CN110094473A

CN110094473A - 一种含无级变速换挡模块的混合传动变速器

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Publication number: CN110094473A
Application number: CN201810087621.6A
Authority: CN
Inventors: 王国斌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2019-08-06
Also published as: WO2019149224A1

Abstract

一种含无级变速换挡模块的混合传动变速器，本发明属于机械传动及无级变速器设计及制造技术领域，特别针对DCT技术做了升级改进，提供“一种DCT专用CVT换挡执行模块”，此产品产业化路线可在DCT产业链基础上进行升级改造，对现有零件产业继承度非常高，除双离合器部件外，其余零件继承度接近99％，并可以对手动变速器产业进行很好资源整合，DCT核心技术是双离合器模块，双离合器性能好坏直接影响变速器换挡品质，也是DCT产业链中最难掌握的技术核心，本发明用CVT模块彻底取代了双离合器模块，并把DCT有级变速升级为无级变速，全速比区间无任何换挡顿挫及动力中断，任何区间的转速扭矩值均为全比例输出的恒功率状态，效率高，机械硬特性好，达到了真正的齿轮啮合无级变速。

Description

一种含无级变速换挡模块的混合传动变速器

技术领域

本发明属于机械传动及无级变速器设计及制造技术领域。

背景技术

“高效率长寿命啮合传动无级变速器”(专利申请号201810007008.9)，记载了一种高效率长寿命啮合传动无级变速器，具有“紧凑型、轻量化、高效率、长寿命”特点，但此变速器整体设计及布局为全新设计方案，几乎所有零部件均需重新设计及加工，对现有变速器技术体系及产业继承性差，纵观变速器世界发展趋势，DCT有增长趋势，我国曾成立“中联发”，几乎吸纳了国内大多数有代表性的一流车企，之后大多一线主机厂或自主研发或引进外购均有配置DCT(DSG)车型上市，湿式DCT的稳定性、寿命好，但效率较低，而干式DCT则由于双离合器长期处于半滑膜状态，发热严重，在我国好些交通状态不佳的地区，干式DCT故障频发。湿式、干式DCT的主要区别就是双离合器，此部件的制造及控制技术是DCT的核心技术所在。本文在此基础上做进一步改进，并对创新保护内容做出具体说明。

发明内容

本发明结合专利申请“高效率长寿命啮合传动无级变速器”及现有DCT产品进行改进，针对性提出“一种含CVT换挡模块的混合传动无级变速器”技术方案，特别针对DCT技术做了升级改进，提供“一种DCT专用无级变速换挡执行模块”，可以彻底取代湿式、干式双离合模块并把DCT有级变速升级为无级变速，此产品产业化路线可在DCT产业链基础上进行升级改造，对现有零件产业继承度非常高，除双离合器部件外，其余零件继承度接近99％，这些零件的产业化难度相对小，国人企业基本可以掌握，并可以对国内手动变速器产业进行很好资源整合，这也是国内企业选择走DCT路线的初衷之一，DCT核心技术是双离合器模块，双离合器性能好坏直接影响变速器换挡品质，双离合器也是DCT产业链中最难掌握的技术核心，目前基本由欧美企业掌控，本文提出的技术解决方案，用CVT模块彻底取代了双离合器模块，并把DCT有级变速升级为无级变速，全速比区间无任何换挡顿挫及动力中断，任何区间的转速扭矩值均为全比例输出的恒功率状态，效率高，机械硬特性好，达到了真正的齿轮啮合无级变速。

工作原理及结构：

奇数档齿轮副与实心输入轴连接，并通过弹性复位联轴器直接与输入轴前端连接；而偶数档齿轮副与空心输入轴连接的功率传递路径，则有两种工作路径可选择：

路径1：空心输入轴通过同心轴同步器与实心输入轴连接，再通过弹性复位联轴器直接与输入轴前端连接。

路径2：空心输入轴通过弹性复位联轴器、CVT后端齿轮组、CVT同步器、CVT、CVT前端齿轮组与输入轴前端连接。

工作路径2是本技术核心，其路径涉及的相关组件构成本变速器的无级换挡模块，通过适时有序控制CVT同步器、同心轴同步器、及相关档位同步器，把CVT无级变速功能适时导入参与到变速器动态换挡过程，实现无动力中断的无级变速换挡功能。

CVT在参与工作时与对应档位齿轮副呈串联关系，以便扩大该档位的传动比范围，即：CVT与对应齿轮副二者串联的总传动比范围可覆盖上下相邻档位的传动比，以便达到让变速器无动力中断无级变速换挡。由于相邻档位的速比级差不大，所以CVT速比范围设计不必太大，一般以让CVT传动比范围能覆盖所有档位中的级差最大档位的数值为宜。例如：1档传动比为8，2档传动比为6.4，则CVT传动比需大于等于1.25。

本专利同时对现有DCT进行了改进，如附图1实施例，在大众系列DSG(DCT)变速器DQ200增加了档位数，在不增加齿轮数基础上由7档扩展为8档，并减少了轴向尺寸，更主要者：用CVT取代了双离合器，降低了产业化难度，并把有级变速升级为无级变速，性价比明显提升。

与已申请专利“高效率长寿命啮合传动无级变速器”(专利申请号201810007008.9)相对应，上一专利命名为：CCT齿轮无级变速器，本专利也是基于此原始技术升级改进，为了区分，按照技术结构特征定义，上一专利为：平行轴CCT，本专利为：同心轴CCT，本专利部分内容也对平行轴CCT做了改进，把本专利的共性技术应用于平行轴CCT。

具体产品设计见下文实施例。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进行具体说明：

图1：含CVT换挡模块的混合传动无级变速器总成机构简图

图2～13：含CVT换挡模块的混合传动无级变速器换挡逻辑解说机构简图

图14：含超越离合器的混合传动无级变速器总成机构简图

图15：采用同轴式CVT换挡模块的混合传动无级变速器总成机构简图

图16：一种适合用于该混合传动无级变速器的高性价比离合器总成示意简图

图17：一种同心轴用同步器总成结构示意图

图18～20：含CVT换挡模块的平行轴DCT简化版混动无级变速系列机构简图

图21～23：含超越离合器CCT啮合传动无级变速器系列机构简图

其中：

1、飞轮 21、四档齿轮副

2、类双质量飞轮组件 22、五档齿轮副

3、楔形离合器 23、六档齿轮副

4、输入轴前端 24、七档齿轮副

5、CVT前端齿轮组 25、八档齿轮副

6、滚针轴承 26、倒档齿轮副

7、弹性复位联轴器 27、倒档同步器

8、CVT输出轴 28、驻车齿轮

9、CVT输入轴 29、二轴输出齿轮

10、实心输入轴 30、倒档输出齿轮

11、同心轴同步器 31、倒档轴

12、CVT同步器 32、一轴输出齿轮

13、弹性复位联轴器 33、一、三档同步器

14、CVT后端齿轮组 34、二、六档同步器

15、空心输入轴 35、五、七档同步器

16、输出一轴 36、四、八档同步器

17、输出二轴 37、输出大齿轮(一般含差速器)

18、一档齿轮副 38、超越离合器

19、二档齿轮副 39、超越离合器

20、三档齿轮副 40、同轴式CVT输入端

41、同轴式CVT输出端 70、超越离合器

42、类轮毂结合套 71、超越离合器

43、含导向倒角外花键 72、输入轴

44、内锥面楔形离合静盘 73、中间轴B

45、压簧支撑盘 74、输入轴齿轮

46、压簧 75、中间轴输入齿轮B

47、内锥面楔形离合动盘 76、超越离合器

48、外锥面楔形离合摩擦盘 77、锥盘组B

49、拔叉 78、直接档同步器

50、输入一轴(奇数档轴)前端 79、弹性复位联轴器

51、CVT主动锥盘 80、三档齿轮副

52、弹性复位联轴器 81、一、三档同步器

53、中间惰轮 82、一档齿轮副

54、奇数轴并轴齿轮 83、中间轴B后端

55、奇偶并轴同步器 84、输出轴

56、直接档同步器 85、中间轴A后端

57、三档齿轮副 86、二档齿轮副

58、一、三档同步器 87、二、四档同步器

59、一档齿轮副 88、四档齿轮副

60、输入一轴(奇数档轴)后端 89、锥盘组A

61、输出轴 90、超越离合器

62、输入二轴(偶数档轴)前端 91、中间轴输入齿轮A

63、CVT从动锥盘 92、中间轴A

64、CVT同步器 93、中间轴输入同步器B

65、偶数轴并轴齿轮 94、弹性复位联轴器

66、四档齿轮副 95、超越离合器

67、二、四档同步器 96、超越离合器

68、二档齿轮副 97、弹性复位联轴器

69、输入二轴(偶数档轴)后端 98、中间轴输入同步器A

99、超越离合器 102、含导向倒角内花键结合套

100、超越离合器 103、类轮毂轮辐

101、矩形窗口 104、外环

具体实施方式

图1：含CVT换挡模块的混合传动无级变速器总成机构简图

本产品设计的齿轮传动区域与现有DCT设计布局基本一致，在不增加齿轮数基础上由7档扩展为8档，并减少了轴向尺寸，本产品的主要特点：用CVT取代了双离合器，降低了产业化难度，并把有级变速升级为无级变速，性价比明显提升。

如图所示：发动机功率流由飞轮1、类双质量飞轮组件2、楔形离合器3，传递到输入轴前端4，之后功率流路径分为两路，一路经弹性复位联轴器7与实心输入轴10连接，另一路经CVT前端齿轮组5进入CVT输入轴9，经CVT输出轴8、CVT同步器12、CVT后端齿轮组14、弹性复位联轴器13，与空心输入轴15连接；实心输入轴10上安装有奇数档输出齿轮，分别与输出一轴、输出二轴上对应齿轮啮合组成一档齿轮副18、三档齿轮副20、五档齿轮副22、七档齿轮副24；空心输入轴15上安装有偶数档输出齿轮，分别与输出一轴、输出二轴上对应齿轮啮合组成二档齿轮副19、四档齿轮副21、六档齿轮副23、八档齿轮副25；注意，本专利改进点之一，四档齿轮副21同时充当倒档惰轮作用，当四档同步器断开，倒档同步器27结合时，功率流路径如图13中点划线路径所示，由四档齿轮副21、倒档齿轮副26、倒档轴31、经倒档输出齿轮30输出。另外，实心输入轴10、空心输入轴15之间设有同心轴同步器11，根据工作需要适时进行离合。

为分析明晰，把功率流经过CVT的路径用双点划线表示，把功率流经过齿轮档或直接档的路径用点划线表示。

图2所示为含CVT换挡模块的混合传动无级变速器的一档工作状态，一档同步器、二档同步器结合，变速器功率流通过一档齿轮副18进行传递，附图2中点划线所示路径为当前功率流路径，此时，CVT无级变速器的初始态传动比如右图所示(注：此时的初始态为：CVT速比与二档速比的总速比，等于一档速比)，CVT同步器12的结合套及结合齿转速同步，为下一步的升档做好准备，附图中的双点划线所示路径为当前功率流同时预备导通的CVT路径。如果现在需要升档，则CVT同步器12结合，随着CVT无级增速，功率流路径变为如图双点划线所示路径，同时一档同步器自动卸荷后分离(原理分析见下文)。

如图3所示，当CVT升速使得变速器的传动比达到二档数值时，CVT的传动比如右图所示，同心轴同步器11的结合套及结合齿转速同步并结合，同时CVT同步器12分离，变速器进入二档工作状态，功率流路径如图3中点划线所示路径。

注：本产品设置有弹性复位联轴器7、弹性复位联轴器13，其功能为：可使得同步器结合套与结合齿结合时接近于空载，类似传统变速器在换挡时需切断动力，注：此变速器具有在换挡时完全同步，且功率流的接力是靠CVT无级变速器的变速来实现，所以，在同步器结合瞬间，功率流并不在此处，且转速同步，所以，可以依靠此弹性复位联轴器来获得在无需离合器分离切断动力流的状态下实现空载换挡，即：换挡无需离合器分离动力流，这也是本变速器优点，关于弹性复位联轴器的具体结构及工作原理可以参见在先专利申请201810007008.9。注：由于CVT可以无级改变传动比，所以采取提高CVT传动比控制精度及换挡精准度，也可以去掉弹性复位联轴器，为了便于顺利插入，可以适度增大结合齿、结合套的啮合齿隙。

本专利中的CVT功能不仅仅是无级变速，还具有利用其变速来改变功率流路径的功能，具体原理分析可参见专利申请“高效率长寿命啮合传动无级变速器”(专利申请号201810007008.9)，本专利申请是基于该专利申请后续开发，相关内容可参见对应内容。

如图4所示，如果需要进一步升三档，则CVT同步器12重新结合，随着CVT无级增速，功率流路径变为如图双点划线所示路径，同时同心轴同步器11自动卸荷后分离，当CVT升速使得变速器的传动比达到三档数值时，CVT的传动比如右图所示，三档同步器的结合套及结合齿转速同步并结合，同时二档同步器分离，变速器进入三档工作状态，功率流路径如图4中点划线所示路径。

此时，CVT速比保持不变，进入等待指令状态，同时保持CVT同步器12为结合状态，如果接到降档指令，则换挡逻辑开始逆向循环，齿轮档向二档挂挡，此时二档同步器仍然处于结合齿结合套同步状态，二档同步器结合，三档同步器分离，变速器进入CVT工作降档状态，此时二档与CVT呈串联工作关系，二者总速比正好等于三档速比，实现平顺无级切换，靠CVT来减速无级降档，当降到二档速比时，同心轴同步器11的结合套及结合齿转速同步并结合，同时CVT同步器12分离，变速器重新进入二档工作状态。

如果接到升档指令，则CVT必须快速进行速比还原，进入初始态传动比，如图5右图所示，此时，四档同步器的结合套及结合齿转速同步，为下一步的升档做好准备，附图中的双点划线所示路径为当前功率流同时预备导通的CVT路径。如果现在需要升档，则四档同步器结合，随着CVT无级增速，功率流路径变为如图双点划线所示路径，同时三档同步器自动卸荷后分离。

注：此阶段中，让CVT同步器12保持结合等待状态，对于变档消除级差过程，是依靠CVT来减速把四档同步器的结合套及结合齿转速同步，而不是靠四档同步器的同步环摩擦力把CVT同步器12的结合套及结合齿转速同步，这样，虽然CVT变速还原时负荷稍大一点(此负荷为空载齿轮惯量，对于CVT可忽略不计，但如果长期让同步器靠同步环摩擦来同步，则对同步器寿命有影响，同时会影响换挡响应速度，但靠CVT则可以快速完成)，但可以保护同步器，甚至可以去掉同步器的同步环，本变速器设计原则：在任何时候同步器都是在全同步前提下进行结合，在卸荷前提下进行分离。

如图6所示，当CVT升速使得变速器的传动比达到四档数值时，CVT的传动比如右图所示，同心轴同步器11的结合套及结合齿转速同步并结合，同时CVT同步器12分离，变速器进入四档工作状态，功率流路径如图6中点划线所示路径。

注：上述描述的CVT进入等待指令状态的速比也可以设定为中位等待，即：齿轮档挂入三档后，CVT可迅速还原到速比为1的中位状态，这样，可以及时时间均等的照顾升档或降档还原时间，上文中的方案是：如果降档可以快速直接进行，而要升档则需让CVT速比进行全程还原初始态，实际上，本专利的CVT速比范围很小，远远小于纯CVT变速器，加之为空载还原，所以，全程还原初始态的时间也不到1秒，所以，采取哪种控制策略都是可以的。

分析：DCT表观看及用户体验基本可视为是无动力中断换挡，但其双离合器存在加载态的半滑膜扭矩交替及速差过度状态，为了保证效率寿命及级差平顺过度，在特定时间段不是全功率输出状态，而CCT则始终是在全功率状态传输功率，且为全程无级变速无任何顿挫，同时保证了功率、效率、舒适性，只有CVT速比初始态还原过渡需要一点时间(对于在先专利-平行轴CCT则无此等待时间)，但是在空载下完成，时间短响应性好且能耗低，二者相比之下，优势明显。

图7～12顺序依次为该变速器向五档、六档、七档、八档的工作状态描述，工作原理与前文一样，不再重复。

图13为该变速器倒档工作状态，此时，四档同步器断开，倒档同步器27结合，四档齿轮副21同时充当倒档惰轮作用，功率流路径如图13中点划线路径所示，由四档齿轮副21、倒档齿轮副26、倒档轴31、经倒档输出齿轮30输出。

注：如果CVT采用摩擦类CVT，为了减小其负荷，可以对CVT区域进行增速减扭，例如图中1，可以对CVT前端齿轮组5、CVT后端齿轮组14的速比对应设计，使得功率流输入CVT时增速减扭，输出CVT时再减速增扭；相反，如果采用活齿CVT，为了降低其转速，也可采取先减速增扭输入CVT，再增速减扭输出，这也是使用带式CVT好处。如果用同轴式CVT(如图15所示)，为了实现此功能并保证同轴结构紧凑性，一般需在CVT两侧增加行星齿轮。

图14：含超越离合器的混合传动无级变速器总成机构简图

图14与图1主要区别，用超越离合器38、39代替弹性复位联轴器7、13，超越离合器也可以视为自动离合器，靠相对转速差来实现动力的离合，从而改变动力流路径。

以1～2档换挡举例分析：一档同步器、二档同步器结合，变速器功率流通过一档齿轮副18进行传递，附图2中点划线所示路径为当前功率流路径，双点划线所示路径为当前功率流同时预备导通的CVT路径。现在开始升档，CVT同步器12结合，随着CVT无级增速，超越离合器39自动结合传递扭矩，而超越离合器38自动超越分离，功率流路径变为如图双点划线所示路径。

由于超越离合器38的自动超越分离，此时一档同步器即使不分离，也已自动卸荷，此类方案允许，只要目前不挂2档或同心轴同步器11不结合，则允许1档同步器不分离，也即：1档同步器可以滞后分离，在挂2档之前的任意时刻分离均可以。显见：采用超越离合器，可以依靠超越离合器自动根据转速差来切换动力流路径，不必及时靠控制同步器来完成，所以，此方案中，CVT速比控制精度及同步器的切换时间精度要求均可以降低，同步器滞后动作不会产生运动干涉。

并且，采用超越离合器的优点，可以通过控制CVT速比，使其速比略大于或略小于当前对应的齿轮档速比，构造出转速差环境条件来实现超越离合器的离合，自动改变功率流路径，以利于同步器在空载状态结合或分离。例如：在一档齿轮副18进行传递功率的工作段，如果要开始升档挂CVT同步器12之前，可以先让CVT输出转速略低于上文所述初始态数值，即，为了构造出让超越离合器39处于超越分离状态，从而确保CVT同步器12在空载状态下进行结合，显然，此方案降低了对CVT速比控制精确度，不必严格保证CVT速比与二档速比的总速比等于一档速比，而是只要做到，CVT速比与二档速比的总速比略大于一档速比，构造出可以让超越离合器39处于超越分离状态的条件即可。

同理，当CVT增速使得变速器速比达到2档速比，同心轴同步器11结合前，也可以设置为，让CVT速比略小于1，而不是等于1，这样，在同心轴同步器11结合时，可以构造出让超越离合器38处于超越分离状态，从而确保同心轴同步器11在空载状态下进行结合，结合后，调整CVT让其速比略大于1，而不是等于1，则自动将功率流路径变为如附图3中点划线所示路径，档位升为三档。注：在同心轴同步器11结合前，必须让一档同步器分离，否则会产生一二档致命运动干涉。

分析得：图14方案中的CVT同步器12可以去掉，不会影响变速器整体工作，只要通过控制CVT传动比来构造相应超越离合器的自动离合，自动改变功率流路径即可。

另外，此图中的超越离合器38、39也可以用传统可控干式、湿式离合器代替，只要能控制功率流路径变化，同样可以去掉CVT同步器12。

如图所示，本实施例中CVT采用输入输出同轴式CVT，连接方式基本与图1类似，发动机功率流由飞轮1、类双质量飞轮组件2、楔形离合器3，传递到输入轴前端4，之后功率流路径分为两路，一路经超越离合器38与实心输入轴10连接，另一路经同轴式CVT输入端40、CVT、同轴式CVT输出端41、超越离合器39与空心输入轴15连接。优点：结构紧凑，直接连接，传动链短，传动效率高，零件小，噪音低。

注：此处的超越离合器38、39可以选择采用前文所述的弹性复位联轴器或传统干式、湿式离合器代替。为防止传动动不定问题或运动干涉，采用弹性复位联轴器时需增加CVT同步器。

因为按照CCT设计方式，速比范围可以很大，可以将一档设计传动比很大，且离合器仅仅是在起步瞬间有离合动作，在整车全程动态行驶路况离合器处于常闭合状态，所以，离合器寿命长，且有类双质量飞轮辅助，可以提供很大角度的弹性旋转，起步时离合器的半离合滑膜状态很短，发热小，所以可采用此方式，如图所示，内锥面楔形离合静盘44、内锥面楔形离合动盘47、外锥面楔形离合摩擦盘48可以形成楔紧增压效应，所以，压簧46的弹性预紧力不必太大，这样，分离轴承上作用力也可以减小，此离合器是常闭式，只有起步停车等需瞬间切断动力时，才由分离轴承推动内锥面楔形离合动盘47向右运动，切断动力，当分离轴承卸荷时，内锥面楔形离合动盘47在压簧46的作用下向左运动，内锥面楔形离合静盘44、内锥面楔形离合动盘47、外锥面楔形离合摩擦盘48三者结合传递功率。如图所示，压簧支撑盘45左侧与类双质量飞轮2连接，右侧与压簧46连接，类双质量飞轮2与发动机飞轮连接，形成双质量飞轮效应。

图17：一种同心轴用同步器总成结构示意图

对于采用同轴式CVT换挡模块的混合传动无级变速器(如图15所示)，为了空间设计紧凑且便于采取常用的机械接触式拨叉控制同步器结合套，同心轴同步器可以采用如图17所示方案，结合图16、17所示，在实心输入轴10、空心输入轴15的内部区域，对实心输入轴10一段区域设计为含导向倒角外花键43、在此工作行程对应区域，对空心输入轴15开若干条轴向窗口，如图所示，沿圆周向开了8个矩形窗口101，通过此窗口，可以装配从外部通过机械接触式拨叉49来控制同步器动力离合的类轮毂结合套42，为了便于加工及装配，类轮毂结合套42一般为分体式，具体结构见图17，类轮毂结合套42由：含导向倒角内花键结合套102、类轮毂轮辐103、外环104等组成，拨叉49与外环104接触，控制同步器离合。

注：矩形窗口101、类轮毂轮辐103的功能，不仅仅是为了便于从外部通过机械接触式拨叉49来控制同步器离合，二者另一重要功能是传递功率，实心输入轴10、空心输入轴15二者之间的功率流路径为：实心输入轴10、含导向倒角外花键43、含导向倒角内花键结合套102、类轮毂轮辐103、矩形窗口101、空心输入轴15。

顾名思义，本方案是把前文空心实心同心轴DCT改为平行轴DCT，并扩大CVT速比范围，从而做到在不减小DCT总速比范围的前提下减少了齿轮档位数，只有4个齿轮档+1个直接档，齿轮数大大减少，空间更紧凑。因为改同心轴为平行轴，所以，奇数档及偶数档的主动齿轮不在同一轴心上，分成：输入一轴(奇数档轴)、输入二轴(偶数档轴)两根轴，分别分为：前端、后端，前后端由弹性复位联轴器或超越离合器或传统可控干式、湿式离合器连接。

注：此直接档的传动比可以根据需要设计，不一定为1，只要根据需要来设置改变齿轮53与54、65的传动比即可，注：齿轮53在平时身份是惰轮角色，即：只起连接齿轮54、65，并改变旋转方向的惰轮作用，而在挂直接档时则是从动齿轮角色。

图18中，虽然设置有奇偶并轴同步器55，但CVT同步器64仍应该保留，否则会出现在奇偶并轴同步器55工作时的“动不定”问题(动不定名词解释：在机械运动传动机构中，如果存在两条或两条以上的功率流并联路径，在同时工作时，会出现每条并联传动链中功率流比例大小不确定现象)，即：功率流可能同时在齿轮副及CVT之间并列分流传递功率，甚至产生内耗，所以为避免此类现象出现，应在不用时及时断开CVT同步器64。

图19中，用超越离合器70代替图18中同步器64，则不必专门增加一主动控制执行机构来控制功率流路径，可以通过控制CVT传动比来实现超越离合器70的离合，即：为了防止双功率流路径动不定问题，可以特意改变此时CVT传动比来消除动不定现象，例如：通过CVT降低该超越离合器主动端转速来让其自动实现超越分离，注：虽然此处改为了超越离合器，但输入一轴(奇数档轴)仍然是双向传动，所以图19的设计方案可以实现双向传动，只是在CVT工作时不能双向传动功率，一旦进入齿轮传动时则可以。

图20由于输入一轴、输入二轴前后端均由超越离合器连接，所以不能双向传动功率，但本图的技术方案对CVT速比控制精度要求低，且可以让不用的同步器滞后分离，但图19中不用的同步器需及时分离，否则会产生运动干涉。

注：采用超越离合器时，在超越离合器的工作区无法实现双向传动，但如果用双向可控超越离合器则可以随时可控实现双向传动，例如：采用专利03156755.x无级齿啮合控制型离合器中记载的技术。

图21～23：含超越离合器CCT啮合传动无级变速器系列机构简图

图21：中间轴输入齿轮B、中间轴输入齿轮A与中间轴B、中间轴A的连接方式改为超越离合器76、90连接，可以省去同步器及同步器的换挡控制电机，均为利用转速差来实现自动离合，同时省去了各自的弹性复位联轴器。

图22：如图所示，在CVT后端，原图21中的弹性复位联轴器位置用超越离合器代替，但图21所示的超越离合器76、90位置仍用弹性复位联轴器，优点：相邻档位同步器可以滞后分离，不会发生运动干涉，例如：2档工作时1档同步器可滞后缓慢分离，而1档工作时，可通过提前控制CVT让2档同步器在超越状态下提前结合，显然，这样可以采用较缓慢速度来设计各挡同步器执行机构及电机功率及传动比，也不会影响换挡响应性，可适时消除运动干涉及动不定问题。

图23：如图所示，在CVT前端、后端，4处均改为超越离合器，则同时具备了图21、22的特点。只需控制CVT及各档位同步器即可。

图18～20与图21～23的传动布局特点分析：

图18～20：通俗讲，此方案中CVT只为输入二轴(偶数档输入轴)服务，即：输入二轴(偶数档输入轴)的功率流是由CVT或齿轮传动链54、53、65导入，而输入一轴(奇数档输入轴)功率流则直接由变速器输入端导入，显见，输入二轴(偶数档输入轴)的传动链长，会影响传动效率，这也是优先建议采取图1同心轴结构的因素。

优点：CVT为单向功率流，优化设计更方便；CVT在前端，需使用的弹性复位联轴器数量少，如图18所示，只需2个。

缺点：只能采取CCT第二换挡模式，具体参见：专利申请号201810007008.9“高效率长寿命啮合传动无级变速器”附图30～35：CCT第二类换挡逻辑解说机构简图。

图21～23：变速器输入端功率流先经过齿轮传动分流，之后才进入CVT，CVT的功能均等对应于双中间轴，双中间轴与CVT关系完全对称，缺点：此结构布局中CVT存在双向功率流；CVT在中间端，需使用的弹性复位联轴器数量多。优点：双中间轴的传动功率结构对称，偶数档、奇数档传动链长度相等。更主要优点：在任何档位升降档无需等待，例如：3档向4档过渡时无需像同心轴CCT那样，需要等待CVT速比还原到初始态，所以速比变化更加快捷。当采用CCT第二换挡模式时，不考虑动力倒拖现象，CVT为单向功率流，但会存在等待CVT速比还原初始态问题，所以，具体换挡逻辑可以根据情况适时变换，即：对于平行轴CCT，可以随时动态变换换挡模式，(具体为：如果目前的路况很好，并通过驾驶自学习程序可以获知其主人驾驶习惯提前预判其换挡意图，可明确下一档甚至下两档的换挡意图，则可以采用第二换挡模式，更加换挡快捷，否则，当无法预判下一步换挡意图时，就采用第一模式。另外，因为1档是最低档，不存在进一步降档的程序，且如果路况好，一般驾驶习惯都是连续升档，所以，起步时一般换挡策略按照第二模式，当到达3档后，如果主人仍然是一脚油门不放松，则仍然沿用第二模式进行高速升档，但如果到达3档时没有获得类似指令，也即：无法判断是进一步升档还是降档，则此时切换为第一模式，即：在挂入第三档后，CVT立即还原到传动比＝1状态，可以随时及时应对升档或降档，当然，如果在到达第三档瞬间即获得降档指令，则不必切换换挡模式，直接用第二模式降档是最快捷方式。诸如：有一些自动档车辆档位设有：P\R\N\D\2\L，2\L为低速档，主要应对上陡坡或下坡缓速，在此路况下，CCT就采用第二模式，只让车辆在1～2～3档之间切换)，这也是此类平行轴CCT优点，控制方案设置灵活，可以采取多种控制逻辑。且前端齿轮可以根据需要设置特定速比，以获得变速箱整体更自由的速比设置，甚至根据不同车型各级档位级差数值不同，CVT前端的两条支路设置为不同的速比，设计出更加灵活多变的速比区间。

Claims

1.一种含无级变速换挡模块的混合传动变速器，由齿轮传动与无级变速器组合构成，通过对若干档位数的齿轮传动与无级变速器进行组合，并使其功率流路径可以根据需求进行切换，其特征是：用CVT模块取代双离合器模块，全速比区间换挡无动力中断，CVT在参与工作时与对应档位齿轮副呈串联关系，以扩大该档位的传动比范围，CVT与对应齿轮副二者串联的总传动比范围可覆盖上下相邻档位的传动比。

2.根据权利要求1所述的一种含无级变速换挡模块的混合传动变速器，其特征是：奇数档齿轮副与实心输入轴连接，并通过弹性复位联轴器直接与输入轴前端连接；偶数档齿轮副与空心输入轴，路径1：空心输入轴通过同心轴同步器与实心输入轴连接，再通过弹性复位联轴器直接与输入轴前端连接；路径2：空心输入轴通过弹性复位联轴器、CVT后端齿轮组、CVT同步器、CVT、CVT前端齿轮组与输入轴前端连接，通过适时有序控制CVT同步器、同心轴同步器、及相关档位同步器，把CVT无级变速功能适时导入参与到变速器动态换挡过程，实现无动力中断的无级变速换挡；

发动机功率流由飞轮1、类双质量飞轮组件2、楔形离合器3，传递到输入轴前端4，之后功率流路径分为两路，一路经弹性复位联轴器7与实心输入轴10连接，另一路经CVT前端齿轮组5进入CVT输入轴9，经CVT输出轴8、CVT同步器12、CVT后端齿轮组14、弹性复位联轴器13，与空心输入轴15连接；实心输入轴10上安装有奇数档输出齿轮，分别与输出一轴、输出二轴上对应齿轮啮合组成一档齿轮副18、三档齿轮副20、五档齿轮副22、七档齿轮副24；空心输入轴15上安装有偶数档输出齿轮，分别与输出一轴、输出二轴上对应齿轮啮合组成二档齿轮副19、四档齿轮副21、六档齿轮副23、八档齿轮副25；四档齿轮副21同时充当倒档惰轮作用，当四档同步器断开，倒档同步器27结合时，功率流路径由四档齿轮副21、倒档齿轮副26、倒档轴31、经倒档输出齿轮30输出；实心输入轴10、空心输入轴15之间设有同心轴同步器11，根据工作需要适时进行离合。

3.根据权利要求1所述的一种含无级变速换挡模块的混合传动变速器，其特征是：CVT传动比范围能覆盖所有档位中的级差最大档位的数值；CVT可以是现有无级变速器，也可以是活齿啮合式无级变速器，也可以是：调速电机，油泵马达等可以变速的动力或传动设备；或者：可以是输入输出同轴式CVT，发动机功率流由飞轮1、类双质量飞轮组件2、楔形离合器3，传递到输入轴前端4，之后功率流路径分为两路，一路经超越离合器38与实心输入轴10连接，另一路经同轴式CVT输入端40、CVT、同轴式CVT输出端41、超越离合器39与空心输入轴15连接；超越离合器38、39也可以是弹性复位联轴器或传统干式、湿式离合器；

为减小CVT负荷，可以对CVT区域进行增速减扭，功率流输入CVT时增速减扭，输出CVT时再减速增扭；或者，为降低CVT转速，可采取先减速增扭输入CVT，再增速减扭输出；如果用同轴式CVT，可在CVT两侧增加行星齿轮。

4.根据权利要求1所述的一种含无级变速换挡模块的混合传动变速器，其特征是：含CVT换挡模块的混合传动无级变速器变速时的换挡动态逻辑关系为：

一档升二档无级变速过程：一档同步器、二档同步器结合，变速器功率流通过一档齿轮副18传递，CVT无级变速器传动比为初始态，CVT同步器12的结合套及结合齿转速同步，开始升档前，CVT同步器12结合，CVT无级增速，一档同步器自动卸荷后分离，当CVT升速使得变速器的传动比达到二档数值时，同心轴同步器11的结合套及结合齿转速同步并结合，CVT同步器12分离，变速器进入二档工作状态；

二档升三档无级变速过程：CVT同步器12重新结合，CVT无级增速，同心轴同步器11自动卸荷后分离，当CVT升速使得变速器的传动比达到三档数值时，三档同步器的结合套及结合齿转速同步并结合，二档同步器分离，变速器进入三档工作状态；此时，CVT速比保持不变，进入等待指令状态，同时保持CVT同步器12为结合状态，如果接到降档指令，则换挡逻辑开始逆向循环，齿轮档向二档挂挡，此时二档同步器仍然处于结合齿结合套同步状态，二档同步器结合，三档同步器分离，变速器进入CVT工作降档状态，此时二档与CVT呈串联工作关系，二者总速比正好等于三档速比，实现平顺无级切换，靠CVT来减速无级降档，当降到二档速比时，同心轴同步器11的结合套及结合齿转速同步并结合，CVT同步器12分离，变速器重新进入二档工作状态；如果接到升档指令，则CVT必须快速进行速比还原，进入初始态传动比，四档同步器的结合套及结合齿转速同步，如果现在需要升档，则四档同步器结合，CVT无级增速，三档同步器自动卸荷后分离；当CVT升速使得变速器的传动比达到四档数值时，同心轴同步器11的结合套及结合齿转速同步并结合，CVT同步器12分离，变速器进入四档工作状态；或者：CVT进入等待指令状态的速比设定为中位等待，齿轮档挂入三档后，CVT还原到速比为1的中位状态；

倒档工作状态：四档同步器断开，倒档同步器27结合，四档齿轮副21同时充当倒档惰轮作用，功率流路径由四档齿轮副21、倒档齿轮副26、倒档轴31、经倒档输出齿轮30输出；

或者：对于平行轴CCT，可以随时动态变换换挡模式，如果可提前预判换挡意图，可采用第二换挡模式，当无法预判换挡意图时，采用第一模式；一般为：起步时换挡策略按照第二模式，在上陡坡或下坡缓速路况下，CCT采用第二模式，只让车辆在1～2～3档之间切换。

5.根据权利要求1所述的一种含无级变速换挡模块的混合传动变速器，其特征是：用超越离合器38、39代替弹性复位联轴器7、13，或者：超越离合器38、39也可以是传统可控干式、湿式离合器代替。

6.根据权利要求1、2所述的一种含无级变速换挡模块的混合传动变速器，其特征是：一种适合用于该混合传动无级变速器的高性价比离合器总成包括：内锥面楔形离合静盘44、压簧支撑盘45、压簧46、内锥面楔形离合动盘47、外锥面楔形离合摩擦盘48等构成，内锥面楔形离合静盘44、内锥面楔形离合动盘47、外锥面楔形离合摩擦盘48可以形成楔紧增压效应，此离合器是常闭式，需切断动力时，由分离轴承推动内锥面楔形离合动盘47向右运动，切断动力，当分离轴承卸荷时，内锥面楔形离合动盘47在压簧46的作用下向左运动，内锥面楔形离合静盘44、内锥面楔形离合动盘47、外锥面楔形离合摩擦盘48三者结合传递功率；压簧支撑盘45左侧与类双质量飞轮2连接，右侧与压簧46连接，类双质量飞轮2与发动机飞轮连接，形成双质量飞轮效应。

7.根据权利要求1、2、3所述的一种含无级变速换挡模块的混合传动变速器，其特征是：一种同心轴用同步器总成包括：含导向倒角外花键43、空心输入轴15、矩形窗口101、类轮毂结合套42、拨叉49等组成，在实心输入轴10、空心输入轴15的内部区域，对实心输入轴10一段区域设计为含导向倒角外花键43、在此工作行程对应区域，对空心输入轴15开若干条矩形窗口101，通过此窗口，装配从外部通过机械接触式拨叉49来控制同步器动力离合的类轮毂结合套42；类轮毂结合套42一般为分体式，类轮毂结合套42由：含导向倒角内花键结合套102、类轮毂轮辐103、外环104等组成，拨叉49与外环104接触，控制同步器离合。

8.根据权利要求1所述的一种含无级变速换挡模块的混合传动变速器，其特征是：含CVT换挡模块的平行轴DCT简化版混动无级变速机构为：把空心实心同心轴DCT改为平行轴DCT，奇数档及偶数档的主动齿轮不在同一轴心上，分成：输入一轴(奇数档轴)、输入二轴(偶数档轴)两根轴，分别分为：前端、后端，前后端由弹性复位联轴器或超越离合器或传统可控干式、湿式离合器连接；或者：用超越离合器70代替图18中同步器64，可以通过控制CVT传动比来实现超越离合器70的离合；或者：输入一轴、输入二轴前后端均由超越离合器连接。

9.根据权利要求1所述的一种含无级变速换挡模块的混合传动变速器，其特征是：含超越离合器CCT啮合传动无级变速器机构为：中间轴输入齿轮B、中间轴输入齿轮A与中间轴B、中间轴A的连接方式改为超越离合器76、90连接；或者：在CVT后端，用超越离合器代替原弹性复位联轴器；或者：在CVT前端、后端，4处均改为超越离合器。

10.根据权利要求1所述的一种含无级变速换挡模块的混合传动变速器，其特征是：直接档的传动比不等于1，齿轮53在平时为惰轮，直接档同步器结合时为从动齿轮；上述超越离合器可以是双向可控超越离合器。