CN100445600C - 用于控制轴输出的多速比装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制轴输出的多速比装置，该多速比装置(24)用作与变速器(10)相连接的组件或者用作独立变速器(10)。

Description

用于控制轴输出的多速比装置

技术领域

本发明涉及一种用作与变速器相连接的组件或者用作独立变速器的用于控制输出的多速比装置。

背景技术

马达或发动机的输出功率转换为车辆运动所需的输出转矩和速度是通过通常包括齿轮和/或皮带传动的某些装置的变速器实现的。另外，这些元件被布置得在固定比率下改变速度和转矩，因此通过变速器可在前进行驶方向提供的固定比率的数量来命名变速器。一般汽车变速器具有4个档位，但是还有5、6、7档汽车变速器，而卡车变速器具有高达32个或更多的档位。变速器的其它结构适用于特种车辆、越野车辆和设备、农用车辆和设备、以及海洋船舶。从一个速比改变为另一个速比的性能可全手动、自动/手动、半自动或自动地实现。所述速比被设计得提供适当转矩和速度以用于车辆期望的加速度和速度。因此，汽车的第一速比将在低车辆速度下提供从静止状态起步所需的高转矩。所述高转矩是使车辆从静止状态加速所必需的。当车辆的速度增加时，会需要第二速比以便对驱动轮提供更大的速度从而继续向更高的车辆速度加速。由于用以维持运动质量的转矩需求大大减小，当车辆速度增加时，所需的转矩量减小。第三、第四等等速比继续进行该程序以便获得期望的车辆速度。对于卡车来说也同样如此，但是由于车辆和有效载荷的质量大大增加，卡车需要具有更多的速比。具体的速比、速比之间的增量速比间距(ratio step)、速比范围(最低档/最高档)、从一个速比到另一个速比的换档质量、变速器的效率以及成本都是改进传统变速器技术时需要考虑的因素。

由于所需速比的数量较大，在卡车变速器中从一个速比改变为另一个速比的转换对于操作者是密集的。包含其有效载荷的车辆的总质量要求操作者在改变速比时非常频繁，尤其是在从静止改变为某个中间车辆速度时。从静止到仅10英里/小时(mph)车辆速度通常需要多个速比改变。陡坡，包括上坡和下坡，对马达或发动机的要求，都需要具有多个速比的变速器，以便于卡车满足这些要求条件。可利用的速比的数量越大，操作者可用以使得车辆速度和期望的加速度与道路和道路状况相匹配的速比选择选项就越多。不幸的是，变速器中的速比的数量越大，它就越复杂、就越大越重、并且越昂贵。

需要改进变速器技术，以便提供改进的与降低发动机排放相关的车辆总燃料效率；降低制造和维护变速器的实际成本；并且提供期望的包括但不局限于起动加速、换档质量、巡航、超车、上坡和下坡的车辆总体性能。

发明内容

本发明是用作可操作地连接于现有传统变速器的组件或用作替代传统变速器的独立变速器的多速比装置。本发明可操作地连接于驱动元件(诸如发动机或马达或变速器)，以及从动元件(诸如轴、差速器、或轮轴)。此外，本发明的紧密性能够在不会明显增加传统转动装置的主壳(如果有的话)的尺寸的情况下将本发明与现有传统转动装置(诸如差速器)一体形成。通过提供在具有更大速比范围的速比之间在较小的渐增间距下接合的多个速比，本发明满足以上所述的主要目的。本发明提供了期望的诸如包含但不局限于起动加速、换档质量、巡航、超车、上坡和下坡的车辆性能。

本发明可包括但不必局限于以下部件：容纳至少一个单级转动速度转换器的外壳，该转动速度转换器具有凸轮部件共轭对和设置在凸轮部件共轭对之间的反作用盘。凸轮部件共轭对包括具有一轴的一内部凸轮和一外部凸轮。所述反作用盘包括轴和槽，在所述槽中选择性地设置有接触元件。所述接触元件可包括辊子、轴承、和/或辊子装置。在本发明中，轴承是在其一般意义下使用，即，是指滚动装置或部件，如滚柱轴承、球轴承等，在说明书和权利要求中将互换着使用这些词语。本发明的可选实施例可包括更少或更多数量的部件，并且所述反作用盘可包括不同于槽的其它的接触元件保持特征以执行相同的功能。所述反作用盘能够操作性地连接所述成共轭对的凸轮部件。此外，本发明包括一可操作地连接于例如外部凸轮的接合元件，该接合元件能够选择性地将例如外部凸轮连接于外壳，从而选择速比。然而，出于相同的期望多速度结果，转动速度转换器的任何可转动部件都可被接合。同样，所述接合元件可为执行可转动部件接合操作中外壳的相同功能的任何固定结构。

取决于具体结构，内部凸轮和开槽的反作用盘的轴用作本发明的速度/转矩输入(部件)或输出(部件)。在一个实施例中，内部凸轮用作本发明的可操作地连接于驱动元件的输入部件，而开槽的反作用盘用作本发明的可操作地连接于从动元件的输出部件。在另一个实施例中，开槽的反作用盘用作本发明的可操作地连接于驱动元件的输入部件，而内部凸轮用作本发明的可操作地连接于从动元件的输出部件。本发明的另一个实施例包括用作本发明的输入或输出的外部凸轮。而且，转动速度转换器的部件可以构造成嵌套结构等。

单级转动转换器可相继地排成一行，例如，以便于形成多级(multi-stage)实施例。在具有至少两个内部凸轮的多级实施例中，内部凸轮可用作本发明的输入部件和输出部件两者。同样地，在具有至少两个反作用盘的多级实施例中，一个反作用盘可用作输入部件和而另一个反作用盘可用作本发明的输出部件。

本发明可产生的速比的数量是凸轮部件共轭对、凸轮凸角和接触元件的数量的函数。大于1的速比是减速比，而小于1的速比是增速比。构成为一变速器的本发明具有一倒挡。

为了更好地理解本发明，与其它目的一起，将参照附图进行描述，并且将在所附权利要求中指出其保护范围。

附图说明

图1A是后轮传动系统的现有技术的示意图；

图1B是前轮传动系统的现有技术的示意图；

图1C是全轮传动系统的现有技术的示意图；

图2A是可操作地连接于传统后轮驱动变速器的本发明的组件(模块)实施例的示意图；

图2B是可操作地连接于传统前轮驱动变速器的本发明的组件实施例的示意图；

图2C是可操作地连接于传统全轮驱动变速器的本发明的组件实施例的示意图；

图3A是作为后轮驱动变速器的本发明实施例的示意图；

图3B是作为前轮驱动变速器的本发明实施例的示意图；

图3C是作为全轮驱动变速器的本发明实施例的示意图；

图4A是图2A的示范性组件实施例的截面图；

图4B是图2B的示范性组件实施例的示意性截面图；

图4C是图2C的示范性组件实施例的示意性截面图；

图5A是图3A的示范性变速器实施例的示意性截面图；

图5B是图3B和3C的示范性变速器实施例的示意性截面图；

图6是本发明所使用的现有技术的单级速度转换器的分解示图；

图7是本发明所使用的图6中所示类型的单级速度转换器的截面图，示出用作输入部件的内部凸轮和用作输出部件的反作用盘；

图8是本发明所使用的图6中所示类型的单级速度转换器的截面图，示出用作输入部件的反作用盘和用作输出部件的内部凸轮；

图9是具有两个单级速度转换器的本发明一个实施例的截面图；

图10是具有八个单级速度转换器的本发明一个可选实施例的截面图；

图11是具有多级多凸轮速度转换器的本发明另一个可选实施例的截面图；

图12是图11可选实施例的示意性截面图；

图13是本发明多级速度转换器的另一个可选实施例的截面图；

图14是本发明多级速度转换器的另一个可选实施例的截面图；

图15是本发明多级速度转换器的另一个可选实施例的截面图；

图16是本发明的一嵌套的多级速度转换器的截面图；

图17A是本发明的接合元件和外部凸轮的示范性实施例的局部截面图；

图17B是本发明外部凸轮的平面图，示出图17A外部凸轮的倾斜的凸轮轨道；

图17C是图17A的外部凸轮和接合机构的示意性截面图；

图18是具有与传统差速器一体形成的多级速度转换器的本发明示范性变速器的截面图；以及

图19是本发明的计算机逻辑控制系统的示意图。

具体实施方式

如图1A-1C所示，用于后轮(图1A)、前轮(图1B)和全轮(图1C)驱动车辆的传统变速器10通过一系列可操作连接的轴16、差速器18和驱动轴(车轴，axle)19(在下文中被共同称作从动元件20)将发动机或马达(在下文中称之为驱动元件12)可操作地与车轮14相连接，并且相对于驱动元件转动轴速度输出控制从动元件20的转动速度。另外前轮(图1B)和全轮(图1C)传动系统包括分动器17。图1A-1C中数字标号后面的“F”和“R”字母是指传动系统的前(“F”)和后(“R”)部件。

在其各种实施例中，本发明或者作为设置在传统变速器10与从动元件20之间并且可操作地连接于传统变速器10与从动元件20的组件24(图2A、2B、2C)，或者作为设置于驱动元件与从动元件20之间的独立变速器26(图3A-3C)，可操作地连接于驱动元件12。图4A-4C(每个传动系统的组件实施例)和图5A-5B(全部传动系统的变速器实施例)是上述各个实施例的截面图，示出一个或多个单级速度转换器在外壳30(图6)中的布置。除图5A-5B以外的所有图中用于单级速度转换器的数字标号是28，图5A-5B使用数字标号50、52、54、56和58以便于区分作为第一级到第四级和后退级(在下文中将详细描述)的单级速度转换器。图1A-1C、2A-2C和3A-3C中数字标号后面的“F”和“R”字母是指传动系统的前(“F”)和后(“R”)部件。

用作组件24或变速器26的本发明是速度转换、动力传递装置。本发明包括优选为美国专利No.6,383,110；No.6,314,826；No.6,186,922；No.6,068,573和No.6,039,672中所述类型的多个单级速度转换器28中的一个，所有这些专利文献结合在此作为参照，并且所有专利都转让给Synkinetics，Inc.每个单级速度转换器28都提供了减速功能、增速功能以及1∶1接合功能。单级速度转换器28可用作可反向驱动或不可反向驱动的速度转换装置。可反向驱动是指输入路径可反转(换向)，例如从前的输出部件现在为输入元件，而从前的输入部件现在为输出元件。此外，单级速度转换器28可提供速度转换速比和反向转动输出，从而用作反向速比级(比率级，ratio stage)。

如结合在此作为参照的上述美国专利中所教导的，图6和图7中所示的每个单级速度转换器28(可认为其是嵌套结构)的每个常规运动元件都包括输入元件(例如，内部凸轮30)、可接合元件(例如，外部凸轮33)、以及输出元件(例如，反作用盘32)。用作输入元件的内部凸轮30使得接触元件31(例如，辊子或辊子装置或轴承)向外移动，所述接触元件31进而与外部凸轮33的凸出部(凸角)36相互作用。接触元件31(例如，辊子)在内部凸轮30和外部凸轮33的凸轮面之间相互作用，在反作用盘32的槽34中运动学地产生一反作用切向力，所述反作用切向力在反作用盘32的输出轴上产生与一预定减速成比例的转矩。在这种情况下，速度转换比率等于接触元件31(例如，辊子)或反作用盘32中的槽34的数量与内部凸轮30上的凸耳35的数量的比率。内部凸轮30上的凸耳35的数量(例如为5)除以反作用盘32的槽34中的辊子31的数量(例如为14)等于该实施例的速度转换比率5/14，即：对应于内部凸轮30的一转，输出反作用盘32速度减为5/14转。如图6中和表1中所示的单级速度转换器28具有另外五个速比。

如上所述，每个速度转换器28(也称之为单级转换器)的运动机构包括用于产生反作用力的转动输入装置、转动输出装置、以及接合装置。单级速度转换器28中这些元件中的任意一个都可为转动装置或接合装置。因此，仅通过相互交换单级速度转换器28中三个元件中的每一个的功能可使同一单级速度转换器28具有六种不同结构。在表1(下面)中示出图6中单级速度转换器28的这种相互交换能力的结果，该单级速度转换器28具有：带有例如(5个)凸耳35的内部凸轮30、带有例如(9个)凸耳36的外部凸轮33、以及例如带有(14个)槽34和(14个)辊子31的反作用盘32。

比率#	输入元件	输入转动	输出元件	输出转动	接合元件	速比
							1	内部凸轮	CW	反作用盘	CW	外部凸轮	14/5＝2.8∶1
2	内部凸轮	CW	外部凸轮	CCW	反作用盘	9/5＝1.8∶1
							3	外部凸轮	CW	反作用盘	CW	内部凸轮	14/9＝1.56∶1
4	反作用盘	CW	外部凸轮	CW	内部凸轮	9/14＝0.64∶1
							5	外部凸轮	CW	内部凸轮	CCW	反作用盘	5/9＝0.56∶1
6	反作用盘	CW	内部凸轮	CW	外部凸轮	5/14＝0.36∶1

表1

根据表1，顺时针方向转动输入的比率No1、3、4和6产生了顺时针方向转动输出。比率No2和5对于同样的顺时针方向输入转动产生了逆时针方向输出转动。顺时针方向转动输出用作车辆变速器的前进行驶比率，逆时针方向转动输出用作车辆变速器的后退行驶比率。

大于1∶1的速度转换比率是减速比，而小于1∶1的速度转换比率是增速比。例如，输入到具有2.8∶1的速度转换比率的单级速度转换器28的1000RPM的输入速度将输出(1000/2.8)＝357RPM。而输入到具有0.64∶1的速度转换比率的单级速度转换器28的1000RPM的输入速度将输出(1000/0.64)＝1563RPM。

与图6相似的本发明的实施例的另一个示例是具有(4个)凸耳的外部凸轮33、具有(10个)凸耳的内部凸轮30、具有(14个)槽34的反作用盘32，以及(14个)辊子31，因此速度转换比率SR ＝10/14＝0.714∶1，或者增速输出等于输入速度除以0.714。为了使得单级速度转换器28在上述1∶1情况下输送转矩，单级速度转换器28被特别设计为不可反向驱动的。

图7中所示的是能够提供(2个)速比的单级速度转换器28。在该实施例中，单级速度转换器28具有与向本发明22输送输入速度的内部凸轮30一体形成的输入轴38，当外部凸轮33自由转动(未接合)时本发明22产生在1∶1比率下输出的反作用盘32的输出。当外部凸轮33通过某些接合机构40(例如离合器或制动器)接合时，单级速度转换器28被接合或开始起作用(活动)，从而在可操作地连接于从动元件20的反作用盘32处产生输出速度，所述从动元件20处于与输入轴38和内部凸轮30不同的速度下，所述内部凸轮30可操作地连接于驱动元件12。速度转换比率具体为单级速度转换器28结构的起作用的比率(active ratio)。在该实施例中，通过以下公式确定速度转换比率：

速比SR ＝输出元件上的凸耳的#/输入元件上的凸耳的#

其中，输入元件为内部凸轮30，输出元件为反作用盘32。

对于图8中所示的实施例，外部凸轮33具有(4个)凸耳、内部凸轮30具有(10个)凸耳、反作用盘32具有(14个)槽34和(14个)辊子31。速度转换比率SR ＝14/10＝1.4∶1，或者输入速度的减速除以1.4等于输出速度。为了使得单级速度转换器28在上述1∶1情况下输送转矩，单级速度转换器28被特别设计为不可反向驱动的。当没有元件被接合时，不可反向驱动的单级速度转换器28起到1∶1接合的作用。当两个元件被接合时，认为可反向驱动的比率起到1∶1接合的作用。还应该注意的是，改变凸耳、槽和/或辊子(尽管未示出)被认为是本发明的一部分。

在图8中，本发明22能够提供(2个)速比。在该实施例中，单级速度转换器28具有与向本发明22输送输入速度的反作用盘32一体形成的输入轴38，从而当外部凸轮33自由转动(未接合)时以1∶1比率在内部凸轮30处产生输出。当外部凸轮33通过接合机构40(例如离合器或制动器)被接合时，单级速度转换器28被接合或起作用，从而在可操作地连接于从动元件20的内部凸轮30处产生输出速度，所述从动元件20处于与输入轴38和反作用盘32的输入速度不同的速度下，所述内部凸轮30可操作地连接于驱动元件12。速度转换比率具体为单级速度转换器28结构的起作用的比率。在该实施例中，通过以下公式确定速度转换比率：

速比SR＝输出元件上的凸耳的#/输入元件上的凸耳的#

其中，输入元件为反作用盘32，输出元件为内部凸轮30。

来自于本发明22的总转动速度转换比率输出是通过每个多(速比)-单级速度转换器28的起作用的比率的乘积确定的。该输出现在变成为轴16和驱动轴19的差速器18的输入。如前面所述的，变速器10的输出部件可与差速器18相接合，所述差速器18转而可操作地连接于驱动轮14的驱动轴19，差速器18执行调节驱动轮14的不同转动速度的功能，例如，绕转弯运行。在前轮驱动车辆的情况下如果可以相似的方式(稍后将详细描述)使差速器与变速器一体形成的话，是最有利的。

图7和图8示出可相互交换作为输入和输出部件的内部凸轮30和反作用盘32。图7示出内部凸轮30为输入部件而反作用盘32为输出部件。而图8示出反作用盘32为输入部件而内部凸轮30为输出部件。尽管在图7和图8示出外部凸轮为接合部分，但是本发明的其它可选实施例(未示出)构造成以与上述和图7和图8中所示的相似的方式将外部凸轮形成为输入和输出部件。

现在参照图2A-2C，本发明22作为组件24与传统或其它类型的自动变速器的一体形成扩大了所述传统变速器的功能。例如，如果具有带有两个速比(分别为1.286∶1和0.778∶1)的两(速比)-单级速度转换器的组件24可操作地连接于具有速比为2.8∶1、1.4∶1、1∶1和0.72∶1的传统4档自动变速器10的话，组件24将4档自动变速器扩大为具有更大速比范围并且在比率之间具有更小增量间距的10档自动变速器。通过提供逻辑控制单元(LCU)作为本发明的一部分(在下文中将进一步描述)，可获得与表2A(下面)相似的换档顺序。

第1档＝2.8∶1	第2档＝1.4∶1	第3档＝1∶1	第4档＝0.65∶1	SYNK级1＝1.286∶1	SYNK级2＝0.778∶1	总比率
							起作用	不起作用	不起作用	不起作用	起作用	不起作用	3.601∶1
起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	2.800∶1
							起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	起作用	2.178∶1
不起作用	起作用	不起作用	不起作用	起作用	不起作用	1.800∶1
							不起作用	起作用	起作用	不起作用	不起作用	不起作用	1.400∶1
不起作用	不起作用	起作用	不起作用	起作用	不起作用	1.286∶1
							不起作用	不起作用	起作用	不起作用	不起作用	不起作用	1.000∶1
不起作用	不起作用	起作用	不起作用	不起作用	起作用	0.778∶1
							不起作用	不起作用	不起作用	起作用	不起作用	不起作用	0.650∶1
不起作用	不起作用	不起作用	起作用	不起作用	起作用	0.506∶1

表2A

为了比较，表2B(下面)示出4档传统变速器换档顺序。

第1档＝2.8∶1	第2档＝1.4∶1	第3档＝1.0∶1	第4档＝0.65∶1	总比率
					起作用	不起作用	不起作用	不起作用	2.8∶1
不起作用	起作用	不起作用	不起作用	1.4∶1
					不起作用	不起作用	起作用	不起作用	1.0∶1
不起作用	不起作用	不起作用	起作用	0.65∶1

表2B

以上所述的本发明适用于后轮驱动车辆、前轮驱动车辆以及全轮驱动车辆。对于全轮驱动车辆来说，组件24(图2C中所示的)是传统分动器17的替代。驱动元件12(例如发动机或马达)通过例如液力耦合器或离合器44等提供对于传统自动变速器10的输入。通过变速器轴46的变速器输出是输入到组件24中的输入，所述组件24执行如上所述的其速度转换功能并且提供通过轴16R、16F输送的两个输出。轴16R提供对后轴差速器18R的输入，所述后轴差速器18R又提供后轴19R的转动以及后驱动轮14R的转动。轴16F提供对前轴差速器18F的输入，所述前轴差速器18F又提供前轴19F的转动以及前驱动轮14F的转动。

现在参照图5A，驱动元件12(例如马达或发动机)和输出曲轴48通过例如液力耦合器或液力变矩器或离合器机构44等提供对于多速比变速器26的输入。在该实施例中，多速比变速器26示出具有用于前进方向的四个前进级：第一级50、第二级52、第三级54、第四级56和用于后退方向的一个后退级58的五级变速器，所述变速器提供了输出到后轴差速器18R的用于前进方向的16个总速比和用于反向方向的一个或多个总速比。图3B、3C和5B中所示的用于前轮和全轮驱动的变速器具有与关于后轮驱动变速器所述的相同的单级速度转换器系统。

多速比变速器26通过轴16向从动元件20的输出将在相对于输入速度(发动机或马达或变速器速度)的速比下，这是各个起作用或接合速比的乘积。例如，所述速比为：后退级58为2.5∶1、第一级50为3.25∶1、第二级52为1.80∶1、第三级54为0.88∶1以及第四级56为0.75∶1。仅在车辆倒车操作时才考虑后退级58。在所有四个级50、52、54、56起作用或被接合的情况下，所获得的多速比变速器26的总速比为3.25×1.80×0.8×0.75＝3.86∶1。在没有一个级起作用或被接合的情况下，有效总速比为1∶1。表3(下面)中所示的矩阵示出速比级和可获得的16个总速度转换比率(沿前进方向)的各种组合。

第一级＝3.25∶1	第二级＝1.8∶1	第三级＝0.88∶1	第四级＝0.75∶1	总比率
					起作用	起作用	不起作用	不起作用	5.850∶1
起作用	起作用	起作用	不起作用	5.148∶1
					起作用	起作用	不起作用	起作用	4.388∶1
起作用	起作用	起作用	起作用	3.861∶1
					起作用	不起作用	不起作用	不起作用	3.250∶1
起作用	不起作用	起作用	不起作用	2.860∶1
					起作用	不起作用	不起作用	起作用	2.438∶1
起作用	不起作用	起作用	起作用	2.145∶1
					不起作用	起作用	不起作用	不起作用	1.800∶1
不起作用	起作用	起作用	不起作用	1.584∶1
					不起作用	起作用	不起作用	起作用	1.350∶1
不起作用	起作用	起作用	起作用	1.188∶1
					不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	1.000∶1
不起作用	不起作用	起作用	不起作用	0.88∶1
					不起作用	不起作用	不起作用	起作用	0.75∶1
不起作用	不起作用	起作用	起作用	0.66∶1

表3

每个速比级的各元件的接合(例如离合或制动)取决于具体单级速度转换器28(图6)的设计。对于某些比率来说，图6中所示的三个单级速度转换器28的主要元件(内部凸轮30、反作用盘32或外部凸轮33)中的一个需要接合。对于其它比率来说，可能需要接合或连接所述速比级的三个主要元件中的两个。有关于哪个元件需要接合的确定取决于具体单级速度转换器28的设计以及所述具体单级速度转换器28是否具有反向驱动的能力(输出作为输入以及输入作为输出)。当没有元件被接合时作为不可反向驱动的单级速度转换器28起到1∶1接合的作用。当两个元件被相互接合或连接时，认为可反向驱动的比率起到1∶1接合的作用。在图5A的该实施例中，每个第一级50和第二级52需要两个离合器，而每个第三级54和第四级56仅需要一个离合器。

参照图9，两级多比率变速器899能够提供(4个)速比。在该实施例中，由驱动元件12通过反作用盘903的输入轴901提供第一级单级速度转换器900的输入速度。自由转动(未接合于外壳910)的外部凸轮904产生在1∶1比率下输出到内部凸轮902的输出。通过某些接合装置911(例如离合或制动)接合于外壳910的外部凸轮904，单级速度转换器900被接合或起作用，从而在内部凸轮902处产生输出速度，内部凸轮902处于输入速度的增速或减速下。速度转换比率具体为单级速度转换器900结构的起作用的比率。通过以下公式确定速度转换比率：

速比SR＝输出元件上的凸耳的#/输入元件上的凸耳的#

其中，输入元件为反作用盘903，输出元件为内部凸轮902。

例如，在本发明的该实施例中，外部凸轮904具有(4个)凸耳、内部凸轮902(输出元件)具有(18个)凸耳、反作用盘903(输入元件)具有(22个)槽905，以及(22个)接触元件906(诸如辊子、辊子装置、或轴承)，产生速度转换比率SR＝18/22＝0.82∶1，或者增速输出等于输入速度除以0.82。第一级单级速度转换器900的输出现在是第二级单级速度转换器920的输入。

第二级单级速度转换器920具有输入轴921(与内部凸轮923和内部凸轮902一体形成)，所述输入轴921将输入速度输送到第二级单级速度转换器920，当外部凸轮924能够相对于外壳910自由转动(没有接合)时，所述第二级单级速度转换器920在反作用盘922处产生1∶1的速度转换输出。当外部凸轮924通过接合元件911(例如离合器或制动器)接合于外壳910时，第二级单级速度转换器920被接合或起作用，从而在反作用盘922处产生输出速度，所述反作用盘922处于输入速度的减速下。速度转换比率具体为第二级单级速度转换器920的起作用的比率。在本实施例中，通过以下公式确定速度转换比率：

速比SR＝输出元件上的凸耳的#/输入元件上的凸耳的#

其中，输入元件为内部凸轮923，输出元件为反作用盘922。

图9中所示的可选实施例包括具有(4个)凸耳的外部凸轮924、具有(10个)凸耳的内部凸轮923、具有(14个)槽925的反作用盘922，以及(14个)辊子926，产生速度转换比率SR＝14/10＝1.4∶1，或者减速输出等于输入速度除以1.4。具有这些示例比率的图9实施例可提供四个不同总速度转换比率：1∶1、1.4∶1、1.15∶1和0.82∶1。

应该理解的是，或者类似于第一级单级速度转换器900或者类似于第二级单级速度转换器920的任何有限数的单级速度转换器，可被构成为获得期望数量的速比级。每个单级速度转换器都考虑一个速比级。每个速比级或者产生减速、加速，或者当所有元件自由转动时用作1∶1接合(输入速度等于输出速度)。通过组件24或变速器26中的所有级的起作用速比的乘积确定多速比变速器的总速比。

现在转到图10中所示的能够输送16个或更多速比的多级速度转换器组件或变速器的另一个示范性实施例499。在该实施例中，第一级单级速度转换器500具有施加在反作用盘503处的来自于驱动元件12的输入，用于将输入速度输送到第一级单级速度转换器500，当外部凸轮504自由转动(没有接合于外壳510)时，所述第一级单级速度转换器500在1∶1比率下产生内部凸轮502的输出。当外部凸轮504通过某些接合装置511(例如离合器或制动器)接合于外壳510时，第一级单级速度转换器500被接合或起作用，从而在内部凸轮502处产生输出速度，所述内部凸轮502处于输入速度的增速下。速度转换比率具体为第一级单级速度转换器500结构的起作用的比率。在本实施例中，通过以下公式确定速度转换比率：

速比SR＝输出元件上的凸耳的#/输入元件上的凸耳的#

其中，输入元件为反作用盘503，输出元件为内部凸轮502。

对于图10中所示的并且如上所述的实施例，外部凸轮504具有(4个)凸耳、内部凸轮502具有(12个)凸耳、反作用盘503具有(16个)槽505，以及(16个)接触元件506(诸如辊子、辊子装置、或轴承)。速度转换比率SR为12/16＝0.75∶1，或者增速输出等于输入速度除以0.75。第一级单级速度转换器500的输出现在是第二级单级速度转换器520的输入。

当外部凸轮524能够相对于外壳510自由转动(没有接合)时，在将输入速度输送到第二级单级速度转换器520的反作用盘523(与内部凸轮502一体形成)处具有输入的第二级单级速度转换器520在1∶1比率下驱动内部凸轮522。当外部凸轮524通过接合机构521(例如离合器或制动器等)接合于外壳510时，第二级单级速度转换器520被接合或起作用，从而在内部凸轮522处产生输出速度，所述内部凸轮522处于输入速度的增速下。速度转换比率具体为第二级单级速度转换器520结构的起作用的比率。在本实施例中，通过以下公式确定速度转换比率：

速比SR＝输出元件上的凸耳的#/输入元件上的凸耳的#

其中，输入元件为反作用盘523，输出元件为内部凸轮522。

对于图10中所示的实施例，如果外部凸轮524具有(2个)凸耳、内部凸轮522具有(12个)凸耳、反作用盘523具有(14个)槽525，以及(14个)辊子526的话，那么速度转换比率SR为12/14＝0.857∶1，或者增速输出等于输入速度除以0.857。第二级单级速度转换器520的输出现在是第三级单级速度转换器530的输入。

具有与内部凸轮533和内部凸轮522一体形成的输入轴531的第三级单级速度转换器530将输入速度输送到第三级单级速度转换器530。当外部凸轮534能够相对于外壳510自由转动(没有接合)时，内部凸轮533在1∶1比率下驱动反作用盘532。当外部凸轮534通过接合机构531(例如离合器或制动器等)接合于外壳510时，第三级单级速度转换器530被接合或起作用，从而在反作用盘532处产生输出速度，所述反作用盘532处于输入速度的减速下。速度转换比率具体为第三级单级速度转换器530结构的起作用的比率。在本实施例中，通过以下公式确定速度转换比率：

速比SR＝输出元件上的凸耳的#/输入元件上的凸耳的#

其中，输入元件为内部凸轮533，输出元件为反作用盘532。

对于图10中所示的并且如上所述的实施例，外部凸轮534具有(4个)凸耳、内部凸轮533具有(12个)凸耳、反作用盘532具有(16个)槽535，以及(16个)接触元件536(诸如辊子、辊子装置、或轴承)。该实施例的速度转换比率为16/12＝1.33∶1，或者减速输出等于输入速度除以1.33。第三级单级速度转换器530的输出是第四单级速度转换器540的输入。

在该实施例中，仅出于说明的目的，如表4(下面)中所示的第3-8级具有相同的速度转换比率。该实施例为速比范围大于8的十六档自动变速器。

第一级	第二级	第三级	第四级	第五级	第六级	第七级	第八级	总比率
									不起作用	不起作用	起作用	起作用	起作用	起作用	起作用	起作用	5.53∶1
不起作用	起作用	起作用	起作用	起作用	起作用	起作用	起作用	4.74∶1
									不起作用	不起作用	不起作用	起作用	起作用	起作用	起作用	起作用	4.16∶1
不起作用	起作用	不起作用	起作用	起作用	起作用	起作用	起作用	3.57∶1
									不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	起作用	起作用	起作用	起作用	3.13∶1
不起作用	起作用	不起作用	不起作用	起作用	起作用	起作用	起作用	2.68∶1
									不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	起作用	起作用	起作用	2.35∶1
不起作用	起作用	不起作用	不起作用	不起作用	起作用	起作用	起作用	2.02∶1
									不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	起作用	起作用	1.77∶1
不起作用	起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	起作用	起作用	1.52∶1
									不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	起作用	1.33∶1
不起作用	起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	起作用	1.14∶1
									不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	1.00∶1
不起作用	起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	0.857∶1
									起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	0.750∶1
起作用	起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	不起作用	0.643∶1

表4

在采用图10的结构和表4的换档顺序的本发明的另一个实施例中，示出变速器可以这样一种换档顺序操作，即接合列在表4上的所有其它总比率，以便于实现极平稳的高性能，并且当变速器在所有六个减速比(速比级3-8)接合时实现从静止到高速巡航的有效加速。而且变速器的程序被制定得通过在每个变速点下解脱一个减速比而变速为下一个比率，直到总比率速度转换比率为没有比率接合时的1∶1，从而没有接合元件或离合器被激励。从而提供高效的操作状态。在该顺序期间，在整个顺序中在任何变速点下都没有动力中断。

在图11中示出本发明22的另一个实施例79。输入轴60从驱动元件12(诸如发动机或马达或变速器)中通过接触元件68(诸如辊子)使得分别与外部凸轮61、62、63相作用的第一级多凸轮速度转换器69的内部凸轮70、71、72转动。销67与反作用盘77相作用，所述反作用盘77为第一级多凸轮速度转换器69的输出轴。液压缸80、81、82选择第一级多凸轮速度转换器69中的哪一个外部凸轮61、62、63将被接合或起作用。例如，致动器80将通过例如制动带86接合外部凸轮61，并且内部凸轮70和外部凸轮61通过辊子68和销67的比率将为反作用盘77的输出速度。以相似的方式，内部凸轮71和外部凸轮62的组合将产生第二比率和反作用盘77的不同输出速度，而内部凸轮72和外部凸轮63的组合将产生反作用盘77的另一个不同输出速度。

反作用盘77也是第二级多凸轮速度转换器78的内部凸轮和输入，以及第一级多凸轮速度转换器69的输出。反作用盘77使得第二级多凸轮速度转换器78的内部凸轮73、74、75转动。内部凸轮73、74、75通过分别与68和67相似的接触元件87(诸如辊子、辊子装置或轴承)和销88与外部凸轮64、65、66相互作用，用于三个具体速度转换比率。液压缸83、84、85的致动选择通过反作用盘69输出的比率。例如，液压缸85的致动驱使带76接合外部凸轮66从而通过接触元件87和销88与内部凸轮75相互作用，以便于产生速度转换比率。第二级多凸轮速度转换器78的速度转换比率与第一级多凸轮速度转换器69的速度转换比率相组合以便于产生变速器79的总输出速度转换。脱开离合的第一级多凸轮速度转换器69将惯性运行。以相似的方式，其它输出转换速度是可行的，并且对于第一级多凸轮速度转换器69的三级和第二级多凸轮速度转换器78的三级来说总共九个速比是可行的。图12是变速器图11中所示的实施例的变速器或速度转换组件的图示。

如上所述，通过改变多级变速器或速度转换组件中凸轮的数量，如上所述，本发明存在许多可行的速比。例如，多级转换器中的两个单级-四凸轮速度转换器产生(16个)速度转换比率。多级转换器中的三个单级-三凸轮速度转换器产生(27个)速度转换比率。因此通过改变单级-多凸轮级的数量或每级中单级-单凸轮速度转换器28的数量可使得多级变速器或速度转换组件具有多个速比。

图13中示出的另一个可选实施例139包括输入内部凸轮140、反作用盘141、外部凸轮142、接触元件143(诸如辊子、辊子装置或轴承)，以及四个面离合器(face clutch)组件145、146、147和148。每个面离合器组件，诸如146都包括圆环形活塞150、轴承151、离合器盘(摩擦片)152、键153和摩擦垫154。内部凸轮140包括摩擦垫162而反作用盘141包括摩擦垫169。当转动时，内部凸轮140通过键157和153向两个输入面离合器145、146施加转动。输入面离合器145、146在其各自的轴承156和151上自由转动。在圆环形活塞150、160断开的情况下，输入面离合器145、146转动并且没有向输入凸轮140或反作用盘141施加转动。当圆环形活塞150和160中的一个被接通时，其线性位移将使得面离合器组件145或146转化为接合，并且在适当的压力下，有效地粘结摩擦垫并且将输入转动速度施加给变速器或速度转换器139的元件。未接通的活塞将通过例如弹簧179保持在适当位置中，并且输入面离合器145或146将在其轴承151上并且在输入凸轮140的速度下自由转动。通过启动这四个面离合器145、146、147和148的组合，可实现表1的比率no.1和no.6。

因此，通过启动圆环形活塞160实现比率no.1，所述圆环形活塞160使得离合器组件145与内部凸轮140相接合，允许摩擦垫162和168被粘结在一起并且将输入轴155的转动速度传输到内部凸轮140。同时活塞167被接通使得面离合器组件148平移、摩擦垫175、177粘结、根据其比率使得反作用盘141的速度调节为转换速度，所述速度被传输到输出轴165。两个未接通的面离合器组件将分别根据输入速度或输出速度转动。以相似的方式，活塞150和166被接通并且表1的比率no.6被选择以使得可实现第二速度转换比率。带式制动器170在两种结构下被驱动以便于接合外部凸轮142并且完成变速器或速度转换器139的运动学功能。

此外，如上所述，第三输出速度(即，1∶1速度)是可行的，其中通过启动全部四个面离合器组件145、146、147和148并且断开制动带170以及允许外部凸轮142在其轴承171上转动而使得输入轴155和输出轴165在相同速度下转动。有效地，变速器或速度转换器139被锁上并且输入轴155直接连接于输出轴165，以使得两者在相同速度下转动。

因此，所述变速器或速度转换器139的多个组件利用很少的单级速度转换器为更大变速器或速度转换器提供了多速比。例如(但不局限于)，图13中所示的两个所述变速器或速度转换器139的结构能够具有九个速比。

图14示出作为如上所述并且在图13中示出的两个单级速度转换器180、190组合的转换器单元199用作独立变速器或速度转换器单元199的情况。这两个速度转换器180、190包括与以上所述的用于图13的单级变速器或速度转换器139的离合器和致动器布置相似的适当的接合机构。驱动元件12向第一单级速度转换器180的输入轴181提供输入速度。第一单级速度转换器180在选定比率下向轴135输出一输出速度。而该输出速度又被输入到第二单级速度转换器190中。其中，第二单级速度转换器190在选定速度转换比率下向轴191输出一输出速度。总转换比率为这两个单级速度转换器180、190中的这两个选定比率的乘积。在每个单级速度转换器的适当比率下，利用两个单级速度转换器180、190提供了具有九个前进档位的汽车变速器。随后将另外的单级速度转换器增加到该变速器上会产生更大数量的比率。例如，在三个单级速度转换器、十二个离合器和三个制动器的情况下，变速器能够具有27个速度转换比率。

在图15中示出利用(4个)单级速度转换器、(4个)带式制动器273、以及(2个)面离合器203、250的九档变速器的另一个可选实施例。可操作地连接于驱动元件12的输入轴200以与参照图11的单级-多凸轮速度转换器69、78描述相似的方式驱动第一多级速度转换器280的两个单级速度转换器201、202。致动器209、210选择性地分别接合这两个单级速度转换器201、202以便于致动单级-多凸轮速度转换器201、202。这两个单级速度转换器201、202的输出轴215是输入到第二多级速度转换器281中的输入轴。

然而，还具有例如由离合器组件203驱动的第一多级速度转换器280的第三输出。在该实施例中通过键206一体地连接于输入轴200的离合器组件203随着输入轴200在例如轴承205上转动。当将摩擦垫213、214压迫在一起的活塞204使之位移时，离合器组件203也自由地轴向滑动。在这种情况下，输入轴200以及这两个单级速度转换器201、202的内部凸轮与输出反作用盘215锁定在一起，产生一锁定的第一级，所述锁定的第一级将通过输出轴215输出1∶1的速度转换比率，从而变成第三可行输出转换比率。一适当的压力被施加于活塞204以确保在摩擦垫接口处没有滑动。当不需要时，通过适当的装设阀门释放压力。膜片弹簧220通过离合器毂225传输压力并且偏斜(偏转)以确保摩擦垫213、214的总体接合。当活塞204被断开并且使得离合器组件203返回到输入轴200上的其中立位置或脱开离合位置时，与膜片弹簧220中的储能协力工作的激励弹簧207、208释放总势能，从而使反作用盘215的离合脱开。包含适当的轴承211、212、216和217以便于支承输入轴200和反作用盘输出轴215。

通过例如输入花键230将输入传输到包含两个单级速度转换器240、245的第二多级速度转换器281中。输入花键230具有离合器组件250，当以与第一多级速度转换器280相似的方式被活塞260接通时，所述离合器组件250将发挥作用。活塞260通过轴承265将适当的压力施加于离合器毂252以确保离合器垫255、256的接合。膜片弹簧251在偏斜的同时确保所述接合并且当通过适当的装设阀门解除压力时与弹簧253、254一起允许解除输入轴235和输出轴270的离合。当轴235、270通过组件离合器250被完全接合时，第二多级速度转换器281的速度转换比率为1∶1.轴270处在一个速比下，从而存在与第一多级速度转换器280的三个速比相合的三个速比，实现利用四个单级速度转换器28的九档变速器。这里，如第一多级速度转换器281中那样，包含有用于输入轴235和输出轴270的转动支承的适当轴承236、237和271、272。单级速度转换器240、245分别由液压缸241和246驱动。

在图16中还示出另一个可选实施例999。嵌套的两级速度转换器组件或变速器999能够提供(4个)速比。在该实施例中，两级1000、1020是嵌套的以使得速度转换器或变速器999的轴向长度最小化。在该实施例中，当外部凸轮1004相对于外壳1010自由转动(未接合)时，具有在反作用盘1003处用于将输入速度传输到第一级单级速度转换器1000的输入的第一级单级速度转换器1000在1∶1比率下产生内部凸轮1002输出。当由于液压活塞1018被增压而使得外部凸轮1004接合于外壳1010时，接合机构1011(诸如离合器)驱动并且第一级单级速度转换器1000被接合或起作用，从而在内部凸轮1002处产生输出速度，内部凸轮1002处于输入速度的增速下。速度转换比率具体为第一级单级速度转换器1000结构的起作用的比率。通过以下公式确定速度转换比率：

速比SR ＝输出元件上的凸耳的#/输入元件上的凸耳的#

其中，输入元件为反作用盘1003，输出元件为内部凸轮1002。

如上所述，当被接合或起作用时，第一级单级速度转换器1000提供增速输出。第一级单级速度转换器1000的输出为输入到第二级单级速度转换器1020的输入。当外部凸轮1024相对于外壳1010自由转动(未被离合)时，在反作用盘1003将输入速度提供到第二级单级速度转换器1020时具有输入的第二级单级速度转换器1020的输入在1∶1比率下产生其内部凸轮1022输出。当通过增压活塞1028使得外部凸轮1024接合于外壳1010时，离合器1029被驱动并且第二级单级速度转换器1020被接合或起作用，从而在内部凸轮1022处产生输出速度，内部凸轮1022处于输入速度的增速下。以与第一级单级速度转换器1000相似的方式确定速度转换比率。总速度转换比率为每个起作用级单级速度转换器1000、1020的乘积。

以上所述并且图16中示出的嵌套的两级速度转换器组件或变速器999产生两级加速。然而，还可利用该嵌套结构构成其它组件，诸如(但不局限于)具有其两级都为减速器的两级、其一个单级速度转换器为加速器而另一个单级速度转换器为加速器的两级。

图17A还示出多输入凸轮实施例的另一个实施例1100。实施例1100具有由一组三个一体的内部凸轮1110、1111、1112构成的输入曲轴1130，当转动时，输入曲轴1130使得接触元件1135(诸如辊子、辊子装置、或轴承)向外位移，接触元件1135又与外部凸轮1114、1115、1116的凸出部相互作用。合成的相互作用是反作用力元件1139的槽1138所作用的切向力，所述反作用力元件1139也与输出轴1117一体形成。每个子集相互作用的凸轮都能够产生具体的速度转换比率，所述速度转换比率将指示出使得输出轴1117最终转动的速度。将通过这三个外部凸轮1114、1115、1116中成功地接合于外壳1154的外部凸轮确定预定速度。每个外部凸轮1114、1115、1116都在轴承1118中自由转动直到图17B中所示的一个接合机构1149被驱动从而接合相关的外部凸轮1114、1115或1116。具有任意数量的可选接合机构(诸如离合器或制动器)，所述接合机构可适合于执行接合功能。未接合并且自由转动的另外两个外部凸轮将不参与指示出该具体多输入凸轮实施例的输出轴1117的速度。在任何时间下外部凸轮1114、1115、1116中只有一个被接合并且将确定所述速度转换比率以及输出轴1117的速度。

如图17A所示，第一多输入凸轮实施例1100的输出轴1117变为第二多输入凸轮实施例1101的输入轴，其中以与第一多输入凸轮实施例1100和其输出轴1117中相似的方式选择一个比率。第二多输入凸轮实施例1101的输出轴(未示出)变为第三多输入凸轮实施例1101的输入轴，依此类推，最终变为从动元件20中的输入。通过每个多输入凸轮实施例的起作用的比率的乘积确定最终转动速度转换比率输出。如图1A所示，最终输出是输入到驱动轴19R的差速器18R的输入。

如图17B和17C所示，使得如上所述的自旋外部凸轮1114、1115、1116接合的一种装置包括制动器1141、液压致动辊子1151、液压缸1153、以及360°倾斜的凸轮轨道1150。当倾斜的凸轮轨道1150转动时，由于压缩弹簧1152的作用，辊子1151与倾斜的凸轮轨道1150恒定接触。在适当的时候，液压缸1153被增压并且辊子1151在倾斜的凸轮轨道1150上施加辅助法向力。液压缸1153的线性前进，以及因此辊子1151线性前进，将接合于外壳1154，是指相关的外部凸轮1114、1115、1116被停止并固定。

在图17B-17C中所示的接合机构中，示出倾斜的凸轮轨道1150开始于0°，在一个比速率(specific rate)下在270°时升高到其最大高度，并且在0°时降至其中立高度。如图17C所示，倾斜的输出凸轮轨道1150的转动是从0°位置开始的，辊子1151将被推入到压缩弹簧1152中以便于倾斜的凸轮轨道1150的270°转动，弹簧弹力使之从剩余的90°返回到其原始位置。因此，当液压缸1153被驱动时，辊子1151将辅助法向力施加于环形倾斜的凸轮轨道1150中并且保持线性位置以使得当辊子1151不能克服液压缸1153的力时上升的斜坡将被卡住。之后，外部凸轮被接合并且具体速比将起作用。这里，所述程序不局限于可适用的其它程序，诸如机电的或者甚至是电磁的或者凸轮的结构。

使用以上所述基本原理的其它接合结构(诸如快速作用的凸轮类型离合器)可执行接合功能。本发明的实施例的示例不局限于这种离合机构的所述结构。

图18示出具有与一差速器组件一体形成的多个单级多输入凸轮的另一个变速器实施例2125。输入到变速器2125中的输入是通过齿轮2090执行的，所述齿轮2090与液力耦合器(未示出)的输出轴上的齿轮相啮合。齿轮2090被固定于由单级速度转换器2096、2097和2098构成的第一单级多输入凸轮2095的输入轴2091。输出反作用盘2099是输入到包括单级速度转换器2101、2102和2103的第二单级多输入凸轮2100的输入轴。输入到第二单级多输入凸轮2100的输入是反作用盘2099，取代图11实施例中的内部凸轮。液压缸(未示出)以与图11中相似的方式接合外部凸轮。然而，由于单级速度转换器2096、2097、2098、2101、2102和2103都是可反向驱动的，因此内部凸轮/输出轴2104是差速器或差速器组件2130的输入。

输出轴2104直接连接于差速器组件2130并且用作差速器输入轴。输出轴2104被构成为使得叉状端部2109一体地形成在输出轴2104的端部处。输出轴2104也将包括固定在输出轴2104的叉状端部2109中的至少两个横轴2110和2111，所述横轴2110和2111将支承行星锥齿轮(bevel spidergear)2107和2108。差速器设计中还包括分别固定于轴2115和2120的两个其它的半轴锥齿轮(bevel side gear)2106和2112，从而将差速器组件2130连接于驱动轮14。当输出轴2104转动时，叉状端部2109转动，将转动传输到以相同速度转动的轴2110和2111。行星齿轮2107和2108与轴2104一起转动，但是只要驱动轮以相同速度转动，如处于车辆直线行驶的正常情况下，不围绕其轴线转动。如果连接于轴2115和2120的半轴锥齿轮2106和2112以相同速度转动的话，那么输出轴2104和轴2115和2120也以相同速度转动，并且差速器以与输出轴2104和轴2115和2120相同的速度转动。如果两个轴2115和2120打算以不同速度转动的话，如处于车辆转向行驶的正常情况下，那么就出现速度差，并且为了避免较慢转向轮的打滑，锥齿轮2107和2108围绕其轴线转动，并且适应这两个轴2115和2120的速度差的要求。半轴锥齿轮2106和2112通过花键联接以便于驱动驱动轮的轴2115和2120。本发明2125包括作为变速器的一部分的差速器或差速器组件2130。

对于车辆制造者和操作者两者来说，具有这样一种多级变速器提供了许多选择权。每个独立单级速度转换器的计算机控制有助于通过操作者或通过计算机程序或通过两者作出选择。容易地选择任何速比级的能力是所述变速器成功的必需和重要的功能。

存在多种控制本发明22中所披露的任意一个实施例的方法，诸如控制板、换档机构、踏板类型的换档装置、可选择程序的自动装置等。在完全自动操作中，本发明22由逻辑控制单元(LCU)300通过网络308(例如控制器局域网)控制。本发明22中的车辆数据302诸如加速器或节气门位置和速率、发动机转速、车轮转速、多轴加速度、以及特定传感器反馈306被输入到逻辑控制单元(LCU)300中，所述逻辑控制单元(LCU)300处理所述数据并且向本发明22致动器单元输出适当的控制信号304，所述本发明22致动器单元包括离合器、摩擦制动器、摩擦带、或用于接合(接合)和脱开(未接合)组件24或变速器26形式的速度转换器的特定元件的其它适合的装置。LCU300控制本发明22功能，诸如比率选择、换档顺序进度表以及接合和脱开正时。图19以示意图的形式示出将LCU300结合于上述本发明22中。

已示出速度转换器的独特特征可形成多速比变速器的可行性替换布置，或者是作为可操作地连接于传统变速器的组件，或者是作为代替传统变速器的独立变速器。文中所描述的本发明的实施例不限制速度转换器组件或变速器的设计，而仅是如何布置速度转换器、制动器和离合器等能够形成用于车辆、卡车、公共汽车、特种车辆、越野车辆和设备、农用车辆和设备和海洋船舶以及需要速度转换动力传递的其它应用的任何数量的变速器的一些示例。

本领域中普通技术人员应该理解的是，其它实施例、改进、细节以及应用也符合前述描述的文字和精神并且包括在本专利的保护范围内，本专利的保护范围仅由根据专利法形成的后附权利要求及其等价物限定。

Claims (41)

1.一种用于控制输出的多速比装置，它包括：

包括至少三个可操作地连接在一起的可转动部件的转动速度转换器；

所述至少三个可转动部件中的第一个部件是所述转动速度转换器的输入部件，其中所述输入部件可操作地连接于驱动元件并且所述驱动元件包括车辆变速器；

所述至少三个可转动部件中的第二个部件是所述转动速度转换器的输出部件，其中所述输出部件可操作地连接于可驱动元件；

所述至少三个可转动部件中的第三个部件设置在所述第一个部件和所述第二个部件之间以形成所述至少三个可转动部件的嵌套结构；

可操作地连接到一可接合部件以便选择性地接合所述可接合部件的接合元件，其中所述可接合部件是所述至少三个可转动部件中的至少一个部件；并且

所述至少三个可转动部件包括内部凸轮、反作用盘以及外部凸轮。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包括外壳。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述至少三个可转动部件中的所述至少一个部件的所述可接合部件与所述外壳接合。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

位于所述反作用盘中的多个槽；以及

选择性地设置在所述多个槽中的至少一个内的接触元件。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述接触元件包括辊子。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述接触元件包括轴承。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述接触元件包括辊子装置。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述输入部件是所述内部凸轮；

所述输出部件是所述反作用盘；以及

所述至少三个可转动部件中的所述至少一个部件的所述可接合部件是所述外部凸轮。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述输入部件是所述反作用盘；

所述输出部件是所述内部凸轮；以及

所述至少三个可转动部件中的所述至少一个部件的所述可接合部件是所述外部凸轮。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述输入部件是所述外部凸轮；

所述输出部件是所述内部凸轮；以及

所述至少三个可转动部件中的所述至少一个部件的所述可接合部件是所述反作用盘。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述输入部件是所述内部凸轮；

所述输出部件是所述外部凸轮；以及

所述至少三个可转动部件中的所述至少一个部件的所述可接合部件是所述反作用盘。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述输入部件是所述反作用盘；

所述输出部件是所述外部凸轮；以及

所述至少三个可转动部件中的所述至少一个部件的所述可接合部件是所述内部凸轮。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述输入部件是所述外部凸轮；

所述输出部件是所述反作用盘；以及

所述至少三个可转动部件中的所述至少一个部件的所述可接合部件是所述内部凸轮。

14.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述内部凸轮和所述外部凸轮形成共轭对。

15.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述内部凸轮和所述外部凸轮形成共轭对。

16.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述内部凸轮和所述外部凸轮形成共轭对。

17.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述内部凸轮和所述外部凸轮形成共轭对。

18.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述内部凸轮和所述外部凸轮形成共轭对。

19.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述内部凸轮和所述外部凸轮形成共轭对。

20.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可驱动元件是车轴。

21.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可驱动元件是另一个转动速度转换器。

22.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可驱动元件包括车辆差速器。

23.根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述装置还包括外壳，所述差速器容纳于所述外壳中。

24.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置是可反向驱动的。

25.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接合元件包括制动元件。

26.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接合元件包括离合器。

27.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可驱动元件包括分动器。

28.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述车辆变速器是全轮驱动车辆的部件。

29.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，当所述输入部件和所述输出部件顺时针方向转动时，速比为2.8∶1。

30.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，当所述输入部件和所述输出部件顺时针方向转动时，速比为0.36∶1。

31.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，当所述输入部件顺时针方向转动而所述输出部件逆时针方向转动时，速比为0.56∶1。

32.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，当所述输入部件顺时针方向转动而所述输出部件逆时针方向转动时，速比为1.8∶1。

33.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，当所述输入部件和所述输出部件顺时针方向转动时，速比为0.64∶1。

34.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，当所述输入部件和所述输出部件顺时针方向转动时，速比为1.56∶1。

35.一种用于控制输出的多速比装置，它包括：

包括至少三个可操作地连接在一起的可转动部件的转动速度转换器；

所述至少三个可转动部件中的第一个部件是所述转动速度转换器的输入部件，其中所述输入部件可操作地连接于驱动元件并且所述驱动元件包括发动机；

所述至少三个可转动部件中的第二个部件是所述转动速度转换器的输出部件，其中所述输出部件可操作地连接于可驱动元件；

所述至少三个可转动部件中的第三个部件设置在所述第一个部件和所述第二个部件之间以形成所述至少三个可转动部件的嵌套结构；

可操作地连接到一可接合部件以便选择性地接合所述可接合部件的接合元件，其中所述可接合部件是所述至少三个可转动部件中的至少一个部件；并且

所述至少三个可转动部件包括内部凸轮、反作用盘以及外部凸轮。

36.一种用于控制输出的多速比装置，它包括：

包括至少三个可操作地连接在一起的可转动部件的转动速度转换器；

所述至少三个可转动部件中的第一个部件是所述转动速度转换器的输入部件，其中所述输入部件可操作地连接于驱动元件并且所述驱动元件包括另一个转动速度转换器；

所述至少三个可转动部件中的第二个部件是所述转动速度转换器的输出部件，其中所述输出部件可操作地连接于可驱动元件；

所述至少三个可转动部件中的第三个部件设置在所述第一个部件和所述第二个部件之间以形成所述至少三个可转动部件的嵌套结构；

可操作地连接到一可接合部件以便选择性地接合所述可接合部件的接合元件，其中所述可接合部件是所述至少三个可转动部件中的至少一个部件；并且

所述至少三个可转动部件包括内部凸轮、反作用盘以及外部凸轮。

37.一种用于产生轴的转动运动的速度转换器，包括：

外壳；

具有一对凸轮部件共轭对和可操作地互连在所述凸轮部件共轭对之间的反作用盘的单级转动速度转换器，其中所述反作用盘设置在所述凸轮部件共轭对之间以形成嵌套结构，并且所述单级转动速度转换器容纳于所述外壳内；

所述凸轮部件共轭对中的第一个部件包括内部凸轮和输入轴，所述内部凸轮可由能够产生一预定输入转动速度的驱动元件驱动，其中所述驱动元件是车辆变速器；

所述凸轮部件共轭对中的第二个部件是外部凸轮；

所述反作用盘包括多个槽和一输出轴，所述反作用盘能够与所述凸轮部件共轭对可操作地接合，其中所述输出轴能够具有一预定输出转动速度并且还能够驱动一可驱动元件；

选择性地设置在所述多个槽的至少一个内的接触元件；以及

可操作地与所述外部凸轮相连接并能够使所述外部凸轮与所述外壳选择性地接合的接合元件。

38.一种用于产生轴的转动运动的速度转换器，包括：

外壳；

具有一对凸轮部件共轭对和可操作地互连在所述凸轮部件共轭对之间的反作用盘的单级转动速度转换器，其中所述反作用盘设置在所述凸轮部件共轭对之间以形成嵌套结构，并且所述单级转动速度转换器容纳于所述外壳内；

所述凸轮部件共轭对中的第一个部件包括内部凸轮和输出轴，所述输出轴能够具有一预定输出转动速度并且还能够驱动一可驱动元件；

所述凸轮部件共轭对中的第二个部件是外部凸轮；

所述反作用盘包括多个槽和一输入轴，所述反作用盘能够与所述凸轮部件共轭对可操作地接合，其中所述反作用盘可由能够产生一预定输入转动速度的驱动元件驱动，其中所述驱动元件是车辆变速器；

选择性地设置在所述多个槽的至少一个内的接触元件；以及

可操作地与所述外部凸轮相连接并且能够使所述外部凸轮与所述外壳选择性地接合的接合元件。

39.一种能够可操作地与车辆变速器相连接的多速比转换器，所述多速比转换器包括：

至少一个单级速度转换器，所述单级速度转换器具有输入凸轮、输出凸轮、反作用盘、接触元件和可操作地与所述外部凸轮相连接并且能够选择性地接合所述外部凸轮的接合元件，其中所述输入凸轮、所述输出凸轮、所述反作用盘和所述接触元件位于一个公共轴线上并且相互可操作地互连；

所述至少一个单级速度转换器设置在所述车辆变速器与一车轴之间；

所述输入凸轮和所述输出凸轮形成一对共轭对，并且所述反作用盘设置在所述共轭对之间以形成嵌套结构；

所述反作用盘具有多个槽，所述槽的每一个能够将所述接触元件夹持在所述槽中；

所述输入凸轮可操作地与车辆变速器相连接；以及

所述反作用盘可操作地与所述车轴相连接；

由此，由变速器施加在所述至少一个单级速度转换器上的转动速度能够转换成另一个转动速度。

40.根据权利要求39所述的转换器，其特征在于，所述至少一个单级速度转换器能够被设定为一预定速比。

41.根据权利要求39所述的转换器，其特征在于，还包括多个单级速度转换器，每个所述单级速度转换器可操作地与另一个单级速度转换器相连接并且设置在所述变速器与所述轴之间。

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