[发明专利]有级过渡式无级变速传动方案

说明书

技术领域

本发明涉及一种无级变速器的传动布置方案，适用于多种不同变速原理的无级变速单元（本说明书中以金属带式无级变速单元为例），是一种能在无动力中断的情况下通过简单的齿轮组和离合器扩大变速比的无级变速装置。

背景技术

目前，市场上无级变速器大部分上为金属带式无级变速器，少部分应用摆销链式无级变速器。它们虽然技术相对成熟，但是也存在一系列共性的问题。例如，承载扭矩不高、传动带偏斜、起步问题等等。以上两种变速器均为摩擦式变速器，承载能力受摩擦力限制，加上带轮的最小作用半径相对较小，导致传递转矩不高。对于直母线带轮来说，变速比越大，传动带偏斜越大，大的偏斜量会导致金属带受力恶化和金属带效率降低等问题，因而导致无级变速器的变速比一般小于6.25。传递转矩和变速比几乎成为了当代无级变速器最重要的性能指标。

发明内容

为了克服变速比和承载转矩相对较小的问题，本发明提供了一种方案，实现了无级变速单元与有级副变速器的完美匹配，保证副变速器换挡前后变速器整体传动比没有任何变化，而且在换挡过程中没有任何动力中断，实现了完全无“漏洞”换挡。不仅扩大了变速器变速比，还在一定程度上提高了承载转矩。

这套传动方案适用于任何形式的无级变速单元，而且对于副变速机构的结构没有限制，既可以为固定轴式也可以为行星齿轮式。在本例中运用金属带式无级变速单元和行星齿轮式副变速机构进行说明。故本例中的无级变速器由金属带式无级变速单元、副变速器行星齿轮组、前进挡及倒挡行星齿轮组、变速器输入轴1与输出轴14之间的过渡挡齿轮机构组成。传动的路径分两条：一条为无级变速单元与副变速器串联的无级变速路径；一条为变速器输入轴与变速器输出轴之间由齿轮组和离合器构成的过渡挡路径。这两条路径是并联的。

靠近从动轮7的行星齿轮组为副变速器两挡行星齿轮组8（单行行星排），作用为实现两个不同传动比的前进挡。此行星排太阳轮与从动轮7相连，行星架与前进挡及倒挡行星齿轮组13的太阳轮相连。一挡制动器10锁定齿圈与变速器壳体，实现1挡；二挡离合器9锁定行星架和齿圈，实现2挡。前进挡及倒挡行星齿轮组13为双行行星齿轮组，行星架与变速器输出轴相连，前进挡离合器12锁定行星架和齿圈，实现前进挡；倒挡制动器11锁定齿圈与变速器壳体，实现倒挡。

摩擦式无级变速单元都会存在相对滑动现象，而且滑移量的大小与承载转矩大小呈非线性的正相关。对于金属带式无级变速单元，滑移发生在金属带摩擦片与带轮之间。这就使得金属带式无级变速单元的实际传动比x与理论传动比i不等。在发动机提供动力时，无级变速单元实际传动比x大于理论传动比i；在发动机起辅助制动作用时，无级变速单元实际传动x比小于理论传动比i。

副变速器为两挡行星齿轮式变速器，在一挡时变速器整体理论传动比的变化范围为由i₁i_max到i₁i_min，在二挡时变速器整体理论传动比的变化范围为由i₂i_max到i₂i_min。令副变速器在两个不同挡位时，存在变速器整体实际传动比相等的情况，即i₂i_max>i₁i_min。我们可以利用副变速器换挡前后传动比相等的特性来换挡。但是这个换挡过程在没有动力中断的情况下是不能实现的，而且由于两挡的传动比相差较大，运用扭矩重叠换挡会使相应的摩擦片负荷过大。本文方案的核心就在于解决这个换挡过程的问题，实现了全工作范围内的无“漏洞”传动。本方案在此基础上，在输入轴与输出轴之间并联一组齿轮传动，传动比为i₃。副变速器为一挡、无级变速单元传动比在i_min附近时，有i₁x=i₃；副变速器为二挡、无级变速单元传动比在i_max附近时，有i₂x=i₃ 。这样副变速器无论是在升挡、还是在降挡，无级变速路径都存在与过渡挡路径传动比相等的时刻。利用这两个传动比相等的时刻进行换挡，就可实现副变速器无“漏洞”换挡。过渡齿轮组可以起到一个临时挡位的作用，本文称其为“过渡挡”。