設置有雙功能連續可變變速器的用於非公路車輛的傳動系的製作方法

2023-08-22 18:43:56 1

本公開總體上涉及包括連續可變變速器(CVT)的傳動系。更具體地，本公開涉及設置有雙功能CVT的用於非公路車輛的傳動系。

背景技術：

CVT在所有類型的車輛中都十分吸引人，因為其具有連續地改變原動機的輸出與車輛的車輪或其他轉動部件之間的速度比的能力。

在某些非公路車輛中，如果能使用CVT的輸出驅動車輪之外的其他功能，將會是有利的。

附圖說明

在附圖中：

圖1是傳動系的框圖，其包括根據第一示例性實施例的雙功能CVT；CVT示出為處於欠驅動配置中；

圖2是與圖1類似的框圖，並且示出CVT處於過驅動配置中；

圖3是顯示了CVT的輸出速度和附件驅動部軸的輸出速度相對於圖1的傳動系的CVT比率的圖示；

圖4是傳動系的框圖，其包括根據第二示例性實施例的雙功能CVT；CVT示出為處於欠驅動配置中；

圖5是類似圖4的框圖，並且示出CVT處於過驅動配置中；

圖6是顯示了CVT的輸出速度和附件驅動部軸的輸出速度相對於圖4的傳動系的CVT比率的圖示；

圖7是傳動系的框圖，其包括根據第三示例性實施例的雙功能CVT。

具體實施方式

本公開的一目標大體上是提供改進的包括CVT的傳動系。更具體地，一目標是提供設置有雙功能CVT的用於非公路車輛的傳動系，其中，CVT的輸出可以用於驅動車輛的車輪和/或驅動附件驅動部。

更具體地，根據示例性實施例，提供了一種用於車輛的傳動系，該車輛包括接地車輪和附件驅動部。該傳動系包括原動機和CVT，所述原動機具有輸出軸，所述CVT具有關聯於原動機的輸出軸的輸入部、以及為接地車輪和附件驅動部二者提供動力的輸出部。

根據另一示例性實施例，提供了一種用於車輛的傳動系，該車輛包括接地車輪、具有輸出軸的原動機、和附件驅動部。傳動系包括CVT，所述CVT具有關聯於原動機的輸出軸的輸入部以及為地面接觸輪和附件驅動部提供動力的輸出部。

在權利要求書和/或說明書中，結合術語「包括」使用詞語「一」可以意指「一個」，但其也與「一個或多個」、「至少一個」和「一個或多於一個」的意思一致。類似地，詞語「另一」可以指至少第二個或更多個。

如在說明書和(一個或多個)權利要求中使用的，詞語「包含」(及其任意形式)、「具有」(及其任意形式)、「包括」(及其任意形式)或「含有」(及其任意形式)是包括性或開放式的，並且不排除另外的、未記載的元件或過程步驟。

需注意，在此以及在所附權利要求書中，表述「原動機(prime mover)」指的是內燃發動機(ICE)、渦輪發動機、或任意其他機械功率產生元件或組件。

需注意，表述「CVT」(代指連續可變變速器)在此被用於描述任意類型的CVT，包括環形(toroidal)CVT、雙腔全環形CVT、半環形CVT、單腔環形CVT、靜壓CVT、可變直徑滑輪CVT、磁性CVT、棘輪CVT和錐形CVT。

需注意，在此以及在所附權利要求書中，當在CVT的語境中使用表述「過驅動(overdrive)」時，其被解釋為這樣一種條件：CVT比率使得CVT輸出速度高於CVT輸入速度。(輸出速度比輸入速度的)CVT比率因此高於一比一(1:1)。

需注意，在此以及在所附的權利要求書中，當在CVT的語境中使用表述「欠驅動(underdrive)」時，其被解釋為這樣一種條件：CVT比率使CVT輸出速度低於CVT輸入速度。(輸出速度比輸入速度的)CVT比率因此低於一比一(1:1)。

需注意，在此以及在所附的權利要求書中，表述「非公路車輛」被解釋為任意類型的、被設計為具體用於非公路使用的車輛，包括建築車輛和農用車輛等。

需注意，在此以及在所附的權利要求書中，表述「附件驅動部」被解釋為需要來自原動機的功率的、車輛的除主動輪之外的機械、電學或液壓部件(一個或多個)和組件(一個或多個)。

需注意，在此以及在所附的權利要求書中，表述「傳動系」被解釋為一中間機構，來自原動機的功率通過該中間機構傳遞至車輛的車輪，並且這一機構附加至該原動機。

通過閱讀以下對其示例性實施例的非限制性說明(作為僅參考附圖的示例給出)，設置有雙功能CVT的用於非公路車輛的傳動系的其它目標、優勢和特徵將變得顯而易見。

現在轉向附圖的圖1-3，將描述根據第一示例性實施例的包括雙功能CVT的傳動系10。

傳動系10包括內燃發動機(ICE)12形式的原動機、雙功能CVT 14和行星齒輪系16。

ICE 12包括輸出軸18，其連接至CVT 14的輸入盤20和22。輸入盤20和22通過CVT軸24互連。CVT 14的輸出盤26可轉動地安裝至CVT軸24，並且限定CVT 14的輸出。滾子(roller)28以常規方式將輸入盤20和22互連至輸出盤26。

相信這樣的CVT 14的操作是已知的，並且在此將不作詳細描述。需注意，滾子28相對於CVT軸24的角度確定CVT比率。

雙功能CVT 14的第一功能是提供動力至非公路車輛的車輪(未示出)。因此，CVT的輸出盤26連接至齒輪系30，該齒輪系30包括連接至輸出盤26的第一齒輪32，以及嚙合第一齒輪32並連接至軸36的第二齒輪34，軸36直接或間接地連接至非公路車輛的車輪(未示出)。因此，車輛車輪的轉速由輸出軸18的轉速以及CVT 14的比率確定。

雙功能CVT 14的第二功能是提供動力至附件驅動部。圖1-2的傳動系10可以同時以不同的轉速提供動力至車輪和附件驅動部二者。為此，行星齒輪系16包括形式為太陽齒輪38(其連接至CVT 14的輸出盤26)的第一輸入；形式為行星架40(其連接至CVT 14的輸入盤22-24)的第二輸入；形式為環形齒輪42(其限定附件驅動部)的輸出，以及行星輪44，該行星輪使太陽齒輪38和環形齒輪42互連。

圖1示出傳動系10處於完全欠驅動位置，即其中，輸出盤26以其相對較低的速度轉動；而圖2示出傳動系10處於完全過驅動位置，即其中，輸出盤26以其相對較高的速度轉動。

在操作中，由於CVT的輸入和輸出盤總是沿相反方向轉動，因此太陽齒輪38和行星架40也沿相反方向轉動，其中，取決於選定的CVT比率，太陽齒輪38的速度可以比行星輪40更慢或更塊。因此，作為結果的環形齒輪44的轉速隨CVT 14的比率變化，其沿著與行星架40相同的方向。換言之，環形齒輪44沿著與行星架40相同的方向轉動，並且其速度隨CVT比率的增大而增大。

圖3以實線相對於CVT比率示出了CVT輸出速度，並且，以虛線相對於CVT比率示出了附件驅動部的速度。需注意，在兩個元件處於相同速度的情況下CVT比率值與附件驅動部速度的斜率取決於多種因素，包括行星齒輪系16的各種齒輪比。因此，對於特定的非公路車輛，可以計算齒輪比，以在特定的CVT輸出速率處產生特定的附件驅動部速度。

對於本領域技術人員顯然的是，由於可以在輸出軸36和車輛的車輪(未示出)之間設置其他元件，例如多速變速器，因此可以在保持恆定的附件驅動部速度的同時、在一定程度上改變車輛的對地速度。

同樣對本領域技術人員顯然的是，CVT 14同時提供動力至車輛車輪和附件驅動部二者。

如本領域技術人員將理解的，可以在環形齒輪42和附件驅動部之間設置離合器裝置(未示出)，以允許選擇性地從傳動系分離附件驅動部。

可選地，傳動系10可以設置有常規PTO軸46(以虛線示出)，以便以與ICE輸出軸18相同的速度驅動附件。

現在轉向附圖的圖4-6，將描述根據第二示例性實施例的傳動系100。由於該傳動系100和上文描述的傳動系10十分相似，為簡潔起見，下文僅討論區別。

總體來說，這兩個傳動系之間的主要區別涉及行星齒輪系102至傳動系的各種元件的互連。

更具體地，在傳動系100中，太陽齒輪104連接至CVT 14的輸出盤26；環形齒輪106連接至CVT 14的輸入盤22-24，並且行星架108限定附件驅動部輸出。當然，行星輪110通常地將太陽齒輪104和環形齒輪106互連。

圖4示出傳動系100處於完全欠驅動位置，即其中，輸出盤26以其相對較低的速度轉動；而圖5示出傳動系100處於完全過驅動位置，即其中，輸出盤26以其相對較高的速度轉動。

在操作中，由於CVT的輸入和輸出盤總是沿相反方向轉動，所以太陽齒輪104和行星架108也沿相反方向轉動，其中，取決於選定的CVT比率，太陽齒輪104的速度可以比行星輪108更慢或更塊。由於環形齒輪108明顯比太陽齒輪大，行星架106沿與環形齒輪106相同的方向轉動，並且所產生的速度隨CVT 14的比率而相反變化。換言之，隨著CVT比率增加，由此CVT輸出速度增加，附件驅動部速度降低。

這在附圖的圖6中是顯然的，其以實線相對於CVT比率示出了CVT輸出速度，並且，以虛線相對於CVT比率示出了附件驅動部速度。需注意，在兩個元件處於相同速度的情況下CVT比率值與附件驅動部速度的斜率取決於多種因素，包括行星齒輪系102的各種齒輪比。

對於本領域技術人員顯然的是，由於可以在輸出軸36和車輪(未示出)之間設置其他元件，因此可以在保持恆定的附件驅動部的速度的同時在一定程度上改變車輛的對地速度。

另外，同樣對本領域技術人員顯然的是，CVT 14同時提供動力至車輛車輪和附件驅動部二者。

當例如在使用連接至附件驅動部的液壓泵(未示出)的農用車輛中使用時，並且在對地速度較低時使用時，這一構造是吸引人的。例如，當裝載拖拉機停止或以較低對地速度行駛時，其使用其液壓動力的附屬件。當在這一情況中時，設置CVT比率至完全欠驅動(見圖4)，並且附件驅動部的速度處於最快。在相反情況下，當拖拉機以全速行駛並且不使用其附屬件時，CVT比率被設置在完全過驅動(見圖5)，並且未被使用的液壓泵處於其較低速度。

本領域技術人員將理解，在一些情況下，行星齒輪系被設計為使得其輸出速度在CVT比率被設置至完全過驅動時是零。如本領域技術人員將理解的，可以在行星架108和附件驅動部之間設置離合裝置(未示出)，以允許從傳動系選擇性分離附件驅動部。

本領域技術人員還將理解，儘管已經在上文描述了行星齒輪系至CVT和至附件驅動部的兩種連接配置，但是其他互連將是可能的。

現在轉向附圖的圖7，將描述根據第三示例性實施例的傳動系200。

傳動系200包括原動機12和CVT 14，但通常缺少行星齒輪系。確切地，CVT 14的輸出盤26連接至軸202，第一和第二齒輪對204和206安裝在該軸上。

更具體地，第一齒輪對204包括可轉動地安裝至軸202的齒輪208、以及與齒輪208嚙合並連接至輸出軸36的齒輪210。第二齒輪對206包括可轉動地安裝至軸202的齒輪212、以及與齒輪212嚙合並連接至輸出軸216的齒輪214。

傳動系200還包括同步器218，其配置為可移除地將齒輪208和212中的一個配合至軸202，以隨其轉動。

本領域技術人員將理解，圖7中示意性示出的同步器218示出為處於中立狀態。然而，在致動器(未示出)的動作下，同步器可以移動至右側，以連接CVT的輸出至附件驅動部；或移動至左側，以連接CVT的輸出至車輪。

因此，設置有傳動系200的非公路車輛可以使用CVT 14的輸出來為接地車輪提供動力，以使車輛運動至具體工作位置，並且隨後，當車輛停止時，使用CVT的輸出為附件驅動部提供動力，以例如驅動其附屬件。

將理解，同步器218可以由其它類型的選擇機構(例如離合器)替代。

本領域技術人員將理解，儘管示出齒輪對204和206具有相同的尺寸，但是可以根據車輪和附件驅動部所需要的速度來選擇這些齒輪對。

如上文討論的，本領域技術人員將理解：可以在輸出軸36和非公路車輛的車輪(未示出)之間設置其它傳動元件。這些傳動元件的部分是離合器、同步器和差動傳動器。

本領域技術人員將理解，儘管在附圖中示出CVT為環形CVT，但是可以使用其他類型的CVT，包括可變尺寸滑輪CVT、磁性CVT、棘輪CVT，靜壓CVT和錐形CVT。當然，考慮到CVT元件的轉動方向(其可以根據使用的CVT技術而變化)，可需要對元件之間的互連進行改變。

本領域技術人員將理解，圖1、2、4、5和7的圖示是十分概略的，並且，實際的傳動系需要諸多其他元件來工作。

需理解，設置有雙功能CVT的用於非公路車輛的傳動系不限制於其在上文所述和附圖中所示的部件和構造細節中的應用。設置有雙功能CVT的用於非公路車輛的傳動系能夠具有其他實施例且能夠以各種方式實現。還需理解，本文使用的措辭或術語是為了描述而不是限制的目的。因此，儘管上文已經通過其示例性實施例描述了設置有雙功能CVT的非公路車輛傳動系，但是在不脫離本發明的精神、範圍和本質的情況下，可以對其進行修改。