三模式前轮驱动和后轮驱动行星齿轮无级变速传动装置的制造方法
【专利说明】三模式前轮驱动和后轮驱动行星齿轮无级变速传动装置
相关申请的交叉引用
[0001]本申请请求于2013年6月6日提交的美国临时专利申请号61/832058的权利，在此通过引用将该专利申请全部包含在本文中。
【背景技术】
[0002]具有包括无级变速传动装置的驱动管路的车辆，允许车辆的操作者或车辆的控制系统以无级的方式改变传动比，以允许车辆的电源以其最有效率的转速运行。由于发动机的速度必须更精确地控制以限制汽车的耗油量和排量，传动装置变得更加复杂。另外传动组件的速度和效率同样重要。近来，提出了无级变速传动装置以为车辆提供这样的无级变速传动装置，其设计避免高的齿轮和/或托架的速度和现有的三模式能量流的其他缺点。
【发明内容】
[0003]本文提供了一种前轮驱动或后轮驱动的无级变速传动装置，包括固定的外壳(地面)，输入轴，输出轴，具有第一，第二，第三和第四旋转元件的齿轮组，具有第一和第二旋转元件以及三个可选的转矩传输装置(“离合器”)的变速器组件；其中输入轴与变速器组件的第一旋转元件固定连接，变速器组件的第二旋转元件与齿轮组的第一元件固定连接，输出轴与齿轮组的第三元件固定连接；第一离合器将齿轮组的第四元件接地，形成了总传动比的第一前向可变范围；第二离合器将输入轴连接到齿轮组的第二元件，形成了总传动比的第二前向可变范围；第三离合器将齿轮组的第二元件接地，形成了总传动比的后向可变范围；并且其中，变速器在第一和第二旋转元件之间形成了可控、可变的传动比，从而在任何所述的可变范围内调整总传动比。在一些实施例中，齿轮组是具有旋转元件的复合行星齿轮组，该旋转元件包括第一(“单齿轮”)行星齿轮组，包括；第一齿圈，第一太阳轮和第一托架组件，以及具有旋转元件的第二( “双齿轮”)行星齿轮组，包括；第二齿圈，第二太阳轮和第二托架组件；其中第一行星齿轮组的第一托架组件可旋转地支撑第一组单齿轮，该第一组单齿轮与所述单齿轮行星齿轮组第一齿圈和所述单齿轮行星齿轮组第一太阳轮啮合；并且，双齿轮行星齿轮组的第二托架组件可转动地支撑第二组单齿轮，该第二组齿轮与所述双齿轮行星齿轮组第二太阳轮啮合，以及第三组齿轮，该第三组齿轮与所述第二组齿轮和所述双齿轮行星齿轮组第二齿圈啮合；并且其中，第一和第二行星齿轮组的第一和第二托架组件固定连接；第一行星齿轮组的第一齿圈和第二行星齿轮组的第二齿圈固定连接并且其中，齿轮组的第一旋转元件是所述的第一太阳轮，齿轮组的第二旋转元件是所述固定连接的托架组件，齿轮组的第三旋转元件是所述固定连接的齿圈，而齿轮组的第四旋转元件是所述的第二太阳轮。在一些实施例中，齿轮组是复合行星齿轮组，包括齿圈、托架组件、第一太阳轮和第二太阳轮，托架组件可转动地支撑与所述齿圈啮合的一组外部长齿轮和与所述一组外部长齿轮啮合的一组内部短齿轮，第一太阳轮与所述一组外部长齿轮啮合，第二太阳轮与一组内部短齿轮啮合；并且其中，齿轮组的第一旋转元件是所述的第一太阳轮，齿轮组的第二旋转元件是所述托架组件，齿轮组的第三旋转元件是所述齿圈，而齿轮组的第四旋转元件是所述的第二太阳轮。在一些实施例中，齿轮组是拉威娜复合行星齿轮组。在该传动装置的一些实施例中，变速器是球型变速器，包括；托架组件，所述托架组件可转动地支撑多个可转动地设置在传输轴线周围的枢轴，每个所述枢轴进一步可转动地支撑着球；并且其中第一和第二环组件，各自包含与所有的所述球连续接触的球接触区域，并且其中变速器的第一旋转元件是所述第一环组件，变速器的第二旋转元件是所述第二环组件；并且托架组件以受控的方式通过关于变速器外壳的小范围角度移动，以便使枢轴改变方向，从而改变所述第一和第二环组件之间的传动比。在传动装置的一些实施例中，由于第一和第二环组件之间的变速器传动比增高，在所述第一前向范围内的总传动比增高；在所述第二前向范围内的总传动比降低；并且在所述后向范围内的总传动比变得更负。在其他实施例中，具有靠近变速器传动比的上限但仍然在所述范围内的变速器传动比的传动装置，可使第一和第二前向范围中的总传动比相同；第二离合器可以在第一前向范围中同步挂档；第一离合器可以在第二前向范围中同步挂档；通过同时应用第一和第二离合器形成了附加的、固定比例的传输操作模式，该操作模式不通过变速器传输功率。在其他实施例中，传动装置进一步包括第四离合器，该第四离合器可选择地连接所述齿轮组的四个旋转元件中的任意两个，由此使所有的所述元件一致地旋转，并形成第三前向范围。
援引加入
[0004]本说明书中提及的所有公开案、专利案及专利申请案以引用的方式全部并入本文中，该引用的程度就如同将各公开案，专利案及专利申请案特定及个别揭示的内容以引用的方式并入一般。
【附图说明】
[0005]本发明的新特征是就权利要求中的特殊性提出的。通过参照以下提出了其中使用了本发明的原则的示例实施例的详细说明以及附图，会获得对本发明的特征和优点的更好理解，其中:
[0006]图1是如本文所述的三模式传动装置的后轮驱动实施例的符号图。
[0007]图2是如本文所述的三模式传动装置的前轮驱动实施例的符号图。
[0008]图3是如本文所述的三模式传动装置的实施例的杠杆图。
[0009]图4是如本文所述的示出了可选择的同步离合器的三模式传动装置的另一实施例的杠杆图。
[0010]图5是三模式传动装置的复合齿轮组的替代结构视图。
[0011]图6是三模式传动装置的复合齿轮组的另一替代结构视图。
[0012]图7是球型变速器的侧剖视图；
[0013]图8是图7的变速器的球的放大的侧面剖视图，其中第一环组件和第二环组件对称地设置。
【具体实施方式】
[0014]无级变速传动装置的传动比具有提供从低传动比到高传动比平滑和连续过渡的优点。然而，现有的无级变速传动装置可能比理想状态更加复杂。
[0015]无级变速传动装置或CVT有多种类型:例如而非限制地，具有环形和锥形的可变滑轮的皮带。CVT的原理是，通过根据车速和驾驶员对扭矩的需求(节气门位置)无级地改变传动比，使发动机能够以其最有效的转速运行。如果需要，例如在加速时，CVT的构造成也转变到提供更多的能量的最佳比例。在能量传输没有任何中断的情况下，CVT构造成从最小比例变化到最大比例，而不像通常的传动装置需要通过脱开将能量传输中断，以从一个离散的比例转变到下一个比例。
[0016]本文提供了基于球型变速器(又名CVP，即恒变量行星)的CVT构造。US20040616399或AU2011224083A1中描述了 CVT和CVP的一些总体方面，将其全部内容并入本文作为参考。US20040616399和AU2011224083A1中描述了球型无级变速传动装置的基本概念，将其全部内容并入本文作为参考。如图7所示，适应本文中整个说明书所描述的这种CVT，包括取决于应用的若干个球997，与球锥面接触的两个盘，作为输入995和输出996，以及惰轮999。球安装在轴998上，它们自己保持在保持架或托架中，以允许通过倾斜球的轴来改变比例。也存在其他类型的球CVT，比如由Milner制作的球CVT，但略有不同。
[0017]图7的这种CVP的工作原理在图8中示出。CVP本身与牵引液起作用。球和锥形环之间的润滑油在高压下作为固体，通过球从输入环向输出环传输功率。通过倾斜球的轴，可以改变输入和输出之间的比例。当轴水平时比例是一，当轴倾斜时，轴与接触点之间的距离发生变化以修改总的比例。所有的球的轴同时关于包括在保持架中的机械装置倾斜。
[0018]本文提供了前轮驱动或后轮驱动的无级变速传动装置，构造成优化传动比以提供良好的、可调的总传动比(0AR)和重叠模式，同时避免高的齿轮和/或托架速度和现有的三模式能量流的其他缺点。
[0019]如图3的杠杆图所示，本文提供了一种前轮驱动(或后轮驱动)的无级变速传动装置10，包括固定的外壳(地面)，输入轴70，输出轴80，具有第一 61，第二 63，第三66和第四62旋转元件的齿轮组，具有第一和第二旋转元件以及三个可选的转矩传输装置(“离合器”)21，22，23的变速器组件30 ;其中输入轴与变速器组件30的第一旋转元件固定连接，变速器组件的第二旋转元件与齿轮组的第一元件61固定连接，输出轴80与齿轮组的第三元件66固定连接；第一离合器21将齿轮组的第四元件62接地，形成了总传动比的第一前向可变范围；第二离合器22将输入轴70连接到齿轮组的第二元件63，形成了总传动比的第二前向可变范围；第三离合器23将齿轮组的第二元件63接地，形成了总传动比的后向可变范围；并且其中，变速器在第一和第二旋转元件之间形成了可控、可变的传动比，从而在任何所述的可变范围内调整总传动比。
[0020]在一些实施例中，例如图1和5所述，齿轮组是具有包括第一(“单齿轮”)行星齿轮组40的旋转元件的复合行星齿轮组，包括；第一齿圈41，第一太阳轮42和第一托架组件43，以及具有旋转元件的第二( “双齿轮”)行星齿轮组50，包括；第二齿圈51，第二太阳轮52和第二托架组件53 ;其中第一行星齿轮组40的第一托架组件43可旋转地支撑第一套单齿轮44，该第一套单齿轮与所述单齿轮行星齿轮组第一齿圈41和所述单齿轮行星齿轮组第一太阳轮42啮合；并且，双齿轮行星齿轮组50的第二托架组件53可转动地支撑第二套齿轮54，该第二套齿轮54与所述双齿轮行星齿轮组第二太阳轮52啮合，以及第三套齿轮55，该第三套齿轮与所述第二套齿轮54和所述双齿轮行星齿轮组第二齿圈51啮合；并且其中，第一和第二行星齿轮组40，50的第一和第二托架组件43，53固定连接45 ;第一行星齿轮组40的第一齿圈41和第二行星齿轮组50的第二齿圈51固定连接46并且其中，齿轮组的第一旋转元件是所述第一太阳轮42，齿轮组的第二旋转元件是所述固定连接的托架组件45，齿轮组的第三旋转元件是所述固定连接的齿圈46，而齿轮组的第四旋转元件是所述第二太阳轮52。
[0021]在一些实施例中，如图2和6所示，齿轮组是复合行星齿轮组60，包括齿圈66，可转动地支撑与所述齿圈66啮合的一组外部长齿轮64和与所述一组外部长齿轮64啮合的一组内部短齿轮65的托