具有低损耗配置的一模式无级变速器

摘要

公开了具有低损耗配置的一模式无级变速器。一模式前轮驱动无级变速器包括：互连到机动车辆的发动机的变速器输入构件；变速器输出构件；具有第一带轮对、第二带轮对和卷绕在第一带轮对和第二带轮对上的链条的无极变速单元。行星齿轮组包括第一构件、第二构件和第三构件。第一构件连接到第一带轮对并且第三构件连接到变速器输入构件。离合器选择性地可啮合以将行星齿轮组的第一构件与变速器输入构件相连接。带式制动器选择性地可啮合以将第二构件与固定构件相连接。变速器输出构件互连到通过滚珠轴承组支撑的差速器。

说明书

技术领域

本公开涉及自动变速器，并且更具体来说涉及具有低损耗配置以提高效率的用于前轮驱动机动车辆的一模式无级变速器。

背景技术

此部分的陈述仅仅提供与本公开有关的背景技术信息，这些陈述可能构成也可能不构成现有技术。

无级变速器（“CVT”）通常包括链条和带轮系统，该系统可操作地将旋转动力源，如发动机或电动机，联接到双齿轮主减速器单元。链条和带轮系统一般包括第一和第二锥形轮对，所述锥形轮对具有在锥形轮对之间延伸的扭矩传递链条。每个锥形轮对包括一个轴向固定的带轮构件和一个可轴向移动的带轮构件。各可移动带轮构件可由液压系统相对于固定带轮构件轴向调节。液压系统向相应的可移动带轮构件提供初级和次级液压压力，来调节第一和第二锥形轮对的运转半径，进而控制无级变速器的输出/输入比。锥形轮的移动使输入速度与输出速度的比值无级或连续变化。使用无级变速器可以达到小但有效的比率变化。这与任何比率变化都是步长值的固定传动比装置大不相同。

存在对于最小化轴向长度和质量同时提供足够的性能特征的改进的CVT设计的恒定需求。然而，在CVT中包括低损耗设备使得这些设备的布置和封装复杂。因此，本领域中需要一种包括被适当封装以最小化轴向长度和质量的具有低损耗配置的CVT的动力总成。

发明内容

提供一种具有低损耗配置的一模式前轮驱动无级变速器。CVT包括：互连到机动车辆的发动机的变速器输入构件；变速器输出构件；具有第一带轮对、第二带轮对和卷绕在第一带轮对和第二带轮对上的链条的无级变速单元；具有第一构件、第二构件和第三构件的行星齿轮组，其中第一构件连接到第一带轮对并且第三构件连接到变速器输入构件；可选择性地啮合以将行星齿轮组的第一构件与变速器输入构件相连接的离合器；以及可选择性地啮合以将第二构件与固定构件相连接的带式制动器。

在CVT的一个实例中，带式制动器包括制动鼓和卷绕在制动鼓上的带，其中带连接到固定构件并且制动鼓连接到行星齿轮组的第二构件。

在CVT的另一个实例中，第二构件包括第一部分和第二部分，其中第一部分径向地延伸并且连接到制动鼓，并且第二部分轴向地延伸。

在CVT的另一个实例中，第一轴承安置于制动鼓与固定构件之间，并且第二轴承安置于行星齿轮组的第二构件的第二部分与固定构件之间。

在CVT的另一个实例中，第一和第二轴承是轴衬或滑动轴承。

在CVT的另一个实例中，第一和第二轴承是滚柱轴承。

在CVT的另一个实例中，制动鼓围绕行星齿轮组和离合器，并且第一和第二滚柱轴承安置于行星齿轮组和离合器的轴向相对侧上。

在CVT的另一个实例中，传递构件互连到变速器输出构件，并且差速器互连到传递构件，其中传递构件在一端处由第一组滚珠轴承径向地和轴向地支撑，并且在相对端处由第二组滚珠轴承径向地和轴向地支撑。

在CVT的另一个实例中，差速器在一端处由第三组滚珠轴承径向地和轴向地支撑，并且在相对端处由第四组滚珠轴承径向地和轴向地支撑。

在CVT的另一个实例中，驱动齿轮连接到变速器输出构件，并且驱动齿轮与连接到传递构件的从动齿轮啮合。

在CVT的另一个实例中，行星齿轮组的第一构件是太阳齿轮构件，行星齿轮组的第二构件是架构件，并且行星齿轮组的第三构件是环形齿轮构件。

在CVT的另一个实例中，固定构件是变速器壳体。

本发明包括以下方案：

1.一种用于机动车辆的无级变速器，包括：

互连到发动机的变速器输入构件；

变速器输出构件；

具有第一带轮对、第二带轮对和卷绕在所述第一带轮对和所述第二带轮对上的链条的无级变速单元；

具有第一构件、第二构件和第三构件的行星齿轮组，其中所述第一构件连接到所述第一带轮对并且所述第三构件连接到所述变速器输入构件；

可选择性地啮合以将所述行星齿轮组的所述第一构件与所述变速器输入构件相连接的离合器；以及

可选择性地啮合以将所述第二构件与固定构件相连接的带式制动器。

2.如方案1所述的无级变速器，其中所述带式制动器包括制动鼓和卷绕在所述制动鼓上的带，其中所述带连接到所述固定构件并且所述制动鼓连接到所述行星齿轮组的所述第二构件。

3.如方案2所述的无级变速器，其中所述第二构件包括第一部分和第二部分，其中所述第一部分径向地延伸并且连接到所述制动鼓，并且所述第二部分轴向地延伸。

4.如方案3所述的无级变速器，其进一步包括安置于所述制动鼓与所述固定构件之间的第一轴承和安置于所述行星齿轮组的所述第二构件的所述第二部分与所述固定构件之间的第二轴承。

5.如方案1所述的无级变速器，其中所述制动鼓围绕所述行星齿轮组和所述离合器，并且第一和第二轴承安置于所述行星齿轮组和所述离合器的轴向相对侧上。

6.如方案1所述的无级变速器，其进一步包括互连到所述变速器输出构件的传递构件和互连到所述传递构件的差速器，其中所述传递构件在一端处由第一组滚珠轴承径向地和轴向地支撑，并且在相对端处由第二组滚珠轴承径向地和轴向地支撑。

7.如方案6所述的无级变速器，其中所述差速器在一端处由第三组滚珠轴承径向地和轴向地支撑，并且在相对端处由第四组滚珠轴承径向地和轴向地支撑。

8.如方案7所述的无级变速器，其进一步包括连接到所述变速器输出构件的驱动齿轮，其中所述驱动齿轮与连接到所述传递构件的从动齿轮啮合。

9.如方案1所述的无级变速器，其中所述行星齿轮组的所述第一构件是太阳齿轮构件，所述行星齿轮组的所述第二构件是架构件，并且所述行星齿轮组的所述第三构件是环形齿轮构件。

10.如方案1所述的无级变速器，其中所述固定构件是变速器壳体。

11.一种机动车辆中的动力总成，包括：

发动机；

连接到所述发动机的扭矩转换器；

无级变速器，包括：

　　连接到所述扭矩转换器的变速器输入构件；

　　变速器输出构件；

　　具有第一带轮对、第二带轮对和卷绕在所述第一带轮对和所述第二带轮对上的链条的无级变速单元；

　　具有第一构件、第二构件和第三构件的行星齿轮组，其中所述第一构件连接到所述第一带轮对并且所述第三构件连接到所述变速器输入构件；

　　可选择性地啮合以将所述行星齿轮组的所述第一构件与所述变速器输入构件相连接的离合器；

　　可选择性地啮合以将所述第二构件与固定构件相连接的带式制动器，其中所述带式制动器包括制动鼓和卷绕在所述制动鼓上的带，其中所述带连接到所述固定构件并且所述制动鼓连接到所述行星齿轮组的所述第二构件，并且其中所述制动鼓围绕所述行星齿轮组和所述离合器；

　　安置于所述制动鼓与所述固定构件之间以径向地支撑所述制动鼓的第一轴承；以及

　　安置于所述行星齿轮组的所述第二构件与所述固定构件之间以径向地支撑所述制动鼓的第二轴承。

12.如方案11所述的动力总成，其中第一和第二轴承安置于所述行星齿轮组和所述离合器的轴向相对侧上，并且其中第一和第二轴承是滑动轴承或轴衬。

13.如方案12所述的动力总成，其中所述第二构件包括第一部分和第二部分，其中所述第一部分径向地延伸并且连接到所述制动鼓，并且所述第二部分轴向地延伸并且由所述第二轴承径向地支撑。

14.如方案11所述的动力总成，其进一步包括互连到所述变速器输出构件的传递构件和互连到所述传递构件的差速器，其中所述传递构件在一端处由第一组滚珠轴承径向地和轴向地支撑，并且在相对端处由第二组滚珠轴承径向地和轴向地支撑。

15.如方案14所述的动力总成，所述差速器在一端处由第三组滚珠轴承径向地和轴向地支撑，并且在相对端处由第四组滚珠轴承径向地和轴向地支撑。

16.如方案15所述的动力总成，其进一步包括连接到所述变速器输出构件的驱动齿轮，其中所述驱动齿轮与连接到所述传递构件的从动齿轮啮合。

17.如方案11所述的动力总成，其中所述行星齿轮组的所述第一构件是太阳齿轮构件，所述行星齿轮组的所述第二构件是架构件，并且所述行星齿轮组的所述第三构件是环形齿轮构件。

18.如方案11所述的动力总成，其中所述固定构件是变速器壳体。

19.一种机动车辆中的动力总成，包括：

发动机；

连接到所述发动机的扭矩转换器；

无级变速器，包括：

　　连接到所述扭矩转换器的变速器输入构件；

　　变速器输出构件；

　　具有第一带轮对、第二带轮对和卷绕在所述第一带轮对和所述第二带轮对上的链条的无级变速单元；

　　具有第一构件、第二构件和第三构件的行星齿轮组，其中所述第一构件连接到所述第一带轮对并且所述第三构件连接到所述变速器输入构件；

　　可选择性地啮合以将所述行星齿轮组的所述第一构件与所述变速器输入构件相连接的离合器；

　　可选择性地啮合以将所述第二构件与固定构件相连接的带式制动器，其中所述带式制动器包括制动鼓和卷绕在所述制动鼓上的带，其中所述带连接到所述固定构件并且所述制动鼓连接到所述行星齿轮组的所述第二构件，并且其中所述制动鼓围绕所述行星齿轮组和所述离合器；

　　安置于所述制动鼓与所述固定构件之间以径向地支撑所述制动鼓的第一轴承；以及

　　安置于所述行星齿轮组的所述第二构件与所述固定构件之间以径向地支撑所述制动鼓的第二轴承；

互连到所述变速器输出构件的传递构件，其中所述传递构件在一端处由第一组滚珠轴承径向地和轴向地支撑，并且在相对端处由第二组滚珠轴承径向地和轴向地支撑；以及

互连到所述传递构件的差速器，其中所述差速器在一端处由第三组滚珠轴承径向地和轴向地支撑，并且在相对端处由第四组滚珠轴承径向地和轴向地支撑。

20.如方案19所述的动力总成，其中所述行星齿轮组的所述第一构件是太阳齿轮构件，所述行星齿轮组的所述第二构件是架构件，并且所述行星齿轮组的所述第三构件是环形齿轮构件。

其他适用领域将从本文提供的描述变得显而易见。应理解，描述和特定实例意欲仅用于说明目的，而并非意欲限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的图示仅用于说明目的而非意欲以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据本发明的原理的动力总成的示意图；以及

图2是根据本发明的原理的用于动力总成中的行星齿轮组组件的截面。

具体实施方式

以下描述实质上仅是示例性的而并不意欲限制本公开、应用或使用。

参照图1和2，用于机动车辆的动力总成通常由参考数字10指示。动力总成10通常包括与变速器14互连的发动机12。发动机12可以是常规的汽油、柴油或弹性燃料内燃发动机、混合发动机或电动机，或者任何其他类型的原动力（在不脱离本公开的范围的情况下）。发动机12包括将驱动扭矩通过扭矩转换器16供应到变速器14的发动机输出轴15。

扭矩转换器16包括含在扭矩转换器壳体18内的环面体17。扭矩转换器壳体18联接到变速器壳体19。环面体17包括泵17A、通过单向离合器21连接到变速器壳体19以提供扭矩倍增的定子20以及涡轮或输出17B。泵17A通过轴或构件22连接到发动机输出轴15。扭矩转换器16可以进一步包括连接到涡轮17B以最小化从发动机12到变速器14的振动的弹簧/阻尼器组件。涡轮17B连接到涡轮轴25。涡轮轴25连接到变速器14的输入，如下文将描述。在替代实施例中，弹簧阻尼器组件24可以包括离合器以绕开扭矩转换器17、两级或三级弹簧/阻尼器组件、调谐式吸振器或摆式吸振器。

变速器14是可变直径带轮或槽轮驱动无级变速器（CVT）。变速器14包括典型的铸造、金属壳体19，该壳体封闭并保护变速器14的各个部件。壳体19包括定位和支撑这些部件的多种孔、通道、肩和凸缘。一般来说，变速器14包括变速器输入轴28和变速器输出轴30。变速器输入轴28通过花键连接到扭矩转换器16的输出或涡轮轴25。合作以提供变速器输入轴28与变速器输出轴30之间的前进和倒退速度或传动比的行星齿轮组组件32（图2中详细示出）和带轮组件或无级变速单元（CVU）34连接在变速器输入轴28与变速器输出轴30之间。变速器输入轴28通过扭矩转换器16与发动机12功能地互连，并且从发动机12接收输入扭矩或动力。变速器输出轴30优选地与主减速器单元36连接。变速器输出轴30为主减速器单元36提供驱动扭矩。主减速器单元36可以包括差速器、车轴和行走轮（未示出）。

转向图2，行星齿轮组件32包括行星齿轮组50。行星齿轮组50包括太阳齿轮构件50A、行星架构件50B和环形齿轮构件50C。行星架构件50B旋转地支撑一组行星齿轮50D（仅示出其中两个）。行星齿轮50D各自配置成与太阳齿轮构件50A和环形齿轮构件50C互相啮合。

太阳齿轮构件50A被连接以用于与第一轴或互连构件52并且与CVU34的第二截顶锥形槽轮或构件70B共同旋转，如下文将描述。行星架构件50B包括互连部分或构件54。替代地，互连部分54和行星架构件50B可以是分开的构件。环形齿轮构件50被连接以用于通过一个或多个中间连接构件与变速器输入轴或构件28共同旋转。在所提供的实例中，环形齿轮构件50C连接到离合器壳体构件29，该离合器壳体构件连接到中间构件31。中间构件31通过花键连接而连接到变速器输入构件28。

此外，提供包括离合器56和制动器58的扭矩传递机构以允许轴或互连构件、行星齿轮组的构件以及壳体的选择性互连。离合器56是摩擦、犬齿式或同步器类型机构等。离合器56选择性地可啮合以将第一互连轴或构件52与离合器壳体29连接，由此将太阳齿轮构件50A与变速器输入构件28连接。制动器58是具有卷绕在制动鼓62上的带60的带式制动器。带式制动器58与常规摩擦制动器相比具有低旋转损耗。带60连接到变速器壳体19。制动鼓62连接到行星架构件50B的互连部分54。伺服系统或其他致动设备（未示出）选择性地收紧绕在制动鼓62上的带60以将行星架构件50B选择性地连接到变速器壳体19并且限制行星架构件50B与变速器壳体19的相对旋转。第一轴承64安置于制动鼓62的第一端62A与变速器壳体19的第一轴向延伸部分19A之间。第二轴承66安置于变速器壳体19的第二轴向延伸部分19B与架构件50B的互连部分54的轴向凸缘54A之间。第二轴承66通过架构件50B径向地支撑制动鼓62的第二端62B。制动鼓62围绕行星齿轮组50和离合器56，并且第一轴承64和第二轴承66安置于行星齿轮组50和离合器56的轴向相对侧上。在一个实例中，轴承64、66是滑动轴承或轴衬。在另一实例中，轴承64、66是滚柱轴承。离合器56被啮合以提供前进速度或传动比。制动器58被啮合以提供倒退速度或传动比。

返回到图1，带轮组件34包括第一带轮或槽轮对70和第二带轮或槽轮对72。第一带轮70包括第一截顶锥形槽轮或构件70A和与第一截顶锥形槽轮70A轴向对齐的第二截顶锥形槽轮或构件70B。第二槽轮70B被直接连接以用于与太阳齿轮构件50A或第一互连构件52一起旋转，并且替代地与第一互连构件52整体地形成。第一槽轮70A可通过液压控制系统（未示出）或其他致动系统相对于第二槽轮70B轴向移动。应了解，在不脱离本发明的范围的情况下，槽轮70A和70B可以轴向地交换。

第二带轮72包括第一截顶锥形槽轮或构件72A和与第一截顶锥形槽轮72A轴向对齐的第二截顶锥形槽轮或构件72B。第二槽轮72B与变速器输出轴30整体地形成，或者可以被直接连接以用于与变速器输出轴30一起旋转。第一槽轮72A可通过液压控制系统（未示出）或其他致动系统相对于第二槽轮72B轴向移动。应了解，在不脱离本发明的范围的情况下，槽轮72A和72B可以轴向地交换。此外，槽轮72B具有安置于槽轮72B的外径上的停车齿轮73。停车齿轮73可与停车机构（未示出）连接。

具有V形横截面的扭矩传递链条或环状构件76安装在第一带轮对70与第二带轮对72之间。链条76与常规传动带相比呈现出较高效率。从太阳齿轮构件50A传递的驱动扭矩通过槽轮70A和70B与链条76之间的摩擦来传递。输入带轮70与输出带轮72的比率通过改变槽轮70A与70B之间和槽轮72A与72B之间的间距来调整。例如，为了改变带轮70与72之间的比率，槽轮70A与70B之间的轴向距离可以通过将槽轮70A朝向槽轮70B移动来减少，而同时槽轮72A与72B之间的轴向距离可以通过将槽轮72A远离槽轮72B移动来增加。由于链条76的V形横截面，使得链条76骑在第一带轮70上较高并且骑在第二带轮72上较低。因此，带轮70和72的有效直径改变，这又改变第一带轮70与第二带轮72之间的总传动比。由于带轮70与72之间的径向距离和链条76的长度恒定，所以槽轮70A和72A的移动必须同时发生，以维持链条76上的适当量的张力，从而确保扭矩从带轮70、72传递到链条76。

带轮组件34将扭矩传递到主减速器单元36。主减速器单元36包括第一共面齿轮组102和第二共面齿轮组104。第一齿轮组102包括与从动齿轮102B互相啮合的驱动齿轮102A。从动齿轮102B连接到传递轴或构件106。传递轴106连接到第二行星齿轮组104的驱动齿轮104A。驱动齿轮104A与从动齿轮104B互相啮合。驱动齿轮104A可以形成为传递轴106上的链轮或花键。从动齿轮104B连接到差速器或小齿轮/齿轮组件108的壳体107。第一和第二齿轮组的驱动比可以被设计成弹性齿轮啮合以提供最广范围的最终驱动比。

小齿轮/齿轮组件108包括销110，该销与一组小齿轮112啮合以使得来自变速器14的扭矩通过销110和小齿轮112通过壳体107传递到驱动机动车辆的前轮的一组车轴114和116。

传递轴106在一端106A处由第一组滚珠轴承202A支撑并且在另一个相对端106B处由第二组滚珠轴承202B支撑。小齿轮/齿轮组件108的壳体107由第三组滚珠轴承202C和第四组滚珠轴承202D支撑。滚珠轴承将来自主减速器单元36的轴向和径向负荷传递到变速器壳体19。滚珠轴承组202A、202B、202C和202D具有与锥形滚柱轴承相比较低的旋转损耗，同时在轴向和径向方向上支撑负荷。带式制动器58、链条驱动76以及滚珠轴承组202A、202B、202C和202D的组合为变速器14提供协作的效率增益。

本发明的描述实质上仅是示例性的，并且不脱离本发明的主旨的变体意欲在本发明的范围之内。这些变体不应被认为脱离本发明的精神和范围。