CN109318696B - 多模式动力系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及多模式动力系统。描述了用于多模式动力传输的动力系统和相关车辆。第一连续可变动力源(“CVP”)可转换由发动机接收的旋转动力以传输到第二CVP。变化器组件可在第一输入端处从第二CVP接收旋转动力并且在第二输入端处直接从发动机接收旋转动力。控制组件可包括一个或更多个输出部件和多个离合器装置，多个离合器装置布置在一个或更多个输出部件与变化器组件和发动机之间。在控制组件的第一状态下，多个离合器装置可在发动机与一个或更多个输出部件之间共同提供直接动力传输。在控制组件的第二状态下，多个离合器可在变化器与一个或更多个输出部件之间共同提供动力传输。

Description

多模式动力系统
技术领域
本公开涉及动力系统，包括操作用于农业、林业、建筑及其他应用的工作车辆的动力系统。
背景技术
在各种设定中，利用传统发动机(例如，内燃发动机)和一个或更多个连续可变动力源(例如，电动马达/发电机或液压马达/泵，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连续可变动力源(“CVP”)(例如，充当发电机的第一电动马达/发电机、充当泵的第一静液压或流体动力马达/泵，等)，第一CVP又可驱动第二CVP(例如，充当马达且使用来自第一电动马达/发电机的电气动力的第二电动马达/发电机、充当马达且使用来自第一静液压或流体动力马达/泵的液压动力的第二静液压或流体动力马达/泵，等)。
在某些应用中，来自两种类型的动力源(即，发动机和CVP)的动力可被组合以经由无限可变传动装置(“IVT”)或连续可变传动装置(“CVT”)传递有用的动力(例如，为了驱动车轴)。这可被称为“分离模式”或“分离路径模式”，因为动力传输可在来自发动机的直接机械路径和经过一个或更多个CVP的无限/连续可变路径之间分离。相反，在其他应用中，有用的动力可由CVP提供而不是由发动机(除了在一定程度上，发动机驱动CVP)提供。这可被称为“仅CVP模式”。最后，在其他应用中，有用的动力可由发动机(例如，经由各种机械传动元件，诸如轴和齿轮)提供而不是由CVP提供。这可被称为“机械路径模式”。将理解的是，扭矩转换器及各种类似装置有时可用在机械路径模式中。鉴于此，机械路径模式可简单地看作是发动机而不是CVP向特定的动力汇提供有用的动力的动力传输模式。
发明内容
公开了用于提供多种传输模式的动力系统和车辆。根据本公开的一个方面，用于具有发动机的车辆的动力系统包括变化器组件和控制组件，具有输出部件和布置在所述输出部件与所述变化器组件和所述发动机中的至少一者之间的多个离合器装置。第一连续可变动力源(“CVP”)可转换由所述发动机接收的旋转动力以传输到第二CVP。所述变化器组件可在第一输入端处从所述第二CVP接收动力并且可在第二输入端处直接从所述发动机接收旋转动力，以便将相应的输入端的动力合并。在所述控制组件的第一状态下，所述多个离合器装置可在所述发动机与所述输出部件之间共同提供直接动力传输。在所述控制组件的第二状态下，所述多个离合器装置可在所述变化器与一个或更多个所述输出部件之间共同提供动力传输。
在某些实施方式中，所述控制组件的第一离合器装置可直接从所述发动机接收动力，并且所述控制组件的第二离合器装置可经由所述变化器组件从所述发动机和所述第二CVP接收动力。在所述控制组件的第一状态下，所述第一离合器装置可被接合并且所述第二离合器装置可被断开接合。在所述控制组件的第二状态下，所述第一离合器装置可被断开接合并且所述第二离合器装置可被接合。
在某些实施方式中，所述控制组件的第三离合器装置可直接从所述第二CVP接收动力。在所述控制组件的第三状态下，所述第一离合器装置和第二离合器装置可被断开接合并且所述第三离合器装置可被接合，以便将动力直接从所述第二CVP传输到所述控制组件的所述输出部件。
在某些实施方式中，所述第一离合器装置、第二离合器装置和第三离合器装置中的两个或更多个可安装到单个轴或多个同轴的轴。在某些实施方式中，可利用各种同轴的轴、平行轴或其他轴。所述变化器组件可包括行星齿轮组，所述行星齿轮组包括太阳齿轮、齿圈和行星齿轮架。所述第二CVP可向所述太阳齿轮提供动力，并且所述发动机可向所述行星齿轮架提供动力。
在另一方面中，公开了一种工作车辆，该工作车辆包括发动机、至少一个连续可变动力源(CVP)、变化器和输出部件。该工作车辆进一步包括控制组件，所述控制组件具有构造成在第一模式、第二模式和第三模式之间提供选择的多个传动部件。在所述第一模式下，所述控制组件被构造成将发动机动力从所述发动机传送到所述输出部件并且防止CVP动力从所述至少一个CVP传输到所述输出部件。在所述第二模式下，所述控制组件被构造成将发动机动力从所述发动机传送到所述变化器，将CVP动力从所述至少一个CVP传送到所述变化器，并且将发动机动力和CVP动力的组合从所述变化器传送到所述输出部件。在所述第三模式下，所述控制组件被构造成将CVP动力从所述至少一个CVP传送到所述输出部件并且防止发动机动力从所述发动机传输到所述输出部件。所述控制组件的所述多个传动部件包括具有制动位置和未制动位置的制动器。所述制动器被构造成在所述制动位置与所述未制动位置之间变化以提供所述第一模式、所述第二模式和所述第三模式中的至少一种模式。
在另一方面中，公开了一种用于操作工作车辆的动力系统的方法。该方法包括：在第一传输模式下，将发动机动力从发动机提供给所述工作车辆的输出部件，同时防止CVP动力从至少一个CVP传输到所述输出部件。该方法还包括：在第二传输模式下，将发动机动力从所述发动机提供给变化器，同时将CVP动力从所述至少一个CVP提供给所述变化器，并且将发动机动力和CVP动力的组合从所述变化器传送到所述输出部件；而且，该方法包括：在第三传输模式下，将CVP动力从所述至少一个CVP提供给所述输出部件，同时防止发动机动力从所述发动机传输到所述输出部件。另外，该方法包括：使制动器从未制动位置移向制动位置以提供所述第一传输模式、所述第二传输模式和所述第三传输模式中的至少一种模式。
在再一方面中，公开了一种工作车辆，该工作车辆包括发动机、第一可变动力源(CVP)和第二CVP。该工作车辆还包括变化器，所述变化器包括具有太阳齿轮、齿圈和多个行星齿轮及相关联的齿轮架的行星齿轮组。该工作车辆进一步包括输出部件以及控制组件，所述控制组件具有至少一个离合器和至少一个制动器。所述控制组件被构造成在第一模式、第二模式和第三模式之间提供选择。在所述第一模式下，所述控制组件被构造成将发动机动力从所述发动机传送到所述输出部件并且防止CVP动力从所述至少一个CVP传输到所述输出部件。在所述第二模式下，所述控制组件被构造成将发动机动力从所述发动机传送到所述变化器，将CVP动力从所述至少一个CVP传送到所述变化器，并且将发动机动力和CVP动力的组合从所述变化器传送到所述输出部件。在所述第三模式下，所述控制组件被构造成将CVP动力从所述至少一个CVP传送到所述输出部件并且防止发动机动力从所述发动机传输到所述输出部件。所述制动器具有制动位置和未制动位置，并且所述制动器被构造成在所述制动位置与所述未制动位置之间变化以提供所述第一模式、所述第二模式和所述第三模式中的至少一种模式。
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是可包括根据本公开的多模式传动装置的示例车辆的侧视图；
图2是图1的示例车辆的示例动力系统的示意图；
图3是图1的示例车辆的另一示例动力系统的示意图；
图4是图1的示例车辆的又一示例动力系统的示意图；
图5是图1的示例车辆的再一示例动力系统的示意图；
图6是图1的示例车辆的另一示例动力系统的示意图；以及
图7是图1的示例车辆的另一示例动力系统的示意图。
在各图中，相同的附图标记表示相同的要素。
具体实施方式
下文描述了所公开的动力系统(或车辆)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。
为了方便记号，特别是在行星齿轮组的背景下，“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。此外，提到“连续”可变传动装置、动力系统或动力源将被理解成在各种实施方式中还涵盖包括“无限”可变传动装置、动力系统或动力源的构造。
在下面的讨论中，描述了轴、齿轮及其他动力传输元件的各种示例构造。将理解的是，在本公开的精神内，各种替代构造是可行的。例如，各种构造可利用多个轴来代替单个轴(或者单个轴代替多个轴)，可在用于传输旋转动力的各种轴或齿轮之间插入一个或更多个空转齿轮，等。
如本文所使用的，“直接”或“直接地”可用于表示在没有将动力介入转换为另一形式的情况下的两个系统元件之间的动力传输。例如，如果经由多个轴、离合器和齿轮(例如，各种正齿轮、斜齿轮、合并的或其他齿轮)传送动力而不是由CVP转换为不同形式(例如，不是由发电机或液压泵转换为电气或液压动力)，则动力可被视为由发动机“直接”传输到输出部件。在某些构造中，由扭矩转换器对旋转动力的流体性传送也可被视为“直接”的。
相反，如果动力的一些部分在传输期间被转换为另一形式，则动力可能不被视为在两个系统元件之间“直接”传输。例如，如果发动机动力的一部分被CVP转换为不同形式，即使该部分稍后(例如，由另一CVP)被重新转换为旋转动力然后(例如，通过合并的行星齿轮或其他合并组件)与未转换的发动机动力重新组合，动力可能不被视为在发动机与输出部件之间“直接”传输。
另外，如本文所使用的，“之间”可参照动力传输元件的特定顺序或次序，而不是关于元件的物理取向或放置。例如，如果经由离合器装置将动力发送到输出部件，无论发动机和输出部件是否位于离合器装置的物理相对两侧上，离合器装置可被视为位于发动机与输出部件“之间”。
在使用连续(或无限)可变动力系统中，各种模式下动力传输的相对效率可能会受到一些关注。例如，将理解的是，能量损失可存在于以下每一步中：使用第一CVP将来自发动机的旋转动力转换为电气或液压动力；将被转换动力传输到第二CVP；然后将被传输动力转换回旋转动力。鉴于此，直接来自发动机的机械传输(即，在机械路径传输模式下)可视为动力传输的相对高效模式，而经过CVP的动力传输(例如，在分离路径传输模式或仅CVP传输模式下)可能效率较低。因此，在某些情形中，可期望利用机械路径传输模式而不是分离路径模式或仅CVP模式。然而，在其他情形中，通过使用CVP提供的灵活性及其他优点可能重于分离路径或仅CVP模式的固有能量损失。
在其他优点之中，本文中公开的动力系统可有用地促进车辆或其他动力平台的分离路径模式、机械路径模式和仅CVP模式之间的过渡。例如，通过对各种齿轮组、轴和离合器的适当布置和控制，所公开的动力系统可允许车辆在三种模式中的任何模式之间容易地过渡，这取决于特定操作的需要。
在所设想的动力系统的某些实施方式中，发动机可经由各种机械(或其他)动力传输元件(例如，各种轴和齿轮，等)向变化器的第一输入部件(例如，合并的行星齿轮组的行星齿轮架)和第一CVP的输入接口(例如，用于旋转轴的花键连接)二者提供动力。第一CVP(例如，电气或液压机器)可将动力转换为不同形式(例如，电气或液压动力)以传输给第二CVP(例如，另一电气或液压机器)，以便允许第二CVP向变化器的第二输入端(例如，合并的行星齿轮组的太阳齿轮)提供旋转动力。
可提供控制组件，其至少具有与一个或更多个输出部件(例如，通向动力切换传动装置的输入轴)连通的第一离合器装置和第二离合器装置。离合器装置可在输出部件(和车辆的各种动力汇，诸如车轮、差速器、动力取出轴，等)与发动机和CVP中的一个或更多个之间大致取向。在某些实施方式中，第一离合器装置和第二离合器装置可安装到单个轴(或一组同轴的轴)，单个轴可与变化器的各个输入端(例如，行星齿轮组的各个输入端)、发动机和CVP的输出轴等平行地旋转。在某些实施方式中，第一离合器和第二离合器可安装到不同的轴，每个轴均可与变化器的输入端平行地旋转。
控制组件的第一离合器装置可直接从发动机接收旋转动力。例如，第一离合器装置可接合通过一个或更多个齿轮连接与发动机的输出轴(例如，驱动变化器的第一输入部件的同一输出轴)连通的齿轮。如此，第一离合器装置可提供可控动力传输路径，用于从发动机到控制组件的输出端的直接动力传输。
控制组件的第二离合器装置可从变化器的输出部件(例如，行星齿轮组的齿圈)接收旋转动力。例如，第二离合器装置可接合通过一个或更多个齿轮连接与变化器的输出部件连通的齿轮。如此，第二离合器装置可提供可控动力传输路径，用于从发动机和第二CVP二者经由变化器到控制组件的输出端的动力传输。
利用上文(及其他)大致描述的构造，接合第一离合器装置以及断开第二离合器装置的接合可将动力系统置于机械路径模式下，导致动力直接从发动机流过第一离合器装置和控制组件而到达控制组件的输出端。在某些实施方式中，这样的输出端可以是附加动力系统部件的输入端(例如，动力切换或其他传动装置的输入端)，或者可与之接合。类似地，接合第二离合器装置以及断开第一离合器装置的接合可将动力系统置于分离路径模式下，来自发动机和第二CVP的动力(经由第一CVP由发动机提供动力)在流过第二离合器装置和控制组件而到达控制组件输出端之前被变化器合并。
在某些实施方式中，第三离合器装置也可被包括在控制组件中，位于控制组件的输出部件与发动机和CVP中的一个或更多个之间。在某些实施方式中，第三离合器装置可安装到与第一离合器装置和第二离合器装置相同的轴(或一组同轴的轴)。在某些实施方式中，第三离合器装置可安装到与第一离合器装置和第二离合器装置中的一者或二者不同的轴(例如，不同的平行轴)。
第三离合器装置可直接从第二CVP接收旋转动力。例如，第三离合器装置可接合通过一个或更多个齿轮连接与第二CVP的输出轴(例如，驱动变化器的第二输入部件的相同输出轴)连通的齿轮。如此，接合第三离合器装置以及断开第一离合器装置和第二离合器装置的接合可将动力系统置于仅CVP模式下，动力直接从第二CVP流过第三离合器装置和控制组件而到达输出端(例如，动力切换或其他传动装置的输入端)。在这样的构造中，第三离合器装置然后可断开接合以进行上述机械路径模式和分离路径模式。
如根据本文的讨论将变得显而易见的是，所公开的动力系统可有利地在各种设定中使用以及供各种机械使用。例如，现在参照图1，所公开的动力系统的示例可被包括在车辆10中。在图1中，车辆10被描绘为具有动力系统12的拖拉机。然而，将理解的是，其他构造也是可行的，包括具有车辆10的构造，作为不同种类的拖拉机、收割机、原木集材机、平地机或各种其他工作车辆类型之一。将进一步理解的是，所公开的动力系统也可用在非工作车辆和非车辆应用(例如，固定位置动力设备)中。
另外参照图2，动力系统12的示例构造被描绘为动力系统12a。动力系统12a可包括发动机20(可以是各种已知构造的内燃发动机)。动力系统12a还可包括可由导管32(例如，分别是电气或液压导管)连接的CVP 30(例如，发电机或液压泵)和CVP 34(例如，分别是电气或液压马达)。
发动机20可向输出轴22提供旋转动力，以传输到车辆10的各种动力汇(例如，轮、动力取出(“PTO”)轴，等)。在某些实施方式中，扭矩转换器或其他装置可被包括在发动机20与轴22(或另一轴(未示出))之间，但是这样的装置对于动力系统12a的操作不是必需的，如本公开所设想的那样。此外，在某些实施方式中，包括由各种齿轮或其他动力传输装置或等效动力传输装置(例如，链条、带，等)互连的各种轴的多个轴(未示出)可代替轴22(或本文中讨论的各种其他轴)使用。
发动机20还可向CVP 30提供旋转动力。例如，发动机输出轴22可被构造成向齿轮24或另一动力传动部件(未示出)提供旋转动力，以将动力从发动机20传输到平行轴上的齿轮26。进而，齿轮26(经由平行轴)可向CVP 30提供旋转动力。
继续，CVP 30可将被接收动力转换为在导管32上传输的替代形式(例如，电气或液压动力)。该被转换和被传输动力可由CVP 34接收，然后由CVP 34重新转换以提供(例如，沿着输出轴36)旋转动力输出。可提供各种已知控制装置(未示出)来调节这样的转换、传输、重新转换等。
发动机20和CVP 34二者均可分别经由轴22和36(或各种类似部件)向变化器40提供旋转动力。通常，变化器40可包括能够合并来自轴22和36的机械输入以得到组合的机械输出(这可能例如对于分离路径动力传输是有用的)的各种装置。在某些实施方式中，如图2中描绘的，变化器40可被构造为合并的行星齿轮组。如描绘的，轴22可向行星齿轮架44提供动力，轴36可向太阳齿轮42提供动力，而行星齿轮46可将动力从行星齿轮架44和太阳齿轮42二者传输到齿圈48。这可能是有用的构造，因为CVP 34可按照比发动机20更高的旋转速度更高效地操作，这可通过从太阳齿轮42到行星齿轮架44的减速来补充。然而，将理解的是，其他构造是可行的，发动机20向太阳齿轮42、行星齿轮架44和齿圈48中的任一者提供旋转动力，CVP 34分别向太阳齿轮42、行星齿轮架44和齿圈48中的另一者以及太阳齿轮42、行星齿轮架44和齿圈48中的剩余一者提供旋转动力。
为了控制各种传输模式之间的过渡，控制组件56可被构造成以下列的一种或多种方式接收动力：直接从发动机20接收动力；经由变化器40从发动机20和CVP 34接收动力；以及直接从CVP 34接收动力，并且将被接收动力传输到各种下游部件。在动力系统12a中，例如，控制组件56可包括单个输出轴(或一组同轴的输出轴)58或者可与车辆10的各种动力汇或其他下游部件(未示出)(诸如各种车轮、一个或更多个差速器、动力切换或其他传动装置，等)连通的各种其他输出部件。轴58还可与离合器装置62和64连通(例如，可接合)，离合器装置62和64可不同地构造为湿式离合器、干式离合器、挡肩离合器或安装到轴58的其他类似装置。
离合器装置62可与齿轮68连通，齿轮68可与发动机输出轴22上的齿轮24(直接或间接)啮合。因此，当离合器装置62被接合时，可从发动机20向轴58、经由齿轮24和68及离合器装置62提供动力传输路径。(如描绘的，齿轮24可将动力从轴22传输到CVP 30和齿轮68二者。然而，将理解的是，分开的齿轮(未示出)可单独地将动力分别从发动机20传输到齿轮26和68。)
类似地，离合器装置64可与齿轮70连通，齿轮70可与变化器40的齿圈48(或另一输出部件)(直接或间接)啮合。因此，当离合器装置64被接合时，可从变化器40向轴58、经由齿轮70和离合器装置64提供动力传输路径。
以这种方式，例如，接合离合器装置62以及断开离合器装置64的接合可将动力系统12a置于机械路径模式下，其中旋转动力直接从发动机20经由离合器装置62传输到轴58。此外，接合离合器装置64以及断开离合器装置62的接合可将动力系统12a置于分离路径模式下，其中来自发动机20和CVP 34二者的动力在经由离合器装置64传输到轴58之前在变化器40中被组合。
另外参照图3，描绘了另一示例动力系统12b。动力系统12b可包括发动机120，发动机120可以是具有各种已知构造的内燃发动机。动力系统12b还可包括可由导管132(例如，分别是电气或液压导管)连接的CVP 130(例如，发电机或液压泵)和CVP 134(例如，分别是电气或液压马达)。
发动机120可向输出轴122提供旋转动力，以传输到车辆10的各种动力汇(例如，轮、PTO轴，等)。在某些实施方式中，扭矩转换器或其他装置可被包括在发动机120与轴122(或另一轴(未示出))之间，但是这样的装置对于动力系统12b的操作不是必需的，如本公开所设想的那样。此外，在某些实施方式中，包括由各种齿轮或其他动力传输装置或等效动力传输装置(例如，链条、带，等)互连的各种轴的多个轴(未示出)可代替轴122(或本文中讨论的各种其他轴)使用。
轴122可被构造成向齿轮124或另一动力传动部件(未示出)提供旋转动力，以将动力从发动机120传输到齿轮126。进而，齿轮126可向CVP 130提供旋转动力，以转换为在导管132上传输的替代形式(例如，电气或液压动力)。然后，该被转换和被传输动力可由CVP 134重新转换用于沿着输出轴136的机械输出。可提供各种已知控制装置(未示出)来调节这样的转换、传输、重新转换等。在某些实施方式中，轴136可与正齿轮138(或其他类似部件)连通。
发动机120和CVP 134二者均可分别经由轴122和136向变化器140提供旋转动力。通常，变化器140可包括能够合并来自轴122和136的机械输入以得到组合的机械输出(这可能例如对于分离路径动力传输是有用的)的各种装置。在某些实施方式中，如图3中描绘的，变化器140可被构造为合并的行星齿轮组。如描绘的，轴122可向行星齿轮架144提供动力，轴136可向太阳齿轮142提供动力，而行星齿轮146可将动力从行星齿轮架144和太阳齿轮142二者传输到齿圈148。这可能是有用的构造，因为CVP 134可按照比发动机120更高的旋转速度更高效地操作，这可通过从太阳齿轮142到行星齿轮架144的减速来补充。然而，将理解的是，其他构造是可行的，发动机120向太阳齿轮142、行星齿轮架144和齿圈148中的任一者提供旋转动力，CVP 134分别向太阳齿轮142、行星齿轮架144和齿圈148中的另一者以及太阳齿轮142、行星齿轮架144和齿圈148中的剩余一者提供旋转动力。
为了控制各种传输模式之间的过渡，控制组件156可被构造成以下列的一种或多种方式接收动力：直接从发动机120接收动力；经由变化器140从发动机120和CVP 134接收动力；以及直接从CVP 134接收动力，并且将被接收动力传输到各种下游部件。在动力系统12b中，例如，控制组件156可包括单个轴(或一组同轴的轴)158，其可与车辆10的各种动力汇或其他下游部件(未示出)(诸如各种车轮、一个或更多个差速器、动力切换或其他传动装置，等)连通。轴158还可与离合器装置162和164连通(例如，可接合)，离合器装置162和164可不同地构造为湿式离合器、干式离合器、挡肩离合器或安装到轴158的其他类似装置。
离合器装置162可与齿轮168连通，齿轮168可与发动机输出轴122上的齿轮124(直接或间接)啮合。因此，当离合器装置162被接合时，可从发动机120向轴158、经由齿轮124和168及离合器装置162提供动力传输路径。(如描绘的，齿轮124可将动力从轴122传输到CVP130和齿轮168二者。然而，将理解的是，分开的齿轮(未示出)可单独地将动力分别从发动机120传输到齿轮126和168。)
类似地，离合器装置164可与齿轮170连通，齿轮170可与变化器140的齿圈148(或另一输出部件)(直接或间接)啮合。因此，当离合器装置164被接合时，可从变化器140向轴158、经由齿轮170和离合器装置164提供动力传输路径。最后，离合器装置166可与齿轮170连通，齿轮170可与CVP 134的输出轴136上的齿轮138(直接或间接)啮合。因此，当离合器装置166被接合时，可从CVP 134向轴158、经由齿轮138和172及离合器装置166提供动力传输路径。
以这种方式，例如，接合离合器装置162以及断开离合器装置164和166的接合可将动力系统12b置于机械路径模式下，其中旋转动力直接从发动机120经由离合器装置162传输到轴158。此外，接合离合器装置164以及断开离合器装置162和166的接合可将动力系统12b置于分离路径模式下，其中来自发动机120和CVP 134二者的动力在经由离合器装置164传输到轴158之前在变化器140中被组合。最后，接合离合器装置166以及断开离合器162和164的接合可将动力系统12b置于仅CVP模式下，其中旋转动力直接从CVP 134经由离合器装置166传输到轴158。
另外参照图4，描绘了另一示例动力系统12c。动力系统12c可包括发动机220，发动机220可以是具有各种已知构造的内燃发动机。动力系统12c还可包括可由导管232(例如，分别是电气或液压导管)连接的CVP 230(例如，发电机或液压泵)和CVP 234(例如，分别是电气或液压马达)。
发动机220可向输出轴222提供旋转动力，以传输到车辆10的各种动力汇(例如，轮、PTO轴，等)。在某些实施方式中，扭矩转换器或其他装置可被包括在发动机220与轴222(或另一轴(未示出))之间，但是这样的装置对于动力系统12c的操作不是必需的，如本公开所设想的那样。此外，在某些实施方式中，包括由各种齿轮或其他动力传输装置或等效动力传输装置(例如，链条、带，等)互连的各种轴的多个轴(未示出)可代替轴222(或本文中讨论的各种其他轴)使用。
轴222可被构造成向齿轮224或另一动力传动部件(未示出)提供旋转动力，以将动力从发动机220传输到齿轮226。进而，齿轮226可向CVP 230提供旋转动力，以转换为在导管232上传输的替代形式(例如，电气或液压动力)。然后，该被转换和被传输动力可由CVP 234重新转换用于沿着输出轴236的机械输出。可提供各种已知控制装置(未示出)来调节这样的转换、传输、重新转换等。在某些实施方式中，轴236可与正齿轮238(或其他类似部件)连通。
发动机220和CVP 234二者均可分别经由轴222和236向变化器240提供旋转动力。通常，变化器240可包括能够合并来自轴222和236的机械输入以得到组合的机械输出(这可能例如对于分离路径动力传输是有用的)的各种装置。在某些实施方式中，如图4中描绘的，变化器240可被构造为合并的行星齿轮组。如描绘的，轴222可向行星齿轮架244提供动力，轴236可向太阳齿轮242提供动力，而行星齿轮246可将动力从行星齿轮架244和太阳齿轮242二者传输到齿圈248。这可能是有用的构造，因为CVP 234可按照比发动机220更高的旋转速度更高效地操作，这可通过从太阳齿轮242到行星齿轮架244的减速来补充。然而，将理解的是，其他构造是可行的，发动机220向太阳齿轮242、行星齿轮架244和齿圈248中的任一者提供旋转动力，CVP 234分别向太阳齿轮242、行星齿轮架244和齿圈248中的另一者以及太阳齿轮242、行星齿轮架244和齿圈248中的剩余一者提供旋转动力。
为了控制各种传输模式之间的过渡，控制组件256可被构造成以下列的一种或多种方式接收动力：直接从发动机220接收动力；经由变化器240从发动机220和CVP 234接收动力；以及直接从CVP 234接收动力，并且将被接收动力传输到各种下游部件。在动力系统12c中，例如，控制组件256可包括单个轴(或一组同轴的轴)258和轴260，其可各与车辆10的各种动力汇或其他下游部件(未示出)(诸如各种车轮、一个或更多个差速器、动力切换或其他传动装置，等)连通。轴258还可与离合器装置262和266连通(例如，可接合)，离合器装置262和266可不同地构造为湿式离合器、干式离合器、挡肩离合器或安装到轴258的其他类似装置。类似地，轴260可与离合器装置264连通(例如，可接合)，离合器装置264也可构造为湿式离合器、干式离合器、挡肩离合器或安装到轴260的其他类似装置。将理解的是，其他构造是可行的，包括以下构造：具有与轴258和260接合的离合器装置262、264和266的不同组合，或者具有用于接合离合器装置262、264和266中的一个或更多个的附加轴(未示出)。
离合器装置262可与齿轮268连通，齿轮268可与发动机输出轴222上的齿轮224(直接或间接)啮合。因此，当离合器装置262被接合时，可从发动机220向轴258、经由齿轮224和268及离合器装置262提供动力传输路径。(如描绘的，齿轮224可将动力从轴222传输到CVP230和齿轮268二者。然而，将理解的是，分开的齿轮(未示出)可单独地将动力分别从发动机220传输到齿轮226和268。)
类似地，离合器装置264可与齿轮270连通，齿轮270可与变化器240的齿圈248(或另一输出部件)(直接或间接)啮合。因此，当离合器装置264被接合时，可从变化器240向轴258、经由齿轮270和离合器装置264提供动力传输路径。最后，离合器装置266可与齿轮270连通，齿轮270可与CVP 234的输出轴236上的齿轮238(直接或间接)啮合。因此，当离合器装置266被接合时，可从CVP 234向轴258、经由齿轮238和272及离合器装置266提供动力传输路径。
以这种方式，例如，接合离合器装置262以及断开离合器装置264和266的接合可将动力系统12c置于机械路径模式下，其中旋转动力直接从发动机220经由离合器装置262传输到轴258。此外，接合离合器装置264以及断开离合器装置262和266的接合可将动力系统12c置于分离路径模式下，其中来自发动机220和CVP 234二者的动力在经由离合器装置264传输到轴258之前在变化器240中被组合。最后，接合离合器装置266以及断开离合器262和264的接合可将动力系统12c置于仅CVP模式下，其中旋转动力直接从CVP 234经由离合器装置266传输到轴258。
各种其他构造也是可行的。例如，在某些实施方式中(包括类似于上述示例的实施方式)，第一CVP可与发动机和变化器串联设置。另外参照图5，例如，动力系统12d可大致类似于图4的动力系统12c。然而，在动力系统12d中，CVP 230a可设置在发动机220和变化器240之间，使得发动机220串联地向CVP 230a和变化器240提供动力。
如上所述，在某些实施方式中，针对所公开的动力系统的各种功能，可利用多个平行(或其他的)轴(包括平行且非同轴的轴)。例如，如图4中描绘的，控制组件256的各种离合器装置262、264和266可布置在多个平行且非同轴的轴258和260上。分别传输到轴258和260的旋转动力可用于不同的功能，或者可按照各种已知的方式(例如，通过另一合并的行星齿轮组)重新组合。其他构造也是可行的，包括具有不同数量或布置的各种轴的构造。
现在参照图6，描绘了另一示例动力系统12e。动力系统12e可包括发动机320，发动机320可以是具有各种已知构造的内燃发动机。动力系统12e还可包括可由导管332(例如，分别是电气或液压导管)连接的CVP 330(例如，发电机或液压泵)和CVP 334(例如，分别是电气或液压马达)。
发动机320可向输出轴322提供旋转动力，以传输到车辆10的各种动力汇(例如，轮、PTO轴，等)。在某些实施方式中，扭矩转换器或其他装置可被包括在发动机320与轴322(或另一轴(未示出))之间，但是这样的装置对于动力系统12e的操作不是必需的，如本公开所设想的那样。此外，在某些实施方式中，包括由各种齿轮或其他动力传输装置或等效动力传输装置(例如，链条、带，等)互连的各种轴的多个轴(未示出)可代替轴322(或本文中讨论的各种其他轴)使用。
轴322可被构造成向齿轮324或另一动力传动部件(未示出)提供旋转动力，以将动力从发动机320传输到齿轮326。进而，齿轮326可向安装到公共轴329的齿轮327提供旋转动力。齿轮327可与齿轮370啮合，齿轮370安装在平行轴371上。齿轮327也可与另一平行轴333上的齿轮331啮合。轴333可向CVP 330提供旋转动力。CVP 330将动力转换为在导管332上传输的替代形式(例如，电气或液压动力)。然后，该被转换和被传输动力可由CVP 334重新转换用于沿着输出轴336的机械输出。可提供各种已知控制装置(未示出)来调节这样的转换、传输、重新转换等。
在某些实施方式中，轴336可与齿轮338(或其他类似部件)连通。齿轮338可向安装在轴341上的齿轮339传送动力，轴341可平行于轴336。轴341可向变化器340提供旋转动力。发动机320也可沿着另一路径向变化器340提供旋转动力，这将在下面详细讨论。
通常，变化器340可包括能够合并来自CVP 334和发动机320的机械输入以得到组合的机械输出(这可能例如对于分离路径动力传输是有用的)的各种装置。在某些实施方式中，如图6中描绘的，变化器340可被构造为合并的行星齿轮组(例如，单个行星齿轮组)。
如描绘的，轴341可向变化器340的太阳齿轮342提供动力。变化器340还可包括齿圈348。如将讨论的，发动机320可选择性地向齿圈348提供动力。变化器340可进一步包括多个行星齿轮346及相关联的齿轮架344。行星齿轮346可将来自太阳齿轮342和齿圈348的动力合并，并且齿轮架344可将被合并动力传送到附接的齿轮349。齿轮349可安装在输出轴351上并且可将动力传送到输出轴351。输出轴351可将动力传送到输出部件353，诸如范围箱、轮轴、动力取出(PTO)轴或其他部件。
因此，变化器340可接收来自CVP 334的动力(即，CVP动力)和来自发动机320的动力(即，发动机动力)。变化器340可将该动力的组合(即，之和)传输到输出部件353。这可能是有用的构造，因为CVP 334可按照比发动机320更高的旋转速度更高效地操作，这可通过从太阳齿轮342到行星齿轮架347的减速来补充。然而，将理解的是，其他构造是可行的，发动机320向太阳齿轮342、行星齿轮架347和齿圈348中的任一者提供旋转动力；CVP 334分别向太阳齿轮342、行星齿轮架344和齿圈348中的另一者以及太阳齿轮342、行星齿轮架344和齿圈348中的剩余一者提供旋转动力，从而将动力输出到输出部件353。
为了控制各种传输模式之间的过渡，控制组件356可被构造成以下列的一种或多种方式接收动力：1)直接从发动机320接收动力；2)经由变化器340从发动机320和CVP 334二者接收动力；以及3)直接从CVP 334接收动力。控制组件356还可被构造成将该被接收动力传输到输出部件353。在动力系统12e中，例如，控制组件356可包括一个或更多个可选择传动部件。可选择传动部件可各具有第一位置(例如，接合位置)，其中部件将动力从输入部件传输到输出部件。可选择传动部件还可具有相应的第二位置(例如，断开接合位置)，其中装置防止动力从输入部件传输到输出部件。可选择传动部件可包括一个或更多个湿式离合器、干式离合器、挡肩离合器、制动器、同步器或其他类似装置。装置还可包括致动器(例如，液压致动器、电动马达，等)，致动器用于在第一位置与第二位置之间致动可选择传动部件。此外，控制组件356可包括控制器(例如，计算机控制器或液压控制器)，控制器被构造成控制致动器并最终控制可选择传动部件的运动。
如图6所示，控制组件356可包括第一离合器360、第二离合器362和制动器364。下面将详细讨论这些可选择传动部件中的每者。如将讨论的，控制组件356可包括提供有效的选择性动力传送的各种特征。另外，控制组件356可包括使动力系统12e更紧凑、减少整体部件数量并增加可制造性等的特征。
第一离合器360可包括安装在轴329上的一个或更多个第一部件361(例如，离合器/摩擦片，等)。第一离合器360还可包括附接至轴359的一个或更多个对应的第二部件363。齿轮365被安装在轴359上。因此，当第一离合器360处于第一(接合)位置中时，动力可从轴329传送到齿轮365。相反，当处于第二(断开接合)位置中时，第一离合器360可防止这样的动力传送。
在一些实施方式中，第一离合器360可被构造成选择性地将动力从发动机320传送到变化器340。更具体地，如上所述，轴329可从发动机320(经由轴322、齿轮324和齿轮326)接收动力。齿轮365可与安装成在轴341上旋转的齿轮367啮合。齿轮367可连接(经由传动部件357)到变化器340的齿圈348。
第二离合器362可包括安装在轴371上的一个或更多个第一部件369(例如，摩擦片/离合器片，等)。第二离合器362还可包括安装在轴375上的一个或更多个对应的第二部件373。因此，当第二离合器362处于第一(接合)位置中时，动力可从轴371传送到轴375。相反，当处于第二(断开接合)位置中时，第二离合器362可防止这样的动力传送。
在一些实施方式中，第二离合器362可被构造成选择性地将动力从发动机320传送到输出部件353。该动力传输路径绕过变化器340。更具体地，如上所述，轴371可从发动机320(经由轴322、齿轮324、齿轮326、轴329、齿轮327和齿轮370)接收动力。另外，轴375可包括固定在其上的齿轮376。齿轮376可与空转齿轮378啮合，空转齿轮378与齿轮349啮合。如上所述，齿轮349可被安装在输出部件353的输出轴351上。
制动器364可安装到车辆10的底盘380。制动器364可以能操作的方式联接到变化器340的齿圈348。因此，制动器364可具有第一(制动)位置，其中制动器364将齿圈348固定到车辆10的底盘。制动器364还可具有第二(未制动)位置，其中制动器364允许齿圈348相对于底盘移动。
在一些实施方式中，接合第二离合器362以及断开第一离合器360和制动器364的接合可将动力系统12e置于机械路径模式(即，直接驱动模式)下，其中旋转动力直接从发动机320传输到输出部件353。具体地，来自发动机320的动力从轴322传送到齿轮324、齿轮326、轴329、齿轮327、齿轮370，通过第二离合器362传送到齿轮376、齿轮378、齿轮349、轴351，并最终传送到输出部件353。应注意到，从发动机320到输出部件353的该传输路径绕过变化器340。另外，在该模式下，防止来自CVP 334的旋转动力传输到输出部件353。
此外，接合第一离合器360以及断开第二离合器362和制动器364的接合可将动力系统12e置于分离路径模式下，其中来自发动机320和CVP 334二者的动力在传输到输出部件353之前在变化器240中被组合。具体地，来自发动机320的动力从轴322传送到齿轮324、齿轮326、轴329，通过第一离合器360传送到齿轮365、齿轮367和变化器340的齿圈348。同时，来自CVP 334的动力从轴336传送到齿轮338、齿轮339、轴341、变化器340的太阳齿轮342。行星齿轮346及相关联的齿轮架344可合并来自发动机320和CVP 334的动力并且将被合并动力输出到齿轮349、轴351，并最终输出到输出部件353。
而且，接合制动器364以及断开第一离合器和第二离合器360、362的接合可将动力系统12e置于仅CVP模式(即，串联模式)下。在该模式下，旋转动力可从发动机320传送到CVP330，为CVP 334提供动力，并且CVP 334可将旋转动力输出到输出部件353。具体地，来自发动机320的动力从轴322传送到齿轮324、齿轮326、轴329、齿轮327、齿轮331、轴333，为CVP330提供动力。CVP 330可将该机械动力转换为另一形式并且(经由导管332)向CVP 334供应动力。CVP 334可将机械动力输出到轴336、齿轮338、齿轮339、轴341、太阳齿轮342、行星齿轮346和齿轮架344、齿轮349、轴351，并最终输出到输出部件353。应注意到，在该模式下，防止来自发动机320的旋转动力传输到输出部件353。
在一些实施方式中，车辆10可在动力系统12e处于直接驱动模式、分离路径模式和串联模式中的任一模式下的情况下沿向前方向推进。另外，在一些实施方式中，车辆10可在动力系统12e处于串联模式下而不是直接驱动模式和分离路径模式下的情况下沿相反逆向方向推进。
动力系统12e可在直接驱动模式、分离路径模式和串联模式之间切换以维持高效率操作。将认识到，动力系统12e可相对紧凑并且具有相对较低的部件数量。特别是，制动器364为动力系统12e的布局提供了简单性。另外，与其他可选择性接合的传动部件比较，制动器364减少了动力系统12e的部件数量。
现在参照图7，描绘了另一示例动力系统12f。动力系统12f可包括发动机420，发动机420可以是具有各种已知构造的内燃发动机。动力系统12f还可包括可由导管432(例如，分别是电气或液压导管)连接的CVP 430(例如，发电机或液压泵)和CVP 434(例如，分别是电气或液压马达)。
发动机420可向输出轴422提供旋转动力，以传输到车辆10的各种动力汇(例如，轮、PTO轴，等)。在某些实施方式中，扭矩转换器或其他装置可被包括在发动机420与轴422(或另一轴(未示出))之间，但是这样的装置对于动力系统12f的操作不是必需的，如本公开所设想的那样。此外，在某些实施方式中，包括由各种齿轮或其他动力传输装置或等效动力传输装置(例如，链条、带，等)互连的各种轴的多个轴(未示出)可代替轴422(或本文中讨论的各种其他轴)使用。
轴422可被构造成向齿轮424或另一动力传动部件(未示出)提供旋转动力，以将动力从发动机420传输到齿轮426。来自发动机420的动力可经由齿轮424和/或齿轮426传输到动力系统12f的其他部件，这将在下面详细讨论。
CVP 430将动力(例如，来自发动机420的动力)转换为在导管432上传输的替代形式(例如，电气或液压动力)。然后，该被转换和被传输动力可由CVP 434重新转换用于沿着输出轴436的机械输出。可提供各种已知控制装置(未示出)来调节这样的转换、传输、重新转换等。
在某些实施方式中，输出轴436可与齿轮438(或其他类似部件)连通。齿轮438可将动力传送到安装在轴441上的齿轮439。轴441可平行于轴436。齿轮442也可固定地安装在轴441上。齿轮442可与齿轮443啮合，齿轮443固定地安装在轴444上。轴444可平行于轴441。轴444可向变化器440提供旋转动力(最初从CVP 434提供)。发动机420也可沿着另一路径向变化器440提供旋转动力，这将在下面详细讨论。
通常，变化器440可包括能够合并来自CVP 434和发动机420的机械输入以得到组合的机械输出(这可能例如对于分离路径动力传输是有用的)的各种装置。在某些实施方式中，如图7中描绘的，变化器440可被构造为合并的行星齿轮组。在一些实施方式中，变化器440可包括双行星齿轮组。
如描绘的，轴444可选择性地向变化器440的第一太阳齿轮445和第二太阳齿轮446提供动力。变化器440还可包括第一齿圈447和第二齿圈437。另外，变化器440可包括第一行星齿轮449和第二行星齿轮450。第一行星齿轮449可配置在第一齿圈447和第一太阳齿轮445之间并与第一齿圈447和第一太阳齿轮445啮合。第二行星齿轮450可配置在第二齿圈437和第二太阳齿轮446之间并与第二齿圈437和第二太阳齿轮446啮合。此外，第一行星齿轮449可与第一齿轮架490互连。第二行星齿轮450可与第二齿轮架454互连。第一齿圈447可经由第二齿轮架454连接到第二行星齿轮450。第二齿圈437也可连接到齿轮448。变化器440还可包括第三齿轮架456，第三齿轮架456附接至第二行星齿轮450。第三齿轮架456可连接到齿轮458。齿轮458可与齿轮460啮合，齿轮460固定地安装到轴461。齿轮458也可与齿轮462啮合，齿轮462固定地安装到轴463。
动力系统12f可在多种不同传输模式下操作。为了控制各种模式之间的过渡，控制组件464可被构造成以下列的一种或多种方式接收动力：1)直接从发动机420接收动力；2)经由变化器440从发动机420和CVP 434二者接收动力；以及3)直接从CVP 434接收动力。控制组件464还可被构造成将该被接收动力传输到输出部件453的轴451，诸如范围箱、轮轴、动力取出(PTO)轴或车辆10的其他部件。
在动力系统12f中，例如，控制组件464可包括一个或更多个可选择传动部件。可选择传动部件可具有第一位置(例如，接合位置)，其中装置将动力从输入部件传输到输出部件。可选择传动部件还可具有第二位置(例如，断开接合位置)，其中装置防止动力从输入部件传输到输出部件。控制组件464的可选择传动部件可包括一个或更多个湿式离合器、干式离合器、挡肩离合器、制动器、同步器或其他类似装置。装置还可包括致动器，致动器用于在第一位置与第二位置之间致动可选择传动部件。此外，控制组件464可包括控制器(例如，计算机控制器或液压控制器)，控制器被构造成控制致动器并最终控制可选择传动部件的运动。
如图7所示，控制组件464可包括第一向前离合器470、第二向前离合器472、逆向离合器473、制动器474、第一输出离合器476和第二输出离合器478。如将讨论的，控制组件464可包括提供有效的选择性动力传送的各种特征。另外，控制组件464可包括使动力系统12f更紧凑、减少整体部件数量并增加可制造性等的特征。
处于接合位置中的第一向前离合器470可接合齿轮426和齿轮488，使得齿轮426、488一致地旋转。处于断开接合位置中的第一向前离合器470可允许齿轮426相对于齿轮488旋转。齿轮488可与齿轮448啮合。
第二向前离合器472可接合齿轮426和齿轮489，替代地，断开齿轮426和齿轮489的接合。齿轮489可与齿轮452啮合。齿轮452可连接到变化器440的第一齿轮架490。
逆向离合器473可接合轴422和轴481(支撑齿轮480)，替代地，断开轴422和轴481的接合。齿轮480可与齿轮448啮合。轴481也可支撑齿轮482。进而，齿轮482可与齿轮483啮合。齿轮483可固定地与齿轮485安装在公共轴484上。齿轮485可与齿轮486啮合，齿轮486固定地安装到CVP 430的输出轴487。
制动器474可安装到车辆10的底盘491。制动器474可以能操作的方式联接到齿轮452(由此，经由第一齿轮架490联接到第一行星齿轮449)。因此，制动器474可具有第一(制动)位置，其中制动器474将第一行星齿轮449固定到底盘491。制动器474还可具有第二(未制动)位置，其中制动器474允许第一行星齿轮449相对于底盘491移动。
第一输出离合器476可接合齿轮460和齿轮492，替代地，断开齿轮460和齿轮492的接合。齿轮492可与齿轮493啮合，齿轮493固定地安装在轴451上以将动力传输到输出部件453。
第二输出离合器478可接合齿轮462和齿轮494，替代地，断开齿轮462和齿轮494的接合。齿轮494可与齿轮496啮合，齿轮496固定地安装在轴451上以将动力传输到输出部件453。
现在将讨论动力系统12f的不同传输模式。如同上文讨论的实施方式，动力系统12f可具有至少一个机械路径模式(即，直接驱动模式)、至少一个分离路径模式和至少一个仅CVP模式(即，串联模式)。
在一些实施方式中，接合第一向前离合器470、第二向前离合器472和第一输出离合器476以及断开制动器474、第二输出离合器478和逆向离合器473的接合可将动力系统12f置于第一机械路径模式(即，低范围直接驱动模式)下。在该模式下，旋转动力直接从发动机420传输到输出部件453。另外，在一些实施方式中，防止来自CVP 434的旋转动力传输到输出部件453。具体地，来自发动机420的动力从轴422传送到齿轮424、齿轮426，并且通过第一向前离合器470和第二向前离合器472分支。通过第一向前离合器470的动力传送到齿轮488、齿轮448和第二齿圈437。同时，通过第二向前离合器472的动力传送到齿轮489、齿轮452、齿轮架490、第一齿圈447。发动机动力在第二行星齿轮450处重新组合并且传送到齿轮458、齿轮460，通过第一输出离合器476传送到齿轮492、齿轮493，并最终传送到输出部件453。
在一些实施方式中，接合第一向前离合器470、第二向前离合器472和第二输出离合器478以及断开制动器474、第一输出离合器476和逆向离合器473的接合可将动力系统12f置于第二机械路径模式(即，高范围直接驱动模式)下。除了第二行星齿轮450处的动力可传送到齿轮458、齿轮462，通过第二输出离合器478传送到齿轮494、齿轮496、齿轮493，并最终传送到输出部件453，动力传输可基本上类似于上述第一直接驱动模式。在一些实施方式中，与由第一直接驱动模式提供的速度范围比较，该模式可为车辆10提供更高的输出速度范围。
此外，接合第一向前离合器470和第一输出离合器476以及断开第二向前离合器472、逆向离合器473、第二输出离合器478和制动器474的接合可将动力系统12f置于第一分离路径模式下，其中来自发动机420和CVP 434二者的动力在传输到输出部件453之前在变化器440中被组合。具体地，来自发动机420的动力从轴422传送到齿轮424、齿轮426、齿轮488、齿轮448、变化器440的第二齿圈437。齿轮448处的动力也可传输到齿轮480、齿轮482、齿轮483、齿轮485、齿轮486为CVP430提供动力。CVP 430可将该机械输入转换为电气动力为CVP 434提供动力。来自CVP 434的机械动力可从轴436传送到齿轮438、齿轮439、齿轮442、齿轮443、轴444和变化器440的第二太阳齿轮446。第二行星齿轮450可将来自发动机420和CVP 434的动力合并，并且齿轮架456可将被合并动力输出到齿轮458、齿轮460，通过第一输出离合器476输出到齿轮492、齿轮493、轴451，并最终输出到输出部件453。
接合第一向前离合器470和第二输出离合器478以及断开第二向前离合器472、逆向离合器473、第一输出离合器476和制动器474的接合可将动力系统12f置于第二分离路径模式下，其中来自发动机420和CVP 434二者的动力在传输到输出部件453之前在变化器440中被组合。除了齿轮458处的被合并动力可传送到齿轮462，通过第二输出离合器478传送到齿轮494、齿轮496、齿轮493，并最终传送到输出部件453，动力传输可基本上类似于上述第一分离路径模式。在一些实施方式中，与由第一分离路径模式提供的速度范围比较，该模式可为车辆10提供更高的输出速度范围。
另外，在一些实施方式中，接合第二向前离合器472和第一输出离合器476以及断开第一向前离合器470、逆向离合器473、第二输出离合器478和制动器474的接合可将动力系统12f置于第三分离路径模式下，其中来自发动机420和CVP 434二者的动力在传输到输出部件453之前在变化器440中被组合。具体地，来自发动机420的动力从轴422传送到齿轮424、齿轮426、齿轮489、齿轮452、变化器440的第一行星齿轮449。同时，来自CVP 434的动力可从轴436传送到齿轮438、齿轮439、齿轮442、齿轮443、轴444和变化器440的第一太阳齿轮445。第一齿圈447可将来自发动机420和CVP 434的动力合并，并且齿轮架454可将被合并动力输出到第二行星齿轮450和齿轮架456、齿轮458、齿轮460，通过第一输出离合器476输出到齿轮492、齿轮493、轴451，并最终输出到输出部件453。在一些实施方式中，与由上述第一分离路径模式和第二分离路径模式提供的速度范围比较，该模式可为车辆10提供更高的输出速度范围。
接合第二向前离合器472和第二输出离合器478以及断开第一向前离合器470、逆向离合器473、第一输出离合器476和制动器474的接合可将动力系统12f置于第四分离路径模式下，其中来自发动机420和CVP 434二者的动力在传输到输出部件453之前在变化器440中被组合。除了齿轮458处的被合并动力可传送到齿轮462，通过第二输出离合器478传送到齿轮494、齿轮496、齿轮493，并最终传送到输出部件453，动力传输可基本上类似于上述第三分离路径模式。在一些实施方式中，与由第一分离路径模式、第二分离路径模式和第三分离路径模式提供的速度范围比较，该模式可为车辆10提供更高的输出速度范围。
而且，接合制动器474和第一输出离合器476以及断开第一向前离合器470、第二向前离合器472、逆向离合器473和第二输出离合器478的接合可将动力系统12f置于第一仅CVP模式(即，第一串联模式)下。在该模式下，发动机420可断开与变化器440和CVP 430的连接。CVP 434可将旋转动力输出到输出部件453。具体地，CVP 434可将机械动力输出到轴436、齿轮438、齿轮439、轴441、齿轮442、齿轮443、第二太阳齿轮446、行星齿轮450和齿轮架456、齿轮458、齿轮460，通过第一输出离合器476输出到齿轮492、齿轮493、轴451，并最终输出到输出部件453。
在一些实施方式中，接合制动器474和第二输出离合器478以及断开第一向前离合器470、第二向前离合器472、逆向离合器473和第一输出离合器476的接合可将动力系统12f置于第二仅CVP模式(即，第二串联模式)下。除了齿轮458处的动力可传送到齿轮462，通过第二输出离合器478传送到齿轮494、齿轮496、齿轮493，并最终传送到输出部件453，动力传输可基本上类似于上述第一串联模式。在一些实施方式中，与由第一串联模式提供的速度范围比较，该模式可为车辆10提供更高的输出速度范围。
另外，在一些实施方式中，接合逆向离合器473和第一输出离合器476以及断开制动器474、第二输出离合器478、第一向前离合器470和第二向前离合器472的接合可将动力系统12f置于第一逆向分离路径模式下。来自发动机420和CVP 434二者的动力在传输到输出部件453之前在变化器440中被组合，并且车辆10沿逆向方向推进。具体地，来自发动机420的动力从轴422通过逆向离合器473传送到齿轮480、齿轮448、变化器440的第二齿圈437。齿轮480处的动力也可传输到齿轮482、齿轮483、齿轮485、齿轮486为CVP 430提供动力。CVP 430可将该机械输入转换为电气动力，为CVP 434提供动力。来自CVP 434的机械动力可从轴436传送到齿轮438、齿轮439、齿轮442、齿轮443、轴444和变化器440的第二太阳齿轮446。第二行星齿轮450可将来自发动机420和CVP 434的动力合并，并且齿轮架456可将被合并动力输出到齿轮458、齿轮460，通过第一输出离合器476输出到齿轮492、齿轮493、轴451，并最终输出到输出部件453。
此外，在一些实施方式中，接合逆向离合器473和第二输出离合器478以及断开制动器474、第一输出离合器476、第一向前离合器470和第二向前离合器472的接合可将动力系统12f置于第二逆向分离路径模式下。除了齿轮458处的动力可传送到齿轮462，通过第二输出离合器478传送到齿轮494、齿轮496、齿轮493，并最终传送到输出部件453，动力传输可基本上类似于上述第一逆向分离路径模式。在一些实施方式中，与由第一逆向分离路径模式提供的速度范围比较，该模式可为车辆10提供更高的输出速度范围。
动力系统12f可在直接驱动模式、分离路径模式和串联模式之间切换以维持高效率操作。将认识到，动力系统12f可相对紧凑并具有相对较低的部件数量。特别是，制动器474为动力系统12f的布局提供了简单性。另外，与其他可选择性接合的传动部件比较，制动器474减少了部件的数量。
离合器、制动器和/或控制组件56、156、256、356、464(或其他控制组件)的其他可选择传动部件可通过具有已知构造(未示出)的致动器来控制。进而，这些致动器可由传输控制单元(“TCU”)(未示出)控制，TCU可接收经由车辆10的CAN总线(未示出)来自各种传感器或装置(未示出)的各个输入端。在某些实施方式中，例如，各种控制组件可根据包含在TCU中或由TCU执行的编程或硬连接的切换控制逻辑来控制。
类似地，本公开设想的各种CVP(例如，CVP 30、32、130、132、230、232、230a、330、334、430、434)可通过各种已知手段来控制。例如，TCU或其他控制器可基于各种传感器或其他控制器的各个输入端、各种编程或硬连接的控制策略等来控制CVP的输出速度(或其他特性)。也可类似地控制被转换动力在CVP(例如，CVP 30和32之间)与各种中间装置(诸如电池或其他能量储存装置(未示出))之间的传输。
在某些实施方式中，附加齿轮组(例如，一组范围齿轮)可插入动力系统12的所述部件与车辆10的各种动力汇(例如，差速器或PTO轴(未示出))之间。例如，具有各种构造的传动装置(例如，多速度范围传动装置，诸如具有动力切换能力的湿式离合器范围箱，或者具有各种同步器的动力切换范围箱)可设置在各种离合器装置62、64、162、164、166、262、264、266、360、362、470、472、473、476、478、各种制动器364、474和/或其他可选择传动部件下游，以进一步调节速度和扭矩为各种车辆动力汇提供动力。
在某些实施方式中，所公开的变化器(例如，变化器40、140、240、340、440)可总体提供(例如，下游动力切换传动装置的)特定齿轮范围内的无限可变控制。因此，可利用所公开的变化器来有用地解决相关车辆或其他平台(例如，由于齿轮之间的切换、地面速度变化等导致的)的瞬时速度响应，可利用传统发动机来有用地解决(例如，由于车辆负载变化导致的)任何瞬时扭矩要求，并且相关控制组件可根据需要在传输模式之间切换。
在某些实施方式中，所公开的系统可允许各种车辆(或其他)平台的相对简单定制。例如，可为各种车辆平台提供标准发动机、标准变化器和标准控制组件部件，通过在控制组件的下游包括特定传动装置(并且根据需要通过其他定制)来解决任何特定平台的需求。
本文中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”、“一个”和“该”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”和/或“包含”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，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。
已经出于说明和描述的目的呈现了本公开的描述，但并非旨在穷尽或限制于所公开形式的公开内容。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及其实际应用的原理，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在以下权利要求书的范围内。
相关申请的交叉引用
本申请是2014年4月9日提交并于2015年10月15日公布为第2015/0292608号美国专利公开的第14/249,258号美国专利申请的部分继续申请。上述申请的整个公开内容通过引用并入本文。

Claims (18)

1.一种工作车辆，该工作车辆包括：
发动机；
至少一个连续可变动力源即CVP；
变化器；
输出部件；以及
控制组件，所述控制组件包括构造成在第一模式、第二模式和第三模式之间提供选择的多个传动部件；
在所述第一模式下，所述控制组件被构造成将发动机动力从所述发动机传送到所述输出部件并且防止CVP动力从所述至少一个CVP传输到所述输出部件；
在所述第二模式下，所述控制组件被构造成将发动机动力从所述发动机传送到所述变化器，将CVP动力从所述至少一个CVP传送到所述变化器，并且将发动机动力和CVP动力的组合从所述变化器传送到所述输出部件；
在所述第三模式下，所述控制组件被构造成将CVP动力从所述至少一个CVP传送到所述输出部件并且防止发动机动力从所述发动机传输到所述输出部件；并且
所述控制组件的所述多个传动部件包括具有制动位置和未制动位置的制动器，所述制动器被构造成在所述制动位置与所述未制动位置之间变化以提供所述第一模式、所述第二模式和所述第三模式中的至少一种模式，
其中，在所述第一模式下，所述控制组件被构造成从所述发动机传送发动机动力，该发动机动力绕过所述变化器并被传送到所述输出部件，
其中，所述至少一个CVP包括第一CVP和第二CVP；
其中，在所述第三模式下，所述控制组件被构造成将机械发动机动力从所述发动机传送到所述第一CVP，以将所述机械发动机动力转换为替代形式，从而为所述第二CVP提供动力；并且
其中，在所述第三模式下，所述控制组件被构造成将机械CVP动力从所述第二CVP传送到所述输出部件。
2.根据权利要求1所述的工作车辆，所述工作车辆进一步包括底盘；
其中，所述制动器操作性地附接至所述变化器的一部件；
在所述制动位置中，所述制动器被构造成将所述部件相对于所述底盘固定；并且
在所述未制动位置中，所述制动器被构造成允许所述部件相对于所述底盘旋转。
3.根据权利要求2所述的工作车辆，其中，所述变化器包括具有太阳齿轮、齿圈和多个行星齿轮的行星齿轮组；并且
其中，所述制动器操作性地附接至所述齿圈。
4.根据权利要求2所述的工作车辆，其中，所述变化器包括双行星齿轮组；
其中，所述双行星齿轮组包括第一太阳齿轮、第一齿圈以及多个第一行星齿轮及相关联的第一齿轮架；
其中，所述双行星齿轮组包括第二太阳齿轮、第二齿圈以及多个第二行星齿轮及相关联的第二齿轮架；
其中，所述第二齿轮架将所述第一齿圈和所述多个第二行星齿轮相连；并且
其中，所述制动器操作性地附接至所述多个第一行星齿轮及相关联的所述第一齿轮架。
5.根据权利要求1所述的工作车辆，其中，所述制动器被构造成从所述未制动位置变成所述制动位置以提供所述第三模式。
6.根据权利要求5所述的工作车辆，其中，所述制动器被构造成处于所述未制动位置中以提供所述第一模式和所述第二模式。
7.根据权利要求1所述的工作车辆，其中，在所述第三模式下，所述控制组件被构造成将CVP动力传送到所述输出部件以沿向前方向驱动所述工作车辆；并且
其中，在所述第三模式下，所述控制组件被构造成将CVP动力传送到所述输出部件以沿逆向方向驱动所述工作车辆。
8.根据权利要求1所述的工作车辆，其中，所述替代形式是电动动力。
9.一种操作工作车辆的动力系统的方法，该方法包括以下步骤：
在第一传输模式下，将发动机动力从发动机提供给所述工作车辆的输出部件，同时防止CVP动力从至少一个CVP传输到所述输出部件；
在第二传输模式下，将发动机动力从所述发动机提供给变化器，同时将CVP动力从所述至少一个CVP提供给所述变化器，并且将发动机动力和CVP动力的组合从所述变化器传送到所述输出部件；
在第三传输模式下，将CVP动力从所述至少一个CVP提供给所述输出部件，同时防止发动机动力从所述发动机传输到所述输出部件；
使制动器从未制动位置移向制动位置以提供所述第一传输模式、所述第二传输模式和所述第三传输模式中的至少一种模式；以及
在所述第一传输模式下，将发动机动力从所述发动机绕过所述变化器提供给所述工作车辆的所述输出部件，
其中，所述至少一个CVP包括第一CVP和第二CVP；
所述方法进一步包括：在所述第三传输模式下，将机械发动机动力从所述发动机传送到所述第一CVP以将所述机械发动机动力转换为替代形式，从而为所述第二CVP提供动力；并且
所述方法进一步包括：在所述第三传输模式下，将机械CVP动力从所述第二CVP传送到所述输出部件。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述制动器操作性地附接至所述变化器的一部件；
其中，使制动器从未制动位置移向制动位置的步骤包括：将所述变化器的所述部件相对于所述工作车辆的底盘固定。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述变化器包括具有太阳齿轮、齿圈和多个行星齿轮的行星齿轮组；并且
其中，使制动器从未制动位置移向制动位置的步骤包括：将所述齿圈相对于所述底盘固定。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述变化器包括双行星齿轮组；
其中，所述双行星齿轮组包括第一太阳齿轮、第一齿圈以及多个第一行星齿轮及相关联的第一齿轮架；
其中，所述双行星齿轮组包括第二太阳齿轮、第二齿圈以及多个第二行星齿轮及相关联的第二齿轮架；
其中，所述第二齿轮架将所述第一齿圈和所述多个第二行星齿轮相连；并且
其中，使制动器从未制动位置移向制动位置的步骤包括：将所述多个第一行星齿轮及相关联的所述第一齿轮架相对于所述底盘固定。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，使制动器从未制动位置移向制动位置的步骤提供所述第三传输模式。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法进一步包括：将所述制动器定位在所述未制动位置中以提供所述第一传输模式和所述第二传输模式。
15.根据权利要求9所述的方法，所述方法进一步包括：
在所述第三传输模式下，将CVP动力传送到所述输出部件以沿向前方向驱动所述工作车辆；以及
在所述第三传输模式下，将CVP动力传送到所述输出部件以沿逆向方向驱动所述工作车辆。
16.根据权利要求9所述的方法，其中，所述替代形式是电动动力。
17.一种工作车辆，该工作车辆包括：
发动机；
第一可变动力源即CVP；
第二CVP；
变化器，所述变化器包括具有太阳齿轮、齿圈以及多个行星齿轮及相关联的齿轮架的行星齿轮组；
输出部件；以及
控制组件，所述控制组件包括至少一个离合器和至少一个制动器，所述控制组件被构造成在第一模式、第二模式和第三模式之间提供选择；
在所述第一模式下，所述控制组件被构造成将发动机动力从所述发动机传送到所述输出部件并且防止CVP动力从所述至少一个CVP传输到所述输出部件；
在所述第二模式下，所述控制组件被构造成将发动机动力从所述发动机传送到所述变化器，将CVP动力从所述至少一个CVP传送到所述变化器，并且将发动机动力和CVP动力的组合从所述变化器传送到所述输出部件；
在所述第三模式下，所述控制组件被构造成将CVP动力从所述至少一个CVP传送到所述输出部件并且防止发动机动力从所述发动机传输到所述输出部件；并且
所述制动器具有制动位置和未制动位置，所述制动器被构造成在所述制动位置与所述未制动位置之间变化以提供所述第一模式、所述第二模式和所述第三模式中的至少一种模式，
其中，在所述第一模式下，所述控制组件被构造成从所述发动机传送发动机动力，该发动机动力绕过所述变化器并被传送到所述输出部件，
其中，在所述第三模式下，所述控制组件被构造成将机械发动机动力从所述发动机传送到所述第一CVP，以将所述机械发动机动力转换为替代形式，从而为所述第二CVP提供动力；并且
其中，在所述第三模式下，所述控制组件被构造成将机械CVP动力从所述第二CVP传送到所述输出部件。
18.根据权利要求17所述的工作车辆，其中，所述制动器被构造成处于所述未制动位置中以提供所述第一模式和所述第二模式；并且
其中，所述制动器被构造成从所述未制动位置变成所述制动位置以提供所述第三模式。
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