CN1711435A - 无级分档变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无级分档变速器，包括：具有控制变速器的逻辑规则的电子控制单元，该逻辑规则包括发出变速器控制指令；具有提供选择性地接合的多个速比的档位并根据电子控制单元的指令接合多个速比中的一个速比的自动化齿轮机构，该齿轮机构具有齿轮机构输入轴和齿轮机构输出轴；具有变换器输入轴和变换器输出轴并根据电子控制单元的指令连续改变变换器轴之间的输入转矩与输出转矩的比率的变换器，变换器输出轴传动地连接到齿轮机构输入轴；传动地连接到变换器输入轴的输入齿轮组；使从输入齿轮组到变换器的转矩减小并且可操作地设置在输入齿轮组与变换器输入轴之间的输入固定速比元件；以及使来自变换器的转矩增大并且可操作地设置在变换器输出轴与齿轮机构输入轴之间的输出固定速比元件。

Description

无级分档变速器
相关申请
本申请要求2002年11月1日提交的标题为“无级分档变速器”的US临时申请No.60/423,085的权益，其全文结合在此作为参考。
技术领域
本发明涉及与无级变速器或者CVT结合使用的多档变速器。特别地，本发明涉及CVT在发动机与多档变速器之间的使用。
技术背景
货车，尤其是重型货车通常采用具有多达至少18种不同转矩增大比的多档中间轴型机械变速器。需要许多速比来保证满载的货车进行多种必需的任务，包括根据需要在前进档或倒档低速机动行驶以在货区周围移动以及装货和卸货、从完全停车开始加速、滑行时加速以及在坡路上保持原速等。大量的档位意味着经常需要换档。手动换档以及选择正确的档位需要丰富的操作经验以便始终以最佳方式进行。用于重型货车的变速器正日益被自动化。然而，即使具有许多速比以及自动换档，但当车辆在给定的速比下时，发动机转速随着车辆速度而变化。这就意味着发动机的工作参数必须进行折衷以适应预定的发动机工作速度范围。可被调整成在单一发动机转速下工作的发动机能被调整成以更高的效率工作。换档降低了车辆的工作效率，因为在换档期间当发动机暂时与驱动轮脱开连接时车辆速度会下降，从而需要使车辆恢复到其目标速度。
希望提供一种具有完整的速比范围但换档的需要又最少的变速器。还希望提供具有一较窄的预期工作速度范围的发动机以使该发动机的工作参数最优化。使用CVT受到的一个限制是它们有限的转矩传递承载能力。对待CVT的转矩传递承载能力较低的一个方法是减少由CVT承受的转矩。通过将来自发动机的驱动转矩分成两部分，并且仅使部分转矩通过CVT可实现上述方法。通常使用一行星齿轮系统重组CVT和直接转矩。这种动力分配装置的结果是：尽管它提供了一种较高的转矩传递承载能力的CVT系统，但该系统具有一较窄的转矩增大比范围。转矩增大比较小的问题已经通过将CVT动力分配系统与多级速比传动器相组合而克服。US专利No.5,167,591示出一种这样的系统，因此本发明通过参考包括了该专利的教导。该专利示出一与分档变速器相结合的转矩分配行星齿轮装置的应用。然而，考虑到用于重型货车的发动机的高输出转矩、已知CVT系统特别是CVT带型系统的有限的转矩传递承载能力，需要进一步减小转矩。还希望提供一种用于这种系统的紧凑的成套装置。
发明内容
本发明的系统通过使用CVT扩展自动化的齿轮机构中各档位的工作范围而有利地减少了换档需求。通过使CVT仅承受发动机高转矩的一部分，则即使CVT的转矩传递承载能力有限也能实现上述目的。一减速传动齿轮组降低通过CVT的转矩，然后使转矩从CVT通过一可恢复该转矩的增速传动齿轮组。将来自发动机的转矩分开，然后在一行星齿轮组中重组可进一步保护CVT。该行星齿轮组用于混合或者组合来自发动机的直接转矩分量和来自CVT的转矩。
用于机动车辆的无级变速器包括一电子控制单元、一自动化齿轮机构、一变换器(variator)、一输入齿轮组、一输入固定速比元件和一输出固定速比元件。电子控制单元构造成包括用于控制变速器的逻辑规则，所述逻辑规则包括发出变速器控制指令。自动化齿轮机构具有提供多个选择性地接合的速比的档位，并响应于来自电子控制单元的指令接合所述多个速比中的一个。齿轮机构具有一齿轮机构输入轴和一齿轮机构输出轴。变换器具有一变换器输入轴和一变换器输出轴。该变换器构造成响应于来自电子控制单元的指令在变换器轴之间连续地改变输入转矩与输出转矩的比率。变换器输出轴传动地连接到齿轮机构输入轴。输入齿轮组传动地连接到变换器输入轴。输入固定速比元件构造成减小从输入齿轮组到变换器的转矩，并可操作地设置在输入齿轮组和变换器输入轴之间。输出固定速比元件构造成增大来自变换器的转矩，并且可操作地设置在变换器输出轴和齿轮机构输入轴之间。
用于机动车辆的无级变速器包括一电子控制单元、一自动化齿轮机构、一变换器和一行星混合器齿轮组。电子控制单元构造成包括用于控制变速器的逻辑规则，所述逻辑规则包括发出变速器控制指令。自动化齿轮机构具有提供多个选择性地接合的速比的档位，并响应于来自电子控制单元的指令接合所述速比中的一个。齿轮机构具有一齿轮机构输入轴和一齿轮机构输出轴。变换器具有一变换器输入轴和一变换器输出轴，并且构造成响应于来自电子控制单元的指令在变换器的轴之间连续地改变输入转矩与输出转矩的比率。行星混合器齿轮组包括一齿圈、一太阳齿轮和一行星架。行星架保持多个行星齿轮，所述行星齿轮设置在齿圈和太阳齿轮之间。齿圈固定到一混合器(行星齿轮组)输入轴。太阳齿轮可传动地连接到变换器输出轴。行星架固定在一可传动地连接到自动化齿轮机构输入轴的混合器输出轴上。
附图说明
图1是一传动系统的示意图，该系统包括一发动机、一CVT和一分档变速器；
图2是本发明的传动系统不同工作参数的多层曲线图，阐释了第一组变速器的特性；
图3是本发明的传动系统不同工作参数的多层曲线图，阐释了第二组变速器的特性；
图4是与一齿轮机构组合的CVT模块的透视图和剖视图的组合；
图5是图4中的CVT模块和齿轮机构的一部分的放大视图；
图6是图4中的CVT模块经由第一轴线和第二轴线剖开的剖视图；
图7是图4中的CVT模块经由第一轴线和第三轴线剖开的剖视图；
图8是图7中CVT模块的透视图；
图9是图8中CVT模块装上离合器壳的透视图；
图10是图9中CVT模块装上变换器壳的透视图；以及
图11是组合的CVT模块和齿轮机构组件的外视图。
具体实施方式
参见图1，示出了包括一无级变速器12和一电子控制的内燃机14的车辆传动系10。无级变速器12通过一通常处于接合状态的主摩擦离合器16与内燃机14相连。变速器12包括一CVT模块18和一自动化中间轴型的机械变速齿轮机构20。
示例性的齿轮机构20是本发明的受让人Eaton公司销售的AutoShift类型。齿轮机构20的一个示例为一七档模型(型号是TO-11607-ASX和TO-14607-ASX)。诸如示例性的齿轮机构20的机构或变速器在现有技术中是众所周知的，可参见US专利No.3,105,395、3,283,613和4,754,665；所述公开资料在此被结合作为参考。应看到，任何特征为多个固定速比、自动换档并具有必要的转矩传递承载能力的变速器都适于代替所述示例性齿轮机构20。例如，图2中的曲线图基于一理论上的五档变速器。可以想象的是，根据车辆的转矩和速度要求，可采用具有较多或较少速比的齿轮机构。但是，不管选择的齿轮机构结构如何，所选齿轮机构必须具有与CVT模块18的速比范围相匹配的固定速比，这将在下面详细说明。
变速器12和发动机14分别具有一电子控制单元(ECU)22和24。ECU22和24可互相通信，并且可以通过多路数据总线28和30与一系统ECU26通信。总线28设置在系统ECU26和变速器ECU22之间。总线30设置在系统ECU26和发动机ECU24之间。ECU22、ECU24和ECU26可为US专利No.4,595,986中所示的类型，该公开文献在此被结合作为参考。所述ECU可根据预定的逻辑规则有效地处理来自下文将讨论的各种传感器的输入，以便发送指令输出信号到其它ECU以及到变速器换档控制器32、发动机控制器34和/或显示单元和/或其它系统。发动机控制器34控制向发动机加燃料(燃油)以及其它参数。数据总线28和30符合适当的工业标准数据传输协议，例如SAE J-1922、SAE J-1939、ISO 11898、ISO11783等。
代表发动机转矩、发动机转速以及变速器输出轴转速的信息将会通过设置在多个传感器和ECU之间的导线36传递到ECU22和24。所述传感器包括发动机曲轴转速传感器38、CVT模块输入轴转速传感器40、CVT模块输出轴转速和齿轮机构输入轴转速传感器42、齿轮机构输出轴传感器44、用于燃料踏板47的位置传感器46、主摩擦离合器位置传感器以及各种发动机和变速器参数传感器。导线36还传递指令信号到各系统控制器和致动器，包括齿轮机构换档控制器32、发动机控制器34和主摩擦离合器致动器48。在该示例性实施例中，主摩擦离合器传感器与致动器48成一体，但是也可独立于致动器48。由于控制器32和34以及致动器48通常包含闭环系统的一部分，所以可规定导线36用于既处理控制信号也处理反馈信号。可选择地，也可设置单独的导线(图中未示出)。此外，如果需要，控制器32和34也可包括集成的位置传感器。
离合器致动器48响应变速器ECU22的控制信号来控制主离合器16。这种系统都是众所周知的。参见US专利No.4,081,065和4,361,060，所述公开在此被结合作为参考。作为一种选择方案，主离合器16还可为如US专利No.6,502,476所公开的不需要致动器的离心离合器，所述公开在此被结合作为参考。主离合器16不必每次换档时都分离。可将如US专利No.4,850,236中所公开的燃料调制(modulation)用于齿轮机构20的换档而不用释放主离合器。
一换档选择器49允许车辆驾驶员选择操作模式，并且提供代表所选模式的信号。可能的模式包括停车、倒车、空档和前进。换档选择器49包括多个可由车辆操作者选择的速比范围按钮。换档选择器49还可采取其它的未示出的形式，例如一种在对应于速比范围的位置之间前后移动的常规自动变速器换档杆。
一输入轴制动器50安装在变速器齿轮机构20上以便如现有技术中已知的有利于快速升档。输入轴制动器50可响应来自于变速器ECU22的控制信号。
CVT模块18具有作为主要元件的一变换器52和一行星齿轮混合器或齿轮组54。发动机14的发动机曲轴56通过主摩擦离合器16可选择地传动连接到一CVT模块输入轴58或者混合器输入轴58。输入轴58围绕第一转动轴线59转动，该轴58居中在该轴线59上。一齿圈60固定到输入轴58。一变换器输入齿轮组62传动地连接输入轴58和变换器52。输入齿轮组62包括一固定到输入轴58上的输入主动齿轮64和一固定到一变速器输入轴68上的输入从动齿轮66。输入轴68可转动地固定到第一变换器带轮70以用于与其一起转动。齿轮66、轴68和带轮70居中在一第二转动轴线69上并围绕该轴线69转动，该第二转动轴线69与第一转动轴线59平行但从其偏移。
第一变换器链轮70通过一传动带或链74传动地连接到一第二变换器链轮72。在一优选实施例中，传动链74为Audi A6汽车中的MultitronicTM无级变速器所采用的类型。MultitronicTM的变速器使用由德国LuK或其附属公司或分支机构所供应的链轮、链和液压链轮控制器。这种元件被下列US专利所公开和教导：5,169,365；5,201,687；5,217,412；5,295,915；5,538,481；5,667,448；5,725,447；6,017,286；6,068,565；6,123,634；6,129,188；6,171,207；6,174,253；6,186,917；6,190,274；6,234,925；6,270,436；6,293,887；6,322,466；6,336,878；6,336,880；6,346,058；6,358,167；6,358,181；6,361,456；6,361,470和6,416,433,所述专利都由LuK公司或者其分支机构或附属公司拥有；所述公开在此被结合作为参考。链轮70和72都具有相对的锥状凸缘，所述凸缘能可选择地沿轴线互相靠近或远离。链和链轮间的接合半径由所述凸缘之间的距离确定。凸缘之间的距离越小，有效的链轮直径就越大。因为链轮74的长度以及链轮70和72之间的中心距都是固定的，所以一个链轮有效直径的变化必须与另一链轮有效直径的变化相协调。尽管图中所示的链轮70和72大小相同，但这不是必须的，尤其是当认为有利于主要在超速传动或者低速传动下工作时。凸缘的位移最终由变速器ECU22发出的指令控制。可以看到，变换器52的类型仅为示例性的。可采用的可选变换器52类型包括其它类型的直径可变的带和带轮变换器、泵/马达变换器、螺旋管型变换器以及其它所有能够连续适当地改变转矩和速度的机械装置。
一个实施例中的链轮70和72的总速比大约是6∶1。为此，链轮70和72既可产生转矩增大比为2.45∶1的低速传动状态，又可产生转矩增大比为1∶2.45的超速传动状态。在链轮70和72具有相同有效直径的直接状态下，转矩增大比为1∶1。低速传动状态是在链轮70处于直径最小的状态—此时该链轮70的凸缘相隔较远，而链轮72处于最大直径状态—此时该链轮72的凸缘相距较近的情况下实现的。超速传动状态下是在链轮70处于最大直径状态—此时该链轮70的凸缘相距较近，而链轮72处于最小直径状态—此时该链轮72的凸缘相隔较远的情况下实现的。
一液压控制器76把来自ECU22的电子控制信号通过导线36传递给流经液压联接通路78的受压液压流体。来自液压控制器76的受压液压流体推动凸缘运动。推动凸缘运动的方法也可选择其它的，比如电动机等。
一变换器输出轴80连接第二变换器链轮72和变换器输出齿轮组82。输出齿轮组82包括一输出主动齿轮84和一输出从动齿轮86。轴80、链轮72和主动齿轮84都围绕一第三转动轴线87转动，转动轴线87与第一转动轴线59和第二转动轴线69平行但不共线。由齿轮组62和82实现的功能也可用其它具有恒定速比的机械装置实现，比如链轮和链组合、带和带轮以及其它合适的装置。输出从动齿轮86通过一连接毂90传动地连接到行星齿轮系统54的太阳齿轮88。在太阳齿轮88和齿圈60之间至少有两个行星齿轮92。转动地安装行星齿轮92的行星架94连接行星齿轮92。
一CVT模块输出轴96或者混合器输出轴96可转动地固定到一齿轮机构输入轴98或与该轴形成一体，以绕轴线59转动。毂90以及齿轮86和88都以轴96为中心且同样绕轴线59转动。一齿轮机构输出轴100从齿轮机构20向外延伸与一驱动轴(图中未示出)或中间传动轴(图中未示出)连接。输入轴98和输出轴100之间的相对转速比取决于齿轮机构20中选择的档位。由于齿圈60由输入轴58驱动、太阳齿轮86由变换器52驱动以及输出轴96由行星架94驱动，因而行星齿轮组54能够有效地减少通过变换器52传递的转矩。
无级变速器12以下面的方式工作。驾驶员首先通过换档选择器49选择一种想要的行驶模式。选择“前进”模式提供向前运动。车辆处于停车状态时优选该模式。汽车上装有制动踏板(图中未示出)和燃料踏板47。踩下制动踏板能够致动车辆制动器，有助于使汽车处于停车状态或者使正在行驶的车辆停下来。在停车状态驾驶员可以把脚放在制动踏板上。如果要使汽车加速，驾驶员需将右脚移到燃料踏板并踩下。控制器22向主摩擦离合器16发出接合指令，这样来自发动机14的转矩就可以通过离合器16传递给输入轴58。然后该转矩被分为两部份，第一部分传给齿圈60，第二部分通过齿轮组62传给变换器52。通过主动齿轮64和齿圈60传递的转矩之和等于通过离合器16传递的转矩。从齿轮64输出的转矩在到达变换器52之前通过齿轮组62的速比进一步降低。通过先由行星齿轮组54分离转矩并由齿轮组62进一步降低转矩以降低到达变换器52的转矩，然后通过第二齿轮组82提升变换器输出的转矩，这样就有利地允许利用转矩传递承载能力相对较低的变换器来在恒定发动机转速下在较宽的速度范围使汽车工作。在低速传动状态，变换器会使转矩增大。从变换器52传出的转矩由齿轮组82速比放大，然后传给太阳齿轮88。太阳齿轮88和齿圈60的组合转矩通过行星齿轮92行星架94。行星架94的转矩连接到输入轴98。然后齿轮机构20通过所选择档位的速比增加转矩以在输出轴100产生最终的输出转矩。
为了发动汽车，变换器52使得第一变换器链轮70的凸缘相对较远而第二变换器链轮72的凸缘相对较近，以提供最大的变换器转矩增大系数；齿轮机构20处于一档，提供由离合器16传递的发动机转矩的最大齿轮机构转矩放大系数。变换器52和齿轮机构20一起提供发动机14和输出轴100之间的必需的转矩增大系数，以使车辆启动。
图2表明在一车速范围内发动机转速和车辆中各个不同转动部件的转速之间的关系。在这里，当速度这一词用于转动的轴或元件时，是指该轴或元件的转速。发动机转速是指发动机曲轴56的转速。输入轴58的转速102在离合器16处于接合状态时与发动机转速相等。
最初，齿轮机构20处于提供可用前进档中最大的转矩增大系数的一档，再加上变换器52在其承受范围内也提供最大的转矩增大系数，这样当车辆加速时，输入轴58的转速102、变换器输入轴68的转速104、变换器输出轴80的转速106以及CVT模块输出轴96的转速108都随着车辆速度110直线增加。但是，当输入轴转速102增加到最佳发动机转速112时，这种情况发生了变化。在最佳发动机转速112时，输入轴转速102达到稳定状态或保持稳定。当输入轴转速102达到稳定状态时，CVT模块输出轴96进而车辆的加速是通过改变变换器52的速比来维持的。
当输入轴转速102达到稳定状态时，等于输入轴转速102乘以齿轮组62的速比的变换器输入轴转速104也达到稳定状态。在图2的实施例中，齿轮组62的速比大约是1.6，即轴68的转速比轴58的转速大60％，相反地从轴58传递到轴68的转矩要减少。
在达到稳定状态之初ECU22开始调整链轮70和72的直径，以维持加速。以变换器输入轴转速104转动的链轮70的直径增加，同时链轮72的直径减小，以增加链轮72的速度。通过变换器输出齿轮组82的传递，链轮72的速度降低，同时转矩相应增加。在图2的实施例中，齿轮组82的速比近似为0.5∶1，即毂90和太阳齿轮88的速度是变速器输出轴转速106的一半。
太阳齿轮88的速度增加会引起行星齿轮92并进而引起行星架92绕转动轴线59转动的速度增加。当齿圈60和太阳齿轮88以相同的速度转动时，行星架94的转动与齿圈60和太阳齿轮88的转动一致；当太阳齿轮88比齿圈60转动慢时，行星架94也比齿圈60转动慢，但比太阳齿轮88转动得快；当太阳齿轮88比齿圈60转动快时，行星架94也比齿圈60转动快。
太阳齿轮88的速度变化和行星架94的速度变化间的相对关系取决于太阳齿轮88和齿圈60之间的相对直径大小，这可根据以下等式得出：θC＝(rRθR+rSθS)/(rR+rS)
其中
θC是行星架94的转速；
rR是齿圈60的半径；
θR是齿圈60的转速；
rS是太阳齿轮88的半径；
θS是太阳齿轮88的转速。
在图2的示例中，齿圈的半径与太阳齿轮的半径之比(rR/rS)为2.5。
当变换器52从最大低速传动状态过渡到最大超速传动状态时，变换器输出轴转速106从大约1000转每分钟的低点增加到大约6000转每分钟的高点；CVT模块输出轴转速108从大约1200转每分钟增加到大约1900转每分钟。当达到高点113且变换器52处于最大超速传动状态时，齿轮机构20换到二档。换到二档后，变换器输出轴转速106降回到1000转每分钟，而CVT模块输出轴转速108降回到1200转每分钟。然后变换器重新开始新一轮的循环，从最大低速传动状态过渡到最大超速传动状态。如果必要，这个过程可以重复进行到三、四、五档，直到汽车达到需要的行驶速度。
齿轮机构20的速比必须和变换器52的范围一致，而且要考虑齿轮组62、82和54的速比。对于图2中的理想传动，齿轮机构的速比是以大概60％为一个分级均匀变化的，与变换器提供的变化范围相适应。
在另一个示例性实施例中，是一个18档齿轮变速器，它可以进行17此换档，或者说大约为18％且范围在17％至22％之间的档位间距，以提一个从低端的12.19∶1到高端的0.73∶1总速比范围，该变速器可以用一个与CVT模块18组合的能提供60％的范围的六档齿轮机构20或变速器来代替。该六档变速器的档位级变大约为60％，与一CVT模块结合后能提供与该18档变速器相同速比范围。一个具有速比为10.48，6.55，4.10，2.56，1.60和1.0的变速器，与一提供60％的范围的CVT模块结合，能够提供从13.26到79的总速比范围。如果一个齿轮系统被选择为支持CVT模块18的100％的范围，那么可以利用一四级齿轮机构20；此时，档位级变为100％，而CVT模块处理不同档位之间的速度增加，包括一档之下的低速传动和四档之上的超速传动。速比大约是8.00，4.00，2.00和1.00。
换档时应谨慎以最大可能地减小能量和速度的损失。图2中的示例只是理想情况，而且有些不现实，因为没有为换档期间车辆速度的降低留有余地。但在传动系10中，用不同的方法获得必要的转矩降低还是可行的。通过这样一种方法，主摩擦离合器16被分离以允许齿轮机构20通过控制器32换到空档状态，就像在换档时驾驶员用离合器踏板释放转矩一样。一种可选择的断开转矩的方法是利用现有技术中众所周知的类似于手动执行无离合器或浮动换档的方法操纵发动机燃料供应。在无离合器的方法中，来自于变速器ECU22的指令指挥ECU24发布一个零转矩指令给控制器34，如果需要的话，还可以让ECU24发出转矩脉冲确保转矩足够低以使啮合齿轮分离。一旦转矩被断开，并且齿轮机构20处于空档状态，必须实现同步以完成换档。有别于现有技术中依靠操纵发动机转速或改变输入轴98的转速的方法，本发明利用变换器52调整输入轴转速至一同步转速，而发动机和输入轴转速维持在最佳目标转速112。在升档时，也可以用输入轴制动器50辅助变换器52降低输入轴和与输入轴一起转动的元件的转速。
图3的曲线更为准确地阐述了在可用部件的限制下传动系10的运行情况。图3中的传动系统构造成，如果需要，能够补偿在换档过程可能出现的车辆速度的降低。在该系统中应用了一种具有在上文讨论过的示例性的Eaton AutoShift变速器的特征的机构。
齿轮机构20的配置如果和图3中的系统的特点一致的话，那么它就有以下从第一到第七的七个速比：9.24，5.35，3.22，2.04，1.37，1.0和0.75；这些速比产生的档位之间的级变为：73％，66％，58％，49％，37％和33％。如果采用平均级变的话，则它们全是52％。不是采用平均级变，这些级变以速比渐增的方式设置成从73％到33％。这样的结果是，齿轮机构20的单个速比可用的车辆速度范围在档与档之间的改变小于采用均匀级变时的改变。而且速比渐增级变比均匀级变能够更均匀和更规则地分割齿轮机构的换档点。作为逐级变化的结果，在高档用到的变换器范围较小，这可以通过变换器输出轴转速106的最大值的降低得到证明。在七档，变换器输出轴的转速增加并超过在前几个档位中的速度，因为没有其余的高档可以换入。车辆行驶的最大速度，也即在变速器最大超速传动点的速度，可能达到95英里每小时(150千米每小时)。只有发动机转速和输入轴转速102’允许超过112’的时候，车辆才可能达到较高的速度。而且，如图3所示，与车辆速度较低时相比，在较高的车辆速度，变换器在较窄的速度范围内工作。
图3与图2的区别之处还在于，输入轴转速在开始从零急剧上升之后不是保持恒定。点114和112’之间的阶段表明在变换器调整开始之后，输入轴转速继续增大，并且和图2没有真实相等的地方。虽然输入轴转速102’与变换器输出轴转速106’部分重叠，这只是巧合，基于变换器输入齿轮组速比和行星齿轮系统速比才发生这种重叠。CVT输出轴转速108’大致在点114处表现出轻微的不连续。这可能是由于在变换器调整开始前输入轴转速102’降低造成的。齿轮组62的速度放大率是2.5∶1，即当输入轴转速102’为2500转每分钟时，变换器输入轴转速104’为4000转每分钟；变换器输出齿轮组82的速度放大率是0.4∶1，即变换器输入齿轮组62的速度放大率的倒数。齿圈的半径rR与太阳齿轮的半径rR之比是1.5∶1；齿轮机构的速比是9.24，5.35，3.22，2.04，1.37，1.0和0.75。与CVT模块18一起能够提供从11.09到0.5的速比范围，总范围为23∶1。
图3和图2的另一个不同在于换到五档之后；在换到五档时输入轴转速102’和变换器输入轴104’都有些小的下降。这反映出车辆在高速稳定行驶状态下对转矩降低的需求。
以图3为模型的传动系10采用一总速比范围为6∶1的变换器，该变速器能提供的低速传动转矩放大率是2.45∶1，超速传动转矩放大率是1∶2.45。从速度106’的曲线图可以明显地看出，并没有用到变换器52的全部范围。尽管在一档中基本全部的超速传动范围被使用以达到点113’，但在二档开始并没有用到低速传动的全部范围。这样为传动系10提供了转矩储备，可用于完成升档。但在图2的布局中并没有此设置。提供转矩储备有利于维持发动机转速不变，即便发生如在陡坡上换档时容易发生的车辆速度轻微下降。图3中的其它的升档过程保留有相似的储备。这种传动系统具有充足的低端转矩能力。可以在齿轮机构处于二档时就发动车辆，而且在车辆速度达到13英里每小时之前不需要换到三档。类似地，在超速传动状态，变换器52也没有用到可用的全部范围。在一档之后，尤其是在较高档，变换器用到的速比远远小于最大可用速比1∶2.45。
图4-11提供了安装在齿轮机构20’上的CVT模块18’的详细透视图。CVT模块18’被一体化装在离合器壳116’内。一离合器摩擦片(图中未示出)将被装在CVT模块输入轴58’上。
图4是CVT模块18’和齿轮机构20’的组合图，图中CVT模块18’安装在齿轮机构20’的左边。图4中的图像相对于图1的图像是倒置的，图4中的控制器32在底部。代表性地，控制器32朝向顶部。变速器ECU22位于齿轮机构20’的远侧，CVT模块输入轴58’、组合的CVT模块输出轴和齿轮机构输入轴96’和98’以及齿轮机构输出轴100’都安装在第一转动轴线59’上且以该轴线为中心。变换器输入轴68’安装在第二转动轴线69’上且以该轴线为中心，与输入轴58’平行但不共线，并且通过齿轮组62’传动地连接到轴58’。
输入齿轮组62’的输入主动齿轮64’固定到齿圈60’的外径上，这在图5中表现得更为清楚。轴58’通过球轴承118由离合器壳116转动地支撑。从动齿轮66’固定到轴68’上。第一变换器链轮70’安装在轴68’上，其可移动凸缘的制动机构的一部分剖开显示。一变换器壳120与离合器壳116结合封闭变换器52’。行星架94保持行星齿轮92’。行星架固定到组合的轴96’和轴98’上。这种配置方式有利地提供了CVT模块18’的元件的一种紧凑的布置。
图6以与图5基本一致的方位表示CVT模块18’，只是在离合器壳116的外侧不同。图7是CVT模块18’沿着第一轴线59和第三轴线87剖开的剖视图。第二变换器链轮72’剖开显示。输出传动齿轮组82’包括输出主动齿轮84’和输出从动齿轮86’。
CVT模块18’的透视图以另一种角度显示在图8中。图9以与图8相同的方位示出CVT模块18’，只是安装了离合器壳116。图10示出图9中的装配体上又安装了变换器壳120。图11是完整的CVT模块18’和齿轮机构20’的装配体的外视图。
本发明并不由前面对于本发明具体实施例的描述来限定。本发明的范围在后续的权利要求书中加以阐述。

Claims (9)

1、一种用于机动车辆的无级变速器，包括：
一构造成包括用于控制变速器的逻辑规则的电子控制单元，其中所述逻辑规则包括发出变速器控制指令；
一具有提供选择性地接合的多个速比的档位并响应于来自所述电子控制单元的指令接合所述多个速比中的一个速比的自动化齿轮机构，该齿轮机构具有一齿轮机构输入轴和一齿轮机构输出轴；
一具有一变换器输入轴和一变换器输出轴并构造成响应于来自所述电子控制单元的指令连续改变所述变换器轴之间的输入转矩与输出转矩的比率的变换器，所述变换器输出轴传动地连接到所述齿轮机构输入轴；
一传动地连接到所述变换器输入轴的输入齿轮组；
一构造成使从所述输入齿轮组到所述变换器的转矩减小并且可操作地设置在所述输入齿轮组与所述变换器输入轴之间的输入固定速比元件；以及
一构造成使来自所述变换器的转矩增大并且可操作地设置在所述变换器输出轴与所述齿轮机构输入轴之间的输出固定速比元件。
2、根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，所述输入齿轮组是一包括一齿圈、一太阳齿轮和一行星架的行星混合器齿轮组，该行星架保持多个设置在所述齿圈与所述太阳齿轮之间的行星齿轮，所述齿圈、所述太阳齿轮和所述行星架中的至少一个传动地连接到所述变换器输入轴。
3、根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，所述自动化齿轮机构的速比为渐增的速比。
4、一种用于机动车辆的无级变速器，包括：
一构造成包括用于控制变速器的逻辑规则的电子控制单元，所述逻辑规则包括发出变速器控制指令；
一具有提供选择性地接合的多个速比的档位并响应于来自所述电子控制单元的指令接合所述多个速比中的一个速比的自动化齿轮机构，该齿轮机构具有一齿轮机构输入轴和一齿轮机构输出轴；
一具有一变换器输入轴和一变换器输出轴并构造成响应于来自所述电子控制单元的指令连续改变所述变换器轴之间的输入转矩与输出转矩的比率的变换器；
一包括一齿圈、一太阳齿轮和一保持多个行星齿轮的行星架的行星混合器齿轮组，所述行星齿轮设置在所述齿圈与所述太阳齿轮之间，所述齿圈固定到一混合器输入轴，所述太阳齿轮传动地连接到所述变换器输出轴，并且所述行星架固定到一传动地连接到所述自动化齿轮机构输入轴上的混合器输出轴。
5、根据权利要求4所述的无级变速器，其特征在于，还包括：
一构造成使从所述输入齿轮组到所述变换器的转矩减小并且可操作地设置在所述混合器输入轴与所述变换器输入轴之间的输入固定速比元件；和
一构造成使来自所述变换器的转矩增大并且可操作地设置在所述变换器输出轴与所述太阳齿轮之间的输出固定速比元件。
6、根据权利要求5所述的无级变速器，其特征在于，所述输入固定速比元件是通过一与所述混合器输入轴同轴且固定到所述混合器输入轴的输入主动齿轮接合一与所述变换器输入轴同轴且固定到所述变换器输入轴的输入从动齿轮来提供的；所述输出固定速比元件是通过一与所述变换器输出轴同轴且固定到所述变换器输出轴的输出主动齿轮接合一与所述太阳齿轮同轴且固定到所述太阳齿轮的输出从动齿轮来提供的。
7、根据权利要求6所述的无级变速器，其特征在于，所述输入主动齿轮固定在所述齿圈的外径上。
8、根据权利要求6所述的无级变速器，其特征在于，所述输入从动齿轮和所述输出主动齿轮都设置在所述变换器邻近所述自动化齿轮机构的一侧上，所述输出从动齿轮设置在所述行星架与所述自动化齿轮机构之间。
9、根据权利要求7所述的无级变速器，其特征在于，所述输入从动齿轮和所述输出主动齿轮都设置在所述变换器邻近所述自动化齿轮机构的一侧上，所述输出从动齿轮设置在所述行星架与所述自动化齿轮机构之间。
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