設置有無級變速器的傳動系的製作方法

2023-04-24 17:53:16

本發明大體涉及車輛傳動系。更特別地，本發明涉及一種設置有無級變速器(cvt)的傳動系。

背景技術：

cvt是已知的變速器機構，其可在上限和下限之間改變無限數量的齒輪比。超環面cvt也是熟知的，其包括盤和滾子布置，所述滾子布置在盤之間傳遞動力，其中，一個盤是輸入端，一個盤是輸出端。當傳動比必須精細調整時，使用這樣的變速器。

但是，車輛上需要的比率範圍通常使得，為涵蓋整個比率範圍而需要的cvt的尺寸將非常大，從而將其布置在一些車輛中是不實際的。

附圖說明

在附圖中：

圖1是包括根據第一示例實施例的cvt的傳動系的示意塊圖，傳動系示出為處於空擋構造；

圖2是圖1的傳動系的示意塊圖，其示出為低速構造；

圖3是圖1的傳動系的示意塊圖，其示出為處於低速構造的最大速度；

圖4是圖1的傳動系的示意塊圖，其示出為中速構造；

圖5是圖1的傳動系的示意塊圖，其示出為處於中速構造的最大速度；

圖6是圖1的傳動系的示意塊圖，其示出為高速構造；

圖7是圖1的傳動系的示意塊圖，其示出為倒車方向構造(reversedirectionconfiguration)；

圖8是包括根據第二示例實施例的cvt的傳動系的示意塊圖；

圖9是包括根據第三示例實施例的cvt的傳動系的示意塊圖；

圖10是設置有根據第四示例實施例的cvt的傳動系的示意圖，其具有兩個前進速度和一個倒車速度，該傳動系示出為空擋構造；

圖11示出圖10的傳動系的處於低速構造；

圖12示出圖10的傳動系的處於低速構造，且將要進行高速變化；

圖13示出圖10的傳動系的處於高速構造；

圖14示出圖10的傳動系的處於低速構造，且將要進行倒車方向變化；和

圖15示出圖10的傳動系的處於倒車構造。

具體實施方式

目的大體是提供一種設置有cvt的改進的傳動系。

更特別地，根據示例實施例，提供了一種用於在原動機的輸出端和最終傳動件的輸入端之間進行連接的傳動系。傳動系包括cvt和變速器，該cvt包括連接至原動機的輸出端的輸入端、和輸出端，該變速器具有連接至cvt的輸出端的輸入端、和可連接至最終傳動件的輸入端的輸出端；變速器包括第一和第二級聯選擇機構，其設置在變速器的輸入端和最終傳動件的輸入端之間。第一和第二級聯選擇機構構造和控制為使得，第二選擇機構的位置可通過控制器根據下一期望構造而改變。

詞語「一」或「一個」當在權利要求和/或說明書中結合術語「包括」使用時可以指「一個」，但其也與「一個或多個」、「至少一個」以及「一個或多於一個」的意思相符。類似地，詞語「另一」可指至少第二個或更多個。

如在該說明書和權利要求(一個或多個)中使用的，詞語「包括(comprising)」(以及任何形式的包括，諸如「包括(comprise)」和「包括(comprises)」)、「具有」(以及任何形式的具有，諸如「具有(have)」和「具有(has)」)、「包括(including)」(以及任何形式的包括，諸如「包括(include)」和「包括(includes)」)、「包含」(以及任何形式的包含，諸如「包含(contain)」和「包括(comtains)」)是涵蓋性的或開放式的，不排除另外的、非引用元件或方法步驟。

術語「大約」用於表示一值，其包括對於正被使用的裝置或方法的誤差的固有變化以確定該值。

應注意，表達「原動機」在此和在所附權利要求中被解釋為內燃發動機、渦輪發動機、或任何其他機械動力製造元件或組件。

應注意，雖然表達「超環面cvt(表示無級變速器)」在此被用於描述雙腔全超環面cvt，但該表達在此和在所附權利要求中被解釋為任何類型的超環面cvt，諸如，例如，「半超環面cvt」和單腔室超環面cvt。

應注意，當在cvt的背景下使用時，表達「超速傳動(override)」在此以及在所附權利要求中解釋為一種條件，其中，cvt比使得cvt輸出速度高於cvt輸入速度。

應注意，當在cvt的背景下使用時，表達「低速傳動(underride)」在此和在所附權利要求中解釋為一種條件，其中，cvt比使得cvt輸出速度低於cvt輸入速度。

還應注意，當在離合器技術背景下使用時，表達「固定盤」在此和在權利要求中可視為構成離合器驅動構件的任何元件或一組元件。類似地，當在離合器技術背景下使用時，表達「可移動盤」在此和在權利要求中可視為構成離合器傳動構件的任何元件或一組元件。

應注意，在此和在所附權利要求中使用的術語「傳動系」應解釋為介入機構，通過該介入機構，動力從原動機傳遞至最終傳動件，以及解釋為該機構加上原動機。

表達「連接」和「聯接」是可互換的，且應在此和在權利要求中寬泛地解釋，以便包括機械部件或零件之間的任何協作或被動關聯。例如，這樣的部件可通過直接聯接或連接組裝在一起，或利用其它部件間接聯接或連接。聯接和連接可還以是遠程的，例如利用磁場或其他的。

表達「輸入端」並不指代特定部件(諸如軸)，而是應在此和在權利要求中解釋為包括物體、組件、系統或機構的任何可移動部分，其用於從同一或另一組件、系統或機構接收機械功。類似地，表達「輸出端」應被理解為包括類似的部分，其用於傳遞機械功。

表達「齒輪比」應在此和在所附權利要求中寬泛地解釋為機器、系統或組件的輸入端處的旋轉速度與其輸出端的旋轉速度之間的比。

設置有cvt的傳動系的其他目的、優勢和特徵將在閱讀本發明示例實施例的以下非限制性描述時更加明顯，該描述僅作為例子參考附圖給出。

總的來說，示例實施例描述了一種用於在原動機的輸出端和最終傳動件的輸入端之間進行連接的傳動系；傳動系包括cvt和變速器，該變速器設置有第一和第二級聯選擇機構，其中，第二選擇機構的位置可通過控制器根據下一期望構造而改變。

現更特別地參考附圖的圖1，將描述根據示例實施例的傳動系10。

傳動系10包括設置有輸出軸14的原動機12和雙腔超環面cvt16，該cvt具有連接至原動機12的軸14的兩個互連的輸入盤18和20、輸出盤22和六個滾子24(僅示出四個)，所述滾子設置在輸出盤22和輸入盤18和20之間。cvt16被構造為在其輸入端和輸出端之間提供主連續範圍的齒輪比。

傳動系10還包括動力混合器26，其：i)經由齒輪系28聯接至原動機12的軸14，和ii)經由輸出鼓30和齒輪系32聯接至cvt16的輸出盤22。傳動系還包括三速變速器34，其具有聯接至動力混合器26的輸入端和聯接至最終傳動件36的輸出端，所述最終傳動件例如是車輛的差速器。

控制器35聯接至原動機12、cvt16和變速器34，以從其接收數據和/或控制這些元件。

需注意，由於超環面cvt的操作被認為是對本領域技術人員已知的，因此為了簡潔的目的，在此不再解釋。

動力混合器26在此示出為行星齒輪系，其設置有太陽輪38、行星輪支架40和環44，所述太陽輪限定經由齒輪系28連接至原動機的第一輸入，所述行星輪支架與行星輪42相關聯且限定經由齒輪系32連接至cvt16輸出端的第二輸入端，所述環限定原動機26的輸出端且連接至變速器34。

因而，如對本領域技術人員明顯的，環44的速度是其第一和第二輸入端的速度以及行星齒輪結構的各個齒輪之間的齒輪比的函數。

本領域的技術人員將理解，動力混合器26的目的是產生作為其兩個輸入端的組合的輸出端。因而，可使用其他機械布置。應注意到，取決於傳動系的機械需求確定動力混合器的各個齒輪比是本領域技術人員能力所及的。

三速變速器34包括三位置摩擦離合器48，其具有聯接至動力混合器26的輸出端的輸入端、聯接至最終傳動件36的輸出軸50、第一和第二三位置爪形離合器52和54、低速齒輪系56、中速齒輪系58、高速齒輪系60和倒車齒輪系62。

三位置摩擦離合器48和三位置爪形離合器52、54可視為第一和第二級聯選擇機構，因為它們通過該齒輪系——動力從其輸入端傳遞至輸出端——進行選擇。

離合器48包括連接至動力混合器26的環齒輪44的固定盤64、聯接至第一齒形離合器52的第一可移動盤66、以及聯接至第二齒形離合器54的第二可移動盤68。

第一齒形離合器52包括聯接至倒車齒輪系62的第一固定盤70、聯接至中速齒輪系58的第二固定盤72、和連接至摩擦離合器48的可移動盤66的可移動盤74。

第二齒形離合器54包括聯接至高速齒輪系60的第一固定盤76、聯接至低速齒輪系56的第二固定盤78、和連接至摩擦離合器48的可移動盤68的可移動盤80。

齒輪系56-62全部包括安裝至輸出軸50的各個齒輪。

因而，動力從動力混合器26的輸出端傳遞至最終傳動系36，a)當可移動盤66接合至固定盤64且可移動盤74與固定盤70接合時，經由倒車齒輪系62傳遞；b)當可移動盤66接合至固定盤64且可移動盤74與固定盤72接合時，經由中速齒輪系58傳遞；c)當可移動盤68接合至固定盤64且可移動盤80與固定盤76接合時，經由高速齒輪系60傳遞；以及d)當可移動盤68接合至固定盤64且可移動盤80與固定盤78接合時，經由低速齒輪系56傳遞。

本領域的技術人員將理解，由於第一和第二選擇機構的級聯關係且因為中速齒輪系58由與低速和高速齒輪系56和60不同的齒形離合器選擇，預測下一可能的構造變化的控制器35可相應地控制齒形離合器52和54，如以下所述。

本領域的技術人員將理解，圖1是非常示意性的，且傳動系10需要許多其他元件，以適當操作。

現參考附圖的圖2至7，將描述傳動系10的操作。

附圖的圖2示出傳動系10處於低速模式。實際上，動力經由低速齒輪系56從動力混合器26傳遞至最終傳動系36，因為可移動盤68接合至固定盤64且可移動盤80與固定盤78接合。

換句話說，低速齒輪系56構造為與cvt16協作、選擇性地在原動機12的輸出端和最終傳動系50之間提供第一副連續齒輪比。

cvt的滾子24示出為處於低速傳動位置。用戶可由此通過增加原動機12的速度和/或通過改變cvt的比(其通過改變滾子24的位置)而增加輸出軸50的速度。

在圖3中，滾子24已經移動到超速傳動位置，以由此增加輸出軸50的速度，而沒有改變原動機12的輸出軸的速度。因為保持增加輸出軸50的速度的下一邏輯步驟是從低速範圍改變到中速範圍，爪形離合器52的可移動盤74布置為與固定盤72接觸，以由此準備下一可能的齒輪變化。需注意，因為可移動盤68仍接合至固定盤64，下齒輪系56仍處於操作中。

下一操作是逐漸將可移動盤66接合到固定盤64，同時逐漸將可移動盤68從固定盤64斷開。由於cvt16的比可同時改變，可以實現這樣的速度變化而沒有震動。

圖4示出傳動系10處於中速模式。可移動盤74接合至固定盤72，可移動盤66接合至固定盤64，滾子24已經回到低速傳動位置。應理解，滾子24的準確位置取決於車輛的速度，且通過控制器確定。動力由此經由中速齒輪系58傳遞至輸出軸50。用戶可由此通過增加原動機12的速度和/或通過改變cvt的比(其通過改變滾子24的位置)而增加輸出軸50的速度。

換句話說，中速齒輪系58構造為與cvt16協作地選擇性地在原動機12的輸出端和最終傳動系50之間提供第二副連續齒輪比。

在圖5中，滾子24已經移動到超速傳動位置，以由此增加輸出軸50的速度。因為保持增加輸出軸50的速度的下一邏輯步驟是從中速範圍改變到高速範圍，因此爪形離合器54的可移動盤80布置為與固定盤76接觸，以由此準備齒輪變化。需注意，因為可移動盤66仍接合至固定盤64，中間速度齒輪系58仍處於操作中。

下一操作是逐漸將可移動盤68接合到固定盤64，同時逐漸將可移動盤66從固定盤64斷開。由於cvt16的比可同時改變，可以實現這樣的速度變化而沒有震動。

圖6示出了傳動系10處於高速模式。可移動盤80接合至固定盤78，可移動盤68接合至固定盤64，滾子24已經回到低速傳動位置。應理解，滾子24的準確位置取決於車輛的速度，且通過控制器確定。動力由此經由高速齒輪系60傳遞至輸出軸50。用戶可由此通過增加原動機12的速度和/或通過改變cvt的比(其通過改變滾子24的位置)而將輸出軸50的速度增加到其最大速度。

換句話說，高速齒輪系60構造為與cvt16協作地在原動機12的輸出端和最終傳動系50之間選擇性地提供第三副連續齒輪比。

應注意，有益的是保持可移動盤74與固定盤72連接，因為下一步驟可將速度減小到有利於中速齒輪系58接合的水平。

圖7示出圖10的傳動系處於倒車模式。實際上，可移動盤74接合至固定盤70，可移動盤66接合至固定盤64。動力由此經由倒車齒輪系62傳遞至輸出軸50。

換句話說，倒車速度齒輪系62構造為與cvt16協作地在原動機12的輸出端和最終傳動系50之間選擇性地提供第四副連續齒輪比。

應注意到，雖然傳動系的操作已經在以上參考圖2至7詳細描述，但可實現傳動系的機械部件的操作的其他順序。

本領域的技術人員應該理解，控制器35連結至傳動系10的各個機械元件，諸如原動機、離合器、齒形離合器和cvt，以適當地控制傳動系10。

應注意到，根據傳動系10的使用確定傳動系10的齒輪系的各個齒輪比是本領域技術人員能力所及的。

本領域的技術人員將理解，傳動系10已經在此示意性地示出且在以上描述。此外，可對傳動系10做出許多變化。作為非限制性例子，混合器26的各個輸入端和輸出端的互連可以是不同的，或其他機械機構(未示出)可用於將cvt的動力和原動機的動力混合。並且，齒形離合器52和54可通過其他離合技術替換。

現參考附圖的圖8，將描述根據第二示例實施例的傳動系100。應注意，因為圖1至7的傳動系100和傳動系10共享許多相似性，僅其之間的不同將在以下描述。

總體來說，傳動系10和100之間的許多不同在於缺乏傳動系100的混合機構、在於爪形離合器的不同構造、以及在於添加有最終齒輪系101。

如從圖8清晰可見的，三位置離合器104的固定盤連接至cvt16的輸出端，但沒有連接至原動機12的輸出端。因而，需要較少的機械部件。如果機構34的爪形離合器52和54(圖1至7)示出為具有連接至三位置離合器48的相應可移動盤的一個輸入端、和連接至相應齒輪系的兩個輸出端，則圖8的變速器102的爪形離合器106和108可視為具有連接至相應齒輪系的兩個輸入端、和連接至最終齒輪系101的輸出端。

實際上，低速和高速齒輪系110和112連接至離合器106的相應固定盤，離合器106的中央可移動盤連接至最終齒輪系101。類似地，中速和倒車速度齒輪系114和116連接至離合器108的相應固定盤，離合器108的中央可移動盤連接至最終齒輪系101。如可在該圖中看到的，最終齒輪系101將離合器106和108的輸出端互連至最終傳動件36。

當然，本領域的技術人員將理解，因為低速和高速齒輪系連接至同一離合器106，中速齒輪系位於另一離合器108上，且因為離合器106、108——其可視為第二選擇機構——從離合器104(其可視為第一選擇機構)級聯，變速器100的操作類似於上述變速器10的操作，且為了簡潔目的將在此不再重複。

現參考附圖的圖9，將描述根據第三示例實施例的傳動系200。應注意，因為圖8的傳動系200和傳動系100共享許多相似性，僅其之間的不同將在以下描述。

總的來說，傳動系200和100之間的主要不同涉及低速齒輪系210，其包括行星齒輪系212、允許將低速齒輪系210經由離合器104連接至cvt16的輸出端且經由齒輪214連接至原動機102的輸出端。

更特別地，行星齒輪系212包括連接至離合器104的太陽輪216、與齒輪214嚙合的環218、和連接至低速齒輪系210的齒輪222的行星輪支架220。

因而，本領域技術人員應理解，低速可視為超低速，因為取決於原動機12和cvt16的輸出端之間的速度差，可獲得零前進速度。

如上所述，本領域的技術人員將理解，因為低速和高速齒輪系連接至同一離合器106且中速齒輪系位於另一離合器108上，且因為離合器106、108——其可視為第二選擇機構——從離合器104(其可視為第一選擇機構)級聯，變速器200的操作類似於上述變速器10的操作，且為了簡潔目的將在此不再重複。

最後參考附圖的圖10至15，將描述根據第四示例實施例的傳動系300。應注意，因為圖8的傳動系200和傳動系100共享許多相似性，僅其之間的不同將在以下描述。

總的來說，傳動系300和100之間的主要差別涉及存在的前進速度的數量。實際上，齒輪箱302包括低和高速，但缺乏中速。

更特別地，齒輪箱302設置有低速齒輪系304、高速齒輪系306、倒車速度齒輪系308、三路摩擦離合器310和三路爪形離合器312。如本領域技術人員所理解的，三路摩擦離合器310和爪形離合器312可視為兩個級聯選擇機構。

齒輪箱302的輸出端經由齒輪316連接至最終軸314。最終軸314可視為車輛的最終傳動件的輸入端。取決於車輛的類型，最終傳動件可包括可選的停車制動器318、可選的四輪驅動離合器320和一對差速器322、324。

現參考附圖的圖11至15，將描述傳動系300的操作。

圖11示出了傳動系300處於低的、前進速度構造。更特別地，摩擦離合器310通過控制器35控制，從而動力從cvt16的輸出端經由低速齒輪系304傳遞至最終軸314。

如可在該圖中看到的，發動機軸14的旋轉方向(見箭頭330)和最終軸58的旋轉方向(見箭頭332)是相同的。

換句話說，低速齒輪系304構造為與cvt16協作性地在原動機12的輸出端和最終傳動系314之間選擇性地提供第一副連續齒輪比。

圖12示出了傳動系300處於圖11的低速構造，齒輪箱302準備好切換到高速模式。實際上，爪形離合器312已經通過控制器35被控制為準備好進行高速齒輪變化。當控制器35確定傳動系300的下一構造變化將很可能是從低速模式進行到高速模式時，該構造完成。這例如如果控制器檢測到車輛的速度增加、同時傳動系處於低速模式的話發生。

圖13示出了傳動系300處於高速構造。更特別地，摩擦離合器310和爪形離合器312通過控制器35控制，從而動力從cvt16的輸出端經由高速齒輪系306傳遞至最終軸314。

如可在該圖中看到的，發動機軸14的旋轉方向(見箭頭330)和最終軸314的旋轉方向(見箭頭332)是相同的。

換句話說，高速齒輪系306構造為與cvt16協作地在原動機12的輸出端和最終傳動系314之間提供選擇性地提供第二副連續齒輪比。

圖14——類似於圖12——示出了傳動系300處於低速構造，齒輪箱302準備好切換到倒車模式。

實際上，爪形離合器312已經通過控制器35被控制為準備好進行倒車速度齒輪變化。當控制器35確定傳動系300的下一可能構造變化將是從低速模式進行到倒車模式時，該構造完成。這例如如果控制器檢測到車輛的速度降低、同時傳動系處於低速模式的話發生。

圖15示出了傳動系300處於倒車速度構造。更特別地，摩擦離合器310和爪形離合器312被控制，從而動力從cvt16的輸出端經由倒車速度齒輪系308傳遞至最終軸314。

如可在該圖中看到那樣，發動機軸14的旋轉方向(見箭頭330)和最終軸58的旋轉方向(見箭頭334)是相反的。

換句話說，倒車齒輪系308構造為與cvt16協作地在原動機12的輸出端和最終傳動系314之間選擇性地提供第三副連續齒輪比。

應理解，設置有cvt的傳動系在其應用中不限於以上所述和附圖所示的部件和構造的細節。設置有cvt的傳動系能夠應用於其他實施例，且能夠以各種方式實施。還應理解，在此使用的短語或術語是描述性質的，而並沒有限制性。因而，儘管設置有cvt的傳動系已經通過其示例實施例在以上描述，但其可在不偏離其精神、範圍和本質的情況下被改變。