專利名稱：產(chǎn)生無級可變速比的傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及機(jī)動車輛的動力傳動 系，并且更具體地，本發(fā)明涉及具有變速器的傳動裝置，該變速器產(chǎn)生無級、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，其能對配備有相對較小發(fā)動機(jī)的機(jī)動車輛的燃料經(jīng)濟(jì)性和性能進(jìn)行優(yōu)化，特別是在橫向前輪驅(qū)動布置的發(fā)動機(jī)和傳動裝置中。

發(fā)明內(nèi)容
一種傳動裝置包括變速器，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，該第二離合器打開和關(guān)閉輸出部和第三構(gòu)件之間的連接該傳動裝置比結(jié)合有其他類型變速器的傳動裝置更高效，這是因?yàn)樵趧恿β窂街芯哂休^少的齒輪，這能提高總體的機(jī)械效率。在第三模式下運(yùn)行過程中，動力的流動(powerflow)被分開，從而變速器僅接收通過發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的動力的一部分，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闡釋的方式給出的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解對所述實(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)可變傳動裝置的示意圖；圖2顯示了圖1的傳動裝置的最終傳動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的傳動裝置的混合行星齒輪組的太陽輪、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的傳動裝置中變速器速比變化時系統(tǒng)部件的速比變化情況的圖；圖5是三模式連續(xù)可變傳動裝置的示意圖；圖6顯示了圖5的傳動裝置的最終傳動和第一模式齒輪組、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的傳動裝置的混合齒輪組的太陽輪、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的傳動裝置的三種模式下的運(yùn)行過程中離合器的狀態(tài)；和圖9是在圖5的傳動裝置中變速器速比變化時系統(tǒng)部件的速比變化情況的具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參見附圖，圖1顯示了雙模式傳動裝置10，其用于在發(fā)動機(jī)12和最終傳動小齒輪14之間傳遞動力。傳動裝置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，從而改變通過變速器產(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)動力，且錐體繞軸線42和46沿相反方向旋轉(zhuǎn)。混合行星齒輪組32包括被固定到中間軸44的太陽輪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)形齒輪和太陽輪嚙合。對于雙模式傳動裝置10來說，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以及兩個控制離合器28、30組合。第一模式形成反向驅(qū)動和低速的向前驅(qū)動范圍，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并繞開混合行星齒輪組32。對于第一模式下的傳動裝置10的操作來說，將第一模式離合器28接合，并將第二模式的離合器30脫開?；旌闲行驱X輪組32上的部件(例如承載器56)通過齒輪組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(例如太陽輪 50)通過變速器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) 被連接到傳動裝置10的輸出軸54。對于第二模式的操作來說，將第一模式離合器28脫開，并將第二模式離合器30接合。第二模式是高速向前驅(qū)動模式，在該模式中動力沿動力路徑從發(fā)動機(jī)12傳遞到輸出軸 54，該動力路徑包括以接續(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，由此繞開混合行星齒輪組32。通過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、空檔和低速的向前驅(qū)動范圍。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，在傳動裝置10在變速器18的速比處于其最大值-1. 6923且發(fā)動機(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和最終傳動小齒輪14的速度是0. 3383，且最終傳動輸出的速度是-0. 0908，為反向驅(qū)動。當(dāng)變速器18的速比在第一模式運(yùn)行過程中減小到-0. 9474時，最終傳動輸出速度是零。當(dāng)變速器18的速比在第一模式運(yùn)行過程中進(jìn)一步減小到其最小值-0. 2959時，最終傳動輸出速度是0. 0795。

在傳動裝置10在變速器18的速比處于其最小值-0. 2959且發(fā)動機(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和最終傳動小齒輪14 的速度是-0. 2959，且最終傳動輸出的是0. 0795，為向前驅(qū)動。在變速器18的速比在第二模式運(yùn)行過程中增加到-0. 5944時，最終傳動輸出速度是0. 1596。在第二模式運(yùn)行過程中變速器18的速比進(jìn)一步增加到-1. 6923時最終傳動輸出速度是0. 4544。對于三模式的傳動裝置60，除了圖1的雙模式傳動裝置10的部件以外，圖5的三模式傳動裝置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。或者，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接合時第三模式離合器66將輸入軸34通過小齒輪62和齒輪 64連接到承載器56。在三模式傳動裝置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)件連接到傳動裝置60的輸出部54。在第一模式下運(yùn)行過程中，離合器30和66被脫開且離合器28被接合。第一模式下的運(yùn)行基本與傳動裝置10的相同。在第二模式下運(yùn)行過程中，離合器28和66被脫開且離合器30被接合。在第二模式下的運(yùn)行基本與傳動裝置10的相同。在第三模式下的運(yùn)行過程中，離合器28和30被脫開且離合器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的一個部件， 例如太陽輪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)連接到最終傳動輸出小齒輪14。通過正確的選擇變速器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)行過程中離合器28、30和66的狀態(tài)。如圖9所示，在傳動裝置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)狀況過程中，變速器輸出錐體36和太陽輪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和最終傳動小齒輪14的速度是0. 4969，且最終傳動輸出是-0. 0909，為反向驅(qū)動。在第一模式運(yùn)行過程中變速器18的速比減小到-0. 8171時，最終傳動輸出速度是零。當(dāng)在第一模式運(yùn)行過程中變速器18的速比進(jìn)一步減小到其最小值-0. 2959時最終傳動輸出速度是0. 0 541。在傳動裝置10在變速器18的速度處于其最大值-0. 2959且發(fā)動機(jī)速度是 1. 000的第二模式下運(yùn)行的正向扭轉(zhuǎn)狀況過程中，變速器輸出錐體36和太陽輪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和最終傳動小齒輪14的速度是-0. 2959，且最終傳動輸出是0. 0541，即向前驅(qū)動。當(dāng)在第二模式的運(yùn)行過程中變速器18的速比增加到-0. 5944時最終傳動輸出速度是0. 1087。且在第二模式運(yùn)行過程中變速器18的速比進(jìn)一步增加到-1. 6923時最終傳動輸出速度是0. 3096。在傳動裝置10在變速器18的速比是-1. 6923且發(fā)動機(jī)速度是1. 000的第三模式下運(yùn)行的正向扭轉(zhuǎn)狀況過程中，變速器輸出錐體36和太陽輪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和最終傳動小齒輪14的速度是-1. 6923，且最終傳動輸出是0. 3096。當(dāng)在第三模式運(yùn)行過程中變速器18的速比減小到-0. 8425時最終傳動輸出速度是0. 3978。當(dāng)在第三模式運(yùn)行過程中變速器18的速比進(jìn)一步減小到-0. 2959時最終傳動輸出速度是0. 4546。根據(jù)專利法的條款，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)狀件接合每個錐體的表面，通過所述變速器產(chǎn)生的速比隨著所述環(huán)狀件沿所述錐體的表面的運(yùn)動而改變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動裝置，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，其通過所述第二小齒輪和所述第二齒輪打開和關(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，其通過所述第二小齒輪和所述第二齒輪打開和關(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所述的傳動裝置，其中 所述構(gòu)件是太陽輪；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，其打開和關(guān)閉輸出部和第三構(gòu)件之間的連接。
文檔編號F16H37/02GK102345717SQ20111020953
公開日2012年2月8日 申請日期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 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司