CN1475379A - 机动车辆的驱动*** - Google Patents

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Abstract

一种机动车辆的驱动***包括一个产生动力的驱动力源，和一个可以在将其输入轴的一个第一转速改变为其输出轴的一个第二转速的同时将来自驱动力源的动力传递到驱动轮的传动带－带轮式无级变速器。该驱动***还包括一个设置在驱动力源和无级变速器之间的变速机构，以便在车辆前进期间提高或降低驱动力源的转速。

Description

机动车辆的驱动***
技术领域
本发明涉及一种机动车辆的驱动***，特别是涉及一种可以方便地应用于具有不同输出特性的多种类型驱动力源的车辆驱动***。
背景技术
一种已知的机动车辆驱动***被构造成，在通过一个传动带-带轮式(带-轮式)无级变速器(CVT)改变转速的同时，将驱驱动力源所产生的转动动力传递给驱动轮。在日本延迟专利公开No.11-182666中公开了这种驱动***的一个例子，其中在驱动力源和传动带-带轮式的无级变速器之间配置了一个行星齿轮型的前进(向前行驶)/倒车(向后行驶)切换装置。在操作中，前进/倒车切换装置被置于从以下三种模式中选择的一种模式：断开动力传递的断开模式，车辆向前行驶的前进模式，和车辆向后行驶的倒车模式。在出现最多的前进模式中，前进/倒车切换装置在离合器啮合的情况下作为一个整体转动，以便减小由于切换装置的啮合齿轮的转动所造成的动力损失。
同时，在车辆驱动***中所采用的作为一种类型的驱动力源的汽油机和作为另一种类型的驱动力源的柴油机表现出不同的输出特性，例如，输出最大动力的转速区域不同。通常，柴油机输出最大动力的转速(例如，大约3000-4000rpm)比汽油机的要低，因此，如果最大动力处于同样的水平，柴油机输出的扭矩大于汽油机输出的扭矩。扭矩的增加要求必须根据***所采用的驱动力源的输出特性来改变传动带-带轮式的无级变速器的设计。例如，增大无级变速器的尺寸，以便以增大的传动带的夹紧力来夹紧或压紧CTV的传动带。另外，柴油机表现出相对较大的扭矩变化，考虑到该扭矩的变化，要求必须将传动带的夹紧力设定得较大。由于这些原因，采用柴油机作为驱动力源的驱动***的动力损失通常比采用汽油机的***的动力损失要大。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种机动车辆的驱动***，其中一种通用的传动带-带轮式无级变速器可和具有不同的输出特性的多种类型的驱动力源一起使用。
为了实现以上目的，根据本发明提供了一种机动车辆的驱动***，它包括：(a)一个产生动力的驱动力源；(b)一个传动带-带轮式无级变速器，该无级变速器在将它的一个输入轴的第一转速改变为它的一个输出轴的第二转速的同时，将从驱动力源接收到的动力传递到驱动轮；和(c)一个安装在驱动力源和无级变速器之间的变速机构，以便在车辆前进期间提高或降低驱动力源的转速。
在上述机动车辆的驱动***中，变速机构设置在驱动力源和传动带-带轮式无级变速器之间，用于在车辆前进期间提高或降低驱动力源的转速。这样，变速机构可以提高或降低驱动力源的扭矩，并将得到的扭矩传递到无级变速器。因此，举例来说，如果使施加在无级变速器上的扭矩基本相等，可以将一个通用的传动带-带轮式无级变速器和具有不同输出特性例如不同扭矩特性的多种类型的驱动力源一起使用。这就导致了总体制造成本的降低。
在本发明的一个实施例中，变速机构包括至少一个行星齿轮系(组)，并具有建立从一种断开动力传递的断开模式、一种车辆前进的前进模式，和一种车辆倒车的倒模式中选择出的一种模式的前进/倒车切换功能。
在上述的驱动***中，变速机构包括至少一个行星齿轮系，并具有一种前进/倒车切换功能。与变速装置和前进/倒车切换装置相互独立或相互分开配置的情况相比，这样构成的驱动***结构比较简单，并可以降低成本。
在本发明的另一个实施例中，驱动力源是一个柴油机，在车辆前进期间，变速机构在提高柴油机的转速的同时将由柴油机所产生的动力传递到无级变速器。
在上述的驱动***中，驱动力源是一种柴油机的形式，它在一个与汽油机相比而较低的转速区域输出大的扭矩。在以柴油机作为驱动力源的情况下，在由变速机构提高发动机转速的同时柴油机的动力被传递到传动带-带轮式无级变速器，从而减小了施加在无级变速器上的扭矩。这样，如果最大动力基本处于相同的水平，可以使从柴油机传递到无级变速器的最大扭矩等于从汽油机所传递的最大扭矩。另外，如以上所述，由于扭矩随着转速的提高而减小，故扭矩的变化程度减小了。这样，可以将用于柴油机中的传动带-带轮式无级变速器做得同用于汽油机中的基本上一样紧凑，并且由柴油机车辆在其它情况下所需要的大的传动带夹紧力而产生的动力损失在此被减少了，从而确保改善了燃料的经济性。
虽然由于在例如变速机构提高转速的操作中啮合齿轮的转动产生了某种程度的动力损失，但这种动力损失要小于在按照柴油机所产生的扭矩的大小而采用大尺寸传动带-带轮式无级变速器的情况下所产生的动力损失。
传动带-带轮式的无级变速器可以被应用于一种搭载一个汽油机作为驱动力源的机动车辆的驱动***，并可以被设计成当汽油机的动力被直接传递给无级变速器时能够提供适当的性能。另外，变速机构改变驱动力源转速时的变速比，可以被确定为使得从柴油机施加到无级变速器上的最大扭矩基本等于或小于从汽油机施加到无级变速器上的最大扭矩。
在上述驱动***中，变速机构的变速比(在此变速比下速度提高)被确定为使得从柴油机施加到无级变速器上的最大扭矩基本等于或小于汽油机的最大扭矩。因此，被设计成在汽油机的动力被传递到变速器时可以提供适当性能的无级变速器，可以不加改动地被用于柴油机车辆上。
如以上所述，柴油机可以优选地用作本发明的车辆驱动***的驱动力源。然而，也可以采用其它驱动力源，例如，汽油机和电动机。另外，可以在驱动力源和变速机构之间，配置一个例如用于通过流体来传递动力的液压动力传递装置，例如，一个液力变矩器。
传动带-带轮式无级变速器例如可以包括一对其槽宽度可变的可变带轮，和一条围绕着该可变带轮的传动带。在操作中，无级变速器利用传动带和可变带轮之间产生的摩擦力来传递动力。另外，无级变速器被构造成利用例如一个液压缸对由一个可变带轮产生的传动带夹紧力进行控制，以防止传动带打滑，并利用例如一个液压缸对另一个可变带轮的槽宽度进行控制，以便建立所需的变速比。
如以上所述，变速机构可以包括至少一个行星齿轮系，但可以被构造成其它各种形式。例如，可以采用其它齿轮类型的变速机构，例如一种两个轴上的齿轮相互啮合的两轴型。虽然变速机构优选被构造成利用一个离合器或一个制动器来实现在一个前进模式和一个倒车模式之间的切换，但除变速机构之外也可以配置一个在汽车前进期间变速比为1的前进/倒车切换装置。应该理解，根据本发明的驱动***并非必须有一个前进/倒车切换装置。
虽然根据本发明的驱动***的变速机构构造成用于至少在最为常见的车辆前进期间增加或降低转速，但它也可以被构造成在车辆前进和倒车两种情况下都可以提高或降低转速。另外，在采用柴油机作为驱动力源的情况下，变速机构可以被构造成用于在车辆前进和倒车期间都提高驱动力源(即柴油机)的转速。在车辆倒车期间驱动力源的动力受限制的情况下，例如，在倒车期间驱动力源的转速不必一定要增加或减小，在倒车模式中所确立的变速比可以被设定为1。
虽然如上所述，柴油机被优选用作驱动力源，但本发明也可以被用于搭载汽油机的机动车辆。也就是说，在根据本发明的车辆驱动***中，驱动力源可以是汽油机，变速机构可以被构造成在车辆前进期间降低转速的同时传递汽油机的转动动力。在此情况下，传动带-带轮式无级变速器可应用于搭载柴油机的车辆的驱动***中，该变速器可以被设计成在柴油机的动力未被加以改变地传递给变速器时可以提供适当的性能。另外，变速机构的减速比可以这样确定，以使得从汽油机施加到无级变速器的最大扭矩基本等于或小于从柴油机所施加的最大扭矩。
附图说明
通过以下参照附图对一个优选实施例的描述，将会更加明白本发明的前述的和/或其它的目的、特性和优点，其中相同的标号用于代表相同的部件，其中：
图1A是一个示出应用了本发明的一种机动车辆的驱动***的示意图；
图1B是一个用于使驱动***在一个前进模式和一个倒车模式之间切换的摩擦装置的操作表；
图2是一个示出图1A中驱动***的传动带-带轮式无级变速器的一个换档图(变速图)的一个例子的视图；
图3是一个视图，示出了指示对应于图1中无级变速器的传动带夹紧力所需的液压压力的曲线图的一个例子；
图4A是一个示意图，示出了一种配有与图1中相同的传动带-带轮式的无级变速器的机动车辆的驱动***，其中安装了一个汽油机作为驱动力源；
图4B是一个用于使驱动***在一个前进模式和一个倒车模式之间切换的摩擦装置的操作表；和
图5是一个示出一个汽油机和一个柴油机的输出特性的曲线图，以便于比较。
具体实施方式
以下将参照附图对本发明的一个优选实施例进行详细描述。
图1示意性地示出了一种应用了本发明的机动车辆的驱动***10。车辆驱动***10作为一种横置型的驱动***，有利地适用于一种FF(前置发动机，前轮驱动)类型的车辆。驱动***10包括一个用于驱动车辆行驶的作为驱动力源的柴油机12。柴油机12的动力经一个作为液压动力传递装置的液力变矩器14、一个辅助变速装置15、一个前进/倒车切换装置16、一个传动带-带轮式的无级变速器(CVT)18和一个减速齿轮系20传递到一个差速器单元22。这样传递到差速器单元22的动力然后被分配给左右驱动轮24L、24R。
液力变矩器14包括一个连接到柴油机12的曲轴上的一个泵轮14p，和一个经涡轮轴34连接到辅助变速装置15上的涡轮14t。液力变矩器14可以操作，以利用一种流体将动力从柴油机12传递到辅助变速装置15。液力变矩器14还包括一个安装在泵轮14p和涡轮14t之间的锁止离合器26。在操作中，当锁止离合器26完全接合时，泵轮14p和涡轮14t作为一个整体一起转动。泵轮14p装有一个机械式油泵28，油泵28运行时产生一个液压，以便控制CVT 18的换档(变速)，产生CTV 18的传动带夹紧力，或产生用于向驱动***各部分供送润滑油的液压。
辅助变速装置15主要包括一个双小齿轮型(双行星齿轮型)的行星齿轮系，并包括一个太阳轮15s，一个齿圈15r和一个托架(行星架)15c。液力变矩器14的涡轮轴34与太阳轮15s一体地连接，而齿圈15r与驱动***10的壳体一体地连接，同时托架15c与一个中间轴35一体地连接，而中间轴35又连接到前进/倒车切换装置16上。在操作中，托架15c通过中间轴35将从液力变矩器14接受到的动力输出到前进/倒车切换装置16。中间轴35以(1-ρ1)/ρ1的变速比，沿着涡轮轴34转动方向的反方向转动，这里，行星齿轮系(15)的齿轮减速比等于ρ1。如果ρ1大于0.5(即，0.5＜ρ1)，变速比小于1，中间轴35就相对于涡轮轴34或相对于柴油机12的转速NE沿着相反的方向以增加了的速度转动。如果ρ1等于或小于0.5(即，0.5≥ρ1)，变速比就等于或大于1，中间轴35相对于柴油机12的转速NE以一个相等的速度或降低了的速度沿着相反的方向转动。
前进/倒车切换装置16主要包括一个单小齿轮型(单行星齿轮型)的行星齿轮系，并包括一个太阳轮16s、一个齿圈16r和一个托架16c。中间轴35与齿圈16r一体地连接，而CVT 18的输入轴36与太阳轮16s一体地连接，同时托架16c经一个前进制动器B1被有选择地固定在壳体上。齿圈16r和太阳轮16s可以经一个倒车离合器C1被有选择地彼此一体地连接。每个前进制动器B1和倒车离合器C1，都是一种被构造成通过液压缸来实现摩擦接合的液压摩擦装置。在操作中，当液压回路被一个连接到变速杆(未示出)上的手动阀机械地切换时，制动器B1和离合器C1就被有选择地接合或释放(脱离)。变速杆(换档杆)具有一个用于使车辆前进的“D”档(档位)、一个用于切断动力传递的“N”档，和一个用于使车辆倒退的“R”档。当变速杆被置于“D”档时，如图1B所示，前进止动器B1接合，而倒车离合器C1释放，从而使前进/倒车切换装置16被置于前进模式，其中CVT 18的输入轴36沿着与中间轴35转动方向相反的方向转动，即与柴油机12的转动方向相同，用于驱动车辆前进的驱动力被传递到CVT 18。在前进模式中切换装置16的变速比等于ρ2，这里ρ2代表行星齿轮系16的齿轮减速比，而CVT 18的输入轴36会根据变速比ρ2以一个高于中间轴35转速的转速转动。
当操作变速杆至“R”档时，倒车离合器C1啮合而前进制动器B1释放，如图1B所示，从而使得前进/倒车切换装置16被置于倒车模式之下，其中切换装置16与中间轴35一起作为一个整体转动。在倒车模式中，CVT 18的输入轴36与中间轴35作为一个整体沿着柴油机12的转动方向的反方向转动，用于驱动车辆倒车的动力被传递到CVT 18。在倒车模式下切换装置16的变速比等于1。当操作变速杆至“N”档时，前进制动器B1和倒车离合器C1都被释放，前进/倒车切换装置16被置于一种动力传递被切断的空挡(动力切断)模式。
传动带-带轮式的CVT 18包括一个安装在输入轴36上并具有可变(可调)的工作直径的输入侧可变带轮42、一个安装在输出轴44上并具有可变的工作直径的一个输出侧可变带轮46，和一个围绕着可变带轮42、46的传动带48。利用在可变带轮42、46和传动带48之间产生的摩擦力，CVT18可以操作以传递动力。每个可变带轮42、46都具有宽度可变的V型槽，并装有一个液压缸(未示出)。通过控制施加到输入侧可变带轮42的液压缸的压力，可以改变可变带轮42、46的V型槽的宽度，传动带48的接合直径(工作直径)也因此而改变，从而连续地改变速比γ(＝输入轴的转速NIN/输出轴的转速NOUT)。例如，可以从图2所示的一个预定的换档图计算出输入轴36的目标转速NINT，其中利用加速器踏板的压下量Acc和车速V作为参数，加速器踏板的压下量Acc代表了驾驶员所提出的动力需求。然后，控制CVT 18，更具体地，根据输入轴36的实际转速NIN相对于目标转速NINT的偏差，对向输入侧可变带轮42的液压缸供送工作流体和从该液压缸排出工作流体实施控制，从而使实际输入转速NIN变得等于目标输入转速NINT。如同从图2中指示换档条件的图中所了解的那样，目标转速NINT设定成使得变速比γ随着车速V的减小和加速器踏板的压下量Acc的增加而提高。车速V对应于输出轴转速NOUT，因此作为输入轴转速NIN的一个目标值的目标转速NINT与目标变速比相对应，这是在由CVT 18的最小变速比γmin和最大变速比γmax所限定的一个范围内来确定的。
另一方面，对施加给输出侧可变带轮46的液压缸的液压进行调节和控制，以使得不会引起传动带48的滑动。例如，供给输出侧可变带轮46的液压缸的液压是根据图3中所示的预定图来控制的，该图指示了防止传动带打滑所需要的液压(对应于传动带夹紧压力)。图3的曲线图采用与所传递的扭矩相对应的加速器踏板的压下量Acc和变速比γ作为参数。根据施加于输出侧可变带轮46的液压缸的液压，传动带夹紧压力，即在可变带轮42、46和传动带48之间的所产生的摩擦力被增加或减小。
如上所述的传动带-带轮式CVT 18，可以用于其中安装了一个汽油机104作为驱动力源的机动车辆的驱动***102，如图4中所示。即，CVT 18既可以用于柴油机车辆，也可以用于汽油机车辆。在设计CVT 18时，确定可变带轮42、46的液压缸的受压面积，以使得在前进/倒车切换装置106的前进离合器C2处于接合状态的车辆前进期间，当汽油机的动力被直接(即未加改变地)传递到CVT 18时，CVT 18可在传动带夹紧力等方面达到适当的性能。前进/倒车切换装置106主要由一个双小齿轮型行星齿轮系构成，并包括一个太阳轮106s、一个齿圈106r和一个托架106c。液力变矩器14的涡轮轴34与太阳轮16s一体地连接，而CVT 18的输入轴36与托架106c一体地连接。另外，托架106c和太阳轮106s经前进离合器C2有选择地相互连接，齿圈106r经一个倒车制动器B2有选择地固定在壳体上。如图4B所示，当操作变速杆至“D”档时，前进离合器C2被接合，而倒车制动器B2被释放，从而使前进/倒车切换装置106被置于前进档模式，其中，切换装置106与液力变矩器14的涡轮轴34作为一个整体而转动，用于驱动车辆前进的驱动力被传递到CVT 18。由于在最常见的前进模式中前进/倒车切换装置106作为一个整体而转动，在其它情况下因啮合齿轮的转动而造成的动力损失在此可以被避免，因而可以达到优秀的能量效率(功效)。这样，CVT 18被设计成以根据车辆前进期间施加在CVT 18上的输入扭矩来提供适当的性能。
当操作变速杆至“R”档时，倒车制动器B2接合而前进离合器C2被释放，从而使前进/倒车切换装置106被置于一种倒车模式，在此模式下CVT18的输入轴36沿着涡轮轴34转动方向的反方向转动，驱动车辆向后倒行的动力被传递到CVT 18。当操作变速杆至“N”档时，前进离合器C2和倒车制动器B2都被释放，前进/倒车切换装置106被置于一种动力传递被断开的空档(断开)模式。
同时，汽油机104和柴油机12具有不同的输出特性。更具体地，汽油机104在比较高的发动机转速下提供最大的动力，例如，如图5中实线所指示的那样，而柴油机12在一个比汽油机104低的发动机转速下提供最大动力，如图5中点划线所指示的那样。假定最大动力处于相同的水平，柴油机12的最大扭矩通常比汽油机104的要大。如果在图4的车辆驱动***102中安装了一个柴油机12来取代汽油机104，因此，CVT 18的传动带夹紧力会变得不足，这会导致传动带打滑或类似的问题。在此情况下，就需要采用一个大尺寸的传动带-带轮式的CVT 18。
反之，本实施例的车辆驱动***10配有前进/倒车切换装置16和用于在车辆前进期间提高转速的辅助变速装置15。利用此驱动***10，在随着柴油机12速度被改变的情况下，柴油机12的转动动力被传递到CVT 18。因此，在图4的车辆驱动***中所采用的传动带-带轮式的CVT 18也可以被不加改动地用于车辆驱动***10。即，如果辅助变速装置15和前进/倒车切换装置16的总变速比a(＝涡轮轴34的转速NT/输入轴36的转速NIN)设定成，使得从柴油机12施加至CVT 18的最大扭矩变得基本等于或小于在图4的机动车辆驱动***102中从汽油机104施加至CVT 18的最大扭矩，CVT 18就可以不加改动地用于驱动***10。在汽油机104和柴油机12表现出如图5所示的输出特性的情况下，例如，将变速比a设定成满足下式(1)，这里用到了汽油机104提供最大动力时的转速NEC，和柴油机12提供最大动力时的转速NED。由于变速比是利用齿轮减速比ρ1和ρ2通过下式(2)来表示的，为了满足式(1)就要确定适当的齿轮减速比ρ1和ρ2。从式(1)中可以了解到，变速比小于1，在柴油机12提高速度的同时其转动动力被传递到了CVT 18。在本实施例中，辅助变速装置15和前进/倒车切换装置16构成了一种变速机构。
a≈NED/NEG             …(1)
a＝ρ2·(1-ρ1)/ρ1    …(2)
在本实施例的车辆驱动***10中，用于在车辆前进期间提高柴油机12的转速的变速机构(即，辅助变速装置15和前进/倒车切换装置16)配置在柴油机12和传动带-带轮式的CVT 18之间，用于减小柴油机12的扭矩并将减小了的扭矩传递到CVT 18。这样，在搭载柴油机的车辆中所采用的CVT 18的尺寸可以被做得同搭载汽油机的车辆中所采用的CVT 18的尺寸基本上一样小，因大的传动带夹紧力而造成的动力损失会被降低，从而确保提高燃料的经济性。
在车辆前进期间，辅助变速装置15和前进/倒车切换装置16会遭受由于行星齿轮系的啮合齿轮的转动而造成的动力损失。然而，这种动力损失要小于因考虑到柴油机12的扭矩增大而采用一个大尺寸的传动带-带轮式的CVT 18所产生的动力损失。因此，驱动***10中总的动力损失会被减小。
另外，对变速机构的变速比的确定，要使得从柴油机12施加到CVT 18的最大扭矩变得基本等于或小于从汽油机104施加到CVT 18上的最大扭矩。因此，如图4中的机动车辆驱动***102中的那样，被设计成在接受汽油机104的动力时能够提供适当性能的CVT 18，可以被不加修改地用于图1中的柴油机车辆，这导致了总的制造成本的降低。
在本实施例中，变速机构由辅助变速装置15和前进/倒车切换装置16构成，因而具有前进/倒车切换功能。这样，与那种变速机构和前进/倒车切换装置被相互独立地配置的情况相比，该驱动***结构上相对简单并可以使成本降低。
虽然已经参照附图对本发明的优选实施例进行了详细描述，但本发明并不局限于此具体实施例的细节，而是可以在不超出本发明的范围的情况下，以本领域内的技术人员可实现的各种变化、修改和改进来予以实施。

Claims (4)

1、一种机动车辆的驱动***，它包括(a)一个产生动力的驱动力源和(b)一个传动带-带轮式无级变速器，该无级变速器在将其输入轴的一个第一转速改变成其输出轴的一个第二转速的同时，将从驱动力源接收的动力传递到驱动轮，其特征在于还包括：
一个配置在驱动力源和无级变速器之间的变速机构，以便在车辆前进期间提高或降低驱动力源的转速。
2、一种根据权利要求1所述的驱动***，其特征是，所述变速机构包括至少一个行星齿轮系，并具有建立从一种动力传递被断开的断开模式、一种车辆前进的前进模式和一种车辆倒车的倒车模式之中选择出的一种模式的前进/倒车切换功能。
3、一种根据权利要求1或2所述的驱动***，其特征是：
驱动力源包括一个柴油机；和
在车辆前进期间，变速机构在提高柴油机的转速的同时，将由柴油机所产生的动力传递到无级变速器。
4、根据权利要求3所述的驱动***，其特征是：
传动带-带轮式的无级变速器可以应用于一种搭载一个汽油机作为驱动力源的机动车辆的驱动***，并设计成当汽油机的动力被直接传递到无级变速器时可以提供适当的性能；和
变速机构改变驱动力源转速时的变速比确定成，使得从柴油机施加到无级变速器的最大扭矩基本等于或小于从汽油机施加到无级变速器的最大扭矩。
CNB031501826A 2002-07-22 2003-07-18 机动车辆的驱动*** Expired - Fee Related CN1278061C (zh)

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