本申請要求提交于2014年6月27日的美國臨時(shí)專利申請第62/018,361號的權(quán)益，該申請以引用方式并入本文中。

背景技術(shù)：

自動(dòng)和手動(dòng)變速器常用于汽車市場中。這些變速器變得越來越復(fù)雜以改善燃料經(jīng)濟(jì)性并最小化廢氣排放。常規(guī)變速器中對發(fā)動(dòng)機(jī)速度的這種更精細(xì)的控制通?？赏ㄟ^開發(fā)更先進(jìn)的控制算法或添加額外的齒輪來進(jìn)行，但增加了總體復(fù)雜性和成本。除此之外，已有人提出用于諸如小型輪式裝載機(jī)的非公路(OH)應(yīng)用的可變變速器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種可變變速器包括基于多模式操作的動(dòng)力路徑布局。各種模式是直接驅(qū)動(dòng)或動(dòng)力再循環(huán)的組合。存在無限可變變速器(IVT)模式，以允許有動(dòng)力空檔特征。在所有模式中，連續(xù)可變行星(CVP)裝置是用單一齒輪比加速，目的是通過在較高每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)下運(yùn)行CVP裝置來減小CVP尺寸。該構(gòu)型基于四模式解決方案，每種模式通過閉合離合器/制動(dòng)器并釋放其它來進(jìn)行選擇?！肮蔡桚X輪”復(fù)合行星齒輪與CVP一起是該構(gòu)型的中心部分。該構(gòu)型采用由動(dòng)力分流高速和直接驅(qū)動(dòng)低速組成的兩種前進(jìn)模式、用于正向低速和低倒退速度的反向直接驅(qū)動(dòng)模式和動(dòng)力分流無限可變行星模式、以及有動(dòng)力空檔模式。

本文提供了一種基于四模式解決方案的可變變速器，其包括：輸入軸，其傳動(dòng)地連接到諸如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(ICE)的動(dòng)力源；第一齒輪比；副軸；變速機(jī)構(gòu)(CVP)，其包括傳動(dòng)地接合到副軸的輸入圈組件和輸出圈組件；復(fù)合行星齒輪組，其包括如下元件：公共太陽齒輪(S)；第一組行星齒輪；第一齒輪架(CI)；第一齒圈(Rl)；第二組行星齒輪；第二齒輪架(C2)和第二齒圈(Pv2)；第一(Fl)離合器；第二(F2)離合器；第二齒輪比；第三(Rl)離合器；第四(IVP)離合器；第三(IVP)齒輪比；以及輸出軸；其中，副軸通過第一齒輪比連結(jié)到輸入軸，并且變速機(jī)構(gòu)輸出圈組件連結(jié)到公共太陽齒輪；并且第二齒圈是復(fù)合行星齒輪組的輸出且通過第四齒輪比傳動(dòng)地接合到輸出軸，第四齒輪比備選地稱為用于輪軸減速的速度比(SR_AR)。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，第一齒輪比為加速比。

在一些實(shí)施例中，可變變速器還包括在變速機(jī)構(gòu)輸出圈組件和公共太陽齒輪之間的可選的第五齒輪比。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，副軸通過接合第二(F2)離合器、由此接合第二前進(jìn)模式而通過第二齒輪比聯(lián)接到復(fù)合行星齒輪組的第二齒輪架和第一圈。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，副軸通過接合第四(IVP)離合器、由此接合無限可變行星(IVP)模式而通過第三(IVP)齒輪比聯(lián)接到復(fù)合行星齒輪組的第一齒輪架。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，第一(Fl)離合器被構(gòu)造成鎖定復(fù)合行星齒輪組的任意兩個(gè)元件以將復(fù)合行星齒輪組鎖定在1:1的比率并因此接合第一前進(jìn)模式。在可變變速器的任一個(gè)實(shí)施例中，復(fù)合行星齒輪組的任意兩個(gè)元件被隨意地選擇。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，第一(Fl)離合器位于復(fù)合行星齒輪組中的任何地方。

在可變變速器的其它實(shí)施例中，第一(Fl)離合器位于復(fù)合行星齒輪組的公共太陽齒輪和第一齒輪架之間。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，第三(Rl)離合器聯(lián)接在復(fù)合行星齒輪組的第一齒輪架和地面之間，并且被閉合以接合倒車模式。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，第二前進(jìn)模式為動(dòng)力分流超速驅(qū)動(dòng)(OD)模式，其中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在CVP和復(fù)合行星齒輪組之間被分流。在一些實(shí)施例中，第二前進(jìn)模式被構(gòu)造成遞送正向高速。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，IVP模式為動(dòng)力分流模式，其中，來自動(dòng)力源(ICE)的動(dòng)力在CVP和復(fù)合行星齒輪組之間被分流。在一些實(shí)施例中，IVP模式被構(gòu)造成遞送正向低速和低倒退速度。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，IVP模式為動(dòng)力分流模式，其中來自動(dòng)力源(ICE)的動(dòng)力在CVP和復(fù)合行星齒輪組之間被分流，并且變速器被構(gòu)造成遞送有動(dòng)力空檔模式。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，第一前進(jìn)模式為直接驅(qū)動(dòng)模式，其中，來自動(dòng)力源(ICE)的所有動(dòng)力通過CVP。在一些實(shí)施例中，第一前進(jìn)模式被構(gòu)造成遞送中等速度。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，倒車模式為直接驅(qū)動(dòng)模式，其中，來自動(dòng)力源的所有動(dòng)力通過CVP。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，在IVP模式和第一前進(jìn)模式之間以及第一前進(jìn)模式和第二前進(jìn)模式之間的切換為同步的。在一些實(shí)施例中，在倒車模式和IVP模式之間的切換為不同步的。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，在動(dòng)力源(ICE)和復(fù)合行星齒輪組之間的比率是第一齒輪比和第二(F2)齒輪比的乘積。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，在動(dòng)力源(ICE)和復(fù)合行星齒輪組之間的比率是第一齒輪比、變速機(jī)構(gòu)比率和在變速機(jī)構(gòu)與公共太陽齒輪之間的1:1的比率的乘積。在其它實(shí)施例中，在動(dòng)力源(ICE)和復(fù)合行星齒輪組之間的比率是第一齒輪比、變速機(jī)構(gòu)比率和可選的第五齒輪比的乘積。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，在一種模式內(nèi)的正常操作期間，每次僅一個(gè)離合器為活動(dòng)的或閉合。在其它實(shí)施例中，在兩種模式之間的轉(zhuǎn)變期間，每次不止一個(gè)離合器被部分地閉合。

在可變變速器的任何一個(gè)實(shí)施例中，輸出軸通過第四齒輪比(SR_AR)連接到差速器和車輛的輪軸。

本說明書中提到的所有出版物、專利和專利申請都在好像每個(gè)獨(dú)立公開物、專利和專利申請都專門和獨(dú)立地指示通過參考引入那樣相同的程度上通過參考引入本文。

附圖說明

本發(fā)明的新穎特征在所附權(quán)利要求書中進(jìn)行了詳細(xì)描述。通過參照敘述其中使用本發(fā)明的原理的示例性實(shí)施例的以下詳細(xì)描述和附圖，將獲得對本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)的更好理解，在附圖中：

圖1是球型變速機(jī)構(gòu)的側(cè)剖視圖；

圖2是圖1的變速機(jī)構(gòu)的球的放大側(cè)剖視圖，其具有第一圈組件和第二圈組件的對稱布置；

圖3是在非公路(OH)車輛中使用的典型的連續(xù)可變變速器(CVT)的框圖；

圖4是示例性的多模式構(gòu)型變速器的兩種前進(jìn)模式的示意圖，該變速器包括公共太陽復(fù)合行星齒輪組、多個(gè)離合器和齒輪比；

圖5是示例性的多模式構(gòu)型變速器的無限可變行星模式的示意圖；

圖6是示例性的多模式構(gòu)型變速器的倒車模式的示意圖；

圖7是圖4-6中所示復(fù)合行星齒輪組的速度圖的示意圖；

圖8是示例性的多模式構(gòu)型變速器的物理布局的示意圖。

具體實(shí)施方式

連續(xù)可變變速器速度比可具有提供從低速度比到高速度比的更平滑且連續(xù)的轉(zhuǎn)變的優(yōu)點(diǎn)。然而，現(xiàn)有的連續(xù)可變變速器可能比理想的更復(fù)雜。

連續(xù)可變變速器或CVT具有許多類型：作為非限制性示例，帶有可變皮帶輪的皮帶式、環(huán)面式(toroidal)和圓錐式。CVT的原理在于，它通過以無級方式改變傳動(dòng)比而使得發(fā)動(dòng)機(jī)能夠以其最高效的旋轉(zhuǎn)速度運(yùn)轉(zhuǎn)，其中傳動(dòng)比是汽車的速度和駕駛員的扭矩需求(節(jié)氣門位置)的函數(shù)。如果需要的話，例如當(dāng)加速時(shí)，CVT被構(gòu)造成也切換至能提供更大動(dòng)力的最佳比率。CVT被構(gòu)造成在絲毫不中斷動(dòng)力傳輸?shù)那闆r下將比率從最小值變?yōu)樽畲笾?，而不是像通常的變速器那樣的相反情況，后者需要通過分離從一種離散比率切換以接合下一比率而中斷動(dòng)力傳輸。

如本文所用，連續(xù)可變變速器(CVT)(也稱為單速變速器、無齒輪變速器、無級變速器、可變皮帶輪變速器、或就摩托車而言轉(zhuǎn)動(dòng)釋放)是一種可無縫地通過在最大值和最小值之間的無限多個(gè)有效齒輪比改變的自動(dòng)變速器，并且全部同義地使用。

如本文所用，連續(xù)可變行星、連續(xù)可變行星裝置、CVP和變速機(jī)構(gòu)均同義地使用。連續(xù)可變行星(CVP)基于一套旋轉(zhuǎn)、傾斜的球，每個(gè)球在其自己的輪軸上旋轉(zhuǎn)并且圍繞裝配在兩個(gè)圈(輸入和輸出)之間的中心“太陽”擱置。來自發(fā)動(dòng)機(jī)或其它輸入動(dòng)力源的扭矩被傳遞至輸入盤，然后利用牽引流體的薄層通過球傳輸至輸出盤。與輸入盤的速度相比較的輸出盤的速度或速度比由球輪軸相對于變速器的軸線的角度來控制。使球輪軸傾斜將變速器從低速向高速或從高速向低速或向兩者間的任何比率切換。所使用的球的數(shù)目取決于若干因素，包括扭矩和速度要求、操作要求和空間考慮等。

如本文所用，無限可變變速器(IVT或IVTs)是CVT設(shè)計(jì)的子集，其中，輸出軸速度與輸入軸速度的比率的范圍包括可從限定的“較高”比率連續(xù)接近至零比率。具有有限輸入速度的零輸出速度(低速檔)意味著無限的輸入輸出速度比，該速度比可利用IVT從給定的有限輸入值連續(xù)地逼近。低速檔是對輸出速度與輸入速度的低比率的引用。該低比率利用IVT達(dá)到極限，導(dǎo)致其中輸出速度為零的“空檔”或非驅(qū)動(dòng)“低速”檔極限。不同于正常汽車變速器中的空檔，IVT輸出旋轉(zhuǎn)可以被防止，因?yàn)楹篁?qū)動(dòng)(反向IVT操作)比率可以是無限的，導(dǎo)致不可能地高的后驅(qū)動(dòng)扭矩；然而，在棘齒IVT中，輸出可以在前進(jìn)方向上自由地旋轉(zhuǎn)。

如本文所用，無限可變行星和IVP是指球型行星變速機(jī)構(gòu)(相比皮帶驅(qū)動(dòng)式、環(huán)面式或滾柱式變速機(jī)構(gòu))，其可在前進(jìn)或倒退中移動(dòng)，并且具有有動(dòng)力的(powered)“零狀態(tài)”。與上述IVT一樣，IVP提供了輸出軸速度與輸入軸速度的一系列比率，并且包括可從限定的“較高”比率連續(xù)地逼近的零比率。IVP包括繞中心“太陽齒輪”軌道運(yùn)行的一系列行星球。輸入是與軌道運(yùn)行的行星球接觸的第一圈，而輸出是與行星球接觸的第二圈。隨著行星在一個(gè)方向上傾斜，輸出速度減慢。在行星輪軸水平的情況下，實(shí)現(xiàn)了“有動(dòng)力的零”、“有動(dòng)力的空檔”或“有動(dòng)力的零狀態(tài)”。隨著行星在相對的方向上繼續(xù)傾斜，輸出從倒退變?yōu)榍斑M(jìn)。球型行星變速機(jī)構(gòu)可被構(gòu)造為具有前進(jìn)、倒退和有動(dòng)力的零狀態(tài)的無限可變行星(IVP)。在IVP模式下，第一圈被約束且不被允許旋轉(zhuǎn)。動(dòng)力通過保持行星的齒輪架輸入。輸出通過第二圈進(jìn)行。在負(fù)的行星角度下，第二圈緩慢地自旋。當(dāng)行星旋轉(zhuǎn)至空檔角度或零度時(shí)，第二圈減慢至停止或“有動(dòng)力的零”狀態(tài)。當(dāng)行星角度從零度增加至正角度時(shí)，第二圈顛倒過程或產(chǎn)生倒車模式。

本文提供了基于針對恒定可變行星的球型變速機(jī)構(gòu)(也稱為CVP)的CVT的構(gòu)型。CVT和CVP的一些一般方面在US20040616399或AU2011224083A1中有所描述，這兩份專利全文以引用方式并入本文中。

本文提供的CVT的類型包括變速機(jī)構(gòu)，其包括多個(gè)變速機(jī)構(gòu)球(根據(jù)應(yīng)用)、兩個(gè)盤或環(huán)形圈(輸入圈、輸出圈)，每個(gè)盤或環(huán)形圈各自具有接合變速機(jī)構(gòu)球的接合部分。接合部分可選地在圓錐或環(huán)面凸形或凹形表面中作為輸入和輸出與變速機(jī)構(gòu)球接觸。變速機(jī)構(gòu)可選地包括也接觸球的惰輪，如圖1所示。變速機(jī)構(gòu)球安裝在輪軸上，其自身保持在保持架或齒輪架中，以允許通過使變速機(jī)構(gòu)球輪軸傾斜來改變比率。也存在其它類型的球型CVT，類似于由Milner生產(chǎn)的那種但略有不同。本文另外構(gòu)思到這些備選的球型CVT。一般而言，CVT的球型變速機(jī)構(gòu)(即，CVP)的工作原理在圖2中示出。

如圖1或圖2所示，變速機(jī)構(gòu)是一個(gè)系統(tǒng)，其使用在齒輪架中的一套旋轉(zhuǎn)且傾斜的球，齒輪架被定位在輸入圈和輸出圈之間。使球傾斜改變其接觸直徑并改變速度比。在相對于球體的旋轉(zhuǎn)軸線的兩個(gè)不同的位置處接觸旋轉(zhuǎn)的球體將針對輸入和輸出扭矩和速度提供可根據(jù)接觸點(diǎn)的位置從低速傳動(dòng)向超速傳動(dòng)變化的“齒輪比”。因此，該變速機(jī)構(gòu)系統(tǒng)提供到其范圍內(nèi)的任何比率的連續(xù)轉(zhuǎn)變，也稱為變速機(jī)構(gòu)比率。通過以連續(xù)方式傾斜球體的輪軸，以提供不同的接觸半徑，繼而驅(qū)動(dòng)輸入和輸出圈或盤，由此切換齒輪比。

如上所述，變速機(jī)構(gòu)具有多個(gè)球，以通過多個(gè)流體補(bǔ)片(fluid patch)傳遞扭矩。球以圓形陣列圍繞中心惰輪(太陽)放置并且接觸單獨(dú)的輸入和輸出牽引圈接合部分。該構(gòu)型使輸入和輸出可以是同心且緊湊的。結(jié)果是使變速器能夠在運(yùn)動(dòng)時(shí)、在負(fù)載下或停止時(shí)平滑地掠過整個(gè)比率范圍。

變速機(jī)構(gòu)自身利用牽引流體工作。牽引流體可選地位于變速機(jī)構(gòu)中以用于潤滑和牽引。在球和圓錐圈之間的潤滑劑在高壓下充當(dāng)固體。當(dāng)該流體在這兩個(gè)非常硬的元件(球和圈)之間的滾動(dòng)接觸下經(jīng)受高接觸壓力時(shí)，流體經(jīng)歷向彈性固體的幾乎瞬時(shí)的相變。這也稱為彈性流體動(dòng)力潤滑(EHL)。在該牽引補(bǔ)片內(nèi)，流體的分子堆積并連結(jié)以形成固體，通過該固體可傳遞剪切力和因此扭矩。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)滾動(dòng)元件旋轉(zhuǎn)時(shí)，該元件實(shí)際上不物理接觸。動(dòng)力因此從第一圈組件(變速機(jī)構(gòu)的輸入)通過變速機(jī)構(gòu)球傳遞至第二圈組件(變速機(jī)構(gòu)的輸出)。通過使變速機(jī)構(gòu)球輪軸傾斜，比率在輸入和輸出之間改變。當(dāng)變速機(jī)構(gòu)球中的每一個(gè)的軸線為水平時(shí)，比率為一，當(dāng)軸線傾斜時(shí)，在軸線和接觸點(diǎn)之間的距離改變，從而在低速傳動(dòng)和超速傳動(dòng)之間改變整個(gè)比率。所有變速機(jī)構(gòu)球的輪軸利用包括在保持架中的機(jī)構(gòu)同時(shí)且以相同的角度傾斜。

如在基本傳動(dòng)系構(gòu)型300中那樣，CVT(變速機(jī)構(gòu))310用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)變速器，并且位于發(fā)動(dòng)機(jī)100(ICE或內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī))和差速器340之間，如圖3所示。在用于非公路(OH)車輛的典型傳動(dòng)系中，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)100和CVT 310之間引入扭力阻尼器320(備選地稱為阻尼器)，以避免傳遞會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞變速機(jī)構(gòu)310的扭矩峰值和振動(dòng)。在一些構(gòu)型中，該阻尼器320可與離合器330聯(lián)接，以用于起動(dòng)功能或允許發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器脫離。其它類型的CVT(除了球型牽引驅(qū)動(dòng)器之外)也可用作變速機(jī)構(gòu)。

除了所述構(gòu)型之外，在變速機(jī)構(gòu)直接用作主變速器的情況下，其它架構(gòu)是可能的。通過添加多個(gè)齒輪、離合器和簡單或復(fù)合的行星齒輪組，可以引入各種動(dòng)力路徑布局。在這樣的構(gòu)型中，整個(gè)變速器可提供若干操作模式：CVT、IVT、組合模式等。

在本說明書中引入了基于使用連接到ICE和CVP的行星來允許動(dòng)力分流的類似的工作原理的構(gòu)型。該構(gòu)型具有直接驅(qū)動(dòng)模式以及允許零速度和低速度的動(dòng)力再循環(huán)模式。提出了架構(gòu)的備選示例，但本發(fā)明不限于這些示例，并且假設(shè)表現(xiàn)類似于速度圖的所有布局和一般布局也是本發(fā)明的一部分。

本文所述本發(fā)明的實(shí)施例會(huì)有許多應(yīng)用。例如，雖然對非公路車輛應(yīng)用進(jìn)行了引用，但本文所述多模式變速器構(gòu)型可在其中存在廣泛的速度范圍和/或較高的輪緣牽引力要求的許多應(yīng)用中使用，例如，小型輪式裝載機(jī)應(yīng)用，其中操作者也可能希望在于低速檔位內(nèi)換檔期間有限的沖擊運(yùn)動(dòng)。然而，小比率變化可以使該變速器也適合其它應(yīng)用，例如，越野休閑車(或其它跨界車)、軍用車輛和其它重型應(yīng)用。

本文所述構(gòu)型基于多模式操作。一個(gè)目標(biāo)是在某個(gè)倒車速度和某個(gè)前進(jìn)速度之間、在兩個(gè)不同的前進(jìn)速度之間或在兩個(gè)不同的倒車速度之間提供平滑且不明顯的切換。在該區(qū)域之外，不同步切換可能發(fā)生。各種模式是直接驅(qū)動(dòng)或動(dòng)力再循環(huán)的組合。存在IVP模式，以允許有動(dòng)力空檔特征。在所有模式中，CVP裝置是用單一齒輪比加速，目的是通過在較高每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)下運(yùn)行CVP裝置來減小CVP尺寸。

該構(gòu)型基于四模式解決方案，每種模式通過閉合一個(gè)離合器/制動(dòng)器并釋放其它來選擇。“公共太陽齒輪”復(fù)合行星齒輪與CVP一起是該構(gòu)型的中心部分。

圖8示出了該構(gòu)型的物理布局的示例性示例。該視圖從車輛的側(cè)面截取。輸入(ICE)始終連結(jié)到通往CVP的第一比率(通常為加速比率)。CVP輸出通過可選的齒輪比連結(jié)到復(fù)合行星的公共太陽齒輪。在一些迭代中，CVP和公共太陽齒輪可以在相同的軸上，這將消除對(加速)比率的需求。副軸可通過接合離合器F2而聯(lián)接到行星的第二齒輪架/第一圈。這樣，下文解釋的第二前進(jìn)模式被選擇。副軸也可通過接合離合器IVP而聯(lián)接到第一齒輪架(選擇IVP模式)。在F2和IVP兩種模式下，在ICE和復(fù)合行星之間的比率是兩個(gè)齒輪比的乘積；第一個(gè)齒輪比是在輸入和副軸之間，第二個(gè)齒輪比是在CVP所處的副軸和對應(yīng)的行星元件之間。在該示例性示例中，離合器Fl已被繪制到太陽齒輪和第一齒輪架之間，以將行星鎖定在1:1的比率；然而，該離合器也可以位于行星中的任何其它地方，將旋轉(zhuǎn)元件中的兩個(gè)鎖定在一起以接合第一前進(jìn)模式Fl。最后，通過將行星的第一齒輪架制動(dòng)而為離合器Rl提供倒車模式。

如圖8所示，本文提供了一種基于四模式解決方案的可變變速器800，其包括：輸入軸801，其傳動(dòng)地連接到諸如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(ICE)的動(dòng)力源100；第一(GR1)齒輪比802；副軸805；變速機(jī)構(gòu)(CVP)810，其包括傳動(dòng)地接合到副軸的輸入圈組件810a和輸出圈組件810b；復(fù)合行星齒輪組830，其包括多個(gè)元件，所述元件包括：公共太陽齒輪(S)831、第一組行星齒輪832、第一齒輪架(CI)833、第一齒圈(Rl)834、第二組行星齒輪835、第二齒輪架(C2)836和第二齒圈(R2)837；第一(Fl)離合器841；第二(F2)離合器842；第二(GR2)齒輪比812；第三(Rl)離合器843；第四(IVP)離合器844；第三(GR3)齒輪比813；第四(GR4)齒輪比(SR_AR)814；以及輸出軸850；其中，副軸805通過第一齒輪比802連結(jié)到輸入軸801，并且變速機(jī)構(gòu)輸出圈組件810b連結(jié)到公共太陽齒輪831；并且其中，復(fù)合行星齒輪組830輸出至第二齒圈837，并且其中，第二齒圈通過第四齒輪比(SR_AR)814傳動(dòng)地接合到輸出軸850。

在可變變速器800的優(yōu)選實(shí)施例中，第一齒輪比802為加速比。在可變變速器800的一些實(shí)施例中，第一齒輪比802為1:1的比率。在可變變速器800的一些實(shí)施例中，第一齒輪比802可以是減速比。在可變變速器800的一些實(shí)施例中，第一齒輪比(802)不存在，其中，ICE 100和變速機(jī)構(gòu)810在相同的軸上。

在優(yōu)選實(shí)施例中，可變變速器800包括在變速機(jī)構(gòu)輸出圈組件810b和公共太陽齒輪831之間的1:1齒輪比815。在可變變速器800的一些實(shí)施例中，變速機(jī)構(gòu)810和公共太陽831在相同的軸上。在一些實(shí)施例中，可變變速器800還包括在變速機(jī)構(gòu)輸出圈組件810b和公共太陽齒輪831之間的可選的第五(GR5)齒輪比815，其中，該齒輪比可以是加速或減速比。

該構(gòu)型并入如圖4所示的兩種前進(jìn)模式。“前進(jìn)2”模式是提供車輛的高速度的動(dòng)力分流模式。CVP通過在每一側(cè)上的一個(gè)比率連接到復(fù)合行星830的太陽齒輪831，而發(fā)動(dòng)機(jī)100通過第一齒輪比(GRl)802和第二齒輪比(GR2)812連接到復(fù)合行星的第二齒輪架836。輸出在復(fù)合行星的第二圈837上實(shí)現(xiàn)。

“前進(jìn)1”模式是直接驅(qū)動(dòng)模式，其中，復(fù)合行星被鎖定在1:1的比率；所有動(dòng)力直接傳遞通過CVP 810且通過復(fù)合行星830的第二圈837送往輸出。在復(fù)合行星中鎖定在一起的元件可以隨意地選擇。

圖6所示倒車模式也是直接驅(qū)動(dòng)模式，原因是所有動(dòng)力都通過CVP 810，并且復(fù)合行星830通過將元件中的一個(gè)(通常為第一齒輪架)鎖定到地面(即，接地)而僅用作減速比。

在這些前進(jìn)和倒車模式之間，存在允許有動(dòng)力空檔特征的IVP模式。圖5所示該IVP模式為動(dòng)力分流模式，其中CVP 810仍連接到太陽齒輪831，但發(fā)動(dòng)機(jī)100通過第一齒輪比(GR1)802和第三齒輪比(GR3)813連接到復(fù)合行星的第一齒輪架(CI)833。該模式允許正向和反向低速以及有動(dòng)力空檔模式。

該構(gòu)型的中心部分是此前所述變速機(jī)構(gòu)810。在變速機(jī)構(gòu)的每一側(cè)上的球斜面提供傳遞扭矩所需的夾緊力。由于復(fù)合行星830的緣故，該構(gòu)型能夠通過僅使用簡單的CVP變速機(jī)構(gòu)提供靜止且與IVP相反的功能。不需要如滑動(dòng)離合器或變矩器的起動(dòng)裝置，因?yàn)镮VP功能滿足起動(dòng)功能的需要。然而，這些裝置可被添加，以允許安全斷開或起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。在行星之后的比率(比率SR_AR)814是必要的，以確保車輛的最大速度和扭矩要求仍被實(shí)現(xiàn)。變速器的輸出在行星的上部(即，圈2-R2)元件837上實(shí)現(xiàn)。第二圈R2 837始終用作行星830的輸出且通往輸出軸850以驅(qū)動(dòng)車輛。CVP始終通過在一側(cè)上的齒輪比連接到ICE并在另一側(cè)上連接到行星的公共太陽齒輪。其它構(gòu)型是可能的。

圖7示出了在該構(gòu)型中使用的復(fù)合行星齒輪組的速度圖700。四個(gè)水平軸線從底部到頂部分別表示太陽旋轉(zhuǎn)速度701、第一齒輪架旋轉(zhuǎn)速度702、第二齒輪架/第一圈旋轉(zhuǎn)速度703和第二圈旋轉(zhuǎn)速度704。

在倒車模式下，將第一齒輪架連接到地面706的離合器接合。行星因此僅用作單一齒輪比。所有其它離合器均保持打開。CVP的最大速度比提供最大倒退速度，而CVP的最小速度比提供該模式的最小倒退速度。區(qū)間705顯示了在該模式下可達(dá)到的速度。

通過釋放所有其它連接器并接合將第一齒輪架連接到其對應(yīng)的比率708的離合器，啟用IVP模式。這樣，輸出覆蓋從倒退速度(當(dāng)CVP被設(shè)定在其最大比率時(shí))向前進(jìn)速度(當(dāng)CVP被設(shè)定在其最小比率時(shí))變化的速度。這是動(dòng)力分流模式。區(qū)間707顯示了在該模式下可達(dá)到的速度。

第一前進(jìn)模式在速度圖上以區(qū)間709顯示。行星元件中的兩個(gè)鎖定在一起，從而提供1:1的比率。這樣，CVP的輸出速度與在第二圈上的輸出相同。圈2軸線704上的區(qū)間709顯示在該模式下可達(dá)到的速度。

第二前進(jìn)模式是動(dòng)力分流模式，其中第二齒輪架/第一圈通過離合器連接到其對應(yīng)的比率711。區(qū)間710顯示了在該模式下可達(dá)到的速度。CVP的最小比率對應(yīng)于該模式的最大速度，而CVP的最大比率對應(yīng)于該模式的最小輸出速度。

在變速器的正常操作中，每次僅一個(gè)離合器閉合。然而，在兩個(gè)模式之間的轉(zhuǎn)變期間，若干個(gè)離合器可部分地閉合(例如，滑動(dòng))。這在制動(dòng)時(shí)也是可能的，以便耗散變速器中的能量。

在可變變速器800的一些實(shí)施例中，副軸805通過接合第二(F2)離合器842、由此接合第二前進(jìn)模式而通過第二齒輪比聯(lián)接到復(fù)合行星齒輪組830的第二齒輪架836和第一圈834。

在可變變速器800的一些實(shí)施例中，副軸805通過接合第四(IVP)離合器844、由此接合無限可變行星(IVP)模式而通過第三(GR3)齒輪比813聯(lián)接到復(fù)合行星齒輪組的第一齒輪架833。

在可變變速器800的一些實(shí)施例中，第一(Fl)離合器841被構(gòu)造成鎖定復(fù)合行星齒輪組830的任意兩個(gè)元件以將復(fù)合行星齒輪組鎖定在1:1的比率并因此接合第一前進(jìn)模式。在可變變速器800的任一個(gè)實(shí)施例中，復(fù)合行星齒輪組830的任意兩個(gè)元件被隨意地選擇。

在可變變速器800的一些實(shí)施例中，第一(Fl)離合器841位于復(fù)合行星齒輪組830中的任何地方。

在可變變速器的其它實(shí)施例中，第一(Fl)離合器841位于復(fù)合行星齒輪組830的太陽齒輪831和第一齒輪架833之間。

在可變變速器800的一些實(shí)施例中，第三(Rl)離合器843聯(lián)接在復(fù)合行星齒輪組830的第一齒輪架833和地面846之間，并且被閉合以接合倒車模式。

這兩種動(dòng)力分流模式是這樣的模式：其中，一些動(dòng)力將流過CVP，而剩余動(dòng)力直接流過機(jī)械路徑。根據(jù)所選模式和CVP比率，穿過變速機(jī)構(gòu)的動(dòng)力可以大于、等于或小于ICE動(dòng)力。

在兩種前進(jìn)模式和IVP之間的切換是同步的。在倒車模式和IVP模式之間的切換是不同步的，此外，提供了在這兩種模式之間的一些重疊，從而在操作模式和選擇模式中提供更大的裕度。通過略微調(diào)整齒輪比或行星，可以將重疊設(shè)計(jì)在其它模式之間，但它們將喪失其同步特性。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，第二前進(jìn)模式為動(dòng)力分流超速驅(qū)動(dòng)(OD)模式，其中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在CVP 810和復(fù)合行星齒輪組830之間被分流。在一些實(shí)施例中，第二前進(jìn)模式被構(gòu)造成遞送正向高速，其中，第二前進(jìn)模式被構(gòu)造成遞送1)高于第一前進(jìn)模式的速度或2)與第一前進(jìn)模式的速度重疊且高于第一前進(jìn)模式的速度的速度。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，IVP模式為動(dòng)力分流模式，其中，來自動(dòng)力源(ICE)的動(dòng)力在CVP和復(fù)合行星齒輪組之間被分流。在一些實(shí)施例中，IVP模式被構(gòu)造成遞送正向低速和低倒退速度，其中，無限可變行星模式被構(gòu)造成遞送小于或等于第一前進(jìn)模式速度的低前進(jìn)速度、以及與倒車模式速度的一個(gè)或多個(gè)低倒退速度重疊的低倒退速度。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，IVP模式為動(dòng)力分流模式，其中來自動(dòng)力源(ICE)的動(dòng)力在CVP和復(fù)合行星齒輪組之間被分流，并且變速器被構(gòu)造成遞送有動(dòng)力空檔模式。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，第一前進(jìn)模式為直接驅(qū)動(dòng)模式，其中，來自動(dòng)力源(ICE)的所有動(dòng)力都通過CVP。在一些實(shí)施例中，第一前進(jìn)模式被構(gòu)造成遞送1)小于第二前進(jìn)模式的所有低速或2)小于第二前進(jìn)模式的低速且與之重疊的中等速度，并且該中等速度a)大于無限可變行星模式的所有高速或b)與無限可變行星模式的高速重疊且大于該高速。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，倒車模式為直接驅(qū)動(dòng)模式，其中，來自動(dòng)力源的所有動(dòng)力都通過CVP。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，在第一前進(jìn)模式、第二前進(jìn)模式和無限可變行星(IVP)模式中的任一者之間的切換為同步的。在一些實(shí)施例中，在倒車模式和IVP模式之間的切換為不同步的。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，在動(dòng)力源(ICE)和復(fù)合行星齒輪組之間的第六比率是第一齒輪比802和第二齒輪比812的乘積。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，在動(dòng)力源(ICE)和復(fù)合行星齒輪組之間的第七比率是第一齒輪比、變速機(jī)構(gòu)比率和在變速機(jī)構(gòu)與公共太陽齒輪之間的1:1的比率的乘積。在其它實(shí)施例中，在動(dòng)力源(ICE)和復(fù)合行星齒輪組之間的第八比率是第一齒輪比、變速機(jī)構(gòu)比率和可選的第五齒輪比的乘積。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，在包括第一前進(jìn)模式、第二前進(jìn)模式、倒車模式或無限可變行星(IVP)的其中一種模式內(nèi)的正常操作期間，每次僅一個(gè)離合器是活動(dòng)的或閉合的。在其它實(shí)施例中，在包括第一前進(jìn)模式、第二前進(jìn)模式、倒車模式或無限可變行星(IVP)的兩種模式之間的轉(zhuǎn)變期間，每次不止一個(gè)離合器被部分地閉合。

在可變變速器的任何一個(gè)實(shí)施例中，輸出軸通過第四齒輪比(SR_AR)連接到差速器和車輛的輪軸。

本構(gòu)型不限于所示特定實(shí)施例，并且假設(shè)類似于速度圖執(zhí)行的所有布局和一般布局也是本發(fā)明的一部分。

所描述的該構(gòu)型和其布局提供了有動(dòng)力的空檔比率。所實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)展足以允許發(fā)動(dòng)機(jī)在更佳的點(diǎn)操作，從而提供燃料經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)保持相同的操作速度。

雖然在本文顯示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚，這種實(shí)施例僅僅通過示例的方式提供。在不脫離本發(fā)明的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)在將想到許多變型、變化和替代。應(yīng)當(dāng)理解，在實(shí)踐本發(fā)明時(shí)可以采用本文所述的本發(fā)明實(shí)施例的各種備選方案。所附權(quán)利要求旨在限定本發(fā)明的范圍，且由此涵蓋在這些權(quán)利要求及其等價(jià)物范圍內(nèi)的方法和結(jié)構(gòu)。