CN101675273B - 无级变速器总成 - Google Patents

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Abstract

一种变传动比驱动总成(10)，其包括行星齿轮装置(13)、泵齿轮(24)、泵装置(51)和限流器。行星齿轮装置(13)带有具有公共的转动轴线(21)的输入轴(15)和输出轴(17)、连结于输入轴的输入齿轮(16)、连结于输出轴的输出齿轮(18)、安装成绕着所述轴线转动的齿轮架(20)、与输入齿轮和输出齿轮啮合的至少一个行星齿轮(19)、固定于齿轮架从而绕着所述轴线转动的齿圈(23)，其中行星齿轮可转动地安装在齿轮架中。泵齿轮(24)以啮合的方式与齿圈接合。泵装置(51)以进行驱动的方式连接于泵齿轮。限流器控制流量使得所述泵装置(51)向所述泵齿轮施加扭矩，以控制所述齿圈的转动并因此控制所述输出轴的转动。该驱动总成还包括驱动地联接至所述输入轴(15)的助力器泵(58)，所述助力器泵(58)可操作以向所述第一泵装置(51)提供带压力的液压流体以使得所述第一泵装置(51)能够用作马达以驱动所述齿圈(23)。

Description

无级变速器总成
技术领域
本发明涉及一种变速器总成，特别是涉及一种车辆用液压机械式无级变速器总成。
背景技术
车辆用无级变速器是世界通用的标准行星式自动变速器的一种替换方式。车辆中变速器的工作是改变车辆发动机和车轮之间的速比。变速器从低到高地使用一系列齿轮以在驱动条件改变时更有效地使用发动机的扭矩。这些齿轮可以手动或者自动地接合。在传统的自动变速器中，齿轮是互锁的带齿的轮，传递并改变旋转运动和扭矩。行星齿轮的组合产生了不同的传动比。
无级变速器没有带有一组齿轮或者互锁的带齿的轮的齿轮箱。最一般的无级变速器包括带、输入带轮和输出带轮。当带轮处于各种直径处时，带改变位置，产生换档效果。驱动或者输入带轮连接于发动机的曲轴，从动或者输出带轮将能量传递给驱动轴。当两个带轮相对彼此改变其半径时，它们产生了无限种传动比。
对于标准行星自动变速器，无级变速器的优点是，无级变速器产生了车辆更平稳的驾乘，因为其消除了换档时的窜动，提高了燃油效率，消除了汽车减速时的档位寻找，提供了更好的加速，提供了对排放的更好控制，并替换了效率低的液力变矩器。
在更有效地利用无级变速器的努力中，已开发了多种不同的类型。例如，环面无级变速器用盘和动力辊替换了带和带轮。流体静压无级变速器通过改变两个转动物体之间的接触点的半径来工作。在这种类型的变速器中，发动机的转动运动操作驱动侧的流体静压泵。泵将转动运动转换为流体的流动。然后，利用位于从动侧的流体静压马达，流体被转换回转动运动。当流体静压变速器与行星齿轮组和离合器相结合时，产生了被称为液压机械式变速器的混合变速器。在低速时，动力通过液压方式传递，在高速时，动力通过机械方式传递。在这两种极端情况之间，变速器使用液压和机械两种方式来传送动力。
然而，已经发现，现存的液压机械式变速器的传动比数量有限，不能进行完全控制，不能提供倒车功能，而且需要液压助力进行起动。
发明内容
本发明的目的是基本上克服或者至少改善现有技术中的一个或者更多缺点，或者至少提供一种有用的替代方式。
本申请公开了一种变传动比驱动总成，其包括：
第一行星齿轮装置，所述第一行星齿轮装置具有：输入轴和输出轴，其中，所述输入轴和输出轴具有公共的转动轴线；输入齿轮，连结于所述输入轴从而与所述输入轴以进行驱动的方式相联；输出齿轮，连结于所述输出轴从而与所述输出轴以进行驱动的方式相联；第一齿轮架，安装成绕着所述轴线转动；至少一个行星齿轮，与所述输入齿轮和所述输出齿轮啮合，所述行星齿轮可转动地安装在所述第一齿轮架中从而由所述第一齿轮架支承并能够和所述第一齿轮架一起运动；齿圈，固定于所述第一齿轮架从而和所述第一齿轮架一起运动并因此绕着所述轴线转动；
泵齿轮，以啮合的方式与所述齿圈接合从而被所述齿圈驱动；
第一泵装置，以进行驱动的方式连接于所述泵齿轮从而被所述泵齿轮驱动以提供带压力的液压流体；
限流器，与所述第一泵装置相联并接收所述带压力的液压流体，并且能够操作以控制所述带压力的液压流体的流量，使得所述第一泵装置向所述泵齿轮施加扭矩，由此控制所述齿圈绕所述轴线的转动并因此控制所述输出轴的转动；
第二行星齿轮装置，所述第二行星齿轮装置具有：第二输入轴和第二输出轴，其中，所述第二输入轴和所述第二输出轴具有公共的转动轴线；第二输入齿轮，连结于所述第二输入轴从而与所述第二输入轴以进行驱动的方式相联；第二输出齿轮，连结于所述第二输出轴从而与所述第二输出轴以进行驱动的方式相联；第二齿轮架，安装成绕着所述第二输入轴和所述第二输出轴的公共轴线转动；至少一个第二行星齿轮，与所述第二输入齿轮和所述第二输出齿轮啮合，所述第二行星齿轮可转动地安装在所述第二齿轮架中从而由所述第二齿轮架支承并能够和所述第二齿轮架一起运动；第二齿圈，固定于所述第二齿轮架从而和所述第二齿轮架一起运动并因此绕着所述第二输入轴和所述第二输出轴的公共轴线转动；
第二泵齿轮，以啮合的方式与所述第二齿圈接合从而被所述第二齿圈驱动；以及
第二泵装置，以进行驱动的方式连接于所述第二泵齿轮从而被所述第二泵齿轮驱动，以提供被传给所述限流器的带压力的液压流体，使所述限流器因此能够操作以控制来自所述第二泵装置的流量，使得所述第二泵装置向所述第二泵齿轮施加扭矩，由此控制所述第二齿圈绕所述第二输入轴和所述第二输出轴的公共轴线转动并因此控制所述第二输出轴的转动。
优选地，所述总成包括由所述第二输出轴驱动的制动齿轮、由所述制动齿轮驱动而产生带压力的液压流体的制动泵和以能够操作的方式与所述制动泵相联用以从所述制动泵接收带压力液压流体的第二限流器，所述第二限流器能够操作以限制所述制动泵产生的液压流体的流量，由此有选择地向所述第二输出轴施加制动扭矩，其中，所述第一输出轴以进行驱动的方式连接于所述第二输入轴。
优选地，每个所述泵装置是在接收到带压力的液压流体时用作马达来驱动所述齿圈中相应一个的马达/泵装置。
优选地，当所述第一输入轴被沿着第一角度方向驱动时，所述第一泵装置被所述液压流体操作时沿着与所述第一输入轴的方向相反的角度方向驱动所述第一齿轮架。
附图说明
下面将参照附图以举例的方式描述本发明的优选形式，其中，
图1是一种可变传动比驱动总成的示意图；
图2是图1的驱动总成所采用的齿轮总成的局部剖开的示意性俯视图；
图3是图2的齿轮总成沿其中心线剖切的局部剖开的示意性侧视图。
具体实施方式
在附图中示意性地绘出有一种可变传动比的驱动总成10。驱动总成10包括在图2和图3中更全面绘制的齿轮总成11。齿轮总成11包括壳体12，在壳体12中设置有一对行星齿轮装置13和14。
装置13包括以进行驱动的方式连接于输入齿轮16的输入轴15以及连接到输出齿轮18从而受输出齿轮18驱动的输出轴17。四个行星齿轮19以啮合的方式与齿轮16和18接合从而在它们之间传递动力。行星齿轮19可转动地支承在齿轮架20中。齿轮架20和轴15、17一起由壳体12支承的轴承可转动地支承。轴15、17、齿轮16、18和壳体12都绕着公共的纵向转动轴线21转动。每个行星齿轮19都绕着与轴线21垂直并相交的轴线22转动。
齿圈23固定到齿轮架20或者与齿轮架20一体形成，使得在齿轮架20绕着轴线21转动时齿圈23也绕着轴线21转动。
与齿圈23以啮合方式接合的是泵齿轮24，每个泵齿轮24都连接到伸出壳体12的轴25。泵齿轮24绕着轴线21沿角度方向间隔开，每个泵齿轮24都有转动轴线26，每个轴线26都大体与轴线21平行。
齿轮架20利用轴承27支承在壳体12中，同时，齿轮架20本身是一个封闭的罩，提供了一个腔室28，齿轮16、18、19设置在腔室28内。
在该实施方式中，有四个绕着轴线21按90°位移布置的行星齿轮19，每个行星齿轮都由在齿轮架20和中心支承件30之间延伸的轴29支承。
应该理解，轴15和17是能够绕轴线21转动的，还能够相对齿轮架20转动，齿轮架20随之能够绕轴线21相对壳体12和轴15、17转动。
通过花键安装在轴15上的是马达齿轮31，马达齿轮31以啮合方式与连接到轴33的另一马达齿轮32接合。
齿轮31和轴15一起绕着轴线21转动，而齿轮32和其轴33一起能够绕着大体平行于轴线21的轴线34转动。
齿轮装置14在结构上与齿轮装置13非常相似。在该实施方式中，齿轮装置14具有输入轴35和输出轴36，轴35、36连结于齿轮37、38。以啮合方式接合于齿轮37和38的是四个行星齿轮63。齿轮63绕着轴线21按90°间隔布置，每个齿轮都由在齿轮架39和支承件40之间延伸的轴(未示出)支承。齿轮架39具有同四个泵齿轮42以啮合方式接合的齿圈41，每个泵齿轮42都连结于伸到壳体12外面的相应轴43。轴17、35相联结从而一致地转动。
按照与装置13同样的方式，装置14具有安装成绕着轴线21转动的轴35、36，同时齿轮架39能够相对于轴35、36绕着轴线21转动。每一个齿轮63都能够绕着与所述轴线21相交并与之大致垂直的轴线44转动。
装置14包括安装在轴36上形成的花键上的制动齿轮45。齿轮45以啮合方式同连结到轴47的另一制动齿轮46接合。轴47能够和齿轮46一起绕着轴线48转动。
在轴36上还装有“犬齿式”离合器49，离合器49能够利用致动器总成50运动成与齿轮架39接合，使得轴36能够有选择地联结到齿轮架39从而和齿轮架39一起转动。
每一个轴25都以进行驱动的方式连接到马达/泵装置51，使得在驱动该装置51时，从箱出口52取得液压流体。装置51提供传给接头阀53的带压力的液压流体。带压力的液压流体被传给释压阀54和计量/截止阀55，然后传到箱入口56。计量/截止阀55能够操作来控制流过其的液压流体的流体流速，并因此控制装置51、57提供的阻力。
每一个轴43都连结到也连接于箱出口52和阀53、54、55的马达/泵装置57，从而当装置57被驱动时将带压力的液压流体传给该装置57。
轴33连接到助力器泵58，助力器泵58能够操作以从箱出口52向接头阀53提供带压力的液压流体。当装置51和57要用作马达时，这种带压力的液压流体被传给装置51和57，由此驱动装置51和57。
轴47连接于制动泵59，制动泵59从箱出口52取得液压流体并将带压力的液压流体传给连接于箱回路56的释压阀60和截止阀61。
当装置57被齿轮41驱动时，马达/泵装置57经截止阀62将带压力的液压流体传给接头阀53。
从上面可以看出，装置51和57能够作为泵或者马达操作。当作为泵操作时，装置51和57由各自的轴25和43驱动。当从泵58收到带压力的液压流体时，装置51和57用作马达并驱动它们相关联的轴25和43。
作为一个例子，在上述总成10操作时，轴15和36插置在卡车尾轴(驱动轴)中，以帮助发动机维持在优选转速。总成10还可以被操作用来在轴15和36之间有任何转速变化时提供平稳过渡。
当轴15被驱动时，齿轮16被驱动，齿轮16可以只是转动而不驱动轴17，直到有齿轮19所提供的一些阻力。当齿轮19转动并施加很小的阻力时，齿轮架20相对于轴15和17绕着轴线21转动。齿轮架20的转动引起齿轮24的转动，并因此引起装置51的操作。装置51造成了传给阀55的液压流体流。假定阀55是打开的，则装置51提供很小的阻力并因此有很小(如果有的话)的转动传给轴17，因为是齿轮架20而不是齿轮18将要转动。但是，如果阀55被操作以提供阻力(例如阀55被关闭或者至少部分关闭)，那么，装置51提供阻力，因为装置51阻止齿轮24转动。这又阻止齿轮架20的转动并因此阻止齿轮19绕着轴线21的转动。这转换成齿轮18的转动和轴17的转动。当轴17转动时，轴35也转动。装置14的操作是一样的，因为装置57提供也传给阀55的液压流体。
如果装置51和57超过了预定压力，释压阀54操作以将“多余压力”排放到箱入口56。
因此，轴15的转速相对于轴36的转速能够通过操作阀55得到调整。但这个比值能够通过操作泵58得到进一步改变。如果带压力的液压流体从泵58传给装置51和57，那么，齿圈23沿着轴15的相反方向被驱动，由此使总成10按更高的速比操作。
例如，如果泵58由齿圈23驱动，那么装置51和57用作马达。这产生相对高的速比。但是，一旦遇上重载，齿圈23将改变转动方向，从而沿着与轴15相同的方向转动，并因此降低传动比。
通常情况下，轴15的转动方向与轴36是相同的。但是，一旦离合器49被操作以接合齿轮架39，轴36将沿着与轴15相反的方向(反向)转动，因为轴36固定到齿轮架39。
总成10还可以通过操作阀61在制动模式下操作。如果阀61关闭，那么，制动泵59向轴36的转动提供阻力。如果泵59产生的压力过大，那么，经过释压阀60的操作，“过大压力”被通到箱入口56。
通过关闭两个或者其中一个阀62，也可以有效地使泵59不起作用。这使装置14不起作用。相应地，总成10只是通过装置13起作用来操作。在这种操作模式中，总成10将沿着前进方向驱动车辆，就像装置13、14都起作用时那样。
通过操作阀55、61，能够操作总成10，使得相关车辆的发动机在优选转速下操作，因为总成10所提供的传动比根据载荷是连续可变的。

Claims (4)

1.一种变传动比驱动总成，其包括：
行星齿轮装置，所述行星齿轮装置具有：输入轴和输出轴，其中，所述输入轴和输出轴具有公共的转动轴线；输入齿轮，连结于所述输入轴从而与所述输入轴以进行驱动的方式相联；输出齿轮，连结于所述输出轴从而与所述输出轴以进行驱动的方式相联；齿轮架，安装成绕着所述轴线转动；至少一个行星齿轮，与所述输入齿轮和所述输出齿轮啮合，所述行星齿轮能够转动地安装在所述齿轮架中从而由所述齿轮架支承并能够和所述齿轮架一起运动；齿圈，固定于所述齿轮架从而和所述齿轮架一起运动并因此绕着所述轴线转动；
泵齿轮，以啮合的方式与所述齿圈接合从而被所述齿圈驱动；
第一泵装置，以进行驱动的方式连接于所述泵齿轮从而被所述泵齿轮驱动以提供带压力的液压流体；
限流器，与所述第一泵装置相联并接收来自所述第一泵装置的所述带压力的液压流体，并且能够操作以控制所述带压力的液压流体的流量，使得所述第一泵装置向所述泵齿轮施加扭矩，由此控制所述齿圈绕所述轴线的转动并因此控制所述输出轴的转动；以及
助力器泵，其驱动地联接至所述输入轴，所述助力器泵能够操作以向所述第一泵装置提供带压力的液压流体以使得所述第一泵装置能够用作马达以驱动所述齿圈。
2.如权利要求1所述的驱动总成，其中，所述行星齿轮装置是第一行星齿轮装置，所述驱动总成包括：
第二行星齿轮装置，所述第二行星齿轮装置具有：第二输入轴和第二输出轴，其中，所述第二输入轴和所述第二输出轴具有公共的转动轴线；第二输入齿轮，连结于所述第二输入轴从而与所述第二输入轴以进行驱动的方式相联；第二输出齿轮，连结于所述第二输出轴从而与所述第二输出轴以进行驱动的方式相联；第二齿轮架， 安装成绕着所述第二输入轴和所述第二输出轴的公共轴线转动；至少一个第二行星齿轮，与所述第二输入齿轮和所述第二输出齿轮啮合，所述第二行星齿轮能够转动地安装在所述第二齿轮架中从而由所述第二齿轮架支承并能够和所述第二齿轮架一起运动；第二齿圈，固定于所述第二齿轮架从而和所述第二齿轮架一起运动并因此绕着所述第二输入轴和所述第二输出轴的公共轴线转动；
第二泵齿轮，以啮合的方式与所述第二齿圈接合从而被所述第二齿圈驱动；以及
第二泵装置，以进行驱动的方式连接于所述第二泵齿轮从而被所述第二泵齿轮驱动，以提供被传给所述限流器的带压力的液压流体，使所述限流器因此能够操作以控制来自所述第二泵装置的流量，使得所述第二泵装置向所述第二泵齿轮施加扭矩，由此控制所述第二齿圈绕所述第二输入轴和所述第二输出轴的公共轴线转动并因此控制所述第二输出轴的转动。
3.如权利要求2所述的驱动总成，其中，所述总成包括由所述第二输出轴驱动的制动齿轮、由所述制动齿轮驱动而产生带压力的液压流体的制动泵和以能够操作的方式与所述制动泵相联用以从所述制动泵接收带压力的液压流体的第二限流器，所述第二限流器能够操作以限制所述制动泵产生的液压流体的流量，由此有选择地向所述第二输出轴施加制动扭矩，其中，所述第一输出轴以进行驱动的方式连接于所述第二输入轴。
4.如权利要求1至3中的任意一项所述的驱动总成，其中，当第一输入轴被沿着第一角度方向驱动时，所述第一泵装置用作马达时沿着与第一输入轴的方向相反的角度方向驱动第一齿轮架。 
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