BJ2020輕型越野車制動(dòng)器設(shè)計(jì)
BJ2020輕型越野車制動(dòng)器設(shè)計(jì),bj2020,輕型,越野車,制動(dòng)器,設(shè)計(jì)
佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
附錄1 中文譯文
無級(jí)變速器應(yīng)用的一種新泵
摘要
多年來,齒輪和內(nèi)齒輪油泵在無級(jí)變速器（CVT）中已經(jīng)很常見了。在他們努力提高CVT的功率密度和效率同時(shí),工程師們對(duì)其類型的泵進(jìn)行研究,以便更好地應(yīng)對(duì)不斷增加的需求。CVT壓力水平的提高,使變速器轉(zhuǎn)矩增加效率更高,這使液壓系統(tǒng)有效性和效率等問題變得越來越重要。
雙重斯托克葉片泵提供了一個(gè)答案。他們基本由兩個(gè)獨(dú)立的,不相同的部分形成,因此泵能工作在不同的壓力水平。他有解決設(shè)計(jì)成本效益方案的能力，像開關(guān)或分居高/低壓電路內(nèi)單級(jí)泵單元。為液壓CVT的電力需求提供了一個(gè)更好的答案。此外,葉片設(shè)計(jì)緊湊,并在最低速期提供高容量效率，不限制軸的壓力補(bǔ)償。
理解無級(jí)變速器要求,van doorne's transmissie關(guān)注于滾筒葉片(RV)泵的發(fā)展避免不利的啟動(dòng)性能,典型的磨損行為和相對(duì)較高的生產(chǎn)成本伴隨傳統(tǒng)葉片泵的設(shè)計(jì)。這導(dǎo)致了幾個(gè)設(shè)計(jì)原型CVT變速器廠家表明為RV泵準(zhǔn)備市場(chǎng)。
CVT泵的要求
當(dāng)前CVT的變速器設(shè)計(jì)包含幾個(gè)功能,在變速器附近提供燃油如控制離合器、液力變矩器、潤滑和冷卻等(圖1)。通常改變速器關(guān)鍵要求中的壓力和流量。最近在空轉(zhuǎn)/啟動(dòng)條件中得到了重要影響減少引擎空轉(zhuǎn)速度，因此影響發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵的流量,加強(qiáng)了這一泵的效果，壓力增長到最大,允許泵的位移量效率提高。
對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用程序,嚴(yán)重的禁止從超速轉(zhuǎn)向亞速。如圖2所示工作點(diǎn)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低和大油門啟動(dòng)時(shí)是相同的。CVT編程方式特性會(huì)導(dǎo)致額外的需求。協(xié)調(diào)動(dòng)力系統(tǒng)控制概念基于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩控制在某些情況下導(dǎo)致附加的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和瞬態(tài)比,偶爾部分減輕了這些需求。
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的無級(jí)變速傳動(dòng)效率的影響在兩個(gè)方面:
1.無級(jí)變速器自身的力量要求是基于變速器和傳動(dòng)組件的需求。
2.通過區(qū)別最佳和可實(shí)現(xiàn)的皮帶夾緊力,從而影響變速器效率。
液壓動(dòng)力在平靜的驅(qū)動(dòng)周期平均可以低至300瓦的相當(dāng)大的部分是在控制,潤滑和效率上損失。然而必須設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以滿足在20mm/s以50 kN夾緊力的瞬變期間滑輪位移。即使在輪缸之間的力量交換,最大的液壓動(dòng)力需求可以達(dá)到值接近1000W大，造成的滑輪之間的力比在快速轉(zhuǎn)變。這個(gè)需求會(huì)導(dǎo)致解決方案將是合并工程驅(qū)動(dòng)泵發(fā)動(dòng)機(jī)此刻是最方便的來源提供這種能力。
引擎速度在500到7500 rpm的范圍。發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)不斷輸送泵,大小以滿足最關(guān)鍵的情況下,創(chuàng)建流量在所有其他情況下過度和相關(guān)的功率損耗。流量控制閥門不能提供一個(gè)解決方案,因?yàn)檫€需要泵流量。
加壓前的盈余被放出，泵的優(yōu)化系統(tǒng),液壓回路和連續(xù)變量的使用,可切換或多個(gè)泵在不同工作壓力可以實(shí)現(xiàn)降低功耗。
泵的體積位移直接影響液壓系統(tǒng)的功率要求。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩和最大選擇系統(tǒng)壓力的影響這一體積。一個(gè)系統(tǒng)基本上類似于圖1,方程1可導(dǎo)出。
(1)
其中
=泵的位移量[]
=發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩[]
=扭矩放大系數(shù)[-]
=最大次級(jí)(系統(tǒng))的壓力[]
=常數(shù)依賴變速器參數(shù)如二級(jí)缸表面,最大的轉(zhuǎn)變速度,輪角度,帶輪摩擦,安全鎖模力等。[-]
= 泵泄漏定義常數(shù)[]
=液壓泄漏定義常數(shù)[ ]
=依賴輔助流常數(shù)
在臨界狀態(tài),對(duì)于大多數(shù)無級(jí)變速確定泵的位移量近似是相等的。常量.因此適用于多個(gè)傳輸。扭矩放大系數(shù)是一個(gè)重要的參數(shù)。大多數(shù)無級(jí)變速器配有扭矩轉(zhuǎn)換器,可以放大最大發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩到主軸。為了處理增加轉(zhuǎn)矩,氣缸表面或壓力水平必須擴(kuò)大。一個(gè)表面增加導(dǎo)致位移量增加。如果選擇離合器作為發(fā)射裝置,沒有轉(zhuǎn)矩放大,因此泵選擇較小。圖3顯示了計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值之間的關(guān)系見文獻(xiàn)[1]/[2]/[3]/[4]。顯然,泄漏量影響線性轉(zhuǎn)矩之間的中酸性,壓力和位移量,尤其是小排量泵。
圖3:位移量無級(jí)變速泵([cc/rev])。判斷的無級(jí)變速變矩器(左)或離合器(右)最大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和最大壓力的函數(shù)。
減少變速器損失,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須能夠控制低帶夾緊力在頻繁發(fā)生低發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩期間[3]。最小系統(tǒng)壓力低和小輪缸表面使這個(gè)小缸表面從而導(dǎo)致高最大壓力水平，假設(shè)最大轉(zhuǎn)矩增加最大扭矩的標(biāo)準(zhǔn)，CVT變速器一般增長如圖中[1]/[4 l /[5]。
更高的壓力導(dǎo)致額外的液壓回路的泄漏。這些損失的部分在一定程度上由最初的機(jī)械泵效率逐漸上升壓力補(bǔ)償。減少最小壓力水平也增加了補(bǔ)償?shù)膿p失減少泄漏，進(jìn)行優(yōu)化液體損失與變速器之間損失影響最優(yōu)最大系統(tǒng)壓力水平。
液壓系統(tǒng)的最優(yōu)最大系統(tǒng)壓力可以通過計(jì)算泵轉(zhuǎn)矩估計(jì)方程1和2。
(2)
其中：
=轉(zhuǎn)矩[Nm]
=瞬態(tài)次級(jí)壓力[]
=液壓泵效率[-]
圖4顯示了一個(gè)泵預(yù)計(jì)在瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩和最大次級(jí)壓力中壓力為250N則引擎運(yùn)行在1500 rpm。直線表示常數(shù)變速器施加的夾緊靜態(tài)壓力。二級(jí)圓柱表面和泵位移量變化沿著這些線路,數(shù)據(jù)分別顯示的情況正常,泵和液壓泄漏可忽略不計(jì)。
圖4:判斷泵轉(zhuǎn)矩依賴于次級(jí)和最大次級(jí)壓力為250Nm的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在1500rpm，正常泄漏(左),無滲漏(右)
夾緊力20%,數(shù)據(jù)顯示最優(yōu)最大次級(jí)壓力接近45bar,超過80bar。兩個(gè)圖都顯示最優(yōu)壓力下降百分比更高。大多數(shù)時(shí)候變速器處理有限的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩,因此需要有限的夾緊力。允許減少泄漏使最大壓力增加水平導(dǎo)致減少功率耗,以防變速器效率受到最佳夾緊力影響。計(jì)算這一壓力將進(jìn)一步上升。
泵系統(tǒng)必須能夠應(yīng)付不斷增加的最大壓力,在實(shí)踐中達(dá)到60到80bar。這些價(jià)值的已知值大大高于35到45bar。
目前大多數(shù)無級(jí)變速泵都位于軸后的發(fā)動(dòng)裝置。相對(duì)較大的泵轉(zhuǎn)子使主軸能夠通過。但容易導(dǎo)致大型泵外殼變形和泄漏。
系統(tǒng)最大壓力需要較小的泵的設(shè)計(jì),以減少泄漏。小的外殼可以設(shè)計(jì)成更硬的并提供重量優(yōu)勢(shì)。為了防止傳動(dòng)損失,小泵可以定位在主軸的結(jié)束。他們隨意地放置在發(fā)動(dòng)設(shè)備和遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)齒輪鏈傳動(dòng)之后，這在某些情況下有助于減少傳播長度。它還可以防止需要泵驅(qū)動(dòng)軸穿過主軸
表1總結(jié)了一些典型的無級(jí)變速泵的要求
泵系統(tǒng)規(guī)劃
泵的選擇
目前,在大多數(shù)無級(jí)變速齒輪泵或內(nèi)齒輪油泵類型泵的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了自動(dòng)變速器。最近從葉片式泵領(lǐng)域引入無級(jí)變速動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)[6]。
通常齒輪和內(nèi)齒輪油泵類型泵的密封性是基于部件的公差定義關(guān)鍵的徑向間隙內(nèi)的泵[7]。接近公差意味著更好的效率,也意味著更昂貴的部件,減少由于磨損的風(fēng)險(xiǎn)效率的增加。為了這些類型泵得到更高的壓力如無級(jí)變速,則成本增加措施為徑向壓力補(bǔ)償,另外:密封圈或復(fù)雜的轉(zhuǎn)子概要[8]是必需的。另一個(gè)解決方案是泵位移量的增加,接受相應(yīng)的功率損耗。
在葉片泵的設(shè)計(jì)討論中泄漏是可以避免的，葉片之間的聯(lián)系和凸輪密封圈的徑向間隙,如圖5所示。在此值得注意的是容積效率低的原因可以忽略不計(jì)。
這時(shí)葉片葉輪泵是推動(dòng)作為無級(jí)變速的一個(gè)合乎邏輯的選擇。從技術(shù)層面上說,這是個(gè)有爭議的選擇。葉片的傾斜,轉(zhuǎn)子之間接觸面積大、運(yùn)行面積小，葉片與石油的存在會(huì)導(dǎo)致葉片粘連的問題[9],這擾亂了微妙的徑向力平衡的葉片泵是依靠放電和吸力之間防止發(fā)生短路。
葉片通常需要某種程度的排放壓力,推動(dòng)它對(duì)凸輪和克服粘性剪切與葉片之間的摩擦。這有幾大缺點(diǎn),比如由在葉片和凸輪之間摩擦引起的機(jī)械效率降低,最低壓力要求不低于泵不能運(yùn)行和不利啟動(dòng)行為中缺乏排放壓力，防止泵自吸。滾筒葉片泵如圖6所示,從燃油泵已知技術(shù)提供了一個(gè)解決這些缺點(diǎn)的方法。它的工作原理是基于一個(gè)更積極的由徑向力平衡離心力的滾軸上可以有更大的影響力。
滾筒不粘由于相對(duì)較大運(yùn)行的和有限的滾筒之間的接觸面積和載體。它有一個(gè)良好的啟動(dòng)行為,并允許吸入和排出壓力成為平等的。
進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)跟滾筒的結(jié)構(gòu)。滾筒可以自由旋轉(zhuǎn)，不斷變化的接觸凸輪和載體幾乎經(jīng)得住磨損。降低機(jī)械效率,如葉片泵[10],磨損造成的凸輪變化不定的接觸。沒有彎曲轉(zhuǎn)矩的情況下由切力引進(jìn),使其機(jī)械地強(qiáng)調(diào)傾斜葉片有利地工作。在成本方面滾筒形狀和公差要求在葉片泵的設(shè)計(jì)中提供15%的成本效益比。
表2顯示了一些泵的類型之間的比較,故用于無級(jí)變速。
泵系統(tǒng)
從系統(tǒng)的角度雙葉輪泵提供優(yōu)勢(shì)。他們基本上由兩個(gè)獨(dú)立的泵聚集在一個(gè)軸。這在增加了一個(gè)或兩個(gè)閥門的情況下提供了以下功能。圖7顯示了一些示例:
l 開關(guān),可以有兩個(gè)或三個(gè)流動(dòng)交付模式(單1,單2、雙)
l 防止泵級(jí)的高速推進(jìn)與其他導(dǎo)致的空穴現(xiàn)象(混聯(lián))
l 節(jié)能的流量減少或減少壓降(吸力控制)。
l 分離壓力電路(高低壓)
組合
潤滑壓力可用于被動(dòng)控制開關(guān)閥(圖1)。這可以節(jié)省一個(gè)控制閥。迎風(fēng)氣流不足,潤滑壓力下降后泵切換到最大排量。在開關(guān)閥作為一個(gè)流量控制閥的時(shí)候如(圖8)。
可實(shí)現(xiàn)的功耗降低液壓系統(tǒng)依賴于驅(qū)動(dòng)循環(huán)泵系統(tǒng)布局。NEDC循環(huán),比常規(guī)系統(tǒng)減少電力消耗約為60%。這減少了1.4%的耗油量。由于減少次生扭矩和增加離心壓力滑輪的原因增加車輛速度次級(jí)壓力下降。在高速度,降低功耗轉(zhuǎn)化為燃料消耗的80%可以達(dá)到節(jié)省高達(dá)3.0%,忽略較高的發(fā)動(dòng)機(jī)功率。在車輛快速加速時(shí)幾千瓦的功率降低對(duì)車輛性能有顯著的影響。
系統(tǒng)與連續(xù)變量泵可以提供進(jìn)一步的效率優(yōu)勢(shì)[11]。然而有以下這些缺點(diǎn)：
l 降低容積效率引起凸輪和機(jī)蓋之間的間隙增加。
l 容積效率降低泵的位移量減少。
l 泵流量控制可能需要一個(gè)最低壓力水平高于最低CVT的壓力。一個(gè)電機(jī)泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可能是必須的
l 流量控制增加變速器控制的復(fù)雜性。
l 相對(duì)較高的成本。
l 有限的改善可轉(zhuǎn)換泵系統(tǒng)使其不得大于額外成本 表3顯示了對(duì)照的一些選項(xiàng)。
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
正如前面提到的,快速改變變速器對(duì)泵的大小有很嚴(yán)格的需求,流量需求受到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的影響。輪缸的表面及其配置在液壓回路中發(fā)揮作用。
電路的布局,也是變速器夾緊力KpKs比率是很重要的。這個(gè)參數(shù),如圖9所示,確定主次夾緊力之間的比率,需要保持變速器在靜止的條件下。
關(guān)于主要和次要汽缸壓力,三個(gè)電路是已知的。
a. 一個(gè)電路次級(jí)壓力比主要壓力大。
b. 電路可以自由選擇氣缸壓力。
c. 電路有兩個(gè)壓力級(jí)氣缸。
圖10顯示了一些示例。第一個(gè)電路通常包含一個(gè)壓力控制閥來控制次級(jí)壓力并提供了夾緊力。
主要的壓力是通過換向閥控制傳動(dòng)比的次級(jí)壓力。這個(gè)簡單的低成本電路具有以下特性：
l 氣缸表面比率 設(shè)置為所需的最大KpKs保持在超速檔變速器時(shí)加上一個(gè)額外的安全動(dòng)態(tài)情況?？焖俑淖兿蛳聜鲃?dòng),在這期間最關(guān)鍵的是次級(jí)氣缸是滿的。次級(jí)氣缸表面因此在確定泵的大小時(shí)是一個(gè)重要的參數(shù),
l 改變流量不是只有部分氣缸之間的轉(zhuǎn)移，泵必須提高最流量的轉(zhuǎn)變。
l 壓力控制閥位于流量流出的主要位置。次級(jí)壓力不能減少至低于輔助壓力(見圖左)。
在第二個(gè)電路最大的初級(jí)和次級(jí)缸之間的氣缸壓力開關(guān)。電路包含一個(gè)3/3閥每缸的管路壓力由壓力控制閥門控制[1]/[2]。該電路具有以下特性：
l 氣缸表面比。可以選擇以滿足最頻繁發(fā)生的KpKs比。這樣初級(jí)和次級(jí)壓力位置大部分時(shí)間互相選擇,這個(gè)電路次級(jí)氣缸表面是一個(gè)重要的參數(shù)來確定泵的大小。出于成本的考慮,它也可以決定使用一樣缸表面
l 泵必須提高所有流量轉(zhuǎn)變,
l 兩個(gè)汽缸壓力可以減少外界壓力。
l 控制管路壓力通常略高于初級(jí)和次級(jí)的最大壓力。作為主要的壓力可以克服次級(jí)壓力、泵壓力，兩者將對(duì)液壓效率有更大的的負(fù)面影響。
第三電路達(dá)到降低泵的規(guī)格通過應(yīng)用雙表面分離功能的氣缸夾緊力和比例控制。在移動(dòng)過程中,夾緊力體積交換流程。該電路具有以下特性：
l 優(yōu)化缸表面對(duì)液壓系統(tǒng)效率點(diǎn)朝著夾緊面的方向。這使夾緊力沒有增加流量，夾緊力和比例控制壓力的區(qū)別可以充分利用。大型表面與希望控制低夾緊力相矛盾,特別是對(duì)于提高最低系統(tǒng)壓力的系統(tǒng)。
l 泵必須提供流量比率外加一些額外的流動(dòng)造成的而不是一個(gè)一個(gè)夾緊表面之間的交換。次級(jí)缸表面的比例在確定泵的大小的時(shí)候是一個(gè)重要的參數(shù)。
l 夾緊力和比例控制壓力從最大電路壓力減少。這是由管路壓力閥控制,由夾緊壓力控制閥可以駁回。
l 夾緊力不能減少到非常低的值。
討論了泵流中的剩余電路去掉了輔助功能，機(jī)油箱沒有改變，這種效率是負(fù)面影響。
目前泵系統(tǒng)被視為分離單元,位于電路和用于增壓流體中從開始環(huán)境到所需的系統(tǒng)壓力。下面的概念證明了這一原則,可以找到令人關(guān)注的可替代選擇。
第四電路在圖10中包含兩個(gè)獨(dú)立的電路[12]伺服電機(jī)直供控制壓力。雖然好的結(jié)果報(bào)告功耗系統(tǒng)需要兩個(gè)獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動(dòng)泵單元。
最后電路顯示在圖10中目標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)組件的低成本的解決方案。它使用一個(gè)4/3閥、壓力控制閥、壓差閥。電路包含兩個(gè)泵,可以整合成一個(gè)雙葉輪泵。電路的特性是:
l 選擇,圓柱體的表面,這樣次級(jí)和主壓力之間的區(qū)別。中間泵的基本壓力損失,大部分時(shí)間是最小的。
l 給泵提供最低變速器壓力和補(bǔ)償泄漏與增加壓縮流動(dòng)壓力。
l 最小的汽缸壓力不能減少環(huán)境壓力。
l 壓差閥最小壓降的壓力控制閥。
l 泵可以驅(qū)動(dòng)電器之一。
減少能源需求的電路是基于自由選擇氣缸表面,實(shí)現(xiàn)減壓泵上的壓力差。
表4對(duì)照顯示了對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的討論。
滾筒葉片泵的設(shè)計(jì)
滾筒葉片泵的設(shè)計(jì)包含了一些關(guān)鍵功能,將在這里討論
l 滾筒運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)
l 凸輪設(shè)計(jì)
l 噪聲降低的措施和氣穴的速度。
滾筒運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)
凸輪輪廓的設(shè)計(jì)
葉片泵的凸輪輪廓的設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的特性。凸輪輪廓的連續(xù)性影響泵的噪聲和流量流動(dòng)。
l 滾筒上的力平衡作用
l 上、下燃燒室容積
l 泵腔內(nèi)的壓力
不連續(xù)的兩者之中的不變性必須制止。保持較高的連續(xù)性是最好的衍生品。
凸輪輪廓包含部件固定半徑和連接部件。一個(gè)泵階段有一個(gè)最小和最大半徑 (圖11)
單級(jí)的位移量可以確定方程(3), ,是凸輪。相反大多數(shù)葉片泵下泵室也會(huì)有助于導(dǎo)出泵流量。
（3）
連續(xù)凸輪輪廓高度連續(xù)性可通過應(yīng)用多項(xiàng)式的部分連接不斷的半徑,恒角速度” ”,當(dāng)?shù)氐耐馆啺霃郊捌溲苌锟梢悦枋鋈缦隆?
（4）
在過渡期半徑和多項(xiàng)式的不連續(xù)是阻止確定多項(xiàng)式衍生品在這時(shí)是零,相當(dāng)于最小二階導(dǎo)數(shù)。通過這種方式,6個(gè)已知多項(xiàng)式常量(半徑、速度、在開始和有效彎曲的加速度曲線)。能夠優(yōu)化的多項(xiàng)式。另外三個(gè)常量被用作引出順序的多項(xiàng)式。這些常量選擇基于函數(shù)的極小化 。
（5）
重量因素w1、W2和W3函數(shù)確定以下值的重要性:
w1.最大徑向速度。確定泵內(nèi)的瞬時(shí)流量是由滾筒位移引起的。
w2.最大徑向向外加速影響凸輪滾子接觸的損失。
w3.最大徑向加速度。增加滾筒與凸輪之間的影響力。
徑向向外加速凸輪曲線的負(fù)面影響和滾筒與凸輪之間的接觸力是主要的優(yōu)化參數(shù)。在早期設(shè)計(jì)階段的損失接觸是通過比較離心力來判斷,乘以一個(gè)安全系數(shù)“S”,與(虛構(gòu)的)凸輪加速度的力量。
(6)
凸輪加速度方程(6)基本上是力量所需遵循的最大凸輪加速度。假設(shè)方程不是依賴于滾筒質(zhì)量“ ”和角速度“ ”。在現(xiàn)實(shí)中,影響可能在滾筒的壓力差之上,對(duì)粘性剪切與運(yùn)動(dòng)學(xué)點(diǎn)凸輪輪廓和滾筒質(zhì)點(diǎn)之間的差別有一些影響。這些都是考慮到一個(gè)綜合的計(jì)算,將進(jìn)一步解決。在需要情況下,凸輪輪廓調(diào)整來彌補(bǔ)這些影響。
半徑優(yōu)化的一個(gè)例子,徑向速度和徑向加速度數(shù)據(jù)12、14所示得出多項(xiàng)式 。
滾筒直徑
滾筒直徑對(duì)其投影表面壓力差時(shí)中的參數(shù)(直徑長度)創(chuàng)建致力于滾筒壓力。這個(gè)表面也影響瞬時(shí)流量泵內(nèi)滾筒徑向方向移動(dòng)。為了避免大的作用力和高流動(dòng)，滾筒直徑應(yīng)該盡可能小。
位移量(公式3)主要是由垂直位置的滾筒分層厚度決定的,其中心線通過載體中心,分層厚度大約僅限在滾筒半徑上。限制因素是急劇的接觸載體和最大凸輪滾筒半徑之間的聯(lián)系如圖15所示。
對(duì)于一個(gè)完全相同的斜槽分層厚度可以用一個(gè)小的滾筒制得。為偏態(tài)角度在滾筒和標(biāo)記或載體之間的接觸力完全沒有變化。較小的滾筒壓力載荷作用在較小的滾筒上作為增加接觸力在滾筒和標(biāo)記之間導(dǎo)致的楔效應(yīng)的補(bǔ)償。在圖15中載體和凸輪加載直徑幾乎相同。
偏態(tài)滾筒位置強(qiáng)加了一個(gè)在滾筒上的切向加速度，當(dāng)其在 和 之間移動(dòng)時(shí)。這種加速和切向加速度是包含在滾筒上的力平衡。
內(nèi)部泵壓力
滾筒的工作壓力對(duì)其動(dòng)力學(xué)行為的影響。滾筒通過階段表現(xiàn)在圖11和圖16所示。
1. 吸入,滾輪被吸入泵包圍。
2. 壓力累積,滾筒在吸入和排出壓力之間形成密封。
3. 放電,滾筒出口被排出壓力包圍。
4. 壓力釋放,滾筒在放電和吸入壓力之間形成密封。
在吸入和排出時(shí)當(dāng)缸內(nèi)容量改變,內(nèi)部壓力室的壓力不同于吸入和排出通道。在這些情況下流體流經(jīng)這些通道的端口連接泵室。端口形成電阻,增加在放電室的壓力,減少吸力。通過改變本地端口大小,泵腔內(nèi)壓力可以影響幫助積極影響滾筒和凸輪之間的接觸力。這是唯一可能當(dāng)滾筒半徑移動(dòng)方向在吸力和排出之間。
端口在這期間在滾筒動(dòng)態(tài)行為上發(fā)揮著重要作用。它的目的是一個(gè)實(shí)際的滾筒和凸輪之間的接觸力。在壓力輸送期間這意味著較低的泵室首先增壓，在壓力輸送期間較高的泵室首先增壓。
摩擦力
作用在滾筒上的摩擦力：
l 在滾筒和凸輪上的摩擦力
l 在滾筒和載體上的摩擦力
l 滾筒面和殼體之間的粘性剪力
主要的摩擦由于滾筒和凸輪之間的接觸力導(dǎo)致。每個(gè)滾筒的摩擦損失依賴于部分接觸力和部分摩擦系數(shù)。凸輪加速度(虛構(gòu)的)強(qiáng)加于滾筒上導(dǎo)出多項(xiàng)式。在半徑和出口壓力相關(guān)力量主導(dǎo)力平衡,幾何、負(fù)載、材料性能和燃油性能影響摩擦系數(shù)在凸輪滾筒的接觸和滾輪架的聯(lián)系。這個(gè)復(fù)合系統(tǒng)決定了凸輪滾筒軸或凸輪載體。摩擦學(xué)的行為超出了本文的范圍。
當(dāng)滾筒位移在和吸入和排出期間摩擦力在滾筒和載體之間發(fā)生。在這些情況下。滾筒和載體之間的接觸力小,摩擦是有限的。
在滾筒的前面和周圍的外殼之間發(fā)生粘性剪力。這些相對(duì)較小的損失依賴于泵的速度,油溫度和滾筒之間的軸向間隙和外殼。
運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)結(jié)果
一個(gè)全面的計(jì)算程序支持設(shè)計(jì)。重要的計(jì)算數(shù)據(jù)基于給定的幾何凸輪載體。滾筒和端口對(duì)于一個(gè)給定的速度、壓力和溫度的泵工作。下面為計(jì)算步驟：
1. 計(jì)算質(zhì)量點(diǎn),接觸點(diǎn)和角度
2. 計(jì)算滾筒速度和加速度
3. 計(jì)算燃燒室體積和梯度
4. 計(jì)算自由端口的表面
5. 計(jì)算通過上部和下部之間的端口和燃燒室的流動(dòng)速度
6. 計(jì)算相關(guān)室壓力(迭代)
7. 計(jì)算氣穴速度,基本流動(dòng)速度
8. 計(jì)算負(fù)載和接觸部(正常、摩擦)工作滾筒(通過迭代摩擦學(xué)的模型)
9. 計(jì)算機(jī)械容積泵和效率損失
圖17顯示了一個(gè)圖形表示的部分滾筒工作，這個(gè)數(shù)字就是一個(gè)例子，力的值不成比例。
圖18顯示了一些計(jì)算結(jié)果從RV泵項(xiàng)目，顯然滾筒和凸輪顯示之間的接觸力在不斷對(duì)滾筒半徑導(dǎo)致最大的壓差。
載體設(shè)計(jì)
載體幾何結(jié)構(gòu)影響滾筒的動(dòng)力學(xué)行為。滾筒溝槽形狀間隙。在滾筒和槽之間是很重要的。大多數(shù)時(shí)候,滾筒的傳動(dòng)側(cè)槽接觸(圖19)。壓力積累的壓力差在滾筒推進(jìn)滾筒與傳動(dòng)側(cè)對(duì)立。在壓力排出期間將壓力推向?qū)γ?。這個(gè)運(yùn)動(dòng)是燃油阻尼的存在必須擠壓滾筒之間的間隙和槽半徑定義“”。這種放電之間的間隙暫時(shí)形成一個(gè)密封和吸入壓力滾筒運(yùn)動(dòng)。當(dāng)吸入口在壓差超過滾筒運(yùn)行過后滾筒縮小。
影響表面低端口和在接下來的約束內(nèi)最小
l 允許流量通過的端口定義阻力
l 減少燃燒室熄滅。
l 維護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的載體（）
壓力累積和構(gòu)建需求確定滾筒之間的間隙“”和插槽。在壓力增大期間,下氣室首先密封。上氣室是由下氣室通過間隙加壓滾筒保持一個(gè)積極的壓力，這個(gè)需求定義了間隙下限，允許的切向運(yùn)動(dòng)定義了滾筒上限。一個(gè)典型的值范圍間隙是0.03-0.09mm。
降噪措施
噪聲可以由下面的現(xiàn)象產(chǎn)生：
l 大壓力梯度
l 大的流量引入空穴
l 泵部件上的大梯度力
l 傳輸屬性如泡沫過度泄漏,吸入管路和過濾器布局。
大壓力梯度發(fā)生在壓力過渡區(qū)域吸入和排出之間。減少梯度基于逐步進(jìn)行振動(dòng)或減壓前燃燒室容積室的壓力槽措施室體積變化,分離累加器體積或組合。
這些方法提供了一個(gè)最佳的加速和壓力工作點(diǎn)。RV泵凹槽是有用的。以這種方式進(jìn)行振動(dòng)壓力,流入排放壓力超過排放壓力不容易,因此不會(huì)引起損失的急流和凸輪之間的聯(lián)系。室體積減少強(qiáng)迫振動(dòng)的凸輪輪廓提供恒壓增加排氣壓力獨(dú)立。這種壓力增加在上氣泵開始,可以暫時(shí)超越降低燃燒室壓力依賴滾筒之間的間隙和插槽，它還可以超越排放壓力如圖20所示(2a，)可能導(dǎo)致滾子與凸輪接觸的喪失。
壓力槽通常有代表性的在泵的所有工作點(diǎn)選擇優(yōu)化噪聲。
高流動(dòng)速度在泵的內(nèi)部會(huì)導(dǎo)致噪音問題。他們通常源于高速圓周運(yùn)動(dòng)的高速旋轉(zhuǎn)部分。燃油基本上必須,可以在低靜壓的位置能夠跟上速度的問題。
高流動(dòng)速度在泵的內(nèi)部會(huì)導(dǎo)致噪音問題。他們通常源于高速圓周運(yùn)動(dòng)的高速旋轉(zhuǎn)部分。燃油基本上必須在低靜壓的位置能夠跟上速度。
在進(jìn)口,燃油必須能夠遵循的最大切向滾筒速度組合(Rc-co)和軸向燃油速度通過吸入口(Vport——(0))可用的最大壓差來生成這個(gè)速度是環(huán)境壓力(油底殼),減去燃油蒸汽壓,減去在吸入管路壓力損失，泵的氣蝕速度現(xiàn)在可以被估計(jì)。
（7）
（8）
其中：
=軸向油通過端口速度[m/ rad],
=瞬時(shí)燃燒室變化體積[]
=瞬時(shí)端口表面積[]
=石油密度[]
=瞬時(shí)凸輪半徑[m]
=環(huán)境-蒸汽壓[]
=油底殼泵壓力損失[ ]
=吸入管路/泵常數(shù)[]
=泵汽蝕速度[rad/sec]
泵凸輪半徑大的像在軸泵出現(xiàn)更快形成空洞。然而通風(fēng)天窗流速很小。對(duì)泵相同位移量但半徑較小,由于端口較小流速增加。氣穴速度因此幾乎恒定泵的位移相同。圖21顯示了幾輪葉片泵氣穴速度不同的位移量。根據(jù)描述模型假設(shè)20cc泵的氣蝕速度幾乎仍然不變。
混聯(lián)的布局(見圖7)氣穴形成一個(gè)解決方案。串聯(lián)模式控制的中壓2bar。這種上升的有效在第二階段防止氣蝕。2 bar的壓力過低造成氣蝕損傷或噪聲階段。
在高速氣穴殘氣量內(nèi)泵通常開始在上吸入口位于附近的半徑凸輪。端口部分和壓力槽進(jìn)行了優(yōu)化,讓氣穴以最高的速度開始。在某些情況下在泵的工作范圍內(nèi)氣穴現(xiàn)象完全可以避免。氣穴現(xiàn)象的開始在上層端口避免接觸滾子與凸輪之間的損失。
泵室之間的連接間隙保證兩室壓力峰值幾乎相等,而且不提升的滾子凸輪。
正如前面所討論的,大的漸進(jìn)力盡可能避免了凸輪輪廓端口的時(shí)間和壓力槽等措施優(yōu)化。
很多可以通過傳輸防止噪音，已經(jīng)提到的增壓進(jìn)氣的混聯(lián)結(jié)構(gòu)。
其他方法利用盈余返回到油泵的CVT液壓改善泵吸入口條件[6]。對(duì)這也選擇石油、沫添加劑、除空氣、泄漏預(yù)防、過濾位置和濾波器的優(yōu)化是很重要的。
測(cè)量結(jié)果
在這一部分中對(duì)RV泵的一些測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了討論。近年來一家Transmissie建造了大量的原型CVT變速器汽車客戶支持他們的發(fā)展。圖22顯示了兩個(gè)結(jié)果軸端/偏軸和在軸上安裝了泡沫鋁外殼等新的生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)使用。P930包括雙單片泵開關(guān)液壓。
其他結(jié)果關(guān)注P962定量概念,P960混聯(lián)的概念和P980概念其結(jié)果將顯示：
l 體積和機(jī)械效率。
l 啟動(dòng)行為
l 噪聲測(cè)量。
體積和機(jī)械效率
圖23顯示了混聯(lián)滾子泵的容積效率作為一個(gè)函數(shù)的速度兩個(gè)分離階段(也見圖5和6和文獻(xiàn)[13])。
無級(jí)變速泵通常運(yùn)行在并行模式下，然后轉(zhuǎn)向泵系列模式。第一個(gè)泵級(jí)大于第二個(gè)泵級(jí)(9.4和7.7)。
泵沒有軸向壓力補(bǔ)償，以并行模式效率一些額外的損失低于串聯(lián)模式開關(guān)液壓
圖24顯示了容積效率的速度600rpm,容積效率通常較低,這種情況在發(fā)射是至關(guān)重要,離合器在充滿油門位置壓力可以大幅飆升。結(jié)果與商用數(shù)據(jù)相比葉片泵和軸向壓力補(bǔ)償相同。不過,滾筒葉片效率仍然高于泵的葉片設(shè)計(jì)模式。
圖中的第四行顯示的結(jié)果P980滾筒葉片泵的高壓階段軸向壓力補(bǔ)償。這個(gè)泵有 高。壓力階段和低壓階段額外壓力補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果在一個(gè)相當(dāng)大的體積效率在這個(gè)速度改善。作為壓力補(bǔ)償使其使用成本增加特性，應(yīng)該依賴于泵水平流方面的關(guān)鍵要求。
圖25顯示了相同的滾筒式葉片泵的機(jī)械效率在和。串聯(lián)模式泵軸不再平衡。較低的機(jī)械效率在這個(gè)模式是由軸承和開關(guān)液壓損失引起的。葉片泵的效率略高于羅菲葉片效率，行星轉(zhuǎn)子的結(jié)果,從文獻(xiàn)[8],得出下面RV泵的結(jié)果。
結(jié)果表明,滾筒式葉片泵能在高壓情況實(shí)現(xiàn)良好的效率。效率改進(jìn),它提供了比其他類型的泵直接可調(diào)變壓器在CVT效率增加。NEDC循環(huán),一個(gè)典型的提高容積效率10%,有助于減少泵的體積位移導(dǎo)致燃料消耗減少了0.4%。除此之外,傳輸效率也受益于滾筒葉片泵的提供的變流量選項(xiàng)。
啟動(dòng)測(cè)量
滾筒葉片泵的起動(dòng)速度依賴于滾筒與凸輪接觸的一刻。在那一刻滾筒功能作為密封元件。在啟動(dòng)期間,用滾筒上的離心力來克服重力。排放壓力還沒有可用的。方程(9)表明,起動(dòng)速度估計(jì)的角度定義(參見圖17)。
(9)
角度重力支持凸輪滾子接觸。
圖26顯示了在和油溫P980高壓階段的RV泵快速啟動(dòng)。測(cè)試平臺(tái)吸濾器與透射濾光片60微米網(wǎng)是相同的。吸入通道的試驗(yàn)裝置如圖26所示是150毫米長于傳播吸入通道。泵的進(jìn)氣口定位,滾筒重力影響密封功能方程(9)。
泵速度從0rpm開始增加。測(cè)量從50rpm開始。液體溫度在時(shí)有效轉(zhuǎn)速已經(jīng)在50rpm，溫度在時(shí)轉(zhuǎn)速可以在100rpm。由于在較低溫度下粘度較高,容積效率要高于20度,低溫也有利于快速啟動(dòng)泵。
滾筒葉片原則上允許速度非常低。與此相反,文獻(xiàn)顯示,葉片泵最小速度必須考慮位于約600rpm[14]
噪音
對(duì)于一個(gè)特定的傳輸項(xiàng)目,P962滾筒葉片泵的噪音行為與普通外嚙合齒輪泵的噪音行為相同(10[cc/rev])。葉片泵有相同的位移量不能用于這個(gè)測(cè)試。圖27顯示了一個(gè)示例的測(cè)試結(jié)果。
高達(dá)4700 rpm生成的外嚙合齒輪泵噪聲比滾筒的葉片泵大。通過應(yīng)用特別設(shè)計(jì)功能,像累積連續(xù)性載體樣式和壓力槽優(yōu)化低噪聲設(shè)計(jì)已經(jīng)被開發(fā)出來,它給了自身一個(gè)非常好的汽車應(yīng)用程序如無級(jí)變速,
結(jié)論
經(jīng)過廣泛的研究、開發(fā)和樣機(jī)研究,滾筒葉片技術(shù)已經(jīng)對(duì)無級(jí)變速非常有效。
滾筒葉片原則上提供了一個(gè)專用泵的概念,符合典型的無級(jí)變速傳動(dòng)的要求。與傳統(tǒng)汽車相比,它的效率高，與傳統(tǒng)汽車相比,它的效率高齒輪和內(nèi)齒輪油泵的設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)將導(dǎo)致燃料消耗約0.4 0改善NEDC循環(huán)。其多樣性進(jìn)一步增加到1.4這個(gè)改進(jìn)。通過應(yīng)用泵作為多個(gè)交付模式系統(tǒng)或通過使用它在不同的電路提供多個(gè)壓力水平。最有效的配置取決于特定的CVT布局和負(fù)載循環(huán)。滾筒葉片泵可以很好地應(yīng)對(duì)越來越大的壓力水平到80bar為CVT預(yù)見未來。也對(duì)這些壓力水平的設(shè)計(jì)留下了無聲運(yùn)轉(zhuǎn)的工作特性,
相比葉片設(shè)計(jì)滾筒葉片設(shè)計(jì)提供了具體優(yōu)點(diǎn)的磨損行為,啟動(dòng)和低速運(yùn)行。其內(nèi)部的具體配置的特點(diǎn)是相對(duì)較低的公差要求和廉價(jià)的部分會(huì)導(dǎo)致泵比傳統(tǒng)葉片設(shè)計(jì)大約降低15%的成本效益。
傳輸?shù)牟季?或者離軸在定位它在任何設(shè)計(jì)中提供了靈活性。
在這個(gè)論文中Van Doorne's Transmissie?旨在有助于提高功率密度,提高效率和降低成本，連續(xù)變量傳播和擴(kuò)展其驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用范圍。
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