CN101243271A - 无级变速器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于无级变速器的行星齿轮组(14)，该行星齿轮组包括：连接至动力源(16)的第一太阳轮(22)，该太阳轮具有第一组行星齿轮(24)；第二太阳轮(34)，该第二太阳轮具有第二组行星齿轮(26)；以及共用托架(28)，该托架连接并支撑第一组行星齿轮(24)、第二组行星齿轮(26)、以及第一正向齿轮(30)。本发明还包括：由第一正向齿轮(30)驱动的静液压单元(12)，该静液压单元还驱动第二正向齿轮(32)并向行星齿轮组(14)提供反作用力；以及换档机构(40)，用于将行星齿轮组(14)配置为在正向、反向中运行，以及用于产生机械空档。
Description
技术领域
本发明涉及行星齿轮组的领域及其在无级变速器中的应用。
背景技术
静液压单元是实现用于汽车的无级变速器的一种普通方法。无级变速器是合乎需要的，这是因为它们在一个很宽的范围内无级地可调，并在包装和燃料经济方面能够提供提高的效率。实现无级传动的一种常用方法是通过使用静液压单元。静液压单元由具有可变排出体积的泵和马达组成，该马达由泵驱动，具有固定或可变排出体积。连接至该变速器的动力源为行星齿轮组提供动力，该齿轮组进而在静液压单元和输出端之间分配该动力。
在当前的使用静液压单元的无级变速器中存在的一个问题是：不存在“机械空档(mechanical neutral)”，这意味着在期望一个空档情况时，不存在从动力源到变速器的完全的分离。在大多数当前的设计中，空档的实现是通过调整静液压单元中泵的挡板以使没有动力被传输到马达。该设计的一个主要缺陷在于变速器中的残留阻力矩仍然能将少量的力矩传输至输出端，从而不允许有真正的空档位置；此外，在静液压单元中的排出体积的容差中的任何偏差也会引起将少量力矩通过变速器而传输，这也使车辆不能处于空档。
使用静液压单元的当前设计的另一个问题涉及试图实现倒档。这是通过将静液压单元的操作反转而实现的。在倒转配置中，马达用作泵，而泵用作马达。实现倒档的该方法中的缺点来自静液压单元中的泵和马达的排出体积是被配置为当该车辆在向前的方向中行进时提供适当量值的力矩。在倒转中，通过静液压单元传递了非常少量的力矩来驱动齿轮组，导致车辆运动非常缓慢，并具有很少的动力。此外，当进行倒转时，由于静液压单元中的排出体积而使发动机可以在非常高的转数下运行，以实现使用该方法的倒转，这使其效率非常低。
发明内容
本发明旨在克服与在无级变速器中使用静液压单元相关联的这些以及其他的问题。本发明允许实现“机械空档”，连同一种更有效的倒转配置。本发明是用于无级变速器的一种行星齿轮组，该行星齿轮组包括连接至动力源的第一太阳轮，该第一太阳轮具有至少一个行星齿轮；具有至少一个行星齿轮的第二太阳轮；以及公用托架，用于连接和支撑第一组行星齿轮、第二组行星齿轮、以及第一正向齿轮。本发明还包括由第一正向齿轮驱动的静液压单元，该第一正向齿轮还驱动第二正向齿轮并向行星齿轮组提供反作用力矩；以及换档机构，用于将行星齿轮组配置为在正向中、反向中运行，以及用于产生机械空档。
从以下提供的详细描述中本发明的适用性的其他区域将变得显而易见。应该理解，详细描述和具体实例在表示本发明的优选实施例的同时，只用于示例性的目的并非旨在限制本发明的范围。
附图说明
从详细描述和附图中，本发明将得到更全面地理解，在所述附图中：
图1是根据本发明的具有静液压单元和双太阳行星齿轮组的无级变速器的示意图。
图2是根据本发明的具有静液压单元的无级变速器的截面图。
具体实施方式
对该或这些优选实施例的下述说明实质上仅是示例性的，绝非旨在限制本发明及其应用或用途。
总体上在图1中用附图标号10示出了根据本发明的无级变速器的示意图。本发明具有静液压单元12，它与双太阳行星齿轮组14一起工作的。行星齿轮组14接收来自发动机或动力源16的输入，后者驱动输入齿轮18。该输入齿轮18安装在具有第一太阳轮22的第一轴20上。第一太阳轮22与至少一个行星齿轮或第一组行星齿轮24啮合。该第一组行星齿轮24和至少一个行星齿轮或第二组行星齿轮26安装在公共托架28上。第一组行星齿轮24和第二组行星齿轮26可转动地相互连接，但都可以在公共托架28上自由转动。托架28连接至驱动齿轮或第一正向齿轮30，后者驱动静液压单元12的第二正向或泵齿轮32。第二组行星齿轮26与第二太阳轮34啮合。第二太阳轮34和输出齿轮36安装在第二轴38上。该第二太阳轮34和托架28(如所示通过第一正向齿轮30)均连接至可滑动地安装在输出轴42上的换档机构，例如牙嵌式离合器40。该牙嵌式离合器40可以通过第一正向齿轮30连接至托架28或分别地连接至第二太阳轮34，但不是在同一时间。该牙嵌式离合器40还可以被定位为不与托架28或第二太阳轮34啮合，从而使双太阳行星齿轮组14与输出轴42完全脱离，并产生空档位置或机械空档。
静液压单元12是本领域中熟知且常用的类型。静液压单元12具有泵44，该泵利用静液压驱动马达46，该马达46连接至马达齿轮48。该马达齿轮48与输出齿轮36啮合。泵44使流体在泵44和马达46之间往复循环来驱动马达46转动。通过在静液压单元12中使用马达46来实现无级传动。该马达包括挡板，它用于改变在马达46和泵44之间泵送流体的量。当马达46内挡板的角度相对于马达齿轮48而改变时，通过静液压单元12传递的力矩和动力的量同样也改变。改变该角度还影响行星齿轮组14的最终驱动比。当静液压单元12中的挡板处于相对于马达齿轮48的最大角时，结果是行星齿轮组14将表现得类似于一个典型的自动或手动变速器中的一档。随着马达46中的挡板相对于马达齿轮48移向一个平行位置，产生的力矩变小，并且行星齿轮组14将对普通自动或手动变速器中的驱动档或超速档的最终输出有影响。改变马达46中的挡板的位置将允许行星齿轮组14和静液压单元12提供无缝的传动比改变。
现在将描述牙嵌式离合器40的不同位置的动力流路径。当牙嵌式离合器40在第一方向上滑动、或被定位为使其连接至第一正向齿轮30并由此而连接至托架28时，行星齿轮组14沿正向驱动车辆。第一太阳轮22驱动第一组行星齿轮24，该第一组行星齿轮进而使托架28转动。该托架28连接至第一正向齿轮30，并且第一正向齿轮30驱动泵齿轮32，并且还与牙嵌式离合器40啮合，后者驱动输出轴42。静液压单元12提供传送回行星齿轮组14的动力并还通过与输出齿轮36啮合的马达齿轮48来提供无级变速比改变。齿轮36可操作地连接至与第二组行星齿轮26啮合的第二太阳轮34。第二组行星齿轮26安装在托架28上，如前所述，该托架驱动第一正向齿轮30。最终结果是从发动机16传递至第一正向齿轮30的动力在行星齿轮组14和静液压单元12之间被分割，并且静液压单元12提供输入回行星齿轮组14的动力，同样还提供与普通的五和六速变速器可比的无级变速比改变。
通过在第二方向中滑动该牙嵌式离合器40或将其滑动到一个位置中以使其连接至第二太阳轮34来实现反转的方向。仍然在行星齿轮组14和静液压单元12之间分割来自发动机16的动力。然而，该动力是从第一太阳轮22传送至第一组行星齿轮36以及托架28上。第二组行星齿轮26与托架28啮合并从其接收动力。第二太阳轮34与第二组行星齿轮26啮合并将动力流传递到牙嵌式离合器40上，并最终传递到输出轴42。由于啮合第二太阳轮34的牙嵌式离合器40而不是由于第一正向齿轮30，该行星齿轮组14沿反向驱动最终输出轴42，但是允许静液压单元12仍然以相同的方式起作用，如同车辆在沿前进方向运行。这提供了反向移动车辆所要求的必需的力矩量，并起到类似于典型的自动和手动变速器中的倒档的作用。
本领域的技术人员现在可从以上描述中理解本发明的广泛的传授内容可以在不同的形式中实现。因此，虽然本发明是结合其具体实例进行描述，但是本发明的实际范围不应受此限制，因为通过研究了附图、说明书及以下权利要求书，对于本领域技术人员来说，其他改变将是显而易见的。
Claims (21)
1. 一种用于无级变速器的行星齿轮组，包括：
连接至动力源的第一太阳轮，具有至少一个行星齿轮；
第二太阳轮，具有至少一个行星齿轮；
共用托架，该托架连接并支撑所述第一太阳轮的所述至少一个行星齿轮、所述第二太阳轮的所述至少一个行星齿轮、以及第一正向齿轮；
由所述第一正向齿轮驱动的静液压单元，并且该静液压单元还驱动第二正向齿轮，并向所述行星齿轮组提供反作用力矩；以及
换档机构，用于将所述行星齿轮组配置为在正向、反向、以及机械空档中运行。
2.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，当所述换档机构被配置在所述正向中时，通过所述第一太阳轮、所述第一太阳轮的所述至少一个行星齿轮、所述太阳轮、所述共用托架、所述第一正向齿轮，以及通过输出轴来传递动力。
3.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，当所述换档机构被配置为所述反向时，通过所述第一太阳轮、所述第一太阳轮的所述至少一个行星齿轮、所述太阳轮、所述共用托架、所述第二太阳轮的所述至少一个行星齿轮、所述第二太阳轮、所述换档机构以及通过输出轴来传递动力。
4.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，当所述换档机构处于空档位置时产生所述机械空档，所述输出轴与所述太阳轮和所述第一正向齿轮脱离。
5.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，动力在所述静液压单元和所述行星齿轮组之间被分割。
6.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，所述静液压单元进一步包括泵和马达，并且所述静液压单元通过改变所述马达相对于所述泵的角度来提供无级变速比的改变。
7.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，当所述行星齿轮组在所述正向或在所述反向中运行时，所述静液压单元的操作相同。
8.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，在所述换档机构被配置在所述正向或所述反向中时，所述静液压单元提供被传输回所述行星齿轮组中的附加动力，从而辅助所述行星齿轮组的输出。
9.一种用于无级变速器中的行星齿轮组，包括：
第一太阳轮，该第一太阳轮与第一组行星齿轮啮合并安装在第一轴上；
第二太阳轮，该第二太阳轮与第二组行星齿轮啮合并安装在第二轴上；
托架，所述第一组行星齿轮和所述第二组行星齿轮安装于其上并在其上自由转动；
连接至所述托架并由所述托架驱动的驱动齿轮；
由所述驱动齿轮驱动的静液压单元；
输出齿轮，该输出齿轮由所述静液压单元驱动并安装在所述第二轴上以便与所述第二太阳轮一起转动；以及
可滑动地安装在输出轴上的换档机构，用于将所述行星齿轮组配置为在正向以及反向中运转。
10.在权利要求9所述的无级变速器中使用的行星齿轮组，其中，所述静液压单元包括：
由所述驱动齿轮驱动的泵，所述泵使流体通过所述静液压单元循环；
马达，该马达由所述泵提供动力并驱动所述输出齿轮，帮助所述行星齿轮组的动力输出。
11.在权利要求9所述的无级变速器中使用的行星齿轮组，其中，当所述换档机构被移动至第一位置时，所述行星齿轮组产生正向推进力。
12.在权利要求9所述的无级变速器中使用的行星齿轮组，其中，当所述换档机构被移动至第二位置时，所述行星齿轮组产生反向推进力。
13.在权利要求9所述的无级变速器中使用的行星齿轮组，其中，通过所述第一太阳轮、所述第一组行星齿轮、通过所述托架、通过所述驱动齿轮、通过所述换档机构、以及通过所述输出轴传递动力和力矩来实现正向。
14.在权利要求9所述的无级变速器中使用的行星齿轮组，其中，通过所述第一太阳轮、所述第一组行星齿轮、所述托架、通过所述第二组行星齿轮、所述第二太阳轮，通过所述换档机构，以及向所述输出轴传递动力和力矩来实现反向。
15.在权利要求9所述的无级变速器中使用的行星齿轮组，其中，所述换档机构被移动到一个位置，其中所述输出轴可以与所述行星齿轮组以及所述静液压单元脱离，不向所述输出轴传递动力，产生机械空档。
16.一种在无级变速器中用于实现无级传动的方法，包括以下步骤：
提供第一太阳轮；
提供安装在轴上的第二太阳轮；
提供托架，所述托架具有与所述第一太阳轮啮合的第一组行星齿轮，以及与所述第二太阳轮啮合的第二组行星齿轮；
提供连接至所述托架的驱动齿轮；
提供安装在所述轴上的输出齿轮；
提供可滑动地安装在输出轴上的换档机构；
提供泵，该泵具有与所述驱动齿轮啮合的泵齿轮；
提供马达，该马达具有与所述输出齿轮啮合的马达齿轮；
通过使所述换档机构移动至第一位置使所述换档机构与所述驱动齿轮啮合；
通过使所述换档机构移动至第二位置使所述换档机构与所述轴啮合；
通过使所述换档机构与所述轴脱离啮合，并使所述换档机构与所述驱动齿轮脱离啮合来提供机械空档。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括以下步骤：
使所述换档机构与所述驱动齿轮啮合；以及
通过所述换档机构将动力从所述动力源传递至所述输入齿轮、传递至所述第一轴、传递至所述第一太阳轮、传递至所述第一组行星齿轮、传递至所述托架、传递至所述驱动齿轮、以及传递至所述输出轴。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括以下步骤：
通过将动力从所述驱动齿轮传递到所述泵齿轮来向所述输出轴提供额外的动力；以及
以所述泵齿轮驱动所述泵，将动力传递至所述马达；
从所述马达，通过所述轴、通过第二太阳轮将动力传递到所述马达齿轮以及传递到所述输出齿轮，通过所述托架、通过所述驱动齿轮、通过所述换档机构将动力传递至所述第二组行星齿轮、以及至所述输出轴。
19. 根据权利要求16所述的方法，进一步包括以下步骤：
使所述换档机构与所述轴啮合；以及
通过所述第二轴、通过所述换档机构将动力从所述动力源传递至所述输入齿轮、传递至所述第一轴、传递至所述第一太阳轮、传递至所述第一组行星齿轮、传递至所述托架、传递至所述第二组行星齿轮以传递至所述第二太阳轮，以及传递至所述输出轴。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括以下步骤：
通过将动力从所述驱动齿轮传递至所述泵齿轮来向所述输出轴提供额外的动力；
以所述泵齿轮驱动所述泵，将动力传递至所述马达；
通过所述轴、通过第二太阳轮将动力从所述马达传递到所述马达齿轮以及传递到所述输出齿轮，通过所述托架传递至第二组行星齿轮，通过所述第二轴、通过所述换档机构将动力从所述马达传递至所述第二组行星齿轮以及传递至所述第二太阳轮，以及传递至所述输出轴。
21.根据权利要求16所述的方法，进一步提供以下步骤，当所述换档机构与所述驱动齿轮或所述轴啮合时，以相同的方式操作所述泵和所述马达。
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