專利名稱：無級(jí)變速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無級(jí)變速系統(tǒng)，其包括兩個(gè)成套帶輪，它們每個(gè)分別帶有兩個(gè)圓盤，以確定出一個(gè)V形槽，還帶有用于改變上述槽的寬度的驅(qū)動(dòng)裝置；一條在槽中延伸于上述成套帶輪之間的傳動(dòng)帶；一個(gè)連接著上述成套帶輪之一的軸的正反向控制器；以及一個(gè)連接著上述正反向控制器的離合器，上述成套帶輪、正反向控制器和離合器分別配備有一個(gè)相應(yīng)的致動(dòng)器。
這種可以用在例如汽車工業(yè)中的無級(jí)變速系統(tǒng)通常具有用于控制傳動(dòng)比的液壓控制裝置。同樣，離合器通常也是液壓控制的。正反向控制器常常是純機(jī)械式的。
在汽車領(lǐng)域，曾試圖以電氣或機(jī)電控制器替代液壓控制器。這種替代最主要的目的是提高系統(tǒng)的總體效率，而且不需要在其中使用高壓泵。此外，還由于不需要使用液壓油而能夠解決傳統(tǒng)污染問題。另外，所產(chǎn)生的輕質(zhì)和可靠的系統(tǒng)是受歡迎的。此外，能夠賦予變速器管理“時(shí)髦”的功能也是電氣或機(jī)電控制器的一項(xiàng)有益特征。
盡管機(jī)械致動(dòng)和電氣控制的無級(jí)變速器是已經(jīng)公知的，但尚未出現(xiàn)完全的機(jī)電系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是提供一種無級(jí)變速系統(tǒng)，其不帶任何液壓控制器。這個(gè)目的可以通過這樣的方式實(shí)現(xiàn)，即正反向控制器和離合器的致動(dòng)器均為機(jī)電式的。
由于根據(jù)本發(fā)明的無級(jí)變速系統(tǒng)的所有控制功能均是機(jī)電式的，因此可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比、離合器和正反向控制器的控制功能的完全集成化。
離合器可以包括一個(gè)致動(dòng)器，其具有一個(gè)可被電機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺旋機(jī)構(gòu)。正反向控制可以以多種不同方式實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，正反向控制器包括一個(gè)行星齒輪系統(tǒng)，其至少由一個(gè)恒星齒輪、裝于一個(gè)行星齒輪支架上的兩組行星齒輪組成，第一組行星齒輪嚙合著恒星齒輪和第二組行星齒輪，上述第二組行星齒輪嚙合著一個(gè)齒圈，該行星齒輪系統(tǒng)向恒星齒輪提供出相對(duì)于行星齒輪支架的旋轉(zhuǎn)方向而言相反的旋轉(zhuǎn)方向；以及一個(gè)切換裝置，其用于或者通過行星齒輪驅(qū)動(dòng)恒星齒輪，或者直接通過行星齒輪支架驅(qū)動(dòng)恒星齒輪。
在這個(gè)實(shí)施例中，設(shè)有用于將齒圈在自由旋轉(zhuǎn)位置與固定位置之間切換的第一聯(lián)結(jié)器和用于將恒星齒輪和行星齒輪支架在共同固定位置與可共同旋轉(zhuǎn)位置之間切換的第二聯(lián)結(jié)器。上述聯(lián)結(jié)器可以以機(jī)電聯(lián)結(jié)器的方式實(shí)現(xiàn)。
此外，每個(gè)成套帶輪的致動(dòng)器包括一個(gè)螺旋機(jī)構(gòu)。成套帶輪相對(duì)于一個(gè)位于上述成套帶輪的槽中的對(duì)稱平面對(duì)稱，位于一側(cè)的一個(gè)成套帶輪聯(lián)結(jié)著正反向控制器和離合器，位于同一側(cè)的另一成套帶輪連接著一個(gè)差速機(jī)構(gòu)。
在將差速器通過齒輪聯(lián)結(jié)在其成套帶輪上后，就獲得了完整無級(jí)變速系統(tǒng)的一個(gè)非常緊湊的實(shí)施例，上述差速器以這樣的方式疊加在上述承套帶輪上，即齒輪驅(qū)動(dòng)軸在上述成套帶輪旁邊平行延伸。或者，齒輪驅(qū)動(dòng)軸可以垂直于上述成套帶輪延伸。
無級(jí)變速系統(tǒng)的緊湊性還因下面因素而可以進(jìn)一步增強(qiáng)，即成套帶輪可以相對(duì)于上述槽完全對(duì)稱，而且致動(dòng)器容納在每個(gè)帶輪的軸中。
下面參照附圖中所示的實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。


圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的無級(jí)變速系統(tǒng)的總體布置圖。
圖2中示出了用在上述系統(tǒng)中的機(jī)電式正反向控制器。
圖3中示出了用在上述系統(tǒng)中的機(jī)電式離合器。
圖4中示出了系統(tǒng)的分解圖。
根據(jù)圖1的無級(jí)變速系統(tǒng)包括一個(gè)殼體1，其容納著一個(gè)無級(jí)變速器2。上述無級(jí)變速器2包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)成套帶輪3、一個(gè)從動(dòng)成套帶輪4以及一條容納在上述成套帶輪3、4的V形槽6、7中的傳動(dòng)帶5。
驅(qū)動(dòng)成套帶輪3通過一個(gè)正反向控制器8和一個(gè)離合器9連接著一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)。
從動(dòng)成套帶輪4通過一個(gè)齒輪組11連接著一個(gè)差速器10。
每個(gè)成套帶輪3、4中分別設(shè)有內(nèi)部螺旋機(jī)構(gòu)(未示出)，它們分別被控制機(jī)構(gòu)13控制。
圖2所示的正反向控制器8是機(jī)電式的。上述正反向控制器8具有一個(gè)連接著離合器9的輸入或驅(qū)動(dòng)軸18。輸出或從動(dòng)軸14承載著一個(gè)恒星齒輪15，后者嚙合著第一組行星齒輪16。上述行星齒輪16被一個(gè)行星齒輪支架17承載著，該支架又連接著正反向控制器8的輸入或驅(qū)動(dòng)軸18。輸出軸14連接著驅(qū)動(dòng)成套帶輪3。
正反向控制器8還包括第二組行星齒輪19，其一方面嚙合著第一組行星齒輪16，另一方面嚙合著一個(gè)齒圈20。
第一和第二組行星齒輪16、19可以在軸21、22上自由旋轉(zhuǎn)，上述軸一方面連接著行星齒輪支架17，另一方面連接著第一聯(lián)結(jié)盤23。輸出或從動(dòng)軸14承載著第二聯(lián)結(jié)盤24。第一和第二聯(lián)結(jié)盤23、24可以被第二機(jī)電聯(lián)結(jié)器25帶到彼此嚙合或脫開的狀態(tài)。
此外，設(shè)有第一機(jī)電聯(lián)結(jié)器26，用于將齒圈20帶入或帶出可自由旋轉(zhuǎn)位置。
第一和第二聯(lián)結(jié)器26、25是交替嚙合或同時(shí)脫開的，如下面的解釋。在圖2中，第一機(jī)電聯(lián)結(jié)器26嚙合著，這意味著齒圈20保持不可旋轉(zhuǎn)。第二機(jī)電聯(lián)結(jié)器25位于釋放位置，這意味著第一聯(lián)結(jié)盤23可以相對(duì)于第二聯(lián)結(jié)盤24自由旋轉(zhuǎn)。
此時(shí)輸入或驅(qū)動(dòng)軸18通過行星齒輪組16、19和不可旋轉(zhuǎn)的齒圈20反向驅(qū)動(dòng)輸出或從動(dòng)軸14。
相反，在第一聯(lián)結(jié)器26脫開而第二聯(lián)結(jié)器25嚙合的情況下，輸入軸18沿相同方向驅(qū)動(dòng)輸出軸14。在這種情況下，齒圈能夠自由旋轉(zhuǎn)，從而使得第一和第二聯(lián)結(jié)盤23、24相互連接，并通過軸21、22而被行星齒輪支架17驅(qū)動(dòng)。
此外，第一聯(lián)結(jié)器26和第二聯(lián)結(jié)器25二者可以同時(shí)脫開。這種狀態(tài)將產(chǎn)生零位，其中輸入軸18與輸出軸14之間不存在連接關(guān)系。
圖3所示的離合器9連接著根據(jù)圖2的正反向控制器的輸入軸18見圖1。另一方面，離合器9連接著發(fā)動(dòng)機(jī)軸27，后者承載著一個(gè)帶有摩擦片29的法蘭28。摩擦片30摩擦嚙合著摩擦片29，上述摩擦片30通過碟簧31而被夾緊在摩擦片29上。碟簧31通過推力軸承32支承抵靠著控制桿33，后者在其回轉(zhuǎn)端34處相對(duì)于離合器殼35支承著。
在其另一端，控制桿33被一個(gè)機(jī)電式螺旋致動(dòng)器36操縱著。
在圖3所示位置，螺旋致動(dòng)器36后退，這意味著碟簧31施加壓縮力，以將聯(lián)結(jié)圈30推壓在摩擦片29上。
隨著機(jī)電致動(dòng)器36啟動(dòng)，控制桿33向著圖3中的左側(cè)偏轉(zhuǎn)，從而將碟簧31的中部推向發(fā)動(dòng)機(jī)軸27。由于樞軸支承38的作用，碟簧31的外圈37將因此而離開發(fā)動(dòng)機(jī)軸27，并將聯(lián)結(jié)圈30從摩擦片29上釋放，從而將發(fā)動(dòng)機(jī)軸27與輸入軸18斷開。
機(jī)電致動(dòng)器36包括一個(gè)電機(jī)39，其驅(qū)動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)40。上述螺旋機(jī)構(gòu)中的螺紋41通過球節(jié)43嚙合著控制桿33。
螺旋機(jī)構(gòu)既可以是滾珠螺旋機(jī)構(gòu)，也可以是滾柱螺旋機(jī)構(gòu)。
整個(gè)無級(jí)變速系統(tǒng)被一個(gè)集成控制裝置42控制著，如圖1所示。上述控制裝置42連接著成套帶輪3、4的控制機(jī)構(gòu)13，還連接著正反向控制器8和離合器9?？刂蒲b置42從裝于這些元件中的傳感器接收信號(hào)，這些信號(hào)在控制裝置42中被處理，以輸出用于控制整個(gè)系統(tǒng)的適宜控制信號(hào)。其他可以輸入到控制裝置中以便在此進(jìn)行處理的信號(hào)包括車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、油門踏板位置、制動(dòng)動(dòng)作、車輛斜度、車輛加速度等等。
在圖4中示出了無級(jí)變速系統(tǒng)的模塊式布置圖。離合器9、正反向控制器8和無級(jí)變速器2均為單獨(dú)的模塊，它們可以通過輸出軸18相互連接。
權(quán)利要求
1.無級(jí)變速系統(tǒng)(1)，包括一個(gè)無級(jí)變速器，其具有兩個(gè)成套帶輪(3，4)，它們每個(gè)分別帶有兩個(gè)圓盤，以確定出一個(gè)V形槽(6，7)，無級(jí)變速器還具有用于改變上述槽的寬度的驅(qū)動(dòng)裝置(12，13)和一條在槽(6，7)中延伸于上述成套帶輪(3，4)之間的傳動(dòng)帶(5)；以及一個(gè)連接著上述成套帶輪之一的軸的正反向控制器(8)和一個(gè)連接著上述正反向控制器的離合器(9)，上述成套帶輪、正反向控制器和離合器分別配備有一個(gè)相應(yīng)的致動(dòng)器，其特征在于，正反向控制器(8)和離合器(9)的致動(dòng)器是機(jī)電式的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無級(jí)變速系統(tǒng)，其特征在于，離合器(9)包括一個(gè)致動(dòng)器(36)，其具有一個(gè)可被電機(jī)(39)驅(qū)動(dòng)的螺旋機(jī)構(gòu)(40)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無級(jí)變速系統(tǒng)，其特征在于，正反向控制器(8)包括一個(gè)行星齒輪系統(tǒng)，其至少包含一個(gè)恒星齒輪(15)、裝于一個(gè)行星齒輪支架(17)上的兩組行星齒輪(16，19)，第一組行星齒輪同時(shí)嚙合著恒星齒輪和第二組行星齒輪(19)，上述第二組行星齒輪還嚙合著一個(gè)齒圈(20)，該行星齒輪系統(tǒng)向恒星齒輪提供出相對(duì)于行星齒輪支架(17)的旋轉(zhuǎn)方向而言相反的旋轉(zhuǎn)方向；以及一個(gè)切換裝置(25，26)，其用于或者通過行星齒輪(16，19)驅(qū)動(dòng)恒星齒輪(15)，或者直接通過行星齒輪支架(17)驅(qū)動(dòng)恒星齒輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無級(jí)變速系統(tǒng)，其特征在于，其中設(shè)有用于將齒圈(28)在自由旋轉(zhuǎn)位置與固定位置之間切換的第一聯(lián)結(jié)器(25)和用于將恒星齒輪(15)和行星齒輪支架在共同固定位置與可共同旋轉(zhuǎn)位置之間切換的第二聯(lián)結(jié)器(26)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無級(jí)變速系統(tǒng)，其特征在于，聯(lián)結(jié)器(25，26)是機(jī)電聯(lián)結(jié)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的無級(jí)變速系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)成套帶輪的致動(dòng)器包括一個(gè)螺旋機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無級(jí)變速系統(tǒng)，其特征在于，成套帶輪(3，4)相對(duì)于一個(gè)位于上述成套帶輪(3，4)的槽(6，7)中的對(duì)稱平面對(duì)稱，位于一側(cè)的一個(gè)成套帶輪(3)聯(lián)結(jié)著正反向控制器(8)和離合器(9)，位于相應(yīng)側(cè)的另一成套帶輪(4)連接著一個(gè)差速機(jī)構(gòu)(10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無級(jí)變速系統(tǒng)，其特征在于，差速機(jī)構(gòu)(10)通過齒輪(11)聯(lián)結(jié)著其成套帶輪(4)，上述差速機(jī)構(gòu)(100)以這樣的方式疊加在上述成套帶輪(4)上，即齒輪軸(43)在上述成套帶輪(40)旁邊平行延伸，或是垂直于上述成套帶輪(40)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的無級(jí)變速系統(tǒng)，其特征在于，成套帶輪(3，4)分別具有一個(gè)中空軸，其容納著一個(gè)螺旋機(jī)構(gòu)(12)。
10.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的無級(jí)變速系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)有控制裝置(42)，用于控制成套帶輪(3，4)的驅(qū)動(dòng)裝置(12，13)、正反向控制器(8)和離合器(9)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無級(jí)變速系統(tǒng)，其特征在于，成套帶輪(3，4)的驅(qū)動(dòng)裝置(12，13)、正反向控制器(8)和離合器(9)與控制裝置(42)處于閉環(huán)形態(tài)。
12.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的無級(jí)變速系統(tǒng)，其特征在于，正反向控制器、離合器和無級(jí)變速器分別包含在單獨(dú)的模塊內(nèi)。
13.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的無級(jí)變速系統(tǒng)，其特征在于，傳動(dòng)帶是由金屬或非金屬元件構(gòu)成的推力傳動(dòng)帶或拉力傳動(dòng)帶。
全文摘要
一種無級(jí)變速系統(tǒng)(1)包括:一個(gè)無級(jí)變速器(2),其具有兩個(gè)成套帶輪(3,4),它們每個(gè)分別帶有兩個(gè)圓盤,以確定出一個(gè)V形槽,無級(jí)變速器還具有用于改變上述槽的寬度的驅(qū)動(dòng)裝置(13)和一條在槽中延伸于上述成套帶輪之間的傳動(dòng)帶(5);以及一個(gè)連接著上述成套帶輪之一的軸的正反向控制器(8)和一個(gè)連接著上述正反向控制器的離合器(9),上述成套帶輪、正反向控制器和離合器分別配備有一個(gè)相應(yīng)的致動(dòng)器。正反向控制器和離合器的致動(dòng)器是機(jī)電式的。
文檔編號(hào)B60W30/18GK1371454SQ00812191
公開日2002年9月25日 申請(qǐng)日期2000年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月27日
發(fā)明者亨德里克斯·揚(yáng)·卡帕安, 約翰尼斯·阿爾貝圖斯·范溫登, 伯納德斯·赫拉爾杜斯·范萊文, 阿爾諾·施圖本勞赫, 胡貝特·赫布斯特 申請(qǐng)人:Skf工程研究中心公司