长轴方向大约为418mm，短轴方向大约228mm，其结构比较复杂，体积大，造价相对较高。
发明内容
本发明的目的是，针对KRG变速器存在包罗空间较大的缺点，简化系统提高可靠性和扩大调速范围，公开一种新型CRT (Cone Ring Transmission)锥环式变速器系统。本发明专利的新型CRT (Cone Ring Transmission)变速器是在KRG变速器基础上的改进的一种新型无级变速器。图2是新型CRT变速器的基本工作原理图，也是由两个工作圆锥体1、3和一个钢环2组成。两个工作圆锥体1、3的轴线相互平行，大端相对布置，轴线错开一定距离(是由于“钢环”与“工作圆锥体”不产生实体干涉所需要的)。两个工作圆锥体1、3外侧的圆锥母线相互平行。刚性的钢环2环抱在两个工作圆锥体1、3的外面(而不是夹在中间)，与两个工作圆锥体1、3的外侧面工作母线相接处产生摩擦力。由于钢环2在传递扭矩的时候受工作圆锥体1、3的两个切向圆周力的作用，这两个切向圆周力指向同一侧方向，推动钢环2偏离两个工作圆锥体1、3中心线平面，从而自动产生工作面接触压紧力，这个压紧力与所传递的扭矩成正比。钢环2以及整个系统的刚度将决定所产生的压紧力与圆周切向力的大小比例，从钢环2的刚度设计上来保证摩擦传动正常进行所需要的自动压紧力，使之不产生打滑。这种产生自紧压力的机理使得变速器的结构更加简单可靠。当钢环2沿着两个工作圆锥体1、3外侧母线方向移动的时候，改变主动锥轮和被动锥轮的工作半径，达到连续无级变速。实现本发明目的的技术方案是，本发明新型CRT锥环式变速器系统由传动钢环 11、主动锥轮12、换挡驱动齿轮13、行星轮换向机构14、换向拨叉15、固定端面齿环16、输入轴17、换向滑块齿环18、行星轮外齿圈19 ；花键轴20 ；弹性挡圈21、被动锥轮22、输出轴 23、转动拨叉M和转动导轨25所组成。输入轴17是行星轮换向机构14的太阳轮，行星轮换向机构14可以实现空挡、倒档和前进挡的切换；行星轮外齿圈19与花键轴20固定链接， 主动锥轮12安装在花键轴20上随行星轮外齿环19 一起转动。主动锥轮12和被动锥轮22的轴线相互平行，但两轴线错开一定距离；被动锥轮 22安装在输出轴23上，主动锥轮12和被动锥轮22与传动钢环11的内圆柱面相接触。主动锥轮12转动时带动传动钢环11转动，传动钢环11再带动被动锥轮22转动，实现了回转运动的传递。传动钢环11外圆柱面上有环形的沟槽与转动拨叉M相配合，转动拨叉M的矩形导轨槽套在转动导轨25上可以沿导轨方向直线移动。当转动导轨25在外部驱动下作左右转动的时候，带动转动拨叉M以及传动钢环11也作左右转动。传动钢环11的中心平面原本是与主动锥轮12和被动锥轮22的圆锥母线相垂直的，这个时候钢环将原地不动的传递转速和扭矩，当转动导轨25左右转动时，使得传动钢环11的中心平面相对于主动锥轮12、 被动锥轮22的圆锥母线的垂直平面转动一定角度，相当于汽车前轮做转向转角，使得传动钢环11在传递转速和扭矩的同时，沿锥轮母线作左或右方向的直线移动，从而改变了主动锥轮12、被动锥轮22的工作半径，实现无级变速。行星轮换向机构如图8所示。输入轴17是行星轮系的太阳轮，经过行星轮换向机构14将回转运动传递到行星轮外齿圈19，再经过花键轴20传递到主动锥轮12。换向滑块齿环18的内圆柱面上加工有花键齿，套在行星轮支架沈外圆柱面的花键齿上可以沿轴向自由移动。行星轮外齿圈19 的外圆柱面上也有与行星轮支架沈外圆柱面上同样花键齿形。当换向滑块齿环18向行星轮外齿圈19 一侧移动时，将行星轮支架沈与行星轮外齿圈19链接起来，使整个“行星轮系”被锁死成为一个整体，输入轴17直接将输入的回转运动一比一的传递到行星轮外齿圈 19及花键轴20上，对应的是前进挡状态。如果换向滑块齿环18处于中间位置，它只跟随行星轮支架沈旋转，输入轴17带动行星轮支架26空转，动力将无法传递到花键轴20上，对应的是空挡状态。当换向滑块齿环18向相反方向移动，使其端面上的齿形与固定端面齿环16相咬合。固定端面齿环16是固定安装在变速器壳体上的，这样的咬合使行星轮支架沈处于固定不转的状态，太阳轮通过行星齿轮带动行星轮外齿圈19作反向减速转动，对应的是倒车状态。“带锁紧的圆螺母”经过“蝶形弹簧”从轴向方向压紧主动锥轮12使之产生与传动钢环11的初始接触压力。一旦发生传递扭矩，传动钢环11将自动产生与扭矩成正比的接触压力，以保证摩擦传动的安全运行。新型CRT变速器系统由变速箱控制器(TCU)控制，TCU通过变速箱变比控制执行机构无级调节传动钢环(11)的相对位置以达到理想变速比。图11为CRT的控制框图。变速箱控制器为CRT的大脑。TCU收集车载传感器提供的车子和路面信息，接受车上其它电控系统通过CAN总线发过来的有用信息，也接受驾驶员的控制指令，根据最佳油耗、最佳动力性、最佳驾驶舒适性、和系统最佳耐久性等决定变速箱的最佳传动比。变速箱变比控制执行机构可由液压、气动或由一个直流电机和传动机构组成。TCU 控制电机的转速和转动方向从而径向移动传动钢环11，一个位置传感器和传动机构相连直接反映传动钢环11的准确位置。TcU将传动钢环11的理想位置和实际位置进行比较和实施自动控制使其误差趋于零。从图12可以看出新型CRT变速器的零部件数量少，并且都是常规机械加工方法可以精确加工出来的，没有复杂昂贵的液压伺服机构，没有技术要求很高的湿式多片离合器和液力变矩器，没有特殊钢材制造的柔性钢带，其制造成本与手动齿轮变速器相当，将是一种理想的汽车无极变速器，具有极其可观的经济效益和市场需求潜力。新型CRT和KRG变速器都是依靠钢环与锥面摩擦实现无级变速的。由于基本原理和结构的差异，主要运动部件的运动包罗空间就有相应的差异。这种差异将决定变速的体积和形状上的特征。图5表示新型CRT变速器的空间尺寸范围，新型CRT基本呈圆形，新型 CRT变速器大致的运动件包罗空间如图4所示，直径大约为310mm。本发明与现有技术比较的有益效果是，相对KRG变速器，本发明新型CRT变速器大致的运动件包罗空间基本呈圆形，占据空间小。新型CRT变速器结构简单，零件少，没有复杂昂贵的液压伺服机构，也不需湿式多片离合器和液力变矩器，其制造成本低，但可靠性高。适用于汽车无极变速器。
图1是KRG变速器的基本原理； 图2是新型CRT变速器的基本原理； 图3是KRG变速器主要零件尺寸； 图4是KRG变速器主要运动件运动包罗空间； 图5是新型CRT变速器主要零件尺寸； 图6是新型CRT变速器主要运动件运动包罗空间； 图7是新型CRT变速器结构； 图8是行星轮换向机构； 图9是换向行星轮机构； 图10是传动钢环组件； 图11是新型CRT变速器的控制框图； 图12是新型CRT变速器结构示意图中图号为1是工作圆锥体；2是钢环；3是工作圆锥体；11是传动钢环；12是主动锥轮；13是换挡驱动齿轮；14是行星轮换向机构；15是换向拨叉；16是固定端面齿环；17是输入轴；18是换向滑块齿环；19是行星轮外齿圈；20是花键轴；21是弹性挡圈；22是被动锥轮；23是输出轴是转动拨叉；25是转动导轨J6是行星轮支架。
具体实施例方式本发明的具体实施方式
如图7所示。本实施例CRT锥环式变速器系统由传动钢环11、主动锥轮12、换挡驱动齿轮13、 行星轮换向机构14、换向拨叉15、固定端面齿环16、输入轴17、换向滑块齿环18、行星轮外齿圈19 ；花键轴20 ；弹性挡圈21、被动锥轮22、输出轴23、转动拨叉M和转动导轨25所组成。输入轴17是行星轮换向机构14的太阳轮，行星轮换向机构14可以实现空挡、倒档和前进挡的切换；行星轮外齿圈19与花键轴20固定链接，主动锥轮12安装在花键轴20 上随行星轮外齿环19 一起转动。主动锥轮12和被动锥轮22的轴线相互平行，但两轴线错开一定距离；被动锥轮 22安装在输出轴23上，主动锥轮12和被动锥轮22与传动钢环11的内圆柱面相接触。主动锥轮12转动时带动传动钢环11转动，传动钢环11再带动被动锥轮22转动，实现了回转运动的传递。传动钢环11外圆柱面上有环形的沟槽与转动拨叉M相配合，转动拨叉M的矩形导轨槽套在转动导轨25上可以沿导轨方向直线移动。当转动导轨25在外部驱动下作左右转动的时候，带动转动拨叉M以及传动钢环11也作左右转动。传动钢环11的中心平面原本是与主动锥轮12和被动锥轮22的圆锥母线相垂直的，这个时候钢环将原地不动的传递转速和扭矩，当转动导轨25左右转动时，使得传动钢环11的中心平面相对于主动锥轮12、 被动锥轮22的圆锥母线的垂直平面转动一定角度，相当于汽车前轮做转向转角，使得传动钢环11在传递转速和扭矩的同时，沿锥轮母线作左或右方向的直线移动，从而改变了主动锥轮12、被动锥轮22的工作半径，实现无级变速。行星轮换向机构如图8所示。输入轴17是行星轮系的太阳轮，经过行星轮换向机构14将回转运动传递到行星轮外齿圈19，再经过花键轴20传递到主动锥轮12。换向滑块齿环18的内圆柱面上加工有花键齿，套在行星轮支架沈外圆柱面的花键齿上可以沿轴向自由移动。行星轮外齿圈19 的外圆柱面上也有与行星轮支架沈外圆柱面上同样花键齿形。当换向滑块齿环18向行星轮外齿圈19 一侧移动时，将行星轮支架沈与行星轮外齿圈19链接起来，使整个“行星轮系”被锁死成为一个整体，输入轴17直接将输入的回转运动一比一的传递到行星轮外齿圈 19及花键轴20上，对应的是前进挡状态。如果换向滑块齿环18处于中间位置，它只跟随行星轮支架沈旋转，输入轴17带动行星轮支架26空转，动力将无法传递到花键轴20上，对应的是空挡状态。当换向滑块齿环18向相反方向移动，使其端面上的齿形与固定端面齿环16相咬合。固定端面齿环16是固定安装在变速器壳体上的，这样的咬合使行星轮支架沈处于固定不转的状态，太阳轮通过行星齿轮带动行星轮外齿圈19作反向减速转动，对应的是倒车状态。“带锁紧的圆螺母”经过“蝶形弹簧”从轴向方向压紧主动锥轮12使之产生与传动钢环11的初始接触压力。一旦发生传递扭矩，传动钢环11将自动产生与扭矩成正比的接触压力，以保证摩擦传动的安全运行。本实施例CRT锥环式变速器由变速箱控制器(TCU)控制，TCU收集车载传感器提供的车子和路面信息，接受车上其它电控系统通过传感器或通讯方式如CAN总线发过来的有用信息，也接受驾驶员的控制指令，根据最佳油耗、最佳动力性、最佳驾驶舒适性、和系统最佳耐久性等决定变速箱的最佳传动比。TCU通过变速箱变比控制执行机构无级调节传动钢环11的相对位置以达到理想变速比。变速箱变比控制执行机构可由液压、气动或由一个直流电机和传动机构组成。TCU 控制电机的转速和转动方向从而径向移动传动钢环11，一个位置传感器和传动机构相连直接反映传动钢环11的准确位置。TcU将传动钢环11的理想位置和实际位置进行比较和实
6施自动控制使其误差趋于零。
权利要求
1.一种新型CRT锥环式变速器系统，其特征在于，所述系统由传动钢环(11)、主动锥轮(12)、换挡驱动齿轮(13)、行星轮换向机构(14)、换向拨叉(15)、固定端面齿环(16)、输入轴(17)、换向滑块齿环(18)、行星轮外齿圈(19)；花键轴(20)；弹性挡圈(21)、被动锥轮 (22)、输出轴(23)、转动拨叉(24)和转动导轨(25)所组成；所述输入轴(17)是行星轮换向机构(14)的太阳轮，行星轮换向机构(14)可以实现空挡、倒档和前进挡的切换；行星轮外齿圈(19)与花键轴(20)固定链接，所述主动锥轮(12) 安装在花键轴(20)上随行星轮外齿环(19) 一起转动；所述主动锥轮12和被动锥轮22的轴线相互平行，但两轴线错开一定距离；被动锥轮 (22)安装在输出轴(23)上；主动锥轮(12)和被动锥轮(22)与传动钢环(11)的内圆柱面相接触；主动锥轮(12)转动时带动传动钢环(11)转动，传动钢环(11)再带动被动锥轮(22) 转动，实现了回转运动的传递。
2.根据权利要求1所述的新型CRT锥环式变速器系统，其特征在于，所述传动钢环 (11)外圆柱面上有环形的沟槽与转动拨叉(24)相配合，转动拨叉(24)的矩形导轨槽套在转动导轨(25)上可以沿导轨方向直线移动；当转动导轨(25)在外部驱动下作左右转动的时候，带动转动拨叉(24)以及传动钢环(11)也作左右转动。
3.根据权利要求1所述的新型CRT锥环式变速器系统，其特征在于，所述换向滑块齿环 (18)的内圆柱面上加工有花键齿，套在行星轮支架(26)外圆柱面的花键齿上可以沿轴向自由移动；行星轮外齿圈(19)的外圆柱面上也有与行星轮支架(26)外圆柱面上同样花键齿形；当换向滑块齿环(18)向行星轮外齿圈(19)一侧移动时，将行星轮支架(26)与行星轮外齿圈(19)链接起来，使整个“行星轮系”被锁死成为一个整体，输入轴(17)直接将输入的回转运动一比一的传递到行星轮外齿圈(19 )及花键轴(20 )上。
4.根据权利要求1所述的新型CRT锥环式变速器系统，其特征在于，所述变速器系统由变速箱控制器控制，变速箱控制器通过变速箱变比控制执行机构无级调节传动钢环(11)的相对位置以达到理想变速比。
5.根据权利要求4所述的新型CRT锥环式变速器系统，其特征在于，所述变速箱变比控制执行机构可由液压、气动或由一个直流电机和传动机构组成，变速箱控制器控制电机的转速和转动方向从而径向移动传动钢环(11)，一个位置传感器和传动机构相连直接反映传动钢环(11)的准确位置；变速箱控制器将传动钢环(11)的理想位置和实际位置进行比较， 实施自动控制使其误差趋于零。
全文摘要
一种新型CRT锥环式变速器系统，该系统由传动钢环(11)、主动锥轮(12)、换挡驱动齿轮(13)、行星轮换向机构(14)、换向拨叉(15)、固定端面齿环(16)、输入轴(17)、换向滑块齿环(18)、行星轮外齿圈(19)；花键轴(20)；弹性挡圈(21)、被动锥轮(22)、输出轴(23)、转动拨叉(24)和转动导轨(25)所组成。新型CRT变速器的零部件数量少，加工方便，没有复杂昂贵的液压伺服机构，没有技术要求很高的湿式多片离合器和液力变矩器，没有特殊钢材制造的柔性钢带，其制造成本与手动齿轮变速器相当，是一种理想的汽车无极变速器，具有极其可观的经济效益和市场需求潜力。
文档编号F16H15/18GK102506134SQ201110441690
公开日2012年6月20日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者刘贻樟, 江丛寿, 陈汉雄 申请人:广东戈兰玛汽车系统有限公司