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[0002] 在以往公布的CN 103527736 A中，本
申请人提出了“有级过渡式无级变速”的换挡方法。前述的换挡方法可以为副变速器的换挡元件创造出等转速的有利条件，从而使副变速器前进挡的切换能够非常顺利地进行。不过，“有级过渡式无级变速”换挡方法地实现，必须要求副变速器
串联在无级变速装置和过渡挡从动
齿轮轴向空间之间。在前述的传动方案中，为了实现空挡、2个前进挡和1个倒挡，副变速器主要由2个行星排、2个
摩擦片式
制动器和2个摩擦片式
离合器组成，结构明显复杂，实用性不高。
[0003] 为了解决副变速器对尺寸和承载能
力的要求，本申请人申请了申请号为2015109501999的副变速器方案。前述方案中，副变速器能够通过1个行星排实现空挡、1个停车挡、2个前进挡和1个倒挡。大量形状
锁合式换挡元件的应用，不仅解决了副变速器的尺寸问题，还使副变速器能够承受更大的转矩。该副变速器还能够非常容易地实现停车挡，从而避免了另外设计驻车制动元件，简化了结构。
[0004] 前述2个发明方案基本使“有级过渡式无级变速器”的量产成为可能，但是对于以下几个方面却没有作具体地限定：动力具体从哪个齿轮或轴输出到
主减速器或中央
差速器；起步元件（包括
发动机）和副变速器布置在无级变速装置的同侧还是异侧；起步元件（包括发动机）和无级变速装置主动轴是同轴布置还是平行轴布置（起步元件通过一级圆柱
齿轮传动后驱动无级变速装置主动轴）。
[0005] 最后，原方案主要是以主、从动轴平行布置且旋转方向相同的无级变速装置为蓝本进行设计的。目前，还有一类主、从动轴同轴布置且旋转方向相同的无级变速装置应用前景比较大，而原方案并没有考虑这一类型的无级变速装置。
发明内容
[0006] 基于上述发明，对于主、从动轴平行布置且旋转方向相同的无级变速装置而言，将因动力系统的驱动形式而异进行讨论。同时，对于不同驱动形式的动力系统而言，“有级过渡式无级变速”的基本结构不变，即发动机动力可由无级变速装置主动轴可由分两条路径传递至
车轮：其中一条路径经由无级变速装置，无级变速装置从动轴与副变速器的
输入轴同轴布置且形成常动力连接，副变速器
输出轴常动力连接过渡挡从动齿轮且同轴布置；另一条路径经由两级圆柱齿轮传动，与无级变速装置主动轴同轴布置的过渡挡主动齿轮与过渡挡中间齿轮相互
啮合形成一级圆柱齿轮传动，过渡挡中间齿轮与过渡挡从动齿轮相互啮合形成一级圆柱齿轮传动，过渡挡主动齿轮和无级变速装置主动轴之间同轴布置湿式
多片离合器。
[0007] 当动力系统的驱动形式为发动机前横置前驱、发动机中横置后驱或发动机后横置后驱时，动力最后由过渡挡中间齿轮输出到主减速器主动齿轮，过渡挡中间齿轮与主减速器主动齿轮同轴布置且形成常动力连接。主减速器主动齿轮与主减速器从动齿轮形成一级啮合圆柱齿轮传动，主减速器从动齿轮与差速器制成一体或形成常动力连接，差速器通过2个半轴驱动车轮。发动机
飞轮动力连接起步元件且同轴布置，起步元件动力连接无级变速装置主动轴且同轴布置。
[0008] 与动力由副变速器输出轴输出的布置形式相比，动力由过渡挡中间齿轮输出可以省掉一组圆柱齿轮啮合传动，这样既可以缩小尺寸减小
质量，也可以提高由过渡挡主动齿轮到车轮的传动效率。
[0009] 当动力系统的驱动形式为除发动机前横置前驱、发动机中横置后驱或发动机后横置后驱之外的形式时，除了保持“有级过渡式无级变速”传动方案的基本形式之外，动力的输入和输出都呈多样化。
[0010] 当动力系统的驱动形式为除发动机前横置前驱、发动机中横置后驱或发动机后横置后驱之外的形式时，副变速器输出轴和与过渡挡中间齿轮常动力连接且同轴的轴都可以单独把动力输出至主减速器或中央差速器，从而驱动车轮。
[0011] 当动力系统的驱动形式为除发动机前横置前驱、发动机中横置后驱或发动机后横置后驱之外的形式时，由发动机到无级变速装置主动轴的传动形式也可以是多样化的。相对于无级变速装置的
位置而言，起步元件（包括发动机）和副变速器既可以布置在无级变速装置同侧；起步元件（包括发动机）和副变速器也可以布置在无级变速装置异侧。起步元件（包括发动机）既可以与无级变速装置主动轴构成同轴的常连接形式；起步元件（包括发动机）与无级变速装置主动轴也可以呈平行轴布置、通过一级圆柱齿轮啮合传动形成动力连接。
[0012] 如今的机械式无级变速器基本上为摩擦式无级变速装置。
传动比的改变都依赖于传动件之间摩擦半径的改变，如果传动比变化范围的过大，必然导致摩擦半径过小而使传递转矩成为限制。所以，“有级过渡式无级变速”传动方案适应于一切形式的摩擦式无级变速装置。目前而言，能够符合车用的摩擦式无级变速装置除了主、从动轴平行布置且旋转方向相同的无级变速装置外，还有一类主、从动轴同轴布置且旋转方向相同的无级变速装置有较好前景。故在此设计了针对于主、从动轴同轴布置且旋转方向相同的无级变速装置的“有级过渡式无级变速”传动方案。
[0013] 起步元件与无级变速装置主动轴同轴布置且形成常动力连接。无级变速装置主动轴和无级变速装置从动轴分别为无级变速装置的输入轴和输出轴，无级变速装置从动轴与副变速器的输入轴同轴布置且形成常动力连接。副变速器输出轴常动力连接过渡挡从动齿轮且同轴布置。存在与无级变速装置主动轴同轴布置的过渡挡主动齿轮，同时过渡挡主动齿轮和无级变速装置主动轴之间同轴布置湿式多片离合器，湿式多片离合器能够接合和断开过渡挡主动齿轮和无级变速装置主动轴。存在一条与无级变速装置主动轴相平行的过渡挡中间齿轮轴，在过渡挡中间齿轮轴上存在2个齿轮分别与过渡挡主动齿轮和过渡挡从动齿轮相啮合。副变速器能够通过1个内外啮合行星排实现空挡、1个停车挡、2个前进挡和1个倒挡。当副变速器在2个不同的前进挡时，无论发动机工作在什么工况，过渡挡主动齿轮与无级变速装置主动轴都存在转速相等的情况。动力既可以由副变速器输出轴直接输出到主减速器或中央差速器，也可以由过渡挡中间齿轮轴输入到主减速器或中央差速器。
[0014] 在前述任何发明方案中均采用同一种副变速器。该副变速器能通过1个内外啮合式行星排实现空挡、停车挡、2个前进挡和1个倒挡。为实现上述5个挡位（前进挡1挡、前进挡2挡、倒挡、空挡和停车挡）不同的传动连接形式，该副变速器通过布置3个换挡元件来实现。
这3个换挡元件中有1个是制动器，能够断开和接合壳体和齿圈；这个制动器可以是形状锁合式制动器也可以是湿式多片摩擦片式制动器。其余2个换挡元件均为形状锁合式换挡元件，其中1个形状锁合式换挡元件能够使副变速器输出轴选择性地动力连接
行星架或齿圈；
另外1个形状锁合式换挡元件能够使行星架选择性地动力连接壳体或齿圈。该副变速器的动力输入轴恒为行星排的
太阳轮。
[0015] 在空挡时，太阳轮为输入轴，行星架与副变速器输出轴形成动力连接，齿圈不受转动约束。在停车挡时，太阳轮为输入轴，行星架与副变速器输出轴形成连接的同时，行星架还与壳体连接在一起；通过行星架间接把副变速器输出轴与壳体连接在一起，从而实现停车挡。在前进挡1挡时，太阳轮为输入轴，行星架与副变速器输出轴形成动力连接，齿圈与壳体固定在一起。在前进挡2挡时，太阳轮为输入轴，行星架与副变速器输出轴形成动力连接，齿圈与行星架形成动力连接，使行星排的太阳轮、齿圈和行星架固定在一起，三者同步旋转。在倒挡时，太阳轮为输入轴，齿圈与副变速器输出轴形成动力连接，行星架与壳体固定在一起。
附图说明
[0016] 附图1是动力驱动形式为发动机前横置前驱、发动机中横置后驱或发动机后横置后驱，且无级变速装置的主、从动轴平行布置且旋转方向相同时，此无级变速器的传动结构示意图。
[0017] 附图2是当动力系统的驱动形式为除发动机前横置前驱、发动机中横置后驱或发动机后横置后驱之外的形式，起步元件和副变速器布置在无级变速装置同侧，且无级变速装置的主、从动轴平行布置且旋转方向相同时，此无级变速器的传动结构示意图。
[0018] 附图3是当动力系统的驱动形式为除发动机前横置前驱、发动机中横置后驱或发动机后横置后驱之外的形式，起步元件和副变速器布置在无级变速装置异侧，且无级变速装置的主、从动轴平行布置且旋转方向相同时，此无级变速器的传动结构示意图。
[0019] 附图4是当无级变速装置的主、从动轴同轴布置且旋转方向相同时，此无级变速器的传动结构示意图。
[0020] 附图5是副变速器的结构示意图。
[0021] 在所有的附图中，标号所代表的总成或零件都是一致的。其中，PS、太阳轮；PR、齿圈；PP、行星架；G3、过渡挡从动齿轮；1、无级变速装置主动轴；2、无级变速装置从动轴；3、副变速器输出轴；G2、过渡挡中间齿轮；G1、过渡挡主动齿轮；C、过渡挡离合器；B、制动器；SE1和SE2均为形状锁合式换挡元件；Va、无级变速传动装置；Va′、无级变速传动装置；Vf、副变速器； K、壳体； G2′、过渡挡中间齿轮轴；K、壳体；g2′、过渡挡中间齿轮′；g2″、过渡挡中间齿轮″；Tc、起步元件；ICE、发动机；Z、旋转方向转换齿轮组；J1、主减速器主动齿轮；J2、主减速器从动齿轮；D、差速器；S、半轴；T、轮胎。
[0022] 无级变速传动装置Va代表主、从动轴平行布置且旋转方向相同的无级变速装置，无级变速传动装置Va′代表主、从动轴同轴布置且旋转方向相同的无级变速装置。具体实施方案
[0023] 目前大规模量产的无级变速器大多是基于主、从动轴平行布置且旋转方向相同的无级变速装置来实现无级变速功能的。为此本
说明书首先针对于以上无级变速装置Va进行阐述。目前，量产的主流无级变速装置Va其速比变化范围大致在5以上，以6左右居多；而且无级变速装置Va的主、从动轴轴间距大多在100mm以上。本发明遵循的是在无级变速装置Va后串联副变速器Vf的方法，故本发明中的无级变速装置Va速比变化范围较小，在3左右。
[0024] 当动力系统的驱动形式为发动机ICE前横置前驱、发动机ICE中横置后驱或发动机ICE后横置后驱时，本发明使过渡挡中间齿轮G2作为动力输出齿轮。
[0025] 具体如附图1所示。发动机ICE动力连接起步元件Tc且相互之间同轴布置，所述起步元件Tc与无级变速装置主动轴1同轴布置且形成动力连接。无级变速装置主动轴1和无级变速装置从动轴2分别为无级变速装置Va的输入轴和输出轴。无级变速装置从动轴2与副变速器Vf的输入轴同轴布置且形成常动力连接。副变速器输出轴3常动力连接过渡挡从动齿轮G3且同轴布置。过渡挡从动齿轮G3与过渡挡中间齿轮G2相互啮合形成一级圆柱齿轮传动，过渡挡中间齿轮G2与主减速器主动齿轮J1同轴布置且常传动连接，主减速器主动齿轮J1与主减速器从动齿轮J2相互啮合形成一级齿轮传动，动力从主减速器从动齿轮J2输出到差速器D后驱动车轮T。同时，存在与无级变速装置主动轴1同轴布置的过渡挡主动齿轮G1与过渡挡中间齿轮G2相互啮合形成一级圆柱齿轮传动。过渡挡主动齿轮G1和无级变速装置主动轴1之间同轴布置湿式多片离合器C，湿式多片离合器C能够接合和断开过渡挡主动齿轮G1和无级变速装置主动轴1。同时，湿式多片离合器C布置在过渡挡主动齿轮G1的左侧。
[0026] 这样，适用于发动机ICE前横置前驱、发动机ICE中横置后驱或发动机ICE后横置后驱的“有级过渡式无级变速”传动方案，只比传统无级变速器传动方案多一个过渡挡主动齿轮G1和1个湿式多片离合器C。尺寸结构将大为简化。之所以能够这样布置，完全得益于“有级过渡式无级变速”独特的传动形式，即副变速器Vf布置在无级变速装置Va之后。这样，在无级变速装置Va和起步元件Tc之间就仅有1个过渡挡
湿式离合器C和1个尺寸较小过渡挡主动齿轮G1。完全为主减速器的布置留出了径向和轴向空间。
[0027] 本发明中，无级变速装置Va的速比变化范围（无级变速装置Va最大传动比与最小传动比之比）在3左右，副变速器Vf的2个前进挡的传动比也应在3左右，并且应该小于无级变速装置Va的速比变化范围。过渡挡从动齿轮G3与过渡挡主动齿轮G1的齿数比，应该保证副变速器Vf在2个不同的前进挡时（无论发动机ICE发出的转矩多大），过渡挡主动齿轮G1与无级变速装置主动轴1都存在转速相等的情况。
[0028] 同时无级变速装置Va后串联副变速器Vf会使无级变速器整机的速比变化范围更大，所以要求主减速器的传动比不应过大，应在3左右即可。过渡挡从动齿轮G3和过渡挡中间齿轮G2也是主减速器的一部分。如果像传统无级变速器大约为6的速比变化范围，主减速器的传动比应该在5左右，则过渡挡中间齿轮G2与过渡挡从动齿轮G3的齿数比应该在1.5左右，会造成尺寸过大。正因为本发明要求主减速器的传动比相对较小，才使过渡挡中间齿轮G2与过渡挡从动齿轮G3的布置成为可能。过渡挡中间齿轮G2与过渡挡从动齿轮G3齿数比应在1左右，并且应该略大于1。具体在这里规定，过渡挡中间齿轮G2与过渡挡从动齿轮G3齿数比在0.95~1.2之间。
[0029] 当动力系统为除发动机ICE前横置前驱、发动机ICE中横置后驱或发动机ICE后横置后驱之外的驱动形式时，本发明对“有级过渡式无级变速”主体结构之外动力输入形式和输出形式做具体规定。所谓“有级过渡式无级变速”主体结构是指由无级变速装置主动轴1到副变速器输出轴3之间的结构，具体包括无级变速装置主动轴1、副变速器输出轴3、无级变速装置Va、无级变速装置从动轴2、副变速器Vf、过渡挡主动齿轮G1、过渡挡中间齿轮G2、过渡挡从动齿轮G3和湿式多片离合器C。如附图2和附图3所示。同时，动力系统为除发动机ICE前横置前驱、发动机ICE中横置后驱或发动机ICE后横置后驱之外的驱动形式应具体包括：发动机ICE前纵置前驱、发动机ICE前纵置后驱、发动机ICE中纵置后驱、发动机ICE前纵置四驱、发动机ICE前横置四驱和发动机ICE中纵置四驱。并且，湿式多片离合器C应布置在过渡挡主动齿轮G1和无级变速装置Va轴向空间之间。
[0030] 如附图2所示，起步元件Tc（包括发动机ICE）和副变速器Vf可以布置在无级变速装置Va同侧。起步元件Tc可以和无级变速装置从动轴2直接形成动力连接且同轴布置，起步元件Tc也可以和无级变速装置从动轴2呈平行轴布置、通过旋转方向转换齿轮组Z形成动力连接。旋转方向转换齿轮组Z为一级外啮合圆柱齿轮传动。
[0031] 如附图3所示，起步元件Tc（包括发动机ICE）和副变速器Vf可以布置在无级变速装置Va异侧。起步元件Tc可以和无级变速装置从动轴2直接形成动力连接且同轴布置，起步元件Tc也可以和无级变速装置从动轴2呈平行轴布置、通过旋转方向转换齿轮组Z形成动力连接。旋转方向转换齿轮组Z为一级外啮合圆柱齿轮传动。
[0032] 对于动力输出系统，动力输出既可以由副变速器输出轴3直接输出到主减速器或中央差速器；也可以由与过渡挡中间齿轮G2形成动力连接且同轴布置的轴直接输出到主减速器或中央差速器。具体的输出情况因具体的结构布置而异。
[0033] 如前所述，机械式无级变速装置的种类比较多，适合车用且有发展前景的还有一类主、从动轴同轴布置且旋转方向相同的无级变速装置Va′。本发明将对这一类无级变速装置Va′适配于“有级过渡式无级变速”的传动结构进行保护。
[0034] 如附图4所示。发动机ICE动力连接起步元件Tc，起步元件Tc与无级变速装置主动轴1同轴布置且形成动力连接，无级变速装置主动轴1和无级变速装置从动轴2分别为无级变速装置Va′的输入轴和输出轴，无级变速装置从动轴2与副变速器Vf的输入轴同轴布置且形成常动力连接；副变速器输出轴3常动力连接过渡挡从动齿轮G3且同轴布置。存在与无级变速装置主动轴1同轴布置的过渡挡主动齿轮G1，同时过渡挡主动齿轮G1和无级变速装置主动轴1之间同轴布置湿式多片离合器C，湿式多片离合器C能够接合和断开过渡挡主动齿轮G1和无级变速装置主动轴1。存在过渡挡中间齿轮′g2′与过渡挡主动齿轮G1相互啮合形成一级圆柱齿轮传动，存在过渡挡中间齿轮″g2″与过渡挡从动齿轮G3相互啮合形成一级圆柱齿轮传动；过渡挡中间齿轮′g2′与过渡挡中间齿轮″g2″同轴布置且通过过渡挡中间齿轮轴G2′形成常动力连接。湿式多片离合器C可以布置在起步元件Tc和过渡挡主动齿轮G1轴向空间之间；湿式多片离合器C也可以布置在无级变速装置Va′和过渡挡主动齿轮G1轴向空间之间。
[0035] 过渡挡从动齿轮G3和过渡挡中间齿轮″g2″齿数比与过渡挡中间齿轮′g2′和过渡挡主动齿轮G1齿数比的乘积（即由过渡挡主动齿轮G1到过渡挡从动齿轮G3的传动比），应该保证副变速器Vf在2个不同的前进挡时（无论发动机ICE发出的转矩多大），过渡挡主动齿轮G1与无级变速装置主动轴1都存在转速相等的情况。
[0036] 此类主、从动轴同轴布置且旋转方向相同的无级变速装置Va′的速比变化范围也应在3左右。
[0037] 无论无级变速装置Va（或Va′）的种类如何，无论整体变速器的输入形式和输出轴形式如何变化。本发明都采用同一种副变速器Vf。
[0038] 如附图5，无级变速装置从动轴2与行星排的太阳轮PS制成一体或形成常传动连接；过渡挡从动齿轮G3与副变速器输出轴3同轴布置且常传动连接；形状锁合式换挡元件SE1能够使行星架PP选择性地连接壳体K或齿圈PR；制动器B能够断开和接合壳体K和齿圈 PR；形状锁合式换挡元件SE2能够使副变速器输出轴3选择性地连接行星架PP或齿圈PR。齿圈PR与太阳轮PS的齿数之比在1.6到2.1之间，行星齿轮的个数可以为3、4、5或6。
[0039] 形状锁合式换挡元件SE1为不带同步功能的形状锁合式换挡元件，其与行星架PP的连接端在行星架PP的左侧，其与行星架PP的连接端在其的中间，其与壳体K的连接端布置在其左侧，其与齿圈PR的连接端布置在其右侧；而且形状锁合式换挡元件SE1受相应的拨叉控制。形状锁合式换挡元件SE1有3种工作状态：形状锁合式换挡元件SE1动力连接行星架PP和壳体K；形状锁合式换挡元件SE1动力连接行星架PP和齿圈PR；形状锁合式换挡元件SE1保持空挡状态，行星架PP不与壳体K和齿圈PR中任意一者连接，以实现空挡。
[0040] 制动器B为带同步功能的形状锁合式换挡元件或为湿式多片摩擦片式制动器。其布置在形状锁合式换挡元件SE1与过渡挡从动齿轮G3的轴向空间之间。当其为带同步功能的形状锁合式换挡元件时，制动器B受相应的拨叉控制；当其为湿式多片摩擦片式制动器时，制动器B受相应
活塞控制。
[0041] 形状锁合式换挡元件SE2为不带同步功能的形状锁合式换挡元件；其与行星架PP的连接端在行星架PP的右侧，而且其与行星架PP的连接端在其左侧；其与齿圈PR的连接端布置在其右侧，其与副变速器输出轴3的连接端在其中间。与形状锁合式换挡元件SE1不同的是，形状锁合式换挡元件SE2的控制是通过布置在行星架PP内部的若干小型活塞实现的。小型活塞的数目一般与行星齿轮的数目相同。在前进挡、停车挡以及空挡的条件下，形状锁合式换挡元件SE2在回位
弹簧的作用下连接副变速器输出轴3和行星架PP；在倒挡条件下，通过相应小型活塞的推力作用使副变速器输出轴3和齿圈PR形成动力连接。与形状锁合式换挡元件SE1不同，形状锁合式换挡元件SE2只有2种工作状态：形状锁合式换挡元件SE2动力连接副变速器输出轴3和行星架PP；形状锁合式换挡元件SE2动力连接副变速器输出轴3和齿圈PR。形状锁合式换挡元件SE2并不存在空挡的工作状态。所述工作状态是指副变速器Vf的5个挡位（前进挡1挡、前进挡2挡、倒挡、空挡和停车挡）。
[0042] 至此，通过以上部件和各部件间的布置位置可以使本副变速器Vf实现5种不同挡位的传动连接形式。
[0043] 在空挡时，太阳轮PS为输入轴，行星架PP与副变速器输出轴3形成动力连接，齿圈PR不受转动约束。在停车挡时，太阳轮PS为输入轴，行星架PP与副变速器输出轴3形成连接同时，行星架PP还与壳体K连接在一起；通过行星架PP间接把副变速器输出轴3与壳体K连接在一起，从而实现停车挡。在前进挡1挡时，太阳轮PS为输入轴，行星架PP与副变速器输出轴3形成动力连接，齿圈PR与壳体K固定在一起。在前进挡2挡时，太阳轮PS为输入轴，行星架PP与副变速器输出轴3形成动力连接，齿圈PR与行星架PP形成动力连接，使行星排的太阳轮PS、齿圈PR和行星架PP固定在一起，三者同步旋转。在倒挡时，太阳轮PS为输入轴，齿圈PR与副变速器输出轴3形成动力连接，行星架PP与壳体K固定在一起。
[0044] 传统无级变速器的行星齿轮式正倒挡转换装置只能实现1个前进挡、1个倒挡和空挡。本副变速器Vf虽然只有1个内外啮合式行星排，除了能实现基本的功能（2个前进挡、1个倒挡和空挡）外，还能利用现有部件实现停车挡，这就避免了重新设计停车挡相关元件的需要，从而使结构更加的简单。
[0045] 太阳轮PS、行星排的
行星轮、过渡挡主动齿轮G1、过渡挡中间齿轮G2、过渡挡从动齿轮G3、过渡挡中间齿轮′g2′、过渡挡中间齿轮″g2″、旋转方向转换齿轮组Z的2个齿轮、主减速器主动齿轮J1和主减速器从动齿轮J2均为圆柱直或斜
外齿轮。齿圈PR为圆柱直或斜内齿轮。而且在本发明中，规定发动机ICE与起步元件Tc同轴布置，起步元件Tc为带
锁止离合器的
液力变矩器或湿式多片离合器。在副变速器Vf中，所述的左侧为靠近无级变速装置从动轴2的一侧。
