一种无限变速方法及无限变速器

具体实施方式：

本发明提出了一种可实现传动比的连续而无限变化的新的方法，它是在变速箱体内设置一动力传递轮，该传递轮与从动齿轮相连，可使两者固定在同一转动轴上，由控制单元控制动力传递轮作轴向滑移，在动力传递轮作移动的过程中，其轮缘可与传递动力之主动轮端面触点通过传递介质接触，产生摩擦力，由于两者中心轴线相互垂直，因此，当动力传递轮中心垂面与主动轮中心线具有一定的距离时，会相对其中心线产生一定的扭矩，从而使主动轮带动动力传递轮转动，同时带动与动力传递轮相连之从动齿轮转动，使之输出转速比，从而实现无限变速。

本发明主动轮与动力传递轮之间的传递介质采用高压油注填充所形成的油层，进行动力的摩擦交换，这种方式可减少主动轮和动力传递轮与高压油层的摩擦和能量的损耗，节约能源。

为保证摩擦交换的可靠性，本发明主动轮与动力传递轮之间的摩擦交换为摩擦点阵交换，即使主动轮与动力传递轮之间多点接触。

为实现汽车的无限变速，所输出的扭矩调节可通过输出扭矩传感器实现，通过输出扭矩传感器与控制单元相接，由输出扭矩传感器传递信号，使控制单元控制高压油输出压力，以调节主动轮与动力传递轮之间的摩擦力大小，并向线性移位机构发出调整信号，线性移位机构带动动力传递轮在沿从动齿轮轴轴线滑移，从而改变了输出扭矩的大小，实现对输出齿轮转速的调整。

图1～图6展示了依据本发明方法所设计的一个具体实施例。

如图所示，本发明装置包括动力输入轴1，变速箱体17，动力输出轴9，所述变速箱体17内设有由动力输入轴1带动转动之主动轮2及固定在动力输出轴9上之输出齿轮8，其特征在于：在变速箱体17内，于主动轮2与从动齿轮7之间，还设有一动力传递轮5，该动力传递轮5通过线性位移机构12与控制单元18相连，与从动齿轮7一起固定在从动齿轮轴6上，可由线性位移机构12带动沿其轴向作向左或向右的移动。如图1、图3、图5所示，该动力传递轮5轴心线与主动轮2轴心线垂直，其轮缘之最边缘点可与主动轮2之顶端面某点位置通过传递介质相接触，使之产生摩擦力，当该点与主动轮2轴心具有一定距离时，会产生一摩擦力矩，使其作绕其自身轴心线的转动，从而带动从动齿轮7转动。

为了保证摩擦力的可靠实现，本发明主动轮2成组设置，可使动力传递轮5与主动轮2相接触的点为四个，形成一摩擦点阵，其中与动力输入轴1相接的为主动轮2.1，其余分别为2.2、2.3、2.4，各轮通过四个方向调配轮4相互连接成整体，方向调配轮4通过调配轮轴11固定在变速箱箱体17上。

在主动轮2与动力传递轮5之间设有微小的空隙，该空隙旁边设有正向高压喷油嘴13和反向高压喷油嘴15，可成对设置，也可以通过调节开关由一个喷油嘴同时实现正向和反向的喷射。正向高压喷油嘴13和反向高压喷油嘴15与高压油泵相连，两油嘴喷出口位于主动轮2与动力传递轮5之间切线位置，亦可根据主动轮2的布置设置4个，分别喷出正转高压油注14和反转高压油注16，使主动轮2与动力传递轮5之间形成一由高压喷油注填充所形成的油层，可填充两者之间的空隙，充当主动轮2与动力传递轮5传递介质，利用油膜的剪切作用来传递动力，使之形成摩擦交换。

所述动力传递轮5的移动是通过线性位移机构12实现的，它包括一活塞杆12.1和活塞缸12.2，活塞杆12.1一端置于活塞缸12.2缸体内，另一端端部加工有凸缘，可嵌合于动力传递轮5对应开设的凹槽内。线性移位机构12与控制单元18相连，当控制单元18控制高压油泵向活塞缸12.2之无杆腔注入高压油时，可推动活塞杆12.1向如图所示之左向移动；而当控制单元18控制高压油泵向活塞缸12.2之有杆腔注入高压油时，可推动活塞杆12.1向如图所示之右向移动。活塞杆12.1移动的位置和距离决定了动力输出轴9的转向及转速比。

所述控制单元18与输出转矩传感器10电连接，输出转矩传感器10位于输出齿轮8旁边位置，可感应输出齿轮8之转矩，控制单元18根据输出转矩10所发出的信号，可调节高压油泵出口压力，以调节主动轮2与动力传递轮5之间的摩擦力大小，同时向线性移位机构12发出调整信号，线性移位机构12带动动力传递轮5在沿从动齿轮轴6轴线滑移，从而改变了输出扭矩的大小，实现对输出齿轮8转速的调整。

控制单元18的设计应具有以下主要功能：

1.自适应功能：在运行过程中，能自动识别车辆所行驶的各种不同路面及工况所需的扭矩，从而采取相应的优化调整。

2.抗干扰功能：软件能够排除汽车工况、道路、气候等各种因素的干扰，通过滤波、补偿等措施，使软件稳定工作。

3.自诊断功能：软件能自动识别传感器、高压油泵、控制器等各种故障并报警。

本发明的工作过程：

正转变速：如图1、图2所示，动力从动力输入轴1输入后，与马达连接的主动轮2.1，通过主动轮方向调配轮4，将动力分配给另外三个主动轮2.2、2.3、2.4，动力传递轮5处于+r位置，正转高压喷油嘴13将喷射出高压油，形成正转高压油注14，并填充于动力传递轮5与各主动轮2的空隙中，使各主动轮2与动力传递轮5产生摩擦力，动力发生传递，动力传递轮5正向转动，从而带动从动齿轮7转动，通过从动齿轮7与输出齿轮8的啮合，可将动力传递给输出齿轮8，动力输出轴9输出动力。此时变速器输出的变速比为：r·X/(R·Y)(式中r为动力传递轮5轮缘与主动轮2接触点距主动轮2中心线距离，即表示动力输出齿轮5处在+r位置；x表述从动齿轮7齿数；R表示动力传递轮5半径；y表示输出齿轮8齿数)。这时，输出扭矩传感器10将感应到的输出扭矩信号发送到控制单元(ECU)18，由控制单元18控制相对应的喷油压力，并向线性移位机构12发出调整信号，线性移位机构12的带动动力传递轮5在沿从动齿轮轴6轴线滑移，从而得到理想的+r值。

空档：如图3、图4所示，当动力传递轮5处于主动轮2轴心位置时，r＝0时，这时输入的力矩为零，动力不发生传递，因此输出齿轮8输出比为零。

反转变速：如图5、图6所示，动力从动力输入轴1输入后，与马达连接的主动轮2.1通过主动轮方向调配轮4将动力分配给另外三个主动轮2.2、2.3、2.4，动力传递轮5处于-r位置，反转高压喷油嘴15将喷射出高压油，形成反转高压油注16，并填充于动力传递轮5与各主动轮2的空隙中，使各主动轮2与动力传递轮5产生摩擦力，动力发生传递，动力传递轮5反向转动，从而带动从动齿轮7反向转动，通过从动齿轮7与输出齿轮8的啮合，可将动力传递给输出齿轮8，动力输出轴9输出动力。此时变速器输出的变速比为：-r·X/(R·Y)(式中r为动力传递轮5轮缘与主动轮2接触点距主动轮2中心线距离，即表示动力输出齿轮5处在-r位置；x表述从动齿轮7齿数；R表示动力传递轮5半径；y表示输出齿轮8齿数)。这时，输出扭矩传感器10将感应到的输出扭矩信号发送到控制单元(ECU)18，由控制单元18控制相对应的喷油压力，并向线性移位机构12发出调整信号，线性移位机构12的带动动力传递轮5在沿从动齿轮轴6轴线滑移，从而得到理想的-r值。

本发明由控制单元18控制动力传递轮5位置(控制输出比)，正转高压喷油嘴13和反转高压喷油嘴15的启闭，以及喷油的压力。控制单元18通过检测动力传递轮5位置和输出扭矩传感器10的信号，综合运转状况，计算、决定优化的工作条件。

图7展示了本发明控制单元工作过程。

当汽车点火后，控制单元18上电，处于工作状态，开启随车的高压油泵并同时进行无限变速器功能自检。若发现异常情况时，报警电路会发出报警信号，并进入后备工作程序，保证车辆基本行驶功能。若自检正常，则依据驾驶员的操作意向进入正常工作状态。

进入正常工作程序后，控制单元18检测汽车车速、发动机转速及工作温度、节气门位置、歧管真空度、扭矩传感器、档位位置、制动信号等输入信号进行多参数综合运算处理，根据驾驶需求、最佳经济性、最佳动力性、最佳排放量等控制指标，发出控制信号驱动动力传递轮5的线性移位机构12动作并通过高压油泵控制正、反转高压喷油嘴13、15进行相应动作，使本发明无限变速器、发动机在不同油门开度和各种行驶环境下都能处于最佳工作状态。

本发明控制单元18可成为一个独立单元只为无限变速器本身服务，也可以与车辆中的发动机ECU或整车的ECU结合在一起，可优化整车的工作效率。