无级变速器的制作方法
本发明的领域总体上涉及变换器，并且更具体地涉及用于无级变速器(cvt)的方法、组件以及部件。
背景技术
目前存在着多种众所周知的方法来实现输入速度与输出速度的连续可变的比值。典型地，在cvt中用于调节输出速度与输入速度的速度比的机构被称为变换器。在带式cvt中，这种变换器由通过一条带连接的两个可调节的带轮组成。单腔环型cvt中的变换器通常具有围绕一根轴转动的两个部分地环形的传动盘以及两个或多个围绕对应的轴线转动的盘形动力滚轮，这些对应的轴线垂直于这根轴并且被夹在输入与输出传动盘之间。通常，对于该变换器使用一种控制系统以便在运行中可以实现所希望的速度比。
在此披露的变换器的多个实施方案是利用了球形速度调节器(还被称为动力调节器、球体、行星轮、球状轮或滚轮)的球型变换器，这些球形速度调节器各自具有可倾斜的旋转轴线，该旋转轴线被适配为有待进行调节以便在运行过程中实现所希望的输出速度与输入速度的比率。这些速度调节器被成角度地分布在与cvt的纵向轴线垂直的平面中。这些速度调节器在一侧与输入盘接触并且在另一侧与输出盘接触，这两个盘中之一或两者对这些滚轮施加用于传递扭矩的夹紧接触力。这个输入盘以输入旋转速度对这些速度调节器施加输入扭矩。随着速度调节器围绕它们各自的轴线转动，这些速度调节器将扭矩传递到了输出盘上。输出速度与输入速度的比率随着输入以及输出盘的接触点到这些速度调节器的轴线的半径的变化而变化。使这些速度调节器的轴线相对于变换器的轴线而倾斜就调节了速度比。
在本行业中对于提供了改进的性能以及操作控制的变换器及其控制系统存在着一种持续的需要。在此披露的系统以及方法的实施方案着手解决所述需要。
技术实现要素：
在此说明的系统和方法具有多种特征，其中任何单一的特征都不能独自实现所希望的属性。无意限制由所附权利要求表达的范围，现将简要讨论其更为显著的特征。在考虑了本讨论之后，并且特别是在阅读题目为“某些创造性实施方案的详细说明”的部分之后，人们将理解本系统和方法的这些特征如何提供了超越传统的系统和方法的多种优点。
本发明的一个方面涉及用于调节无级变速器(cvt)的速度比的方法，该无级变速器具有一组牵引行星轮。每个牵引行星轮具有可倾斜的旋转轴线。该方法包括将该cvt的定子配置为对每个可倾斜的旋转轴线独立地施加偏斜状态的步骤。在一个实施方案中，该偏斜状态至少部分地基于该定子板的角位移。在另一个实施方案中，该偏斜状态至少部分地基于该可倾斜的旋转轴线的倾斜角。
本发明的另一个方面涉及一种用于调节无级变速器(cvt)的速度比的方法，该无级变速器具有一组牵引行星轮。每个牵引行星轮具有可倾斜的旋转轴线。在一个实施方案中，该方法包括将每个牵引行星轮可运行地连接到其上的定子进行转动的步骤。该定子可以被配置为对每个可倾斜的旋转轴线独立地施加偏斜状态。该方法还包括将每个可倾斜的旋转轴线引导至平衡状态的步骤。这种平衡状态可以至少部分地基于该定子板的转动。在某些实施方案中，这种平衡状态基本上具有零斜交角的状态。
本发明的又另一个方面涉及一种用于支撑无级变速器(cvt)的一组牵引行星轮的方法。每个牵引行星轮具有可倾斜的旋转轴线。在一个实施方案中，该方法包括提供具有多个径向偏置的槽缝的第一定子板的步骤。这些径向偏置的槽缝被成角度地布置为围绕该第一定子板的中心。该方法可以包括将每个牵引行星轮可运行地连接到该第一定子板上的步骤。在一个实施方案中，该方法包括提供具有多个径向槽缝的第二定子板的步骤。这些径向槽缝被成角度地布置为围绕该第二定子板的中心。该方法还可以包括将这些牵引行星轮可运行地连接到该第二定子板上的步骤。
本发明的一个方面涉及一种用于调节无级变速器(cvt)的速度比的方法，该无级变速器具有一组牵引行星轮。每个牵引行星轮具有可倾斜的旋转轴线。该方法包括提供可运行地连接到每个牵引行星轮上的定子板的步骤。在一个实施方案中，该方法包括接收对于该cvt的速度比的设定点的步骤。该方法可以包括确定对于该定子板的角位移的设定点的步骤。该设定点可以是至少部分地基于该速度比的设定点。该方法还可以包括将该定子板转动至该定子板的角位移的该设定点的步骤。转动该定子板可以包括在每个可倾斜的旋转轴线上诱发偏斜状态。该定子板可以被配置为随着每个可倾斜的旋转轴线的倾斜而调节该偏斜状态。
本发明的另一个方面涉及一种用于调节无级变速器(cvt)的速度比的方法，该无级变速器具有一组牵引行星轮。每个牵引行星轮可以被配置为具有可倾斜的旋转轴线。该方法可以包括确定对于cvt的速度比的设定点的步骤。在一个实施方案中，该方法可以包括测量该cvt的实际速度比的步骤。该方法包括将该实际速度比与该速度比的设定点相比较以便由此产生比较值的步骤。该方法还包括将定子板转动至角位移的步骤，该角位移至少部分地基于该比较值。转动该定子板对每个牵引行星轮施加了偏斜状态。这种偏斜状态随着每个可倾斜的旋转轴线的倾斜而变化并且该角位移保持恒定。
本发明的又另一个方面是针对一种无级变速器(cvt)，该无级变速器具有围绕主驱动轴线成角度地布置的一组牵引行星轮。每个牵引行星轮具有可倾斜的旋转轴线。该cvt具有与该主驱动轴线同轴的第一定子板。该第一定子板可以具有多个径向偏置的槽缝。这些径向偏置的槽缝可以被配置为使得每个可倾斜的轴线独立于其他轴线而被引导。该cvt可以具有与该主驱动轴线同轴的第二定子板。该第二定子板可以具有多个径向槽缝。这些径向槽缝可以被配置为独立地引导这些可倾斜的旋转轴线。该第一定子板被配置为相对于该第二定子板而转动。
在另一方面，本发明涉及一种用于具有多个牵引行星轮的无级变速器(cvt)的定子板。该定子板可以具有基本上盘形的本体，该本体具有中心。在一个实施方案中，该定子板可以具有多个围绕该中心成角度地布置的径向偏置引导件。每个径向偏置引导件可以具有从该盘形本体的中心线的线性偏置。
本发明的另一个方面涉及一种具有一组牵引行星轮的无级变速器(cvt)。每个牵引行星轮具有可倾斜的旋转轴线。在一个实施方案中，该cvt具有与该cvt的主驱动轴线同轴布置的第一定子板。该第一定子板能够可运行地连接到每个牵引行星轮上。该第一定子板可以具有围绕该第一定子板的中心成角度地布置的若干径向偏置的槽缝。每个径向偏置的槽缝件可以具有从该第一定子板的中心线的线性偏置。该cvt还可以具有围绕该cvt的主驱动轴线同轴布置的第二定子板。该第二定子板具有若干径向槽缝。这些径向槽缝可以被成角度地布置为围绕该第二定子板的中心。每个径向槽缝是与该第二定子板的中心基本上径向对齐的。该cvt可以具有致动器，该致动器可运行地连接到该第一以及第二定子板中的至少一个上。该致动器可以被配置为在第一与第二定子板之间的产生一种相对运动。
本发明的一个方面涉及一种具有一组牵引行星轮的球形行星式无级变速器(cvt)。每个牵引行星轮具有可倾斜的旋转轴线。该cvt还可以包括第一引导件，该第一引导件与垂直于该cvt的主驱动轴线的直线对齐。该第一引导件可以被配置为作用在该可倾斜的旋转轴线上。该cvt还可以具有第二引导件，该第二引导件与垂直于该cvt的主驱动轴线的直线相平行的直线对齐。该第二引导件可以被配置为作用在该可倾斜的旋转轴线上。
本发明的另一个方面涉及一种制造无级变速器(cvt)的方法。在一个实施方案中，该方法包括提供第一引导件的步骤，该第一引导件与垂直于该cvt的主驱动轴线的直线径向对齐。该方法包括提供第二引导件偏置的步骤。在投影平面上，该第一以及第二引导件的对应的投影线相交从而形成交叉位置。该方法可以包括将一组牵引行星轮可运行地连接到该第一以及第二引导件上的步骤。该方法还可以包括将该第一以及第二引导件配置为使得它们能够围绕该主驱动轴线彼此相对转动。
附图说明
图1a是球形行星式无级变速器(cvt)的某些部件以及某些相关的坐标系的示意图。
图1b是涉及在图1a中所示的坐标系的某些相对坐标系的简图。
图1c是在图1a的cvt的某些接触部件之间的某些运动学关系的示意图。
图1d是对于一种典型的牵引流体以及cvt的牵引部件之间的滚动接触的牵引系数对比相对速度的代表性图表。
图1e是图1a的cvt的牵引行星轮的自由体简图。
图1f是图1a的cvt的牵引行星轮的示意图，示出了斜交角。
图2是一种驱动装置的实施方案的框图，该驱动装置被配置为使用在此披露的cvt以及偏斜控制系统以及用于其的方法的某些创造性的实施方案。
图3是球形行星式的cvt的某些部件以及某些相关的坐标系的示意图。
图4是图3的cvt的某些部件以及某些相关的坐标系的示意图。
图5a是图3的cvt的某些部件的示意图。
图5b是图3的cvt的某些部件的示意图。
图5c是可以与图3的cvt一起使用的某些部件的示意图。
图6a是可以与图3的cvt一起使用的基于偏斜的控制进程的流程图。
图6b是图表，代表了可以在图6a的基于偏斜的控制进程的子进程中使用的查阅表。
图6c是可以与图6a的基于偏斜的控制进程一起使用的致动器子进程的流程图。
图7是具有偏斜控制系统的cvt的创造性实施方案的截面视图。
图8是具有偏斜控制系统的cvt的另一个创造性实施方案的截面视图。
图9是图7的cvt的局部截面透视图。
图10是平面视图，描绘了图7的cvt的某些部件。
图11a是可以与图7的cvt一起使用的定子板的创造性实施方案的平面视图。
图11b是图11a的定子板的透视图。
图12是图11的定子板的a-a截面图。
图13是图11的定子板的b-b截面图。
图14是可以与图6的cvt一起使用的定子板的另一个实施方案的平面视图。
图15是图14的定子板的截面图。
图16是可以与图6的cvt一起使用的牵引行星轮子组件的分解透视图。
图17是可以与图6的cvt一起使用的牵引行星轮子组件的另一个实施方案的分解透视图。
具体实施方式
现在参照附图对优选的实施方案进行说明，其中通篇类似的数字均是指类似的元件。在以下说明中使用的术语不应以任何受限的或限制性的方式来简单地解释，因为这是结合本发明的某些具体实施方案的详细说明来使用的。此外，本发明的这些实施方案可以包括多个创造性特征，这些特征中没有单一特征是独自对其所希望的属性负责任的，或者它对于实施所说明的这些发明是必不可少的。在此说明的某些cvt实施方案总体上涉及在以下项中所披露的类型：美国专利号6,241,636、6,419,608、6,689,012、7,011,600、7,166,052；美国专利申请号11/243,484和11/543,311；以及专利合作条约的专利申请pct/ib2006/054911和pct/us2007/023315。通过引用将这些专利以及专利申请各自的全部披露内容结合在此。
如在此使用时，术语“操作性地连接”、“操作性地联接”、“操作性地链接”、“可操作地连接”、“可操作地联接”、“可操作地链接”、以及类似的术语是指元件之间的一种关系(机械的、联动的、连接的、等等)，由此元件的运作导致了第二元件的对应的、随后的或同时的运作或致动。应该指出，在使用的所述术语来说明创造性实施方案时，典型地对于链接或连接这些元件的特定结构或机构进行了说明。然而，除非以其他方式确切地陈述，当使用所述术语之一时，该术语表示实际的联接或连接可以采取不同的形式，这在某些特定情况下对于在相关技术领域中的普通技术人员来说将是容易弄清楚的。
出于说明的目的，术语“径向”在此用来表示相对于变速器或变换器的纵向轴线是垂直的方向或位置。术语“轴向”在此用来表示沿平行于变速器或变换器的主要的或纵向轴线的一条轴线的方向或位置。为了清晰和简明，不时地将由单个标记(例如，轴承1011)来共同指代相似标注的相似部件(例如，轴承1011a以及轴承1011b)。
应该指出，在此的提及“牵引”不排除以下应用，其中动力传递的主要的或唯一的模式是通过“摩擦”。无意试图在这里牵引与摩擦驱动之间建立一种范畴差异，总体上它们可以被理解为不同的动力传递方案。牵引驱动经常涉及通过在两个元件之间俘获的薄流体层中的剪切力在这两个元件之间传递动力。在这些应用中使用的流体经常展现比常规的矿物油更大的牵引系数。该牵引系数(μ)代表最大的可获得的牵引力，该牵引力在这些接触部件的界面处会是可得的并且是最大可获得的驱动扭矩的度量。典型地，摩擦驱动总体上涉及通过两个元件之间的摩擦力在这两个元件之间传递动力。为了本披露的目的，应当理解在此说明的cvt可以在牵引以及摩擦应用中工作。例如，在将cvt用于自行车应用的实施方案中，该cvt可以有时以摩擦驱动运行并且有时以牵引驱动运行，这取决于在运行过程中存在的扭矩以及速度状态。
在此披露的实施方案涉及使用总体上球形的行星轮来控制变换器和/或cvt，这些行星轮各自具有可倾斜的旋转轴线(以下为“行星轮转动轴线”)，该变换器和/或cvt可以被调节以便在运行过程中实现所希望的输入速度与输出速度的比率。在一些实施方案中，所述旋转轴线的调节涉及该行星轮轴线在一个平面内的角偏差以便实现该行星轮轴线在第二平面内的角度调节，由此调节该变换器的速度比。在该第一平面内的角偏差在此被称为“偏斜”或“斜交角”。在一个实施方案中，控制系统协调了斜交角的使用以便在将使该转动行星轮的轴线倾斜的变换器中的某些接触部件之间产生力。该行星轮转动轴线的倾斜调节了该变换器的速度比。在接下来的说明中，相对于球形牵引行星轮建立了坐标系，接着讨论了在接触部件之间的某些运动学关系，这些接触部件产生了力，这些力倾向于在斜交角存在时导致行星轮旋转轴线倾斜。将要讨论用于获得变换器的所希望的速度比的偏斜控制系统的多个实施方案。
现转向图1a和1b，将根据无级变速器(cvt)的某些部件的实施方案来定义多个坐标系。这些坐标系在此出于说明性的目的示出并且不应被解释为可适用于在此讨论的实施方案的唯一的参考标架。cvt100的实施方案总体上包括与牵引太阳轮110(作为一条线示意性地示出)接触的多个球形牵引行星轮108。这些牵引行星轮108还与第一牵引环102以及第二牵引环104分别在第一角位置112以及第二角位置114相接触。在图1a中定义了全局坐标系150(即，xg，yg，zg)以及行星轮为中心的坐标系160(即，x，y，z)。全局坐标系150是总体上相对于cvt100的纵向轴线或主驱动轴线152定向，例如zg-轴线与布置这些牵引行星轮108所围绕的一根主驱动轴线152重迭。行星轮为中心的坐标系160使其原点处于牵引行星轮108的几何中心，其中y轴线总体上垂直于主驱动轴线152并且z轴线总体上平行于主驱动轴线152。每个牵引行星轮108具有一根行星轮旋转轴线，也就是行星轮轴线106，它可以被配置为围绕x轴线转动以便由此形成投影到y-z平面上的倾斜角118(在此有时候称之为γ)。倾斜角118确定了这些牵引环102、104之间的运动速度比。每个行星轮108具有围绕行星轮轴线106的旋转速度并且在图1a中作为行星轮速度122示出，在此有时候称之为ω。典型地，行星轮轴线106结构上对应行星轮轴，它可以被操作性地连接到可以是固定的支架或保持架(未示出)上，而在其他实施方案中，该行星轮轴被连接到围绕主驱动轴线152可转动的支架(未示出)上。在行星轮为中心的坐标系160中，该x轴线指向该页平面(尽管未在图1a中清晰地示出)，并且该z轴线总体上平行于主驱动轴线152。出于说明的目的，倾斜角118总体上是定义在yg-zg平面之内。
现转向图1b，对行星轮为中心的坐标系160进一步分析以展示在此说明的偏斜控制系统的实施方案中使用的行星轮轴线106的角度调节。如图1b中所示，倾斜角118可以通过在y-z平面内将坐标系160与行星轮轴线106围绕该x轴线转动以获得第一相对坐标系170(x′，y′，z′)。在相对坐标系170中，行星轮轴线106与该z′-轴线重迭。通过将坐标系170与行星轮轴线106围绕该y轴线转动，可以获得x-z平面内的斜交角120(在此有时候称之为
现参见图1c，将描述cvt100的接触部件之间的某些运动学关系来说明偏斜状态的引入如何产生趋向于调节倾斜角118的力。如在此所使用的，短语“偏斜状态”是指行星轮轴线106相对于主驱动轴线152的一种布置，这种布置使得存在非零斜交角120。因此，提及“偏斜状态的引入”是暗示将行星轮轴线106以非零斜交角120对齐的引入。应该指出，在cvt100的某些实施方案中，某些旋转诱发的力也对牵引行星轮108起作用。旋转是一种对于相关技术中的普通技术人员熟知的牵引接触现象。对于我们紧接着的讨论，这种旋转诱发力的作用将被忽略。在cvt100中，多个部件在三个位置接触牵引行星轮108以形成牵引或摩擦接触区。参见图1，第一环102在触点1处驱动行星轮108，并且行星轮108在触点2处将动力传送至第二环104。牵引太阳轮110在触点3支撑该牵引行星轮108。出于讨论的目的，这三个接触点1、2、3布置在图1c中以反映从cvt100上方的参照系所见的x″-z″平面的视图或在图1a中的视图a。因为这三个接触区1、2、3不是共平面的，因此在图1c中使用了触点为中心的坐标系这样使得这些接触区1、2、3可以用x″-z″平面来展示。下标1、2和3用来表示对于触点为中心的坐标系的具体接触区。z1,2,3轴是指向牵引行星轮108的中心。
现参见图1c中的接触区1，第一牵引环102的表面速度在负x1方向上通过矢量vr1表示并且行星轮108的表面速度通过矢量vp1表示；在矢量vr1和vp1之间形成的角度大约是斜交角120。在牵引环102与牵引行星轮108之间所产生的相对表面速度通过矢量vr1/p来表示。在牵引行星轮108与牵引太阳轮110之间的接触区3处，牵引太阳轮110的表面速度通过矢量vsv表示并且牵引行星轮108的表面速度通过矢量vps表示；在vsv和vps之间形成的角度是斜交角120。在牵引行星轮108与牵引太阳轮110之间的相对表面速度通过矢量vsv/p表示。类似地，对于触点2，在接触区2处的牵引行星轮108的表面速度表示为矢量vp2并且第二牵引环104的表面速度通过矢量vr2表示；在vp2和vr2之间形成的角度近似地是斜交角120；在牵引行星轮108与第二牵引环104之间的相对表面速度是合成矢量vr2/p。
以上讨论的这些运动学关系倾向于在这些接触部件处产生力。图1d示出了可以在每个接触区1、2、3处施加的广义的代表性的牵引曲线。该曲线图展示了在牵引系数μ与接触部件间的相对速度之间的关系。牵引系数μ表示流体传递力的能力。相对速度，例如vr1/p可以是斜交角120的函数。牵引系数μ是在接触区1、2或3处的x方向的牵引系数μx以及在y方向上的牵引系数μy的矢量和。作为一种普遍性关系，除其他事项外，牵引系数μ是牵引流体特性、在接触区的法向力以及在接触区中的牵引流体的速度的函数。对于一种给定的牵引流体，牵引系数μ随着部件之间相对速度的增大而增大，直至牵引系数μ达到最大值，在这之后牵引系数μ会衰减。结果是，在存在斜交角120时(即，在偏斜状态下)，由于运动学状态在牵引行星轮108周围的接触区1、2、3处产生了力。参见图1c和1e，vr1/p产生了平行于vr1/p的具有侧向分力fs1的牵引力。增大斜交角120则增大vr1/p并且由此根据在图1d中示出的通用关系增大了力fs1。vsv/p产生了力fss，并且类似地vr2/p产生了力fs2。这些力fs1、fss和fs2结合在y-z平面内产生了关于牵引行星轮108的净力矩。更确切地说，牵引滚轮108的力矩之和是σm＝r*(fs1+fs2+fss)，其中r是牵引滚轮108的半径，并且力fs1、fs2、和fss是在y-z平面内的接触力的合力分量。以上方程中的这些接触力(在此有时候称之为偏斜诱发的力)是如下情况：fs1＝μy1n1、fs2＝μy2n2、fss＝μysn3，其中n1,2,3是在对应的接触区1、2、3处的法向力。因为牵引系数μ是接触部件之间的相对速度的函数，所以这些牵引系数μy1、μy2和μys因此是如运动学关系所涉及的斜交角120的函数。按照定义，力矩是惯量的加速度；因此，在此展示的实施方案中，力矩将产生倾斜角加速度
现转向图1f，在此展示了具有等于零的倾斜角118的牵引行星轮108，这导致了行星轮旋转轴线106总体上平行于(在yg-zg平面内)cvt100的主驱动轴线152并且牵引行星轮108的旋转速度122与该z轴线是同轴的。斜交角120可以在x-z平面内形成以产生用于促进倾斜角118改变的力。在斜交角120的存在下，牵引行星轮108会具有围绕轴线z″的旋转速度122，并且倾斜角118会在该y-z’平面内形成。
现在转到图2至图17，现在将说明cvt的某些控制系统的实施方案，所述cvt依靠引入偏斜状态而使倾斜角118改变。图2示出了驱动系统25，该驱动系统包括被操作性地连接到原动机50和负载75之间的cvt300。驱动系统25还可以包括基于偏斜的控制系统200。典型地，原动机50将动力递送到cvt300，并且cvt300将动力递送到负载75。原动机50可以是一个或多个不同的动力产生装置，并且负载75可以是一个或多个不同的驱动装置或部件。原动机50的例子包括但不限于人力、内燃发动机、电动机以及类似物。负载的例子包括但不限于动力传动系统差速器组件、动力输出组件、发电机组件、泵组件以及类似物。在某些实施方案中，偏斜控制系统200可以协调cvt300连同原动机50的运行、或者可以协调cvt300以及负载75的运行、或者可以协调在驱动系统25中的所有元件的运行。在图2所展示的实施方案中，偏斜控制系统200可以被配置为使用对斜交角120的调节来控制cvt300的运行状态，并且因此协调驱动系统25的控制。
现参见图3至图5b，在一个实施方案中，cvt500包括若干基本上球形的牵引行星轮508，这些牵引行星轮被配置为以接触牵引太阳轮510。这些牵引行星轮508还可以接触第一牵引环502以及第二牵引环504。这些牵引环502、504能够以与在图1a中描述的第一牵引环102和第二牵引环104的基本上类似的一种方式来布置。在牵引行星轮508、第一牵引环502、第二牵引环504以及牵引太阳轮510之间的接触区基本上分别类似于图1a至图1f中描绘的触点1、2和3。同样地，参照图1a至图1f讨论的触点为中心的坐标系以及运动学关系可以出于描述性的目的应用于cvt500。
在一个实施方案中，参照图3定义了全局坐标系500(即，xg，yg，zg)。全局坐标系550基本上类似于全局坐标系150。全局坐标系550总体上相对于cvt500的纵向轴线或主驱动轴线552定向，例如zg轴线与布置这些牵引行星轮508所围绕的主驱动轴线552重迭。yg轴线垂直于主驱动轴线552。xg轴线垂直于主驱动轴线552。每个牵引行星轮508具有一根旋转轴线，即行星轮轴线506，它可以被配置为在yg-zg平面内倾斜以便由此形成倾斜角511(γ)，该倾斜角基本上类似于倾斜角118(图1a)。行星轮轴线506可以被配置为在行星轮轴线506的一端上跟随第一引导件512(在图3中用一条线描绘)。行星轮轴线506可以被配置为在行星轮轴线506的第二端上跟随第二引导件514(在图3中用一条线描绘)。
具体参见图4，在一个实施方案中，第一引导件512以及第二引导件514可以分别形成在第一定子板516以及第二定子板518上。典型地，行星轮轴线506在结构上对应于行星轮轴，它可以被操作性地分别连接到第一以及第二引导件512、514上。在一些实施方案中，第一以及第二定子板516、518基本上是盘形的本体，这些盘形的本体被配置为在cvt500的运行过程中可操作地连接到行星轮轴线506上并且有利于对其进行支撑。作为用于讨论目的的说明性实例，图4中描绘的视图是在xg-yg平面内的定子板518上的定子板516的投影。定子板516相对于定子板518的角位移520可以定义在xg-yg平面内(与主驱动轴线552重迭的zg轴线垂直于图4的页平面；xg轴线以及yg轴线各自是与主驱动轴线552垂直的)。角位移520在此有时候被称为“角β”或者更简洁地称之为“β”。对于cvt500，斜交角，例如斜交角120，可以用与相对于参照cvt100中使用的那些坐标系基本上类似的坐标系以基本上类似的方式来定义。因此，参照cvt500，在此将使用斜交角
转向图5a，第一以及第二引导件512、514再次被描绘为在xg-yg平面中的投影。在一些实施方案中，第一引导件512可以与xg-yg平面的原点径向对齐；例如第一引导件512可以总体上与yg轴线重迭。在一个实施方案中，第二引导件514可以具有从xg-yg平面的原点的偏置522。在一种情况下，偏置522可以总体上被定义为相对于一条构造线519的线性偏置，当定子516位于所谓的零角位移520(β)时，构造线519平行于第二引导件514并且经过该xg-yg平面的原点。在第二种情况下，第二引导件514可以具有相对于第一引导件512的基础角基准位置523(ψo)。
参见图5a和5b，再次示意性地描绘出引导件512和514。在一个实施方案中，定子518可以被转动到非零角位移520(β)，这将引导件514相对于引导件512运动(图5b)。偏置522可以被描述为关于定子518的中心(即，xg-yg平面的原点)的径向偏置525。引导件514与径向偏置525相切。具体参见图5a，相对于引导件512的基础角基准位置523(ψo)被定义在零角位移520(β＝0)以及零倾斜角511(γ＝0)处。在位置524处描绘了用于行星轮轴线506的对应的零斜交角的状态，该位置在xg-yg平面内被视为投影的第一以及第二引导件512和514的交叉点处。现在具体参见图5b，对于非零角位移520(β)，引导件514具有相对于引导件512的角位置526(ψ)。在位置527处描绘了用于行星轮轴线506的对应的零斜交角的状态，该位置在xg-yg平面内被视为投影的引导件512与引导件514之间的交叉点处。位置527是对于非零角位移520(β)以及非零倾斜角511(γ)的非零斜交角的状态的例子。应该指出，在此示意性地展示的引导件512、514可以被提供为在定子516、518上形成的槽缝，正如以下关于某些实施方案所展示的。在此类情况下，这些引导件512、514可以代表穿过对应的径向的并且偏置的槽缝的中心的中心线。如在图5a-5c中示意性地示出的，将定子的槽缝和球体508的行星轮轴(或此种行星轮轴上的滚轮)之间的接触点减小到位于这些示意性的引导件512、514之一上的点。然而，在定子516、518的某些实体实施方案中，所述接触点并非位于径向线上。
可以通过单独地或结合发生的两种情况在行星轮轴线506上引起非零斜交角
在cvt500的运行过程中，第一和/或第二定子板516、518可以通过适合的控制输入(对于示例性的控制输入未在图3-5c中示出，但请参见图7)被转动到该角位移520。在一些实施方案中，第一定子板516可以被配置为基本上相对于主驱动轴线552是不可转动的。角位移520初始诱发了在行星轮轴线506上的斜交角120。如以上所讨论的，斜交角120引起了行星轮轴线506的倾斜角511(γ)的变化。随着行星轮轴线506的倾斜，行星轮轴线506的两端跟随第一以及第二引导件512、514。对引导件512、514进行配置以便使得斜交角120随着行星轮轴线506向平衡状态(它在这种情况下对应于零斜交角的状态)倾斜而在幅度上减小。一旦行星轮轴线506到达了倾斜角511(γ)，这总体上与零斜交角的状态相符，则行星轮轴线506停止倾斜。在一个实施方案中，行星轮轴线506的倾斜角511(γ)至少部分地取决于角位移520(β)。在一些实施方案中，倾斜角511(γ)与角位移520(β)之间的关系是唯一的，这样使得角位移520(β)的每个值对应于倾斜角511(γ)的值，在该值下cvt500能够运行在一种平衡速度比状态中。
当达到该平衡状态时，每个行星轮轴线506基本上处于零斜交角的状态。因为cvt500的这些行星轮轴线506以及因此这些牵引行星轮508被独立地连接到定子516、518上，每个牵引行星轮508以及行星轮轴线506可以独立地自行稳定在平衡速度比的状态中。为了进一步说明，当这些行星轮轴线506之一的倾斜角511(γ)移动离开该平衡状态运动时(例如，由于在运行状态下的外界作用或扰动)，行星轮轴线506的两端跟随这些引导件512、514。如以上所讨论的，在行星轮轴线506上诱发了偏斜状态，并且因此，行星轮轴线506趋向于向倾斜角511(γ)倾斜，该倾斜角总体上对应于针对给定的角位移520(β)的平衡状态。这些引导件512、514独立地引导这些行星轮轴线506的运动或倾斜。因此，这些行星轮轴线506之一的运动或倾斜可以基本上独立于cvt500的其他行星轮轴而发生。
这些引导件512、514的配置影响了cvt500稳定在平衡状态中的能力。对于给定的第一牵引环504的转动方法，在图5a中描绘的引导件512、514的布置导致了cvt500的稳定运行。例如对于cvt500可以保持所希望的速度比，这对应于角位移520(β)。遵循总体上参照图1a-1f定义的符号惯例，可见对于给定的角位移520(β)，倾斜角511(γ)的正的变化诱发了斜交角的正变化，并且反之亦然。因此，当配备了图5a中描绘的引导件512、514的这种相对布置时，每个行星轮轴线506可以稳定地运行。
现参见图5c，在一个实施方案中，引导件5121以及引导件5141可以与引导件512、514在功能方面基本上是类似的；然而，引导件5121以及5141被布置为具有基础角基准位置5231，该位置就xg-yg平面而言在方向上与基础角基准位置523(ψo)基本上是相对的(即，相反符号)。假定第一环504的转动方向以及因此的牵引行星轮508的转动方向相同，则引导件5121、5141的布置可以至少在一些情况下导致cvt500的不稳定运行。例如，对于cvt500无法保持对应于角位移520(β)的所希望的速度比，因为倾斜角511(γ)的正变化诱发了负的斜交角，并且反之亦然。因此，在将这些行星轮轴线506之一倾斜的运行中的扰动会引起行星轮轴线506倾斜，直至受到例如机械止动件(未示出)的限制。
现参见图6a，在一个实施方案中可以将基于偏斜的控制进程600应用到例如与连接到cvt500上的动力电子装置硬件连通的微处理器上。基于偏斜的控制进程600从状态602开始。基于偏斜的控制进程600然后进入状态604，其中接收了cvt500的希望的速度比(sr)设定点。基于偏斜的控制进程600继续到状态606，在那里确定了例如第一定子516的角位移520。接着，基于偏斜的控制进程600移动到致动器子进程608，在那里例如角位移520被施加到定子516上。在完成致动器子进程608时，基于偏斜的控制进程600进入到状态609，在那里对cvt500的实际sr进行测量。在一个实施方案中，cvt500的实际sr可以通过测量例如牵引环502和504或者指示cvt500的输入速度以及输出速度的任何其他部件的速度来确定。在一些实施方案中，该实际sr可以至少部分地基于目标输出速度状态或至少部分地基于目标输入速度状态来计算。在其他实施方案中，cvt500的实际sr可以通过测量行星轮轴线506的倾斜角来确定。在另一些其他实施方案中，cvt500的实际sr可以通过测量cvt500的实际变矩比来确定。cvt500的实际变矩比可以通过测量例如牵引环502和504或者指示cvt500的输入扭矩以及输出扭矩的任何其他部件的扭矩来确定。接着，基于偏斜的控制进程600进入决定状态610，在那里将所测量的速度比与所希望的速度比设定点进行比较以便由此形成比较值。如果该测量的速度比不等于所希望的速度比设定点，则基于偏斜的控制进程600返回到状态606。如果该测量的速度比等于所希望的速度比设定点，则基于偏斜的控制进程600进入到结束状态612。在一些实施方案中，基于偏斜的控制进程600被配置为以开环的方式运行；在这种情况下，状态609和610未被包括在子进程608中。
参见图6b，在一个实施方案中状态606可以使用由曲线607表示的查阅表。曲线607描述了例如cvt500的角位移520(β)以及速度比之间的示例性的关系。曲线607可以通过方程y＝ax2-bx+c来表达，其中y是角位移520(β)并且x是该速度比。在一个实施方案中，值a、b以及c分别是0.5962、-4.1645、以及3.536。在一些实施方案中，值a、b以及c分别是0.5304、-4.0838、以及3.507。在其他实施方案中，值a、b以及c涉及cvt500的大小以及几何形状，例如尤其是引导件512、514在定子516和518上的位置、行星轮轴线506的长度、以及牵引环502和504的大小。在一些实施方案中，致动器子进程608被配置为以开环的方式运行；在这样情况下，状态619和620未被包括在子进程608中。
参见图6c，在一个实施方案中，致动器子进程608可以从状态614开始并且进入到状态615，在那里接收对于角位移520(β)的设定点。致动器子进程608进入到状态616，在那里至少部分地基于角位移520(β)确定致动器命令信号。在一个实施方案中，可以使用查阅表将该角位移520(β)设定点转换成致动器命令信号。在一些实施方案中，该致动器命令信号可以是电压或电流。在其他实施方案中，该致动器命令信号可以是缆线或连接系的位置中的变化。在一些实施方案中，可以使用算法来从角位移520(β)设定点得出该致动器命令信号。下一步，致动器子进程608进入状态617，在那里该致动器命令信号被送到致动器以及关联的硬件中。在一个实施方案中，可以使用一种标准的串行通信协议将该命令信号发送至该致动器硬件上。在一些实施方案中，可以使用一种缆线或连接物将该命令信号传送至该致动器硬件上。致动子进程608然后转入状态618，在那里使定子(例如定子516)转动。接着致动器子进程608转入状态619，在那里对角位移520(β)进行测量。致动子进程608然后进入决定状态620，在那里将测量的角位移520(β)与角位移520(β)的设定点进行比较。如果所测量的角位移520(β)不等于角位移520(β)设定点，则致动子进程608返回状态616。如果所测量的角位移520(β)等于角位移520(β)设定点，则致动器子进程608然后在状态622中结束，其中可以在以上参照图6a说明的状态609下继续这个基于偏斜的控制进程600。在一些实施方案中，致动器子进程608被配置为以开环的方式运行；在这样情况下，状态619和620未被包括在子进程608中。
现在转至图7，在一个实施方案中cvt100可以包括基于偏斜的控制系统1002，该系统被可操作地连接到变换器组件1004上。在一个实施方案中，变换器组件1004包括牵引太阳轮1006，该牵引太阳轮被定位在从若干基本上球形的牵引行星轮1008径向地向内处并且与之接触。牵引太阳轮1006可以被配置为通过提供轴承1011而围绕主轮轴1010转动。在一个实施方案中，牵引太阳轮1006通过多个卡片1012相对于主轮轴1010被轴向地固定，这些卡片被连接到主轮轴1010以及轴承1011上。
在一个实施方案中，每个牵引行星轮1008配备有一套行星轮轴1009a以及1009b，这些行星轮轴被配置为对于其对应的牵引行星轮1008提供一根可倾斜的旋转轴线。这些行星轮轴1009a和1009b可以被配置为与牵引行星轮1008一起转动。这些行星轮轴1009a和1009b与牵引行星轮1008的中央轴线基本上是对齐的。在其他实施方案中，牵引行星轮1008可以被配置为具有中央孔，并且牵引行星轮1008可以通过轴承可操作地连接到行星轮轴(未示出)上，这样使得该行星轮轴被配置为基本上是不可转动的。每个牵引行星轮1008被可操作地连接到第一定子1014以及第二定子1016上。第一以及第二定子1014、1016可以是与主轮轴1010同轴地布置的。
在cvt1000的一个实施方案中，可以将输入驱动器1018与主轮轴1010同轴地布置。输入驱动器1018可以被配置为接收例如来自链轮、带轮或其他适合的连接件的输入动力。在一个实施方案中，输入驱动器1018被连接到扭矩板1019上，这个扭矩板被连接到第一轴向力生成组件1020上。轴向力生成组件1020被可操作地连接到第一牵引环1022上，这个牵引环可以是在功能上与牵引环102(图1a)基本上类似的。第一牵引环1022被配置为接触每个牵引行星轮1008。第二牵引环1024被配置为接触每个牵引行星轮1008。第二牵引环1024在功能上可以是基本上类似于牵引环104(图1a)。在一个实施方案中，第二牵引环1024被连接到第二轴向力生成组件1026上。第二轴向力生成组件1026可以是基本上类似于第一轴向力生成组件1020。在某些实施方案中，这些轴向力生成组件1020和1026可以是与在专利合作条约申请pct/us2007/023315中概括地说明的夹紧力生成机构基本上是类似的。
在该cvt100的运行过程中，输入动力可以通过例如链轮传递到输入驱动器1018上。输入驱动器1018可以将动力通过扭矩板1019传递到第一轴向力发生器1020上。第一轴向力发生器1020可以将动力通过在第一牵引环1022与每个牵引行星轮1008之间的牵引或摩擦界面传递到牵引行星轮1008上。牵引行星轮1008将动力通过第二牵引环1024以及第二轴向力发生器1026递送到中枢件壳体1028中。输入速度与输出速度的比率的改变、以及因此输入扭矩与输出扭矩的比例的改变通过牵引行星轮1008的旋转轴线的倾斜来完成。在一个实施方案中，牵引行星轮1008的旋转轴线的倾斜通过转动第一定子1014来完成，该第一定子与第一定子516(图4-5c)基本上是类似的。
现转到图8，在一个实施方案中，cvt2000的实施方案与cvt1000可以是基本上类似的。出于说明的目的，在此将仅描述cvt1000与cvt2000之间的差异。在一个实施方案中，cvt2000包括牵引太阳轮2007，该牵引恒星轮被径向向内定位于每个牵引行星轮1008中并且与之接触。牵引恒星轮2007是基本上圆柱形的本体，当从图8的页平面的截面上观看时该本体可以被形成围绕该本体外周边的v形轮廓。牵引太阳轮2007可以被配置为分别在第一以及第二位置2008和2009处与每个牵引行星轮1008接触。参照触点3(图1a-1f)讨论的接触点为中心的坐标系以及动力学关系可以类似地施用于接触位置2008和2009。在cvt2000的运行过程中，牵引太阳轮2007通过在接触位置2008和2009处的平衡轴向力基本上轴向地被固定。此外，在一些实施方案中，第一以及第二环1022、1024被配置为向这些行星轮1008提供足够的径向动力学约束；在此种实施方案中，牵引太阳轮2007以及轴承1011可以从在此讨论的cvt的不同实施方案中移除。
参见图9，在一个实施方案中基于偏斜的控制系统1002可以包括杠杆臂1030，该杠杆臂可以被配置为连接到定子驱动器1032上。定子驱动器1032可以通过例如多个定位销或其他适合的紧固件或连接件(未示出)连接到第一定子板1014上。在一个实施方案中，定子驱动器1032可以是总体上空心的圆柱形本体。定子驱动器1032在一端可以配备有凸缘1031，该凸缘被配置为有利于将定子驱动器1032连接到第一定子板1014上。定子驱动器1032可以配备有槽，该槽可以被配置成接收例如用于保持轴承的卡片1035。
在一个实施方案中，第一定子板1014可以被配置为相对于主轮轴1010转动。例如，可以将轴衬1033连接到第一定子板1014和定子驱动器1032上。轴衬1033可以围绕主轮轴1010同轴地被布置。在一个实施方案中，可以将螺母1034配置为与主轮轴1010一起合作来轴向地保持轴衬1033。在一些实施方案中，可以将第二定子板1016通过花键1035或其他适合的扭矩传递连接件连接到主轮轴1010上，这样使得第二定子板1016相对于主轮轴1010基本上是不可转动的。
在cvt1000的运行中，杠杆臂1030可以围绕主轮轴1010转动以便由此产生定子驱动器1032围绕主轮轴1010的角转动。杠杆臂1030可以通过连接物或缆线(未示出)被手动地转动。在一些实施方案中，杠杆臂1030能够可操作地连接到电子致动器(未示出)上，例如dc电动机或伺服致动器上。在一些实施方案中，杠杆臂1030可以可操作地连接到液压致动器(未示出)上。在其他实施方案中，定子驱动器1032可以被直接地连接到致动器上，例如连接到以上所述的那些中的任何上。定子驱动器1032的角转动将相对于第二定子板1016的角位移(β)给予第一定子板1014。如之前参照cvt500所说明的，第一定子板1014相对于第二定子板1016的角转动可以有助于牵引行星轮1008的旋转轴线的倾斜。
现转到图10至图13，在一个实施方案中，第一定子板1014可以是具有中央孔的基本上盘形的本体。在一些实施方案中，第一定子板1014可以配备有围绕该中央孔形成的中枢件1036。中枢件1036可以配备有若干洞1038，这些洞可以有利于将第一定子板1014连接到定子驱动器1032上。可以在第一定子板1014的面上形成若干径向偏置的槽缝1040。这些径向偏置的槽缝1040可以被配置为有利于通过与例如若干滚轮1042(参见图9)接触来支撑这些牵引行星轮1008，这些滚轮可操作地连接到每个球轮轴1009上。第二定子板1016可以配备有若干径向槽缝1044。这些径向槽缝1044可以被配置为连接到滚轮1042上。图10描绘了径向偏置的槽缝1040相对于径向槽缝1044的一种示例性布置。出于讨论的目的，将整体坐标1047(图9)应用于cvt1000。结果是，这些径向槽缝1044可以被视为在xg-yg平面中的第一定子板1014上的投影。这些径向槽缝1044在图10中用虚线示出。
参见图11a和11b，确切地，在一个实施方案中这些径向偏置的槽缝1040和这些径向槽缝1044具有宽度1046。这种宽度1046可以被确定大小以便容纳滚轮1042的外直径。在图10所展示的实施方案中，这些径向槽缝1044被布置为围绕第二定子板1016，这样使得这些径向偏置的槽缝1040不与径向槽缝1044对齐(即，是偏置的)，如在xg-yg平面上的径向偏置的槽缝1040以及径向槽缝1044的投影中所见的。在图11中利用截面线a-a和b-b描绘出了线性偏置1048的量。截面线a-a基本上将这些径向偏置的槽缝1040之一二等分，其中等分部分基本上是宽度1046的一半。截面线b-b与第一定子板1014的中心线基本上对齐。该截面线b-b是与该主驱动轴线zg(图9)垂直的直线。截面线a-a是与截面线b-b平行的直线。作为替代方案，这些径向偏置的槽缝1040可以被示出为具有通过构造线1050和中心线1051限定的角偏置1049。中心线1051可以相对于第一定子板1014的直径来构造。为了方便，构造线1050被示出是处于径向位置，当行星轮轴1009处于基本上等于零的倾斜角时该径向位置与行星轮轴1009的中心是重迭的。角偏置1049可以被定义为在中心线1051与沿着构造线1050布置的径向偏置的槽缝1040的中心之间的角位移，其中这些径向偏置的槽缝1040的中心基本上是宽度1046的一半。在一个实施方案中，角偏置1049是在约0度至45度的范围内。在一些实施方案中，角偏置1049可以在5度与20度之间，并且优选8、9、10、11或12度。
现参见图12和13，在一个实施方案中第一定子板1014可以配备有围绕该中央孔布置的移位停止件延伸部分1052。第一定子板1014可以配备有总体上环形的间隙切割件1054。间隙切割件1054可以在第一定子板1014的面上形成。当从图13中的平面观看时间隙切割件1054可以具有总体上弯曲的轮廓。同样地，当从图12的平面中观看时，这些径向偏置的槽缝1040的谷状凹陷1041和/或壁1043可以配备有总体上弯曲的轮廓。在cvt1000的运行过程中，这些径向偏置的槽缝1040引导了滚轮1042。移位停止件延伸部分1052可以对径向偏置的槽缝1040中的滚轮1042的路径提供一种机械限制。在一些实施方案中，移位停止件延伸部分1052可以在第一定子板1014的径向向外的周边上形成。
现转到图14和15，在一个实施方案中，第二定子板1016可以是具有中央孔1056的总体上盘形的本体。中央孔1056可以被配置为有助于将第二定子板1016用例如花键、滚花或焊接连接到主轮轴1010上。这些径向槽缝1044可以围绕中央孔1056成角度地被布置。在一些实施方案中，这些径向槽缝1044可以在第二定子板1016上从定子板1016的周边的附近或在其邻近处向中央孔1056延伸。当从图15中的平面观看时，这些径向槽缝1044可以配备有弯曲的轮廓。在一个实施方案中，第二定子板1016可以配备有移位停止件延伸部分1057。移位停止件延伸部分1057可以围绕中央孔1056形成并且从其轴向地延伸。移位停止件延伸部分1057可以被配置为基本上类似于移位停止件延伸部分1052。
现转到图16和17，在一个实施方案中行星轮轴1009可以配备有槽1070，该槽被配置为接收卡片1072。卡片1072可以有助于将滚轮1042连接到行星轮轴1009上。在一个实施方案中，还可以在行星轮轴1009上提供表面1074以提供对轴承1076的支撑。轴承1076可以被配置成连接到滚轮1042的内径上。在一些实施方案中，轴承1076被按压入滚轮1042中。在其他实施方案中，滚轮1042可以被配置为接收滚珠轴承1077。可以在行星轮轴1009上提供支撑表面1078用于有助于将轴承1077连接到行星轮轴1009上。
仍然参见图16和17，在一个实施方案中，滚轮1042是具有中央孔的总体上圆柱形的本体。该中央孔可以被配置为接收轴承1076或轴承1077。滚轮1042可以配备有该圆柱形本体的冠形的外圆周。该冠形的外圆周被配置为有助于将行星轮轴1009连接到第一以及第二定子板1014和1016上。
应该指出，以上说明已经为特定的部件或子组件提供了尺寸。在此提供了这些提及的尺寸、或尺寸范围是为了尽可能最好地与特定的法律要求(如最佳方式)相符合。然而，在此说明的这些发明的范围应仅由权利要求书的语言来确定，并且因此，所提到的这些尺寸都不应被认为是对这些创造性实施方案的限制，仅除外任何一项权利要求使得一种特定的尺寸、或其范围成为该权利要求的特征。
以上说明详述了本发明的某些特定实施方案。然而应理解，无论以上内容在文字上如何详尽，本发明仍可以通过多种方式来实施。如同样在以上陈述的，应该指出，在对本发明某些特征或方面进行说明时所使用的具体术语不应被认为是暗示了该术语在此被重新定义为应局限于包括与该术语相关联的本发明的这些特征或方面中的任何特定的特征。
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