TWI601893B - 無段變速器 - Google Patents

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芙奈德Ａ 湯瑪西
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福柏克智慧財產有限責任公司
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Description

無段變速器
本發明是有關於一種變速器，且特別是有關於一種無段變速器(CVTs)用的方法、總成和組件。
達成輸入速度及輸出速度之無段變換比率的熟知方法有很多種。通常，用以調整無段變速器(continuously variable transmissions，CVT)的輸出速度與輸入速度之速度比的機構稱為變換器(variator)。在傳動帶式(belt-type)無段變速器中，變換器由兩個可調整滑輪所組成，且兩個可調整滑輪是藉由一傳動帶相互耦合。單腔環型(single cavity toroidal-type)無段變速器中之變換器通常具有兩個部分為環形之傳動盤(transmission disc)，傳動盤圍繞一軸桿旋轉。變換器亦具有兩個或兩個以上的盤形動力輥(power roller)，動力輥在垂直於軸桿之相應軸線上旋轉，且夾在輸入傳動盤與輸出傳動盤之間。一般而言，會將一控制系統應用於變換器，以使得在操作中可達成所需之速度比。
本文揭露之變換器的實施例包含應用多個球型速度調節件的球型變換器(亦稱為動力調節件、滾珠、行星(planet)、球形齒輪或輥)，各調節件具有一可傾斜轉軸。可傾斜轉軸用以經調節而在操作期間達成輸出速度與輸入速度之所需比率。速度調節件成角度地分佈於垂直於無段變速器的一縱軸的一平面內。速度調節件之一側與輸入盤接觸，另一側則與輸出盤接觸，輸入盤與輸出盤中有一者或兩者向輥施加一夾持接觸力，從而可傳送扭矩。輸入盤以一輸入轉動速度向速度調節件施加輸入扭矩。當速度調節件圍繞其自身之軸線旋轉時，速度調節件將扭矩傳送至輸出盤。輸出速度與輸入速度之比率為輸入盤及輸出盤之接接觸區域至速度調節件之軸線的半徑的函數。可藉由速度調節件之軸線相對於變換器之軸線的傾斜以調節速度比。
工業中對於具改良效能及改良操作控制的變換器及相關之控制系統有著持續性的需求。本文揭露之系統及方法的實施例可滿足上述需求。
本文中描述之系統與方法具有若干特徵，此等特徵中任何單獨一者皆無法單獨地負責其所需之屬性。在不限制附加之申請專利範圍所表達之範疇的情況下，現在將簡要論述所述系統與方法之較顯著特徵。在研究此論述內容後，尤其是在閱讀以下標題為“實施方式”之段落之後，將明白所述系統與方法之特徵如何提供優於傳統系統與方法之若干優勢。
本發明之一態樣涉及調整具有多個牽引行星(traction planet)的無段變速器的速度比的方法。各牽引行星具有一可傾斜轉軸。上述方法包括對無段變速器的一定子(stator)進行組態以使各個可傾斜轉軸獨立地處於一偏斜狀態。在一實施例中，偏斜狀態至少部分地基於定子盤的一角位移而定。在另一實施例中，偏斜狀態至少部分地基於可傾斜轉軸的一傾角而定。
本發明之另一態樣涉及調整具有多個牽引行星的無段變速器的速度比的方法。各牽引行星具有一可傾斜轉軸。在一實施例中，上述方法包括轉動可操作地耦合各牽引行星的一定子。可對定子進行組態以獨立地使各可傾斜轉軸處於一偏斜狀態。上述方法亦可包括導引各可傾斜轉軸至一平衡狀態。平衡狀態可至少部分地基於定子盤的轉動而定。在一些實施例中，平衡狀態實質上具有一無偏斜角狀態。
本發明之又一態樣涉及承載無段變速器的多個牽引行星的方法。各牽引行星具有一可傾斜轉軸。在一實施例中，上述方法包括提供一具有多個放射狀偏移開槽(radially offset slot)的一第一定子盤。放射狀偏移開槽圍繞第一定子盤的一中心而成角度排列。上述方法可包括可操作地耦合各牽引行星至第一定子盤。在一實施例中，上述方法包括提供具有多個放射狀開槽(radial slot)的一第二定子盤。放射狀開槽可圍繞第二定子盤的中心而成角度排列。上述方法亦可包括可操作地耦合各牽引行星至第二定子盤。
本發明之一態樣涉及調整具有多個牽引行星的無段變速器的速度比的方法。各牽引行星具有一可傾斜轉軸。上述方法包括提供可操作地耦合各牽引行星的一定子盤。在一實施例中，上述方法包括接收無段變速器的一速度比設定點。上述方法可包括決定該定子盤的一角位移設定點。角位移設定點可至少部分地基於速度比設定點。上述方法亦可包括將定子盤轉動至定子盤的角位移設定點。轉動定子盤可致使各可傾斜轉軸處於一偏斜狀態。定子盤可被組態為當各可傾斜轉軸傾斜時調整偏斜狀態。
本發明之另一態樣涉及調整具有多個牽引行星的無段變速器的速度比的方法。各牽引行星可被組態為具有一可傾斜轉軸。上述方法可包括決定無段變速器的一速度比設定點。在一實施例中，上述方法可包括測量無段變速器的一實際速度比。上述方法包括比較實際速度比與速度比設定點，以產生一比較值。上述方法亦包括轉動一定子盤至少部分地基於比較值的一角位移。轉動定子盤致使各牽引行星處於一偏斜狀態。當各個可傾斜轉軸傾斜時偏斜狀態改變，且角位移保持不變。
本發明之再一態樣涉及具有圍繞一驅動主軸而成角度排列的多個牽引行星的無段變速器。各牽引行星具有一可傾斜轉軸。無段變速器具有一第一定子盤，同軸於驅動主軸。第一定子盤可具有多個放射狀偏移開槽。放射狀偏移開槽可被組態為使各個可傾斜轉軸相對於其它可傾斜轉軸為獨立地被導引。無段變速器可具有一第二定子盤，同軸於驅動主軸。第二定子盤可具有多個放射狀開槽。放射狀開槽可被組態為獨立地導引可傾斜轉軸。第一定子盤被組態為相對第二定子盤而轉動。
在另一態樣中，本發明涉及一種定子盤，適用於具有多個牽引行星的一無段變速器。定子盤可具有一實質上圓盤體，具有一中心。在一實施例中，定子盤可具有多個放射狀偏移導引路徑，圍繞中心而成角度排列。各放射狀偏移導引路徑可具有相對於圓盤體的一中心線的一線性偏移量。
本發明之另一態樣涉及一種無段變速器，具有一組牽引行星。各牽引行星具有一可傾斜轉軸。在一實施例中，無段變速器具有一第一定子盤，同軸於無段變速器的一驅動主軸。可將第一定子盤可操作地耦合至各牽引行星。第一定子盤可具有圍繞第一定子盤的中心而成角度排列的多個放射狀偏移開槽。各放射狀偏移開槽可具有相對於第一定子盤的一中心線的一線性偏移量。無段變速器亦可具有一第二定子盤，同軸於無段變速器的一驅動主軸。第二定子盤具有多個放射狀開槽。放射狀開槽可圍繞第二定子的一中心而成角度排列。各放射狀開槽實質上放射狀地與第二定子盤的中心對準。無段變速器可具有一致動器，可操作地耦合於至少第一定子盤及第二定子盤中之一。致動器可被組態為產生第一定子盤及第二定子盤之間的一相對轉動。
本發明之一態樣涉及一種球形行星式無段變速器，包括一組牽引行星。各牽引行星具有一可傾斜轉軸。無段變速器亦可包括一第一導引路徑，對準於與無段變速器的一主驅動軸正交(perpendicular)的一直線。第一導引路徑可被組態為作用於可傾斜轉軸。無段變速器亦可包括一第二導引路徑，對準於平行於與無段變速器的一主驅動軸正交的直線的另一直線。第二導引路徑可被組態為作用於可傾斜轉軸。
本發明之另一態樣涉及一種無段變速器的製造方法。在一實施例中，上述方法包括提供一第一導引路徑，對準於與無段變速器的一主驅動軸正交的一直線。上述方法包括提供偏移的一第二導引路徑。在一投影面上，第一導引路徑的投影線及第二導引路徑的投影線相交而產生一交點。上述方法可包括將多個牽引行星可操作地耦合至第一導引路徑及第二導引路徑。上述方法亦可包括將第一導引路徑及第二導引路徑組態為可沿主驅動軸而彼此相對轉動。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
現將參看隨附圖式來描述較佳實施例，其中相同標號始終代表相同元件。以下描述的內容中所使用之術語不應以任何受限或限制性方式來解釋，只是因為所述術語為結合對本發明之特定具體實施例之詳細描述內容而使用。此外，本發明之實施例可包含若干新穎特徵，所述特徵中並無任何單個一者可單獨負責(responsible)其所需屬性或者對於實踐所述之本發明而言是不可或缺的。本文中描述之特定無段變速器實施例大致涉及美國專利第6,241,636號、第6,419,608號、第6,689,012號、第7,011,600號、第7,166,052號；美國專利申請案第11/243,484號及第11/543,311號；以及專利合作條約專利申請案PCT/IB2006/054911及PCT/US2007/023315中所揭露之類型。此等專利及專利申請案中之每一者之全部的揭露內容以引用之方式併入本文中。
如本文所使用，術語“操作上連接”、“操作上耦合”、“操作上聯接”、“可操作地連接”、“可操作地耦合”、“可操作地聯接”及類似術語是指出元件之間的關係(機械、聯接、耦合等)，藉由此關係，一個元件之操作引起第二元件之對應的、隨後的或同時的操作或致動。請注意，在使用所述術語來描述發明性實施例時，通常會描述聯接或耦合所述元件耦合之具體結構或機構。然而，除非另有具體陳述，否則當使用所述術語中之某一術語時，該術語指示實際聯接或耦合可採用多種形式，在某些情況下，熟習相關技術者將容易明白所述形式。
出於描述之目的，術語“徑向”在本文中是用以指示相對於變速器或變換器之縱軸而垂直的方向或位置。本文中使用之術語“軸向”是代表沿著平行於變速器或變換器之主軸或縱軸之軸線的方向或位置。為了清晰簡明起見，有時將使用單個標記(例如，軸承(bearing)1011)來統稱帶有類似標記的類似組件(例如，軸承1011A及軸承1011B)。
應注意，本文中引用“牽引”並不排除動力轉移之支配或專有模式是通過“摩擦”的應用。在此處不嘗試建立牽引傳動與摩擦傳動之間的類別差異之情況下，通常可將此等傳動理解為動力轉移(transfer)之不同體系(regimes)。牽引傳動通常涉及在兩個元件之間藉由夾在元件之間的薄流體層(thin fluid layer)中之剪力(shear force)的動力轉移。此等應用中所使用之流體通常展現大於習知礦物油之牽引係數。牽引係數(μ)表示最大可用牽引力，其可用在接觸組件之界面處，且為最大可用傳動扭矩之一種測量值。通常，摩擦傳動大致上涉及藉由元件之間的摩擦力而在兩個元件之間轉移動力。出於本揭露內容之目的，應理解本文所描述之無段變速器可在牽引應用及摩擦應用兩者中操作。舉例而言，在無段變速器用於腳踏車應用的實施例中，取決於操作期間存在之扭矩及速度條件，無段變速器可有時作為摩擦傳動設備而操作，且有時作為牽引傳動設備而操作。
本文所揭露之本發明之實施例涉及使用大致上球形之行星來控制變換器及/或無段變速器，其中每一行星均具有可傾斜轉軸(下述的”行星轉軸”)，所述轉軸可經調節而在操作期間達成輸入速度與輸出速度之所需比率。在一些實施例中，對所述轉軸之調節涉及行星轉軸在一個平面內之角度失準(angular misalignment)，以便達成行星軸在第二平面內之角度調節，進而調節變換器之速度比率。第一平面內之角度失準本文稱為“偏斜(skew)”或“偏斜角”。在一個實施例中，控制系統協調偏斜角之使用，以在變換器中之特定接觸組件之間產生力，所述力將使行星轉軸傾斜。行星轉軸之傾斜調節變換器之速度比率。在隨後之描述內容中，相對於球形牽引行星而建立座標系統，接著論述產生力之接觸組件之間的特定運動學關係，所述力趨向於在存在偏斜角之情況下致使行星轉軸傾斜。將論述用於達成變換器之所需速度比率之偏斜控制系統的實施例。
請參考圖1A及圖1B，將參照無段變速器之特定組件之實施例來定義座標系統。本文出於說明性目的而繪示座標系統，且所述座標系統不應被解釋為適用於本文所論述之實施例的僅有參考架構。無段變速器100的實施例包括與牽引恆星110(繪示為一直線)接觸之大致上球形的牽引行星108。牽引行星108亦與分別位於第一角度位置112及第二角度位置114處之一第一牽引環102及一第二牽引環104接觸。圖1A中界定全域座標系統(global coordinate system)150(亦即，xg,yg,zg)及以行星為中心之座標系統160(亦即，x,y,z)。全域座標系統150大致上相對於無段變速器100之縱軸或主驅動軸152而定向，舉例而言，zg軸與主驅動軸152重合，牽引行星108圍繞所述主驅動軸152而配置。以行星為中心之座標系統160之原點位於牽引行星108之幾何中心處，其中y軸大致上與主驅動軸152垂直，且z軸大致上平行於主驅動軸152。各牽引行星108均具有一行星轉軸，亦即行星軸106，其可經組態而沿x軸轉動以在y-z平面形成傾角118(本文有時稱為γ)。傾角118決定牽引環102、104之間的運動學速度比率。各行星108具有圍繞行星軸106之轉動速度，且在圖1A中繪示為行星速度122，本文有時稱為ω。通常，行星軸106結構性地對應於一行星輪軸，所述行星輪軸操作上耦合至可為固定之載體或籠(未繪示)，而在其它實施例中，所述行星輪軸耦合至可沿主驅動軸152轉動之載體(未繪示)。在以行星為中心之座標系統160中，x軸指向紙頁之平面內(雖然未清楚地繪示於圖1A)，且z軸線大致上平行於主驅動軸152。因此傾角118大致上被定義於yg-zg平面內。
請參考圖1B，以行星為中心之座標系統160經進一步分解以說明行星軸106之角度調節，所述角度調節在本文所描述之偏斜控制系統之實施例中使用。如圖1B所示，可藉由使具有處於y-z平面內之行星軸106的座標系統160沿x軸轉動以達成第一相對座標系統170(x',y',z')，來導出傾角118。在相對座標系統170中，行星軸106與z'軸重合。藉由使具有行星軸106之座標系統170沿y'軸轉動，可在x-z平面內獲得偏斜角120(本文有時稱為)，其在第二相對座標系統180(x",y",z")中界定。偏斜角120可被近似地視為行星軸106之角度對準在x-z平面內的投影。然而，更具體而言，偏斜角120為如相對座標系統170及180所界定的行星軸106在x'-z'平面內之角度位置。在無段變速器100的一實施例中，至少部分地經由對偏斜角120之調節來控制該傾角118。
請參考圖1C，將描述無段變速器100之接觸組件之間的特定運動學關係，以闡釋偏斜條件之誘發如何產生趨於調節傾角118之力。如本文所使用，短語“偏斜條件”是指行星軸106相對於主驅動軸152之配置，使得存在非零偏斜角120。因此，引用“偏斜條件之誘發”暗指誘發行星軸線106以非零偏斜角120來對準。應注意，在無段變速器100之特定實施例中，特定的自旋誘發(spin-induced)之力亦作用於牽引行星108上。自旋為熟習相關技術者熟知的牽引接觸現象。對於緊接之論述內容，將省略自旋誘發之力的影響。在無段變速器100中，組件在三個位置處接觸該牽引行星108，以形成牽引或摩擦接觸區域。如圖1所示，第一環102在接觸區域1處驅動行星108，且行星108在接觸區域2處將動力傳輸至第二環104。牽引恆星110在接觸區域3處支撐該牽引行星108。出於論述目的，三個接觸區域1、2、3在圖1C中經配置以反映自無段變速器100上方之一種參照或圖1A中之視角A所見之x"-z"平面的視圖。由於接觸區域1、2、3不共平面，因此圖1C中使用以接觸區域為中心之座標系統，使得可以x"-z"平面來說明接觸區域1、2、3。下標1、2及3用於表示以接觸區域為中心之座標系統的特定接觸區域。z1,2,3軸線指向牽引行星108之中心。
請參考圖1C中之接觸區域1，在負x1方向上以向量Vr1表示第一牽引環102之表面速度，且以向量Vp1表示行星108之表面速度；向量Vr1與Vp1之間所形成之角近似為偏斜角120。以向量Vr1/p表示牽引環102與牽引行星108之間的所得相對表面速度。在牽引行星108與牽引恆星110之間的接觸區域3處，以向量Vsv表示牽引恆星110之表面速度，且以向量Vps表示牽引行星108之表面速度；Vsv與Vps之間所形成之角為偏斜角120。以向量Vsv/p表示牽引行星108與牽引恆星110之間的相對表面速度。類似地，對於接觸區域2，牽引行星108在接觸區域2處之表面速度被繪示為向量Vp2，且以向量Vr2表示第二牽引環104之表面速度；Vp2與Vr2之間所形成之角近似為偏斜角120；牽引行星108與第二牽引環104之間的相對表面速度為所得向量Vr2/p。
上文論述之運動學關係趨向於在接觸組件處產生力。圖1D繪示可應用於每一接觸區域1、2、3之一般化代表性牽引曲線。曲線圖說明牽引係數μ與接觸組件之間的相對速度之間的關係。牽引係數μ指出流體傳輸力的能力。諸如Vr1/p之相對速度可為偏斜角120之函數。牽引係數μ為接觸區域1、2或3處x方向上之牽引係數μx與y方向上之牽引係數μy的向量和。一般而言，牽引係數μ為牽引流體性質、接觸區域處之法向力(normal force)以及接觸區域中牽引流體之速度等的函數。對於給定之牽引流體，牽引係數μ隨組件之相對速度增加而增加，直至牽引係數μ達到最大能力為止，牽引係數μ在所述最大能力之後衰減。因此，在存在偏斜角120的情況下(亦即，在偏斜條件下)，由於運動學條件而圍繞牽引行星108在接觸區域1、2、3處產生力。參看圖1C和圖1E，Vr1/p產生平行於Vr1/p且具有分力Fs1的一牽引力。根據圖1D所示之一般關係，增加偏斜角120將增加Vr1/p，且進而增加力Fs1。Vsv/p產生力Fss，且類似地，Vr2/p產生力Fs2。力Fs1、Fss及Fs2組合以產生在y-z平面內圍繞牽引輥(roller)108之淨力矩(net moment)。更具體而言，圍繞牽引輥108之力矩的總和為ΣM=R*(Fs1+Fs2+Fss)，其中R為牽引輥108之半徑，且力Fs1、Fs2及Fss為y-z平面內之接觸力的所得分量。在以上的等式中，接觸力(本文有時稱為偏斜誘發之力)如下：Fs1=μy1N1,Fs2=μy2N2,Fss=μysN3，其中N1,2,3為相應的接觸區域1、2、3處之法向力。由於牽引係數μ為接觸組件之間的相對速度的函數，因此牽引係數μy1、μy2及μys為藉由運動學關係而相關之偏斜角120的函數。根據定義，力矩為慣性之加速度；因此，在本文所說明之實施例中，力矩將產生傾角加速度γ"。因此，傾角γ'之變化速率為偏斜角120之函數。
請參考圖1F，說明牽引行星108，其具有等於零之傾角118，導致行星轉軸106大體上與無段變速器100之主驅動軸152平行(在yg-zg平面內)，且該牽引行星108之轉動速度122與z軸線同軸。可在x-z平面內形成偏斜角120，以產生用於激發傾斜角118改變的力。在存在偏斜角120的情況下，該牽引行星108將具有圍繞軸線z"之旋轉速度122，且傾斜角118將形成於y-z’平面內。
請參考圖2至圖17，現將描述用於無段變速器之特定控制系統的實施例，所述控制系統依賴於誘發偏斜條件來激發傾角118之改變。圖2繪示傳動設備25，其包含操作上耦合於原動機(prime mover)50與負載75之間的無段變速器300。傳動設備25亦可包含基於偏斜之控制系統200。通常，原動機50將動力傳遞至無段變速器300，且無段變速器300將動力傳遞至負載75。原動機50可為各種動力產生裝置中之一或多者，且負載75可為各種從動裝置或組件中之一或多者。原動機50之實例包含(但不限於)人力、內燃引擎、電動馬達及類似物。負載之實例包含(但不限於)傳動系統差分總成(drivetrain differential assembly)、動力輸出總成(power take-off assembly)、發電機總成(generator assembly)、泵總成(pump assembly)及類似物。在一些實施例中，偏斜控制系統200可協調無段變速器300以及原動機50之操作，或可協調無段變速器300及負載75之操作，或可協調傳動設備25中所有元件之操作。在圖2所說明之實施例中，偏斜控制系統200可經組態以使用偏斜角120之調節來控制無段變速器300之操作條件，且因此協調對傳動設備25之控制
請參考圖3至圖5B，在一實施例中，一無段變速器500包括多個實質上為球形的牽引行星508，球形牽引行星508被組態為接觸一牽引恆星510。球形牽引行星508亦可接觸一第一牽引環502及一第二牽引環504。第一牽引環502及第二牽引環504可以實質上類似於圖1A之第一牽引環102及第二牽引環104的方式配置。位於牽引行星508、第一牽引環502、第二牽引環504及牽引恆星510之間的接觸區域實質上分別類似於圖1A至圖1F之接觸區域1、2、3。同樣地，出於描述之目的，圖1A至圖1F提及的以接觸區域為中心之座標系統及運動學關係可用於無段變速器500。
在一實施例中，一全域座標系統550在圖3中被定義出。全域座標系統550實質上類似於全域座標系統150。全域座標系統550大致上相對於無段變速器500之縱軸或主驅動軸552而定向，(例如)其中zg軸與主驅動軸552重合，牽引行星508圍繞所述主驅動軸線552而配置。yg軸垂直於主驅動軸線552。X軸垂直於主驅動軸線552。各牽引行星508具有一轉軸，即，行星軸506，所述行星軸506可經組態以在yg-zg平面傾斜以形成一傾角511(γ)’傾角511實質上相似於傾角118(圖1A)。行星軸506可經組態而被位於行星軸506一端的一第一導引路徑512(在圖3中以一直線表示)導引。行星軸506可經組態而被位於行星軸506一第二端的一第二導引路徑514(在圖3中以一直線表示)導引。
請參考圖4，詳細而言，在一實施例中，第一導引路徑512及第二導引路徑514可被分別形成於一第一定子盤516上及一第二定子盤518上。典型而言，行星軸506結構性地對應於一行星輪軸，所述行星輪軸可分別在操作上耦合至第一導引路徑512及第二導引路徑514。在一些實施例中，第一定子盤516及第二定子盤518實質上為圓盤體且被組態為可操作地耦合至行星軸506並在無段變速器500的操作過程中加強對行星軸506的承載。在一出於描述之目的之說明例子中，圖4所繪示為在xg-yg平面上，定子盤516在定子盤518上的投影。可在xg-yg平面(與主驅動軸552重合的zg軸垂直於圖4的紙面，xg軸及yg軸皆垂直於主驅動軸552)上定義出定子盤516相對於定子盤518的一角位移520。角位移520在此有時稱為”角度β”或簡稱”β”。可對無段變速器500定義一偏斜角(如偏斜角120)，可以實質上相似於無段變速器100所對應的座標系統及實質上類似的方式來定義偏斜角。因此，偏斜角120()將在此被用於無段變速器500。當偏斜角120為零時()，定義出行星軸506的一”零偏斜角狀態”。
請參考圖5A，第一導引路徑512及第二導引路徑514再次被繪示為投影在xg-yg平面上。在一些實施例中，第一導引路徑512可放射狀地對準於xg-yg平面的原點，舉例而言，第一導引路徑512可大致上重合於yg軸。在一實施例中，第二導引路徑514可具有相對於xg-yg平面之原點的一偏移量552。在一實例中，偏移量552可大致上被定義為相對於一建構線519的一線性偏移量，當定子516定位於一標稱上(nominally)的零角位移520(β)時，該建構線519平行於第二導引路徑514且經過xg-yg平面之原點。在一第二實例中，第二導引路徑514可具有相對於第一導引路徑512的一基準角參考位置523(Ψo)。
請參考圖5A及圖5B，導引路徑512及514再次被繪示出。在一實施例中，定子518可轉動至一非零角位移520(β)，以使導引路徑514相對於導引路徑512而移動(圖5B)。偏移量522可視為相對於定子518的中心(即xg-yg平面的原點)的一放射狀偏移量525。導引路徑514是與表示放射狀偏移量525的圓相切。請參考圖5A，詳言之，相對於導引路徑512的基準角參考位置523(Ψo)是定義於一零角位移520(β=0)及一零傾角511(γ=0)處。行星軸506之對應的零偏斜狀態是位於一位置524，位置524是位於第一導引路徑512及第二導引路徑514在xg-yg平面上之投影的交點。請參考圖5B，詳言之，以非零角位移520(β)而言，導引路徑514相對於導引路徑512具有一角位置526(Ψ)。行星軸506之對應的零偏斜狀態是位於一位置527，位置527是位於第一導引路徑512及第二導引路徑514在xg-yg平面上之投影的交點。位置527為一非零角位移520(β)及一非零傾角511(γ)之零偏斜角狀態的一個例子。值得注意的是，於此繪示的導引路徑512及514例如是形成於定子516及518的開槽(如下述特定實施例所繪示)。在此種實例中，導引路徑512及514可分別代表通過放射狀開槽之中心及偏移開槽之中心的中心線。如圖5A至圖5C所繪示，一定子的一開槽與一球狀物508的一行星輪軸(或位於此種行星輪軸上的一輥)之間的一接觸點被簡化為位於所繪示之導引路徑512及514其中之一的一個點。然而，在定子516及518的特定物理實施例中，上述接觸點並不位於一放射狀直線上。
可各別地或同時地藉由兩種方式而在行星軸506上產生一非零偏斜角120()。其中一種方式為改變角位移520(β)，另一種方式為改變傾角511(γ)。在一實施例中，當傾角511(γ)為定值時，角位移520(β)及偏斜角120()之間的關係是依無段變速器500的幾何特徵而定，如行星軸506的長度，及/或定子516及518的半徑等特徵。在一實施例中，當傾角511(γ)為定值時，角位移520(β)及偏斜角120()之間的關係大致上以等式β=來表示(當角度小時)。舉例而言，角位移520(β)及角位置526(Ψ)之間的關係可依無段變速器500的幾何特徵及基準角參考位置523(Ψo)而定。在一實施例中，角位置526(Ψ)可正比於角位移520(β)，使其關係可近似於Ψ=β+Ψo(當角度小時)。當位移520(β)為定值時，偏斜角120()亦可依傾角511(γ)而定。舉例而言，偏斜角120()可以tan()=(1/2*Sin(delta γ)*tan(Ψ))之關係而依角位置526(Ψ)及傾角511的變化量(delta γ)而定。當角度小時，上述關係可近似地表示為等式。
在操作無段變速器500的過程中，第一及/或第二定子盤516及518可藉由一適當的控制輸入(未繪示於圖3至圖5C，圖7繪示一控制輸入的範例)而轉動至角位移520。在一些實施例中，第一定子盤516可經組態而實質上相對於主驅動軸552為不轉動。角位移520初始時會在行星軸506產生一偏斜角120。如先前所討論，偏斜角120促使行星軸506的傾角511(γ)改變。當行星軸506傾斜，行星軸506的末端會隨著第一導引路徑512及第二導引結514而移動。第一導引路徑512及第二導引路徑514經組態，以使得當行星軸506往平衡狀態傾斜時，偏斜角120的值會下降，其中上述平衡狀態在一實例中對應於一零偏斜角狀態。當行星軸506傾斜至大致上為一零偏斜角狀態的傾角511(γ)，行星軸506即停止傾斜。在一實施例中，行星軸506的傾角511(γ)至少部分地依角位移520(β)而定。在一些實施例中，傾角511(γ)及角位移520(β)的關係是唯一的，因此角位移520(β)的各個值對應於傾角511(γ)的一個值，此時無段變速器500可在一平衡速度比狀態下操作。
當運行至平衡狀態，各行星軸506實質上處於一零偏斜角狀態。由於無段變速器500的各行星軸506連同各牽引行星508是獨立地耦合至定子516及518，牽引行星508及行星軸506可獨立地在平衡速度比狀態下各自趨於穩定。進一步而言，當其中一行星軸506的傾角511(γ)移離平衡狀態時(如導因於外界影響或操作狀態下的干擾)，行星軸506的末端會隨導引路徑512及514而移動。如先前所討論，一偏斜狀態會產生於行星軸506上，且行星軸506會因此而往一傾角511(γ)傾斜，其中傾角511(γ)大致上對應於一給定的角位移520(β)的平衡狀態。導引路徑512及514獨立地導引行星軸506的移動或傾斜。因此，各行星軸506的移動或傾斜可實質上獨立地相對於無段變速器500的其它行星軸506而運行。
導引路徑512及514經組態而使無段變速器500能夠穩定於一平衡狀態。對於第一牽引環504的一給定的轉動方向，圖5A繪示之導引路徑512及514的配置方式使無段變速器500穩定地操作。舉例而言，可維持無段變速器500之對應於角位移520(β)的一所需速度比。依圖1A至圖1F所定義的符號法則可知，對於一給定的角位移520(β)，傾角511(γ)的一正值改變量會產生偏斜角的一正值改變量，反之亦然。因此，當提供了圖5A所繪示之導引路徑512及514的相對配置方式，各行星軸506可穩定地操作。
請參考圖5C，在一實施例中，一導引路徑5121及一導引路徑5141在功能上可實質上相似於導引路徑512及514。然而，導引路徑5121及5141是依一基準參考位置5231而配置，其中在xg-yg平面上，基準角參考位置5231實質上在方向上與基準角參考位置523(Ψo)反向(即，異號)。第一環504之等效轉動方向，連帶的牽引行星508的轉動方向及導引路徑5121及5141的配置方式在至少一些實例中會導致無段變速器500的不穩定操作。舉例而言，由於傾角511(γ)的一正值改變量產生一負值的偏斜角(反之亦然)，故無法維持無段變速器500之對應於角位移520(β)的一所需速度比。因此，造成其中之一行星軸506傾斜之操作中的干擾，會導致行星軸506傾斜至被例如一阻擋(stop)結構(未繪示)限制住為止。
請參考圖6A，在一實施例中，可裝設一基於偏斜之控制步驟600，例如與耦接至無段變速器500的一電力電子硬體(power electronics hardware)進行通訊的一微處理器(microprocessor)。基於偏斜之控制步驟600起始於一狀態602。接著，基於偏斜之控制步驟600進行至一狀態604，其中接收無段變速器500的一所需速度比設定點。基於偏斜之控制步驟600繼續進行至一狀態606，其中決定(例如)第一定子516的角位移520。接著，基於偏斜之控制步驟600進行至一致動器子(sub)步驟608，其中(例如)定子516被賦予角位移520。當完成致動器子步驟608，基於偏斜之控制步驟600進行至一狀態609，其中測量無段變速器500的實際速度比。在一實施例中，無段變速器500的實際速度比可藉由測量例如牽引環502及504，或任何其它可表示無段變速器500之輸入速度及輸出速度的組件來決定。在一些實施例中，實際速度比可至少部分地基於一目標輸出速度狀態或至少部分地基於一目標輸入速度狀態而計算出。在其它實施例中，可藉由測量行星506的傾角來決定無段變速器500的實際速度比。在其它實施例中，可藉由測量無段變速器500的實際扭矩比來決定無段變速器500的實際速度比。可藉由測量例如牽引環502及504或任何其它可表示無段變速器500之輸入扭矩及輸出扭矩的組件的扭矩，而決定無段變速器500的實際扭矩比。接著，基於偏斜之控制步驟600進行至一決定狀態610，其中對測量出的速度比及所需速度比設定點進行比較以產生一比較值。若測量出的速度比不同於所需速度比設定點，則基於偏斜之控制步驟600回到狀態606。若測量出的速度比等同於所需速度比設定點，則基於偏斜之控制步驟600進行至一結束狀態612。在一些實施例中，基於偏斜之控制步驟600被組態為以開放迴圈(open loop)的方式操作，在此種情況下，狀態609及610不被包括在基於偏斜之控制步驟600內。
請參考圖6B，在一實施例中，狀態606可使用以一曲線607來表示的一查找(look-up)表。曲線607顯示出角位移520(β)及(例如)無段變速器500的速度比之間的關係之一例。曲線607可以等式y=Ax2-Bx+C表示，其中y為角位移520(β)且x為速度比。在一實施例中，A、B及C的值分別為0.5962、-4.1645及3.536。在一些實施例中，A、B及C的值分別為0.5304、-4.0838及3.507。在其它實施例中，A、B及C的值相關於無段變速器500的幾何特徵，例如定子516及518上的導引路徑512及514的位置、行星軸506的長度及牽引環502及504的尺寸等。在一些實施力例中，致動器子步驟608被組態為以開放迴圈的方式操作，在此種情況下，狀態619及620不被包括在子步驟608內。
請參考圖6C，在一實施例中，致動器子步驟608可開始於一狀態614並進行至一狀態615，其中接收一角位移520(β)的設定點。致動器子步驟608進行至一狀態616，其中至少部分地基於角位移520(β)而決定一致動器命令信號(actuator command signal)。在一實施例中，可使用一查找表以將角位移520(β)轉換成一致動器命令信號。在一些實施例中，致動器命令信號可為一電壓或一電流。在其它實施例中，致動器命令信號可為一纜線(cable)或一連接件(linkage)的位置變化量。在一些實施例中，可利用一演算法而從角位移520(β)推導出致動器命令信號。接著，致動器子步驟608進行至一狀態617，其致動器命令信號被傳遞至一致動器及其所屬硬體(actuator hardware)。在一實施例中，可利用一標準串列通訊規則(standard serial communication protocol)將致動器命令信號傳遞至致動器硬體。在一些實施例中，可利用纜線或連接件將致動器命令信號傳遞至致動器硬體。接著，致動器子步驟608進行至一狀態618，其中定子(如定子516)轉動。接著，致動器子步驟608進行至一狀態619，其中測量角位移520(β)。接著，致動器子步驟608進行至一決定狀態620，其中將測量出的角位移520(β)與角位移520(β)設定點做比較。若測量出的角位移520(β)不等於角位移520(β)設定點，則致動器子步驟608回到狀態616。若測量出的角位移520(β)等於角位移520(β)設定點，則致動器子步驟608結束於一狀態622，其中基於偏斜之控制步驟600可接著進行至如圖6A所繪示的狀態609。在一些實施例中，致動器子步驟608被組態為以開放迴路方式操作，在此種方式中，狀態619及狀態620不包括在子步驟608中。
請參考圖7，在一實施例中，無段變速器1000可包括一基於偏斜之控制系統1002，基於偏斜之控制系統1002可操作地耦接至一變換器(variator)總成1004。在一實施例中，變換器總成1004包括一牽引恆星1006，牽引恆星1006放射狀地配置於多個實質上為球形的牽引行星1008內側，且與牽引行星1008接觸。牽引恆星1006可被組態為沿提供的軸承1011的一主輪軸1010而轉動。在一實施例中，牽引恆星1006藉由夾持件(clip)1012而軸向地固定於主軸1010，其中夾持件1012耦接至主輪軸1010及軸承1011。
在一實施例中，各牽引行星1008具有行星軸1009A及1009B，行星軸1009A及1009B被組態為提供對應之牽引行星1008一可傾斜的轉軸。行星軸1009A及1009B可被組態為與牽引行星1008一起轉動。行星軸1009A及1009B實質上對準於牽引行星1008的一中心軸。在其它實施例中，牽引行星1008可組態為具有一中心孔，且牽引行星1008藉由軸承而可操作地耦合至一行星輪軸(未繪示)，以使得行星輪軸被組態為實質上不可轉動。各牽引行星1008可操作地耦合至一第一定子1014及一第二定子1016。第一定子1014及第二定子1016可配置為與主輪軸1010同軸。
在無段變速器1000的一實施例中，可同軸地配置一輸入驅動件(input driver)1018於主輪軸1010。輸入驅動件1018可被組態為從例如一扣鏈齒輪(sprocket)、一滑輪(pulley)或其它適當之耦接件接收一輸入動力。在一實施例中，輸入驅動件1018耦接至一扭盤(torsion plate)1019，扭盤1019耦接至一第一軸向力產生器總成(axial force generator assembly)1020。軸向力產生器總成1020可操作地耦接至一第一牽引環1022，第一牽引環1022在功能上可實質上相似於牽引環102(圖1A)。第一牽引環1022被組態為與各牽引行星1008接觸。一第二牽引環1024被組態為與各牽引行星1008接觸。第二牽引環1024在功能上可實質上相似於牽引環104(圖1A)。在一實施例中，第二牽引環1024耦接至一第二軸向力產生器總成1026。第二軸向力產生器總成1026可實質上相似於第一軸向力產生器總成1020。在特定實施例中，軸向力產生器總成1020及1026可實質上相似於在專利合作條約專利申請案PCT/US2007/023315中所概略描述的夾持力產生器機構(clamping force generator mechanisms)。
在操作無段變速器1000的過程中，可藉由例如一扣鏈齒輪來傳遞一輸入動力至輸入驅動件1018。輸入驅動件1018可藉由扭盤1019來傳遞動力至第一軸向力產生器1020。第一軸向力產生器1020可藉由位於第一牽引環1022及各牽引行星1008之間的一牽引或摩擦介面而傳遞動力至牽引行星1008。牽引行星1008藉由第二牽引環1024及第二軸向力產生器1026而傳遞動力至一花鼓外殼(hub shell)1028。藉由牽引行星1008的轉動軸的傾斜可達成輸入速度及輸出速度比率之變換，連帶達成輸入扭矩及輸出扭矩比率之變換。在一實施例中，可藉由轉動第一定子1014來達成牽引行星1008的轉動軸的傾斜，第一定子1014可實質上相似於第一定子516(圖4至圖5C)。
請參考圖8，在一實施例中，一無段變速器2000可實質上相似於無段變速器1000。出於描述之目的，將僅描述無段變速器1000及無段變速器2000的差異。在一實施例中，無段變速器2000包括一牽引恆星2007，牽引恆星2007放射狀地配置於牽引行星1008內側且與牽引行星1008接觸。牽引恆星2007實質上為一圓柱體，當以圖8之紙面的平面對其剖視時，其外圍的輪廓可被形成為v形。該牽引恆星2007可被組態為分別在一第一接觸位置2008及一第二接觸位置2009接觸各牽引行星1008。圖1A至圖1F中關於接觸區域3之以接觸區域為中心之座標系統及運動學關係可相似地應用於第一接觸位置2008及第二接觸位置2009。在操作無段變速器2000的過程中，該牽引恆星2007藉由平衡軸向力(balancing axial forces)而實質上被軸向地固定於第一接觸位置2008及第二接觸位置2009。此外，在一些實施例中，第一及第二環1022及1024被組態為提供各行星1008足夠的放射狀運動學限制(constraint)，在此種實施例中，該牽引恆星2007及軸承1011可從各種於此討論之無段變速器的實施例被移除。
請參考圖9，在一實施例中，基於偏斜之控制系統1002可包括一槓桿臂(lever arm)1030，槓桿臂1030可被組態為耦接至一定子驅動件1032。定子驅動件1032可藉由例如多個定位銷(dowel)或其它適當之緊固件或耦接件(未繪示)而耦接至第一定子盤1014。在一實施例中，定子驅動件1032大致上可為一中空圓柱體。定子驅動件1032可被配置為一端具有一凸緣1031，其中凸緣1031被組態為加強定子驅動件1032及第一定子盤1014的耦合。舉例而言，定子驅動件1032可被配置為具有一凹溝(groove)，凹溝可被組態為容納一夾持件1035以擋住一軸承。
在一實施例中，第一定子盤1014可被組態為沿主輪軸1010轉動。舉例而言，可將一軸襯(bushing)1033耦接至第一定子盤1014及定子驅動件1032。軸襯1033可配置為與主輪軸1010同軸。在一實施例中，可將一螺帽(nut)1034組態為與主輪軸1010配合以軸向地擋住軸襯1033。在一些實施例中，第二定子盤1016可藉由一齒條(spline)1035或其它適當之扭矩傳遞耦接件(torque transferring coupling)而耦接至主輪軸1010，以使得第二定子盤1016實質上相對於主輪軸1010為不可轉動。
在操作無段變速器1000的過程中，槓桿臂1030可沿主輪軸1010轉動以產生定子驅動件1032相對於主輪軸1010的一種角度轉動。槓桿臂1030可藉由一連接件或一纜線(未繪示)而手動地被轉動。在一些實施例中，槓桿臂1030可操作地耦接至例如為一直流馬達(DC motor)或一伺服致動器(servo actrator)的一電子致動器(未繪示)。在一些實施例中，槓桿臂1030可操作地耦接至一液壓致動器(hydraulic actrator)(未繪示)。在其它實施例中，定子驅動件1032可直接耦接至例如上述任何一種致動器。定子驅動件1032的角度轉動賦予第一定子盤1014相對於第二定子盤1016之一種角位移(β)。如上對於無段變速器500的描述，第一定子盤1014相對於第二定子盤1016的角度轉動可促進各牽引行星1008之轉動軸的傾斜。
請參考圖10至圖13，在一實施例中，第一定子盤1014可為具有一中心孔的一實質上的圓盤體。在一些實施例中，第一定子盤1014可被提供為具有圍繞中心孔的一輪殼(hub)1036。輪殼1036可被提供為具有多個孔洞1038以利第一定子盤1014及定子驅動件1032的耦合。可形成多個放射狀偏移開槽1040於第一定子盤1014的一表面。放射狀偏移開槽1040可被組態為藉由接觸例如與各球軸1009可操作地耦接的多個滾件(roller)1042(請參考圖9)，以加強對牽引行星1008的承載。第二定子盤可被提供為具有多個放射狀開槽1044。放射狀開槽1044可被組態為耦接至滾件1042。圖10繪示放射狀偏移開槽1040相對於放射狀開槽1044的配置方式之一例。出於討論之目的，將全域座標1047(圖9)應用於無段變速器1000。必然地，可在Xg-yg平面將放射狀開槽1044投影於第一定子盤1014。放射狀開槽1044在圖10中以虛線表示。
請參考圖11A及圖11B，詳細而言，在一實施例中，各放射狀偏移開槽1040及各放射狀開槽1044具有一寬度1046。可將寬度1046的尺寸設計為可容納該滾件1042的外徑。在圖10繪示的實施例中，以放射狀偏移開槽1040及放射狀開槽1044在xg-yg平面上的投影而言，放射狀開槽1044圍繞第二定子盤1016而配置，而使得放射狀偏移開槽1040不對準於(意即偏移於)放射狀開槽1044。圖11繪示出剖面線A-A及剖面線B-B之間的線性偏移1048。剖面線A-A實質上平分放射狀開槽1040，其中被分開的各部分實質上為寬度1046的一半。剖面線B-B實質上對準於第一定子盤1014的中心線。剖面線B-B為垂直於主驅動軸zg的一直線(圖9)。剖面線A-A為平行於剖面線B-B的一直線。較佳而言，放射狀偏移開槽1040可藉由定義一建構線1050及一中心線1051而繪示為具有一種角度偏移量1049。中心線1051可依第一定子盤1014的一直徑而建構。為方便表示，建構線1050定義於一放射位置(radial location)，其中當行星輪軸1009具有實質上為零的一傾角時，上述放射位置重合於行星輪軸1009之中心。角度偏移量1049可定義為介於中心線1051與沿著該建構線1050之放射狀偏移開槽1040之中央之間的角位移，其中放射狀偏移開槽1040之中央實質上為寬度1046的一半。在一實施例中，角度偏移量1049介於0度(degree)至45度之間。在一些實施例中，角度偏移量1049可介於5度至20度之間，較佳為8、9、10、11或12度。
請參考圖12及圖13，在一實施例中，第一定子盤1014可被提供為具有圍繞中心孔的一轉移限位延伸部(shift stop extension)1052。第一定子盤可被提供為大致上具有一超環面間隙切割道(toroidal clearance cut)1054。間隙切割道1054可形成於第一定子盤1014的表面上。當以圖13之平面來觀察時，間隙切割道1054可大致上具有一曲線輪廓。同樣地，當以圖12之平面來觀察時，放射狀偏移開槽1040的一凹陷結構1041及/或一牆狀結構1043可大致上具有一曲線輪廓。在操作無段變速器1000的過程中，放射狀偏移開槽1040導引該滾件1042。轉移限位延伸部1052可提供放射狀偏移開槽1040中之滾件1042之路徑一機械性的限制。在一些實施例中，轉移限位延伸部1052可形成於第一定子盤1014的一放射狀外側周緣上。
請參考圖14及圖15，在一實施例中，第二定子盤1016大致上可為具有一中心孔1056的一圓盤體。中心孔1056可被組態為藉由例如一齒條、刻痕(knurl)或焊接以加強第二定子盤1016與主輪軸1010的耦接。放射狀開槽1044可依角度地圍繞中心孔1056而配置。在一些實施例中，放射狀開槽1044可在第二定子盤上1016上從鄰近於定子盤1016的周緣(或其附近)而延伸至中心孔1056。當以圖15的平面來觀察時，放射狀開槽1044可被提供為具有曲線輪廓。在一實施例中，第二定子盤1016可被提供為具有一轉移限位延伸部1057。轉移限位延伸部1057可被形成為放射狀地圍繞中心孔1056且軸向地從中心孔1056而延伸。轉移限位延伸部1057可被組態為實質上相似於轉移限位延伸部1052。
請參考圖16及圖17，在一實施例中，行星輪軸1009可被提供為具有被組態為容納夾持件1072的一溝槽1070。夾持件1072可加強滾件1042與行星輪軸1009的耦合。在一實施例中，可提供一平面1074於行星輪軸1009以承載一軸承1076。軸承1076可被組態為耦合至滾件1042的一內徑。在一些實施例中，軸承1076被壓入至滾件1042。在其它實施例中，滾件1042可被組態為容納一球狀軸承1077。可在行星輪軸1009上提供一軸承表面1078以加強軸承1077與行星輪軸1009的耦接。
請參考圖16及圖17，在一實施例中，滾件1042大致上為具有一中心孔的一圓柱體。中心孔可被組態為容納軸承1076或軸承1077。滾件1042可被提供為具有一冠狀外圍(crowned outer circumference)的圓柱體。冠狀外圍被組態為加強行星輪軸1009與第一及第二定子盤1014及1016的耦接。
應注意，以上描述的內容已提供特定組件或子總成之尺寸。提供所提及之尺寸或尺寸範圍是為了儘可能最佳地遵從諸如最佳模式之特定法定要求。然而，本文所描述之本發明的範疇應僅由申請專利範圍之語言來判定，且因此，任何所提及之尺寸均不應被視為對發明性實施例構成限制，除非任一項申請專利範圍使規定尺寸或其範圍成為申請專利範圍之特徵。
上述描述的內容詳細描述了本發明之特定實施例。然而，將瞭解，無論上述內容在文字方面如何詳細，仍可以許多方式來實踐本發明。亦如上所述，應注意，當描述本發明之特定特徵或態樣時使用特定術語不應被視為暗示所述術語在本文中被重新定義為限於包含所述術語所相關聯之本發明之特徵或態樣的任何具體特徵。
1、2、3‧‧‧接觸區域
25‧‧‧傳動設備
50‧‧‧原動機
75‧‧‧負載
100、300、500、1000、2000‧‧‧無段變速器
102、502、1022‧‧‧第一牽引環
104、504、1024‧‧‧第二牽引環
106、506、1009A、1009B‧‧‧行星軸
108、1008、2007‧‧‧牽引行星
110、510、1006‧‧‧牽引恆星
112‧‧‧第一角度位置
114‧‧‧第二角度位置
118、511‧‧‧傾角
120‧‧‧偏斜角
122‧‧‧行星速度
150、550‧‧‧全域座標系統
152、552‧‧‧主驅動軸
160‧‧‧以行星為中心之座標系統
170‧‧‧第一相對座標系統
180‧‧‧第二相對座標系統
200、1002‧‧‧基於偏斜之控制系統
508‧‧‧球形牽引行星
512‧‧‧第一導引路徑
514‧‧‧第二導引路徑
516、1014‧‧‧第一定子盤
518、1016‧‧‧第二定子盤
519‧‧‧建構線
520‧‧‧角位移
522‧‧‧偏移量
523、5231‧‧‧基準角參考位置
524、527‧‧‧位置
525‧‧‧放射狀偏移量
526‧‧‧角位置
600‧‧‧基於偏斜之控制步驟
602、604、606、609、614、615、616、617、618、619、620、622‧‧‧狀態
607‧‧‧曲線
608‧‧‧致動器子步驟
610、620‧‧‧決定狀態
612‧‧‧結束狀態
1004‧‧‧變換器總成
1009‧‧‧行星輪軸
1010‧‧‧主輪軸
1011、1076‧‧‧軸承
1012、1035、1072‧‧‧夾持件
1018‧‧‧輸入驅動件
1019‧‧‧扭盤
1020．．．第一軸向力產生器總成
1026．．．第二軸向力產生器總成
1030．．．槓桿臂
1031．．．凸緣
1032．．．定子驅動件
1033．．．軸襯
1034．．．螺帽
1036．．．輪殼
1040．．．放射狀偏移開槽
1041．．．凹陷結構
1042、1042A、1042B．．．滾件
1043．．．牆狀結構
1044．．．放射狀開槽
1046．．．寬度
1047．．．全域座標
1048．．．線性偏移
1049．．．角度偏移量
1050．．．建構線
1051．．．中心線
1052、1057．．．轉移限位延伸部
1054．．．超環面間隙切割道
1056．．．中心孔
1077．．．球狀軸承
1078．．．軸承表面
2008．．．第一接觸位置
2009．．．第二接觸位置
5121、5141．．．導引路徑
圖1A為球狀行星無段變速器的特定組件及特定相關座標系統的示意圖。
圖1B為與圖1A所示之座標系統有關的特定相對座標系統的圖。
圖1C為圖1A之無段變速器之特定接觸組件之間的特定運動學關係的示意圖。
圖1D為針對無段變速器牽引組件之間的典型牽引流體及滾動接觸的牽引係數對相對速度的代表圖。
圖1E為圖1A之無段變速器之牽引行星的自由體圖。
圖1F為圖1A之無段變速器之牽引行星的示意圖，其繪示偏斜角。
圖2為經組態以使用無段變速器及偏斜控制系統及本文為此而揭露之方法的特定發明性實施例之傳動設備之實施例的方塊圖。
圖3為球狀行星無段變速器的特定組件及特定相關座標系統的示意圖。
圖4為圖3之無段變速器的特定組件及特定相關座標系統的示意圖。
圖5A為圖3之無段變速器的特定組件的示意圖。
圖5B為圖3之無段變速器的特定組件的示意圖。
圖5C為可用於圖3之無段變速器的特定組件的示意圖。
圖6A為可用於圖3之無段變速器的基於偏斜之控制步驟的流程圖。
圖6B為可用於圖6A之基於偏斜之控制步驟的子步驟的查找圖表。
圖6C為可用於圖6A之基於偏斜之控制步驟的致動器子步驟的流程圖。
圖7為具有偏斜控制系統的無段變速器的發明性實施例的剖視圖。
圖8為具有偏斜控制系統的無段變速器的另一發明性實施例的剖視圖。
圖9為圖7之無段變速器的剖視、局部立體圖。
圖10為圖7之無段變速器的特定組件的平面圖。
圖11A為可用於圖7之無段變速器的定子盤的發明性實施例的平面圖。
圖11B為圖11A的定子盤的立體圖。
圖12為圖11的定子盤沿A-A線的剖視圖。
圖13為圖11的定子盤沿B-B線的剖視圖。
圖14為可用於圖6之無段變速器的定子盤的另一實施例的平面圖。
圖15為圖14的定子盤的剖視圖。
圖16為可用於圖6之無段變速器的牽引行星子總成的分解、立體圖。
圖17為可用於圖6之無段變速器的牽引行星子總成的另一實施例的分解、立體圖。
1009A、1009B‧‧‧行星軸
1002‧‧‧基於偏斜之控制系統
1006‧‧‧牽引恆星
1008‧‧‧牽引行星
1010‧‧‧主輪軸
1014‧‧‧第一定子盤
1016‧‧‧第二定子盤
1030‧‧‧槓桿臂
1031‧‧‧凸緣
1032‧‧‧定子驅動件
1033‧‧‧軸襯
1034‧‧‧螺帽
1035‧‧‧夾持件
1040‧‧‧放射狀偏移開槽
1041‧‧‧凹陷結構
1042A、1042B‧‧‧滾件
1047‧‧‧全域座標

Claims (15)

  1. 一種調整無段變速器的速度比的方法，該無段變速器具有多個牽引行星，且各該牽引行星具有一軸其定義一可傾斜轉軸，該可傾斜轉軸的一傾角決定該速度比，該方法包括轉動同軸於主驅動軸的第一定子盤，該第一定子盤具有多個放射狀偏移開槽，其中該些放射狀偏移開槽的各放射狀偏移開槽可操作地耦合至該軸的第一端，其中該第一定子盤的轉動使該些牽引行星處於一偏斜狀態。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之調整無段變速器的速度比的方法，其中該偏斜狀態至少部分地基於該第一定子盤的一角位移。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之調整無段變速器的速度比的方法，其中該第一定子盤的轉動相對於該無段變速器的第二定子盤，其中該偏移狀態是施加於該些牽引行星的各該軸的該第一端。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之調整無段變速器的速度比的方法，其中該第二定子盤包括多個放射狀開槽，其中各該放射狀開槽被組態為導引各該軸的第二端。
  5. 一種調整無段變速器的速度比的方法，該無段變速器具有多個牽引行星，且各該牽引行星被組態為具有定義一可傾斜轉軸的一行星軸，各該行星軸具有可操作地耦合至一定子盤內的多個開槽的其中之一的第一端，該方法包括以下各步驟：決定該無段變速器的一速度比設定點； 測量該無段變速器的一實際速度比；比較該實際速度比與該速度比設定點，以產生一比較值；以及轉動該定子盤到基於該比較值的一角位移，其中轉動該定子盤致使各該牽引行星處於一偏斜狀態，當各該可傾斜轉軸的轉動移動至一所需傾角時該偏斜狀態改變，且該角位移保持不變。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之調整無段變速器的速度比的方法，其中一致動器耦合至該定子盤，其中該致動器被組態為接收一致動器命令信號，該致動器命令信號基於該速度比設定點，且該致動器被組態為基於該致動器命令信號轉動該定子盤。
  7. 一種無段變速器，具有圍繞一主驅動軸而成角度排列的多個牽引行星，各該牽引行星具有一可傾斜轉軸，該無段變速器包括：一第一定子盤，同軸於該主驅動軸，其中該第一定子盤具有多個放射狀偏移開槽；以及一第二定子盤，同軸於該主驅動軸，其中該第二定子盤具有多個放射狀開槽，各該可傾斜轉軸具有位於該第一定子盤的一側的第一端以及位於該第二定子盤的一側的第二端，各該第一端被組態為在一單一開槽內被導引，其中該第一定子盤被組態為相對於該第二定子盤而轉動，其中該第一定子盤相對於該第二定子盤的轉動引起一偏斜狀態於該些牽引行星的該些可傾斜轉軸上，其中當 該些可傾斜轉軸傾斜時該偏斜狀態改變。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之無段變速器，更包括耦合各該牽引行星的一牽引恆星，該牽引恆星放射狀地位於各該牽引行星內側，且該牽引恆星被組態為實質上軸向地固定著。
  9. 一種定子盤，適用於具有多個牽引行星的一無段變速器，該定子盤包括：一實質上的圓盤體，具有一中心；以及多個放射狀偏移的導引路徑，圍繞該中心而成角度排列，其中各該放射狀偏移的導引路徑具有相對於該圓盤體的一中心線的一線性偏移量，使得一第一直線平行但不對準於一第二直線，藉此該第一直線實質上地平分該些放射狀偏移的導引路徑的其中之一，其中被分開的部分實質上為該些放射狀偏移的導引路徑的該其中之一的寬度的一半，其中該第二線垂直於該無段變速器的一主驅動軸。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之定子盤，更包括一轉移限位延伸部，其配置成圍繞該中心。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之定子盤，其中該轉移限位延伸部放射狀地位於該些放射狀偏移的導引路徑的內側。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之定子盤，其中該轉移限位延伸部放射狀地位於該些放射狀偏移的導引路徑的外側。
  13. 一種無段變速器，具有多個牽引行星，各該牽引 行星具有一可傾斜轉軸，該無段變速器包括：一第一定子盤，同軸於該無段變速器的一主驅動軸，其中該第一定子盤可操作地耦合至各該牽引行星且具有圍繞該第一定子盤的該中心而成角度排列的多個放射狀偏移開槽，各該放射狀偏移開槽具有相對於該第一定子盤的一中心線的一線性偏移量；一第二定子盤，同軸於該無段變速器的一主驅動軸，其中該第二定子盤具有多個放射狀開槽，且該些放射狀開槽圍繞該第二定子的一中心而成角度排列，各該放射狀開槽實質上放射狀地與該第二定子盤的該中心對準；以及一致動器，可操作地耦合於該第一定子盤及該第二定子盤中的至少其一，該致動器被組態為可造成該第一定子盤及該第二定子盤之間的相對轉動以致使各該可傾斜轉軸處於一偏斜狀態，以引起該無段變速器的速度比的改變。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之無段變速器，更包括耦合至該第一定子盤的一定子傳動器，該定子傳動器被組態為可操作地耦合該致動器。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之無段變速器，更包括耦合至各該牽引行星的一牽引恆星，該牽引恆星放射狀地位於各該牽引行星的內側，該牽引恆星被組態為實質上軸向地固定著。
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