CN106662222A - 基于连续可变行星齿轮技术的4模式动力分流变速器 - Google Patents

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Abstract

一种可变变速器包括基于多模式操作的动力路径布局。各种模式是直接驱动或动力再循环的组合。存在无限可变行星模式，其允许有动力空档特征。在所有模式中，连续可变行星是用单一齿轮比加速，目的是通过在较高每分钟转数下运行连续可变行星来减小连续可变行星尺寸。该构型基于四模式解决方案，每种模式通过闭合离合器/制动器并释放其它来进行选择。“公共太阳齿轮”复合行星齿轮与连续可变行星一起是该构型的中心部分。该构型采用由动力分流高速和直接驱动中速组成的两种前进模式、用于正向低速和低倒退速度的反向直接驱动模式和动力分流无限可变行星模式、以及有动力空档模式。

Description

基于连续可变行星齿轮技术的4模式动力分流变速器
相关申请的交叉引用
本申请要求提交于2014年6月27日的美国临时专利申请第62/018,361号的权益，该申请以引用方式并入本文中。
背景技术
自动和手动变速器常用于汽车市场中。这些变速器变得越来越复杂以改善燃料经济性并最小化废气排放。常规变速器中对发动机速度的这种更精细的控制通常可通过开发更先进的控制算法或添加额外的齿轮来进行，但增加了总体复杂性和成本。除此之外，已有人提出用于诸如小型轮式装载机的非公路(OH)应用的可变变速器。
发明内容
一种可变变速器包括基于多模式操作的动力路径布局。各种模式是直接驱动或动力再循环的组合。存在无限可变变速器(IVT)模式，以允许有动力空档特征。在所有模式中，连续可变行星(CVP)装置是用单一齿轮比加速，目的是通过在较高每分钟转数下运行CVP装置来减小CVP尺寸。该构型基于四模式解决方案，每种模式通过闭合离合器/制动器并释放其它来进行选择。“公共太阳齿轮”复合行星齿轮与CVP一起是该构型的中心部分。该构型采用由动力分流高速和直接驱动低速组成的两种前进模式、用于正向低速和低倒退速度的反向直接驱动模式和动力分流无限可变行星模式、以及有动力空档模式。
本文提供了一种基于四模式解决方案的可变变速器，其包括：输入轴，其传动地连接到诸如内燃发动机(ICE)的动力源；第一齿轮比；副轴；变速机构(CVP)，其包括传动地接合到副轴的输入圈组件和输出圈组件；复合行星齿轮组，其包括如下元件：公共太阳齿轮(S)；第一组行星齿轮；第一齿轮架(CI)；第一齿圈(Rl)；第二组行星齿轮；第二齿轮架(C2)和第二齿圈(Pv2)；第一(Fl)离合器；第二(F2)离合器；第二齿轮比；第三(Rl)离合器；第四(IVP)离合器；第三(IVP)齿轮比；以及输出轴；其中，副轴通过第一齿轮比连结到输入轴，并且变速机构输出圈组件连结到公共太阳齿轮；并且第二齿圈是复合行星齿轮组的输出且通过第四齿轮比传动地接合到输出轴，第四齿轮比备选地称为用于轮轴减速的速度比(SR_AR)。
在可变变速器的一些实施例中，第一齿轮比为加速比。
在一些实施例中，可变变速器还包括在变速机构输出圈组件和公共太阳齿轮之间的可选的第五齿轮比。
在可变变速器的一些实施例中，副轴通过接合第二(F2)离合器、由此接合第二前进模式而通过第二齿轮比联接到复合行星齿轮组的第二齿轮架和第一圈。
在可变变速器的一些实施例中，副轴通过接合第四(IVP)离合器、由此接合无限可变行星(IVP)模式而通过第三(IVP)齿轮比联接到复合行星齿轮组的第一齿轮架。
在可变变速器的一些实施例中，第一(Fl)离合器被构造成锁定复合行星齿轮组的任意两个元件以将复合行星齿轮组锁定在1:1的比率并因此接合第一前进模式。在可变变速器的任一个实施例中，复合行星齿轮组的任意两个元件被随意地选择。
在可变变速器的一些实施例中，第一(Fl)离合器位于复合行星齿轮组中的任何地方。
在可变变速器的其它实施例中，第一(Fl)离合器位于复合行星齿轮组的公共太阳齿轮和第一齿轮架之间。
在可变变速器的一些实施例中，第三(Rl)离合器联接在复合行星齿轮组的第一齿轮架和地面之间，并且被闭合以接合倒车模式。
在可变变速器的一些实施例中，第二前进模式为动力分流超速驱动(OD)模式，其中，来自动力源的动力在CVP和复合行星齿轮组之间被分流。在一些实施例中，第二前进模式被构造成递送正向高速。
在可变变速器的一些实施例中，IVP模式为动力分流模式，其中，来自动力源(ICE)的动力在CVP和复合行星齿轮组之间被分流。在一些实施例中，IVP模式被构造成递送正向低速和低倒退速度。
在可变变速器的一些实施例中，IVP模式为动力分流模式，其中来自动力源(ICE)的动力在CVP和复合行星齿轮组之间被分流，并且变速器被构造成递送有动力空档模式。
在可变变速器的一些实施例中，第一前进模式为直接驱动模式，其中，来自动力源(ICE)的所有动力通过CVP。在一些实施例中，第一前进模式被构造成递送中等速度。
在可变变速器的一些实施例中，倒车模式为直接驱动模式，其中，来自动力源的所有动力通过CVP。
在可变变速器的一些实施例中，在IVP模式和第一前进模式之间以及第一前进模式和第二前进模式之间的切换为同步的。在一些实施例中，在倒车模式和IVP模式之间的切换为不同步的。
在可变变速器的一些实施例中，在动力源(ICE)和复合行星齿轮组之间的比率是第一齿轮比和第二(F2)齿轮比的乘积。
在可变变速器的一些实施例中，在动力源(ICE)和复合行星齿轮组之间的比率是第一齿轮比、变速机构比率和在变速机构与公共太阳齿轮之间的1:1的比率的乘积。在其它实施例中，在动力源(ICE)和复合行星齿轮组之间的比率是第一齿轮比、变速机构比率和可选的第五齿轮比的乘积。
在可变变速器的一些实施例中，在一种模式内的正常操作期间，每次仅一个离合器为活动的或闭合。在其它实施例中，在两种模式之间的转变期间，每次不止一个离合器被部分地闭合。
在可变变速器的任何一个实施例中，输出轴通过第四齿轮比(SR_AR)连接到差速器和车辆的轮轴。
本说明书中提到的所有出版物、专利和专利申请都在好像每个独立公开物、专利和专利申请都专门和独立地指示通过参考引入那样相同的程度上通过参考引入本文。
附图说明
本发明的新颖特征在所附权利要求书中进行了详细描述。通过参照叙述其中使用本发明的原理的示例性实施例的以下详细描述和附图，将获得对本发明的特征和优点的更好理解，在附图中：
图1是球型变速机构的侧剖视图；
图2是图1的变速机构的球的放大侧剖视图，其具有第一圈组件和第二圈组件的对称布置；
图3是在非公路(OH)车辆中使用的典型的连续可变变速器(CVT)的框图；
图4是示例性的多模式构型变速器的两种前进模式的示意图，该变速器包括公共太阳复合行星齿轮组、多个离合器和齿轮比；
图5是示例性的多模式构型变速器的无限可变行星模式的示意图；
图6是示例性的多模式构型变速器的倒车模式的示意图；
图7是图4-6中所示复合行星齿轮组的速度图的示意图；
图8是示例性的多模式构型变速器的物理布局的示意图。
具体实施方式
连续可变变速器速度比可具有提供从低速度比到高速度比的更平滑且连续的转变的优点。然而，现有的连续可变变速器可能比理想的更复杂。
连续可变变速器或CVT具有许多类型：作为非限制性示例，带有可变皮带轮的皮带式、环面式(toroidal)和圆锥式。CVT的原理在于，它通过以无级方式改变传动比而使得发动机能够以其最高效的旋转速度运转，其中传动比是汽车的速度和驾驶员的扭矩需求(节气门位置)的函数。如果需要的话，例如当加速时，CVT被构造成也切换至能提供更大动力的最佳比率。CVT被构造成在丝毫不中断动力传输的情况下将比率从最小值变为最大值，而不是像通常的变速器那样的相反情况，后者需要通过分离从一种离散比率切换以接合下一比率而中断动力传输。
如本文所用，连续可变变速器(CVT)(也称为单速变速器、无齿轮变速器、无级变速器、可变皮带轮变速器、或就摩托车而言转动释放)是一种可无缝地通过在最大值和最小值之间的无限多个有效齿轮比改变的自动变速器，并且全部同义地使用。
如本文所用，连续可变行星、连续可变行星装置、CVP和变速机构均同义地使用。连续可变行星(CVP)基于一套旋转、倾斜的球，每个球在其自己的轮轴上旋转并且围绕装配在两个圈(输入和输出)之间的中心“太阳”搁置。来自发动机或其它输入动力源的扭矩被传递至输入盘，然后利用牵引流体的薄层通过球传输至输出盘。与输入盘的速度相比较的输出盘的速度或速度比由球轮轴相对于变速器的轴线的角度来控制。使球轮轴倾斜将变速器从低速向高速或从高速向低速或向两者间的任何比率切换。所使用的球的数目取决于若干因素，包括扭矩和速度要求、操作要求和空间考虑等。
如本文所用，无限可变变速器(IVT或IVTs)是CVT设计的子集，其中，输出轴速度与输入轴速度的比率的范围包括可从限定的“较高”比率连续接近至零比率。具有有限输入速度的零输出速度(低速档)意味着无限的输入输出速度比，该速度比可利用IVT从给定的有限输入值连续地逼近。低速档是对输出速度与输入速度的低比率的引用。该低比率利用IVT达到极限，导致其中输出速度为零的“空档”或非驱动“低速”档极限。不同于正常汽车变速器中的空档，IVT输出旋转可以被防止，因为后驱动(反向IVT操作)比率可以是无限的，导致不可能地高的后驱动扭矩；然而，在棘齿IVT中，输出可以在前进方向上自由地旋转。
如本文所用，无限可变行星和IVP是指球型行星变速机构(相比皮带驱动式、环面式或滚柱式变速机构)，其可在前进或倒退中移动，并且具有有动力的(powered)“零状态”。与上述IVT一样，IVP提供了输出轴速度与输入轴速度的一系列比率，并且包括可从限定的“较高”比率连续地逼近的零比率。IVP包括绕中心“太阳齿轮”轨道运行的一系列行星球。输入是与轨道运行的行星球接触的第一圈，而输出是与行星球接触的第二圈。随着行星在一个方向上倾斜，输出速度减慢。在行星轮轴水平的情况下，实现了“有动力的零”、“有动力的空档”或“有动力的零状态”。随着行星在相对的方向上继续倾斜，输出从倒退变为前进。球型行星变速机构可被构造为具有前进、倒退和有动力的零状态的无限可变行星(IVP)。在IVP模式下，第一圈被约束且不被允许旋转。动力通过保持行星的齿轮架输入。输出通过第二圈进行。在负的行星角度下，第二圈缓慢地自旋。当行星旋转至空档角度或零度时，第二圈减慢至停止或“有动力的零”状态。当行星角度从零度增加至正角度时，第二圈颠倒过程或产生倒车模式。
本文提供了基于针对恒定可变行星的球型变速机构(也称为CVP)的CVT的构型。CVT和CVP的一些一般方面在US20040616399或AU2011224083A1中有所描述，这两份专利全文以引用方式并入本文中。
本文提供的CVT的类型包括变速机构，其包括多个变速机构球(根据应用)、两个盘或环形圈(输入圈、输出圈)，每个盘或环形圈各自具有接合变速机构球的接合部分。接合部分可选地在圆锥或环面凸形或凹形表面中作为输入和输出与变速机构球接触。变速机构可选地包括也接触球的惰轮，如图1所示。变速机构球安装在轮轴上，其自身保持在保持架或齿轮架中，以允许通过使变速机构球轮轴倾斜来改变比率。也存在其它类型的球型CVT，类似于由Milner生产的那种但略有不同。本文另外构思到这些备选的球型CVT。一般而言，CVT的球型变速机构(即，CVP)的工作原理在图2中示出。
如图1或图2所示，变速机构是一个***，其使用在齿轮架中的一套旋转且倾斜的球，齿轮架被定位在输入圈和输出圈之间。使球倾斜改变其接触直径并改变速度比。在相对于球体的旋转轴线的两个不同的位置处接触旋转的球体将针对输入和输出扭矩和速度提供可根据接触点的位置从低速传动向超速传动变化的“齿轮比”。因此，该变速机构***提供到其范围内的任何比率的连续转变，也称为变速机构比率。通过以连续方式倾斜球体的轮轴，以提供不同的接触半径，继而驱动输入和输出圈或盘，由此切换齿轮比。
如上所述，变速机构具有多个球，以通过多个流体补片(fluid patch)传递扭矩。球以圆形阵列围绕中心惰轮(太阳)放置并且接触单独的输入和输出牵引圈接合部分。该构型使输入和输出可以是同心且紧凑的。结果是使变速器能够在运动时、在负载下或停止时平滑地掠过整个比率范围。
变速机构自身利用牵引流体工作。牵引流体可选地位于变速机构中以用于润滑和牵引。在球和圆锥圈之间的润滑剂在高压下充当固体。当该流体在这两个非常硬的元件(球和圈)之间的滚动接触下经受高接触压力时，流体经历向弹性固体的几乎瞬时的相变。这也称为弹性流体动力润滑(EHL)。在该牵引补片内，流体的分子堆积并连结以形成固体，通过该固体可传递剪切力和因此扭矩。应当注意，当滚动元件旋转时，该元件实际上不物理接触。动力因此从第一圈组件(变速机构的输入)通过变速机构球传递至第二圈组件(变速机构的输出)。通过使变速机构球轮轴倾斜，比率在输入和输出之间改变。当变速机构球中的每一个的轴线为水平时，比率为一，当轴线倾斜时，在轴线和接触点之间的距离改变，从而在低速传动和超速传动之间改变整个比率。所有变速机构球的轮轴利用包括在保持架中的机构同时且以相同的角度倾斜。
如在基本传动系构型300中那样，CVT(变速机构)310用来代替传统变速器，并且位于发动机100(ICE或内燃发动机)和差速器340之间，如图3所示。在用于非公路(OH)车辆的典型传动系中，可以在发动机100和CVT 310之间引入扭力阻尼器320(备选地称为阻尼器)，以避免传递会严重损坏变速机构310的扭矩峰值和振动。在一些构型中，该阻尼器320可与离合器330联接，以用于起动功能或允许发动机与变速器脱离。其它类型的CVT(除了球型牵引驱动器之外)也可用作变速机构。
除了所述构型之外，在变速机构直接用作主变速器的情况下，其它架构是可能的。通过添加多个齿轮、离合器和简单或复合的行星齿轮组，可以引入各种动力路径布局。在这样的构型中，整个变速器可提供若干操作模式：CVT、IVT、组合模式等。
在本说明书中引入了基于使用连接到ICE和CVP的行星来允许动力分流的类似的工作原理的构型。该构型具有直接驱动模式以及允许零速度和低速度的动力再循环模式。提出了架构的备选示例，但本发明不限于这些示例，并且假设表现类似于速度图的所有布局和一般布局也是本发明的一部分。
本文所述本发明的实施例会有许多应用。例如，虽然对非公路车辆应用进行了引用，但本文所述多模式变速器构型可在其中存在广泛的速度范围和/或较高的轮缘牵引力要求的许多应用中使用，例如，小型轮式装载机应用，其中操作者也可能希望在于低速档位内换档期间有限的冲击运动。然而，小比率变化可以使该变速器也适合其它应用，例如，越野休闲车(或其它跨界车)、军用车辆和其它重型应用。
本文所述构型基于多模式操作。一个目标是在某个倒车速度和某个前进速度之间、在两个不同的前进速度之间或在两个不同的倒车速度之间提供平滑且不明显的切换。在该区域之外，不同步切换可能发生。各种模式是直接驱动或动力再循环的组合。存在IVP模式，以允许有动力空档特征。在所有模式中，CVP装置是用单一齿轮比加速，目的是通过在较高每分钟转数下运行CVP装置来减小CVP尺寸。
该构型基于四模式解决方案，每种模式通过闭合一个离合器/制动器并释放其它来选择。“公共太阳齿轮”复合行星齿轮与CVP一起是该构型的中心部分。
图8示出了该构型的物理布局的示例性示例。该视图从车辆的侧面截取。输入(ICE)始终连结到通往CVP的第一比率(通常为加速比率)。CVP输出通过可选的齿轮比连结到复合行星的公共太阳齿轮。在一些迭代中，CVP和公共太阳齿轮可以在相同的轴上，这将消除对(加速)比率的需求。副轴可通过接合离合器F2而联接到行星的第二齿轮架/第一圈。这样，下文解释的第二前进模式被选择。副轴也可通过接合离合器IVP而联接到第一齿轮架(选择IVP模式)。在F2和IVP两种模式下，在ICE和复合行星之间的比率是两个齿轮比的乘积；第一个齿轮比是在输入和副轴之间，第二个齿轮比是在CVP所处的副轴和对应的行星元件之间。在该示例性示例中，离合器Fl已被绘制到太阳齿轮和第一齿轮架之间，以将行星锁定在1:1的比率；然而，该离合器也可以位于行星中的任何其它地方，将旋转元件中的两个锁定在一起以接合第一前进模式Fl。最后，通过将行星的第一齿轮架制动而为离合器Rl提供倒车模式。
如图8所示，本文提供了一种基于四模式解决方案的可变变速器800，其包括：输入轴801，其传动地连接到诸如内燃发动机(ICE)的动力源100；第一(GR1)齿轮比802；副轴805；变速机构(CVP)810，其包括传动地接合到副轴的输入圈组件810a和输出圈组件810b；复合行星齿轮组830，其包括多个元件，所述元件包括：公共太阳齿轮(S)831、第一组行星齿轮832、第一齿轮架(CI)833、第一齿圈(Rl)834、第二组行星齿轮835、第二齿轮架(C2)836和第二齿圈(R2)837；第一(Fl)离合器841；第二(F2)离合器842；第二(GR2)齿轮比812；第三(Rl)离合器843；第四(IVP)离合器844；第三(GR3)齿轮比813；第四(GR4)齿轮比(SR_AR)814；以及输出轴850；其中，副轴805通过第一齿轮比802连结到输入轴801，并且变速机构输出圈组件810b连结到公共太阳齿轮831；并且其中，复合行星齿轮组830输出至第二齿圈837，并且其中，第二齿圈通过第四齿轮比(SR_AR)814传动地接合到输出轴850。
在可变变速器800的优选实施例中，第一齿轮比802为加速比。在可变变速器800的一些实施例中，第一齿轮比802为1:1的比率。在可变变速器800的一些实施例中，第一齿轮比802可以是减速比。在可变变速器800的一些实施例中，第一齿轮比(802)不存在，其中，ICE 100和变速机构810在相同的轴上。
在优选实施例中，可变变速器800包括在变速机构输出圈组件810b和公共太阳齿轮831之间的1:1齿轮比815。在可变变速器800的一些实施例中，变速机构810和公共太阳831在相同的轴上。在一些实施例中，可变变速器800还包括在变速机构输出圈组件810b和公共太阳齿轮831之间的可选的第五(GR5)齿轮比815，其中，该齿轮比可以是加速或减速比。
该构型并入如图4所示的两种前进模式。“前进2”模式是提供车辆的高速度的动力分流模式。CVP通过在每一侧上的一个比率连接到复合行星830的太阳齿轮831，而发动机100通过第一齿轮比(GRl)802和第二齿轮比(GR2)812连接到复合行星的第二齿轮架836。输出在复合行星的第二圈837上实现。
“前进1”模式是直接驱动模式，其中，复合行星被锁定在1:1的比率；所有动力直接传递通过CVP 810且通过复合行星830的第二圈837送往输出。在复合行星中锁定在一起的元件可以随意地选择。
图6所示倒车模式也是直接驱动模式，原因是所有动力都通过CVP 810，并且复合行星830通过将元件中的一个(通常为第一齿轮架)锁定到地面(即，接地)而仅用作减速比。
在这些前进和倒车模式之间，存在允许有动力空档特征的IVP模式。图5所示该IVP模式为动力分流模式，其中CVP 810仍连接到太阳齿轮831，但发动机100通过第一齿轮比(GR1)802和第三齿轮比(GR3)813连接到复合行星的第一齿轮架(CI)833。该模式允许正向和反向低速以及有动力空档模式。
该构型的中心部分是此前所述变速机构810。在变速机构的每一侧上的球斜面提供传递扭矩所需的夹紧力。由于复合行星830的缘故，该构型能够通过仅使用简单的CVP变速机构提供静止且与IVP相反的功能。不需要如滑动离合器或变矩器的起动装置，因为IVP功能满足起动功能的需要。然而，这些装置可被添加，以允许安全断开或起动发动机。在行星之后的比率(比率SR_AR)814是必要的，以确保车辆的最大速度和扭矩要求仍被实现。变速器的输出在行星的上部(即，圈2-R2)元件837上实现。第二圈R2 837始终用作行星830的输出且通往输出轴850以驱动车辆。CVP始终通过在一侧上的齿轮比连接到ICE并在另一侧上连接到行星的公共太阳齿轮。其它构型是可能的。
图7示出了在该构型中使用的复合行星齿轮组的速度图700。四个水平轴线从底部到顶部分别表示太阳旋转速度701、第一齿轮架旋转速度702、第二齿轮架/第一圈旋转速度703和第二圈旋转速度704。
在倒车模式下，将第一齿轮架连接到地面706的离合器接合。行星因此仅用作单一齿轮比。所有其它离合器均保持打开。CVP的最大速度比提供最大倒退速度，而CVP的最小速度比提供该模式的最小倒退速度。区间705显示了在该模式下可达到的速度。
通过释放所有其它连接器并接合将第一齿轮架连接到其对应的比率708的离合器，启用IVP模式。这样，输出覆盖从倒退速度(当CVP被设定在其最大比率时)向前进速度(当CVP被设定在其最小比率时)变化的速度。这是动力分流模式。区间707显示了在该模式下可达到的速度。
第一前进模式在速度图上以区间709显示。行星元件中的两个锁定在一起，从而提供1:1的比率。这样，CVP的输出速度与在第二圈上的输出相同。圈2轴线704上的区间709显示在该模式下可达到的速度。
第二前进模式是动力分流模式，其中第二齿轮架/第一圈通过离合器连接到其对应的比率711。区间710显示了在该模式下可达到的速度。CVP的最小比率对应于该模式的最大速度，而CVP的最大比率对应于该模式的最小输出速度。
在变速器的正常操作中，每次仅一个离合器闭合。然而，在两个模式之间的转变期间，若干个离合器可部分地闭合(例如，滑动)。这在制动时也是可能的，以便耗散变速器中的能量。
在可变变速器800的一些实施例中，副轴805通过接合第二(F2)离合器842、由此接合第二前进模式而通过第二齿轮比联接到复合行星齿轮组830的第二齿轮架836和第一圈834。
在可变变速器800的一些实施例中，副轴805通过接合第四(IVP)离合器844、由此接合无限可变行星(IVP)模式而通过第三(GR3)齿轮比813联接到复合行星齿轮组的第一齿轮架833。
在可变变速器800的一些实施例中，第一(Fl)离合器841被构造成锁定复合行星齿轮组830的任意两个元件以将复合行星齿轮组锁定在1:1的比率并因此接合第一前进模式。在可变变速器800的任一个实施例中，复合行星齿轮组830的任意两个元件被随意地选择。
在可变变速器800的一些实施例中，第一(Fl)离合器841位于复合行星齿轮组830中的任何地方。
在可变变速器的其它实施例中，第一(Fl)离合器841位于复合行星齿轮组830的太阳齿轮831和第一齿轮架833之间。
在可变变速器800的一些实施例中，第三(Rl)离合器843联接在复合行星齿轮组830的第一齿轮架833和地面846之间，并且被闭合以接合倒车模式。
这两种动力分流模式是这样的模式：其中，一些动力将流过CVP，而剩余动力直接流过机械路径。根据所选模式和CVP比率，穿过变速机构的动力可以大于、等于或小于ICE动力。
在两种前进模式和IVP之间的切换是同步的。在倒车模式和IVP模式之间的切换是不同步的，此外，提供了在这两种模式之间的一些重叠，从而在操作模式和选择模式中提供更大的裕度。通过略微调整齿轮比或行星，可以将重叠设计在其它模式之间，但它们将丧失其同步特性。
在可变变速器的一些实施例中，第二前进模式为动力分流超速驱动(OD)模式，其中，来自动力源的动力在CVP 810和复合行星齿轮组830之间被分流。在一些实施例中，第二前进模式被构造成递送正向高速，其中，第二前进模式被构造成递送1)高于第一前进模式的速度或2)与第一前进模式的速度重叠且高于第一前进模式的速度的速度。
在可变变速器的一些实施例中，IVP模式为动力分流模式，其中，来自动力源(ICE)的动力在CVP和复合行星齿轮组之间被分流。在一些实施例中，IVP模式被构造成递送正向低速和低倒退速度，其中，无限可变行星模式被构造成递送小于或等于第一前进模式速度的低前进速度、以及与倒车模式速度的一个或多个低倒退速度重叠的低倒退速度。
在可变变速器的一些实施例中，IVP模式为动力分流模式，其中来自动力源(ICE)的动力在CVP和复合行星齿轮组之间被分流，并且变速器被构造成递送有动力空档模式。
在可变变速器的一些实施例中，第一前进模式为直接驱动模式，其中，来自动力源(ICE)的所有动力都通过CVP。在一些实施例中，第一前进模式被构造成递送1)小于第二前进模式的所有低速或2)小于第二前进模式的低速且与之重叠的中等速度，并且该中等速度a)大于无限可变行星模式的所有高速或b)与无限可变行星模式的高速重叠且大于该高速。
在可变变速器的一些实施例中，倒车模式为直接驱动模式，其中，来自动力源的所有动力都通过CVP。
在可变变速器的一些实施例中，在第一前进模式、第二前进模式和无限可变行星(IVP)模式中的任一者之间的切换为同步的。在一些实施例中，在倒车模式和IVP模式之间的切换为不同步的。
在可变变速器的一些实施例中，在动力源(ICE)和复合行星齿轮组之间的第六比率是第一齿轮比802和第二齿轮比812的乘积。
在可变变速器的一些实施例中，在动力源(ICE)和复合行星齿轮组之间的第七比率是第一齿轮比、变速机构比率和在变速机构与公共太阳齿轮之间的1:1的比率的乘积。在其它实施例中，在动力源(ICE)和复合行星齿轮组之间的第八比率是第一齿轮比、变速机构比率和可选的第五齿轮比的乘积。
在可变变速器的一些实施例中，在包括第一前进模式、第二前进模式、倒车模式或无限可变行星(IVP)的其中一种模式内的正常操作期间，每次仅一个离合器是活动的或闭合的。在其它实施例中，在包括第一前进模式、第二前进模式、倒车模式或无限可变行星(IVP)的两种模式之间的转变期间，每次不止一个离合器被部分地闭合。
在可变变速器的任何一个实施例中，输出轴通过第四齿轮比(SR_AR)连接到差速器和车辆的轮轴。
本构型不限于所示特定实施例，并且假设类似于速度图执行的所有布局和一般布局也是本发明的一部分。
所描述的该构型和其布局提供了有动力的空档比率。所实现的扩展足以允许发动机在更佳的点操作，从而提供燃料经济性，同时保持相同的操作速度。
虽然在本文显示和描述了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将清楚，这种实施例仅仅通过示例的方式提供。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员现在将想到许多变型、变化和替代。应当理解，在实践本发明时可以采用本文所述的本发明实施例的各种备选方案。所附权利要求旨在限定本发明的范围，且由此涵盖在这些权利要求及其等价物范围内的方法和结构。

Claims (24)

1.一种基于四模式解决方案的可变变速器，包括：
输入轴，传动地连接到动力源；
第一齿轮比；
副轴；
变速机构，其包括传动地接合到所述副轴的输入圈组件，并且还包括输出圈组件；
复合行星齿轮组，其包括多个元件，所述元件包括：
-公共太阳齿轮，
-第一组行星齿轮，
-第一齿轮架，
-第一齿圈，
-第二组行星齿轮，
-第二齿轮架，和
-第二齿圈；
第一离合器；
第二离合器；
第二齿轮比；
第三离合器；
第四离合器；
第三齿轮比；
第四齿轮比；以及
输出轴；
其中，所述副轴通过所述第一齿轮比连结到所述输入轴，其中，所述输出圈组件连结到所述公共太阳齿轮，其中，所述复合行星齿轮组输出至所述第二齿圈，并且其中，所述第二齿圈通过所述第四齿轮比传动地接合到所述输出轴。
2.根据权利要求1所述的可变变速器，还包括：
在所述变速机构输出圈组件和所述公共太阳齿轮之间的可选的第五齿轮比。
3.根据权利要求1所述的可变变速器，其中，所述副轴通过接合所述第二离合器、接合第二前进模式而通过所述第二齿轮比联接到所述复合行星齿轮组的所述第二齿轮架和所述第一齿圈。
4.根据权利要求1所述的可变变速器，其中，所述副轴通过接合所述第四离合器、接合无限可变行星模式而通过所述第三齿轮比联接到所述复合行星齿轮组的所述第一齿轮架。
5.根据权利要求1所述的可变变速器，其中，所述第一离合器被构造成锁定所述复合行星齿轮组的任意两个元件以将所述复合行星齿轮组锁定在1:1的比率并接合第一前进模式。
6.根据权利要求5所述的可变变速器，其中，所述第一离合器位于所述复合行星齿轮组的所述公共太阳齿轮和所述第一齿轮架之间。
7.根据权利要求1所述的可变变速器，其中，所述第三离合器联接在所述复合行星齿轮组的所述第一齿轮架和地面之间，并且被闭合以接合倒车模式。
8.根据权利要求3所述的可变变速器，其中，所述第二前进模式为动力分流模式，其中，来自所述动力源的动力在所述变速机构和所述复合行星齿轮组之间被分流。
9.根据权利要求3所述的可变变速器，其中，所述第二前进模式被构造成递送这样的速度：
-所述速度高于所述可变变速器的第一前进模式的速度；或
-与所述第一前进模式的速度重叠和高于所述第一前进模式的速度。
10.根据权利要求4所述的可变变速器，其中，所述无限可变行星模式为动力分流模式，其中，来自所述动力源的动力在所述变速机构和所述复合行星齿轮组之间被分流。
11.根据权利要求4所述的可变变速器，其中，所述无限可变行星模式被构造成递送：低前进速度，所述低前进速度小于或等于所述可变变速器的第一前进模式的速度；以及低倒退速度，所述低倒退速度与倒车模式的一个或多个低倒退速度重叠。
12.根据权利要求4所述的可变变速器，其中，所述无限可变行星模式为动力分流模式，其中，来自所述动力源的动力在所述变速机构和所述复合行星齿轮组之间被分流，并且所述变速器被构造成递送有动力空档模式。
13.根据权利要求5所述的可变变速器，其中，所述第一前进模式为直接驱动模式，其中，来自所述动力源的所有动力都通过所述变速机构。
14.根据权利要求5所述的可变变速器，其中，所述第一前进模式被构造成递送中等速度，所述中等速度
-小于第二前进模式的所有低速度；或
-与所述第二前进模式的所述低速度重叠且小于所述低速度；并且所述中等速度
-大于无限可变行星模式的所有高速度；或
-与所述无限可变行星模式的所述高速度重叠且大于所述高速度。
15.根据权利要求7所述的可变变速器，其中，所述倒车模式为直接驱动模式，其中，来自所述动力源的所有动力都通过所述变速机构。
16.根据权利要求1所述的可变变速器，其中，在无限可变行星(IVP)模式和第一前进模式之间的切换以及在所述第一前进模式和第二前进模式之间的切换是同步的。
17.根据权利要求1所述的可变变速器，其中，在倒车模式和无限可变行星(IVP)模式之间的切换是不同步的。
18.根据权利要求3所述的可变变速器，其中，在所述动力源和所述复合行星齿轮组之间的第六比率是所述第一齿轮比和所述第二齿轮比的乘积。
19.根据权利要求4所述的可变变速器，其中，在所述动力源和所述复合行星齿轮组之间的第七比率是所述第一齿轮比与在所述变速机构和所述公共太阳齿轮之间的1:1比率的乘积。
20.根据权利要求4所述的可变变速器，其中，在所述动力源和所述复合行星齿轮组之间的第八比率是所述第一齿轮比、所述变速机构比率和权利要求2的所述可选的第五齿轮比的乘积。
21.根据权利要求1所述的可变变速器，其中，在第一前进模式、第二前进模式、倒车模式或无限可变行星(IVP)模式中的一种模式内的正常操作期间，每次所述第一离合器、所述第二离合器、所述第三离合器或所述第四离合器中的仅一个活动或闭合。
22.根据权利要求1所述的可变变速器，其中，在第一前进模式、第二前进模式、倒车模式或无限可变行星(IVP)模式中的两个模式之间的转变期间，每次所述第一离合器、所述第二离合器、所述第三离合器或所述第四离合器中的至少两个部分地闭合。
23.根据权利要求1所述的可变变速器，其中，所述输出轴通过所述第四齿轮比连接到差速器和车辆的轮轴。
24.根据权利要求1所述的可变变速器，其中，所述第一齿轮比为加速比。
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