CN103124863A

CN103124863A - 无级变速器

Info

Publication number: CN103124863A
Application number: CN2011800446534A
Authority: CN
Inventors: 山田良昭
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2013-05-29
Also published as: US8961351B2; JP2012062935A; US20130165289A1; WO2012035834A1; EP2618024A1

Abstract

本发明提供无级变速器。无级变速器包括：第一变速机构，其被自原动机输入驱动力，用于使该驱动力按照无级的变速比进行变速并输出；第二变速机构，其被自上述原动机输入驱动力，用于使该驱动力按照无级的变速比进行变速并输出；行星齿轮机构，其被输入自上述第一变速机构输出驱动力和自上述第二变速机构输出的驱动力，并将合成后的驱动力向输出轴输出。上述行星齿轮机构具有能够自转的太阳轮、支承与上述太阳轮的外周啮合的行星齿轮的旋转轴使得上述行星齿轮能够沿着上述太阳轮的外周自转并公转的行星架、及与上述行星齿轮的外周啮合且能够自转的齿圈。向上述太阳轮、上述行星架及上述齿圈中的任意两者中分别输入来自上述第一变速机构的输出驱动力和来自上述第二变速机构的输出驱动力，剩下的一者连结于上述输出轴。

Description

无级变速器

技术领域

本发明涉及一种能够无级地调整变速比的无级变速器。

背景技术

以往，将皮带式、环式等的无级变速器（CVT）用作车辆用的自动变速器。

JP63－186061A提出了一种这样的皮带式无级变速器：利用行星齿轮机构将自发动机输入的主输入驱动力与经由CVT输入的副输入驱动力合成起来，并将该合成后的驱动力输出至驱动轮。在该无级变速器中，通过将发动机的输出驱动力直接输入的主输入驱动力与经由CVT使发动机的输出驱动力变速后再输入的副输入驱动力合成，从而扩大了变速比的范围。

但是，与轿车的车重相比，卡车、巴士等大型车的车重较重。因此，在大型车中，通常要求变速比为轿车的变速比的1.5倍～2.0倍左右的范围。因而，为了在大型车中使用无级变速器，需要能够设定为比以往的无级变速器的变速比更大范围的变速比。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够设定为较大范围的变速比的无级变速器。

为了达到以上的目的，本发明的无级变速器包括：第一变速机构，其被自原动机输入驱动力，用于使该驱动力按照无级的变速比进行变速并输出；第二变速机构，其被自上述原动机输入驱动力，用于使该驱动力按照无级的变速比进行变速并输出；行星齿轮机构，其用于输入自上述第一变速机构输出的驱动力和自上述第二变速机构输出的驱动力，并将合成后的驱动力向输出轴输出。上述行星齿轮机构具有能够自转的太阳轮、支承与上述太阳轮的外周啮合的行星齿轮的旋转轴使得上述行星齿轮能够沿着上述太阳轮的外周自转并公转的行星架、及与上述行星齿轮的外周啮合且能够自转的齿圈。向上述太阳轮、上述行星架及上述齿圈中的任意两者中分别输入来自上述第一变速机构的输出驱动力和来自上述第二变速机构的输出驱动力，剩下的一者连结于上述输出轴。

以下，一边参照附图，一边对本发明的实施方式、本发明的优点详细地进行说明。

附图说明

图1是本发明的实施方式的无级变速器的结构图。

图2是用于说明本发明的实施方式的无级变速器中的输入输出的关系的图。

具体实施方式

首先，参照图1，对本发明的实施方式的无级变速器100的结构进行说明。

如图1所示，无级变速器100搭载于车辆，其用于使自原动机1输入来的驱动力变速，并将变速后的驱动力输出至驱动部5。无级变速器100能够使输入来的驱动力按照无级的变速比进行变速。

首先，对用于产生被输入至无级变速器100的驱动力的原动机1和自无级变速器100输出来的驱动力输入的驱动部5的结构进行说明。

原动机1具有：用于产生驱动力的、作为内燃机的发动机2、能够传递及隔断来自发动机2的驱动力的离合器3、及用于对发动机2所产生的驱动力进一步付与驱动力的马达4。原动机1的输出驱动力作为输出轴1a的旋转力被输出。原动机1是通过马达4辅助发动机2的输出驱动力来产生驱动力的并联方式的混合动力系统。

原动机1也可以不是并联方式的混合动力系统，而是串联方式等其他方式的混合动力系统。而且，原动机1也可以是不具有混合动力系统而仅具有发动机2单体的结构、像电动汽车那样仅具有马达4单体的结构。

驱动部5具有被输入自无级变速器100输出的驱动力的差动齿轮6和一对用于将驱动力自差动齿轮6分别传递至左右的车轮8的轴7。利用差动齿轮6使自无级变速器100输出来的驱动力减速，将减速后的驱动力分配至左右的轴7，并传递至车轮8。

接着，对无级变速器100的结构进行说明。

无级变速器100包括：第一变速机构10，其被自原动机1输入驱动力；第二变速机构20，其被自相同的原动机1输入驱动力；及行星齿轮机构30，其被输入自第一变速机构10输出的驱动力和自第二变速机构20输出的驱动力，并将合成后的驱动力输出。无级变速器100具有用于将自第一变速机构10输出的驱动力传递至行星齿轮机构30的传递机构15和用于将自第二变速机构20输出的驱动力传递至行星齿轮机构30的传递机构25。

第一变速机构10具有：主带轮11，其被输入原动机1的驱动力；和副带轮12，利用架设在其与主带轮11之间的皮带13将驱动力在其与主带轮11之间传递。第一变速机构10利用主带轮11与皮带13之间的摩擦力和副带轮12与皮带13之间的摩擦力来传递驱动力。第一变速机构10具有例如0.5～2.0的变速比。

主带轮11及副带轮12是被液压驱动而使其自身与皮带13的接触半径连续地发生变化的旋转体。

主带轮11直接连结于原动机1的输出轴1a，并与输出轴1a一体地旋转。

副带轮12随着经由皮带13传递的主带轮11的旋转而旋转。输出轴10a连结于副带轮12的旋转轴。输出轴10a自副带轮12引出，并连结于传递机构15。

在主带轮11与皮带13间的接触半径最小、且副带轮12与皮带13间的接触半径最大的情况下，第一变速机构10的变速比最小，为0.5。另一方面，在主带轮11与皮带13间的接触半径最大、且副带轮12与皮带13间的接触半径最小的情况下，第一变速机构10的变速比最大，为2.0。这样，第一变速机构10能够根据主带轮11与皮带13间的接触半径、及副带轮12与皮带13间的接触半径来无级地调整变速比。

传递机构15具有连结于第一变速机构10的输出轴10a并一体地旋转的第一齿轮16和与第一齿轮16相啮合的第二齿轮17。第二齿轮17经由输出轴15a连结于行星齿轮机构30的太阳轮31。第二齿轮17与太阳轮31一体地旋转。为了能够将自第一变速机构10的输出轴10a输入的驱动力输入至行星齿轮机构30的太阳轮31，传递机构15是借助第一齿轮16及第二齿轮17进行传递的。

第二变速机构20与第一变速机构10同样，具有主带轮21，其被输入原动机1的驱动力；和副带轮22，利用架设在其与主带轮21之间的皮带23将驱动力在其与主带轮21之间传递。第二变速机构20利用主带轮21与皮带23之间的摩擦力和副带轮22与皮带23之间的摩擦力来传递驱动力。第二变速机构20具有例如0.5～2.0的变速比。

主带轮21经由与原动机1的输出轴1a同轴地设置的延长轴1b连结于第一变速机构10的主带轮11。即，主带轮21与第一变速机构10的主带轮11串联地连结并一体地旋转。

副带轮22随着经由皮带23传递的主带轮21的旋转而旋转。输出轴20a连结于副带轮22的旋转轴。输出轴20a自副带轮22引出，并连结于传递机构25。

主带轮21及副带轮22的结构与第一变速机构10中的主带轮11及副带轮12的结构同样，因此，在此，省略对其具体结构的说明。

传递机构25具有连结于第二变速机构20的输出轴20a并一体地旋转的第一齿轮26和与第一齿轮26相啮合的第二齿轮27。第二齿轮27经由输出轴25a连结于行星齿轮机构30的行星架33。第二齿轮27与行星架33一体地旋转。为了能够将自第二变速机构20的输出轴20a输入的驱动力输入至行星齿轮机构30的行星架33，传递机构25是借助第一齿轮26及第二齿轮27进行传递的。

行星齿轮机构30具有能够自转的太阳轮31、多个与太阳轮31的外周啮合的行星齿轮32、支承多个行星齿轮32的中心轴使得多个行星齿轮32能够沿着太阳轮31的外周自转并公转的行星架33、及与行星齿轮32的外周啮合且能够自转的齿圈34。行星齿轮机构30通过行星架33的旋转使太阳轮31的旋转减速或者增速。行星齿轮机构30将分别自第一变速机构10和第二变速机构20输入的驱动力合成，并经由输出轴30a将该合成后的驱动力输出至驱动部5。

在太阳轮31的外周形成有齿，太阳轮31是能够绕中心轴自转的齿轮。传递机构15的输出轴15a连结于太阳轮31的中心轴，将驱动力自传递机构15向太阳轮31传递。由此，将自第一变速机构10输出的驱动力输入至太阳轮31。

在行星齿轮32的外周形成有齿，行星齿轮32是与太阳轮31的外周啮合的齿轮。行星齿轮32能够通过其与太阳轮31相啮合而绕中心轴自转，并且在太阳轮31的外周公转。在太阳轮31的外周以等角度间隔配设有多个行星齿轮32。

行星架33形成为环状，其与行星齿轮32的公转同步地自转。在行星架33的周上以使所有行星齿轮32的中心轴自由旋转的方式支承该所有行星齿轮32的中心轴。传递机构25的输出轴25a连结于行星架33的中心轴，将驱动力自传递机构25向行星架33传递。由此，将自第二变速机构20输出来的驱动力输入至行星架33。通过行星架33旋转，行星齿轮32在太阳轮31的外周公转。

在齿圈34的内周形成有齿，齿圈34是与行星齿轮32的外周啮合的齿轮。齿圈34能够通过行星齿轮32的旋转而绕中心轴自转。输出轴30a连结于齿圈34的中心轴。输出轴30a自齿圈34引出，并连结于驱动部5。由此，将自第一变速机构10和第二变速机构20输入来的驱动力合成起来，并将合成后的驱动力输出至驱动部5。

如上所述，行星齿轮机构30被自太阳轮31和行星架33输入驱动力，并将合成后的驱动力自齿圈34输出。除此之外，例如也可以将行星齿轮机构30做成自齿圈34和行星架33输入驱动力，将合成后的驱动力自太阳轮31输出。这样，行星齿轮机构30以这样的方式使用：将驱动力输入至太阳轮31、行星架33及齿圈34中的任意两者，将被合成起来的驱动力自剩下的一者输出。

接着，参照图2，对无级变速器100的作用进行说明。

在图2中，（a）～（e）所示的实线的箭头分别是太阳轮31、行星架33及齿圈34的转速。而且，虚线的箭头是由发动机2和马达4产生的原动机1的输出轴1a的转速。

如图2所示，无级变速器100通过行星架33的旋转使输入来的太阳轮31的旋转减速或者增速，并将减速后或者增速后的旋转自齿圈34输出。无级变速器100通过利用第一变速机构10调整太阳轮31的转速，利用第二变速机构20调整行星架33的转速，从而能够无级地调整齿圈34的转速。

另外，原动机1的转速在图2的（a）～图2的（e）所有状态下恒定。而且，由于太阳轮31及行星架33传递包含发动机2在内的原动机1的旋转，因此，太阳轮31及行星架33不会停止或者反向旋转。换言之，由于太阳轮31及行星架33不会停止或者反向旋转，因此，原动机1不会停止，发动机2不会失速（stall）。

图2中（a）所示的状态是第一变速机构10的变速比最大且第二变速机构20的变速比最小的状态。在该状态下，太阳轮31的转速最大，而行星架33的转速最小。齿圈34利用将太阳轮31的旋转和行星架33的旋转合成后的驱动力向反方向旋转。由此，车辆后退。

图2中（b）所示的状态是如下状态：减小第一变速机构10的变速比，使其小于图2的（a）所示的状态下的第一变速机构10的变速比，并增大第二变速机构20的变速比，使其大于图2的（a）所示的状态下的第二变速机构20的变速比。由于将太阳轮31的旋转和行星架33的旋转合成后的驱动力为零，因此，齿圈34停止旋转。由此，车辆停止。

图2中（c）所示的状态是如下状态：进一步减小第一变速机构10的变速比，使其小于图2的（b）所示的状态下的第一变速机构10的变速比，并进一步增大第二变速机构20的变速比，使其大于图2的（b）所示的状态下的第二变速机构20的变速比。齿圈34通过太阳轮31的旋转和行星架33的旋转而慢慢地正向旋转。由此，车辆以低速前进。

图2中（d）所示的状态是如下状态：进一步减小第一变速机构10的变速比，使其小于图2的（c）所示的状态下的第一变速机构10的变速比，并进一步增大第二变速机构20的变速比，使其大于图2的（c）所示的状态下的第二变速机构20的变速比。在该状态下，第一变速机构10的变速比及第二变速机构20的变速比均为1.0。齿圈34通过太阳轮31的旋转和行星架33的旋转而以比图2的（c）所示的状态的速度快的速度正向旋转。由此，车辆以中速前进。

图2中（e）所示的状态是如下状态：进一步减小第一变速机构10的变速比，使其小于图2的（d）所示的状态下的第一变速机构10的变速比，并进一步增大第二变速机构20的变速比，使其大于图2的（d）所示的状态下的第二变速机构20的变速比。在该状态下，第一变速机构10的变速比最小、且第二变速机构20的变速比最大。齿圈34通过太阳轮31的旋转和行星架33的旋转而以比图2的（d）所示的状态的速度快的速度正向旋转。由此，车辆以高速前进。在该状态下，车辆能够以最高速度行驶。

在图2中（e）所示的状态下，齿圈34的转速大于行星架33的转速。此时，行星架33由设定为最大的变速比的第二变速机构20驱动。因而，与在无级变速器100中仅设置第二变速机构20单体的情况的变速比相比，无级变速器100能够按照较大的变速比进行变速。因而，与在无级变速器100中仅设置第一变速机构10或者第二变速机构20单体的情况相比，无级变速器100能够将变速比的范围设定得较大。

如上所述，在无级变速器100中，通过调整第一变速机构10的变速比和第二变速机构20的变速比来调整太阳轮31的转速和行星架33的转速，从而，能够在将原动机1的输出维持恒定的状态下自由地切换为车辆的前进、停止及后退。因而，无需设置用于在原动机1运转的状态下使车辆停止的离合器机构、用于使车辆后退的齿轮等。

而且，在无级变速器100中，通过调整第一变速机构10的变速比和第二变速机构20的变速比，从而能够在使原动机1的输出驱动力维持恒定的状态下自由地调整车辆的前进时及后退时的速度。因而，通过使用无级变速器100，能够将发动机2维持在热效率最高的转速，从而提高燃油消耗率。

在此，由于与轿车的车重相比，卡车、巴士等大型车的车重较重，因此，通常要求变速比为轿车的变速比的1.5倍～2.0倍左右的范围。

相对于此，在无级变速器100中，第一变速机构10的变速比的范围利用第二变速机构20的变速比减速或者增速，因此，与仅设置第一变速机构10或者第二变速机构20单体的情况相比，能够扩大无级变速器100的变速比的范围。因而，无级变速器100适合应用于卡车、巴士等大型车。

另外，在上述实施方式中，第一变速机构10的变速比的范围和第二变速机构20的变速比的范围均为0.5～2.0，但是，也可以将第一变速机构10的变速比的范围和第二变速机构20的变速比的范围设定得不同。通过这样地设定，能够将无级变速器100的变速比的范围设定为目标变速比的范围。为了获得同样的效果，也可以将传递机构15的变速比和传递机构25的变速比设定得不同。

采用以上的实施方式，发挥以下的效果。

被输入至行星齿轮机构30的太阳轮31和行星架33的驱动力分别借助第一变速机构10和第二变速机构20无级地调整变速比。在行星齿轮机构30中，太阳轮31的旋转和行星架33的旋转被合成起来，第一变速机构10的变速比的范围利用第二变速机构20的变速比减速或者增速。因而，与仅设置第一变速机构10或者第二变速机构20单体的情况相比，能够扩大无级变速器100的变速比的范围。

而且，在无级变速器100中，通过调整第一变速机构10的变速比和第二变速机构20的变速比，能够在将原动机1的输出驱动力维持恒定的状态下使车辆前进、停止及后退。因而，无需设置用于在原动机1运转的状态下使车辆停止的离合器机构、用于使车辆后退的齿轮等。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是，上述实施方式仅表示了本发明的应用例的一部分，并不是将本发明的保护范围限定于上述实施方式的具体结构。

例如，第一变速机构10及第二变速机构20是皮带驱动式的CVT，但也可以是链驱动式、环式等其他形式的CVT。

本申请主张基于2010年9月15日向日本国专利局申请的日本特愿2010－206537的优先权，该申请的全部内容通过参照引入到本说明书中。

本发明的实施例所包含的排他的性质或者特征记载如权利要求书所述。

Claims

1.一种无级变速器，其用于使原动机的驱动力变速并将变速后的驱动力向输出轴输出，其中，

该无级变速器包括：

第一变速机构，其被自上述原动机输入驱动力，用于使该驱动力按照无级的变速比进行变速并输出；

第二变速机构，其被自上述原动机输入驱动力，用于使该驱动力按照无级的变速比进行变速并输出；

行星齿轮机构，其被输入自上述第一变速机构输出的驱动力和自上述第二变速机构输出的驱动力，并将合成后的驱动力向上述输出轴输出；

上述行星齿轮机构具有能够自转的太阳轮、支承与上述太阳轮的外周啮合的行星齿轮的旋转轴使得上述行星齿轮能够沿着上述太阳轮的外周自转并公转的行星架、及与上述行星齿轮的外周啮合且能够自转的齿圈；

向上述太阳轮、上述行星架及上述齿圈中的任意两者中分别输入来自上述第一变速机构的输出驱动力和来自上述第二变速机构的输出驱动力，剩下的一者连结于上述输出轴。

2.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，

将来自上述第一变速机构的输出驱动力输入至上述太阳轮；

将来自上述第二变速机构的输出驱动力输入至上述行星架；

上述输出轴连结于上述齿圈。

3.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，

上述第一变速机构和上述第二变速机构分别具有主带轮和副带轮，该副带轮利用架设在其与上述主带轮之间的皮带将驱动力在其与上述主带轮之间传递；

上述第一变速机构的主带轮和上述第二变速机构的主带轮串联地连结于上述原动机的输出轴。

4.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，

上述第一变速机构的变速比的范围与上述第二变速机构的变速比的范围不同。