無級變速器的制造方法
【專利說明】無級變速器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求在2013年4月19日提交的標(biāo)題為“無級變速器[CONTINUOUSLYVARIABLE TRANSMISS1N] ”的美國臨時專利申請?zhí)?1/814，122的權(quán)益，該申請通過引用以其全部內(nèi)容結(jié)合在此。
[0003]發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域
[0004]本披露總體上涉及變速器、更具體地涉及無級變速器(CVT)。甚至更特別地，在此披露的實(shí)施例涉及在希望調(diào)節(jié)輸入速度與輸出速度之比的任何機(jī)器、裝置、車輛等中有用的CVT，并且涉及用于控制CVT、包括自動控制CVT的方法。
[0005]相關(guān)技術(shù)的說明
[0006]自行車的動力傳動系典型地由聯(lián)接至用于驅(qū)動曲柄軸的多個曲柄上的腳踏板組成，該曲柄軸被接收在自行車的框架構(gòu)件中并且被這些框架構(gòu)件所支撐，這些框架構(gòu)件典型地被稱為“底部托架”。該曲柄軸聯(lián)接至鏈輪上，該鏈輪通過鏈條向自行車的后輪提供動力。后輪處的齒輪接收來自鏈條的動力并且被適配成與用于驅(qū)動自行車后輪的后輪輪轂界面連接。一些自行車配備有帶內(nèi)齒輪的后輪轂，其中安排了一組齒輪以接收來自該齒輪的動力并且驅(qū)動后輪。在一些應(yīng)用中，自行車在后輪轂處配備有CVT以驅(qū)動后輪。在此披露的CVT的這些實(shí)施例解決了無級變速器領(lǐng)域的需要。
[0007]此外，可以在多種多樣的機(jī)器中發(fā)現(xiàn)自動變速器。然而在某些領(lǐng)域中，變速器的手動操作仍是占主導(dǎo)的。例如，在自行車工業(yè)中，大多數(shù)自行車被配置成手動操作變速器，這一般涉及手動致動杠桿、纜線和聯(lián)動裝置以致使鏈條從一個后鏈輪移動到另一個后鏈輪。然而，對于輔助自行車變速器的自動控制的系統(tǒng)以及對應(yīng)方法已經(jīng)顯現(xiàn)出持續(xù)的需求。在此披露的創(chuàng)造性實(shí)施例解決了這個需求，尤其是通過提供用于自動控制變速器的系統(tǒng)和方法，這些系統(tǒng)和方法在一些情況下特別適合于人力車輛，例如自行車。
[0008]在一些車輛和工業(yè)使用中高度希望的是產(chǎn)生可變速度和恒定功率的電馬達(dá)。在一些恒定功率的應(yīng)用中，扭矩和速度相反地變化。例如，當(dāng)速度減小時扭矩增大，或當(dāng)速度增大時扭矩減小。一些電馬達(dá)可以提供高于其額定功率的恒定功率；例如，1750rpm AC電動機(jī)可以在速度增大到1750rpm以上時提供恒定的功率，因為扭矩可以被設(shè)計成隨著速度增大而成比例地減小。然而，馬達(dá)本身不能在以其額定功率以下的速度工作時產(chǎn)生恒定的功率。通常，當(dāng)馬達(dá)速度減小時，扭矩保持恒定或甚至減小?？刂破骺梢杂糜谠诘退傧略龃筮M(jìn)入電馬達(dá)中的電流和扭矩，但要求增加繞組的電線直徑以適應(yīng)該額外電流從而避免過熱。這是不希望的，因為馬達(dá)變得比典型的操作條件所必須的更大且更昂貴。該電子控制器還增大了費(fèi)用和復(fù)雜性。用于實(shí)現(xiàn)足夠低的速度扭矩的另一種方法是使用更大的馬達(dá)。然而，這增大了成本、大小、重量，并且使得馬達(dá)更難以與它所服務(wù)的機(jī)器一起包裝。因此，對于用電馬達(dá)提供變化速度和恒定功率的改進(jìn)方法存在著需要。對于一些有利的應(yīng)用而言，本無級變速器可以與電馬達(dá)整合在一起。
[0009]發(fā)明概述
[0010]在此描述的這些系統(tǒng)和方法具有若干特征，其中沒有一個單一特征是唯一對整體的希望屬性負(fù)責(zé)的。在不限制由以下權(quán)利要求所表達(dá)的范圍的情況下，現(xiàn)在將簡要討論這些更突出的特征。在考慮了以下討論之后，特別在閱讀了標(biāo)題為“某些實(shí)施方式的詳細(xì)說明”部分中，將了解到這些系統(tǒng)和方法的特征如何提供超過相關(guān)傳統(tǒng)系統(tǒng)和方法的若干優(yōu)點(diǎn)。
[0011 ] 本披露的一個方面涉及一種自行車，這種自行車具有數(shù)個自行車框架構(gòu)件以及可操作地聯(lián)接至一個或多個曲柄上的曲柄軸。在一些實(shí)施例中，該曲柄軸實(shí)質(zhì)上限定了曲柄軸線。該自行車可以具有聯(lián)接至該曲柄軸上的無級變速器(CVT)。該CVT具有圍繞該CVT的縱向軸線成角度地安排的一組牽引行星件。每個牽引行星件被適配成用于圍繞可傾斜軸線旋轉(zhuǎn)。該CVT還具有第一承載構(gòu)件，在該第一承載構(gòu)件中形成數(shù)個徑向偏離的槽縫并且是圍繞該縱向軸線成角度地安排的。該CVT配備有第二承載構(gòu)件，在該第二承載構(gòu)件中形成了數(shù)個徑向槽縫并且是圍繞該縱向軸線成角度地安排的。在一些實(shí)施例中，該第二承載構(gòu)件中的這些槽縫也可以是徑向偏離的。該第二承載構(gòu)件可以聯(lián)接至該第一承載構(gòu)件上。該第一和第二承載構(gòu)件可操作地聯(lián)接至各牽引行星件上。該第一承載構(gòu)件被配置成圍繞該縱向軸線相對于該第二承載構(gòu)件成角度地旋轉(zhuǎn)。該CVT還可以具有與各牽引行星件相接觸的牽引環(huán)。在一些實(shí)施例中，該牽引環(huán)是在各牽引行星件的徑向外側(cè)定位的。該CVT具有與各牽引行星件相接觸的第一和第二太陽構(gòu)件。在一些實(shí)施例中，該第一和第二太陽構(gòu)件是在該牽引環(huán)的徑向內(nèi)側(cè)定位的。該自行車可以具有可操作地聯(lián)接至該CVT上的電馬達(dá)。
[0012]本披露的另一方面是針對一種無級變速器(CVT)，該無級變速器具有圍繞主驅(qū)動軸線安排的一組牽引行星件。該CVT具有與各牽引行星件相接觸的牽引環(huán)。在一些實(shí)施例中，該牽引環(huán)是在各牽引行星件的徑向外側(cè)定位的。該CVT具有與每個牽引行星件相接觸的第一和第二太陽構(gòu)件。在一些實(shí)施例中，該第一和第二太陽構(gòu)件是在該牽引環(huán)的徑向內(nèi)側(cè)定位的。該第一太陽構(gòu)件和該牽引環(huán)被適配成用于接收旋轉(zhuǎn)動力。該CVT還具有承載組件，該承載組件具有第一和第二承載板。該第一承載板是具有與該主驅(qū)動軸線同軸安排的中心的、基本上盤形的本體。在一些實(shí)施例中，該第一承載板具有圍繞該中心成角度地安排的數(shù)個徑向偏離的槽縫。這些徑向偏離的槽縫各自與該盤形本體的中心線平行并且與之具有線性偏移。該盤形本體的中心線垂直于該主驅(qū)動軸線，從而由此形成了坐標(biāo)系。該坐標(biāo)系具有與該主驅(qū)動軸線對應(yīng)的Z軸線、與該徑向中心線對應(yīng)的Y軸線、以及與該I軸線和z軸線垂直的X軸線。這些徑向偏離的槽縫位于由X軸線和y軸線形成的平面內(nèi)。每個牽引行星件都被適配成用于在由y軸線和Z軸線形成的平面內(nèi)傾斜。
[0013]本披露的又一個方面涉及一種無級變速器，該無級變速器具有聯(lián)接至自行車的底部托架上的殼體。在一些實(shí)施例中，該變速器具有圍繞縱向軸線成角度地安排的一組球形牽引行星件。該變速器可以具有與各牽引行星件相接觸的牽引環(huán)。該牽引環(huán)是在各牽引行星件的徑向外側(cè)定位的。在一些實(shí)施例中，該變速器具有與每個牽引行星件相接觸的第一和第二太陽構(gòu)件。該第一和第二太陽構(gòu)件是在該牽引環(huán)的徑向內(nèi)側(cè)定位的。該第一太陽構(gòu)件和該牽引環(huán)被適配成用于接收旋轉(zhuǎn)動力。該變速器還具有承載組件，該承載組件配備有具有第一中心的第一總體上盤形本體以及具有第二中心的第二總體上盤形本體，該第二中心相對于該第一中心同軸安排而由此形成了主軸線。該第一總體上盤形本體可以具有形成在該第一盤形本體上的并且圍繞該第一盤形本體的中心成角度地安排的數(shù)個徑向偏離的槽縫。這些徑向偏離的槽縫各自與該第一盤形本體的中心線具有線性偏移。該第一盤形本體的中心線垂直于該主軸線，由此形成了坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系具有與該主軸線對應(yīng)的Z軸線、與該徑向中心線對應(yīng)的y軸線、以及與該y軸線和z軸線垂直的X軸線。這些徑向偏離的槽縫位于由X軸線和I軸線形成的平面內(nèi)。在一些實(shí)施例中，這些“徑向偏離的槽縫”是在該承載構(gòu)件中形成的與該承載構(gòu)件的半徑平行、但被形成為與該半徑偏離某個距離的槽縫，這樣使得它們的對應(yīng)軸線不與該承載件的徑向中心相交。該變速器可以包括聯(lián)接至該牽引環(huán)上的電馬達(dá)。該電馬達(dá)是圍繞該縱向軸線共軸的。該電馬達(dá)位于該殼體的內(nèi)部之內(nèi)。
[0014]本披露的又一個方面是針對一種用于自行車的電動動力傳動系，該動力傳動系具有帶有縱向軸線的無級變速器(CVT)。在一些實(shí)施例中，該CVT具有一組牽引行星件，這些牽引行星件被適配成用于圍繞可傾斜軸線旋轉(zhuǎn)。該CVT可以具有與各牽引行星件相接觸的牽引環(huán)。在一些實(shí)施例中，該牽引環(huán)是在各牽引行星件的徑向外側(cè)定位的。該CVT配備有與各牽引行星件相接觸的第一和第二太陽構(gòu)件。該第一和第二太陽構(gòu)件是在該牽引環(huán)的徑向內(nèi)側(cè)定位的。該CVT配備有對應(yīng)地聯(lián)接至該第一和第二太陽構(gòu)件上的第一和第二軸向力發(fā)生器。在一些實(shí)施例中，該CVT包括第一承載構(gòu)件，該第一承載構(gòu)件具有形成在該第一承載構(gòu)件中并且圍繞該縱向軸線成角度地安排的數(shù)個徑向偏離的槽縫。該CVT具有第二承載構(gòu)件，該第二承載構(gòu)件具有形成在該第二承載構(gòu)件中并且圍繞該縱向軸線成角度地安排的數(shù)個徑向槽縫。該第二承載構(gòu)件聯(lián)接至該第一承載構(gòu)件上。該第一和第二承載構(gòu)件可操作地聯(lián)接至每個牽引行星件上。該第一承載構(gòu)件被配置成圍繞該縱向軸線相對于該第二承載構(gòu)件旋轉(zhuǎn)。該動力傳動系還包括可操作地聯(lián)接至該CVT上的換檔件。在一些實(shí)施例中，該換檔件被適配成用于將一種斜交狀態(tài)應(yīng)用到該CVT上以便使這些牽引行星件的軸線傾斜。該動力傳動系具有可操作地聯(lián)接至該牽引環(huán)上的電馬達(dá)。
[0015]在一個方面，本披露提出了一種用于自動控制自行車的球-行星變速器的方法。該方法涉及:接收與目標(biāo)用戶踩踏速度相關(guān)聯(lián)的輸入、確定該自行車的速度、并且至少部分地基于該目標(biāo)用戶踩踏速度和所確定的自行車速度來確定目標(biāo)傳動比。該方法還可以包括將該變速器的傳動比調(diào)節(jié)成基本上等于該目標(biāo)傳動比。在一些實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括確定與該目標(biāo)用戶踩踏速度相關(guān)聯(lián)的編碼器位置的步驟。在一些實(shí)施例中，調(diào)節(jié)傳動比包括命令致動器移動到所確定的編碼器位置。在一些實(shí)施例中，調(diào)節(jié)換檔鼓輪包括使得換檔桿圍繞該變速器的縱向軸線旋轉(zhuǎn)的步驟。
[0016]在另一個方面，本披露針對一種用于自動控制自行車的球-行星變速器的方法。該方法包括:接收與目標(biāo)用戶踩踏速度相關(guān)聯(lián)的輸入、確定該自行車的速度、并且基于該目標(biāo)用戶踩踏速度和所確定的自行車速度來調(diào)節(jié)該自行車的速度比以便將用戶踩踏速度維持在該目標(biāo)用戶踩踏速度的一個區(qū)間內(nèi)。在一些實(shí)施例中，該區(qū)間是該目標(biāo)用戶踩踏速度加上或減去10轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)。在其他實(shí)施例中，該區(qū)間是該目標(biāo)用戶踩踏速度在+/_2rpm到約+/-5rpm的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中