CN103453103A

CN103453103A - 有级过渡式无级变速器

Info

Publication number: CN103453103A
Application number: CN2013101716781A
Authority: CN
Inventors: 王亚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-11
Filing date: 2013-05-11
Publication date: 2013-12-18

Abstract

本发明是一种无级变速的传动方案，其主要包括：金属带式无级变速单元、前进挡及倒挡行星齿轮机构、副变速行星齿轮机构、变速器输入轴与输出轴之间的过渡挡齿轮机构。在变速器输入轴与输出轴之间有两条传动路径，一条为无级变速单元与副变速机构串联路径；一条为过渡挡齿轮传动路径。第二条路径只是短暂作用。副变速机构换挡前，两路传动比相同，由无级变速单元路径向过渡挡齿轮路径过渡。本次过渡完成后，变换无级变速器传动比，两路传动比又相同，由过渡挡齿轮路径向无级变速单元路径过渡，这次过渡完成后，无级变速单元传动比才能变化。至此完成换挡。换挡过程中，两路径有同时传动时刻，不存在动力中断，而且各离合器及制动器主从动摩擦片间没有相对转动，无冲击，扩大了变速器整体变速比。

Description

有级过渡式无级变速器

技术领域

本发明涉及一种能够连续改变传动比的无级变速器装置，是一种能在无动力中断的情况下通过简单的齿轮组和离合器扩大变速比的无级变速装置。

背景技术

目前，在市场上广泛生产和使用的无级变速器多是由金属带式单独作用的无级变速器，但是由于过大的变速比会导致中心距加大、金属带偏斜及承载转矩减小等一系列问题，市面上大多数无级变速器的变速比多在6以下，缩小了经济运行的速度区间，限制了装备无级变速器汽车的高速经济性。有一些无级变速器采用了与有级变速单元相配合的方式，虽然扩大了变速比，但是换挡过程有冲击，所以附加了液力变矩器，牺牲了燃油经济型，而且存在动力中断，不能实现传动比的连续可变，偏离了无级变速器的发展目的和原本初衷。

发明内容

为了克服由金属带偏斜而导致的变速比小和与有级变速单元不匹配的问题，本发明提供了一种方案，既可以减小无级变速单元的变速比范围、减小中心距，使无级变速单元向小型化发展；又能够实现有级变速单元在无动力切断下的连续换挡，从而扩大了变速器的连续变速比。

这套传动方案由金属带式无级变速单元、前进挡及倒挡行星齿轮组、两挡式副变速行星齿轮组及变速器输入轴1与输出轴17之间的过渡挡齿轮系组成。首先，变速器输入轴1与前进挡及倒挡行星齿轮机构的太阳轮11相连，若前进挡离合器10接合，制动器8分离，则为前进挡，此时前进挡及倒挡行星齿轮机构输出的传动比为1；若前进挡离合器10分离，倒挡制动器8接合，则为倒挡，此时前进挡及倒挡行星齿轮机构输出的传动比为-a₁，实现倒挡减速；若离合器10和制动器8都分离则为空挡；离合器10和制动器8不能同时接合。齿圈6与金属带式无级变速单元主动轮相连，主动轮通过金属带驱动从动轮。从动轮与副变速行星齿轮机构的太阳轮16相连，行星架17为变速器输出轴。当处于一挡（低挡）时离合器13分离，制动器14接合，此副变速机构的传动比为(a₂+1)，无级变速器的整体传动比为i_cvt(a₂+1)；当处于二挡(高挡)时，离合器13接合，制动器14分离，此副变速机构的传动比为1，无级变速器的整体传动比为i_cvt。假设处于前进挡，无级变速单元的最大传动比为i_max，最小传动比为i_min，最大传动比与最小传动比之比为无级变速单元的变速比q=i_max/i_min。当副变速机构处于一挡时，变速器的变速范围为(a₂+1)i_max～(a₂+1)i_min。当副变速机构处于二挡时，变速器的变速范围为i_max～ i_min。过渡挡齿轮的传动比为i，i_max<=i<=(a₂+1)i_min。

升挡过程如下：

副变速机构处于一挡,变速器的传动比范围为(a₂+1)i_max～i，当无级变速单元的传动比在i_min附近，通过转速传感器监测变速器输入轴1与变速器输出轴17的转速（或通过精确设计无级变速单元的传动比，使(a₂+1)i_min=i_max=i，可以不用转速传感器检测），当输入轴1与输出轴17的转速比恰好为i时，无级变速单元传动比i_cvt在一挡制动器14分离之前不再变化，过渡挡离合器3接合。这时过渡挡离合器3的主、从动摩擦片几乎没有相对转动，接合瞬间不存在滑转和冲击。而且无级变速单元与副变速机构串联的传动路径与输入轴和输出轴之间的过渡挡齿轮机构的传动路径同时传动，不过时间短暂，变速器输入轴与输出轴之间没有动力中断。当过渡挡离合器3接合后，一挡制动器14分离，只有变速箱输入轴与输出轴之间的过渡挡齿轮机构传动路径起传动作用。然后，改变无级变速单元传动比，使i_cvt沿i_min到i_max的方向变换。当i_cvt=i时，无级变速单元与副变速机构二挡串联的总传动比恰好等于输入轴和输出轴之间的过渡挡齿轮机构的传动比，且在过渡挡离合器3分离之前i_cvt不变。此时可以在过渡挡离合器3接合的情况下使离合器13接合，与上面向过渡挡过渡时一样，离合器13的主、从动摩擦片几乎没有相对转动，接合瞬间不存在滑转和冲击，而且无级变速单元与副变速机构串联的传动路径与输入轴和输出轴之间的过渡挡齿轮机构的传动路径同时传动，不过时间短暂，没有动力中断。最后，过渡挡离合器3分离，只有离合器13作用，变速范围为i～i_min。至此，完成升挡的全过程。

降挡过程如下：

副变速机构处于二挡,变速器的传动比范围为i～i_min,当无级变速单元的传动比在i_max附近，通过转速传感器监测变速器输入轴1与变速器输出轴17的转速（或通过精确设计无级变速单元的传动比，使(a₂+1)i_min=i_max=i，可以不用转速传感器检测），当输入轴与输出轴的转速比恰好为 i时，无级变速单元传动比i_cvt在二挡离合器13分离之前不再变化，过渡挡离合器3接合。这时过渡挡离合器3的主、从动摩擦片几乎没有相对转动，接合瞬间不存在滑转和冲击。而且无级变速单元与副变速机构串联的传动路径与输入轴和输出轴之间的过渡挡齿轮机构的传动路径同时传动，不过时间短暂，变速器输入轴与输出轴之间没有动力中断。当过渡挡离合器3接合后，二挡离合器14分离，只有变速箱输入轴与输出轴之间的过渡挡齿轮机构传动路径起传动作用。然后，改变无级变速单元传动比，使i_cvt沿i_max到i_min的方向变换。当 i_cvt(a₂+1)=i时，无级变速单元与副变速机构一挡串联的总传动比恰好等于输入轴和输出轴之间的过渡挡齿轮机构的传动比，在过渡挡离合器3分离之前i_cvt不变。此时可以在过渡挡离合器3接合的情况下使制动器14接合，与上面向过渡挡过渡时一样，制动器14的主、从动摩擦片几乎没有相对转动，接合瞬间不存在滑转和冲击，而且无级变速单元与副变速机构串联的传动路径与输入轴和输出轴之间的过渡挡齿轮机构的传动路径同时传动，不过时间短暂，没有动力中断。最后，过渡挡离合器3分离，只有制动器14作用，变速范围为 (a₂+1)i_max～i。至此，完成降挡的全过程。

变速器总的传动比变化范围为( a₂+1)i_max～i_min，变速器总的变速比R_b，变速器所能达到的变速比R_bmax=q²。

a₁=z₆/z₁₁，z₁₁为前进挡与倒挡行星齿轮组中太阳轮11的齿数，z₆为前进挡与倒挡行星齿轮组中齿圈6的齿数；

a₂ =z₁₅/z₁₆，z₁₆为副变速行星齿轮组中太阳轮16的齿数，z₁₅为副变速行星齿轮组中齿圈15的齿数；

i=z₁₇/z₂；z₂为过渡挡主动齿轮2的齿数，z₁₇为过渡挡从动齿轮17的齿数；

q——无级变速单元的变速比；

i_max ——无级变速单元的最大传动比；i_min——无级变速单元的最小传动比；

R_b ——整个变速箱的变速比；

R_bmax ——整个变速箱有可能达到的最大变速比；

i_cvt——无级变速单元的传动比。

说明书附图是有级过渡式无级变速器的结构简图。

1——变速器输入轴； 2——过渡挡主动齿轮； 3——过渡挡离合器； 4——主动轮及液压控制缸； 5——金属带； 6、15——齿圈； 7、18——行星齿轮； 8——倒挡制动器； 9——行星架； 10——前进挡离合器； 11、16——太阳轮； 12——从动轮及液压控制缸； 13——二挡离合器； 14——一挡制动器； 17——行星架、变速器输出轴及过渡挡从动齿轮； 19——堕轮。

Claims

1.本发明为一种无级变速器的传动方案，包括金属带式无级变速单元、前进挡及倒挡行星齿轮机构、副变速行星齿轮机构、变速器输入轴与输出轴之间的过渡挡齿轮机构，其特征在于：在变速器输入轴与输出轴之间存在过渡挡齿轮机构（包括齿轮组及离合器）。

2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于：变速器输入轴与输出轴之间的过渡挡齿轮机构传动路径与无级变速单元和副变速机构串联的传动路径并联，只有在副变速器换挡时过渡挡齿轮机构传动路径才短暂传动。

3.根据权利要求2所述，两条传动路径的特征在于：两条传动路径传动比在换挡前后存在相等的情况，且在传动比相等情况下，存在两条传动路径同时传动的短暂时刻，换挡过程中，变速器输入轴与输出轴之间没有动力中断。

4.根据权利要求1、2、3所述，换挡过程的特征在于：当两条传动路径传动比相等时，首先过渡挡离合器（3）接合，然后副变速机构制动器（14）分离（或离合器（13）分离），再增大（或减小）无级变速单元传动比，使无级变速单元和副变速机构高挡（或低挡）串联的总体传动比与变速器输入轴与输出轴之间的过渡挡齿轮机构的传动比相等，之后副变速机构离合器（13）接合（制动器（14）接合），最后过渡挡离合器（3）分离，完成升挡（或降挡）。

5.根据权利要求4所述的换挡过程，其特征在于：换挡时，前进挡离合器（10）始终接合，副变速器的离合器、制动器和过渡挡离合器的主、从动摩擦片没有相对转动。