本公开涉及一种具有机械锁的无级变速器(CVT)。更具体来讲，该 CVT包括输入端、变换器(variator)和用于将输入端和变换器锁定在一起的机械锁。
背景技术：
本领域已知无级变速器(CVT)。CVT包括主皮带轮，主皮带轮向皮带提供驱动力，皮带将动力传递至次皮带轮，次皮带轮驱动变速器的输出端。每个皮带轮包括一对板，一对板之间的距离可变。当距离增加和减少时，皮带的操作特征(例如，速度)改变，从而改变CVT的有效输入-输出齿轮比。这些板的移动可能因液压的供应而产生。
技术实现要素：
本实用新型提供一种无级变速器，以至少实现提高变速器效率和燃料经济性。
根据本实用新型的一个方面，提供一种无级变速器(CVT)，包括：沿轴线延伸的输入端；变换器，变换器围绕轴线设置并且构造成沿轴线相对于输入端平移；以及机械锁，机械锁构造成选择性地将输入端锁定至变换器。
根据本实用新型的一个实施例，机械锁包括摇杆臂，摇杆臂构造成枢转到腔中以将输入端锁定至变换器。
根据本实用新型的一个实施例，摇杆臂相对于输入端枢转，并且腔限定在变换器内。
根据本实用新型的一个实施例，机械锁径向设置在输入端和变换器之间。
根据本实用新型的一个实施例，机械锁容纳在限定于输入端中的槽内，并且当将输入端锁定至变换器时机械锁部分地移出槽。
根据本实用新型的一个实施例，无级变速器进一步包括致动器和位于输入端中的油管，致动器构造成接合机械锁以将输入端锁定至变换器，油管构造成将油供应至致动器以接合机械锁。
根据本实用新型的一个实施例，致动器构造成响应于来自油管的压力在输入端内线性平移以接合机械锁。
根据本实用新型的一个实施例，无级变速器进一步包括：沿次轴线延伸的次轴；围绕次轴线设置的次变换器；带，带构造成将旋转动力从输入端传递至次轴；以及弹簧，弹簧构造成当输入端锁定至变换器时在次变换器上提供轴向载荷。
根据本实用新型的另一方面，提供一种操作车辆中的无极变速器 (CVT)的方法，包括：增加CVT的有效输入输出比；随后将输入轴机械地锁定至CVT的变换器；以及在输入轴机械地锁定至变换器时降低CVT 中的管路压力。
根据本实用新型的一个实施例，机械地锁定的步骤包括将摇杆从输入轴中的腔枢转至变换器中的腔。
根据本实用新型的一个实施例，机械地锁定的步骤进一步包括向致动器供应液压以枢转摇杆。
根据本实用新型的一个实施例，增加的步骤包括相对于输入轴轴向移动变换器。
根据本实用新型的一个实施例，机械地锁定的步骤经由径向定位在输入轴和变换器之间的机械锁完成。
根据本实用新型的一个实施例，方法进一步包括：将动力从包括变换器的主皮带轮传输至包括次变换器的次皮带轮；以及当输入轴锁定至变换器时在次变换器上提供轴向载荷。
根据本实用新型的另一方面，提供一种车辆，包括：无级变速器(CVT)，无级变速器具有输入端和构造成沿输入端的一部分平移的变换器；机械锁，机械锁构造成选择性地将输入端锁定至变换器；以及至少一个控制器，至少一个控制器编程为接合机械锁，并且在输入轴机械地锁定至变换器时降低无级变速器中的管路压力。
根据本实用新型的一个实施例，至少一个控制器进一步编程为响应于 CVT以超速比运行以及车辆的速度超过速度阈值而接合机械锁。
根据本实用新型的一个实施例，机械锁为摇杆，摇杆构造成选择性地枢转到与变换器接合以将变换器机械地锁定至输入端。
根据本实用新型的一个实施例，变换器包括限定于其中用于接收机械锁的槽，槽沿变换器定位在轴向位置处，从而使得摇杆可仅在CVT以超速比运行时才接收在槽内。
根据本实用新型的一个实施例，车辆进一步包括致动器和油管，致动器构造成接合机械锁以将输入端锁定至变换器，油管构造成将油供应至致动器以接合机械锁。
根据本实用新型的一个实施例，输入端和变换器为连接至具有次变换器的次皮带轮的主皮带轮的一部分，其中，次皮带轮包括弹簧，弹簧构造成在输入端锁定至变换器时在次变换器上提供轴向载荷。
根据一个实施例，一种无级变速器(CVT)包括沿轴线延伸的输入端、以及围绕轴线设置并且构造成沿轴线相对于输入端平移的变换器。机械锁构造成选择性地将输入端与变换器锁定。
机械锁在接合时将输入端与变换器锁定，从而使得输入端和变换器以相同的旋转速度一致地旋转。
机械锁可包括摇杆臂，摇杆臂构造成枢转到腔中以将输入端锁定至变换器。摇杆臂可相对于输入端枢转。
在另一个实施例中，提供一种操作车辆中的无极变速器(CVT)的方法。首先，增大CVT的有效输入输出比。然后，将输入轴机械地锁定至 CVT的变换器。然后，当输入轴机械地锁定至变换器时降低CVT中的管路压力。
在另一个实施例中，一种车辆包括CVT，CVT具有输入端和构造成沿输入端的一部分平移的变换器。机械锁构造成选择性地将输入端锁定至变换器。至少一个控制器编程为接合机械锁，并且当输入端机械地锁定至变换器时降低CVT中的管路压力。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型的无级变速器能够提高变速器效率和燃料经济性。
附图说明
图1为根据一个实施例的具有CVT的车辆的示意图。
图2为根据一个实施例的CVT的皮带轮的侧视图。
图3为根据一个实施例的具有位于接合位置的机械锁的CVT的皮带轮的截面图。
图4为具有位于断开位置的机械锁的CVT的皮带轮的放大截面图。
具体实施方式
在本文中描述本公开的实施例。但是应了解，所公开的实施例仅是示例且可以各种及替换的形式体现。附图不一定按照比例绘制，一些特征可能被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能性细节不应理解为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员如何以不同方式实施本公开的代表性基础。如本领域技术人员将了解，参照任何附图示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图所示的特征结合以产生未详细示出或描述的实施例。所示特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实施方式，可以期望与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。
图1为车辆10中的变速器控制系统的示意图。图1是车辆中的动力系统和传动系统的一种可能的布置，且应了解，图1所示的该配置仅为示例性的。例如，车辆可为混合动力电动车辆(HEV)或电动车辆(BEV)，其中在动力系统中设置有单独的马达/发电机，并且其中发动机被移除并使用大型蓄电池和电机/发电机代替。然而，在所有实施例中，提供无级变速器(CVT)，其将在下面进一步详细说明。
在图1所示的实施例中，内燃发动机12经由曲轴16连接至变矩器14。变矩器14继而经由涡轮轴20连接至变速器18，其中涡轮轴20又称作变速器输入轴。变矩器14可具有旁路离合器(未示出)，其可接合、断开或部分接合。当旁路离合器断开时，扭矩在行进至变速器18之前流过变矩器 14。当旁路离合器接合时，扭矩绕过变矩器14并直接流至变速器18。
变速器18包括CVT24。CVT24可包括主皮带轮26，其又可称作驱动轮或输入轮。CVT还可包括次皮带轮28，其又可称作从动轮或输出轮。主皮带轮26具有第一半径或输入半径Ri，并且次皮带轮28具有第二半径或输出半径Ro。输入半径Ri可经由控制器30相对于输出半径Ro可控地调节。为了调节半径，控制器30可向液压源提供信号以相对于次皮带轮28 移动主皮带轮26的相应的旋转板。例如，主皮带轮26的两个板之间的距离可彼此移动地更进和更远，使得次皮带轮28的两个板分别相对彼此移动地更远和更近。这改变了皮带32的移动路径和卷绕半径，从而改变有效传动比。因此，无级变速器齿轮比可从轴20提供至变速器输出轴33，变速器输出轴33可经由传动装置连接至驱动轴34。在一个实施例中，驱动轴 34将驱动动力传递至差速器(未示出)。
虽然示出为一个控制器，但控制器30可为较大控制系统的一部分并且可通过整个车辆10上的各种其他控制器控制，比如车辆系统控制器(VSC)。因此应了解，控制器30和一个或多个其他控制器可统称为“控制器”，其响应于来自各种传感器的信号控制CVT24，其中各种传感器将在下面说明。控制器30可包括与各种类型的计算机可读存储设备或媒介连通的微处理器或中央处理单元(CPU)。例如，计算机可读设备或媒介可包括只读存储(ROM)中的易失性和非易失性存储、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)。KAM是持久性或非易失性存储器，其可用于在CPU掉电时存储各种操作变量。计算机可读存储设备或媒介可使用多个已知存储设备中的任一个实施，比如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电子 PROM)、EEPROM(电可擦PROM)、闪存或任何其他能够存储数据的电子、磁性、光学设备或其组合，其中数据中的一些表示控制器用于控制发动机或车辆的可执行指令。控制器30可包括计算机，对照一般目的计算机，其具体编程为执行下面详细所述的示例性动作。
主皮带轮26和次皮带轮28可配备轮速传感器(未示出)，其向控制器30提供信号用于确定传动比。此外，可提供发动机速度传感器36。发动机速度传感器36具体构造成确定发动机的旋转速度。车辆10还包括具有相关联的轮速传感器的车轮(未示出)，其中传感器的每个构造成检测其各自车轮的旋转速度。根据已知方法，轮速传感器可共同地使控制器30 确定车辆的速度。控制器30从这些传感器和其他传感器接收包含数据的输入信号以命令CVT24的有效运行比。
图2至图4示出了主皮带轮26及其部分的各个视图。图2为主皮带轮 26的侧视图。主皮带轮26包括一对圆盘40、42。其中一个圆盘40为输入轴20的一部分(或相对其固定)。另一圆盘42可称作变换器。如上所解释，可使用液压(例如)使变换器沿中心轴线44相对于输入轴20平移。这可增大或缩短两个圆盘40、42之间的距离以改变皮带32的运行特征，因此改变CVT的有效运行齿轮比。例如，图2示出了第一配置的圆盘40、 42，图3示出了第二配置的圆盘40、42，第二配置中圆盘40、42进一步彼此隔开(即。变换器42已平移至左侧)。
为了移动变换器42并且将变换器42保持在任何位置，CVT必须能够提供足够大的液压管路压力以在任何速度下操作。当CVT以高速和高效齿轮比操作时，必须保持相对大量的液压管路压力可用。然而，较高管路压力导致变速器效率和燃料经济性降低。
根据本公开的各种实施例，CVT24配备有机械锁，机械锁构造成将输入轴20与变换器42锁定。如将解释的，机械锁可在CVT以相对高效传动比运行时将输入轴20与变换器42锁定。当接合时，机械锁使供应至CVT24 的液压管路压力降低而不解锁输入轴20和变换器42。这增加了变速器效率和燃料经济性。
在图3至图4中示出了机械锁50的一个实施例。机械锁50可包括容纳在限定于输入端20内的腔或槽52内的摇杆臂或摇杆51。槽52的轮廓大于摇杆51的轮廓，使得摇杆51可在槽52内枢转。机械锁50可通过致动器54致动，其中致动器54可平移至中心轴线44以及从中心轴线44平移。在一个实施例中，从终止于孔58的供给管线56向致动器54供应液压流体，以使液压流体作用在致动器54的下侧并且将致动器远离中心轴线44按压。致动器54远离轴线44的移动使摇杆51枢转到与变换器42接合。
变换器42设有相应的腔或槽60以在被致动器54致动时接收摇杆51。槽60可沿变换器42定位或位于一位置，从而摇杆51枢转到槽60中可仅在圆盘40、42在其最远距离间隔处或接近最远距离间隔处时实现。这使得机械锁50仅在CVT以相对高效传动比运行时才接合。在一个实施例中，槽60定位成使得机械锁50只能在CVT以超速比运行时，例如，当圆盘 40、42之间具有最大允许距离时，才将输入端20与变换器42锁定。
图4示出摇杆51在其缩回位置以使输入端20不与变换器42机械地锁定。图3示出摇杆51枢转至其延伸位置并进入变换器42中，将变换器42 相对于输入轴20锁定。这使得施加至CVT24的液压流体在机械锁50锁定时滴落或减少，从而提高燃料经济性和CVT效率。
虽然未示出，次皮带轮28可包括类似于主皮带轮26的结构，比如一对圆盘，其中一个圆盘为变换器以调节圆盘之间的距离，另一个圆盘为CVT 的输出端。虽然其他实施例次皮带轮28也设有锁定机构，但在一个实施例中，只有主皮带轮26设有锁定机构。
控制器30或一个或多个其他控制器可电连接至经由供给管线56为致动器54供应液压流体的流体源。该控制器可编程为在车辆以相对较高速度行驶(例如，高速路速度)，CVT以其超速比或接近超速比操作时来操作机械锁。在操作中，网路中的控制器和/或其他控制器可编程为通过相对于输入端20平移变换器42而增加CVT的有效输入输出比。一旦已经满足有效比超过阈值(例如，CVT正以超速比运行)，则控制器可向致动器54 供应液压流体，使得摇杆51枢转到与变换器42的槽60接合，从而将变换器42与输入端20机械地锁定。在机械锁接合并锁定的情形下，控制器可降低施加至CVT24的液压而不改变板40、42之间的距离。之后，响应于较低车速或CVT有效比的期望降低，液压流体压力可增加到足以控制和保持板40、42的压力，机械锁50可断开，且施加至CVT的液压可降低以相对于输入端20移动变换器42以减低CVT的有效比。
虽然图中未示出，次皮带轮28可设有弹簧(例如，贝氏弹簧垫圈)，弹簧构造成当输入端20锁定至主皮带轮26中的变换器42时在次皮带轮的变换器上提供轴向载荷。在一个实施例中，贝氏弹簧垫圈(或其他弹簧) 从次皮带轮28的变换器的中心轴径向向外设置。由这些弹簧提供的轴向载荷为皮带32提供皮带张力。即使在变速器42和主皮带轮26的摇杆51之间的接合中存在加工未对准，这些弹簧也可提供轴向力。弹簧设置有安全系数，以便即使在主皮带轮26的变换器42未完全调节(stroked)的情况下其也将提供足够的力来承载皮带张力。在一个实施例中，弹簧仅在次皮带轮28远离其匹配板时(这出现在较低齿轮比和超速比情况下)启动以提供轴向力。
应了解，机械锁可在变换器和输入端之间提供机械连接和锁定力。这不同于仅仅为CVT提供足够的液压流体以将变换器和输入端保持到位。本领域一般技术人员应清楚并了解，术语“机械锁”或“锁定装置”指的是向CVT供应液压流体之外的附加部件，以保持变换器和输入端之间的对齐。
本文公开的过程、方法或算法可由可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元的处理设备、控制器或计算机传递/实现。类似地，该过程、方法或算法可作为可由许多形式的控制器或计算机执行的数据和指令而存储，包括但不限于永久存储在诸如ROM设备的可写存储介质上的信息和可替代地存储在可写存储器上的信息，比如软盘、磁带、CD、RAM 设备和其他磁和光介质的介质。该过程、方法或算法还可在软件可执行物件中实施。
替代地，可使用合适的硬件组件全部或部分地实现该过程，比如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其它硬件部件，或者设备或硬件、软件及固件组件的组合。
尽管上面描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述本实用新型的所有可能形式。相反，说明书中所用的措词是用于说明而不是用于限制，且应理解，在不脱离本实用新型的精神和范围情况下，可以进行多种改变。如上所描述的，各种实施例的实施例可加以结合以形成未详细描述或示出的本实用新型的进一步的实施例。虽然针对一个或多个期望的特性，可能已经描述了各种实施例以提供优点或者比其它实施例或现有技术的实施方式更优选，但是本领域的普通技术人员应认识到可根据特定应用和实施方式对一个或多个特征或特性进行折中以实现期望的整体系统属性。这些特性可包括但不限于成本、强度、耐久性、寿命周期成本、适销性、外观、包装、大小、可服务性、质量、可制造性、易组装性等，这样的话，在一定程度上，所描述的任何实施例比起其他实施例或现有技术实施，其一个或多个特征不太合意，但这些实施例并不在本公开的范围之外且可期望用于特定的应用。