[发明专利]皮带-差动齿轮变速箱

说明书

a）技术领域：

本发明的装置与车辆用的变速箱有关，它包括一个差动齿轮组，一个皮带变速器和一个速度方向变换器。这个装置可以把发动机的功率适当地传递到输出轴上。

b）已有技术：

作为一个车辆所使用的传动机械，一个宽的传动比范围是所需要的，低的传动比可以向输出轴提供大扭矩（低转速）;高的传动比可以在保证发动机正常运行的前提下向输出轴提供高转速。此外，传动比之间尽可能的平滑过渡，传动机械的高效率及耐久性也都是需要的。目前所使用的齿轮变速箱效率高，寿命长，但是所能实现的变速是相隔较宽的几个级别的跳跃。皮带变速箱可以提供无级变速，但是其中所使用的皮带易于损坏，需要较多的维修工作。有些建议（如美国专利4090320号）试图同时使用上述两种装置提供一种传动比宽，经久耐用的变速箱。但是，该专利所建议的机构其传动比与寿命还需要进一步改善。

发明综述

本发明的目的是提供一种高效率的，经久耐用的，传动比之间的过渡足够平滑的，具有很宽传动比的变速箱。

实现本发明的皮带-差动齿轮变速箱包括下列部件：一个变速箱输入轴;一个变速箱输出轴;一个差动齿轮组，它通过三个轴与其它部件相连接（这三个轴分别称为差动齿轮组第一轴，差动齿轮组第二轴，差动齿轮组第三轴。值得指出，这些称谓只是为了叙述的方便。只要适当地调整变速箱某些齿轮的齿轮比以及中介齿轮的个数，这三个轴的任一个原则上都可以作为差动齿轮组第一轴，或第二轴，或第三轴.）;一个自身传动比连续可调的皮带变速器，它包括两个皮带轮和一条把这两个皮带轮联系在一起的皮带;一个可以做正反向耦合（各只需一个传动比）和零耦合（不互相耦合）的速度方向变换器;以及若干离合器和（或）止动闸。该发明的特征在于：变速箱输入轴通过一个离合器有选择地与差动齿轮组第一轴互相耦合;变速箱输入轴还通过速度方向变换器和皮带变速器（这两者的次序并无重要性）与差动齿轮组第二轴互相耦合;差动齿轮组第三轴作为变速箱输出轴;最后还有两个止动闸分别能够锁停差动齿轮组第一轴和差动齿轮组第二轴。

如上构形的变速箱装置可以实现以下几种传动模式（叙述次序由倒退-零-低-高-很高的前进速度）：

1）倒退模式：变速箱输入轴与差动齿轮组第一轴互相退耦（相应离合器断开），差动齿轮组第一轴被止动闸锁停，变速箱输入轴通过皮带变速器以及处于反向耦合状态的速度方向变换器与差动齿轮组第二轴互相耦合（差动齿轮组第二轴的止动闸处于释放状态），从而差动齿轮组第三轴（即变速箱输出轴）向后倒转。改变皮带变速器的自身传动比（皮带变速器的两个皮带轮的转速比），整个变速箱的传动比随之改变。

2）慢进模式：除开速度方向变换器处于正向耦合状态之外，其它部件如同处于倒退模式中，把皮带变速器的自身传动比由低调高，整个变速箱的传动比也随之调高。

3）前进模式：差动齿轮组第一轴的止动闸处于释放状态，变速箱的输入轴与差动齿轮组第一轴之间的离合器耦合（该耦合使差动齿轮组第三轴有向前转动的趋势）;变速箱的输入轴还通过皮带变速器以及处于反向耦合状态的速度方向变换器与差动齿轮组第二轴耦合（该耦合使差动齿轮组第三轴有向后转动的趋势）。差动齿轮组第三轴（即变速箱输出轴）的实际运动是向前的运动，把皮带变速器的自身传动比由高调低，整个变速箱的传动比将随之变高。

4）正常巡行模式：差动齿轮组第一轴的止动闸处于释放状态，变速箱的输入轴与差动齿轮组第一轴之间的离合器耦合，速度方向变换器处于零耦合状态，差动齿轮组第二轴被其止动闸锁停，此时，变速箱输入轴与变速箱输出轴之间的耦合是简单的齿轮耦合。

5）特快模式：除开速度方向变换器处于正向耦合状态之外，其它部件如同处于前进模式中。把皮带变速器的自身传动比由低调高，整个变速箱的传动比会随之变得很高。

作为一个选择，前述慢进模式的最大速度和前进模式的最小速度最好都选为车辆正常巡行速度的一半（两个速度之间的一个小的重迭也许是必要的）。这样，不仅能保证这两个模式之间平滑的过渡，而且能使皮带变速器在各模式中承受的最大功率不超过发动机的输出功率。在前进模式的速度范围内，随着车辆速度的增加，皮带变速器承受的功率将迅速地减小。在特快模式的速度范围内，皮带变速器承受的功率与发动机的输出功率相比更小。在正常巡行模式中，皮带变速器处于锁停状态。

速度方向变换器可以是这样一种装置，它包括两个轴向一致的齿轮和一个双向离合器。这两个齿轮通过一个中介齿轮互相啮合。双向离合器可以有选择地与这两个齿轮中的一个耦合，也可以与这两个齿轮都不耦合。