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為無級變速主傳動裝置提供附加模式的單元.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510379339.1

申請日:

2008.09.03

公開號:

CN105065586A

公開日:

2015.11.18

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):F16H 3/00申請公布日:20151118|||實質審查的生效IPC(主分類):F16H 3/00申請日:20080903|||公開
IPC分類號: F16H3/00; F16H57/023(2012.01)I 主分類號: F16H3/00
申請人: 托羅特拉克(開發)有限公司
發明人: 克里斯托弗·約翰·格林伍德; 菲利普·鄧肯·溫特; 戴維·伯特
地址: 英國蘭開夏郡
優先權: 0717143.2 2007.09.04 GB
專利代理機構: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240 代理人: 梁麗超; 陳鵬
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510379339.1

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.02.06|||2015.12.16|||2015.11.18

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種為無級變速主傳動裝置提供附加模式的單元,附接到所述主傳動裝置。所述單元包括:旋轉最終傳動裝置輸出軸;第一旋轉輸入,與所述主傳動裝置的第一輸出嚙合;第二旋轉輸入,與所述主傳動裝置的第二輸出嚙合;以及齒輪和離合器裝置,用于選擇性地將所述旋轉最終傳動裝置輸出軸連接到所述第一和第二旋轉輸入中的至少一個。

權利要求書

1.一種用于附接到無級變速主傳動裝置以便為所述主傳動裝置
提供附加模式的單元,所述單元包括:旋轉最終傳動裝置輸出
軸;第一旋轉輸入,與所述主傳動裝置的第一輸出嚙合;第二
旋轉輸入,與所述主傳動裝置的第二輸出嚙合;以及齒輪和離
合器裝置,用于選擇性地將所述旋轉最終傳動裝置輸出軸連接
到所述第一和第二旋轉輸入中的至少一個。
2.根據權利要求1所述的單元,進一步包括用于在所述旋轉輸入
中的至少一個與所述旋轉最終傳動裝置輸出軸之間提供速度
變化的齒輪傳動裝置。
3.根據權利要求1或2所述的單元,其中,所述第一旋轉輸入不
變地連接到第一傳動裝置輸出軸,而所述第二旋轉輸入能夠選
擇性地通過離合器連接到所述旋轉最終傳動裝置輸出軸。
4.根據權利要求1或2所述的單元,其中,所述第一旋轉輸入和
所述旋轉最終傳動裝置輸出軸是行星輪,且提供行星輪傳動裝
置以使它們可操作地接合。
5.根據權利要求1或2所述的單元,其中,所述第二旋轉輸入和
所述旋轉最終傳動裝置輸出軸彼此偏離,且提供齒輪裝置以使
它們可操作地接合。

說明書

為無級變速主傳動裝置提供附加模式的單元

技術領域

本發明涉及可在多種模式(regime)中運行的這類無級變速傳
動裝置。

背景技術

無級變速傳動裝置(“CVT”)典型地包括:

(a)變速器-具有旋轉輸入和旋轉輸出的設備,該設備能夠
以無級的方式改變其輸入速度與其輸出速度之比(“變速比”),以

(b)關聯的齒輪傳動裝置,變速器借助該齒輪傳動裝置接合
在旋轉功率源(如發動機)與功率使用點(例如機動車的從動輪)
之間。

傳動裝置整體上提供的總速度比(“傳動比”)是變速比的函數,
但通常與其不相同,由關聯的齒輪傳動裝置更改。

在齒輪傳動裝置中引入典型地為行星輪(epicyclic)類型的“分
路(shunt)”齒輪裝置是眾所周知的。分路齒輪可用來使功率再循
環,減小變速器自身處理的功率,并用來提供本領域中公知的“齒
輪空檔”狀況。分路典型地具有接合到變速器的相對側的兩個旋轉
輸入、以及接合到諸如最終齒輪傳動裝置并進而接合到車輪的旋轉
輸出。在一定的變速比(“齒輪空檔比”)下,分路的兩個輸入彼此
抵消,維持輸出不變。這種狀況被稱為“齒輪空檔”,并使得傳動
裝置輸出軸在其未與正在運行的發動機物理地脫離接合的情況下
停止。因此,這樣的傳動裝置可在沒有任何“起動設備”(諸如用
來在汽車起動時和在剎車以停止時使發動機和傳動裝置接合/脫離
接合的傳統自動傳動裝置的手動離合器或轉矩變換器)的情況下使
用。齒輪空檔比一側的變速比提供反向輸出旋轉并使車輛反向行
駛。齒輪空檔比另一側的變速比提供正向輸出旋轉并使車輛正向行
駛。當變速比處于齒輪空檔比時,從動輪和車輛處于停止。

典型地,CVT的齒輪傳動裝置結合有一個或多個離合器設備,
這些離合器的嚙合/脫離嚙合允許傳動裝置在“模式”之間切換。傳
動比是變速比的函數,但在每個模式中,變速比與傳動比之間的關
系是不同的。例如,機動車傳動裝置通常設計成提供兩種模式-高
速和低速。低速模式提供倒車檔、齒輪空檔和低速前進檔。高速模
式提供較高速前進檔。

齒輪傳動裝置中的比率選擇成使得當變速器達到接近其范圍
的一端的一定變速器比(“同步比”),從低速模式到高速模式的變
化不會導致傳動比的變化。在同步比下的模式變化可平穩地進行,
不會導致車輪處扭矩的大的不連續或發動機速度的變化。

就傳動裝置的能量效率而言,期望使用多個模式。變速器自身
典型地是傳動裝置中效率最低的部件。在任何給定的模式中,如果
傳動裝置整體上提供的比率范圍大于變速器的比率范圍,則分路
“功率分流(powersplit)”。也就是說,僅有一部分的總功率通過
變速器傳輸。減小給定模式中的比率范圍會減小總功率通過變速器
的比例,且因此可以提高效率和減小變速器自身的必要尺寸和規
格。因此,在某些情形中,期望可以提供兩種以上的模式。大型公
路行駛的卡車提供了一個實例。對于這類車輛,能量效率是重要考
慮因素,并且它們的發動機會產生特別高的功率和轉矩,在兩種模
式傳動裝置中,變速器對這種高功率和轉矩的處理可能是成問題
的。

在三種或更多模式中運行的CVT的已知實例在以Torotrak(發
展)有限公司名義的公開的國際專利申請WO94/24462中提供。其
美國對應申請(counterpart)為US5643121。所述傳動裝置使用兩
個行星分路齒輪。其中一個行星分路齒輪在該文獻中被稱為“功率
分流”行星輪,因為其從發動機接收功率并適應第一軸和第二軸的
相對速度的變化使功率在第一軸與第二軸之間分流。變速器自身具
有其連接到第一軸的輸入及其連接到第二軸的輸出,因此(對于固
定的發動機速度),變速比的增加會導致第二軸加速而第一軸減速,
同時變速比的減小會導致第二軸減速而第一軸加速。每個軸都能夠
選擇性地經至少一個離合器/齒輪裝置接合到車輪。考慮當傳動比增
加時會發生什么。首先,假定第一軸經第一離合器/齒輪裝置連接到
車輪。第二軸斷開且因此靠慣性運行。變速器順利通過(sweep
through)其比率范圍以增加第一軸的速度和從動輪的速度。最終,
變速器達到其比率范圍的端點,進而同步模式變化被起動,斷開第
一軸并將第二軸通過第二離合器/齒輪裝置連接到車輪。此時,變速
比的變化方向反向。然后,變速器往回順利通過其比率范圍,增加
第二軸和從動輪的速度。當其達到其比率范圍的相對端時,可通過
斷開第二軸并將第一軸經第三離合器/齒輪裝置連接到車輪而變到
更高速模式。原則上,通過為每個軸提供多個離合器/齒輪裝置來以
不同的比率驅動車輪,可提供任意數量的模式。

第二分路齒輪在WO94/24462中被稱為“功率再循環”行星輪,
并用來提供低速模式,包含齒輪空檔。其輸入跨越變速器連接,且
其輸出可經離合器連接到從動輪。在低速模式中,第一軸和第二軸
都與車輪斷開,車輪改為由功率再循環行星輪的輸出驅動。

這類傳動裝置的設計和布局是有問題的。WO94/24462示出了
其中兩個行星分路輪彼此共軸地并與傳動裝置輸入軸共軸地布置,
但變速器自身側向地偏離其公共軸線。從包裝的角度看,這并非總
是便利的,也并非必然允許功率傳輸路徑中的齒輪的數量最小化,
且不期望有附加的齒輪傳動裝置,因為其增加了傳動裝置能量耗
散。

以基本類似的原理運行但具有不同布局的傳動裝置在再次以
Torotrak(發展)有限公司名義的公開的國際專利申請WO94/16244
中公開。其美國對應申請是US5564998。在該傳動裝置中,兩個行
星輪裝置與變速器在任一側都共軸,但傳動裝置的輸出通過偏離變
速器的軸線的第二中間軸獲得,這在包裝方面也是成問題的。

名稱“輸入”和“輸出”上面已經使用并還將在下面關于軸或
其他旋轉構件重復使用,諸如變速器-實際上傳動裝置自身的部件
通過該軸或其他旋轉構件接合到其他部件。對于區分部件的一側與
另一側,這是有用的術語,但應該理解,在大多數情形中,這些名
稱基本是任意的,且功率的流動(盡管在下面的論述中假定功率從
發動機流到車輪)將不必總是從輸入到輸出。

發明內容

本發明的第一方面旨在提供一種多種模式傳動裝置,其是能量
有效的和/或制造經濟的和/或便于包裝的。

根據本發明的第一方面,提供了一種無級變速傳動裝置,其具
有傳動裝置輸入軸和傳動裝置輸出軸,并適于以無級變速傳動比在
該傳動裝置輸入軸與傳動裝置輸出軸之間傳遞動力,該傳動裝置進
一步包括:變速器,具有至少兩個變速器滾道(race),動力以無級
變速比在這兩個變速器滾道之間傳遞,變速器滾道安裝成繞著第一
中間軸所限定的軸線旋轉;第二中間軸,與第一中間軸側向地分離;
分流器行星輪,具有布置成由傳動裝置輸入軸驅動的分流器行星輪
輸入構件和布置成分別驅動第二中間軸和第一中間軸的兩個分流
器行星輪輸出構件;再循環行星輪,具有第一和第二再循環輸入構
件以及再循環輸出構件,該第一和第二再循環輸入構件布置成可操
作地分別接合到第一中間軸和第二中間軸;以及離合器裝置,用于
選擇性地嚙合:

(a)其中再循環輸出構件驅動傳動裝置輸出軸的模式;

(b)其中第二中間軸驅動傳動裝置輸出軸的模式;以及

(c)其中第一中間軸驅動傳動裝置輸出軸的模式;

第一中間軸與下列各項共軸:

傳動裝置輸出軸;

再循環行星輪;

第一離合器,其位于再循環輸出構件與傳動裝置輸出軸之間,
用來在模式(a)中驅動傳動裝置輸出軸;以及

第三離合器,其位于第一中間軸與傳動裝置輸出軸之間,用來
在模式(c)中驅動傳動裝置輸出軸。

關于多種模式傳動裝置的不同問題涉及制造的實用性。不同車
輛對傳動裝置所提供的模式的數量具有不同要求。大數量的模式允
許變速器所處理的功率減少,如上所述。另一方面,提供多達四種
不同模式的傳動裝置會是龐大的且制造起來相對昂貴。將期望能夠
使用大體上相同的部件和用于兩種不同傳動裝置(一種傳動裝置便
于提供比另一種傳動裝置多的模式)的加工工具。這可通過使用提
供較低數量的模式的單個基本傳動裝置以及可選的用于提供附加
模式(或多種模式)的附件部件來實現。

根據本發明的第二方面,結合有附加部件的結果是如下的無級
變速傳動裝置:其可在至少四種模式中運行,并且其具有傳動裝置
輸入軸和最終傳動裝置輸出軸且適于以無級變速傳動比在其間傳
遞動力,該傳動裝置進一步包括:變速器,具有至少兩個變速器滾
道,動力以無級變速比在這兩個變速器滾道之間傳遞,變速器滾道
安裝成繞第一中間軸所限定的軸線旋轉;第二中間軸,與第一中間
軸側向地分離;分流器行星輪,具有布置成由傳動裝置輸入軸驅動
的分流器行星輪輸入構件和布置成分別驅動第二中間軸和第一中
間軸的兩個分流器行星輪輸出構件;再循環行星輪,具有第一和第
二再循環輸入構件以及再循環輸出構件,該第一和第二再循環輸入
構件設置成可操作地分別接合到第一中間軸和第二中間軸;共享輸
出構件,布置成通過第一離合器裝置選擇性地可操作地與最終傳動
裝置輸出軸接合和脫離接合,并且另外的離合器裝置用于:

(a)將再循環輸出構件接合到共享輸出構件并經共享輸出構
件接合到最終傳動裝置輸出軸,以提供一種模式;

(b)將第二中間軸接合到共享輸出構件并經共享輸出構件接
合到最終傳動裝置輸出軸,以提供另一種模式;

(c)將第一中間軸接合到共享輸出構件并經共享輸出構件接
合到最終傳動裝置輸出軸,以提供另一種模式;以及

(d)將第二中間軸或第一中間軸經不包括共享輸出構件的單
獨路徑接合到最終傳動裝置輸出軸,同時共享輸出構件與最終傳動
裝置輸出軸脫離接合,以提供另一種模式。

根據本發明的第三方面,提供第二模式所需的附加部件可形成
為用于附接到無級變速主傳動裝置的單元,以便為傳動裝置提供附
加模式,該單元包括:旋轉最終傳動裝置輸出軸;第一旋轉輸入,
可與主傳動裝置的第一輸出嚙合;第二旋轉輸入,可與主傳動裝置
的第二輸出嚙合;以及齒輪和離合器裝置,用于將最終傳動裝置輸
出軸選擇性連接到第一和第二旋轉輸入中的至少一個。

典型地用來選擇一種模式或另一種模式的離合器是摩擦設備,
如濕板型。雖然非常廣泛地可獲得且有效,但存在與使用這類離合
器相關的某些缺點。由于其特性,易受到磨損且因此需要周期性的
更新。所選離合器必須能夠處理預期的轉矩,且因為這在諸如卡車
的車輛中會是重要的,所以對離合器的要求會是嚴格的。還要考慮
到濕板離合器的費用。

根據本發明的第四方面,提供了一種多種模式無級變速傳動裝
置,其包括:變速器,提供無級變速比;齒輪傳動裝置,在傳動裝
置輸入軸與傳動裝置輸出軸之間限定至少兩條可選擇性地嚙合的
動力路徑,兩條動力路徑都結合有變速器,因此在兩條路徑中,傳
動裝置輸入軸速度與傳動裝置輸出軸速度之比都是變速比的函數;
以及模式變化離合器裝置,該傳動裝置的特征在于,模式變化離合
器裝置包括用于從一條功率路徑的嚙合變為另一條功率路徑的嚙
合的一個或多個爪形離合器,且該傳動裝置進一步包括至少一個摩
擦嚙合設備,這些摩擦嚙合設備在受到過度轉矩時能夠滑動,從而
允許變速比和傳動裝置輸入軸速度與傳動裝置輸出軸速度之比之
間的失配。

爪形離合器不能滑動且因此不能適應傳動裝置輸入軸與輸出
速度之間的失配。在沒有摩擦嚙合設備的情況下,如果產生例如由
于駕駛員非常猛烈地剎車而造成的意外轉矩峰值,這將導致傳動裝
置的其他部件(諸如變速器)上的過度負載。在這種情況下,附加
摩擦嚙合設備能夠滑動并因此為傳動裝置提供必要的保護。

附圖說明

現在將參照附圖僅以實例的方式描述本發明的特定實施例,附
圖中:

圖1是高度簡化的透視圖,其示出了適于用來執行本發明的環
形滾道滾動牽引變速器的主要部件;

圖2再次以高度簡化的形式示出了沿徑向方向看到的同樣的變
速器;

圖3是體現本發明的三種模式CVT的示意圖;

圖4更詳細地示出了同樣的傳動裝置;

圖5a-圖5c對應于圖4,除了包括在用于相應模式的功率路徑
中的每個部件以粗體突出之外,其他部件以虛體示出;

圖6示出了與圖3和4中所示相同的CVT,其具有附加的齒輪
傳動裝置和相關部件以提供第四模式;

圖7更詳細地示出了圖6的傳動裝置;

圖8示出了一種傳動裝置,其是圖7中看到的傳動裝置的改進,
其在某些方面更易于制造;

圖9示出了與圖8中所示相同的傳動裝置,其具有附加的齒輪
傳動裝置和相關部件以提供第四模式。

具體實施方式

首先,將參照圖1和圖2描述適于用來執行本發明的變速器V。
所述變速器是本領域技術人員公知的并且是環形滾道滾動牽引型
變速器。其他類型的變速器可用于體現本發明的傳動裝置中。變速
器V具有第一輸入滾道D1和第二輸入滾道D2,這兩個輸入滾道具
有相應的半環形凹面200、202。輸入滾道D1、D2之間是第一輸出
滾道D3和第二輸出滾道D4,并且這兩個輸出滾道也具有相應的半
環形凹面204、206,從而第一輸入滾道D1與第一輸出滾道D3之間
形成有第一環形腔208,并且第二輸入滾道D3與第二輸出滾道D4
之間形成有第二環形腔210。這些滾道具有它們旋轉所圍繞的第一
中間軸212限定的公共旋轉軸線(“第一中間軸線”)。

每個腔208、210都包括相應的一組輥子214、216。典型地每
組由三個輥子組成。每個輥子都安裝成繞輥子軸線旋轉并依照其相
關的輸入和輸出滾道的環形面運行,以將驅動從一個輥子傳遞到另
一個輥子。每個輥子214、216都能夠繞著第一中間軸線沿周向方
向來回移動。這也能夠產生旋進。也就是說,輥子的軸線能夠轉動,
改變輥子軸線關于第一中間軸線的傾角。在所示實例中,這些運動
通過將每個輥子214、216可旋轉地安裝在相應的支架220中來提
供,該支架通過連桿222接合至致動器230的活塞228。從活塞228
的中心到輥子226的中心的直線232構成整個組件可繞其轉動的旋
進軸線。輥子的旋進導致依照輥子(諸如輥子216)的滾道(諸如
D2、D4)所描繪的路徑的半徑的變化,因此導致變速器傳動比的變
化。

注意,在該實例中,旋進軸線232并非精確地處于與第一中間
軸線垂直的平面內,而是關于該平面傾斜。傾斜的角度在圖中標記
為CA,并且已知為“回轉角”。當輥子來回移動時,其遵循以第一
中間軸線為中心的圓形路徑。而且,滾道對輥子的作用產生傾向于
將輥子保持在使得輥子軸線與第一中間軸線相交這樣的傾斜中的
轉向力矩(steeringmoment)。盡管輥子沿其圓形路徑來回移動,兩
根軸線的這種相交可因回轉角而保持。當輥子沿其路徑移動,其也
由于滾道的作用而轉向,使其旋進以便保持兩根軸線的相交。結果
是輥子沿其路徑的位置對應于一定的輥子傾斜并因此對應于一定
的變速器傳動比。

致動器230通過管線234、236接收相反的液壓。因此,由致
動器230產生的力催使輥子繞著第一中間軸線沿其圓形路徑,并且
在平衡狀態中,其由滾道施加給輥子的力平衡。滾道所施加的力與
從外部施加到變速器滾道上的轉矩之和成比例。該和-變速器輸入
轉矩加上變速器輸出轉矩-是必然反作用于變速器的支座
(mounting)的凈轉矩,并被稱為反作用轉矩。通過設定管線234、
236中的壓力,變速器產生的反作用轉矩被直接控制。

現在將描述結合有變速器V的傳動裝置。本傳動裝置的運行原
理可參照圖3最佳地理解,圖3以純粹示意的方式示出了傳動裝置
的主要功能部件。傳動裝置輸入軸10由旋轉功率源12驅動,在本
實例中,該旋轉功率源是柴油機,但原則上其可以是任何類型的內
燃機、電動機-電動的或其他方式-外燃機或其他旋轉驅動器。分流
器行星輪14具有三個旋轉構件,這三個旋轉構件分別連接到(i)
傳動裝置輸入軸10、(ii)第一中間軸16、以及(iii)第二中間軸
18。這些連接中的最后一個經由齒輪傳動裝置R1。從發動機到分流
器行星輪14的功率輸入針對第一和第二中間軸16、18,但這種功
率在兩個中間軸之間的分流及它們的相對速度不由分流器行星輪
決定。

變速器V橫跨第一和第二中間軸連接。具體地,變速器的旋轉
輸入連接到第一中間軸16,且其輸出經齒輪傳動裝置R2連接到第
二中間軸18。因此,第一中間軸與第二中間軸的速度之比等于變速
比乘以齒輪齒數比R2。在傳動裝置輸入軸10的速度不變時,變速
比變化導致其中一個中間軸減速而另一個中間軸加速。

傳動裝置具有旋轉傳動裝置輸出軸20,對于車輛傳動裝置,該
旋轉輸出軸典型地經最終齒輪傳動裝置接合到車輪。在所示實例
中,有三條可用途徑供功率傳遞到傳動裝置輸出軸20,每條途徑都
可通過相應的離合器M1、M2、M3嚙合并且每條途徑都提供不同的
傳動模式。

當第一離合器M1嚙合且其他離合器脫離嚙合時,最低速度模
式起作用。在所示實例中,第一離合器M1實際上是對接合行星輪
22的行星支架起作用的制動器。該特定的行星輪僅用作接合裝置并
不執行混合功能。當第一離合器M1嚙合時,其將功率傳遞到傳動
裝置輸出軸20并提供固定的齒輪齒數比。當第一離合器M1脫離嚙
合時,接合行星輪22靠慣性運行且不傳輸有效功率。關于這點,
行星輪的優點在于其輸入和輸出共軸,這便于構造。

功率通過再循環行星輪24傳遞到接合行星輪22,再循環行星
輪具有連接到第一中間軸16的第一輸入26、通過齒輪傳動裝置R3
連接到第二中間軸18的第二輸入28、以及通向接合行星輪22的輸
出30。正是借助于再循環行星輪24,傳動裝置才能提供齒輪空檔。
在齒輪空檔變速比時,不論發動機12的速度如何,盡管機械地接
合至發動機,再循環行星輪的第一輸入26和第二輸入28的速度彼
此抵消且其輸出30因此不變。在某些實施例中,齒輪空檔比一側
的變速比提供反向輸出旋轉(反向車輛運動),而齒輪空檔另一側
的變速比提供正向輸出旋轉(正向車輛運動)。

從最低速度模式-第一模式到第二模式的變化通過脫開第一離
合器M1并嚙合第二離合器M2來執行。這在同步比下完成,因此不
會產生傳動比的瞬時變化。然后,接合行星輪22和再循環行星輪
24靠慣性運行且有效地脫離功率源路徑。傳動裝置輸出軸20改為
由第二中間軸18經齒輪傳動裝置R4驅動。

從第二模式到第三模式的變化通過脫開第二離合器M2并嚙合
第三離合器M3來執行,這再次在同步比下完成。于是,用于供應
功率的路徑通過將第一中間軸16直接接合到傳動裝置輸出軸20來
實現。

注意,由于傳動裝置跨越(traverse)其整個比率范圍,變速比
首先順利通過其在第一模式中的范圍,然后-在相反方向上-往回
通過其在第二模式中的范圍,然后-在第一方向上-再次往回通過
其在第三模式中的范圍。齒輪齒數比R的選擇使得第一、第二以及
第三模式提供連續更高的總傳動比-即,對于每次輸入旋轉,更多
的輸出旋轉。

圖4和圖5示出了與圖3中所示相同的傳動裝置的實際實施例。
這里,第一中間軸16由上述類型的環形滾道滾動牽引型變速器V
的主軸形成。第二中間軸18形成為側向地偏離變速器的第二中間
軸。外變速器滾道D1、D2安裝在第一中間軸16上以隨之旋轉,因
此功率從滾道直接傳遞到軸(或者反過來,功率流動的方向可在任
一方向上)。來自內變速器滾道D3、D4的功率通過位于其間的第一
鏈輪32分出,該第一鏈輪通過鏈條(未示出)驅動第二中間軸18
上的第二鏈輪34,形成圖3中的齒輪傳動裝置R2。其他側向功率
傳遞布置可用在本文中,諸如直接嚙合的齒輪。

分流器行星輪14與變速器滾道D1-D4共軸。在所示實施例中,
分流器行星輪設置在傳動裝置輸入軸10與變速器V之間。傳動裝
置輸入軸10承載分流器行星輪14的行星支架SPC。承載于其上的
行星36與恒星齒輪SS(該恒星齒輪安裝在第一中間軸16上)并且
與內部有齒的環形齒輪SR(其外部也有齒以便與安裝在第二中間軸
18上的第一第二中間軸齒輪38嚙合)嚙合。環形齒輪SR的外部齒
和第一第二中間軸齒輪38一起形成圖3的齒輪傳動裝置R1。

再循環行星輪24與變速器滾道D1-D4共軸。在所示實施例中,
再循環行星輪與分流器行星輪14處于變速器的相對側。再循環行
星輪24包括安裝在第一中間軸16上的恒星齒輪RES,其與承載在
行星支架REPC上的行星輪40嚙合。行星輪40還與再循環行星輪
24的內部有齒的環形齒輪RER嚙合,且該環形齒輪還是外部有齒
的,以便與安裝在第二中間軸18上的第二第二中間軸齒輪42嚙合。
環形齒輪RER的外部齒和第二第二中間軸齒輪42形成圖3的齒輪
傳動裝置R3。

接合行星輪22鄰近再循環行星輪24并在其外側。其恒星齒輪
CES直接接合到再循環行星輪的行星支架REPC并與承載在行星支
架CEPC上的行星44嚙合。行星44還與接合行星輪22的環形齒輪
CER嚙合,該接合行星輪自身直接接合到傳動裝置輸出軸20。第一
離合器M1在該特定實施例中形成為制動器,其嚙合鎖定接合行星
輪的行星支架CEPC防止其旋轉并使得接合行星輪22將來自再循環
行星輪24的行星支架REPC的功率傳輸到傳動裝置輸出軸20。釋放
第一離合器/制動器M1允許行星支架CEPC靠慣性運行并防止這樣
的功率傳遞,有效地使行星支架REPC與傳動裝置輸出軸20脫離接
合。

第二離合器M2用來使傳動裝置輸出軸20與輸出齒輪46接合/
脫離接合,該輸出齒輪與傳動裝置輸出軸20共軸,并與安裝在第
二中間軸18上的第三第二中間軸齒輪48嚙合,這些齒輪一起提供
圖3的比率R4。

第一中間軸16與傳動裝置輸出軸20共軸,且第三離合器M3
直接介于二者之間,以使它們選擇性地接合/脫離接合。

三種模式中用于功率傳輸的路徑可從圖5a-c意識到,其中,對
于三種不同的模式,那些用來傳遞功率的嚙合的離合器和起作用的
部件以粗體示出。

上述傳動裝置提供三種模式。對于某些車輛,可能期望提供更
多模式。如上面解釋的,增加模式的數量可允許變速器所處理的功
率減小,并因此允許效率增加。也可以用來提供特別寬的比率范圍,
例如對于卡車,這是期望的,卡車可能長時間以基本不變的速度在
快速道上運行。在這樣的情形中,非常高的“超速傳動(overdrive)”
齒輪可允許發動機在其最有效的情形下運行。另一方面,提供四種
或更多模式的傳動裝置對于其他車輛不是必然期望的。這些傳動裝
置可能制造起來過于昂貴和/或太大而不能裝在車輛內。制造兩個完
全不同的傳動裝置來滿足這些沖突性需求在經濟上是無吸引力的。

然而,可僅通過為圖3到圖5的傳動裝置增加另外的離合器及
齒輪傳動裝置來提供額外的-第四-模式,而無需對其進行大量改
動。圖6示出了原理,并且除了通過接合到第二中間軸18的齒輪
傳動裝置R5并通過第四離合器M4來提供用于將功率傳輸至輸出的
第四途徑之外,對應于圖3(相同部件具有相同的參考標號)。在該
特殊實施例中,現有傳動裝置輸出軸20的速度還由形成為行星輪
101的固定比率齒輪傳動裝置改變,并傳輸到最終輸出軸100,因
而改變模式1-3中提供的比率范圍。

圖7示出了圖6傳動裝置的實際實施例。提供第四模式的附加
部件在該實例中形成為單獨的模式單元102,該單獨模式單元附接
至主傳動裝置殼體(未示出)。現有傳動裝置輸出軸20延伸到模式
單元102內,且第二中間軸18也一樣。

在第一、第二及第三模式中,功率從現有傳動裝置輸出軸20
經固定比齒輪傳動裝置101傳輸到最終輸出軸100。固定比齒輪傳
動裝置101包括:恒星104,承載在現有傳動裝置輸出軸20上;行
星輪106,與恒星104且與固定環形齒輪108嚙合;以及行星支架
110,安裝在最終輸出軸100上。此處,行星輪傳動裝置以便利且
共軸的方式用于提供固定齒輪齒數比。

在第四模式中,功率從第二中間軸18經第四第二中間軸齒輪
112、第二輸出齒輪114以及(嚙合的)離合器M4傳輸到最終輸出
軸100。第四第二中間軸齒輪112和第二輸出齒輪114一起形成圖6
的齒輪傳動裝置R5。

圖8示出了三種模式傳動裝置,其類似于圖3到圖5的傳動裝
置,但旨在制造起來更經濟且更有效。分流器行星輪14、變速器V、
第一中間軸16和第二中間軸18、鏈輪32、34以及再循環行星輪
24都與參照圖3到圖5所述的那些對應,且不再描述。圖3的接合
行星輪22已省去。再循環行星輪24的環形齒輪RER在圖8實施例
中通過鏈驅動經齒輪200、202(圖中略去鏈)可操作地接合到第二
中間軸18,取代前面實施例的直接嚙合齒輪。

在前面所述實施例中,模式離合器M1-M4是摩擦設備,諸如能
夠滑動的濕板離合器(wetplateclutch),-即,能夠適應其輸入與
其輸出之間速度的失配,同時部分地嚙合,并且在這種情形下傳輸
一些轉矩。原則上,滑動可在嚙合/脫離嚙合過程中發生,和/或響
應于離合器上的過度轉矩負載而發生。與圖8中的實施例不同,模
式離合器M1-M3是爪形離合器。也就是說,它們能夠傳輸轉矩,不
是由于摩擦,而是由于機械地互嚙合的部件之間的干涉。許多不同
形式的爪形離合器是本領域公知的并可應用在本實施例中。爪形離
合器不能適應在嚙合時滑動。因此不受摩擦磨損且可能不需要頻繁
地更新。爪形離合器也非常適于處理大轉矩。

在圖8實施例中,對于第一和第三模式,使用單個致動器來控
制第一和第三離合器M1、M3。這些離合器具有相應的輸入構件200、
202以及公共離合器輸出構件204,該公共離合器輸出構件可軸向
地移動,從而選擇性地(i)與第一離合器M1的輸入構件200嚙合,
從而嚙合第一模式,(ii)與兩個輸出構件脫離接合,以及(iii)與
第三離合器M3的輸入構件202嚙合,從而嚙合第三模式。離合器
輸出構件204接合到傳動裝置輸出軸20。兩個離合器使用單個致動
器潛在地提高了可靠性并減小了制造成本。

圖9示出了圖8傳動裝置的改進,其提供四種模式。類似于圖
7的四種模式傳動裝置,其具有:固定比行星輪101,介于傳動裝
置輸出軸20與最終輸出軸100之間;以及第四離合器M4,用于將
最終輸出軸100經齒輪傳動裝置112、114接合到第二中間軸18。

第二離合器M2和第四離合器M4在該實施例中由單個致動器控
制并形成為單個單元。他們具有相應的離合器輸入構件210、212,
但共享接合到第二中間軸18的共有離合器輸出構件214。通過移動
離合器輸出構件214,致動器可嚙合離合器M2、M4中的任一個,
或者與它們均脫離嚙合。

在圖9實施例中,摩擦離合器220設置在傳動裝置輸入軸10
與旋轉功率源12之間。可使用這種離合器來為傳動裝置/發動機提
供保護使之免于過度加載時由于滑動導致的過度轉矩。例如,摩擦
離合器220可以是液壓致動的濕板離合器,其液壓控制壓力-且進
而最終扭矩容量-不斷地調整,以便離合器能夠傳輸預期的轉矩,
但將響應于例如由于緊急剎車導致的未預期的轉矩峰值而滑動。如
果模式離合器M1-M4是如同前面實施例中的摩擦嚙合類型,該保護
功能就會由它們提供。

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