CN104769329B - 球型连续式无级变速器/无限式无级变速器 - Google Patents

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Abstract

一种无级变速器，包括：输入轴；行星齿轮组，其与变速机构驱动地接合，该变速机构包括变速机构架组件、第一圈组件和第二圈组件；以及输出轴，其以制动器和离合器的各种组合被布置成产生具有连续式无级变速或者无限式无级变速扭矩输出比的传动。

Description

球型连续式无级变速器/无限式无级变速器
交叉引用
本申请要求保护在2012年9月7日提交的美国临时申请第61/698,005号和在2013年3月14日提交的美国临时申请第61/782,924号的优先权，这些申请以引用的方式并入到本文中。
背景技术
自动和手动变速器常常用于汽车上。这些变速器变得越来越复杂，因为必须更精确地控制发动机速度来限制车辆的燃料消耗和排放。在常用变速器中对发动机速度的更精细控制能通常仅通过添加更离散级比例齿轮和增加总复杂性和成本来实现。因此，6速手动变速器变得像8或9速自动变速器那样常见。
发明内容
本发明提供了一种无级变速器，包括：动力输入轴；行星齿轮组，其机械地联接到动力输入轴；变速机构，其包括变速机构架组件、第一圈组件和第二圈组件；以及，制动器与离合器的各种组合。
在本文所公开的实施例中的任何实施例中，无级变速器可以是连续式无级变速器。
在某些实施例中，无级变速器包括具有连续式无级变速模式、无限式无级变速模式或其组合的变速机构。
在某些实施例中，无级变速器可以提供倒车功能、停车功能和低速功能。
在某些实施例中，通过同时释放制动器之一并且施加另一制动器来实现在连续式无级变速模式与无限式无级变速模式之间的转换。
在某些实施例中，通过释放离合器并且接合制动器来实现在连续式无级变速模式与无限式无级变速模式之间的转换。
在某些实施例中，变速机构能在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比，以提供发动机为了优化性能或燃料消耗可实现的最佳比例。
本发明提供了一种无级变速器，包括：输入轴；行星齿轮组，其中行星齿轮组的行星架与输入轴驱动地接合；第一制动器，其机械地联接到行星齿轮组的齿圈；变速机构，其包括变速机构架组件、第一圈组件和第二圈组件，变速机构架组件械地联接到行星齿轮组的齿圈；以及，第二制动器，其机械地联接到行星齿轮组的太阳齿轮和变速机构的第一圈组件，并且其中变速机构的第二圈组件驱动地接合到无级变速器的输出。
在某些实施例中，无级变速器包括连续式无级变速模式和无限式无级变速模式。在某些实施例中，当第一制动器接合并且第二制动器脱开时，行星齿轮组的齿圈和变速机构架组件保持固定，从而接合连续式无级变速模式。在某些实施例中，当变速器处于连续式无级变速模式时，动力通过行星齿轮组的太阳齿轮传递到第一圈组件。
在某些实施例中，当第二制动器接合并且第一制动器脱开时，行星齿轮组的太阳齿轮和第一圈组件保持固定，从而接合无限式无级变速模式。在某些实施例中，在无限式无级变速模式下，动力通过行星齿轮组的齿圈传递到变速机构架组件。在某些实施例中，在无限式无级变速模式下，变速机构提供倒车功能、停车功能和低速功能。
在某些实施例中，通过同时释放第一制动器和第二制动器之一同时采用第一制动器和第二制动器中的另一个来实现连续式无级变速模式与无限式无级变速模式之间的转换。在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比，以优化性能或燃料消耗。在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比，以实现无级变速器的理想传动比。
在某些实施例中，连续式无级变速模式和无限式无级变速模式提供第二圈组件的旋转速度间隙。在一实施例中，能通过发动机速度调整来补偿间隙。在某些实施例中，在连续式无级变速模式中第二圈组件和在无限式无级变速模式中第二圈组件的旋转速度与来自发动机的输入轴的旋转速度之间的关系如图5所示。
在某些实施例中，添加齿轮箱使得在先前存在的间隙可能被完全覆盖而无需发动机速度调整。齿轮箱通过适当地选择在无级变速器中的传动比、接合的离合器和齿轮箱传动比而允许从最大倒车速度到最大前进速度连续地改变速度。这种齿轮箱也可以允许在该实施例的无级变速器输出处增大最大前进速度与倒车速度之间的跨度范围。
本发明提供了一种无级变速器，包括：输入轴；行星齿轮组，其中行星齿轮组的齿圈与输入轴驱动地接合；变速机构，其包括变速机构架组件、第一圈组件和第二圈组件；行星齿轮组的行星齿轮架联接到第一制动器和第二圈组件；以及，行星齿轮组的太阳齿轮联接到第二制动器和变速机构架组件；并且其中变速机构的第二圈组件驱动地接合到无级变速器的输出。
在某些实施例中，无级变速器包括连续式无级变速模式和无限式无级变速模式。
在某些实施例中，当第二制动器接合并且第一制动器脱开时，行星齿轮组的太阳齿轮与变速机构架组件一起固定，以接合连续式无级变速模式。在某些实施例中，当变速器处于连续式无级变速模式时，输入动力通过行星齿轮组的齿圈传递到第一圈组件。
在某些实施例中，当第一制动器接合并且第二制动器脱开时，变速机构的第一圈组件和行星齿轮架保持固定，以接合无限式无级变速模式。在某些实施例中，在无限式无级变速模式下，变速机构提供倒车功能、停车功能和低速功能。
在某些实施例中，通过同时释放第一制动器和第二制动器之一同时采用第一制动器和第二制动器中的另一个来实现连续式无级变速模式与无限式无级变速模式之间的转换。
在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比，以优化性能或燃料消耗。在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比以实现无级变速器的理想传动比。
在某些实施例中，连续式无级变速模式和无限式无级变速模式具有第二圈组件(或变速器输出)的重叠的旋转速度。在某些实施例中，无限式无级变速模式的旋转速度的跨度范围比连续式无级变速模式的旋转速度更宽。在某些实施例中，在连续式无级变速模式中第二圈组件的旋转速度和无限式无级变速模式中第二圈组件的旋转速度与来自发动机的输入轴的旋转速度之间的关系如图7所示。
本发明提供了一种无级变速器，包括：输入轴；变速机构，其包括第一圈组件、第二圈组件和架组件；行星齿轮组，其包括与输入轴驱动地接合的太阳齿轮、与变速机构架组件驱动地接合的齿圈和在行星架上的一个或多个行星齿轮，行星齿轮安置成在太阳齿轮与齿圈之间的机械接合中；第一制动器，其联接到齿圈，并且被配置成当第一制动器接合时保持齿圈固定；以及，第二制动器，其联接到行星架和第一圈组件，并且被配置成当第二制动器接合时保持行星架固定；并且其中第二圈组件驱动地接合无级变速器的输出。
在某些实施例中，无级变速器包括连续式无级变速模式和无限式无级变速模式。
在某些实施例中，当第一制动器接合并且第二制动器脱开时，齿圈和变速机构架组件固定，以接合连续式无级变速模式。在某些实施例中，当变速器处于连续式无级变速模式时，输入动力通过行星架传到第一圈组件。
在某些实施例中，当第二制动器接合并且第一制动器脱开时，行星架和第一圈组件由第二制动器保持固定，以接合无限式无级变速模式。在某些实施例中，当变速器处于无限式无级变速模式时，动力通过行星齿轮组的齿圈传递到变速机构架组件。在某些实施例中，在无限式无级变速模式下，变速机构提供倒车功能、停车功能和低速功能。
在某些实施例中，通过同时释放第一制动器和第二制动器之一并且同时采用第一制动器和第二制动器中的另一个来实现连续式无级变速模式与无限式无级变速模式之间的转换。
在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比，以优化性能或燃料消耗。在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比，以实现无级变速器的理想传动比。
在某些实施例中，连续式无级变速模式和无限式无级变速模式提供第二圈组件的重叠的旋转速度。在某些实施例中，连续式无级变速模式和无限式无级变速模式具有低于输入轴的旋转速度的第二圈组件旋转速度。在某些实施例中，在连续式无级变速模式中第二圈组件和无限式无级变速模式中第二圈组件的旋转速度与来自发动机的输入轴的旋转速度之间的关系如图9所示。
本发明提供了一种无级变速器，包括：输入轴；变速机构，其包括第一圈组件、第二圈组件和架组件，其中第二圈组件驱动地接合到无级变速器的输出；行星齿轮组，其包括与输入轴驱动地接合的太阳齿轮、与第二圈组件驱动地接合的齿圈和在行星架上的一个或多个行星齿轮，行星齿轮安置成在太阳齿轮与齿圈之间的机械接合中；第一制动器，第一制动器联接到第一圈组件并且被配置成当第一制动器接合时保持行星齿轮组的齿圈和第一圈组件固定；以及，第二制动器，其联接到行星架和变速机构架组件，并且被配置成当第二制动器接合时保持行星架和变速机构架组件固定。
在某些实施例中，无级变速器包括连续式无级变速模式和无限式无级变速模式。
在某些实施例中，当第二制动器接合并且第一制动器脱开时，行星架和变速机构架组件保持固定，以接合连续式无级变速模式。在某些实施例中，当变速器处于连续式无级变速模式时，动力通过行星齿轮组齿圈传递并且传到第一圈组件。
在某些实施例中，当第一制动器接合并且第二制动器脱开时，齿圈和第一圈组件保持固定，以接合连续式无级变速模式。在某些实施例中，当变速器处于无限式无级变速模式时，动力通过行星架传递到变速机构架组件。
在某些实施例中，在无限式无级变速模式下，变速机构提供倒车功能、停车功能和低速功能。在某些实施例中，通过同时释放第一制动器和第二制动器之一并且同时采用第一制动器和第二制动器中的另一个来实现连续式无级变速模式与无限式无级变速模式之间的转变。
在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比，以优化性能或燃料消耗。在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比以实现无级变速器的理想传动比。
在某些实施例中，连续式无级变速模式和无限式无级变速模式提供第二圈组件的旋转速度的间隙。在一实施例中，能通过发动机速度调整来补偿间隙。在某些实施例中，在连续式无级变速模式中第二圈组件和无限式无级变速模式中第二圈组件的旋转速度与来自发动机的CVT输入的旋转速度之间的关系如图11所示。
本发明提供了一种无级变速器，包括：输入轴；离合器，其包括联接到输入轴的第一离合器构件、和第二离合器构件；变速机构，其包括架组件，在其上形成有第二离合器构件的第一圈组件、以及第二圈组件，其中第二圈组件驱动地接合到无级变速器的输出；行星齿轮组，其包括与输入轴驱动地接合的太阳齿轮，在行星架上的一个或多个行星齿轮，其中行星架与变速机构架驱动地接合，并且其中行星齿轮组的齿圈保持固定；以及，第一制动器，其联接到第一圈组件，被配置成当第一制动器接合时保持第一圈组件固定，其中当第一离合器构件接合第二离合器构件时，第一圈组件与输入轴驱动地接合。
在某些实施例中，无级变速器包括组合的连续式无级变速/无限式无级变速模式(CVP/IVP模式)或无限式无级变速模式。
在某些实施例中，当离合器接合时，第一圈组件和变速机构架被驱动，以接合组合的连续式无级变速/无限式无级变速模式(CVP/IVP模式)。在某些实施例中，在组合的连续式无级变速/无限式无级变速模式下，无级变速器生成位于在连续式无级变速模式与无限式无级变速模式下生成的速度之间的、第二圈组件的旋转速度。
在某些实施例中，当第一圈组件保持与第一制动器保持固定并且离合器脱开时，接合无限式无级变速模式。在某些实施例中，在无限式无级变速模式下，动力通过行星齿轮组的行星架并且传递到变速机构架。在某些实施例中，变速机构在无限式无级变速模式下提供倒车功能、停车功能和低车速功能。
在某些实施例中，通过接合/脱开离合器以及接合/脱开第一制动器来实现在连续式无级变速/无限式无级变速模式(CVP/IVP模式)与无限式变速模式(IVP)之间的转变。在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比，以优化性能或燃料消耗。在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比，以实现无级变速器的理想传动比。
在某些实施例中，CVP/IVP模式和无限式无级变速模式提供第二圈组件的旋转速度间隙。在一实施例中，能通过发动机速度调整来补偿间隙。在某些实施例中，在CVP/IVP模式中第二圈组件和无限式无级变速模式中第二圈组件的旋转速度与来自发动机的输入轴的旋转速度之间的关系如图13所示。在某些实施例中，添加齿轮箱使得在先前存在的间隙可能被完全覆盖而无需发动机速度调整。齿轮箱通过适当地选择在无级变速器(通过选择变速机构的比例)中的比例、接合的离合器和齿轮箱传动比而允许从最大倒车速度到最大前进速度连续地改变速度。这种齿轮组也允许增加在该实施例的输出的前进最大速度与最大倒车速度之间的速度范围。
本发明提供了一种车辆传动系，其包括发动机，本文所描述的配置中任何配置并且对于本领域技术人员而言通过阅读本文的公开而显然的无级变速器、以及车辆输出。在某些实施例中，车辆输出包括轮差速器和车辆的一个或多个轮。在某些实施例中，车辆输出包括轮差速器和驱动轴。在某些实施例中，阻尼器安置于发动机与无级变速器之间。在某些实施例中，阻尼器包括至少一个扭转弹簧。
本发明提供了一种方法，其包括提供本文所描述的任何配置或者对于本领域技术人员通过阅读本文的公开显然的无级变速器。
本发明提供了一种方法，其包括提供本文所描述的任何配置或者对于本领域技术人员通过阅读本文的公开显然的车辆传动系。
参考引用引置条款
因此在本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请以引用的方式并入到本文中到如同每个个别的出版物、专利或专利申请具体地且个别地指示为以引用的方式并入的相同程度。
附图说明
特别地在所附权利要求中陈述了本发明的新颖特征。通过参考在利用本发明的原理的说明性实施例和附图中陈述的下文的详细描述，将获得对本发明的特征和优点的更好理解，在附图中：
图1是连续式无级变速行星齿轮系(CVP)变速器的侧视截面图；
图2是图1的CVP变速器的球和齿圈的放大侧部剖视图；
图3是用于汽车中的连续式无级变速器(CVT)的框图；
图4A是用于具有连续式无级变速模式和无限式无级变速模式的汽车中的根据本公开的实施例的连续式无级变速器(CVT)的框图；
图4B是用于具有连续式无级变速模式和无限式无级变速模式和额外齿轮箱的汽车中的根据本公开的实施例的连续式无级变速器(CVT)的框图；
图5是在图4a中的第二(输出)圈组件的速度图的曲线图；
图6是用于具有连续式无级变速CVP模式和无限式无级变速行星模式的汽车中的根据本公开的实施例的连续式无级变速器(CVT)的框图；
图7是在图6中的第二(输出)圈组件的速度图的曲线图；
图8是用于具有连续式无级变速模式和无限式无级变速模式的汽车中的根据本公开的另一实施例的连续式无级变速器(CVT)的框图；
图9是在图8中的第二(输出)圈组件的速度图的曲线图；
图10是用于具有连续式无级变速模式和无限式无级变速模式的汽车中的根据本公开的另一实施例的连续式无级变速器(CVT)的框图；
图11是在图10中的第二(输出)圈组件的速度图的曲线图；
图12A是用于具有连续式无级变速模式和无限式无级变速模式的汽车中的根据本公开的另一实施例的连续式无级变速器(CVT)的框图；
图12B是用于具有连续式无级变速模式和无限式无级变速模式和额外齿轮箱的汽车中的根据本公开的实施例的连续式无级变速器(CVT)的框图；以及
图13是在图12A中的第二(输出)圈组件的速度图的曲线图。
具体实施方式
除了现在通常用于汽车上的自动和手动变速器之外，发开了连续式无级变速器或CVT。这些CVT包括许多类型：带有可变滑轮的皮带、超环面和圆锥形，给出几个非限制性示例。CVT的原理在于其允许发动机通过根据车辆速度和驾驶员的扭矩需求(节气门位置)无级地改变传动比而以其最高效的转速运行。若需要，例如当加速时，CVT也能转换到提供更多动力的最佳比例。CVT能将该比例从最小比例改变到最大比例，而不会有任何动力传输中断，这与通过脱开以从一个离散比例转换到接合下一比例而需要中断动力传输的常用变速器相反。
CVT的一种特定用途是无限式无级变速器或IVT。在CVT限于正速比的情况下，IVT配置能无级地执行空挡和甚至倒车比例。在某些传动系配置中，CVT可以用作IVT。
本文提供了基于球型CVT，也被称作CVP用于连续式无级变速行星齿轮系。CVT的各方面描述于US 60/616,399或AU2011224083A1中，二者均以全文引用的方式并入到本文中。在本文中所用的这种类型的CVT包括多个变速机构球(取决于具体应用)；分别具有与变速机构球接合的接合部的两个圆盘或环形圈。接合部可以在与变速机构球接触的圆锥形或超环面凸表面或凹表面中，作为输入和输出。CVT可以包括与球接触的惰轮，其也在图1中示出。变速机构球安装于轴上，它们本身保持在笼或架中，从而允许通过使变速机构球的轴倾斜而改变比例。也存在其它类型的球CVT，包括由米尔纳(Milner)生产但略不同的球CVT。在本文中额外地设想到这些替代球CVT。一般而言，球型CVT的工作原理在图2中示出。
CVP自身利用牵引流体工作。在球与圆锥形齿圈之间的润滑剂在高压下充当固体，将动力从第一圈组件通过变速机构球转移到第二圈组件。通过使变速机构球的轴线倾斜，可以改变输入与输出之间的比例。当变速机构球中的每一个的轴线水平时，该比例是一，当轴线倾斜时，轴线与接触点之间的距离变化，从而修改总传动比例。所有变速机构球的轴借助包括于笼中的机构同时倾斜。
在汽车中，CVT用于替换传统变速器并位于发动机(ICE或内燃机)与差速器之间，如图3所示。扭转阻尼器(替代地被称作阻尼器)可引入于发动机与CVT之间，以避免转移可能损坏CVT的扭矩峰值和振动。在某些配置中，这个阻尼器可以与离合器联接用于起动功能。
在图4A、图4B、图6、图8、图10和图12A、图12B中示出了实施例变速器(和所形成的传动系)。这些配置的中心部分是变速机构，诸如变速机构10a(在本文中也被称作元件10b-e)。这种变速机构通常包括如上文所描述的倾斜球型CVP。这些变速机构10a-10e通常各包括第一圈组件、第二圈组件和安置于第一圈组件与第二圈组件之间的架组件。现参考图4a，变速机构10a示出为包括第一圈组件12A、第二圈组件11a和架组件13a(也被称作“变速机构架组件”或“变速机构架”)。架组件通常包括如本文所描述具有可倾斜的轮轴的多个变速机构球。在某些实施例中，第一圈组件可旋转地安置于外壳中；第一圈组件包括第一变速机构球接合表面，该第一变速机构球接合表面与架组件的多个变速机构球成驱动接合。在某些实施例中，第一圈组件可以与输入轴驱动地接合。
第一变速机构球接合表面形成于第一圈组件的远端中。如这里的意思，当描述变速机构的圈组件时，远侧表示圈组件的最靠近变速机构球的那部分。在某些实施例中，第一变速机构球接合表面是与变速机构球中的每一个接触或略间隔开的圆锥形表面或凹形或凸形环状表面。在某些实施例中，第一变速机构球接合表面通过边界层型摩擦和弹性流体动力膜中的一种与架组件的变速机构球中每一个成驱动接合。
在图4A、图4B、图6、图8、图10和图12A、图12B所示的某些实施例的变速机构架组件(13a-e)可旋转地安置于外壳中，并且与第一圈组件驱动地接合。在某些实施例中，架组件包括多个可倾斜变速机构球的环形布置，每个可倾斜变速机构球具有可倾斜的球轮轴。架组件的笼可以被配置成通过连接到所述地面的接地装置防止相对于外壳旋转。在某些实施例中，使用凸轮型倾斜机构来调整球轮轴中的每一个。在某些实施例中，使用分体式架轴斜移机构(split carrier axle skewing mechanism)来调整球轮轴中的每一个。
如图4A、图4B、图6、图8、图10、和图12A、图12B所描绘，至少，第二圈组件可旋转地安置于外壳中。第二圈组件包括与架组件的变速机构球成驱动接合的第二变速机构球接合表面。在某些实施例中，第二变速机构球接合表面形成于第二圈组件的远端中。在某些实施例中，第二变速机构球接合表面是与变速机构球中的每一个接触或略间隔开的圆锥形表面或凹形或凸形环状表面。在某些实施例中，第二变速机构球接合表面通过边界层型摩擦和弹性流体动力膜中的一种与架组件的变速机构球中的每一个成驱动接合。
在变速机构(被描绘为元件15a-e)的每一侧上的球斜道提供转移扭矩所需的夹持力。在图4A、图4B、图6、图10、图10和图12A、图12B中由一对竖直线之间的圆指示的球斜道安置于如图所示的无级变速器的各部件之间，以产生无级变速器的适当操作(即，转移扭矩)所需的轴向力的大小，球斜道构成在第一圈组件上的第一止推环和在第二圈组件上的第二止推环；然而，应了解适当操作所需的轴向力的大小可能由夹持机构(未图示)或者在组装无级变速器期间采用的负荷产生。因此，如图4A、图4B、图6、图10、图10和图12A、图12B所描绘，在此实施例中，在变速机构的每一侧上的球斜道提供转移扭矩所需的夹持力。
本发明提供了一种无级变速器，包括：动力输入轴；行星齿轮组，其机械地联接到动力输入轴；变速机构，其包括变速机构架组件、第一圈组件和第二圈组件；以及制动器与离合器的各种组合。
在某些实施例中，无级变速器包括变速机构，变速机构具有连续式无级变速模式、无限式无级变速模式或其组合。
在某些实施例中，无级变速器可以提供倒车功能、停车功能和低速功能。
在某些实施例中，通过同时释放制动器之一并且采用另一制动器来实现在连续式无级变速模式与无限式无级变速模式之间的转换。
在某些实施例中，通过释放离合器并且接合制动器来实现在连续式无级变速模式与无限式无级变速模式之间的转换。
在某些实施例中，变速器能在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比，以提供发动机为了优化性能或燃料消耗可实现的最佳比例。
本发明提供了一种无级变速器(VT)，包括：输入轴；行星齿轮组，其通过其行星架与输入轴驱动地接合；第一制动器，其机械地联接到行星齿轮组的齿圈；变速机构，其包括变速机构架组件、第一圈组件和第二圈组件，变速机构的架机械地联接到行星齿轮组的齿圈；以及，第二制动器，其机械地联接到行星齿轮组的太阳齿轮和变速机构的第一圈组件，第二圈组件驱动地接合VT的输出。这种无级变速器描述于图4A的实施例中。
图4A描绘了本发明的特定实施例的VT，包括：输入轴1；行星齿轮组5a，其通过其行星架8a与输入轴驱动地接合；第一制动器16，其机械地联接到行星齿轮组的齿圈9a；变速机构10a(如在本申请中其它地方所描述)，其包括变速机构架组件13a、一组倾斜球14a、第一圈组件12a和第二圈组件11a，变速机构架组件械地联接到行星齿轮组5a的齿圈9a；以及第二制动器17，其机械地联接到行星齿轮组的太阳齿轮6a和第一圈组件12a。第二圈组件11a驱动地接合到VT的输出。
在某些实施例中，无级变速器包括连续式无级变速模式和无限式无级变速模式。在某些实施例中，当第一制动器接合并且第二制动器脱开时，行星齿轮组的齿圈和变速机构架组件(也被称作“变速机构架”或者“变速机构的架”)的架保持固定，从而接合连续式无级变速模式。在某些实施例中，当变速器处于连续式无级变速模式时，动力通过行星齿轮组的太阳齿轮传递到第一圈组件。举例而言，在图4A的实施例中，当第一制动器接合并且第二制动器脱开时，行星齿轮组50a的齿圈9a和变速机构架组件13a保持固定，从而接合连续式无级变速模式。
在某些实施例中，当第二制动器接合并且第一制动器脱开时，行星齿轮组的太阳齿轮和第一圈组件保持固定，从而接合无限式无级变速模式。在某些实施例中，在无限式无级变速模式下，动力通过行星齿轮组的齿圈传递到变速机构的架。在某些实施例中，在无限式无级变速模式下，变速机构提供倒车功能、停车功能和低速功能。例如，在图4A的实施例中，当第二制动器接合并且第一制动器脱开时，行星齿轮组的太阳齿轮6a和第一圈组件保持固定，从而接合无限式无级变速模式。在这种模式下，动力可以通过行星齿轮组5a的齿圈9a传递到变速机构架组件13a。
在某些实施例中，通过同时释放第一制动器和第二制动器之一并且同时采用第一制动器和第二制动器中的另一个来实现连续式无级变速模式与无限式无级变速模式之间的转换。在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比，以优化性能或燃料消耗。在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比，以实现无级变速器的理想传动比。
在某些实施例中，连续式无级变速模式和无限式无级变速模式提供第二圈组件的旋转速度的间隙。在一实施例中，能通过发动机速度调整来补偿间隙。在某些实施例中，在连续式无级变速模式中第二圈组件和无限式无级变速模式中第二圈组件的旋转速度与来自发动机的输入轴的旋转速度之间的关系如图5所示。
在某些实施例中，添加齿轮箱使得在先前存在的间隙可能被完全覆盖而无需发动机速度调整。图4B示出了具有添加到CVT与差速器4之间的齿轮箱18的图4A的实施例。在某些实施例中，齿轮箱通过适当地选择在CVT(在变速机构处)中的比例、接合的离合器和齿轮箱传动比而允许从最大倒车速度到最大前进速度连续地改变速度。这种齿轮箱也可以允许增加在该实施例的CVT变速器输出处的最大倒车速度与最大前进速度之间的范围。
本发明提供了一种无级变速器，包括：输入轴；与输入轴驱动地接合的、行星齿轮组的齿圈；变速机构，其包括变速机构架组件、第一圈组件和第二圈组件；行星齿轮的行星架，其联接到第一制动器和第一圈组件；以及太阳齿轮，其联接到第二制动器和变速机构架；变速机构的第二圈组件驱动地接合到VT的输出。
在某些实施例中，无级变速器包括连续式无级变速模式和无限式无级变速模式。在某些实施例中，当第二制动器接合并且第一制动器脱开时，行星齿轮组的太阳齿轮与变速机构架组件固定在一起，以接合连续式无级变速模式。在图6中示出并且在下文中论述这种实施例的示例。
在某些实施例中，当第一制动器接合并且第二制动器脱开时，变速机构的输入圈组件(通常第一圈组件)和行星齿轮架(也被称作“行星架”或者“行星架组件”)是固定的，从而接合无限式无级变速模式。在某些实施例中，在无限式无级变速模式下，变速机构提供倒车功能、停车功能，和低速功能(前进速度)。在图6中示出了这种实施例的示例。
在某些实施例中，其示例在图6中描绘，通过同时释放第一制动器和第二制动器之一并且同时采用第一制动器和第二制动器中的另一个来实现连续式无级变速模式与无限式无级变速模式之间的转换。
在这些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比以优化性能或燃料消耗。在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比，以实现无级变速器的理想传动比。
在某些实施例中，连续式无级变速模式和无限式无级变速模式具有重叠的旋转输出速度。例如，在图6中所描绘的实施例中，连续式无级变速模式和无限式无级变速模式可以具有第二圈组件的重叠的转速。在某些实施例中，无限式无级变速模式的转速的范围比连续式无级变速模式的转速更宽。图7示出了在连续式无级变速模式中的第二圈组件和无限式无级变速模式中的第二圈组件的旋转速度之间的示例性关系。
本发明提供了一种无级变速器，包括：输入轴；变速机构，其包括第一圈组件、第二圈组件和架组件(也被称作“变速机构架组件”)，其中第二圈组件驱动地接合VT的输出；行星齿轮组，其包括与输入轴驱动地接合的太阳齿轮、与变速机构架组件驱动地接合的齿圈和在行星架(也被称作“行星架组件”)上的一个或多个行星齿轮，行星齿轮安置成在太阳齿轮与齿圈之间的机械接合中；第一制动器，其联接到齿圈，并且被配置成当第一制动器接合时保持齿圈固定；以及第二制动器，其联接到行星架和第一圈组件，并且被配置成当第二制动器接合时保持行星架和第一圈组件固定。在图8中示出了这种实施例的示例。
在某些实施例中，无级变速器包括连续式无级变速模式和无限式无级变速模式。
在某些实施例中，当第一制动器接合并且第二制动器脱开时，齿圈和变速机构架组件都固定，以接合连续式无级变速模式。在某些实施例中，当变速器处于连续式无级变速模式时，输入动力通过行星架传到第一圈组件。
在某些实施例中，当第二制动器接合并且第一制动器脱开时，行星架和第一圈组件通过第二制动器保持固定，以接合无限式无级变速模式。在某些实施例中，当变速器处于无限式无级变速模式时，动力通过行星齿轮组的齿圈传递到变速机构架。在某些实施例中，在无限式无级变速模式下，变速机构提供倒车功能、停车功能和低速功能。
在某些实施例中，通过同时释放第一制动器和第二制动器之一并且同时采用第一制动器和第二制动器中的另一个来实现连续式无级变速模式与无限式无级变速模式之间的转换。
在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比以优化性能或燃料消耗。在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比以实现无级变速器的理想传动比。
在某些实施例中，连续式无级变速模式和无限式无级变速模式提供第二圈组件的重叠的旋转速度。在某些实施例中，连续式无级变速模式和无限式无级变速模式具有比输入轴的旋转速度低的、第二圈组件的旋转速度。在某些实施例中，在连续式无级变速模式中第二圈组件和无限式无级变速模式中第二圈组件的旋转速度与来自发动机的输入轴的旋转速度之间的关系如图9所示。
本发明提供了一种无级变速器，包括：变速机构，其包括：第一圈组件；驱动地接合到VT的输出的第二圈组件；以及架组件；行星齿轮组，其包括与输入轴驱动地接合的太阳齿轮、与第一圈组件驱动地接合的齿圈和在行星架上的一个或多个行星齿轮，行星齿轮安置于太阳齿轮与齿圈之间的机械接合中；第一制动器，第一制动器联接到第一圈组件，并且被配置成当第一制动器接合时保持行星齿轮组的齿圈和第一圈组件固定；以及第二制动器，其联接到行星架和架组件的变速机构架，并且被配置成当第二制动器接合时保持行星架与变速机构架固定。
在某些实施例中，无级变速器包括连续式无级变速模式和无限式无级变速模式。
在某些实施例中，当第二制动器接合并且第一制动器脱开时，行星架组件和变速机构架保持固定，以接合连续式无级变速模式。在某些实施例中，当变速器处于连续式无级变速模式时，动力通过行星架齿轮传递并且传到第一圈组件。
在某些实施例中，当第一制动器接合并且第二制动器脱开时，齿圈和第一圈组件保持固定，以接合连续式无级变速模式。在某些实施例中，当变速器处于无限式无级变速模式时，动力通过行星架组件传递到变速机构架组件。
在某些实施例中，在无限式无级变速模式下，变速机构提供倒车功能、停车功能和低速功能。在某些实施例中，通过同时释放第一制动器和第二制动器之一并且同时采用第一制动器和第二制动器中的另一个来实现连续式无级变速模式与无限式无级变速模式之间的转换。
在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比以优化性能或燃料消耗。在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比以实现VT的理想传动比。
在某些实施例中连续式无级变速模式和无限式无级变速模式提供第二圈组件的旋转速度的间隙。在一实施例中，能通过发动机速度调整来补偿间隙。在某些实施例中，在连续式无级变速模式中第二圈组件和无限式无级变速模式中第二圈组件的旋转速度与来自发动机的输入轴的旋转速度之间的关系如图11所示。
本发明提供了一种无级变速器，包括：输入轴；离合器，其包括联接到输入轴的第一离合器构件和第二离合器构件；变速机构，其包括：第一圈组件，其具有形成于其上的第二离合器构件；第二圈组件，其驱动地接合到VT的输出；以及架组件；行星齿轮组，其包括：与输入轴驱动地接合的太阳齿轮；在行星架(也被称作“行星架组件”)上的一个或多个行星齿轮，其与变速机构架组件驱动地接合；齿圈，其中行星齿轮组的齿圈保持固定；以及第一制动器，其联接到第一圈组件，被配置成当第一制动器接合时保持第一圈组件固定，其中当第一离合器构件与第二离合器构件接合时，第一圈组件与输入轴驱动地接合。
在某些实施例中，无级变速器包括组合的连续式无级变速/无限式无级变速模式(CVP/IVP模式)或无限式无级变速模式。
在某些实施例中，当离合器被接合时，第一圈组件和变速机构架均被驱动，以接合组合的连续式无级变速/无限式无级变速模式(CVP/IVP模式)。在某些实施例中，在组合的连续式无级变速/无限式无级变速模式下无级变速器产生位于在连续式无级变速模式与无限式无级变速模式中产生的各速度之间的、第二圈组件的旋转速度。
在某些实施例中，当第一圈组件保持与第一制动器保持固定并且离合器脱开时，接合无限式无级变速模式。在某些实施例中，在无限式无级变速模式下，动力通过行星齿轮组的行星架并且传递到变速机构架。在某些实施例中，变速机构在无限式无级变速模式下提供倒车功能、停车功能和低车速功能。
在某些实施例中，通过接合/脱开离合器和接合/脱开制动器来实现在连续式无级变速/无限式无级变速模式(CVP/IVP模式)与无限式无级变速模式(IVP)之间的转换。在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比，以优化性能或燃料消耗。在某些实施例中，变速机构在连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下连续地改变其扭矩比，以实现VT的理想传动比。
在某些实施例中，CVP/IVP模式和无限式无级变速模式提供第二圈组件的旋转速度的间隙。在一实施例中，能通过发动机速度调整来补偿间隙。在某些实施例中，在CVP/IVP模式中第二圈组件和在无限式无级变速模式中第二圈组件的旋转速度与来自发动机的输入轴的旋转速度之间的关系如图13所示。
在某些实施例中，添加齿轮箱使得在先前存在的间隙可能被完全覆盖而无需发动机速度调整。齿轮箱通过适当地选择在无级CVT中的比例、接合的离合器和齿轮箱传动比而允许从最大倒车速度到最大前进速度连续地改变速度。这种齿轮箱也可以允许增加在该实施例的最大倒车速度与最大前进速度之间的速度范围。
本发明提供了一种车辆传动系，其包括发动机，本文所描述的配置中任何配置并且对于本领域技术人员而言通过阅读本文的公开而显然的无级变速器、以及车辆输出。在某些实施例中，车辆输出包括轮差速器和车辆的一个或多个轮。在某些实施例中，车辆输出包括轮差速器和驱动轴。在某些实施例中，阻尼器安置于发动机与无级变速器之间。在某些实施例中，阻尼器包括至少一个扭转弹簧。
本发明提供了种方法其包括提供本文所描述的任何配置或者对于本领域技术人员通过阅读本文的公开显然的无级变速器。
本发明提供了一种方法，其包括提供本文所描述的任何配置或者对于本领域技术人员通过阅读本文的公开显然的车辆传动系。
示例1
在图4A中示出了本发明的一示例性实施，其包括CVT 3a。图4A示出了CVT 3a，其可以安置于车辆的传动系内。传动系可以包括马达，诸如内燃机(ICE)100，其可以经由输入轴1a连接到CVT 3a并且可选地具有在它们之间驱动地接合的离合器和/或阻尼器2。CVT 3a的输出50a可以驱动地接合到车辆差速器和轮4。描绘了图4A实施例的CVT 3a，其包括：输入轴1a；行星齿轮组5a，其通过其行星架(也被称作“行星架组件”)8a与输入轴驱动地接合；第一制动器16，其机械地联接到行星齿轮组的齿圈9a；变速机构10a(如在本申请中其它地方所描述)，其包括变速机构架组件13a、一组倾斜球14a、第一圈组件12a和第二圈组件11a，变速机构架组件械地联接到行星齿轮组5a的齿圈9a；以及第二制动器17，其机械地联接到行星齿轮组的太阳齿轮6a和第一圈组件12a。第二圈组件11a与CVT的输出50a驱动地接合。图4A的配置包括连续式无级变速模式以及无限式无级变速模式，该无限式无级变速模式提供停车、倒车和起动功能。
图4A的CVT 3a包括连续式无级变速模式和无限式无级变速模式。当第一制动器16接合并且第二制动器17脱开时，行星齿轮组的齿圈9a和变速机构架组件13a(也被称作“变速机构架”或者“变速机构的架”)保持固定，从而接合连续式无级变速模式。在处于这种模式时，动力可以通过行星齿轮系的太阳齿轮传递到第一圈组件，从而允许连续式无级变速模式。当第二制动器17接合并且第一制动器16脱开时，接合无限式无级变速模式。当第二制动器接合并且第一制动器脱开时，第一圈组件12a和太阳齿轮6a保持固定，并且由输入轴1a通过行星架8a和齿圈9a驱动变速机构架组件。使变速机构10a的球14a倾斜将允许第二圈组件11a和CVT输出50a从倒车到空挡到前进速度无级地转变，从而实现了CVT 3a的无限式无级变速模式。
图5示出了图4A的行星齿轮系构思的速度图。
图5的轴线表示变速机构第二圈组件的旋转速度。
如上文所描述，通过采用第一制动器16、从而保持行星齿轮组5a的齿圈9a以及变速机构球的行星架(变速机构架组件13a)固定，可使用连续式无级变速模式。动力通过太阳轮6a并且传到变速机构的第一圈组件12a。以连续式无级变速模式可实现的旋转速度可以观察为速度图上的区段19。总传动比是行星系传动比、变速机构传动比和最终驱动比的乘积。
在无限式无级变速模式下，采用第二制动器17，从而保持行星齿轮系5a的太阳齿轮6a和第一圈组件12a固定。动力通过行星齿轮组5a的齿圈9a传到变速机构球13a的行星架。这种模式提供倒车功能以及停车和低速。在无限式无级变速模式可实现的旋转速度可以观察为在速度图上的区段20。总传动比是行星系传动比、变速机构传动比和最终驱动比的乘积。作为参考，在点22处示出了示例ICE的转速。
在连续式无级变速模式与无限式无级变速模式的速度范围19与20之间可能存在较小间隙，并且将迫使发动机改变其速度，以便允许所有车辆速度。但因为这个间隙很小，使用者不会感觉到它，发动机速度将仅略微改变，并且这种设计无需额外齿轮箱来帮助避免它，然而在替代实施例中，可以设置一个额外齿轮箱。图4B描绘了添加了这种齿轮箱18的图4A的实施例。
通过同时释放第一制动器16和第二制动器17之一并且采用另一制动器来在连续式无级变速模式与无限式无级变速模式之间进行转换。这种实施例能在连续式无级变速模式与无限式无级变速模式中连续地改变其比例，以根据性能或燃料消耗目的提供发动机可实现的最佳比例。在手动或自动变速器中，仅可以提供某些预定和离散的比例，并且需要中断动力传输来转换比例。因此，在图4A的实施例中，在这个装置中仅中断动力以转换模式。这种配置的额外优点在于能选择小变速机构。
在某些实施例中(图4B)，添加齿轮箱使得在先前存在的间隙可能被完全覆盖而无需发动机速度调整。齿轮箱通过适当地选择在CVT中的比例、接合的离合器和齿轮箱传动比而允许从最大倒车速度到最大前进速度连续地改变速度。这种齿轮箱也可以允许增加在该实施例的最大倒车速度与最大前进速度之间的速度范围。
示例2
本发明提供了如图6所示的实施例，其包括行星齿轮组和两个制动器以保持行星架或太阳轮固定。本发明的这种示例性实施例在图6中示出，其包括CVT 3b。图6示出了CVT3b，其可以安置于车辆的传动系内。传动系可以包括马达，诸如ICE 100，其可以经由输入轴1b连接到CVT 3b并且可选地具有在它们之间驱动地接合的离合器和/或阻尼器2。如在其它实施例中，CVT 3b的输出50b可以驱动地接合到车辆差速器和轮4。图6实施例的CVT 3b被描绘为包括：输入轴1b；变速机构10b，其包括第一圈组件11b、第二圈组件12b、变速机构架组件13b和一组倾斜球14b；行星齿轮组5b，其包括齿圈9b、太阳齿轮6b、行星7b和行星架组件8b；第一制动器16；第二制动器17；以及CVT输出50b。图6的配置包括连续式无级变速模式以及无限式无级变速模式，该无限式无级变速模式提供停车、倒车和起动功能。
在图6的实施例中，马达100经由输入轴1b连接到行星齿轮组5b的齿圈9b。齿轮组的太阳齿轮6b连接到第二制动器17并且连接到变速机构架组件13b。行星齿轮组的行星架8b连接到变速机构10b的第一圈组件11b并且由第一制动器16保持固定。变速机构10b的第二圈组件12b通过CVT输出50b驱动地接合到车辆的差速器(和轮)4。如图6所示使用一系列齿轮或以另一方式可以实现这点。
图7示出了图6所示的配置的速度图。
图7的轴线表示变速机构第二圈组件的旋转速度。
在图6的实施例中，通过采用第二制动器17，从而保持行星齿轮组的太阳轮6b以及变速机构球的行星架固定，使用连续式无级变速模式。动力通过齿圈9b并且传到第一圈组件11b。以连续式无级变速模式可实现的旋转速度可以观察为速度图上的区段25。总传动比是行星系传动比、变速机构传动比和最终驱动比的乘积。
在图6的连续式无级变速模式中，采用第一制动器16，从而保持行星架和第一圈组件固定。动力通过行星齿轮组5b的太阳轮6b传递并且传到变速机构架13b。动力驱动变速机构架13b而第一圈组件11b保持静止。如在图5的实施例中，使球14b倾斜允许第二圈组件从倒车、空挡和前进速度无级地转变。因此实现了无限式无级变速模式。这种模式提供倒车功能以及停车和低速。其可以观察为图7的速度图上的区段26。作为参考示出了示例马达速度22。在连续式无级变速模式下，总传动比是行星系传动比、变速机构传动比和最终驱动比的乘积。
通过同时释放第一制动器和第二制动器之一并且采用第一制动器和第二制动器中的另一个来进行如图6中所实施的两种模式之间的转换。这种装置能连续地改变其比例以根据性能或燃料消耗的目的提供发动机可实现的最佳比例。在手动或自动变速器中，仅可以提供某些预定和离散的比例，并且需要中断动力传输来转换比例。在这个装置中仅中断动力进行模式转换。
示例3
本文提供了无级变速器和传动系的配置，其使用行星齿轮组和两个制动器来保持齿圈或行星架固定，如图8所示。本发明的这种示例性实施例在图8中示出，其包括CVT 3c。图8示出了CVT 3c，其可以安置于车辆的传动系内。传动系可以包括马达，诸如ICE 100，其可以经由输入轴1c连接到CVT 3c，并且可选地具有在它们之间驱动地接合的离合器和/或阻尼器2。CVT 3c的输出50c可以驱动地接合到车辆差速器和轮4。图8实施例的CVT 3c被描绘为包括：输入轴1c；变速机构10c，其包括第一圈组件12c、第二圈组件11c、变速机构架组件13c和一组倾斜球14c；行星齿轮组5c，其包括齿圈9c、太阳齿轮6c、行星轮7c和行星架组件8c；第一制动器28；第二制动器27；以及CVT输出50c。图6的配置包括连续式无级变速模式以及无限式无级变速模式，无限式无级变速模式提供停车、倒车和起动功能。那种配置的中心部分是变速机构10c，其操作在本文中在先前描述。在变速机构15c的每一侧上的球斜道15c提供传递扭矩所需的夹持力。由于具有两个制动器，这种配置包括连续式无级变速模式以及无限式无级变速模式，其提供停车、倒车和起动功能。无需起动装置，如滑动离合器或扭矩转换器，因为无限式无级变速模式负责起动功能。
马达100连接到行星齿轮组5c的太阳轮6c。行星架8c连接到第二制动器27并且然后连接到第一圈组件12c。行星齿轮组的齿圈9c连接到变速机构的架并且能由第一制动器28保持固定。
图9示出了那种配置的速度图。
轴线表示变速机构的第二圈组件的旋转速度。
如在图8中所描绘，通过采用第一制动器28，从而保持行星齿轮组的齿圈9c以及变速机构架13c固定，使用连续式无级变速模式。动力通过行星架8c并且传到第一圈组件12c。在CVP模式下可实现的旋转速度可以观察为速度图上的区段30。总传动比是行星系传动比、变速机构传动比和最终驱动比的乘积。
在无限式无级变速模式下，采用第二制动器27，从而保持行星齿轮组8c的行星架和第一圈组件12c固定。动力通过行星齿轮组5c的齿圈9c传到变速机构球的行星架。以图4A和图6的实施例的相同方式，这种动力流允许第二圈组件11c在倒车、空挡和前进速度之间无级地转变，从而在CVT3c输出50c处实现了无限式无级变速模式。这种模式提供倒车功能以及停车和低速。其可以观察为速度图上的区段31。作为参考示出了示例马达速度32。总传动比是行星系传动比、变速机构传动比和最终驱动比的乘积。
通过同时释放第一制动器和第二制动器之一并且采用第一制动器和第二制动器中的另一个来进行如图8中所实施的两种模式之间的转换。这种装置能连续地改变其比例以根据性能或燃料消耗的目的提供发动机可实现的最佳比例。在手动或自动变速器中，仅可以提供某些预定和离散的比例，并且需要中断动力传输来切换比例。在这个装置中仅中断动力进行模式转换。
示例4
在图10中示出了本发明的一示例性实施，其包括CVT 3d。图8示出了CVT 3d，其可以安置于车辆的传动系内。传动系可以包括马达，诸如ICE100，其可以经由输入轴1d连接到CVT 3d并且可选地具有在它们之间驱动地接合的离合器和/或阻尼器2。CVT 3d的输出50d可以驱动地接合到车辆差速器和轮4。图10实施例的CVT 3d被描绘为包括：输入轴1d；变速机构10d，其包括第一圈组件11d、第二圈组件12d、变速机构架组件13d和一组倾斜的球14d；行星齿轮组5d，其包括齿圈9d、太阳齿轮6d、行星轮7d和行星架组件8d；第一制动器33；第二制动器34；以及CVT输出50d。如在其它实施例中，CVT输出50d可以联接到车辆差速器和轮(未图示)。这种配置使用一个行星齿轮组和两个制动器来保持行星系齿圈9d和变速机构架13d固定。这种配置的中心部分是变速机构10d(这种变速机构在本文中在前面描述)。在变速机构15d的每一侧上的球斜道15c提供传递扭矩所需的夹持力。由于具有两个制动器，这种配置包括连续式无级变速模式以及无限式无级变速模式，无限式无级变速模式提供停车、倒车和起动功能。无需起动装置，如滑动离合器或扭矩转换器，因为无限式无级变速模式负责起动功能。
马达100(例如，内燃机)经由输入轴1d连接到行星齿轮组的6d。行星齿轮组的齿圈9d连接到第一制动器33并且连接到第一圈组件11d。行星架组件8d连接到变速机构10d的架，并且能由第二制动器34保持固定。
图11示出了那种配置的速度图。
轴线表示变速机构第二圈组件的旋转速度。
通过采用第二制动器34，从而保持行星架8d以及变速机构的架组件13d固定来使用连续式无级变速模式。动力通过齿圈9d传递并且传到第一圈组件11d并且通过变速机构10d，从而接合连续式无级变速模式。以连续式无级变速模式可实现的旋转速度可以观察为速度图上的区段35。总传动比是行星系传动比、变速机构传动比和最终驱动比的乘积。
在无限式无级变速模式下，采用第一制动器33，从而保持行星齿轮组的齿圈9d和第一圈组件11d固定。动力通过行星架8d并且传到变速机构架组件13d。如在图4A、图6和图8的实施例中，这因此允许无限式无级变速模式。这种模式提供倒车功能以及停车和低速。其可以观察为图11的速度图上的区段36。作为参考示出了示例马达速度37。总传动比是行星系传动比、变速机构传动比和最终驱动比的乘积。
通过同时释放第一制动器和第二制动器之一并且采用第一制动器和第二制动器中的另一个来进行如图10中所实施的两种模式之间的转换。这种装置能连续地改变其比例，以根据性能或燃料消耗的目的提供发动机可实现的最佳比例。在手动或自动变速器中，仅可以提供某些预定和离散的比例，并且需要中断动力传输来转换比例。在这个装置中仅中断动力进行模式转换。
示例5
在图12中示出了本发明的一示例性实施，其包括CVT 3e。图10示出了CVT 3e，其可以安置于车辆的传动系内。传动系可以包括马达，诸如ICE100，其可以经由输入轴1e连接到CVT 3e，并且可选地具有在它们之间驱动地接合的离合器和/或阻尼器2。CVT 3e的输出50e可以驱动地接合到车辆差速器和轮4。图12实施例的CVT 3e被描绘为包括：输入轴1e；变速机构10e，其包括第一圈组件11e、第二圈组件12e、变速机构架组件13e和一组倾斜的球14e；行星齿轮组5e，其包括齿圈9e、太阳齿轮6e、行星齿轮7e和行星架组件8e；第一制动器38；第一离合器39；以及CVT输出50e。在图12A中所描绘的变速器配置使用行星齿轮组、一个制动器和一个离合器。那种配置的中心部分是在本文中先前描述的变速机构10e。在变速机构15e的每一侧上的球斜道15c提供传递扭矩所需的夹持力。图12A的配置包括连续式无级变速/无限式无级变速模式以及无限式无级变速模式，其提供停车、倒车和起动功能。无需起动装置，如滑动离合器或扭矩转换器，因为无限式无级变速模式负责起动功能。
马达100，(例如，内燃机)连接到行星齿轮组5e的太阳轮6e。行星架组件8e连接到变速机构架组件13e，而行星齿轮组5e的齿圈9e总是保持固定。第一圈组件可通过制动器38保持或者通过离合器39连接到发动机。
图13示出了图12A的配置的速度图。
轴线表示变速机构的第二圈组件的旋转速度。
通过接合离合器39、将发动机与第一圈组件11e连接，因此使第一圈组件和变速机构架都被驱动，可使用无限式无级变速/连续式无级变速模式。这种无限式无级变速/连续式无级变速模式在速度方面处于无限式无级变速模式与连续式无级变速模式之间。总传动比是行星系传动比、变速机构传动比和最终驱动比的乘积。以无限式无级变速/连续式无级变速模式可实现的旋转速度可以观察为速度图上的区段41。
在无限式无级变速模式下，采用制动器38，可保持第一圈组件11e，同时脱开离合器38。动力通过行星架组件8e并且传到变速机构架组件13e。如在先前描述的实施例中，驱动变速机构架组件13e同时保持第一圈组件11e允许第二圈组件12e在正、负与空挡速度之间无级转变，从而实现了无限式无级变速模式。这种模式提供倒车功能以及停车和低速。其可以观察为图的速度图上的区段42。总传动比是行星系传动比、变速机构传动比和最终驱动比的乘积。
在无限式无级变速模式与无限式无级变速/连续式无级变速模式之间存在间隙，并且将通过改变发动机速度而覆盖该间隙，以允许全车辆速度。
通过释放离合器且接合制动器以从无限式无级变速/连续式无级变速模式转变为无限式无级变速模式来进行两种模式之间的转换。这种装置能在连续式无级变速与无限式无级变速/连续式无级变速模式中连续地改变其比例，以根据性能或燃料消耗目的提供发动机可实现的最佳比例。在手动或自动变速器中，仅可以提供某些预定和离散的比例，并且需要中断动力传输来切换比例。在这个装置中仅中断动力进行模式转换。那种配置的额外优点在于能选择较小的变速机构。
图12B描绘了具有齿轮箱40的图12A的实施例，该实施例具有齿轮箱40，该齿轮箱将CVT输出50e机械地联接到差速器4。添加齿轮箱使得在先前存在的间隙可能被完全覆盖而无需发动机速度调整。齿轮箱通过适当地选择在CVT中的比例、接合的离合器和齿轮箱传动比而允许从最大倒车速度到最大前进速度连续地改变速度。这种齿轮箱也可以允许增加在实施例的最大倒车速度与最大前进速度之间的速度范围。
本文所描述或者通过阅读本公开而对于本领域技术人员显然的无级变速器的实施例被设想到用于多种交通工具传动系中。就非限制性示例而言，本文所公开的无级变速器可以用于自行车、轻便摩托车、踏板车、摩托车、汽车、电动汽车、卡车、运动型多用途车(SUV)、割草机、拖拉机、收割机、农业机械、全地形车辆(ATV)、喷射式快艇、私人水上交通车辆、飞机、列车、直升机、公共汽车、铲车、高尔夫推车、机动船、蒸汽动力船、潜艇、宇宙飞船或采用变速器的其它交通工具。
虽然本文的附图和描述针对于球型变速机构(CVT)，设想到其它型式变速机构(CVT)的替代实施例，诸如可变直径滑轮(VDP)或Reeves驱动，超环面或基于滚轮式CVT(滚轮式(Extroid)CVT)、磁性CVT或mCVT、棘轮式CVT、静液压CVT、Naudic增量CVT(iCVT)、锥形CVT、径向滚轮CVT、行星齿轮系CVT或任何其它型式的CVT。
虽然在本文中示出和描述了本发明的优选实施例，对于本领域技术人员显然这些实施例仅为了举例说明而提供。在不偏离本发明的情况下，本领域技术人员将想到许多变型、变化和替代。应了解本文所描述的本发明的实施例的各种替代可在实践本发明中采用。预期下文的权利要求限定了发明的范围且由此涵盖在这些权利要求和其等效物内的结构和方法。

Claims (15)

1.一种无级变速器，包括：
输入轴，所述输入轴适于与发动机驱动地接合；
行星齿轮组，所述行星齿轮组与所述输入轴驱动地接合；
第一制动器，所述第一制动器机械地联接到所述行星齿轮组的外齿圈；
变速机构，所述变速机构包括变速机构架组件、第一圈组件和第二圈组件，所述变速机构械地联接到所述行星齿轮组的齿圈；以及
第二制动器，所述第二制动器机械地联接到所述行星齿轮组的太阳齿轮和所述变速机构的所述第一圈组件，
所述变速机构的第二圈组件驱动地接合到所述无级变速器的输出。
2.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于包括：连续式无级变速模式和无限式无级变速模式。
3.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，当所述第一制动器接合并且所述第二制动器脱开时，所述行星齿轮组的所述齿圈和所述变速机构的架保持固定，从而接合连续式无级变速模式。
4.根据权利要求2所述的无级变速器，其特征在于，当变速器处于连续式无级变速模式时，动力通过所述行星齿轮组的所述太阳齿轮传递到所述第一圈组件。
5.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，当所述第二制动器接合并且所述第一制动器脱开时，所述行星齿轮组的所述太阳齿轮和所述第一圈组件保持固定，从而接合无限式无级变速模式。
6.根据权利要求5所述的无级变速器，其特征在于，在所述无限式无级变速模式下，动力通过所述行星齿轮组的所述齿圈传递到所述变速机构的架组件。
7.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，在所述无限式无级变速模式下，所述变速机构提供倒车功能、停车功能和低速功能。
8.根据权利要求2所述的无级变速器，其特征在于，通过同时释放所述第一制动器和所述第二制动器之一并且同时采用所述第一制动器和所述第二制动器中的另一个来实现连续式无级变速模式与无限式无级变速模式之间的转换。
9.根据权利要求2所述的无级变速器，其特征在于，所述变速机构在所述连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下均连续地改变其扭矩比，以优化性能或燃料消耗。
10.根据权利要求2所述的无级变速器，其特征在于，所述变速机构在所述连续式无级变速模式和无限式无级变速模式下均连续地改变其扭矩比，以实现无级变速器的理想传动比。
11.根据权利要求2所述的无级变速器，其特征在于，所述连续式无级变速模式和无限式无级变速模式提供所述第二圈组件的旋转速度的间隙，其中能通过对发动机速度的调整来补偿所述间隙。
12.根据权利要求11所述的无级变速器，其特征在于，在所述连续式无级变速模式中所述第二圈组件的旋转速度和所述无限式无级变速模式中所述第二圈组件的旋转速度与来自所述发动机的所述输入轴的旋转速度之间的关系如图5所示。
13.一种包括提供根据权利要求1所述的无级变速器的方法。
14.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于包括：牵引流体润滑剂。
15.一种车辆，其包括根据权利要求1所述的无级变速器。
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