CN100470090C - 带有一直接低速档模式和两分支高速档模式的三模式连续可变传动装置 - Google Patents

带有一直接低速档模式和两分支高速档模式的三模式连续可变传动装置 Download PDF

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    • F16H2037/088—Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft

Abstract

一个动力系包括一个连续可变传动装置，该机构有一起动机构，一连续可变单元(CVU)，和一对行星齿轮装置。该连续可变传动装置还包括多个转矩传输机构。这些传输机构可有选择地接合成为两个转矩传输机构的组合，以便建立一个在起动机构和传动装置输出轴之间的倒车的操作模式，一个低速的直接操作模式，一个中速的分支操作模式，和一个高速的分支操作模式。

Description

带有一直接低速档模式和两分支高速档模式的三模式连续可变传动装置
技术领域
本发明涉及动力传输装置，尤其涉及连续可变动力传输装置，设有与一行星齿轮装置一起工作的一连续可变单元。
背景技术
现今市场上的客运车辆包括一个具有至少三前进传动比，且十分常见的六前进传动比的动力传输装置。这些动力传输装置被用来扩展该车辆发动机的运转范围，其方法是按照传动比的变化重新使用该发动机的转速范围。为了使发动机及其转速范围更有效地利用，已建议采用连续可变型式的传动装置，其中在该传动装置内的传动比变化，在该发动机转速可保持恒定的整个驱动范围内，是连续的。例如，该连续可变传动比可从四比一(4:1)的低速档驱动改变到零点四比一(0.40:1)的超速档驱动。采用该同样传动比范围的分级变化的传动装置将需要五或六个传动比等级，取决于相邻传动比之间所需的分级传动比倍率。
连续可变型式的传动装置已被建议做成单模式和双模式型式的动力传输装置。绝大多数客运车辆的传动装置被建议做成啮合空档型(geared neutral type)的传动装置，其中在该传动装置中的传动比能从前进变到倒车不需换接摩擦装置。虽然这种型式的传动装置对前进和倒车提供简化的控制系统，但它们确有缺点，因为在车辆起动操作时，很大一部分动力通过该连续可变单元和该齿轮机构被再循环。这样就减少该传动装置的输出转矩、牵引力，和该传动装置的总体效率。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种改进的三模式连续可变传动装置。
按本发明的一个方面，在该传动装置内包括具有两个行星齿轮组以构成一个三模式连续可变传动装置的一连续可变的单元。
按照本发明的另一方面，该连续可变传动装置具有多个可选择地接合的转矩传输机构，这些传输机构在该传动装置内建立这些驱动模式。
按照本发明的还有一个方面，这些转矩传输机构以两个组合的形式被接合以建立一个倒车的传动比和三个前进模式的传动比。
按照本发明的再一个方面，该倒车模式和该低速前进模式都是直接模式，所有动力在被输入到该行星齿轮组内之前通过该连续可变单元。
按照本发明的再一个方面，操作的两个高速前进模式都是分支的驱动模式，其中来自发动机的一部分动力通过一条机械路径，而另一部分动力则通过该连续可变单元。
按照本发明的再一个方面，至少有两个转矩传输机构设有一个单向驱动转矩传送器和一个双向摩擦驱动转矩传送器。
按照本发明再另一个方面，两个转矩传输机构是固定型扭矩传输机构，常称制动器，另外两个转矩传输机构是旋转型扭矩传输机构，常称离合器。
具体地，本发明提出一种动力系，具有一个带有一直接低速档模式和两分支高速档模式的三模式连续可变传动装置，该动力系包括：将动力输送到所说连续可变传动装置的输入装置；一个传动装置壳体；从所说连续可变传动装置输送动力的输出装置；一个连续可变单元，有一持续与所说输入装置互连的输入件和一输出件；一个第一行星齿轮装置，有一个持续与所说输出件互连的第一部件，一个第二部件，和一个第三部件；一个第二行星齿轮装置，有一个持续与所说第一行星齿轮装置的所说第二部件互连的第一部件，一个持续与所说输出装置互连的第二部件，和一个第三部件；一个第一转矩传输机构，用于有选择地使所说第二行星齿轮装置的所说第三部件与所说传动装置壳体互连；一个第二转矩传输机构，可操作来将所说第一行星齿轮装置的两个所说部件互连；一个第三转矩传输机构，可操作来使所说第一行星齿轮装置的所说第三部件与所说传动装置壳体持续互连；一个第四转矩传输机构，可操作来有选择地使所说输入装置与所说第二行星齿轮装置的所说第三部件互连；及所说转矩传输机构可以两个组合在一起的方式操作来在输入装置和所说输出装置之间建立三个前进模式和一个倒车模式。
还包括：在操作所说三个前进模式期间，所说连续可变单元从低速档状态变化到超速档状态。
还包括：所说第一转矩传输机构包含一个双向摩擦转矩传输机构，和一个单向转矩传输机构；及所说第三转矩传输机构包含一个双向摩擦转矩传输机构和一个单向转矩传输机构。
还包括：所说输入装置包含一个机械动力源；和一个设在所说机械动力源和所说连续可变单元的所说输入件之间的起动机构。
还包括：所说起动机构包含一个转矩转换器和一个转矩转换器离合器；及所说第四转矩传输机构能连接在所说机械动力源和所说第二行星齿轮装置的所说第三部件之间，与所说转矩转换器离合器成串联驱动关系，并与所说起动机构的所说转矩转换器成并联关系。
还包括：所说第一行星齿轮装置的所说第一部件是一中心齿轮部件，所说第一行星齿轮装置的所说第二部件是一齿环部件，而所说第一行星齿轮装置的所说第三部件是一行星支架组合件；及所说第二行星齿轮装置的所说第一部件是一中心齿轮部件，所说第二行星齿轮装置的所说第二部件是一齿环部件，而所说第二行星齿轮装置的所说第三部件是一行星支架组合件。
附图说明
图1为体现本发明的具有三模式传动装置的动力系的正剖视图。
图2为图1中所示的动力系的简略图示。
具体实施方式
参阅附图，其中相同的标号代表在所有几张图中相同或相应的零件，在图1和2中可以看到，动力系10具有一台发动机或其他传统的机械动力源12、和一个连续可变传动比传动装置(CVT)14。该CVT14包括一个起动装置或机构16，一个连续可变单元(CVU)18，一个第一行星齿轮组或装置20，和一个第二行星齿轮组或装置22。
所示起动装置16为一传统的转矩转换器24和转矩转换器离合器26。该转矩转换器24包括一个推动器28，一个涡轮30，和一个定子32。该推动器28通过一块柔性板34被连续地与发动机12连接。该涡轮30和转矩转换器离合器26通过毂盘36被驱动地与一根输入轴38连续。还有一个可选择接合的转矩传输机构或离合器40设在转矩转换器24和柔性板34之间。该离合器40可选择地将该毂盘36的输出与轴42连接。
该输入轴38被驱动地与一链轮44连接，该链轮44通过一根链条46被驱动地与另一链轮48连接。该链轮48被驱动地与一直径可变的滑轮或带轮50连接，该滑轮50为该CVU18的一个构件.该滑轮50通过一根柔性带52被驱动地与一直径可变的滑轮或带轮54连接，该滑轮54也是CVU18的一个构件.每一个滑轮50和54各有一个可移动的半滑轮56和58.这两个半滑轮众所周知其轴向运动是由各自的液压马达60和62控制的.当该滑轮沿轴向移动时，该带52就沿着滑轮58从一个直径被搬到另一个直径，并且沿着滑轮50同样在两个直径之间被搬动.
在位置A上示出的带52处在最大的低速驱动状态，那就是说滑轮54将以比滑轮50慢的转速旋转.这时，从输入轴38来的输入转速在两个带轮之间被降低.当该带52处在位置B时，该CVU18是在最大超速驱动状态，其时带轮54将比带轮50旋转得快，从而在轴38和带轮54之间造成转速的增加或提速.
行星支架64是行星齿轮组20的一个构件，被驱动地与一毂环70连接，该毂环70既是旋转型转矩传输机构72的构件，也是固定型转矩传输机构74的构件.该旋转型转矩传输机构72是一个传统的液压操作的离合器，其上有一内毂76及多个摩擦片80和离合器片82，它们分别用花键接合在内毂76和毂环70上.
该离合器通过液压操作的活塞84的操作被接合和脱开，该活塞84可滑动地被设置在一个固定在毂环70上的壳体86内.有一单向转矩传输机构88可操作地与壳体86连接，该机构可在传动装置箱或壳体90和壳体86之间操作而将该毂环70夹持住，因此该支座64在一个旋转方向上是固定的.该固定型转矩传输机构74是一个传统的带型制动器，能被一个没有示出的传统伺服系统操作，并且当被操作时在两个旋转方向上都能将该行星支架64夹持住.
该内毂76被固定到或被驱动地连接到滑轮54和中心齿轮92上，该中心齿轮92是行星齿轮组20的一个构件.行星齿轮组20还包括一个环状齿轮94，它被驱动地连接到或固定到一根轴96上.行星齿轮组20还包括一个行星支架组合件98，该组合件由行星支架64和多个小齿轮100构成，该小齿轮100可旋转地装在该支座64上并被设置得与该中心齿轮92和该环状齿轮94啮合.
该轴96被驱动地与一传动装置齿轮102连接，该齿轮102被设置得与另一传动装置齿轮104连接.该传动装置齿轮104通过轴106被驱动地与中心齿轮108连接.该中心齿轮108是行星齿轮组22的一个构件.该行星齿轮组22还包括一个环状齿轮110和一个行星支架组合件112.该组合件112具有多个小齿轮114，这些小齿轮114可旋转地装在行星支架116上并被设置得与中心齿轮108和环状齿轮110啮合.这两个行星齿轮组20和22由于在各该中心齿轮和环状齿轮之间只有一组啮合小齿轮，被称为简单的行星齿轮组.
行星支架116被驱动地与轴42连接，因此也与转矩传输机构40连接.环状齿轮110被驱动地与一个传动装置输出轴118连接.行星支架116被驱动地与一个可选择操作的传统单向转矩传输机122的内跑道连接.该机构122还有一个外跑道124，该外跑道124可选择地与传动装置的壳体90接合.
如所周知，该可选择接合的单向转矩传输机构能被控制使只允许顺时针向旋转而阻止逆时针向旋转，同样能被控制使只允许逆时针向旋转而阻止顺时针向旋转.这样，行星支架112就能被限制顺时针向旋转而可允许逆时针向旋转，也可被阻止逆时针向旋转而可允许顺时针向旋转.
当该可选择接合的转矩传输机构40被接合时，该行星支架116将与柔性板34一致旋转，因此以该发动机12的转速旋转.
行星支架116通过一个毂环126与轴42连接，该毂环126被一可选择接合的固定型转矩传输机构128包围.该机构128的形式为单一的卷绕制动带，该带可选择地被一未示出的传统的液压伺服机构操作.当该转矩传输机构128被选择地接合时，该行星支架116在两个操作方向都可被限制旋转.
多个转矩传输机构的被控制的接合将可控制该传动装置在倒车与模式、第一低速档模式、中速分支模式和高速分支模式下的操作.在倒车模式和低速档模式下，传动装置14是在直接驱动的状态下，其时从发动机12来的所有动力都通过CVU18被传输，而在两个高速分支的模式下，来自发动机12的动力只有一部分被传输到轴42上，而该动力的另一部分则通过CVU18被传输.
为了建立操作的倒车模式，须将转矩传输机构74与转矩传输机构128或122接合.在旋转的倒车模式中，中心齿轮92以与发动机机12相同的方向被旋转.支座64被保持固定，因此环状齿轮94以与发动机12相反的方向被旋转.环状齿轮94的旋转是通过传动装置齿轮102和104被传送，因此中心齿轮108以与发动机12相同的方向被旋转。其时行星支架116被保持固定以致造成输出轴118的反方向旋转.输出轴118的转速可通过发动机12的转速以及CVU18的传动比的控制来控制，一般在操作时，发动机12被设定在最大的普通转速上而传动装置带52从位置A被调节到位置B，这样来造成发动机12和输出轴118之间的转速改变.
任何时候需要将发动机制动时可接合转矩传输机构128，因为单向转矩传输机构122将允许车辆在反方向滑行而可不用将转矩返回输送到发动机12.
要建立操作的前进低速的模式时可接合转矩传输机构72并将转矩传输机构122的外跑道124有选择地定位.在操作的低速档模式中，也可将转矩传输机构128接合.在该模式中，可变滑轮54和行星齿轮组20一致地旋转.转矩传输机构72可保证做到这一点因为它直接使行星支架64与中心齿轮92连接.传动装置齿轮102和104反转滑轮54的旋转使其旋转方向与发动机12相反.但行星支架116被保持固定使环状齿轮110和输出轴118以与发动机12相同的方向旋转.
低速档模式的输出转速由发动机的转速以及CVD18的传动比控制.与倒车时的情况相同，CVU18在最大的低速驱动位置A上开始逐渐向最大的超速驱动位置B前进，其时发动机的转速被保持恒定.但如果需要，在这操作中发动机的转速也可改变.当CVU18的传动比是在最大的超速驱动位置B时，输出轴118将以与发动机12的输出差不多相同的转速被操作.
在这一点上，转矩传输机构40被接合而单向转矩传输机构122被脱开.转矩传输机构72被松开，这样便使单向转矩传输机构88能够有效地阻止行星支架64的前进旋转.从而被CUV18驱动的中心齿轮92强制环状齿轮94倒车旋转，造成中心齿轮108的前进旋转.
当转矩传输机构40被接合时，行星支架116以发动机12的转速直接被驱动.当在低速直接驱动模式和中间驱动模式之间换档时输出轴118的转速近乎恒定.这也是一个双重的过渡换档，因为两个可选择接合的装置被脱开而另外两个可选择接合的装置被接合.使用单向转矩传输机构能得到平滑的双重过渡切换.在该过渡切换中，转矩传输机构40被接合，而转矩传输机构72被脱开.
在操作的中间驱动模式中，从超速驱动位置B开始切换，那时基本上还是直接驱动，不断改变CVU的传动比，向低速驱动位置A前进，这样输出轴118的转速就被增加.当CVU18的传动比到达最大的低速驱动位置时，该传动装置就被换档，这时传动比从操作的中间驱动模式切换到高速驱动模式.在操作的高速驱动模式中，转矩传输机构72被接合，而转矩传输机构88被松开.从中间驱动到高速驱动的切换是一个非同步的切换；但这个切换是由单向转矩传输机构88的使用提供的.
在操作的高速驱动模式中，行星齿轮组20是作为一个单独的单元被旋转的，造成中心齿轮108以与发动机12相反的方向被旋转.在操作的高速驱动模式中，仍有可能将发动机转速保持在固定值而将CVU18的传动比从切换时的传动比向另一个超速驱动状态改变.当CVU18的传动比向超速驱动的状态改变时，中心齿轮108的转速在反方向被增加，这就造成环状齿轮110转速的增加，因此输出轴118成正的或发动机的旋转方向.
从上面的说明中，现在应该明白，操作的倒车驱动模式和低速驱动模式都是直接驱动模式.即，所有来自发动机的动力都通过CVU被传送到输出轴118上.而操作的两上高速驱动模式以及首先中间驱动模式然后高速驱动模式都是分支路径的操作，其时来自发动机的动力一部分通过轴42被直接传送到行星支架116上，另一部分则通过CVU18被传送到中心齿轮108上.这样，操作的两个高速驱动模式都是分支路径的模式，能够减少通过CVU18的转矩传输，可比操作的直接路径更为有效.
应该注意到采用操作的三模式，还可在任何一个操作模式中在CVU内提供一个路径短的传动比改变.本行业的行家现在应该明白，在整个操作图景中，CVU的传动比是从低速驱动状态改变到超速驱动状态，而在这个操作中，输出轴的转速可连续被改变.
显然，根据上述说明可作出许多修改和变化.因此应该知道本发明只能以所附权利要求书的范围为限.

Claims (6)

1.一种动力系，具有一个带有一直接低速档模式和两分支高速档模式的三模式连续可变传动装置，该动力系包括：
将动力输送到所说连续可变传动装置的输入装置；
一个传动装置壳体；
从所说连续可变传动装置输送动力的输出装置；
一个连续可变单元，有一持续与所说输入装置互连的输入件和一输出件；
一个第一行星齿轮装置，有一个持续与所说输出件互连的第一部件，一个第二部件，和一个第三部件；
一个第二行星齿轮装置，有一个持续与所说第一行星齿轮装置的所说第二部件互连的第一部件，一个持续与所说输出装置互连的第二部件，和一个第三部件；
一个第一转矩传输机构，用于有选择地使所说第二行星齿轮装置的所说第三部件与所说传动装置壳体互连；
一个第二转矩传输机构，可操作来将所说第一行星齿轮装置的两个所说部件互连；
一个第三转矩传输机构，可操作来使所说第一行星齿轮装置的所说第三部件与所说传动装置壳体持续互连；
一个第四转矩传输机构，可操作来有选择地使所说输入装置与所说第二行星齿轮装置的所说第三部件互连；及
所说转矩传输机构可以两个组合在一起的方式操作来在输入装置和所说输出装置之间建立三个前进模式和一个倒车模式。
2.权利要求1的有一个带有一直接低速档模式和两分支高速档模式的三模式连续可变传动装置的动力系，其特征在于，还包括：在操作所说三个前进模式期间，所说连续可变单元从低速档状态变化到超速档状态。
3.权利要求1的有一个带有一直接低速档模式和两分支高速档模式的三模式连续可变传动装置的动力系，其特征在于，还包括：
所说第一转矩传输机构包含一个双向摩擦转矩传输机构，和一个单向转矩传输机构；及
所说第三转矩传输机构包含一个双向摩擦转矩传输机构和一个单向转矩传输机构。
4.权利要求1的有一个带有一直接低速档模式和两分支高速档模式的三模式连续可变传动装置的动力系，其特征在于，还包括：
所说输入装置包含一个机械动力源；和
一个设在所说机械动力源和所说连续可变单元的所说输入件之间的起动机构。
5.权利要求4的有一个带有一直接低速档模式和两分支高速档模式的三模式连续可变传动装置的动力系，其特征在于，还包括：
所说起动机构包含一个转矩转换器和一个转矩转换器离合器；及
所说第四转矩传输机构能连接在所说机械动力源和所说第二行星齿轮装置的所说第三部件之间，与所说转矩转换器离合器成串联驱动关系，并与所说起动机构的所说转矩转换器成并联关系。
6.权利要求1的有一个带有一直接低速档模式和两分支高速档模式的三模式连续可变传动装置的动力系，其特征在于，还包括：
所说第一行星齿轮装置的所说第一部件是一中心齿轮部件，所说第一行星齿轮装置的所说第二部件是一齿环部件，而所说第一行星齿轮装置的所说第三部件是一行星支架组合件；及
所说第二行星齿轮装置的所说第一部件是一中心齿轮部件，所说第二行星齿轮装置的所说第二部件是一齿环部件，而所说第二行星齿轮装置的所说第三部件是一行星支架组合件。
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