專利名稱：無級變速傳動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種無級變速傳動裝置，它包括兩個無級可調的且并行布置在一條傳動路徑中的分支傳動機構。
背景技術：
這樣的傳動裝置例如從US1709346中公開了，其中，在這樣的裝置中驅動一個中心錐體，它通過各一個摩擦環與一個或多個軸向平行地與輸入錐體反向的并以距輸入錐體的穩定不變距離設置在錐體外周面上方的輸出錐體交互作用。這些摩擦環通過一個共同的支架可以沿各自縫隙移動，從而可以無級調節在輸入錐體和輸出錐體之間的傳動比。從動錐體的各輸出端與一個行星齒輪系的行星齒輪相連，因而通過輸入錐體獲得的扭矩被分給各從動錐體并且又通過行星齒輪系被集中起來，其中，通過行星齒輪的相互聯系而強迫得到行星齒輪和從動錐體的恒定轉速。盡管這種裝置解決了在這樣的錐形摩擦環傳動裝置中或其它無級變速傳動裝置(無級變速器)中出現的問題，即無級可調性在高扭矩時導致打滑，其中打滑只能通過高壓緊力和相應的效率損失來對付，但隨之帶來了嚴重的問題，即最小的加工公差或者加工誤差已導致進一步的摩擦損失。
發明內容
因此，本發明的任務是提供一種無級變速傳動裝置，該無級變速傳動裝置也可以損失少且工作可靠地傳遞較高的扭矩。
作為解決方案，本發明提出了一種無級變速傳動裝置，它有至少兩個無級可調的且并行設置在一條傳動路徑中的分支傳動機構，其中這兩個無級可調的分支傳動機構通過一個總動傳動機構被接到一個輸入件或者輸出件上。
采用總動傳動機構(也被稱為疊加傳動機構)的優點是，分支傳動機構的其中一個傳動件不一定要象在現有技術中必須做到的那樣具有同樣的轉速或者精確確定的轉速。確切地說，這兩個分支傳動機構完成了自己的、由轉速決定的、對總動傳動機構最終轉速的貢獻。因此，本發明的布置結構允許分頭控制和調節這兩個分支傳動機構，因而利用了這樣的優點，即無級變速傳動裝置被分成兩個無級可調的分支傳動機構所帶來的優點，例如扭矩被分給這兩個分支傳動機構，因此不必容忍因強迫的轉速帶來的缺點如摩擦損失或更高的調整支出。
因此，這兩個分支傳動機構的非對稱性和進而借助總動傳動機構的自由錯接出人意料地決定了在傳動裝置構造或其利用方面的優點，尤其是在效率以及操控要求方面的優點，這在對稱的情況下例如因行星齒輪系的行星齒輪相互關聯而被迫對稱的情況下是做不到的。
本發明的總動傳動機構的典型代表例如是行星齒輪系，其中，三個傳動裝置組成部件(行星齒輪、太陽齒輪、外齒輪)中的兩個與兩個分支傳動機構連接，第三個傳動件被用作輸出端或輸入端，在這里，這些行星齒輪被共同用作一個傳動件，本發明的總動傳動機構的典型代表也可以是一個差速器，其中，兩個分支傳動機構分別與該差速器的差動件中的一個連接。
這兩個無級可調的分支傳動機構可以在其背對總動傳動機構的那側具有一個共同的傳動件。該傳動件例如可以是一個共同的輸入軸或一個共同的輸出軸。它尤其也可以是這兩個無級可調的分支傳動機構的一個直接的傳動件，這個傳動件被這兩個分支傳動機構共同利用。為此，例如在錐形摩擦環傳動裝置中的一個錐體被用作該共同的傳動件。通過這樣的實施形式，比較緊湊且成本低廉地構成一個這樣的傳動裝置，因為可通過這種雙重利用減小相應傳動裝置的部件總數。
在本文中，術語“背對總動傳動機構的那側”是指傳動路徑中的一個方向，該方向由經過該傳動裝置的傳力線限定并且不一定要與幾何狀況或空間狀況相符。
多個無級變速傳動裝置具有一個主傳動平面，在該主傳動平面中設置著主要部件如輸入軸和輸出軸、輸入錐體和輸出錐體或類似的旋轉對稱物體，這樣就限定出一個傳動平面。當這兩個分支傳動機構的兩個主傳動平面彼此平行地布置時，本發明的傳動裝置的結構非常緊湊。當這兩個分支傳動平面相同時，就可以獲得這樣平的結構。如此構成的本發明傳動裝置具有非常平的結構并且還能夠應付比較大的扭矩。在其它情況下，這樣的傳動裝置尤其適用于帶柴油發動機的小型貨車，因為它在其結構空間方面是按照如安裝在增壓器下的結構來出色設計的，并且還能夠順利地應付現代柴油機的高扭矩。
此外，在至少其中一個無級可調的分支傳動機構和總動傳動機構之間可以設有另一個無級可調的分支傳動機構如一個變速器或一個倒檔。通過這樣的布置結構，就可以實現有很多傳動狀況的傳動裝置，尤其是可以實現能夠進行無級前進傳動和倒退傳動的傳動裝置。尤其是，這樣的傳動裝置也可以在驅動裝置運轉時自身反饋，從而使輸出端無扭矩地停下來。
盡管本發明與現有技術的傳動裝置相比明顯提高了總動傳動機構的效率，但無級變速傳動裝置尤其是在比較穩定的工況下，例如象在起動后或在州際公路或高速公路上行駛時那樣，顯示出比較高的損失。為避免這樣的損失，尤其是在不一定需要一個無級變速傳動裝置的工況下，可以分接至少其中一個無級可調的分支傳動機構是有利的。這樣一來，例如可以在上述工況下繞過具有相當大損失的無級可調的分支傳動機構，從而在這些工況下提高了效率。
根據以下對附圖的說明來描述本發明的其它優點、目的和特點，附圖所示為圖1以示意圖表示根據本發明的第一個傳動裝置；圖2表示有附加的換檔可能性的圖1所示的本發明傳動裝置；圖3以類似于圖1、2的視圖表示根據本發明的第二個傳動裝置；圖4表示根據本發明的第三變速傳動裝置；圖5表示具有附加的換檔可能性的圖4所示的變速傳動裝置；圖6表示尤其是用于如圖1-4所示實施形式的一個替換的分支傳動機構。
具體實施例方式
圖1所示的無級變速傳動裝置具有一個輸入錐體1和兩個輸出錐體2、3，輸出錐體分別通過環繞各自輸出錐體2、3運行的摩擦環4、5與輸入錐體1連接。通過使摩擦環4、5沿留在錐體1、2、3之間的縫隙移動，由錐體1、2或者錐體1、3構成的分支傳動機構6或者7可被無級調節。
在輸出端，這兩個分支傳動機構6、7或者這兩個輸出錐體2、3通過一個總動傳動機構8被接到一根輸出軸9上。在圖1所示的實施例中，總動傳動機構8包括一個帶有一個外齒圈11、一個行星齒輪12和一個太陽齒輪13的行星齒輪系。外齒圈11與另一齒圈14牢固連接，所述另一齒圈14又與一個小齒輪15嚙合，該小齒輪設置在錐體3的從動軸16上。太陽齒輪13也與一個齒輪17連接并且和它一起環繞運行，這個齒輪17又與一個小齒輪18嚙合，該小齒輪設置在錐體2的從動軸19上。此外，行星齒輪12支承在一個支架20上，該支架與從動軸9連接并且與從動軸9和行星齒輪12一起環繞運動。由此提供一個總動傳動機構8，其中，小齒輪15、18或者從動錐體2、3的轉速根據傳動比和摩擦環4、5的位置累加變為軸9的總轉速。最好這樣選擇傳動比，即在摩擦環4、5的相同位置上，即在這兩個從動錐體2、3的轉速相同時，行星齒輪2在支架20中的自身轉動停止了，而只是與外齒圈11和太陽齒輪13一起環繞運動。這樣一來，可以盡量減少連續工作時的損失。另外，為了減少損失而使用了離合器21，從動軸9可借助該離合器直接或根據具體實施方式
而定地通過一個變速器與主動錐體1連接，從而尤其是在高的且比較均勻的轉速下，分支傳動機構6、7可以被分接。在上述轉速下，無級變速傳動裝置的優點原本來得到利用并且這樣的無級變速傳動裝置導致了不希望有的損失。
如清楚看到的那樣，總動傳動機構8將這兩個錐體2、3的轉速相加并且還起到了用于作用于該錐體2、3上的扭矩的扭矩秤的作用。
圖2所示的實施例基本上等同于圖1所示的實施例，因而，起相同作用的部件也有相同的標記并且省略了對同樣功能的重復描述。超出圖1的實施例地，圖2的實施例一方面具有一個停止離合器22，借助該停止離合器，行星齒輪12的環繞運動的支架20支承在外齒圈11上，另一方面，它具有一個離合器23，借助該離合器，支架20以及從動軸9可以固定在一個此外未詳細示出的、固定不動的離合器殼上。第一離合器22用于在一定工況下迫使行星齒輪12停止自轉，從而避免了由行星齒輪12帶來的損失并且外殼20和軸9與外齒圈11及太陽齒輪13一起環繞運動。第二離合器23用于位置固定地但可繞其自身軸線轉動地保持行星齒輪12。這種布置結構尤其被用于與這樣一個傳動裝置配合，其中該傳動裝置如此設計，即外齒圈和太陽齒輪13也能彼此反向地環繞運動或者反向環繞運動。這例如可以通過一個附加的介于中間的齒輪或一個在一個位于至少其中一個分支傳動機構6、7和總動傳動機構8之間的傳動路徑中的獨立的倒檔來實現。在這樣的結構中，總動傳動機構8可這樣通過兩個分支傳動機構6、7來控制，即在軸9上導致了零轉速，盡管主動錐體1在轉動。在這種狀態下，離合器23被用于固定傳動裝置。因而，在這樣的結構中，從動軸9的起動只通過調節摩擦環4、5或者通過調節分支傳動機構6、7就能做到。
圖3所示的裝置也基本等同于圖1所示的裝置。就此而言，分支傳動機構6、7在這兩種裝置中是相同的。在圖3的裝置中，只是總動傳動機構8的設計是不同于圖1所示裝置的。因此，在這里也放棄了對相同組成部件及其功能的具體描述。
在圖3所示的無級變速傳動裝置里，從動軸9直接與一個行星齒輪系的一外齒圈24連接并且與之一起環繞運動。此外，行星齒輪12支承在一個支架25中，該支架可以與行星齒輪12和一個齒輪26一起環繞運動，其中該齒輪26與在錐體3從動軸6上的小齒輪15嚙合。而太陽齒輪13象在圖1、2的實施例中那樣與一個齒輪17連接，該齒輪與在錐體2從動軸19上的小齒輪18嚙合。
因此，圖3所示的傳動機構8也起到了總動傳動機構的作用并且將這兩個分支傳動機構6、7的轉速相加或者相減。
圖4所示的裝置在分支傳動機構6、7方面也對應于圖1-3所示的裝置。基本上只有總動傳動機構8的結構是不一樣的。在這里，總動傳動機構8通過分別安裝在錐體3或2的從動軸16或19上的錐齒輪27或28被驅動。為此，錐齒輪27或28與錐齒輪29或30嚙合，這些錐齒輪29或30又與差速器的、位置固定地繞自身軸線轉動的錐齒輪31或32接合。圖4所示傳動裝置的輸出端是通過一個齒輪10實現的，該齒輪與差速器的環繞運動的錐齒輪33或34的止推軸承連接，而這些錐齒輪又與差速器的錐齒輪31或32嚙合。如圖所示，通過這樣的布置結構，也提供了一個總動傳動機構。
圖5所示實施例的基本結構與圖4的實施例一樣，因此，在這里基本上由一個差速器35構成總動傳動機構8，該差速器以一個從動齒輪36并通過一個錐齒輪37來驅動從動軸9。此外，從動齒輪36與一個錐齒輪38嚙合，該錐齒輪又通過一個同步離合器39與主動錐體1連接，從而可根據要求分接這兩個分支傳動機構6、7。此外，在這種布置結構中，從動錐體2、3的從動軸16、19通過同步的離合器40或41可選擇地被接到錐齒輪42、43或44、45上，它們又與錐齒輪46或47嚙合，錐齒輪46或47分別與差速器的繞一固定軸線旋轉的錐齒輪連接。因此，通過離合器40或41，可以簡單地改變分支傳動機構6、7的有效轉向，結果，圖5所示的傳動裝置具有最多樣化的傳動狀況。
當然，代替所示錐形摩擦環傳動裝置6、7地，也可以有利地將其它的無級變速器用作本發明的這種無級變速傳動裝置的分支傳動機構。如直接從圖1-圖5中看到的，由取向相互平行的各自錐體軸線48、49、50限定的分支傳動機構6、7具有分支傳動平面，這些分支傳動平面都位于圖面內。這樣一來，該傳動裝置有非常平的結構并且特別適于用在貨車(LKW)或小型貨車上，因為它們例如可以設置在一個增壓器之下。由于本發明的傳動裝置因采用兩個分支傳動機構而也能在高扭矩的情況下，如通過現代的柴油發動機獲得的高扭矩的情況下，高效率地工作，所以這種能力越來越有用，這是因為可通過使用兩個分支傳動機構來避免非常高的壓緊力。
如已結合說明書和圖1-圖4的實施例的所述的并且例如結合圖5的實施例所述的那樣，通過選擇分支傳動機構6、7隨之作用在總動傳動機構8上的轉向，可以明顯影響總動傳動機構的特性。尤其是，倒檔或交替的傳動機構的轉向對此是有利的。在圖6中，舉例示出了一個用于一個分支傳動機構的替換實施形式，其中，該分支傳動機構包括兩個錐體51、52，它們通過一個環52交互作用。錐體52除了一個正常的錐體區(D)外還有一個反向旋轉的區域(R)，在這個實施例中，這通過一個錐形環54來實現，該錐形環繞行星齒輪55環繞運動，而行星齒輪又固定支撐在傳動裝置殼體56里并且以其內表面在錐體52的一個錐形軸57滾動。這樣一來，錐形環54與錐體52的其余部分相反地轉動。此外，錐體52具有一個中性區域(N)，它包括一個環58，該環又自由轉動地支承在錐形軸57上。
在這種布置結構中，摩擦環53首先從錐體52的主要區域(D)移入中性區域(N)，其中該錐形環58適應于由主錐體52和摩擦環53確定的轉動。如果摩擦環53繼續移向反轉倒退的區域(R)，則它離開主要區域(D)，結果，中性區域(N)的轉向可以適應于反轉倒退的環54的轉向。這樣一來，最緊湊地實現了倒檔。
當然，在圖1-圖6所示的傳動裝置中也可以相反地選擇傳力線，因此，輸出件9、10作為輸入件，而輸入錐體1作為輸出錐體。
權利要求
1.一種無級變速傳動裝置，它有至少兩個無級可調的且并行設置在一條傳動路徑中的分支傳動機構(6，7)，其特征在于，這兩個無級可調的分支傳動機構(6，7)通過一個總動傳動機構(8)被接到一個輸入件或者輸出件(9，10)上。
2.如權利要求1所述的傳動裝置，其特征在于，這兩個無級可調的分支傳動機構(6，7)在背對總動傳動機構(8)的一側具有一個共同的傳動件(1)。
3.如權利要求1或2所述的傳動裝置，其特征在于，這兩個無級可調的分支傳動機構(6，7)分別具有一個輸入軸軸線(4 9)和一個基本與該輸入軸軸線平行地布置在分支傳動平面里的輸出軸軸線(48，50)，其中這些分支傳動平面相互平行。
4.如權利要求3所述的傳動裝置，其特征在于，這兩個分支傳動平面是相同的。
5.如權利要求1-4之一所述的傳動裝置，其特征在于，這兩個分支傳動機構具有一個共同的輸入軸(1，49)或一個共同的輸出軸(9)。
6.如權利要求1-5之一所述的傳動裝置，其特征在于，在所述無級可調的分支傳動機構(6，7)中的至少一個與該總動傳動機構(8)之間設有另一個無級可調的分支傳動機構(21，39，40，41)如尤其是一個變速器或一個倒檔。
7.如權利要求1-6之一所述的傳動裝置，其特征在于，可以分接所述無級可調的分支傳動機構(6，7)中的至少一個分支傳動機構。
8.如權利要求6或7所述的傳動裝置，其特征在于，該總動傳動機構(8)具有至少一個可固定的傳動件(12，20)。
全文摘要
兩個無級可調的分支傳動機構通過一個總動傳動機構被接到一個共同的輸出端上，從而即使在扭矩很高時，也提供了一種高效的無級可調的總動傳動機構。
文檔編號F16H15/42GK1625662SQ03801188
公開日2005年6月8日 申請日期2003年12月17日 優先權日2003年1月9日
發明者烏爾里克·羅斯, C·德雷格爾, W·布蘭維特 申請人:烏爾里克·羅斯