CN103557289B - 环式牵引驱动变速器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环式牵引驱动变速器。一种无级变速器，包括具有前进模式和倒档模式的齿轮箱。齿轮箱包括多个齿轮构件，还包括至少两个扭矩传递装置，例如离合器和制动器，其有选择地用于接合所述齿轮构件的各种组合，使得特定组合与所述前进模式和所述倒档模式之一相关联。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年5月9日提交的美国临时申请No.61/644,821的权益，上述申请公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及无级变速器。更具体地，本发明涉及具有前进和倒档模式的无级变速器。
背景技术
这一部分的内容仅仅提供与本公开有关的背景信息，可能会或可能不会构成现有技术。
无级变速器（CVT）通常包括操作地联接旋转动力源（例如发动机或电动机）与主减速单元之间的变速机的齿轮传动机构。变速机包括能够无级或连续改变输入速度相对于输出速度的比率（变速机传动比）的旋转输入盘和旋转输出盘。CVT提供的总速度比为变速机传动比和相关齿轮传动机构的函数。所述输出盘包括一体形成的齿轮齿，该齿轮齿与相应的齿轮啮合并驱动该齿轮。该齿轮转而功能地联接至输出轴或副轴，该输出轴或副轴功能地联接至主减速单元。
发明内容
一种无级变速器，包括具有一个前进模式和一个倒档模式的齿轮箱。所述齿轮箱包括多个齿轮构件，还包括至少两个扭矩传递装置，例如离合器和制动器，其有选择地用于接合所述齿轮构件的各种组合，使得特定组合与所述前进模式和所述倒档模式之一相关联。
在本发明实施例中，无级变速器包括：输入轴、输出轴、变速机、第一传递齿轮组、行星齿轮组组件、摩擦制动器、第二传递齿轮组和摩擦离合器。
在本发明的另一实施例中，变速机具有联接到输入轴并由输入轴驱动的输入部和输出部。
在本发明的又一个实施例中，第一传递齿轮组具有联接到变速机的输出部并由变速机的输出部驱动的第一齿轮和第二齿轮。
在本发明的又一个实施例中，行星齿轮组组件具有太阳齿轮，具有多个啮合行星齿轮的行星齿轮架，和齿圈。
在本发明的又一个实施例中，摩擦制动器构造用于选择性地将行星齿轮组组件的行星齿轮架联接到固定构件。
在本发明的又一个实施例中，第二传递齿轮组具有联接到行星齿轮组组件的太阳齿轮的第一齿轮和可操作地驱动输出轴的第二齿轮。
在本发明的又一个实施例中，摩擦离合器可选择性地接合以将第一传递齿轮组的第二齿轮与行星齿轮组组件的太阳齿轮互连。
从下面提供的描述可清楚其它特征、优点和应用方面。应当理解，该描述和具体实例仅用于示例性目的，不意欲限制本公开的范围。
本发明还提供了以下方案：
1.一种用于机动车的变速器，所述变速器包括：
输入构件；
输出构件；
变速机，其具有联接到输入构件的输入部和输出部；
第一传递齿轮组，其具有联接到变速机的输出部的第一齿轮和第二齿轮；
行星齿轮组，其具有第一构件，第二构件和第三构件，其中行星齿轮组的构件之一联接到第一传递齿轮组的第二齿轮；
摩擦制动器，其构造用于选择性地将行星齿轮组的构件之一联接到固定构件；
第二传递齿轮组，其具有联接到行星齿轮组的构件之一的第一齿轮和与第一齿轮啮合的第二齿轮；和
摩擦离合器，其可选择性地接合以将第一传递齿轮组的第一齿轮与行星齿轮组的构件之一互连，以及
其中，通过变速机的操作在输入构件和输出构件之间建立多个前进速度。
2.根据方案1所述的用于机动车的变速器，其特征在于，行星齿轮组的第三构件联接到第一传递齿轮组的第二齿轮。
3.根据方案1所述的用于机动车的变速器，其特征在于，第一构件是太阳齿轮，第二构件是行星齿轮架构件，第三构件是齿圈。
4.根据方案3所述的用于机动车的变速器，其特征在于，摩擦制动器选择性地将行星齿轮组的行星齿轮架构件联接到固定构件。
5.根据方案3所述的用于机动车的变速器，其特征在于，摩擦离合器选择性地将行星齿轮组的齿圈和第一齿轮组的第二齿轮联接到行星齿轮组的太阳齿轮。
6.根据方案3所述的用于机动车的变速器，其特征在于，其还包括第一互连构件，所述第一互连构件用于连续地使第一齿轮组的第二齿轮与行星齿轮组的齿圈互连。
7.根据方案3所述的用于机动车的变速器，其特征在于，其还包括第二互连构件，所述第二互连构件用于连续地使第二齿轮组的第一齿轮与行星齿轮组的太阳齿轮互连。
8.根据方案3所述的用于机动车的变速器，其特征在于，其还包括第三互连构件，所述第三互连构件用于连续地使第二齿轮组的第二齿轮与第三齿轮组的第一齿轮互连。
9.根据方案1所述的用于机动车的变速器，其特征在于，其还包括第三传递齿轮组，所述第三传递齿轮组具有联接到第二传递齿轮组的第二齿轮的第一齿轮和联接到输出轴和主减速组件并驱动输出轴和主减速组件的第二齿轮。
10.根据方案1所述的用于机动车的变速器，其特征在于，变速机包括一对输入盘，一对输出盘和布置在该对输入盘和该对输出盘之间的多个辊子。
11.一种用于机动车的变速器，所述变速器包括：
输入构件；
输出构件；
变速机，其具有联接到输入构件的输入部和输出部；
第一传递齿轮组，其具有联接到变速机的输出部的第一齿轮和第二齿轮；
行星齿轮组，其具有第一构件，第二构件和第三构件，其中行星齿轮组的第三构件联接到第一传递齿轮组的第二齿轮；
摩擦制动器，其构造用于选择性地将行星齿轮组组件的第三构件联接到固定构件；
第二传递齿轮组，其具有联接到行星齿轮组的第一构件的第一齿轮和与第一齿轮啮合的第二齿轮；
摩擦离合器，其可选择性地接合以将第一传递齿轮组的第二齿轮与行星齿轮组的第一构件互连，以及
第三传递齿轮组，其具有联接到第二传递齿轮组的第二齿轮的第一齿轮和联接到输出轴并驱动输出轴的第二齿轮。
12.根据方案11所述的用于机动车的变速器，其特征在于，第一构件是太阳齿轮，第二构件是行星齿轮架构件，第三构件是齿圈。
13.根据方案12所述的用于机动车的变速器，其特征在于，摩擦制动器选择性地将行星齿轮组的行星齿轮架构件联接到固定构件。
14.根据方案12所述的用于机动车的变速器，其特征在于，摩擦离合器选择性地将行星齿轮组的齿圈和第一齿轮组的第二齿轮连接到行星齿轮组的太阳齿轮。
15.根据方案12所述的用于机动车的变速器，其特征在于，其还包括第一互连构件，所述第一互连构件用于连续地使第一齿轮组的第二齿轮与行星齿轮组的齿圈互连。
16.根据方案12所述的用于机动车的变速器，其特征在于，其还包括第二互连构件，所述第二互连构件用于连续地使第二齿轮组的第一齿轮与行星齿轮组的太阳齿轮互连。
17.根据方案12所述的用于机动车的变速器，其特征在于，其还包括第三互连构件，所述第三互连构件用于连续地使第二齿轮组的第二齿轮与第三齿轮组的第一齿轮互连。
18.根据方案12所述的用于机动车的变速器，其特征在于，变速机包括一对输入盘，一对输出盘和布置在该对输入盘和该对输出盘之间的多个辊子。
19.一种用于机动车的自动变速器，所述自动变速器包括：
输入轴；
输出轴；
变速机，其具有联接到输入轴并由输入轴驱动的输入部和输出部；
第一传递齿轮组，其具有联接到所述变速机的所述输出部并由所述变速机的所述输出部驱动的第一齿轮和第二齿轮；
行星齿轮组组件，其具有太阳齿轮，具有多个啮合行星齿轮的行星齿轮架，和齿圈；
摩擦制动器，其构造用于选择性地将行星齿轮组组件的行星齿轮架联接到固定构件；
第二传递齿轮组，其具有联接到行星齿轮组组件的太阳齿轮的第一齿轮和可操作地驱动输出轴的第二齿轮；以及
摩擦离合器，其可选择性地接合以将第一传递齿轮组的第二齿轮与行星齿轮组组件的太阳齿轮互连。
20.根据方案19所述的用于机动车的自动变速器，其特征在于，其还包括第三传递齿轮组，所述第三传递齿轮组具有联接到第二传递齿轮组的第二齿轮的第一齿轮和联接到输出轴并驱动输出轴的第二齿轮。
附图说明
本文所示附图仅用于示例性目的，不意欲以任何方式限制本公开的范围。附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出本发明的原理。此外，附图中，在全部视图中，相同的附图标记指代相同的零件。附图中：
图1为杠杆图，其示出了根据本发明原理的单一模式环式牵引驱动变速器；以及
图2为根据本发明原理的机动车辆的动力系的示意图。
具体实施方式
下面的描述实质上仅仅是示例性的，不意欲限制本公开、应用或使用。
现在参考图1，以杠杆图形式示出了多速变速器10的实施例。杠杆图是机械装置（如自动变速器）的部件的示意图。每个独立的杠杆表示一对共面啮合齿轮或行星齿轮组，其中齿轮组的基本机械部件均由节点表示。在具有一对啮合齿轮的共面齿轮组的情况下，单个杠杆包含三个节点：一个用于第一齿轮，一个附接到壳体并且一个用于第二齿轮。在行星齿轮组的情况下，单个杠杆包含三个节点：一个用于太阳齿轮，一个用于行星齿轮架并且一个用于齿圈。每个杠杆的节点之间的相对长度可以用于表示每个相应齿轮组的齿轮比或齿圈－太阳齿轮比。继而，这些杠杆比用于改变变速器的传动比以实现合适的比和比级数。各个行星齿轮组的节点之间的机械联接件或互连件由细的水平线表示，且扭矩传递装置（例如离合器和制动器）表示为交织的指形物。如果装置是制动器，一组指形物连接到壳体。杠杆图的形式、目的和使用的进一步阐述可见于Benford和Leising的SAE论文810102“TheLeverAnalogy:ANewToolinTransmissionAnalysis”，该论文作为参考全部引入本文。
动力系10总地包括与变速器14互连的发动机12。发动机12可为传统的内燃发动机或电动机，或任何其它类型的原动机，这都不脱离本公开的范围。发动机12通过例如挠性板或其它连接装置或起动装置（未示出）（例如流体动力装置或启动离合器）向变速器14提供驱动扭矩。
变速器14为环式无级变速器（CVT）。一般而言，变速器14包括变速器输入轴或构件20和变速器输出轴或构件22。构造成在变速器输入轴20和变速器输出轴22及变速机26之间提供前进挡和倒档或传动比的齿轮箱24连接在变速器输入轴20与变速器输出轴22之间。变速器输入轴20与发动机12功能性互连，并从发动机12接收输入扭矩或动力。变速器输出轴22优选与主减速单元（未示出）连接，该主减速单元包括例如传动轴、差速器组件、和连接至车轮的传动轴等。变速器输入轴20联接至变速机26的输入盘30并向其提供驱动扭矩。扭矩从输入盘30传递到变速机26的输出盘32。
齿轮箱24包括行星齿轮组40、第一共面齿轮组42、第二共面齿轮组44、第三共面齿轮组46、离合器50及制动器52。行星齿轮组40包括第一节点40A、第二节点40B和第三节点40C。第一共面齿轮组42包括第一节点42A、第二节点42B和第三节点42C。第二共面齿轮组44包括第一节点44A、第二节点44B和第三节点44C。第三共面齿轮组46包括第一节点46A、第二节点46B和第三节点46C。
行星齿轮组40的第一节点40A联接到第二共面齿轮组44的第一节点44A。行星齿轮组40的第二节点40B通过制动器52选择性地联接到壳体或变速器壳体60。行星齿轮组40的第三节点40C联接到第一共面齿轮组42的第二节点42B。第一共面齿轮组42的第一节点42A与变速机26的输入盘30连通。第二共面齿轮组44的第二节点44B联接到第三共面齿轮组46的第一节点46A。第三共面齿轮组46的第二节点46B连接到输出轴或构件22。离合器50选择性地使行星齿轮组40的第一节点40A和第二共面齿轮组44的第一节点44A与行星齿轮组40的第三节点40C和第一共面齿轮组42的第二节点42B互连。
现在参考图2，杆状图示出了根据本发明的多速变速器10的实施例的示意性布局。在图2中，图1的杠杆图的附图标记继续适用。离合器、制动器和联接件被相应地示出，而行星齿轮组和共面齿轮组的节点此时显现为例如第一和第二齿轮、太阳齿轮、齿圈、行星齿轮和行星齿轮架的部件。
变速机26的第一输入盘28包括环式外表面或第一输入座圈28A，第二输入盘30包括环式外表面或第二输入座圈30A。第一和第二输入座圈28A、30A之间布置有输出盘32。输出盘32包括环式外表面或第一输出座圈32A和环式外表面或第二输出座圈32B。第一输出座圈32A布置成与第一输入座圈28A相对，第二输出座圈32B布置成与第二输入座圈30A相对。第一输入座圈28A与第一输出座圈32A共同限定第一环式腔34，第二输入座圈30A与第二输出座圈32B共同限定第二环式腔36。各盘28、30、32共用由变速机轴37限定的共同旋转轴线。变速机轴37功能性地互连至变速器输入轴20，从而从发动机12接收驱动扭矩。输入盘28和30旋转地联接至变速机轴37，并通过多个辊子38和39传递驱动扭矩至输出盘32。
例如，第一腔34包括多个辊子38，第二腔36包括多个辊子39。通常，第一和第二腔34和36均包括两个或三个辊子38和39，但是应当清楚，可使用任意数量的辊子，都不脱离本发明的范围。每个辊子38、39都安装成绕着辊子轴线旋转，并在其相关联的输入和输出盘28、30和32的环式座圈28A、32A、32B和30A上滚动，以将扭矩从输入盘28和30传递至输出盘32。变速机扭矩比的改变通过辊子38、39的进动实现，使得辊子的轴线能够转动，以改变辊子轴线相对于变速机轴线的倾斜度。辊子38、39的进动导致辊子38、39在座圈28A、32A、32B和30A上行进的路线的半径的变化，从而导致输入盘28和30与输出盘32之间变速机传动比的变化。变速机输出盘32联接到第一共面齿轮组42的第一齿轮42A。
变速机26被示出为环式座圈滚动型变速机。然而，应认识到各种其他类型的变速机可以被采用而不脱离本发明的范围。
在本实施例中，齿轮箱24包括行星齿轮组40。行星齿轮组40具有太阳齿轮构件40A、行星齿轮架构件40B和齿圈构件40C。太阳齿轮构件40A连接到第一轴或互连构件70和第二轴或互连构件72。行星齿轮架构件40B联接至第三轴或互连构件74，并可旋转地支撑一组构造成与太阳齿轮构件40A和齿圈构件40C都互相啮合的行星齿轮40D。齿圈构件40C连接到第四轴或互连构件76。
第一共面齿轮组42包括第一齿轮42A和第二齿轮42B。第一齿轮42A与第二齿轮42B啮合。在本实施例中，第一齿轮42A是变速机26的输出盘32。第二齿轮42B连接到第四轴或互连构件76。
第二共面齿轮组44包括第一齿轮44A和第二齿轮44B。第一齿轮44A与第二齿轮44B啮合。在本实施例中，第一齿轮44A连接到第一轴或互连构件70。第二齿轮44B连接到第五轴或互连构件78。
第三共面齿轮组46包括第一齿轮46A和第二齿轮46B。第一齿轮46A与第二齿轮46B啮合。在本实施例中，第一齿轮46A连接到第五轴或互连构件78。第二齿轮46B连接到输出轴或构件22。
例如，诸如离合器50的第一扭矩传递构件选择性地将第二共面齿轮组44的太阳齿轮构件40A和第一齿轮44A联接到第一共面齿轮组42的齿圈构件40C和第二齿轮42B。例如，诸如制动器52的第二扭矩传递构件选择性地将第三轴或互连构件74联接到固定构件或变速器壳体60。在图2所示的特定实施方式中，离合器50被激活以接合前进模式，制动器60被激活以接合变速器14的倒档模式。
在倒档模式中，制动器60被接合以保持行星齿轮架构件40B固定。输入扭矩经由第四轴或互连构件76从变速机26通过第一共面齿轮组42传递至齿圈构件40C。输出扭矩从齿圈构件40C经由行星齿轮40D传递到太阳齿轮构件40A，其经由第一互连轴或构件70连接到第二共面齿轮组44，然后经由第五互连轴或构件78连接到第三共面齿轮组46。根据本发明，制动器60构造成带式或板式离合器。
当变速器14以前进模式操作时，离合器50被接合以将第一共面齿轮组42的第二齿轮42B和齿圈构件40C连接到太阳齿轮构件40A和第二共面齿轮组44的第一齿轮44A。输入扭矩经由第四轴或互连构件76从变速机26通过第一共面齿轮组42传递至齿圈构件40C。输出扭矩从第二共面齿轮组44的第一齿轮44A经由第一互连轴或构件70传递到第三共面齿轮组46，然后经由第五互连轴或构件78传递到第三共面齿轮组46。
齿轮箱24的特别有益的特征在于，齿轮箱24沿着与第四互连轴或构件76重合的轴线“A”具有减小的轴向长度。因此，可以容易地看到齿轮箱24的使用相比于使用传统齿轮箱极大地扩展了变速器的封装容量。而且，提供的单一简单行星齿轮组40使齿轮箱24能够相比于传统CVT变速器具有减小的质量和制造成本。本领域的技术人员将清楚的是，还存在布置齿轮和离合器的其它方式，以在变速机之后提供所需的传动比。
本发明的描述实质上仅仅是示例性的，不脱离本发明要点的变型也在本发明的范围内。这种变型不被认为脱离本发明的精神和范围。
Claims (18)
1.一种用于机动车的变速器，所述变速器包括：
输入构件；
输出构件；
变速机，其具有联接到输入构件的输入部和输出部；
第一传递齿轮组，其具有联接到变速机的输出部的第一齿轮和第二齿轮；
行星齿轮组，其具有第一构件，第二构件和第三构件，其中行星齿轮组的构件之一联接到第一传递齿轮组的第二齿轮；
摩擦制动器，其构造用于选择性地将行星齿轮组的构件之一联接到固定构件；
第二传递齿轮组，其具有联接到行星齿轮组的构件之一的第一齿轮和与第一齿轮啮合的第二齿轮；和
摩擦离合器，其可选择性地接合以将第一传递齿轮组的第一齿轮与行星齿轮组的构件之一互连，
其中，通过变速机的操作在输入构件和输出构件之间建立多个前进速度，以及
其中，第一构件是太阳齿轮，第二构件是行星齿轮架构件，第三构件是齿圈。
2.根据权利要求1所述的用于机动车的变速器，其特征在于，行星齿轮组的第三构件联接到第一传递齿轮组的第二齿轮。
3.根据权利要求1所述的用于机动车的变速器，其特征在于，摩擦制动器选择性地将行星齿轮组的行星齿轮架构件联接到固定构件。
4.根据权利要求1所述的用于机动车的变速器，其特征在于，摩擦离合器选择性地将行星齿轮组的齿圈和第一传递齿轮组的第二齿轮联接到行星齿轮组的太阳齿轮。
5.根据权利要求1所述的用于机动车的变速器，其特征在于，其还包括第一互连构件，所述第一互连构件用于连续地使第一传递齿轮组的第二齿轮与行星齿轮组的齿圈互连。
6.根据权利要求1所述的用于机动车的变速器，其特征在于，其还包括第二互连构件，所述第二互连构件用于连续地使第二传递齿轮组的第一齿轮与行星齿轮组的太阳齿轮互连。
7.根据权利要求1所述的用于机动车的变速器，其特征在于，其还包括第三互连构件，所述第三互连构件用于连续地使第二传递齿轮组的第二齿轮与第三齿轮组的第一齿轮互连。
8.根据权利要求1所述的用于机动车的变速器，其特征在于，其还包括第三传递齿轮组，所述第三传递齿轮组具有联接到第二传递齿轮组的第二齿轮的第一齿轮和联接到输出轴和主减速组件并驱动输出轴和主减速组件的第二齿轮。
9.根据权利要求1所述的用于机动车的变速器，其特征在于，变速机包括一对输入盘，一对输出盘和布置在该对输入盘和该对输出盘之间的多个辊子。
10.一种用于机动车的变速器，所述变速器包括：
输入构件；
输出构件；
变速机，其具有联接到输入构件的输入部和输出部；
第一传递齿轮组，其具有联接到变速机的输出部的第一齿轮和第二齿轮；
行星齿轮组，其具有第一构件，第二构件和第三构件，其中行星齿轮组的第三构件联接到第一传递齿轮组的第二齿轮；
摩擦制动器，其构造用于选择性地将行星齿轮组组件的第三构件联接到固定构件；
第二传递齿轮组，其具有联接到行星齿轮组的第一构件的第一齿轮和与第一齿轮啮合的第二齿轮；
摩擦离合器，其可选择性地接合以将第一传递齿轮组的第二齿轮与行星齿轮组的第一构件互连，
第三传递齿轮组，其具有联接到第二传递齿轮组的第二齿轮的第一齿轮和联接到输出轴并驱动输出轴的第二齿轮，以及
其中，第一构件是太阳齿轮，第二构件是行星齿轮架构件，第三构件是齿圈。
11.根据权利要求10所述的用于机动车的变速器，其特征在于，摩擦制动器选择性地将行星齿轮组的行星齿轮架构件联接到固定构件。
12.根据权利要求10所述的用于机动车的变速器，其特征在于，摩擦离合器选择性地将行星齿轮组的齿圈和第一传递齿轮组的第二齿轮连接到行星齿轮组的太阳齿轮。
13.根据权利要求10所述的用于机动车的变速器，其特征在于，其还包括第一互连构件，所述第一互连构件用于连续地使第一传递齿轮组的第二齿轮与行星齿轮组的齿圈互连。
14.根据权利要求10所述的用于机动车的变速器，其特征在于，其还包括第二互连构件，所述第二互连构件用于连续地使第二传递齿轮组的第一齿轮与行星齿轮组的太阳齿轮互连。
15.根据权利要求10所述的用于机动车的变速器，其特征在于，其还包括第三互连构件，所述第三互连构件用于连续地使第二传递齿轮组的第二齿轮与第三齿轮组的第一齿轮互连。
16.根据权利要求10所述的用于机动车的变速器，其特征在于，变速机包括一对输入盘，一对输出盘和布置在该对输入盘和该对输出盘之间的多个辊子。
17.一种用于机动车的自动变速器，所述自动变速器包括：
输入轴；
输出轴；
变速机，其具有联接到输入轴并由输入轴驱动的输入部和输出部；
第一传递齿轮组，其具有联接到所述变速机的所述输出部并由所述变速机的所述输出部驱动的第一齿轮和第二齿轮；
行星齿轮组组件，其具有太阳齿轮，具有多个啮合行星齿轮的行星齿轮架，和齿圈；
摩擦制动器，其构造用于选择性地将行星齿轮组组件的行星齿轮架联接到固定构件；
第二传递齿轮组，其具有联接到行星齿轮组组件的太阳齿轮的第一齿轮和可操作地驱动输出轴的第二齿轮；以及
摩擦离合器，其可选择性地接合以将第一传递齿轮组的第二齿轮与行星齿轮组组件的太阳齿轮互连。
18.根据权利要求17所述的用于机动车的自动变速器，其特征在于，其还包括第三传递齿轮组，所述第三传递齿轮组具有联接到第二传递齿轮组的第二齿轮的第一齿轮和联接到输出轴并驱动输出轴的第二齿轮。
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