傳動裝置和具有傾斜滾珠變速器無級變速傳動裝置的傳動系的制作方法
【專利摘要】提供一種傳動裝置。該傳動裝置包括與動力源驅(qū)動地接合的輸入部分、行星齒輪、無級變速器以及離合裝置。行星齒輪裝置具有與輸入部分驅(qū)動地接合的部分。無級變速器包括與行星齒輪裝置和輸入部分中的至少一個驅(qū)動地接合的部分。離合裝置可以選擇性地與無級變速器的一部分驅(qū)動地接合。離合裝置和行星齒輪裝置支持在無級變速器的至少兩個操作模式之間的轉(zhuǎn)換。
【專利說明】傳動裝置和具有傾斜滾珠變速器無級變速傳動裝置的傳動系
優(yōu)先權聲明
[0001]本申請要求2012 年 2 月 15 日提交的名為“TRANSMISS1N AND DRIVELINE HAVINGA TILTING BALL VARIATOR CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISS1N” 的美國臨時申請第61/598，963號的優(yōu)先權，并通過引用將其并入。

【背景技術】
[0002]具有包括無級變速傳動裝置的傳動系的車輛相比于不包括無級變速傳動裝置的車輛具有很多優(yōu)點。具有包括無級變速傳動裝置的傳動系的車輛允許車輛的操作者或車輛的控制系統(tǒng)以無級方式改變傳動比。這樣的功能允許車輛的諸如內(nèi)燃機等動力源以其最高效的旋轉(zhuǎn)速度來操作。
[0003]整車總布置要求和車輛成本受到現(xiàn)代消費者和制造商越來越多的關注。液壓系統(tǒng)、復雜的齒輪和離合器布置以及昂貴的皮帶或滾子可以形成常規(guī)的多速自動傳動裝置或無級變速傳動裝置的一部分。由于這些考慮，車輛中常用的多速自動傳動裝置和無級變速傳動裝置通常是復雜而龐大，并且維修成本高。
[0004]本領域已知的無級變速傳動裝置往往具有有限的傳動比范圍。在可變直徑皮帶輪式無級變速傳動裝置中，傳動比范圍受限于可變直徑皮帶輪可以被配置成的最小直徑與最大直徑之間的比率。此外，由于通過無級變速傳動裝置傳遞的所有動力必須經(jīng)過柔性帶，因此可變直徑皮帶輪式無級變速傳動裝置通常局限于傳送較少量的動力。這樣的設計限制了可以引入無級變速傳動裝置的車輛應用。
[0005]開發(fā)一種包括廉價、緊湊、可配置用于寬范圍扭矩分配并且能夠調(diào)節(jié)傳動比的無級變速傳動裝置的傳動系是有利的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]已經(jīng)出人意料地發(fā)現(xiàn)一種由本發(fā)明當前提供的、包括廉價、緊湊、可配置用于寬范圍扭矩分配并且能夠調(diào)節(jié)傳動比的無級變速傳動裝置的傳動系。
[0007]在一個實施方式中，本發(fā)明涉及用于車輛的傳動裝置。該傳動裝置包括與動力源驅(qū)動地接合的輸入部分、行星齒輪、無級變速器和離合裝置。行星齒輪裝置具有與輸入部分驅(qū)動地接合的部分。無級變速器包括與行星齒輪裝置和輸入部分中的至少一個驅(qū)動地接合的部分。離合裝置可以選擇性地與無級變速器的一部分驅(qū)動地接合。離合裝置和行星齒輪裝置支持(facilitate)在無級變速器的至少兩個操作模式之間的轉(zhuǎn)換。
[0008]當參照附圖來閱讀時，本領域技術人員將會從以下對優(yōu)選實施方式的詳細描述中了解本發(fā)明的各個方面。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]當參照附圖來考慮時，本領域技術人員將會很容易從下文的詳細描述中了解本發(fā)明的上述優(yōu)點及其他優(yōu)點；在附圖中:
[0010]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的傳動裝置的示意圖；以及
[0011]圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的傳動裝置的示意圖；以及
[0012]圖3是圖2中圖示的傳動裝置的太陽齒輪、托架和環(huán)形齒輪的速度圖。

【具體實施方式】
[0013]應當理解，除非明確有相反的規(guī)定，本發(fā)明可以假設各種替代的取向和步驟順序。還應當理解，在附圖中圖示的以及在以下說明書中描述的特定裝置和過程僅僅是本文所限定的發(fā)明構思的示例性實施方式。因此，除非另有明確說明，關于所公開的實施方式的特定尺寸、方向或其他物理特性不應被認為是限制性的。
[0014]圖1圖示了包括無級變速傳動裝置102的傳動系100。傳動系100包含動力源104、減振器106、主離合器108、無級變速傳動裝置102、輸出部110、差速器112以及一對與車輪116驅(qū)動地接合的輸出軸114。動力源104通過減振器106和主離合器108與無級變速傳動裝置102驅(qū)動地接合。無級變速傳動裝置102與輸出部110和差速器112驅(qū)動地接合。差速器112與所述一對輸出軸114相接合。
[0015]動力源104通過減振器106和主離合器108對無級變速傳動裝置102施加動力。動力源104例如可以是內(nèi)燃機；然而，可以理解，動力源104可以包括電動馬達或另一旋轉(zhuǎn)輸出源?？梢岳斫猓瑒恿υ?04可以是包括內(nèi)燃機和電動馬達的混合動力源。此外，可以理解，動力源104可以包括本領域已知的輸出比率調(diào)節(jié)裝置。
[0016]減振器106為本領域已知的扭振減振器。減振器106安置在動力源104和主離合器108的一部分之間并與之驅(qū)動地接合，以減小振動和扭矩峰值。
[0017]主離合器108安置在減振器106和無級變速傳動裝置102的一部分之間。主離合器108支持動力源104和無級變速傳動裝置102的一部分之間的可變驅(qū)動接合；然而，可以理解，主離合器108可以由允許動力源104和無級變速傳動裝置102的一部分之間的選擇性接合的任何離合裝置所代替。作為非限制性示例，主離合器108可以包括多個相互嚙合的板、錐形離合器，或者可以可變地接合的另一樣式的離合器。此外，可以理解，在本發(fā)明的未示出的實施方式中，可以從傳動系移除主離合器108，并且減振器可以直接與無級變速傳動裝置102驅(qū)動地接合。
[0018]無級變速傳動裝置102為傾斜滾珠變速器無級變速傳動裝置。無級變速傳動裝置102包含輸入部118、行星齒輪組120、第一驅(qū)動環(huán)122、變速器軸124、多個變速器滾珠組裝件126以及第二驅(qū)動環(huán)128。行星齒輪組120、第一驅(qū)動環(huán)122、變速器軸124、多個變速器滾珠組裝件126以及第二驅(qū)動環(huán)128可旋轉(zhuǎn)地安裝在傳動裝置殼體130中。傳動裝置殼體130在第一驅(qū)動環(huán)122和第二驅(qū)動環(huán)128之間的容積可以填充有牽引液和自動傳動液中的一種。行星齒輪組120的一些部分與輸入部118、第一驅(qū)動環(huán)122和變速器軸124驅(qū)動地接合。每個變速器滾珠組裝件126都可傾斜地安置在耦合到變速器軸124的變速器滾珠托架132上并與之驅(qū)動地接合。每個變速器滾珠組裝件126的一部分都接觸第一驅(qū)動環(huán)122和第二驅(qū)動環(huán)128。安置在傳動裝置殼體130內(nèi)的致動器組裝件134調(diào)節(jié)多個變速器滾珠組裝件126在第一驅(qū)動環(huán)122和第二驅(qū)動環(huán)128之間的位置。
[0019]輸入部118是可旋轉(zhuǎn)地安置在傳動裝置殼體130中的構件。輸入部118與主離合器108和行星齒輪組120的托架136驅(qū)動地接合。如圖1中所示，輸入部118是細長軸；然而，可以理解，輸入部118可以是齒輪，或者主離合器108的一部分可以直接與托架136驅(qū)動地接合。
[0020]行星齒輪組120為本領域已知的周轉(zhuǎn)齒輪組。行星齒輪組120包含托架136、多個行星齒輪138、太陽齒輪140以及環(huán)形齒輪142。托架136、太陽齒輪140和環(huán)形齒輪142可旋轉(zhuǎn)地安置在傳動裝置殼體130中。每個行星齒輪138都可旋轉(zhuǎn)地安置在托架136上，并且與太陽齒輪140和環(huán)形齒輪142驅(qū)動地接合。太陽齒輪140與變速器軸124的第一端驅(qū)動地接合。環(huán)形齒輪142與第一驅(qū)動環(huán)122驅(qū)動地接合；然而，可以理解，環(huán)形齒輪142可以與第一驅(qū)動環(huán)122形成一體。
[0021]第一驅(qū)動環(huán)122是由金屬形成的環(huán)形構件。第一驅(qū)動環(huán)122包含接合端144、中間部分146和輸入端148。第一驅(qū)動環(huán)122由金屬單體地形成，然而，可以理解，第一驅(qū)動環(huán)122可以包括以任何常規(guī)方式耦合在一起的多個組件。如圖1中所示，第一驅(qū)動環(huán)122可以并入滾珠坡道(ball ramp) 149。當扭矩施加到第一驅(qū)動環(huán)122時，滾珠坡道149對接合端144施加軸向推力。
[0022]接合端144限定了環(huán)狀錐形表面，該環(huán)狀錐形表面被配置用于接觸每個變速器滾珠組裝件126的一部分。根據(jù)是第一驅(qū)動環(huán)122被驅(qū)動還是變速器滾珠托架132被驅(qū)動，接合端144與每個變速器滾珠組裝件126的接觸接合端144的部分處于摩擦接合或滾動接觸之中的一種。
[0023]中間部分146是第一驅(qū)動環(huán)122的徑向延伸的、基本上為盤形的部分；然而，可以理解，中間部分146可以具有其他形狀。中間部分146可以使用環(huán)式離合器150耦合至傳動裝置殼體130或另一非旋轉(zhuǎn)組件。當被接合時，環(huán)式離合器150阻止第一驅(qū)動環(huán)122在傳動裝置殼體130內(nèi)的旋轉(zhuǎn)?？梢岳斫?，環(huán)式離合器150能夠以可變方式接合，以支持環(huán)式離合器150的滑動狀態(tài)。作為非限制性示例，環(huán)式離合器150可以包括多個相互嚙合的板(如圖1中所示)、錐形離合器或者可以可變地接合的另一樣式的離合器。
[0024]輸入端148是第一驅(qū)動環(huán)122的軸向延伸的套筒形部分；然而，可以理解，輸入端148可以具有其他形狀。輸入端148的內(nèi)表面與環(huán)形齒輪142驅(qū)動地接合，這支持第一驅(qū)動環(huán)122和每個行星齒輪138之間的驅(qū)動接合?；蛘?，如在上文提及，可以理解，環(huán)形齒輪142可以與第一驅(qū)動環(huán)122形成一體。
[0025]變速器軸124是由金屬形成的細長構件。變速器軸124包含與太陽齒輪140驅(qū)動地接合的第一端152、與變速器滾珠托架132驅(qū)動地接合的中間部分154以及第二端156。變速器軸124由金屬單體地形成，然而，可以理解，變速器軸124可以包括以任何常規(guī)方式耦合在一起的多個組件。
[0026]第二端156是變速器軸124的徑向延伸的、基本上為盤形的部分；然而，可以理解，第二端156可以具有其他形狀。第二端156可以使用軸離合器158耦合至傳動裝置殼體130或另一非旋轉(zhuǎn)組件。當被接合時，軸離合器158阻止變速器軸124在傳動裝置殼體130內(nèi)的旋轉(zhuǎn)?？梢岳斫?，軸離合器158能夠以可變方式接合，以支持軸離合器158的滑動狀態(tài)。作為非限制性示例，軸離合器158可以包括多個相互嚙合的板(如圖1中所示)、錐形離合器，或者可以可變地接合的另一樣式的離合器。
[0027]每個變速器滾珠組裝件126都至少包括由硬質(zhì)金屬形成的變速器滾珠160和變速器軸線162。每個變速器滾珠160的外表面164都與第一驅(qū)動環(huán)122的接合端144和第二驅(qū)動環(huán)128的接合端166相接觸。變速器軸線162安置成穿過并耦合至變速器滾珠160。變速器軸線162可旋轉(zhuǎn)地且可傾斜地耦合至變速器滾珠托架132。或者，變速器滾珠160可以可旋轉(zhuǎn)地耦合至變速器軸線162，并且變速器軸線162可以可傾斜地耦合至變速器滾珠托架132。無級變速傳動裝置102包括至少三個變速器滾珠組裝件126 ;然而，可以理解，無級變速傳動裝置102可以包括不止三個變速器滾珠組裝件126。
[0028]第二驅(qū)動環(huán)128是由金屬形成的環(huán)形構件。第二驅(qū)動環(huán)128包含接合端166和輸出端168。第二驅(qū)動環(huán)128由金屬單體地形成，然而，可以理解，第二驅(qū)動環(huán)128可以包括以任何常規(guī)方式耦合在一起的多個組件。如圖1中所示，第二驅(qū)動環(huán)128可以并入滾珠坡道169。當扭矩施加到第二驅(qū)動環(huán)128時，滾珠坡道169對接合端166施加軸向推力。
[0029]接合端166限定了環(huán)狀錐形表面，該環(huán)狀錐形表面被配置用于接觸每個變速器滾珠組裝件126的一部分。接合端166與每個變速器滾珠組裝件126的接觸接合端166的部分摩擦接合。
[0030]輸出端168是第二驅(qū)動環(huán)128的徑向延伸的盤形部分；然而，可以理解，輸出端168可以具有其他形狀。輸出端168的外表面包括形成于其中的多個齒輪齒，所述齒輪齒限定了與輸出部110驅(qū)動地接合的主動齒輪170?；蛘?，可以理解，主動齒輪170可以與第二驅(qū)動環(huán)128分開形成，并且以任何常規(guī)方式與之耦合。
[0031]變速器滾珠托架132是耦合至變速器軸124的構件，并從其徑向地延伸。每個變速器滾珠組裝件126都可傾斜地安置在變速器滾珠托架132上并與之驅(qū)動地接合?？梢岳斫?，變速器滾珠托架132和變速器軸124可以形成一體。
[0032]致動器組裝件134與變速器滾珠托架132相鄰地安置，并且調(diào)節(jié)多個變速器滾珠組裝件126在第一驅(qū)動環(huán)122和第二驅(qū)動環(huán)128之間的位置。多個變速器滾珠組裝件126由致動器組裝件134同時地且相似地移動。作為非限制性示例，致動器組裝件134可以由穿過形成于第一驅(qū)動環(huán)122和第二驅(qū)動環(huán)128中的一個內(nèi)的中心穿孔或穿過形成為穿過變速器軸124的中心穿孔而安置的構件(未示出)來機械地致動。或者，可以理解，致動器組裝件134可被液壓地、電地或氣動地致動，并且致動器組裝件134可以安置在傳動裝置殼體130之外。
[0033]輸出部110是可旋轉(zhuǎn)地安置在傳動裝置殼體130中的構件。輸出部110具有與第二驅(qū)動環(huán)128的主動齒輪170驅(qū)動地接合的第一齒輪傳動端172和與差速器112的冠狀齒輪176驅(qū)動地接合的第二齒輪傳動端174。如圖1中所示，輸出部110包含細長軸；然而，可以理解，輸出部110可以是齒輪，或者第二驅(qū)動環(huán)128的一部分可以直接與冠狀齒輪176驅(qū)動地接合。
[0034]差速器112包含冠狀齒輪176和差速器箱178。差速器112的組件可以由鋼形成；然而，可以理解，可以使用其他剛性材料來形成差速器112的組件。差速器112可以可旋轉(zhuǎn)地安置在傳動裝置殼體130中，或者安置在與傳動裝置殼體130分開的殼體中。冠狀齒輪176使用多個緊固件耦合至差速器箱178 ;然而，可以理解，冠狀齒輪176可以與差速器箱178形成單體。
[0035]冠狀齒輪176是耦合至差速器箱178的環(huán)形構件。冠狀齒輪176包含圍繞冠狀齒輪176的外徑安置的多個齒。冠狀齒輪176是與輸出部110的第二齒輪傳動端174驅(qū)動地接合的斜齒輪；然而，可以理解，冠狀齒輪176可以是任何類型的齒輪。
[0036]差速器箱178是一對側(cè)齒輪(未示出)和至少兩個主動小齒輪(未示出)可旋轉(zhuǎn)地安置于其內(nèi)的中空構件。差速器箱178是常規(guī)的，并且是本領域公知的。差速器箱178包括冠狀齒輪176所耦合到的向外延伸的法蘭。車橋半軸(axle half shafts)安置在差速器箱178中，并且相應地與側(cè)齒輪驅(qū)動地接合。
[0037]在使用中，包括無級變速傳動裝置102的傳動系100支持調(diào)節(jié)其中并入有傳動系100的車輛的操作模式和傳動比?？梢詫鲃酉?00置于無級變速操作模式和無限變速操作模式中。傳動系100的操作模式可以由車輛的控制系統(tǒng)(未示出)自動調(diào)節(jié)或由車輛的操作者手動調(diào)節(jié)。傳動系100的操作模式由環(huán)式離合器150和軸離合器158的接合所確定。
[0038]為了將傳動系100置于無級變速操作模式，將環(huán)式離合器150置于斷開狀態(tài)，并將軸離合器158置于接合狀態(tài)。
[0039]當將軸離合器158置于接合狀態(tài)時，變速器軸124、變速器滾珠托架132和太陽齒輪140通過軸離合器158耦合至傳動裝置殼體130。當托架136由動力源104驅(qū)動時，第一驅(qū)動環(huán)122通過環(huán)形齒輪142而由多個行星齒輪138圍繞固定的太陽齒輪140驅(qū)動。
[0040]扭矩通過第一驅(qū)動環(huán)122的接合端144施加到每個變速器滾珠160。由于變速器滾珠托架132是固定的，因此每個變速器滾珠160圍繞其相應的變速器軸線162旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)而，每個變速器滾珠160通過接合端166向第二驅(qū)動環(huán)128傳遞扭矩。差速器112、進而所述一對車輪116通過與第二驅(qū)動環(huán)128的主動齒輪170驅(qū)動地接合的輸出部110而由第二驅(qū)動環(huán)128驅(qū)動。
[0041]當每個變速器滾珠160的變速器軸線162由致動器組裝件134調(diào)節(jié)時，第一驅(qū)動環(huán)122和第二驅(qū)動環(huán)128之間的齒輪比得到調(diào)節(jié)。該齒輪比可以響應于車輛的操作者的命令而由控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)。
[0042]為了將傳動系100置于無限變速操作模式，將環(huán)式離合器150置于接合狀態(tài)，并將軸離合器158置于斷開狀態(tài)。
[0043]當將環(huán)式離合器150置于斷開狀態(tài)時，第一驅(qū)動環(huán)122通過環(huán)式離合器150耦合至傳動裝置殼體130。當托架136由動力源104驅(qū)動時，變速器軸124通過太陽齒輪140而由多個行星齒輪138在環(huán)形齒輪142內(nèi)驅(qū)動。
[0044]扭矩通過耦合至變速器軸124的變速器滾珠托架132施加到每個變速器滾珠組裝件126。響應于第一驅(qū)動環(huán)122被固定，每個變速器滾珠160圍繞其相應的變速器軸線162旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)而，根據(jù)每個變速器滾珠160的變速器軸線162的位置，每個變速器滾珠160可以通過接合端166從變速器軸124向第二驅(qū)動環(huán)128傳遞扭矩。差速器112、進而所述一對車輪116可以通過與第二驅(qū)動環(huán)128的主動齒輪170驅(qū)動地接合的輸出部110而由第二驅(qū)動環(huán)128驅(qū)動。
[0045]當每個變速器滾珠160的變速器軸線162由致動器組裝件134調(diào)節(jié)時，可以將變速器軸124和第二驅(qū)動環(huán)128之間的齒輪比從負傳動比經(jīng)過空檔狀態(tài)調(diào)節(jié)成正傳動比。因此，處于無限變速操作模式下的傳動系100為車輛提供了前進操作模式、空檔操作模式和倒車操作模式。如圖1中所圖示，可以將無限變速操作模式下的傳動系100置于空檔模式。齒輪比可以響應于車輛的操作者的命令而由控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)。
[0046]包括無級變速傳動裝置102的傳動系100的總傳動比可以基于行星齒輪組120的比率、無級變速傳動裝置102的比率、主動齒輪和輸出部110之間的比率以及輸出部110和差速器112之間的比率來確定。
[0047]無級變速操作模式和無限變速操作模式之間的轉(zhuǎn)換可以通過斷開環(huán)式離合器150和軸離合器158中的一個并且接合環(huán)式離合器150和軸離合器158中其余的一個來進行。鑒于諸如車輛的燃料消耗量或功率輸出等目標，包括無級變速傳動裝置102的傳動系100能夠連續(xù)地改變車輛的總傳動比，以便為動力源104提供優(yōu)化的傳動比。
[0048]圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的包括無級變速傳動裝置202的傳動系200。傳動系200包含動力源204、減振器206、主離合器207、速度選擇器208、方向選擇器209、無級變速傳動裝置202、輸出部210、差速器212以及一對與車輪216驅(qū)動地接合的輸出軸214。動力源204通過減振器206和主離合器207而與速度選擇器208和方向選擇器209驅(qū)動地接合。速度選擇器208和方向選擇器209各自與無級變速傳動裝置202的一部分驅(qū)動地接合。無級變速傳動裝置202與輸出部210和差速器212驅(qū)動地接合。差速器212與所述一對輸出軸214相接合。
[0049]動力源204通過減振器206和主離合器207向速度選擇器208和方向選擇器209施加動力。動力源204例如是內(nèi)燃機；然而,可以理解,動力源204可以包括電動馬達或另一旋轉(zhuǎn)輸出源。可以理解，動力源204可以是同時包括內(nèi)燃機和電動馬達的混合動力源。此夕卜，可以理解，動力源204可以包括本領域已知的輸出比率調(diào)節(jié)裝置。
[0050]減振器206是本領域已知的扭振減振器。減振器206安置在動力源204和主離合器207的一部分之間并與之驅(qū)動地接合，以減小振動和扭矩峰值。
[0051]主離合器207安置在減振器206與速度選擇器208和方向選擇器209之間。主離合器207支持動力源204與速度選擇器208和方向選擇器209之間的可變驅(qū)動接合；然而，可以理解，主離合器207可以由允許動力源204與速度選擇器208和方向選擇器209之間的選擇性接合的任何離合裝置所代替。作為非限制性示例，主離合器207可以包括多個相互嚙合的板、錐形離合器，或者可以可變地接合的另一樣式的離合器。此外，可以理解，在本發(fā)明的未示出的實施方式中，可以從傳動系移除主離合器207，并且減振器可以直接與速度選擇器208和方向選擇器209驅(qū)動地接合。
[0052]速度選擇器208與主離合器207和無級變速傳動裝置202的一部分驅(qū)動地接合。速度選擇器208包含減速(underdrive)齒輪組217、減速離合器218、超速(overdrive)齒輪組219以及超速離合器220。減速齒輪組217和超速齒輪組219中的每一個的一部分與主離合器207驅(qū)動地接合。減速齒輪組217和超速齒輪組219中的每一個的其余部分相應地與減速離合器218和超速離合器220的一部分驅(qū)動地接合。減速離合器218和超速離合器220的其余部分各自與中間軸221驅(qū)動地接合。
[0053]減速齒輪組217包含形成齒輪系的至少兩個齒輪，以減小主離合器207和中間軸221之間的傳動比。當將減速離合器218置于接合位置并將超速離合器220置于斷開位置時，主離合器207和中間軸221之間的傳動比得到減小。
[0054]減速離合器218安置在減速齒輪組217和中間軸221之間。減速離合器218支持動力源204和中間軸221之間通過減速齒輪組217的可變驅(qū)動接合；然而，可以理解，減速離合器218可以由允許減速齒輪組217和中間軸221之間的選擇性接合的任何離合裝置所代替。作為非限制性示例，減速離合器218可以包括多個相互嚙合的板、錐形離合器，或者可以可變地接合的另一樣式的離合器。
[0055]超速齒輪組219包含形成齒輪系的至少兩個齒輪，以增大主離合器207和中間軸221之間的傳動比。當將超速離合器220置于接合位置并將減速離合器218置于斷開位置時，主離合器207和中間軸221之間的傳動比得到增大。
[0056]超速離合器220安置在超速齒輪組219和中間軸221之間。超速離合器220支持動力源204和中間軸221之間通過超速齒輪組219的可變驅(qū)動接合；然而，可以理解，超速離合器220可以由允許超速齒輪組219和中間軸221之間的選擇性接合的任何離合裝置所代替。作為非限制性示例，超速離合器220可以包括多個相互嚙合的板、錐形離合器，或者可以可變地接合的另一樣式的離合器。
[0057]方向選擇器209與主離合器207和無級變速傳動裝置202的一部分驅(qū)動地接合。速度選擇器208包含前進組裝件222和倒車組裝件223。前進組裝件222和倒車組裝件223中的每一個的一部分與主離合器207驅(qū)動地接合。前進組裝件222和倒車組裝件223中的每一個的其余部分與無級變速傳動裝置202的輸入部224驅(qū)動地接合。
[0058]前進組裝件222至少包括前進離合器225，并且安置在主離合器207和無級變速傳動裝置202的輸入部224之間。前進組裝件222支持動力源204和輸入部224之間通過前進離合器225的可變驅(qū)動接合；然而，可以理解，前進離合器225可以由允許主離合器207和輸入部224之間的選擇性接合的任何離合裝置所代替。作為非限制性示例，前進離合器225可以包括多個相互嚙合的板、錐形離合器或者可以可變地接合的另一樣式的離合器。
[0059]倒車組裝件223至少包括安置在主離合器207和無級變速傳動裝置202的輸入部224之間的倒車離合器226和倒車齒輪組227。倒車組裝件223支持動力源204和輸入部224之間通過倒車離合器226的可變驅(qū)動接合以及主離合器207和輸入部224之間的旋轉(zhuǎn)方向的反轉(zhuǎn)。此外，可以理解，倒車離合器226可以由允許主離合器207和輸入部224之間的選擇性接合的任何離合裝置所代替。作為非限制性示例，倒車離合器226可以包括多個相互哨合的板、錐形離合器，或者可以可變地接合的另一樣式的離合器。
[0060]無級變速傳動裝置202是傾斜滾珠變速器無級變速傳動裝置。無級變速傳動裝置202包含輸入部224、行星齒輪組228、第一驅(qū)動環(huán)229、多個變速器滾珠組裝件230以及第二驅(qū)動環(huán)231。行星齒輪組228、第一驅(qū)動環(huán)229、多個變速器滾珠組裝件230以及第二驅(qū)動環(huán)231可旋轉(zhuǎn)地安裝在傳動裝置殼體232中。傳動裝置殼體232在第一驅(qū)動環(huán)229和第二驅(qū)動環(huán)231之間的容積可以填充有牽引液和自動傳動液中的一種。行星齒輪組228的一些部分與速度選擇器208的一部分、第二驅(qū)動環(huán)231和輸出部210驅(qū)動地接合。每個變速器滾珠組裝件230可傾斜地安置在耦合至傳動裝置殼體232或另一非旋轉(zhuǎn)組件的變速器滾珠托架233上并與之驅(qū)動地接合。每個變速器滾珠組裝件230的一部分都接觸第一驅(qū)動環(huán)229和第二驅(qū)動環(huán)231。安置在傳動裝置殼體232內(nèi)的致動器組裝件234調(diào)節(jié)多個變速器滾珠組裝件230在第一驅(qū)動環(huán)229和第二驅(qū)動環(huán)231之間的位置。
[0061]輸入部224是可旋轉(zhuǎn)地安置在傳動裝置殼體232中的構件。輸入部224與方向選擇器209的一部分和第一驅(qū)動環(huán)229驅(qū)動地接合。如圖2中所示，輸入部224是軸；然而，可以理解，輸入部224可以包括至少一個齒輪、多個軸，或者方向選擇器209的一部分可以直接與第一驅(qū)動環(huán)229驅(qū)動地接合。
[0062]行星齒輪組228是本領域已知的周轉(zhuǎn)齒輪組。行星齒輪組228包含托架236、多個行星齒輪238、太陽齒輪240以及環(huán)形齒輪242。托架236、太陽齒輪240和環(huán)形齒輪242可旋轉(zhuǎn)地安置在傳動裝置殼體232中。每個行星齒輪238都可旋轉(zhuǎn)地安置在托架236上，并且與太陽齒輪240和環(huán)形齒輪242驅(qū)動地接合。太陽齒輪240與第二驅(qū)動環(huán)231驅(qū)動地接合。環(huán)形齒輪242與速度選擇器208的一部分驅(qū)動地接合。
[0063]第一驅(qū)動環(huán)229是由金屬形成的環(huán)形構件。第一驅(qū)動環(huán)229包含接合端244和輸入端248。第一驅(qū)動環(huán)229由金屬單體地形成，然而，可以理解，第一驅(qū)動環(huán)229可以包括以任何常規(guī)方式耦合在一起的多個組件。如圖2中所示，第一驅(qū)動環(huán)229可以并入滾珠坡道249。當扭矩施加到第一驅(qū)動環(huán)229時，滾珠坡道249對接合端244施加軸向推力。
[0064]接合端244限定了環(huán)狀錐形表面，該環(huán)狀錐形表面被配置用于接觸每個變速器滾珠組裝件230的一部分。接合端244與每個變速器滾珠組裝件230的接觸接合端244的部分摩擦接合。
[0065]輸入端248是第一驅(qū)動環(huán)229的軸向延伸的軸；然而，可以理解，輸入端248可以具有其他形狀。輸入端248與方向選擇器209驅(qū)動地接合，這支持主離合器207和第一驅(qū)動環(huán)229之間的驅(qū)動接合。輸入端248與第一驅(qū)動環(huán)229形成一體；然而，可以理解，輸入端248可以與第一驅(qū)動環(huán)229的其余部分分開地形成，并且以任何常規(guī)方式與之耦合。
[0066]中間軸224是由金屬形成的細長構件。中間軸224包含與速度選擇器208驅(qū)動地接合的第一端252和與行星齒輪組228的環(huán)形齒輪242驅(qū)動地接合的第二端256。環(huán)形齒輪242與中間軸224分開地形成，并且以任何常規(guī)方式與之耦合；然而，可以理解，環(huán)形齒輪242可以與中間軸224形成一體。中間軸224由金屬單體地形成，然而，可以理解，中間軸224可以包括以任何常規(guī)方式耦合在一起的多個組件。
[0067]每個變速器滾珠組裝件230都至少包括由硬質(zhì)金屬形成的變速器滾珠260和變速器軸線262。每個變速器滾珠260的外表面264都與第一驅(qū)動環(huán)229的接合端244和第二驅(qū)動環(huán)231的接合端266相接觸。變速器軸線262安置成穿過并耦合至變速器滾珠260。變速器軸線262可旋轉(zhuǎn)地且可傾斜地耦合至變速器滾珠托架233?；蛘撸兯倨鳚L珠260可以可旋轉(zhuǎn)地耦合至變速器軸線262，并且變速器軸線262可以可傾斜地耦合至變速器滾珠托架233。無級變速傳動裝置202包括至少三個變速器滾珠組裝件230 ;然而，可以理解，無級變速傳動裝置202可以包括不只三個變速器滾珠組裝件230。
[0068]第二驅(qū)動環(huán)231是由金屬形成的環(huán)形構件。第二驅(qū)動環(huán)231包含接合端266和輸出端268。第二驅(qū)動環(huán)231由金屬單體地形成，然而，可以理解，第二驅(qū)動環(huán)231可以包括以任何常規(guī)方式耦合在一起的多個組件。如圖2中所示，第二驅(qū)動環(huán)231可以并入滾珠坡道269。當扭矩施加到第二驅(qū)動環(huán)231時，滾珠坡道269對接合端266施加軸向推力。
[0069]接合端266限定了環(huán)狀錐形表面，該環(huán)狀錐形表面被配置用于接觸每個變速器滾珠組裝件230的一部分。根據(jù)變速器滾珠組裝件230的位置，接合端266與每個變速器滾珠組裝件230的接觸接合端266的部分處于摩擦接合或滾動接觸之中的一種。
[0070]輸出端268是第二驅(qū)動環(huán)231的軸向延伸的軸；然而，可以理解，輸出端268可以具有其他形狀。輸出端268與行星齒輪組228的太陽齒輪240驅(qū)動地接合，這支持無級變速傳動裝置202和輸出部210之間的驅(qū)動接合。輸出端268與第二驅(qū)動環(huán)231形成一體；然而，可以理解，輸出端268可以與第二驅(qū)動環(huán)231的其余部分分開地形成，并且以任何常規(guī)方式與之耦合。
[0071]變速器滾珠托架233是通過其徑向延伸部分而非旋轉(zhuǎn)地耦合至傳動裝置殼體232的構件。每個變速器滾珠組裝件230都可傾斜地安置在變速器滾珠托架233上，并與之驅(qū)動地接合。
[0072]致動器組裝件234與變速器滾珠托架233相鄰地安置，并且調(diào)節(jié)多個變速器滾珠組裝件230在第一驅(qū)動環(huán)229和第二驅(qū)動環(huán)231之間的位置。多個變速器滾珠組裝件230由致動器組裝件234同時地且相似地移動。作為非限制性示例，致動器組裝件234可以由穿過形成于第一驅(qū)動環(huán)229和第二驅(qū)動環(huán)231中的一個內(nèi)的中心穿孔而安置的構件(未示出)來機械地致動?；蛘?，可以理解，致動器組裝件234可被液壓地、電地或氣動地致動，并且致動器組裝件234可以安置在傳動裝置殼體232之外。
[0073]輸出部210是可旋轉(zhuǎn)地安置在傳動裝置殼體232中的細長構件。輸出部210具有與行星齒輪組228的托架236驅(qū)動地接合的第一端272和與差速器212的冠狀齒輪276驅(qū)動地接合的第二端274。第二端274包含形成齒輪的多個齒輪齒。第二端274與輸出部210形成一體；然而，可以理解，第二端274可以與輸出部210分開地形成，并且以任何常規(guī)方式與之耦合。如圖2中所示，輸出部210包含細長軸；然而，可以理解，輸出部210可以是齒輪，或者托架236的一部分可以直接與冠狀齒輪276驅(qū)動地接合。
[0074]差速器212包含冠狀齒輪276和差速器箱278。差速器212的組件可以由鋼形成；然而，可以理解，可以使用其他剛性材料來形成差速器212的組件。差速器212可以可旋轉(zhuǎn)地安置在傳動裝置殼體232中，或者安置在與傳動裝置殼體232分開的殼體中。冠狀齒輪276使用多個緊固件耦合至差速器箱278 ;然而，可以理解，冠狀齒輪276可以與差速器箱278單體地形成。
[0075]冠狀齒輪276是耦合至差速器箱278的環(huán)形構件。冠狀齒輪276包含圍繞冠狀齒輪276的外徑安置的多個齒。冠狀齒輪276是與輸出部210的第二端274驅(qū)動地接合的斜齒輪；然而，可以理解，冠狀齒輪276可以是任何類型的齒輪。
[0076]差速器箱278是中空構件，一對側(cè)齒輪(未示出)和至少兩個主動小齒輪(未示出)可旋轉(zhuǎn)地安置在該中空構件內(nèi)。差速器箱278是常規(guī)的，并且是本領域公知的。差速器箱278包括冠狀齒輪276所耦合到的向外延伸的法蘭。車橋半軸安置在差速器箱278中，并且相應地與側(cè)齒輪驅(qū)動地接合。
[0077]在使用中，包括無級變速傳動裝置202的傳動系200支持調(diào)節(jié)并入有傳動系200的車輛的操作模式和傳動比?？梢詫鲃酉?00置于減速前進無級變速操作模式、超速前進無級變速操作模式、減速倒車無級變速操作模式以及超速倒車無級變速操作模式。傳動系200的操作模式可以由車輛的控制系統(tǒng)(未示出)自動調(diào)節(jié)或由車輛的操作者手動調(diào)節(jié)。傳動系200的操作模式由減速離合器218、超速離合器220、前進離合器225和倒車離合器226的接合所確定。
[0078]為了將傳動系200置于減速前進無級變速操作模式，將減速離合器218置于接合狀態(tài)，并將前進離合器225置于接合狀態(tài)。將超速離合器220和倒車離合器226置于斷開狀態(tài)。
[0079]當將減速離合器218置于接合狀態(tài)時，環(huán)形齒輪242通過減速離合器218和減速齒輪組217在與動力源204相似的旋轉(zhuǎn)方向上得到驅(qū)動。動力源204和中間軸221之間的傳動比通過減速齒輪組217得到減小。
[0080]當將前進離合器225置于接合狀態(tài)時，第一驅(qū)動環(huán)229通過前進離合器225在與動力源204相似的旋轉(zhuǎn)方向上得到驅(qū)動。扭矩通過第一驅(qū)動環(huán)229的接合端244施加到每個變速器滾珠260。由于變速器滾珠托架233是固定的，因此每個變速器滾珠260圍繞其相應的變速器軸線262旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)而，每個變速器滾珠260通過接合端266向第二驅(qū)動環(huán)231，并進而向太陽齒輪240傳遞扭矩。當每個變速器滾珠260的變速器軸線262由致動器組裝件234調(diào)節(jié)時，第一驅(qū)動環(huán)229和第二驅(qū)動環(huán)231之間的齒輪比得到調(diào)節(jié)。該齒輪比可以響應于車輛的操作者的命令而由控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)。
[0081]為了將傳動系200置于超速前進無級變速操作模式，將超速離合器220置于接合狀態(tài)，并將前進離合器225置于接合狀態(tài)。將減速離合器218和倒車離合器226置于斷開狀態(tài)。
[0082]當將超速離合器220置于接合狀態(tài)時，環(huán)形齒輪242通過超速離合器220和超速齒輪組219在與動力源204相似的旋轉(zhuǎn)方向上得到驅(qū)動。動力源204和中間軸221之間的傳動比通過超速齒輪組219得到增大。
[0083]前進離合器225在傳動系200被置于超速前進無級變速操作模式時的操作與前進離合器225在傳動系200被置于減速前進無級變速操作模式時的操作(如上文所提及)相同。
[0084]為了將傳動系200置于減速倒車無級變速操作模式，將減速離合器218置于接合狀態(tài)，并將倒車離合器226置于接合狀態(tài)。將超速離合器220和前進離合器225置于斷開狀態(tài)。
[0085]減速離合器218在傳動系200被置于減速倒車無級變速操作模式時的操作與減速離合器218在傳動系200被置于減速前進無級變速操作模式時的操作(如上文所提及)相同。
[0086]當將倒車離合器226置于接合狀態(tài)時，第一驅(qū)動環(huán)229通過倒車離合器226和倒車齒輪組227在與動力源204相反的旋轉(zhuǎn)方向上得到驅(qū)動。扭矩通過第一驅(qū)動環(huán)229的接合端244施加到每個變速器滾珠260。由于變速器滾珠托架233是固定的，因此每個變速器滾珠260圍繞其相應的變速器軸線262旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)而，每個變速器滾珠260通過接合端266向第二驅(qū)動環(huán)231，并進而向太陽齒輪240傳遞扭矩。當每個變速器滾珠260的變速器軸線262由致動器組裝件234調(diào)節(jié)時，第一驅(qū)動環(huán)229和第二驅(qū)動環(huán)231之間的齒輪比得到調(diào)節(jié)。該齒輪比可以響應于車輛的操作者的命令而由控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)。
[0087]為了將傳動系200置于超速倒車無級變速操作模式，將超速離合器220置于接合狀態(tài)，并將倒車離合器226置于接合狀態(tài)。將減速離合器218和前進離合器225置于斷開狀態(tài)。
[0088]超速離合器220在傳動系200被置于超速倒車無級變速操作模式時的操作與超速離合器220在傳動系200被置于超速前進無級變速操作模式時的操作(如上文所提及)相同。
[0089]倒車離合器226在傳動系200被置于超速倒車無級變速操作模式時的操作與倒車離合器226在傳動系200被置于減速倒車無級變速操作模式時的操作(如上文所提及)相同。
[0090]行星齒輪組228允許施加到中間軸221和第二驅(qū)動環(huán)231的輸出端268的扭矩被混合并施加到輸出部210的第一端272。圖3為速度圖，其圖示了當傳動系200被置于減速前進無級變速操作模式時，當傳動系200被置于超速前進無級變速操作模式時，以及當傳動系200被置于超速倒車無級變速操作模式時，太陽齒輪240、托架236和環(huán)形齒輪242的旋轉(zhuǎn)速度。
[0091]與第二驅(qū)動環(huán)231的輸出端268驅(qū)動地接合的太陽齒輪240的旋轉(zhuǎn)速度被描繪為圖3中所示的最下面的水平軸線，其中正旋轉(zhuǎn)速度在速度圖的右部示出，而負旋轉(zhuǎn)速度在速度圖的左部示出。太陽齒輪240的旋轉(zhuǎn)方向根據(jù)接合的是前進離合器225還是倒車離合器226而改變。太陽齒輪240的旋轉(zhuǎn)速度根據(jù)每個變速器滾珠260的變速器軸線262的位置而改變。
[0092]環(huán)形齒輪242的旋轉(zhuǎn)速度被描繪為圖3中所示的最上面的水平軸線。環(huán)形齒輪242的旋轉(zhuǎn)速度根據(jù)接合的是減速離合器218還是超速離合器220而改變。
[0093]托架236的旋轉(zhuǎn)速度被描繪為圖3中所示的中間的水平軸線。托架236的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向基于太陽齒輪240和環(huán)形齒輪242的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向而確定。
[0094]因此，有可能在接合倒車離合器226和超速離合器220時，通過調(diào)節(jié)每個變速器滾珠260的變速器軸線262的位置而在兩個值(圖3中所示的Rl和R2)之間調(diào)節(jié)托架236的旋轉(zhuǎn)速度。還有可能在接合前進離合器225以及減速離合器218和超速離合器220中的一個時，通過調(diào)節(jié)每個變速器滾珠260的變速器軸線262的位置而在兩個值(圖3中所示的Fl和F2)之間調(diào)節(jié)托架236的旋轉(zhuǎn)速度。
[0095]可以根據(jù)包括含有無級變速傳動裝置202的傳動系200的車輛所遇到的行駛條件來選擇圖3中所圖示的任何操作模式。作為非限制性示例，當車輛在高速公路上行駛時，諸如當車輛以巡航速度行駛時，可以選擇超速前進無級變速操作模式。當車輛以低速或倒車速度行駛時，諸如當車輛正在進行機動時，可以選擇超速倒車無級變速操作模式。操作模式的選擇可以通過使用控制系統(tǒng)來自動控制，或者可以由車輛的操作者來控制所述選擇。
[0096]此外，可以理解，當操作者處于任何操作模式下時，無級變速傳動裝置20均可被配置用于精細調(diào)節(jié)動力源204的速度，以優(yōu)化車輛的燃料消耗量。從一種操作模式到另一操作模式的改變可以在動力源204的給定速度下進行，這產(chǎn)生非常平穩(wěn)的換檔過程。
[0097]通過為減速齒輪組217、超速齒輪組219、前進離合器225、倒車離合器226選擇特定的齒輪比，或者通過添加附加的配置(未示出)，可以適配任何操作模式的速度范圍?？梢岳斫?，前進離合器225和倒車離合器226可以配置用于提供針對特定應用而選定的齒輪t匕。還可以理解，還可以基于無級變速傳動裝置202和動力源204的效率點或基于預定的巡航速度來選擇減速齒輪組217、超速齒輪組219、前進離合器225和倒車離合器226。
[0098]作為速度選擇器208和行星齒輪組228的結(jié)果，可以理解，無級變速傳動裝置202可以是降低能力的設計，這是因為動力源204的僅一部分動力被施加到無級變速傳動裝置202。
[0099]根據(jù)專利法的規(guī)定，本發(fā)明已經(jīng)在被認為代表其優(yōu)選實施方式的文字中得到了描述。然而，應當注意，本發(fā)明在不偏離其精神或保護范圍的情況下能夠以除具體圖示和描述以外的其他方式來實踐。
【權利要求】
1.一種傳動裝置，包括: 輸入部分，其與動力源驅(qū)動地接合； 行星齒輪裝置，其具有與所述輸入部分驅(qū)動地接合的部分； 無級變速器，其具有與所述行星齒輪裝置和所述輸入部分中的至少一個驅(qū)動地接合的部分；以及 離合裝置，其可以選擇性地與所述無級變速器的一部分驅(qū)動地接合，其中所述離合裝置和所述行星齒輪裝置支持在所述無級變速器的至少兩個操作模式之間的轉(zhuǎn)換。
2.根據(jù)權利要求1所述的傳動裝置，其中所述無級變速器是包括第一驅(qū)動環(huán)和第二驅(qū)動環(huán)的傾斜滾珠變速器。
3.根據(jù)權利要求2所述的傳動裝置，其中所述離合裝置可以選擇性地與所述第一驅(qū)動環(huán)和所述第二驅(qū)動環(huán)中的一個驅(qū)動地接合，以阻止其旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權利要求1所述的傳動裝置，其中所述無級變速器可作為無限變速器來操作。
5.根據(jù)權利要求1所述的傳動裝置，進一步包括方向選擇器，該方向選擇器與所述無級變速器的一部分和所述動力源驅(qū)動地接合。
6.根據(jù)權利要求1所述的傳動裝置，進一步包括速度選擇器，該速度選擇器與所述行星齒輪裝置的一部分和所述動力源驅(qū)動地接合。
7.根據(jù)權利要求1所述的傳動裝置，其中所述行星齒輪裝置包括與所述動力源驅(qū)動地接合的第一部分、與所述無級變速器的一部分驅(qū)動地接合的第二部分以及與所述傳動裝置的輸出部驅(qū)動地接合的第三部分。
8.根據(jù)權利要求1所述的傳動裝置，其中所述行星齒輪裝置包括與所述動力源驅(qū)動地接合的第一部分、與所述無級變速器的一部分驅(qū)動地接合的第二部分以及可以選擇性地與所述離合裝置驅(qū)動地接合以阻止其旋轉(zhuǎn)的第三部分。
9.根據(jù)權利要求1所述的傳動裝置，進一步包括第二離合裝置，該第二離合裝置可以選擇性地與所述行星齒輪裝置的一部分驅(qū)動地接合。
10.根據(jù)權利要求1所述的傳動裝置，進一步包括所述無級變速器的輸出部和軸，其中所述輸出部與所述行星齒輪裝置驅(qū)動地接合，并且所述軸與所述行星齒輪裝置和所述輸入部分驅(qū)動地接合。
【文檔編號】F16H15/50GK104204615SQ201380018484
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年2月14日 優(yōu)先權日:2012年2月15日
【發(fā)明者】肯尼斯·E·庫珀, 馬克·R·J·沃斯特耶 申請人:德納有限公司