專利名稱：無級變速系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種無級變速系統，其包括兩個成套帶輪，它們每個分別帶有兩個圓盤，以確定出一個V形槽，還帶有用于改變上述槽的寬度的驅動裝置；一條在槽中延伸于上述成套帶輪之間的傳動帶；一個連接著上述成套帶輪之一的軸的正反向控制器；以及一個連接著上述正反向控制器的離合器，上述成套帶輪、正反向控制器和離合器分別配備有一個相應的致動器。
這種可以用在例如汽車工業中的無級變速系統通常具有用于控制傳動比的液壓控制裝置。同樣，離合器通常也是液壓控制的。正反向控制器常常是純機械式的。
在汽車領域，曾試圖以電氣或機電控制器替代液壓控制器。這種替代最主要的目的是提高系統的總體效率，而且不需要在其中使用高壓泵。此外，還由于不需要使用液壓油而能夠解決傳統污染問題。另外，所產生的輕質和可靠的系統是受歡迎的。此外，能夠賦予變速器管理“時髦”的功能也是電氣或機電控制器的一項有益特征。
盡管機械致動和電氣控制的無級變速器是已經公知的，但尚未出現完全的機電系統。本發明的目的是提供一種無級變速系統，其不帶任何液壓控制器。這個目的可以通過這樣的方式實現，即正反向控制器和離合器的致動器均為機電式的。
由于根據本發明的無級變速系統的所有控制功能均是機電式的，因此可以實現傳動比、離合器和正反向控制器的控制功能的完全集成化。
離合器可以包括一個致動器，其具有一個可被電機驅動的螺旋機構。正反向控制可以以多種不同方式實現。根據本發明的一個優選實施例，正反向控制器包括一個行星齒輪系統，其至少由一個恒星齒輪、裝于一個行星齒輪支架上的兩組行星齒輪組成，第一組行星齒輪嚙合著恒星齒輪和第二組行星齒輪，上述第二組行星齒輪嚙合著一個齒圈，該行星齒輪系統向恒星齒輪提供出相對于行星齒輪支架的旋轉方向而言相反的旋轉方向；以及一個切換裝置，其用于或者通過行星齒輪驅動恒星齒輪，或者直接通過行星齒輪支架驅動恒星齒輪。
在這個實施例中，設有用于將齒圈在自由旋轉位置與固定位置之間切換的第一聯結器和用于將恒星齒輪和行星齒輪支架在共同固定位置與可共同旋轉位置之間切換的第二聯結器。上述聯結器可以以機電聯結器的方式實現。
此外，每個成套帶輪的致動器包括一個螺旋機構。成套帶輪相對于一個位于上述成套帶輪的槽中的對稱平面對稱，位于一側的一個成套帶輪聯結著正反向控制器和離合器，位于同一側的另一成套帶輪連接著一個差速機構。
在將差速器通過齒輪聯結在其成套帶輪上后，就獲得了完整無級變速系統的一個非常緊湊的實施例，上述差速器以這樣的方式疊加在上述承套帶輪上，即齒輪驅動軸在上述成套帶輪旁邊平行延伸。或者，齒輪驅動軸可以垂直于上述成套帶輪延伸。
無級變速系統的緊湊性還因下面因素而可以進一步增強，即成套帶輪可以相對于上述槽完全對稱，而且致動器容納在每個帶輪的軸中。
下面參照附圖中所示的實施例進一步詳細描述本發明。
圖1中示出了根據本發明的無級變速系統的總體布置圖。
圖2中示出了用在上述系統中的機電式正反向控制器。
圖3中示出了用在上述系統中的機電式離合器。
圖4中示出了系統的分解圖。
根據圖1的無級變速系統包括一個殼體1，其容納著一個無級變速器2。上述無級變速器2包括一個驅動成套帶輪3、一個從動成套帶輪4以及一條容納在上述成套帶輪3、4的V形槽6、7中的傳動帶5。
驅動成套帶輪3通過一個正反向控制器8和一個離合器9連接著一個發動機(未示出)。
從動成套帶輪4通過一個齒輪組11連接著一個差速器10。
每個成套帶輪3、4中分別設有內部螺旋機構(未示出)，它們分別被控制機構13控制。
圖2所示的正反向控制器8是機電式的。上述正反向控制器8具有一個連接著離合器9的輸入或驅動軸18。輸出或從動軸14承載著一個恒星齒輪15，后者嚙合著第一組行星齒輪16。上述行星齒輪16被一個行星齒輪支架17承載著，該支架又連接著正反向控制器8的輸入或驅動軸18。輸出軸14連接著驅動成套帶輪3。
正反向控制器8還包括第二組行星齒輪19，其一方面嚙合著第一組行星齒輪16，另一方面嚙合著一個齒圈20。
第一和第二組行星齒輪16、19可以在軸21、22上自由旋轉，上述軸一方面連接著行星齒輪支架17，另一方面連接著第一聯結盤23。輸出或從動軸14承載著第二聯結盤24。第一和第二聯結盤23、24可以被第二機電聯結器25帶到彼此嚙合或脫開的狀態。
此外，設有第一機電聯結器26，用于將齒圈20帶入或帶出可自由旋轉位置。
第一和第二聯結器26、25是交替嚙合或同時脫開的，如下面的解釋。在圖2中，第一機電聯結器26嚙合著，這意味著齒圈20保持不可旋轉。第二機電聯結器25位于釋放位置，這意味著第一聯結盤23可以相對于第二聯結盤24自由旋轉。
此時輸入或驅動軸18通過行星齒輪組16、19和不可旋轉的齒圈20反向驅動輸出或從動軸14。
相反，在第一聯結器26脫開而第二聯結器25嚙合的情況下，輸入軸18沿相同方向驅動輸出軸14。在這種情況下，齒圈能夠自由旋轉，從而使得第一和第二聯結盤23、24相互連接，并通過軸21、22而被行星齒輪支架17驅動。
此外，第一聯結器26和第二聯結器25二者可以同時脫開。這種狀態將產生零位，其中輸入軸18與輸出軸14之間不存在連接關系。
圖3所示的離合器9連接著根據圖2的正反向控制器的輸入軸18見圖1。另一方面，離合器9連接著發動機軸27，后者承載著一個帶有摩擦片29的法蘭28。摩擦片30摩擦嚙合著摩擦片29，上述摩擦片30通過碟簧31而被夾緊在摩擦片29上。碟簧31通過推力軸承32支承抵靠著控制桿33，后者在其回轉端34處相對于離合器殼35支承著。
在其另一端，控制桿33被一個機電式螺旋致動器36操縱著。
在圖3所示位置，螺旋致動器36后退，這意味著碟簧31施加壓縮力，以將聯結圈30推壓在摩擦片29上。
隨著機電致動器36啟動，控制桿33向著圖3中的左側偏轉，從而將碟簧31的中部推向發動機軸27。由于樞軸支承38的作用，碟簧31的外圈37將因此而離開發動機軸27，并將聯結圈30從摩擦片29上釋放，從而將發動機軸27與輸入軸18斷開。
機電致動器36包括一個電機39，其驅動螺旋機構40。上述螺旋機構中的螺紋41通過球節43嚙合著控制桿33。
螺旋機構既可以是滾珠螺旋機構，也可以是滾柱螺旋機構。
整個無級變速系統被一個集成控制裝置42控制著，如圖1所示。上述控制裝置42連接著成套帶輪3、4的控制機構13，還連接著正反向控制器8和離合器9。控制裝置42從裝于這些元件中的傳感器接收信號，這些信號在控制裝置42中被處理，以輸出用于控制整個系統的適宜控制信號。其他可以輸入到控制裝置中以便在此進行處理的信號包括車速、發動機轉速、油門踏板位置、制動動作、車輛斜度、車輛加速度等等。
在圖4中示出了無級變速系統的模塊式布置圖。離合器9、正反向控制器8和無級變速器2均為單獨的模塊，它們可以通過輸出軸18相互連接。
權利要求
1.無級變速系統(1)，包括一個無級變速器，其具有兩個成套帶輪(3，4)，它們每個分別帶有兩個圓盤，以確定出一個V形槽(6，7)，無級變速器還具有用于改變上述槽的寬度的驅動裝置(12，13)和一條在槽(6，7)中延伸于上述成套帶輪(3，4)之間的傳動帶(5)；以及一個連接著上述成套帶輪之一的軸的正反向控制器(8)和一個連接著上述正反向控制器的離合器(9)，上述成套帶輪、正反向控制器和離合器分別配備有一個相應的致動器，其特征在于，正反向控制器(8)和離合器(9)的致動器是機電式的。
2.根據權利要求1所述的無級變速系統，其特征在于，離合器(9)包括一個致動器(36)，其具有一個可被電機(39)驅動的螺旋機構(40)。
3.根據權利要求1或2所述的無級變速系統，其特征在于，正反向控制器(8)包括一個行星齒輪系統，其至少包含一個恒星齒輪(15)、裝于一個行星齒輪支架(17)上的兩組行星齒輪(16，19)，第一組行星齒輪同時嚙合著恒星齒輪和第二組行星齒輪(19)，上述第二組行星齒輪還嚙合著一個齒圈(20)，該行星齒輪系統向恒星齒輪提供出相對于行星齒輪支架(17)的旋轉方向而言相反的旋轉方向；以及一個切換裝置(25，26)，其用于或者通過行星齒輪(16，19)驅動恒星齒輪(15)，或者直接通過行星齒輪支架(17)驅動恒星齒輪。
4.根據權利要求3所述的無級變速系統，其特征在于，其中設有用于將齒圈(28)在自由旋轉位置與固定位置之間切換的第一聯結器(25)和用于將恒星齒輪(15)和行星齒輪支架在共同固定位置與可共同旋轉位置之間切換的第二聯結器(26)。
5.根據權利要求4所述的無級變速系統，其特征在于，聯結器(25，26)是機電聯結器。
6.根據權利要求1-5中任一所述的無級變速系統，其特征在于，每個成套帶輪的致動器包括一個螺旋機構。
7.根據權利要求6所述的無級變速系統，其特征在于，成套帶輪(3，4)相對于一個位于上述成套帶輪(3，4)的槽(6，7)中的對稱平面對稱，位于一側的一個成套帶輪(3)聯結著正反向控制器(8)和離合器(9)，位于相應側的另一成套帶輪(4)連接著一個差速機構(10)。
8.根據權利要求7所述的無級變速系統，其特征在于，差速機構(10)通過齒輪(11)聯結著其成套帶輪(4)，上述差速機構(100)以這樣的方式疊加在上述成套帶輪(4)上，即齒輪軸(43)在上述成套帶輪(40)旁邊平行延伸，或是垂直于上述成套帶輪(40)。
9.根據權利要求7或8所述的無級變速系統，其特征在于，成套帶輪(3，4)分別具有一個中空軸，其容納著一個螺旋機構(12)。
10.根據前面任一權利要求所述的無級變速系統，其特征在于，設有控制裝置(42)，用于控制成套帶輪(3，4)的驅動裝置(12，13)、正反向控制器(8)和離合器(9)。
11.根據權利要求10所述的無級變速系統，其特征在于，成套帶輪(3，4)的驅動裝置(12，13)、正反向控制器(8)和離合器(9)與控制裝置(42)處于閉環形態。
12.根據前面任一權利要求所述的無級變速系統，其特征在于，正反向控制器、離合器和無級變速器分別包含在單獨的模塊內。
13.根據前面任一權利要求所述的無級變速系統，其特征在于，傳動帶是由金屬或非金屬元件構成的推力傳動帶或拉力傳動帶。
全文摘要
一種無級變速系統(1)包括:一個無級變速器(2),其具有兩個成套帶輪(3,4),它們每個分別帶有兩個圓盤,以確定出一個V形槽,無級變速器還具有用于改變上述槽的寬度的驅動裝置(13)和一條在槽中延伸于上述成套帶輪之間的傳動帶(5);以及一個連接著上述成套帶輪之一的軸的正反向控制器(8)和一個連接著上述正反向控制器的離合器(9),上述成套帶輪、正反向控制器和離合器分別配備有一個相應的致動器。正反向控制器和離合器的致動器是機電式的。
文檔編號B60W30/18GK1371454SQ00812191
公開日2002年9月25日 申請日期2000年8月25日 優先權日1999年8月27日
發明者亨德里克斯·揚·卡帕安, 約翰尼斯·阿爾貝圖斯·范溫登, 伯納德斯·赫拉爾杜斯·范萊文, 阿爾諾·施圖本勞赫, 胡貝特·赫布斯特 申請人:Skf工程研究中心公司