CN113685527B - 一种纵置无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纵置无级变速器，包括输出轴、无级变速机构、用于切换前进挡和倒挡的前进倒挡切换机构、与所述前进倒挡切换机构连接、齿轮变速机构以及与所述无级变速机构和齿轮变速机构连接的减速齿轮机构，减速齿轮机构与所述输出轴连接。本发明的纵置无级变速器，采用无级变速机构与齿轮变速机构组合的方式，实现了更大的变速范围，实现了低速工况下更高的扭矩承载能力及更高的传递效率；而且还可以提高布置结构紧凑性，降低重量和成本。

Description

一种纵置无级变速器

技术领域

本发明属于变速器技术领域，具体地说，本发明涉及一种纵置无级变速器。

背景技术

变速器的最大总传动比除以最小总传动比的值被称为该变速器的变速范围，其代表变速器的变速能力，变速范围越大有利于整车动力性和经济性水平的提升及整车高速巡航工况噪声的降低，无级变速机构的变速范围取决于输入和输出锥轮最大运行半径和最小运行半径，受承载扭矩、结构及尺寸等方面的约束，现有结构的纵置无级变速器的变速范围受到极大的限制。

现有结构的纵置无级变速器的另一项需要被改进之处在于，当变速器处于低车速工况，则无级变速机构传动比处于大传动比位置，由动力源输入的动力的扭矩会被大幅度放大，在极限大扭矩工况下传动部件承受了极大的载荷，无级变速机构在大传动比工况下的承载能力不足，设计上通常会采用限制最大输入扭矩或减小最大传动比的办法，但会带来动力的不足或速比范围减小等负面的影响。

受无级变速机构自身效率特性的影响，在大传动比工况下无级变速机构传动效率偏低，另外由于推动锥盘夹紧的液压系统在此大传动比大扭矩工况需要足够大压力的液压支持，由此也带来了提供液压压力的油泵的负载消耗的加大；由此共同导致了现有的无级变速器在大传动比大扭矩工况的效率偏低的情况。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种纵置无级变速器，目的是提高变速范围和布置结构紧凑性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种纵置无级变速器，包括输出轴、无级变速机构、用于切换前进挡和倒挡的前进倒挡切换机构、与所述前进倒挡切换机构连接的齿轮变速机构以及与所述无级变速机构和齿轮变速机构连接的减速齿轮机构，减速齿轮机构与所述输出轴连接，齿轮变速机构的前进挡传动比大于1。

所述减速齿轮机构包括中间轴、一级减速主动齿轮、设置于中间轴上且与一级减速主动齿轮相啮合的一级减速从动齿轮、设置于中间轴上的二级减速主动齿轮和与二级减速主动齿轮相啮合的二级减速从动齿轮，二级减速从动齿轮与所述输出轴连接。

所述一级减速主动齿轮通过第一离合器与所述无级变速机构连接。

所述齿轮变速机构包括与所述前进倒挡切换机构连接的齿轮挡输入轴、设置于齿轮挡输入轴上的齿轮挡主动齿轮和可旋转的设置于所述中间轴上且与齿轮挡主动齿轮相啮合的齿轮挡从动齿轮，中间轴上设置用于控制所述齿轮挡从动齿轮与中间轴进行接合与分离的同步器。

所述齿轮挡从动齿轮和所述同步器位于所述一级减速从动齿轮和所述二级减速主动齿轮之间。

所述前进倒挡切换机构包括前进挡离合器、倒挡制动器和行星轮机构，行星轮机构与前进挡离合器、倒挡制动器和所述无级变速机构连接，所述齿轮变速机构与行星轮机构连接。

所述的纵置无级变速器还包括扭转减振部件，所述无级变速机构位于扭转减振部件和所述前进倒挡切换机构之间。

所述无级变速机构包括输入锥轮和输出锥轮，输入锥轮与所述扭转减振部件和所述前进倒挡切换机构连接且输入锥轮位于扭转减振部件和前进倒挡切换机构之间，输出锥轮与所述第一离合器连接且第一离合器位于输出锥轮和减速齿轮机构之间。

所述扭转减振部件为液力变矩器、双质量飞轮或扭转减振器。

本发明的纵置无级变速器，采用无级变速机构与齿轮变速机构组合的方式，实现了更大的变速范围，实现了低速工况下更高的扭矩承载能力及更高的传递效率；而且还可以提高布置结构紧凑性，降低重量和成本。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明纵置无级变速器的结构示意图；

图中标记为：1、液力变矩器；1a、泵轮；1b、涡轮；1c、导轮；2、变速器壳体；3、输入轴；4、传动带；5、输出锥轮；5a、第一输出锥盘；5b、第二输出锥盘；6、输入锥轮；6a、第一输入锥盘；6b、第二输入锥盘；7、第一离合器；9、一级减速主动齿轮；10、一级减速从动齿轮；11、齿轮挡输入轴；15、同步器；16、齿轮挡从动齿轮；17、齿轮挡主动齿轮；18、二级减速从动齿轮；19、输出轴；20、二级减速主动齿轮；21、中间轴；27、前进挡离合器；28、倒挡制动器；29、行星轮机构；29a、行星轮输入部件；29b、行星轮输出部件；30、前进倒挡切换机构。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体优选实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1所示，本发明提供了一种纵置无级变速器，包括输出轴19、扭转减振部件、无级变速机构、用于切换前进挡和倒挡的前进倒挡切换机构30、与前进倒挡切换机构30连接的齿轮变速机构以及与无级变速机构和齿轮变速机构连接的减速齿轮机构，减速齿轮机构与输出轴19连接，齿轮变速机构的前进挡传动比大于1。

具体地说，如图1所示，无级变速机构位于前进倒挡切换机构30和扭转减振部件之间，扭转减振部件与动力源连接。无级变速机构主要包括输入锥轮6、输出锥轮5以及与输入锥轮6和输出锥轮5配合的传动带4，输入锥轮6的中心轴与输入轴3连接，输入轴3与扭转减振部件连接，输入锥轮6由第一输入锥盘6a和第二输入锥盘6b构成，第一输入锥盘6a与第二输入锥盘6b无相对旋转的连接且可以一定范围内相对轴向移动，输出锥轮5由第一输出锥盘5a和第二输出锥盘5b构成，第一输出锥盘5a与第二输出锥盘5b之间无相对旋转的连接且可以一定范围内相对轴向移动，传动带4被缠绕在输入锥轮6与输出锥轮5之间，传动带4被第一输入锥盘6a和第二输入锥盘6b可控制地轴向夹紧，传动带4同时被第一输出锥盘5a和第二输出锥盘5b可控制地轴向夹紧。

如图1所示，减速齿轮机构包括中间轴21、一级减速主动齿轮9、设置于中间轴21上且与一级减速主动齿轮9相啮合的一级减速从动齿轮10、设置于中间轴21上的二级减速主动齿轮20和与二级减速主动齿轮20相啮合的二级减速从动齿轮18，二级减速从动齿轮18与输出轴19连接。一级减速主动齿轮9通过第一离合器7与无级变速机构连接，第一离合器7用于控制减速齿轮机构与无级变速机构之间动力的传递与中断，第一离合器7与输出锥轮5同轴布置，第一离合器7的输入端与输出锥轮5无相对旋转的连接。一级减速从动齿轮10与中间轴21为同轴固定连接，二级减速主动齿轮20与中间轴21为同轴固定连接，二级减速从动齿轮18与输出轴19为同轴固定连接，输出轴19与输出锥轮5回转中心轴互相平行布置，输出轴19为纵置无级变速器的动力输出部件。

如图1所示，齿轮变速机构包括与前进倒挡切换机构30连接的齿轮挡输入轴11、设置于齿轮挡输入轴11上的齿轮挡主动齿轮17和可旋转的设置于中间轴21上且与齿轮挡主动齿轮17相啮合的齿轮挡从动齿轮16，中间轴21上设置用于控制齿轮挡从动齿轮16与中间轴21进行接合与分离的同步器15。齿轮挡输入轴11的轴线与中间轴21的轴线相平行，齿轮挡输入轴11与前进倒挡切换机构30同轴布置且与前进倒挡切换机构30上的行星轮机构29输出部件无相对旋转的连接；齿轮挡输入轴11上设置了一个无相对旋转连接的齿轮挡主动齿轮17，在中间轴21上设置了一个无相对旋转连接的同步器15，在中间轴21上还设置有一个相对中间轴21可以自由旋转的齿轮挡从动齿轮16，齿轮挡从动齿轮16和同步器15位于一级减速从动齿轮10和二级减速主动齿轮20之间，齿轮挡主动齿轮17的直径小于齿轮挡从动齿轮16的直径。齿轮挡从动齿轮16布置在同步器15与二级减速主动齿轮20之间，或者将齿轮挡从动齿轮16布置在同步器15与一级减速从动齿轮10之间。同步器15上具有与中间轴21无相对旋转连接且可以轴向移动的接合齿套，接合齿套具有两个工作状态位置，两个工作状态位置分别为与齿轮挡从动齿轮16接合的位置和与齿轮挡从动齿轮16分离的位置。接合齿套与齿轮挡从动齿轮16接合后，同步器15将齿轮挡从动齿轮16与中间轴21连接成一体，齿轮挡从动齿轮16与中间轴21可以同步旋转；接合齿套与齿轮挡从动齿轮16分离后，同步器15不能将齿轮挡从动齿轮16与中间轴21连接成一体，齿轮挡从动齿轮16不能与中间轴21同步旋转，此时齿轮挡从动齿轮16空套在中间轴21上。

如图1所示，作为优选的，前进倒挡切换机构30包括前进挡离合器27、倒挡制动器28和行星轮机构29，行星轮机构29与输入锥轮6同轴布置。行星轮机构29包括行星架、行星轮输入部件29a、行星轮输出部件29b和可旋转的设置于行星架上的行星齿轮，行星齿轮与行星轮输入部件29a和行星轮输出部件29b相啮合，行星轮输入部件29a和行星轮输出部件29b为同轴设置。行星架与倒挡制动器28连接，倒挡制动器28用于制动行星架，齿轮变速机构与行星轮机构29的行星轮输出部件29b连接，行星轮输入部件29a与输入锥轮6的中心轴无相对旋转的连接，行星轮输入部件29a与前进挡离合器27连接，前进挡离合器27用于实现行星轮输入部件29a与行星轮输出部件29b之间的接合与分离。

如图1所示，本发明的纵置无级变速器具有两条动力传递路径，两条动力传递路径分别为第一动力传递路径和第二动力传递路径。第一动力传递路径为动力源的动力依次经由输入锥轮6的中心轴、前进倒挡切换机构30、齿轮变速机构、中间轴21、二级减速主动齿轮20、二级减速从动齿轮18和输出轴19传递所通过的路径；第二动力传递路径为动力源的动力经由无级变速机构、第一离合器7、减速齿轮机构和输出轴19传递所通过的路径。第一动力传递路径和第二动力传递路径通过前进倒挡切换机构30和第一离合器7的配合进行切换，使得动力源的动力可选择性的通过第一动力传递路径和第二动力传递路径进行传递。

扭转减振部件可以为液力变矩器、双质量飞轮或扭转减振器。如图1所示，在本实施例中，扭转减振部件为液力变矩器1。

本发明的纵置无级变速器有三个实际工作挡位，分别为倒车挡齿轮挡位、前进挡齿轮挡位和无级变速挡位。

本发明的纵置无级变速器处于倒车挡齿轮挡位时，前进倒挡切换机构30内的前进挡离合器27处于分离状态，行星轮输入部件29a和行星轮输出部件29b之间可以相对旋转，倒挡制动器28处于接合状态，倒挡制动器28制动行星架，行星架不能旋转，第一离合器7处于分离状态，同步器15的接合齿套移动至与齿轮挡从动齿轮16接合的位置，动力源的动力依次经由扭转减振部件、输入轴3、输入锥轮6的中心轴、行星轮输入部件29a、行星轮输出部件29b、齿轮挡输入轴11、齿轮挡主动齿轮17、齿轮挡从动齿轮16、同步器15、中间轴21、二级减速主动齿轮20和二级减速从动齿轮18传递至输出轴19，输出轴19的动力传递至车辆的车轮，由此实现了倒车挡功能。

本发明的纵置无级变速器处于前进挡齿轮挡位时，前进倒挡切换机构30内的前进挡离合器27处于接合状态，前进挡离合器27将行星轮输入部件29a和行星轮输出部件29b连接成一体，行星轮输入部件29a和行星轮输出部件29b之间不能相对旋转，倒挡制动器28处于分离状态，行星架可以旋转，第一离合器7处于分离状态，同步器15的接合齿套移动至与齿轮挡从动齿轮16接合的位置，动力源的动力依次经由扭转减振部件、输入轴3、输入锥轮6的中心轴、行星轮机构29和前进挡离合器27组成的整体结构、齿轮挡输入轴11、齿轮挡主动齿轮17、齿轮挡从动齿轮16、同步器15、中间轴21、二级减速主动齿轮20和二级减速从动齿轮18传递至输出轴19，输出轴19的动力传递至车辆的车轮，由此实现了前进挡齿轮挡功能，此前进挡齿轮挡通常作为车辆起步的一挡。

本发明的纵置无级变速器处于无级变速挡位时，前进挡离合器27处于分离状态，行星轮输入部件29a和行星轮输出部件29b之间可以相对旋转，倒挡制动器28处于分离状态，行星架可以旋转，第一离合器7处于接合状态，动力源的动力依次经由扭转减振部件、输入轴3、无级变速机构、第一离合器7和减速齿轮机构传递至输出轴19，输出轴19的动力传递至车辆的车轮。无级变速机构的输入锥轮6及输出锥轮5上分别设置有液压活塞夹紧机构，通过调节充入设置在输入锥轮6上液压活塞夹紧机构的液压压强以调节输入锥轮6上两个锥盘对传动带4的夹紧力，通过调节充入设置在输入锥轮6上液压活塞夹紧机构的液压压强以调节输出锥轮5上两个锥盘对传动带4的夹紧力，传动带4在输入锥轮6及输出锥轮5对其施加的夹紧力共同作用下保持“绷紧”状态以传递动力，传动带4在输出锥轮5上的运行半径除以传动带4在输入锥轮6上的运行半径的值被称为传动比，通过分别调节充入输入锥轮6和输出锥轮5上的液压活塞夹紧机构的液压压强可以调节传动带4在输入锥轮6及在输出锥轮5上的运行半径，进而可以调节无级变速机构的传动比，并且传动比是可连续调节的，由此实现了“无级变速”的功能。

本发明的纵置无级变速器，由于设置有前进挡齿轮挡位，纵置无级变速器齿轮变速机构的前进挡齿轮挡位传动比大于1，齿轮变速机构的前进挡齿轮挡的总传动比可以设置得比通常已知无级变速器的级变速机构的最大总传动比大，这样，本发明纵置无级变速器的前进挡齿轮挡位的总传动比除以本发明纵置无级变速器中无级变速机构的最小总传动比的值就大于其他通常已知无级变速器的无级变速机构的最大总传动比除以无级变速机构的最小总传动比的值，因此本发明相对于现有已知无级变速器具有更大的变速范围。

另一方面，本发明的无级变速器可被设计为比现有已知的无级变速器有更大变速范围的同时适度的减小其中无级变速机构的变速范围，减小无级变速机构的变速范围带来的优点是可以相对减小和降低无级变速机构的输入锥轮6、输出锥轮5及其支撑壳体的尺寸和重量。

本发明的纵置无级变速器设置的齿轮变速机构带来另一个好处是，齿轮挡位通常被设置为起步挡位即一挡和倒挡以用于起步和低车速工况，一挡和倒挡通常具有大的传动比，在此大传动比条件下，由动力源输入的动力的扭矩值会被大幅度放大，使得传动部件承受很大的载荷，本发明的变速器在此低车速工况下，动力由齿轮变速机构传递，此时无级变速机构不传递动力。

齿轮变速机构在承载能力及传递效率方面均明显优于无级变速机构，因此本发明的纵置无级变速器相对于现有的纵置无级变速器在低车速工况下具有更高的扭矩承载能力及更高的传递效率优势。

本发明的纵置无级变速器的其中一项特征是为实现齿轮挡位在中间轴21上设置有一个无相对旋转联接的同步器15，还设置有相对中间轴21可以自由旋转的“空套”的齿轮挡从动齿轮16，此设计的优点是使得前述的第一动力传递路径和第二动力传递路径可以共用多个部件而不需要另外设置，共用的部件有中间轴21及其支撑轴承、二级减速主动齿轮20、二级减速从动齿轮18，由此节省了零件数量和布置空间，降低了重量和成本。

根据上述对本发明的纵置无级变速器具体实施方式的阐述，可以发现本发明非限定的创新点及优点在于，在实现了更大的变速范围、实现了低速下更高的扭矩承载能力及更高的传递效率前提下，实现了紧凑、低重量、低成本的纵置无级变速器结构。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种纵置无级变速器，包括输出轴、无级变速机构以及用于切换前进挡和倒挡的前进倒挡切换机构，其特征在于：还包括与所述前进倒挡切换机构连接的齿轮变速机构以及与所述无级变速机构和齿轮变速机构连接的减速齿轮机构，减速齿轮机构与所述输出轴连接，齿轮变速机构的前进挡传动比大于1；

所述减速齿轮机构包括中间轴、一级减速主动齿轮、设置于中间轴上且与一级减速主动齿轮相啮合的一级减速从动齿轮、设置于中间轴上的二级减速主动齿轮和与二级减速主动齿轮相啮合的二级减速从动齿轮，二级减速从动齿轮与所述输出轴连接；

所述一级减速主动齿轮通过第一离合器与所述无级变速机构连接；

所述齿轮变速机构包括与所述前进倒挡切换机构连接的齿轮挡输入轴、设置于齿轮挡输入轴上的齿轮挡主动齿轮和可旋转的设置于所述中间轴上且与齿轮挡主动齿轮相啮合的齿轮挡从动齿轮，中间轴上设置用于控制所述齿轮挡从动齿轮与中间轴进行接合与分离的同步器；

所述齿轮挡从动齿轮和所述同步器位于所述一级减速从动齿轮和所述二级减速主动齿轮之间；

所述前进倒挡切换机构包括前进挡离合器、倒挡制动器和行星轮机构，行星轮机构与前进挡离合器、倒挡制动器和所述无级变速机构连接，所述齿轮变速机构与行星轮机构连接；

所述的纵置无级变速器还包括扭转减振部件，所述无级变速机构位于扭转减振部件和所述前进倒挡切换机构之间；

所述无级变速机构包括输入锥轮和输出锥轮，输入锥轮与所述扭转减振部件和所述前进倒挡切换机构连接且输入锥轮位于扭转减振部件和前进倒挡切换机构之间，输出锥轮与所述第一离合器连接且第一离合器位于输出锥轮和减速齿轮机构之间。

2.根据权利要求1所述的纵置无级变速器，其特征在于：所述扭转减振部件为液力变矩器、双质量飞轮或扭转减振器。