CN109477558A - 连续可变变速器 - Google Patents
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Abstract
一种连续可变变速器包括可绕盘旋转轴线旋转的输入盘和输出盘。可绕输入旋转轴线旋转的输入环构件在输入接触片处与输入盘接合。可绕输出旋转轴线旋转的输出环构件在输出接触片处与输出盘接合。从输入接触片延伸到盘旋转轴线的第一输入接触片矢量的长度和从输出接触片延伸到盘旋转轴线的第一输出接触片矢量的长度的总和,大于从输入接触片延伸到输入旋转轴线的第二输入接触片矢量和从输出接触片延伸到输出旋转轴线的第二输出接触片矢量中的至少一个的长度。
Description
相关申请
本申请要求于2014年1月28日提交的美国专利申请No.14/166,336的权益,其全部内容通过引用而并入本文。
背景技术
连续可变变速器(CVT)是一种能够提供比传统手动或自动变速器更可用的动力,更好的燃料经济性和更平顺的驾驶体验的变速器。典型的汽车变速器可包括可从中选择的固定数量的齿轮。变速器可采用提供给定数量的齿数比的齿轮组。变速器换档以试图为给定情况提供最合适的齿数比。切换到特定档位可允许车辆以最少的能量产生接近最大的功率。
连续可变变速器(CVT)是能够通过最大值和最小值之间的无限多个有效齿数比无缝地变换的变速器。CVT使得可以逐渐改变传动比。这与提供固定数量的齿数比的其他机械变速器形成对比。CVT可以通过使发动机能够为一系列车辆功率和速度组合以其最有效率的每分钟速数(RPM)运行,而提供比其他变速器更好的燃料经济性。CVT还可以用于通过允许发动机以其产生峰值功率的RPM转动来最大化车辆的性能。这通常高于实现峰值效率的RPM。CVT可以创造更具燃料效率的车辆。几乎无限数量的位置有助于确保始终使用适量的功率。
发明内容
本文公开了一种连续可变变速器,其可包括可绕盘旋转轴线旋转的输入盘。输入盘可包括输入盘牵引表面。连续可变变速器还可包括可绕盘旋转轴线旋转的输出盘。输出盘可包括输出盘牵引表面。可绕输入旋转轴线旋转的输入环构件可包括输入环牵引表面,该输入环牵引表面位于输入环牵引表面与输入旋转轴线的径向距离处。输入环牵引表面可以在输入接触片处接合输入盘牵引表面,该输入接触片基本上垂直于从输入接触片延伸到盘旋转轴线的第一输入接触片矢量长度和从输入接触片垂直延伸到输入旋转轴线的第二输入接触片矢量长度取向。可绕输出旋转轴线旋转的输出环构件可包括输出环牵引表面,该输出环牵引表面位于输出环牵引表面与输出旋转轴线的径向距离处。输出环牵引表面可以在输出接触片处接合输出盘牵引表面,该输出接触片基本上垂直于从输出接触片垂直延伸到盘旋转轴线的第一输出接触片矢量长度和从输出接触片垂直延伸到输出旋转轴线的第二输出接触片矢量长度取向。第一输入接触片矢量的长度和第一输出接触片矢量的长度之和大于第二输入接触片矢量和第二输出接触片矢量中的至少一个的长度。
附图说明
这里的描述参考了附图,其中相同的附图标记在若干视图中指代相同的部分,并且其中:
图1是示例性连续可变变速器的剖视示意图,其中速比选择器布置在第一速比位置上;
图2是图1的连续可变变速器的剖视图,显示了各种接触片矢量的位置和取向;
图3是图1的连续可变变速器沿剖面线3-3截取的局部剖视图,其中速比选择器布置在第一速比位置上;
图4是图1的连续可变变速器的示意图,其中速比选择器布置在第二速比位置上;
图5是图4的连续可变变速器沿剖面线5-5截取的局部剖视图,其速比选择器布置在第二速比位置上;
图6是可替代地配置的连续可变变速器的示意图,其中的速比选择器布置在第一速比位置上;
图7是图6的连续可变变速器的剖视图,显示了各种接触片矢量的位置和取向;
图8是图6的连续可变变速器沿剖面线8-8截取的局部剖视图,其中速比选择器布置在第一速比位置上;
图9是图6的连续可变变速器的示意图,其中速比选择器布置在第二速比位置上;
图10是图9的连续可变变速器沿剖面线10-10截取的局部剖视图,其中速比选择器布置在第二速比位置上;
图11是采用可操作地将输入驱动构件连接到输出驱动构件的单个环构件的连续可变变速器的示意图,该环构件布置在第一速比位置上;
图12是图11的连续可变变速器的示意图,其中环构件布置在第二速比位置上;
图13是采用液压致动速比选择器的连续可变变速器的示意图,该速比选择器布置在第一速比位置处;
图14是图13的连续可变变速器的示意图,其中速比选择器布置在第二速比位置;
图15是采用布置在第一速比位置的齿轮环构件的又一可替代地配置的连续可变变速器的示意图;
图16是图15的连续可变变速器沿剖面线16-16线截取的局部剖视图;
图17是图15的连续可变变速器的示意图,其环构件布置在第二速比位置上;
图18是采用布置在第一速比位置的导向环构件的又一可替代地配置的连续可变变速器的示意图;
图19是图18的连续可变变速器的示意图,其中环构件布置在第二速比位置上;
图20是又一可替代地配置的连续可变变速器的示意图,示出了布置在第一速比位置上;
图21是图20中所示的连续可变变速器的端视图;以及
图22是图20的连续可变变速器的示意图,示出了布置在第二速比位置上。
具体实施方式
现在参考以下的讨论并且还参考附图,详细描述了所公开的系统和方法的说明性手段。尽管附图表示一些可能的手段,但附图不一定按比例绘制,并且某些特征可能被夸大、移除、平面外剖视或部分剖视以更好地说明和解释本发明。此外,这里阐述的描述并非旨在穷举或以其他方式将权利要求限定或限制于附图中所示并在以下详细描述中公开的精确形式和配置。
参考图1,示例性连续可变变速器40可操作用于在输入轴42和输出轴44之间传递旋转能量。输入轴42可绕输入旋转轴线46旋转,输出轴44可绕输出旋转轴线48旋转。输入旋转轴线46可以基本上平行于输出旋转轴线48布置。输入旋转轴线46可以从输出旋转轴线48偏移一距离50。输入轴42和输出轴44可以分别通过轴承54各自可旋转地支撑在壳体52内。轴承54可以具有各种配置中的任何一种,包括但不限于滚子轴承、滚珠轴承和锥形轴承,并且可以包括其他配置。多个轴承54和/或轴承类型可用于支撑输入轴42和输出轴44。输入轴42的位置和取向通常相对于输出轴44固定。
连续可变变速器40可包括输入驱动机构56和与输入驱动机构56间隔开的输出驱动机构58。输入和输出驱动机构56和58可串联布置。输入和输出驱动机构56和58分别彼此结合操作,以将旋转扭矩从输入轴42传递到输出轴44。可以选择性地调节输入和输出驱动机构56和58以改变连续可变变速器40的速比(例如,速比=(输出轴44的转速)÷(输入轴42的转速))。连续可变变速器40可采用可操作以选择性地调节速比的速比选择器60。
输入驱动机构56可采用第一输入盘62和邻近第一输入盘62定位的第二输入盘64。第一和第二输入盘62和64各自可绕盘旋转轴线66旋转。盘旋转轴线66可以与输入旋转轴线46和/或输出旋转轴线48大致平行地对齐。盘旋转轴线66的位置可以相对于输入旋转轴线46和/或输出旋转轴线48选择性地调节,同时保持盘旋转轴线66相对于输入旋转轴线46和/或输出旋转轴线48的取向。换句话说,当相对于输入旋转轴线42和/或输出旋转轴线44调节盘旋转轴线66的位置时,盘旋转轴线66保持基本上平行于输入旋转轴线46和输出旋转轴线48。
第一和第二输入盘62和64从盘旋转轴线66大致径向向外延伸。边缘67限定第一输入盘62的外圆周周界。第一输入盘62可包括邻近输入轴42定位的大致凸出的圆锥形第一输入盘牵引表面68和邻近第二输入盘64定位的相对内表面70。第一输入盘62的内表面70可具有大致平坦的表面轮廓,例如,如图1所示,或者可以包括各种其他形状和/或轮廓。例如,内表面70可包括一个或多个凹陷区域,以帮助最小化第一输入盘62的重量和/或转动惯量。
第一输入盘62可以固定地附接到内轴72,内轴72从第一输入盘62的内表面70向后向外延伸。第一输入盘62可替代地与内轴72一体地形成。内轴72的纵向轴线基本上与盘旋转轴线66重合。
继续参考图1,边缘74限定第二输入盘64的外圆周周界。第二输入盘64可包括邻近第一输入盘62定位的内表面76和与内表面76相对定位的大致凸出的圆锥形第二输入盘牵引表面78。当从图1的视角观察时,第二输入盘64大致可以配置为第一输入盘62的镜像。与第一输入盘62类似,第二输入盘64的内表面76可具有大致平坦的表面轮廓,例如,如图1所示,或者可以包括各种其他形状和/或轮廓。例如,内表面76可包括一个或多个凹陷区域,以帮助最小化第二输入盘64的重量和/或转动惯量。
第二输入盘64可以固定地附接到中空的圆柱形外轴80上,该外轴80从第二输入盘64的第二输入盘牵引表面78向后向外延伸。第二输入盘64可替代地与外轴80一体地形成。外轴80的纵向轴线基本上与盘旋转轴线66重合。外轴80包括用于接收内轴72的细长外轴通道82。外轴通道82沿盘旋转轴线66纵向延伸。内轴72和外轴80可沿盘旋转轴线66相对于彼此轴向移动,以使第一输入盘牵引表面68和第二输入盘牵引表面68之间的距离D1选择性地变化。内轴72和外轴80可以配置成可相对于彼此旋转,或者可替代地可旋转地彼此固定。后者可以例如通过使用允许内轴72和外轴80之间的轴向运动的花键来实现,同时防止内轴72和外轴80相对于彼此旋转。任一种方式,内轴72和外轴80通常相对于彼此自由地轴向移动。
输出驱动机构58可以与输入驱动机构56类似地配置,并且可以包括例如第一输出盘84和邻近第一输出盘84定位的第二输出盘86。第一和第二输出盘84和86各自可绕盘旋转轴线66旋转。第一和第二输出盘84和86从盘旋转轴线66大致径向向外延伸。
边缘88限定第一输出盘84的外圆周周界。第一输出盘84可包括邻近输出轴44布置的大致凸出的圆锥形第一输出盘牵引表面90和邻近第二输出盘86定位的相对内表面92。第一输出盘84的内表面92可以具有大致平坦的表面轮廓,例如,如图1所示,或者可以包括各种其他形状和/或轮廓。例如,内表面92可包括一个或多个凹陷区域,以帮助最小化第一输出盘84的重量和/或转动惯量。
第一输出盘84可以固定地附接到与第一输入盘62相对的内轴72的端部93上,使得第一输入盘62和第一输出盘84可操作地绕盘旋转轴线66一致地旋转。为了便于组装,内轴72的端部93和第一输出盘84可包括连接螺纹,以使第一输出盘84能够旋拧到内轴72上。其他紧固机构也可用于将第一输出盘84附接到内轴72的端部83,例如螺栓、铆钉、螺钉、胶合、钎焊和焊接,仅举几例。可替代地,第一输出盘84可以与内轴72一体地形成。
继续参考图1,边缘94限定第二输出盘86的外圆周周界。第二输出盘86可包括邻近第一输出盘84定位的内表面96和与内表面96相对定位的大致凸出的圆锥形第二输入盘牵引表面98。当从图1的视角观察时,第二输出盘86可以大致配置为第一输出盘84的镜像。与第一输出盘84类似,第二输入盘96的内表面96可具有大致平坦的表面轮廓,例如,如图1所示,或者可以包括各种其他形状和/或轮廓。例如,内表面96可包括一个或多个凹陷区域,以帮助最小化第二输出盘86的重量和/或转动惯量。
第二输出盘86可以固定地附接到外轴80的端部100上,使得第二输入盘64和第二输出盘86围绕盘旋转轴线66一致地可操作地旋转。为便于组装,外轴80的端部100和第二输出盘86可以包括连接螺纹,以使第二输出盘86能够旋拧到外轴80上。其他紧固机构也可以用于将第二输出盘86附接到外轴80的端部100,例如螺栓、铆钉、螺钉、胶合、钎焊和焊接,仅举几例。可替代地,第二输出盘86可以与外轴80一体地形成。
类似于第一输入盘62和第二输入盘64,第一输出盘84和第二输出盘86可沿盘旋转轴线66相对于彼此轴向移动。这使得第一输出盘牵引表面90和第二输出盘牵引表面98之间的距离D2可以选择性地改变。
输入驱动机构56可包括输入环构件102,输入环构件102固定地连接到输入轴42上以与其同时旋转。输入环构件102操作以将第一和第二输入盘62和64可旋转地耦合到输入轴42。输入环构件102的位置和取向保持相对于输入轴42基本上固定。输入环构件102可以具有大致C形配置,其中开口端104与闭合端106相对布置。闭合端106可以固定地附接到输入轴42上或与输入轴42一体地形成。输入环构件102的开口端104中的大致圆形开口103由圆周边缘108限定。
第一和第二输入盘62和64可以定位在输入环构件102的内腔110内,相应内轴72和外轴80延伸穿过输入环构件102中的开口103。开口103的尺寸可以大于第一和第二输入盘62和64,以便于将盘定位在输入环构件102的内腔110内。
输入环构件102可包括可与第一输入盘62的第一输入盘牵引表面68接合的输入环第一牵引表面112,以及可与第二输入盘牵引表面78接合的输入环第二牵引表面114。输入环第一和第二牵引表面112和114可以配置为从输入环构件102的内表面116向内延伸的连续环。输入环第一和第二牵引表面112和114可以位于与输入旋转轴线46相距的半径117处。输入环第二牵引表面114可以紧邻输入环构件102中的开口103布置。输入环第一牵引表面可以沿附接到输入轴42的输入环构件102的侧面与输入环第二牵引表面114相对定位。
输出驱动机构58可包括输出环构件118,输出环构件118固定地连接到输出轴44上,以与其同时旋转。输出环构件118操作以将第一和第二输出盘84和86可旋转地连接到输出轴44。输出环构件118的位置和取向保持相对于输出轴44基本上固定。输出环构件118可以具有大致C形配置,其中开口端120与闭合端122相对布置。闭合端122可以固定地附接到输出轴44上或与输出轴44一体地形成。输出环构件118的开口端120中的大致圆形开口124由圆周边缘126限定。
第一和第二输出盘84和86可以定位在输出环构件118的内腔130内,相应的内轴72和外轴80具有延伸穿过输出环构件118中的开口124。开口124的尺寸可以大于第一和第二输出盘84和86,以便于将盘定位在输出环构件118的内腔130内。
输出环构件118可包括可与第一输出盘84的第一输出盘牵引表面90接合的输出环第一牵引表面132,以及可与第二输出盘牵引表面98接合的输出环第二牵引表面134。输出环第一和第二牵引表面132和134可以配置为从输出环构件118的内表面138大致向内延伸的连续环。输出环第一和第二牵引表面132和134可以位于与输出旋转轴线48相距的半径136处。输出环第二牵引表面134可以紧邻输出环构件118中的开口124布置。输出环第一牵引表面132可以沿附接到输出轴44的输出环构件118的侧面与输出环第二牵引表面134相对定位。
操作连续可变变速器40以将扭矩从输入轴42传递到输出轴44中。来自输入轴42的扭矩可以通过第一输入接触片140从输入环构件102传递到第一输入盘62中,并通过第二输入接触片142传递到第二输入盘64,其中输入环第一牵引表面112与第一输入盘牵引表面78接合,输入环第二牵引表面114与第二输入盘牵引表面78接合。第一和第二输入接触片140和142位于与盘旋转轴线66相距的半径143处。第一和第二输入接触片140和142的半径143随着连续可变变速器40的速比变化而变化。内轴72将扭矩从第一输入盘62传递到第一输出盘84。外轴80将扭矩从第二输入盘64传递到第二输出盘86。扭矩可以通过第一输出接触片144从第一输出盘84传递到输出环构件118,其中输出环第一牵引表面132与第一输出盘牵引表面90接合。扭矩可以通过第二输出接触片146从第二输出盘86传递到输出环构件118上,其中输出环第二牵引表面134与第二输出盘牵引表面134接合。第一和第二输出接触片144和146位于与盘旋转轴线66相距的半径147处。应注意,为了讨论的目的,第一和第二接触片144和146示出为出现在共同的平面内,以便布置在盘旋转轴线66的直径上相对侧上(即,相隔大约180度)。然而,在实践中,第一和第二接触片144和146可以位于平面外,使得第一和第二接触片相对于彼此的角位置不是180度。第一和第二输出接触片144和146的半径147随着连续可变变速器40的速比变化而变化。操作输出环构件118以将扭矩从第一和第二输出盘84和86传递到输出轴44上。
连续可变变速器40的速比是第一和第二输入接触片140和142的径向位置143以及第一和第二输出接触片144和146的径向位置147的函数。连续可变变速器40的速比部分地由输入环第一和第二牵引表面112和114分别与第一和第二输入盘牵引表面68和78接合的径向位置确定(即,第一和第二输入接触片140和142的径向位置143)。当第一和第二输入接触片140和142的径向位置143增加时,输出轴44的转速相对于输入轴42的转速减小。另一方面,当第一和第二输入接触片140和142的径向位置143减小时,输出轴44的转速增加。输出环第一和第二牵引表面132和134分别与第一和第二输出盘牵引表面90和98接合的径向位置(即,第一和第二输出接触片144和146的径向位置147)具有相反的效果。当第一和第二输出接触片144和146的径向位置147增加时,输出轴44的转速相对于输入轴42的转速增加。另一方面,当第一和第二输出接触片144和146的径向位置147减小时,输出轴44的转速减小。
可以通过相对于输入旋转轴线46和输出旋转轴线48移动盘旋转轴线66的位置来选择性地调节速比,其影响输入环构件102与第一和第二输入盘62和64接合的径向位置143,以及输出环构件118与第一和第二输出盘84和86接合的径向位置147。由于第一输入盘46借助于内轴72连接到第一输出盘84上,而第二输入盘64借助于外轴80连接到第二输出盘86上,第一和第二输入盘62和64的任何移动导致第一和第二输出盘84和86的相应移动。例如,径向向上移动第一和第二输入盘62和64(从图1的视角观察)也使第一和第二输出盘径向向上移动。另一方面,径向向下移动第一和第二输入盘62和64(从图1的视角观察)也使第一和第二输出盘径向向下移动。
参考图2,第一输入接触片140基本上垂直于从第一输入接触片140延伸到盘旋转轴线66的第一输入接触片矢量154对齐,并且基本上垂直于从第一输入接触片140延伸到输入旋转轴线46的第二输入接触片矢量长度156对齐。类似地,第一输出接触片146基本上垂直于从第一输出接触片146延伸到盘旋转轴线66的第一输出接触片矢量158对齐,并且基本上垂直于从第一输出接触片146延伸到输出旋转轴线48的第二输出接触片矢量160对齐。连续可变变速器40的各种部件的配置和布置是这样的:第一输入接触片矢量154的长度和第一输出接触片矢量158的长度之和大于第二输入接触片矢量156的长度和第二输出接触片矢量160的长度。以下关系适用于所有速比:
A.((第一输入接触片矢量154的长度)+(第一输出接触片矢量158的长度))>(第二输入接触片矢量156的长度);以及
B.((第一输入接触片矢量154的长度)+(第一输出接触片矢量158的长度))>(第二输出接触片矢量160的长度)
类似的关系也适用于第二输入接触片142和第二输出接触片144。例如,从第二输入接触片142延伸到盘旋转轴线66并基本上垂直于第二输入接触片142对齐的第一输入接触片矢量的长度,以及从第二输出接触片146延伸到盘旋转轴线66并基本上垂直于第二输出接触片146的第一输出接触片矢量的长度之和大于从第二输入接触片142延伸到输入旋转轴线46并基本上垂直于第二输出接触片142对齐的第二输入接触片矢量的长度,和从第二输出接触片146延伸到输出旋转轴线48并基本上垂直于第二输出接触片146对齐的第二输出接触片矢量的长度中的至少一个。
参考图1和图3-5,速比选择器60可用于选择性地调节连续可变变速器40的速比。速比选择器60可具有多种配置中的任何一种。速比选择器60可以采用能够调节第一和第二输入盘62和64相对于输入环102的位置,以及第一和第二输出盘84和86相对于输出环118的位置的任何装置。这可以例如,通过相对于输入旋转轴线46和/或输出旋转轴线48选择性地调节盘旋转轴线66的位置来实现。速比选择器60的一种可能配置的示例在附图中示出。速比选择器60可以包括,例如,一对互连的连杆,该连杆可操作地将外轴80,和相应的,内轴72、第一和第二输入盘62和64、以及第一和第二输出盘84和86连接到壳体52中。操作速比选择器60以相对于输入旋转轴线46和输出旋转轴线48改变盘旋转轴线66的位置,并从而改变速比。速比选择器60可包括可枢转地附接到外轴80的第一连杆148和可枢转地附接到第一连杆148和壳体52的第二连杆150。速比选择器60可采用位于速比选择器60的枢轴点的一个或多个轴承152上。速比可以通过可替代地折叠和伸展第一和第二连杆148和150来改变,这改变了盘旋转轴线66和壳体52之间的距离,并且相应地,改变了盘旋转轴线66相对于输入旋转轴线46和输出旋转轴线48的位置。
图1和3示出了布置在第一速比位置的速比选择器60,其中第一和第二连杆148和150完全伸展。在该位置上,输入环构件102在第一和第二输入盘62和64各自的外边缘67和74附近接合第一和第二输入盘62和64,并且输出环构件118更接近地朝向盘旋转轴线66接合第一和第二输出盘84和86。该布置产生最低速比(例如,速比=(输出轴44的转速)÷(输入轴42的转速)),其中输出轴44具有比输入轴42更低的转速。
图4和5示出了布置在第二速比位置的速比选择器60,其中第一和第二连杆148和150完全折叠。在该位置上,输出环构件118在第一和第二输出盘84和86各自的外边缘88和94附近接合第一和第二输出盘84和86,并且输入环构件102更接近地朝向盘旋转轴线66接合第一和第二输入盘62和64。该布置产生最高速比,其中输出轴44具有比输入轴42更低的转速。速比选择器60可以在第一速比位置(例如,如图1和3所示)和第二速比位置(例如,如图4和5所示)之间无限可调。
附图中所示的速比选择器60仅是可用于选择性地调节连续可变变速器的速比的各种类型和配置的致动器的一个示例。也可以采用其他类型和配置的致动机构。例如,速比选择器60可包括机电、液压、气动和机械致动器,以及其组合。能够相对于输入环构件102选择性地调节第一和第二输入盘62和64的径向位置,以及相对于输出环构件118的第一和第二输出盘84和86的径向位置的其他机构也可用于选择性地调节连续可变变速器40的速比。
参考图6,可操作可替代地配置的连续可变变速器200以在输入轴42和输出轴44之间传递旋转能量。输入轴42可绕输入旋转轴线46旋转,输出轴44可绕输出旋转轴线48旋转。输入旋转轴线46可以基本上平行于输出旋转轴线48布置。输入旋转轴线46可以从输出旋转轴线48偏移距离50。输入轴42和输出轴42,分别可以通过轴承54各自可旋转地支撑在壳体52内。输入轴42的位置和取向通常相对于输出轴44固定。偏移距离50可用于补偿工作流体粘度的变化。
连续可变变速器200可包括输入驱动机构202和与输入驱动机构202间隔开的输出驱动机构204。分别彼此配合操作输入和输出驱动机构202和204,以将旋转扭矩从输入轴42传递到输出轴44。输入和输出驱动机构202和204可串联布置。可以选择性地调节输入和输出驱动机构202和204以改变连续可变变速器200的速比(例如,速比=(输出轴44的转速)÷(输入轴42的转速))。连续可变变速器200可采用速比选择器60,可操作速比选择器60以选择性地调节速比。
输入驱动机构202可采用第一输入盘206和邻近第一输入盘206定位的第二输入盘208。第一和第二输入盘206和208各自可绕盘旋转轴线210旋转。盘旋转轴线210可以与输入旋转轴线46和/或输出旋转轴线48大致平行地对齐。盘旋转轴线210的位置可以相对于输入旋转轴线46和/或输出旋转轴线48选择性地调节,同时保持盘旋转轴线210相对于输入旋转轴线46和/或输出旋转轴线48的取向。换句话说,当相对于输入旋转轴线42和/或输出旋转轴线44调节盘旋转轴线210的位置时,盘旋转轴线210保持基本上平行于输入旋转轴线46和输出旋转轴线48。
第一和第二输入盘206和208从盘旋转轴线210大致径向向外延伸。边缘212限定第一输入盘206的外圆周周界。第一输入盘206可包括与输入轴42相对并邻近第二输入盘208定位的大致凸出的圆锥形第一输入盘牵引表面214。与输入盘牵引表面214相对的是邻近输入轴42定位的外表面216。第一输入盘206的外表面216可具有大致平坦的表面轮廓,例如,如图6所示,或者可包括各种其他形状和/或轮廓。例如,内表面216可包括一个或多个凹陷区域,以帮助最小化第一输入盘206的重量和/或转动惯量。
第一输入盘206可以固定地附接到内轴218上,内轴218从第一输入盘206的第一输入盘牵引表面214横向向外延伸。第一输入盘206可替代地与内轴218一体地形成。内轴218的纵向轴线基本上与盘旋转轴线210重合。
继续参考图6,边缘220限定第二输入盘208的外圆周周界。第二输入盘208可包括邻近第一输入盘206定位的大致凸出的圆锥形第二输入盘牵引表面222和与第二输入盘牵引表面222相对定位的外表面224。当从图6的视角观察时,第二输入盘208大致可以配置为第一输入盘206的镜像。类似于第一输入盘206,第二输入盘208的外表面224可具有大致平坦的表面轮廓,例如,如图6所示,或者可以包括各种其他形状和/或轮廓。例如,外表面224可包括一个或多个凹陷区域,以帮助最小化第二输入盘208的重量和/或转动惯量。
第二输入盘208可以固定地附接到中空的圆柱形外轴226上,外轴226从第二输入盘208的外表面224向后向外延伸。第二输入盘208可替代地与外轴226一体地形成。外轴226的纵向轴线基本上与盘旋转轴线210重合。外轴226包括用于接收内轴218的细长外轴通道228。外轴通道226沿盘旋转轴线210纵向延伸。内轴218和外轴226可沿盘旋转轴线210相对于彼此轴向移动,以使第一输入盘牵引表面214和第二输入盘牵引表面22之间的距离D1能够选择性地变化。内轴218和外轴226可以配置成可相对于彼此旋转,或者可替代地可旋转地彼此固定。后者可以例如通过使用允许内轴218和外轴226相对于彼此轴向移动的花键来实现,同时防止内轴218和外轴226相对于彼此旋转。任一种方式,内轴218和外轴226通常相对于彼此自由地轴向移动。
输出驱动机构204可以与输入驱动机构202类似地配置,并且可以包括例如第一输出盘230和邻近第一输出盘230定位的第二输出盘232。第一和第二输出盘230和232各自可绕盘旋转轴线210旋转。第一和第二输出盘230和232从盘旋转轴线210大致径向向外延伸。
边缘234限定第一输出盘230的外圆周周界。第一输出盘230可包括大致凸出的圆锥形第一输出盘牵引表面236,其与输出轴44相对并邻近第二输出盘232布置。第一输出盘230的外表面238可以具有大致平坦的表面轮廓,例如,如图6所示,或者可以包括各种其他形状和/或轮廓。例如,外表面238可包括一个或多个凹陷区域,以帮助最小化第一输出盘230的重量和/或转动惯量。
第一输出盘230可以固定地附接到内轴218与第一输入盘206相对的端部240上,使得第一输入盘206和第一输出盘230可操作地绕盘旋转轴线210一致地旋转。为了便于组装,内轴218的端部240和第一输出盘230可包括连接螺纹,以使第一输出盘230能够旋拧到内轴218上。其他紧固机构也可用于将第一输出盘230附接到内轴218的端部240,例如螺栓、铆钉、螺钉、胶合、钎焊和焊接,仅举几例。可替代地,第一输出盘230可以与内轴218一体地形成。
继续参考图6,边缘242限定第二输出盘232的外圆周周界。第二输出盘232可包括大致凸出的圆锥形第二输入盘牵引表面244,其邻近第一输出盘230定位并相对外表面246定位。当从图6的视角观察时,第二输出盘232可以大致配置为第一输出盘230的镜像。类似于第一输出盘230,第二输入盘232的外表面246可以具有大致平坦的表面轮廓,例如,如图6所示,或者可以包括各种其他形状和/或轮廓。例如,外表面246可包括一个或多个凹陷区域,以帮助最小化第二输出盘232的重量和/或转动惯量。
第二输出盘232可以固定地附接到外轴226的端部248上,使得第二输入盘208和第二输出盘232围绕盘旋转轴线210一致地可操作地旋转。为便于组装,外轴226的端部248和第二输出盘232可包括连接螺纹,以使第二输出盘232能够旋拧到外轴226上。其他紧固机构也可以用于将第二输出盘232附接到外轴226的端部248,例如螺栓、铆钉、螺钉、胶合、钎焊和焊接,仅举几例。可替代地,第二输出盘232可以与外轴226一体地形成。
类似于第一输入盘206和第二输入盘208,第一输出盘230和第二输出盘232可沿盘旋转轴线210相对于彼此轴向移动。这使得第一输出盘牵引表面236和第二输出盘牵引表面244之间的距离D2可以选择性地改变。
输入驱动机构202可包括输入环构件250,输入环构件102固定地连接到输入轴42以与其同时旋转。操作输入环构件250以将第一和第二输入盘206和208可旋转地耦合到输入轴42上。输入环构件250的位置和取向相对于输入轴42基本保持固定。输入环构件250可以具有大致C形配置,其中开口端254与闭合端256相对布置。闭合端256可以固定地附接到输入轴42或与输入轴42一体地形成。输入环构件250的开口端254中的大致圆形开口252由圆周边缘258限定。
第一输入盘206可定位在输入环构件250的内腔260内,其中内轴218延伸穿过输入环构件250中的开口252。开口252的尺寸可大于第一输入盘206,以便于将盘定位在输入环构件250的内腔260内。第二输入盘208可以定位在输入环构件250的外部,邻近开口252。
输入环构件250可包括可与第一输入盘206的第一输入盘牵引表面214接合的输入环第一牵引表面262,以及可与第二输入盘牵引表面222接合的输入环第二牵引表面264。输入环第一和第二牵引表面262和264可以配置为连续环。输入环第一和第二牵引表面262和264可以位于与输入旋转轴线46相距的半径265处。输入环第一和第二牵引表面262和264可以紧邻输入环构件250中的开口252布置。输入环第一和第二牵引表面262和264大致面向相反的方向,第一输入环牵引表面262朝内腔260大致向内延伸的,而第二输入牵引表面264大致向外并远离内腔260延伸的。
输出驱动机构204可包括输出环构件266,输出环构件118固定地连接到输出轴44上,以与其同时旋转。操作输出环构件266以将第一和第二输出盘230和232可旋转地连接到输出轴44。输出环构件266的位置和取向相对于输出轴44保持基本上固定。输出环构件266可以具有大致C形配置,其中开口端268与闭合端270相对布置的。闭合端270可以固定地附接到输出轴44上或与输出轴44一体地形成。输出环构件266的开口端270中的大致圆形开口272由圆周边缘274限定。
第一输出盘230可定位在输出环构件266的内腔276内,其中内轴218延伸穿过输出环构件266中的开口268。开口268的尺寸可大于第一输出盘230,以便于将盘定位在输出环构件266的内腔276内。第二输出盘232可以定位在输出环构件266的外部,邻近开口268。
输出环构件266可包括可与第一输出盘230的第一输出盘牵引表面236接合的输出环第一牵引表面278,以及可与第二输出盘牵引表面244接合的输出环第二牵引表面280。输出环第一和第二牵引表面278和280可以配置为连续环。输出环第一和第二牵引表面278和280可以位于与输入旋转轴线46相距的半径281处。输出环第一和第二牵引表面278和280可以紧邻输出环构件266中的开口268布置。输出环第一和第二牵引表面278和280大致面向相反的方向,第一输出环牵引表面278朝向内腔276大致向内延伸,第二输出牵引表面280大致向外并远离内腔276延伸。
参考图6,操作连续可变变速器200以将扭矩从输入轴42传递到输出轴44上。来自输入轴42的扭矩可以通过第一输入接触片282从输入环构件250传递到第一输入盘206上,其中输入环第一牵引表面262与第一输入盘牵引表面214接合,以及通过第二输入接触片284传递到第二输入盘208上,其中输入环第二牵引表面264与第二输入盘牵引表面222接合。第一和第二输入接触片282和284位于与盘旋转轴线210相距的半径285处。第一和第二输入接触片282和284的半径285随着连续可变变速器200的速比变化而变化。内轴218将扭矩从第一输入盘206传递到第一输出盘230上。外轴226将扭矩从第二输入盘208传递到第二输出盘232。扭矩可以通过第一输出接触片286从第一输出盘230传递到输出环构件266上,其中输出环第一牵引表面278与第一输出盘牵引表面236接合。扭矩可以通过第二输出接触片288从第二输出盘232传递到输出环构件266上,其中输出环第二牵引表面280与第二输出盘牵引表面244接合。第一和第二输出接触片286和288位于从盘旋转轴线210距的半径289处。第一和第二输出接触片286和288的半径289随着连续可变变速器200的速比变化而变化。操作输出环构件266以将扭矩从第一和第二输出盘230和232传递到输出轴44上。
连续可变变速器200的速比是第一和第二输入接触片282和284的径向位置285以及第一和第二输出接触片286和288的径向位置289的函数。连续可变变速器200的速比部分地由输入环第一和第二牵引表面262和264分别与第一和第二输入盘牵引表面214和222接合的径向位置确定(即,第一和第二输入接触片282和284的径向位置285)。当第一和第二输入接触片282和284的径向位置285增加时,输出轴44的转速相对于输入轴42的转速减小。另一方面,当第一和第二输入接触片282和284的径向位置285减小时,输出轴44的转速增加。输出环第一和第二牵引表面278和280分别与第一和第二输出盘牵引表面236和244接合的径向位置(即,第一和第二输出接触片286和288的径向位置289)具有相反的效果。当第一和第二输出接触片286和288的径向位置289减小时,输出轴44的转速相对于输入轴42的转速增加。另一方面,当第一和第二输出接触片286和288的径向位置289增加时,输出轴44的转速减小。
可以通过相对于输入旋转轴线46和/或输出旋转轴线48移动盘旋转轴线210的位置来选择性地调节速比,其影响输入环构件250与第一和第二输入盘206和208接合的径向位置285,以及输出环构件266与第一和第二输出盘230和232接合的径向位置289。由于第一输入盘206借助于内轴218连接到第一输出盘230上,而第二输入盘208借助于外轴226连接到第二输出盘232上,第一和第二输入盘206和208的任何移动导致第一和第二输出盘230和232的相应移动。例如,径向向上(从图6的视角观察)移动第一和第二输入盘206和208也使第一和第二输出盘230和232径向向上移动。另一方面,径向向下(从图6的视角观察)移动第一和第二输入盘206和208也使第一和第二输出盘230和232径向向下移动。
参考图7,第二输入接触片284基本上垂直于从第二输入接触片284延伸到盘旋转轴线210的第一输入接触片矢量290对齐,并且基本垂直于从第二输入接触片284延伸到输入旋转轴线46的第二输入接触片矢量292对齐。类似地,第二输出接触片286基本上垂直于从第一输出接触片286延伸到盘旋转轴线210的第一输出接触片矢量294对齐,并且基本垂直于从第二输出接触片286延伸到输出旋转轴线48的第二输出接触片矢量296对齐。连续可变变速器200的各种部件的配置和布置是这样的:第一输入接触片矢量290的长度和第一输出接触片矢量294的长度之和大于第二输入接触片矢量292的长度和第二输出接触片矢量296的长度。以下关系适用于所有速比:
A.((第一输入接触片矢量290的长度)+(第一输出接触片矢量294的长度))>(第二输入接触片矢量292的长度);以及
B.((第一输入接触片矢量290的长度)+(第一输出接触片矢量294的长度))>(第二输出接触片矢量296的长度)
类似的关系也适用于第一输入接触片282和第一输出接触片288。例如,从第一输入接触片282延伸到盘旋转轴线210并基本上垂直于第一输入接触片282对齐的第一输入接触片矢量长度的长度,以及从第一输出接触片288延伸到盘旋转轴线66并基本上垂直于第一输出接触片288对齐的第一输出接触片矢量长度的长度之和大于从第一输入接触片282延伸到输入旋转轴线46并基本上垂直于第一输入接触片282对齐的第二输入接触片矢量长度的长度,和从第一输出接触片288延伸到输出旋转轴线48并基本上垂直于第一输出接触片288对齐的第二输出接触片矢量长度的长度中的至少一个。
速比选择器60可以用于选择性地调节连续可变变速器200的速比。速比选择器60可以如先前结合图1和图3-5所述的那样配置。图6和8示出了布置在第二速比位置的速比选择器60,其中第一和第二连杆148和150完全伸展。在该位置上,输入环构件250在第一和第二输入盘206和208各自的外边缘212和220附近接合第一和第二输入盘62和64,并且输出环构件266更接近地朝向盘旋转轴线210接合第一和第二输出盘230和232。这种布置产生最高速比(例如,速比=(输出轴44的转速)÷(输入轴42的转速)),其中输出轴44具有比输入轴42更高的转速。
图9和10示出了布置在第一速比位置的速比选择器60,其中第一和第二连杆148和150完全折叠。在该位置,输出环构件266在第一和第二输出盘230和232各自的外边缘234和242附近接合第一和第二输出盘84和86,并且输入环构件250更接近地朝向盘旋转轴线210接合第一和第二输入盘206和208。这种布置产生最低速比,其中输出轴44具有比输入轴42更低的转速。速比选择器60可以在第一速比位置(例如,如图6和8所示)和第二速比位置(例如,如图9和10所示)之间无限可调。
参考图11,可操作可替代地配置的连续可变变速器300以在输入轴42和输出轴44之间传递旋转能量。输入轴42可绕输入旋转轴线46旋转,而输出轴44可绕输出旋转轴线48旋转。输入旋转轴线46可以基本上平行于输出旋转轴线48布置。输入轴42的位置和取向通常相对于输出轴44固定。
连续可变变速器300可包括输入驱动机构302和与输入驱动机构302间隔开的输出驱动机构304。输入和输出驱动机构302和304可串联布置。输入和输出驱动机构302和304分别彼此配合操作,以将旋转扭矩从输入轴42传递到输出轴44上。
输入驱动机构302可采用第一输入盘306和邻近第一输入盘306定位的第二输入盘308。第一输入盘306可以固定地附接到输入轴42上。第二输入盘308可以固定地附接到中空的圆柱形输入外轴326上,其从第二输入盘308横向向外延伸。第一和第二输入盘306和308各自可绕输入盘旋转轴线310旋转。输入盘旋转轴线310基本上与输入轴42和输入外轴326的纵向轴线重合。输入轴42和输入外轴326可通过一个或多个轴承54可旋转地支撑在壳体52内。
第一和第二输入盘306和308从输入盘旋转轴线310大致径向向外延伸。边缘312限定第一输入盘306的外圆周周界。第一输入盘306可包括大致凸出的圆锥形的第一输入盘牵引表面314,第一输入盘牵引表面314邻近第二输入盘308定位。边缘320限定第二输入盘308的外圆周周界。第二输入盘308可包括大致凸出的圆锥形第二输入盘牵引表面322,第二输入盘牵引表面322邻近第一输入盘306定位。当从图11的视角观察时,第二输入盘308大致可以配置为第一输入盘306的镜像。
输入外轴326和第二输入盘308的轴向位置可相对于壳体52轴向固定。输入轴42和第一输入盘306可沿输入盘旋转轴线310相对于第二输入盘306轴向移动,以使第一输入盘牵引表面314和第二输入盘牵引表面322之间的距离D1能够选择性地变化。可替代地,输入轴42和第一输入盘306的轴向位置可相对于输入外轴326和第二输入盘308轴向固定,而输入外轴326和第二输入盘308可沿输入盘旋转轴线310相对于输入轴42和第一输入盘306轴向移动。
输入偏置机构329可以可操作地连接到输入轴42上。操作输入偏置机构329以将第一输入盘306推向第二输入盘308。可以采用各种偏置机构,其可以包括例如弹簧,例如螺旋弹簧,以及能够产生偏置力的各种液压、机械、机电装置。
输入轴42和输入外轴326可以配置成可相对于彼此旋转,或者可选地可旋转地彼此固定。后者可以例如通过采用能够使输入轴42和输入外轴326相对于彼此轴向移动的花键来实现,同时防止输入轴42和输入外轴326相对于彼此旋转。任一种方式,输入轴42和输入外轴326通常可相对于彼此自由地轴向移动。
输出驱动机构304可以与输入驱动机构302类似地配置,并且可以包括例如第一输出盘330和邻近第一输出盘330定位的第二输出盘332。第一和第二输出盘330和332各自可绕输出盘旋转轴线328旋转。第一输出盘330可固定地连接到输出轴44。第二输出盘332可固定地连接到中空的圆柱形输出外轴333,该输出外轴333从第二输出盘332向后向外延伸。输出盘旋转轴线328与输出轴44和输出外轴333的纵向轴线基本重合。输出轴44和输出外轴333可以通过一个或多个轴承54可旋转地支撑在壳体52内。
第一和第二输出盘330和332从输出盘旋转轴328大致径向向外延伸。边缘334限定第一输出盘330的外圆周周界。第一输出盘330可包括大致凸出的圆锥形第一输出盘牵引表面336,第一输出盘牵引表面336邻近第二输出盘332布置。边缘338限定第二输出盘332的外圆周周界。第二输出盘332可包括大致凸出的圆锥形第二输出盘牵引表面340,第二输出盘牵引表面340邻近第一输出盘330布置。当从图11的视角观察时,第二输出盘332可以大致配置为第一输出盘330的镜像。
第二输出盘332的轴向位置可以相对于壳体52基本固定。输出轴44可以沿输出盘旋转轴线328相对于输出外轴333和第一输出盘330轴向移动,以使第一输出盘牵引表面336和第二输出盘牵引表面340之间的距离D2可以选择性地改变。可替代地,输出轴44的轴向位置可以相对于壳体52轴向固定,输出外轴333和第二输出盘332可以沿输出盘旋转轴线328相对于输出轴44和第一输出盘330轴向移动。
输出偏置机构341可以可操作地连接到输出轴44上。操作输出偏置机构341以将第一输出盘330推向第二输出盘332。可以采用各种偏置机构,其可以包括例如弹簧,例如线圈,以及能够产生偏置力的各种液压、机械、机电装置。
输出轴44和输出外轴333可以配置成可相对于彼此旋转,或者可替代地可旋转地彼此固定。后者可以例如通过采用允许输出轴44和输入外轴333相对于彼此轴向移动的花键来实现,同时防止输出轴44和输出外轴333相对于彼此旋转。任一种方式,输出轴44和输出外轴333可相对于彼此大致自由地轴向移动。
连续可变驱动机构300可包括可操作地将输入驱动机构302连接到输出驱动机构304的环构件342。环构件342可相对于输入驱动机构302和输出驱动机构304径向移动。可以相对于输入和输出驱动机构302和304选择性地调节环构件342的径向位置以改变连续可变变速器300的速比(例如,速比=(输出轴44的转速)÷(输入轴42的转速))。
速比选择器344可以可操作地连接到环构件342上,以选择性地调节连续可变变速器300的速比。操作速比选择器344以相对于输入和输出驱动机构302和304调节环构件342的径向位置以实现选定的速比。速比选择器344可具有多种配置中的任何一种。速比选择器344可以采用能够相对于输入驱动机构302的第一和第二输入盘306和308,以及相对于输出驱动机构304的第一和第二输出盘330和332调节环构件342的位置的任何装置。
环构件342可包括一对互连的同向旋转环。同向旋转环可包括与第一和第二输入盘306和308接合的输入牵引环346,以及与第一和第二输出盘330和332接合的输出牵引环348。大致圆柱形的连接环350可以将输入牵引环346固定地连接到输出牵引环348上。输入和输出牵引环346和348可以布置成基本上垂直于输入和输出盘旋转通路328和310。
输入牵引环346可包括可与第一输入盘306的第一输入盘牵引表面314接合的第一牵引表面352,以及可与第二输入盘牵引表面308接合的第二牵引表面354。输入牵引环第一和第二牵引表面352和354可以配置成连续环。输入牵引环第一和第二牵引表面352和354可以位于与环构件旋转轴线355相距的半径356处。输入牵引环第一和第二牵引表面352和354布置在输入牵引环346的相对侧上,第一牵引表面352面向第一输入盘306,第二牵引表面354面向第二输入盘308。
输出牵引环348可包括可与第一输出盘330的第一输出盘牵引表面336接合的第一牵引表面358,以及可与第二输出盘牵引表面340接合的第二牵引表面360。输出牵引环第一和第二牵引表面358和360可以配置为连续环。输出牵引环第一和第二牵引表面358和360可位于与环构件旋转轴线355相距的半径362处。输出牵引环第一和第二牵引表面358和360布置在输出牵引环348的相对侧上,第一牵引表面358面向第一输出盘330,而第二牵引表面360面向第二输出盘332。
操作连续可变变速器300以将扭矩从输入轴42传递到输出轴44。来自输入轴42的扭矩可以通过第一输入接触片364从第一输入盘306传递到环构件342,其中输入牵引环第一牵引表面352接合第一输入盘牵引表面314。对于输入轴42可旋转地固定到输入外轴326(例如借助于花键)的配置,来自输入轴42的扭矩可以通过第二输入接触片366传递到环构件342上,其中输入牵引环第二牵引表面354接合第二输入盘牵引表面322。第一和第二输入接触片364和366位于与输入盘旋转轴线310相距的半径368处。第一和第二输入接触片364和366的半径368随着连续可变变速器300的速比变化而变化。
环构件342将扭矩从输入驱动机构302传递到输出驱动机构304上。可以将扭矩通过第一输出接触片370从环构件342传递到第一输出盘330上,其中输出牵引环第一牵引表面358接合第一输出盘牵引表面336。扭矩可以从环构件342通过第二输出接触片372传递到第二输出盘332,其中输出牵引环第二牵引表面360接合第二输出盘牵引表面340。第一和第二输出接触片370和372位于与输出盘旋转轴线328相距的半径374处。第一和第二输出接触片370和372的半径374随着连续可变变速器300的速比变化而变化。从环构件342传递到第一输出盘330的扭矩可以通过输出外轴333输出。
对于输出轴44可旋转地固定到输出外轴333(例如借助于花键)的配置,来自输出外轴333的扭矩可以通过两个轴之间的连接传递到输出轴44上。可替代地,来自输出轴44的扭矩可以通过两个轴之间的连接传递到输出外轴333上。
连续可变变速器300的速比是第一和第二输入接触片364和366的径向位置368以及第一和第二输出接触片370和372的径向位置374的函数。连续可变变速器300的速比部分地由输入牵引环第一和第二牵引表面352和354分别与第一和第二输入盘牵引表面314和322接合的径向位置确定(即,第一和第二输入接触片364和366的径向位置368)。当第一和第二输入接触片364和366的径向位置368增加时,输出轴44的转速相对于输入轴42的转速增加。另一方面,当第一和第二输入接触片364和366的径向位置368减小时,输出轴44的转速减小。输出牵引环第一和第二牵引表面370和372分别与第一和第二输出盘牵引表面336和340接合的径向位置(即,第一和第二输出接触片370和372的径向位置374)具有相反的效果。当第一和第二输出接触片370和372的径向位置374减小时,输出轴44的转速相对于输入轴42的转速增加。另一方面,当第一和第二输出接触片370和372的径向位置374增加时,输出轴44的转速减小。
可以通过相对于输入盘旋转轴线310和/或输出盘旋转轴线328移动环构件旋转轴线355的位置来选择性地调节速比,其影响环构件342与第一和第二输入盘306和308接合的径向位置368,以及环构件342与第一和第二输出盘330和332接合的径向位置374。相对于第一和第二输入盘304和306径向移动环构件342,导致环构件342相对于第一和第二输出盘330和332相应的移动。例如,相对于第一和第二输入盘306和308径向向外移动环构件342也使环构件342相对于第一和第二输入盘330和332径向向内移动。另一方面,相对于第一和第二输入盘306和308径向向内移动环构件342也使环构件342相对于第一和第二输出盘330和332径向向外移动。
继续参考图11,第一输入接触片364基本上垂直于从第一输入接触片364延伸到输入盘旋转轴线310的第一输入接触片矢量376对齐,以及基本垂直于从第一输入接触片364延伸到环构件旋转轴线355的第二输入接触片矢量378对齐。类似地,第一输出接触片370基本上垂直于从第一输出接触片370延伸到输出盘旋转轴线328的第一输出接触片矢量380对齐,以及基本垂直于从第一输出接触片370延伸到环构件旋转轴线355的第二输出接触片矢量382对齐。连续可变变速器300的各种部件的配置和布置是这样的:第一输入接触片矢量376的长度和第一输出接触片矢量380的长度之和大于第二输入接触片矢量378的长度和第二输出接触片矢量382的长度。以下关系适用于所有速比:
A.((第一输入接触片矢量376的长度)+(第一输出接触片矢量380的长度))>(第二输入接触片矢量378的长度);以及
B.((第一输入接触片矢量376的长度)+(第一输出接触片矢量380的长度))>(第二输出接触片矢量382的长度)
类似的关系也适用于第二输入接触片366和第二输出接触片372。例如,从第二输入接触片366延伸到输入盘旋转轴线310并基本上垂直于第二输入接触片366对齐的第一输入接触片矢量长度的长度,以及从第二输出接触片372延伸到输出盘旋转轴线328并基本上垂直于第二输出接触片372对齐的第一输出接触片矢量长度的长度之和大于从第二输入接触片366延伸到环构件旋转轴线355并基本上垂直于第二输入接触片366对齐的第二输入接触片矢量长度的长度,和从第二输出接触片372延伸到环构件旋转轴线355并基本上垂直于第二输出接触片372对齐的第二输出接触片矢量长度的长度中的至少一个。
参考图11和12,速比选择器344可用于选择性地调节连续可变变速器300的速比。图11示出了布置在第一速比位置的速比选择器344。在该位置,环构件342在第一和第二输出盘330和332各自的外边缘334和338附近与第一和第二输出盘330和332接合,并且环构件342更接近地朝向输入盘旋转轴线310与第一和第二输入盘306和308接合。该布置产生最低速比(例如,速比=(输出轴44的转速)÷(输入轴42的转速)),其中输出轴44具有比输入轴42更低的转速。
图12示出了布置在第二速比位置的速比选择器344。在该位置,环构件342在第一和第二输入盘306和308各自的外边缘312和320附近与第一和第二输入盘306和308接合,并且环构件346更接近地朝向输出盘旋转轴线328与第一和第二输出盘330和332接合。该布置产生最高速比,其中输出轴44具有比输入轴42更高的转速。速比选择器60可以在第一速比位置(例如,如图11所示)和第二速比位置(例如,如图12所示)之间无限可调。
如前所述,输入偏置机构329和输出偏置机构341可包括各种配置。一个这种配置的示例在图13和14中示出,其包括用于产生偏置力的液压系统,用于控制在环构件342与第一和第二输入盘306和308以及与第一和第二输出盘330和332之间产生的牵引力。输入和输出偏置机构329和341的这种特定配置利用液压产生偏置力,以便将第二输入盘308朝向第一输出盘306推动,以及将第二输出盘332朝向第一输出盘330推动。输入偏置机构329可以包括液压存储器384,液压存储器384配置为对第二输入盘308施加偏置力。液压存储器384可由第二输入盘308的后表面385和邻近第二输入盘308定位的盖386限定。第二输入盘308可以可滑动地接合输入轴42。盖386可以包括大致圆柱形的凸缘387,凸缘387可滑动地与从第二输入盘308的后表面385延伸的大致圆柱形的凸缘388接合。密封件389,例如O形环,可以布置在盖386的凸缘387和第二输入盘308的凸缘388之间,以防止液压流体逸出液压存储器384。可以采用密封件390来密封盖386和输入轴42之间可能出现的开口,以及可能在第二输入盘308和输入轴42之间出现的开口。
输出偏置机构341可以与输入偏置机构329类似地配置。例如,输出偏置机构341可以包括液压存储器391,液压存储器391配置为对第二输出盘332施加偏置力。液压存储器391可以由第二输出盘330的后表面392和邻近第二输出盘330定位的盖393限定。第二输入盘330可以可滑动地接合输出轴44。盖393可以包括大致圆柱形的凸缘394,凸缘394可滑动地与从第二输出盘308的后表面392延伸的大致圆柱形的凸缘395接合。密封件389,例如O形环,可设置在盖393的凸缘394和第二输出盘330的凸缘395之间,以防止液压流体逸出液压储存器391。密封件390可用于密封盖393和输出轴44之间可能出现的开口,以及在第二输出盘330和输出轴44之间可能出现的开口。
流体通道396可以将输入偏置机构329的液压存储器384流体连接到输出偏置机构341的液压存储器391上。液压泵397可以流体连接到流体通道396上。操作液压泵397以控制系统内存在的液压流体的压力,从而控制在环构件342与第一和第二输入盘306和308以及与第一和第二输出盘330和332之间产生的牵引力。
彼此配合地操作输入和输出偏置机构329和341以提供大致一致的偏置力。液压储存器384和391的容积可以随着连续可变变速器300的速比的变化而变化。例如,图13示出了布置在第一速比位置的连续可变变速器300,而图14示出了布置在第二速比位置的速比选择器344。在速比选择器342布置在第一速比位置(即,图13)的情况下,环构件342在第一和第二输出盘330和332各自的外边缘334和338附近接合第一和第二输出盘330和332,并且环构件342更接近地朝向输入盘旋转轴线310与第一和第二输入盘306和308接合。这种布置在第一输入盘306和第二输入盘308之间产生最大间隔,并在第一输出盘330和第二输出盘332之间产生最小间隔。在速比选择器342布置在第二速比位置(即,图14)的情况下,环构件342在第一和第二输入盘306和308各自的外边缘312和320附近接合第一和第二输入盘306和308,并且环构件346更接近地朝向输出盘旋转轴线328与第一和第二输出盘330和332接合。这种布置在第一输入盘306和第二输入盘308之间产生最小间隔,在第一输出盘330和第二输出盘332之间产生最大间隔。
使环构件342从第一速比位置(即,图13)朝向第二速比位置(即,图14)选择性地移动使得第二输入盘308朝向第一输入盘306移动,从而增加液压存储器384的容积,并使第二输出盘332远离第一输出盘330移动,从而减小液压存储器391的容积。另一方面,使环构件342从第二速比位置(即,图14)朝向第一速比位置(即,图13)移动使得第二输入盘308远离第一输入盘306移动,从而增加液压存储器384的容积,并使第二输出盘332朝向第一输出盘330移动,从而减小液压存储器391的容积。液压流体可以通过流体通道396在液压存储器384和液压存储器391之间来回传递,环构件342在各种速比位置之间循环。
参考图15,可操作可替代地配置的示例性连续可变变速器400用于在输入轴42和输出轴44之间传递旋转能量。输入轴42可绕输入旋转轴线46旋转,输出轴44可绕输出旋转轴线48旋转。输入旋转轴线46可以基本上平行于输出旋转轴线48布置。输入旋转轴线46可以从输出旋转轴线48偏移距离50。输入轴42和输出轴42,分别可以各自通过轴承54可旋转地支撑在壳体52内。输入轴42的位置和取向通常相对于输出轴44固定。
连续可变变速器400可包括输入驱动机构402和与输入驱动机构402间隔开的输出驱动机构404。输入和输出驱动机构402和404可串联布置。输入和输出驱动机构402和404分别彼此配合操作,以将旋转扭矩从输入轴42传递到输出轴44上。
输入驱动机构402可采用可绕输入旋转轴线46旋转的输入盘406。输入盘406可固定地附接输入轴42,或与其一体地形成。输入盘406从输入旋转轴线46大致径向向外延伸。边缘408限定了输入盘406的外圆周周界。输入盘406可包括大致凸出的圆锥形输入盘第一牵引表面410和相对的输入盘第二牵引表面412。当从图15的视角观察时,输入盘第一和第二牵引表面410和412可以大致配置为镜像相对。
输出驱动机构404可以与输入驱动机构402类似地配置,并且可以包括例如可绕输出旋转轴线48旋转的输出盘414。输出盘414可以固定地附接输出轴48,或与其一体地形成。输出盘414从输出旋转轴线48大致径向向外延伸。边缘416限定了输出盘414的外圆周周界。输出盘414可包括大致凸出的圆锥形输出盘第一牵引表面418和相对的输出盘第二牵引表面420。当从图15的视角观察时,输出盘第一和第二牵引表面418和420大致可配置为镜像相对。
连续可变变速器400可包括环构件422,环构件422可操作地将输入驱动机构402连接到输出驱动机构404上。环构件422可相对于输入驱动机构402和输出驱动机构404径向移动。可以相对于输入和输出驱动机构402和404选择性地调节环构件422的径向位置以改变连续可变变速器400的速比(例如,速比=(输出轴44的转速)÷(输入轴42的转速))。
环构件422可包括一对互连的同向旋转环。同向旋转环可包括与输入盘第一牵引表面410接合的输入牵引环426,以及与输出盘第一牵引表面418接合的输出牵引环428。大致圆柱形的连接环430可以将输入牵引环426固定地连接到输出牵引环428上。输入和输出牵引环426和428可以基本上彼此平行地布置并且基本上垂直于输入和输出旋转轴线46和48。
输入牵引环426可包括可与输入盘第一牵引表面410接合的输入环牵引表面432。输入环牵引表面432可配置为连续环。输入环牵引表面432可位于与环构件旋转轴线436相距的半径434处。
输出牵引环428可包括可与输出盘第一牵引表面418接合的输出环牵引表面438。输出环牵引表面438可配置为连续环。输出环牵引表面428可以位于与环构件旋转轴线436相距的半径440处。输出环牵引表面438和输入环牵引表面432可以布置在环构件422的相对轴向端部处,其中输入环牵引表面432大致面向输出环牵引表面438。
参考图15和16,连续可变变速器400可包括设置在输入牵引环426和输出牵引环428之间的中间牵引环442。中间牵引环442大致可配置为具有外圆周444和内圆周446的环形盘。中间牵引环442可大致平行于输入和输出牵引环426和428并且基本上垂直于环构件旋转轴线436对齐。外圆周446可包括螺旋花键448或类似的连接机构,其可滑动地接合位于连接环430的内圆周452上的相应连接机构,例如螺旋花键450。螺旋花键448和450使得中间牵引环442能够沿轴向行进路径(即,沿着环构件旋转轴线436)相对于环构件422轴向移动,同时保持中间牵引环相对于输入和输出牵引环426和428以及环构件旋转轴线436的角度取向。螺旋花键448和450操作以将中间牵引环442可旋转地固定到环构件422上,从而引起中间牵引环与输入和输出牵引环426和428基本上一致地旋转。
参考图15和17,沿着径向行进路径455径向移动环构件422引起环构件422和中间牵引环442沿轴向行进路径451在相反方向上的相应轴向移动。例如,将环构件422从图17所示的径向位置径向向上(从图15和17的视角观察)移动到图15所示的径向位置,引起当输入环牵引表面432沿输入盘第一牵引表面410径向向外行进,以及输出环牵引表面438沿输出盘第一牵引表面418径向向内行进时,输入牵引环426向右移动(从图15和17的视角观察)。这还使得当中间输入牵引表面454沿输入盘第二牵引表面412和中间输出牵引表面456径向向外行进,以及中间输出牵引表面456沿输出盘第二牵引表面420径向向内行进时,中间牵引环442向左移动(从图15和17的视角观察)。径向向下(从图15和17的视角观察)移动环构件422引起输入牵引环426、输出牵引环438和中间牵引环442沿轴向行进路径451以与当径向向上移动环构件422时的方向相反的方向轴向移动。
中间牵引环442可包括可与输入盘第二牵引表面412接合的中间输入牵引表面454。中间输入牵引表面454可配置为连续环。中间输入牵引表面454可以位于与环构件旋转轴线436相距的半径458处。
中间牵引环442可包括可与输出盘第二牵引表面420接合的中间输出牵引表面456。中间输出牵引表面456可配置为连续环。中间输出牵引表面456可以位于与环构件旋转轴线436相距的半径458处。中间输出牵引表面458和中间输入牵引表面454可以布置在中间牵引环442的相对侧上,其中中间输入牵引表面454大致面向中间输出牵引表面456的相反方向。
环构件422可以相对于输入驱动机构402和输出驱动机构404沿径向行进路径455径向移动。可以相对于输入和输出驱动机构402和404选择性地调节环构件422的径向位置以改变连续可变变速器400的速比(例如,速比=(输出轴44的转速)÷(输入轴42的转速))。
速比选择器460可以可操作地连接到环构件422上,以选择性地调节连续可变变速器400的速比。操作速比选择器460以相对于输入和输出驱动机构402和404调节环构件422的径向位置以实现选定的速比。速比选择器460可具有多种配置中的任何一种。速比选择器460可以采用能够相对于输入驱动机构402的输入盘406和输出驱动机构404的输出盘414调整环构件460的位置的任何装置。
操作连续可变变速器400以将扭矩从输入轴42传递到输出轴44。来自输入轴42的扭矩可以通过第一输入接触片462从输入盘406传递到环构件422,其中输入环牵引表面432与输入盘第一牵引表面410接合。
扭矩可以通过第一输出接触片468从环构件422传递到输出盘414,其中输出环牵引表面438与输出盘第一牵引表面418接合。从环构件422传递到输出盘414的扭矩可以通过输出轴44输出。
来自输入轴42的扭矩也可以从输入盘406通过中间牵引环442传递到输出盘414。来自输入盘406的扭矩可以通过第二输入接触片474传输,其中中间牵引环442的中间输入牵引表面454与输入盘第二牵引表面412接合。扭矩可以通过第二输出接触片476从中间牵引环442传递到输出盘414,其中中间牵引环442的中间输出牵引表面456与输出盘第二牵引表面420接合。第一和第二输入接触片462和474位于与输入旋转轴线46相距的半径478处。第一和第二输出接触片468和476位于与输出旋转轴线48相距的半径480处。第一和第二输入接触片462和474的半径478,以及第一和第二输出接触片468和476的半径480随着连续可变变速器400的速比变化而变化。
输入轴42和输出轴44分别在输入盘第一和第二牵引表面410和412以及输出盘第一和第二牵引表面418和420上施加它们各自的扭矩。扭矩在第一输入和输出接触片462和468以及第二输入和输出接触片474和476处产生相等和相反的力。力可以通过输入和输出盘406和414以及环构件422之间的牵引接触从输入盘406传输到输出盘414。
在输入第一输入接触片462和第一输出接触片468处产生的牵引力包括径向分量,该径向分量推动环构件422紧密地与输入和输出盘406和414接触,以帮助保持环构件422相对于输入和输出盘406和414的位置。切向分量在环构件422与输入和输出盘406和414之间传递牵引力。法向分量取决于输入和输出盘406和414的几何形状以及接触片462和468相对于彼此的圆周位置,并且通常足以防止输入和输出盘406和414与环构件422之间的滑动。输入盘第二牵引表面412和输出盘第二牵引表面420经历一组力,其平衡相对的输入盘第一牵引表面410和输出盘第一牵引表面418上的力。
通常平衡作用在第一和第二输入接触片462和474以及第一和第二输出接触片468和476的矢量分量力(即,径向、切向和法线)以产生净零力。相反的力倾向于导致环构件422和中间牵引环442夹紧输入和输出盘406和414,以在环构件422和中间牵引环442以及输入和输出盘406和414之间产生足够的夹紧力,以无滑动地实现牵引。
连续可变变速器400的速比是第一和第二输入接触片462和474的径向位置478以及第一和第二输出接触片468和476的径向位置480的函数。连续可变变速器400的速比部分地由输入环牵引表面432与输入盘第一牵引表面410接合的径向位置和中间输入牵引表面454与输入盘第二牵引表面412接合的径向位置确定(即,第一和第二输入接触片462和474的径向位置478)。当第一和第二输入接触片462和474的径向位置478增加时,输出轴44的转速相对于输入轴42的转速增加。另一方面,当第一和第二输入接触片462和474的径向位置478减小时,输出轴44的转速减小。
输出环牵引表面438与输出盘第一牵引表面418接合的径向位置和中间输出牵引表面456与输出盘第二牵引表面420接合的径向位置(即,第一和第二输出接触片468和476的径向位置480)对速比具有复合影响。当第一和第二输出接触片468和476的径向位置480减小时,输出轴44的转速相对于输入轴42的转速增加。另一方面,当第一和第二输出接触片468和476的径向位置480增加时,输出轴44的转速减小。
可以通过相对于输入旋转轴线46和/或输出旋转轴线48移动环构件旋转轴线436的位置来选择性地调节速比,这影响环构件422与输入盘406接合的径向位置478,以及环构件422与输出盘414接合的径向位置480。使环构件422相对于输入盘406径向移动引起环构件422相对于输出盘414的相应移动。例如,相对于输入盘406径向向外移动环构件422也使环构件422相对于输出盘414径向向内移动。另一方面,相对于输入盘406径向向内移动环构件422还使环构件422相对于输出盘414径向向外移动。
继续参考图15,第一输入接触片462基本上垂直于从第一输入接触片462延伸到输入旋转轴线46的第一输入接触片矢量482对齐,以及基本上垂直于从第一输入接触片462延伸到环构件旋转轴线436的第二输入接触片矢量484对齐。类似地,第一输出接触片468基本上垂直于从第一输出接触片468延伸到输出旋转轴线48的第一输出接触片矢量486对齐,以及基本上垂直于从第一输出接触片468延伸到环构件旋转轴线436的第二输出接触片矢量488对齐。连续可变变速器400的各种部件的配置和布置是这样的:第一输入接触片矢量482的长度和第一输出接触片矢量486的长度之和大于第二输入接触片矢量484的长度和第二输出接触片矢量488的长度。以下关系适用于所有速比:
A.((第一输入接触片矢量482的长度)+(第一输出接触片矢量486的长度))>(第二输入接触片矢量484的长度);以及
B.((第一输入接触片矢量482的长度)+(第一输出接触片矢量486的长度))>(第二输出接触片矢量488的长度)
类似的关系也适用于第二输入接触片474和第二输出接触片476。例如,从第二输入接触片474延伸到输入旋转轴线46并基本上垂直于第二输入接触片474对齐的第一输入接触片矢量长度的长度,以及从第二输出接触片476延伸到输出旋转轴线48并基本上垂直于第二输出接触片476对齐的第一输出接触片矢量长度的长度之和大于从第二输入接触片474延伸到环构件旋转轴线436并基本上垂直于第二输入接触片474对齐的第二输入接触片矢量长度的长度,和从第二输出接触片476延伸到环构件旋转轴线436并基本上垂直于第二输出接触片476对齐的第二输出接触片矢量长度的长度中的至少一个。
参考图15和17,速比选择器460可用于选择性地调节连续可变变速器400的速比。图15示出了布置在第一速比位置的速比选择器460。在该位置,环构件422在输入盘406的相应外边缘408附近接合输入盘406,并且环构件422更接近地朝向输出旋转轴线48接合输出盘414。这种布置产生最高的速比(例如,速比=(输出轴44的转速)÷(输入轴42的转速)),其中输出轴44具有比输入轴42更高的转速。
图17示出了布置在第二速比位置的速比选择器460。在该位置,环构件422在输出盘414的外边缘416附近接合输出盘414,并且环构件422更接近地朝向输入旋转轴线46接合输入盘406。这种布置产生最低速比,其中输出轴44具有比输入轴42更低的转速。速比选择器460可以在第一速比位置(例如,如图15所示)和第二速比位置(例如,如图17所示)之间无限可调。
参考图18,可选地配置的示例性连续可变变速器700可操作用于在输入轴42和输出轴44之间传递旋转能量。连续可变变速器700与连续可变变速器400类似地配置,但是利用可替代机构来控制中间牵引环702和环构件706相对于输入盘406和输出盘414的对准。中间牵引环702和环构件706可操作地将输入驱动机构402连接到输出驱动机构404上。环构件706和中间牵引环702可以相对于输入驱动机构402和输出驱动机构404选择性地径向一致移动。环构件706和中间牵引环702的径向位置可相对于输入和输出驱动机构402和404选择性地调节,以改变连续可变变速器700的速比(例如,速比=(输出轴44的转速)÷(输入轴42的转速))。
环构件706可包括一对互连的同向旋转环。同向旋转环可包括与输入盘第一牵引表面410接合的输入牵引环708,以及与输出盘第一牵引表面418接合的输出牵引环710。输入和输出牵引环708和710可以基本上彼此平行地布置并且基本上垂直于输入和输出旋转轴线46和48。
输入牵引环708可包括从输入牵引环708横向向外延伸的大致圆柱形的输入牵引环支撑件712。输出牵引环710可包括从输出牵引环710横向向外延伸的输出牵引环支撑件714。输出牵引环支撑件714的尺寸可以比输入牵引环支撑件712更大(即,具有更大的直径)。输出牵引环支撑件714在输入牵引环支撑件712周围延伸并且至少部分地覆盖输入牵引环支撑件712。输出牵引环支撑件714的内圆周716可以具有比输入牵引环支撑件712的外圆周718的直径更大的直径,从而在输入牵引环支撑件712和输出牵引环支撑件714之间形成圆周环720。输入和输出牵引环支撑件712和714可以通过径向连接器722彼此固定地连接,以使得输入牵引环708和输出牵引环710一致旋转。
输入牵引环708可包括可与输入盘第一牵引表面410接合的输入环牵引表面724。输入环牵引表面724可配置为连续环。
输出牵引环710可包括可与输出盘第一牵引表面418接合的输出环牵引表面726。输出环牵引表面726可配置为连续环。输出环牵引表面726和输入环牵引表面724可以布置成大致面向彼此。
参考图15和16,连续可变变速器700可包括布置在输入牵引环708和输出牵引环710之间的中间牵引环702。中间牵引环702大致可配置为具有外圆周728和内圆周730的环形盘。中间牵引环702可大致平行于输入和输出牵引环708和710并且基本上垂直于环构件旋转轴线732对齐。外圆周728可以包括大致圆柱形的输入牵引环支撑件734,输入牵引环支撑件734从中间牵引环702横向向外延伸。中间牵引环支撑件734至少部分地延伸到在输出牵引环支撑件714和输入牵引环支撑件712之间形成的环720中。中间牵引环支撑件734的外圆周736可以可滑动地接合输出牵引环支撑件714的内圆周716。这种布置使得中间牵引环702能够相对于环构件706轴向移动(即,沿环构件旋转轴线732),同时保持中间牵引环734相对于输入和输出牵引环708和710以及环构件旋转轴线732的角度取向。可替代地,中间牵引环支撑件734的内圆周738可以可滑动地接合输入牵引环支撑件712的外圆周718。
中间牵引环702可包括可与输入盘第二牵引表面412接合的中间输入牵引表面740。中间输入牵引表面740可配置为连续环。
中间牵引环702可包括可与输出盘第二牵引表面420接合的中间输出牵引表面742。中间输出牵引表面742可配置为连续环。中间输出牵引表面742和中间输入牵引表面740可以布置在中间牵引环702的相对侧上,其中中间输入牵引表面740大致面向中间输出牵引表面742的相反方向。
继续参考图18和19,沿径向行进路径455径向移动环构件706引起环构件422和中间牵引环442沿着轴向行进路径451的相反方向上的相应轴向移动。例如,将环构件422从图19所示的径向位置径向向上(从图18和19的视角观察)移动到图18所示的径向位置引起当输入环牵引表面724沿输入盘第一牵引表面410径向向外行进,以及输出环牵引表面726沿输出盘第一牵引表面418径向向内行进时,输入牵引环708向右移动(从图18和19的视角观察)。这还使得当中间输入牵引表面740沿输入盘第二牵引表面412和中间输出牵引表面742径向向外行进,以及中间输出牵引表面456沿输出盘第二牵引表面420径向向内行进时,中间牵引环702向左移动(从图18和19的视角观察)。径向向下(从图18和19的视角观察)移动环构件706导致输入牵引环708、输出牵引环710和中间牵引环702沿轴向行进路径451以与当径向向上移动环构件706时的方向相反的方向轴向移动。
环构件706可以相对于输入驱动机构402和输出驱动机构404沿着行进路径455径向移动。可以相对于输入和输出驱动机构402和404选择性地调节环构件706的径向位置以改变连续可变变速器700的速比(例如,速比=(输出轴44的转速)÷(输入轴42的转速))。
速比选择器460可以可操作地连接到环构件706上,以选择性地调节连续可变变速器700的速比。操作速比选择器460以相对于输入和输出驱动机构402和404调节环构件706的径向位置以实现选定的速比。可以通过相对于输入旋转轴线46和/或输出旋转轴线48移动环构件旋转轴线473的位置来选择性地调节速比,其影响环构件706接合输入盘406和输出盘414的径向位置。相对于输入盘406径向移动环构件706使得环构件706相对于输出盘414相应移动。例如,相对于输入盘406径向向外移动环构件706也使环构件706相对于输出盘414径向向内移动。另一方面,相对于输入盘406径向向内移动环构件706也使环构件706相对于输出盘414径向向外移动。
连续可变变速器的各种示例性配置之间的共同特征是输入和输出接触片矢量长度(例如,如图2所示,第一输入接触片矢量154和第一输出接触片矢量158的长度)的总和大于相应的环构件矢量156和160的长度(例如,如图2所示的输入环构件102)。而且,每个示例性配置将环构件描绘为具有定位在固定半径处的相应牵引表面(例如,如图1所示的输入环第一牵引表面112),而相应的盘牵引表面(例如,如图1所示的第一输入盘牵引表面68)的半径变化,因为这种布置通常可提供最大范围的驱动比。可替代地,盘牵引表面的径向位置可以是固定的,并且可以允许环牵引表面的径向位置作为调节驱动比的装置而变化。
参考图20和21,示例性的两级连续可变变速器500可操作用于在输入轴42和输出轴44之间传递旋转能量。两级连续可变变速器500可包括第一驱动机构502和第二驱动机构504。第一和第二驱动机构502和504可串联布置。操作第一和第二驱动机构502和504以将旋转扭矩从输入轴42传递到输出轴44中。可以选择性地调节第一和第二驱动机构502和504以改变两级连续可变变速器500的速比(例如,速比=(输出轴44的转速)÷(输入轴42的转速))。两级连续可变变速器500可采用速比选择器506,其可操作以选择性地调节速比。
第一驱动机构502可以固定地附接到输入轴42上,并且第二驱动机构504可以固定地附接到输出轴44上。中间轴508可操作地将第一驱动机构502连接到第二驱动机构504上。输入轴42和输出轴44可绕共同的旋转轴线510旋转。输入轴42的位置和取向通常相对于输出轴44固定。
第一驱动机构502可采用第一输入盘512和邻近第一输入盘512定位的第一输出盘514。第一输入和输出盘512和514各自可绕旋转轴线510旋转。第一输入和输出盘512和514从旋转轴线510大致径向向外延伸。边缘516限定第一输入盘512的外圆周周界。第一输入盘512可包括邻近输入轴42定位的第一输入盘牵引表面520和邻近第一输出盘514定位的相对内表面522。第一输入盘62的内表面522可具有大致平坦的表面轮廓,例如,如图20所示,或者可以包括各种其他形状和/或轮廓。
继续参考图20,边缘524限定第一输出盘514的外圆周周界。第一输出盘514可包括邻近第一输入盘512定位的内表面526和与内表面526相对定位的第一输出盘牵引表面528。当从图20的视角观察时,第一输出盘514大致可以配置为第一输入盘512的镜像。类似于第一输入盘512,第一输出盘514的内表面526可具有大致平坦的表面轮廓,例如,如图20中所示,或者可以包括各种其他形状和/或轮廓。第一输出盘514可以固定地附接到中间轴508上。
第一输入盘512和第一输出盘514可相对于彼此可旋转地支撑。例如,轴承530可以设置在第一输入盘512的内表面522和第一输出盘514的内表面526之间。轴承530可以与第一输入盘512和第一输出盘514一体地形成,例如,如图20所示,或者可以配置为附接到第一输入盘512的内表面522和第一输出盘514的内表面526的单独部件。
第二驱动机构504可以与第一驱动机构502类似地配置,并且可以包括例如第二输入盘532和邻近第二输入盘532定位的第二输出盘534。第二输入盘532和第二输出盘534各自可绕旋转轴线510旋转。第二输入和输出盘532和534从旋转轴线510大致径向向外延伸。
边缘536限定第二输入盘532的外圆周周界。第二输出盘534可包括第二输入盘牵引表面538和邻近第二输出盘534定位的相对内表面540。第二输入盘532的内表面540可以具有大致平坦的表面轮廓,例如,如图20所示,或者可以包括各种其他形状和/或轮廓。第二输入盘532可以固定地附接到中间轴508上。
第二输出盘534可以固定地附接到输出轴44上。边缘542限定第二输出盘534的外圆周周界。第二输出盘534可以包括邻近第二输入盘532定位的内表面544,以及与内表面544相对定位的第二输出盘牵引表面546。当从图20的视角观察时,第二输出盘534大致可以配置为第二输入盘532的镜像。类似于第二输入盘532,第二输出盘534的内表面544可以具有大致平坦的表面轮廓,例如,如图20所示,或者可以包括各种其他形状和/或轮廓。
第二输入盘532和第二输出盘534可相对于彼此可旋转地支撑。例如,轴承530可以设置在第二输入盘532的内表面540和第二输出盘534的内表面544之间。轴承530可以与第二输入盘532和第二输出盘534一体地形成,例如,如图20所示,或者可以配置为附接到第二输入盘532的内表面540和第二输出盘534的内表面544的单独部件。
第一驱动机构502可包括第一环构件548,操作其以将第一输入盘512可旋转地耦合到第一输出盘514上。第一环构件548可绕第一环构件旋转轴线549旋转。第一环构件旋转轴线549基本上垂直于延伸穿过轴承588的平面取向,用于可旋转地支撑第一环构件548。第一环构件548可相对于第一输入盘512和第一输出盘514径向移动。可以相对于第一输入盘512和第一输出盘514选择性地调节第一环构件548的径向位置,以改变第一驱动机构502的速比(例如,第一驱动机构速比=(输出轴44的转速)÷(中间轴508的转速))。
第二驱动机构504可包括第二环构件550,操作其以将第二输入盘532可旋转地耦合到第二输出盘534上。第二环构件550可绕第二环构件旋转轴线551旋转。第二环构件旋转轴线551基本上垂直于延伸通过轴承588的平面对齐,轴承588可旋转地支撑第二环构件550。第二环构件550可相对于第二输入盘532和第二第一输出盘534径向移动。可以相对于第二输入盘532和第二输出盘534选择性地调节第二环构件550的径向位置,以改变第二驱动机构504的速比(例如,第二驱动机构速比=(中间轴508的转速)÷(输出轴44的转速))。
第一环构件548可包括一对互连的同向旋转环。同向旋转环可包括与第一输入盘512接合的输入牵引环552,以及与输入牵引环552间隔开并与第一输出盘514接合的输出牵引环554。大致圆柱形的连接环556可以将输入牵引环552固定地连接到输出牵引环554上。输入和输出牵引环552和554可以从连接环556大致径向向内延伸。
输入牵引环552可包括可与第一输入盘512的第一输入盘牵引表面520接合的第一环构件输入牵引表面558。输出牵引环554可包括可与第一输出盘514的第一输出盘牵引表面528接合的第一环构件输出牵引表面560。第一环构件输入和输出牵引表面558和560可以配置为连续环。第一环构件输入牵引表面558可以位于与环构件有效旋转轴线566相距的半径562处。根据轴承588的取向,环构件有效旋转轴线566可以不与第一环构件旋转轴线549或第二环构件旋转轴线551重合。而是,第一和第二环构件旋转轴线549和551可以相对于环构件有效旋转轴线566以倾斜角度定向。环构件有效旋转轴线566基本平行于输入轴42和输出轴44的旋转轴510对齐。第一环构件输出牵引表面560可位于与环构件有效旋转轴线566相距的半径564处。第一环构件输入和输出牵引表面558和560布置在第一环构件548的相对侧上,其中第一环构件输入牵引表面558面向第一输入盘512而第一环构件输出牵引表面560面向第一输出盘514。
第二环构件550可以与第一环构件548类似地配置。第二环构件550可以包括一对互连的同向旋转环。同向旋转环可包括与第二输入盘532接合的输入牵引环568,以及与输入牵引环568间隔开并与第二输出盘534接合的输出牵引环570。大致圆柱形的连接环572可以将输入牵引环568固定地连接到输出牵引环570上。输入和输出牵引环568和570可以从连接环572大致径向向内延伸。
输入牵引环568可包括可与第二输入盘532的第二输入盘牵引表面538接合的第二环构件输入牵引表面574。输出牵引环570可包括可与第二输出盘534的第二输出盘牵引表面546接合的第二环构件输出牵引表面576。第二环构件输入和输出牵引表面574和576可以配置为连续环。第二环构件输入牵引表面574可以位于与环构件有效旋转轴线566相距的半径578处。第二环构件输出牵引表面576可以位于与环构件有效旋转轴线566相距的半径580处。第一环构件输入和输出牵引表面574和576布置在第二环构件550的相对侧上,其中第二环构件输入牵引表面574面向第二输入盘532并且第二环构件输出牵引表面576面向第二输出盘534。
速比选择器506可以可操作地连接到第一和第二环构件548和550上,以选择性地调节两级连续可变变速器500的速比。操作速比选择器506以调节第一环构件548相对于第一输入盘512和第一输出盘514的径向位置,并调节第二环构件550相对于第二输入盘532和第二输出盘534的径向位置,以实现选定的速比。
速比选择器506可具有多种配置中的任何一种。速比选择器506可以采用能够调节第一环构件548相对于第一输入和输出盘512和514的位置,以及第二环构件550相对于第二输入和输出盘532和534的位置的任何装置。一个这种配置的示例在图20-22中示出。
参考图20和21,速比选择器506可包括致动器582,致动器582具有由大致圆柱形内表面586限定的中空内部区域584。内表面586的纵向轴线基本上与环构件有效旋转轴线566重合。第一和第二环构件548和550可以可旋转地设置在致动器582的内部区域584内。第一环构件548可以可旋转地支撑在轴承588上,轴承588安装在致动器582的内表面586上。第二环构件550可以类似地使用第二轴承588可旋转地安装到致动器582的内表面586上。轴承588可以配置为单独的部件或者可以至少部分地与致动器582和/或第一和第二环构件548和550一体地形成。
致动器582可以(例如,使用一个或多个轴承590)可旋转地附接到壳体55上,轴承590可以安装到致动器582的外圆周592和壳体55上。致动器582的外圆周592可以具有大致圆形的形状,其中心轴线与致动器582的旋转轴线594重合。致动器582的旋转轴线594可以从环构件有效旋转轴线566偏移一定距离596。结果,致动器582的厚度T沿周向变化,例如,如图19所示,致动器的最小和最大厚度T出现在致动器582的直径上相对侧上。致动器582的内表面586和外圆周592之间的偏心允许通过使致动器582绕其旋转轴线594旋转而相对于第一输入和输出盘512和514以及第二输入和输出盘532和534选择性地改变第一和第二环构件548和550的径向位置。
操作两级连续可变变速器500以将扭矩从输入轴42传递到输出轴44。来自输入轴42的扭矩可以通过第一输入接触片598从第一输入盘512传递到第一环构件548,其中第一环构件输入牵引表面558接合第一输入盘牵引表面520。扭矩可以通过第一输出接触片600从第一环构件548传递到第一输出盘514上,其中第一环构件输出牵引表面560接合第一输出盘牵引表面528。第一输入接触片598位于与输入和输出轴旋转轴线510相距的半径602处,并且第一输出接触片600位于与输入和输出轴旋转轴线510相距的半径604处。第一输入接触片598的半径602和第一输出接触片600的半径604随两级连续可变变速器500的速比的变化而变化。
来自第一输出盘514的扭矩沿中间轴508传递到第二输入盘532上。来自第二输入盘532的扭矩可以通过第二输入接触片606传递到第二环构件550上,其中第二环构件输入接触片表面574接合第二输入盘牵引表面538。扭矩可以通过第二输出接触片608从第二环构件550传递到第二输出盘534上,其中第二环构件输出牵引表面576接合第二输出盘牵引表面546。第二输入接触片606位于与输入和输出轴旋转轴线510相距的半径610处,并且第二输出接触片608位于与输入和输出轴旋转轴线510相距的半径612处。第二输入接触片606的半径610和第二输出接触片608的半径612随着两级连续可变变速器500的速比变化而变化。从第二环构件550传递到第二输出盘534的扭矩可以通过输出轴44输出。
两级连续可变变速器500的速比分别是第一输入和输出接触片598和600的径向位置602和604以及第二输入和输出接触片606和608的径向位置610和612的函数。当第一和第二输入接触片598和606的径向位置602和610分别增加,以及第一和第二输出接触片608和612的径向位置604和612分别减小时,输出轴44的转速相对于输入轴42的转速增加。另一方面,当第一和第二输入接触片598和606的径向位置602和610分别减小,以及第一和第二输出接触片608和612的径向位置604和612分别增加时,输出轴44的转速减小。
参考图20和22,速比选择器506可用于选择性地调节两级连续可变变速器500的速比。图20示出了布置在第一速比位置的速比选择器506。在该位置,第一和第二环构件548和550在第一和第二输出盘514和534各自的外边缘524和542附近接合第一和第二输出盘514和534,并更接近地朝向输入和输出旋转轴线510接合第一和第二输入盘512和532。这种布置产生最低速比(例如,速比=(输出轴44的转速)÷(输入轴42的转速)),其中输出轴44具有比输入轴42更低的转速。
图22示出了布置在第二速比位置的速比选择器506。在该位置,第一和第二环构件548和550分别在第一和第二输出盘514和534各自的外边缘524和542附近接合第一和第二输出盘514和534,并更接近地朝向输入和输出旋转轴线510接合第一和第二输入盘512和532。这种布置产生最低速比(例如,速比=(输出轴44的转速)÷(输入轴42的转速)),其中输出轴44具有比输入轴42更低的转速。速比选择器506可以在第一速比位置(例如,如图20和21所示)和第二速比位置(例如,如图22所示)之间无限可调。图示的速比选择器506配置为提供1:1的变速比,但是还可以配置为根据特定应用的设计和性能要求提供其他速比。
连续可变驱动机构500的第一驱动机构502的配置使得第一输入接触片598的径向位置602与第一输出接触片600的径向位置604的总和大于第一环构件输入牵引表面558的半径562和第一环构件输出牵引表面560的半径564。以下适用于所有速比:
A.((半径602)+(半径604))>(半径562)
B.((半径602)+(半径604))>(半径564)
类似的关系也适用于第二驱动机构504。例如,连续可变变速器500的第二驱动机构504的配置使得第二输入接触片606的径向位置610与第二输出接触片608的径向位置612的总和大于第二环构件输入牵引表面574的半径578和第二环构件输出牵引表面576的半径580。以下适用于所有速比:
A.((半径610)+(半径612))>(半径578)
B.((半径610)+(半径612))>(半径580)
本方法和装置的范围旨在由以下权利要求限定。然而,必须理解的是,可以以不同于具体解释和说明的方式实施连续可变变速器的各种公开的配置和操作,而不脱离其精神或范围。本领域技术人员应该理解,可以在实施权利要求时采用本文所述配置的各种可替代方案,而不脱离所附权利要求限定的精神和范围。所公开的系统和方法的范围,不应该参考以上描述确定,而是应该参考所附权利要求以及这些权利要求所享有的等同物的全部范围来确定。预期并旨在未来的开发将在本文讨论的技术中发生,并且所公开的系统和方法将被结合到这种未来示例中。此外,权利要求中使用的所有术语旨在赋予它们最广泛的合理诠释和本领域技术人员所理解的普通含义,除非在此做出明确的相反指示。特别地,诸如“一(a)”,“该(the)”,“所述(said)”等单数冠词的使用应当理解为记载一个或多个所指示的元件,除非权利要求记载相反的明确限制。所附权利要求旨在限定设备的范围,并且由此覆盖这些权利要求范围内的方法和装置及其等同物。总之,应该理解,本设备能够进行修改和变化,仅由所附权利要求限定。
Claims (29)
1.一种连续可变变速器,包括:
能够绕输入旋转轴线旋转的输入驱动构件,所述输入驱动构件包括输入驱动构件牵引表面;
能够绕输出旋转轴线旋转的输出驱动构件,所述输出驱动构件包括输出驱动构件牵引表面;
能够绕环构件旋转轴线旋转的环构件,所述环构件包括:
位于输入环牵引表面与所述环构件旋转轴线的径向距离处的输入环牵引表面,所述输入环牵引表面在输入接触片处接合所述输入驱动构件牵引表面,其中所述输入接触片垂直于从所述输入接触片延伸到所述输入旋转轴线的第一输入接触片矢量长度,以及从所述输入接触片延伸到环构件旋转轴线的第二输入接触片矢量长度取向;以及
位于输出环牵引表面与所述环构件旋转轴线的径向距离处的输出环牵引表面,所述输出环牵引表面在输出接触片处接合所述输出驱动构件牵引表面,其中所述输出接触片垂直于从所述输出接触片延伸到所述输出旋转轴线的第一输出接触片矢量长度,以及从所述输出接触片延伸到环构件旋转轴线的第二输出接触片矢量长度取向;以及
其中所述第一输入接触片矢量长度和所述第一输出接触片矢量长度之和大于所述第二输入接触片矢量长度和第二输出接触片矢量长度中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的连续可变变速器,其中:
所述输入驱动构件包括第一输入构件和邻近所述第一输入构件定位的第二输入构件,所述第二输入构件能够沿所述输入旋转轴线相对于所述第一输入构件轴向移动;以及
所述输出驱动构件包括第一输出构件和邻近所述第一输出构件定位的第二输出构件,所述第二输出构件能够沿所述输出旋转轴线相对于所述第一输出构件轴向移动。
3.根据权利要求2所述的连续可变变速器,进一步包括连接到所述第二输入构件和所述第二输出构件的速比选择器,所述速比选择器能够操作用于沿所述输出旋转轴线同时轴向移动所述第二输入构件和所述第二输出构件。
4.根据权利要求3所述的连续可变变速器,其中操作所述速比选择器以同时以相反方向移动所述第二输入构件和所述第二输出构件。
5.根据权利要求1所述的连续可变变速器,其中所述输入环牵引表面径向距离基本上等于所述输出环牵引表面径向距离。
6.根据权利要求1所述的连续可变变速器,其中所述输入驱动构件附接到输入轴上用于与其同时旋转,而所述输出驱动构件附接到输出轴上用于与其同时旋转。
7.根据权利要求1所述的连续可变变速器,其中所述输入旋转轴线偏离所述输出旋转轴线。
8.根据权利要求1所述的连续可变变速器,其中所述输入旋转轴线基本上与所述输出旋转轴线重合。
9.根据权利要求1所述的连续可变变速器,其中所述环构件旋转轴线基本上与平行于所述输入旋转轴线和所述输出旋转轴线中的至少一个对齐。
10.根据权利要求1所述的连续可变变速器,其中所述环构件旋转轴线的位置能够相对于所述输入旋转轴线和所述输出旋转轴线中的至少一个调节。
11.根据权利要求1所述的连续可变变速器,其中所述环构件能够沿所述环构件旋转轴线轴向移动。
12.一种连续可变变速器,包括:
能够绕盘旋转轴线旋转的输入盘,所述输入盘包括输入盘牵引表面;
能够绕所述盘旋转轴线旋转的输出盘,所述输出盘包括输出盘牵引表面;
能够绕输入旋转轴线旋转的输入环构件,所述输入环构件包括位于输入环牵引表面与所述输入旋转轴线的径向距离处的输入环牵引表面,所述输入环牵引表面在输入接触片处接合所述输入盘牵引表面,其中所述输入接触片垂直于从所述输入接触片延伸到所述盘旋转轴线的第一输入接触片矢量,以及从所述输入接触片延伸到所述输入旋转轴线的第二输入接触片矢量取向;
能够绕输出旋转轴线旋转的输出环构件,所述输出环构件包括位于输出环牵引表面与所述输出旋转轴线的径向距离处的输出环牵引表面,所述输出环牵引表面在输出接触片处接合所述输出盘牵引表面,其中所述输出接触片垂直于从所述输出接触片延伸到所述盘旋转轴线的第一输出接触片矢量,以及从所述输出接触片延伸到所述输出旋转轴线的第二输出接触片矢量取向;以及
其中第一输入接触片矢量的长度和第一输出接触片矢量的长度之和大于第二输入接触片矢量和第二输出接触片矢量中的至少一个的长度。
13.根据权利要求12所述的连续可变变速器,其中:
所述输入盘包括第一输入盘和邻近所述第一输入盘定位的第二输入盘,所述第二输入盘沿所述盘旋转轴线相对于所述第一输入盘轴向移动;以及
所述输出盘包括第一输出盘和邻近所述第一输出盘定位的第二输出盘,所述第二输出盘附接到所述第二输入盘上,用于沿所述盘旋转轴线同时轴向移动。
14.根据权利要求13所述的连续可变变速器,其中所述第二输出盘能够沿所述盘旋转轴线相对于所述第一输出盘轴向移动。
15.根据权利要求13所述的连续可变变速器,进一步包括将所述第一输入盘连接到所述第一输出盘的内中间轴,以及将所述第二输入盘连接到所述第二输出盘的外中间轴。
16.根据权利要求15所述的连续可变变速器,进一步包括速比选择器,所述速比选择器具有附接到所述外中间轴的近端和相对的远端,能够操作所述速比选择器以相对于所述输入旋转轴线和所述输出旋转轴线中的至少一个选择性地调节所述盘旋转轴线的位置。
17.根据权利要求12所述的连续可变变速器,其中所述输入环牵引表面径向距离基本上等于所述输出环牵引表面径向距离。
18.根据权利要求12所述的连续可变变速器,其中所述输入环构件附接到输入轴以与其同时旋转,而所述输出环构件附接到输出轴以与其同时旋转。
19.根据权利要求12所述的连续可变变速器,其中所述输入旋转轴线偏离所述输出旋转轴线。
20.根据权利要求12所述的连续可变变速器,其中所述盘旋转轴线基本上与平行于所述输入旋转轴线和所述输出旋转轴线中的至少一个对齐。
21.根据权利要求12所述的连续可变变速器,其中所述输入盘互连到所述输入盘上以与其同时旋转。
22.根据权利要求12所述的连续可变变速器,其中所述盘旋转轴线的位置能够相对于所述输入旋转轴线和所述输出旋转轴线中的至少一个调节。
23.一种连续可变变速器,包括:
能够绕盘旋转轴线旋转的输入盘,所述输入盘包括输入盘牵引表面;
能够绕所述盘旋转轴线旋转的输出盘,所述输出盘包括输出盘牵引表面;
能够绕环构件有效旋转轴线旋转的环构件,所述环构件包括:
位于输入环牵引表面与所述输入旋转轴线的径向距离处的输入环牵引表面,所述输入环牵引表面在输入接触片与所述盘旋转轴线的径向距离处接合所述输入盘牵引表面;以及
位于输出环牵引表面与所述输出旋转轴线的径向距离处的输出环牵引表面,所述输出环牵引表面在位于输出接触片与所述盘旋转轴线的径向距离处接合所述输出盘牵引表面;以及
其中所述输入接触片径向距离和所述输出接触片径向距离之和大于所述输入环牵引表面的径向距离和所述输出环牵引表面径向距离中的至少一个。
24.根据权利要求23所述的连续可变变速器,进一步包括连接到所述环构件的速比选择器,能够操作所述速比选择器以相对于所述输入旋转轴线和所述输出旋转轴线中的至少一个选择性地调节所述环构件有效旋转轴线的位置。
25.根据权利要求24所述的连续可变变速器,其中所述速比选择器能够旋转地连接到壳体,以便能够绕所述环构件有效旋转轴线旋转,所述环构件能够旋转地连接到所述速比选择器。
26.根据权利要求25所述的连续可变变速器,其中所述速比选择器包括周向变化的径向偏移。
27.根据权利要求23所述的连续可变变速器,其中所述输入驱动构件附接到输入轴用于与其同时旋转,所述输出驱动构件附接到输出轴以与其同时旋转。
28.根据权利要求23所述的连续可变变速器,其中所述环构件有效旋转轴线基本上与平行于所述输入旋转轴线和所述输出旋转轴线中的至少一个对齐。
29.根据权利要求23所述的连续可变变速器,其中所述环构件有效旋转轴线的位置能够相对于所述输入旋转轴线和所述输出旋转轴线中的至少一个调节。
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