專利名稱：帶有一直接低速檔模式和兩分支高速檔模式的三模式連續(xù)可變傳動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及動力傳輸裝置，尤其涉及連續(xù)可變動力傳輸裝置，設有與一行星齒輪裝置一起工作的一連續(xù)可變單元。
背景技術：
現(xiàn)今市場上的客運車輛包括一個具有至少三前進傳動比，且十分常見的六前進傳動比的動力傳輸裝置。這些動力傳輸裝置被用來擴展該車輛發(fā)動機的運轉范圍，其方法是按照傳動比的變化重新使用該發(fā)動機的轉速范圍。為了使發(fā)動機及其轉速范圍更有效地利用，已建議采用連續(xù)可變型式的傳動裝置，其中在該傳動裝置內的傳動比變化，在該發(fā)動機轉速可保持恒定的整個驅動范圍內，是連續(xù)的。例如，該連續(xù)可變傳動比可從四比一(4∶1)的低速檔驅動改變到零點四比一(0.40∶1)的超速檔驅動。采用該同樣傳動比范圍的分級變化的傳動裝置將需要五或六個傳動比等級，取決于相鄰傳動比之間所需的分級傳動比倍率。
連續(xù)可變型式的傳動裝置已被建議做成單模式和雙模式型式的動力傳輸裝置。絕大多數(shù)客運車輛的傳動裝置被建議做成嚙合空檔型(geared neutral type)的傳動裝置，其中在該傳動裝置中的傳動比能從前進變到倒車不需換接摩擦裝置。雖然這種型式的傳動裝置對前進和倒車提供簡化的控制系統(tǒng)，但它們確有缺點，因為在車輛起動操作時，很大一部分動力通過該連續(xù)可變單元和該齒輪機構被再循環(huán)。這樣就減少該傳動裝置的輸出轉矩、牽引力，和該傳動裝置的總體效率。
本發(fā)明概述本發(fā)明的一個目的是要提供一種改進的三模式連續(xù)可變傳動裝置。
按本發(fā)明的一個方面，在該傳動裝置內包括具有兩個行星齒輪組以構成一個三模式連續(xù)可變傳動裝置的一連續(xù)可變的單元。
按照本發(fā)明的另一方面，該連續(xù)可變傳動裝置具有多個可選擇地接合的轉矩傳輸機構，這些傳輸機構在該傳動裝置內建立這些驅動模式。
按照本發(fā)明的還有一個方面，這些轉矩傳輸機構以兩個組合的形式被接合以建立一個倒車的傳動比和三個前進模式的傳動比。
按照本發(fā)明的再一個方面，該倒車模式和該低速前進模式都是直接模式，所有動力在被輸入到該行星齒輪組內之前通過該連續(xù)可變單元。
按照本發(fā)明的再一個方面，操作的兩個高速前進模式都是分支的驅動模式，其中來自發(fā)動機的一部分動力通過一條機械路徑，而另一部分動力則通過該連續(xù)可變單元。
按照本發(fā)明的再一個方面，至少有兩個轉矩傳輸機構設有一個單向驅動轉矩傳送器和一個雙向摩擦驅動轉矩傳送器。
按照本發(fā)明再另一個方面，兩個轉矩傳輸機構是固定型扭矩傳輸機構，常稱制動器，另外兩個轉矩傳輸機構是旋轉型扭矩傳輸機構，常稱離合器。


圖1為體現(xiàn)本發(fā)明的具有三模式傳動裝置的動力系的正剖視圖。
圖2為圖1中所示的動力系的簡略圖示。
示例實施例的說明參閱附圖，其中相同的標號代表在所有幾張圖中相同或相應的零件，在圖1和2中可以看到，動力系10具有一臺發(fā)動機或其他傳統(tǒng)的機械動力源12、和一個連續(xù)可變傳動比傳動裝置(CVT)14。該CVT14包括一個起動裝置或機構16，一個連續(xù)可變單元(CVU)18，一個第一行星齒輪組或裝置20，和一個第二行星齒輪組或裝置22。
所示起動裝置16為一傳統(tǒng)的轉矩轉換器24和轉矩轉換器離合器26。該轉矩轉換器24包括一個推動器28，一個渦輪30，和一個定子32。該推動器28通過一塊柔性板34被連續(xù)地與發(fā)動機12連接。該渦輪30和轉矩轉換器離合器26通過轂盤36被驅動地與一根輸入軸38連續(xù)。還有一個可選擇接合的轉矩傳輸機構或離合器40設在轉矩轉換器24和柔性板34之間。該離合器40可選擇地將該轂盤36的輸出與軸42連接。
該輸入軸38被驅動地與一鏈輪44連接，該鏈輪44通過一根鏈條46被驅動地與另一鏈輪48連接。該鏈輪48被驅動地與一直徑可變的滑輪或帶輪50連接，該滑輪50為該CVU 18的一個構件。該滑輪50通過一根柔性帶52被驅動地與一直徑可變的滑輪或帶輪54連接，該滑輪54也是CVU 18的一個構件。每一個滑輪50和54各有一個可移動的半滑輪56和58。這兩個半滑輪眾所周知其軸向運動是由各自的液壓馬達60和62控制的。當該滑輪沿軸向移動時，該帶52就沿著滑輪58從一個直徑被搬到另一個直徑，并且沿著滑輪50同樣在兩個直徑之間被搬動。
在位置A上示出的帶52處在最大的低速驅動狀態(tài)，那就是說滑輪54將以比滑輪50慢的轉速旋轉。這時，從輸入軸38來的輸入轉速在兩個帶輪之間被降低。當該帶52處在位置B時，該CVU 18是在最大超速驅動狀態(tài)，其時帶輪54將比帶輪50旋轉得快，從而在軸38和帶輪54之間造成轉速的增加或提速。
行星支架64是行星齒輪組20的一個構件，被驅動地與一轂環(huán)70連接，該轂環(huán)70既是旋轉型轉矩傳輸機構72的構件，也是固定型轉矩傳輸機構74的構件。該旋轉型轉矩傳輸機構72是一個傳統(tǒng)的液壓操作的離合器，其上有一內轂76及多個摩擦片80和離合器片82，它們分別用花鍵接合在內轂76和轂環(huán)70上。
該離合器通過液壓操作的活塞84的操作被接合和脫開，該活塞84可滑動地被設置在一個固定在轂環(huán)70上的殼體86內。有一單向轉矩傳輸機構88可操作地與殼體86連接，該機構可在傳動裝置箱或殼體90和殼體86之間操作而將該轂環(huán)70夾持住，因此該支座64在一個旋轉方向上是固定的。該固定型轉矩傳輸機構74是一個傳統(tǒng)的帶型制動器，能被一個沒有示出的傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)操作，并且當被操作時在兩個旋轉方向上都能將該行星支架64夾持住。
該內轂76被固定到或被驅動地連接到滑輪54和中心齒輪92上，該中心齒輪92是行星齒輪組20的一個構件。行星齒輪組20還包括一個環(huán)狀齒輪94，它被驅動地連接到或固定到一根軸96上。行星齒輪組20還包括一個行星支架組合件98，該組合件由行星支架64和多個小齒輪100構成，該小齒輪100可旋轉地裝在該支座64上并被設置得與該中心齒輪92和該環(huán)狀齒輪94嚙合。
該軸96被驅動地與一傳動裝置齒輪102連接，該齒輪102被設置得與另一傳動裝置齒輪104連接。該傳動裝置齒輪104通過軸106被驅動地與中心齒輪108連接。該中心齒輪108是行星齒輪組22的一個構件。該行星齒輪組22還包括一個環(huán)狀齒輪110和一個行星支架組合件112。該組合件112具有多個小齒輪114，這些小齒輪114可旋轉地裝在行星支架116上并被設置得與中心齒輪108和環(huán)狀齒輪110嚙合。這兩個行星齒輪組20和22由于在各該中心齒輪和環(huán)狀齒輪之間只有一組嚙合小齒輪，被稱為簡單的行星齒輪組。
行星支架116被驅動地與軸42連接，因此也與轉矩傳輸機構40連接。環(huán)狀齒輪110被驅動地與一個傳動裝置輸出軸118連接。行星支架116被驅動地與一個可選擇操作的傳統(tǒng)單向轉矩傳輸機122的內跑道連接。該機構122還有一個外跑道124，該外跑道124可選擇地與傳動裝置的殼體90接合。
如所周知，該可選擇接合的單向轉矩傳輸機構能被控制使只允許順時針向旋轉而阻止逆時針向旋轉，同樣能被控制使只允許逆時針向旋轉而阻止順時針向旋轉。這樣，行星支架112就能被限制順時針向旋轉而可允許逆時針向旋轉，也可被阻止逆時針向旋轉而可允許順時針向旋轉。
當該可選擇接合的轉矩傳輸機構40被接合時，該行星支架116將與柔性板34一致旋轉，因此以該發(fā)動機12的轉速旋轉。
行星支架116通過一個轂環(huán)126與軸42連接，該轂環(huán)126被一可選擇接合的固定型轉矩傳輸機構128包圍。該機構128的形式為單一的卷繞制動帶，該帶可選擇地被一未示出的傳統(tǒng)的液壓伺服機構操作。當該轉矩傳輸機構128被選擇地接合時，該行星支架116在兩個操作方向都可被限制旋轉。
多個轉矩傳輸機構的被控制的接合將可控制該傳動裝置在倒車與模式、第一低速檔模式、中速分支模式和高速分支模式下的操作。在倒車模式和低速檔模式下，傳動裝置14是在直接驅動的狀態(tài)下，其時從發(fā)動機12來的所有動力都通過CVU 18被傳輸，而在兩個高速分支的模式下，來自發(fā)動機12的動力只有一部分被傳輸?shù)捷S42上，而該動力的另一部分則通過CVU 18被傳輸。
為了建立操作的倒車模式，須將轉矩傳輸機構74與轉矩傳輸機構128或122接合。在旋轉的倒車模式中，中心齒輪92以與發(fā)動機機12相同的方向被旋轉。支座64被保持固定，因此環(huán)狀齒輪94以與發(fā)動機12相反的方向被旋轉。環(huán)狀齒輪94的旋轉是通過傳動裝置齒輪102和104被傳送，因此中心齒輪108以與發(fā)動機12相同的方向被旋轉。其時行星支架116被保持固定以致造成輸出軸118的反方向旋轉。輸出軸118的轉速可通過發(fā)動機12的轉速以及CVU 18的傳動比的控制來控制，一般在操作時，發(fā)動機12被設定在最大的普通轉速上而傳動裝置帶52從位置A被調節(jié)到位置B，這樣來造成發(fā)動機12和輸出軸118之間的轉速改變。
任何時候需要將發(fā)動機制動時可接合轉矩傳輸機構128，因為單向轉矩傳輸機構122將允許車輛在反方向滑行而可不用將轉矩返回輸送到發(fā)動機12。
要建立操作的前進低速的模式時可接合轉矩傳輸機構72并將轉矩傳輸機構122的外跑道124有選擇地定位。在操作的低速檔模式中，也可將轉矩傳輸機構128接合。在該模式中，可變滑輪54和行星齒輪組20一致地旋轉。轉矩傳輸機構72可保證做到這一點因為它直接使行星支架64與中心齒輪92連接。傳動裝置齒輪102和104反轉滑輪54的旋轉使其旋轉方向與發(fā)動機12相反。但行星支架116被保持固定使環(huán)狀齒輪110和輸出軸118以與發(fā)動機12相同的方向旋轉。
低速檔模式的輸出轉速由發(fā)動機的轉速以及CVD 18的傳動比控制。與倒車時的情況相同，CVU 18在最大的低速驅動位置A上開始逐漸向最大的超速驅動位置B前進，其時發(fā)動機的轉速被保持恒定。但如果需要，在這操作中發(fā)動機的轉速也可改變。當CVU 18的傳動比是在最大的超速驅動位置B時，輸出軸118將以與發(fā)動機12的輸出差不多相同的轉速被操作。
在這一點上，轉矩傳輸機構40被接合而單向轉矩傳輸機構122被脫開。轉矩傳輸機構72被松開，這樣便使單向轉矩傳輸機構88能夠有效地阻止行星支架64的前進旋轉。從而被CUV 18驅動的中心齒輪92強制環(huán)狀齒輪94倒車旋轉，造成中心齒輪108的前進旋轉。
當轉矩傳輸機構40被接合時，行星支架116以發(fā)動機12的轉速直接被驅動。當在低速直接驅動模式和中間驅動模式之間換檔時輸出軸118的轉速近乎恒定。這也是一個雙重的過渡換檔，因為兩個可選擇接合的裝置被脫開而另外兩個可選擇接合的裝置被接合。使用單向轉矩傳輸機構能得到平滑的雙重過渡切換。在該過渡切換中，轉矩傳輸機構40被接合，而轉矩傳輸機構72被脫開。
在操作的中間驅動模式中，從超速驅動位置B開始切換，那時基本上還是直接驅動，不斷改變CVU的傳動比，向低速驅動位置A前進，這樣輸出軸118的轉速就被增加。當CVU 18的傳動比到達最大的低速驅動位置時，該傳動裝置就被換檔，這時傳動比從操作的中間驅動模式切換到高速驅動模式。在操作的高速驅動模式中，轉矩傳輸機構72被接合，而轉矩傳輸機構88被松開。從中間驅動到高速驅動的切換是一個非同步的切換；但這個切換是由單向轉矩傳輸機構88的使用提供的。
在操作的高速驅動模式中，行星齒輪組20是作為一個單獨的單元被旋轉的，造成中心齒輪108以與發(fā)動機12相反的方向被旋轉。在操作的高速驅動模式中，仍有可能將發(fā)動機轉速保持在固定值而將CVU18的傳動比從切換時的傳動比向另一個超速驅動狀態(tài)改變。當CVU 18的傳動比向超速驅動的狀態(tài)改變時，中心齒輪108的轉速在反方向被增加，這就造成環(huán)狀齒輪110轉速的增加，因此輸出軸118成正的或發(fā)動機的旋轉方向。
從上面的說明中，現(xiàn)在應該明白，操作的倒車驅動模式和低速驅動模式都是直接驅動模式。即，所有來自發(fā)動機的動力都通過CVU被傳送到輸出軸118上。而操作的兩上高速驅動模式以及首先中間驅動模式然后高速驅動模式都是分支路徑的操作，其時來自發(fā)動機的動力一部分通過軸42被直接傳送到行星支架116上，另一部分則通過CVU18被傳送到中心齒輪108上。這樣，操作的兩個高速驅動模式都是分支路徑的模式，能夠減少通過CVU 18的轉矩傳輸，可比操作的直接路徑更為有效。
應該注意到采用操作的三模式，還可在任何一個操作模式中在CVU內提供一個路徑短的傳動比改變。本行業(yè)的行家現(xiàn)在應該明白，在整個操作圖景中，CVU的傳動比是從低速驅動狀態(tài)改變到超速驅動狀態(tài)，而在這個操作中，輸出軸的轉速可連續(xù)被改變。
顯然，根據(jù)上述說明可作出許多修改和變化。因此應該知道本發(fā)明只能以所附權利要求書的范圍為限。
權利要求
1.一種動力系，具有一個帶有一直接低速檔模式和兩分支高速檔模式的三模式連續(xù)可變傳動裝置，該動力系包括將動力輸送到所說連續(xù)可變傳動裝置的輸入裝置；一個傳動裝置殼體；從所說連續(xù)可變傳動裝置輸送動力的輸出裝置；一個連續(xù)可變單元，有一持續(xù)與所說輸入裝置互連的輸入件和一輸出件；一個第一行星齒輪裝置，有一個持續(xù)與所說輸出件互連的第一部件，一個第二部件，和一個第三部件；一個第二行星齒輪裝置，有一個持續(xù)與所說第一行星齒輪裝置的所說第二部件互連的第一部件，一個持續(xù)與所說輸出裝置互連的第二部件，和一個第三部件；一個第一轉矩傳輸機構，用于有選擇地使所說第三部件與所說第二行星齒輪裝置與所說傳動裝置殼體互連；一個第二轉矩傳輸機構，可操作來將所說第一行星齒輪裝置的兩個所說部件互連；一個第三轉矩傳輸機構，可操作來使所說第一行星齒輪裝置的所說第三部件與所說傳動裝置殼體持續(xù)互連；一個第四轉矩傳輸機構，可操作來有選擇地使所說輸入裝置與所說第二行星齒輪裝置的所說第三部件互連；及所說轉矩傳輸機構可以兩個組合在一起的方式操作來在輸入裝置和所說輸出裝置之間建立三個前進模式和一個倒車模式。
2.權利要求1的有一個帶有一直接低速檔模式和兩分支高速檔模式的三模式連續(xù)可變傳動裝置的動力系，其特征在于，還包括在操作所說三個前進模式期間，所說連續(xù)可變單元從低速檔狀態(tài)變化到超速檔狀態(tài)。
3.權利要求1的有一個帶有一直接低速檔模式和兩分支高速檔模式的三模式連續(xù)可變傳動裝置的動力系，其特征在于，還包括所說第一轉矩傳輸-傳輸機構包含一個雙向摩擦轉矩傳輸機構，和一個單向轉矩傳輸機構；及所說第三轉矩傳輸-傳輸機構包含一個雙向摩擦轉矩傳輸機構和一個單向轉矩傳輸機構。
4.權利要求1的有一個帶有一直接低速檔模式和兩分支高速檔模式的三模式連續(xù)可變傳動裝置的動力系，其特征在于，還包括所說輸入裝置包含一個機械動力源；和一個設在所說機械動力源和所說連續(xù)可變單元的所說輸入部件之間的起動機構。
5.權利要求4的有一個帶有一直接低速檔模式和兩分支高速檔模式的三模式連續(xù)可變傳動裝置的動力系，其特征在于，還包括所說起動機構包含一個轉矩轉換器和一個轉矩轉換器離合器；及所說第四轉矩傳輸機構能連接在所說機械動力源和所說第二行星齒輪組的所說第三部件之間，與所說轉矩轉換器離合器成串聯(lián)驅動關系，并與所說起動機構的所說轉矩轉換器成并聯(lián)關系。
6.權利要求1的有一個帶有一直接低速檔模式和兩分支高速檔模式的三模式連續(xù)可變傳動裝置的動力系，其特征在于，還包括所說第一行星齒輪裝置的所說第一部件是一中心齒輪部件，所說第一行星齒輪裝置的所說第二部件是一齒環(huán)部件，而所說第一行星齒輪裝置的所說第三部件是一行星支架組合件；及所說第二行星齒輪裝置的所說第一部件是一中心齒輪部件，所說第二行星齒輪裝置的所說第二部件是一齒環(huán)部件，而所說第二行星齒輪裝置的所說第三部件是一行星支架組合件。
全文摘要
一個動力系包括一個連續(xù)可變傳動裝置，該機構有一起動機構，一連續(xù)可變單元(CVU)，和一對行星齒輪裝置。該連續(xù)可變傳動裝置還包括多個轉矩傳輸機構。這些傳輸機構可有選擇地接合成為兩個轉矩傳輸機構的組合，以便建立一個在起動機構和傳動裝置輸出軸之間的倒車的操作模式，一個低速的直接操作模式，一個中速的分支操作模式，和一個高速的分支操作模式。
文檔編號F16H9/02GK1873259SQ20061008871
公開日2006年12月6日 申請日期2006年6月2日 優(yōu)先權日2005年6月3日
發(fā)明者D·科菲, M·C·塞夫茨克 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司