专利名称：用于电力辅助和驱动无级变速器的装置的制作方法
用于电力辅助和驱动S^t器的， 相关申请的奴引用
本申请要求2005年5月2日申请的美国临时^f!l申请No.60/676, 904 的做权。
魷綱
本发明通ir涉^i器，并_& #^皿^级变速器驱动的方法
背景技术：
$ 器是利用齿轮，皮带或者其它的驱动组件转换在，中的自和 ,的装置。大多i^M器的结构，离散的速比，低的比率用于加速，
爬坡和重物牵引，并且高的比率用于高速,。它们利用在输AIO输出轴
之间的多^p行的齿轮组。aM改变M^i之间的带有负荷的齿轮组，在
输AIP输出轴之间的速比发生改变。
已^f魏^tf预计使^^ui续顿(cvTs)的。这si常利用
摩擦以从输Att《幾负荷到输出轴。舰改^0擦滚轮，皮带或者其它组
件的径向OT，速t,艘。
在
图1和2中示出了普通的CVT结构10。它利用主动(主要)的带轮 12,宽的V自带14,和从动(辅助)的带轮16。 M:^fe动带轮12 和从动带轮16的1^*^速腿糊节，从而使得V舰带14 liii在带 轮12和16上的变化判处。图1示出了运行;ffif氐速比的CVT10,其中 对半的主动微22和24被分离，并且V型及带14在较小的-1艰处^ifcC寸 ,的带轮22和24。 SJMif况下，对半的从动的带轮18和20ilM弹簧挤 压在—-起，迫使在输出端带轮Stt在较大;树5处。此结^l供最大的扭矩 放大糊3iiit斷,。图2示出了运行在高速比的CVT,其中mS主动带 轮12的对半的带轮22和24 ^5ft在"fe使ffffiicf艰^Ba使V型盧带 14接ifet半的带轮22和24并且增加V M^带14的聽。V I披带14的
增加自刻l^动皿16的弹簧力作用，迫^^半的从动带轮18和20分 离，其中VM&带14繊小^ti^t半的从动带轮18和20。此繊
麟了最高的^S^:率。
大多数当前的CVTs依靠固定结构的W^tfflE驱动,它们不容易响 应于不同^t发生艘，例如^^lt物负荷和操作者性能需求。因此， 需魏有比现有技微态的系^S^性和鹏的CVT驱动系统。
发明鹏
根据本发明的"^h方面，提喉一种辅助机构以用于机械-驱动的无级变 速器，该无级^ii器具有M:皮带相互连接的第一和第二带轮。第一带轮 连接到发动机轴上，并且具有第一带轮部分和相对于第一-带轮部分，向 移动的第二带,分。^fl一种接M置以用于连接到第二,部分，并 且电动机具有同轴^第一^^置的第二接合装置，当电动机旋转时其 导致第一M装置轴向移动。相对于第一接合装置的第二接^置的旋转 魏向移动第一接^S,从而使得该机构辅助机膝驱动的无级魏器，
以相对于第一带^^分移动第二带^^分以e^t:们之间的轴向间距。 根据本发明的另—-个方面，M^—种电力辅助m^-驱动的，^i器
的—員，该无级M,有M:皮带相互连接的第一和第二带轮。第一带 顿合于安装在发动机轴上，并且具有第—带轮部分和相对于第一带轮部 分—f^向移动的第二带轮部分。Mll第-一接合裝置以用T3i接到第二带轮 部分，并且电动iw有与fmm—^^a同轴接合的第二接合装置，从 而使得相对于此的响应于戶; ^二接^s的旋转轴向移动fMm—楚合 装置。电动机的驱动会导，二^^^吏得第一接，置轴向移动，从 而使得在相对于第~#轮部分移动第二带轮部分，改变它们之间的轴向间 距方面，辅助繊—驱动的无级魏器。
根据本发明的进一歩的方面，电力-辅助的、1 -驱动的无级魏器具 有第一職，i^^--滞轮具有用于固定驗到发动务細上.的第一带轮部分， 用于围微动概由设置的可轴向移动的第二带轮部分，以及连接到第二带 f&部分的tnMi区动器。电动机与第二带轮同,合，从而使f雜相对于第 一带轮部分移动第二带轮部分以改变它们之间的间距的方面，辅助鐘驱 动器。
根据本发明的另一个方面，m^用于无极^i器的可变驱动器，其中
该无极，,有M31皮带相互，的第一和第二带轮，其中第一 接到发动机轴±#皿有第一带轮部分和相对于第一带 分可轴向移动 的第二带轮部分。11#1用于围绕发动鹏雜的一对圆盘，其中一顿合 于轴向移动第二带轮部分。,由滚动，所，的^^,其具有回转轴 并Ui舒M^^^配在圆盘之间。该滚动魏适舒相对于圆盘的轴 使自的回转轴倾斜，从而使#^^期间对滚动，的倾#4#相对于第 二带鄉分旋转一个圆盘，轴向移动第二带轮部分以^E^—和第二带 ，分之间的轴向间距。
li^本发明的进一步的方面，i^fl一种驱动无级^I器的方法，该无 级M麟有iiM^带相互连接的第一和第二带轮。第一带轮适合于安装 在发动机轴上，并且具有第一带轮部分和可轴向移动的第二带轮部分。提 供一对圆盘以围绕发动TO连接，其中一个圆盘可旋转的接合第二带轮部 分，从而使得响应于在圆盘和第二带轮部分之间的相对旋转相对于第-带 轮部，向移动第二带轮部分。H^一种具有回转轴并lJt合于至^^分 ^!B在圆盘之间的皿。还,--种用于相对于圆盘的轴使#^轮的回转 轴倾斜的滚动雄。滚动雄的倾斜会导致圆盘的一个相对于第-滞轮旋 转，从而改^ffi^—和第二^P分之间的轴向间距。
根据本发明的 的方面，^1—种^^I器，其具有第一带 轮，该第一带轮具有用于固定连接到发动机轴上的第--带轮部分，用于围 绕发动机轴设置的可轴向移动的第二带轮部分。该驱动器具有围绕发动机 轴固定雜的第一圆盘，同轴的接合第二带轮部分的第二圆盘，以当第二 圆盘相对于第二带鄉分旋转时，相对于第一带轮部分移动第二带 分。
本发明的目的和优点^^合附图从下面的详细描述中变得更显然。
附图的简述
图i是处于i^S3i比时，现有技术的无级^t器的透视图。 图2 ji&于i!高速比时，现有，的^￡^1器的 图。
图3是处刊腿比结构时，1111本方面的--'个实施例具有辅助机构的
杉賊-驱动CVT的剖视图。
图4是以高速比结构示出的，图3的CVT的剖视图。 图5是根据本发明的13^^^的^li例的剖视图。 图6是图5的13^鹏器的电动柳M^构的IS舰图。 图7是以^f自比结构示出的，图5的U5g驱动器的剖视图。 图8是以高速比结构示出的，图5的可^I动器的剖视图。 图9图形地示出了lili本发明^ffl6^制策略的"^fj子。
为了1￡ "本发明的原理的 ,对在附图中示出的实施例现在将进 行标引并且^ll专用语言进行描述。然而，其不意图限制本发明的范围， 在示出装置中的这些改变和进一步的修改，以及，示出的本发明的原理 的雌-步鹏对于本领域狱人员通常是可以鄉肌
图3和4示出了根据本发明的一个^M例的带轮26和用于辅助杉 -驱动的35^^I器(CVT)的辅助机构28,其mB可从CVT的tl^驱动 中得到增加^#减去。^&具有固定到发动fll由32上的半个固定带轮皿 部分30,和在舰期间，响应于由驱动弹簧36的弹簧力和飞轮38的移动， 相对于固定带轮可轴向移动的半个可移动的带轮皿部分34。
该舊助机构28包括第一接^g40,其綜螺纹孑成者螺母，娜纹 孔#螺#11对于带轮26轴向设置并JilMm42和衬垫44 ，到可移动 的半个带轮34上，^T鹏的第二接^S46，其标为螺纹轴^#螺 钉；和电气控制电动机48,其示出^1:动机50的外侧，与发动衫谰同轴安 装。该螺母和螺钉的结合mir有左繊纹，fai战些鹏中可利用右
旋驗o
^M行期间，当S^半的带轮30和34之间—a^轴向间距方面没有由 控制系统启动时，螺母邻和螺钉46通常以发动TO32相同速度旋转。如 图3所示，当辅助机构28启动以辅助移动,26到低速比(tg时，控制 电动机48放1f!l累钉的,，其导iC^母拉动对半的可'移动带^l离对半的 固定带轮。在增加对半的带轮之间的轴向间距方面，此辅助 弹簧36和 飞轮3S,允许皮带52據小判5^l带轮。如图4麻，当辅助结构被 启动以辅助移动带轮到较高速比錢时，控制电动机比发动机轴更WI旋 转螺钉，其使得朝向对半的固定的带轮推动对半的可移动的带轮。此辅助 ^^S5t半带轮之间的轴向间距，迫€&带 大判^1#触带轮。
本发明的另"H^方面包括用于驱动CVT的可变驱动器，该CVT具有 带轮，该带轮具有对半的固定带轮和对半的可移动带轮。图5和6示出了 ti^本发明的，驱动器54的""^h实施例，其中对半的可移动带轮56具 有!it:部分58。
^ 中，i^t部分可^&结合A)t半的固定带 轮60中。
示出的驱动器54包括固定到对半的固定带轮60上的第一圆盘62，邻 麟--圆盘的第二圆盘沐与对半的可移动微56的iii:部分58接合的 螺母66,设置邻近圆盘的纖68,结合到滚动翅,72上的电气控制 的电动机70,和设置鄉二圆盘和螺母之间的跡垫圈74。圆^M^ 娜 垫圈克服滚轮进行働B载，该波形垫圈超顿从的弹簧，期皮设计尺寸以提 供舰的牵弓1力以防止滚轮滑动在圆#±,并且反抗在系统中的作用力驱 动对半的带轮。■ 72可旋^i&^E电动mtt上，并且滚轮68可旋转 地安^&磁轭屮，其中滚轮的回转轴垂直于电fltt和WI的轴。滚轮的回 ,通常与发动TO的轴线平行，但是它的倾斜角由电动KliWTM72进 行控制。 ^说，电动机,磁轭，从而倾f斗^^的回转轴，如图7和8 所示。WSMm圆fc间的环形空间屮的环76和滚轮78保持在适当 的錢。
ffit行期间，当由控制系统傲f^"半的带轮60和62之间的轴向间 距没:#^化时，第二圆盘64和驱动器54的麟66通常以与发动,由(未 示出)相同的避旋转。如图7麻，当驱动器驱动以移动带轮到较低的
速比^t置时，控制电动机70使《^ 68的糊喊斗，从而使得滚轮放nm
二圆盘的,，导 对于蟪纹部分58旋转并且牵引对半的可移动带 ^g离对半的固定带轮。jltA许皮带80a^f氐的^f^l:^带轮，如图所 示。如图8所示，当驱动器驱动以移动m到较高的速比皿时，控制电 动机8(H慰i^轮车Wi斜，从而使#^轮旋转第二圆盘比发动柳桥决，这导 gdi辦鹏于^^部分58旋转并且朝向对半的固定带轮推动对半的可移动 带轮。雌舰带在默辟鄉繊带轮，如图麻。
如图5-8所示的实施例的优点在于用于控制电动机的l糧要求比如图3 和4所示的辅助机构的l讀需求少得多。需要用-，动对半的带轮的大多
数會ia来自于发动机，并J^制电动机仅仅,需要在圆盘上倾斜滚轮的
少数能量。
在,1实施例中，控制系统可自节流陶位置来设置所需的发动
ti^i,然后l^^iS节cvT的速比以^f所需的发^ijK。 j示 例控制SBi在图9中示出。给定的节流wim确^ijnjia定点，并且
控制系^T^点和实际发动timt间的穀鹏定所需的CVT比率。 例如，CVT可开始于樹氐的比率(在图9中的^#率)，麵，如果辅
Ji^增加并ia动tMS相应增加，控制系纖向较高的速比(在图9中
更浅的 )将CVT换髙档，以增加:&E动机中的负荷，从而趋向^t发 动机^^相对固定。对于固定的节流阀设定，例如局部节流阀，控制系统 可导致CVT速比随着^l^i^改变，从樹氐比^l到在曲线亂l:的水
平线的"局im流阀"的较高比率端，同B寸发动in^^保"^相对固定。如mi:
动机繊斷氐到定点之下，由于MIK^坡的增加的负荷，例如，控制系 统朝向樹,旌比(在图9中的^ )斷氐CVTt:摔，以陶氐发^LL 的负荷，从而再次倾向于f辦发动机^I相对固定。如果需要的话，如果
发动机繊定点可基于节流阀錢和^iS，从而使得允许发动丰Mft
随着^MS稍鹏加。一4^例的控制系统在美国专利No.4, 811， 2^5 中公开，-卿匕作为参鄉行结合。
当本发明已经示出并且在附图和先前的描述中详细描述时，其被认为 是示意的并且不是P艮制的，应当鄉的^m腕出了雌的实施例，并且 在本发明的精神范围内的所有的改变和修改希望得妾t，。
权利要求
1.一种用于机械-驱动的无级变速器的辅助机构，其具有由皮带相互连接的第一和第二带轮，第一带轮连接到发动机轴上并且具有第一带轮部分和相对于第一带轮部分可轴向移动的第二带轮部分，所述机构包括第一连接部分，其连接到第二带轮部分；和电动机，其具有用于同轴接合所述第一接合装置的第二接合装置并且当旋转时导致其轴向移动，从而相对于所述第一接合装置的所述第二接合装置的旋转轴向移动所述第一接合装置，相对于第一带轮部分移动第二带轮部分以改变它们之间的轴向间距，对机械-驱动无级变速器辅助作用。
2. 女嫩利要求i皿的机构,其中fsim—接^a适^f同轴连接到 第二繊部分上。
3. 如权利要求2皿的机构,其中皿电动杉隨^f与第-,同轴安装。
4. 如权利要求3臓的杉购，其中戶j^m二接^g包繊鄉。
5. 如权利要求4fM的槲牛，其中ffiiB--接^a包括螺纹孔。
6. --种用于tiM-驱动的sm^t器的辅助方法，该无级^t器具有由 皮带相互连接的第一和第二带轮，fM^—带総合于安驗发动,上 并且具有第一带轮部分和相对于第一带轮部分可轴向移动的第二带轮部 分，臓,跑括提供连擬操二带轮部分的第一连^a;掛共电动 机，其具有与fj^m--接^g同轴接合的第二接合^g，从而使得响应于所，二接^3的旋转 一接，置轴向移动。和激励所述电动机，以导致f^二接^g轴向移动fMB—接^^置，在相对于第 ---带轮部分移动第二带轮部^ 助机械-驱动的无 1器，改变在它们之 间的轴向间距。
7. 如权利要求6 fM的方法,其中M^m—接^s同轴，到第二带 轮部分。
8. 如权利要求7fM的皿，其中IMB二接^^同轴接合fMm—
9. 如权利要求8臓的,法，其中臓电动机与第^f轮同轴魏。
10. —种电力辅助的、机械驱动的无^M器，其包括第一带轮，其具有用于固定到发动TO上的第一带轮部分，用于围绕发动机轴设置的可轴向移动的第二带轮部分，和纖到所鄉二'繊部分上的机械驱动器； 和电动机，其与所，二带轮部分同轴接合，从而使#^相对于第一带轮 部分移动第二带轮部分以^^它们之间的间距的方面，臓电动杉赚助机 械驱动器。
11. 如权利要求io，的^t器,其中fMm二带轮部分具有第--壤合驢，并朋膽电动機有与ff^—^^g同轴接合的第二接合装置。
12. 女敝利要求11皿的^t器，其中戶jM^二i^fi相对于所鄉—^^s的旋糊向地移动fMm -
13. —种用于无级魏器的可变驱动器，其具有由皮带相互连接的第—和第二職，第一带鹏接到发动繊±#且具有第—微部分和相对于第—带轮部分可轴向移动的第二带轮部分，臓驱动器包括 第一圆盘，其围纖动i谰纖；第二圆盘，其围绕发动Htt连接，所述第二圆盘适合于轴向移动第二带轮部分；滚轮，其具有回转轴并HM合于至少部分装配在所述第-,第二圆盘 之间，和滚动支座，其适合相对于ff^m—和第二圆盘的轴傲; 述滚轮的问转 轴倾斜，从而使ff!E使用期间对滚动支座的倾f^^相对于第二带轮部分旋转所 ,二圆盘，轴向移动第二带,分以改^&m—和第二带轮部分之间的 轴向间距。
14.如权利要求i3臓的可鄉动器，还包括用于接合ff^m二圆盘的
15. 如权利要求W臓的W^驱动器，其中ff^^^MM螺i^合第二带轮部分。
16. 如概腰求13臓的可变驱动器，还包括用TI^^M滚动魏的电动机。
17. —种驱动无级^^器的力法，该 ，11*有由皮带相互连接的 第一和第二带轮，带総舒安装在发动机轴上并且具有第—带 轮部分和可轴向移动的第二带轮部分，fM^&括提供第一圆盘，其 围绕发动鹏连接；提喉邻織动鹏的第二圆盘，fM^二圆盘可旋转地接合第二带轮部分，从而使得响应于^ff^二圆盘和第二带轮部分之间的相对旋转相对于第一带轮部分轴向移动第二带轮部分；^H滚轮，其 具有回转轴并且适合于至少部^^配在IM第一和第二圆盘之间；提供滚 动，，其用于相对于fMm-邻第二圆盘的轴使得f^皿的回转轴倾 斜；和倾斜ff^滚动支座以导^Mm二圆盘相对于戶膽^&旋转，并且 从而&^,一和第二带轮部分之间的轴向间距。
18. 如权利要求17所述的,法，还^f,电动机，以用于倾斜fM滚 动魏。仪一种无^^器，其包括第-- ■，其具有用于固定到发动彩湖
19.一种无级变速器,其包括:第一带轮,其肯有用于固定到发动机轴上的第一带轮部分，用于围，动杉湖设置的可轴向移动的第二带菊部分; 和可变驱动器，其具有围^m动机轴用于固定连接的第-,盘，同轴接合 f"鹏二带轮部分的第二圆盘，以当第二圆盘相对于第二带郷分旋转时， 相对于第—带轮部分移动臓第二带鄉分。
20.如权利要求19臓的魏器,还繊当ff^^據臓麟的旋^fi斜时，用于鹏raf^二圆盘并且魏其^i^的繊。
21.嫩利要求20縦的^t器，其中fMU^驱动^E包括接合戶脱 第二圆盘的螺母。
22.如棚要求21臓的魏器，还包括用彌斗臓麟的电动机。
全文摘要
一种具有第一带轮的电力辅助或者激励的无级变速器(CVT)，该第一带轮具有用于固定到发动机轴上的第一带轮部分和用于围绕发动机轴设置的轴向可移动的第二带轮部分。用于辅助机械-驱动的CVT的机构包括连接到可移动部分的螺母和具有与螺母接合的螺钉的电动机。通过相对于螺母的螺钉的旋转，该螺母可轴向移动，在改变带轮部分之间的轴向间距方面来辅助机械驱动器。用于驱动CVT的可变驱动器包括一对与带轮部分同轴接合的盘，和用于在改变倾角时接触盘的滚轮。电动机沿着旋转轴使滚轮倾斜，导致盘以不同速度旋转，以对带轮部分之间的轴向间距的变化产生影响。
文档编号B62M9/06GK101180478SQ200680017758
公开日2008年5月14日 申请日期2006年5月2日 优先权日2005年5月2日
发明者恩里克·N·梅恩思, 本嘉铭·J·儒姆雷, 约翰·M·思塔尔基 申请人:珀杜研究基金会