一种无级变速器及车辆
阅读说明：本技术 一种无级变速器及车辆 (Continuously variable transmission and vehicle ) 是由 王德伟 周立 孟斌 严军 闵立 于 2021-07-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种无级变速器及车辆,属于车辆技术领域。所述无级变速器包括：行星机构输入端与第一输入轴连接；行星机构输出端可选择性地与起步档主动齿轮或高速档主动齿轮连接；起步档从动齿轮与高速档从动齿轮均设置在输出轴上；起步档主动齿轮与起步档从动齿轮啮合,高速档主动齿轮与高速档从动齿轮啮合；第二输入轴设置在第一输入轴内,第二输入轴与第一输入轴同轴,第二输入轴与CVT传动系统连接；CVT传动系统与输出轴连接。本发明无级变速器及车辆起步加速性能充足,高速行驶阶段传递效率高。(The invention discloses a continuously variable transmission and a vehicle, and belongs to the technical field of vehicles. The continuously variable transmission includes: the input end of the planetary mechanism is connected with the first input shaft; the output end of the planetary mechanism can be selectively connected with a starting gear driving gear or a high-speed gear driving gear; the starting gear driven gear and the high-speed gear driven gear are both arranged on the output shaft; the starting gear driving gear is meshed with the starting gear driven gear, and the high-speed gear driving gear is meshed with the high-speed gear driven gear; the second input shaft is arranged in the first input shaft, the second input shaft is coaxial with the first input shaft, and the second input shaft is connected with the CVT transmission system; the CVT transmission system is connected to the output shaft. The stepless speed changer and the vehicle have sufficient starting acceleration performance and high transmission efficiency in a high-speed driving stage.)
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种无级变速器及车辆。
背景技术
CVT(Continuously Variable Transmission，无级变速自动变速箱)是变速箱的一种。CVT传动系统里，传统的齿轮被一对带轮和一只钢制皮带所取代，每个带轮由两个椎形盘组成的V形结构，一个带轮连接发动机曲轴作为主动轮，另一个带轮连接差速器轴驱动车轮。带轮的锥型盘可在液压的推力作用下收紧或张开，挤压钢片链条以此来调节V型槽的宽度。当锥型盘向内侧移动收紧时，钢片链条在锥盘的挤压下向圆心以外的方向(离心方向)运动，相反会向圆心以内运动。这样，钢片链条带动的圆盘直径增大，传动比也就发生了变化。
由于锥轮的尺寸限制，CVT的起步速比不能太大，起步传递力矩大时，带轮会打滑，影响起步动力性；CVT由钢带和带轮锥面摩擦传递力矩，传递效率低，尤其是汽车高速行驶时效率低。
发明内容
本发明提供一种无级变速器及车辆，解决了或部分解决了现有技术中CVT的起步速比不能太大，起步传递力矩大时，带轮会打滑，影响起步动力性，CVT由钢带和带轮锥面摩擦传递力矩，传递效率低，尤其是汽车高速行驶时效率低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种无级变速器包括：壳体、第一输入轴、第二输入轴、输出轴、行星机构、起步档主动齿轮、起步档从动齿轮、高速档主动齿轮、高速档从动齿轮及CVT传动系统；所述第一输入轴、第二输入轴、输出轴、行星机构、起步档主动齿轮、起步档从动齿轮、高速档主动齿轮、高速档从动齿轮及CVT传动系统均设置在所述壳体内；所述行星机构输入端与所述第一输入轴连接；所述行星机构输出端可选择性地与所述起步档主动齿轮或所述高速档主动齿轮连接；所述起步档从动齿轮与所述高速档从动齿轮均设置在所述输出轴上；所述起步档主动齿轮与所述起步档从动齿轮啮合，所述高速档主动齿轮与所述高速档从动齿轮啮合；所述第二输入轴设置在所述第一输入轴内，所述第二输入轴与所述第一输入轴同轴，所述第二输入轴与所述CVT传动系统连接；所述CVT传动系统与所述输出轴连接。
进一步地，所述行星机构包括：行星轮齿圈、行星架、行星齿轮及太阳轮；所述行星轮齿圈设置在所述第一输入轴上；所述行星齿轮设置在所述行星轮齿圈内，且与所述行星轮齿圈啮合；所述太阳轮与所述行星齿轮啮合，所述太阳轮可选择性地与所述起步档主动齿轮或所述高速档主动齿轮连接；所述行星架与所述行星齿轮连接；所述行星架可选择性地与所述壳体或所述太阳轮连接。
进一步地，所述太阳轮通过第一同步器与所述起步档主动齿轮或所述高速档主动齿轮连接。
进一步地，所述行星架通过第二同步器可选择性地与所述壳体或所述太阳轮连接。
进一步地，所述CVT传动系统包括：主动带轮、从动带轮及钢带；所述主动带轮与所述第二输入轴连接，所述从动带轮与所述输出轴连接；所述钢带套设于所述主动带轮与所述从动带轮上。
进一步地，所述无级变速器还包括：离合装置；所述离合装置包括：第一离合器及第二离合器；所述第一离合器与所述第一输入轴连接；所述第二离合器与所述第二输入轴连接。
进一步地，所述无级变速器还包括：差速器；所述差速器与所述输出轴连接。
进一步地，所述起步档主动齿轮的齿数与所述起步档从动齿轮的齿数之比为起步档速比，所述起步档速比大于15。
进一步地，所述高速档主动齿轮的齿数与所述起高速档从动齿轮的齿数之比为高速档速比，所述高速档速比小于3.2。
基于相同的发明构思，本申请还提供一种车辆，包括如所述的无级变速器。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于第一输入轴、第二输入轴、输出轴、行星机构、起步档主动齿轮、起步档从动齿轮、高速档主动齿轮、高速档从动齿轮及CVT传动系统均设置在壳体内，所以，通过壳体支撑第一输入轴、第二输入轴、输出轴、行星机构、起步档主动齿轮、起步档从动齿轮、高速档主动齿轮、高速档从动齿轮及CVT传动系统均设置在壳体，由于行星机构输入端与第一输入轴连接，行星机构输出端可选择性地与起步档主动齿轮或高速档主动齿轮连接，起步档从动齿轮与高速档从动齿轮均设置在输出轴上，起步档主动齿轮与起步档从动齿轮啮合，高速档主动齿轮与高速档从动齿轮啮合，第二输入轴设置在第一输入轴内，第二输入轴与第一输入轴同轴，第二输入轴与CVT传动系统连接，CVT传动系统与输出轴连接，所以，当车辆起步时，第一输入轴将动力传递给行星机构，行星机构输出端与起步档主动齿轮结合，动力由行星机构传递给起步档主动齿轮，起步档主动齿轮将动力通过起步档从动齿轮传递给输出轴，通过齿轮传递动力，避免带轮打滑，保证起步动力性，起步加速性能充足，当车辆中低速行驶时，第一输入轴停止动力输入，第二输入轴将动力传递给CVT传动系统，用CVT驱动模式，适用于城市工况，车速不断变化，频繁换挡的情况，可以兼顾整车经济性和驾驶性，当车辆高速行驶时，第一输入轴将动力传递给行星机构，行星机构输出端与高速档主动齿轮结合，动力由行星机构传递给高速档主动齿轮，高速档主动齿轮将动力通过高速档从动齿轮传递给输出轴，通过齿轮传递动力，通过齿轮传递动力，避免钢带打滑，可以保证高效传动效率和低发动机转速，让整车获得较低的油耗。
附图说明
图1为本发明实施例提供的无级变速器的结构示意图；
图2为图1中无级变速器的换档原理图。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例提供的一种无级变速器包括：壳体、第一输入轴1、第二输入轴2、输出轴3、行星机构4、起步档主动齿轮5、起步档从动齿轮6、高速档主动齿轮7、高速档从动齿轮8及CVT传动系统9。
第一输入轴1、第二输入轴2、输出轴3、行星机构4、起步档主动齿轮5、起步档从动齿轮6、高速档主动齿轮7、高速档从动齿轮8及CVT传动系统9均设置在壳体内。
行星机构4输入端与第一输入轴1连接。
行星机构4输出端可选择性地与起步档主动齿轮5或高速档主动齿轮7连接。
起步档从动齿轮6与高速档从动齿轮8均设置在输出轴3上。
起步档主动齿轮5与起步档从动齿轮啮6合，高速档主动齿轮7与高速档从动齿轮8啮合。
第二输入轴2设置在第一输入轴1内，第二输入轴2与第一输入轴1同轴，第二输入轴2与CVT传动系统9连接。
CVT传动系统9与输出轴3连接。
本申请具体实施方式由于第一输入轴1、第二输入轴2、输出轴3、行星机构4、起步档主动齿轮5、起步档从动齿轮6、高速档主动齿轮7、高速档从动齿轮8及CVT传动系统9均设置在壳体内，所以，行星机构4输入端与第一输入轴1连接，行星机构4输出端可选择性地与起步档主动齿轮5或高速档主动齿轮7连接，起步档从动齿轮6与高速档从动齿轮8均设置在输出轴3上，起步档主动齿轮5与起步档从动齿轮啮6合，高速档主动齿轮7与高速档从动齿轮8啮合，第二输入轴2设置在第一输入轴1内，第二输入轴2与第一输入轴1同轴，第二输入轴2与CVT传动系统9连接，CVT传动系统9与输出轴3连接，所以，当车辆起步时，第一输入轴1将动力传递给行星机构4，行星机构4输出端与起步档主动齿轮5结合，动力由行星机构4传递给起步档主动齿轮5，起步档主动齿轮5将动力通过起步档从动齿轮6传递给输出轴3，通过齿轮传递动力，避免带轮打滑，保证起步动力性，起步加速性能充足，当车辆中低速行驶时，第一输入轴1停止动力输入，第二输入轴2将动力传递给CVT传动系统9，用CVT驱动模式，适用于城市工况，车速不断变化，频繁换挡的情况，可以兼顾整车经济性和驾驶性，当车辆高速行驶时，第一输入轴1将动力传递给行星机构4，行星机构4输出端与高速档主动齿轮7结合，动力由行星机构4传递给高速档主动齿轮7，高速档主动齿轮7将动力通过高速档从动齿轮8传递给输出轴9，通过齿轮传递动力，通过齿轮传递动力，避免钢带打滑，可以保证高效传动效率和低发动机转速，让整车获得较低的油耗。
具体地，起步档主动齿轮5的齿数与起步档从动齿轮6的齿数之比为起步档速比，起步档速比(含主减速比)大于15。在本实施方式中，起步档主动齿轮5与起步档从动齿轮6均为减速齿轮。
传统CVT变速箱因为带轮的直径大小受到限制，速比不能设计很大，一般小于12(含主减速比)，传统CVT变速箱的一档速比小，起步动力性差，而本申请的起步档速比(含主减速比)大于15，当车辆起步时，速比大，没有钢带打滑，保证起步动力性。
具体地，高速档主动齿轮7的齿数与起高速档从动齿轮8的齿数之比为高速档速比，高速档速比小于3.2。在本实施方式中，高速档主动齿轮7与起高速档从动齿轮8均为增速齿轮。
传统CVT变速箱在高速行驶时，容易出现钢带打滑，传动效率低，而本申请发明高速档速比小于3.2，在高速行驶时，用齿轮传递动力，传递效率高，可以保证高效传动效率和低发动机转速，让整车获得较低的油耗。
具体地，行星机构4包括：行星轮齿圈4-1、行星架4-2、行星齿轮4-3及太阳轮4-4。
行星轮齿圈4-1设置在第一输入轴1上。
行星齿轮4-3设置在行星轮齿圈4-1内，且与行星轮齿圈4-1啮合。
太阳轮4-4与行星齿轮4-3啮合，太阳轮4-4可选择性地与起步档主动齿轮5或高速档主动齿轮7连接。在本实施方式中，太阳轮4-4通过第一同步器4-5与起步档主动齿轮5或高速档主动齿轮7连接。
行星架4-2与行星齿轮4-3连接。
行星架4-2可选择性地与壳体或太阳轮4-4连接。在本实施方式中，行星架4-2通过第二同步器4-6可选择性地与壳体或太阳轮4-4连接。
当车辆起步时，起步档动力传递路径为：
第一输入轴1将动力传递给行星轮齿圈4-1连接，行星轮齿圈4-1作为主动件。第二同步器4-6向太阳轮4-4的方向移动，将太阳轮4-4和行星架4-2锁止在一起。行星轮齿圈4-1和太阳轮4-4一起以相同速度转动。第一同步器4-5向起步档主动齿轮5的方向移动，第一同步器4-5和起步档主动齿轮5结合，以相同转速转动。起步档主动齿轮5与起步档从动齿轮6常啮合，起步档从动齿轮6与输出轴3固定连接。动力依次通过第一输入轴1、行星轮齿圈4-1、行星架4-2、太阳轮4-4、第一同步器4-5、起步档主动齿轮5及起步档从动齿轮6传递给输出轴3，通过齿轮传递动力，避免带轮打滑，保证起步动力性，起步加速性能充足。
当车辆高速行驶时，高速档动力传递路径：
第一输入轴1与行星齿轮齿圈4-1连接，行星齿轮齿圈4-1作为主动件。第二同步器4-6向太阳轮4-4的方向移动，将太阳轮4-4和行星架4-2锁止在一起，行星轮齿圈4-1和太阳轮4-4一起以相同速度转动。行星轮齿圈4-1和太阳轮4-4一起以相同速度转动。第一同步器4-5向高速档主动齿轮7的方向移动，第一同步器4-5和高速档主动齿轮7结合，以相同转速转动。高速档主动齿轮7与高速档从动齿轮8常啮合，高速档从动齿轮8与输出轴3固定连接。动力依次通过第一输入轴1、行星轮齿圈4-1、行星架4-2、太阳轮4-4、第一同步器4-5、高速档主动齿轮7及高速档从动齿轮8传递到输出轴3，通过齿轮传递动力，通过齿轮传递动力，避免钢带打滑，可以保证高效传动效率和低发动机转速，让整车获得较低的油耗。
当车辆需要倒车时，倒挡动力传递路径：
第一输入轴1与行星齿轮齿圈4-1连接，行星齿轮齿圈4-1作为主动件。第二同步器4-6向背离太阳轮4-4的方向移动，将行星架4-2和壳体锁止在一起，行星架4-2转速为0。行星齿轮齿圈4-1是主动件，行星架4-2锁止，太阳轮4-4是从动件。太阳轮4-4旋转会反向，实现增速，速比小于1。第一同步器4-5向起步档主动齿轮5的方向移动，第一同步器4-5和起步档主动齿轮5结合，以相同转速转动。起步档主动齿轮5与起步档从动齿轮6常啮合，起步档从动齿轮6与输出轴3固定连接。动力通过行星齿轮齿圈4-1传递到太阳轮4-4，从太阳轮4-4到起步档主动齿轮5，起步主动齿轮5传递到起步档从动齿轮6，起步档从动齿6轮传递到输出轴3。
倒挡速比为太阳轮4-4的齿数与行星齿轮齿圈4-1的齿数之比乘以起步档从动齿轮6的齿数与起步档主动齿轮5之比，倒挡速比大于12。
具体地，CVT传动系统9包括：主动带轮9-1、从动带轮9-2及钢带9-3。
主动带轮9-1与第二输入轴2连接，从动带轮9-2与输出轴3连接。
钢带9-3套设于主动带轮9-1与从动带轮9-2上。
当车辆以中低速行驶时，第一同步器4-5和第二同步器4-6处于空挡位置。动力传递给第二输入轴2，第二输入轴2传递主动带轮9-1，主动带轮9-1传递到钢带9-3，钢带9-3将动力传递到从动带轮9-2，从动带轮9-2传递到输出轴3，适用于城市工况，车速不断变化，频繁换挡的情况，可以兼顾整车经济性和驾驶性。
具体地，无级变速器还包括：离合装置10。
离合装置10包括：第一离合器10-1及第二离合器10-2。
第一离合器10-1与第一输入轴1连接，通过第一离合器10-1将发动机动力传递给第一输入轴1。
第二离合器10-2与第二输入轴2连接，通过第二离合器10-2将发动机动力传递给第二输入轴2。
当车辆起步、车辆高速行驶、车辆进行倒车时，第一离合器10-1结合，第二离合器10-2分离，将发动机动力传递给第一输入轴1。当车辆进行CVT驱动模式时，第一离合器10-1分离，第二离合器10-2结合，将发动机动力传递给第一输入轴1，通过双离合实现无动力中断换档。
具体地，无级变速器还包括：差速器11。
差速器11与输出轴3连接，用于接收输出轴3传递的动力。
本申请设计了4个档位，即：通过起步档主动齿轮5与行星机构4的太阳轮4-4结合实现起步档，高速档主动齿轮7与行星机构4的太阳轮4-4结合实现高速档，倒挡，第二输入轴2将动力传递给CVT传动系统9实现CVT驱动模式，可以使整车达到最优的动力性，经济性，和舒适性。
本申请的控制策略如下：
起步阶段：用起步档，速比足够大，没有钢带打滑，保证起步动力性。当达到一定车速后，退出起步档，进入到CVT驱动模式。
中低速阶段：用CVT驱动模式，适用于城市工况，车速不断变化，频繁换挡。用CVT驱动模式，可以兼顾整车经济性和驾驶性。
高速行驶阶段：用高速档，在超过一定车速后，退出CVT驱动模式，用高速档。高速档可以保证高效传动效率和低发动机转速，让整车获得较低的油耗。
倒车阶段：用倒车档。
参见图2，起步档，CVT模式，高速档的退出除了要参考车速外，还要参考油门开度，能够准确满足驾驶员意图。
整车换挡策略标定：驾驶员驾驶车辆要满足不同的路况需求，需要起步，加速，超车，减速，高速巡航等，起步阶段用起步档，可以保证大速比起步保证整车起步动力性。中低速阶段(20-80km/h)用CVT模式，可以保证频繁换挡的驾驶舒适性。高速阶段用高速档，可以利用平行齿轮的高效率传动，降低整车油耗。整车标定策略可以兼顾整车动力性，经济性和换挡舒适性。
基于同样的发明构思，本申请还提出一种车辆，该车辆采用了所述无级变速器，该无级变速器的具体结构参照上述实施例，由于无级变速器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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