CN104204615A - 传动装置和具有倾斜滚珠变速器无级变速传动装置的传动系 - Google Patents

传动装置和具有倾斜滚珠变速器无级变速传动装置的传动系 Download PDF

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Abstract

提供一种传动装置。该传动装置包括与动力源驱动地接合的输入部分、行星齿轮、无级变速器以及离合装置。行星齿轮装置具有与输入部分驱动地接合的部分。无级变速器包括与行星齿轮装置和输入部分中的至少一个驱动地接合的部分。离合装置可以选择性地与无级变速器的一部分驱动地接合。离合装置和行星齿轮装置支持在无级变速器的至少两个操作模式之间的转换。

Description

传动装置和具有倾斜滚珠变速器无级变速传动装置的传动系
优先权声明
本申请要求2012年2月15日提交的名为“TRANSMISSIONAND DRIVELINE HAVING A TILTING BALL VARIATORCONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION”的美国临时申请第61/598,963号的优先权，并通过引用将其并入。
背景技术
具有包括无级变速传动装置的传动系的车辆相比于不包括无级变速传动装置的车辆具有很多优点。具有包括无级变速传动装置的传动系的车辆允许车辆的操作者或车辆的控制系统以无级方式改变传动比。这样的功能允许车辆的诸如内燃机等动力源以其最高效的旋转速度来操作。
整车总布置要求和车辆成本受到现代消费者和制造商越来越多的关注。液压系统、复杂的齿轮和离合器布置以及昂贵的皮带或滚子可以形成常规的多速自动传动装置或无级变速传动装置的一部分。由于这些考虑，车辆中常用的多速自动传动装置和无级变速传动装置通常是复杂而庞大，并且维修成本高。
本领域已知的无级变速传动装置往往具有有限的传动比范围。在可变直径皮带轮式无级变速传动装置中，传动比范围受限于可变直径皮带轮可以被配置成的最小直径与最大直径之间的比率。此外，由于通过无级变速传动装置传递的所有动力必须经过柔性带，因此可变直径皮带轮式无级变速传动装置通常局限于传送较少量的动力。这样的设计限制了可以引入无级变速传动装置的车辆应用。
开发一种包括廉价、紧凑、可配置用于宽范围扭矩分配并且能够调节传动比的无级变速传动装置的传动系是有利的。
发明内容
已经出人意料地发现一种由本发明当前提供的、包括廉价、紧凑、可配置用于宽范围扭矩分配并且能够调节传动比的无级变速传动装置的传动系。
在一个实施方式中，本发明涉及用于车辆的传动装置。该传动装置包括与动力源驱动地接合的输入部分、行星齿轮、无级变速器和离合装置。行星齿轮装置具有与输入部分驱动地接合的部分。无级变速器包括与行星齿轮装置和输入部分中的至少一个驱动地接合的部分。离合装置可以选择性地与无级变速器的一部分驱动地接合。离合装置和行星齿轮装置支持(facilitate)在无级变速器的至少两个操作模式之间的转换。
当参照附图来阅读时，本领域技术人员将会从以下对优选实施方式的详细描述中了解本发明的各个方面。
附图说明
当参照附图来考虑时，本领域技术人员将会很容易从下文的详细描述中了解本发明的上述优点及其他优点；在附图中：
图1是根据本发明的实施方式的传动装置的示意图；以及
图2是根据本发明的另一实施方式的传动装置的示意图；以及
图3是图2中图示的传动装置的太阳齿轮、托架和环形齿轮的速度图。
具体实施方式
应当理解，除非明确有相反的规定，本发明可以假设各种替代的取向和步骤顺序。还应当理解，在附图中图示的以及在以下说明书中描述的特定装置和过程仅仅是本文所限定的发明构思的示例性实施方式。因此，除非另有明确说明，关于所公开的实施方式的特定尺寸、方向或其他物理特性不应被认为是限制性的。
图1图示了包括无级变速传动装置102的传动系100。传动系100包含动力源104、减振器106、主离合器108、无级变速传动装置102、输出部110、差速器112以及一对与车轮116驱动地接合的输出轴114。动力源104通过减振器106和主离合器108与无级变速传动装置102驱动地接合。无级变速传动装置102与输出部110和差速器112驱动地接合。差速器112与所述一对输出轴114相接合。
动力源104通过减振器106和主离合器108对无级变速传动装置102施加动力。动力源104例如可以是内燃机；然而，可以理解，动力源104可以包括电动马达或另一旋转输出源。可以理解，动力源104可以是包括内燃机和电动马达的混合动力源。此外，可以理解，动力源104可以包括本领域已知的输出比率调节装置。
减振器106为本领域已知的扭振减振器。减振器106安置在动力源104和主离合器108的一部分之间并与之驱动地接合，以减小振动和扭矩峰值。
主离合器108安置在减振器106和无级变速传动装置102的一部分之间。主离合器108支持动力源104和无级变速传动装置102的一部分之间的可变驱动接合；然而，可以理解，主离合器108可以由允许动力源104和无级变速传动装置102的一部分之间的选择性接合的任何离合装置所代替。作为非限制性示例，主离合器108可以包括多个相互啮合的板、锥形离合器，或者可以可变地接合的另一样式的离合器。此外，可以理解，在本发明的未示出的实施方式中，可以从传动系移除主离合器108，并且减振器可以直接与无级变速传动装置102驱动地接合。
无级变速传动装置102为倾斜滚珠变速器无级变速传动装置。无级变速传动装置102包含输入部118、行星齿轮组120、第一驱动环122、变速器轴124、多个变速器滚珠组装件126以及第二驱动环128。行星齿轮组120、第一驱动环122、变速器轴124、多个变速器滚珠组装件126以及第二驱动环128可旋转地安装在传动装置壳体130中。传动装置壳体130在第一驱动环122和第二驱动环128之间的容积可以填充有牵引液和自动传动液中的一种。行星齿轮组120的一些部分与输入部118、第一驱动环122和变速器轴124驱动地接合。每个变速器滚珠组装件126都可倾斜地安置在耦合到变速器轴124的变速器滚珠托架132上并与之驱动地接合。每个变速器滚珠组装件126的一部分都接触第一驱动环122和第二驱动环128。安置在传动装置壳体130内的致动器组装件134调节多个变速器滚珠组装件126在第一驱动环122和第二驱动环128之间的位置。
输入部118是可旋转地安置在传动装置壳体130中的构件。输入部118与主离合器108和行星齿轮组120的托架136驱动地接合。如图1中所示，输入部118是细长轴；然而，可以理解，输入部118可以是齿轮，或者主离合器108的一部分可以直接与托架136驱动地接合。
行星齿轮组120为本领域已知的周转齿轮组。行星齿轮组120包含托架136、多个行星齿轮138、太阳齿轮140以及环形齿轮142。托架136、太阳齿轮140和环形齿轮142可旋转地安置在传动装置壳体130中。每个行星齿轮138都可旋转地安置在托架136上，并且与太阳齿轮140和环形齿轮142驱动地接合。太阳齿轮140与变速器轴124的第一端驱动地接合。环形齿轮142与第一驱动环122驱动地接合；然而，可以理解，环形齿轮142可以与第一驱动环122形成一体。
第一驱动环122是由金属形成的环形构件。第一驱动环122包含接合端144、中间部分146和输入端148。第一驱动环122由金属单体地形成，然而，可以理解，第一驱动环122可以包括以任何常规方式耦合在一起的多个组件。如图1中所示，第一驱动环122可以并入滚珠坡道(ball ramp)149。当扭矩施加到第一驱动环122时，滚珠坡道149对接合端144施加轴向推力。
接合端144限定了环状锥形表面，该环状锥形表面被配置用于接触每个变速器滚珠组装件126的一部分。根据是第一驱动环122被驱动还是变速器滚珠托架132被驱动，接合端144与每个变速器滚珠组装件126的接触接合端144的部分处于摩擦接合或滚动接触之中的一种。
中间部分146是第一驱动环122的径向延伸的、基本上为盘形的部分；然而，可以理解，中间部分146可以具有其他形状。中间部分146可以使用环式离合器150耦合至传动装置壳体130或另一非旋转组件。当被接合时，环式离合器150阻止第一驱动环122在传动装置壳体130内的旋转。可以理解，环式离合器150能够以可变方式接合，以支持环式离合器150的滑动状态。作为非限制性示例，环式离合器150可以包括多个相互啮合的板(如图1中所示)、锥形离合器或者可以可变地接合的另一样式的离合器。
输入端148是第一驱动环122的轴向延伸的套筒形部分；然而，可以理解，输入端148可以具有其他形状。输入端148的内表面与环形齿轮142驱动地接合，这支持第一驱动环122和每个行星齿轮138之间的驱动接合。或者，如在上文提及，可以理解，环形齿轮142可以与第一驱动环122形成一体。
变速器轴124是由金属形成的细长构件。变速器轴124包含与太阳齿轮140驱动地接合的第一端152、与变速器滚珠托架132驱动地接合的中间部分154以及第二端156。变速器轴124由金属单体地形成，然而，可以理解，变速器轴124可以包括以任何常规方式耦合在一起的多个组件。
第二端156是变速器轴124的径向延伸的、基本上为盘形的部分；然而，可以理解，第二端156可以具有其他形状。第二端156可以使用轴离合器158耦合至传动装置壳体130或另一非旋转组件。当被接合时，轴离合器158阻止变速器轴124在传动装置壳体130内的旋转。可以理解，轴离合器158能够以可变方式接合，以支持轴离合器158的滑动状态。作为非限制性示例，轴离合器158可以包括多个相互啮合的板(如图1中所示)、锥形离合器，或者可以可变地接合的另一样式的离合器。
每个变速器滚珠组装件126都至少包括由硬质金属形成的变速器滚珠160和变速器轴线162。每个变速器滚珠160的外表面164都与第一驱动环122的接合端144和第二驱动环128的接合端166相接触。变速器轴线162安置成穿过并耦合至变速器滚珠160。变速器轴线162可旋转地且可倾斜地耦合至变速器滚珠托架132。或者，变速器滚珠160可以可旋转地耦合至变速器轴线162，并且变速器轴线162可以可倾斜地耦合至变速器滚珠托架132。无级变速传动装置102包括至少三个变速器滚珠组装件126；然而，可以理解，无级变速传动装置102可以包括不止三个变速器滚珠组装件126。
第二驱动环128是由金属形成的环形构件。第二驱动环128包含接合端166和输出端168。第二驱动环128由金属单体地形成，然而，可以理解，第二驱动环128可以包括以任何常规方式耦合在一起的多个组件。如图1中所示，第二驱动环128可以并入滚珠坡道169。当扭矩施加到第二驱动环128时，滚珠坡道169对接合端166施加轴向推力。
接合端166限定了环状锥形表面，该环状锥形表面被配置用于接触每个变速器滚珠组装件126的一部分。接合端166与每个变速器滚珠组装件126的接触接合端166的部分摩擦接合。
输出端168是第二驱动环128的径向延伸的盘形部分；然而，可以理解，输出端168可以具有其他形状。输出端168的外表面包括形成于其中的多个齿轮齿，所述齿轮齿限定了与输出部110驱动地接合的主动齿轮170。或者，可以理解，主动齿轮170可以与第二驱动环128分开形成，并且以任何常规方式与之耦合。
变速器滚珠托架132是耦合至变速器轴124的构件，并从其径向地延伸。每个变速器滚珠组装件126都可倾斜地安置在变速器滚珠托架132上并与之驱动地接合。可以理解，变速器滚珠托架132和变速器轴124可以形成一体。
致动器组装件134与变速器滚珠托架132相邻地安置，并且调节多个变速器滚珠组装件126在第一驱动环122和第二驱动环128之间的位置。多个变速器滚珠组装件126由致动器组装件134同时地且相似地移动。作为非限制性示例，致动器组装件134可以由穿过形成于第一驱动环122和第二驱动环128中的一个内的中心穿孔或穿过形成为穿过变速器轴124的中心穿孔而安置的构件(未示出)来机械地致动。或者，可以理解，致动器组装件134可被液压地、电地或气动地致动，并且致动器组装件134可以安置在传动装置壳体130之外。
输出部110是可旋转地安置在传动装置壳体130中的构件。输出部110具有与第二驱动环128的主动齿轮170驱动地接合的第一齿轮传动端172和与差速器112的冠状齿轮176驱动地接合的第二齿轮传动端174。如图1中所示，输出部110包含细长轴；然而，可以理解，输出部110可以是齿轮，或者第二驱动环128的一部分可以直接与冠状齿轮176驱动地接合。
差速器112包含冠状齿轮176和差速器箱178。差速器112的组件可以由钢形成；然而，可以理解，可以使用其他刚性材料来形成差速器112的组件。差速器112可以可旋转地安置在传动装置壳体130中，或者安置在与传动装置壳体130分开的壳体中。冠状齿轮176使用多个紧固件耦合至差速器箱178；然而，可以理解，冠状齿轮176可以与差速器箱178形成单体。
冠状齿轮176是耦合至差速器箱178的环形构件。冠状齿轮176包含围绕冠状齿轮176的外径安置的多个齿。冠状齿轮176是与输出部110的第二齿轮传动端174驱动地接合的斜齿轮；然而，可以理解，冠状齿轮176可以是任何类型的齿轮。
差速器箱178是一对侧齿轮(未示出)和至少两个主动小齿轮(未示出)可旋转地安置于其内的中空构件。差速器箱178是常规的，并且是本领域公知的。差速器箱178包括冠状齿轮176所耦合到的向外延伸的法兰。车桥半轴(axle half shafts)安置在差速器箱178中，并且相应地与侧齿轮驱动地接合。
在使用中，包括无级变速传动装置102的传动系100支持调节其中并入有传动系100的车辆的操作模式和传动比。可以将传动系100置于无级变速操作模式和无限变速操作模式中。传动系100的操作模式可以由车辆的控制系统(未示出)自动调节或由车辆的操作者手动调节。传动系100的操作模式由环式离合器150和轴离合器158的接合所确定。
为了将传动系100置于无级变速操作模式，将环式离合器150置于断开状态，并将轴离合器158置于接合状态。
当将轴离合器158置于接合状态时，变速器轴124、变速器滚珠托架132和太阳齿轮140通过轴离合器158耦合至传动装置壳体130。当托架136由动力源104驱动时，第一驱动环122通过环形齿轮142而由多个行星齿轮138围绕固定的太阳齿轮140驱动。
扭矩通过第一驱动环122的接合端144施加到每个变速器滚珠160。由于变速器滚珠托架132是固定的，因此每个变速器滚珠160围绕其相应的变速器轴线162旋转。转而，每个变速器滚珠160通过接合端166向第二驱动环128传递扭矩。差速器112、进而所述一对车轮116通过与第二驱动环128的主动齿轮170驱动地接合的输出部110而由第二驱动环128驱动。
当每个变速器滚珠160的变速器轴线162由致动器组装件134调节时，第一驱动环122和第二驱动环128之间的齿轮比得到调节。该齿轮比可以响应于车辆的操作者的命令而由控制系统来调节。
为了将传动系100置于无限变速操作模式，将环式离合器150置于接合状态，并将轴离合器158置于断开状态。
当将环式离合器150置于断开状态时，第一驱动环122通过环式离合器150耦合至传动装置壳体130。当托架136由动力源104驱动时，变速器轴124通过太阳齿轮140而由多个行星齿轮138在环形齿轮142内驱动。
扭矩通过耦合至变速器轴124的变速器滚珠托架132施加到每个变速器滚珠组装件126。响应于第一驱动环122被固定，每个变速器滚珠160围绕其相应的变速器轴线162旋转。转而，根据每个变速器滚珠160的变速器轴线162的位置，每个变速器滚珠160可以通过接合端166从变速器轴124向第二驱动环128传递扭矩。差速器112、进而所述一对车轮116可以通过与第二驱动环128的主动齿轮170驱动地接合的输出部110而由第二驱动环128驱动。
当每个变速器滚珠160的变速器轴线162由致动器组装件134调节时，可以将变速器轴124和第二驱动环128之间的齿轮比从负传动比经过空档状态调节成正传动比。因此，处于无限变速操作模式下的传动系100为车辆提供了前进操作模式、空档操作模式和倒车操作模式。如图1中所图示，可以将无限变速操作模式下的传动系100置于空档模式。齿轮比可以响应于车辆的操作者的命令而由控制系统来调节。
包括无级变速传动装置102的传动系100的总传动比可以基于行星齿轮组120的比率、无级变速传动装置102的比率、主动齿轮和输出部110之间的比率以及输出部110和差速器112之间的比率来确定。
无级变速操作模式和无限变速操作模式之间的转换可以通过断开环式离合器150和轴离合器158中的一个并且接合环式离合器150和轴离合器158中其余的一个来进行。鉴于诸如车辆的燃料消耗量或功率输出等目标，包括无级变速传动装置102的传动系100能够连续地改变车辆的总传动比，以便为动力源104提供优化的传动比。
图2图示了根据本发明的第二实施方式的包括无级变速传动装置202的传动系200。传动系200包含动力源204、减振器206、主离合器207、速度选择器208、方向选择器209、无级变速传动装置202、输出部210、差速器212以及一对与车轮216驱动地接合的输出轴214。动力源204通过减振器206和主离合器207而与速度选择器208和方向选择器209驱动地接合。速度选择器208和方向选择器209各自与无级变速传动装置202的一部分驱动地接合。无级变速传动装置202与输出部210和差速器212驱动地接合。差速器212与所述一对输出轴214相接合。
动力源204通过减振器206和主离合器207向速度选择器208和方向选择器209施加动力。动力源204例如是内燃机；然而，可以理解，动力源204可以包括电动马达或另一旋转输出源。可以理解，动力源204可以是同时包括内燃机和电动马达的混合动力源。此外，可以理解，动力源204可以包括本领域已知的输出比率调节装置。
减振器206是本领域已知的扭振减振器。减振器206安置在动力源204和主离合器207的一部分之间并与之驱动地接合，以减小振动和扭矩峰值。
主离合器207安置在减振器206与速度选择器208和方向选择器209之间。主离合器207支持动力源204与速度选择器208和方向选择器209之间的可变驱动接合；然而，可以理解，主离合器207可以由允许动力源204与速度选择器208和方向选择器209之间的选择性接合的任何离合装置所代替。作为非限制性示例，主离合器207可以包括多个相互啮合的板、锥形离合器，或者可以可变地接合的另一样式的离合器。此外，可以理解，在本发明的未示出的实施方式中，可以从传动系移除主离合器207，并且减振器可以直接与速度选择器208和方向选择器209驱动地接合。
速度选择器208与主离合器207和无级变速传动装置202的一部分驱动地接合。速度选择器208包含减速(underdrive)齿轮组217、减速离合器218、超速(overdrive)齿轮组219以及超速离合器220。减速齿轮组217和超速齿轮组219中的每一个的一部分与主离合器207驱动地接合。减速齿轮组217和超速齿轮组219中的每一个的其余部分相应地与减速离合器218和超速离合器220的一部分驱动地接合。减速离合器218和超速离合器220的其余部分各自与中间轴221驱动地接合。
减速齿轮组217包含形成齿轮系的至少两个齿轮，以减小主离合器207和中间轴221之间的传动比。当将减速离合器218置于接合位置并将超速离合器220置于断开位置时，主离合器207和中间轴221之间的传动比得到减小。
减速离合器218安置在减速齿轮组217和中间轴221之间。减速离合器218支持动力源204和中间轴221之间通过减速齿轮组217的可变驱动接合；然而，可以理解，减速离合器218可以由允许减速齿轮组217和中间轴221之间的选择性接合的任何离合装置所代替。作为非限制性示例，减速离合器218可以包括多个相互啮合的板、锥形离合器，或者可以可变地接合的另一样式的离合器。
超速齿轮组219包含形成齿轮系的至少两个齿轮，以增大主离合器207和中间轴221之间的传动比。当将超速离合器220置于接合位置并将减速离合器218置于断开位置时，主离合器207和中间轴221之间的传动比得到增大。
超速离合器220安置在超速齿轮组219和中间轴221之间。超速离合器220支持动力源204和中间轴221之间通过超速齿轮组219的可变驱动接合；然而，可以理解，超速离合器220可以由允许超速齿轮组219和中间轴221之间的选择性接合的任何离合装置所代替。作为非限制性示例，超速离合器220可以包括多个相互啮合的板、锥形离合器，或者可以可变地接合的另一样式的离合器。
方向选择器209与主离合器207和无级变速传动装置202的一部分驱动地接合。速度选择器208包含前进组装件222和倒车组装件223。前进组装件222和倒车组装件223中的每一个的一部分与主离合器207驱动地接合。前进组装件222和倒车组装件223中的每一个的其余部分与无级变速传动装置202的输入部224驱动地接合。
前进组装件222至少包括前进离合器225，并且安置在主离合器207和无级变速传动装置202的输入部224之间。前进组装件222支持动力源204和输入部224之间通过前进离合器225的可变驱动接合；然而，可以理解，前进离合器225可以由允许主离合器207和输入部224之间的选择性接合的任何离合装置所代替。作为非限制性示例，前进离合器225可以包括多个相互啮合的板、锥形离合器或者可以可变地接合的另一样式的离合器。
倒车组装件223至少包括安置在主离合器207和无级变速传动装置202的输入部224之间的倒车离合器226和倒车齿轮组227。倒车组装件223支持动力源204和输入部224之间通过倒车离合器226的可变驱动接合以及主离合器207和输入部224之间的旋转方向的反转。此外，可以理解，倒车离合器226可以由允许主离合器207和输入部224之间的选择性接合的任何离合装置所代替。作为非限制性示例，倒车离合器226可以包括多个相互啮合的板、锥形离合器，或者可以可变地接合的另一样式的离合器。
无级变速传动装置202是倾斜滚珠变速器无级变速传动装置。无级变速传动装置202包含输入部224、行星齿轮组228、第一驱动环229、多个变速器滚珠组装件230以及第二驱动环231。行星齿轮组228、第一驱动环229、多个变速器滚珠组装件230以及第二驱动环231可旋转地安装在传动装置壳体232中。传动装置壳体232在第一驱动环229和第二驱动环231之间的容积可以填充有牵引液和自动传动液中的一种。行星齿轮组228的一些部分与速度选择器208的一部分、第二驱动环231和输出部210驱动地接合。每个变速器滚珠组装件230可倾斜地安置在耦合至传动装置壳体232或另一非旋转组件的变速器滚珠托架233上并与之驱动地接合。每个变速器滚珠组装件230的一部分都接触第一驱动环229和第二驱动环231。安置在传动装置壳体232内的致动器组装件234调节多个变速器滚珠组装件230在第一驱动环229和第二驱动环231之间的位置。
输入部224是可旋转地安置在传动装置壳体232中的构件。输入部224与方向选择器209的一部分和第一驱动环229驱动地接合。如图2中所示，输入部224是轴；然而，可以理解，输入部224可以包括至少一个齿轮、多个轴，或者方向选择器209的一部分可以直接与第一驱动环229驱动地接合。
行星齿轮组228是本领域已知的周转齿轮组。行星齿轮组228包含托架236、多个行星齿轮238、太阳齿轮240以及环形齿轮242。托架236、太阳齿轮240和环形齿轮242可旋转地安置在传动装置壳体232中。每个行星齿轮238都可旋转地安置在托架236上，并且与太阳齿轮240和环形齿轮242驱动地接合。太阳齿轮240与第二驱动环231驱动地接合。环形齿轮242与速度选择器208的一部分驱动地接合。
第一驱动环229是由金属形成的环形构件。第一驱动环229包含接合端244和输入端248。第一驱动环229由金属单体地形成，然而，可以理解，第一驱动环229可以包括以任何常规方式耦合在一起的多个组件。如图2中所示，第一驱动环229可以并入滚珠坡道249。当扭矩施加到第一驱动环229时，滚珠坡道249对接合端244施加轴向推力。
接合端244限定了环状锥形表面，该环状锥形表面被配置用于接触每个变速器滚珠组装件230的一部分。接合端244与每个变速器滚珠组装件230的接触接合端244的部分摩擦接合。
输入端248是第一驱动环229的轴向延伸的轴；然而，可以理解，输入端248可以具有其他形状。输入端248与方向选择器209驱动地接合，这支持主离合器207和第一驱动环229之间的驱动接合。输入端248与第一驱动环229形成一体；然而，可以理解，输入端248可以与第一驱动环229的其余部分分开地形成，并且以任何常规方式与之耦合。
中间轴224是由金属形成的细长构件。中间轴224包含与速度选择器208驱动地接合的第一端252和与行星齿轮组228的环形齿轮242驱动地接合的第二端256。环形齿轮242与中间轴224分开地形成，并且以任何常规方式与之耦合；然而，可以理解，环形齿轮242可以与中间轴224形成一体。中间轴224由金属单体地形成，然而，可以理解，中间轴224可以包括以任何常规方式耦合在一起的多个组件。
每个变速器滚珠组装件230都至少包括由硬质金属形成的变速器滚珠260和变速器轴线262。每个变速器滚珠260的外表面264都与第一驱动环229的接合端244和第二驱动环231的接合端266相接触。变速器轴线262安置成穿过并耦合至变速器滚珠260。变速器轴线262可旋转地且可倾斜地耦合至变速器滚珠托架233。或者，变速器滚珠260可以可旋转地耦合至变速器轴线262，并且变速器轴线262可以可倾斜地耦合至变速器滚珠托架233。无级变速传动装置202包括至少三个变速器滚珠组装件230；然而，可以理解，无级变速传动装置202可以包括不只三个变速器滚珠组装件230。
第二驱动环231是由金属形成的环形构件。第二驱动环231包含接合端266和输出端268。第二驱动环231由金属单体地形成，然而，可以理解，第二驱动环231可以包括以任何常规方式耦合在一起的多个组件。如图2中所示，第二驱动环231可以并入滚珠坡道269。当扭矩施加到第二驱动环231时，滚珠坡道269对接合端266施加轴向推力。
接合端266限定了环状锥形表面，该环状锥形表面被配置用于接触每个变速器滚珠组装件230的一部分。根据变速器滚珠组装件230的位置，接合端266与每个变速器滚珠组装件230的接触接合端266的部分处于摩擦接合或滚动接触之中的一种。
输出端268是第二驱动环231的轴向延伸的轴；然而，可以理解，输出端268可以具有其他形状。输出端268与行星齿轮组228的太阳齿轮240驱动地接合，这支持无级变速传动装置202和输出部210之间的驱动接合。输出端268与第二驱动环231形成一体；然而，可以理解，输出端268可以与第二驱动环231的其余部分分开地形成，并且以任何常规方式与之耦合。
变速器滚珠托架233是通过其径向延伸部分而非旋转地耦合至传动装置壳体232的构件。每个变速器滚珠组装件230都可倾斜地安置在变速器滚珠托架233上，并与之驱动地接合。
致动器组装件234与变速器滚珠托架233相邻地安置，并且调节多个变速器滚珠组装件230在第一驱动环229和第二驱动环231之间的位置。多个变速器滚珠组装件230由致动器组装件234同时地且相似地移动。作为非限制性示例，致动器组装件234可以由穿过形成于第一驱动环229和第二驱动环231中的一个内的中心穿孔而安置的构件(未示出)来机械地致动。或者，可以理解，致动器组装件234可被液压地、电地或气动地致动，并且致动器组装件234可以安置在传动装置壳体232之外。
输出部210是可旋转地安置在传动装置壳体232中的细长构件。输出部210具有与行星齿轮组228的托架236驱动地接合的第一端272和与差速器212的冠状齿轮276驱动地接合的第二端274。第二端274包含形成齿轮的多个齿轮齿。第二端274与输出部210形成一体；然而，可以理解，第二端274可以与输出部210分开地形成，并且以任何常规方式与之耦合。如图2中所示，输出部210包含细长轴；然而，可以理解，输出部210可以是齿轮，或者托架236的一部分可以直接与冠状齿轮276驱动地接合。
差速器212包含冠状齿轮276和差速器箱278。差速器212的组件可以由钢形成；然而，可以理解，可以使用其他刚性材料来形成差速器212的组件。差速器212可以可旋转地安置在传动装置壳体232中，或者安置在与传动装置壳体232分开的壳体中。冠状齿轮276使用多个紧固件耦合至差速器箱278；然而，可以理解，冠状齿轮276可以与差速器箱278单体地形成。
冠状齿轮276是耦合至差速器箱278的环形构件。冠状齿轮276包含围绕冠状齿轮276的外径安置的多个齿。冠状齿轮276是与输出部210的第二端274驱动地接合的斜齿轮；然而，可以理解，冠状齿轮276可以是任何类型的齿轮。
差速器箱278是中空构件，一对侧齿轮(未示出)和至少两个主动小齿轮(未示出)可旋转地安置在该中空构件内。差速器箱278是常规的，并且是本领域公知的。差速器箱278包括冠状齿轮276所耦合到的向外延伸的法兰。车桥半轴安置在差速器箱278中，并且相应地与侧齿轮驱动地接合。
在使用中，包括无级变速传动装置202的传动系200支持调节并入有传动系200的车辆的操作模式和传动比。可以将传动系200置于减速前进无级变速操作模式、超速前进无级变速操作模式、减速倒车无级变速操作模式以及超速倒车无级变速操作模式。传动系200的操作模式可以由车辆的控制系统(未示出)自动调节或由车辆的操作者手动调节。传动系200的操作模式由减速离合器218、超速离合器220、前进离合器225和倒车离合器226的接合所确定。
为了将传动系200置于减速前进无级变速操作模式，将减速离合器218置于接合状态，并将前进离合器225置于接合状态。将超速离合器220和倒车离合器226置于断开状态。
当将减速离合器218置于接合状态时，环形齿轮242通过减速离合器218和减速齿轮组217在与动力源204相似的旋转方向上得到驱动。动力源204和中间轴221之间的传动比通过减速齿轮组217得到减小。
当将前进离合器225置于接合状态时，第一驱动环229通过前进离合器225在与动力源204相似的旋转方向上得到驱动。扭矩通过第一驱动环229的接合端244施加到每个变速器滚珠260。由于变速器滚珠托架233是固定的，因此每个变速器滚珠260围绕其相应的变速器轴线262旋转。转而，每个变速器滚珠260通过接合端266向第二驱动环231，并进而向太阳齿轮240传递扭矩。当每个变速器滚珠260的变速器轴线262由致动器组装件234调节时，第一驱动环229和第二驱动环231之间的齿轮比得到调节。该齿轮比可以响应于车辆的操作者的命令而由控制系统来调节。
为了将传动系200置于超速前进无级变速操作模式，将超速离合器220置于接合状态，并将前进离合器225置于接合状态。将减速离合器218和倒车离合器226置于断开状态。
当将超速离合器220置于接合状态时，环形齿轮242通过超速离合器220和超速齿轮组219在与动力源204相似的旋转方向上得到驱动。动力源204和中间轴221之间的传动比通过超速齿轮组219得到增大。
前进离合器225在传动系200被置于超速前进无级变速操作模式时的操作与前进离合器225在传动系200被置于减速前进无级变速操作模式时的操作(如上文所提及)相同。
为了将传动系200置于减速倒车无级变速操作模式，将减速离合器218置于接合状态，并将倒车离合器226置于接合状态。将超速离合器220和前进离合器225置于断开状态。
减速离合器218在传动系200被置于减速倒车无级变速操作模式时的操作与减速离合器218在传动系200被置于减速前进无级变速操作模式时的操作(如上文所提及)相同。
当将倒车离合器226置于接合状态时，第一驱动环229通过倒车离合器226和倒车齿轮组227在与动力源204相反的旋转方向上得到驱动。扭矩通过第一驱动环229的接合端244施加到每个变速器滚珠260。由于变速器滚珠托架233是固定的，因此每个变速器滚珠260围绕其相应的变速器轴线262旋转。转而，每个变速器滚珠260通过接合端266向第二驱动环231，并进而向太阳齿轮240传递扭矩。当每个变速器滚珠260的变速器轴线262由致动器组装件234调节时，第一驱动环229和第二驱动环231之间的齿轮比得到调节。该齿轮比可以响应于车辆的操作者的命令而由控制系统来调节。
为了将传动系200置于超速倒车无级变速操作模式，将超速离合器220置于接合状态，并将倒车离合器226置于接合状态。将减速离合器218和前进离合器225置于断开状态。
超速离合器220在传动系200被置于超速倒车无级变速操作模式时的操作与超速离合器220在传动系200被置于超速前进无级变速操作模式时的操作(如上文所提及)相同。
倒车离合器226在传动系200被置于超速倒车无级变速操作模式时的操作与倒车离合器226在传动系200被置于减速倒车无级变速操作模式时的操作(如上文所提及)相同。
行星齿轮组228允许施加到中间轴221和第二驱动环231的输出端268的扭矩被混合并施加到输出部210的第一端272。图3为速度图，其图示了当传动系200被置于减速前进无级变速操作模式时，当传动系200被置于超速前进无级变速操作模式时，以及当传动系200被置于超速倒车无级变速操作模式时，太阳齿轮240、托架236和环形齿轮242的旋转速度。
与第二驱动环231的输出端268驱动地接合的太阳齿轮240的旋转速度被描绘为图3中所示的最下面的水平轴线，其中正旋转速度在速度图的右部示出，而负旋转速度在速度图的左部示出。太阳齿轮240的旋转方向根据接合的是前进离合器225还是倒车离合器226而改变。太阳齿轮240的旋转速度根据每个变速器滚珠260的变速器轴线262的位置而改变。
环形齿轮242的旋转速度被描绘为图3中所示的最上面的水平轴线。环形齿轮242的旋转速度根据接合的是减速离合器218还是超速离合器220而改变。
托架236的旋转速度被描绘为图3中所示的中间的水平轴线。托架236的旋转速度和旋转方向基于太阳齿轮240和环形齿轮242的旋转速度和旋转方向而确定。
因此，有可能在接合倒车离合器226和超速离合器220时，通过调节每个变速器滚珠260的变速器轴线262的位置而在两个值(图3中所示的R1和R2)之间调节托架236的旋转速度。还有可能在接合前进离合器225以及减速离合器218和超速离合器220中的一个时，通过调节每个变速器滚珠260的变速器轴线262的位置而在两个值(图3中所示的F1和F2)之间调节托架236的旋转速度。
可以根据包括含有无级变速传动装置202的传动系200的车辆所遇到的行驶条件来选择图3中所图示的任何操作模式。作为非限制性示例，当车辆在高速公路上行驶时，诸如当车辆以巡航速度行驶时，可以选择超速前进无级变速操作模式。当车辆以低速或倒车速度行驶时，诸如当车辆正在进行机动时，可以选择超速倒车无级变速操作模式。操作模式的选择可以通过使用控制系统来自动控制，或者可以由车辆的操作者来控制所述选择。
此外，可以理解，当操作者处于任何操作模式下时，无级变速传动装置20均可被配置用于精细调节动力源204的速度，以优化车辆的燃料消耗量。从一种操作模式到另一操作模式的改变可以在动力源204的给定速度下进行，这产生非常平稳的换档过程。
通过为减速齿轮组217、超速齿轮组219、前进离合器225、倒车离合器226选择特定的齿轮比，或者通过添加附加的配置(未示出)，可以适配任何操作模式的速度范围。可以理解，前进离合器225和倒车离合器226可以配置用于提供针对特定应用而选定的齿轮比。还可以理解，还可以基于无级变速传动装置202和动力源204的效率点或基于预定的巡航速度来选择减速齿轮组217、超速齿轮组219、前进离合器225和倒车离合器226。
作为速度选择器208和行星齿轮组228的结果，可以理解，无级变速传动装置202可以是降低能力的设计，这是因为动力源204的仅一部分动力被施加到无级变速传动装置202。
根据专利法的规定，本发明已经在被认为代表其优选实施方式的文字中得到了描述。然而，应当注意，本发明在不偏离其精神或保护范围的情况下能够以除具体图示和描述以外的其他方式来实践。

Claims (10)

1.一种传动装置，包括：
输入部分，其与动力源驱动地接合；
行星齿轮装置，其具有与所述输入部分驱动地接合的部分；
无级变速器，其具有与所述行星齿轮装置和所述输入部分中的至少一个驱动地接合的部分；以及
离合装置，其可以选择性地与所述无级变速器的一部分驱动地接合，其中所述离合装置和所述行星齿轮装置支持在所述无级变速器的至少两个操作模式之间的转换。
2.根据权利要求1所述的传动装置，其中所述无级变速器是包括第一驱动环和第二驱动环的倾斜滚珠变速器。
3.根据权利要求2所述的传动装置，其中所述离合装置可以选择性地与所述第一驱动环和所述第二驱动环中的一个驱动地接合，以阻止其旋转。
4.根据权利要求1所述的传动装置，其中所述无级变速器可作为无限变速器来操作。
5.根据权利要求1所述的传动装置，进一步包括方向选择器，该方向选择器与所述无级变速器的一部分和所述动力源驱动地接合。
6.根据权利要求1所述的传动装置，进一步包括速度选择器，该速度选择器与所述行星齿轮装置的一部分和所述动力源驱动地接合。
7.根据权利要求1所述的传动装置，其中所述行星齿轮装置包括与所述动力源驱动地接合的第一部分、与所述无级变速器的一部分驱动地接合的第二部分以及与所述传动装置的输出部驱动地接合的第三部分。
8.根据权利要求1所述的传动装置，其中所述行星齿轮装置包括与所述动力源驱动地接合的第一部分、与所述无级变速器的一部分驱动地接合的第二部分以及可以选择性地与所述离合装置驱动地接合以阻止其旋转的第三部分。
9.根据权利要求1所述的传动装置，进一步包括第二离合装置，该第二离合装置可以选择性地与所述行星齿轮装置的一部分驱动地接合。
10.根据权利要求1所述的传动装置，进一步包括所述无级变速器的输出部和轴，其中所述输出部与所述行星齿轮装置驱动地接合，并且所述轴与所述行星齿轮装置和所述输入部分驱动地接合。
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