CN113544409A - 带有无级变速器的动力传动系统布局 - Google Patents

带有无级变速器的动力传动系统布局 Download PDF

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Abstract

提供了一种动力传动系统布局，其包括初级齿轮减速器、无级变速器(CVT)、峰值扭矩限制(PTL)装置和变速箱。初级齿轮减速器可操作地接合到马达的输出端。CVT包括初级带轮和二级带轮。CVT的初级带轮可操作地接合到初级齿轮减速器。初级齿轮减速器降低了联接到CVT的初级带轮的马达的输出端的旋转速率。变速箱与CVT的二级带轮可操作地接合。变速箱被配置为在CVT和交通工具的轮子之间耦合扭矩。PTL装置在CVT的二级带轮和变速箱之间是可操作接合的，PTL装置被配置为保护动力传动系统布局免受扭矩瞬变。

Description

带有无级变速器的动力传动系统布局
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年2月20日提交的标题为“Drive train Layout with SteelBelt CVT(带有钢带无级变速器的动力传动系统布局)”的序列号为62/808,272的美国临时申请的优先权，该美国临时申请通过引用以其整体并入本文。
背景
并排式交通工具通常在越野状况下运行。在越野状况下运行的交通工具会经受比公路交通工具所预见的更大的瞬时扭矩事件。产生瞬时扭矩的状况的示例包括跳跃、剧烈颠簸甚至不平坦的地形。瞬时扭矩往往很快、量级高且不可预测。如果夹紧载荷不足以高到能够管理瞬时扭矩，则使用经受瞬时扭矩的无级变速器(CVT)的交通工具可能会导致无级变速器的带和带轮之间出现滑动状况。滑动可能会损坏无级变速器和交通工具的其他部件。瞬时扭矩难以通过控制策略来管理，因为控制策略的反应时间通常不够快，不足以管理瞬时扭矩。
此外，在高发动机速度下运行的无级变速器的带轮(如在并排式交通工具运行中常见的)可能由于夹紧活塞中的速度引起的压力梯度而经历液压夹紧。当带轮速率超过10,000转/分时，负载可能变得过高，无法有效控制变换器(variator)。二级带轮(secondarypulley)可能以2.6倍于初级速率的速率旋转。用于公路交通工具的典型无级变速器具有大约6500发动机转速(eRPM)的有效极限，以便能够处理液压夹紧。一些高性能越野并排式交通工具可能超过6500eRPM。
鉴于以上陈述的原因和以下陈述的其他原因(在阅读和理解本说明书时，这些原因对本领域的技术人员将变得明显)，在现有技术中需要有效地处理液压夹紧和瞬时扭矩的改进的动力传动系统布局。
发明概述
当前系统的上述问题由本发明的实施例解决，并将通过阅读和研究下面的说明书来理解。以下概述以举例的方式而不是通过限制的方式做出。它仅仅是被提供以帮助读者理解本发明的一些方面。实施例提供了处理扭矩瞬变并降低无级变速器的初级带轮速率的动力传动系统布局。
在一个实施例中，提供了包括初级齿轮减速器、钢带无级变速器和变速箱(rangebox)的动力传动系统布局。初级齿轮减速器可操作地接合到马达的输出端。钢带无级变速器包括初级带轮和二级带轮。钢带无级变速器的初级带轮可操作地接合到初级齿轮减速器。初级齿轮减速器降低马达的联接至钢带无级变速器的初级带轮的输出端的旋转速率。变速箱与钢带无级变速器的二级带轮可操作地接合。变速箱被配置为在钢带无级变速器和交通工具的轮子之间耦合扭矩。
在另一个实施例中，提供了一种动力传动系统布局，其包括初级齿轮减速器、无级变速器、起动离合器、变速箱和峰值扭矩限制(PTL)装置。初级齿轮减速器可操作地接合到马达的输出端。无级变速器包括初级带轮、二级带轮和可操作地接合在初级带轮和二级带轮之间的带。无级变速器的初级带轮进一步可操作地接合到初级齿轮减速器。初级齿轮减速器降低联接到无级变速器的初级带轮的马达的输出端的旋转速率。起动离合器在初级齿轮减速器和无级变速器的初级带轮之间是可操作接合的。变速箱与无级变速器的二级带轮可操作地接合。变速箱被配置为在无级变速器和交通工具的轮子之间耦合扭矩。PTL装置在无级变速器的二级带轮和变速箱之间是可操作接合的。PTL装置被配置为保护动力传动系统布局免受瞬变。
在又一实施例中，提供了一种交通工具，其包括马达、动力传动系统布局、至少一个差速器和多个轮子。马达用于产生发动机扭矩。马达包括输出端。动力传动系统布局包括初级齿轮减速器、无级变速器、起动离合器、变速箱和PTL装置。初级齿轮减速器可操作地接合到马达的输出端。无级变速器包括初级带轮、二级带轮和可操作地接合在初级带轮和二级带轮之间的带。无级变速器的初级带轮可操作地接合到初级齿轮减速器。初级齿轮减速器降低联接到无级变速器的初级带轮的马达的输出端的旋转速率。起动离合器在马达的输出端和无级变速器的初级带轮之间是可操作接合的。变速箱与无级变速器的二级带轮可操作地接合。变速箱被配置为在无级变速器和交通工具的轮子之间耦合扭矩。PTL装置在无级变速器的二级带轮和变速箱之间是可操作接合的。PTL装置配置为保护动力传动系统布局免受瞬变。至少一个差速器与变速箱可操作地接合。多个轮子与至少一个差速器可操作地接合。
在又一实施例中，提供了包括无级变速器、变速箱和PTL的动力传动系统布局。无级变速器包括初级带轮和二级带轮。无级变速器的初级带轮可操作地接合到马达的输出端。变速箱与无级变速器的二级带轮可操作地接合。变速箱被配置为在无级变速器和交通工具的轮子之间耦合扭矩。PTL装置在无级变速器的二级带轮和变速箱之间是可操作接合的。PTL装置被配置为保护动力传动系统布局免受扭矩瞬变。
附图简述
当鉴于详细描述以及以下附图被考虑时，可以更容易地理解实施例且实施例的进一步的优点以及其使用将更加明显，附图中：
图1示出了根据一个示例性实施例的动力传动系统布局的线路图；
图2示出了根据一个示例性实施例的动力传动系统布局的另一个线路图；
图3示出了根据一个示例性实施例的动力传动系统布局的框图；
图4示出了根据一个示例性实施例的动力传动系统布局的框图；
图5是根据一个示例性实施例的动力传动系统的一部分的侧视透视图；
图6是图5的动力传动系统的部分的未组装的侧视透视图；
图7是图5的动力传动系统的部分的端视图；
图8是图5的动力传动系统的部分的侧视图；
图9是图5的动力传动系统的部分的俯视图，带有初级带轮和输入轴组件的截面图；
图10是图5的动力传动系统的部分的俯视图，带有初级带轮和二级带轮的截面图；
图11是图5的动力传动系统的部分的侧视图，带有初级带轮、起动离合器、输入轴组件和泵的一部分的截面侧视图；
图12是根据一个示例性实施例的动力传动系统的一部分的俯视透视图，包括初级带轮和二级带轮的截面图；
图13是图12的动力传动系统的部分的未组装的侧视图；
图14是根据一个示例性实施例的无级变速器的截面俯视图；
图15是根据一个示例性实施例的蹄式离心离合器和扭转阻尼器(torsionaldamper)的截面侧视图；
图16是图15的离合器和扭转阻尼器的截面侧视透视图；和
图17是根据一个示例性实施例的板式离合器和扭转阻尼器的截面侧视图。
根据一般惯例，各种描述的特征不是按比例绘制，而是被绘制以强调与描述的主题相关的特定特征。参考字符在整个图和文本中表示相同的元件。
详细描述
在下面的详细描述中，参考了附图，这些附图形成该详细描述的一部分，并且其中通过图示的方式示出本发明可在其中实践的具体的实施例。这些实施例被足够详细地描述以使本领域的技术人员能够实践这些实施例，并且应理解的是，其他实施例可以被利用，并且可以进行改变而不脱离本发明的精神和范围。因此，下面的详细描述不被视为具有限制意义，并且本发明的范围仅由权利要求书及其等同物限定。
实施例提供了有效且高效的动力传动系统布局，其可包括钢带无级变速器。一些实施例包括齿轮减速器，该齿轮减速器允许无级变速器的初级带轮以低于相关联的发动机旋转速率的速率旋转。降低初级速率也会降低二级速率，并使转速降至液压夹紧可被管理的范围。因此，超过6500eRPM的发动机速率可以用于实施例的齿轮减速器。实施例进一步降低了变换器的有效惯性。有效惯性是发动机曲轴“看到”的惯性。实施例通过降低动力传动系统的有效惯性来进一步提高加速度。较低的动力传动系统惯性导致燃油效率提高，从而使燃油箱的范围更大。在另一个实施例中，使用升档而不是降档。这可能适用于使用柴油发动机的交通工具。
此外，一些实施例包括机械限制装置，例如离合器或峰值扭矩限制(PTL)装置，其固有地防止扭矩瞬变。在实施例中，PTL可被调节成在无级变速器的相关联的带滑动之前滑动。这提供了瞬时反应时间，因为它总是被设定为在带之前滑动。机械限制装置允许在常规驾驶期间更少的过度夹紧，这导致更好的传动效率(更多的动力传到地面，并且气箱(tankof gas)的更大范围，等等)和较低状态的排热要求等。
图1的线路图中示出了第一布局100的示例性实施例。如图所示，在该示例中，诸如内燃发动机、电动马达或任何其他类型的扭矩产生装置的马达110经由扭转阻尼器111连接到变速箱140。然而，这种设计不需要扭转阻尼器111来发挥作用，因此其他实施例不包括扭转阻尼器111。在图1的示例性实施例中，发动机扭矩耦合到齿轮减速器112和泵114。此外，在一些低峰值的发动机转速的配置中，这种耦合可以是耦合到齿轮增速器。齿轮减速器112的示例是齿轮组、链传动装置、带传动装置等。然而，可以使用允许泵114与马达110的曲轴109(输入轴)协同驱动的任何类型的减速器。在实施例中，泵114甚至可以与曲轴109在同一轴线上。然而，在图1的示例性布局中，齿轮减速器112被放置在泵114和马达110的曲轴109之间。由于泵114与曲轴109是扭转连通的，因此当马达110产生发动机扭矩时，泵114转动。
发动机扭矩通过第一齿轮减速级120传送到起动离合器116(第一离合器)。可以使用不同类型的起动机或起动离合器116，例如蹄式离心离合器、湿式板式离合器、干式离合器等。本文描述了两种不同类型的起动离合器在实施例中如何工作的示例。在第一蹄式离心型示例中，如图15和图16中最佳示出的，起动离合器116基于由马达110的转速产生的离心力而接合。当操作者施用油门并且马达开始增加转速时，蹄形件115开始经由离心力向外移动，并且拖拉弹簧119。当对于蹄形件115转速足够克服弹簧119时，蹄形件115接触外筐117并开始通过离合器116施加动力。同样，当操作者释放油门并且发动机转速下降到怠速时，起动离合器116分离。这种情况发生是因为当马达的转速下降时，蹄形件115减速并产生较小的离心力。在足够低的转速下，弹簧119克服离心力和离合器的蹄形件115。当这种情况发生时，没有足够的力通过摩擦将动力传递到外筐。
对于驾驶交通工具，蹄式离合器非常适合。但是，它不能为交通工具提供发动机制动。为了实现发动机制动，单向轴承118通常被设计到离合器116中。当交通工具的轮子158想要通过动力传动系统向马达110往回递送动力时，发动机制动通过单向轴承118发生。当起动离合器116的轮子侧想要比起动离合器116的马达侧运行得更快并且油门处于低位置(通常释放油门)时，就会发生这种情况。当几乎没有来自操作者的任何油门输入时，马达110想要运行到较低的转速，在该转速下蹄形件115与外筐117分离。当这种情况发生时，发动机110和轮胎158之间不再直接耦合。当轮胎158想要比发动机110更快地驱动离合器116的轮胎侧时，单向轴承118将接合轮胎158并将动力从轮胎158递送到发动机110。这就产生了发动机制动。当离合器116的轮胎侧减速到比离合器116的发动机侧更慢的程度时，单向轴承118释放。当操作交通工具下坡时，如果操作者施用油门，马达110将增加转速，蹄形件115将增加离心力并克服来自弹簧119的弹簧力，从而产生足够的力给外筐117以传递扭矩并接合离合器116。当这种情况发生时，离合器116的发动机侧开始与离合器116的轮胎侧运行得一样快，且单向轴承118释放。
如果起动离合器是板式湿式离合器，例如图17中最佳示出的离合器216，则离合器216可以利用液压被接合，经由滚珠斜面或某种其他启动系统被电子地接合，其中控制器和算法决定离合器216应该何时被接合。使用这种类型的离合器通常不需要单向离合器118。然而，一些实施例仍然可以使用单向离合器装置。
在图17所示的布局中，变速器输入轴211可操作地连接到扭转阻尼器111。来自发动机110的动力通过扭转阻尼器111进入并进到变速器输入轴211中。泵小齿轮212连接到变速器输入轴211。该泵小齿轮212驱动配合齿轮并转动泵114。离合器内筐232可操作地连接到变速器输入轴211，并且像泵一样，当马达旋转时总是旋转。多个摩擦板236可操作地连接到离合器内筐232。多个反作用板234可操作地连接到外离合器筐217。在其他实施例中，这些可以被翻转。外离合器筐217可操作地连接到齿轮220，齿轮220与另一个齿轮配合并驱动无级变速器121的初级带轮122。在另一个实施例中，离合器内筐232可以可操作地联接到齿轮220。此外，在其他实施例中，离合器内筐232可以可操作地联接到初级轴，并且外离合器筐217可操作地联接成总是通过齿轮减速器与马达一起旋转。此外，在实施例中，离合器内筐232可以通过齿轮减速器可操作地联接到马达110，并且外离合器筐217可以可操作地联接到初级轴。因此，在一些实施例中，起动离合器116(例如起动离合器216)位于齿轮减速器120的上游，而在其他实施例中，起动离合器116可以位于齿轮减速器的下游。此外，在另一实施例中，起动离合器116是转矩变矩器116。
控制器(例如图3中所示的控制器164)与多个传感器165-1至165-n通信。控制器164经由传感器信号读取多个交通工具输入，例如发动机转速、油门位置、齿轮位置、管线压力、轮子的转速、温度传感器、操作员存在状态(座椅传感器)、密封带传感器、驻车制动传感器、行车制动传感器等并确定离合器216应该何时被接合。当控制器164确定离合器(例如图3所示实施例中的离合器116)应该接合并且交通工具应该开始移动时，它向控制阀166发送信号。控制阀166然后改变位置，并且压力被施加到油/液压管线，该油/液压管线将油发送到腔230，在腔230中活塞231向离合器组件(摩擦板236和反作用板234)施加力，如图17中最佳示出的。该力通过压力板238和保持环240在外筐217中起作用。除了保持环之外，还可以使用其他系统。
夹紧力在外筐217内在一侧由筐217的壁233保持，而在另一侧由保持环240保持。随着室230中的压力增加，力被施加到离合器组件(摩擦板236和反作用板234)，并且交通工具开始移动。当操作者决定减速并且马达110减速时，控制器164将通过多个传感器165-1至165-n监控交通工具性能，并且保持离合器216接合，直到其确定释放离合器216。当控制器确定是时候释放离合器216时，它通过控制阀166发送信号以释放离合器216的压力。腔230中的压力将下降，并且离合器将借助于偏压构件235(在实施例中偏压构件可以是弹簧235)释放。在发动机制动期间，控制器164将能够通过算法确定发动机制动正在发生并且离合器216应该保持接合。控制器164将能够，同样通过算法，确定发动机制动正在发生，并且保持离合器接合，直到达到预定的转速，例如达到高于怠速的100-200转/分或更高的转速，然后它将告诉控制阀166降低压力，并且离合器216将释放。借助于控制器164和控制阀166，离合器216的接合和分离可以被微调。这种类型的湿式离合器也可用于限制通过交通工具的扭矩。
动力运动(powersports)市场中的交通工具通常会通过系统产生非常高的冲击载荷。这是因为存在高惯性零件，例如钢带无级变速器121，其以高的转速旋转，因此储存了大量动能。当该市场上的交通工具跳跃时(正如它们经常的那样)，由于高惯性零件的快速减速或加速，着陆时通过动力传动系统会出现扭矩峰值。如果系统中有PTL 113，它将在其中滑动，限制通过变速器的峰值扭矩的量。经由控制器164和阀166控制这种类型的PTL 113，可以产生一种算法来降低或调节离合器113中的压力并允许其滑动。经由控制器164和阀166，该离合器113可以被设定为总是在钢带123滑动之前以及在过大的峰值扭矩损坏变速箱140中的某些东西之前滑动。
动力运动交通工具通常在远离常见服务(如牵引或路边辅助)的偏远地区运行。因此，通常由用户来回收故障交通工具。当受损交通工具被另一辆交通工具牵引时，PTL还可以在故障交通工具被另一个交通工具牵引时用作轮子和变换器之间的断开装置。断开是必要的，以防止变换器由于发动机停止而在活塞128和129中的零压力下旋转。以零压力和来自发动机或起动离合器阻力的残余扭矩旋转变换器可能导致带123和滑轮126和127之间的滑动以及造成随后的损坏。
重新参考图1，在该示例性实施例中，动力传动系统布局100包括位于发动机110和无级变速器的初级离合器122之间的第一齿轮减速器120，该初级离合器122也被称为无级变速器121的初级带轮122。第一齿轮减速器120用于使无级变速器121减速。对于给定的交通工具速率，并排使用的马达典型地比大多数汽车发动机旋转得更快。为了具有合理的输出转速，第一齿轮减速器120位于无级变速器的初级带轮122的前方(即，在马达110和无级变速器121之间)。该齿轮减速器120可以是驱动和从动平行轴线齿轮组或任何其他类型的齿轮减速器，例如行星齿轮、如图所描绘的平行轴线齿轮组、链传动装置、带传动装置等。如所讨论的，初级齿轮减速器120(或第一齿轮组)降低由无级变速器121的初级带轮122接收的马达110的输出(曲轴109)的旋转速率。第一齿轮减速器120还允许无级变速器121的定位偏离马达的曲轴109(输出)的轴线501。在一个示例性实施例中，无级变速器121的旋转轴线502位于曲轴109的轴线上方。这在图5的示例中最佳示出。此外，初级齿轮减速器还允许无级变速器121定位在差动轴线503上方。在示例中，初级或第一齿轮减速器120包括与输入轴组件107接合的齿轮510和齿轮512，在该示例中，齿轮512是第一离合器(或起动离合器512)的一部分。这在图8中最佳示出。
如图1所示，动力经由连接到第一齿轮减速器120的轴递送到初级带轮122。无级变速器121还包括经由带123从初级带轮122接收动力的二级带轮或二级带轮124。该带123连接初级带轮122和二级带轮124。钢带无级变速器示例中使用的示例类型的带123包括钢拉链式链和钢推式带。这两种类型的带/链在业内熟知。也可以使用其他类型的带或环形圈构件。在操作期间，带123需要在无级变速器121的初级带轮122和二级带轮124之间保持绷紧。
参考图14的无级变速器121的截面侧视图，为了将带轮122和124夹紧在带123上，典型地使用加压油来产生夹紧力。例如，初级带轮122在一对包括可移动滑轮126a和固定滑轮126b的滑轮126的可移动滑轮126a后方具有腔或活塞129。在这个示例中，二级带轮124在一对包括可移动滑轮127a和固定滑轮127b的滑轮127的可移动滑轮127a后方具有腔或活塞128。从泵114流出的油对这些腔128和129加压。当压力足够高时，该夹紧力将在带123和滑轮126和127之间产生摩擦力并传递动力。在实施例中，该系统的工作方式是压力和夹紧力足够高，因此当起动离合器116接合时，活塞129和128中有足够的压力来在滑轮126和127中产生足够高的力，以在带123和滑轮126和127之间产生摩擦力，该摩擦力可以将扭矩从初级带轮122传递到二级带轮124，该扭矩通过起动装置传递。初级带轮122和二级带轮124中的滑轮126和127具有圆锥形表面，该圆锥形表面接合带123上的锥形侧表面。初级带轮122和二级带轮124的滑轮126和127可以由硬化钢制成。
为了控制活塞128和129中的油压，变速器控制器或无级变速器控制器或任何基于计算机的控制器(例如图3所示的控制器164)从交通工具上的不同传感器读取信号，并通过经由控制器164执行的算法确定操作无级变速器121的期望速率比。在示例中，控制阀166和液压回路，以增加或降低相应的初级离合器122和二级离合器124的活塞128和129中的压力。需要来自滑轮126和127的足够的压力作用在带123上，以防止带123滑动。由控制器164与阀166协同实施的算法调节活塞128和129中的压力，以在带123上保持足够的力，从而克服由马达110施加的扭矩产生的摩擦。
为了将无级变速器121中的传动比升至更高的传动比，控制器164增加初级带轮122的腔129中的压力。在一些情况下，二级带轮124的腔128中的压力会出现同时下降。初级带轮122上的夹紧力的增加和二级带轮124上的夹紧力的减少将导致初级带轮122闭合静止滑轮126a和可动滑轮126b之间的间隙。同时，二级带轮124将增加静止滑轮127a和可移动滑轮127b之间的距离。在其他情况下，二级带轮124中的夹紧力不会出现同时下降。是否希望同时降低初级带轮124中的压力取决于许多因素，例如油门位置、发动机上的负载、希望的速率比等。无级变速器121的算法和调节将确定控制器164发送什么信号到控制阀166，从而增加或减少初级带轮122和二级带轮124中的夹紧力，并改变无级变速器121中的速率比。
油被用于润滑和冷却驱动离合器122、二级带轮124的滑轮126和127和带123以及动力传动系统布局的其他部件。如上文所讨论的，油也用于向相应的初级带轮122和二级带轮124的可移动滑轮126a和127a施加压力。
重新参考图1，动力从二级带轮124通过第二离合器或PTL 113传递到变速箱140。PTL 113将在下面进一步讨论。该示例性实施例中的变速箱140包含高速齿轮组142、低速齿轮组144、倒档齿轮组146和驻车档148。第三级齿轮组150可操作地接合至变速箱140。此外，第四级四齿轮组152可操作地与第三齿轮组150接合。最后，第五级齿轮组154(或输出齿轮组)与第四齿轮组152可操作地接合。输出齿轮组154在该示例中被图示为锥齿轮组。然而，输出齿轮组154可以是差速器、线轴等。输出齿轮组154又可操作地接合到交通工具的后轮胎158。此外，在该示例性布局中，第四级齿轮组152上的小齿轮170还连接到传动轴160，传动轴160连接到驱动前轮胎(未示出)的前差速器(未示出)。
如上所述，图1的动力传动系统布局100具有五个齿轮减速器。可以使用更多或更少的齿轮减速器。例如，并不是上面讨论的所有齿轮都是必需的。可能希望只有前进档齿轮、倒档齿轮和驻车档，或者只有前进档齿轮和倒档齿轮。或者可能仅需要多个齿轮组将二级带轮124可操作地连接到一组轮胎158。该动力传动系统布局100的一个特征是，交通工具设置有纵向马达，其中曲轴109指向机器的后部162。第一齿轮组120用于升高交通工具中的无级变速器121，因此它可以位于后输出组或后差速器154的上方。这允许整个变速器110被用作变速驱动桥，这导致所需零件的减少、成本的节约以及能够比经由传动轴连接的变速器和后差速器更好地适配在交通工具中。
第二布局200的示例在图2的线路图中示出。第二布局200类似于上面的布局100，除了存在将第五级齿轮组154(或输出齿轮组)的小齿轮轴167连接到前输出轴168的额外齿轮组164。前传动轴160典型地在万向节或等速万向节170处可操作地连接到该前输出轴168。额外齿轮组164和前输出轴168的原因在于使得传动轴160可以适配在马达110周围，或者使得前传动轴和后传动轴(驱动轴)可以以不同的速率旋转，这对于超越离合器类型的最终传动是重要的。
图3的交通工具框图300示出了包括示例性实施例的变速驱动桥301的交通工具布局。如图所示，马达110可操作地连接到扭转阻尼器联接器111。扭转阻尼器联接器111又可操作地连接到油泵114和初级齿轮减速器组120。在该示例性实施例中，油泵114总是随着扭转阻尼器111旋转。在一些实施例中，油泵114向交通工具布局的部件提供油流。例如，油泵114可向油冷却器324、控制阀166提供油流并进而向起动离合器116和无级变速器121提供油流。油泵114可以直接联接到扭转阻尼器114，或者齿轮减速器可以在扭转阻尼器114和油泵114之间。无论如何，在该示例性实施例中，油泵114总是与扭转阻尼器111和发动机110协同旋转。
流入扭转阻尼器111和油泵114的动力(或扭矩)然后经由初级齿轮减速器组120到达起动离合器116。可以使用不同类型的起动离合器。在该实施例中，初级齿轮减速器120将无级变速器121移离马达110的轴线。在无级变速器121和变速箱140之间进一步耦合扭矩。在图3的实施例中，PTL 113(或第二离合器)位于无级变速器121和变速箱140之间。变速箱140可以包含一个齿轮组或多个齿轮组。此外，变速箱140可以仅具有前进档/倒档齿轮或高档-低档-倒档-驻车档-空档变速箱或任何期望的齿轮的组合。在该示例中，变速箱140具有两个输出，一个经由半轴307a和307b输出到后轮328a和328b，并且一个经由传动轴326输出到前齿轮箱(未示出)。控制器164监控交通工具和变速器上的多个传感器，并确定何时接合离合器，例如起动离合器116和PTL 113。在一个实施例中，控制器164控制下的电子致动器用于选择性地接合离合器116和113。在另一个实施例中，它们在控制器164的控制下通过控制阀166经由液压被启动。控制器164进一步控制无级变速器121的传动比。在实施例中，它通过向控制阀166发送信号来实现这一点，控制阀166增加或减少压力以改变无级变速器121中的传动比，并且如果需要，接合/分离起动离合器116和PTL 113。
通常，控制器164可以包括处理器、微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或等效的分立或集成逻辑电路中的任何一个或更多个。在一些示例性实施例中，控制器164可以包括多个部件，例如一个或更多个微处理器、一个或更多个控制器、一个或更多个数字信号处理器、一个或更多个专用集成电路、一个或更多个现场可编程门阵列以及其他分立或集成逻辑电路的任意组合。本文归属于控制器164的功能可以体现为软件、固件、硬件或其任意组合。控制器164可以是系统控制器或部件控制器(如发动机控制器或变速器控制器)的一部分。存储器163可以包括计算机可读操作指令，当由控制器164执行时，该指令提供传输的功能。这些功能可以包括控制无级变速器121的传动比以及起动离合器116和PTL 113的启动的功能。计算机可读指令可以被编码在存储器163中。存储器163是适当的非暂时性存储媒介或包括任何易失性、非易失性、磁性、光学或电子媒介的媒介，例如但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性RAM(NVRAM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪速存储器或任何其他存储媒介。
图4的交通工具框图400示出了具有单独的变速器301和后驱动器305(后差速器)的另一示例性交通工具布局。类似于图3的示例性构造，马达110可操作地与扭转阻尼器联接器412接合。扭转阻尼器联接器111可操作地连接或接合到油泵114和初级齿轮减速器组120。油泵114可以总是随着扭转阻尼器联接器111旋转。油泵114将油输送到油冷却器324，并且如果需要，输送到控制阀166，进而输送到无级变速器121。如同上面讨论的实施例，油泵114可以直接联接到扭转阻尼器联接器111，或者齿轮减速器可以在扭转阻尼器联接器111和油泵114之间。无论如何，在实施例中，油泵114可以总是与扭转阻尼器111和马达110协同旋转。流入扭转阻尼器111和油泵114的动力(或扭矩)然后流向起动离合器116。
在该实施例中，初级齿轮减速器120用于将无级变速器121移离发动机110的轴线。在该示例性实施例中，扭矩经由PTL 113(第二离合器)在无级变速器121和变速箱140之间连通。变速箱140可以在其中具有一个齿轮组或在其中具有多个齿轮组。变速箱140还可以在其中仅具有前进档/倒档或在其中具有高档-低档-倒档-驻车档-空档变速箱或任何希望放入其中的齿轮的组合。该示例性变速箱140具有两个输出，一个经由传动轴326输出至前齿轮箱(未示出)，并且一个经由后传动轴402输出至后驱动器405。后驱动器405(或差速器)经由半轴307a和307b与轮子328a和328b是扭转连通的。控制器164监控交通工具和变速器上的多个传感器，并确定何时接合/分离离合器116和113。在该实施例中，控制器进一步控制无级变速器121的传动比。在该示例性实施例中，控制器164通过向控制阀发送信号来实现这一点，该控制阀增加或减少压力以改变无级变速器121中的传动比。
图5-10示出了动力传动系统布局300的一部分的各种视图，其最类似于图3的框图，其中动力传动系统布局300包括变速驱动桥。图5和图7-10示出了各种组装视图，而图6示出了未组装视图。部分动力传动系统布局300被图示为包括变速箱140(或变速器组件)、阻尼器111和泵114。泵114经由扭转阻尼器111和输入轴109可操作地接合到马达110。图6示出了输入轴组件107。在该示例中，泵114经由环形圈构件103与马达110是旋转连通的，环形圈构件103例如但不限于与输入轴109可操作地接合的带或链。
在图5-10中进一步示出了第一离合器116和无级变速器121的初级(驱动)带轮122和二级(从动)带轮124。初级带轮122的初级轴143联接到第一离合器116(起动离合器或起动装置)。安装在初级轴143上的是初级滑轮活塞133和可移动滑轮126a。另外，静止滑轮126b静态安装在无级变速器121的初级带轮122的初级轴143上。无级变速器的二级带轮124的二级轴147联接到变速箱140。第二滑轮活塞135和可移动滑轮127a安装在二级轴147上。另外，静止滑轮127b静态安装在无级变速器的二级带轮124的二级轴147上。带123可以是钢带或其他类型的环形圈构件，其选择性地在初级带轮122和二级带轮124之间转移旋转扭矩。
在图5-10中还示出了第二离合器113(或PTL)，其位于变速箱140和二级带轮124的二级轴147之间。附图中还示出了轴承131和后驱动毂(或后差速器154)。后差速器包括环形齿轮157，环形齿轮157可操作地接合至变速箱140的小齿轮轴167的小齿轮153。还示出了根据需要选择性地锁定/解锁差速器的致动器155。在一个实施例中，控制器164被配置成基于来自一个或多个信号输入的信号来控制致动器的操作。差速器154的环形齿轮157接合变速箱组件140的小齿轮153，以在变速箱140和差速器154之间转移扭矩。
图11至13示出了类似于图4的动力传动系统布局的部分动力传动系统布局，其中使用变速器代替变速驱动桥。此外，在该示例中，变速箱140包括换档鼓141。换档鼓141用于选择性地改变变速箱140中的齿轮装置。
示例性实施例
示例1是一种动力传动系统布局，其包括初级齿轮减速器、钢带无级变速器和变速箱。初级齿轮减速器可操作地接合到马达的输出端。钢带无级变速器包括初级带轮和二级带轮。钢带无级变速器的初级带轮可操作地接合到初级齿轮减速器。初级齿轮减速器降低联接至钢带无级变速器的初级带轮的马达的输出端的旋转速率。变速箱与钢带无级变速器的二级带轮可操作地接合。变速箱被配置为在钢带无级变速器和交通工具的轮子之间耦合扭矩。
示例2包括示例1的动力传动系统布局，还包括起动离合器，该离合器在马达的输出端和钢带无级变速器的初级带轮之间是可操作接合的。
示例3包括示例中任一示例的动力传动系统布局，其中初级齿轮减速器还包括联接到马达的输出端的第一齿轮和联接到起动离合器的第二齿轮。第一齿轮与第二齿轮接合。
示例4包括示例2的动力传动系统布局，其中起动离合器是离心力类型和板式类型中的一种。
示例5包括示例1-4中任一示例的动力传动系统布局，还包括峰值扭矩限制(PTL)装置，该峰值扭矩限制装置在钢带无级变速器的二级带轮和变速箱之间是可操作接合的。PTL装置被配置为保护动力传动系统布局免受扭矩瞬变。
示例6包括示例5的动力传动系统布局，其中PTL装置具有联接到钢带无级变速器的二级带轮的第一轴的第一部分和联接到变速箱的输入轴的第二部分。
示例7包括示例1-6中任一示例的动力传动系统布局，还包括可操作地接合在马达的输出端和初级齿轮减速器之间的扭转阻尼器联接器。
示例8包括示例1-7中任一示例的动力传动系统布局，还包括油泵、控制阀和至少一个控制器。油泵可操作地接合到马达的输出端。控制阀与油泵是流体连通的。控制阀还选择性地与相应的初级带轮和二级带轮中的活塞是流体连通的。该至少一个控制器被配置成基于动力传动系统布局的当前操作状况来控制控制阀以移动初级带轮和二级带轮中的相应活塞，从而调节相应的初级带轮和二级带轮中的夹紧力。
示例9包括示例1-8中任一示例的动力传动系统布局，其中马达的输出端是曲轴，并且初级齿轮减速器将钢带无级变速器放置在曲轴的轴线上方。
示例10包括示例1-9中任一示例的动力传动系统布局，其中初级齿轮减速器还将钢带无级变速器放置在至少一个后差速器的轴线上方。
示例11包括示例1-10中任一示例的动力传动系统布局，其中钢带无级变速器还包括钢带，该钢带在初级带轮和二级带轮之间是可操作接合的，以选择性地在初级带轮和二级带轮之间连通扭矩，其中钢带是带式和链式中的一种。
示例12包括一种动力传动系统布局，该动力传动系统布局包括初级齿轮减速器、无级变速器、起动离合器、变速箱和峰值扭矩限制(PTL)装置。初级齿轮减速器可操作地接合到马达的输出端。无级变速器包括初级带轮、二级带轮和可操作地接合在初级带轮和二级带轮之间的带。无级变速器的初级带轮进一步可操作地接合到初级齿轮减速器。初级齿轮减速器降低连接到无级变速器的初级带轮的马达的输出端的旋转速率。起动离合器在初级齿轮减速器和无级变速器的初级带轮之间是可操作接合的。变速箱与无级变速器的二级带轮可操作地接合。变速箱被配置为在无级变速器和交通工具的轮子之间耦合扭矩。PTL装置在无级变速器的二级带轮和变速箱之间是可操作接合的。PTL装置被配置为保护动力传动系统布局免受瞬变。
示例13包括示例12的动力传动系统布局，其中初级齿轮减速器还包括联接到马达的输出端的第一齿轮和联接到起动离合器的第二齿轮。第一齿轮与第二齿轮接合。
示例14包括示例12-13中任一示例的动力传动系统布局，其中起动离合器是离心力类型和板式类型中的一种。
示例15包括示例12-14中任一示例的动力传动系统布局，还包括油泵、控制阀和至少一个控制器。油泵可操作地接合到马达的输出端。控制阀与油泵是流体连通的。控制阀还选择性地与相应的初级带轮和二级带轮中的活塞是流体连通的。该至少一个控制器被配置成基于动力传动系统布局的当前操作状况来控制控制阀以移动初级带轮和二级带轮中的相应活塞，从而调节相应的初级带轮和二级带轮中的夹紧力。
示例16包括示例12-15中任一示例的动力传动系统布局，其中马达的输出端是曲轴，并且初级齿轮减速器将无级变速器的带放置在曲轴的轴线上方和至少一个后差速器的轴线上方。
示例17包括示例12-16中任一示例的动力传动系统布局，其中无级变速器的带是钢带。
示例18包括一种交通工具，该交通工具包括马达、动力传动系统布局、至少一个差速器和多个轮子。马达用于产生发动机扭矩。马达包括输出端。动力传动系统布局包括初级齿轮减速器、无级变速器、起动离合器、变速箱和PTL装置。初级齿轮减速器可操作地接合到马达的输出端。无级变速器包括初级带轮、二级带轮和可操作地接合在初级带轮和二级带轮之间的带。无级变速器的初级带轮可操作地接合到初级齿轮减速器。初级齿轮减速器降低联接到无级变速器的初级带轮的马达的输出端的旋转速率。起动离合器在马达的输出端和无级变速器的初级带轮之间是可操作接合的。变速箱与无级变速器的二级带轮可操作地接合。变速箱被配置为在无级变速器和交通工具的轮子之间耦合扭矩。PTL装置在无级变速器的二级带轮和变速箱之间是可操作接合的。PTL装置配置为保护动力传动系统布局免受瞬变。至少一个差速器与变速箱可操作地接合。多个轮子与至少一个差速器可操作地接合。
示例19包括示例18的交通工具，还包括至少一个控制器。该至少一个控制器被配置为控制无级变速器、起动离合器和PTL中的至少一者的操作。
示例20包括示例18的交通工具，其中动力传动系统布局还包括油泵、控制阀和至少一个控制器。油泵可操作地接合到马达的输出端。控制阀与油泵是流体连通的。控制阀还选择性地与相应的初级带轮和二级带轮中的活塞是流体连通的。该至少一个控制器被配置成基于动力传动系统布局的当前操作状况来控制该控制阀以移动初级带轮和二级带轮中的相应活塞，从而调节相应的初级带轮和二级带轮中的夹紧力。
示例21包括示例19的交通工具，还包括至少一个传感器。该控制器被配置成至少部分地基于来自至少一个传感器的至少一个信号来控制无级变速器、起动离合器和PTL中的至少一者的操作。
示例22包括一种动力传动系统布局，该动力传动系统布局包括无级变速器、变速箱和PTL。无级变速器包括初级带轮和二级带轮。无级变速器的初级带轮可操作地接合到马达的输出端。变速箱与无级变速器的二级带轮可操作地接合。变速箱被配置为在无级变速器和交通工具的轮子之间耦合扭矩。PTL装置在无级变速器的二级带轮和变速箱之间是可操作接合的。PTL装置被配置为保护动力传动系统布局免受扭矩瞬变。
示例23包括示例22的动力传动系统布局，还包括初级齿轮减速器和起动离合器。初级齿轮减速器可操作地接合到马达的输出端。初级齿轮减速器降低联接到无级变速器的初级带轮的马达的输出端的旋转速率。起动离合器在马达的输出端和无级变速器的初级带轮之间是可操作接合的。
示例24包括示例23的动力传动系统布局，其中PTL被配置为在牵引情况期间用作断开装置，以允许实现真正的空档(true neutral)。
尽管具体实施例已在本文中被示出和描述，本领域的普通技术人员将理解的是，旨在实现相同目的的任何布置，可以被代替用于所示的具体实施例。本申请意在覆盖本发明的任何修改或变化。因此，显然本发明旨在仅由权利要求及其等同物来限定。

Claims (24)

1.一种动力传动系统布局，包括：
初级齿轮减速器，其可操作地接合到马达的输出端；
钢带无级变速器(CVT)，其包括初级带轮和二级带轮，所述钢带无级变速器的所述初级带轮可操作地接合到所述初级齿轮减速器，所述初级齿轮减速器降低联接到所述钢带无级变速器的所述初级带轮的所述马达的所述输出端的旋转速率；和
变速箱，其与所述钢带无级变速器的所述二级带轮可操作地接合，所述变速箱被配置成在所述钢带无级变速器和交通工具的轮子之间耦合扭矩。
2.根据权利要求1所述的动力传动系统布局，进一步配置：
起动离合器，其在所述马达的所述输出端和所述钢带无级变速器的所述初级带轮之间是可操作接合的。
3.根据权利要求2所述的动力传动系统布局，其中，所述初级齿轮减速器还包括：
第一齿轮，其联接到所述马达的所述输出端；和
第二齿轮，其联接到所述起动离合器，所述第一齿轮与所述第二齿轮接合。
4.根据权利要求2所述的动力传动系统布局，其中，所述起动离合器是离心力类型和板式类型中的一种。
5.根据权利要求1所述的动力传动系统布局，进一步包括：
峰值扭矩限制(PTL)装置，其在所述钢带无级变速器的所述二级带轮和所述变速箱之间是可操作接合的，所述峰值扭矩限制装置被配置为保护所述动力传动系统布局免受扭矩瞬变。
6.根据权利要求5所述的动力传动系统布局，其中，所述峰值扭矩限制装置具有联接至所述钢带无级变速器的所述二级带轮的第一轴的第一部分和联接至所述变速箱的输入轴的第二部分。
7.根据权利要求1所述的动力传动系统布局，进一步包括：
扭转阻尼器联接器，其可操作地接合在马达的所述输出端和所述初级齿轮减速器之间。
8.根据权利要求1所述的动力传动系统布局，进一步包括：
油泵，其可操作地接合到所述马达的所述输出端；
控制阀，其与所述油泵是流体连通的，所述控制阀还选择性地与相应的初级离合器和二级离合器中的活塞是流体连通的；和
至少一个控制器，其被配置成基于动力传动系统布局的当前操作状况来控制所述控制阀以移动所述初级带轮和所述二级带轮中的相应活塞，从而调节相应的初级带轮和二级带轮中的夹紧力。
9.根据权利要求1所述的动力传动系统布局，其中，所述马达的所述输出端是曲轴，并且所述初级齿轮减速器将所述钢带无级变速器放置在所述曲轴的轴线上方。
10.根据权利要求9所述的动力传动系统布局，其中，所述初级齿轮减速器还将所述钢带无级变速器放置在至少一个后差速器的轴线上方。
11.根据权利要求1所述的动力传动系统布局，其中，所述钢带无级变速器还包括：
钢带，其在所述初级带轮和所述二级带轮之间是可操作接合的，以选择性地在所述初级带轮和所述二级带轮之间连通扭矩，其中所述钢带是带式和链式中的一种。
12.一种动力传动系统布局，包括：
初级齿轮减速器，其可操作地接合到马达的输出端；
无级变速器(CVT)，其包括初级带轮、二级带轮和可操作地接合在所述初级带轮和所述二级带轮之间的带，所述无级变速器的所述初级带轮可操作地接合到所述初级齿轮减速器，所述初级齿轮减速器降低联接到所述无级变速器的所述初级带轮的所述马达的所述输出端的旋转速率；
起动离合器，其在所述马达和所述无级变速器的所述初级带轮之间是可操作接合的；
变速箱，其与所述无级变速器的所述二级带轮可操作地接合，所述变速箱配置成在所述无级变速器和交通工具的轮子之间耦合扭矩；和
峰值扭矩限制(PTL)装置，其在所述无级变速器的所述二级带轮和所述变速箱之间是可操作接合的，所述峰值扭矩限制装置被配置为保护所述动力传动系统布局免受瞬变。
13.根据权利要求12所述的动力传动系统布局，其中，所述初级齿轮减速器还包括：
第一齿轮，其联接到所述马达的所述输出端；和
第二齿轮，其联接到所述起动离合器，所述第一齿轮与所述第二齿轮接合。
14.根据权利要求12所述的动力传动系统布局，其中，所述起动离合器是离心力类型和板式类型中的一种。
15.根据权利要求12所述的动力传动系统布局，进一步包括：
油泵，其可操作地接合到所述马达的所述输出端；
控制阀，其与所述油泵是流体连通的，所述控制阀还选择性地与相应的初级带轮和二级带轮中的活塞是流体连通的；和
至少一个控制器，其被配置成基于动力传动系统布局的当前操作状况来控制所述控制阀以移动所述初级带轮和所述二级带轮中的相应活塞，从而调节相应的初级带轮和二级带轮中的夹紧力。
16.根据权利要求12所述的动力传动系统布局，其中，所述马达的所述输出端是曲轴，并且所述初级齿轮减速器将所述无级变速器的旋转轴线放置在所述曲轴的轴线上方和至少一个后差速器的轴线上方。
17.根据图12所述的动力传动系统，其中，所述无级变速器的带是钢带。
18.一种交通工具，包括：
马达，其产生发动机扭矩，所述马达具有输出端；
动力传动系统，其包括，
初级齿轮减速器，其可操作地接合到马达的所述输出端，
无级变速器(CVT)，其包括初级带轮、二级带轮和可操作地接合在所述初级带轮和所述二级带轮之间的带，所述无级变速器的所述初级带轮可操作地接合到所述初级齿轮减速器，所述初级齿轮减速器降低联接到所述无级变速器的所述初级带轮的所述马达的所述输出端的旋转速率，
起动离合器，其在所述马达的所述输出端和所述无级变速器的所述初级带轮之间是可操作接合的，
变速箱，其与所述无级变速器的所述二级带轮可操作地接合，所述变速箱配置成在所述无级变速器和交通工具的轮子之间耦合扭矩，以及
峰值扭矩限制(PTL)装置，其在所述无级变速器的所述二级带轮和所述变速箱之间是可操作接合的，所述峰值扭矩限制装置被配置为保护所述动力传动系统布局免受瞬变；
至少一个差速器，其与所述变速箱可操作地接合；和
多个轮子，其与所述至少一个差速器可操作地接合。
19.根据权利要求18所述的交通工具，还包括：
至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置为控制所述无级变速器、所述起动离合器和所述峰值扭矩限制中的至少一者的操作。
20.根据权利要求18所述的交通工具，所述动力传动系统布局还包括：
油泵，其可操作地接合到所述马达的所述输出端；
控制阀，其与所述油泵是流体连通的，所述控制阀还选择性地与相应的初级带轮和二级带轮中的活塞是流体连通的；和
至少一个控制器，其被配置成基于动力传动系统布局的当前操作状况来控制所述控制阀以移动所述初级带轮和所述二级带轮中的相应活塞，从而调节相应的初级带轮和二级带轮中的夹紧力。
21.根据权利要求19所述的交通工具，还包括：
至少一个传感器，所述控制器被配置成至少部分地基于来自所述至少一个传感器的至少一个信号来控制所述无级变速器、所述起动离合器和所述峰值扭矩限制中的至少一者的操作。
22.一种动力传动系统布局，包括：
无级变速器(CVT)，其包括初级带轮和二级带轮，所述无级变速器的所述初级带轮可操作地接合到马达的输出端；
变速箱，其与所述无级变速器的所述二级带轮可操作地接合，所述变速箱配置成在所述无级变速器和交通工具的轮子之间耦合扭矩；和
峰值扭矩限制(PTL)装置，其在所述无级变速器的所述二级带轮和所述变速箱之间是可操作接合的，所述峰值扭矩限制装置被配置为保护所述动力传动系统布局免受扭矩瞬变。
23.根据权利要求22所述的动力传动系统布局，进一步配置：
初级齿轮减速器，其可操作地接合到马达的输出端，所述初级齿轮减速器降低联接到所述无级变速器的所述初级带轮的所述马达的所述输出端的旋转速率；和
起动离合器，其在所述马达的所述输出端和所述无级变速器的所述初级带轮之间是可操作接合的。
24.根据权利要求22所述的动力传动系统布局，其中，所述峰值扭矩限制被配置为在牵引情况期间用作断开装置，以允许实现真正的空档。
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