CN1625662A - 无级变速传动装置 - Google Patents

Abstract

两个无级可调的分支传动机构通过一个总动传动机构被接到一个共同的输出端上，从而即使在扭矩很高时，也提供了一种高效的无级可调的总动传动机构。

Description

无级变速传动装置

技术领域

本发明涉及一种无级变速传动装置，它包括两个无级可调的且并行布置在一条传动路径中的分支传动机构。

背景技术

这样的传动装置例如从US1709346中公开了，其中，在这样的装置中驱动一个中心锥体，它通过各一个摩擦环与一个或多个轴向平行地与输入锥体反向的并以距输入锥体的稳定不变距离设置在锥体外周面上方的输出锥体交互作用。这些摩擦环通过一个共同的支架可以沿各自缝隙移动，从而可以无级调节在输入锥体和输出锥体之间的传动比。从动锥体的各输出端与一个行星齿轮系的行星齿轮相连，因而通过输入锥体获得的扭矩被分给各从动锥体并且又通过行星齿轮系被集中起来，其中，通过行星齿轮的相互联系而强迫得到行星齿轮和从动锥体的恒定转速。尽管这种装置解决了在这样的锥形摩擦环传动装置中或其它无级变速传动装置(无级变速器)中出现的问题，即无级可调性在高扭矩时导致打滑，其中打滑只能通过高压紧力和相应的效率损失来对付，但随之带来了严重的问题，即最小的加工公差或者加工误差已导致进一步的摩擦损失。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种无级变速传动装置，该无级变速传动装置也可以损失少且工作可靠地传递较高的扭矩。

作为解决方案，本发明提出了一种无级变速传动装置，它有至少两个无级可调的且并行设置在一条传动路径中的分支传动机构，其中这两个无级可调的分支传动机构通过一个总动传动机构被接到一个输入件或者输出件上。

采用总动传动机构(也被称为叠加传动机构)的优点是，分支传动机构的其中一个传动件不一定要象在现有技术中必须做到的那样具有同样的转速或者精确确定的转速。确切地说，这两个分支传动机构完成了自己的、由转速决定的、对总动传动机构最终转速的贡献。因此，本发明的布置结构允许分头控制和调节这两个分支传动机构，因而利用了这样的优点，即无级变速传动装置被分成两个无级可调的分支传动机构所带来的优点，例如扭矩被分给这两个分支传动机构，因此不必容忍因强迫的转速带来的缺点如摩擦损失或更高的调整支出。

因此，这两个分支传动机构的非对称性和进而借助总动传动机构的自由错接出人意料地决定了在传动装置构造或其利用方面的优点，尤其是在效率以及操控要求方面的优点，这在对称的情况下例如因行星齿轮系的行星齿轮相互关联而被迫对称的情况下是做不到的。

本发明的总动传动机构的典型代表例如是行星齿轮系，其中，三个传动装置组成部件(行星齿轮、太阳齿轮、外齿轮)中的两个与两个分支传动机构连接，第三个传动件被用作输出端或输入端，在这里，这些行星齿轮被共同用作一个传动件，本发明的总动传动机构的典型代表也可以是一个差速器，其中，两个分支传动机构分别与该差速器的差动件中的一个连接。

这两个无级可调的分支传动机构可以在其背对总动传动机构的那侧具有一个共同的传动件。该传动件例如可以是一个共同的输入轴或一个共同的输出轴。它尤其也可以是这两个无级可调的分支传动机构的一个直接的传动件，这个传动件被这两个分支传动机构共同利用。为此，例如在锥形摩擦环传动装置中的一个锥体被用作该共同的传动件。通过这样的实施形式，比较紧凑且成本低廉地构成一个这样的传动装置，因为可通过这种双重利用减小相应传动装置的部件总数。

在本文中，术语“背对总动传动机构的那侧”是指传动路径中的一个方向，该方向由经过该传动装置的传力线限定并且不一定要与几何状况或空间状况相符。

多个无级变速传动装置具有一个主传动平面，在该主传动平面中设置着主要部件如输入轴和输出轴、输入锥体和输出锥体或类似的旋转对称物体，这样就限定出一个传动平面。当这两个分支传动机构的两个主传动平面彼此平行地布置时，本发明的传动装置的结构非常紧凑。当这两个分支传动平面相同时，就可以获得这样平的结构。如此构成的本发明传动装置具有非常平的结构并且还能够应付比较大的扭矩。在其它情况下，这样的传动装置尤其适用于带柴油发动机的小型货车，因为它在其结构空间方面是按照如安装在增压器下的结构来出色设计的，并且还能够顺利地应付现代柴油机的高扭矩。

此外，在至少其中一个无级可调的分支传动机构和总动传动机构之间可以设有另一个无级可调的分支传动机构如一个变速器或一个倒档。通过这样的布置结构，就可以实现有很多传动状况的传动装置，尤其是可以实现能够进行无级前进传动和倒退传动的传动装置。尤其是，这样的传动装置也可以在驱动装置运转时自身反馈，从而使输出端无扭矩地停下来。

尽管本发明与现有技术的传动装置相比明显提高了总动传动机构的效率，但无级变速传动装置尤其是在比较稳定的工况下，例如象在起动后或在州际公路或高速公路上行驶时那样，显示出比较高的损失。为避免这样的损失，尤其是在不一定需要一个无级变速传动装置的工况下，可以分接至少其中一个无级可调的分支传动机构是有利的。这样一来，例如可以在上述工况下绕过具有相当大损失的无级可调的分支传动机构，从而在这些工况下提高了效率。

附图说明

根据以下对附图的说明来描述本发明的其它优点、目的和特点，附图所示为：

图1以示意图表示根据本发明的第一个传动装置；

图2表示有附加的换档可能性的图1所示的本发明传动装置；

图3以类似于图1、2的视图表示根据本发明的第二个传动装置；

图4表示根据本发明的第三变速传动装置；

图5表示具有附加的换档可能性的图4所示的变速传动装置；

图6表示尤其是用于如图1-4所示实施形式的一个替换的分支传动机构。

具体实施方式

图1所示的无级变速传动装置具有一个输入锥体1和两个输出锥体2、3，输出锥体分别通过环绕各自输出锥体2、3运行的摩擦环4、5与输入锥体1连接。通过使摩擦环4、5沿留在锥体1、2、3之间的缝隙移动，由锥体1、2或者锥体1、3构成的分支传动机构6或者7可被无级调节。

在输出端，这两个分支传动机构6、7或者这两个输出锥体2、3通过一个总动传动机构8被接到一根输出轴9上。在图1所示的实施例中，总动传动机构8包括一个带有一个外齿圈11、一个行星齿轮12和一个太阳齿轮13的行星齿轮系。外齿圈11与另一齿圈14牢固连接，所述另一齿圈14又与一个小齿轮15啮合，该小齿轮设置在锥体3的从动轴16上。太阳齿轮13也与一个齿轮17连接并且和它一起环绕运行，这个齿轮17又与一个小齿轮18啮合，该小齿轮设置在锥体2的从动轴19上。此外，行星齿轮12支承在一个支架20上，该支架与从动轴9连接并且与从动轴9和行星齿轮12一起环绕运动。由此提供一个总动传动机构8，其中，小齿轮15、18或者从动锥体2、3的转速根据传动比和摩擦环4、5的位置累加变为轴9的总转速。最好这样选择传动比，即在摩擦环4、5的相同位置上，即在这两个从动锥体2、3的转速相同时，行星齿轮2在支架20中的自身转动停止了，而只是与外齿圈11和太阳齿轮13一起环绕运动。这样一来，可以尽量减少连续工作时的损失。另外，为了减少损失而使用了离合器21，从动轴9可借助该离合器直接或根据具体实施方式而定地通过一个变速器与主动锥体1连接，从而尤其是在高的且比较均匀的转速下，分支传动机构6、7可以被分接。在上述转速下，无级变速传动装置的优点原本来得到利用并且这样的无级变速传动装置导致了不希望有的损失。

如清楚看到的那样，总动传动机构8将这两个锥体2、3的转速相加并且还起到了用于作用于该锥体2、3上的扭矩的扭矩秤的作用。

图2所示的实施例基本上等同于图1所示的实施例，因而，起相同作用的部件也有相同的标记并且省略了对同样功能的重复描述。超出图1的实施例地，图2的实施例一方面具有一个停止离合器22，借助该停止离合器，行星齿轮12的环绕运动的支架20支承在外齿圈11上，另一方面，它具有一个离合器23，借助该离合器，支架20以及从动轴9可以固定在一个此外未详细示出的、固定不动的离合器壳上。第一离合器22用于在一定工况下迫使行星齿轮12停止自转，从而避免了由行星齿轮12带来的损失并且外壳20和轴9与外齿圈11及太阳齿轮13一起环绕运动。第二离合器23用于位置固定地但可绕其自身轴线转动地保持行星齿轮12。这种布置结构尤其被用于与这样一个传动装置配合，其中该传动装置如此设计，即外齿圈和太阳齿轮13也能彼此反向地环绕运动或者反向环绕运动。这例如可以通过一个附加的介于中间的齿轮或一个在一个位于至少其中一个分支传动机构6、7和总动传动机构8之间的传动路径中的独立的倒档来实现。在这样的结构中，总动传动机构8可这样通过两个分支传动机构6、7来控制，即在轴9上导致了零转速，尽管主动锥体1在转动。在这种状态下，离合器23被用于固定传动装置。因而，在这样的结构中，从动轴9的起动只通过调节摩擦环4、5或者通过调节分支传动机构6、7就能做到。

图3所示的装置也基本等同于图1所示的装置。就此而言，分支传动机构6、7在这两种装置中是相同的。在图3的装置中，只是总动传动机构8的设计是不同于图1所示装置的。因此，在这里也放弃了对相同组成部件及其功能的具体描述。

在图3所示的无级变速传动装置里，从动轴9直接与一个行星齿轮系的一外齿圈24连接并且与之一起环绕运动。此外，行星齿轮12支承在一个支架25中，该支架可以与行星齿轮12和一个齿轮26一起环绕运动，其中该齿轮26与在锥体3从动轴6上的小齿轮15啮合。而太阳齿轮13象在图1、2的实施例中那样与一个齿轮17连接，该齿轮与在锥体2从动轴19上的小齿轮18啮合。

因此，图3所示的传动机构8也起到了总动传动机构的作用并且将这两个分支传动机构6、7的转速相加或者相减。

图4所示的装置在分支传动机构6、7方面也对应于图1-3所示的装置。基本上只有总动传动机构8的结构是不一样的。在这里，总动传动机构8通过分别安装在锥体3或2的从动轴16或19上的锥齿轮27或28被驱动。为此，锥齿轮27或28与锥齿轮29或30啮合，这些锥齿轮29或30又与差速器的、位置固定地绕自身轴线转动的锥齿轮31或32接合。图4所示传动装置的输出端是通过一个齿轮10实现的，该齿轮与差速器的环绕运动的锥齿轮33或34的止推轴承连接，而这些锥齿轮又与差速器的锥齿轮31或32啮合。如图所示，通过这样的布置结构，也提供了一个总动传动机构。

图5所示实施例的基本结构与图4的实施例一样，因此，在这里基本上由一个差速器35构成总动传动机构8，该差速器以一个从动齿轮36并通过一个锥齿轮37来驱动从动轴9。此外，从动齿轮36与一个锥齿轮38啮合，该锥齿轮又通过一个同步离合器39与主动锥体1连接，从而可根据要求分接这两个分支传动机构6、7。此外，在这种布置结构中，从动锥体2、3的从动轴16、19通过同步的离合器40或41可选择地被接到锥齿轮42、43或44、45上，它们又与锥齿轮46或47啮合，锥齿轮46或47分别与差速器的绕一固定轴线旋转的锥齿轮连接。因此，通过离合器40或41，可以简单地改变分支传动机构6、7的有效转向，结果，图5所示的传动装置具有最多样化的传动状况。

当然，代替所示锥形摩擦环传动装置6、7地，也可以有利地将其它的无级变速器用作本发明的这种无级变速传动装置的分支传动机构。如直接从图1-图5中看到的，由取向相互平行的各自锥体轴线48、49、50限定的分支传动机构6、7具有分支传动平面，这些分支传动平面都位于图面内。这样一来，该传动装置有非常平的结构并且特别适于用在货车(LKW)或小型货车上，因为它们例如可以设置在一个增压器之下。由于本发明的传动装置因采用两个分支传动机构而也能在高扭矩的情况下，如通过现代的柴油发动机获得的高扭矩的情况下，高效率地工作，所以这种能力越来越有用，这是因为可通过使用两个分支传动机构来避免非常高的压紧力。

如已结合说明书和图1-图4的实施例的所述的并且例如结合图5的实施例所述的那样，通过选择分支传动机构6、7随之作用在总动传动机构8上的转向，可以明显影响总动传动机构的特性。尤其是，倒档或交替的传动机构的转向对此是有利的。在图6中，举例示出了一个用于一个分支传动机构的替换实施形式，其中，该分支传动机构包括两个锥体51、52，它们通过一个环52交互作用。锥体52除了一个正常的锥体区(D)外还有一个反向旋转的区域(R)，在这个实施例中，这通过一个锥形环54来实现，该锥形环绕行星齿轮55环绕运动，而行星齿轮又固定支撑在传动装置壳体56里并且以其内表面在锥体52的一个锥形轴57滚动。这样一来，锥形环54与锥体52的其余部分相反地转动。此外，锥体52具有一个中性区域(N)，它包括一个环58，该环又自由转动地支承在锥形轴57上。

在这种布置结构中，摩擦环53首先从锥体52的主要区域(D)移入中性区域(N)，其中该锥形环58适应于由主锥体52和摩擦环53确定的转动。如果摩擦环53继续移向反转倒退的区域(R)，则它离开主要区域(D)，结果，中性区域(N)的转向可以适应于反转倒退的环54的转向。这样一来，最紧凑地实现了倒档。

当然，在图1-图6所示的传动装置中也可以相反地选择传力线，因此，输出件9、10作为输入件，而输入锥体1作为输出锥体。

Claims (8)

1.一种无级变速传动装置，它有至少两个无级可调的且并行设置在一条传动路径中的分支传动机构(6，7)，其特征在于，这两个无级可调的分支传动机构(6，7)通过一个总动传动机构(8)被接到一个输入件或者输出件(9，10)上。

2.如权利要求1所述的传动装置，其特征在于，这两个无级可调的分支传动机构(6，7)在背对总动传动机构(8)的一侧具有一个共同的传动件(1)。

3.如权利要求1或2所述的传动装置，其特征在于，这两个无级可调的分支传动机构(6，7)分别具有一个输入轴轴线(4 9)和一个基本与该输入轴轴线平行地布置在分支传动平面里的输出轴轴线(48，50)，其中这些分支传动平面相互平行。

4.如权利要求3所述的传动装置，其特征在于，这两个分支传动平面是相同的。

5.如权利要求1-4之一所述的传动装置，其特征在于，这两个分支传动机构具有一个共同的输入轴(1，49)或一个共同的输出轴(9)。

6.如权利要求1-5之一所述的传动装置，其特征在于，在所述无级可调的分支传动机构(6，7)中的至少一个与该总动传动机构(8)之间设有另一个无级可调的分支传动机构(21，39，40，41)如尤其是一个变速器或一个倒档。

7.如权利要求1-6之一所述的传动装置，其特征在于，可以分接所述无级可调的分支传动机构(6，7)中的至少一个分支传动机构。

8.如权利要求6或7所述的传动装置，其特征在于，该总动传动机构(8)具有至少一个可固定的传动件(12，20)。

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