CN106337920B - 双离合器连续可变变速器 - Google Patents

Abstract

一种双离合器连续可变变速器(“CVT”)包括连接到机动车辆发动机的输入构件、连接到最终驱动单元的输出构件、第一构件、第二构件、第三构件以及具有第一元件和第二元件的双输入组件。双输入构件可以为双离合器或转矩转换器和离合器组件。双离合器CVT还包括固定齿轮组件，固定齿轮组件具有第一共面齿轮组和第二共面齿轮组，第一共面齿轮组可选择性地连接到第一构件并且固定地连接到第三构件，第二共面齿轮组固定地连接到第三构件并且固定地连接到输出构件。连续可变单元直接连接到第二构件和第三构件。来自固定齿轮单元的输出可连接到与连续可变单元分离的驱动轮。

Description

双离合器连续可变变速器

技术领域

本发明涉及自动变速器，并且更具体地涉及双离合器连续可变变速器。

背景技术

在该部分中的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，并且可以构成或者可以不构成现有技术。

连续可变变速器(“CVT”)通常包括皮带和皮带轮系统，皮带和皮带轮系统将转动动力源诸如发动机或电动马达可操作地联接到双齿轮最终驱动单元。皮带和皮带轮系统通常包括第一对皮带轮圆锥体和第二对皮带轮圆锥体，其具有在圆锥体对之间延伸的转矩传递皮带或链条。每个皮带轮圆锥体对包括轴向静止的皮带轮构件和轴向可动的皮带轮构件。每个可动皮带轮构件可由液压系统关于静止皮带轮构件轴向调节。液压系统提供初级液压压力和次级液压压力给相应的可动皮带轮构件，以调节第一对皮带轮圆锥体和第二对皮带轮圆锥体的运行半径，运行半径反过来控制连续可变变速器的输出/输入比。圆锥体的运动无级地或连续地改变输入速度与输出速度的比率。使用连续可变变速器，可获得虽小但有效的比率变化。这与任何比率变化均为步进值的固定齿轮比单元相反。

双离合器变速器(“DCT”)通常包括一对互相排他操作的输入离合器，该离合器驱动设置在输出轴的相对侧上的一对副轴或中间轴。限定各种前进齿轮比的多对常啮合齿轮中的每对中的一个自由地可转动设置在副轴中的一个上，而每对齿轮中的另一个联接到输出轴。多个爪形离合器或同步器将齿轮中的一个选择性地联接到副轴，以实现前进齿轮比。在爪形离合器接合之后，与活动的副轴相关联的输入离合器接合。双离合器变速器因它们的运动式、性能定向的换挡特性而众所周知。它们通常由于良好的齿轮啮合效率和设计上的比率选择灵活性而展示出良好的燃料经济性。这些爪形离合器具有低的旋转损失，低的旋转损失还有助于总操作效率。

CVT和DCT变速器两者均具有它们的优点，但是在现有技术中仍需要具有在较低载荷下高效的连续可变操作和在相对较高载荷下高效的固定比率操作的双离合器CVT。

发明内容

提供一种用于机动车辆的双离合器CVT。双离合器CVT包括连接到机动车辆发动机的输入构件、连接到最终驱动单元的输出构件、第一构件、第二构件、第三构件以及具有第一元件和第二元件的双输入组件。第一元件将第一构件选择性地连接到输入构件，而第二元件将第二构件选择性地连接到输入构件。双离合器CVT还包括固定齿轮组件，固定齿轮组件具有第一共面齿轮组和第二共面齿轮组，第一共面齿轮组可选择性地连接到第一构件并且固定地连接到第三构件，第二共面齿轮组固定地连接到第三构件并且固定地连接到输出构件。连续可变单元直接连接到第二构件和第三构件。

在一个方面，第一共面齿轮组包括与从动齿轮啮合的驱动齿轮，并且第一共面齿轮组的驱动齿轮可选择性地转动连接到第一构件，而第一共面齿轮组的从动齿轮固定地转动连接到第三构件。

在另一个方面，第二共面齿轮组包括与从动齿轮啮合的第一驱动齿轮，并且第二共面齿轮组的第一驱动齿轮固定地转动连接到第三构件，而第二共面齿轮组的从动齿轮固定地转动连接到输出构件。

在又一个方面，第一元件为第一离合器，而第二元件为第二离合器。

在又一个方面，第一离合器的接合产生至少一个固定齿轮比，第二离合器的接合产生连续可变比，并且两个离合器的接合均在固定齿轮组件与连续可变单元之间分配来自发动机的动力。

在又一个方面，第二共面齿轮组包括与第二共面齿轮组的从动齿轮啮合的第二驱动齿轮，并且第二共面齿轮组的第二驱动齿轮可选择性地转动连接到第一构件。

在又一个方面，同步器组件设置在第一构件上，第一构件在第一共面齿轮组的驱动齿轮与第二共面齿轮组的第二驱动齿轮之间，并且同步器组件将第一共面齿轮组的驱动齿轮选择性地转动连接到第一构件，并且将第二共面齿轮组的第二驱动齿轮选择性地转动连接到第一构件。

在又一个方面，第一元件为无锁止离合器的转矩转换器，而第二元件为摩擦离合器。

在又一个方面，变速器输出轴连接到第一最终驱动单元。

在又一个方面，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，并且第一锥齿轮可选择性地转动连接到第一构件，而第二锥齿轮连接到第二最终驱动单元。

在又一个方面，第一同步器组件将第一共面齿轮组的驱动齿轮选择性地转动连接到第一构件，并且第二同步器组件将第一锥齿轮选择性地转动连接到第一构件。

在又一个方面，连续可变单元包括第一皮带轮、第二皮带轮和环形构件，第一皮带轮与第二构件连接用于共同转动，第二皮带轮与第三构件连接用于共同转动，环形构件卷绕第一皮带轮和第二皮带轮。

从本文提供的描述中，进一步的方面、示例和适用范围将变得显而易见。应当理解，描述和具体示例仅旨在出于说明的目的，而并非旨在限制本发明的范围。

附图说明

本文描述的附图仅出于说明的目的，而并非旨在以任何方式限制本发明的范围。

图1为根据本发明原理的双离合器连续可变变速器的示意图；

图2为根据本发明原理的另一个双离合器连续可变变速器的示意图；以及

图3为根据本发明原理的又一个双离合器连续可变变速器的示意图。

具体实施方式

以下描述实质上仅为示例性的，而并非旨在限制本发明、应用或使用。

参考图1，用于机动车辆的动力系中的双离合器连续可变变速器(“CVT”)大体由参考标号10指示。双离合器CVT 10互连到发动机12和最终驱动单元14。在未背离本发明范围的情况下，发动机12可以为常规的汽油发动机、柴油发动机或弹性燃料内燃发动机、混合动力发动机或电动马达，或者任何其他类型的原动机。发动机12通过例如变速器输入轴或输入构件16将驱动转矩供应到双离合器CVT 10。变速器输入构件16可与变速器10分离，并且形成飞轮或来自发动机12的其他输出的一部分或与其连接。

双离合器CVT 10通常包括双离合器或输入组件18、固定齿轮组件20以及连续可变单元22，它们进行协作以在变速器输入构件16与变速器输出构件24之间提供多个步进和连续的齿轮比或速度比。例如，双离合器组件18将变速器输入构件16选择性地连接到套筒轴或第一构件26和中心轴或第二构件28中的一个。第一构件26为套筒轴，其与第二构件28同轴并且覆盖在其上。第一构件26和第二构件28围绕第一转动轴线30转动。双离合器组件18还包括离合器壳体32、第一离合器元件34和第二离合器元件36。离合器壳体32与变速器输入构件16连接用于共同转动。第一离合器元件34选择性地将离合器壳体32可转动地联接到第一构件26。第二离合器元件36选择性地将离合器壳体32可转动地联接到第二构件28。离合器元件34和离合器元件36优选地为摩擦离合器，摩擦离合器包括例如交叉摩擦板，交叉摩擦板安装在离合器壳体32、第一构件26、第二构件28上，或者另选地安装在介于中间的离合器盘毂上或者以其他方式联接到其上，交叉摩擦板相互作用以形成摩擦离合器。双离合器组件18可以为干式离合器组件或湿式离合器组件。

固定齿轮组件20可选择性地连接到第一构件26，并且包括第一共面齿轮组40和第二共面齿轮组42。第一共面齿轮组40包括与从动齿轮40B相互啮合的驱动齿轮40A。驱动齿轮40A可选择性地转动连接到第一构件26。从动齿轮40B固定地连接到第三轴或第三构件44用于共同转动。第三构件44与第一轴线30轴向偏置并且围绕第二轴线46转动。

第二共面齿轮组42包括第一驱动齿轮42A、第二驱动齿轮42B和从动齿轮42C。第一驱动齿轮42A和第二驱动齿轮42B两者均与从动齿轮42C啮合。第一驱动齿轮42A可选择性地转动连接到第一构件26。第二驱动齿轮42B固定地连接到第三构件44用于共同转动。从动齿轮42C固定地连接到变速器输出轴24用于共同转动。变速器输出轴24与第一轴线30和第二轴线42两者均轴向偏置，并且围绕第三轴线48转动。

驱动齿轮40A和驱动齿轮42A可通过爪形离合器或同步器组件50选择性地连接到第一构件26。在所提供的示例中，同步器50为双面同步器，其通常包括换档叉(未示出)，换档叉通过致动器(未示出)双向平移到至少两个接合位置和中间位置或脱离位置中。因此，同步器50选择性地致动以将驱动齿轮40A与第一构件26连接，并且选择性地致动以将驱动齿轮42A与第一构件26连接。

连续可变单元22通过第二构件28连接和驱动。在所提供的示例中，连续可变单元22被示出并且将被描述为可变直径皮带轮或槽轮驱动的连续可变单元。然而，应当理解，在未背离本发明范围的情况下，只要接收输入转矩并且产生连续可变的输出转矩，连续可变单元22可使用弯曲的或锥形滚子单元、具有一对电动马达发电机的差动齿轮装置或者联接到电动马达的发电机。在本示例中，连续可变单元22包括第一皮带轮或槽轮52和第二皮带轮或槽轮54。第一皮带轮52包括第一截锥形构件或第一皮带轮半部52A以及与第一皮带轮半部52A轴向对齐的第二截锥形构件或第二皮带轮半部52B。第一皮带轮半部52A或第二皮带轮半部52B中的一个与第二构件28直接连接用于共同转动，而第一皮带轮半部52A和第二皮带轮半部52B中的另一个可轴向移动。例如，第一皮带轮半部52A可与第二构件28直接连接用于共同转动，而第二皮带轮半部52B可通过液压控制的活塞(未示出)或其他致动系统相对于第一皮带轮半部52A轴向移动。应当理解，在未背离本发明范围的情况下，皮带轮半部52A、52B可轴向转换。

第二皮带轮54包括第一截锥形构件或第一皮带轮半部54A以及与第一皮带轮半部54A轴向对齐的第二截锥形构件或第二皮带轮半部54B。第一皮带轮半部54A或第二皮带轮半部54B中的一个与第三构件44直接连接用于共同转动，而第一皮带轮半部54A和第二皮带轮半部54B中的另一个可轴向移动。例如，第一皮带轮半部54A可与第三构件44直接连接用于共同转动，而第二皮带轮半部54B可通过液压控制的活塞(未示出)或其他致动系统相对于第一皮带轮半部54A轴向移动。应当理解，在未背离本发明范围的情况下，皮带轮半部54A、54B可轴向转换。。

具有近似V形横截面的转矩传递环形构件56诸如皮带或链条安装在第一皮带轮52与第二皮带轮54之间。从第二构件28传达到第一皮带轮52的驱动转矩经由摩擦传送到环形构件56，并且经由摩擦传送到第二皮带轮54。第一皮带轮52与第二皮带轮54的比率通过改变皮带轮半部52A、52B之间以及皮带轮半部54A、54B之间的间隔进行调节。例如，为改变皮带轮52与皮带轮54之间的比率，可通过朝向皮带轮半部52A移动皮带轮半部52B来减小皮带轮半部52A与52B之间的轴向距离，同时可通过远离皮带轮半部54A移动皮带轮半部54B来增加皮带轮半部54A与54B之间的轴向距离。由于环形构件56的V形横截面，环形构件56在第一皮带轮52上较高跨置，而在第二皮带轮54上较低跨置。因此，皮带轮52和皮带轮54的有效直径改变，这反过来改变第一皮带轮52与第二皮带轮54之间的总齿轮比。由于皮带轮52与53之间的径向距离以及环形构件56的长度恒定，所以皮带轮半部52B和54B的运动必须同时发生，以便维持环形构件56上的适量张力，从而确保转矩在皮带轮52、54和环形构件56之间传送。

变速器输出构件24连接到传动齿轮60用于共同转动。传动齿轮60与最终驱动单元14啮合。例如，传动齿轮60可与最终驱动单元14中的差速器64的差速器壳体62啮合。差速器64驱动一组轮轴(未示出)，该组轮轴连接到一组行走轮(未示出)。最终驱动单元14还可分割来自连续可变单元22和固定齿轮组件20的输出。例如，最终驱动单元14可将来自连续可变单元22的输出联接到机动车辆的前轮，而来自固定齿轮组件20的输出可连接到机动车辆的后轮，以支撑牵引力并且提高加速度。

在双离合器CVT 10的操作期间，动力(转速和转矩)从发动机12供应到双离合器组件18。在第一操作工况下，第一离合器元件34接合(即，传送转速和转矩)，而第二离合器元件36脱离(即，不传送转速和转矩)。因此，动力从离合器盘毂32传送到第一构件26。同时，同步器组件50致动，以将驱动齿轮40A联接到第一构件26或者将驱动齿轮42A联接到第一构件26。将驱动齿轮40A联接到第一构件26通过驱动齿轮40A和从动齿轮40B提供固定的、倒退的速度比或齿轮比到第三构件44并且到第二驱动齿轮42B到从动齿轮42C。将驱动齿轮42A联接到第一构件26通过驱动齿轮42A提供固定的、前进的速度比或齿轮比到从动齿轮42C。然后以固定的前进齿轮比或倒退齿轮比将动力传送到变速器输出构件24和最终驱动单元14上，以推进机动车辆。在一个实施例中，在车辆从几乎静止到发动期间，第一操作工况接合。在另一个实施例中，在来自发动机12的较高动力输出期间，第一操作工况接合。

在第二操作工况下，第一离合器元件34脱离(即，传送转速和转矩)，而第二离合器元件36接合(即，不传送转速和转矩)。因此，动力从离合器盘毂32传送到第二构件28。动力从第二构件28传送到连续可变单元22，其中皮带轮52、54的运动为第二构件44提供一系列连续的前进速度比或齿轮比。然后，来自第二构件44的动力通过第二驱动齿轮42B传送到从动齿轮42C，并且传送到变速器输出构件24和最终驱动单元14上，以推进机动车辆。在一个实施例中，在来自发动机12的低动力输出或中等动力输出期间，第二操作工况接合。

在第三操作工况下，第一离合器元件34和第二离合器元件36均接合(即，传送转速和转矩)。因此，固定齿轮组件20和连续可变单元22两者均共享来自发动机12的载荷。控制连续可变单元22的输出齿轮比就控制了施加到连续可变单元22上的载荷。

转到图2，根据本发明原理的变速器的另选实施例通常由参考标号10′指示。变速器10′基本上类似于图1所示的双离合器CVT 10，并且因此相同的部件由相同的参考标号指示。然而，在变速器10′中，第一离合器元件34替换为简单的、非锁止转矩变换器70。转矩变换器70将离合器壳体32液压地联接到第一构件26。因此，变速器10′具有使用转矩变换器70的前进和倒退发动。在第二离合器元件36接合并且动力供应到连续可变单元22的第二操作工况下，在发动机12与变速器输出构件22之间发生锁定(即，机械连接)。载荷可在固定齿轮系统20和连续可变单元22以及转矩变换器70之间共享。

参考图3，根据本发明原理的另一个变速器由参考标号100表示。变速器100基本上类似于图1所示的双离合器CVT 10，并且因此相同的部件由相同的参考标记指示。同样地，图2所示的变速器10′中的转矩转换器70可与变速器100一起使用。在变速器100中，固定齿轮系统20替换为另选的固定齿轮系统120。固定齿轮系统120包括可选择性地联接到第一构件26的齿轮传动的输出驱动器130。齿轮传动的输出驱动器130可采取多种形式但通常包括与第二锥齿轮130B啮合的第一锥齿轮130A。第二锥齿轮130B连接到轮轴132，轮轴132围绕与轴线30、46、48成角度或垂直的轴线转动。轮轴132优选地连接到第二最终驱动单元136，在机动车辆中，第二最终驱动单元136可包括例如差速器(未示出)和一组后行走轮(未示出)。

固定齿轮系统120还包括第一共面齿轮组140和第二共面齿轮组142。第一共面齿轮组140包括与从动齿轮140B互相啮合的驱动齿轮140A。驱动齿轮140A可选择地转动连接到第一构件26。从动齿轮140B固定地连接到第三构件44用于共同转动。

第二共面齿轮组142包括与从动齿轮142B互相啮合的第一驱动齿轮142A。第一从动齿轮142A固定连接到第三构件44用于共同转动。从动齿轮142B固定地连接到变速器输出轴24用于共同转动。

锥齿轮130A和驱动齿轮140A分别通过爪形离合器或同步器组件150和152各自选择性地连接到第一构件26。在所提供的示例中，同步器150、152为单面同步器，其通常包括换档叉(未示出)，换档叉通过致动器(未示出)双向平移到至少一个接合位置和中立位置或脱离位置中。因此，同步器150选择性地致动以将锥齿轮130A与第一构件26连接，并且同步器152选择性地致动以将驱动齿轮140A与第一构件26连接。

在第一离合器元件34接合而第二离合器元件36脱离的第一操作工况下，当同步器150致动时，动力可传送到锥齿轮130A，或者当同步器152致动时，动力可传送到齿轮组140。同步器150的致动产生前进的、后轮驱动的固定齿轮比。同步器152的致动产生倒退的、前轮驱动的固定齿轮比。在第一离合器元件34脱离而第二离合器元件36接合的第二操作工况下，动力通过连续可变单元22进行传送。在第一离合器元件34和第二离合器元件36均接合的第三操作工况下，同步器152的致动产生由连续可变单元22控制的全轮驱动状态。

本发明的描述实质上仅为示例性的，并且在未背离本发明要旨的变化旨在处于本发明的范围内。此类变化不应被视为背离本发明的实质和范围。

Claims (9)

1.一种在机动车辆中由发动机驱动的变速器，所述变速器包括：

输入构件，其连接到所述发动机；

输出构件；

第一构件；

第二构件；

第三构件；

双输入组件，其具有第一元件和第二元件，其中所述第一元件将所述第一构件选择性地连接到所述输入构件，并且所述第二元件将所述第二构件选择性连接到所述输入构件；

固定齿轮组件，其具有第一共面齿轮组和第二共面齿轮组，所述第一共面齿轮组可选择性地连接到所述第一构件并且固定地连接到所述第三构件，所述第二共面齿轮组固定地连接到所述第三构件并且固定地连接到所述输出构件；以及

连续可变单元，其直接连接到所述第二构件和所述第三构件。

2.根据权利要求1所述的变速器，其中所述第一共面齿轮组包括与从动齿轮啮合的驱动齿轮，并且所述第一共面齿轮组的所述驱动齿轮可选择性地转动连接到所述第一构件，而所述第一共面齿轮组的所述从动齿轮固定地转动连接到所述第三构件。

3.根据权利要求2所述的变速器，其中所述第二共面齿轮组包括与从动齿轮啮合的第二驱动齿轮，并且所述第二共面齿轮组的所述第二驱动齿轮固定地转动连接到所述第三构件，而所述第二共面齿轮组的所述从动齿轮固定地转动连接到所述输出构件，以及

其中所述第一元件为第一离合器，而所述第二元件为第二离合器。

4.根据权利要求3所述的变速器，其中所述第一离合器的接合产生至少一个固定齿轮比，所述第二离合器的接合产生连续可变比，并且两个离合器的接合均在所述固定齿轮组件与所述连续可变单元之间分配来自所述发动机的动力。

5.根据权利要求3所述的变速器，其中所述第二共面齿轮组包括与所述第二共面齿轮组的所述从动齿轮啮合的第一驱动齿轮，并且所述第二共面齿轮组的所述第一驱动齿轮可选择性地转动连接到所述第一构件。

6.根据权利要求5所述的变速器，其进一步包括同步器组件，所述同步器组件设置在所述第一构件上，所述第一构件在所述第一共面齿轮组的所述驱动齿轮与所述第二共面齿轮组的所述第二驱动齿轮之间，其中所述同步器组件将所述第一共面齿轮组的所述驱动齿轮选择性地转动连接到所述第一构件，并且将所述第二共面齿轮组的所述第二驱动齿轮选择性地转动连接到所述第一构件。

7.根据权利要求3所述的变速器，其进一步包括与第二锥齿轮啮合的第一锥齿轮，并且所述第一锥齿轮可选择性地转动连接到所述第一构件，而所述第二锥齿轮连接到第二最终驱动单元。

8.根据权利要求7所述的变速器，其进一步包括第一同步器组件和第二同步器组件，其中所述第一同步器组件将所述第一共面齿轮组的所述驱动齿轮选择性地转动连接到所述第一构件，而所述第二同步器组件将所述第一锥齿轮选择性地转动连接到所述第一构件。

9.根据权利要求1所述的变速器，其中所述连续可变单元包括第一皮带轮、第二皮带轮和环形构件，所述第一皮带轮与所述第二构件连接用于共同转动，所述第二皮带轮与所述第三构件连接用于共同转动，所述环形构件卷绕所述第一皮带轮和所述第二皮带轮。