CN102478102A - 用于车辆的连续可变变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的连续可变变速器，其可以包括换档带装置和前进/倒退控制装置。前进/倒退控制装置可以包括由第一行星齿轮组和第二行星齿轮组构成的行星齿轮组、第一离合器以及第一制动器和第二制动器。行星齿轮组可以包括：第一旋转元件，其直接连接到输入轴，从而总是作为输入元件进行操作；第二旋转元件，其通过第一离合器选择性地连接到输入轴，从而作为选择性地输入元件进行操作，并且第二旋转元件通过第二制动器连接到变速器壳体，从而作为选择性的固定元件进行操作；第三旋转元件，其直接连接到输出轴，从而总是作为输出元件进行操作；第四旋转元件，其通过第一制动器选择性地连接到变速器壳体，从而作为选择性的固定元件进行操作。

Description

用于车辆的连续可变变速器
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年11月24日提交的韩国专利申请No.10-2010-0117460的优先权及权益，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的连续可变变速器(无级变速器)。更特别地，本发明涉及一种用于车辆的连续可变变速器，其由于通过组合两个简单行星齿轮组而实现了两个前进档位和一个倒退档位，从而提高了动力性能和燃料经济性。
背景技术
通常而言，用于车辆的连续可变变速器包括换档带(shift belt)装置和前进/倒退控制装置。
发动机的扭矩通过初级滑轮输入到换档带装置，并且通过次级滑轮从换档带装置输出。此时，通过改变初级滑轮和次级滑轮的半径而实现了连续可变换档。
前进/倒退控制装置包括单小齿轮行星齿轮组或双小齿轮行星齿轮组以及控制行星齿轮组的多个摩擦构件。前进/倒退控制装置根据摩擦构件的控制而将从次级滑轮接收到的扭矩的方向改变为前进方向或倒退方向。
前进/倒退控制装置可以只实现一个前进档位和一个倒退档位，但是通常可以实现两个前进档位和一个倒退档位，从而增强动力传递效率和燃料经济性。
在这样的连续可变变速器中，图1显示了实现两个前进档位和一个倒退档位的常规的前进/倒退控制装置。
在前进/倒退控制装置中包括的行星齿轮组PG是Ravigneaux式复合行星齿轮组，并且通过组合单小齿轮行星齿轮组和双小齿轮行星齿轮组并且共享内齿圈和行星架而形成。因此，行星齿轮组PG包括作为其旋转元件的第一太阳轮S1、第二太阳轮S2、行星架PC和内齿圈R。
此外，第二太阳轮S2直接连接到输入轴IS，从而总是作为输入元件进行操作，并且行星架PC直接连接到输出轴OS，从而总是作为输出元件而进行操作。
此外，第一太阳轮S1连接到变速器壳体H，且第一制动器B1插置在两者之间，从而使第一太阳轮S1作为选择性的固定元件而进行操作，内齿圈R连接到变速器壳体H，且第二制动器B2插置在两者之间，从而使内齿圈R作为选择性的固定元件而进行操作，并且内齿圈R选择性地连接到行星架PC，且离合器C1插置在两者之间，从而使行星齿轮组PG处于直接联接状态。
如图2所示，第二制动器B2在倒退档位REV下操作，第一制动器B1在第一前进档位D1下操作，并且离合器C1在第二前进档位D2下操作。
第一太阳轮S1的齿数必须小于第二太阳轮S2的齿数，以便减小应用到连续可变变速器的前进/倒退控制装置的Ravigneaux式复合行星齿轮组中的第一前进档位和第二前进档位之间的齿数比的差值。由于第一太阳轮S1、第二太阳轮S2、第二小齿轮P2和内齿圈R应当设计为共享公共的两级齿轮的第一小齿轮P1，所以考虑到用于安装车辆的变速器的空间受限，第一前进档位和第二前进档位之间的齿数比之差不能减小到小于2。
在第一前进档位和第二前进档位之间的齿数比之差为何要减小到小于2的原因在于，如果在换档时齿数比的差值大，则换档感觉会变差。为了减小第一前进档位和第二前进档位之间的齿数比之差，应当增加一个或更多离合器元件。
为了通过只利用三个摩擦构件C1、B1和B2而减小第一前进档位和第二前进档位之间的齿数比的差，第一小齿轮P1应当制造为使得与第一太阳轮S1啮合的一部分以及与第二太阳轮S2啮合的另一部分在一个本体处形成，并且所述一部分的齿数不同于所述另一部分的齿数。由于在制造所述一部分时，具有较小外径的所述一部分与具有较大外径的所述另一部分干涉，所以很难制造第一小齿轮P1，并且生产率可能会变差。
此外，在第二前进档位处，离合器C1被操作，并且行星架PC和内齿圈R被连接。此时，较大扭矩施加到行星架PC，并且需要离合器具有较大扭矩传递能力。因此，需要具有较大能力的离合器，并且该离合器的尺寸和重量会增大。此外，设计自由度可能会变差。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面提供了一种用于车辆的连续可变变速器，其优点是通过减小第一前进档位和第二前进档位之间的齿数比的差而提高了换档感觉，并且通过实现了两个前进档位而提供了动力性能和燃料经济性。
根据本发明的各个实施方案的连续可变变速器可以包括换档带装置和前进/倒退控制装置。所述前进/倒退控制装置可以包括由第一行星齿轮组和第二行星齿轮组构成的行星齿轮组、第一离合器以及第一制动器和第二制动器。所述行星齿轮组可以包括第一旋转元件、第二旋转元件、第三旋转元件和第四旋转元件，所述第一旋转元件直接连接到输入轴，从而总是作为输入元件进行操作，所述第二旋转元件通过所述第一离合器选择性地连接到所述输入轴，从而作为选择性的输入元件进行操作，并且所述第二旋转元件通过所述第二制动器选择性地连接到变速器壳体，从而作为选择性的固定元件进行操作，所述第三旋转元件直接连接到输出轴，从而总是作为输出元件进行操作，所述第四旋转元件通过所述第一制动器选择性地连接到所述变速器壳体，从而作为选择性的固定元件进行操作。
所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组。
所述第一行星齿轮组可以具有第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈，并且所述第二行星齿轮组可以具有第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈。所述第一行星架和所述第二内齿圈可以通过第一旋转构件而直接连接，并且所述第一内齿圈和所述第二行星架可以通过第二旋转构件而直接连接，从而使所述第一太阳轮作为所述第一旋转元件进行操作，所述第一行星架和所述第二内齿圈作为所述第二旋转元件进行操作，所述第一内齿圈和所述第二行星架作为所述第三旋转元件进行操作，并且所述第二太阳轮作为所述第四旋转元件进行操作。
所述第一离合器可以设置在所述行星齿轮组的前部，所述第一制动器可以设置在所述行星齿轮组的后部，所述第二制动器可以设置在所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组的外圆周部分处，并且所述输出轴可以连接到所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组之间的所述第三旋转元件。
所述第二制动器可以在倒退档位下操作，所述第一制动器可以在第一前进档位下操作，并且所述第一离合器可以在第二前进档位下操作。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为在常规的连续可变变速器中使用的前进/倒退控制装置的示意图。
图2为应用于常规的前进/倒退控制装置的每一个换档档位处的摩擦构件的操作图表。
图3为应用于根据本发明的连续可变变速器的示例性前进/倒退控制装置的示意图。
图4为应用于根据本发明的示例性前进/倒退控制装置的每一个换档档位处的摩擦构件的操作图表。
图5为应用于根据本发明的连续可变变速器的示例性前进/倒退控制装置的杠杆图。
具体实施方式
下面将对本发明的各个实施方案详细地作出引用，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
图3为应用于根据本发明的各个实施方案的连续可变变速器的前进/倒退控制装置的示意图。前进/倒退控制装置包括由两个简单行星齿轮组构成的行星齿轮组PG以及三个摩擦构件C1、B1和B2。
行星齿轮组PG通过组合第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2(该第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2是单小齿轮行星齿轮组)而作为复合行星齿轮组进行操作。第一行星架PC1和第二内齿圈R2通过第一旋转构件M1而直接连接，并且第一内齿圈R1和第二行星架PC2通过第二旋转构件M2而直接连接，从而使行星齿轮组PG包括四个旋转元件。
相应地，四个旋转元件包括：是第一太阳轮S1的第一旋转元件N1、是第一行星架PC1和第二内齿圈R2的第二旋转元件N2、是第一内齿圈R1和第二行星架PC2的第三旋转元件N3以及是第二太阳轮S2的第四旋转元件N4。
此外，第一旋转元件N1的第一太阳轮S1直接连接到输入轴IS，从而总是作为输入元件进行操作，并且连接第三旋转元件N3的第一内齿圈R1和第二行星架PC2的第二旋转构件M2在第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2之间直接连接到输出轴OS，从而总是作为输出元件进行操作，输出轴OS与输入轴IS设置在相同轴线上。
此外，输入轴IS选择性地连接到第一旋转构件M1，且第一离合器C 1插置在两者之间，第一旋转构件M1连接第二旋转元件N2的第一行星架PC1和第二内齿圈R2，第四旋转元件N4的第二太阳轮S2选择性地连接到变速器壳体H，且第一制动器B1插置在两者之间，并且连接第二旋转元件N2的第一行星架PC1和第二内齿圈R2的第一旋转构件M1选择性地连接到变速器壳体H，且第二制动器B2插置在两者之间。
在前进/倒退控制装置设置在换档带装置后方的情况下，输入轴IS是设置在换档带装置中的次级滑轮的轴，并且由换档带装置改变的扭矩输入到输入轴IS。此外，输出轴OS是输出构件，并且通过末端齿轮和差动装置对驱动轮进行驱动。
然而，在前进/倒退控制装置设置在换档带装置前方的情况下，输入轴IS是从扭矩转换器接收扭矩的驱动构件，并且输出轴OS连接到设置在换档带装置中的初级滑轮的轴。通过换档带装置而改变的扭矩经过末端齿轮和差动装置而被传输到驱动轮。
换档带装置包括从扭矩转换器接收扭矩的驱动构件的初级滑轮、从动构件的次级滑轮以及连接初级滑轮和次级滑轮的金属带。通过改变初级滑轮和次级滑轮的半径而实现了连续可变换档。换档带装置对于本领域的技术人员是公知的，因此将不再赘述。
第一离合器C1以及第一制动器B1和第二制动器B2可以是由液压操作的湿式的常规多板摩擦构件。第一离合器C1设置在复合行星齿轮组PG的前部，第一制动器B1设置在复合行星齿轮组PG的后部，并且第二制动器B2设置在第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的外圆周部分处，从而缩短了变速器的长度。
图4为应用于本发明的各个实施方案的诸如离合器和制动器的摩擦构件的操作图表。根据本发明的各个实施方案，一个摩擦构件在前进/倒退控制装置中的每一个换档档位处进行操作。
也即，第二制动器B2在倒退档位REV下操作，第一制动器B1在第一前进档位D1下操作，并且第一离合器C1在第二前进档位D2下操作。
图5为应用于根据本发明的各个实施方案的连续可变变速器的前进/倒退控制装置的杠杆图。在附图中，较低水平线代表旋转速度为“0”，且较高水平线代表旋转速度为“1.0”，也就是说，其旋转速度与输入轴IS的旋转速度是相同的。
复合行星齿轮组PG的四个竖直线从左至右相继代表第一旋转元件N1、第二旋转元件N2、第三旋转元件N3和第四旋转元件N4。第一旋转元件N1是第一太阳轮S1，第二旋转元件N2是第一行星架PC1和第二内齿圈R2，第三旋转元件N3是第一内齿圈R1和第二行星架PC2，并且第四旋转元件N4是第二太阳轮S2。它们之间的距离根据行星齿轮组PG的齿数比(太阳轮的齿数/内齿圈的齿数)而进行设置。
倒退档位
如图4所示，第二制动器B2在倒退档位REV处操作。
在输入轴IS的旋转速度被输入到第一旋转元件N1的第一太阳轮S1的状态下，第二旋转元件N2的第一行星架PC1和第二内齿圈R2通过操作第二制动器B2而作为固定元件进行操作。因此，形成连接第一旋转元件N1和第二旋转元件N2的倒退换档线RS，并且通过作为输出元件的第三旋转元件N3而输出倒退档位REV。
第一前进档位
如图4所示，第一制动器B1在第一前进档位D1处操作。
在输入轴IS的旋转速度被输入到第一旋转元件N1的第一太阳轮S1的状态下，第四旋转元件N4的第二太阳轮S2通过操作第一制动器B1而作为固定元件进行操作。因此，形成连接第一旋转元件N1和第四旋转元件N4的第一换档线SP1，并且通过作为输出元件的第三旋转元件N3而输出第一前进档位D1。
第二前进档位
如图4所示，第一离合器C1在第二前进档位D2处操作。
在输入轴IS的旋转档位被输入到第一旋转元件N1的第一太阳轮S1的状态下，输入轴IS的旋转档位通过操作第一离合器C 也输入到第二旋转元件N2的第一旋转构件M1。因此，复合行星齿轮组PG处于直接联接状态，并且形成第二换档线SP2。因此，输出第二前进档位D2。
由于通过利用两个简单行星齿轮组(这就能够在每一个换档档位处轻易地设置齿数比)和三个摩擦构件而减小了第一前进档位和第二前进档位之间的齿数比之差，因此根据本发明的各个实施方案可以极大地提高换档感觉。
此外，由于实现了两个前进档位，所以可以提高动力性能和燃料经济性。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语上、前或后等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (5)

1.一种连续可变变速器，包括：
换档带装置；以及
前进/倒退控制装置；
其中所述前进/倒退控制装置包括由第一行星齿轮组和第二行星齿轮组构成的行星齿轮组、第一离合器以及第一制动器和第二制动器；并且
其中所述行星齿轮组包括第一旋转元件、第二旋转元件、第三旋转元件和第四旋转元件，所述第一旋转元件直接连接到输入轴，从而总是作为输入元件进行操作，所述第二旋转元件通过所述第一离合器选择性地连接到所述输入轴，从而作为选择性的输入元件进行操作，并且所述第二旋转元件通过所述第二制动器而选择性地连接到变速器壳体，从而作为选择性的固定元件进行操作，所述第三旋转元件直接连接到输出轴，从而总是作为输出元件进行操作，所述第四旋转元件通过所述第一制动器选择性地连接到所述变速器壳体，从而作为选择性的固定元件进行操作。
2.根据权利要求1所述的连续可变变速器，其中所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组。
3.根据权利要求1所述的连续可变变速器，其中所述第一行星齿轮组具有第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈，并且所述第二行星齿轮组具有第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈；
其中所述第一行星架和所述第二内齿圈通过第一旋转构件而直接连接，并且所述第一内齿圈和所述第二行星架通过第二旋转构件而直接连接；并且
其中所述第一太阳轮作为所述第一旋转元件进行操作，所述第一行星架和所述第二内齿圈作为所述第二旋转元件进行操作，所述第一内齿圈和所述第二行星架作为所述第三旋转元件进行操作，并且所述第二太阳轮作为所述第四旋转元件进行操作。
4.根据权利要求1所述的连续可变变速器，其中：
所述第一离合器设置在所述行星齿轮组的前部；
所述第一制动器设置在所述行星齿轮组的后部；
所述第二制动器设置在所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组的外圆周部分处；并且
所述输出轴连接到所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组之间的所述第三旋转元件。
5.根据权利要求1所述的连续可变变速器，其中所述第二制动器在倒退档位处操作，所述第一制动器在第一前进档位处操作，并且所述第一离合器在第二前进档位处操作。
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