CN108779836A - 带有径向驱动的无极变速器 - Google Patents

Abstract

一种无极变速器，其中圆形驱动器定位在两个相反地可旋转的盘的相对的表面之间并与所述表面摩擦地接合，利用偏置机构所述盘被朝向彼此推动，所述盘被安装到驱动轴并且沿着所述驱动轴轴向可移动，所述驱动轴从输入轴径向地延伸，所述输入轴使所述驱动轴围绕所述输入轴的纵向轴线旋转，并且其中经由速度平衡系统从所述盘获取输出驱动。

Description

带有径向驱动的无极变速器

背景技术

本发明涉及一种可用于汽车或其他应用中的无极变速器。

牵引流体允许摩擦驱动在两个钢界面之间(例如在皮带轮和带传动中或者在环形传动中)传递。然而，扭矩传递能力和机械效率受到以下因素的不利影响：

(1)在皮带轮和带传动中，动力经由摩擦驱动从第一皮带轮传递到皮带并且随后通过另一个摩擦驱动从皮带传递到第二皮带轮。在环形传动中，动力从第一环形体传递到滚筒并且随后从该滚筒传递到第二环形体。因此，在每种情况下，存在两个串联的摩擦界面，这是一种复合机械损失的构造。例如，如果每个界面的效率为90％，则两个串联的界面的效率为81％；

(2)摩擦界面的输入摩擦半径和输出摩擦半径随传动比变化而变化。对于给定的输入扭矩，当传动比改变时，该变化需要可变的夹紧力，该可变的夹紧力通常通过包括液压泵的液压控制系统来实现，液压泵的使用降低了机械效率；

(3)输入半径和输出半径的变化限制了扭矩输出，尤其是当输入摩擦半径最小时。这意味着传动不能通过其比率范围处理输入扭矩的最大值，并且必须使用扭矩限制机构，该扭矩限制机构通常为电子控制的以将发动机功率和扭矩限制在相关比率中；以及

(4)当输出速度略高于零时，可能要求比摩擦驱动可供应的更多的扭矩。如果摩擦驱动形成安装在车辆中的传动的一部分，则车辆可能无法在路缘石或类似的小障碍物之上从静止位置移动。

GB(1913)14696描述了一种摩擦传动，其包括与相对的盘的平表面周边地接合的驱动器轮。该布置是由于不对称的分布而产生大量力的布置。

GB(1912)29132描述了一种摩擦驱动布置，其中驱动机构与两个轮周边地接合并将反向旋转的驱动施加到两个盘。可调节的输出驱动由沿着通过盘旋转的轴轴向可移动的轮提供。该结构不紧凑，因为在盘之间存在大量体积。而且，驱动机构由盘在一个方向上加载并且需要具有相当强度的部件以满足这些单向的负载。

本发明的一个目的是提供一种紧凑形式的带有径向驱动的无极变速器(CVT)，该无极变速器具有有助于抵抗负载效应的平衡结构。

发明内容

本发明提供一种CVT变速器，其包括：第一盘，该第一盘绕第一轴线在第一方向上可旋转并且具有第一盘面；与所述第一盘间隔开的第二盘，该第二盘绕第一轴线在与第一方向相反的第二方向上可旋转并且具有与第一面相对的第二盘面；驱动设备，该驱动设备包括具有圆形边缘并且具有中心轴线的驱动器，其中该驱动器被安装在第一盘面和第二盘面之间距第一轴线一径向距离处用于绕中心轴线以第一转速旋转；夹紧机构，用于将盘朝向彼此推动使得驱动器的圆形边缘在第一接触位置处与第一盘面摩擦地接合并且在第二接触位置处与第二盘面摩擦地接合，由此，当驱动器以第一转速旋转时，第一盘和第二盘分别旋转并且产生相应的第一和第二旋转的输出驱动；用于改变所述径向距离的致动器；以及将第一和第二输出驱动耦合在一起以产生第二转速下的组合输出驱动的耦合系统。

耦合系统可包括行星速度平衡系统以补偿第一和第二旋转输出驱动中的转速差。

驱动设备可包括安装有驱动器的轴并且其中驱动沿着该轴的长度的至少一部分可移动以便改变所述径向距离。

中心轴线可以与第一轴线成90°以外的角度。

在一个实施例中，第一盘面在第一接触位置处的表面不平行于中心轴线，并且第二盘面在第二接触位置处的表面不平行于中心轴线。

第一盘面和第二盘面可以是平面的。然而，在一个优选实施例中，第一盘面是凸形的并且第二盘面是凹形的。

变速器可包括至少用于在运行期间平衡负载的多个所述驱动设备，所述驱动设备优选地绕第一轴线周向地彼此等角度地间隔开。

根据设计，每个中心位置可以基本上包括接触点，即具有最小尺寸。但是对于设计优选的是每个接触位置引起线接触，即其中负载应力和因此磨损减少的布置。

为了在变速器处于低比率和处于低速时满足低扭矩输出，变速器可以被设置成与齿轮机构组合，该齿轮机构沿着动力路径在输入和输出之间传递动力，并且其中所述齿轮机构包括在动力路径中的楔块，动力路径的输入还构成驱动设备的输入并且来自动力路径的输出还构成组合输出驱动的输出，由此，该动力路径与通过变速器的动力流路径平行，并且其中楔块可操作用于当第一转速的比率和楔块不起作用时沿着动力路径从输入向输出传递动力，以便当变速器处于不同于所述最小比率的比率时不从输入向输出传递动力。

在本发明的一种形式中，驱动器的圆形边缘具有：第一表面，该第一表面与中心轴线成小于90°的角度并且在第一接触位置处与第一盘面接触；以及第二表面，该第二表面与中心轴线成小于90°的角度并且在第二接触位置处与第二盘表面接触。

附图说明

参考附图以示例的方式进一步描述本发明，其中：

图1A和图1B是根据本发明的带有径向驱动布置的无极变速器(CVT)的分别从第一侧和第二侧的透视图，该无极变速器包括壳体结构，该壳体结构的细节例如在图2、图3A、图3B、图4A和图4B中示出，并且安装在壳体结构内部的无极变速器的细节例如在图6A中示出，

图2以透视方式示出了壳体结构的前壳体的内侧，

图3A和图3B示出了壳体结构的中间壳体的第一侧和第二侧，

图4A和图4B分别从内侧和外侧示出了壳体结构的后壳体，

图5A具有分别示出压力环的前面和后面的两个视图，

图5B具有分别示出轴承插入件的第一侧和第二侧的两个视图，

图6A，在上图中，从第一侧并且以低比率构造示出了变速器，该变速器在使用中安装在图1所示的壳体结构内部，而下图从第二侧并且以低比率构造示出了变速器，

图6B具有上图和下图，其分别对应于图6A中示出的那些，但是变速器处于高比率构造，

图7是变速器的平面图，

图8是变速器的各部件的透视分解视图，

图9从相反侧示出了图8的各部件，

图10A以透视方式示出了变速器的本体，

图10B以透视方式示出了变速器的驱动装置，

图11A是处于低比率构造的变速器的横截面视图，

图11B以放大的比例示出了变速器的包围在图11A中被标记为11B的圆圈中的一部分，

图12A和图12B以透视方式从相反侧示出了调节设备，

图13类似于图11A，但是变速器处于高比率构造，

图14A、图14B和图14C分别示出前输入单元、后输入单元和行星单元，

图15A是由图14A、图14B和图14C所示的单元制成的速度平衡系统的部分剖开的透视图。

图15B以横截面并且从一侧示出了速度平衡系统，

图16A是液压致动活塞系统的端视图，

图16B从一侧并且以横截面示出了图16A的活塞系统，

图17是示出通过变速器中的不同路径的动力流的方框图，

图18A和图18B是变速器的解决了在低变速器速度下的低扭矩可用性问题的实施例的不同透视图，

图19A和图19B是变速器的替代实施例的透视图和侧视图，

图19C示出了用于图19A和图19B的变速器中的定位器，

图20A是图19A的变速器的另一个侧视图，

图20B是图20A的变速器的沿图20A中的线20B-20B截取的横截面图，

图21A是处于低比率的修改的变速器的横截面图，以及

图21B示出了不同的驱动器。

具体实施方式

附图中的图1A和图1B从相反侧并且以透视方式示出了根据本发明的带有径向驱动布置的无极变速器(CVT)10的外部构造。

在下文中参考其用于驱动车辆的前轮的应用描述了CVT 10，但这仅是以示例的方式而非限制性的。

CVT 10包括壳体结构12，该壳体结构12由前壳体14、中间壳体16和后壳体18形成(分别参见图2、图3和图4)。

调节设备22的一部分20(参见图12A和12B)从中间壳体16中的轴承76突出。输入轴28的端部26(参见图11A)从前壳体14的一侧突出。方向选择器32的一部分30从后壳体18延伸。

CVT 10具有第一轮驱动轴连接部34和第二轮驱动轴连接部36。

参见图2，前壳体14具有本体40，该本体40上安装有前盘轴承42、惰轴承44、第一行星轴承46和第一差速器轴承48。油封50邻近差速器轴承48定位。

本体40具有周边耦合表面52。前盘轴承42围绕突出杯54定位，孔60在纵向轴线62上居中地穿过该突出杯54延伸，输入轴28(图1A、图11A)穿过该孔60延伸。第一差速器轴承48围绕孔66，该孔66与第一轮驱动轴连接部34重合(图1B)。

中间壳体16(图3A和图3B)包括：本体70；三组两个轴向间隔开的滚筒72，所述三组滚筒72在围绕输入轴线62延伸的圆周上彼此间隔开120°；以及两个比率轴承76，其位于本体70的一侧上的突起80中的轴承凹槽中。每个滚筒72具有固定在相应的径向孔84中的销82以及与相应的销82可旋转地接合的从动件86。

在轴向上可滑动的后盘轴承88定位在本体70的中心孔90中，该中心孔90与轴线62同心。

本体70具有允许中间壳体16分别与后壳体18和前壳体14牢固地接合的周边耦合表面94和92。

图4A和图4B示出了后壳体18，其包括本体98、安装在本体98的配合面106上的圆柱形突起104中的第二差速器轴承100和油封102。第二行星轴承110和反向轴承112定位在本体98的后配合表面116的凹陷表面114上的凹槽(未示出)中。

第二差速器轴承100围绕突起104内部的孔118，该孔118与第二轮驱动轴连接部36(图1A)对准。

图1至图4没有示出连接结构、螺栓和其他紧固件等，所述连接结构、螺栓和其他紧固件等如本领域中已知的那样使用，用来以结构牢固且油密封的方式使壳体的各部分彼此互连。

图5A具有从压力环122的相反侧的两个视图，压力环122包括环形本体124和十个压缩弹簧126，所述十个压缩弹簧126定位在本体124的前面128上彼此周向相等地间隔开的位置处。在使用中，弹簧126的自由端130抵靠后壳体18的表面134，参见图4A。

环形本体124在后面136的周边处包括突出环140，该突出环140在使用中抵靠中间壳体16的后盘轴承88的外环面142，参见图3B。

图5B具有轴承插入件150的两个视图，轴承插入件150包括分别由两个大致圆形的部件152A和152B形成的本体152。第二反向轴承154居中地安装到部件152A并且向前轴承156居中地安装到部件152B。轴承154和156与本体152的前面160对齐。

在经组装的状态下，轴承插入件150定位在中间壳体16的互补的形成部162和164中以及后壳体18的形状类似的形成部166和168中。

图6A和图6B各具有从相反侧示出变速器180的两个图，该变速器180在使用中安装在壳体结构12的内部。在图6A中，变速器处于低比率构造；在图6B中，变速器处于高比率构造。例如参见图7，附接到变速器的是行星速度平衡系统182，其细节在图15A和图15B中示出。

图8和图9是从相反侧的变速器180的各部件的透视分解视图。

变速器180包括前盘184、后盘186和本体190。

前盘184具有由向外渐缩的锥形表面形成的凸形前面192。盘184在后面194上具有圆柱形突起196，该圆柱形突起196具有外圆柱形表面198。在与面194的接合处，突起被正齿轮200包围。在使用中，正齿轮200的面202抵靠包括在前壳体14中的前盘轴承42的面204。轴承42用作径向和轴向的承载轴承。

后盘186具有由向内渐缩的锥形表面形成的锥形凹形前面208。在后面210上盘186与前盘184类似地形成，其中盘186包括具有圆柱形外表面216的圆柱形突起214和围绕突起214与后面210的接合处的正齿轮218。在使用中，正齿轮218的前面220抵靠中间壳体16中的后盘轴承88的前面222。在使用中，盘轴承88提供径向和轴向的承载能力。

凸形前面192的凸锥形角和前面208的凹锥形角可以相等或大致上相等。

本体190在轮廓上大体呈圆形并且包括三个大致上相似的段230(参见图8-10)。每个段230具有相应的基本上矩形的切口232，切口232的侧面是本体的弯曲部234。在径向内端处，切口232具有其中形成有四个螺纹孔238的环形肩部236。肩部236围绕延伸到中心孔242的孔240，中心孔242定位成与本体的中心纵向轴线246对准。

在每个矩形切口232的径向外侧处，相应的孔250延伸穿过本体190的周边部252。

每个弯曲部234在外周边处具有螺旋肋254，该螺旋肋254具有定位在距轴线246半径RS上的外表面256。每个肋254的相反的轴向侧形成相应的凸轮表面260和262。

与纵向轴线246同心的轴向对准的中空轴264和266在与轴线246对准的相反方向上延伸。每个轴264、266在其外端处承载相应的套筒268和270。

在轴线246的方向上间隔开的两个凸耳272和274从一个周边部252径向地延伸并且邻近矩形切口232中的一个定位。凸耳272和274具有相应的细长缝276和278。

输入布置280从轴266(参见图11)延伸，输入布置280包括输入轴282，该输入轴282在一端处具有伞齿轮284并且在相反端处具有花键286。肩部288定位在伞齿轮284和花键286之间。

小直径轴290延伸到伞齿轮284的一侧。安装在孔242中的是两个滚针轴承292、两个推力垫圈294、滚针推力轴承296、内部簧环298和油封300。滚针轴承292在外侧上和在内侧上固定在孔242中，由此可旋转地定位输入轴282和簧环298，该输入轴282经由推力垫圈294轴向地定位，簧环298与槽接合并且将外部推力垫圈294固定到孔242。另一个推力垫圈294抵靠肩部288作用。

输入轴28在一端处内部刻有花键使得输入轴28可以轴向且可滑动地接合并驱动轴282的花键286。

图10B示出了驱动设备310，其包括在一端处具有伞齿轮322的锥形驱动轴312、在相反端处的通过簧环326保持就位的轴承324以及轴的包括花键328的中间部。驱动器330定位在轴312的两端之间。驱动器330具有带有外部边缘334的圆形本体332，外部边缘334具有曲率半径CR和驱动半径DR(参见图11B)。本体332具有刻有花键的中心孔336，该中心孔336与花键328轴向且可滑动地接合。

杯组件340邻近伞齿轮322定位。杯组件340包括具有四个埋头孔(未示出)的帽344。该帽具有周边平坦间隙表面346。定位在埋头孔中的埋头螺栓348在使用中与螺纹孔238接合使得帽344将帽轴承350固定到本体190。帽轴承350的内表面将锥形驱动轴312可旋转地定位在本体190中。通过使轴承324的外侧与本体190中的相应孔250接合，驱动轴312的相反的端部可旋转地固定到本体190。伞齿轮322的引导端抵靠轴290(图11A)。

图12A和图12B是从调节设备22的结合参考图1A和图1B的从相反侧的透视图。调节设备包括比率轴352，该比率轴352在中心区域中具有螺纹354并且在一端具有轴延伸部356。簧环358用于将一个比率轴承76(图3)固定到轴延伸部356。在相反的端部处，比率轴352具有轴延伸部360。簧环362用于将另一个比率轴承76固定到轴延伸部360。

轴延伸部360的一端形成结合参考图1A和图1B的部分20。

丝杠螺母364和支架366与螺纹354接合。支架366具有带有缝孔370的矩形本体368并且在相反的端部处具有螺柱392和394。丝杠螺母364具有中心刻有螺纹以与螺纹354接合的圆形本体396。矩形钩398从本体396延伸并且穿过矩形本体368。邻接本体368的相反侧的垫圈400通过簧环404保持就位。在使用中，这种布置防止丝杠螺母364随着螺纹354与比率轴352一起旋转，同时允许圆形本体396沿着缝孔370的长度以滑动动作移动。

螺柱392和394分别与凸耳272和274的细长缝276和278可接合(图10A)。为了便于组装，螺柱394和392中的一个可以拧入矩形本体368中。比率轴352通过两个比率轴承76可旋转地固定在中间壳体16中，并且当旋转时，沿着螺纹354调节丝杠螺母364的位置。由于螺柱394和392与缝276和278的接合，支架366在螺纹354上的位置被同步调节并且本体190围绕轴线246(图10A)旋转到一定程度。

比率轴352可以以任何合适的方式调节，例如通过自动或手动控制的电动机。

套筒270与前壳体14的中心孔60可旋转地接合并且相对于其轴向可滑动。类似地，套筒268与后壳体18上的中心孔404A可旋转地接合并且相对于其可轴向地滑动，参见图4A。肋254的凸轮表面260和262分别与两个轴向间隔开的滚筒72的从动件86线接触(图3A和图3B)，使肋254在滚筒72之间。当本体190绕轴线246相对于中间壳体16旋转时，从动件86搭在肋的凸轮表面上，并且由于每个肋254的螺旋形状，本体190轴向地移位。

驱动器330位于前盘184和后盘186之间并且经受压缩弹簧126经由后盘轴承88施加在后盘186上的夹紧力。驱动器330的边缘334与前盘184的锥形凸形前面192点接触并且与后盘186的锥形凹形前面208点接触，由此在驱动器330与前盘184和后盘186之间产生摩擦驱动，前盘184和后盘186随后在相反方向上旋转。摩擦驱动界面的对接通过使用经硬化和经抛光的钢对钢接触点来实现，这些接触点在牵引流体中运行，该牵引流体类似于在汽车及相关行业中的商用皮带和皮带轮以及环状CVT中使用的牵引流体，该牵引流体产生0.1量级的摩擦系数。可替代地，摩擦驱动界面可以通过在摩擦材料接触点上使用钢来实现。

驱动设备310的伞齿轮322与输入布置280的伞齿轮284啮合以允许附接到输入轴28的动力源驱动输入轴282。进而，锥形驱动轴312旋转并且向驱动器330施加旋转驱动，并且如以上所解释的，前盘184和后盘186随后反向旋转。

图11A示出了驱动设备310，其具有从相应的伞齿轮322移位最大程度的驱动器330。驱动器与前盘184和后盘186点接触(半径Rmax＝最大值)。在该位置中，变速器180处于其最低比率并且前盘184和后盘186的速度处于最小。在图11A中，本体190被示出为向右移位到最大程度。

当轴352旋转时，本体190经由调节设备22旋转，并且由于与凸轮表面260和262接触的从动件86的动作，本体190也在图11中轴向地向左移动。通过凸形前面192和凹形后面208的作用，驱动器330被向内推动到距轴线246的更小的半径，所述凸形前面192和凹形后面208分别呈现与驱动器330点接触的成角度的表面。

图13示出了在距轴线246最小半径Rmin处的驱动器330。本体190已经从图11A中的位置向左移动了RM的距离。

每个锥形驱动轴312具有垂直于轴线246的轴线398。凸形前面192和凹形后面208分别具有平行的相对于轴线398成角度404B径向延伸的接触线400B和402B。如果前面192和208是平坦的(即，分别不是凸形的也不是凹形的)、彼此平行并且垂直于轴线246，则发生类似的情况。然而，锥形驱动轴312的轴线398必须相对于轴线246成不是直角的角度。

一般而言，表面192和208彼此平行但不与轴线398平行。这确保了本体190在驱动器330的径向移动时轴向地移动。

可以调节每个驱动器330与轴线246的径向距离而无需任何致动器直接作用于驱动器330和花键轴312之间，其中所述驱动器在花键轴312上轴向地可滑动地定位。这是因为凸形前面192和凹形前面208不与轴线398平行。

变速器180因此用于分别在输入轴28与反向旋转的前盘184和后盘186之间产生传动比。可以通过改变驱动器330与轴线246的径向距离来改变该传动比。

图11B以放大的比例示出了驱动器330在点406处与前盘184的前面192接触并且在点408处与后盘186的前面208接触。由于接触半径DR以及面192和208的角度(倾斜度)，点406和408在径向上与驱动器轴线246不相等地间隔开。因此，前盘184和后盘186以略微不同的速度反向旋转。由于对于驱动器330的不同径向位置而言，径向差值保持相同，因此前盘和后盘的转速的差异随着驱动器330的径向移动而变化。因此，盘184和186不能通过具有固定传动比的设备直接耦合在一起。然而，如果曲率半径CR足够小，则可以将前盘184直接耦合到后盘186，使得盘的转速之间的较小速度差异是可接受的。

图6A示出了处于低比率构造的变速器180，即，其中每个驱动器330处于图11A所示的Rmax位置，图6B示出了处于高比率构造的变速器190，其中每个驱动器330处于图13所示的Rmin位置。

行星速度平衡系统182(参见图14和15)用于以机械有效的方式将前盘和后盘(184，186)的输出耦合在一起以产生单个或组合的输出驱动。速度平衡系统182包括前输入装置412、后输入装置414和行星单元416。

前输入装置412与具有附接轴420的惰齿轮418啮合，所述附接轴420与前壳体14中的两个惰轴承44可旋转地安装(参见图6A中的上图)。输入装置412包括附接到轴428的前输入齿轮424，轴428在端部430处承载伞齿轮432。轴428的相反端部434与前壳体14中的第一行星轴承46可旋转地接合。轴428的端部430与后壳体18中的第二行星轴承110可旋转地接合。前输入齿轮424、惰齿轮418和正齿轮200具有相同数量的齿。惰齿轮418与正齿轮200和前输入齿轮424啮合。

后输入装置414具有经由中空轴454耦合到伞齿轮452的后输入齿轮450，该中空轴454在其孔中具有两个间隔开的滚针轴承456(图15B)。在使用中，滚针轴承456在轴428上运转。后输入齿轮450具有与正齿轮218相同数量的齿并且与正齿轮218啮合，参见图6A。

前输入装置412的伞齿轮432和后输入装置414的伞齿轮452在相同的方向上旋转，其中前输入装置和后输入装置之间的速度差异归因于前盘184和后盘186分别在点408和406处的驱动半径之间的差异，其中每个驱动半径从轴线246测量。

行星单元416具有笼体单元462、向前单元464、反向单元470和齿式套筒474。

笼体单元462包括笼体480、十字轴轴承布置482和选择器484，参见图6A中的上图。笼体480具有大体上圆柱形的带有外花键492的本体490、中心定位的矩形孔494和位于矩形孔494的基部处的两个孔496。孔496是同心的并且位于与本体490的轴线500相交的轴线上。分别定位在间隔开的凹槽504中的轴承502支撑笼体480。

十字轴轴承布置482具有两个锥形十字轴齿轮506。每个相应的锥形十字轴齿轮506在其孔中具有滚针轴承510并且在其基部处具有滚针推力轴承和垫圈布置512。布置482的中心件514包括矩形本体516，该矩形本体516相反侧上具有中心定位的孔518和螺柱520。每个螺柱被定位在圆柱形本体490的相应的孔496中。孔518与轴428同心。滚针轴承510分别在螺柱520上运转。锥形十字轴齿轮506可以以类似于汽车差速器单元中所存在的方式绕其相应的轴线自由旋转。

为了便于组装，螺柱520中的至少一个被拧入中心件514中。

伞齿轮432和伞齿轮452具有相同数量的齿并且与锥形十字轴齿轮506啮合以形成行星齿轮系统。

向前单元464具有向前齿轮550，该向前齿轮550在其中心孔中承载滚针轴承552。向前单元464附接到向前齿式环554，该齿式环554在其边缘上具有接合齿556。轴承插入件150的向前轴承156固定在向前齿轮550和向前齿式环554之间。滚针轴承552的内表面在中空轴454的外侧上运转，由此允许向前单元464轴向地固定到中空轴454并且绕中空轴454自由地可旋转。

类似地，反向单元470具有反向齿轮560，该反向齿轮560在中心孔处具有轴承562。反向齿式环562在一侧上具有在其边缘上的与接合齿556相同的接合齿564。轴承562的内表面固定到轴428。因此，反向单元470轴向地固定到轴428并且绕轴428自由地可旋转。

齿式套筒474具有中空圆柱形本体570，该本体570在外侧上具有两个间隔开的隆起槽572并且在内侧上具有与笼体480的花键492配合的花键574。花键574还以使得齿式套筒474绕圆柱形本体490轴向地可滑动的方式与接合齿564和接合齿556配合。

图15B示出了处于中间位置的齿式套筒474，在该中间位置处，齿式套筒474既不与接合齿564接合也不与接合齿556接合。

如果齿式套筒474移动到图15B中的左边，则它与接合齿556接合并将向前单元464耦合到笼体480。如果齿式套筒474移动到图15B中的右边，则它与接合齿564接合并将反向单元470耦合到笼体480。为了使图示清晰，齿式套筒474未在图5A中示出。

参考图6A，选择器484包括附接到选择器轴602的选择器叉600，选择器轴602轴向且可滑动地定位在中间壳体16中的孔606中和后壳体18中的孔606B中，参见图3B和图4B。选择器叉600与任一侧上的隆起槽572接合并且提供用于从壳体结构12的外侧位置经由选择器轴602的延伸部致动齿式套管474的装置，该装置结合图1被称为方向选择器32。这种致动可以手动或自动地实现。

在运行中，前输入装置412、后输入装置414和行星单元416产生e值等于-1的行星齿轮(速度平衡)系统182，并且笼体480用作行星齿轮笼体或臂。该系统迎合前输入装置412和后输入装置414的转速的差异。因此，笼体480的转速＝(前输入装置412的速度+后输入装置414的速度)/2。

上述表达针对e＝-1，但是速度平衡系统182可具有-1以外的e值。

齿轮和伞齿轮的尺寸和齿数被设计成优化运行。为了解决性能和成本因素，齿轮可以是正齿轮、斜齿轮、伞齿轮或螺旋伞齿轮。

图6A和图6B示出了差速器700B，其耦合到速度平衡系统182并且包括经由中空轴606附接到差速器笼体608的齿轮604，差速器笼体608包含十字轴齿轮610和侧轴伞齿轮612(类似于在汽车驱动系差速器中出现的那些)，以便经由第一和第二轮驱动轴连接部34和36上的合适的花键向左轮和右轮提供驱动(参见图1A和图1B)。

前差速器端部614固定在前壳体14中的第一差速器轴承48中(图2)，并且后差速器端部616固定在后壳体18中的第二差速器轴承100中(图4A和图4A)。

当齿式套筒474被定位在图15中所示位置的左边时，齿轮604与向前齿轮550啮合以在其中包括变速器的车辆中提供向前驱动。

反向轴618包括轴620，轴620在一侧上具有齿轮622并且在相反侧上具有齿轮624。轴620具有延伸超过齿轮624的部段626。轴部段626可旋转地固定在后壳体18中的第一反向轴承112中(图4)，同时轴620可旋转地固定在轴承插入件150的第二反向轴承154中(图5)。齿轮624和反向单元470的反向齿轮560具有相同数量的齿并且彼此啮合。齿轮622与齿轮604啮合。

在一个可操作布置中，齿式套筒474定位到图15中所示位置的右边使得齿式套筒474与接合齿564接合并将反向单元470耦合到笼体480。以这种方式，用于车辆的反向驱动经由反向轴618提供。为了改变齿轮604的旋转方向并因此改变车辆移动的方向，前输入齿轮424和正齿轮200的尺寸可以设定成彼此啮合，正齿轮218和后输入齿轮450的尺寸可以设定成不相互啮合，并且惰齿轮418可以重新定位以与正齿轮218以及与后输入齿轮450啮合。

变速器180可以使用诸如离合器或变矩器的启动设备耦合到内燃机。输入轴28的端部26通常外部刻有花键以与离合器板的内花键接合。

图16示出了液压致动活塞系统640，该液压致动活塞系统640集成到前壳体14中并且用于致动手动变速器离合器。中空圆柱形活塞642定位在前壳体14中的轴向延伸的圆柱形盲槽644中。活塞642在前端上承载离合器推力轴承646，并且在后端上承载外部O形环槽648和内部O形环槽650。每个槽648和650承载相应的O形环，由此在活塞642的侧面和圆柱形盲槽644的侧面之间建立密封。通向活塞系统640的液压流体经由通道652从前壳体14的一侧供应到圆柱形盲槽644的基部。

当经由手动操作的踏板或自动地施加流体压力时，活塞642经由推力轴承646致动手动变速器离合器的压力板(未示出)。

图17示出了变速器180的动力流程图。明显的是，每个摩擦界面处理被传递动力的六分之一。这是一个显著的好处，因为由摩擦界面传递的动力不通过第二摩擦界面。

驱动器330具有在所有比率下保持恒定的驱动半径DR(参见图11B)。因此，对于所有比率，对于在输入轴28处的给定输入扭矩，在与前盘184和与后盘186的接触点处的切向摩擦力保持相同。因此，由十个压缩弹簧126产生的夹紧力在所有比率下也是恒定的。在驱动器330与前盘184和与后盘186的相应接触点处产生的两个切向摩擦力是反向的，这造成最小径向力经由驱动器330施加在花键驱动轴312上(图10B)。

部段230的数量以及因此驱动设备310的数量可以小于三个(如本文中所描述的)或多于三个。

如前所述，在其中安装有CVT的车辆中可能发生的问题是，在静止时，CVT可能不能传递足够的扭矩以使车辆能够克服诸如路缘石的障碍物。图18中所示的布置解决了这个问题。

延伸轴700包括在一个端部上的正齿轮702和在相反的端部上的伞齿轮(未示出)，该伞齿轮与驱动设备310的三个伞齿轮322啮合使得正齿轮702以与输入轴28相同的速度但相反的方向转动。延伸轴700由定位在后壳体18中的轴承704支撑。正齿轮702与齿轮706啮合，齿轮706经由楔块708驱动齿轮710。齿轮710经由无声链712驱动齿轮714，齿轮714附接到笼体480。

当驱动器330处于距输入轴28的轴线246的最大半径Rmax处时(图11A)，正齿轮702和笼体480之间(经由齿轮706、710和714)的比率与正齿轮702和笼体480之间(经由伞齿轮322、驱动器330、前盘184和后盘186)的比率相同。

楔块708被构造成如果齿轮706的速度超过齿轮710的速度同时二者都在箭头716所指示的方向旋转则接合。因此，楔块708会锁定的唯一情况是当驱动器330处于Rmax位置并且当需要比驱动器可以处理的更大的扭矩时。在没有楔块708的情况下，驱动器330会开始在它们与前盘184和后盘186的相应的接触点处滑动——可能对这些部件造成损坏的事件。因此，当驱动器330处于最低比率时，即处距输入轴28的轴线246Rmax的径向位移处时，修改的变速器被绕开。

前面的解释是基于这样的假设：输入轴28与CVT附接到的发动机在相同的方向上旋转，即在图1A中顺时针旋转和在图18中与正齿轮702顺时针旋转。在驱动器330的其他位置中，齿轮706比齿轮710转动得慢并且楔块708空转。

齿轮706在一侧上由修改的后壳体18中的轴承720支撑并且在相反侧上由修改的中间壳体16中的轴承(未示出)支撑。

在图18所示的修改的布置中，消除了反向单元470。进行以下改变以建立功能性反向齿轮。齿式套筒474被缩短并且附接到环齿轮724；惰轴726包括与齿轮604啮合的齿轮730；轴726的相反的端部附接到齿轮736；并且轴承738和740分别在修改的后壳体18中和在修改的中间壳体16中支撑惰轴726(未示出)。

当齿式套筒474从图18所示的位置向右移动时，环齿轮724与齿轮736接合并建立反向。向前驱动功能不变。

替代实施例

图19和图20示出了参考图8至图10所示的内容进行修改的变速器800，其包括环齿轮804和三个相同的径向定位器802。

本体190具有径向孔806，该径向孔806的轴线平行于每个驱动轴312的轴线。缝808将矩形切口232连接到孔806。孔806具有靠近输入轴28的轴线246的轴承凹槽810和与轴线246偏移的轴承凹槽812。

每个径向定位器802包括丝杠螺纹814，径向定位器802在一个端部上具有滚针轴承816并且在相反的端部上具有轴承818和伞齿轮820。

丝杠螺母822具有带螺纹芯的圆柱形本体826，所述螺纹芯与丝杠螺纹814配合。在本体826的一侧上的矩形本体828承载螺柱830，滚筒834安装到该螺柱830。

对于每个定位器，圆柱形本体826安装成在相应的径向孔806中滑动移动，同时矩形本体828在相邻的缝808中滑动。滚筒834与驱动器330的径向外表面线接触。滚针轴承816定位在轴承凹槽810中并且定位在轴承凹槽812中的轴承818通过簧环840固定就位。

可旋转地定位在修改的中间壳体16中的环齿轮804与三个伞齿轮820啮合，并且当环齿轮804旋转时，伞齿轮820旋转。每个丝杠螺母822在径向方向上移动并且滚筒834也在径向方向上重新定位相应的驱动器330。

如前所述，变速器800与前盘184和后盘186一起使用。如果每个盘具有相应的凸形表面，则(通过压力环122)将驱动器330上的两个凸形表面的推动到一起，趋于迫使驱动器径向向外地远离轴线246。因此，驱动器330的径向外表面保持与滚筒834线接触。

如果前盘184和后盘186具有相应的凹形表面，则驱动器330趋于被朝向轴线246推动。滚筒834可以随后分别定位在驱动器330的相反侧上。

如果前盘184和后盘186具有相应的平坦表面，则丝杠螺母822被修改为具有两个径向间隔开的螺柱830，并且两个相应的滚筒834用于在相反侧上支撑每个驱动器330。

在变速器800中，通过旋转环齿轮804来完成比率调节。在该调节期间，变速器800不相对于中间壳体16转动。因此，消除了轴向间隔开的滚筒72(图3)和肋254(图8、图9和图10)。如需要变速器800仍然轴向地移动，但是受到外部结构(未示出)对旋转移动的约束。在这种构造中，消除了调节设备22。

每个驱动器330的相应边缘可具有任何合适的形状以优化摩擦驱动和机械效率。

如果每个盘184、186具有凹形表面或平坦表面或者凸形表面，则没有半径差，即接触点406和408处于距轴线246相同距离(半径)处。随后，前盘184和后盘186可以以-1的比率耦合在一起以使它们以相同的速度在不同的方向上旋转。随后可以消除行星单元416。

图21A和图21B示出了修改的驱动器900，其包括具有倒角904和906的边缘912。驱动器900与图11B中的驱动器330处于相同的位置。在使用中，倒角904与前盘184的锥形凸形前表面192成线接触908，并且倒角906与后盘186的锥形凹形前面208成线接触910。与点接触构造相反，线接触构造减小接触应力并且允许在驱动器中和在盘中使用更经济有效的材料。倒角904和906可以适当地成形并且具有轻微的弯曲以便优化牵引流体摩擦驱动和机械效率。

另一种修改(参考图18所描述的)是将电动机(其可以用作电机或发电机)耦合到延伸轴700以产生混合布置。在这种构造中，安装有变速器的车辆的车轮可以经由变速器以任何下列模式驱动：

仅发动机(发动机离合器接合且电动机关闭)；

发动机和电机(发动机离合器接合且电动机开启)；以及

仅电机(发动机离合器分离且电动机开启)。

当车辆减速并且发动机离合器分离时，车轮可以驱动电机，电机随后用作发电机。发动机还可以驱动电机(用作发电机)以给车辆中的电池充电。在这种构造中，齿式套筒474处于中立位置并且发动机离合器接合。

如果电动机通过离合器系统耦合到笼体480，则发动机可以经由变速器在发动机离合器接合并且电动机与延伸轴700断开的情况下给电池充电。

Claims (12)

1.一种CVT变速器，所述CVT变速器包括：第一盘，所述第一盘能够绕第一轴线在第一方向上旋转并且具有第一盘面；第二盘，所述第二盘与所述第一盘间隔开，所述第二盘能够绕所述第一轴线在与所述第一方向相反的第二方向上旋转并且具有与第一面相对的第二盘面；驱动设备，所述驱动设备包括具有圆形边缘并且具有中心轴线的驱动器，其中所述驱动器安装在所述第一盘面和所述第二盘面之间距所述第一轴线一径向距离处用于绕所述中心轴线以第一转速旋转；夹紧机构，所述夹紧机构用于将所述盘朝向彼此推动使得所述驱动器的所述圆形边缘在第一接触位置处与所述第一盘面摩擦地接合以及在第二接触位置处与所述第二盘面摩擦地接合，由此，当所述驱动器以所述第一转速旋转时，所述第一盘和所述第二盘分别旋转并且产生相应的第一旋转输出驱动和第二旋转输出驱动；用于改变所述径向距离的致动器；以及耦合系统，所述耦合系统将第一和第二输出驱动耦合在一起以产生第二转速下的组合输出驱动。

2.根据权利要求1所述的CVT变速器，其中所述耦合系统包括行星速度平衡系统以补偿所述第一旋转输出驱动和第二旋转输出驱动中的转速差。

3.根据权利要求1所述的CVT变速器，其中所述第一转速与所述第二转速的比率取决于所述径向距离的大小。

4.根据权利要求1所述的CVT变速器，其中所述驱动设备包括安装有所述驱动器的轴，并且其中所述驱动器能够沿着所述轴的长度的至少一部分移动以改变所述径向距离。

5.根据权利要求1所述的CVT变速器，其中所述中心轴线与所述第一轴线成不同于90°的角度。

6.根据权利要求1所述的CVT变速器，其中所述第一盘面在所述第一接触位置处的表面不平行于所述中心轴线，并且所述第二盘面在所述第二接触位置处的表面不平行于所述中心轴线。

7.根据权利要求1所述的CVT变速器，其中所述第一盘面是凸形的并且所述第二盘面是凹形的。

8.根据权利要求1所述的CVT变速器，其中所述第一盘面是平面的并且所述第二盘面是平面的。

9.根据权利要求1所述的CVT变速器，所述CVT变速器包括多个所述驱动设备，多个所述驱动设备绕所述第一轴线周向地彼此等角度地间隔开。

10.根据权利要求1所述的CVT变速器，所述CVT变速器结合齿轮机构，所述齿轮机构沿着动力路径在输入和输出之间传递动力，并且其中所述齿轮机构包括在所述动力路径中的楔块，所述动力路径的输入也构成所述驱动设备的输入，并且从所述动力路径的输出也构成所述组合输出驱动的输出，由此，所述动力路径平行于通过所述变速器的动力流路，并且所述楔块可操作地用于当所述第一转速的比率和所述楔块不起作用时沿着所述动力路径从所述输入向所述输出传递动力以便当所述变速器处于不同于所述最小比率的比率时不从所述输入向所述输出传递动力。

11.根据权利要求1所述的CVT变速器，其中所述驱动器的圆形边缘具有第一表面以及第二表面，所述第一表面与所述中心轴线成小于90°的角度并且所述第一表面在由所述第一接触位置形成的第一接触点处与所述第一盘面接触，所述第二表面与所述中心轴线成小于90°的角度并且所述第二表面在由所述第二接触位置形成的第二接触点处与第二盘表面接触。

12.根据权利要求1所述的CVT变速器，其中所述驱动器的圆形边缘具有第一表面以及第二表面，所述第一表面与所述中心轴成小于90°的角度并且所述第一表面在由所述第一接触位置形成的第一接触线处与所述第一盘面接触，所述第二表面与所述中心轴线成小于90°的角度并且所述第二表面在由所述第二接触位置形成的第二接触线处与所述第二盘表面接触。