一种用电机控制机械传动调速的金属带式无级变速器及方法技术

本发明专利技术公开了一种用电机控制机械传动调速的金属带式无级变速器变速器包括：传动轴，其包括平行设置的主动轴和从动轴；第一丝杠轴，可旋转的固定在主动轴上；第二丝杠轴，可旋转的固定在所述从动轴上；第一调速机构，能够带动主动锥盘沿着主动轴的轴向移动；第二调速机构，其可旋转的支撑在从动活动锥盘上，同时套设第二丝杠轴并且螺纹配合；能够带动所述从动活动锥盘沿着所述从动轴的轴向移动；并采用双电机控制的机械传动方式的加压调速机构，可以减少液压元件、降低维护难度，并提高了传动效率，通过一种机械传动调速电机控制方法精确改变调速电机的转子电路电流，实现调速电机转速调节，延长电机的使用寿命，缩短响应时间和提高续航稳定性。

Metal belt type stepless speed variator and method for controlling speed of mechanical transmission by motor

The invention discloses a motor control mechanical transmission speed of metal belt CVT transmission includes a transmission shaft, which is arranged in parallel drive shaft and a driven shaft; the screw shaft is rotatably fixed on the driving shaft; second screw shaft is rotatably fixed on the driven shaft first; a regulating mechanism, can drive the driving cone disk drive shaft move along the axial direction; second speed regulating mechanism, which can rotate the support on the driven movable cone plate, and second sets of screw shaft and screw thread; can drive the driven movable cone plate along the axial movement of the driven shaft speed and pressure; the mechanical transmission mechanism of double motor control, can reduce the hydraulic components, reduce the maintenance difficulty, and improve the transmission efficiency, through a mechanical drive motor precise control method The speed of the motor is adjusted by adjusting the rotor current of the speed regulating motor, which can prolong the service life of the motor, shorten the response time and improve the stability of the life.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车传动
，特别涉及一种用电机控制机械传动调速的金属带式无级变速器，及一种机械传动调速电机控制方法。
技术介绍
目前,通用的无级变速器调速及加压系统为电子控制液压系统,此类系统的特点是可以按照预先设定的控制策略,根据转速和扭矩的需求调速和对锥盘施加压力,但液压系统的能耗和成本较高,可靠性较低。现有机械电子控制的无级变速器多用在小功率工况中如摩托车,或微型汽车,但由于其功率较小,尚无必要对加压系统和调速系统的负载加以优化。但在大功率的应用中,如汽车,加压和调速系统过高的载荷就会大大影响系统的性能、可靠性和寿命，因此应用较少。现有普遍应用在汽车上的无级变速器主要为金属钢带式和摆销链式无级变速器(CVT)，二者最大区别就是在挠性传动元件上，前者多为推块式金属V形带，后者为摆销链，但调速机构大体一致，都采用电子控制液压系统推动调速锥盘上的主动带轮，改变主从传动带轮的半径来进行调速。此类系统的特点是可以按照预先设定的控制策略,根据转速和扭矩的需求调速和对锥盘施加压力，但由于采用液压系统不可避免的存在液压系统的能耗高，成本高，加工、安装精度高，可靠性低的缺点，其中的各种液压阀，泵是主要的耗能元件，据有关资料统计无级变速器中的泵、液压系统和液力变矩器消耗了总输入能量的27％(根据日本10～15循环工况计算)或16.7％(按照欧洲NEDC循环工况计算)，正是这一能量损耗导致无级变速器使发动机工作在最佳状态下而节油的优势被削弱，仅取得和手动变速器(MT)相当的油耗结果，虽然效率更高的无级变速器也已逐渐面世，但是由于液压系统导致的效率损失仍旧不能忽视，且由于无级变速器的结构往往比较复杂，采用液压系统对维护要求高，无级变速器损坏往往不能修理只能整体更换。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是设计开发了一种用电机控制机械传动调速的金属带式无级变速器，采用电机控制的机械传动方式的加压调速机构，可以减少液压元件、降低维护难度，并采用多头螺杆传动，提高了传动效率。本专利技术还有一个目的是设计一种用电机控制机械传动调速的金属带式无级变速器调节方法：采用双电机交叉耦合同步控制调速机构，精准控制变速器的变速比，还可以采用单电机控制调速机构，另一调速机构自适应调速半径,实现变速器变速比输出的精确控制。本专利技术还有一个目的是设计一种用电机控制机械传动调速的金属带式无级变速器调节方法，通过精确改变调速电机的转子电路电流，实现调速电机转速调节，规避了在频繁启动、启动较慢或启动过程较长的情况下，调速电机发热严重的现象，延长了调速电机使用寿命，缩短了变速器响应时间。本专利技术提供的技术方案为：一种用电机控制机械传动调速的金属带式无级变速器，包括：主动轴，其可旋转的支撑在变速器壳体上，用于接收发动机或电机的旋转动力；从动轴，其可旋转的支撑在变速器壳体上，用于输出旋转动力；以及第一丝杠轴，其内部中空，外表面设置有螺纹，并且可旋转的固定在所述主动轴上；第二丝杠轴，其内部中空，外表面设置有螺纹，并且可旋转的固定在所述从动轴上；第一调速机构，其可旋转的支撑在主动活动锥盘上，同时套设所述第一丝杠轴并且螺纹配合；能够带动所述主动锥盘沿着所述主动轴的轴向移动；第二调速机构，其可旋转的支撑在从动活动锥盘上，同时套设所述第二丝杠轴并且螺纹配合；能够带动所述从动活动锥盘沿着所述从动轴的轴向移动；第一电机，其驱动所述第一丝杠轴旋转；第二电机，其驱动所述第二丝杠轴旋转。优选的是，所述第一调速机构，包括：第一加压推缸，其为圆筒形并且一端通过轴承支撑在所述主动活动锥盘上；第一调速螺母，其位于第一加压推缸内部，并固定在所述第一加压推缸的另一端，所述第一调速螺母的中心孔内螺纹和所述第一丝杠轴的外螺纹配合；所述第二调速机构，包括：第二加压推缸，其为圆筒形并且一端通过轴承支撑在所述从动活动锥盘上；第二调速螺母，其位于第二加压推缸内部，并固定在所述第二加压推缸的另一端，所述第二调速螺母的中心孔内螺纹和所述第二丝杠轴的外螺纹配合。优选的是，所述丝杠轴和所述调速螺母之间设置有滚珠，用于减小传动摩擦阻力。优选的是，所述第一丝杠轴靠近所述主动活动锥盘的一端与主动活动锥盘之间设置第一压紧弹簧和/或所述第二丝杠轴靠近所述从动活动锥盘的一端与从动活动锥盘之间设置第二压紧弹簧。优选的是，还包括减速装置，包括：减速小齿轮，其固定连接所述电机输出轴；减速大齿轮，其为斜齿圆柱齿轮，其与所述减速小齿轮啮合，并与蜗杆轴同轴；蜗轮，其固定在所述丝杠轴远离所述锥盘的一端，并且与所述蜗杆啮合。优选的是，还包括：轮速传感器，其设置在主动固定锥盘和/或从动固定锥盘的圆周外缘附近；导向滑轨，其分别固定在所述第一调速机构和第二调速机构的外部；定位标尺，其分别固定在所述第一调速机构和第二调速机构的外表面，并穿过所述导向滑轨的长条形滑槽；位移传感器，其设置在变速器壳体内侧，通过测量定位标尺的位移来测量所述活动锥盘与固定锥盘之间的距离。优选的是，还包括：输入轴，其和所述主动轴同轴设置，用于接收来自发动机或电机的旋转动力；离合器，其设置在所述输入轴和主动轴之间，选择性的结合和分离。优选的是，所述离合器为电磁离合器或液压离合器。优选的是，还包括：单电机控制模式和双电机耦合控制模式；所述单电机主动控制模式，所述第一电机或所述第二电机开启，另一电机关闭，实现传动比调节；所述双电机耦合控制模式，所述第一电机和第二电机同时启动，实现传动比调节。本专利技术的目的还可由一种机械传动调速电机控制方法进一步实现，，包括：当汽车需要变速到目标vth时，通过调节第一调速电机和/或第二调速电机的转子电路电流IS实现，其中，其为主动活动锥盘相对于主动固定锥盘之间的距离变化量或从动活动锥盘与相对于动固定锥盘的距离变化量；vr为汽车变速前行驶速度，η为蜗杆头数对应的传动效率，λ为减速输出装置的传动比；k为变速器目标变速比；US为调速电机外加直流电压，为电机常数，Rs为电动机电枢组直流电阻，KT是与调速电机结构相关的常数，φ为旋转磁场的每级磁通，t为调速电机通电时间为0.5s～3s，是转子电流的有功分量角度常数，m为丝杠轴螺距，S1主动活动锥盘与主动固定锥盘之间的距离，S2为从动活动锥盘与从动固定锥盘之间的距离。有益效果1、本专利技术的所述的一种用电机控制机械传动调速的金属带式无级变速器变速器，采用电机控制的机械传动方式的加压调速机构，可以减少液压元件、降低维护难度，并采用多头螺杆传动，提高了传动效率。2、本专利技术的所述的一种用电机控制机械传动调速的金属带式无级变速器变速器，调速电机输出轴制动离合器与调速电机同轴，实现固定速比输出，防止电机堵转，延长了电机的使用寿命。3、本专利技术的所述的一种用电机控制机械传动调速的金属带式无级变速器变速器，离合器动力输入轴与变速器动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用电机控制机械传动调速的金属带式无级变速器，其特征在于，包括：主动轴，其可旋转的支撑在变速器壳体上，用于接收发动机或电机的旋转动力；从动轴，其可旋转的支撑在变速器壳体上，用于输出旋转动力；以及第一丝杠轴，其内部中空，外表面设置有螺纹，并且可旋转的固定在所述主动轴上；第二丝杠轴，其内部中空，外表面设置有螺纹，并且可旋转的固定在所述从动轴上；第一调速机构，其可旋转的支撑在主动活动锥盘上，同时套设所述第一丝杠轴并且螺纹配合；能够带动所述主动锥盘沿着所述主动轴的轴向移动；第二调速机构，其可旋转的支撑在从动活动锥盘上，同时套设所述第二丝杠轴并且螺纹配合；能够带动所述从动活动锥盘沿着所述从动轴的轴向移动；第一电机，其驱动所述第一丝杠轴旋转；第二电机，其驱动所述第二丝杠轴旋转。

【技术特征摘要】
1.一种用电机控制机械传动调速的金属带式无级变速器，其特征在于，
包括：
主动轴，其可旋转的支撑在变速器壳体上，用于接收发动机或电机的旋
转动力；
从动轴，其可旋转的支撑在变速器壳体上，用于输出旋转动力；
以及
第一丝杠轴，其内部中空，外表面设置有螺纹，并且可旋转的固定在所
述主动轴上；
第二丝杠轴，其内部中空，外表面设置有螺纹，并且可旋转的固定在所
述从动轴上；
第一调速机构，其可旋转的支撑在主动活动锥盘上，同时套设所述第一
丝杠轴并且螺纹配合；能够带动所述主动锥盘沿着所述主动轴的轴向移动；
第二调速机构，其可旋转的支撑在从动活动锥盘上，同时套设所述第二
丝杠轴并且螺纹配合；能够带动所述从动活动锥盘沿着所述从动轴的轴向移
动；
第一电机，其驱动所述第一丝杠轴旋转；
第二电机，其驱动所述第二丝杠轴旋转。
2.根据权利要求1所述用电机控制机械传动调速的金属带式无级变速
器，其特征在于，所述第一调速机构，包括：
第一加压推缸，其为圆筒形并且一端通过轴承支撑在所述主动活动锥盘
上；
第一调速螺母，其位于第一加压推缸内部，并固定在所述第一加压推缸
的另一端，所述第一调速螺母的中心孔内螺纹和所述第一丝杠轴的外螺纹配
合；
所述第二调速机构，包括：
第二加压推缸，其为圆筒形并且一端通过轴承支撑在所述从动活动锥盘
上；
第二调速螺母，其位于第二加压推缸内部，并固定在所述第二加压推缸
的另一端，所述第二调速螺母的中心孔内螺纹和所述第二丝杠轴的外螺纹配
合。
3.根据权利要求2所述用电机控制机械传动调速的金属带式无级变速
器，其特征在于，所述丝杠轴和所述调速螺母之间设置有滚珠，用于减小传
动摩擦阻力。
4.根据权利要求1或2所述用电机控制机械传动调速的金属带式无级变
速器，其特征在于，所述第一丝杠轴靠近所述主动活动锥盘的一端与主动活
动锥盘之间设置第一压紧弹簧和/或所述第二丝杠轴靠近所述从动活动锥盘
的一端与从动活动锥盘之间设置第二压紧弹簧。
5.根据权利要求4所述用电机控制机械传动调速的金属带式无级变速
器，其特征在于，还包括减速装置，包括：
减速小齿轮，其固定连接所述电机输出轴；
减速大齿轮，其为斜齿圆柱齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷雨龙，贾玉哲，张英，刘科，徐俊，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22