專(zhuān)利名稱：產(chǎn)生無(wú)級(jí)可變速比的傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及機(jī)動(dòng)車(chē)輛的動(dòng)力傳動(dòng) 系，并且更具體地，本發(fā)明涉及具有變速器的傳動(dòng)裝置，該變速器產(chǎn)生無(wú)級(jí)、連續(xù)可變范圍的速比。
背景技術(shù)：
目前需要這樣一種高效的傳動(dòng)裝置，其需要最小的空間且能產(chǎn)生連續(xù)可變范圍的速比，其能對(duì)配備有相對(duì)較小發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)動(dòng)車(chē)輛的燃料經(jīng)濟(jì)性和性能進(jìn)行優(yōu)化，特別是在橫向前輪驅(qū)動(dòng)布置的發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置中。

發(fā)明內(nèi)容
一種傳動(dòng)裝置包括變速器，該變速器包括固定到輸入部的錐體和可驅(qū)動(dòng)地連接到該錐體的第二錐體，在所述錐體之間產(chǎn)生可變速比；齒輪組，該齒輪組包括固定到第二錐體的構(gòu)件、以及第二和第三構(gòu)件；第一離合器，該第一離合器打開(kāi)和關(guān)閉輸入部和第二構(gòu)件之間的連接；以及第二離合器，該第二離合器打開(kāi)和關(guān)閉輸出部和第三構(gòu)件之間的連接該傳動(dòng)裝置比結(jié)合有其他類(lèi)型變速器的傳動(dòng)裝置更高效，這是因?yàn)樵趧?dòng)力路徑中具有較少的齒輪，這能提高總體的機(jī)械效率。在第三模式下運(yùn)行過(guò)程中，動(dòng)力的流動(dòng)(powerflow)被分開(kāi)，從而變速器僅接收通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力的一部分，由此減少變速器的效率損失。從以下的詳細(xì)描述、權(quán)利要求和附圖中理解優(yōu)選實(shí)施例的可應(yīng)用范圍。應(yīng)理解，盡管給出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是描述和具體例子僅是通過(guò)闡釋的方式給出的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解對(duì)所述實(shí)施例的各種變化和修改。


結(jié)合所附附圖并參照隨后的描述可以更容易地理解本發(fā)明，其中圖1是雙模式連續(xù)可變傳動(dòng)裝置的示意圖；圖2顯示了圖1的傳動(dòng)裝置的最終傳動(dòng)和第一模式齒輪組的齒輪齒的優(yōu)選數(shù)目；圖3顯示了圖1的傳動(dòng)裝置的混合行星齒輪組的太陽(yáng)輪、環(huán)形齒輪和行星小齒輪的齒輪齒的β比和優(yōu)選數(shù)量；圖4是在圖1的傳動(dòng)裝置中變速器速比變化時(shí)系統(tǒng)部件的速比變化情況的圖；圖5是三模式連續(xù)可變傳動(dòng)裝置的示意圖；圖6顯示了圖5的傳動(dòng)裝置的最終傳動(dòng)和第一模式齒輪組、第三模式齒輪組的齒輪齒的優(yōu)選數(shù)目；圖7顯示了圖5的傳動(dòng)裝置的混合齒輪組的太陽(yáng)輪、環(huán)形齒輪和行星小齒輪的齒輪齒的β比和優(yōu)選數(shù)量；圖8顯示了在圖5的傳動(dòng)裝置的三種模式下的運(yùn)行過(guò)程中離合器的狀態(tài)；和圖9是在圖5的傳動(dòng)裝置中變速器速比變化時(shí)系統(tǒng)部件的速比變化情況的具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參見(jiàn)附圖，圖1顯示了雙模式傳動(dòng)裝置10，其用于在發(fā)動(dòng)機(jī)12和最終傳動(dòng)小齒輪14之間傳遞動(dòng)力。傳動(dòng)裝置10包括扭轉(zhuǎn)緩沖器16 ；圓錐形環(huán)狀變速器18 ；第一模式齒輪組，該齒輪組包括小齒輪20和齒輪22 ；第一模式離合器28 ；第二模式離合器30 ；和混合行星齒輪組32。小齒輪20被固定到輸入軸34并與齒輪22嚙合。變速器18與混合行星齒輪組32、齒輪組20-22以及離合器28、30組合而形成多種模式的連續(xù)可變傳動(dòng)裝置10。根據(jù)環(huán)狀件40的位置，圓錐形環(huán)狀變速器18產(chǎn)生錐體36的速度對(duì)錐體38的速度的連續(xù)可變比，該環(huán)狀件被控制成沿所述錐體運(yùn)動(dòng)，從而改變通過(guò)變速器產(chǎn)生的速比。錐體38被固定到輸入軸34 ；第二錐體36被固定到中間軸44，該中間軸的軸線46大致平行于輸入軸34的軸線42。環(huán)狀件40在錐體之間傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，且錐體繞軸線42和46沿相反方向旋轉(zhuǎn)?；旌闲行驱X輪組32包括被固定到中間軸44的太陽(yáng)輪50 ；被固定到輸出軸54的環(huán)形齒輪52 ；連接到第一模式離合器28的承載器56 ；和行星小齒輪58，該行星小齒輪被支撐在承載器上并與環(huán)形齒輪和太陽(yáng)輪嚙合。對(duì)于雙模式傳動(dòng)裝置10來(lái)說(shuō)，圓錐形環(huán)狀變速器與混合行星輪32、第一模式齒輪組20-22以及兩個(gè)控制離合器28、30組合。第一模式形成反向驅(qū)動(dòng)和低速的向前驅(qū)動(dòng)范圍，在該模式中變速器的輸出錐體36被連接到混合行星齒輪組32中的一個(gè)構(gòu)件。行星齒輪組32的第二構(gòu)件被連接到第一模式齒輪組20-22的輸出部，且行星齒輪組32的第三構(gòu)件被連接到傳動(dòng)裝置10的輸出部54。第二模式是高速模式，在該模式中變速器18的輸出錐體36直接連接到輸出部54并繞開(kāi)混合行星齒輪組32。對(duì)于第一模式下的傳動(dòng)裝置10的操作來(lái)說(shuō)，將第一模式離合器28接合，并將第二模式的離合器30脫開(kāi)?；旌闲行驱X輪組32上的部件(例如承載器56)通過(guò)齒輪組20-22 和第一模式離合器28連接到輸入軸34。混合行星齒輪組32上的第二部件(例如太陽(yáng)輪 50)通過(guò)變速器18連接到輸入軸34。混合行星齒輪組32的第三元件(例如環(huán)形齒輪52) 被連接到傳動(dòng)裝置10的輸出軸54。對(duì)于第二模式的操作來(lái)說(shuō)，將第一模式離合器28脫開(kāi)，并將第二模式離合器30接合。第二模式是高速向前驅(qū)動(dòng)模式，在該模式中動(dòng)力沿動(dòng)力路徑從發(fā)動(dòng)機(jī)12傳遞到輸出軸 54，該動(dòng)力路徑包括以接續(xù)的順序設(shè)置的輸入軸34、錐體38、環(huán)狀件40、錐體36、中間軸44 和第二模式離合器30，由此繞開(kāi)混合行星齒輪組32。通過(guò)正確地選擇行星齒輪組的β比(beta ratio)(即環(huán)形齒輪52的節(jié)圓直徑與太陽(yáng)輪50的節(jié)圓直徑的比)以及齒輪組20-22的速比，第一模式下的運(yùn)行將產(chǎn)生反向驅(qū)動(dòng)、空檔和低速的向前驅(qū)動(dòng)范圍。此外，形成有節(jié)點(diǎn)(node point)，在該節(jié)點(diǎn)下，第一模式和第二模式的總速比重疊，以允許兩種模式之間的平滑切換。圖2顯示了齒輪組20-22和最終傳動(dòng)的齒輪齒的優(yōu)選數(shù)量。圖3顯示了混合齒輪組32的太陽(yáng)輪50、環(huán)形齒輪52和行星小齒輪58的齒輪齒的 β比和優(yōu)選數(shù)量。

如圖4所述，在傳動(dòng)裝置10在變速器18的速比處于其最大值-1. 6923且發(fā)動(dòng)機(jī)處于基準(zhǔn)速度1. 000的第一模式下運(yùn)行的正向扭轉(zhuǎn)狀態(tài)期間，變速器輸出錐體36和太陽(yáng)輪50的速度為-1. 6923，齒輪22和承載器56的速度為-0. 2959，環(huán)形齒輪52和最終傳動(dòng)小齒輪14的速度是0. 3383，且最終傳動(dòng)輸出的速度是-0. 0908，為反向驅(qū)動(dòng)。當(dāng)變速器18的速比在第一模式運(yùn)行過(guò)程中減小到-0. 9474時(shí)，最終傳動(dòng)輸出速度是零。當(dāng)變速器18的速比在第一模式運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)一步減小到其最小值-0. 2959時(shí)，最終傳動(dòng)輸出速度是0. 0795。

在傳動(dòng)裝置10在變速器18的速比處于其最小值-0. 2959且發(fā)動(dòng)機(jī)速度是1. 000 的第二模式下運(yùn)行的正向扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下，變速器輸出錐體36和太陽(yáng)輪50的速度是-0. 2959，、 齒輪22的速度是-0. 2959、承載器56的速度是-0. 2959、環(huán)形齒輪52和最終傳動(dòng)小齒輪14 的速度是-0. 2959，且最終傳動(dòng)輸出的是0. 0795，為向前驅(qū)動(dòng)。在變速器18的速比在第二模式運(yùn)行過(guò)程中增加到-0. 5944時(shí)，最終傳動(dòng)輸出速度是0. 1596。在第二模式運(yùn)行過(guò)程中變速器18的速比進(jìn)一步增加到-1. 6923時(shí)最終傳動(dòng)輸出速度是0. 4544。對(duì)于三模式的傳動(dòng)裝置60，除了圖1的雙模式傳動(dòng)裝置10的部件以外，圖5的三模式傳動(dòng)裝置60還包括第三模式傳遞齒輪組，該齒輪組包括以軸頸方式設(shè)置在軸34上的小齒輪62和固定到承載器56的齒輪64 ；和第三模式離合器66，該離合器交替地將小齒輪62與輸入軸34連接和斷開(kāi)?；蛘?，小齒輪62被固定到軸34，齒輪64以軸頸方式設(shè)置在承載器56上，且在離合器66接合時(shí)第三模式離合器66將輸入軸34通過(guò)小齒輪62和齒輪 64連接到承載器56。在三模式傳動(dòng)裝置60的第三模式中，變速器18的輸出錐體36連接到混合行星齒輪組32的一個(gè)構(gòu)件，行星齒輪組32的第二構(gòu)件連接到第三模式齒輪組62-64的輸出齒輪， 且第三構(gòu)件連接到傳動(dòng)裝置60的輸出部54。在第一模式下運(yùn)行過(guò)程中，離合器30和66被脫開(kāi)且離合器28被接合。第一模式下的運(yùn)行基本與傳動(dòng)裝置10的相同。在第二模式下運(yùn)行過(guò)程中，離合器28和66被脫開(kāi)且離合器30被接合。在第二模式下的運(yùn)行基本與傳動(dòng)裝置10的相同。在第三模式下的運(yùn)行過(guò)程中，離合器28和30被脫開(kāi)且離合器66被接合。在第三模式下，變速器18的輸出錐體36連接到混合行星齒輪組32的一個(gè)部件， 例如太陽(yáng)輪50 ；行星齒輪組32的第二部件(例如承載器56)由于離合器66的接合而連接到第三模式齒輪組62-64的輸出部，且行星齒輪組32的第三部件(例如環(huán)形齒輪52)連接到最終傳動(dòng)輸出小齒輪14。通過(guò)正確的選擇變速器18的β、速比和比例范圍，可以存在一種節(jié)點(diǎn)，在該節(jié)點(diǎn)下第二模式和第三模式的總比例重疊，以允許第二和第三模式之間的平滑切換。圖6顯示了第一模式齒輪組20-22、第三模式齒輪組62-64以及最終傳動(dòng)的齒輪齒的優(yōu)選數(shù)量。圖7顯示了混合齒輪組32的太陽(yáng)輪50、環(huán)形齒輪52和行星小齒輪58的齒輪齒的 β比和優(yōu)選數(shù)量。圖8顯示了在第一、第二和第三模式下運(yùn)行過(guò)程中離合器28、30和66的狀態(tài)。如圖9所示，在傳動(dòng)裝置60在變速器18的速比在基準(zhǔn)速度1. 000下處于其最大值-1.6932的第一模式下運(yùn)行的正向扭轉(zhuǎn)狀況過(guò)程中，變速器輸出錐體36和太陽(yáng)輪50的速度是-1. 6923、齒輪22和承載器56的速度是-0. 2959，環(huán)形齒輪52和最終傳動(dòng)小齒輪14的速度是0. 4969，且最終傳動(dòng)輸出是-0. 0909，為反向驅(qū)動(dòng)。在第一模式運(yùn)行過(guò)程中變速器18的速比減小到-0. 8171時(shí)，最終傳動(dòng)輸出速度是零。當(dāng)在第一模式運(yùn)行過(guò)程中變速器18的速比進(jìn)一步減小到其最小值-0. 2959時(shí)最終傳動(dòng)輸出速度是0. 0 541。在傳動(dòng)裝置10在變速器18的速度處于其最大值-0. 2959且發(fā)動(dòng)機(jī)速度是 1. 000的第二模式下運(yùn)行的正向扭轉(zhuǎn)狀況過(guò)程中，變速器輸出錐體36和太陽(yáng)輪50的速度是-0. 2959，齒輪22的速度是-0. 2959，承載器56的速度是-0. 2959，環(huán)形齒輪52和最終傳動(dòng)小齒輪14的速度是-0. 2959，且最終傳動(dòng)輸出是0. 0541，即向前驅(qū)動(dòng)。當(dāng)在第二模式的運(yùn)行過(guò)程中變速器18的速比增加到-0. 5944時(shí)最終傳動(dòng)輸出速度是0. 1087。且在第二模式運(yùn)行過(guò)程中變速器18的速比進(jìn)一步增加到-1. 6923時(shí)最終傳動(dòng)輸出速度是0. 3096。在傳動(dòng)裝置10在變速器18的速比是-1. 6923且發(fā)動(dòng)機(jī)速度是1. 000的第三模式下運(yùn)行的正向扭轉(zhuǎn)狀況過(guò)程中，變速器輸出錐體36和太陽(yáng)輪50的速度是-1. 6923，齒輪64 的速度是-0. 2959，承載器56的速度是-1. 6923，環(huán)形齒輪52和最終傳動(dòng)小齒輪14的速度是-1. 6923，且最終傳動(dòng)輸出是0. 3096。當(dāng)在第三模式運(yùn)行過(guò)程中變速器18的速比減小到-0. 8425時(shí)最終傳動(dòng)輸出速度是0. 3978。當(dāng)在第三模式運(yùn)行過(guò)程中變速器18的速比進(jìn)一步減小到-0. 2959時(shí)最終傳動(dòng)輸出速度是0. 4546。根據(jù)專(zhuān)利法的條款，已經(jīng)描述了優(yōu)選實(shí)施例。但是，應(yīng)注意，在沒(méi)有具體顯示和描述的情況下也可以做出替換實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種傳動(dòng)裝置，其包括變速器，其包括固定到輸入部上的錐體和可驅(qū)動(dòng)地連接到所述錐體上的第二錐體，在所述錐體之間產(chǎn)生可變速比；齒輪組，其包括固定到所述第二錐體上的構(gòu)件、以及第二構(gòu)件和第三構(gòu)件； 第一離合器，其打開(kāi)和關(guān)閉所述輸入部和所述第二構(gòu)件之間的連接； 第二離合器，其打開(kāi)和關(guān)閉所述構(gòu)件、輸出部和所述第三構(gòu)件之間的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)裝置，其中所述變速器還包括環(huán)狀件，所述環(huán)狀件接合每個(gè)錐體的表面，通過(guò)所述變速器產(chǎn)生的速比隨著所述環(huán)狀件沿所述錐體的表面的運(yùn)動(dòng)而改變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)裝置，其還包括 第一小齒輪，其固定到所述輸入部；第一齒輪，其與所述第一小齒輪嚙合，所述第一離合器通過(guò)所述第一小齒輪和所述第一齒輪連接所述輸入部和所述第二構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)裝置，其還包括 第二小齒輪，其以軸頸方式設(shè)置在所述輸入部上；第二齒輪，其與所述第二小齒輪嚙合并固定到所述第二構(gòu)件上；和第三離合器，其通過(guò)所述第二小齒輪和所述第二齒輪打開(kāi)和關(guān)閉所述輸入部和所述第二構(gòu)件之間的連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)裝置，其還包括 第二小齒輪，其固定到所述輸入部上；第二齒輪，其與所述第二小齒輪嚙合并以軸頸方式設(shè)置在所述第二構(gòu)件上；和第三離合器，其通過(guò)所述第二小齒輪和所述第二齒輪打開(kāi)和關(guān)閉所述輸入部和所述第二構(gòu)件之間的連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)裝置，其中 所述構(gòu)件是太陽(yáng)輪；所述第二構(gòu)件是承載器； 所述第三構(gòu)件是環(huán)形齒輪；并且所述齒輪組還包括行星小齒輪，所述行星小齒輪被支撐在所述承載器上并與所述太陽(yáng)輪和所述環(huán)形齒輪嚙合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種傳動(dòng)裝置，其包括變速器，該變速器包括固定到輸入部的錐體和可驅(qū)動(dòng)地連接到該錐體的第二錐體，在所述錐體之間產(chǎn)生可變速比；齒輪組，其包括固定到第二錐體的構(gòu)件、以及第二和第三構(gòu)件；第一離合器，其打開(kāi)和關(guān)閉輸入部和第二構(gòu)件之間的連接；第二離合器，其打開(kāi)和關(guān)閉輸出部和第三構(gòu)件之間的連接。
文檔編號(hào)F16H37/02GK102345717SQ20111020953
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者D·E·赫夫曼 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司