本申請要求2014年6月17日提交的美國臨時(shí)申請第62/013,129號(hào)和2014年12月4日提交的美國臨時(shí)申請第62/087,545號(hào)的權(quán)益，這兩份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，但這增加了總體復(fù)雜性和成本。除此之外，已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：

在一些構(gòu)型中，一種可變變速器包括各種動(dòng)力路徑布局，該布局包括基于兩級(jí)別齒輪箱的三種構(gòu)型。第一級(jí)提供多模式構(gòu)型，該構(gòu)型結(jié)合了動(dòng)力分流模式(無限可變變速器(IVT)(帶有齒輪傳動(dòng)空檔功能)、超速驅(qū)動(dòng)(OD))和直接驅(qū)動(dòng)模式。第二級(jí)是方向級(jí)，以利用一對方向離合器選擇前進(jìn)或倒檔行駛。三種構(gòu)型之間的主要區(qū)別涉及第一級(jí)，尤其是模式及其部件的數(shù)量。這些構(gòu)型特別可用于諸如小型輪式裝載機(jī)的小型非公路應(yīng)用，其具有廣泛的速度范圍和較高的輪緣牽引力要求，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)。

在其它構(gòu)型中，一種可變變速器包括各種動(dòng)力路徑布局，其包括基于多模式操作的三種構(gòu)型。這些構(gòu)型基于三模式解決方案，每種模式通過在接合一離合器/制動(dòng)器的同時(shí)釋放其它來進(jìn)行選擇。行星齒輪組與連續(xù)可變行星齒輪(CVP)變速機(jī)構(gòu)一起是該構(gòu)型的中心部分。通過改變行星齒輪的使用方式，可用不同的模式組合來擴(kuò)大布局?jǐn)?shù)量。行星齒輪可用作合并差速器(summing differential)，將在其元件中的兩個(gè)處的輸入速度和扭矩結(jié)合成在其第三元件處的輸出速度和扭矩。它也可用作簡單的齒輪比，或者通過將任兩個(gè)元件鎖定在一起或者通過將所選一個(gè)元件接地來實(shí)現(xiàn)。此外，使用復(fù)合行星齒輪代替簡單行星齒輪在優(yōu)化齒輪比和因此提高效率方面提供了更大的靈活性，其代價(jià)是復(fù)雜性增加。這些構(gòu)型特別可用于諸如小型輪式裝載機(jī)的小型非公路應(yīng)用，其具有寬的速度范圍和較高的輪緣牽引力要求，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)。

一個(gè)重要目標(biāo)是提供在某個(gè)倒檔速度和某個(gè)前進(jìn)速度之間的平穩(wěn)和不明顯的切換。在該區(qū)域之外，不同步的切換是可接受的。下文提供的布局由包括直接驅(qū)動(dòng)模式和動(dòng)力分流模式的各種操作模式組成。所有布局都包括IVT模式，以允許有動(dòng)力的空檔的特征。在所有模式中，CVP裝置以相對較高的旋轉(zhuǎn)速度和因此對應(yīng)的相對較低的扭矩運(yùn)轉(zhuǎn)，其主要目的是減小CVP尺寸。

本文提供了一種基于具有方向級(jí)的三模式齒輪箱的可變變速器，該變速器包括：輸入軸；變速機(jī)構(gòu)(CVP)，其包括傳動(dòng)地接合到輸入軸的輸入圈組件，以及輸出圈組件；雙行星齒輪組，其包括：直接(DIR)驅(qū)動(dòng)離合器；第一行星齒輪組，其包括以下元件：第一太陽齒輪、第一組行星齒輪、第一齒輪架和第一齒圈；以及第二行星齒輪組，其包括以下元件：第二太陽齒輪、第二組行星齒輪、第二齒輪架和第二齒圈，其中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)連接到第一太陽輪，并且其中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)也可以連接到可選的第一齒輪比；無限可變變速器(IVT)離合器和超速驅(qū)動(dòng)(OD)離合器，它們在動(dòng)力源(ICE)和變速機(jī)構(gòu)之間連結(jié)到輸入軸；其中，ICE通過第二齒輪比且通過OD離合器的輸出連接到第二齒輪架；并且其中，IVT離合器的輸出通過連結(jié)到第一齒輪架的第三齒輪比連接到第二圈；第一太陽齒輪和第二太陽齒輪連接而形成雙太陽齒輪組；第一齒圈(輸出)傳動(dòng)地接合到前進(jìn)(FWD)離合器的第一部分和倒檔惰輪軸(REV-IS)，其中，倒檔惰輪軸(REV-IS)通過倒檔(REV)離合器連接到可變變速器的輸出。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，可選的第一齒輪比在變速機(jī)構(gòu)(CVP)之前、或在變速機(jī)構(gòu)(CVP)和第一太陽齒輪之間連接到變速器，或者不包括在變速器中。

在一些實(shí)施例中，可變變速器包括三種操作模式，這些模式包括：動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式；直接驅(qū)動(dòng)模式；和動(dòng)力分流(OD)模式。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式允許從負(fù)比率向有動(dòng)力的空檔比率和正比率的無縫比率切換。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，存在動(dòng)力再循環(huán)，以便提供接近或等于零的速度比率。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，直接驅(qū)動(dòng)模式包括：直接(DIR)驅(qū)動(dòng)離合器，其被構(gòu)造成將第一行星齒輪組的任兩個(gè)元件鎖定到彼此。在可變變速器的一些實(shí)施例中，所述任意兩個(gè)元件根據(jù)設(shè)置到變速器的物理約束任意選擇。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，動(dòng)力分流(OD)模式提供高速度并增加變速器的(齒輪比)范圍。在可變變速器的一些實(shí)施例中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，REV離合器在制動(dòng)和方向切換期間提供負(fù)速度和同步。在可變變速器的一些實(shí)施例中，F(xiàn)WD離合器在制動(dòng)和方向切換期間提供正速度和同步。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)始終直接連接到動(dòng)力源(ICE)和雙太陽齒輪組。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式下操作時(shí)，第二齒圈通過齒輪比連接到ICE并以恒定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在直接驅(qū)動(dòng)模式下操作時(shí)，雙行星齒輪組鎖定在1:1的比率并且所有動(dòng)力都流過CVP。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在動(dòng)力分流(OD)模式下操作時(shí)，第二齒輪架通過齒輪比連接到ICE并以恒定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，三模式齒輪箱由變速機(jī)構(gòu)(CVP)和雙行星齒輪組組成。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在一種模式內(nèi)的正常操作期間，每次IVT或OD或DIR離合器中的僅一個(gè)和FWD或REV離合器中的一個(gè)活動(dòng)或閉合。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，IVT和OD離合器兩者或IVT和DIR離合器兩者或DIR和OD離合器兩者、以及FWD離合器和REV離合器兩者均可在模式之間的轉(zhuǎn)變期間或在制動(dòng)期間為活動(dòng)的。

本文提供了一種基于具有方向級(jí)的三模式齒輪箱的可變變速器，該變速器包括：輸入軸；變速機(jī)構(gòu)(CVP)，其包括傳動(dòng)地接合到輸入軸的輸入圈組件，以及輸出圈組件；單行星齒輪組，其包括直接(DIR)驅(qū)動(dòng)離合器，和行星齒輪組元件，即：太陽齒輪、一組行星齒輪、齒輪架和齒圈；其中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)連接到第一太陽輪，并且其中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)也可以連接到可選的第一齒輪比；無限可變變速器(IVT)離合器和超速驅(qū)動(dòng)(OD)離合器，它們在動(dòng)力源(ICE)和變速機(jī)構(gòu)之間連結(jié)到輸入軸；其中，ICE通過第二齒輪比且通過OD離合器的輸出連接到齒輪架；并且其中，IVT離合器的輸出通過第三齒輪比連接到齒輪架；(輸出)齒圈傳動(dòng)地接合到前進(jìn)(FWD)離合器的第一部分和倒檔惰輪軸(REV-IS)，其中，倒檔惰輪軸(REV-IS)通過倒檔(REV)離合器連接到可變變速器的輸出。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，可選的第一齒輪比在變速機(jī)構(gòu)(CVP)之前、或在變速機(jī)構(gòu)(CVP)和第一太陽齒輪之間連接到變速器，或者不包括在變速器中。

在一些實(shí)施例中，可變變速器包括三種操作模式，這些模式包括：動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式；直接驅(qū)動(dòng)(DIR)模式；和動(dòng)力分流(OD)模式。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式允許從負(fù)比率向有動(dòng)力的空檔比率和正比率的無縫比率切換。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，存在動(dòng)力再循環(huán)，以便提供接近或等于零的速度比率。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，直接驅(qū)動(dòng)模式包括：直接(DIR)驅(qū)動(dòng)離合器，其被構(gòu)造成將行星齒輪組的任意兩個(gè)元件鎖定到彼此。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，所述任意兩個(gè)元件根據(jù)設(shè)置到變速器的物理約束任意選擇。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，動(dòng)力分流(OD)模式提供高速度并增加變速器的齒輪比范圍。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，REV離合器在制動(dòng)和方向切換期間提供負(fù)速度和同步。在可變變速器的一些實(shí)施例中，F(xiàn)WD離合器在制動(dòng)和方向切換期間提供正速度和同步。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)始終直接連接到動(dòng)力源(ICE)和太陽齒輪。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式下操作時(shí)，齒輪架通過第三齒輪比連接到ICE并以恒定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在直接驅(qū)動(dòng)模式下操作時(shí)，雙行星齒輪組鎖定在1:1的比率并且所有動(dòng)力都流過CVP。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在動(dòng)力分流(OD)模式下操作時(shí)，齒輪架以動(dòng)力源(ICE)的速度乘以第二齒輪比(OD比率)的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，三模式齒輪箱由變速機(jī)構(gòu)(CVP)和單行星齒輪組組成。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在一種模式內(nèi)的正常操作期間，每次IVT或OD或DIR離合器中的僅一個(gè)和FWD或REV離合器中的一個(gè)活動(dòng)或閉合。在可變變速器的一些實(shí)施例中，IVT和OD離合器兩者或IVT和DIR離合器兩者或DIR和OD離合器兩者、以及FWD離合器和REV離合器兩者均可在模式之間的轉(zhuǎn)變期間或在制動(dòng)期間為活動(dòng)的。

本文提供了一種基于具有方向級(jí)的兩模式齒輪箱的可變變速器，該變速器包括：輸入軸；變速機(jī)構(gòu)(CVP)，其包括傳動(dòng)地接合到輸入軸的輸入圈組件，以及輸出圈組件；單行星齒輪組，其包括直接(DIR)驅(qū)動(dòng)離合器、和行星齒輪組元件，即：太陽齒輪、一組行星齒輪、齒輪架和齒圈，其中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)連接到太陽輪，并且其中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)也可以連接到可選的第一齒輪比；無限可變變速器(IVT)離合器，其在動(dòng)力源(ICE)和變速機(jī)構(gòu)之間連結(jié)到輸入軸；其中，ICE通過第二齒輪比且通過IVT離合器的輸出連接到齒輪架；(輸出)齒圈傳動(dòng)地接合到前進(jìn)(FWD)離合器的第一部分和倒檔惰輪軸(REV-IS)，其中，倒檔惰輪軸(REV-IS)通過倒檔(REV)離合器連接到可變變速器的輸出。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，可選的第一齒輪比在變速機(jī)構(gòu)(CVP)之前、或在變速機(jī)構(gòu)(CVP)和第一太陽齒輪之間連接到變速器，或者不包括在變速器中。

在一些實(shí)施例中，可變變速器包括兩種操作模式，這些模式包括：動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式；和直接驅(qū)動(dòng)(DIR)模式。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式允許在IVT模式和直接驅(qū)動(dòng)模式之間的無縫比率切換。在可變變速器的一些實(shí)施例中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。在可變變速器的一些實(shí)施例中，存在動(dòng)力再循環(huán)，以便提供接近或等于零的速度比率。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，直接驅(qū)動(dòng)模式包括：直接(DIR)驅(qū)動(dòng)離合器，其被構(gòu)造成將行星齒輪組的任意兩個(gè)元件鎖定到彼此。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，所述任意兩個(gè)元件根據(jù)設(shè)置到變速器的物理約束任意選擇。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，REV離合器在制動(dòng)和方向切換期間提供負(fù)速度和同步。在可變變速器的一些實(shí)施例中，F(xiàn)WD離合器在制動(dòng)和方向切換期間提供正速度和同步。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)在IVT模式和直接驅(qū)動(dòng)模式兩者下均連接到行星齒輪組的太陽輪。在可變變速器的一些實(shí)施例中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)始終連接到動(dòng)力源(ICE)和太陽齒輪。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式下操作時(shí)，齒輪架通過第二齒輪比連接到ICE并以恒定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在直接驅(qū)動(dòng)模式下操作時(shí)，行星齒輪組鎖定在1:1的比率并且所有動(dòng)力都流過CVP并且以相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，兩模式齒輪箱由變速機(jī)構(gòu)(CVP)和單行星齒輪組組成。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在一種模式內(nèi)的正常操作期間，僅IVT離合器或DIR離合器和FWD離合器或REV離合器活動(dòng)或閉合。在可變變速器的一些實(shí)施例中，IVT離合器和DIR離合器兩者以及FWD離合器和REV離合器兩者均可在模式之間的轉(zhuǎn)變期間或在制動(dòng)期間為活動(dòng)的。

本文提供了基于多模式操作的三種構(gòu)型。這些構(gòu)型基于三模式解決方案，每種模式通過在接合一離合器/制動(dòng)器的同時(shí)釋放其它來選擇。行星齒輪組與CVP一起是這些構(gòu)型的中心部分。

這些構(gòu)型的中心部分是變速機(jī)構(gòu)。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。簡單或復(fù)合行星齒輪組與簡單的CVP變速機(jī)構(gòu)結(jié)合使用提供了諸如靜止和倒檔的IVT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VT功能滿足起動(dòng)功能的需要。然而，這些裝置可能被添加以允許安全分離或起動(dòng)具有減小的負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)。在行星齒輪組后的比率(比率SR_AR)需要實(shí)現(xiàn)車輛的最大速度和扭矩。變速器的輸出在行星齒輪組的外部圈元件上提供。

本文提供了一種基于多模式操作的可變變速器，該變速器包括：輸入軸；第一離合器的第一部分，其傳動(dòng)地接合到輸入軸；第一齒輪比的第一齒輪，其傳動(dòng)地接合在輸入軸周圍；其中，第一齒輪比包括傳動(dòng)地接合到第二齒輪的第一齒輪，其中，第二齒輪接合偏心軸且以偏心軸為中心；中空軸，其以輸入軸為中心，包括第一離合器的第二部分、第二離合器的第三部分和第二齒輪比的第三齒輪，所述第一離合器的第二部分傳動(dòng)地接合到中空軸，第二離合器的第三部分傳動(dòng)地接合到中空軸，并且第二齒輪比的第三齒輪傳動(dòng)地接合到中空軸；其中，第二齒輪比包括傳動(dòng)地接合到第四齒輪的第三齒輪；第二離合器的第四部分以輸入軸為中心且固定到殼體；變速機(jī)構(gòu)(CVP)，其以偏心軸為中心且包括傳動(dòng)地接合到第二齒輪的輸入圈組件、和傳動(dòng)地接合到偏心軸的輸出圈組件；其中，偏心軸傳動(dòng)地接合到行星齒輪組的太陽齒輪；行星齒輪組包括：傳動(dòng)地接合到一組行星齒輪的太陽齒輪、齒輪架和由行星齒輪接合的齒圈，其中，齒圈傳動(dòng)地接合到車輛的輸出和以偏心軸為中心的第三離合器的第五部分；并且其中，齒輪架連接到第二齒輪比的第四齒輪，其中，第四齒輪接合偏心軸并以偏心軸為中心并且傳動(dòng)地接合到第三齒輪和第三離合器的第六部分。

在一些實(shí)施例中，第一離合器為IVT離合器。在一些實(shí)施例中，第二離合器為倒檔離合器。在一些實(shí)施例中，第三離合器為前進(jìn)離合器。

在一些實(shí)施例中，第二齒輪比的第三齒輪在第一離合器和第三離合器之間連接到變速器。然而，應(yīng)該指出，在不改變變速器的功能的情況下，離合器和齒輪的布置可交替地布置。

在一些實(shí)施例中，可變變速器包括三種操作模式，這些模式包括：直接驅(qū)動(dòng)前進(jìn)(FWD)模式；直接驅(qū)動(dòng)倒檔(REV)模式；和動(dòng)力分流(IVT)模式。

在一些實(shí)施例中，動(dòng)力分流(IVT)模式允許從負(fù)比率向有動(dòng)力的空檔比率和正比率的無縫比率切換。在一些實(shí)施例中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。在一些實(shí)施例中，IVT動(dòng)力分流模式能夠在前進(jìn)方向和倒退方向上提供低速度。在一些實(shí)施例中，IVT動(dòng)力分流模式提供有動(dòng)力的空檔模式。在另一些實(shí)施例中，當(dāng)在動(dòng)力分流(IVT)模式下操作時(shí)，根據(jù)CVP比率，傳遞通過變速機(jī)構(gòu)(CVP)的動(dòng)力的量可以大于、等于或小于源自動(dòng)力源的動(dòng)力的量。

在可變變速器的其它實(shí)施例中，直接驅(qū)動(dòng)FWD模式的接合包括：啟動(dòng)第三離合器以將行星齒輪組的兩個(gè)元件鎖定到彼此。在一些實(shí)施例中，這兩個(gè)元件根據(jù)設(shè)置到變速器的物理約束任意選擇。在一些實(shí)施例中，行星齒輪組的所得到的直接驅(qū)動(dòng)比率為1:1。在其它實(shí)施例中，變速器在FWD模式下的比率是第一齒輪比和CVP比率的結(jié)果。

在可變變速器的另一些實(shí)施例中，直接驅(qū)動(dòng)REV模式的接合包括：通過輸入軸和CVP驅(qū)動(dòng)引入的動(dòng)力源，以及啟動(dòng)第二離合器以將行星齒輪組的齒輪架接地，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)比率。在一些實(shí)施例中，行星齒輪在直接驅(qū)動(dòng)REV模式下僅用作減速比率。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，第二離合器在制動(dòng)和方向切換期間提供負(fù)速度和同步。在一些實(shí)施例中，第三離合器在制動(dòng)和方向切換期間提供正速度和同步。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，第一齒輪比為加速比率。在一些實(shí)施例中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)始終直接連接到加速比率和行星齒輪組的太陽齒輪。

當(dāng)在動(dòng)力分流(IVT)模式下操作時(shí)，在可變變速器的一些實(shí)施例中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)直接連接到加速比率和行星齒輪組的太陽齒輪，并且齒輪架通過第一離合器和第二齒輪比連接到ICE。

在一些實(shí)施例中，當(dāng)在一種模式內(nèi)的正常操作期間，每次第一離合器、第二離合器或第三離合器中的僅一個(gè)活動(dòng)或閉合。

在一些實(shí)施例中，第三離合器和第一離合器兩者或第一離合器和第二離合器兩者在模式之間的轉(zhuǎn)變期間均可為活動(dòng)的。

在一些實(shí)施例中，第一離合器、第二離合器和第三離合器三者在制動(dòng)期間均可為活動(dòng)的。

在一些實(shí)施例中，行星齒輪組為復(fù)合行星齒輪組，其還包括至少第二組行星齒輪。

本文提供了一種基于多模式操作的可變變速器，該變速器包括：輸入軸；第一離合器的第一部分，其傳動(dòng)地接合到輸入軸；第二離合器的第三部分，其傳動(dòng)地接合到輸入軸；第一齒輪比的第一齒輪，其傳動(dòng)地接合在輸入軸周圍；其中，第一齒輪比包括傳動(dòng)地接合到第二齒輪的第一齒輪和以偏心軸為中心的第二齒輪；第一中空軸，其以輸入軸為中心且傳動(dòng)地接合到第一離合器的第二部分和第三齒輪；第二中空軸，其以輸入軸為中心且傳動(dòng)地接合到第二離合器的第四部分和第五齒輪；變速機(jī)構(gòu)(CVP)，其以偏心軸為中心且包括傳動(dòng)地接合到第二齒輪的輸入圈組件和傳動(dòng)地接合到偏心軸的輸出圈組件；其中，偏心軸傳動(dòng)地接合到行星齒輪組的太陽齒輪；行星齒輪組包括：傳動(dòng)地接合到一組行星齒輪的太陽齒輪、齒輪架和由行星齒輪接合的齒圈；其中，齒圈傳動(dòng)地接合到車輛的輸出；并且其中，齒輪架傳動(dòng)地接合到第六齒輪、第四齒輪和位于副軸上的第三離合器的第五部分；其中，第二齒輪比包括傳動(dòng)地接合到第三齒輪的第四齒輪；其中，第三齒輪比包括傳動(dòng)地接合到第五齒輪的第六齒輪；其中，第三離合器的第六部分固定到殼體。

在一些實(shí)施例中，第一離合器為IVT離合器。在一些實(shí)施例中，第二離合器為前進(jìn)離合器。在一些實(shí)施例中，第三離合器為倒檔離合器。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，第二齒輪比和第三齒輪比在第一離合器和第二離合器之間連接到變速器。然而，應(yīng)該指出，在不改變變速器的功能的情況下，中空軸、離合器和齒輪的布置可交替地布置。還值得指出的是，中空軸和離合器也可設(shè)置在偏心軸上而不是輸入軸上，因?yàn)殡x合器的功能是中斷動(dòng)力路徑。

在一些實(shí)施例中，可變變速器包括三種操作模式，這些模式包括：動(dòng)力分流前進(jìn)(FWD)模式；直接驅(qū)動(dòng)倒檔(REV)模式；和動(dòng)力分流(IVT)模式。

在一些實(shí)施例中，動(dòng)力分流(IVT)模式提供從負(fù)比率向有動(dòng)力的空檔比率和正比率的無縫比率切換。在一些實(shí)施例中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。

在一些實(shí)施例中，IVT動(dòng)力分流模式能夠在前進(jìn)方向和倒退方向上提供低速度。在一些實(shí)施例中，IVT動(dòng)力分流模式提供有動(dòng)力的空檔模式。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，F(xiàn)WD模式的接合包括：啟動(dòng)第二離合器以將輸入軸通過第三齒輪比連接到齒輪架。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，直接驅(qū)動(dòng)REV模式的接合包括：通過輸入軸和CVP驅(qū)動(dòng)引入的動(dòng)力源，以及啟動(dòng)第三離合器以將行星齒輪組的齒輪架接地，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)比率。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，行星齒輪在直接驅(qū)動(dòng)REV模式下僅用作減速比率。在一些實(shí)施例中，第三離合器在制動(dòng)和方向切換期間提供負(fù)速度和同步。

在一些實(shí)施例中，第二離合器在制動(dòng)和方向切換期間提供正速度和同步。

在一些實(shí)施例中，第一齒輪比為加速比率。在一些實(shí)施例中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)始終直接連接到加速比率和行星齒輪組的太陽齒輪。

當(dāng)在動(dòng)力分流(IVT)模式下操作時(shí)，在可變變速器的一些實(shí)施例中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)直接連接到加速比率和行星齒輪組的太陽齒輪，并且齒輪架通過第一離合器和第二齒輪比連接到ICE。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在一種模式內(nèi)的正常操作期間，每次第一離合器、第二離合器或第三離合器中的僅一個(gè)活動(dòng)或閉合。在其它實(shí)施例中，第三離合器和第一離合器兩者或第一離合器和第二離合器兩者在模式之間轉(zhuǎn)變期間均可為活動(dòng)的。在另一些實(shí)施例中，第一離合器、第二離合器和第三離合器三者在制動(dòng)期間均可為活動(dòng)的。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，行星齒輪組為復(fù)合行星齒輪組，其還包括第二組行星齒輪。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在動(dòng)力分流(IVT)或前進(jìn)(FWD)模式下操作時(shí)，根據(jù)CVP比率，傳遞通過變速機(jī)構(gòu)(CVP)的動(dòng)力的量可以大于、等于或小于源自動(dòng)力源的動(dòng)力的量。

本文提供了一種基于多模式操作的可變變速器，該變速器包括：輸入軸；第一離合器的第一部分，其傳動(dòng)地接合到輸入軸；第一齒輪比的第一齒輪，其傳動(dòng)地接合在輸入軸周圍；第二齒輪比的第三齒輪，其傳動(dòng)地接合在輸入軸周圍；其中，第一齒輪比包括傳動(dòng)地接合到第二齒輪的第一齒輪和以偏心軸為中心的第二齒輪；變速機(jī)構(gòu)(CVP)，其以偏心軸為中心且包括傳動(dòng)地接合到第二齒輪的輸入圈組件和傳動(dòng)地接合到偏心軸的輸出圈組件；其中，偏心軸傳動(dòng)地接合到行星齒輪組的太陽齒輪；行星齒輪組包括：傳動(dòng)地接合到一組行星齒輪的太陽齒輪、齒輪架和由行星驅(qū)動(dòng)的齒圈，其中，齒圈傳動(dòng)地接合到車輛的輸出；并且其中，齒輪架傳動(dòng)地接合到第二離合器的第三部分、第三離合器的第五部分和第四齒輪比的第八齒輪；第一中空軸，其以偏心軸為中心，且傳動(dòng)地接合到第二離合器的第四部分和第二齒輪比的第四齒輪；第二中空軸，其以偏心軸為中心，且傳動(dòng)地接合到第三離合器的第六部分和第三齒輪比的第六齒輪；以及第三中空軸，其以輸入軸為中心，且傳動(dòng)地接合到第一離合器的第二部分和第四齒輪比的第九齒輪；惰輪軸，其傳動(dòng)地接合到第二齒輪比的第五齒輪和第三齒輪比的第七齒輪；其中，第二齒輪比包括第三齒輪、第四齒輪和第五齒輪；并且其中，第三齒輪傳動(dòng)地接合到第四齒輪和第五齒輪；其中，第三齒輪比包括第六齒輪和第七齒輪；并且第六齒輪傳動(dòng)地接合到第七齒輪；并且其中，第四齒輪比包括第八齒輪和第九齒輪；并且第八齒輪傳動(dòng)地接合到第九齒輪。

在一些實(shí)施例中，第一離合器為IVT離合器。在一些實(shí)施例中，第二離合器為前進(jìn)離合器。在一些實(shí)施例中，第三離合器為倒檔離合器。在一些實(shí)施例中，第一齒輪比、第二齒輪比和第三齒輪比在IVT離合器之后連接到輸入軸。然而，還應(yīng)該指出，在不改變變速器的功能的情況下，中空軸、離合器和齒輪的布置可交替地布置。還值得指出的是，中空軸和離合器也可設(shè)置在偏心軸而不是輸入軸上，因?yàn)殡x合器的功能是中斷動(dòng)力路徑。

在一些實(shí)施例中，可變變速器包括三種操作模式，這些模式包括：動(dòng)力分流前進(jìn)(FWD)模式；動(dòng)力分流倒檔(REV)模式；和動(dòng)力分流(IVT)模式。

在一些實(shí)施例中，動(dòng)力分流(IVT)模式允許從負(fù)比率向有動(dòng)力的空檔比率和正比率的無縫比率切換。在一些實(shí)施例中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。在一些實(shí)施例中，IVT模式提供有動(dòng)力的空檔模式。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，動(dòng)力分流FWD模式的接合包括：啟動(dòng)第二離合器以將齒輪架通過第二齒輪比連接到ICE。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，動(dòng)力分流REV模式的接合包括：啟動(dòng)第三離合器以將齒輪架通過第二齒輪比和第三齒輪比連接到ICE。

在一些實(shí)施例中，第三離合器在制動(dòng)和方向切換期間提供負(fù)速度和同步。在一些實(shí)施例中，第二離合器在制動(dòng)和方向切換期間提供正速度和同步。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在動(dòng)力分流(IVT)模式下操作時(shí)，變速機(jī)構(gòu)(CVP)直接連接到加速比率和行星齒輪組的太陽齒輪，并且齒輪架通過第一離合器和第四齒輪比連接到ICE。在一些實(shí)施例中，當(dāng)在一種模式內(nèi)的正常操作期間，每次第一離合器、第二離合器或第三離合器中的僅一個(gè)活動(dòng)或閉合。在其它實(shí)施例中，第三離合器和第一離合器兩者或第一離合器和第二離合器兩者在模式之間轉(zhuǎn)變期間均可為活動(dòng)的。在可變變速器的另一些實(shí)施例中，第一離合器、第二離合器和第三離合器三者在制動(dòng)期間均可為活動(dòng)的。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，行星齒輪組為復(fù)合行星齒輪組，其還包括至少第二組行星齒輪。

在一些實(shí)施例中，本文所述可變變速器還包括扭力阻尼器，其中，所述扭力阻尼器位于輸入動(dòng)力源和輸入軸之間，以避免或減少將扭矩峰值和振動(dòng)從輸入動(dòng)力源傳遞至輸入軸、第一離合器、第二離合器、第三離合器、變速機(jī)構(gòu)和行星齒輪組中的一者或多者。在一些實(shí)施例中，扭力阻尼器與離合器聯(lián)接。

本文提供了包括牽引流體潤滑劑的可變行星齒輪變速器的實(shí)施例。

在本文所述可變變速器的一些實(shí)施例中，輸入動(dòng)力源包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(ICE)。

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是示例性三模式齒輪箱的說明性視圖，其具有方向級(jí)和兩個(gè)簡單行星齒輪組或雙行星齒輪組，示出了由齒輪箱的第一級(jí)提供的三種模式。

圖5是圖4中所示行星齒輪組的速度圖的說明性視圖。

圖6是圖4的構(gòu)型的物理布局的說明性視圖。

圖7是三模式齒輪箱的另一個(gè)說明性視圖，其具有方向級(jí)和單行星齒輪組，示出了由齒輪箱的第一級(jí)提供的三種模式。

圖8是圖7中所示行星齒輪組的速度圖的說明性視圖。

圖9是圖7的構(gòu)型的物理布局的說明性視圖。

圖10是示例性兩模式齒輪箱的說明性視圖，其具有離合器和單行星齒輪組，示出了由齒輪箱的第一級(jí)提供的兩種模式。

圖11是圖10中所示行星齒輪組的速度圖的說明性視圖。

圖12是圖10的構(gòu)型的物理布局的說明性視圖。

圖13是帶有鎖定的行星齒輪組的示例性直接驅(qū)動(dòng)前進(jìn)(FWD)模式的說明性視圖。

圖14是帶有接地的行星齒輪組齒輪架的示例性直接驅(qū)動(dòng)倒檔(REV)模式的說明性視圖，其中太陽齒輪、齒圈和行星均具有非零速度。

圖15是示例性無限可變行星(IVT)動(dòng)力分流模式的說明性視圖，其中CVP仍連接到太陽，但發(fā)動(dòng)機(jī)也通過比率連接到行星齒輪組的齒輪架。

圖16是示例性變速器構(gòu)型的速度圖的說明性視圖，該變速器構(gòu)型具有兩種直接驅(qū)動(dòng)模式和一種動(dòng)力分流模式。

圖17是圖16所示變速器構(gòu)型的物理布局的說明性視圖，其包括兩種直接驅(qū)動(dòng)模式和一種動(dòng)力分流模式。

圖18是示例性變速器構(gòu)型的速度圖的說明性視圖，該變速器構(gòu)型具有一種直接驅(qū)動(dòng)模式和兩種動(dòng)力分流模式。

圖19是圖18所示變速器構(gòu)型的物理布局的說明性視圖，其包括一種直接驅(qū)動(dòng)模式和兩種動(dòng)力分流模式。

圖20是示例性變速器構(gòu)型的速度圖的說明性視圖，其具有三種動(dòng)力分流模式。

圖21是圖20所示變速器構(gòu)型的物理布局的說明性視圖，其包括三種動(dòng)力分流模式。

具體實(shí)施方式

連續(xù)可變變速器速度比率可具有提供從低速度比率到高速度比率的更平滑且連續(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)面式和圓錐式。CVT的原理在于，它通過以無級(jí)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。CVT的具體用途是無限可變變速器或IVT。在CVT局限于正速度比率的情況下，IVT構(gòu)型可連續(xù)地執(zhí)行空檔和甚至倒檔比率。在一些傳動(dòng)系構(gòu)型中，CVT可用作IVT。

本文提供了基于針對連續(xù)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。

如圖1所示，本文所用CVT的類型由多個(gè)變速機(jī)構(gòu)球997(根據(jù)應(yīng)用)、兩個(gè)盤(輸入盤995、輸出盤996)或環(huán)形圈，每個(gè)環(huán)形圈具有接合變速機(jī)構(gòu)球997的接合部分。接合部分可以與變速機(jī)構(gòu)球997形成圓錐或環(huán)面凸形或凹形的表面接觸，以作為輸入和輸出。CVT可包括惰輪999，其接觸球997，也在圖1中示出。變速機(jī)構(gòu)球997安裝在輪軸998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)球的輪軸998傾斜來改變比率。也存在其它類型的球型CVT，例如由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。球型CVT的一般工作原理在圖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率。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)的位置從低速驅(qū)動(dòng)向超速驅(qū)動(dòng)變化的“速度比率”。因此，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。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，就能切換齒輪比。

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(patch)傳遞扭矩。各球以圓形陣列圍繞中心惰輪(太陽輪)放置并且接觸單獨(dú)(分開)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。

CVT的主要工作原理在于，它通過無縫地改變隨車輛速度變化的傳動(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)。此外，如果需要更高的加速度/性能，CVT也可切換至提供更大動(dòng)力的比率。CVT可在絲毫不中斷動(dòng)力流的情況下將比率從最小值變?yōu)樽畲笾担幌裨诒嚷是袚Q期間造成顛簸的常規(guī)變速器那樣。CVT的具體用途是無限可變變速器或IVT。CVT局限于正速度比率，而IVT構(gòu)型可連續(xù)地執(zhí)行空檔和甚至倒檔比率。在一些傳動(dòng)系構(gòu)型中，CVT也可用作IVT。

一個(gè)典型的CVT設(shè)計(jì)例子是"VariGlide"技術(shù)，它代表一種滾動(dòng)牽引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過剪切薄流體膜而在輸入和輸出滾動(dòng)表面之間傳遞力。由于其類似于行星齒輪系統(tǒng)的操作，該技術(shù)被稱為“連續(xù)可變行星齒輪”(CVP)。該系統(tǒng)由下列部分組成：輸入盤(圈)，其由動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)；輸出盤(圈)，其驅(qū)動(dòng)CVP輸出；和一組球，其在其自己的輪軸上旋轉(zhuǎn)，并且裝配在這兩個(gè)盤之間；以及中心太陽輪，如圖1所示。

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。來自輸入動(dòng)力源的扭矩在輸入圈、球和輸出圈之間利用牽引流體的薄層(也稱為彈性流體動(dòng)力潤滑(EHL))被傳遞。盤被緊密地夾緊到球上，以獲得傳遞扭矩所需的夾緊力。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)，流體會(huì)經(jīng)歷向彈性固體的幾乎瞬時(shí)的相變。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進(jìn)而是扭矩。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)滾動(dòng)元件旋轉(zhuǎn)時(shí)，這些元件實(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，從而在低速驅(qū)動(dòng)和超速驅(qū)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。

本文所述本發(fā)明的實(shí)施例將在諸如小型輪式裝載機(jī)的小型非公路應(yīng)用中使用，其具有寬的速度范圍和較高的輪緣牽引力要求，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)。

本文所述本發(fā)明的實(shí)施例還會(huì)有許多其它應(yīng)用。例如，雖然對非公路車輛應(yīng)用進(jìn)行了引用，但本文所述連續(xù)可變變速器可在其中存在寬的速度范圍和/或較高的輪緣牽引力要求的許多應(yīng)用中使用，例如，越野休閑車(或其它跨界車)、軍用車輛和其它重型應(yīng)用。

用于非公路(OH)車輛300的典型傳動(dòng)系在下圖3中示出。CVT 305用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)變速器，并且位于發(fā)動(dòng)機(jī)(ICE)301或內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)或其它動(dòng)力源和差速器302之間，如圖3所示。在發(fā)動(dòng)機(jī)301和CVT 305之間可以引入扭力阻尼器303(備選地稱為阻尼器)，以避免傳遞會(huì)損壞CVT 305的扭矩峰值和振動(dòng)。在一些構(gòu)型中，該阻尼器303可與離合器304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。在該布局中，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)。

除了以上構(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)也是可能的。通過添加多個(gè)齒輪、離合器和簡單或復(fù)合行星，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。

本文提供了基于兩級(jí)齒輪箱的三種構(gòu)型。第一級(jí)提供多模式構(gòu)型，該構(gòu)型結(jié)合動(dòng)力分流模式(IVT(帶有齒輪傳動(dòng)空檔功能)和超速驅(qū)動(dòng)(OD))以及直接驅(qū)動(dòng)模式。第二級(jí)是方向級(jí)，以利用一對方向離合器選擇前進(jìn)或倒檔行駛。三種構(gòu)型之間的主要區(qū)別涉及第一級(jí)和尤其模式及其部件的數(shù)量。

第一構(gòu)型(備選地稱為3*2模式-寬構(gòu)型)基于具有方向級(jí)的三模式齒輪箱。在三種模式之間的切換設(shè)計(jì)成平穩(wěn)且不明顯的。在前進(jìn)和倒檔離合器之間的切換通常將發(fā)生在零速度附近，同時(shí)IVT功能將提供有動(dòng)力的空檔模式。

圖4示出了由齒輪箱的第一級(jí)提供的三種模式。齒輪箱由CVP變速機(jī)構(gòu)和兩個(gè)簡單行星齒輪組(備選地稱為雙行星齒輪組)組成。幾種行星齒輪構(gòu)型可以用來提供相同的功能，然而，圖4-圖6中所用示例為雙太陽輪行星齒輪，其太陽輪連接到彼此。

CVP輸出在所有模式下均連接到雙行星齒輪的雙太陽輪。除了1之外的附加比率可在CVP的任一側(cè)上(在CVP和太陽輪或發(fā)動(dòng)機(jī)之間)添加，如圖4所示。附加比率將僅略微改變總比率，從而保持該構(gòu)型的相同工作原理。行星齒輪組的第一圈連接到前進(jìn)離合器和倒檔離合器，離合器最終將圈在所有三種模式下均連接到變速器的輸出。

第一模式是稱為無限可變變速器(IVT)的動(dòng)力再循環(huán)模式，因?yàn)樗试S從負(fù)比率向有動(dòng)力的空檔和前進(jìn)速度比率的無縫比率切換。在該模式下，第一齒輪架/第二圈通過齒輪比連接到ICE，即：“速度比率IVT”。在該模式下，動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。一些動(dòng)力再循環(huán)將存在，以便提供接近零的速度比率。

第二模式是直接驅(qū)動(dòng)模式，其中第一行星齒輪組的兩個(gè)元件連接到彼此。這樣，行星齒輪組鎖定在1:1的比率并且所有動(dòng)力都流過CVP。應(yīng)當(dāng)指出，待鎖定的行星齒輪組元件被任意選擇，并且可以根據(jù)物理約束或其它考慮而改變。

第三模式是稱為超速驅(qū)動(dòng)(OD)模式的動(dòng)力分流模式，因?yàn)樗峁└咚俣炔⒃黾幼兯倨鞯凝X輪比范圍。在該模式下，第二齒輪架通過另一個(gè)齒輪比連接到ICE，即：“速度比率OD”。類似于第一模式，動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。

鄰近這三種模式，在制動(dòng)和方向切換期間，兩個(gè)離合器提供正速度和負(fù)速度，加上所需的同步。因此，在前進(jìn)離合器接合的IVT模式和倒檔離合器接合的IVT模式之間需要一些重疊。該范圍也將提供有動(dòng)力的空檔功能。

提供該構(gòu)型的可變比率的主要部件是此前所述的CVP變速機(jī)構(gòu)。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。由于兩個(gè)簡單行星齒輪組，該構(gòu)型能夠通過僅使用簡單的CVP變速機(jī)構(gòu)而提供如在IVT中那樣的零速度和倒檔比率。不需要如滑動(dòng)離合器或變矩器的起動(dòng)裝置，因?yàn)镮VT功能可能解決起動(dòng)功能問題。然而，附加部件可能對于“安全斷開”或“發(fā)動(dòng)機(jī)斷開”功能是必要的。在行星之后的比率(比率SR_AR)是必要的，以確保車輛的最大速度和扭矩要求仍能被實(shí)現(xiàn)。變速器的輸出在行星齒輪組的外部(即，圈)元件上實(shí)現(xiàn)。

圖5示出了在此構(gòu)型內(nèi)使用的兩個(gè)簡單行星齒輪組的速度圖。四個(gè)水平軸線自下而上分別表示雙太陽輪旋轉(zhuǎn)速度501、第二齒輪架旋轉(zhuǎn)速度502、第二齒輪架/第一圈旋轉(zhuǎn)速度503和第一圈旋轉(zhuǎn)速度504。

第一圈始終用作行星齒輪組的輸出并且在離開輪軸之前到達(dá)方向級(jí)。CVP輸入始終連接到ICE，并且CVP輸出在另一側(cè)上始終連接到兩個(gè)簡單行星齒輪組的公共太陽齒輪；然而，除了1之外的比率可以存在于CVP的兩側(cè)上?？捎蒀VP僅通過調(diào)整其比率達(dá)到的速度在太陽輪軸線上示出為粗體區(qū)域507。

在IVT模式下，第二圈通過齒輪比505連接到ICE且因此始終以恒定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。第一級(jí)的輸出因此提供可看作在第一軸線上的區(qū)域506的速度。如果前進(jìn)離合器接合，CVP的最大速度比率對應(yīng)于在輸出508處略負(fù)的速度，而CVP中的最小速度比率使IVT模式達(dá)到其最大正速度509。

在直接驅(qū)動(dòng)模式下，行星齒輪組鎖定在1:1的比率，并且第一級(jí)的輸出因此正以與CVP輸出相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。該模式在速度圖上的區(qū)域510中示出。

超速驅(qū)動(dòng)模式由特征511示出且類似于IVT模式，第二齒輪架以發(fā)動(dòng)機(jī)速度乘以超速驅(qū)動(dòng)比率512的速度轉(zhuǎn)動(dòng)且提供超速驅(qū)動(dòng)輸出。

變速器的第二級(jí)由兩個(gè)簡單離合器構(gòu)成以選擇前進(jìn)或倒檔。通過接合倒檔離合器，所示三個(gè)區(qū)域?qū)⑨槍Φ箼n區(qū)域體現(xiàn)為在速度圖上的區(qū)域513中所示那樣。因此在兩種IVT模式之間可獲得小的重疊，如上文所解釋那樣。

在三種模式之間的切換設(shè)計(jì)成平穩(wěn)且同步的，這意味著CVP比率以及所有其它部件的速度在模式切換之前、期間和之后將保持相同。

圖6示出了該構(gòu)型600的物理布局的示例。該視圖從車輛的側(cè)面截取。輸入軸105連結(jié)到CVP 601，CVP 601的輸出通過齒輪比602連接到雙簡單行星齒輪組605的第一太陽輪610。直接驅(qū)動(dòng)離合器DIR 614存在于行星齒輪組605中，以將兩個(gè)元件鎖定在一起，并且因此將行星齒輪組設(shè)定至1:1的比率。ICE 100也連結(jié)到IVT模式630和OD模式640的離合器。在OD模式下，ICE速度通過齒輪比645連接到雙簡單行星齒輪組的第二齒輪架622。IVT離合器的輸出連接到雙簡單行星齒輪組的第二圈623，第二圈623連結(jié)到第一齒輪架。雙簡單行星齒輪組的兩個(gè)太陽輪610、620連接到彼此。行星齒輪組的輸出(第一圈613)接著通過惰輪軸670連接到前進(jìn)離合器650的第一部分和倒檔離合器660兩者。這些離合器聯(lián)接到變速器的輸出。

在變速器600的正常操作中，每次第一級(jí)的僅一個(gè)離合器與前進(jìn)離合器或倒檔離合器中的一個(gè)一起閉合。然而，在兩種相鄰模式之間的轉(zhuǎn)變期間，第一級(jí)的兩個(gè)離合器可同時(shí)施加，而不使離合器在同步點(diǎn)打滑。這在制動(dòng)時(shí)也是可能的，以便耗散變速器中的能量。

本文提供了一種帶有方向級(jí)的基于三模式齒輪箱的可變變速器600，該變速器包括：輸入軸105；變速機(jī)構(gòu)(CVP)601，其包括傳動(dòng)地接合到輸入軸的輸入圈組件601a和輸出圈組件601b；雙行星齒輪組605，其包括：直接(DIR)驅(qū)動(dòng)離合器614；第一行星齒輪組，其包括以下元件：第一太陽齒輪610、第一組行星齒輪611、第一齒輪架612和第一齒圈613；以及第二行星齒輪組，其包括以下元件：第二太陽齒輪620、第二組行星齒輪621、第二齒輪架622和第二齒圈623，其中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)輸出601b連接到第一太陽輪610，并且其中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)601也可以連接到可選的第一齒輪比602；無限可變變速器(IVT)離合器630和超速驅(qū)動(dòng)(OD)離合器640，在動(dòng)力源(ICE)100和變速機(jī)構(gòu)之間連結(jié)到輸入軸105；其中，ICE 100通過第二齒輪比645且通過OD離合器的輸出連接到第二齒輪架622；并且其中，IVT離合器的輸出通過連結(jié)到第一齒輪架612的第三齒輪比635連接到第二圈623；第一太陽齒輪610和第二太陽齒輪620連接而形成雙太陽齒輪組；第一齒圈613(輸出)傳動(dòng)地接合到前進(jìn)(FWD)離合器650的第一部分和倒檔惰輪軸670(REV-IS)，其中，倒檔惰輪軸670(REV-IS)通過倒檔(REV)離合器660連接到可變變速器的輸出。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，可選的第一齒輪比602在變速機(jī)構(gòu)(CVP)601之前或在變速機(jī)構(gòu)(CVP)和第一太陽齒輪610之間連接到變速器，或者不包括在變速器中。

在一些實(shí)施例中，可變變速器包括三種操作模式，這些模式包括：動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式；直接驅(qū)動(dòng)模式；和動(dòng)力分流(OD)模式。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式允許從負(fù)比率向有動(dòng)力的空檔比率和正比率的無縫比率切換。在可變變速器的一些實(shí)施例中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。在可變變速器的一些實(shí)施例中，動(dòng)力再循環(huán)存在，以便提供接近或等于零的速度比率。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，直接驅(qū)動(dòng)模式包括：直接(DIR)驅(qū)動(dòng)離合器614，其被構(gòu)造成將第一行星齒輪組的任意兩個(gè)元件鎖定到彼此(610-613)。在可變變速器的一些實(shí)施例中，所述任意兩個(gè)元件根據(jù)設(shè)置到變速器的物理約束任意選擇。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，動(dòng)力分流(OD)模式提供高速度并增加變速器的齒輪比范圍。在可變變速器的一些實(shí)施例中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，REV離合器660在制動(dòng)和方向切換期間提供負(fù)速度和同步。在可變變速器的一些實(shí)施例中，F(xiàn)WD離合器650在制動(dòng)和方向切換期間提供正速度和同步。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)601始終直接連接到動(dòng)力源(ICE)100和雙太陽齒輪組610/620。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式下操作時(shí)，第二齒圈623通過齒輪比635連接到ICE 100并以恒定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在直接驅(qū)動(dòng)模式下操作時(shí)，雙行星齒輪組鎖定在1:1的比率并且所有動(dòng)力都流過CVP。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在動(dòng)力分流(OD)模式下操作時(shí)，第二齒輪架622通過齒輪比645連接到ICE 100并以恒定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，三模式齒輪箱由變速機(jī)構(gòu)(CVP)601和雙行星齒輪組605組成。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在一種模式內(nèi)的正常操作期間，每次IVT離合器630或OD離合器640中的僅一個(gè)和FWD離合器650或REV離合器660中的一個(gè)活動(dòng)或閉合。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，IVT離合器和OD離合器兩者和FWD離合器和REV離合器兩者均可在模式之間的轉(zhuǎn)變期間或在制動(dòng)期間為活動(dòng)的。

第二構(gòu)型(備選地稱為3*2模式-短構(gòu)型)基于具有方向級(jí)的三模式齒輪箱。在三種模式之間的切換設(shè)計(jì)成平穩(wěn)且不明顯的。在前進(jìn)和倒檔離合器之間的切換通常將發(fā)生在零速度附近，同時(shí)IVT功能將提供有動(dòng)力的空檔模式。該構(gòu)型使用單個(gè)簡單行星齒輪組來代替第一構(gòu)型中的雙簡單行星齒輪組。因此，該構(gòu)型的齒輪比范圍將略小，而工作原理將保持相同。

圖7示出了由齒輪箱的第一級(jí)提供的三種模式。齒輪箱由CVP變速機(jī)構(gòu)和單行星齒輪組組成。

在所有模式下，CVP連接到行星齒輪組的太陽輪。附加比率可在CVP的任一側(cè)上(在CVP和太陽輪或發(fā)動(dòng)機(jī)之間)添加，如圖7所示。附加比率將僅略微改變總比率，從而保持該構(gòu)型的相同工作原理。在所有三種模式下，行星齒輪組的圈通過一對方向離合器連接到變速器的輸出。

該構(gòu)型的三種模式在功能上類似于此前的(3*2模式-寬)構(gòu)型，并且包括：稱為無限可變變速器(IVT)的動(dòng)力再循環(huán)模式；直接驅(qū)動(dòng)模式；和稱為超速驅(qū)動(dòng)(OD)的動(dòng)力分流模式。

提供該構(gòu)型的可變比率的主要部件是此前所述CVP變速機(jī)構(gòu)。圖8示出了在該構(gòu)型中使用的(單)行星齒輪組的速度圖。三個(gè)水平軸線自上而下分別表示太陽輪旋轉(zhuǎn)速度801、齒輪架旋轉(zhuǎn)速度802和圈旋轉(zhuǎn)速度803。

該圈始終用作行星齒輪組的輸出并且在離開輪軸之前到達(dá)方向級(jí)。CVP輸入始終連接到ICE，而CVP輸出在另一側(cè)上始終連接到行星齒輪組的太陽輪；然而，某些比率可以存在于CVP的兩側(cè)上。可由CVP僅通過調(diào)整其比率達(dá)到的速度在太陽輪軸線上示出為粗體區(qū)域806。

在IVT模式下，齒輪架通過齒輪比804連接到ICE且因此始終以恒定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。第一級(jí)的輸出因此提供可看作在第一軸線上的區(qū)域807的速度。如果前進(jìn)離合器接合，CVP的最大速度比率對應(yīng)于在輸出808處略負(fù)的速度，而CVP中的最小速度比率使IVT模式達(dá)到其最大正速度809。

在直接驅(qū)動(dòng)模式下，行星齒輪組鎖定在1:1的比率，并且第一級(jí)的輸出因此以與CVP輸出相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。該模式在速度圖上的區(qū)域810中示出。

超速驅(qū)動(dòng)模式以紫色811示出且類似于IVT模式，齒輪架以發(fā)動(dòng)機(jī)速度乘以超速驅(qū)動(dòng)比率805的速度轉(zhuǎn)動(dòng)且提供超速驅(qū)動(dòng)輸出。該設(shè)計(jì)和此前的設(shè)計(jì)在工作原理上的唯一區(qū)別是該OD模式的齒輪比范圍。

變速器的第二級(jí)由兩個(gè)簡單離合器構(gòu)成以選擇前進(jìn)或倒檔。通過接合倒檔離合器，示出為807、810和811的區(qū)域?qū)⑨槍Φ箼n區(qū)域體現(xiàn)為在速度圖上的區(qū)域812中所示那樣。因此在兩種IVT模式之間可獲得小的重疊，如上文所解釋那樣。

圖9示出了該構(gòu)型900的物理布局的示例。該視圖從車輛的側(cè)面截取。動(dòng)力源(ICE)100通過輸入軸105連結(jié)到CVP 901，CVP 901的輸出通過第一齒輪比902連接到行星齒輪組905的太陽輪910。直接驅(qū)動(dòng)離合器DIR 914存在于行星齒輪組中，以將兩個(gè)元件鎖定在一起，并且因此將行星齒輪組設(shè)定至1:1的比率。ICE也連結(jié)到IVT模式和OD模式的離合器。在OD模式下，ICE速度通過第二齒輪比945連接到行星齒輪組的齒輪架。IVT離合器930的輸出連接到行星齒輪組的齒輪架912。行星齒輪組的輸出(圈913)接著通過惰輪軸970連接到前進(jìn)離合器950的第一部分和倒檔離合器960兩者。這些離合器聯(lián)接到變速器的輸出。

在變速器900的正常操作中，每次第一級(jí)的僅一個(gè)離合器與前進(jìn)離合器或倒檔離合器中的一個(gè)一起閉合。然而，在兩種相鄰模式之間的轉(zhuǎn)變期間，第一級(jí)的兩個(gè)離合器可被施加，而不在同步點(diǎn)處打滑。遠(yuǎn)離同步點(diǎn)，附加的離合器將充當(dāng)制動(dòng)器。這在制動(dòng)時(shí)也是可能的，以便耗散變速器中的能量。

本文提供了一種基于具有方向級(jí)的三模式齒輪箱的可變變速器，該變速器包括：輸入軸105；變速機(jī)構(gòu)(CVP)901，其包括傳動(dòng)地接合到輸入軸105的輸入圈組件901a和輸出圈組件901b；單行星齒輪組905，其包括直接(DIR)驅(qū)動(dòng)離合器914和行星齒輪組元件：太陽齒輪910、一組行星齒輪911、齒輪架912和齒圈913；其中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)901連接到第一太陽輪910，并且其中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)901也可以連接到可選的第一齒輪比902；無限可變變速器(IVT)離合器930和超速驅(qū)動(dòng)(OD)離合器940，其在動(dòng)力源(ICE)100和變速機(jī)構(gòu)901之間連結(jié)到輸入軸105；其中，ICE 100通過第二齒輪比945且通過OD離合器940的輸出連接到齒輪架912；并且其中，IVT離合器930的輸出通過第三齒輪比935連接到齒輪架912；(輸出)齒圈913傳動(dòng)地接合到前進(jìn)(FWD)離合器950的第一部分和倒檔惰輪軸(REV-IS)970，其中，倒檔惰輪軸(REV-IS)970通過倒檔(REV)離合器960連接到可變變速器的輸出。

在可變變速器900的一些實(shí)施例中，可選的第一齒輪比902在變速機(jī)構(gòu)(CVP)901之前或在變速機(jī)構(gòu)(CVP)901和第一太陽齒輪910之間連接到變速器，或者不包括在變速器中。

在一些實(shí)施例中，可變變速器900包括三種操作模式，這些模式包括：動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式；直接驅(qū)動(dòng)(DIR)模式；和動(dòng)力分流(OD)模式。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式允許從負(fù)比率向有動(dòng)力的空檔比率和正比率的無縫比率切換。在可變變速器的一些實(shí)施例中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。在可變變速器的一些實(shí)施例中，動(dòng)力再循環(huán)將存在，以便提供接近或等于零的速度比率。

在可變變速器900的一些實(shí)施例中，直接驅(qū)動(dòng)模式包括：直接(DIR)驅(qū)動(dòng)離合器914，其被構(gòu)造成將行星齒輪組905的任意兩個(gè)元件鎖定到彼此。在可變變速器的一些實(shí)施例中，所述任意兩個(gè)元件根據(jù)設(shè)置到變速器的物理約束任意選擇。

在可變變速器900的一些實(shí)施例中，動(dòng)力分流(OD)模式提供高速度并增加變速器的齒輪比范圍。在可變變速器的一些實(shí)施例中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。

在可變變速器900的一些實(shí)施例中，REV離合器960在制動(dòng)和方向切換期間提供負(fù)速度和同步。在可變變速器的一些實(shí)施例中，F(xiàn)WD離合器950在制動(dòng)和方向切換期間提供正速度和同步。

在可變變速器900的一些實(shí)施例中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)901始終直接連接到動(dòng)力源(ICE)100和太陽齒輪910。

在可變變速器900的一些實(shí)施例中，當(dāng)在動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式下操作時(shí)，齒輪架912通過第三齒輪比935連接到ICE 100并以恒定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。

在可變變速器900的一些實(shí)施例中，當(dāng)在直接驅(qū)動(dòng)模式下操作時(shí)，雙行星齒輪組鎖定在1:1的比率并且所有動(dòng)力都流過CVP 901并且以相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。

在可變變速器900的一些實(shí)施例中，當(dāng)在動(dòng)力分流(OD)模式下操作時(shí)，齒輪架912以動(dòng)力源100(ICE)的速度乘以第二齒輪比945(OD比率)的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。

在可變變速器900的一些實(shí)施例中，三模式齒輪箱由變速機(jī)構(gòu)(CVP)901和單行星齒輪組905組成。

在可變變速器900的一些實(shí)施例中，當(dāng)在一種模式內(nèi)的正常操作期間，每次IVT離合器930或OD離合器940中的僅一個(gè)和FWD離合器950或REV離合器960中的一個(gè)活動(dòng)或閉合。在可變變速器的一些實(shí)施例中，IVT離合器930和OD離合器940兩者以及FWD離合器950和REV離合器960兩者均可在模式之間的轉(zhuǎn)變期間或在制動(dòng)期間為活動(dòng)的。

該第三構(gòu)型基于帶有方向級(jí)的兩模式齒輪箱。在兩種模式之間的切換設(shè)計(jì)成平穩(wěn)且不明顯的。在前進(jìn)和倒檔離合器之間的切換通常將發(fā)生在零速度附近，同時(shí)IVT功能將提供有動(dòng)力的空檔模式。該構(gòu)型類似于第二構(gòu)型，其中，超速驅(qū)動(dòng)模式已被移除以簡化設(shè)計(jì)(即，降低成本)。

圖10示出了由齒輪箱的第一級(jí)提供的兩種模式。齒輪箱由CVP變速機(jī)構(gòu)和單行星齒輪組組成。

在兩種模式下，CVP 1201連接到行星齒輪組1205的太陽輪1210。附加比率1202可在CVP1201的任一側(cè)上(在CVP和太陽輪或發(fā)動(dòng)機(jī)之間)添加，如圖10所示。附加比率將僅略微改變總比率，從而保持該構(gòu)型的相同工作原理。在所有三種模式下，行星齒輪組的圈1213通過一對方向離合器1260、1250連接到變速器的輸出。

該構(gòu)型的兩種模式在功能上類似于此前兩種構(gòu)型的兩種第一模式(即，IVT和直接驅(qū)動(dòng))，并且包括：稱為無限可變變速器(IVT)的動(dòng)力分流模式；和直接驅(qū)動(dòng)(低速)模式。如前所述，稱為超速驅(qū)動(dòng)(OD)的動(dòng)力分流模式已從該構(gòu)型移除，以示出較低成本的構(gòu)型。

提供該構(gòu)型的可變比率的主要部件是此前所述CVP變速機(jī)構(gòu)。圖11示出了在該構(gòu)型中使用的行星齒輪組的速度圖。三個(gè)水平軸線自上而下分別表示太陽輪旋轉(zhuǎn)速度1101、齒輪架旋轉(zhuǎn)速度1102和圈旋轉(zhuǎn)速度1103。

該圈始終用作行星齒輪組的輸出并且在離開輪軸之前到達(dá)方向級(jí)。CVP輸入始終連接到ICE，而CVP輸出在另一側(cè)上始終連接到行星齒輪組的太陽輪；然而，除了1之外的比率可以存在于CVP的兩側(cè)上?？捎蒀VP僅通過調(diào)整其比率達(dá)到的速度在太陽輪軸線上示出為粗體區(qū)域1105。

在IVT模式下，齒輪架通過齒輪比1104連接到ICE且因此始終以恒定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。第一級(jí)的輸出因此提供可看作在第一軸線上的區(qū)域1106的速度。如果前進(jìn)離合器接合，CVP的最大速度比率對應(yīng)于在輸出處略負(fù)的速度1107，而CVP中的最小速度比率使IVT模式達(dá)到其最大正速度。

在直接驅(qū)動(dòng)模式下，行星齒輪組鎖定在1:1的比率，并且第一級(jí)的輸出因此以與CVP輸出相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。該模式在速度圖上的區(qū)域1109中示出。

變速器的第二級(jí)由兩個(gè)簡單離合器構(gòu)成以選擇前進(jìn)或倒檔。通過接合倒檔離合器，所示兩個(gè)區(qū)域?qū)⑨槍Φ箼n區(qū)域體現(xiàn)為在速度圖上的區(qū)域1110中所示那樣。因此在兩種IVT模式之間可獲得小的重疊，如上文所解釋那樣。

在兩種模式之間的切換設(shè)計(jì)成平穩(wěn)且同步的，這意味著CVP比率以及大多數(shù)其它部件的速度在模式切換之前、期間和之后將保持相同。

圖12示出了該構(gòu)型1200的物理布局的示例。該視圖從車輛的側(cè)面截取。輸入軸105連結(jié)到CVP 1201，CVP 1201的輸出通過齒輪比1202連接到行星齒輪組1205的太陽輪1210。直接驅(qū)動(dòng)離合器DIR 1214存在于行星齒輪組中，以將兩個(gè)元件鎖定在一起，并且因此將行星齒輪組設(shè)定至1:1的比率。ICE 100也連結(jié)到IVT模式的離合器1230。IVT離合器的輸出連接到行星齒輪組的齒輪架1212。行星齒輪組的輸出(圈1213)傳動(dòng)地接合到前進(jìn)(FWD)離合器1250的第一部分和倒檔惰輪軸(REV-IS)1270，其中，倒檔惰輪軸(REV-IS)1270通過倒檔(REV)離合器1260連接到可變變速器的輸出。

在變速器1200的正常操作中，每次第一級(jí)的僅一個(gè)離合器與前進(jìn)離合器或倒檔離合器中的一個(gè)一起閉合。然而，在兩種相鄰模式之間的轉(zhuǎn)變期間，兩個(gè)離合器可被施加，而不在同步點(diǎn)處打滑。遠(yuǎn)離同步點(diǎn)，附加的離合器將充當(dāng)制動(dòng)器。這在制動(dòng)時(shí)也是可能的，以便耗散變速器中的能量。

本文提供了一種基于具有方向級(jí)的兩模式齒輪箱的可變變速器1200，該變速器包括：輸入軸105；變速機(jī)構(gòu)(CVP)1201，其包括傳動(dòng)地接合到輸入軸105的輸入圈組件1201a和輸出圈組件1201b；單行星齒輪組1205，其包括直接(DIR)驅(qū)動(dòng)離合器1214和行星齒輪組元件：太陽齒輪1210、一組行星齒輪1211、齒輪架1212和齒圈1213；其中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)1201連接到太陽輪1210，并且其中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)1201也可以連接到可選的第一齒輪比1202；無限可變變速器(IVT)離合器1230，其在動(dòng)力源(ICE)100和變速機(jī)構(gòu)1201之間連結(jié)到輸入軸105；其中，ICE 100通過第二齒輪比1235且通過IVT離合器1230的輸出連接到齒輪架1212；(輸出)齒圈1213傳動(dòng)地接合到前進(jìn)(FWD)離合器1250的第一部分和倒檔惰輪軸(REV-IS)1270，其中，倒檔惰輪軸(REV-IS)1270通過倒檔(REV)離合器1260連接到可變變速器的輸出。

在可變變速器1200的一些實(shí)施例中，可選的第一齒輪比1202在變速機(jī)構(gòu)(CVP)1201之前或在變速機(jī)構(gòu)(CVP)1201和第一太陽齒輪1210之間連接到變速器，或者不包括在變速器中。

在一些實(shí)施例中，可變變速器包括兩種操作模式，這些模式包括：動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式；和直接驅(qū)動(dòng)模式。在可變變速器的一些實(shí)施例中，動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式允許在IVT模式和直接驅(qū)動(dòng)模式之間的無縫比率切換。在可變變速器的一些實(shí)施例中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。在可變變速器的一些實(shí)施例中，動(dòng)力再循環(huán)將存在，以便提供接近或等于零的速度比率。

在可變變速器1200的一些實(shí)施例中，直接驅(qū)動(dòng)模式包括：直接(DIR)驅(qū)動(dòng)離合器1214，其被構(gòu)造成將行星齒輪組1205的任意兩個(gè)元件鎖定到彼此。在可變變速器1200的一些實(shí)施例中，所述任意兩個(gè)元件根據(jù)設(shè)置到變速器的物理約束任意選擇。

在可變變速器1200的一些實(shí)施例中，REV離合器1260在制動(dòng)和方向切換期間提供負(fù)速度和同步。在可變變速器的一些實(shí)施例中，F(xiàn)WD離合器1250在制動(dòng)和方向切換期間提供正速度和同步。

在可變變速器1200的一些實(shí)施例中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)1201在IVT模式和直接驅(qū)動(dòng)模式兩者下連接到行星齒輪組1205的太陽1210。在可變變速器的一些實(shí)施例中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)1201始終連接到動(dòng)力源(ICE)100和太陽齒輪1210。

在可變變速器1200的一些實(shí)施例中，當(dāng)在動(dòng)力再循環(huán)(IVT)模式下操作時(shí)，齒輪架1212通過第二齒輪比1235連接到ICE 100并以恒定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。

在可變變速器1200的一些實(shí)施例中，當(dāng)在直接驅(qū)動(dòng)模式下操作時(shí)，行星齒輪組1205鎖定在1:1的比率并且所有動(dòng)力都流過CVP 1201。

在可變變速器1200的一些實(shí)施例中，兩模式齒輪箱由變速機(jī)構(gòu)(CVP)1201和單行星齒輪組1205組成。

在可變變速器1200的一些實(shí)施例中，當(dāng)在一種模式內(nèi)的正常操作期間，僅IVT離合器1230或DIR離合器1214和FWD離合器1250或REV離合器1260活動(dòng)或閉合。在可變變速器的一些實(shí)施例中，IVT離合器和DIR離合器兩者以及FWD離合器和REV離合器兩者均可在前進(jìn)和倒檔之間轉(zhuǎn)變期間或在制動(dòng)期間為活動(dòng)的。

本文介紹了基于相同的一般原理的三種構(gòu)型。它們均由兩個(gè)主要級(jí)組成。第一級(jí)是多模式齒輪箱，而第二級(jí)對應(yīng)于用于前進(jìn)和倒檔的兩個(gè)簡單離合器。在第一級(jí)中的模式選擇通過在接合三個(gè)離合器之一的同時(shí)釋放其它離合器來進(jìn)行。在第二級(jí)中的方向選擇通過在接合兩個(gè)離合器之一的同時(shí)釋放另一個(gè)來進(jìn)行。

各種模式和兩個(gè)方向允許CVT提供倒檔速度、前進(jìn)速度和有動(dòng)力的空檔，而沒有任何間隙。另外，在相鄰模式之間的切換是同步的，并且可以變得不引人注意；從而提供了改善的駕駛舒適性和安全性。在倒檔離合器和前進(jìn)離合器之間的切換也在零速度下進(jìn)行，并且因此也將是不引人注意的。

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

本文所述的該構(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。

這三種設(shè)計(jì)之間的區(qū)別主要是復(fù)雜性(成本和機(jī)械/物理約束)與CVP尺寸(操作扭矩)。由于通過從3×2寬朝2×2減小內(nèi)容而簡化了設(shè)計(jì)，總齒輪比范圍變得更窄，這最終導(dǎo)致較高的扭矩傳遞通過變速機(jī)構(gòu)，這也意味著對于相同的變速器輸出扭矩來說變速機(jī)構(gòu)的更大的球尺寸。

3×2模式設(shè)計(jì)也具有以下優(yōu)點(diǎn)：在相鄰模式之間同步切換的情況下提供六種模式(Rev OD-Rev DIR-Rev IVT-Fwd IVT-Fwd DIR-Fwd OD)，并且僅需要五個(gè)離合器。結(jié)合IVT-DIR-OD等的現(xiàn)有技術(shù)每種模式將需要一個(gè)離合器。另外，認(rèn)識(shí)到很難執(zhí)行在前進(jìn)和倒檔中具有相等速度比率的六種模式的現(xiàn)有技術(shù)。

本文提供了基于多模式操作的三種構(gòu)型。這些構(gòu)型基于三模式解決方案，每種模式通過在接合一個(gè)離合器/制動(dòng)器的同時(shí)釋放其它來選擇。行星齒輪組與CVP一起是這些構(gòu)型的中心部分。通過改變行星齒輪的使用方式，可用不同的模式組合來擴(kuò)大布局?jǐn)?shù)量。行星齒輪可用作合并差速器，將在其元件中的兩個(gè)處的輸入速度和扭矩結(jié)合成在其第三元件處的輸出速度和扭矩。它也可用作簡單的齒輪比，或者通過將任兩個(gè)元件鎖定在一起或者通過將所選一個(gè)元件接地來實(shí)現(xiàn)。此外，使用復(fù)合行星齒輪代替簡單行星齒輪在優(yōu)化齒輪比和因此提高效率方面提供了更大的靈活性。

一個(gè)重要目標(biāo)是，提供在某個(gè)倒檔速度和某個(gè)前進(jìn)速度之間的平穩(wěn)和不明顯的切換。在該區(qū)域之外，不同步的切換是可接受的。下文提供的布局由包括直接驅(qū)動(dòng)模式和動(dòng)力分流模式的不同操作模式組成。所有布局都包括IVT模式，以賦予有動(dòng)力的空檔特征。在所有模式中，CVP裝置以相對較高的旋轉(zhuǎn)速度和因此對應(yīng)的相對較低的扭矩運(yùn)轉(zhuǎn)，其主要目的是減小CVP尺寸。

該構(gòu)型的中心部分是此前所述變速機(jī)構(gòu)。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。簡單或復(fù)合行星齒輪組與簡單的CVP變速機(jī)構(gòu)的結(jié)合使用提供了諸如靜止和倒檔的IVT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VT功能滿足起動(dòng)功能的需要。然而，這些裝置可能被添加以允許安全分離或起動(dòng)具有減小的負(fù)載的發(fā)動(dòng)機(jī)。需要在行星后的比率(比率SR_AR)以實(shí)現(xiàn)車輛的最大速度和扭矩。變速器的輸出在行星的外部圈元件上提供。

動(dòng)力分流模式

一些構(gòu)型具有一種或多種動(dòng)力分流模式，這意味著該模式將需要在ICE和行星齒輪組(PGS)之間的兩個(gè)動(dòng)力路徑；而不是像直接模式那樣，在直接模式中，所有動(dòng)力均通過CVP路徑流向PGS。

在每種動(dòng)力分流模式下，存在根據(jù)CVP設(shè)定以可變速度自轉(zhuǎn)的太陽齒輪和根據(jù)所選擇的模式以離散的速度自轉(zhuǎn)的齒輪架。為清楚起見，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，假設(shè)恒定的發(fā)動(dòng)機(jī)速度，并且齒輪架速度與發(fā)動(dòng)機(jī)速度具有固定的關(guān)系。對于特定的RTS比率來說，可以計(jì)算連結(jié)到齒輪箱的輸出的PGS的齒圈速度。齒圈速度可由簡單的公式計(jì)算，或者可以像在下文所述速度圖中那樣在圖中找到。

對于每種模式來說，畫出兩條線。一條線從太陽輪速度范圍的底部或最下端引出，穿過對應(yīng)于所關(guān)注的模式的齒輪架速度，延伸至齒圈軸線。第二條線從太陽輪速度范圍的頂部或最上端引出，穿過齒輪架速度點(diǎn)，到達(dá)齒圈軸線。這兩條線與齒圈軸線的相交產(chǎn)生兩個(gè)點(diǎn)。在這兩個(gè)點(diǎn)之間的范圍是通過改變CVP比率而在該具體模式下可實(shí)現(xiàn)的速度范圍。當(dāng)為所有三種模式做完這些時(shí)，在齒圈軸線上可看到齒輪箱的總速度范圍。目標(biāo)是獲得鄰接的單獨(dú)的范圍，以便具有連續(xù)的速度范圍或優(yōu)選地略微重疊。這可以通過改變齒輪比來實(shí)現(xiàn)，這使太陽輪速度范圍和齒輪架速度點(diǎn)向左或向右移動(dòng)。也可以通過改變PGS的齒圈與太陽輪(RTS)比率來影響；其中，較高的RTS數(shù)將向上移動(dòng)整個(gè)齒輪架軸線，反之亦然。

直接模式

其它構(gòu)型被稱為“直接模式”。這意味著在ICE和輸出之間僅存在一個(gè)動(dòng)力路徑。代替像在動(dòng)力分流模式中那樣使用PGS接合兩個(gè)動(dòng)力路徑，其現(xiàn)在充當(dāng)簡單齒輪比。

當(dāng)齒輪架接地時(shí)，它具有零速度。這利用一部分實(shí)際上固定到齒輪箱殼體的離合器實(shí)現(xiàn)。在齒輪架軸線上的齒輪架速度點(diǎn)現(xiàn)在在豎直的“0”軸線上。如上所述畫兩條線產(chǎn)生對應(yīng)的齒圈速度范圍。由于齒輪架具有零速度，正的太陽輪速度將產(chǎn)生負(fù)的齒圈速度。這就是將齒輪架接地常用來獲得倒檔速度的原因。

另一種直接模式通過將三個(gè)PGS部件中的兩個(gè)彼此鎖定在一起而獲得，這實(shí)際上將三者全部鎖定在一起。在這種情況下，太陽輪速度、齒輪架速度和齒圈速度是相同的。齒輪架速度不是上文所述的點(diǎn)，而是等于太陽齒輪速度的范圍。相同的情況適用于齒圈。在速度圖中的線是豎直的。

第一構(gòu)型是包括兩種直接驅(qū)動(dòng)模式和一種動(dòng)力分流模式的變速器。前進(jìn)模式在圖13中示出。這是直接驅(qū)動(dòng)模式，其中，行星齒輪組被鎖定在1:1的比率；所有動(dòng)力直接傳遞通過CVP且通過行星齒輪組的圈送往輸出?？梢匀我膺x擇要將行星齒輪組的哪兩個(gè)元件鎖定在一起，以便獲得1:1的比率。

圖14所示倒檔模式也是直接驅(qū)動(dòng)模式，原因是所有動(dòng)力都送往CVP，并且行星齒輪組通過將元件中的一個(gè)鎖定到地面(即，接地，這通常利用齒輪架進(jìn)行)而僅用作減速比。如果齒輪架被鎖定，則實(shí)現(xiàn)負(fù)比率。

在這些前進(jìn)模式和倒檔模式之間，圖16的速度圖示出了允許有動(dòng)力的空檔特征的第三IVT模式。圖15所示的這種IVT模式是動(dòng)力分流模式，其中CVP仍連接到太陽輪，但發(fā)動(dòng)機(jī)也通過一個(gè)比率連接到行星齒輪組的齒輪架。該模式允許在前進(jìn)方向和倒退方向上的低速度，以及有動(dòng)力的空檔模式。

圖16示出了在該構(gòu)型中使用的行星齒輪組的速度圖1600。三個(gè)水平軸線自上而下分別表示太陽輪旋轉(zhuǎn)速度1601、齒輪架旋轉(zhuǎn)速度1602和圈旋轉(zhuǎn)速度1603。

齒圈始終用作行星齒輪組的輸出，并且連接到輪軸以驅(qū)動(dòng)車輛。CVP輸入始終通過一個(gè)齒輪比在其一側(cè)上連接到ICE 100或其它動(dòng)力源，并且在其另一側(cè)上連接到行星齒輪組的公共太陽輪。

在倒檔模式下，使得將齒輪架連接到地面的離合器接合。行星齒輪組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檔速度，而CVP的最小速度比提供該模式的最小倒檔速度。在圈旋轉(zhuǎn)速度軸線的左側(cè)上的區(qū)間1604示出了在該模式下可達(dá)到的速度。

通過釋放所有其它離合器并接合將齒輪架連接到其對應(yīng)的比率的離合器，啟用IVT模式。這樣，輸出將覆蓋從倒檔速度(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。在圈旋轉(zhuǎn)速度軸線的中部的區(qū)間1605示出了在該模式下可達(dá)到的速度。

前進(jìn)模式由在速度圖上的圈旋轉(zhuǎn)速度軸線的右側(cè)上的區(qū)間1606示出。行星齒輪組元件中的兩個(gè)由離合器鎖定在一起，這導(dǎo)致行星齒輪組的所有元件以相同的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，由此在CVP輸出和齒輪箱輸出之間實(shí)現(xiàn)1:1的比率。區(qū)間1606顯示了在該模式下可達(dá)到的速度。

在任何動(dòng)力分流模式下，一些動(dòng)力將流過CVP，而剩余動(dòng)力將直接流過機(jī)械路徑。根據(jù)所選模式和CVP比率，傳遞通過變速機(jī)構(gòu)的動(dòng)力的量可以大于、等于或小于源自ICE的動(dòng)力的量。

在前進(jìn)模式和IVT模式之間的切換是同步的。在倒檔模式和IVT模式之間的切換是不同步的，并且另外，提供了在這兩種模式之間的一些重疊，以便在操作和選擇模式過程中賦予更大的裕度；即，同步化。通過略微調(diào)整齒輪比或行星齒輪組，可以將重疊設(shè)計(jì)在其它模式之間，但這可以導(dǎo)致它們喪失其同步特性。

圖17示出了該構(gòu)型1700的物理布局的示例。該視圖從車輛的側(cè)面截取。通過可選的阻尼器105使來自ICE 100的輸入始終連結(jié)到第一加速比率1710，其通往CVP 1730。CVP輸出1713連結(jié)到行星齒輪組1740的太陽齒輪1741。在IVT模式下，副軸1714通過接合稱為IVT的離合器1705而聯(lián)接到齒輪架1743。因此，在ICE和行星齒輪組之間的比率是兩個(gè)齒輪比的乘積；第一個(gè)齒輪比是在輸入1701和副軸1714之間，第二個(gè)齒輪比是在CVP 1730所處的副軸1713和對應(yīng)的行星齒輪組元件之間。FWD離合器1750已被拉到這里以連接齒圈1744和齒輪架1743，但具有此功能的離合器可以位于行星齒輪組1740中的任何其它地方，以將任兩個(gè)旋轉(zhuǎn)元件鎖定在一起，以便接合FWD模式。最后，REV離合器1715通過將行星齒輪組1740的齒輪架1743連接到地面來提供倒檔模式。

本文提供了一種基于多模式操作的可變變速器1700，該變速器包括：輸入軸1701；第一離合器1705的第一部分1702，其傳動(dòng)地接合到輸入軸1701；第一齒輪比1710的第一齒輪1711，其傳動(dòng)地接合在輸入軸周圍；其中，第一齒輪比1710包括傳動(dòng)地接合到第二齒輪1712的第一齒輪1711，其中，第二齒輪接合偏心軸1713且以偏心軸1713為中心；中空軸1704，其以輸入軸1701為中心，包括第一離合器1705的第二部分1703傳動(dòng)地接合到中空軸1704，第二離合器1715的第三部分1717傳動(dòng)地接合到中空軸1704，并且第二齒輪比1720的第三齒輪1721傳動(dòng)地接合到中空軸1704；其中，第二齒輪比1720包括傳動(dòng)地接合到第四齒輪1722的第三齒輪1721；第二離合器1715的第四部分1716，其以輸入軸1701為中心且固定到殼體；變速機(jī)構(gòu)(CVP)1730，其以偏心軸1713為中心，且包括傳動(dòng)地接合到第二齒輪1712的輸入圈組件1731和傳動(dòng)地接合到偏心軸1713的輸出圈組件1732；其中，偏心軸傳動(dòng)地接合到行星齒輪組1740的太陽齒輪1741；行星齒輪組，其包括傳動(dòng)地接合到一組行星齒輪1742的太陽齒輪1741、齒輪架1743和由行星齒輪接合的齒圈1744，其中，齒圈1744傳動(dòng)地接合到車輛的輸出1790和以副軸軸1714為中心的第三離合器1750的第五部分1752；并且其中，齒輪架1743連接到第二齒輪比1720的第四齒輪1722，其中，第四齒輪1722接合副軸1714并以副軸1714為中心，并且傳動(dòng)地接合第三離合器1750的第六部分1751。

在一些實(shí)施例中，第一離合器1705為IVT離合器。在一些實(shí)施例中，第二離合器1715為倒檔離合器。在一些實(shí)施例中，第三離合器1750為前進(jìn)離合器。

在一些實(shí)施例中，第二齒輪比1720的第三齒輪1721在第一離合器1705和第二離合器1715之間連接到變速器。

在一些實(shí)施例中，可變變速器包括三種操作模式，這些模式包括：直接驅(qū)動(dòng)前進(jìn)(FWD)模式；直接驅(qū)動(dòng)倒檔(REV)模式；和動(dòng)力分流(IVT)模式。

在一些實(shí)施例中，動(dòng)力分流(IVT)模式允許從負(fù)比率向有動(dòng)力的空檔比率和正比率的無縫比率切換。在一些實(shí)施例中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。在一些實(shí)施例中，IVT動(dòng)力分流模式能夠在前進(jìn)方向和倒退方向上提供低速度。在一些實(shí)施例中，IVT動(dòng)力分流模式提供有動(dòng)力的空檔模式。在另一些實(shí)施例中，當(dāng)在動(dòng)力分流(IVT)模式下操作時(shí)，根據(jù)CVP比率，傳遞通過變速機(jī)構(gòu)(CVP)的動(dòng)力的量可以大于、等于或小于源自動(dòng)力源的動(dòng)力的量。

在可變變速器的其它實(shí)施例中，直接驅(qū)動(dòng)FWD模式的接合包括：啟動(dòng)第三離合器1750以將行星齒輪組1740的任兩個(gè)元件鎖定到彼此。在一些實(shí)施例中，這兩個(gè)元件根據(jù)設(shè)置到變速器的物理約束任意選擇。在一些實(shí)施例中，行星齒輪組的所得到的直接驅(qū)動(dòng)比率為1:1。在其它實(shí)施例中，變速器在FWD模式下的比率是第一齒輪比和CVP比率的結(jié)果。

在可變變速器的另一些實(shí)施例中，直接驅(qū)動(dòng)REV模式的接合包括：通過輸入軸1701和CVP 1730驅(qū)動(dòng)引入的動(dòng)力源100；以及啟動(dòng)第二離合器1715以將行星齒輪組1740的齒輪架1743接地，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)比率。在一些實(shí)施例中，行星齒輪組1740在直接驅(qū)動(dòng)REV模式下僅用作減速比率。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，第二離合器1715在制動(dòng)和方向切換期間提供負(fù)速度和同步。在一些實(shí)施例中，第三離合器1750在制動(dòng)和方向切換期間提供正速度和同步。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，第一齒輪比1710為加速比率。在一些實(shí)施例中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)1730始終直接連接到加速比率1710和行星齒輪組1740的太陽齒輪1741。

當(dāng)在動(dòng)力分流(IVT)模式下操作時(shí)，在可變變速器的一些實(shí)施例中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)1730直接連接到加速比率1710和行星齒輪組1740的太陽齒輪1741，并且齒輪架1743通過第一離合器1705和第二齒輪比1720連接到ICE 100或其它動(dòng)力源。

在變速器的正常驅(qū)動(dòng)操作中，三個(gè)離合器中僅一個(gè)會(huì)接合。然而，在諸如模式切換的轉(zhuǎn)變期間，兩個(gè)離合器可部分接合或打滑，以實(shí)現(xiàn)同步目的。這也適用于制動(dòng)，以便耗散變速器中的能量和控制所需的減速度。此外，這些離合器也可用作扭矩限制器。離合器部件可設(shè)計(jì)成使得在過大扭矩的情況下，離合器板可開始滑移，從而限制CVP和其它變速器部件上的扭矩，以保護(hù)變速機(jī)構(gòu)并提高耐久性/壽命。

在一些實(shí)施例中，當(dāng)在一種模式內(nèi)的正常操作期間，每次第一離合器1705、第二離合器1715或第三離合器1750中的僅一個(gè)活動(dòng)或閉合。

在一些實(shí)施例中，第三離合器1750和第一離合器1705兩者或第一離合器1705和第二離合器1715兩者在模式之間轉(zhuǎn)變期間均可為活動(dòng)的。

在一些實(shí)施例中，第一離合器1705、第二離合器1715和第三離合器1750三者在制動(dòng)期間均可為活動(dòng)的。

在一些實(shí)施例中，行星齒輪組1740為復(fù)合行星齒輪組，其還包括至少第二組行星齒輪。

第二構(gòu)型1900與此前的構(gòu)型的區(qū)別在于，它是包括一種直接驅(qū)動(dòng)模式和兩種動(dòng)力分流模式的變速器。這樣的構(gòu)型的代表性的非限制性實(shí)施例在圖18和圖19中示出。

FWD模式通過閉合FWD離合器來接合。由于這將齒輪架通過具有不同比率的另一組齒輪連接到ICE的事實(shí)，齒輪架以比IVT模式更高的速度自轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致“前進(jìn)”速度范圍。

圖18示出了在該構(gòu)型中使用的行星齒輪組的速度圖1800。三個(gè)水平軸線自上而下分別表示太陽輪旋轉(zhuǎn)速度1801、齒輪架旋轉(zhuǎn)速度1802和圈旋轉(zhuǎn)速度1803。

齒圈始終用作行星齒輪組的輸出，并且連接到輪軸以驅(qū)動(dòng)車輛。CVP輸入始終通過齒輪比在其一側(cè)上連接到ICE 100或其它動(dòng)力源，并且在其另一側(cè)上連接到行星齒輪組的公共太陽輪。

如在此前的構(gòu)型1中那樣，通過閉合稱為REV的離合器而鎖定行星齒輪組的齒輪架，實(shí)現(xiàn)倒檔模式，這導(dǎo)致行星齒輪組的太陽輪和齒圈具有相反的旋轉(zhuǎn)方向。行星齒輪組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檔速度，而CVP的最小速度比提供該模式的最小倒檔速度。在圈旋轉(zhuǎn)速度軸線的左側(cè)上的區(qū)間1804示出了在該模式下可達(dá)到的速度。

為了接合IVT模式，稱為IVT的離合器閉合，從而通過合適的齒輪比將齒輪架連接到ICE。這樣，輸出將覆蓋從倒檔速度(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。在圈旋轉(zhuǎn)速度軸線的中部的區(qū)間1805示出了在該模式下可達(dá)到的速度。

前進(jìn)模式是如由在速度圖上的圈旋轉(zhuǎn)速度軸線的右側(cè)上的區(qū)間所示的動(dòng)力分流模式。當(dāng)FWD離合器閉合時(shí)，通過合適的齒輪比在ICE和齒輪架之間形成路徑。齒輪架以ICE*FWD齒輪架比率自轉(zhuǎn)，如在齒輪架軸線上所指示的。只要ICE速度是恒定的，該速度就是固定的速度，而不是像在太陽輪速度的情況中那樣的范圍。

在任何動(dòng)力分流模式下，一些動(dòng)力將流過CVP，而其余動(dòng)力將直接流過機(jī)械路徑。根據(jù)所選模式和CVP比率，傳遞通過變速機(jī)構(gòu)的動(dòng)力的量可以大于、等于或小于源自ICE的動(dòng)力的量。

在前進(jìn)模式和IVT模式之間的切換以及在倒檔模式和IVT模式之間的切換是不同步的，并且另外，提供了在模式之間的一些重疊，以便在操作和選擇模式過程中賦予更大的裕度；即，同步化?？赏ㄟ^略微調(diào)整齒輪比或行星齒輪組來設(shè)計(jì)附加的重疊。

第一動(dòng)力路徑始終通過CVP到PGS的太陽輪。由于CVP具有可變的速度比率，太陽齒輪具有可變的速度，在速度圖1800的太陽輪軸線1801上示出為虛線1807。

三者中的第二動(dòng)力路徑通過接合IVT離合器或FWD離合器中的一個(gè)而形成于ICE和PGS的齒輪架之間。如果FWD離合器閉合，則通過合適的齒輪比在ICE和齒輪架之間形成路徑；并且齒輪架以ICE*FWD齒輪架比率自轉(zhuǎn)，如在齒輪架軸線上的1808處所示。只要ICE速度是恒定的，該速度就是固定的速度，而不是像在太陽輪速度的情況中那樣的范圍。這對于IVT模式來說是相同的；其中，IVT離合器閉合，在ICE和齒輪架之間形成路徑，且具有不同的齒輪比。齒輪架此時(shí)以ICE*IVT齒輪架比率自轉(zhuǎn)，如在齒輪架軸線上的1809處所示。

最后，通過閉合REV離合器并將齒輪架接地而實(shí)現(xiàn)REV，如在齒輪架軸線上的1810處所示。

如圖19所示，本文提供了一種基于多模式操作的可變變速器1900，該變速器包括：輸入軸1901；第一離合器1905的第一部分1902，其傳動(dòng)地接合到輸入軸1901；第二離合器1915的第三部分1916，其傳動(dòng)地接合到輸入軸1901；第一齒輪比1910的第一齒輪1911，其傳動(dòng)地接合在輸入軸1901周圍；其中，第一齒輪比1910包括傳動(dòng)地接合到第二齒輪1912的第一齒輪1911和以偏心軸1923為中心的第二齒輪；第一中空軸1904，其以輸入軸1901為中心且傳動(dòng)地接合到第一離合器1905的第二部分1903和第三齒輪1921；第二中空軸1914，其以輸入軸1901為中心且傳動(dòng)地接合到第二離合器1915的第四部分1913和第五齒輪1931；變速機(jī)構(gòu)(CVP)1940，其以偏心軸1923為中心，且包括傳動(dòng)地接合到第二齒輪1912的輸入圈組件1941和傳動(dòng)地接合到偏心軸1923的輸出圈組件1942；其中，偏心軸1923傳動(dòng)地接合到行星齒輪組1950的太陽齒輪1951；行星齒輪組1950，其包括傳動(dòng)地接合到一組行星齒輪1952的太陽齒輪1951、齒輪架1953和由行星齒輪驅(qū)動(dòng)的齒圈1954；其中，齒圈1954傳動(dòng)地接合到車輛的輸出1990；并且其中，齒輪架1953在副軸1924上傳動(dòng)地接合到第六齒輪1932、第四齒輪1922和第三離合器1960的第五部分1961；其中，第二齒輪比1920包括傳動(dòng)地接合到第三齒輪1921的第四齒輪1922；其中，第三齒輪比1930包括傳動(dòng)地接合到第五齒輪1931的第六齒輪1932；其中，第三離合器1960的第六部分1962固定到殼體。

在一些實(shí)施例中，第一離合器1905為IVT離合器。在一些實(shí)施例中，第二離合器1915為前進(jìn)離合器。在一些實(shí)施例中，第三離合器1960為倒檔離合器。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，第二齒輪比1920和第三齒輪比1930在第一離合器1905和第二離合器1915之間連接到變速器。

在一些實(shí)施例中，可變變速器包括三種操作模式，這些模式包括：動(dòng)力分流前進(jìn)(FWD)模式；直接驅(qū)動(dòng)倒檔(REV)模式；和動(dòng)力分流(IVT)模式。

在一些實(shí)施例中，動(dòng)力分流(IVT)模式提供從負(fù)比率向有動(dòng)力的空檔比率和正比率的無縫比率切換。在一些實(shí)施例中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。

在一些實(shí)施例中，動(dòng)力分流IVT模式能夠在前進(jìn)方向和倒退方向上提供低速度。在一些實(shí)施例中，動(dòng)力分流IVT模式提供有動(dòng)力的空檔模式。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，F(xiàn)WD模式的接合包括：啟動(dòng)第二離合器1915以將輸入軸1901通過第三齒輪比1930連接到齒輪架1953。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，直接驅(qū)動(dòng)REV模式的接合包括：通過輸入軸1901和CVP 1940驅(qū)動(dòng)引入的動(dòng)力源100；以及啟動(dòng)第三離合器1960以將行星齒輪組1950的齒輪架1953接地，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)比率。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，行星齒輪組1950在直接驅(qū)動(dòng)REV模式下僅用作減速比率。在一些實(shí)施例中，第三離合器1960在制動(dòng)和方向切換期間提供負(fù)速度和同步。

在一些實(shí)施例中，第二離合器1915在制動(dòng)和方向切換期間提供正速度和同步。

在一些實(shí)施例中，第一齒輪比1910為加速比率。在一些實(shí)施例中，變速機(jī)構(gòu)(CVP)1940始終直接連接到加速比率1910和行星齒輪組1950的太陽齒輪1951。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在動(dòng)力分流(IVT)模式下操作時(shí)，變速機(jī)構(gòu)(CVP)1940直接連接到加速比率1910和行星齒輪組1950的太陽齒輪1951，并且齒輪架1953通過第一離合器1905和第二齒輪比1920連接到ICE 100。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在一種模式內(nèi)的正常操作期間，每次第一離合器1905、第二離合器1915或第三離合器1960中的僅一個(gè)活動(dòng)或閉合。在其它實(shí)施例中，第三離合器1960和第一離合器1905兩者或第一離合器1905和第二離合器1915兩者在模式之間轉(zhuǎn)變期間均可為活動(dòng)的。在另一些實(shí)施例中，第一離合器1905、第二離合器1915和第三離合器1960三者在制動(dòng)期間均可為活動(dòng)的。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，行星齒輪組1950為復(fù)合行星齒輪組，其還包括至少第二組行星齒輪。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在動(dòng)力分流(IVT)模式下操作時(shí)，根據(jù)CVP比率，傳遞通過變速機(jī)構(gòu)(CVP)的動(dòng)力的量可以大于、等于或小于源自動(dòng)力源的動(dòng)力的量。

如在圖20和21中所示，第三構(gòu)型具有三種動(dòng)力分流模式，這意味著所有三種模式都將具有在ICE和行星齒輪組(PGS)之間的兩個(gè)動(dòng)力路徑，而不是像直接模式那樣，在直接模式中，所有動(dòng)力均通過CVP路徑流向PGS。應(yīng)當(dāng)指出，該描述假設(shè)恒定的動(dòng)力源(ICE)速度，然而，在現(xiàn)實(shí)中，動(dòng)力源或ICE速度可以變化，但這對齒輪箱的工作沒有影響，如下文所解釋的。

通過接合合適的離合器，齒輪架在所有三種模式下以不同的速度旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致不同的輸出速度范圍。IVT模式和前進(jìn)模式以與構(gòu)型2中描述的相同方式實(shí)現(xiàn)。倒檔功能由附加的惰輪軸實(shí)現(xiàn)，其提供其中輸入軸和齒輪架在相同方向上旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力路徑，而不是像其它模式那樣。不同的速度范圍可通過選擇不同的齒輪比來實(shí)現(xiàn)。

圖20示出了在該構(gòu)型中使用的行星齒輪組的速度圖2000。三個(gè)水平軸線自上而下分別表示太陽輪旋轉(zhuǎn)速度2001、齒輪架旋轉(zhuǎn)速度2002和圈旋轉(zhuǎn)速度2003。

齒圈始終用作行星齒輪組的輸出，并且連接到輪軸以驅(qū)動(dòng)車輛。CVP輸入始終通過齒輪比在其一側(cè)上連接到ICE 100或其它動(dòng)力源，并且在其另一側(cè)上連接到行星齒輪組的公共太陽輪。

倒檔模式在這里通過添加惰輪軸并通過閉合稱為REV的離合器來實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致齒輪架在相反的旋轉(zhuǎn)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。所有其它離合器均保持打開。這是動(dòng)力分流模式。在圈旋轉(zhuǎn)速度軸線的左側(cè)上的區(qū)間2004示出了在該模式下可達(dá)到的速度。

為了接合IVT模式，稱為IVT的離合器閉合，從而通過合適的齒輪比將齒輪架連接到ICE。這樣，輸出將覆蓋從倒檔速度(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。在圈旋轉(zhuǎn)速度軸線的中部的區(qū)間2005示出了在該模式下可達(dá)到的速度。

前進(jìn)模式是如由在速度圖上的圈旋轉(zhuǎn)速度軸線的右側(cè)上的區(qū)間所示的動(dòng)力分流模式。當(dāng)FWD離合器閉合時(shí)，通過合適的齒輪比在ICE和齒輪架之間形成路徑。齒輪架以ICE*FWD齒輪架比率自轉(zhuǎn)，如在齒輪架軸線上所指示的。在圈旋轉(zhuǎn)速度軸線的右側(cè)上的區(qū)間2006示出了在該模式下可達(dá)到的速度。

在任何動(dòng)力分流模式下，一些動(dòng)力將流過CVP，而其余動(dòng)力將直接流過機(jī)械路徑。根據(jù)所選模式和CVP比率，傳遞通過變速機(jī)構(gòu)的動(dòng)力的量可以大于、等于或小于源自ICE的動(dòng)力的量。

第一動(dòng)力路徑始終通過CVP到PGS的太陽輪。由于CVP具有可變的速度比率，太陽齒輪具有可變的速度，在速度圖2000的太陽輪軸線2001上示出為虛線2007。

三者中的第二動(dòng)力路徑通過接合三個(gè)離合器中的一個(gè)而形成于ICE和PGS的齒輪架之間。如果FWD離合器閉合，則通過合適的齒輪比在ICE和齒輪架之間形成路徑；并且齒輪架以ICE*FWD齒輪架比率自轉(zhuǎn)，如在齒輪架軸線上的2008處所示。只要ICE速度是恒定的，該速度就是固定的速度，而不是像在太陽輪速度的情況中那樣的范圍。這對于IVT模式來說是相同的；其中，IVT離合器閉合，在ICE和齒輪架之間形成路徑，且具有不同的齒輪比。齒輪架此時(shí)以ICE*IVT齒輪架比率自轉(zhuǎn)，如在齒輪架軸線上的2009處所示。

最后，在REV模式下，形成第三動(dòng)力路徑。在這種情況下，路徑更有些復(fù)雜，其中希望讓齒輪架以負(fù)速度自轉(zhuǎn)，這通過添加惰輪軸來實(shí)現(xiàn)。然而，仍然是在ICE和齒輪架之間的機(jī)械路徑，以使齒輪架以ICE*REV齒輪架比率自轉(zhuǎn)，如在齒輪架軸線上的2010處所示。

如圖21所示，本文提供了一種基于多模式操作的可變變速器2100，該變速器包括：輸入軸2101；第一離合器2105的第一部分2102，其傳動(dòng)地接合到輸入軸2101；第一齒輪比2110的第一齒輪2111，其傳動(dòng)地接合在輸入軸2101周圍；第二齒輪比2120的第三齒輪2121，其傳動(dòng)地接合在輸入軸2101周圍；其中，第一齒輪比2110包括傳動(dòng)地接合到第二齒輪2112的第一齒輪2111和以偏心軸2123為中心的第二齒輪；變速機(jī)構(gòu)(CVP)2140，其以偏心軸2123為中心，且包括傳動(dòng)地接合到第二齒輪2112的輸入圈組件2141和傳動(dòng)地接合到偏心軸2123的輸出圈組件2142；其中，偏心軸2123傳動(dòng)地接合到行星齒輪組2150的太陽齒輪2151；行星齒輪組2150，其包括傳動(dòng)地接合到一組行星齒輪2152的太陽齒輪2151、齒輪架2153和由行星齒輪驅(qū)動(dòng)的齒圈2154，其中，齒圈2154傳動(dòng)地接合到車輛的輸出2190；并且其中，齒輪架2153在副軸2124上傳動(dòng)地接合到第二離合器2115的第三部分2116、第三離合器2160的第五部分2161和第四齒輪比2170的第八齒輪2171；第一中空軸2125，其以副軸2124為中心，且傳動(dòng)地接合到第二離合器2115的第四部分2117和第二齒輪比2120的第四齒輪2122；第二中空軸2126，其以副軸2124為中心，且傳動(dòng)地接合到第三離合器2160的第六部分2162和第三齒輪比2130的第六齒輪2132；以及第三中空軸2104，其以輸入軸2101為中心，且傳動(dòng)地接合到第一離合器2105的第二部分2103和第四齒輪比2170的第九齒輪2172；惰輪軸2133，其傳動(dòng)地接合到第二齒輪比2120的第五齒輪2131和第三齒輪比2130的第七齒輪2134；其中，第二齒輪比2120包括第三齒輪2121、第四齒輪2122和第五齒輪2131；并且其中，第三齒輪2121傳動(dòng)地接合到第四齒輪2122和第五齒輪2131；其中，第三齒輪比2130包括第六齒輪2132和第七齒輪2134；并且第六齒輪2132傳動(dòng)地接合到第七齒輪2134；并且其中，第四齒輪比2170包括第八齒輪2171和第九齒輪2172；并且第八齒輪2171傳動(dòng)地接合到第九齒輪2172。

在一些實(shí)施例中，第一離合器2105為IVT離合器。在一些實(shí)施例中，第二離合器2115為前進(jìn)離合器。在一些實(shí)施例中，第三離合器2160為倒檔離合器。在一些實(shí)施例中，第一齒輪比2110、第二齒輪比2120和第四齒輪比2170在IVT離合器之后連接到輸入軸。

在一些實(shí)施例中，可變變速器包括三種操作模式，這些模式包括：動(dòng)力分流前進(jìn)(FWD)模式；動(dòng)力分流倒檔(REV)模式；和動(dòng)力分流(IVT)模式。

在一些實(shí)施例中，動(dòng)力分流(IVT)模式允許從負(fù)比率向有動(dòng)力的空檔比率和正比率的無縫比率切換。在一些實(shí)施例中，來自動(dòng)力源的動(dòng)力在高效率機(jī)械路徑和CVP變速機(jī)構(gòu)路徑之間分流。在一些實(shí)施例中，IVT模式提供有動(dòng)力的空檔模式。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，動(dòng)力分流FWD模式的接合包括：啟動(dòng)第二離合器2115以將齒輪架2153通過第二齒輪比2120連接到ICE 100。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，動(dòng)力分流REV模式的接合包括：啟動(dòng)第三離合器2160以將齒輪架2153分別通過第二齒輪比2120和第三齒輪比2130連接到ICE 100。

在一些實(shí)施例中，第三離合器2160在制動(dòng)和方向切換期間提供負(fù)速度和同步。在一些實(shí)施例中，第二離合器2115在制動(dòng)和方向切換期間提供正速度和同步。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，當(dāng)在動(dòng)力分流(IVT)模式下操作時(shí)，變速機(jī)構(gòu)(CVP)2140直接連接到加速比率2110和行星齒輪組2150的太陽齒輪2151，并且齒輪架2153通過第一離合器2105和第四齒輪比2170連接到ICE 100。在一些實(shí)施例中，當(dāng)在一種模式內(nèi)的正常操作期間，每次第一離合器2105、第二離合器2115或第三離合器2160中的僅一個(gè)活動(dòng)或閉合。在其它實(shí)施例中，第三離合器2160和第一離合器2105兩者、或第一離合器2105和第二離合器2115兩者在模式之間的轉(zhuǎn)變期間均可為活動(dòng)的。在可變變速器的另一些實(shí)施例中，第一離合器2105、第二離合器2115和第三離合器2160三者在制動(dòng)期間均可為活動(dòng)的。

在可變變速器的一些實(shí)施例中，行星齒輪組2150為復(fù)合行星齒輪組，其還包括至少第二組行星齒輪。

在一些實(shí)施例中，本文所述可變變速器還包括扭力阻尼器105，其中，所述扭力阻尼器位于輸入動(dòng)力源100和輸入軸之間以避免或減少將扭矩峰值和振動(dòng)從輸入動(dòng)力源傳遞至輸入軸、第一離合器、第二離合器、第三離合器、變速機(jī)構(gòu)、任一個(gè)齒輪比和行星齒輪組中的一者或多者。在一些實(shí)施例中，扭力阻尼器與離合器聯(lián)接。

本文提供了包括牽引流體潤滑劑的可變變速器的各種實(shí)施例。

在本文所述可變變速器的一些實(shí)施例中，輸入動(dòng)力源包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(ICE)。

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)。