提高功率密度的可逆變速器rvt的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及變速箱/變速器領域。本發(fā)明尤其提供一種用于車輛的新型可逆變速器，所述車輛例如是轎車、公共汽車、卡車、越野車、起重機車、伸縮臂搬運機和類似物?；蛘?，所述變速箱可以用在諸如風車等的系統(tǒng)中以及要求以可變速度傳遞動力的其他工業(yè)應用中。
【背景技術】
[0002]專利申請PCT/EP2008/057009描述了一種可逆變速器，其包括所謂的行星變換器，克服了現(xiàn)有汽車變速器的限制和缺點，諸如手動變速器(MT)、自動變速器(AT)雙離合器變速器(DCT)、無級變速器(CVT)和靜液壓傳動裝置(HSD)。
[0003]根據(jù)上述專利申請，可以使用在不同變速器布局中的一個或多個行星變換器的組合。行星變換器用作用于所述變速器或可逆變速器的子系統(tǒng)，能連續(xù)改變傳動比，由輪圈、繞中心軸安裝的兩個或更多個行星件和太陽輪構(gòu)成，以便使輪圈、中心軸和太陽輪形成與其他變速器構(gòu)件的界面。行星件由具有基本圓錐形滾動表面的行星輪構(gòu)成，其優(yōu)選地被硬化或被涂覆以傳遞牽引和壓縮力，借助徑向和軸向軸承或襯套繞行星叉自由旋轉(zhuǎn)地安裝，并且所述圓錐的虛擬頂部和中心軸的軸線與行星件的鉸接軸線的交點重合。行星變換器的每個行星叉都可以繞鉸接連接部自由旋轉(zhuǎn)，所述鉸接連接部的軸線垂直于中心軸軸線并且平行于行星輪平面，并且每個行星叉和每個行星輪都設計成對于行星軸線和中心軸軸線之間的所有可用傾角都不彼此干涉。輪圈、行星件和太陽輪彼此擠壓，以便使?jié)L動表面彼此接觸并且接觸壓力足夠高以傳遞要求的轉(zhuǎn)矩。中心軸以與擠壓力和所傳遞的轉(zhuǎn)矩相關的限定速度軸向移動，以便改變傳動比，并且行星輪的基本圓錐形的滾動表面的形狀以凸起方式稍微偏離該理論形狀，以便優(yōu)化接觸壓力分布。
[0004]考慮到專利申請PCT/EP2008/057009的可逆變速器包括主行星變換器和副行星變換器，主行星變換器的輪圈連接至殼體，以便使其不能轉(zhuǎn)動，但可以通過擠壓兩個行星變換器的滾動接觸的預載力而軸向移動。兩個行星變換器的中心軸都組合到一個主軸中，并且可旋轉(zhuǎn)地連接至變速器輸入軸并且能通過沿兩個方向的轉(zhuǎn)向力軸向移動，而輸入軸不軸向移動。主行星變換器的太陽輪連接至副行星變換器的輪圈，以便使組合的太陽輪-輪圈能繞變速器的中心軸線旋轉(zhuǎn)。副行星變換器的太陽輪連接至變速器的輸出軸，并且預載力的反作用力通過軸向軸承傳遞至殼體。
[0005]輪圈、太陽輪和行星件的相對尺寸優(yōu)選地選擇成適于汽車應用，意味著最高速比如此高以至于發(fā)動機能夠幾乎總是在其最佳效率點處提供其動力，但也意味著反向最高速比足夠高，以用中等發(fā)動機速度和反向中的低噪聲驅(qū)動汽車。通過使變速器的主軸運動，傳動比在前進最高速比越過靜止到反向最高傳動比之間連續(xù)變化。
[0006]每個滾動接觸上的法向力通過一個預載力產(chǎn)生，其從殼體作用在不轉(zhuǎn)動的主輪圈上，并且反作用力在一個軸承上從副太陽輪傳遞至殼體。凈轉(zhuǎn)向力用于限定主軸的位置并且因而還限定傳動比，所述凈轉(zhuǎn)向力通過沿兩個方向中的一個方向的一個力產(chǎn)生并且從輸入軸作用到主軸，二者以速度旋轉(zhuǎn)，并且反作用力在軸承上從輸入軸傳遞至殼體。
[0007]上述預載力由在殼體和主輪圈之間并且由單個氣動或液壓壓力啟動的一個或多個活塞和缸系統(tǒng)產(chǎn)生，或由機械預載系統(tǒng)產(chǎn)生，其中當變速器被置于零速比時，該機械系統(tǒng)也可以用作駐車制動器。轉(zhuǎn)向壓力由液壓或氣動活塞缸系統(tǒng)產(chǎn)生，該液壓或氣動活塞缸系統(tǒng)能沿兩個方向工作，集成在輸入軸和主軸中。用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)向壓力的液壓或氣動壓力通過活塞環(huán)或設計成密封以不同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的部件的密封件被密封在靜止的殼體和旋轉(zhuǎn)的輸入軸之間。
[0008]上述專利申請PCT/EP2008/057009的可逆變速器還提供一種液壓系統(tǒng)和應用軟件程序，用于借助轎車、卡車或其他公路或越野車輛中的液壓閥控制可逆變速器。
[0009]其中滾動接觸運動的變速器內(nèi)部填充有惰性氣體或普通空氣，以及用于冷卻和潤滑的飛濺流體，或具有冷卻劑霧的氣體，并且所述內(nèi)部與用于軸承的潤滑油密封開，并且與變速器外部密封開。用于行星件內(nèi)的軸承或襯套的潤滑流的多個選擇用專利申請PCT/EP2008/057009的可逆變速器給出。
[0010]可逆變速器使用戶能在轎車、卡車、公共汽車、越野車輛、割草機、風力渦輪機、伸縮臂搬運機、起重機車或需要以可變速度傳遞動力的任何其他工業(yè)應用中以可變速度傳遞動力。
[0011]但可逆變速器系統(tǒng)的構(gòu)造還具有在功率密度方面改進的潛力:在相同外部尺寸的情況下可以傳遞更大功率。在相同變速器尺寸和相同牽引系數(shù)的情況下，通過在牽引輪上施加更大的法向力并且通過更接近牽引極限地使用變速器來傳遞更大功率。本發(fā)明公開了提供較高功率密度的若干設計修改方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明提供改進的可逆變速器(RVT)，其包括如下所示的行星變換器。根據(jù)本發(fā)明的RVT在與例專利申請PCT/EP2008/057009公開的RVT相同尺寸的情況下具有較高功率密度。雖然專利申請PCT/EP2008/057009公開的原RVT承受擠壓壓力的設計極限高達大約lObar，但本發(fā)明提供的RVT能承受更高的擠壓壓力，典型地在20至150bar的范圍內(nèi)。
[0013]通常，用作用于無級或可逆變速器的子系統(tǒng)的行星變換器包括輪圈、繞中心軸安裝的兩個或更多個行星件和太陽輪，以便使輪圈、中心軸和太陽輪形成與其他變速器構(gòu)件的界面。通常，每個行星件都包括在所述太陽輪或輪圈的運行表面上運行的行星輪和將行星件連接至所述中心軸的行星叉。
[0014]更具體地，用作用于能連續(xù)改變傳動比的無級或可逆變速器的子系統(tǒng)的行星變換器的特征在于，其包括輪圈、繞中心軸安裝的兩個或更多個行星件和太陽輪，以便使每個構(gòu)件，即輪圈、中心軸和太陽輪，形成與其他變速器構(gòu)件的界面；
[0015]輪圈是繞中心軸線的軸對稱體，具有根據(jù)等切面曲線成形的滾動表面，并且該表面優(yōu)選地被硬化或被涂覆以承受牽引和壓縮力；
[0016]太陽輪與輪圈基本相同，但等切面曲線的內(nèi)徑和外徑可以與輪圈的直徑不同；
[0017]行星件由具有基本圓錐形滾動表面的行星輪構(gòu)成，優(yōu)選地被硬化或被涂覆以傳遞牽引和壓縮力，借助徑向和軸向軸承或襯套繞行星叉自由旋轉(zhuǎn)地安裝，并且和所述圓錐的虛擬頂部和中心軸的軸線與行星件的鉸接軸線的交點一致；
[0018]一個行星變換器的每個行星叉可以繞鉸接連接部自由旋轉(zhuǎn)，所述鉸接連接部的軸線垂直于中心軸軸線并且平行于行星輪平面，并且每個行星叉和每個行星輪設計成對于行星軸線和中心軸軸線之間的所有可用傾角都不彼此干涉；
[0019]輪圈、行星件和太陽輪彼此擠壓以便使?jié)L動表面彼此接觸，并且接觸壓力足夠高以傳遞要求的轉(zhuǎn)矩；
[0020]中心軸以關于擠壓力和所傳遞的轉(zhuǎn)矩限定的速度軸向地(縱向地)運動，以便改變傳動比；
[0021]輪圈和太陽輪的等切面曲線都具有與從行星輪的滾動接觸點到鉸接軸線與中心軸軸線的交點的長度相同的長度參數(shù)L，其中L在等切面曲線等式中使用；
[0022]+/-x+c = L*(cos α+In I tan( α/2) I)，其中c是任意常數(shù)并且α是接觸點的切線和中心軸的軸線之間的傾角；并且基本圓錐形的行星輪的滾動表面的形狀從該理論上的形狀以凸起的方式略微偏離，以便優(yōu)化接觸壓力分布。
[0023]通常，可逆變速器(RVT)包括主行星變換器和副行星變換器，它們包括輪圈、繞中心軸安裝的兩個或更多個行星件和太陽輪，以便使輪圈、中心軸和太陽輪形成與其他變速器構(gòu)件的界面。通常，每個行星件都包括在所述太陽輪或輪圈的運行表面上運行的行星輪和將行星件連接至所述中心軸的行星叉。
[0024]更具體地，可逆變速器(RVT)包括主行星變換器和副行星變換器，其特征在于:
[0025]主行星變換器的輪圈連接至殼體以便使其不旋轉(zhuǎn)，而是可以通過擠壓兩個行星變換器的所有滾動接觸的預載力而軸向移動；
[0026]兩個行星變換器的中心軸組合為I主軸，并且旋轉(zhuǎn)地連接至變速器輸入軸并且能通過轉(zhuǎn)向力沿兩個方向軸向移動，而輸入軸不軸向移動；
[0027]主行星變換器的太陽輪連接至副行星變換器的輪圈以便使組合的太陽輪-輪圈能繞變速器的中心軸線旋轉(zhuǎn)；
[0028]并且副行星變換器的太陽輪連接至變速器的輸出軸，并且預載力的反作用力在軸向軸承上傳遞至殼體。
[0029]在專利申請PCT/EP2008/057009中描述的變速器的功率密度概念現(xiàn)在已通過在牽引輪上施加更大的法向力和增加能夠更接近其牽引極限使用變速器以便施加更大法向力的控制方法而得到改進，必須對原始設計進行修改或改進。下文關于變速器系統(tǒng)給出的所有對比和改進都被認為是關于專利申請PCT/EP2008/057009，其包含所比較的基準和原始數(shù)據(jù)。
[0030]改進涉及可逆變速器的以下構(gòu)件:
[0031]轉(zhuǎn)向活塞；
[0032]行星件:尤其關于行星輪、行星蓋、行星件軸承，行星叉的腿；
[0033]擠壓壓力的控制策略；
[0034]輸出軸。