CN103573953B - 简单行星齿轮组无级变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及简单行星齿轮组无级变速器。提供的CVT包括输入构件、输出构件、旋转联接到输入构件的输入盘、具有输出齿轮的输出盘、设置在输入盘和输出盘之间并构造成从输入盘向输出盘传递转矩的滚子、与输出齿轮相互啮合的反转齿轮、和连接到输出构件的行星齿轮组。行星齿轮组包括齿圈、齿轮架构件和太阳齿轮。齿圈被旋转联接到反转齿轮。反转齿轮和行星齿轮组与输出盘共面。

Description

简单行星齿轮组无级变速器
技术领域
本公开涉及自动变速器，并且更具体地涉及具有简单行星齿轮组布置的无级变速器。
背景技术
本部分中的陈述仅提供了与本公开相关的背景信息，并可能构成或可能不构成现有技术。
无级变速器（CVT）通常包括齿轮传动装置，该装置操作地联接旋转功率源，例如发动机或电动马达，和主减速器单元之间的变化器。变化器包括旋转输入盘和旋转输出盘，它们能无级地或连续地改变输入速度与输出速度的比（变化器比）。由CVT提供的总速比是变化器比和相关齿轮传动装置的函数。输出盘包括外齿轮齿，这些齿与对应的齿轮啮合并驱动该齿轮。该齿轮进而功能地联接到输出轴或副轴，该输出轴或副轴被功能地联接到主减速器单元。
变速器轴向长度和质量显著地影响其功率密度和效率。因此，一直需要一种改善的CVT设计，其最小化轴向长度和质量同时提供了足够的性能特征。
发明内容
提供的CVT包括输入构件、输出构件、旋转联接到输入构件的输入盘、具有输出齿轮的输出盘、设置在输入盘和输出盘之间并构造成从输入盘向输出盘传递转矩的滚子、与输出齿轮相互啮合的反转齿轮、和连接到输出构件的行星齿轮组。行星齿轮组包括齿圈、齿轮架构件和太阳齿轮。齿圈被旋转联接到反转齿轮。反转齿轮和行星齿轮组与输出盘共面。
在本发明的一个示例中，行星齿轮组被径向地嵌套在反转齿轮内。
在本发明的另一示例中，反转齿轮与齿圈一体形成或被连接到齿圈。
在本发明的另一示例中，CVT还包括制动器以选择性地连接行星齿轮组的齿轮架构件到静止构件。
在本发明的另一示例中，CVT还包括离合器以选择性地连接齿圈与太阳齿轮。
在本发明的另一示例中，CVT还包括第一驱动齿轮，其被连接成随太阳齿轮共同旋转；以及第一从动齿轮，其与第一驱动齿轮相互啮合，并且其中第一从动齿轮被联接到输出构件。
在本发明的另一示例中，CVT还包括第二驱动齿轮，其被联接到输出构件；和第二从动齿轮，其与第二驱动齿轮相互啮合。
在本发明的另一示例中，行星齿轮组是简单行星齿轮组。
在本发明的另一示例中，输出盘包括中心远端部分并且其中输出齿轮被沿着中心远端部分的外缘设置。
可从本文提供的描述易于理解其它的应用领域。应当理解的是，描述和具体的示例都是仅用于说明目的而不是用于限制本发明的范围。
本发明还提供了如下方案：
方案1. 一种变速器，其包括：
输入构件；
输出构件；
旋转联接到输入构件的输入盘；
具有输出齿轮的输出盘；
滚子，其被设置在输入盘和输出盘之间并且被构造成从输入盘向输出盘传递转矩；
反转齿轮，其与输出齿轮相互啮合；
行星齿轮组，其被连接到输出构件，行星齿轮组具有齿圈、齿轮架构件、和太阳齿轮，其中齿圈被旋转联接到反转齿轮，以及
其中反转齿轮和行星齿轮组与输出盘共面。
方案2. 如方案1所述的变速器，其中，行星齿轮组被径向嵌套在反转齿轮内。
方案3. 如方案1所述的变速器，其中，反转齿轮与齿圈一体形成。
方案4. 如方案1所述的变速器，还包括制动器，其用于选择性地连接行星齿轮组的齿轮架构件到静止构件。
方案5. 如方案4所述的变速器，还包括离合器，其用于选择性地连接齿圈和太阳齿轮。
方案6. 如方案5所述的变速器，还包括第一驱动齿轮，其被连接成随太阳齿轮共同旋转；以及第一从动齿轮，其与第一驱动齿轮相互啮合，并且其中第一从动齿轮被联接到输出构件。
方案7. 如方案6所述的变速器，还包括第二驱动齿轮，其被联接到输出构件；和第二从动齿轮，其与第二驱动齿轮相互啮合。
方案8. 如方案1所述的变速器，其中，行星齿轮组是简单行星齿轮组。
方案9. 如方案1所述的变速器，其中，输出盘包括中心远端部分并且其中输出齿轮被沿着中心远端部分的外缘设置。
方案10. 一种无级变速器，其包括：
输入构件；
输出构件；
旋转联接到输入构件的输入盘；
具有输出齿轮的输出盘，该输出盘可绕第一旋转轴线旋转；
滚子，其被设置在输入盘和输出盘之间并且被构造成从输入盘向输出盘传递转矩；
反转齿轮，其与输出齿轮相互啮合；
行星齿轮组，其被连接到输出构件，行星齿轮组具有齿圈、齿轮架构件、和太阳齿轮，其中齿圈被旋转联接到反转齿轮并且其中行星齿轮组与第二旋转轴线同心，第二旋转轴线与第一旋转轴线径向间隔开并与之平行，
其中输出盘限定了第一假想平面和第二假想平面，它们每一个都与第二旋转轴线相交，并且其中反转齿轮和行星齿轮组被沿着第二旋转轴线设置在第一和第二假想平面之间。
方案11. 如方案10所述的无级变速器，其中，第一和第二假想平面由输出盘的轴向端部限定。
方案12. 如方案11所述的无级变速器，其中，第一和第二假想平面每一个都与第二旋转轴线成直角地与第二旋转轴线相交。
方案13. 如方案10所述的无级变速器，其中，行星齿轮组被径向嵌套在反转齿轮内。
方案14. 如方案10所述的无级变速器，其中，反转齿轮与齿圈一体形成。
方案15. 如方案10所述的无级变速器，其中，反转齿轮通过螺栓、销、焊接、或其它连接被连接到齿圈的外表面。
方案16. 如方案10所述的无级变速器，其中，行星齿轮组是简单行星齿轮组。
方案17. 如方案10所述的无级变速器，还包括制动器，其用于选择性地连接行星齿轮组的齿轮架构件到静止构件。
方案18. 如方案17所述的无级变速器，还包括离合器，其用于选择性地连接齿圈和太阳齿轮。
方案19. 如方案18所述的无级变速器，还包括第一驱动齿轮，其被连接成随太阳齿轮共同旋转；以及第一从动齿轮，其与第一驱动齿轮相互啮合，并且其中第一从动齿轮被联接到输出构件。
方案20. 如方案19所述的无级变速器，还包括第二驱动齿轮，其被联接到输出构件；和第二从动齿轮，其与第二驱动齿轮相互啮合。
附图说明
本文描述的附图仅用于说明目的，并且决不是意在限制本发明的范围。
附图是机动车辆的动力系的示意简图，该机动车具有根据本发明原理的CVT。
具体实施方式
下面的描述本质上仅仅是示例性的，并非用于限定本发明、应用或使用。
参照附图，机动车的动力系概括地由附图标记10指示。动力系10通常包括与变速器14互连的发动机12。发动机12可以是传统的汽油、柴油、或灵活燃料内燃发动机、混合动力发动机、或电动马达、或任何其它类型的原动机，都不脱离本公开的范围。发动机12供应驱动转矩到变速器14，这通过例如挠性板（未示出）或其它连接设备或起动设备15，例如流体动力设备或发动离合器。
变速器14是环形无级变速器（CVT）。应当理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，变速器14可以是任何环形无限可变变速器（IVT），而不脱离本发明的范围。变速器14包括通常为铸造的、金属的壳体16，其围封并保护变速器14的各种部件。壳体16包括各种孔、通道、肩部和凸缘，这些定位和支撑这些部件。通常来说，变速器14包括变速器输入轴20和变速器输出轴22。连接在变速器输入轴20和变速器输出轴22之间的是齿轮箱24，其被构造成提供在变速器输入轴20和变速器输出轴22之间的向前和向后的速比或传动比。变速器输入轴20与发动机12功能地互连并且从发动机12接收输入转矩或功率。变速器输出轴22优选地与主减速器单元25连接。变速器输出轴22提供驱动转矩给主减速器单元25。
变速器14通常包括三个分动齿轮组、简单行星齿轮组件、离合器、制动器、变化器和若干轴、套轴或其它驱动构件。例如变速器14包括变化器26。变化器26被图示为环形滚道滚动类型变化器。不过，应该意识到，各种其它类型的变化器可被采用，而不脱离本发明的范围。变化器26包括第一输入盘28和第二输入盘30。第一输入盘28包括环形外表面或第一输入滚道28A而第二输入盘30包括环形外表面或第二输入滚道30A。设置在第一和第二输入滚道28A、30A之间的是输出盘32。输出盘32包括环形外表面或第一输出滚道32A和环形外表面或第二输出滚道32B。第一输出滚道32A被设置成与第一输入滚道28A相对，而第二输出滚道32B被设置成与第二输入滚道30A相对。第一输入滚道28A和第一输出滚道32A协作以限定第一环形腔38并且第二输入滚道30A和第二输出滚道32B协作以限定第二环形腔40。盘28、30和32中的每一个共享由变化器轴42限定的公共旋转轴线。变化器轴42被功能地互连到变速器输入轴20并且因此从发动机12接收驱动转矩。输入盘28和30被旋转联接到变化器轴42并通过多个滚子50和52传递驱动转矩到输出盘32。
例如，第一环形腔38包括多个滚子50而第二环形腔40包括多个滚子52。通常第一环形腔38和第二环形腔40中的每一个都包括两个或三个滚子50和52，但是应该意识到，任何数量的滚子可被采用，而不脱离本发明的范围。滚子50、52中的每一个被安装成绕滚子轴线旋转并且在其相关联输入和输出盘28、30和32的环形滚道28A、32A、32B和30A上滚动，以从输入盘28和30向输出盘32传递驱动。变化器驱动比的改变由滚子50、52的进动实现，使得滚子的轴线能够转动以改变滚子轴线相对变化器轴线的倾斜。滚子50、52的进动导致了滚子50、52在滚道28A、32A、32B和30A上所遵循的路径的半径的改变，并且因此导致了在输入盘28、30和输出盘32之间的变化器驱动比的改变。
输出盘32包括中心、径向远端部分54，其设置在滚道32A和32B之间。远端部分54包括第一分动齿轮对58的变化器输出或驱动齿轮56。驱动齿轮56被连接到输出盘32的远端部分54的外缘或与其一体形成。驱动齿轮56与第一分动齿轮对58的反转或从动齿轮60相互啮合。第一分动齿轮对58的反转齿轮60被联接到简单行星齿轮组件62的齿圈62A并驱动该齿圈。反转齿轮60可通过花键连接、焊接、螺栓、或销被连接到齿圈62A，或与齿圈62A一体形成。而且，反转齿轮60可略微从齿圈62A轴向偏移。简单行星齿轮组件62还包括行星齿轮架62B、太阳齿轮构件62C和多个行星齿轮62D，这些行星齿轮被可旋转地支撑在行星齿轮架62B中并由该行星齿轮架62B承载。行星齿轮62D中的每一个都始终与太阳齿轮构件62C和齿圈62A啮合。简单行星齿轮组件62的行星齿轮架62B通过第一轴、套轴或构件64联接到摩擦制动器66。摩擦制动器66的激活将简单行星齿轮组件62的行星齿轮架62B固定到壳体16。
太阳齿轮62C被通过第二轴、套轴或驱动构件66联接到第二分动齿轮对70的第一或驱动齿轮68。第三轴、套轴或驱动构件66的延伸部66A被连接到摩擦离合器72的一侧。摩擦离合器72的另一侧被通过第三轴、套轴或驱动构件74连接到简单行星齿轮组件62的齿圈62A。摩擦离合器72的激活将第二分动齿轮对70的第一或驱动齿轮68连接到简单行星齿轮组件62的齿圈62A。
第二分动齿轮对70的第一或驱动齿轮68始终与第二或从动齿轮76啮合，第二或从动齿轮76被设置在变速器输出轴22上、联接到该变速器输出轴22并驱动变速器输出轴22。进而，变速器输出轴22被联接到并驱动第三分动齿轮对82的主减速器小齿轮80。小齿轮80始终与主减速器齿圈84啮合。第三分动齿轮对82是主减速器单元25的一部分。分动齿轮82将驱动转矩从变速器14传递到车桥或推进轴90A和90B，它们分别驱动路面车轮92A和92B。
为了提供倒车传动比，制动器66被接合由此固定行星齿轮架62B以不旋转。为了提供前进传动比，离合器72被接合由此将齿圈62A连接到太阳齿轮62C。在前进和倒车中的具体的传动比通过滚子50和52的进动实现，如之前描述的。
为了最小化变速器14的轴向封装，简单行星齿轮组件62与变化器26的输出盘32共面并且被嵌套在反转齿轮60内。例如，输出盘32绕第一轴线96旋转而简单行星齿轮组件62绕第二轴线98旋转。轴线96、98彼此平行。输出盘32的轴向端每一个都限定假想平面100和102，它们以直角与这些轴线96、98相交。简单行星齿轮组62被设置在轴线98上并在平面100和102之间。由于简单行星齿轮组62被嵌套在反转齿轮60内，变速器14减少了成本和质量同时减少了变速器14的轴向长度。
本发明的描述本质上仅仅是示例性的并且不脱离本发明精神的改变也认为在本发明的范围内。这种改变不应被认为是脱离本发明的精神和范围。

Claims (18)

1.一种变速器，其包括：
输入构件；
输出构件；
旋转联接到输入构件的输入盘；
具有输出齿轮的输出盘；
滚子，其被设置在输入盘和输出盘之间并且被构造成从输入盘向输出盘传递转矩；
反转齿轮，其与输出齿轮相互啮合；
行星齿轮组，其被连接到输出构件，行星齿轮组具有齿圈、齿轮架构件、和太阳齿轮，其中齿圈被旋转联接到反转齿轮；以及
制动器，其用于选择性地连接行星齿轮组的齿轮架构件到静止构件，其中反转齿轮和行星齿轮组与输出盘共面。
2.如权利要求1所述的变速器，其中，行星齿轮组被径向嵌套在反转齿轮内。
3.如权利要求1所述的变速器，其中，反转齿轮与齿圈一体形成。
4.如权利要求1所述的变速器，还包括离合器，其用于选择性地连接齿圈和太阳齿轮。
5.如权利要求4所述的变速器，还包括第一驱动齿轮，其被连接成随太阳齿轮共同旋转；以及第一从动齿轮，其与第一驱动齿轮相互啮合，并且其中第一从动齿轮被联接到输出构件。
6.如权利要求5所述的变速器，还包括第二驱动齿轮，其被联接到输出构件；和第二从动齿轮，其与第二驱动齿轮相互啮合。
7.如权利要求1所述的变速器，其中，行星齿轮组是简单行星齿轮组。
8.如权利要求1所述的变速器，其中，输出盘包括中心远端部分并且其中输出齿轮被沿着中心远端部分的外缘设置。
9.一种无级变速器，其包括：
输入构件；
输出构件；
旋转联接到输入构件的输入盘；
具有输出齿轮的输出盘，该输出盘可绕第一旋转轴线旋转；
滚子，其被设置在输入盘和输出盘之间并且被构造成从输入盘向输出盘传递转矩；
反转齿轮，其与输出齿轮相互啮合；
行星齿轮组，其被连接到输出构件，行星齿轮组具有齿圈、齿轮架构件、和太阳齿轮，其中齿圈被旋转联接到反转齿轮并且其中行星齿轮组与第二旋转轴线同心，第二旋转轴线与第一旋转轴线径向间隔开并与之平行；和
制动器，其用于选择性地连接行星齿轮组的齿轮架构件到静止构件，
其中输出盘限定了第一假想平面和第二假想平面，它们每一个都与第二旋转轴线相交，并且其中反转齿轮和行星齿轮组被沿着第二旋转轴线设置在第一和第二假想平面之间。
10.如权利要求9所述的无级变速器，其中，第一和第二假想平面由输出盘的轴向端部限定。
11.如权利要求10所述的无级变速器，其中，第一和第二假想平面每一个都与第二旋转轴线成直角地与第二旋转轴线相交。
12.如权利要求9所述的无级变速器，其中，行星齿轮组被径向嵌套在反转齿轮内。
13.如权利要求9所述的无级变速器，其中，反转齿轮与齿圈一体形成。
14.如权利要求9所述的无级变速器，其中，反转齿轮通过螺栓、销、焊接、或其它连接被连接到齿圈的外表面。
15.如权利要求9所述的无级变速器，其中，行星齿轮组是简单行星齿轮组。
16.如权利要求9所述的无级变速器，还包括离合器，其用于选择性地连接齿圈和太阳齿轮。
17.如权利要求16所述的无级变速器，还包括第一驱动齿轮，其被连接成随太阳齿轮共同旋转；以及第一从动齿轮，其与第一驱动齿轮相互啮合，并且其中第一从动齿轮被联接到输出构件。
18.如权利要求17所述的无级变速器，还包括第二驱动齿轮，其被联接到输出构件；和第二从动齿轮，其与第二驱动齿轮相互啮合。
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