CN105992893A - 变速器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种变速器，包括围绕变速器轴线转动的第一和第二座圈，至少一个滚动元件置于所述座圈之间的腔中。驱动配置中，驱动力在所述座圈和所述或每个滚动元件之间传输；并且在空挡配置中，所述或每个滚动元件和/或座圈设置成所述座圈可相互独立的移动。在操作所述变速器的方法中，所述空挡配置通过移动所述或每个滚动元件至一位置而获得，在所述位置其停止与至少一个所述座圈相接触。所述驱动配置通过移动所述或每个滚动元件至一位置而获得，在所述位置其与两个所述座圈相接触。

Description

变速器
背景技术
本发明涉及变速器。
关于这一点，变速器是一种将两个可转动元件相互连接的传动部件，在转动时，两个元件具有以比率(称为“变速器比率”)相互关联的转速，该比率可在最小变速器比率和最大变速器比率之间基本上无级地变化。本发明可以一系列变速器类型实施，尤其是牵引力滚动类型。这类变速器可包括球轴承-环类型的变速器(例如Kopp变速器)、半环形变速器、“Milner”变速器和环形变速器。
全环形变速器
称为环形变速器的变速器分为两个主要类别：“半环形”和“全环形”，这样称呼是因为变速器的输入和输出工作表面之间具有环形(或半环形)腔。在全环形变速器中，每个可转动元件驱动位于变速器中各自的座圈(race)，座圈围绕共同轴线(“变速器轴线”)转动。每个座圈具有工作表面，其设置为使得工作表面在与变速器轴线平行的方向上彼此面对。每个工作表面中形成具有弓形截面的环形凹进，其与变速器轴线共轴。这些凹进设置成使其位于共同的假想圆上，假想圆的平面与变速器轴线相交并且其中心位于与座圈平行并在座圈中等距隔开的平面(“中心面”)中。通过在变速器轴线周围延伸假想圆，工作表面占据圆环(torus)边界的相对区域。因此，工作表面和座圈之间的空间被称为“环形腔”。假想圆的中心相对于变速器轴线的半径被称为“环形半径”，并且假想圆的半径被称为“环形的小半径”。
典型地，在环形腔中设有几个滚动元件。每个滚动元件在各自的托架中运送。这些滚动元件相对于托架自由的围绕各自的滚动元件轴线(与滚子的平面正交)转动。一个座圈(称为“输入座圈”)围绕变速器轴线的转动致使与其接触的每个滚动元件转动。这转而致使输出座圈在与输入座圈相反的方向上转动。类似地，围绕变速器轴线对输入座圈施加转矩致使反方向的转矩施加在输出座圈上。在这样的转动中，滚动元件会围绕在各工作表面上定义的各圆形接触轨迹与输入座圈和输出座圈接触。如果这些轨迹相对于变速器轴线具有相同的半径，那么输出座圈和输入座圈会具有相同的转速。然而，如果输入座圈上的轨迹的半径(“输入半径”)与输出座圈上的轨迹的半径(“输出半径”)不相等，那么输出座圈的速度会大于或小于输入座圈的速度。总的来说，变速器比率(本文中定义为输出速度除以输入速度)会等于输入半径除以输出半径。每个托架可倾斜，使得可改变输入和输出半径。
刚刚描述的变速器可称为“单滚子”变速器，因为在座圈之间的动力路径中只有一个滚动元件(虽然可以平行存在多个)；典型地，每个托架因此只包含一个滚动元件。在可替代的“双滚子”的情况中，滚动元件成对设置，并且每个托架典型地含有两个滚动元件。每个滚动元件具有与两个座圈之一的各自工作表面接触(适于下文中的讨论)的座圈接触滚动表面，以及与该对中另一个滚动元件的滚子驱动滚动表面接触的滚子驱动滚动表面。座圈接触滚动表面是部分球形的并且滚子驱动滚动表面是截头圆锥形的。一个座圈(在此处讨论中称为“输入座圈”)围绕变速器轴线的转动致使每个与其接触的滚动元件转动。这转而致使该对中另一滚动元件转动，从而导致输出座圈与输入座圈在相同方向转动。类似地，围绕变速器轴线对输入座圈施加转矩致使同方向的转矩施加在输出座圈上。
每个托架被配置为使得其可移动从而改变输入和输出半径，这种运动称为“倾斜”。至少当变速器在均衡条件下运行时，输入和输出半径对称的围绕环形半径设置。
本说明书中“接触”意指在工作表面和滚动表面之间的接触。然而，这是为了表述方便而采用的简化。大多数环形变速器的实施例使用牵引驱动力运行。也就是说，工作表面和滚动元件至少部分地浸入或涂覆牵引流体。这具有在其压力超过阈值时粘度快速增加的性质。随着座圈转动，牵引流体被拉入形成在滚动元件和工作表面之间的夹子(nip)从而在滚动元件和工作表面之间创建牵引流体薄层，因此，准确的说，它们之间不会有直接接触。根据上下文的需要，全文中使用的术语“接触”应理解为包括通过牵引流体接触，以及直接接触。
为了达到满意的牵引力驱动，施加了端部载荷，其促使座圈沿着变速器轴线彼此靠近。优化端部载荷以平衡提供足够载荷从而在工作表面和滚动表面之间的交界面产生充足牵引力的要求，但是需要足够低而不在变速器效率和耐久性方面妥协。在许多实施例中，作为对端部载荷的响应，座圈可沿着变速器轴线进行轻微的移动。
在上述单滚子和双滚子全环形变速器的一般布置中，可具有大量变速器，涉及托架的控制、安装和运动自由度，座圈数量和配置，滚动元件的数量和配置等。
对术语“输入”和“输出”的使用不应作为对这些部件进行功能性或结构性的限制，它们仅作为标签。变速器运行时可整体上是对称的。典型地，这样选择以在特定上下文中提供简明易懂的描述。例如，在机动车传动情况下，输入会连接到原动机，输出会连接到最终的驱动系统来指示流过变速器的动力的正常方向。然而，应理解的是当机动车处于超限情况时，发动机制动会导致动力从变速器的输出流回输入。
在本说明书的提示中，术语“变速器”指代上述的单滚子全环形变速器，除非另有指明，但是应理解的是本发明的实施例不限于这样的变速器。
变速器控制
有两种主要策略用于控制变速器：转矩控制和比率控制。
转矩控制在多速传动中不是直接等效的，因为它依赖于变速器的本质产生的特性。转矩控制已经在许多公开中描述过，包括涉及图1-3的WO-A-2010/070341，会在此简单对其进行描述，使本发明变得容易理解。
转矩控制依赖于具有如下几个设计特性的变速器：
-每个托架具有围绕反作用轴线转动的自由度，该反作用轴线向中心平面倾斜小角度；以及
-每个托架可在驱动器的作用力下沿着该反作用轴线轴向移动。
需要注意的是，这些要求中的第一个意为在转矩控制下，倾斜角不是直接由驱动器控制的。
每个座圈向每个滚动元件施加作用于工作表面切线方向的力。因此，每个驱动器必须提供相等且反向的切线力以保持相应的滚动元件的滚动轴线沿着反作用轴是固定的。如果驱动器施加的力改变，作用于托架上的力变得不平衡，因此滚动轴线会移动。变速器的几何形状被设置为(使用不会在此处讨论的考虑)使得在沿着反作用轴线的运动下，产生围绕反作用轴线的力偶(couple)从而致使托架转动。这改变倾斜角，因而改变变速器比率，以这样的方式来减缓作用于托架上的力的不平衡。托架会因而会朝向力变得平衡的新倾斜角移动。因此，驱动器施加的力决定跨越变速器产生的转矩。在转矩控制的变速器中，滚子和托架的位移响应于速率的改变、倾斜从而适应跨越变速器存在的瞬时比率。
比率控制与具有多离散分隔比率的传动的控制相类似。在比率控制布置中，滚子和托架的位移通过不响应于滚子托架受到的反作用力的方式进行控制。托架的移动方式使其直接致使滚动轴线倾斜至需要的角度来实现目标比率。
本发明的目的
在许多情况中，在传动系统中使用变速器从而将驱动力从原动机传输至设备，在一些运行情况中设备不需要被驱动。例如，当设备为增压器并且原动机为内燃机(ICE)，如果发动机运行情况不需要增压器进行增压，其不需要被驱动。在这种情况下，需要用于驱动变速器和设备的能量达不到有用的结果，因此表示为损失，其可增加系统的总动力消耗。在用于驱动机动车的ICE中，这显示为增加燃料消耗。
因此，期望的是提供将被驱动设备从驱动工具(例如ICE的原动机)中断连的可能性。
传统传动系统通常以空挡状态为特征，该空挡状态中，当不需要被驱动时，被驱动设备是可断连的。该空挡状态可通过使用离合器，典型地为摩擦式(例如湿式多点离合器)或正向驱动式(例如爪式离合器)。离合器通常需要专用驱动器，其与那些需要用于传动操作的驱动器是分离的。即使离合器可纳入传动中，相比于无离合器系统，其通常会增加复杂度。
本发明的目的是在传动系统中提供一种工具，通过该工具，在空挡状态中，被驱动设备可操作地从其驱动工具断连，而无需提供分离的离合器组件或相关的驱动部件。
关于这一点，从第一方面，本发明提供一种变速器，包括围绕变速器轴线转动的第一和第二座圈，至少一个滚动元件置于所述座圈之间的腔中，其中：
-在驱动配置中，驱动力在所述座圈和所述或每个滚动元件之间传输；并且
-在空挡配置中，所述或每个滚动元件和/或座圈设置成所述座圈可相互独立的移动。
虽然已知的是在牵引动力变速器中改变端部载荷以响应于通过变速器传输的转矩，通常假设端部载荷足够保持以最小滑动穿过变速器的驱动力。本发明通过在滑动模式下操作变速器触点来将离合器的功能结合至变速器本身。如果变速器触点动力和温度保持在可接受范围内，则这样的滑动和动力传递是可承受的而不会损伤。
在本发明典型实施例中，在驱动配置中，驱动力在座圈之间由牵引流体介质通过滚动元件传输。最典型的是，在腔中设置了多个滚动元件。
在本发明实施例中，可通过降低端部载荷使变速器进入空挡配置，其转而降低座圈和滚动元件之间的接触牵引(剪切)力并趋于零。随后的端部载荷的重新施加产生剪切力从而使变速器返回至驱动配置。
在这样的实施例中，端部载荷可通过液压驱动控制，其中施加在端部载荷控制系统的液压根据将通过变速器传输的转矩改变，或降低以进入空挡配置。
可替代地，可通过机械系统部分地或全部地施加端部载荷。由于相关联的液压装置的缺失，后者的布置通常是最经济的实施方式，用于紧凑、低成本变速器。合适的机械系统典型地包括凸轮布置，其通过链节传输转矩至一个或两个座圈，并施加轴向端部载荷夹紧力至直接与传输的转矩相关的滚子。该链节典型地包括低摩擦滚动单元，置于凸轮的圆周斜坡，以使转矩和轴向端部载荷数学上通过与滚动元件半径相乘的斜坡角的“切线”相关：
轴向端部载荷～转矩/(tan(斜坡角)*半径)
可包括与凸轮相连的弹簧使得它预载所述凸轮，并即使在没有通过凸轮传输的转矩时，为变速器提供最小端部载荷，。可替代地或额外地，可设置弹簧与凸轮平行，使得其增加载荷至凸轮产生的轴向载荷上。在这样的实施例中，弹簧典型地置于链节的输入和被驱动座圈之间，也就是说，在驱动构件和座圈之间。
可操控机械端部载荷夹紧系统以根据需要致使其激励或去激励。这两种情况可相互单独地考虑。
本发明具有特定但不唯一的对环形和尤其是全环形变速器的应用。这样的变速器具有几何形状使得滚动元件位于腔中，其宽度在滚动元件的平面中通常与滚动元件的直径(加上牵引流体层的厚度)相等。随着滚动元件倾斜并伴随变速器比率变化，夹紧滚动元件的座圈不因此在轴向移动实际距离。因此，倾斜滚动元件的轨迹描述了环形截面的圆。
在本发明的实施例中，输入和/或输出座圈的形状和尺寸被设计为包括断连区域，在断连区域中滚动元件不与所述或每个座圈接触，断连区域临近滚动元件和座圈之间接触的区域。因此，当滚动元件移动至断连区域时，变速器进入空挡配置。
优选地，断连区域在变速器运行范围的低比率端，并且被驱动设备连接至变速器的输出。因此，随着变速器比率由高至低，其后随着变速器进入空挡配置，被驱动设备可从驱动工具断连。被驱动设备在最低速度被驱动，在变速器从驱动配置转换到空挡配置期间，原动机具有相对于被驱动设备的最高机械增益。这样的实施例可作为起动配置，可以使载荷起作用。进一步地，这样的实施例可操作以在驱动没有实用目的时断连被驱动设备，从而减少原动机的阻力。
在全环形变速器的情况下，断连区域可通过在内触点区域(即，座圈的“毂”)，相比于其临近的相同座圈的区域，增加小环形半径形成。可替代地，断连区域可通过在外接触区域(即，座圈的外围附近)，相比于其临近的相同座圈的区域，增加小环形半径形成。本发明实施例可包括止挡工具，操作以限制所述座圈可移动靠近彼此的程度，所述止挡工具代替所述或每个滚动单元来有效的携带所述端部载荷。这保证当滚动元件移动入断连区域时，施加的端部载荷由止挡工具承载而不是滚动元件。因此夹紧滚动单元的载荷减少至驱动力不会再通过变速器传输的程度。因此，变速器处于空挡配置中。
典型地，倾斜角不是直接改变的，而是对座圈和滚动元件之间作用的力的响应而改变。这通常称为滚动元件转向效果，因为滚动元件由座圈转向(倾斜)。然而，当变速器处于空挡配置，只有很少或没有正常接触力作用在座圈和滚动元件之间，所以常用的改变倾斜角的机制是不可用的。因此，典型地，必须提供重新配合工具来实现变速器从空挡到驱动配置的变化。典型地，重新配合工具通过直接移动滚动元件来改变倾斜角。为了进入驱动配置，滚动元件必须致使座圈移动远离端部载荷从而在其间容纳滚动元件。因此，优选的是，滚动元件可以足够的机械增益作用在座圈上以允许使用低力驱动器控制滚动元件。座圈可包括设计形状的构造来增加滚动元件可施加在座圈上的力或机械增益。这样的构造可包括形成在座圈工作表面中的斜坡。
如上所述，本发明实施例可通过比率控制进行控制。在优选的本发明的比率控制的实施例中，座圈具有输入表面和输出表面以及在输入和输出表面之间定义的环形腔；滚动元件置于输入和输出表面之间并在各自接触区域与其驱动配合，滚动元件安装在托架组件上，围绕滚动轴线转动，滚动元件自由的围绕倾斜轴线枢转，倾斜轴线穿过滚动元件垂直于滚动轴线，并在滚子中心与滚动轴线相交，作为为座圈的转速的比率，变速器比率的变化随着倾斜角的变化而产生；其中滚动元件可经受围绕纵倾轴线的枢转运动，纵倾轴线穿过接触区域；围绕纵倾轴线的枢转运动改变纵倾角，因而促使滚动元件围绕其倾斜轴枢转并从而提供变速器比率变化。这种用于控制变速器的布置被称为“纵倾转向”。
在这样的实施例中，纵倾转向控制可用于致使滚子朝向断连区域倾斜，使得变速器进入空挡配置。
当处于空挡配置中，纵倾轴线的改变自身不会导致滚子转向回配合区域使得变速器进入驱动配置。因此，可替代地，托架的纵倾轴线的变化可致使托架(例如，凸角)的接触部分或与托架紧固的接触部分与相对于变速器外壳固定的构造相接触，这种接触促使托架直接改变其倾斜角并从而使与托架相关联的滚子有效的与座圈驱动接触，并从而重新建立变速器的驱动配置。
该构造可固定至(或大体上固定)反作用构件、变速器主轴或变速器的其他部件以使其可在托架上施加需要的力来促使其趋向驱动配置。
接触部分(例如凸角)位于托架一侧，当纵倾输入促使托架朝向驱动配置(或如果座圈和滚动元件之间有接触时会实现)时，促使滚子朝向驱动配置。
存在脚轮轴线的地方，当纵倾输入起作用以移动托架朝向驱动配置(或如果座圈和滚动元件之间有接触时会实现)，接触部分从脚轮轴线偏移以使该构造在托架上施加进动力偶。
当纵倾转向变速器具有凸轮转向布置，其中纵倾和比率角与凸轮的轮廓相关，或在转矩控制变速器的情况下，其中平移、纵倾和比率角与凸轮的轮廓相关，等价(或虚拟)转向轴线，托架围绕该转向轴线被限制进动。在这种情况下，接触部分从等价转向轴线偏移以使当纵倾输入起作用以促使托架朝向驱动配置(或如果座圈和滚动元件之间有接触时会实现)时，该构造在托架上施加进动力偶。
当托架由控制构件纵倾，托架的第一部分径向移动远离变速器轴线并且第二部分径向移动靠近变速器轴线。接触部分可位于第一或第二托架部分上，并从脚轮轴线或等同转向轴线偏移。
接触部分和/或固定构造可相对于变速器轴线在滚动元件径向。接触部分和/或固定构造可相对于变速器轴线在滚动元件的内径向(朝向变速器轴线)或外径向。
接触部分可为从纵倾轴线是径向地，以使该构造在随着托架由控制构件纵倾而平移的点处与托架接触。
在本实施例中，两个托架均在平面一侧被驱动，该平面包括变速器轴线，并且腔内有两个托架，优选地，接触部分和/或构造在第一托架外径向，并且相对于变速器轴线在第二托架内径向。
在实施例中，驱动配置在变速器的至少一个座圈转动时可被重建。可替代地，滚动元件可被移动至一位置，在该位置，当变速器没有运动或没有被驱动，驱动模式可被重建。
实施本发明的变速器可包括单环形腔。可替代地，其可包括两个或多个具有相关的滚动元件的腔以及其他部件。在包括多个腔的实施例中，每个可以是基本上一样的，以使每个可进入空挡配置。可替代地，仅一个或非全部腔可进入空挡配置。
第二方面，本发明提供一种驱动系统，包括原动机，根据本发明第一方面的变速器，具有连接至原动机输出的座圈，以及连接至变速器另一座圈的被驱动设备。
可替代地或额外地，可替代实施例可操作以使被驱动设备由变速器在变速器由驱动配置进入空挡配置之前的最大比率下驱动。这样的布置可用于防止被驱动设备过速。
在驱动系统的典型布置中，原动机为内燃机，并且被驱动设备为辅助设备，例如机动车内的辅助设备。本发明实施例的典型应用包括增压器，用于将空气传递至内燃机的入口。增压器被要求仅当驾驶员动作要求发动机的高输出功率时，传递大量空气并产生高压力。由于仅在特定时刻需要增压器产生高速气流，有利的是选择性地将驱动工具从增压器断连以在不需增压气流时减小损失。这样的驱动系统可用于操作以使当内燃机的速率超过阈值时，变速器总是处于驱动配置。有利的是，这保证被驱动设备不会在发动机速度阈值之上使用变速器触点进行配合，该阈值对应于变速器的功能限制，超过该阈值被驱动设备的起动可致使这种滑动从而导致座圈或滚动元件表面的损坏。
增压器可包括多个不同类型的压缩机，包括但不限于，动态压缩机(例如离心式增压器)和正位移压缩机。驱动系统可进一步包括增速阶段，操作以增加驱动输入至增压机的速度。增速阶段可包括本轮，尤其是，牵引本轮。
可替代地，本发明的实施例可用于驱动(在其他设备中)油泵、水泵、电子发电机或交流发电机，或空调压缩机。
在特定实施例中，变速器可包括具有单腔的牵引驱动变速器，这典型地需要推力轴承来承受端部载荷，同时适应输入和输出座圈之间的速度差。在本实施例中，变速器的损失包括接触损失和来自推力轴承的损失。
在进一步的应用中，本发明一实施例可用在用于飞轮的驱动系统中，用于存储能量为了随后的回收并用于有用的工作。例如，飞轮可存储从机动车减速(称为“动能回收系统”或“KERS”)所回收的动能。飞轮驱动系统被要求用于间歇地交换能量(例如，当刹车或加速时)--当巡航或静止时没有这样的要求。因此有利的是当与飞轮的能量交换不是必须时，将驱动工具从飞轮断连，从而在飞轮传动中降低损耗。
第三方面，本发明提供了一种操作变速器的方法，其可选的实施了本发明的第一方面，包括围绕变速器轴线转动的第一和第二座圈，至少一个滚动元件置于所述座圈之间的腔中，所述方法中：在驱动配置中，驱动力在所述座圈和所述或每个滚动元件之间传输；并且在空挡配置中，所述或每个滚动元件和座圈设置成所述座圈可相互独立的移动；其中所述空挡配置通过移动所述或每个滚动元件至一位置而获得，在所述位置其停止与至少一个所述座圈相接触。
第四方面，本发明提供一种操作变速器的方法，所述变速器包括围绕变速器轴线转动的第一和第二座圈，至少一个滚动元件置于所述座圈之间的腔中，所述方法中：在驱动配置中，驱动力在所述座圈和所述或每个滚动元件之间传输；并且在空挡配置中，所述或每个滚动元件和座圈设置成所述座圈可相互独立的移动；其中所述驱动配置通过移动所述或每个滚动元件至一位置而获得，在所述位置其与两个所述座圈相接触。
本发明第一方面的可选的和优选的特征可用于本发明的第二和第三方面。
本发明的实施例将以实例形式并结合附图进行详细描述，其中：
图1示出本发明一实施例的变速器的部分；
图2示出变速器的细节，通过该变速器实现用于驱动力重新配合的工具；
图3为作为前述图中的变速器的部件的座圈的截面图；
图4a，5a，6a和7a示出作为本发明一实施例的部件的座圈连同与其接触的滚动元件的几种可替代配置；
图4b，5b，6b和7b分别示出图4a-7a中A，B，C和D的放大的细节；
图8示出本发明另一可替代实施例；
图9示出图8中变速器在配合(驱动)配置中接近断连区域；
图10示出图9中变速器在空挡配置中；
图11示出图10中变速器被驱动从而经历重新配合；
图12示出图11中变速器被驱动从而远离断连区域；
图13示出在内燃机上安装增压器的示意图，该内燃机包括结合了实施本发明的变速器的驱动系统；
图14示出实施本发明的变速器的截面；
图15示出根据本发明一实施例的自供给能量的轴向载荷设备；
图16示出根据本发明一实施例的另一自供给能量的轴向载荷设备的截面；以及
图17a和17b示出了变速器座圈的可替代实施例，该座圈包括根据本发明一实施例的轴向载荷机制的一部分。
参照附图，实施本发明的变速器包括第一和第二座圈作为变速器的输入和输出。在图14中示出了两个座圈，但在其他附图中，仅示出座圈10。每个座圈大体上为圆盘形状，并安装为用于围绕共同变速器轴线A-A转动。在座圈10之间设置两个滚动元件12来将驱动力通过介于中间的牵引流体从一个座圈传递至另一个。每个滚动元件12在各自托架14上被运载用于转动，每个托架自由的移动以改变滚动元件12的倾斜角。座圈10的转速的比率—变速器比率—由滚动元件12的倾斜角决定。施加了端部载荷以促使座圈10朝向另一个座圈移动，从而以足够通过牵引流体在座圈和滚子之间传递驱动力的力夹住滚动元件。
对于本领域技术人员来说，可使用已知的多种布置中的一种来施加端部载荷。这可包括但不限于例如在GB-A-2438412或WO-A-2011051702中公开的单液压端部载荷活塞，或可替代的布置。
在本实施例中，倾斜角以及变速器比率用“纵倾转向(pitch steer)”机制进行控制，正如GB-A-2499704和本申请人的其他申请中所公开。每个托架14在可由驱动器5轴向驱动的驱动轴16上运载，从而致使滚动元件12经历围绕纵倾轴线的枢转运动，如图2和8所示，该轴线穿过座圈-滚子接触区域13。这种枢转运动要求很小的力，因此这种控制布置带来的优势是驱动器5的尺寸小并且成本低。滚子的纵倾致使在座圈和滚动元件在每个接触13的区域中的区域线性速度之间产生角度(称为“转向角”)。参照图8，滚动元件12被限制在围绕脚轮(castor)轴线Y-Y进动，该脚轮轴与环形中心平面(该平面的轴由轴线Z-Z示出)的倾斜角为“α”。随着滚动元件围绕脚轮轴线Y-Y进动，其经历两种模式的角度改变：(i)倾斜，致使接触区域13的位置相对于变速器轴线A-A移动，因此变速器比率改变，以及(ii)纵倾运动，由于驱动器5的初始输入而消除了产生的转向角，并且比率角变化直至转向角消除；每个枢转输入至滚动元件12因而导致相应的滚动元件12的比率角和特定的变速器比率。轴16在第一方向的运动趋向于增加变速器比率，当在相反方向运动时趋向于降低变速器比率(该方向由字母C表示)。然而，需要理解的是本发明的操作规则可适用于使用其他可选的部件布置和控制机制的变速器，包括但不限于在WO-A-2011067602或WO-A-2007065900中公开的布置。
在上述描述的程度上，已知变速器的布置，不再对包含在本领域中的变速器的结构的细节进行描述。
与传动变速器相比，本实施例的至少一个座圈10具有修改后的形状，正如将要参照图3，4a和4b进行描述的。
传统的座圈10具有工作表面，工作表面具有位于工作表面内的、与变速器轴线A-A同轴的工作区域20。在本实施例中，工作区域径向从变速器轴线A-A向外延伸形成断连区域22。断连区域22位于与变速器轴线A-A同轴的工作表面内，断连区域22的小半径大于工作区域20的小半径。工作区域20和断连区域由斜坡(ramp)24相互连接，该斜坡为工作区域20和断连区域22之间提供平滑过度。限位壁26从断连区域22的外围向外突出并包围该外围。
当滚动元件12移动至一倾斜角使得它们通过牵引流体介质与工作区域20相接触时，变速器以与传统环形变速器基本一致的方式运行。这被称为驱动配置。如果滚动元件12移动至一倾斜角使得它们临近断连区域22，驱动力不会在滚动元件12和座圈10之间传递，从而使得座圈10之间相对独立的转动。这被称为空挡配置。
在空挡配置中，端部载荷致使座圈朝向另一座圈沿着变速器轴线A-A移动至限位位置。在限位位置，滚动元件12不与断连区域22强制接触。这带来两种结果：(i)驱动力不从座圈10传递至滚动元件12，(ii)滚动元件不可由座圈“转向”至期望的倾斜角，从而消除滚动元件的倾斜角的控制。由于斜坡24和限位壁26的存在，滚动元件12的倾斜被保持在可以保证其临近断连区域的范围中。
图5a和5b示出上述实施例的变化。不同于由斜坡将工作区域20与断连区域22相连，在其间存在平滑过渡，具有小半径逐渐增加的、定义工作表面的圆环。在该实施例中，随着滚动元件在断连比率22和工作区域20之间移动时，夹紧载荷逐渐增长。这具有在从空当配置向驱动配置改变中可以穿过变速器的逐渐增加转矩的效果，可被用于控制变速器已经承受的载荷的量，例如在被传输驱动力的系统的惯性起动期间。
在图6a和6b实处的可替代配置中，断连区域从座圈10中省略，这非常像传统变速器。在这样的实施例中，空挡配置由使滚动元件12移动至超过座圈的径向外边缘来实现。这带来的优势是由于滚动元件和座圈之间的摩擦带来的阻力损失在空挡配置中被最小化，并且座圈的直径可小于其他实施例。
图7a和7b示出图6a和6b的布置的变化。在本实施例中，座圈10具有外围唇(lip)36a。唇36a在座圈10上提供外围斜坡。在空挡配置中，滚动元件12相对于座圈10基本是自由的，从而在空挡配置中提供前述实施例的低阻力的优势。斜坡的存在使得通过变速器的驱动力的重建率得到控制，如在图4a和4b的布置中所示。
当变速器在空挡配置中时缺少操作滚子转向机制还要求使得变速器回复驱动配置的机制。
下面的描述参照附图2和9-12。在本实施例中，重新配合机制包括从每个托架14突出的各凸角(lobe)30和相应的、相对于变速器内部部件固定的销32。接下来参照图9-12描述变速器解除配合以及随后重新配合的顺序。图9示出滚动元件12通过滚子托架的上部在C方向的运动而纵倾，该运动由驱动器5(未示出)实现。这致使滚子围绕穿过接触区域的轴线纵倾，以使其转向至新的进动角，该进动角与增加的倾斜角和新的较小的变速器比率相对应。在滚动元件12的阈值倾斜角处，滚动元件与工作区域不再接触并临近一个座圈(未示出)的断连区域，这使得变速器进入空挡配置。在空挡配置中凸角30位于与销32相对的位置。
如图11所示，轴16在趋向于增加变速器比率的方向上的运动使得凸角30与销32稳固接触。这通过凸角30对托架14施加转矩，使得托架14的倾斜角直接变化，从而将滚动元件12从断连区域22朝向工作区域20移动。随着滚动元件12跨越斜坡24移动，促使座圈10沿着变速器轴线A-A分离，这重建了端部载荷，将滚动元件12夹在座圈之间，从而重建通过变速器的驱动力。
如图12所示，轴沿着C方向的进一步运动致使滚动元件12转向至较高比率，凸角30随之移动远离销30。滚动元件12被座圈10转向并且变速器处于驱动配置中。
当变速器比率被设为不是1:1时，滚动元件12在一半径下与一个座圈10接触，该半径小于其他座圈。在较小半径下被接触的座圈10被称为“内接触圆盘”，其他座圈被称为“外接触圆盘”。
本发明的实施例可配置为使得当变速器位于空挡配置时，滚动元件12与内接触圆盘的接触被保持，使得滚动元件12朝向内接触圆盘移动。为了实现这一点，提供了偏置工具41来促使滚动元件12与合适的座圈10相对。这可通过促使滚动元件12本身或促使滚动元件托架43朝向延轴向导片(guide)47的座圈移动来实现。内接触可发生在输入或输出座圈上，但优选在系统的输入座圈上(从而在变速器比率的低点)，其中输入连接至驱动源并且输出连接至被驱动载荷，例如增压器压缩机。偏置工具可包括弹簧。当座圈在空挡配置中朝向彼此移动时，轴向限位止挡45承受端部载荷。
在一些实施例中，当滚动元件正与圆盘重新配合时，如果非自供给能量的机械端部载荷工具被供给能量，变速器中驱动力的断连和重连是最可预测实现的。这致使端部载荷直接根据滚子倾斜而施加，而不是根据出现在跨越变速器的转矩而施加。因此，优选的是在滚动元件和座圈的重新配合期间通过控制倾斜本身(并且优选的控制倾斜的方式是通过凸角30的作用)来控制端部载荷。一旦临界“起动”阶段完成—即，当滚动元件12与座圈10处于驱动配合中—随后自供给能量端部载荷系统可开始运行，例如球和斜坡或其他从传统变速器中所使用的已知的系统。典型地，这通过操控比率(通过操控要求滚子倾斜角的、至滚动元件的输入)使得产生增加的转矩来实现，并转而致使端部载荷自供给能量机制产生比非自供给能量机制更高的端部载荷。因此，如果两个端部载荷机制彼此串联设置，自供给能量机制相对于非自供给能量机制处于统治地位。优选地，非自供给能量工具包括弹簧，例如Belleville弹簧，并且自供给能量工具包括凸轮(cam)，凸轮包括前述的滚动元件。优选地，凸轮和弹簧串联设置以使弹簧在起动阶段决定并确定端部载荷，凸轮在驱动配置时决定并确定端部载荷。更优选地，端部载荷偏置工具包括输入上的凸轮，输出上的凸轮和弹簧，使得三者互相串联。在这种布置中，弹簧在起动阶段(在低转矩情况或零转矩情况下)可为有效的，并且凸轮(其中一个趋向于决定并确定朝向比率一端的端部载荷，同时另一个趋向于决定并确定朝向比率对端的端部载荷)可接近液压端部载荷系统，提供基本恒定的超过变速器运行包线(envelope)的牵引系数。这通常带来很好的效率和耐久性。
本发明一实施例的典型应用为提供可变比率的驱动力至增压器，其中环形变速器耦合至内燃机的曲轴，也耦合至压缩机(例如螺杆泵，凸角泵或叶片)，压缩机强制空气进入发动机的进气歧管。当不需要加压功能时，通过将可变驱动力系统(除了变速器输入圆盘)从曲轴断连并将变速器置于空挡配置，可实现燃料消耗的降低。可变比率驱动力的控制系统可通过延长变速器运行范围超过最小驱动变速器比率而进入空挡配置。
参照图13，用于机动车，例如乘用车的驱动系统包括内燃机70，其由汽油或柴油燃料进行供给，可替代地，可由液化石油气、乙醇或多种其他可燃燃料进行供给。发动机70的主驱动力，典型的是来源于曲轴一端的输出，连接至可变速机动车传动72的输入，典型地通过例如摩擦离合器或转矩转换器。可变速传动72可在最小比率和最大比率之间连续可变，或可具有多个离散比率，并可由驾驶员手动或自动的进行控制。在实施例中，传动72是连续可变的，其可具有“齿轮空挡”比率，届时其输出是稳定的，无关其输入的速度。在这样的实施例中，可省略联轴器(coupling)74。传动72的输出连接至最终驱动系统的输入，其转而将驱动力传递至机动车的车轮。最终驱动系统可驱动机动车的两个车轮(两个前轮或两个后轮)或可驱动机动车的所有车轮，典型地，通过分动器的分离驱动。
上述描述的仅为可实施本发明的驱动系统的典型配置的范围。其他布置也是可能的，使用可变速传动或最终驱动的不同布置，并且驱动系统可结合在大范围应用的驱动中，其中内燃机作为原动机。
内燃机70具有感应系统，感应系统具有增压器布置。增压器布置包括增压器压缩机80。增压器压缩机80通过进气口将接近大气气压的空气拉入，并在大于进气口处气压下将空气传送至发动机70的进气歧管82，压力差依赖于增压器80的驱动轴84的转动速度。穿过增压器80的空气通常也经过空气过滤器和气流表，并且在火花点火发动机的情况下，还经过节流阀体。任何或所有这些部件可设置在增压器80上游和下游。
增压器的驱动轴84由发动机70的曲轴驱动，具体由可变速驱动单元90的输出轴驱动。驱动单元90具有由发动机70的曲轴驱动的输入轴。在本实施例中，驱动单元90的输入轴携带滑轮92，滑轮92通过驱动带96连接至曲轴滑轮94，曲轴滑轮94在发动机70的曲轴的一端携带。驱动带96也可驱动其他辅助件，例如交流电机、空调泵、动力转向泵等。
驱动单元90的目的是保证增压器压缩机80的驱动轴84转动达到最接近机动车驱动系统任何给定的运行条件下的最佳情况的速度。由于驱动力来自发动机70的曲轴到达增压器80的驱动轴84，具有三种改变驱动速度的主要阶段。第一，曲轴的驱动力会在速率R1下对驱动单元90的输入轴进行驱动；第二，在驱动单元90中，具有固定的比率阶段R2；第三，在驱动单元中，存在可变比率阶段RV，使得增压器80的驱动轴84的瞬时速率ωs从曲轴的速度ωc计算得出，ωs＝ωcR1R2RV。由于R1R2是恒定的，其作为驱动系统的设计部分计算，驱动系统的控制包括计算RV的瞬时最优值，以及使得可变速阶段以RV的比率值运行。
在实施例中，对于使用的离心式增压器，特定地但不是唯一地是，驱动单元的可变速率阶段RV包括实施本发明的速率控制的全环形变速器，例如上述描述的那些，以及包括牵引本轮驱动的固定比率阶段R2。因此，驱动单元90的输入轴驱动至变速器的输入，变速器具有驱动输入至本轮(epicyclic)的输出，并且本轮具有连接至增压器压缩机80的驱动轴84的输出。
结合有实施本发明的变速器的传动系统的功能可通过控制策略进一步加强，控制策略限制对曲轴的惯性转矩干扰并控制或限制变速器中的滑动，从而减少在从空挡配置向驱动配置转换期间变速器接触时热的产生和磨损。这些策略减少曲轴的转矩干扰从而提升驱动性，并增加变速器寿命。这些控制策略包括发动机阈值转速规范，超过该转速增压器要保持配合。在高发动机转速下，在滑动变速器接触时重新配合的冲击可导致耐久性和驱动性的下降。然而，大多机动车运行在低发动机速度，这对机动车的平均燃料经济性有最大影响。与增压器解除配合并从而在发动机速度阈值以下减少变速器的附加损失的能力在实际燃料经济性的提升上是尤其有用的。因此增压器增压在所有发动机速度下均可用，但是在正常驾驶条件下的燃料经济性可被加强。
图14示出了具有非自供给能量端部载荷工具，自供给能量端部载荷供给和滚子偏置工具的根据本发明的变速器的一实施例。拉伸弹簧41使滚动元件托架43偏斜，使得滚动元件经受轻微的内部接触(即，在低比率下对着输入圆盘)。已经发现使用仿真技术在重新配合期间滑动外触点导致相对于滑动内触点时下降的预测接触温度。因此，有利的是，当变速器在空挡配置中，偏斜滚动元件朝向输入座圈上的内触点。自供给能量端部载荷机制34在输入座圈10的背部包括圆周斜坡，输入构件40上的圆周斜坡39和位于这些斜坡之间的一组球轴承36，其在座圈10和输入构件40周围圆周地设置。输入构件40通过球轴承36将转矩传输至座圈10，从该处转矩通过滚动元件12传递至输出座圈10。输入构件40可相对于输入座圈10转动，并且产生的端部载荷为由该球和斜坡凸轮机制传送的转矩的函数，并典型地与其成比例。端部载荷通常通过接地至外壳的推力轴承6和7作用在变速器的每个端部。盘式弹簧44在输入构件40施加压力，当球和斜坡机制34产生的端部载荷低于盘式弹簧44的预载力时，通过预载力夹住在座圈10之间的滚动元件12。当由球和斜坡机制34产生的端部载荷超过盘式弹簧44，于是盘式弹簧被克服，输入构件40被向后推，并且端部载荷由通过球和斜坡机制34传输的转矩确定。
当变速器进入空挡配置，座圈10趋向于相互移动靠近。预载盘式弹簧44靠着输入构件40，输入构件40靠着球和斜坡机制34，因此推动输入座圈10靠着垫片42，转而靠着限位止挡45，这将盘式弹簧预载作用在变速器主轴48中。因此输入座圈10保持在主轴上48，并且端部载荷未传输至滚动元件12。输出座圈10通过夹子或卡环(未标记)保持在主轴上。当滚动元件12移动至驱动区域20(如前所述)，输入座圈10移动远离垫片42以使轴向间隙在输入座圈10后面和垫片42之间打开，并且随着滚子12从断连区域22转移至驱动区域20，盘式弹簧44根据滚子倾斜度轴向被压缩。当跨越球和斜坡机制34上产生了足够的转矩，随后该机制产生了超过由盘式弹簧44提供的端部载荷，并且弹簧44被克服并被完全压缩，球和斜坡机制34现在确定端部载荷。
图15示出类似于球和斜坡34的凸轮机制的半透明视图。输入构件40包括其中运转球轴承36的圆周斜坡39。已知的是，由于机制34传递的正或负转矩，V构造(圆周截面)使得可以产生端部载荷。图16示出类似球和斜坡实施例的截面视图。座圈110和输入构件140将球轴承136限制在其间，并以与该机制传输的转矩成比例的端部载荷夹住滚动元件(未示出)。这是球和斜坡的另一个实例，适用于双向转矩传递，以凸轮上的V构造为特征。图17a和17b示出具有工作表面211的座圈210，以及在座圈210背面整体形成的圆周斜坡238。凸轮仅用于单向传递转矩，因此每个凸轮构造在圆周截面不呈V形，而是作为单个斜坡。有利的是，这样的实施例允许更大的角转动(由于一些斜坡不需要被预留为在反方向传递转矩)并且因此如果需要的话可适应较小的轴向变速器刚度。由于座圈的特性较少，可减少制造成本。本实施例尤其适用于仅需要单方向传输转矩的应用，例如包括离心的或轴向压缩机的可变速增压器(如上所述)。

Claims (59)

1.一种变速器，包括围绕变速器轴线转动的第一和第二座圈，至少一个滚动元件置于所述座圈之间的腔中，其中：
a.在驱动配置中，驱动力在所述座圈和所述或每个滚动元件之间传输；并且
b.在空挡配置中，所述或每个滚动元件和/或座圈设置成所述座圈可相互独立的移动。
2.根据权利要求1所述的变速器，其中，在所述驱动配置中，驱动力通过所述或每个滚动元件由牵引流体介质在所述座圈之间传输。
3.根据权利要求1或2所述的变速器，包括端部载荷施加工具，可操作地通过减小端部载荷致使所述变速器进入所述空挡配置，从而减少所述座圈和所述或每个滚动元件之间的接触牵引力至零。
4.根据权利要求3所述的变速器，其中随后的端部载荷的重新施加产生剪切力，因此使所述变速器回到所述驱动配置。
5.根据上述任一项权利要求所述的变速器，其中端部载荷通过液压驱动控制，其中施加至端部载荷控制系统的液压根据将要通过所述变速器传输的转矩而改变，或减小端部载荷以进入所述空挡配置。
6.根据上述任一项权利要求所述的变速器，其中所述端部载荷施加工具包括机械系统。
7.根据权利要求6所述的变速器，其中所述端部载荷施加工具包括弹性可变形工具。
8.根据权利要求7所述的变速器，其中所述弹性可变形工具为盘式弹簧。
9.根据权利要求6-8任一项所述的变速器，其中所述端部载荷施加工具包括与一个或两个座圈相连的链节，设置为向滚子施加与所述变速器传输的转矩相关联的端部载荷。
10.根据权利要求9所述的变速器，其中所述链节包括凸轮。
11.根据权利要求10所述的变速器，其中所述链节包括位于所述凸轮的圆周斜坡上的低摩擦力滚动元件，所述转矩和轴向端部载荷数学上是相关联的：所述斜坡角度的切线乘以所述链节滚动单元相对于所述变速器轴线的半径。
12.根据上述任一项权利要求所述的变速器，其为全环形变速器。
13.根据上述任一项权利要求所述的变速器，其中至少一个所述第一和第二座圈被调整形状和尺寸以包括断连区域，所述或每个滚动元件不与一个或两个座圈接触。
14.根据权利要求13所述的变速器，其中，当所述变速器在低比率下运行时，所述断连区域临近所述或每个滚动元件和一个或两个座圈之间接触的区域。
15.根据权利要求13或14所述的变速器，具有环形腔，所述环形腔形成有与其临近的腔的区域相比较大的断连区域中的小半径。
16.根据上述任一项权利要求所述的变速器，其中在所述空挡配置中，所述滚动元件的座圈接触表面临近座圈的外围。
17.根据上述任一项权利要求所述的变速器，其中所述座圈之间的距离可变。
18.根据权利要求17所述的变速器，包括止挡工具，操作以限制所述座圈可移动靠近彼此的程度，所述止挡工具代替所述或每个滚动单元来有效的携带所述端部载荷。
19.根据上述任一项权利要求所述的变速器，进一步包括重新配合工具，其可操作致使所述变速器从所述空挡配置变为所述驱动配置。
20.根据权利要求19所述的变速器，其中所述重新配合工具通过直接移动所述或每个滚动元件来进行操作以改变倾斜角。
21.根据权利要求19或20所述的变速器，其中所述重新配合工具在所述变速器的至少一个座圈转动时运行。
22.根据权利要求19或20所述的变速器，其中所述重新配合工具在所述变速器的任一座圈均未转动或未被驱动时运行。
23.根据上述任一项权利要求所述的变速器，其中座圈包括一构造，所述构造的形状被改变以在一个或两个座圈施加轴向力，作为所述滚动元件倾斜的响应，其中可选地，所述构造增加所述滚动元件可施加在所述座圈上的所述力或机械增益。
24.根据权利要求23所述的变速器，其中所述构造包括形成在所述座圈的工作表面中的斜坡。
25.根据上述任一项权利要求所述的变速器，其中在所述空挡配置中，在所述或每个滚动元件和仅一个座圈之间保持连接。
26.根据权利要求25所述的变速器，其中与所述一个座圈的连接位于径向内位置，并且所述或每个滚动元件在径向外位置断连。
27.根据权利要求26所述的变速器，其中所述径向内接触位置为所述变速器的输入座圈。
28.根据上述任一项权利要求所述的变速器，包括非自供给能量端部载荷工具，当所述变速器在所述空挡配置中或从所述空挡配置转换至所述驱动配置期间，其致使端部载荷根据倾斜角而被施加在所述变速器上。
29.根据上述任一项权利要求所述的变速器，其为比率控制的。
30.根据上述任一项权利要求所述的变速器，其中托架可沿反作用轴移动，并且在所述空挡配置中，托架的运动变化可致使托架的一部分或与托架紧固的一部分与相对于所述变速器的外壳固定的构造相接触，这种接触促使所述托架改变其倾斜角并从而使与所述托架相关联的所述滚动元件与所述座圈有效地驱动接触。
31.根据权利要求30所述的变速器，其中所述构造为导块或凸轮。
32.根据权利要求31所述的变速器，其中所述导块或凸轮相对于所述变速器轴线置于所述托架的径向。
33.根据权利要求1-29任一项所述的变速器，包括：
输入座圈和输出座圈，均具有工作表面，所述座圈共轴安装用于围绕变速器轴线转动，环形腔在所述工作表面之间定义；
至少一个滚动元件设置在所述工作表面之间并在各自接触区域与其驱动配合，所述或每个滚动元件具有至少一个与工作表面接触的触点，第二滚动触点，并安装在托架组件上用于围绕滚动轴线转动，所述触点半径相对于所述变速器轴线是根据所述变速器的比率而可变的，其中：
所述或每个滚动元件安装用于进行枢转运动，致使所述滚子的纵倾角的改变，所述纵倾角围绕穿过所述接触区域的纵倾轴线；
所述变速器进一步包括控制构件，可操作地驱动所述滚动元件以经受所述枢转运动，从而改变纵倾角，因此促使所述托架围绕其倾斜轴线枢转并从而提供变速器比率的改变。
34.根据权利要求33所述的变速器，其中每个托架组件包括一个且仅一个滚动元件，第一和第二滚动元件触点相对于各工作表面。
35.根据权利要求1-33任一项所述的变速器，其中每个托架组件包括一对互相配合的滚动元件，每对设于所述座圈之间并与其驱动配合，所述对中每个所述滚子具有一个座圈-滚子触点和一个滚子-滚子触点。
36.根据权利要求35所述的变速器，其中所述滚动元件相互倾斜以使当位于比率范围之间的变速器比率时，滚动元件和工作表面之间的每个触点的触点自旋被最小化并接近于零。
37.根据权利要求33-36任一项所述的变速器，其中在所述空挡配置中，滚动元件的纵倾轴线的改变可致使托架的接触部分或与托架紧固的接触部分与相对于所述变速器的外壳固定的构造相接触，这种接触促使所述托架改变其倾斜轴线并从而使与所述托架相关联的滚动元件与所述座圈有效地驱动接触。
38.根据权利要求37所述的变速器，其中所述接触部分置于脚轮轴线或等同的转向轴线的一侧。
39.根据权利要求所述37或38的变速器，其中所述接触部分相对于所述变速器轴线在所述托架的径向。
40.根据权利要求37-39任一项所述的变速器，其中所述固定构造为销。
41.根据权利要求37-40任一项所述的变速器，其中所述固定构造相对于所述变速器轴线在所述托架的径向。
42.根据上述任一项权利要求所述的变速器，其具有比率大于4，大于5，大于6或大于7。
43.根据上述任一项权利要求所述的变速器，其具有多个腔，每个在两个座圈之间定义，并在每个腔中具有多个滚动元件。
44.一种驱动系统，包括原动机，连接至所述原动机的输出的根据上述任一项权利要求所述的变速器，以及连接至所述变速器的另一个座圈的被驱动设备。
45.根据权利要求44所述的驱动系统，其中所述被驱动设备由所述变速器在所述变速器由所述驱动配置进入所述空挡配置之前的最小比率下驱动。
46.根据权利要求45所述的驱动系统，其中所述被驱动设备由所述变速器在所述变速器由所述驱动配置进入所述空挡配置之前的最大比率下驱动。
47.根据权利要求44-46任一项所述的驱动系统，其可操作以致使所述变速器进入所述空挡情况，在这期间驱动所述被驱动设备没有实用目的。
48.根据权利要求47所述的驱动系统，其中所述被驱动设备提供基于在其被驱动时的速度的载荷。
49.根据权利要求44-48任一项所述的驱动系统，其中所述原动机为内燃机，并且所述被驱动设备为辅助设备。
50.根据权利要求49所述的驱动系统，其中所述被驱动设备包括增压器，设置为将空气传递至所述内燃机的入口。
51.根据权利要求49或50所述的驱动系统，其中所述增压器包括离心式压缩机和正位移压缩机之一。
52.根据权利要求44-50任一项所述的驱动系统，其中所述被驱动设备包括飞轮。
53.根据权利要求52所述的驱动系统，其可操作以在机动车减速时将动能从移动的机动车传送至所述飞轮，并可选地在机动车加速时将动能从飞轮传送至机动车。
54.根据权利要求44-53任一项所述的驱动系统，其用于操作使得当所述原动机的速度超过阈值时，所述变速器在所述驱动配置中。
55.根据权利要求44-54任一项所述的驱动系统，进一步包括速度增加阶段，操作以增加所述驱动输入至所述被驱动设备的速度。
56.根据权利要求55所述的驱动系统，其中所述速度增加阶段包括本轮。
57.一种操作变速器的方法，所述变速器包括围绕变速器轴线转动的第一和第二座圈，至少一个滚动元件置于所述座圈之间的腔中，所述方法中：在驱动配置中，驱动力在所述座圈和所述或每个滚动元件之间传输；并且在空挡配置中，所述或每个滚动元件和座圈设置成所述座圈可相互独立的移动；其中所述空挡配置通过移动所述或每个滚动元件至一位置而获得，在所述位置其停止与至少一个所述座圈相接触。
58.一种操作变速器的方法，所述变速器包括围绕变速器轴线转动的第一和第二座圈，至少一个滚动元件置于所述座圈之间的腔中，所述方法中：在驱动配置中，驱动力在所述座圈和所述或每个滚动元件之间传输；并且在空挡配置中，所述或每个滚动元件和座圈设置成所述座圈可相互独立的移动；其中所述驱动配置通过移动所述或每个滚动元件至一位置而获得，在所述位置其与两个所述座圈相接触。
59.根据权利要求58所述的方法，其中移动所述或每个滚动元件至一位置，在所述位置其与两个所述座圈相接触是通过使所述或每个滚动元件围绕纵倾轴线移动而实现的，与滚子托架紧固的接触点与相对于变速器外壳固定的构造相接触。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110185757A (zh) * 2018-02-23 2019-08-30 摩特动力工业股份有限公司 无段变速器的双向坡道式动力传输机构

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014123804A2 (en) * 2013-02-09 2014-08-14 Prime Datum Development Company, Llc Direct-drive system for cooling system fans, exhaust blowers and pumps
GB2540733B (en) * 2015-05-29 2019-04-03 Allison Transm Inc Variator
US11674564B2 (en) * 2019-08-26 2023-06-13 Sri International Pure rolling cycloid transmissions with variable effective diameter rollers and roller constraints

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3138331A1 (de) * 1981-09-26 1983-04-14 Reinhold 4937 Kachtenhausen Möller "stufenloses regelgetriebe"
DE102006039319A1 (de) * 2006-08-22 2008-02-28 Stephan Horsthemke Mechanischer Schwungmassenhybrid, mit stufenlos variabler Schwungraddrehzahl, unter Schwungmassennutzung von Getriebekomponenten, für Fahrzeuge
CN102906468A (zh) * 2009-12-02 2013-01-30 托罗特拉克(开发)有限公司 用于车辆传动系的控制系统
WO2013029147A1 (en) * 2011-08-26 2013-03-07 Transmission Cvtcorp Inc. Over clamping protection method and clamping mechanism therefor
GB2499704A (en) * 2012-01-10 2013-08-28 Torotrak Dev Ltd Variator having roller pitch angle control
WO2013174825A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-28 Torotrak (Development) Ltd Hybrid drive train for a vehicle, vehicle, method of operation and retrofitting

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1002477A (en) * 1911-02-07 1911-09-05 Eilert Weerts Double-disk friction drive mechanism.
US1045752A (en) * 1912-10-21 1912-11-26 John A Scharf Motor-vehicle driving-gear.
US1492863A (en) * 1922-05-02 1924-05-06 Owen H Spencer Frictional transmission mechanism
US1715045A (en) * 1927-09-09 1929-05-28 Joseph R Richer Variable-speed-change mechanism
US1825852A (en) * 1928-10-08 1931-10-06 Casselman James Transmission mechanism
US2125999A (en) * 1935-09-23 1938-08-09 Erban Richard Transmission
JPH02120548A (ja) * 1988-10-31 1990-05-08 Nippon Seiko Kk トロイダル形無段変速機
US5334097A (en) * 1992-01-07 1994-08-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Toroidal type continuously variable transmission supported by a common bearing and reaction stationary shaft
US6030310A (en) * 1996-04-19 2000-02-29 Torotrak (Development) Limited Variator control system
KR100428290B1 (ko) * 2000-11-15 2004-04-30 현대자동차주식회사 차량의 마찰 가변 변속장치
JP2006132661A (ja) 2004-11-05 2006-05-25 Mazda Motor Corp トロイダル型変速機
GB2438412A (en) 2006-05-23 2007-11-28 Torotrak Dev Ltd Continuously variable transmission with two opposing biasing devices
GB0618929D0 (en) * 2006-09-26 2006-11-08 Torotrak Dev Ltd Continuously variable transmission
US8033953B2 (en) 2007-05-01 2011-10-11 John Pawloski Gearless speed reducer or increaser
GB2474870A (en) * 2009-10-29 2011-05-04 Torotrak Dev Ltd Infinitely variable transmission

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3138331A1 (de) * 1981-09-26 1983-04-14 Reinhold 4937 Kachtenhausen Möller "stufenloses regelgetriebe"
DE102006039319A1 (de) * 2006-08-22 2008-02-28 Stephan Horsthemke Mechanischer Schwungmassenhybrid, mit stufenlos variabler Schwungraddrehzahl, unter Schwungmassennutzung von Getriebekomponenten, für Fahrzeuge
CN102906468A (zh) * 2009-12-02 2013-01-30 托罗特拉克(开发)有限公司 用于车辆传动系的控制系统
WO2013029147A1 (en) * 2011-08-26 2013-03-07 Transmission Cvtcorp Inc. Over clamping protection method and clamping mechanism therefor
GB2499704A (en) * 2012-01-10 2013-08-28 Torotrak Dev Ltd Variator having roller pitch angle control
WO2013174825A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-28 Torotrak (Development) Ltd Hybrid drive train for a vehicle, vehicle, method of operation and retrofitting

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110185757A (zh) * 2018-02-23 2019-08-30 摩特动力工业股份有限公司 无段变速器的双向坡道式动力传输机构

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Publication number Publication date
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