提高功率密度的可逆变速器rvt的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及变速箱/变速器领域。本发明尤其提供一种用于车辆的新型可逆变速器，所述车辆例如是轿车、公共汽车、卡车、越野车、起重机车、伸缩臂搬运机和类似物。或者，所述变速箱可以用在诸如风车等的系统中以及要求以可变速度传递动力的其他工业应用中。
【背景技术】
[0002]专利申请PCT/EP2008/057009描述了一种可逆变速器，其包括所谓的行星变换器，克服了现有汽车变速器的限制和缺点，诸如手动变速器(MT)、自动变速器(AT)双离合器变速器(DCT)、无级变速器(CVT)和静液压传动装置(HSD)。
[0003]根据上述专利申请，可以使用在不同变速器布局中的一个或多个行星变换器的组合。行星变换器用作用于所述变速器或可逆变速器的子系统，能连续改变传动比，由轮圈、绕中心轴安装的两个或更多个行星件和太阳轮构成，以便使轮圈、中心轴和太阳轮形成与其他变速器构件的界面。行星件由具有基本圆锥形滚动表面的行星轮构成，其优选地被硬化或被涂覆以传递牵引和压缩力，借助径向和轴向轴承或衬套绕行星叉自由旋转地安装，并且所述圆锥的虚拟顶部和中心轴的轴线与行星件的铰接轴线的交点重合。行星变换器的每个行星叉都可以绕铰接连接部自由旋转，所述铰接连接部的轴线垂直于中心轴轴线并且平行于行星轮平面，并且每个行星叉和每个行星轮都设计成对于行星轴线和中心轴轴线之间的所有可用倾角都不彼此干涉。轮圈、行星件和太阳轮彼此挤压，以便使滚动表面彼此接触并且接触压力足够高以传递要求的转矩。中心轴以与挤压力和所传递的转矩相关的限定速度轴向移动，以便改变传动比，并且行星轮的基本圆锥形的滚动表面的形状以凸起方式稍微偏离该理论形状，以便优化接触压力分布。
[0004]考虑到专利申请PCT/EP2008/057009的可逆变速器包括主行星变换器和副行星变换器，主行星变换器的轮圈连接至壳体，以便使其不能转动，但可以通过挤压两个行星变换器的滚动接触的预载力而轴向移动。两个行星变换器的中心轴都组合到一个主轴中，并且可旋转地连接至变速器输入轴并且能通过沿两个方向的转向力轴向移动，而输入轴不轴向移动。主行星变换器的太阳轮连接至副行星变换器的轮圈，以便使组合的太阳轮-轮圈能绕变速器的中心轴线旋转。副行星变换器的太阳轮连接至变速器的输出轴，并且预载力的反作用力通过轴向轴承传递至壳体。
[0005]轮圈、太阳轮和行星件的相对尺寸优选地选择成适于汽车应用，意味着最高速比如此高以至于发动机能够几乎总是在其最佳效率点处提供其动力，但也意味着反向最高速比足够高，以用中等发动机速度和反向中的低噪声驱动汽车。通过使变速器的主轴运动，传动比在前进最高速比越过静止到反向最高传动比之间连续变化。
[0006]每个滚动接触上的法向力通过一个预载力产生，其从壳体作用在不转动的主轮圈上，并且反作用力在一个轴承上从副太阳轮传递至壳体。净转向力用于限定主轴的位置并且因而还限定传动比，所述净转向力通过沿两个方向中的一个方向的一个力产生并且从输入轴作用到主轴，二者以速度旋转，并且反作用力在轴承上从输入轴传递至壳体。
[0007]上述预载力由在壳体和主轮圈之间并且由单个气动或液压压力启动的一个或多个活塞和缸系统产生，或由机械预载系统产生，其中当变速器被置于零速比时，该机械系统也可以用作驻车制动器。转向压力由液压或气动活塞缸系统产生，该液压或气动活塞缸系统能沿两个方向工作，集成在输入轴和主轴中。用于产生转向压力的液压或气动压力通过活塞环或设计成密封以不同转速旋转的部件的密封件被密封在静止的壳体和旋转的输入轴之间。
[0008]上述专利申请PCT/EP2008/057009的可逆变速器还提供一种液压系统和应用软件程序，用于借助轿车、卡车或其他公路或越野车辆中的液压阀控制可逆变速器。
[0009]其中滚动接触运动的变速器内部填充有惰性气体或普通空气，以及用于冷却和润滑的飞溅流体，或具有冷却剂雾的气体，并且所述内部与用于轴承的润滑油密封开，并且与变速器外部密封开。用于行星件内的轴承或衬套的润滑流的多个选择用专利申请PCT/EP2008/057009的可逆变速器给出。
[0010]可逆变速器使用户能在轿车、卡车、公共汽车、越野车辆、割草机、风力涡轮机、伸缩臂搬运机、起重机车或需要以可变速度传递动力的任何其他工业应用中以可变速度传递动力。
[0011]但可逆变速器系统的构造还具有在功率密度方面改进的潜力:在相同外部尺寸的情况下可以传递更大功率。在相同变速器尺寸和相同牵引系数的情况下，通过在牵引轮上施加更大的法向力并且通过更接近牵引极限地使用变速器来传递更大功率。本发明公开了提供较高功率密度的若干设计修改方案。
【发明内容】
[0012]本发明提供改进的可逆变速器(RVT)，其包括如下所示的行星变换器。根据本发明的RVT在与例专利申请PCT/EP2008/057009公开的RVT相同尺寸的情况下具有较高功率密度。虽然专利申请PCT/EP2008/057009公开的原RVT承受挤压压力的设计极限高达大约lObar，但本发明提供的RVT能承受更高的挤压压力，典型地在20至150bar的范围内。
[0013]通常，用作用于无级或可逆变速器的子系统的行星变换器包括轮圈、绕中心轴安装的两个或更多个行星件和太阳轮，以便使轮圈、中心轴和太阳轮形成与其他变速器构件的界面。通常，每个行星件都包括在所述太阳轮或轮圈的运行表面上运行的行星轮和将行星件连接至所述中心轴的行星叉。
[0014]更具体地，用作用于能连续改变传动比的无级或可逆变速器的子系统的行星变换器的特征在于，其包括轮圈、绕中心轴安装的两个或更多个行星件和太阳轮，以便使每个构件，即轮圈、中心轴和太阳轮，形成与其他变速器构件的界面；
[0015]轮圈是绕中心轴线的轴对称体，具有根据等切面曲线成形的滚动表面，并且该表面优选地被硬化或被涂覆以承受牵引和压缩力；
[0016]太阳轮与轮圈基本相同，但等切面曲线的内径和外径可以与轮圈的直径不同；
[0017]行星件由具有基本圆锥形滚动表面的行星轮构成，优选地被硬化或被涂覆以传递牵引和压缩力，借助径向和轴向轴承或衬套绕行星叉自由旋转地安装，并且和所述圆锥的虚拟顶部和中心轴的轴线与行星件的铰接轴线的交点一致；
[0018]一个行星变换器的每个行星叉可以绕铰接连接部自由旋转，所述铰接连接部的轴线垂直于中心轴轴线并且平行于行星轮平面，并且每个行星叉和每个行星轮设计成对于行星轴线和中心轴轴线之间的所有可用倾角都不彼此干涉；
[0019]轮圈、行星件和太阳轮彼此挤压以便使滚动表面彼此接触，并且接触压力足够高以传递要求的转矩；
[0020]中心轴以关于挤压力和所传递的转矩限定的速度轴向地(纵向地)运动，以便改变传动比；
[0021]轮圈和太阳轮的等切面曲线都具有与从行星轮的滚动接触点到铰接轴线与中心轴轴线的交点的长度相同的长度参数L，其中L在等切面曲线等式中使用；
[0022]+/-x+c = L*(cos α+In I tan( α/2) I)，其中c是任意常数并且α是接触点的切线和中心轴的轴线之间的倾角；并且基本圆锥形的行星轮的滚动表面的形状从该理论上的形状以凸起的方式略微偏离，以便优化接触压力分布。
[0023]通常，可逆变速器(RVT)包括主行星变换器和副行星变换器，它们包括轮圈、绕中心轴安装的两个或更多个行星件和太阳轮，以便使轮圈、中心轴和太阳轮形成与其他变速器构件的界面。通常，每个行星件都包括在所述太阳轮或轮圈的运行表面上运行的行星轮和将行星件连接至所述中心轴的行星叉。
[0024]更具体地，可逆变速器(RVT)包括主行星变换器和副行星变换器，其特征在于:
[0025]主行星变换器的轮圈连接至壳体以便使其不旋转，而是可以通过挤压两个行星变换器的所有滚动接触的预载力而轴向移动；
[0026]两个行星变换器的中心轴组合为I主轴，并且旋转地连接至变速器输入轴并且能通过转向力沿两个方向轴向移动，而输入轴不轴向移动；
[0027]主行星变换器的太阳轮连接至副行星变换器的轮圈以便使组合的太阳轮-轮圈能绕变速器的中心轴线旋转；
[0028]并且副行星变换器的太阳轮连接至变速器的输出轴，并且预载力的反作用力在轴向轴承上传递至壳体。
[0029]在专利申请PCT/EP2008/057009中描述的变速器的功率密度概念现在已通过在牵引轮上施加更大的法向力和增加能够更接近其牵引极限使用变速器以便施加更大法向力的控制方法而得到改进，必须对原始设计进行修改或改进。下文关于变速器系统给出的所有对比和改进都被认为是关于专利申请PCT/EP2008/057009，其包含所比较的基准和原始数据。
[0030]改进涉及可逆变速器的以下构件:
[0031]转向活塞；
[0032]行星件:尤其关于行星轮、行星盖、行星件轴承，行星叉的腿；
[0033]挤压压力的控制策略；
[0034]输出轴。