[发明专利]无级变速传动装置

说明书

技术领域

本发明涉及可在多种模式(regime)中运行的这类无级变速传动装置。

背景技术

无级变速传动装置(“CVT”)典型地包括：

(a)变速器-具有旋转输入和旋转输出的设备，该设备能够以无级的方式改变其输入速度与其输出速度之比(“变速比”)，以及

(b)关联的齿轮传动装置，变速器借助该齿轮传动装置接合在旋转功率源(如发动机)与功率使用点(例如机动车的从动轮)之间。

传动装置整体上提供的总速度比(“传动比”)是变速比的函数，但通常与其不相同，由关联的齿轮传动装置更改。

在齿轮传动装置中引入典型地为行星轮(epicyclic)类型的“分路(shunt)”齿轮装置是众所周知的。分路齿轮可用来使功率再循环，减小变速器自身处理的功率，并用来提供本领域中公知的“齿轮空档”状况。分路典型地具有接合到变速器的相对侧的两个旋转输入、以及接合到诸如最终齿轮传动装置并进而接合到车轮的旋转输出。在一定的变速比(“齿轮空档比”)下，分路的两个输入彼此抵消，维持输出不变。这种状况被称为“齿轮空档”，并使得传动装置输出在其未与正在运行的发动机物理地脱离接合的情况下停止。因此，这样的传动装置可在没有任何“起动设备”(诸如用来在汽车起动时和在刹车以停止时使发动机和传动装置接合/脱离接合的传统自动传动装置的手动离合器或转矩变换器)的情况下使用。齿轮空档比一侧的变速比提供反向输出旋转并使车辆反向行驶。齿轮空档比另一侧的变速比提供正向输出旋转并使车辆正向行驶。当变速比处于齿轮空档比时，从动轮和车辆处于停止。

典型地，CVT的齿轮传动装置结合有一个或多个离合器设备，这些离合器的啮合/脱离啮合允许传动装置在“模式”之间切换。传动比是变速比的函数，但在每个模式中，变速比与传动比之间的关系是不同的。例如，机动车传动装置通常设计成提供两种模式-高速和低速。低速模式提供倒车档、齿轮空档和低速前进档。高速模式提供较高速前进档。

齿轮传动装置中的比率选择成使得当变速器达到接近其范围的一端的一定变速器比(“同步比”)，从低速模式到高速模式的变化不会导致传动比的变化。在同步比下的模式变化可平稳地进行，不会导致车轮处扭矩的大的不连续或发动机速度的变化。

就传动装置的能量效率而言，期望使用多个模式。变速器自身典型地是传动装置中效率最低的部件。在任何给定的模式中，如果传动装置整体上提供的比率范围大于变速器的比率范围，则分路“功率分流(power split)”。也就是说，仅有一部分的总功率通过变速器传输。减小给定模式中的比率范围会减小总功率通过变速器的比例，且因此可以提高效率和减小变速器自身的必要尺寸和规格。因此，在某些情形中，期望可以提供两种以上的模式。大型公路行驶的卡车提供了一个实例。对于这类车辆，能量效率是重要考虑因素，并且它们的发动机会产生特别高的功率和转矩，在两种模式传动装置中，变速器对这种高功率和转矩的处理可能是成问题的。

在三种或更多模式中运行的CVT的已知实例在以Torotrak(发展)有限公司名义的公开的国际专利申请WO 94/24462中提供。其美国对应申请(counterpart)为US 5643121。所述传动装置使用两个行星分路齿轮。其中一个行星分路齿轮在该文献中被称为“功率分流”行星轮，因为其从发动机接收功率并适应第一轴和第二轴的相对速度的变化使功率在第一轴与第二轴之间分流。变速器自身具有其连接到第一轴的输入及其连接到第二轴的输出，因此(对于固定的发动机速度)，变速比的增加会导致第二轴加速而第一轴减速，同时变速比的减小会导致第二轴减速而第一轴加速。每个轴都能够选择性地经至少一个离合器/齿轮装置接合到车轮。考虑当传动比增加时会发生什么。首先，假定第一轴经第一离合器/齿轮装置连接到车轮。第二轴断开且因此靠惯性运行。变速器顺利通过(sweepthrough)其比率范围以增加第一轴的速度和从动轮的速度。最终，变速器达到其比率范围的端点，进而同步模式变化被起动，断开第一轴并将第二轴通过第二离合器/齿轮装置连接到车轮。此时，变速比的变化方向反向。然后，变速器往回顺利通过其比率范围，增加第二轴和从动轮的速度。当其达到其比率范围的相对端时，可通过断开第二轴并将第一轴经第三离合器/齿轮装置连接到车轮而变到更高速模式。原则上，通过为每个轴提供多个离合器/齿轮装置来以不同的比率驱动车轮，可提供任意数量的模式。