CN109099119A - 多模式无限可变传动装置 - Google Patents

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CN109099119A
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CN
China
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power
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ivp
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gear
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CN201810628501.2A
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English (en)
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A·K·雷科
R·古格尔
D·穆勒
T·G·奥尔
D·L·杰弗里斯
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Deere and Co
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Deere and Co
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    • F16H2037/0886—Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft with switching means, e.g. to change ranges
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Abstract

本公开涉及多模式无限可变传动装置。无限可变传动装置(IVT)提供多种传动模式。至少一种模式是串行模式并且至少另一种模式是分离路径模式。所述串行模式可提供零动力地面速度和爬行地面速度。所述分离路径模式可提供较高的现场速度。

Description

多模式无限可变传动装置
技术领域
本公开涉及无限可变传动装置，并且更具体地，涉及具有多种不同动力模式的无限可变传动装置。
背景技术
在各种设定中，利用传统发动机(例如，内燃发动机)和无限可变动力源(例如，电动或静液压马达、可变链传动器，等)二者提供有用的动力可能是有用的。例如，发动机动力的一部分可被转移以驱动第一无限可变机器(例如，充当发电机的第一电机)，第一无限可变机器又可驱动第二无限可变机器(例如，充当马达的第二电机，使用的是来自第一电机的电力)。在某些构造中，来自两种类型的源(即，发动机和无限可变动力源)的动力可组合以经由无限可变传动装置(“IVT”)或连续变速传动装置(“CVT”)进行最终的动力传输(例如，传输到车辆车轴)。这可被称为“分离模式”或“分离路径模式”操作，因为动力传输可在发动机的机械路径和无限可变路径之间分离。分离模式操作可以各种已知的方式获得。例如，可利用行星齿轮组对来自发动机和电机的旋转动力合并，在关联动力系统内向下游传输合并的动力。这可允许以无限可变有效传动比来传输动力(例如，传输到车轮)。然而，可能出现各种问题，包括与无限可变动力源的最大实际速度有关的限制。
操作其他类型的传动装置以及IVT或CVT传动装置可能引入各种其他问题。例如，在某些构造中，传动切换(例如，不同传动比之间转换)可能导致车辆颠簸、滞后或针对可用动力(例如，车轮处或附接的工具或器械处)的其他瞬态影响，或者系统性能和用户体验的其他有害影响。
发明内容
在一个方面中，本公开提供了一种作业车辆，该作业车辆具有发动机、无限可变动力源(IVP)和输出端。此外，该作业车辆包括具有变化器的无限可变传动装置(IVT)。所述IVT被构造成在多种传动模式之间切换。所述IVT被构造成在所述多种传动模式下将来自所述发动机和所述IVP中的至少一者的动力传输到所述输出端。所述多种传动模式包括串行模式和至少一个分离路径模式。在所述串行模式下，所述IVT将所述IVP连接到所述输出端以向所述输出端提供来自所述IVP的串行动力，以使所述输出端在第一旋转速度范围内旋转。在所述串行模式下，所述IVT将所述发动机与所述输出端断开连接。在所述分离路径模式下，所述变化器接收来自所述发动机的发动机动力和来自所述IVP的IVP动力，并且所述变化器输出来自所述IVP和所述发动机的组合的动力以使所述输出端在第二旋转速度范围内旋转。所述第一旋转速度范围低于所述第二旋转速度范围。
在另一方面中，本公开提供了一种操作无限可变传动装置(IVT)以将来自发动机和无限可变动力源(IVP)中的至少一者的动力经由变化器传送到输出端的方法。该方法包括：在串行模式下操作所述IVT，在所述串行模式下，所述IVT将所述IVP连接到所述输出端以向所述输出端提供来自所述IVP的串行动力，以使所述输出端在第一旋转速度范围内旋转。所述IVT在所述串行模式下将所述发动机与所述输出端断开连接。该方法还包括：在至少一个分离路径模式下操作所述IVT，在所述至少一个分离路径模式下，所述变化器接收来自所述发动机的发动机动力和来自所述IVP的IVP动力，并且所述变化器输出来自所述IVP和所述发动机的组合的动力以使所述输出端在第二旋转速度范围内旋转。所述第一旋转速度范围低于所述第二旋转速度范围。
在另一方面中，本公开提供了一种作业车辆，该作业车辆包括发动机、无限可变动力源(IVP)和输出端。该作业车辆进一步包括：包括变化器的无限可变传动装置(IVT)。所述IVT被构造成在多种传动模式之间切换。所述IVT被构造成在所述多种传动模式下将来自所述发动机和所述IVP中的至少一者的动力传输到所述输出端。所述多种传动模式包括串行模式和多个分离路径模式。在所述串行模式下，所述IVT将所述IVP连接到所述输出端以向所述输出端提供来自所述IVP的串行动力，以使所述输出端在第一旋转速度范围内旋转。所述第一旋转速度范围包括非零RPM爬行速度和保持所述输出端处的扭矩的零RPM速度。在所述串行模式下，所述IVT将所述发动机与所述输出端断开连接。在所述多个分离路径模式下，所述变化器接收来自所述发动机的发动机动力和来自所述IVP的IVP动力，并且所述变化器输出来自所述IVP和所述发动机的组合的动力以使所述输出端在相应的现场速度范围内旋转。所述现场速度范围高于所述第一旋转速度范围。
附图和下面的描述阐述了一个或更多个实施方式的细节。根据描述、附图和权利要求书，其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是可包括无限可变传动装置的示例作业车辆的侧视图；
图2是图1的车辆的动力系统的示意图；
图3是可包括在图2的动力系统中的无限可变传动装置的示意图；
图4是图3的无限可变传动装置的各种操作模式的无限可变动力源速度和车轮速度的图形表示；
图5是可包括在图2的动力系统中的另一无限可变传动装置的示意图；
图6是图5的无限可变传动装置的各种操作模式的无限可变动力源速度和车轮速度的图形表示；
图7是可包括在图2的动力系统中的另一无限可变传动装置的示意图；
图8是图7的无限可变传动装置的各种操作模式的无限可变动力源速度和车轮速度的图形表示；
图9是类似于图3的动力系统的示意图，其具有动力储存和传输系统；
图10是类似于图7的动力系统的示意图，其具有另一动力储存和传输系统；
图11是瞬态动力事件管理过程的示意图，其可供图9和图10的动力系统使用；
图12是与图3相关的动力系统的示意图，其中动力系统被示出处于第一构造中；
图13是根据本公开的示例实施方式针对给定发动机速度的曲线图，表示车轮速度与图12的动力系统的电机旋转速度比较；
图14是图12的动力系统的示意图，示出处于第二构造中；
图15是与图12相关的动力系统的示意图，其中动力系统被示出处于第一构造中；
图16是图15的动力系统的示意图，示出处于第二构造中；
图17是与图5相关的动力系统的示意图，其中动力系统被示出处于第一构造中；
图18是图17的动力系统的示意图，示出处于第二构造中；
图19是图17的动力系统的示意图，示出处于第三构造中；
图20是图17的动力系统的示意图，示出处于第四构造中；以及
图21是图17的动力系统的示意图，示出处于第五构造中。
在各图中，相同的附图标记表示相同的要素。
具体实施方式
下文描述了用于能量储存和传输的所公开的动力系统布置的一个或更多个示例实施方式，如在上文简要描述的附图中所示。本领域技术人员可设想对示例实施方式的各种修改。
在各种已知构造中，可利用一个或更多个行星齿轮组来组合IVP和发动机(例如，内燃发动机)的动力输出。例如，在行星齿轮组中，齿轮组的第一部件(例如，齿圈)可从发动机接收动力，齿轮组的第二部件(例如，太阳齿轮)可从IVP接收动力，并且齿轮组的第三部件(例如，行星齿轮架)可在齿轮组的输出处合并来自发动机和IVP的动力。(为了方便记号，特别是在行星齿轮组的背景，“部件”可在本文中用于表示用于传输动力的元件，诸如太阳齿轮、齿圈或行星齿轮架。)将理解的是，这样的构造可允许行星齿轮组具有基本无限而连续的传动比。例如，对于固定的发动机速度，可通过相对于发动机速度改变IVP的速度来设定特定的传动比。
在某些情形下，实现车辆(或其他机械)的零动力模式可能是有用的，在零动力模式下，车轮(或其他机械输出)的输出速度达到零速度，而无需停止发动机或释放车轮的扭矩。以这种方式，例如，可利用车辆动力保持车辆静止。这样的状态可例如用如上所述构造的行星齿轮组来获得。例如，如果发动机使太阳齿轮以第一正速度旋转并且IVP(例如，由发电机提供动力的电动马达)被引导而使齿圈以等同的负速度旋转，则关联的行星齿轮架(例如，可连接到差速驱动轴)可能根本不旋转。此外，如果IVP与发动机提供速度略微不同(且相反)的输出旋转，则车辆可进入“爬行”模式，在爬行模式下，车辆移动得非常缓慢但车轮扭矩高。零动力模式和爬行模式对于诸如图1所示的拖拉机(用在农业、建筑业和林业中)等重型作业车辆是特别有用的。随着车轮速度的增加，车辆然后可最终进入正常驾驶模式。在传统构造中，这些模式中的每种模式均可以是分离路径模式，在分离路径模式下，动力传输在来自发动机的纯机械路径和经过IVP的混合路径之间分离。
与无限可变动力系统相关的一个问题可能涉及各种模式下的动力传输的相对效率。例如，将理解的是，动力从发动机到齿轮组(即，机械路径传动)的机械传输可以是高效率的动力传输模式，而动力经过IVP的传输可能效率较低(例如，因为机械动力必须由第一台机器转换为电气或液压动力，传输到第二台机器，然后转换回机械动力)。因此，与利用IVP路径相比，存在明显的动机，更倚重于利用机械路径(例如，通过增加发动机的速度)。然而，对机械路径的这种倚重也可驱动零动力模式和爬行模式所需的IVP速度，因为这些模式可能需要与IVP速度和发动机速度之间匹配的接近或实际速度。这可造成相关齿轮和其他部分(例如，从IVP和关联轴承接收动力的行星齿轮部件)的磨损增加，直至零件故障点。此外，为了获得适当的速度，相关IVP的大小和动力可能需要从优选的大小和动力起显著增加。除其他优点之外，本文中公开的多模式无限可变传动装置(“MIVT”)可解决这些问题。例如，通过选择性使用离合器和/或制动器，MIVT可允许更倚重地利用机械路径，同时避免零动力模式和爬行模式中需要过度的IVP速度。
如从本文的讨论中将显而易见的是，MIVT可有利地用在各种设定中并供各种机械使用。例如，现在参照图1，MIVT可包括在车辆20的动力系统22中。在图1中，车辆20被描绘为拖拉机。然而，将理解的是，其他构造也是可能的，包括下述的车辆20的构造：不同种类的拖拉机、集材机、平地机或者各种其他作业车辆类型中的一种类型。将进一步理解的是，所公开的IVT也可用在非作业车辆和非车辆应用(例如，固定位置动力系统)中。
另外如上文指出的，所公开的MIVT的一个优点在于，它可允许在各种动力模式(例如，零动力模式、爬行模式和分离路径驾驶模式)下操作车辆，这可利用发动机和IVP动力的各种组合。例如，通过使用与一个或更多个行星齿轮组关联的各种离合器和/或制动器，即使当发动机继续运转时，MIVT也可允许发动机动力与IVT输出断开连接。例如，如果IVP驱动行星齿轮组的第一部件并且发动机驱动行星齿轮组的第二部件，则在某些实施方式和模式中，离合器可将运转的发动机与第二部件断开连接并且制动器可停止齿轮组的第三部件的旋转，从而允许通过行星齿轮组的齿轮减速单独从IVP传输动力。以这种方式，例如，仅电力(或液压动力，等)可用于在某些模式下驱动(或保持)车辆20，而组合的电气和发动机动力可用于在其他模式下驱动(或保持)车辆20。如此，除其他益处之外，MIVT可避免对可经由电气路径(或液压路径，等)从发动机转移的一部分动力施加某些先前限制。
现在参照图2，描绘了示例动力系统22的各种部件。例如，发动机24可向MIVT26提供机械动力(例如，经由旋转轴)。发动机24也可向IVP 28提供机械动力，IVP28可包括一个或更多个IVP机器(例如，电动马达和发电机，或者具有静液压马达和相关联的泵的静液压机器)。MIVT 26a可另外从IVP 28接收机械动力。
MIVT 26a可包括各种离合器30和制动器32，其可由各种致动器34控制。致动器34又可由传动控制单元(“TCU”)36(或另一控制器)控制，TCU 36可经由车辆20的CAN总线(未示出)从各种传感器或装置(未示出)接收各种输入。MIVT 26a可包括用于将来自MIVT 26a的机械动力传输到各种其他部件(例如，差速驱动轴)的一个或更多个输出轴38a。在某些实施方式中，附加齿轮组(例如，一组档位齿轮)可插入到MIVT 26和车辆20的其他部分(例如，差速驱动轴)之间。在某些实施方式中，IVP 28也可向车辆20的其他部分(例如，经由直接IVP驱动轴38b)直接提供动力。
现在参照图3，呈现示例MIVT 26a的各种内部部件。应该注意的是，图3中示出的传动装置的示意性表示(还有图5和图7中示出的传动装置)为了清楚起见以简化形式图示了示例实施方案，由此可能未描绘与所表示的传动装置关联的所有部件。发动机24可包括内燃发动机24a，其可向轴S1直接提供机械动力。(如本文所使用的，“直接”动力传输可包括通过直接物理连接、一体形成或者经由简单的介入元件(诸如空转齿轮或行星齿轮)进行的动力传输。相反，例如，行星齿轮组的齿圈和行星齿轮组的太阳齿轮之间经由行星齿轮组的行星齿轮架(及关联的行星齿轮)进行的动力传输可不被视为“直接”的。示例IVP 28a可包括发电机40和电动马达42。发电机40可经由附接至轴S1的齿轮46和齿轮44接收机械动力，并且可生成传输到电动马达42的电力。电动马达42可将接收的电力转换为机械动力，从而使轴S2旋转。
虽然诸如“发电机”和“马达”之类的特定术语可在本文中用于描述各种示例构造，但是将理解的是，这些(及类似的)术语可用于大体上指代能够或者作为发电机或者作为马达进行操作的电机。例如，发电机40可有时作为电动马达进行操作，并且电动马达42可有时作为发电机进行操作。同样，将理解的是，其他无限可变动力源的实际操作模式可类似地不同于本文中明确描述的那些操作模式。
在某些实施方式中，MIVT 26a可包括行星齿轮组48和双行星齿轮组50。在某些实施方式中，行星齿轮组48和双行星齿轮组50可被构造成合并来自发动机24a和IVP 28a的机械动力。通过使用一个或更多个关联的离合器和/或制动器，MIVT 26a可在某些模式下提供仅利用来自IVP 28a的动力的输出。
例如，行星齿轮组48可包括用于保持行星齿轮54的行星齿轮架52，行星齿轮54可与太阳齿轮56和齿圈58啮合。驱动离合器60可被构造成(例如，基于来自TCU36的信号)接合行星齿轮架52和太阳齿轮56，以便控制这些齿轮之间的动力传输。例如，在完全接合状态下，驱动离合器60可将行星齿轮架52锁定到太阳齿轮56。如图3中描绘的，发动机24a可经由轴S1直接驱动行星齿轮架52。因此，离合器60的接合可将太阳齿轮56有效地锁定到轴S1和发动机24a的输出端。反向制动器62可锚定到MIVT 26a的固定壳体(或另一特征)并且可被构造成接合以停止齿圈58的旋转。
在某些实施方式中，行星齿轮组48的输出部件可将动力直接传输到双行星齿轮组50的输入部件。例如，太阳齿轮56可与齿圈64一体地连接，从而将行星齿轮组48的输出端(即，太阳齿轮56)直接连接到双行星齿轮组50的输入端(即，齿圈64)。
双行星齿轮组50也可从IVP 28a接收动力输入。例如，电动马达42可驱动轴S2(连同附接的齿轮66)的旋转。齿轮66可与安装到轴S1的齿轮68啮合，并且齿轮68可将动力直接传输到双行星齿轮组50的太阳齿轮70(例如，可与双行星齿轮组50的太阳齿轮70一体地形成)。太阳齿轮70可与行星齿轮72(示出一个)啮合，行星齿轮72可与行星齿轮74(示出一个)直接连接，两组行星齿轮72和74由行星齿轮架76承载。每个行星齿轮74均可与各个行星齿轮88中的一个啮合，行星齿轮88又可与齿圈78啮合。行星齿轮架76可(例如，经由行星齿轮74和88)连接到齿圈78，并且爬行制动器80可锚定到MIVT 26a的固定壳体(或另一特征)并被构造成接合齿圈78以停止此部件的旋转。
行星齿轮架76可提供从双行星齿轮组50输出的机械动力，用于向车辆20的各个部分传输机械动力。例如，行星齿轮架76可与输出齿轮82一体地连接，输出齿轮82可与沿着惰轮轴S3的齿轮啮合。在某些实施方式中，附加变速箱84(例如，距离变速箱)可插入到MIVT26a和车辆20的其他部分(例如，差速驱动轴(“DDS”))之间或者可被包括作为MIVT 26a的一部分。例如，以这种方式，可按照由MIVT 26a提供的基线无限可变传动比(baselineinfinitely variable gear ratio)实施各种齿轮切换。
在某些操作模式下，(如图3中所构造的)MIVT 26a可提供零动力模式和爬行模式，其中仅向车辆20的车轮提供来自IVP 28a的动力。例如，驱动离合器60可断开接合并且制动器80可与齿圈78(或者，在某些构造中，与齿圈64(未示出))接合。因此，这样可将发动机24a与双行星齿轮组50断开连接，同时提供双行星齿轮组50的部件可绕其旋转的固定齿轮(例如，齿圈78)。可向太阳齿轮70提供来自IVP 28a的机械动力，这可围绕齿圈78来驱动行星齿轮架76。这样又可致使输出齿轮82旋转(该输出齿轮82由IVP 28a而非发动机24a驱动)，从而可允许仅使用来自IVP 28a的动力来(例如，经由变速箱84)驱动车辆20的车轮。
为了将车辆切换出该仅IVP模式，可执行上述过程的反向过程。例如，驱动离合器60可接合，从而将发动机24a连接到太阳齿轮56和齿圈64。同时(或几乎同时)，爬行制动器80可断开接合，从而允许双行星齿轮组50在齿轮82处提供输出，该输出表示来自IVP 28a和发动机24a的动力的总和。将理解的是，这种选择性地使用一组两个摩擦元件(例如，离合器和制动器)可大体上促进在车辆20的各种操作模式之间进行转换。
在某些实施方式中，可有益的是以特定方式实现模式之间(例如，全IVP爬行模式和组合驾驶模式之间)的转换。例如，在驱动离合器60接合的情况下，可以使太阳齿轮70(经由IVP 28a)以一定的速度旋转，使得齿圈78即使不使用制动器80也基本停止。为了在各模式之间提供更加无缝的切换，可有益的是在这样的点处在驾驶模式和爬行模式之间进行切换。例如，以这种方式，在对车辆运行中断最小的情况下，制动器80可接合并且离合器60可断开接合。也可获得类似的无缝切换点以从爬行模式切换到驾驶模式，并且可表示这些切换操作(及其他操作)的目标点。然而，将理解的是，在某些实施方式中，可利用离合器60(或其他部件)的斜坡(或其他)调制。
在某些应用中，不论是处于爬行模式、驾驶模式还是其他模式，可期望反向操作车辆20。例如，在图3所描绘的MIVT 26a中，可以出于该目的接合反向制动器62。
现在参照图4，针对图3中的MIVT 26a的构造呈现了车轮速度(以千米每小时为单位)和电动马达42的速度(以每分钟转数为单位)之间的关系的曲线图。针对具有接合在变速箱84内的各个档位齿轮(未示出)的车辆20的运行呈现了各种曲线。将理解的是，图4中表示的量应该仅视为示例。
例如，线90可表示爬行模式下(例如，仅在电力下)的车辆的运行。可以看出，在零马达速度下，可以是零车辆速度，非零马达速度与车辆速度成正比。在爬行模式(例如，制动器80接合，驱动离合器60断开接合，并且变速箱84中的A档齿轮(未示出)接合)下，车辆20可加速到转换点。例如，如上所述，车辆20可加速到这样的点，即：基于发动机速度和相关传动比，即使在制动器80不接合的情况下，齿圈78也可相对静止。在该点(或另一点)处，制动器80可断开接合并且离合器60接合，从而相对无缝地将车辆20切换成为分离模式驱动。然后，马达42可开始沿着线92减速，即使马达42的速度改变方向(即，从正旋转到负旋转)，车辆速度(现在是在分离路径模式下由马达42和发动机24a二者驱动)也增加。
继续，车辆20可从变速箱84中的A档齿轮切换到较高的B档齿轮(未示出)。为了继续加速车辆20，现在可适当地变换马达42的旋转方向，从而从负旋转和线92跳转到正旋转和线94。然后，马达42可再次减速，接着进一步切换到变速箱84中的更高的C档齿轮(未示出)，并且针对马达42从线94对应地跳转到线96。通过以这种方式调制马达42的旋转，变速箱84的各个档位齿轮之间的切换可在切换开始时(例如，在A档驱动结束时)以与切换结束时(例如，在B档驱动开始时)相同的减速比来完成。(将理解的是，减速比可以是行星齿轮组48和50与变速箱84的相接合齿轮(例如，A档齿轮)的传动比之积。)
各种益处可从图3的构造(及本公开设想的其他构造)获得。例如，在图3的构造(及其他构造)中，变速箱84可位于行星齿轮组48和50的下游。这样可允许使用在MIVT 26a的输出端处用变速箱84的每个档位或齿轮产生(即，可从发动机24a和马达42的各种动力组合产生)的全范围扭矩和速度。例如，纯电动模式(或任何各种分离路径模式)可供变速箱84的每个档位或齿轮利用。这样可在车辆运行期间提供显著的灵活性。
另外，在图3的构造(及其他构造)中，可使用相对简单的行星路径来实施分离模式驱动，除其他益处之外，这可降低磨损，提高寿命，并且降低MIVT 26a的成本。例如，对于预期大部分操作时间花费在分离路径模式中(例如，针对车辆20进行的各种农业操作)的应用，这可能是特别有用的。例如，在分离路径模式下，来自发动机24a的动力可通过离合器60提供给齿圈64，并且来自马达42的动力提供给太阳齿轮70。这些部件(即，齿圈64和太阳齿轮70)可一起致使行星齿轮架76(经由行星齿轮72)旋转，这又可致使齿轮82旋转并将动力对应传送到变速箱84中。相反，在纯电动模式下，来自马达42的动力可提供给太阳齿轮70，然后，又提供给行星齿轮72、行星齿轮74(可直接连接到齿轮72或者与齿轮72一体地形成)和行星齿轮88。在齿圈78被制动器80锁定的情况下，动力然后可从行星齿轮72、74和88流向行星齿轮架76，等。以这种方式，将理解，分离路径动力模式可比纯电动模式用到更少的齿轮啮合，这可表示动力传送效率的相对提高并且还可导致零件磨损的相对降低。
现在另外参照图5，呈现了另一示例MIVT 26b。如图5中描绘的，MIVT 26b可包括行星齿轮组98和双行星齿轮组100。内燃发动机24b可直接驱动静液压驱动器(例如，泵102和马达104)和轴S4二者，并且静液压驱动器(例如，经由马达104)可驱动轴S5。行星齿轮组98可包括太阳齿轮106、行星齿轮架108和齿圈110。驱动离合器112可被构造成与轴S4接合，以便将发动机24b的输出端连接到太阳齿轮106。爬行离合器114可被构造成接合行星齿轮架108和齿圈110二者，从而可能将行星齿轮架108和齿圈110锁定在一起。反向制动器116可被构造成接合齿圈110。因此，在某些构造中，反向制动器116可用于使行星齿轮组98的输出端相对于发动机24b的输出端反向。
行星齿轮组98可包括将输入端直接连接到双行星齿轮组100(例如，直接与双行星齿轮组100齿轮连接或成一体)的输出端。例如，如图5中描绘的，行星齿轮架108可以是行星齿轮组98的输出部件并且可直接齿轮连接(即，经由齿轮118和120)到双行星齿轮组100的行星齿轮架122。此外，在某些构造中，通向齿轮组100的该输入端可直接与齿轮组100的另一部件一起旋转。例如，行星齿轮架122可形成为与齿圈124一体的部件，使得两个部件一致地旋转。
马达104可提供通向双行星齿轮组100的附加输入端。例如，经由轴S5，马达104可向太阳齿轮126和128二者提供输入动力。例如，双行星齿轮组100还可包括齿圈130和行星齿轮架134。
在该构造中，类似于上文关于图3的实施方式的讨论，与MIVT 26b关联的各种离合器和制动器可用于在车辆20的各种操作模式之间进行变换。例如，当驱动离合器112断开接合时，动力可能不会从运转的发动机24b传输到行星齿轮组98或双行星齿轮组100。此外，在爬行离合器114接合且反向制动器116接合的情况下，齿轮118可被锁定。因此，爬行离合器114和反向制动器116的接合可防止齿圈124和行星齿轮架122二者的旋转(但是行星齿轮132仍可围绕行星齿轮架122旋转)。以这种方式，即使发动机24b可运转，双行星齿轮组100也可仅将来自马达104的动力传输到输出齿轮140(例如，在前向或反向爬行任一模式下)。
在某些实施方式中，可提供附加动力传送部件以促进各种类型的车辆运行和操作模式。例如，低速离合器136和高速离合器138可包括在双行星齿轮组100内，其中高速离合器138被构造成接合齿圈130和输出齿轮140二者，并且低速离合器136被构造成接合行星齿轮架134和输出齿轮140二者。因此，在爬行模式或其他模式下，离合器136和138可被选择性地启动，以便调节两行星齿轮组98和100的有效总传动比。
在某些实施方式中，变速箱142可插入到双行星齿轮组100和车辆20的其他部分(例如，DDS)之间，并且可包括各种齿轮(例如，档位齿轮)。另外在某些实施方式中，图5中表示的构造可允许在变速箱142内的固定传动比之间(并且在由静液压机器102、104提供的无限可变传动比的背景下)进行转换，而不必改变马达104的旋转方向。例如，车辆20可以零速度开始运行，其中发动机24b(经由离合器112)与传动装置断开连接并且离合器114和制动器116接合。因此，马达104可向输出齿轮140(和变速箱142)提供唯一动力。马达104可在正方向(针对正方向的爬行模式操作)或负方向(针对负方向的爬行模式操作)下启动。假设，例如，马达104(从而，轴S5)的行进、旋转的初始正方向可在正方向上加速，致使太阳齿轮126、128也加速。最初，例如，低速离合器136可被接合，由此动力可从太阳齿轮128经由行星齿轮架134传送到输出齿轮140。在变速箱142内，第一低档位齿轮可被接合，从而完成从马达104到车辆20的其他部分(例如，差速驱动轴)的动力传输路径。
在马达104的特定速度下，取决于特定的关联传动比，即使当制动器116未接合时，齿圈110也可趋向于相对静止。另外如上文指出的，这可提供在操作模式(例如，爬行模式和分离路径模式)或各种齿轮(例如，变速箱142内的档位齿轮)之间进行转换的有用点。因此，继续上述示例，一旦马达104通过爬行模式加速到这样的速度匹配点(或各种其他时间)，反向制动器116就可断开接合并且驱动离合器112可被接合。这可提供从发动机24b到双行星齿轮组100的动力的机械传输路径。同时(或几乎同时)，低速离合器136也可断开接合并且高速离合器138可被接合。然而，由于图5中表示的构造，在该点处可能不需要使马达104的旋转方向反向，以便继续车辆20的前向加速(可如同例如图3中表示的构造)。在某些实施方式中，在离合器112接合之后(即，进入分离路径模式)，马达104的旋转速度可简单地从转换时的旋转速度减速，车辆20因此加速。
现在参照图6，例如，针对图5中的MIVT 26b的构造呈现了车轮速度(以千米每小时为单位)和马达104的速度(以每分钟转数为单位)之间的关系的曲线图。针对具有接合在变速箱142内的各种齿轮(例如，档位齿轮)的车辆20的运行呈现了各种曲线。将理解的是，图6中表示的量应该仅视为示例。
例如，线150可表示爬行模式下(例如，仅在静液压动力下)的车辆20的运行。可以看出，在零马达速度下，可以是零车辆速度，非零马达速度与车辆速度成正比。在爬行模式(例如，反向制动器116和爬行离合器114接合，驱动离合器112断开接合，并且变速箱142中的A档齿轮(未示出)接合)下，车辆可加速到转换点。在某些实施方式中，转换点可以是这样的点，即：基于发动机速度和相关传动比，即使在制动器116不接合的情况下，齿圈110也可相对静止。在该转换点(或另一点)处，制动器116可断开接合并且离合器112接合，从而将车辆切换成为分离模式驱动。然后，马达104可开始沿着线152减速，即使马达104的速度改变方向(即，从正旋转到负旋转)，车辆速度(现在是由马达104和发动机24b二者驱动)也增加。
继续，车辆可从变速箱142中的前A档齿轮切换到较高的B档齿轮(未示出)。为了继续加速车辆20，可再次适当地变换马达104的旋转方向加速度(但不是马上变换马达104的旋转方向)，并且接合适当的档位齿轮(在离合器136和138之间变换或不变换)。然后，马达104可沿着线154加速，车辆20因此加速。
现在参照图7，呈现了附加示例MIVT 26c。如图7中描绘的，内燃发动机24c可向发电机172提供机械动力，发电机172可经由动力线缆176向电动马达174提供电力。马达174可(例如，经由直接齿轮连接)驱动双行星齿轮组178的太阳齿轮182的旋转。齿轮组178还可被构造成经由轴S7从发动机24c接收机械动力，驱动离合器196被构造成接合轴S7和另一太阳齿轮180二者。行星齿轮架184(包括行星齿轮192)可直接连接到齿圈190(例如，与齿圈190一体)，齿圈190本身可被构造成经由行星齿轮架186从太阳齿轮182接收动力。齿圈188可与行星齿轮192啮合。此外，行星齿轮架186可形成齿轮组178的输出部件并且可例如直接连接到变速箱202的输入部件(例如，与变速箱202的输入部件一体地形成)。
如本文所讨论的其他实施方式中，(例如，如图7中表示的)MIVT 26c内的多个离合器和制动器可允许在各种操作模式(包括仅由马达174提供动力的爬行模式以及马达174和发动机24c二者提供动力的分离路径模式)之间进行有用的转换。例如，离合器196可与轴S7和太阳齿轮180接合，以便将来自发动机24c的动力传输到双行星齿轮组178。同样，离合器198可接合齿圈188和行星齿轮架184二者，以便将这些部件锁定在一起。最后，反向制动器200可接合齿圈188，以便停止此齿轮的旋转。
鉴于此，将理解的是，离合器198、制动器200和离合器196可选择性地接合(和断开接合)，以便提供各种操作模式。例如，在离合器196断开接合且离合器198和反向制动器200二者接合的情况下，车辆20可仅在马达174的动力下被驱动。同样，其他操作模式对于各种其他构造(例如，离合器198、制动器200和离合器196中的两者接合时的各种组合)也是可能的。
现在另外参照图8，例如，针对图7中的MIVT 26c的构造呈现了车轮速度(以千米每小时为单位)和马达174的速度(以每分钟转数为单位)之间的关系的曲线图。针对具有接合在变速箱202内的各种齿轮(例如，档位齿轮)的车辆20的运行呈现了各种曲线。将理解的是，图8中表示的量应该仅视为示例。
例如，线212可表示爬行模式下(例如，仅在电力下)的车辆20的运行。可以看出，在零马达速度下，可以是零车辆速度，非零马达速度与车辆速度成比例。在爬行模式(例如，反向制动器200和离合器198接合，驱动离合器196断开接合，并且变速箱202中的A档齿轮(未示出)接合)下，车辆20可加速到转换点。例如，车辆20可加速到这样的点，即：基于发动机速度和相关传动比，即使在制动器200不接合的情况下，齿圈188也可相对静止。在该转换点(或另一点)处，离合器198可断开接合并且离合器196接合，从而将车辆切换成为分离模式驱动。此时(或接近此时)，马达174然后可使其旋转方向反向，从而从线212转换到线214。因此，车辆20可继续加速(现在由马达174和发动机24c二者驱动)，即使马达174的速度改变方向(即，从负旋转到正旋转)，车辆速度也增加。也可实现类似的切换，例如，通过将马达174从线214转换到线216而从A档齿轮(未示出)切换到B档齿轮(未示出)，等。
在某些实施方式(包括关于上文讨论的各种传动构造)中，除传统发动机之外(或作为替代)，可有用地为动力系统布置提供用于向车辆系统提供动力的能量储存和传输(“ESD”)能力。例如，相对于车辆20，可有用地提供一个或更多个电动、液压或其他能量储存装置作为动力系统22的一部分(或与动力系统22连通)。来自发动机24的能量可被接收以储存在这些装置处(例如，以机械形式从发动机24提供能量，然后转换为非机械形式进行储存)。然后，能量可从储存中释放，以各种有益的方式传递到各种车辆部件(例如，传动装置或其他动力系统组件)。
在所公开的动力系统布置的某些实施方式中，ESD系统可用于减少车辆20的瞬态动力事件的有害影响。瞬态动力事件可包括这样的事件：(至少在发动机24的当前操作状态下)能从发动机24获得的动力可能不足以进行一个或更多个正在进行的(或请求的)操作。瞬态动力事件可能发生在例如操作员请求动力操作的时候，但来自发动机24的可用(即，剩余)动力(至少在当前操作条件下)不足以在没有有害影响(例如，不减少对其他车辆系统的动力供应)的情况下完成操作。例如，在发动机24为各种车辆系统(例如，一组驱动轮)主动提供动力的同时，操作员可请求操作：需要额外动力，超过当前能从发动机24获得的动力。在某些实施方式中，ESD系统可用于补充(或替换)可用的发动机动力以进行这样的操作，同时避免各种问题(例如，动力滞后、低效的发动机运转、车辆20的颠簸，等)。
瞬态动力事件也可能发生在例如发动机不向相关的动力系统提供动力的时候。在某些实施方式中，ESD系统可用于在发动机处于关闭状态下或者以其他方式不运转时向各种车辆系统提供动力。
在某些实施方式中，IVP的部件(例如，发电机或液压泵)可被构造成从发动机24接收机械动力并将动力转换为不同的形式(例如，电力或液压压力/流)。被转换动力的一部分可被传送到能量储存装置(例如，电池或蓄电池)进行储存。根据需要(即，在特定的瞬态动力事件期间)，储存的能量然后可从能量储存装置释放到IVP的部件(例如，电动马达或液压马达)以转换回机械动力。然后，该机械动力可根据需要经由车辆20来传送。例如，MIVT可被构造成从IVP接收动力，以补充直接从发动机24接收的机械动力。
在某些实施方案中，所公开的动力系统布置中的ESD系统可用于提供平滑的切换。在车辆20的传动装置的某些切换事件期间(例如，在从多级传动的第一档位或齿轮转换到多级传动的第二档位或齿轮期间)，可在通向传动装置的输入端处要求比能从发动机24获得的动力更多的动力(即，可能发生瞬态动力事件)。例如，随着传动装置开始承担切换事件后负荷(例如，增加的负荷)，传动装置的一个或更多个离合器可能滑动。即使在动力经由传动装置传输到传动输出端时，这种滑动也可能(例如，由于离合器滑动时的能量损失而)导致传动装置本身内的动力消耗。如此，传动输入端处需要的动力可明显大于能在传动输出端处获得的动力。
由于这种动力损失(或其他因素)，可相对于发动机24、传动装置或其他车辆系统发生各种不利事件。例如，由于传动输入端处的过量动力需求，发动机24可暂时“减弱”或遭受其他性能降低，这可被用户感知为车辆20(或发动机24)的迟滞。类似地，传动装置可执行次优切换，这可被用户感知为车辆20的颠簸、时断时续或甚至失速。
由ESD系统提供的平滑切换可有助于解决这些(及其他)问题。例如，在车辆20的稳定(或其他)运行期间，来自发动机24的动力的一部分可(例如，经由IVP)传送到ESD系统进行储存(例如，作为储存的电气、液压、动能或其他能量)。在切换事件期间，如果适当的话，ESD系统然后可(例如，经由IVP)将被储存能量的一部分传递到相关的传动装置，以便补充由发动机24直接提供的动力。以这种方式，即使切换事件致使传动装置处的动力需求超过发动机24的(当前)动力输出，来自ESD系统的动力传递也可允许相对平滑的切换操作。这可能是有用的，例如，在切换期间避免对增加发动机速度的需要。此外，使用ESD系统进行平滑切换可减少对复杂传动设计(和控制)的需要，否则可能需要在各种切换事件中提供平滑切换。
除平滑切换之外(或作为替代)，ESD系统可提供各种其他益处。在某些实施方式中，ESD系统可用于负荷调平，在负荷调平中，可用来自ESD系统的被储存能量(至少部分地)满足在切换事件以外的操作期间的动力需求增加，而不是增加来自发动机24的动力传递。在某些实施方案中，这可允许在车辆20的宽范围运行期间以相对恒定的负荷和相对恒定的速度使发动机24运行，这样又可导致更有效地利用发动机24的给定构造。同样，ESD系统可用于为车辆20(或其子系统)的运行提供动力，而无需来自发动机24的任何正在进行的动力传递。例如，在“纯”电动(或液压)模式下，发动机24可不提供任何动力来使车辆20运行，ESD系统可使用先前储存的能量为各种车辆系统的操作提供动力。
在某些实施方式中，ESD系统可包括在车辆20的IVP中，或者可以其他方式与车辆20的IVP对接。例如，车辆20的IVP可包括构造为发电机或液压泵的第一IVP机器，发电机或液压泵可被构造成从发动机24接收机械动力并将动力分别转换为电气或液压(或其他)形式。电池或蓄电池(或其他能量储存装置)可与第一IVP机器连通，使得被转换的动力的一部分(即，部分或全部)可传送到电池或蓄电池进行储存。IVP的第二IVP机器(例如，电动马达或液压马达)可被构造成从电池或蓄电池(或直接从第一IVP机器)接收动力，并将所接收的动力转换为机械形式用于车辆动力系统22的下游部件。
可通过各种方式控制ESD系统。在某些实施方式中，可使用构造为具有各种设计的计算装置(例如，处理器和存储器架构、可编程电子电路，等)的控制器来调节出入ESD系统的动力传送。在某些实施方式中，例如，ESD系统(作为所公开的动力系统布置的一部分)的操作可由TCU 36调节或者可由不同的控制器(未示出)调节。ESD系统可基于各种输入进行控制，包括：用于发动机或其他车辆部件的速度传感器(未示出)的输入、与切换操作相关的传感器(未示出)的输入、车辆动力消耗或需求或各种其他装置(未示出)的输入。
另外参照图9，描绘了包括ESD系统的示例动力系统布置。图9的动力系统被构造成将来自内燃发动机24d的机械动力传输到各种车辆部件和系统。如描绘的，来自发动机24d的机械动力沿着轴S8传送到行星齿轮组48d和双行星齿轮组50d以及发电机230。(将理解的是，在其他构造中，可利用不同的IVP机器代替或替补发电机230。)发电机230与电池234(或电气能量的其他储存装置)和电动马达232电气连通。共同地，发电机230和马达232可被视为与ESD系统228连通的IVP 28d，ESD系统228包括电池234(或者如果适当的话，多个电池234)以及各种其他部件(未示出)(包括各种动力电子器件、控制器，等)。
行星齿轮组48d和双行星齿轮组50d以及IVP 28d被构造成以与(如上文详细讨论的)图3的行星齿轮组48、双行星齿轮组50和IVP 28a类似的方式操作，以便为MIVT 26d提供与MIVT 26a类似的功能性。然而，MIVT 26d可能出现各种差异。例如，在图9中，可以看出，轴S16被构造成经由驱动齿轮从轴S8接收动力以用于发电机230，以便为辅助驱动滑轮250的旋转提供动力。同样，由轴S8的齿轮44d提供动力(还向发电机230提供动力)的轴S10可向传动控制器、扫气和其他泵提供动力。
在操作期间，来自发动机24d的动力可以各种方式经由MIVT 26d传送到变速箱84d(例如，构造为可控制的变速箱)，以便向各种车辆系统提供无限可变的多模式动力传输。例如，如描绘的，双行星齿轮组50d的输出齿轮82d被构造成与变速箱84d的输入齿轮236和238啮合。通过选择性地操作离合器252，输出齿轮82d可因此分别为传动轴S11和S13中的一者的旋转提供动力。选择性地控制各种其他离合器254可用于在可分别对应于变速箱84d的档位A至E的各种档位齿轮240、242、244、246和248之间切换变速箱84d。以这种方式，动力可从发动机24以及马达232传送到差速驱动轴S12a。也如描绘的，可控制制动器256和离合器258以将来自变速箱84d的动力传输到用于机械前轮驱动的驱动轴S12b。(将理解的是，变速箱84d的各种齿轮的所描绘构造仅作为示例呈现。也可关于变速箱84d的其他构造来利用ESD系统)。
也可提供其他装置和功能性。例如，可以看出，轴S8的齿轮44d被构造成使空转齿轮68d在轴S12a上旋转，以及向发电机230提供动力。反过来，齿轮68d可为PTO轴S14并且在某些构造中还为前PTO轴S15的旋转提供动力。
如适当的控制器(未示出)所调节的，一旦转换为电气形式，在发电机230处接收的那部分动力就可传送到ESD 228以储存到电池234中。在某些实施方案中，只要发动机24d运转并且电池234未完全充满，动力就可连续地从发电机230传送到电池234。在某些实施方案中，动力可更多选择性地从发电机230传送到电池234。例如，在某些控制策略下，只有当(例如，经由各种发动机或其他传感器(未示出))检测到发动机24d产生剩余动力(关于车辆运行的当前动力需求)时，动力才可从发电机230传送到电池234。
根据需要，能量可从电池234释放，为马达232的操作提供动力。如上所述，关于图3的马达42，来自马达232的动力然后可经由双行星齿轮组50d传送，以便补充(或替换)来自发动机24d的动力。这可能是有用的，例如即使当以最佳且相对恒定的运转速度保持发动机24d时，也确保适当的动力被提供给车辆20的各种系统和装置。
在某些实施方案中，来自电池234的动力可经由马达232用于切换平滑操作。例如，在从A档齿轮240切换到B档齿轮242期间(或者之前或之后)，相关的控制器可识别出：在变速箱84d处可能需要额外动力，以便确保平滑切换，并且在某些实施方式中，避免对增加发动机速度或动力的需要。因此，对于A档到B档切换事件(及其他切换事件)，能量可从电池234释放到马达232，使得马达232可向变速箱84d提供额外动力(即，经由双行星齿轮组50d)。
诸如上述示例中的平滑切换可基于各种因素来实施。在某些实施方案中，例如，来自TCU 36(或其他装置)的信号可表示变速箱84d的齿轮之间的切换即将发生(或者正在发生或最近已发生)。在这样的切换事件被识别为(或预期)导致瞬态动力事件的情况下，可相应地从ESD 228传送动力。在某些实施方案中，发动机传感器、轴速度传感器或其他传感器(未示出)可检测到变速箱84d处动力不足的指示(例如，由于切换操作期间变速箱84d内的离合器滑动)。然后，可相应地实施动力从ESD 228向变速箱84d的传送。
在某些实施方案中，来自电池234的动力可用于其他操作。例如，在发动机24d的运转不可能或不可行(例如，在车辆20在封闭空间内运行期间)的情况下，来自电池234的能量可用于实施车辆20的纯电动操作。在某些实施方案中，纯电动操作可(例如，当车辆被钥匙开启但发动机24d关闭时，基于接收到驾驶或其他命令)自动实施。在某些实施方案中，纯电动操作可基于其他因素(例如，基于操作员切换特定开关、按钮或杆)来实施。
作为另一示例，在使用特定车辆工具在车辆20上施加增加的动力需求的情况下，来自电池234的能量可用于确保能在工具处获得适当的动力，而不会显著地不利影响到其他车辆系统(例如，车辆驱动轮)的操作或者显著地增加发动机速度。例如，在由PTO轴S14驱动机械工具(例如，压捆装置、播种装置、土壤调节装置、切割刀片，等)或者使用来自前PTO轴S15或另一轴的动力操作液压工具(例如，装载桶、倾倒卡车底座、挖掘机臂、土壤调节装置，等)(即，在由适当的液压泵(未示出)转换时)的情况下，车辆20的传动系可能经受增加的动力需求。因此，在某些实施方式中，在操作这样的工具期间，来自电池234的能量(由马达232转换为机械能量)可用于相对于相关工具(或其他车辆系统)来补充(或替换)来自发动机24d的动力。
在某些实施方案中，每当操作任何车辆工具(或特定构造的任何车辆工具)时，可自动地利用来自电池234的动力。在某些实施方案中，可更多选择性地利用来自电池234的动力。例如，发动机传感器、轴速度传感器或其他传感器(未示出)可检测到由于工具操作导致动力不足的指示，并且可适当地从电池234汲取动力。
另外参照图10，另一示例MIVT 26e类似于图7的MIVT 26c进行构造。内燃发动机24e经由轴S17向双行星齿轮组178e以及发电机172e(或其他IVP机器)(包括在IVP 28e中)提供机械动力。发电机172e将来自发动机24e的机械动力转换为电力，将之传送到电动马达174e。然后，马达174e将电力转换为机械动力，也将之传送到双行星齿轮组178e。以这种方式，MIVT 26e(经由双行星齿轮组178e)可用于组合来自发动机24e和IVP 28e的动力，以便向传动装置202e提供连续可变动力。
在描绘的实施方式中，发电机172e与电池260(或其他电气能量储存装置)以及马达174e电气连通。以这种方式，来自发动机24e的机械能量可作为电气能量储存在电池260中，并在适当时经由马达174e来释放，以向双行星齿轮组178e提供动力。如相对于图9的构造详细描述的，来自电池260的能量可用于提供平滑切换，以使车辆20在纯电动模式下运行，为车辆20的工具的操作提供动力(或者在操作这样的工具期间为其他车辆系统提供动力)，等。
将理解的是，ESD系统的各种储存装置(例如，电池234和260)可接收并储存来自相关发动机(例如，发动机24d和24e)以外的源的能量。例如，在某些实施方案中，再生系统(例如，用于捕获来自制动操作的能量的系统)可被构造成将动力传送到ESD系统以待稍后使用(例如，平滑切换、纯电动操作，等)或者可形成ESD系统的一部分。同样，将理解的是，ESD系统可供具体描绘以外的动力系统和传动装置(包括MIVT)使用。例如，在某些实施方式中，ESD系统(未示出)可相对于图5中描绘的动力系统经由液压蓄电池264(参见图5，未示出的液压连接)或者相对于各种其他动力系统构造(未示出)来实施。
上述(及其他)各种操作可实施为瞬态动力事件管理(“TPEM”)方法的一部分。例如，另外参照图11，可通过各种控制器(例如，TCU 36)或其他装置为车辆20实施TPEM方法300。
TPEM方法300可包括操作302：识别瞬态动力事件。例如，借助发动机速度传感器、各种轴速度传感器、其他传感器或装置，控制器可识别(操作302)相关车辆的当前(或即将发生的)操作状态导致(或者可能导致)动力不足。例如，切换操作304(例如，最近、正在进行或即将发生的切换操作304)可这样进行识别操作302，即在此期间，传动装置可要求比可能从发动机获得的动力(至少在当前操作状态下)更多的来自发动机的动力(例如，由于离合器滑动)。例如，由于切换事件期间的离合器滑动，相比能以当前发动机速度从发动机获得的动力，可在通向传动装置的输入端处要求更多的来自发动机的动力。类似地，工具的操作306(例如，工具的正在进行或即将发生的操作306)可这样进行识别操作302，即在此期间，工具的动力需求(例如，与其他车辆系统的其他动力需求组合)可超过来自发动机的可用动力。在某些实施方案中，识别瞬态动力事件(操作302)可包括：在发动机处于关闭(或以其他方式不提供动力)状态下(操作308)时识别车辆(或其子系统)的操作(操作302)。例如，驾驶操作或车辆工具的操作(例如，正在进行或即将发生的驾驶或工具操作)可在发动机处于关闭状态下(操作308)时进行识别操作302。
方法300可进一步包括操作320：致使能量储存装置(例如，可形成较大ESD系统的一部分)向IVP的部件(例如，IVP机器)提供被储存能量。例如，方法300可用于致使来自电池的能量提供给电动马达(操作320)，以致使来自液压蓄电池的能量提供给液压马达(操作320)，等。(在某些实施方案中，将理解的是，这可先于方法300的操作322：致使能量储存在IVP中。在某些实施方案中，能量可以其他方式储存在IVP中。)
然后，方法300可包括操作330：向传动装置提供来自IVP的部件(例如，来自IVP机器)的动力。例如，方法300可包括操作330：向具有各种构造的MIVT、具有固定传动比的传动装置或包括在相关动力系统中的其他传动装置提供来自电动或液压马达的动力。
在某些实施方案中，方法300可进一步包括操作340：向传动装置提供来自发动机的动力。例如，在发动机未处于关闭状态下(操作308)的情况下，MIVT(或其他装置)可用于合并分别从发动机和IVP接收的动力，使得来自发动机和IVP二者的动力可提供给相关的传动装置(操作330、340)。
现在参照图12至图16，将根据附加示例实施方式讨论本公开。应该注意的是，为了清楚起见，图12、图14、图15和图16中示出的动力系统的示意性表示以简化形式图示示例实施方案，并由此可不描绘与所表示的动力系统关联的所有部件。
如将讨论的，本公开的动力系统提供了多模式无限可变传动装置(IVT)。IVT提供分离路径动力传输，将来自发动机和至少一个无限可变动力(IVP)机器的动力组合。例如，动力系统可包括发动机、第一电机和第二电机。
如上所述，可有用地实现车辆(或其他机械)的零动力模式，在零动力模式下，车轮的输出速度(或其他机械输出)达到零速度而不停止发动机或释放轮处的扭矩。例如，以这种方式，车辆动力可用于保持车辆静止。这样的状态可例如用行星齿轮组来获得。例如，如果发动机使太阳齿轮以第一正速度旋转并引导IVP机器(例如，由发电机提供动力的电动马达)使齿圈以相等的负速度旋转，则关联的行星齿轮架(可例如连接到差速驱动轴)可能根本不旋转。此外，如果IVP与发动机提供速度略微不同(和相反)的输出旋转，则车辆可进入“爬行”模式，在爬行模式下，车辆移动得非常缓慢但车轮扭矩高。零动力模式和爬行模式对于诸如图1所示的拖拉机(用在农业、建筑业和林业中)等重型作业车辆是特别有用的。在车轮速度增加的情况下，车辆然后可最终进入正常驾驶模式(即，“现场模式”)。
如将讨论的，在本公开的IVT的至少一种模式下，可提供分离路径动力传输，其中能实现零动力状态。随着车辆速度从零动力状态增加，分离路径动力传输可继续进入爬行模式。而且，在至少一种模式下，第一IVP机器和第二IVP机器可共同发电以满足电力需求。当车辆处于零动力状态下并且随着车辆速度增加而进入爬行模式时，IVP机器可共同发电。由此，车辆可有用地执行各种作业，同时满足各种电气部件的高电力需求。
另外，IVT可以各种方式构造，其中具有共同发电能力的零动力的上述分离路径可以是特定IVT的可选特征。因此，IVT可以是模块化和可构造的。换句话说，IVT可具有：第一构造(例如，图12)，其中IVT提供零动力分离路径的共同发电能力；和第二构造(例如，图14)，其中IVT不提供这种能力。因此，传动装置可根据车辆要执行的作业类型、根据车辆内的空间限制或以其他方式进行构造。
现在将详细讨论图12中图示的示例实施方式。如图12所示，动力系统22可包括发动机502，诸如内燃发动机。发动机502可向发动机轴509直接提供机械动力。
动力系统22可另外包括无限可变动力(IVP)源501，IVP源501可包括至少一个IVP机器。如图示的实施方式中示出的，IVP源501可包括第一IVP机器504和第二IVP机器506。在一些实施方式中，第一IVP机器504可包括第一电机503，并且第二IVP机器506可包括第二电机505。
动力系统22可进一步包括多模式无限可变传动装置(MIVT，大体表示为515)。MIVT515可在如下面将详细讨论的发动机502、第一电机503和第二电机505之间传输机械动力。MIVT 515还可将动力传输到输出轴507。动力可取决于MIVT 515的当前传动模式，经由MIVT515沿着不同路径传输。车辆(例如，图1的拖拉机或另一作业车辆)可包括由输出轴507(例如，经由一个或更多个差速器)以能旋转的方式驱动的轮。
如将讨论的，第一电机503可在发电机模式和马达模式之间变换。在发电机模式下，第一电机503可从MIVT 515接收机械能量并将之转换为能供应到第二电机505和/或器械521的电气能量。相反，在马达模式下，第一电机503可将电气能量转换为供应到MIVT 515的机械能量。
同样，第二电机505可在马达模式和发电机模式之间变换。在马达模式下，第二电机505可将电气能量转换为供应到MIVT 515的机械能量。相反，在发电机模式下，第二电机505可从MIVT 515接收机械能量并将之转换为能供应到第一电机503和/或器械521的电气能量。
器械521可以是播种器械、挖土机、铲斗或其他装置。在一些实施方式中，器械521可由IVP 501至少部分供应的电气能量提供动力。另外，器械521可安装在车辆上或者可至少通过动力线缆远离拴到车辆。
MIVT 515可包括第一行星齿轮组508。第一行星齿轮组508可以是包括多个传动部件的双行星齿轮组。例如，双行星齿轮组可包括第一太阳齿轮510、第一齿圈512、多个第一行星齿轮514(具有关联的行星齿轮架525)、第二太阳齿轮516、第二齿圈518和多个第二行星齿轮520(具有关联的行星齿轮架527)。在一些实施方式中，第一太阳齿轮510、第一齿圈512和第一行星齿轮514可共同地包括第一行星齿轮组508的所谓的“LO齿轮组”，并且第二太阳齿轮516、第二齿圈518和第二行星齿轮520可共同地包括第一行星齿轮组508的所谓的“HI齿轮组”。另外，在一些实施方式中，第二齿圈518可直接接合以与第一行星齿轮514的行星齿轮架525一起旋转。
MIVT 515可另外包括第二行星齿轮组522。第二行星齿轮组522可以是包括多个传动部件的单个行星齿轮组。例如，单个行星齿轮组可包括太阳齿轮524、齿圈526和多个行星齿轮528(具有关联的行星齿轮架529)。
如将讨论的，在MIVT 515的至少一种模式下，第一行星齿轮组508的动力和扭矩输出可输入到第二行星齿轮组522，并且第二行星齿轮组522又可向车辆的输出轴507提供动力和/或扭矩。在一些实施方式中，动力系统22可以这种方式提供零动力模式和/或爬行模式。
MIVT 515可包括被互连以经由MIVT 515传输机械动力的多个传动部件(例如，齿轮、轴，等)。这些部件可被构造成在发动机502、第一电机503、第二电机505之间传输动力，并最终传输到输出轴507。这些传动部件中的一个或更多个可限定“传动分支”。在一些实施方式中，第一传动分支可在发动机502和第一行星齿轮组508之间传输动力。同样，在一些实施方式中，第二传动分支可在第一行星齿轮组508和第二行星齿轮组522之间传输动力。此外，在一些实施方式中，第三传动分支可在第二行星齿轮组522和输出轴507之间传输动力，等，这将在下面详细说明。
MIVT 515的一个或更多个传动分支可包括一系列互连和/或啮合的齿轮。齿轮可以是正齿轮、锥齿轮或其他类型的齿轮。另外，特定传动分支内的两个齿轮可啮合在一起(例如，具有平行但间隔开的旋转轴线)。此外，特定传动分支内的两个齿轮可被接合以彼此一起旋转，并且经由轴(例如，具有与所讨论的两个齿轮同轴的一个或更多个轴)互连。
在一些实施方式中，特定传动分支内的两个轴可被接合以彼此一起旋转，替代地彼此断开接合。例如，离合器可包括在传动分支中并且插入到两个轴之间。在离合位置中，两个轴可被接合以彼此一起旋转。在非离合位置中，两个轴可断开接合以独立旋转。
如图12所示，MIVT 515可包括多个离合器569。在一些实施方式中，MIVT 515的多个离合器569包括第一离合器570、第二离合器572、第三离合器574、第四离合器576、第五离合器578、第六离合器580和第七离合器582。这些离合器569中的每者均可独立操作并且可在离合位置(即，接合位置、激励位置，等)和(交替地)非离合位置(即，断开接合位置、去激励位置，等)之间致动。在一些实施方式中，离合器569能操作地连接到相应传动分支。
取决于MIVT 515的模式，MIVT 515的不同传动分支可以给定时间传输动力。对于每种传动模式，多个离合器570、572、574、576、578、580、582的预定子组可被接合，而其他离合器可断开接合。离合器570、572、574、576、578、580、582的不同子组可在不同模式下被接合。这允许以各种方式经由MIVT 515传送动力，以供应车辆的机械和电力需求。
现在将讨论MIVT 515的不同传动模式。图13图示了根据本公开的示例实施方式的这些不同的传动模式。具体地，图13图示了车辆的车轮速度(X轴)和第二电机505的旋转速度(Y轴)之间的关系。在一些实施方式中，MIVT 515可提供第一模式(图13中的线584表示)、第二模式(线586表示)、第三模式(线588表示)、第四模式(线590表示)、第五模式(线592表示)和第六模式(线594表示)。这些模式可表示车辆的前向模式，其中车辆从静止位置向前移动。MIVT 515还可包括附加模式，诸如至少一种反向模式，其中车辆从静止位置在相反的反向方向上移动。
在MIVT 515的第一模式下，第一离合器570、第四离合器576和第五离合器578可处于离合位置中，而其他离合器572、574、580、582可处于非离合位置中。如此，动力(即，发动机动力)可沿着第一传动分支从发动机轴509传输到第一行星齿轮组508的第二行星齿轮520的行星齿轮架527。更具体地，动力可经由该第一传动分支从发动机轴509传输，经过第一离合器570和第四离合器576传输到齿轮536。齿轮536与齿轮540啮合，齿轮540附接至第二行星齿轮520的行星齿轮架527。在一些实施方式中，该第一传动分支可以是从发动机轴509到第二行星齿轮520的单向动力传输路径。
另外，在MIVT 515的第一模式下，第二传动分支可限定在第一电机503和发动机轴509之间，以在其间传输动力(即，IVP动力传输)。第二传动分支可包括齿轮546，齿轮546被接合以与第一电机503的轴一起旋转。齿轮546可与齿轮548啮合，齿轮548安装在与齿轮550同轴的轴的相对两端上。齿轮550可与齿轮530啮合。该第二传动分支可以是第一电机503和发动机轴509之间的双向动力传输路径。换句话说，第一电机503可择一地：(a)在发电机模式下操作，从齿轮546接收动力并将之转换为电气能量以供应器械521、第二电机505等；或(b)在马达模式下操作，将动力供应到齿轮546，并最终返回上文讨论的第一传动分支。可例如在一些实施方式中通过控制第一电机503(即，通过控制齿轮546的速度和旋转方向)来控制经由该传动分支的动力传输方向。
另外，在MIVT 515的该第一模式下，第三传动分支可限定在第二太阳齿轮516和第二电机505之间，以在其间传输动力(即，IVP动力传输)。更具体地，动力可经由彼此啮合的齿轮554和齿轮552在第二太阳齿轮516和第二电机505之间的任一方向上传输。如图12所示，齿轮554被接合以与第二太阳齿轮516一起旋转，并且齿轮552被接合以与第二电机505一起旋转。该第三传动分支可以是第二太阳齿轮516和第二电机505之间的双向动力传输路径，意味着第二电机505可择一地：(a)在马达模式下操作并将动力供应到第二太阳齿轮516；或(b)在发电机模式下操作，接收机械动力并将之转换为电力，电力可供应到第一电机503、器械521或其他电力消耗器。可例如在一些实施方式中通过控制第二电机505(即，通过控制齿轮552的速度和旋转方向)来控制经由该传动分支的动力传输方向。
另外，第四传动分支可限定在第二齿圈518和第二行星齿轮组522的太阳齿轮524之间。更具体地，动力(即，组合动力)可从第二齿圈518经由第一行星齿轮514传输到齿轮556，齿轮556与齿轮557啮合，齿轮557与齿轮558啮合，并且齿轮558与齿轮560啮合。齿轮560可被接合以与第二行星齿轮组522的太阳齿轮524一起旋转。该第四传动分支可以是从第二齿圈518和太阳齿轮524起的单向动力传输路径。
在该第一传动模式下，第五传动分支可从第二行星齿轮组522的齿圈526限定到发动机轴509。更具体地，动力可经由该第五传动分支从齿圈526传输到齿轮531，齿轮531被接合以与齿圈526一起旋转。齿轮531可与齿轮532接合，并且动力可从齿轮532传输回到发动机轴509。齿轮532可被认为是飞轮。在一些实施方式中，该第五传动分支可以是从齿圈526到发动机轴509的单向动力传输路径。
而且，第六传动分支可从第二行星齿轮组的行星齿轮528限定到输出轴507。更具体地，动力可从行星齿轮528经由离合器578传输到齿轮542，齿轮542与齿轮544啮合，齿轮544被接合以与输出轴507一起旋转。该第六传动分支可以是从行星齿轮528到输出轴507的单向传输路径。
将认识到，在该第一传动模式下，第一行星齿轮组508和第二行星齿轮组522二者均为MIVT 515内的动力传输提供分离路径。第一行星齿轮组508将发动机502的输入和第二电机505的输入/输出组合，使得第一行星齿轮组508的输出(即，第一组合动力)被输入到第二行星齿轮组522。另外，第二行星齿轮组522将第一行星齿轮组508的输入和发动机轴509的输出组合，使得第二行星齿轮组522的输出(即，第二组合动力)被输出到输出轴507。
此外，零动力可在MIVT 515的该第一传动模式下实现。具体地，第二行星齿轮组522处的组合可包括：太阳齿轮524，其接收从第一行星齿轮组508输入的动力；以及齿圈526，其向发动机轴509输出动力，导致行星齿轮528的行星齿轮架529在保持输出轴507处的扭矩的同时保持静止(即，零rpm)。另外，如图13所示，第二电机505的速度可在第一模式下增加，以从零动力状态(即，爬行模式)起增加车辆的车轮速度。
另外，在一些实施方式中，第一电机503和第二电机505可在处于零动力状态和爬行模式下的同时共同发电。在图13的示例中，例如，可在点596处表示零动力状态，其中第二电机505的齿轮552在第一方向上旋转。可通过降低齿轮552的速度来增加车辆的速度。在一些实施方式中，第二电机505可从零动力状态(点596)生成动力至齿轮552的输出速度等于零的点(点598)。同时，第一电机503也可处于发电机模式下。
假设齿轮552的速度开始在相反方向上旋转并从其增加(从点598增加到点600)，第二电机505可进入马达模式，使得第二电机505将动力供应到齿轮552。
根据示例实施方式，第二传动模式由图13中的线586表示。在MIVT 515的第二模式下，第一离合器570、第三离合器574和第五离合器578可处于离合位置中，并且其他离合器572、576、580、582可处于非离合位置中。如此，动力可沿着第一传动分支从发动机轴509传输到第一行星齿轮组508的第一齿圈512。更具体地，动力可经由该第一传动分支从发动机轴509传输，经过第一离合器570和第三离合器574传输到齿轮534。齿轮534与齿轮538啮合，齿轮538附接至齿圈512。在一些实施方式中，该第一传动分支可以是从发动机轴509到齿圈512的单向动力传输路径。
另外，在该第二传动模式下，第一电机503和齿轮530之间的第二传动分支可与上文讨论的基本相同。
此外，第三传动分支可限定在第二电机505和第一行星齿轮组508的第一太阳齿轮510之间。更具体地，动力可沿任一方向在第一太阳齿轮510和第二电机505之间经由啮合的齿轮552和齿轮554进行传输。该第三传动分支可以是第一太阳齿轮510和第二电机505之间的双向动力传输路径，意味着第二电机505可择一地：(a)在马达模式下操作并将动力供应到太阳齿轮510；或(b)在发电机模式下操作，接收机械动力并将之转换为可供应到第一电机503、器械521或其他电动动力消耗器的电力。
另外，第四传动分支可限定在第一行星齿轮514的行星齿轮架525和第二行星齿轮组522的太阳齿轮524之间。更具体地，动力可从第一行星齿轮514传输到齿轮556，齿轮556与齿轮557啮合，齿轮557与齿轮558啮合，并且齿轮558与齿轮560啮合。齿轮560可被接合以与第二行星齿轮组522的太阳齿轮524一起旋转。该第四传动分支可以是从第二齿圈518到太阳齿轮524的单向动力传输路径。
而且，在该第二传动模式下的第五传动分支可从第二行星齿轮组522的齿圈526限定到发动机轴509。该第五传动分支可如上文关于第一传动模式讨论地进行构造。
另外，第六传动分支可从第二行星齿轮组的行星齿轮528限定到输出轴507。更具体地，动力可从行星齿轮528经由离合器578传输到齿轮542，齿轮542与齿轮544啮合，齿轮544被接合以与输出轴507一起旋转。该第六传动分支可以是从行星齿轮528到输出轴507的单向传输路径。
参照图13，第一电机503和第二电机505可在MIVT 515处于该第二传动模式下时共同发电。该共同发电可发生在第二电机505的齿轮552的速度为点602表示的速度且齿轮552的速度朝向点604处的零减少的时候。然后，随着齿轮552的速度沿相反方向增加，第二电机505可进入马达模式。
将认识到，第二电机505可从第一传动阶段中的零动力状态经过第二传动阶段的低输出速度范围(例如，在图13中从点596到点604)保持在发电机模式下。在一个示例顺序中，MIVT 515可处于零动力状态(点596)下，并且MIVT 515可在MIVT 515的车轮速度增加时保持在第一传动模式下。在点598处，第二电机505可通过将MIVT 515切换到第二传动阶段中(即，切换到点602)而保持在发电机模式下。MIVT 515可在输出速度增加时保持在第二传动模式下。因此，如图13所示，在第一传动模式和第二传动模式之间存在足够的重叠，使得第二电机505可从第一传动模式到第二传动模式连续地保持在发电机模式下。
MIVT 515的第三传动模式(即，第一现场模式)可由图13中的线588表示。在第三传动模式下，第一离合器570、第三离合器574和第六离合器580可处于离合位置中，并且其他离合器572、576、578、582可处于非离合位置中。如此，动力可沿着第一传动分支从发动机轴509传输到第一行星齿轮组508的第一齿圈512。更具体地，动力可经由该第一传动分支从发动机轴509传输，经过第一离合器570和第三离合器574传输到齿轮534。齿轮534与齿轮538啮合，齿轮538附接至齿圈512。在一些实施方式中，该第一传动分支可以是从发动机轴509到齿圈512的单向动力传输路径。
另外，在该第三传动模式下，第一电机503和齿轮530之间的第二传动分支可与上文相对于第一传动模式和第二传动模式讨论的基本相同。
此外，第二电机505和第一太阳齿轮510之间的第三传动分支可与上文相对于第二传动模式讨论的基本相同。
而且，第一行星齿轮组508可将第一齿圈512和第一太阳齿轮510处的动力与从第一行星齿轮514输出到输出轴507的动力组合。更具体地，在该第四传动分支中，动力可从第一行星齿轮514经由第六离合器580传输到齿轮562，齿轮562与齿轮544啮合。齿轮544可被接合以与输出轴507一起旋转。
将认识到，在该第三传动模式下，经由MIVT 515的动力传输绕过第二行星齿轮组522。换句话说，从第一行星齿轮组508输出的动力被直接传输到输出轴507。
另外，将认识到，第二电机505可处于从图13的点606到点608的发电机模式下。由此，假设MIVT 515处于第二传动模式下，输出速度继续增加，并且电力需求仍足够高，MIVT515可从第二传动模式切换到第三传动模式(即，通过将齿轮552的速度从图13中的点604调节到点606)。
MIVT 515的第四传动模式(即，第二现场模式)可由图13中的线590表示。在第四传动模式下，第一离合器570、第四离合器576和第六离合器580可处于离合位置中，并且其他离合器572、574、578、582可处于非离合位置中。如此，动力可沿着第一传动分支从发动机轴509传输到第一行星齿轮组508的第二行星齿轮520。更具体地，动力可经由该第一传动分支从发动机轴509传输，经过第一离合器570和第四离合器576传输到齿轮536。齿轮536与齿轮540啮合，齿轮540附接至行星齿轮520的行星齿轮架527。在一些实施方式中，该第一传动分支可以是从发动机轴509到第二行星齿轮520的单向动力传输路径。
另外，在该第四传动模式下，第一电机503和齿轮530之间的第二传动分支可与上文相对于第一传动模式、第二传动模式和第三传动模式讨论的基本相同。
此外，第二电机505和第二太阳齿轮516之间的第三传动分支可与上文相对于第一传动模式讨论的基本相同。
而且，第一行星齿轮组508可将第二行星齿轮520和第二太阳齿轮516的动力与从第二齿圈518输出到输出轴507的动力组合。更具体地，在该第四传动分支中，动力可从第二齿圈518经由第一行星齿轮514、第六离合器580传输到齿轮562，并最终传输到齿轮544以使输出轴507旋转。
MIVT 515的第五传动模式(即，第三现场模式)可由图13中的线592表示。在第五传动模式下，第一离合器570、第三离合器574和第七离合器582可处于离合位置中，并且其他离合器572、576、578、580可处于非离合位置中。如此，动力可沿着第一传动分支从发动机轴509传输到第一行星齿轮组508的第一齿圈512(类似于在第一传动模式下限定的第一传动分支)。
另外，在该第五传动模式下，第一电机503和齿轮530之间的第二传动分支可与上文相对于第一传动模式、第二传动模式和第三传动模式讨论的基本相同。
此外，第二电机505和第一太阳齿轮510之间的第三传动分支可与上文相对于第二传动模式和第三传动模式讨论的基本相同。
而且，第一行星齿轮组508可将第一齿圈512和第一太阳齿轮510的动力与从第二行星齿轮514输出到输出轴507的动力组合。更具体地，在该第四传动分支中，动力可从第一行星齿轮514的行星齿轮架525传输到齿轮556，齿轮556与齿轮557啮合以使输出轴507旋转。
MIVT 515的第六传动模式(即，第四现场模式)可由图13中的线594表示。在第六传动模式下，第一离合器570、第四离合器576和第七离合器582可处于离合位置中，并且其他离合器572、574、578、580可处于非离合位置中。如此，动力可沿着第一传动分支从发动机轴509传输到第一行星齿轮组508的第二行星齿轮520(类似于在第四传动模式下限定的第一传动分支)。
另外，在该第六传动模式下，第一电机503和齿轮530之间的第二传动分支可与上文相对于第一传动模式、第二传动模式、第三传动模式、第四传动模式和第五传动模式讨论的基本相同。
此外，第二电机505和第二太阳齿轮516之间的第三传动分支可与上文相对于第四传动模式讨论的基本相同。
而且，第一行星齿轮组508可将第二行星齿轮520和第二太阳齿轮516的动力与从第二齿圈518输出到输出轴507的动力组合。更具体地，在该第四传动分支中，动力可从第二齿圈518经由第一行星齿轮514、第六离合器580传输到齿轮562，并最终传输到齿轮544以使输出轴507旋转。
MIVT 515还可包括一个或更多种反向模式。在每种模式下除了第二离合器572踩住离合而不是第一离合器570，反向模式可类似于上述第一反向模式、第二反向模式、第三反向模式、第四反向模式、第五反向模式和第六反向模式。
由此，作为示例第一反向模式，第二离合器572、第四离合器576和第五离合器578被踩住离合并且其他离合器570、574、580、582保持不离合。如此，动力从发动机轴509经由第二离合器572(即，反向离合器)传输到第一行星齿轮组508的第二行星齿轮520。具体地，动力从发动机轴509传输到齿轮530，齿轮530与齿轮550啮合，齿轮550与齿轮568啮合。该动力经由第二离合器572传送到齿轮531，齿轮531与齿轮532啮合。该动力经由第四离合器576传输到与齿轮540啮合的齿轮536，并最终传输到第二行星齿轮520。其他传动分支可与上文相对于第一传动模式描述的相同。其他反向传动模式可类似地构造(即，在每种模式下除了第二离合器572踩住离合而不是第一离合器570，类似于下面详细描述的模式)。
现在参照图14，将详细讨论动力系统22'和MIVT 515'的某些模块化特征。图14的动力系统22'和MIVT 515'的模块化构造可不同于图12中体现的MIVT 515的模块化构造。
如示出的，MIVT 515'可基本类似于图12的MIVT 515，除了图14的构造中可省略图12的第二行星齿轮组522以及关联的齿轮542、558和560及第五离合器578。
在一些实施方式中，MIVT 515'可具有第三模式、第四模式、第五模式和第六模式。这些模式可分别对应于如上所述的第三模式、第四模式、第五模式和第六模式。
如上所述第一模式和第二模式(零动力模式和爬行模式)对图14的MIVT 515'是不可用的。这是因为行星齿轮组508将如上文讨论的发动机502和第二MIVP 501提供的发动机动力组合。组合的输出动力从齿轮组508直接传输到输出轴507。这与图12的构造形成对比，其中从第一行星齿轮组508输出的组合动力被传递到第二行星齿轮组522，第二行星齿轮组522在输出轴507和齿轮532之间分配输入的动力。
由此，图14的MIVT 515'的模块化构造不提供图12的MIVT 515的零动力的共同发电能力。然而，对于一些车辆和/或一些客户，可能不需要该能力。另外，图14的模块化构造可能比图12的模块化构造更紧凑，因为它包括更少的部分。由此，取决于由车辆执行的作业类型、车辆内的空间限制和/或其他考虑，第一作业车辆可构建成包括图14的模块化构造，并且第二作业车辆可构建成包括图12的模块化构造。
现在参照图15，将根据示例实施方式讨论MIVT 715的附加实施方式。MIVT 715可在几个方面基本类似于图12的MIVT 515的实施方式。因此，将不再次说明共同的特征。另外，图15的对应于图12的部件将以对应的附图标记增加200进行识别。
MIVT 715与图12的实施方式的不同之处可在于，发动机轴709可与第一行星齿轮组708的中心轴线基本同轴。在其它方面，MIVT 715可类似于图12的实施方式。例如，使用上文相对于图12的实施方式讨论的相同离合模式，MIVT 715可具有六个前向传动模式和至少一个反向传动模式。
图15的实施方式可被构造用于具有某些空间限制和/或特定架构的作业车辆。例如，图15的实施方式对于“短距离”作业车辆可能是有用的，这些“短距离”作业车辆具有相对较低的发动机702并朝向作业车辆的驾驶室向后布置。相反，图12的实施方式对于“长距离”作业车辆可能是有用的，这些“长距离”作业车辆具有相对较高的发动机502并被布置在前车轴上。
现在参照图16，示出了MIVT 715'的第二模块化构造。如示出的，除了(在图14的构造中)可省略图15的第二行星齿轮组722、关联的齿轮和第五离合器778，MIVT 715'可基本类似于图15的MIVT 715。由此，图16的实施方式不提供图15的MIVT 715的零动力的共同发电能力。然而，如上文相对于图14说明的，对于一些车辆可能不需要该能力。另外，图16的MIVT 715'可比图15的MIVT 715更紧凑。因此，图16的MIVT 715'对具有特定空间限制的车辆可能是有用的。
现在参照图17至图20，将根据附加示例实施方式讨论本公开。这些实施方式可对应于上文讨论和/或图1至图16中示出的实施方式。应该注意的是，为了清楚起见，图17至图20中示出的动力系统的示意性表示以简化形式图示了示例实施方案，并由此可不必描绘与所表示的动力系统关联的所有部件。
如将讨论的，本公开的动力系统提供了将由发动机(例如，柴油发动机)和IVP提供的动力和扭矩传输到一个或更多个输出轴的多模式无限可变传动装置(IVT)。在一些实施方式中，IVT可具有多种传动模式。至少一种模式可以是串行模式，并且至少一种其他模式可以是分离路径模式。
IVT可被构造成提供不同模式之间的基本无缝切换。在某种意义上，IVT可被构造成将扭矩从一个可接合传动构件连续挪至另一可接合传动构件，以在不同传动模式之间进行切换。更具体地，在一些实施方式中，IVT可包括各种可接合传动构件(例如，离合器、同步器、爪环，等)。可接合传动构件可具有用于不同传动模式的不同布置：针对特定传动模式，一些构件可被接合而其他构件可断开接合，并且接合构件和断开接合构件的布置可针对不同的传动模式而不同。在传动模式之间切换期间，一个可接合构件可断开接合而另一构件接合以完成传动模式之间的切换。随着断开接合的构件移向接合位置，其部件可能已经以大致相同的角速度旋转。由此，部件可无缝地接合以完成切换。如此，车辆驾驶员可能察觉不到这种切换。另外，传动部件上的负荷可相对较低。该无缝切换也可增加车辆的燃料效率。
另外，IVT可以紧凑的方式封装。例如，在一些实施方式中，多个齿轮可支撑在公共轴上以使动力系统更紧凑。此外，一个齿轮可在一种传动模式下充当驱动齿轮并且可在另一传动模式下充当空转齿轮，并且这种替代功能性可允许IVT相对紧凑。IVT还可具有与车辆内的可用空间对应的各种布局。
而且，本公开的IVT可包含在组件内的两个不同地点处使用的基本类似的部分。例如，两个不同的齿轮可包括在两个不同地点处的IVT中并且可取决于当前传动模式而交替使用。这些齿轮可包括相同数量的齿和/或其他尺寸。当产生本公开的动力系统时，这些齿轮的相似性可提高制造效率。
现在将详细讨论图17中图示的示例实施方式。如图17所示，动力系统22可包括发动机802，诸如内燃发动机。发动机802可直接向发动机轴809提供机械动力。
动力系统22可另外包括无限可变动力源(IVP)801，IVP 801可包括至少一个IVP机器。如图示的实施方式所示，IVP 801可包括第一IVP 804和第二IVP 806。在一些实施方式中，第一IVP 804可包括第一电机803，并且第二IVP 806可包括第二电机805。虽然未具体示出，但是将认识到，第一电机803和第二电机805可被电气连接，使得一个电机可发电并供电以向另一个电机其他提供动力。
动力系统22可进一步包括多模式无限可变传动装置(MIVT，大体表示为815)。如将变得显而易见的，MIVT 815可包括诸如包括在图5的实施方式中的上文讨论的一个或更多个特征。如将在下面详细讨论的，MIVT 815可在发动机802、第一电机803和第二电机805之间传输机械动力。MIVT 815还可将动力传输到第一输出轴816。在一些实施方式中，第一输出轴816可以是可旋转以最终驱动车辆的车轮(例如，图1的拖拉机的车轮)的车轴。
MIVT 815可具有多种模式。取决于MIVT 815的当前传动模式，动力可经由MIVT815沿着不同路径传输。
MIVT 815可包括变化器818。如将讨论的，变化器818可能操作地附接至发动机802、第一电机803和第二电机805。取决于MIVT 815的当前模式，变化器818可从这些部件中的一个或更多个输出动力。
在一些实施方式中，变化器818可包括复合行星齿轮组(诸如双行星齿轮组820)，其能操作地连接到发动机802、第一电机803和第二电机805。如将详细讨论的，在一些模式下，变化器818可将发动机802和第一电机803和第二电机805中的至少一者传递的动力组合。该组合的动力可最终传递到第一输出轴816(即，分离路径模式)。而且，在一些模式下，变化器818可传输仅从发动机802、第一电机803和第二电机805中的一者传递到第一电机803和/或第二电机805(即，串行模式)的动力。
双行星齿轮组820可包括多个传动部件。例如，双行星齿轮组可包括第一太阳齿轮822、第一齿圈824、多个第一行星齿轮826(具有关联的行星齿轮架828)、第二太阳齿轮830、第二齿圈832和多个第二行星齿轮834(具有关联的行星齿轮架836)。在一些实施方式中，第一太阳齿轮822、第一齿圈824和第一行星齿轮826可共同地包括双行星齿轮组820的所谓的“LO齿轮组”，并且第二太阳齿轮830、第二齿圈832和第二行星齿轮834可共同地包括双行星齿轮组820的所谓的“HI齿轮组”。另外，在一些实施方式中，第一齿圈824可被直接接合以与第二行星齿轮834的行星齿轮架836一起旋转。在一些实施方式中，双行星齿轮组820也可以各种方式对应于图5的双行星齿轮组100。
MIVT 815还可包括能操作地连接到双行星齿轮组820并被构造成在发动机802、第一电机803、第二电机805之间传输动力并最终传输到输出轴816的多个其他传动部件(例如，齿轮、轴、离合器、同步器，等)。可包括布置在各种齿轮系(用于在MIVT 815的各种模式下进行动力传送)中的一系列齿轮、轴、离合器、同步器等。
这些部件中的一些部件(例如，离合器、同步器、爪环，等)可操作以使MIVT 815在其各种模式之间选择性地切换。例如，MIVT 815可包括前向离合器846、反向离合器848、第一离合器850、第二离合器838、第三离合器840、第四离合器842、第五离合器844和同步器852。这些部件将共同地被称为“可接合传动构件”并将总体上用附图标记853识别。每个可接合传动构件853均可在接合位置(即，激励位置、离合位置或闭合位置)和(交替地)断开接合位置(即，去激励位置、非离合位置或打开位置，等)之间独立地致动。
MIVT 815可沿着取决于MIVT 815的当前模式的路径传输动力。对于每种传动模式，可接合传动构件853的预定子组可被接合而其他子组断开接合。这允许经由MIVT 815以各种方式传送动力，以供应车辆的机械和电力需求。
在一些实施方式中，前向离合器846、反向离合器848和第一离合器850可以是MIVT815的反向组件854的一部分。反向组件854也可包括多个齿轮和轴。因此，在一些实施方式中，反向组件854可包括多个齿轮(诸如正齿轮)，其布置在一个或更多个齿轮系中。在其他实施方式(诸如图5的实施方式)中，反向组件可包括行星齿轮组(诸如行星齿轮组98)和一个或更多个离合器(例如，离合器112和离合器114)。
返回参照图17，反向组件854可被构造成在发动机802、第一电机803、第二电机805和变化器818之间传送动力。在一些实施方式中，反向组件854可被构造用于向前或向后推动车辆的选择性动力流。而且，在一些实施方式中，可在如将讨论的MIVT 815的串行模式(例如，串行爬行模式)期间采用反向组件854。
另外，在一些实施方式中，第二离合器838、第三离合器840、第四离合器842和第五离合器844及同步器852可以是MIVT 815的变速箱819(即，范围箱)的一部分。变速箱819可包括布置在一个或更多个齿轮系中的各种轴和齿轮(例如，正齿轮、锥齿轮，等)。在一些实施方式中，变速箱819可接收从变化器818输出的动力并将动力供应到输出轴816。
现在将讨论MIVT 815的多种模式。各种轴和齿轮以及关于可接合传动构件853的细节将关于各种传动模式进行讨论并关于经由MIVT 815的动力流进行说明。最初将详细讨论前向模式，也将讨论反向模式。
MIVT 815可包括第一传动模式。在第一传动模式下，第一离合器850、第二离合器838和同步器852可处于接合位置中，并且其他可接合传动构件853可处于断开接合位置中。在一些实施方式中，第一传动模式可以是串行模式(例如，串行电动模式)。
在第一传动模式下，来自发动机802的动力可供应到发动机轴809并传送到第一齿轮856。然后，该发动机动力可传送到第二齿轮858，第二齿轮858直接接合到第一电机803的轴。因此，在一些实施方式中，发动机802可为第一电机803提供动力。第一电机803又可操作为发电机，并且在一些条件下向第二电机805提供电动动力。
另外，在一些实施方式中，第一齿轮856可与PTO齿轮系857啮合，以将来自发动机802和/或第一电机803的动力传送到第二输出轴817。第二输出轴817可用于最终将车外动力传递到例如由图1的拖拉机拖曳的车辆或器械。第二输出轴817可被称为动力输出轴。在一些实施方式中，作业器械(例如，播种机，等)可由第二输出轴817提供动力。
PTO齿轮系857可包括第一PTO齿轮859，第一PTO齿轮859与第一齿轮856和第二PTO齿轮861啮合。第二PTO齿轮861可直接接合到同轴的第三PTO齿轮863。第三PTO齿轮863可与第四PTO齿轮865啮合。第四PTO齿轮865可固定到第二输出轴817。因此，来自发动机802和/或第一电机803的动力可经由PTO齿轮系857流向第二输出轴817。
另外，在该第一传动模式下，第二电机805可输出机械动力以驱动第三齿轮860。第三齿轮860可与第四齿轮862和第五齿轮864啮合。第一离合器850的部件(例如，摩擦板，等)可直接接合到第四齿轮862。第一离合器850的另一部件(例如，对置的摩擦板，等)可直接接合到第一轴866。第六齿轮868也可固定并支撑在第一轴866上。第六齿轮868可与第七齿轮870啮合，第七齿轮870固定地支撑在第二轴872上。在一些实施方式中，第二轴872可以是中空的并且可接收发动机轴809。第二轴872可与第五齿轮864以及第一太阳齿轮822、第二太阳齿轮830和第二行星齿轮834的行星齿轮架836直接接合。
因此，在第一传动模式下，来自第二电机805的机械动力可输出到第三齿轮860并在第四齿轮862和第五齿轮864之间分配。如此，可向第一太阳齿轮822(经由第五齿轮864和第二轴872)和第一齿圈824(经由第四齿轮862、第一离合器850、第一轴866、第六齿轮868、第七齿轮870、第二轴872和行星齿轮架836)提供动力。该动力可在第一行星齿轮826处重新组合。
第一行星齿轮826可将该重新组合的动力经由行星齿轮架828输出到第八齿轮874。第八齿轮874可与第九齿轮876啮合。第九齿轮876可与第三轴878同轴并且可被支撑以在第三轴878上旋转。第二离合器838的部件可直接接合到第九齿轮876，并且第二离合器838的另一部件可直接接合到第三轴878。而且，当处于接合位置中时，同步器852可将第十齿轮880选择性地接合到第三轴878。第十齿轮880也可与第十一齿轮882啮合。第十一齿轮882可固定到第一输出轴816。因此，重新组合的动力(该重新组合的动力经由变化器818从第二电机805提供)可从行星齿轮架828流向第八齿轮874、第九齿轮876，沿着第三轴878(经由第二离合器838和同步器852)流向第十齿轮880、第十一齿轮882和输出轴816。如上所述，该动力可传递到车辆的车轮。
在一些实施方式中，至少一个制动器884能操作地安装在第一输出轴816上，以选择性地制动第一输出轴816。另外，前车轴接合离合器886能操作地安装在第一输出轴816上，以向车辆的前车轴的车轮选择性地提供动力。
在MIVT 815的第二传动模式下，前向离合器846、第二离合器838和同步器852可处于接合位置中并且其他可接合传动构件853可处于断开接合位置中。该模式可以是分离路径模式。
来自发动机802和发动机轴809的动力可经由前向离合器846传送到第二轴872，以驱动变化器818的齿圈824。另外，发动机轴809可向第一电机803(经由第一齿轮856和第二齿轮858)提供动力。而且，在该第二传动模式下，来自第二电机805的机械动力可(经由齿轮860、864和轴872)流向变化器818的太阳齿轮822。
结果，来自发动机802和第二电机805的动力可在变化器818的行星齿轮826和行星齿轮架828处合并。如上文说明的，该动力可(经由第八齿轮874、第九齿轮876、第三轴878、第二离合器838、同步器852、第十齿轮880和第十一齿轮882)流向第一输出轴816。
在MIVT 815的第三传动模式下，前向离合器846、第三离合器840和同步器852可被接合并且其他可接合传动构件853可处于断开接合位置中。该模式可以是分离路径模式。
来自发动机802和发动机轴809的动力可经由前向离合器846传送到第二轴872，以驱动行星齿轮架836和关联的行星齿轮834。另外，发动机轴809可向第一电机803(经由第一齿轮856和第二齿轮858)提供动力。而且，在该第三传动模式下，来自第二电机805的机械动力可(经由齿轮860、864和轴872)流向变化器818的太阳齿轮830。
结果，来自发动机802和第二电机805的动力可在变化器818的齿圈832处合并。第十二齿轮888可与第二齿圈832直接接合，并且第十二齿轮888可与第十三齿轮890啮合。第三离合器840的部件可与第十三齿轮890直接接合，并且第三离合器840的另一部件可固定到第三轴878。因此，在第三离合器840接合的情况下，来自第十三齿轮890的动力可传送到第十齿轮880并且经由同步器852传送到输出轴816。
在MIVT 815的第四传动模式下，前向离合器846、第二离合器838和第四离合器842可被接合，并且其他可接合传动构件853可处于断开接合位置中。该模式可以是分离路径模式。
来自发动机802和发动机轴809的动力可经由前向离合器846传送到第二轴872，以驱动变化器818的第一齿圈824。另外，发动机轴809可向第一电机803(经由第一齿轮856和第二齿轮858)提供动力。而且，在该第四传动模式下，来自第二电机805的机械动力可(经由齿轮860、864和轴872)流向变化器818的第一太阳齿轮822。
结果，来自发动机802和第二电机805的动力可在变化器818的行星齿轮826和关联的行星齿轮架828处合并。该动力可流向第八齿轮874、第九齿轮876，经由第二离合器838流向第三轴878，以使第九齿轮876旋转。第九齿轮可与第十四齿轮892啮合。第四离合器842的部件可直接连接到第十四齿轮892。第四离合器842的另一部件可直接连接到输出轴816。因此，在该第四传动模式下第四离合器842被接合的情况下，动力可最终从第十四齿轮892传递到输出轴816。
在MIVT 815的第五传动模式下，前向离合器846、第三离合器840和第五离合器844可被接合，并且其他可接合传动构件853可处于断开接合位置中。该模式可以是分离路径模式。
来自发动机802和发动机轴809的动力可经由前向离合器846传送到第二轴872，以驱动行星齿轮架836和关联的行星齿轮834。另外，发动机轴809可向第一电机803(经由第一齿轮856和第二齿轮858)提供动力。而且，在该第五传动模式下，来自第二电机805的机械动力可流向变化器818的太阳齿轮830。
结果，来自发动机802和第二电机805的动力可在变化器818的齿圈832处合并。该动力可传送到第十二齿轮888和第十三齿轮890。第十三齿轮890可与第十五齿轮894啮合。第五离合器844的部件可直接连接到第十五齿轮894。第五离合器844的另一部件可直接连接到输出轴816。因此，在该第五传动模式下第五离合器844被接合的情况下，动力可最终从第十五齿轮894传递到输出轴816。
MIVT 815还可具有一个或更多种反向模式。在一些实施方式中，除了反向离合器848可被接合(而不是前向离合器846)，反向模式可类似于上文讨论的第二模式、第三模式、第四模式和第五模式。
由此，在一种反向模式(对应于上述第二传动模式)下，反向离合器848、第二离合器838和同步器852可被接合并且其他可接合传动构件853可断开接合。因此，来自发动机802和发动机轴809的动力可使第十六齿轮896旋转。第十六齿轮896可与第十七齿轮898啮合，并且第十七齿轮898可与第十八齿轮899啮合。反向离合器848的部件可与第十八齿轮899直接接合。反向离合器848的另一部件可与第六齿轮868直接接合。由此，在反向离合器848被接合的情况下，来自发动机802的动力可(经由行星齿轮架836)流向第六齿轮868、第七齿轮870和齿圈824。从第二电机805流入变化器818以及从变化器818流向输出轴816的动力可与上文相对于第二传动模式描述的基本类似。
这些各种模式之间的切换可基本无缝地实现。例如，在一个可接合传动构件853断开接合时，另一可接合传动构件853可接合而不必改变部件之间的相对速度。
例如，当从第一(串行爬行)模式切换到第二(分离路径现场)模式时，第一离合器850可断开接合并且前向离合器846可接合。就在前向离合器846接合之前，第二轴872可以与发动机轴809大致相同的角速度旋转。(在这一点，动力经由接合的第一离合器850流向第二轴872。)因为第二轴872和发动机轴809是基本同步的，前向离合器846可无缝接合(并且第一离合器850可断开接合)以完成从第一模式到第二模式的切换。
当从第二模式切换到第三模式时，第二离合器838可断开接合并且第三离合器840可接合。就在第三离合器840接合之前，第十三齿轮890可以与第三轴878大致相同的角速度旋转。(在这一点，动力经由变化器818的齿圈832流向第十三齿轮890，并且动力经由接合的第二离合器838流向第三轴878。)因为第十三齿轮890和第三轴878基本同步，所以第三离合器840可无缝接合(并且第二离合器838可断开接合)以完成从第二模式向第三模式的切换。
当从第三模式切换到第四模式时，第三离合器840和同步器852可断开接合，并且第二离合器838可接合且第四离合器842也可接合。在一些实施方式中，第四离合器842可在第二离合器838接合之后不久接合。就在第二离合器838接合之前，第九齿轮876和第三轴878可以大致相同的角速度旋转。(在这一点，动力经由变化器818的行星齿轮架828流向第九齿轮876，并且动力经由第三离合器840流向第三轴878。)而且，就在第四离合器842接合之前，第十四齿轮892和输出轴816可以大致相同的角速度旋转。(在这一点，动力经由第二离合器838流向第十四齿轮892，并且动力经由第三离合器840和同步器852流向输出轴816。)因为第九齿轮876和第三轴878基本同步且第十四齿轮892和输出轴816基本同步，第二离合器838和第四离合器842可无缝地接合(并且第三离合器840和同步器852可断开接合)以完成从第三模式向第四模式的切换。
另外，当从第四模式切换到第五模式时，第二离合器838和第四离合器842可断开接合，并且第三离合器840和第五离合器844也可接合。在一些实施方式中，第五离合器844可在第三离合器840接合之后不久接合。就在第三离合器840接合之前，第十三齿轮890和第三轴878可以大致相同的角速度旋转。(在这一点，动力经由变化器818的齿圈832流向第十三齿轮890，并且动力经由第二离合器838流向第三轴878。)而且，就在第五离合器844接合之前，第十五齿轮894和输出轴816可以大致相同的角速度旋转。(在这一点，动力经由第三离合器840流向第十五齿轮894，并且动力经由第四离合器842流向输出轴816。)因为第十三齿轮890和第三轴878基本同步且第十五齿轮894和输出轴816基本同步，第三离合器840和第五离合器844可无缝地接合(并且第二离合器838和第四离合器842可断开接合)以完成从第四模式向第五模式的切换。
在一些实施方式中，图6的曲线图可表示IVT 815的两个或更多个传动模式。线150可表示第一模式(爬行模式)，线152可表示第二模式，并且线154可表示第三模式。在一些实施方式中，线150和152的交点可表示IVT 815在第一模式和第二模式之间无缝地切换的条件。同样，线152和线154的交点可表示IVT 815在第二模式和第三模式之间无缝地切换的条件。
将认识到，上述无缝切换也可在沿相反方向切换模式时发生。例如，MIVT 815可以与从第四模式向第五模式的上述切换相反的方式从第五模式切换到第四模式。类似地，从第四模式到第三模式、第三模式到第二模式以及第二模式到第一模式的切换可与上文包括的描述相反地实现。
IVT 815可提供各种优点。例如，无缝切换可改善乘坐质量和燃料效率。另外，传动部件上的负荷可由于无缝切换而减小。
此外，IVT 815可以是相对紧凑的。例如，发动机轴809可与第二轴872同轴，以减小IVT 815的大小。另外，前向离合器846和变化器818可与发动机轴809同轴。第一离合器850和反向离合器848也能操作地安装在同一轴(即，第一轴866)上。类似地，第二离合器838和第三离合器840二者均能操作地安装在同一轴(即，第三轴878)上。同样，第四离合器842和第五离合器844二者均能操作地安装在同一轴(即，输出轴816)上，使IVT 815相对紧凑。
另外，取决于当前传动模式，一些部件的功能可不同。例如，第九齿轮876可操作为牵引齿轮以使轴878在第一传动模式和第二传动模式下旋转；然而，第九齿轮876可在第四传动模式下操作为空转齿轮以使下游的第十四齿轮892旋转。同样，第十三齿轮890可操作为牵引齿轮以使第三轴878在第三模式下旋转；然而，第十三齿轮890可在第五传动模式下操作为空转齿轮以使下游的第十五齿轮894旋转。出于这些原因，IVT 815可相对紧凑而高效。
而且，IVT 815可包括共享共同特征的多个齿轮。例如，在一些实施方式中，第八齿轮874可基本类似于第十二齿轮888。在一些实施方式中，第八齿轮874和第十二齿轮888可包括相同数量的齿，可具有相同的直径，和/或可包括其他类似特征。另外，在一些实施方式中，第九齿轮876和第十三齿轮890可基本上类似。此外，在一些实施方式中，第十四齿轮892和第十五齿轮894可基本上类似。这些部分冗余可允许以高效的方式制造IVT 815。
现在参照图18和图19，将根据附加实施方式讨论MIVT 915。除了示出和下面描述的内容，MIVT 915可基本类似于图17的MIVT 815。MIVT 915的类似于图17的实施方式的部件以对应的附图标记增加100来图示。
MIVT 915可包括变化器918、前向离合器946、反向离合器948、第一离合器950、第二离合器938、第三离合器940、第四离合器942和第五离合器944。如图18和图19的实施方式中示出的，第四离合器942和第五离合器944可与发动机轴909基本同轴。另外，除了包括在反向组件954中的齿轮的布置上的差异，图18的MIVT 915可基本类似于图19的MIVT 915。
如同图17的实施方式，MIVT 915可将来自发动机902、第一电机903和/或第二电机905的动力传输到第一输出轴916。在一些实施方式中，MIVT 915还可将来自发动机902、第一电机903和/或第二电机905的动力传输到第二输出轴917。
传动模式可基本类似于上文相对于图17讨论的传动模式。具体地，在第一传动模式下，第一离合器950和第二离合器938可被接合并且其他的可断开接合。这可以是串行模式，其中来自发动机902的动力被供应到第一电机903，并且来自第二电机905的动力被供应到变化器918。变化器918又经由第二离合器938将来自第二电机905的动力输出到第一输出轴916。MIVT 915还可包括各种分离路径模式，包括第二模式(前向离合器946和第二离合器938被接合)、第三模式(前向离合器946和第三离合器940被接合)、第四模式(前向离合器946和第四离合器942被接合)和第五模式(前向离合器946和第五离合器944被接合)。
现在参照图20，图示了根据附加实施方式的本公开的MIVT 1015。除了示出和下面描述的内容，MIVT 1015可基本类似于图17的MIVT 815。MIVT 1015的类似于图17的实施方式的部件以对应的附图标记增加200来图示。
MIVT 1015可包括变化器1018、前向离合器1046、反向离合器1048、第一离合器1050、第二离合器1038、第三离合器1040、第四离合器1042和第五离合器1044。MIVT 1015还可包括第六离合器1099，而不是图17的实施方式的同步器852。
如同图17的实施方式，MIVT 1015可将来自发动机1002、第一电机1003和/或第二电机1005的动力传输到第一输出轴1016。在一些实施方式中，MIVT 1015也可将来自发动机1002、第一电机1003和/或第二电机1005的动力传输到第二输出轴1017。
传动模式可基本类似于上文相对于图17讨论的传动模式。具体地，在第一传动模式下，第一离合器1050、第二离合器1038和第六离合器1099可被接合并且其他的可断开接合。这可以是串行模式，其中来自发动机1002的动力被供应到第一电机1003，并且来自第二电机1005的动力被供应到变化器1018。变化器1018又将来自第二电机1005的动力输出到第一输出轴1016。MIVT 1015还可包括各种分离路径模式，包括第二模式(前向离合器1046、第二离合器1038和第六离合器1099被接合)、第三模式(前向离合器1046、第三离合器1040和第六离合器1099被接合)、第四模式(前向离合器1046、第二离合器1038和第四离合器1042被接合)和第五模式(前向离合器1046、第三离合器1040和第五离合器1044被接合)。
现在参照图21，图示了根据附加实施方式的本公开的MIVT 1115。除了示出和下面描述的内容，MIVT 1115可基本类似于图17的MIVT 815。MIVT 1115的类似于图17的实施方式的部件以对应的附图标记增加300来图示。
MIVT 1115可包括变化器1118、前向离合器1146、反向离合器1148、第一离合器1150、第二离合器1138、第三离合器1140、第四离合器1142和第五离合器1144。如同图17的实施方式，MIVT 1115可将来自发动机1102、第一电机1103和/或第二电机1105的动力传输到第一输出轴1116。在一些实施方式中，MIVT 1015也可将来自发动机1102、第一电机1103和/或第二电机1105的动力传输到第二输出轴1117。
传动模式可基本类似于上文相对于图17讨论的传动模式。具体地，在第一传动模式下，第一离合器1150和第二离合器1138可被接合并且其他的可断开接合。这可以是串行模式，其中来自发动机1102的动力被供应到第一电机1103，并且来自第二电机1105的动力被供应到变化器1118。变化器1118又将来自第二电机1105的动力输出到第一输出轴1116。MIVT 1115还可包括各种分离路径模式，包括第二模式(前向离合器1146和第二离合器1138被接合)、第三模式(前向离合器1146和第三离合器1140被接合)、第四模式(前向离合器1146和第四离合器1142被接合)和第五模式(前向离合器1146和第五离合器1144被接合)。
本公开的多模式无限可变传动装置(MIVT)提供多个优点。例如，MIVT可提供其中从IVP单独向输出端供应动力的至少一个串行模式，并提供至少一个分离路径模式，其中，由IVP和发动机向输出端供应动力。不同的模式可用于驱动不同速度范围(即，不同的地面速度范围)内的作业车辆20。在一些实施方式中，串行模式可通常在比分离路径模式速度更低的范围内使用。在一些实施方式中，串行模式可如上所述为作业车辆20提供“零动力”速度和/或“爬行”速度，并且分离路径模式可提供现场模式以较高的速度来驱动作业车辆20。这些特征可允许IVP机器(例如，电机)小型化，这样可降低成本、减轻重量负荷等。另外，这些特征可允许例如在现场模式下提高操作效率。
如上文结合图3讨论的，MIVT 26a可提供串行模式，在串行模式下，MIVT 26a将IVP28a连接到输出端(例如，变速箱84)并且将发动机24a与输出端断开连接。在一些实施方式中，串行模式可为MIVT 26a限定零动力速度和爬行速度。
为了实现该模式，驱动离合器60可断开接合，从而将发动机24a与变速箱84断开连接。另外，制动器80可与齿圈78接合，使得齿圈78为行星齿轮组50内由第二IVP机器42驱动的其他部件提供反作用力。具体地，来自第二IVP机器42的机械动力使齿轮66旋转以使齿轮68旋转。来自齿轮68的动力驱动太阳齿轮70，太阳齿轮70使齿轮72和齿轮74以及齿轮82旋转，并且动力(来自第二IVP机器42的串行动力)被输出到变速箱84。应注意到，在该串行模式下，经由轴S1、齿轮44和齿轮46将来自发动机24a的机械动力供应到第一IVP机器40。第一IVP机器40将来自发动机24a的该机械动力转换为电力，并将之供应到第二IVP机器42。
该串行爬行模式(和“零动力”模式)可由图4中的线80表示。如示出的，在一些实施方式中，第二IVP机器42可在零RPM下操作并保持作业车辆20的车轮处的扭矩，以保持零动力地面速度(零kph)。另外，第二IVP机器42的速度可从该点改变，以非零RPM的爬行速度使作业车辆20向前或反向移动。
为了从该串行模式改变为分离路径现场模式，驱动离合器60可被接合，从而将发动机24a连接到太阳齿轮56和齿圈64。同时(或几乎同时)，爬行制动器80可断开接合，从而允许双行星齿轮组50在齿轮82处提供输出(表示来自IVP 28a和发动机24a的动力之和)。可存在为作业车辆20提供不同速度范围的多个现场模式(由图4中的线82、84和86表示)。
类似模式也可用图5的实施方式实现。例如，串行模式可通过将离合器112断开接合并将发动机24b与变速箱142断开连接来实现。另外，离合器114和制动器116可被接合。而且，离合器136可被接合。因此，马达104可向太阳齿轮128提供动力。因为齿圈124(由于接合的制动器116和离合器114)保持静止，所以太阳齿轮128处的动力可经由行星齿轮架134、经过离合器136而传送到齿轮140，并最终传送到变速箱142。
在马达104的特定速度下，取决于关联的特定传动比，即使当制动器116未接合时，齿圈110也可倾向于相对静止。另外如上文指出的，这样可提供在操作模式(例如，爬行模式和分离路径模式)或各种齿轮(例如，变速箱142内的档位齿轮)之间进行转换的有用点。因此，继续上文的示例，一旦马达104通过爬行模式加速至这样的速度匹配点(或者在各种其他时间)，反向制动器116就可断开接合且驱动离合器112可被接合。这样可为从发动机24b到双行星齿轮组100的动力提供机械传输路径。同时(或几乎同时)，低速离合器136也可断开接合且高速离合器138可被接合。然而，由于图5中表示的构造，在这一点可能不需要使马达104的旋转方向反向，以便继续车辆20的前向加速(如可以是例如图3中表示的构造)。在某些实施方式中，在离合器112接合之后(即，进入分离路径模式)，马达104的旋转速度可简单地从转换时的旋转速度减速，车辆20因此加速。
如图6所示，串行零动力模式/爬行模式由线150和在点0,0处与线150相交的线表示。图6中的其他线可表示各种现场模式。
类似模式也可用图17的实施方式实现。具体地，MIVT 815可包括针对零动力地面速度和爬行地面速度的串行模式。在这种模式下，离合器850可被接合。发动机802可经由轴809、齿轮856和齿轮858向第一IVP机器803提供动力。第一IVP机器803又可将机械动力转换为电力并向第二IVP机器805提供电力。第二IVP机器805可向齿轮860输出机械动力。MIVT815可提供从齿轮860到齿轮862、轴866、齿轮870、轴872、行星齿轮架836和行星齿轮组的齿圈824的第一动力流路径。MIVT 815还可提供从齿轮860到齿轮864、太阳齿轮822的第二动力流路径。因此，动力可在行星齿轮826和关联的行星齿轮架874处合并并重新组合以输出到输出端(即，变速箱819)。
分离路径现场模式可例如通过将前向离合器846和第二离合器838接合而实现。来自发动机802和发动机轴809的动力可经由前向离合器846传送到第二轴872，以驱动变化器818的齿圈824。另外，发动机轴809可向第一电机803(经由第一齿轮856和第二齿轮858)提供动力。而且，在该第二传动模式下，来自第二电机805的机械动力可(经由齿轮860、864和轴872)流向变化器818的太阳齿轮822。结果，来自发动机802和第二电机805的动力可在变化器818的行星齿轮826和行星齿轮架828处合并以输出到范围箱853。也可如上文详细讨论地提供其他分离路径现场模式。另外，本公开的MIVT可提供前向和反向的串行模式和分离路径模式。
另外，例如，取决于车辆20的可用空间，MIVT可按照不同的方式构造。例如，部件可同轴布置，使MIVT更加紧凑。具体地，如图19所示，例如，发动机轴909可与变化器918、离合器944、离合器942和/或离合器946同轴。因此，MIVT能根据车辆20内的可用空间构造。
由此，本公开的MIVT提供了多个优点。例如，因为能在串行IVP模式下实现零动力速度和爬行速度，所以MIVT的IVP机器(例如，电机)可被小型化。这样可降低成本，减轻重量负荷，等。另外，这些特征可允许例如在较高速度的现场模式下提高操作效率。
本文中所使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，而不意图限制本公开。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”旨在也包括复数形式。将进一步理解的是，在本说明书中对术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”的任何使用都指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
已经出于说明和描述的目的呈现了本公开的描述，但是并非旨在穷尽或限制于所公开的形式的公开内容。在不脱离本公开的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。为了最好地解释本公开的原理及其实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开并且认识到所描述的示例的许多替代方案、修改和变化，选择和描述了本文明确参考的实施方式。相应地，各种其他实施方式落入随附权利要求书的范围内。
相关申请的交叉引用
本申请是2017年6月21日提交的美国申请序列号15/628,979的部分继续申请，该申请是2016年12月20日提交的美国申请序列号15/384,533的部分继续申请，该申请是2014年11月7日提交的美国申请序列号14/536,097的部分继续申请，该申请是2013年12月31日提交并在2015年12月8日以美国专利号9,206,885发布的美国申请序列号14/145,599的部分继续申请，其全部公开内容各通过引用并入本文。

Claims (20)

1.一种作业车辆，该作业车辆包括：
发动机；
无限可变动力源即IVP；
输出端；和
包括变化器的无限可变传动装置即IVT，所述IVT被构造成在多种传动模式之间切换，所述IVT被构造成在所述多种传动模式下将来自所述发动机和所述IVP中的至少一者的动力传输到所述输出端；
其中，所述多种传动模式包括串行模式和至少一个分离路径模式；
其中，在所述串行模式下，所述IVT将所述IVP连接到所述输出端以向所述输出端提供来自所述IVP的串行动力，以使所述输出端在第一旋转速度范围内旋转；
其中，在所述串行模式下，所述IVT将所述发动机与所述输出端断开连接；
其中，在所述至少一个分离路径模式下，所述变化器接收来自所述发动机的发动机动力和来自所述IVP的IVP动力，并且所述变化器输出来自所述IVP和所述发动机的组合的动力以使所述输出端在第二旋转速度范围内旋转；并且
其中，所述第一旋转速度范围低于所述第二旋转速度范围。
2.根据权利要求1所述的作业车辆，其中，所述第一旋转速度范围包括非零RPM爬行速度和保持所述输出端处的扭矩的零RPM速度。
3.根据权利要求2所述的作业车辆，其中，所述至少一个分离路径模式包括第一分离路径现场模式和第二分离路径现场模式；
其中，所述IVT被构造成在所述第一分离路径现场模式和所述第二分离路径现场模式下通过不同的速度范围来驱动所述输出端。
4.根据权利要求1所述的作业车辆，其中，所述变化器包括行星齿轮组；
所述作业车辆进一步包括制动器，所述制动器被构造成选择性地制动和解除制动所述行星齿轮组的传动部件；并且
其中，所述制动器在所述串行模式下选择性地制动所述行星齿轮组的所述传动部件。
5.根据权利要求1所述的作业车辆，其中，所述变化器包括行星齿轮组；
其中，所述IVT在所述串行模式下提供从所述IVP到所述行星齿轮组的第一部件的第一动力流路径；
其中，所述IVT在所述串行模式下提供从所述IVP到所述行星齿轮组的第二部件的第二动力流路径；并且
其中，所述变化器在所述串行模式下被构造成将从所述第一动力流路径和所述第二动力流路径传递的动力组合并且向所述输出端提供来自所述IVP的所述串行动力。
6.根据权利要求1所述的作业车辆，其中，所述IVP包括第一IVP机器并且进一步包括第二IVP机器；
其中，所述IVT将所述第一IVP机器能操作地连接到所述发动机；
其中，在所述串行模式下，所述IVT将所述第二IVP机器连接到所述输出端以向所述输出端提供来自所述第二IVP机器的所述串行动力，以使所述输出端在所述第一旋转速度范围内旋转；
其中，所述IVT在所述串行模式下向所述第一IVP机器提供来自所述发动机的机械动力；
其中，所述第一IVP机器在所述串行模式下被构造成将来自所述发动机的所述机械动力转换为供应到所述第二IVP机器的不同形式的动力。
7.根据权利要求6所述的作业车辆，其中，所述第一IVP机器在所述串行模式下被构造成将来自所述发动机的所述机械动力转换为供应到所述第二IVP机器的电力。
8.根据权利要求1所述的作业车辆，其中，所述IVP包括至少一个电机。
9.根据权利要求1所述的作业车辆，其中，所述发动机和所述变化器中的一者包括构造成围绕一轴线旋转的第一传动部件；并且
其中，所述发动机和所述变化器中的另一者包括构造成围绕所述轴线旋转的第二传动部件；并且
其中，所述第一传动部件和所述第二传动部件是基本同轴的。
10.一种操作无限可变传动装置即IVT以将来自发动机和无限可变动力源即IVP中的至少一者的动力经由变化器传送到输出端的方法，该方法包括以下步骤：
在串行模式下操作所述IVT，在所述串行模式下，所述IVT将所述IVP连接到所述输出端以向所述输出端提供来自所述IVP的串行动力，以使所述输出端在第一旋转速度范围内旋转，其中，所述IVT在所述串行模式下将所述发动机与所述输出端断开连接；
在至少一个分离路径模式下操作所述IVT，在所述至少一个分离路径模式下，所述变化器接收来自所述发动机的发动机动力和来自所述IVP的IVP动力，并且所述变化器输出来自所述IVP和所述发动机的组合的动力以使所述输出端在第二旋转速度范围内旋转；并且
其中，所述第一旋转速度范围低于所述第二旋转速度范围。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一旋转速度范围包括非零RPM爬行速度和保持所述输出端处的扭矩的零RPM速度。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述至少一个分离路径模式包括第一分离路径现场模式和第二分离路径现场模式；
其中，在至少一个分离路径模式下操作所述IVT的步骤包括：在所述第一分离路径现场模式和所述第二分离路径现场模式下通过不同的速度范围来驱动所述输出端。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述变化器包括行星齿轮组；
该方法进一步包括：选择性地制动和解除制动所述行星齿轮组的传动部件；并且
其中，在串行模式下操作所述IVT的步骤包括：选择性地制动所述行星齿轮组的所述传动部件。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述变化器包括行星齿轮组；
其中，在串行模式下操作所述IVT的步骤包括：提供从所述IVP到所述行星齿轮组的第一部件的第一动力流路径；
其中，在串行模式下操作所述IVT的步骤包括：提供从所述IVP到所述行星齿轮组的第二部件的第二动力流路径；并且
该方法进一步包括：在所述串行模式下，用所述变化器将从所述第一动力流路径和所述第二动力流路径传递的动力组合以向所述输出端提供来自所述IVP的所述串行动力。
15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述IVP包括第一IVP机器和第二IVP机器；
其中，在串行模式下操作所述IVT的步骤包括：向所述输出端提供来自所述第二IVP机器的所述串行动力；
其中，在串行模式下操作所述IVT的步骤包括：向所述第一IVP机器提供来自所述发动机的机械动力，所述第一IVP机器将来自所述发动机的所述机械动力转换为供应到所述第二IVP机器的不同形式的动力。
16.根据权利要求15所述的方法，所述方法进一步包括：由所述第一IVP机器将来自所述发动机的所述机械动力转换为供应到所述第二IVP机器的电力。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述IVP包括电机。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述发动机和所述变化器中的一者包括构造成围绕一轴线旋转的第一传动部件；并且
其中，所述发动机和所述变化器中的另一者包括构造成围绕所述轴线旋转的第二传动部件；并且
其中，在至少一个分离路径模式下操作所述IVT的步骤包括：使所述第一传动部件和所述第二传动部件这二者围绕所述轴线同轴旋转。
19.一种作业车辆，该作业车辆包括：
发动机；
无限可变动力源即IVP；
输出端；和
包括变化器的无限可变传动装置即IVT，所述IVT被构造成在多种传动模式之间切换，所述IVT被构造成在所述多种传动模式下将来自所述发动机和所述IVP中的至少一者的动力传输到所述输出端；
其中，所述多种传动模式包括串行模式和多个分离路径模式；
其中，在所述串行模式下，所述IVT将所述IVP连接到所述输出端以向所述输出端提供来自所述IVP的串行动力，以使所述输出端在第一旋转速度范围内旋转，所述第一旋转速度范围包括非零RPM爬行速度和保持所述输出端处的扭矩的零RPM速度；
其中，在所述串行模式下，所述IVT将所述发动机与所述输出端断开连接；
其中，在所述多个分离路径模式下，所述变化器接收来自所述发动机的发动机动力和来自所述IVP的IVP动力，并且所述变化器输出来自所述IVP和所述发动机的组合的动力以使所述输出端在相应的现场速度范围内旋转；并且
其中，所述现场速度范围高于所述第一旋转速度范围。
20.根据权利要求19所述的作业车辆，其中，所述IVP包括第一电机和第二电机；
其中，所述IVT将所述第一电机能操作地连接到所述发动机；
其中，在所述串行模式下，所述IVT将所述第二电机连接到所述输出端以向所述输出端提供来自所述第二电机的所述串行动力；
其中，所述IVT在所述串行模式下向所述第一电机提供来自所述发动机的机械动力；并且
其中，所述第一电机在所述串行模式下被构造成将来自所述发动机的所述机械动力转换为供应到所述第二电机的电力。
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