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TWI622520B - 組裝用於無限無段變速器之換檔機構的方法及控制無限無段變速器的方法 - Google Patents

組裝用於無限無段變速器之換檔機構的方法及控制無限無段變速器的方法 Download PDF

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TWI622520B
TWI622520B TW105139626A TW105139626A TWI622520B TW I622520 B TWI622520 B TW I622520B TW 105139626 A TW105139626 A TW 105139626A TW 105139626 A TW105139626 A TW 105139626A TW I622520 B TWI622520 B TW I622520B
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Ｂ． 洛查理斯
Ｗ． 雪瑞爾約翰
Ｐ． 波爾布萊德
達森羅伯特
皮科里
Original Assignee
福柏克智慧財產有限責任公司
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Abstract

一種組裝用於無限無段變速器之換檔機構的方法及控制無限無段變速器的方法。無限無段變速器具有主軸及圍繞縱軸成角度配置的多個牽引行星齒輪組件，牽引行星齒輪組件具有可傾斜軸，組裝用於無限無段變速器之換檔機構的方法包括：將第一承載器部件耦接至主軸，第一承載器部件具有多個徑向偏移導引狹槽，徑向偏移導引狹槽導引牽引行星齒輪組件的可傾斜軸中的第一端；將第二承載器部件耦接至主軸，第二承載器部件具有多個導引狹槽，導引狹槽導引牽引行星齒輪組件的可傾斜軸的第二端，其中第一承載器部件可相對第二承載器部件轉動。

Description

組裝用於無限無段變速器之換檔機構的方法及控制無限無段變速器的方法
本發明是有關於一種本發明之領域一般是關於傳動，且更特定而言，本發明實施例是關於無段變速器（continuously variable transmission，CVT）及無限無段變速器（infinitely variable transmission，IVT）。 [相關申請案的交叉參考]
本申請案主張2010年3月3日申請的美國臨時專利申請案第61/310,224號之權益，所述美國臨時專利申請案以全文引用的方式併入本文中。
在某些系統中，動力（power）之特徵在於扭矩（torque）及旋轉速度。更具體而言，此等系統中之動力一般被界定為扭矩與旋轉速度之乘積。通常，變速器耦接至在輸入速度下提供輸入扭矩之動力輸入。變速器亦耦接至需要輸出扭矩及輸出速度之負載，所述輸出扭矩及輸出速度可不同於輸入扭矩及輸入速度。典型上，一般而言，原動機（prime mover）向變速器提供動力輸入，且從動裝置或負載接收來自變速器之動力輸出。變速器之主要功能是以一方式調節動力輸入，使得以輸入速度與輸出速度的所需比率（“速度比（speed ratio）”）將動力輸出遞送至從動裝置。
一些機械傳動器包含已知為步進（stepped）、離散（discrete）或固定比率（fixed ratio）的類型的變速器。此等變速器經組態以提供在給定速度比範圍中離散或步進的速度比。舉例而言，此變速器可提供1:2、1:1或2:1之速度比，但此變速器無法遞送例如1:1.5、1:1.75、1.5:1或1.75:1等中間速度比。其它傳動器包含一般稱為無段變速器（或“CVT”）的一種類的變速器，其包含無段變速機（variator）。與步進變速器相反，CVT經組態以提供一種給定速度比範圍中的每個分數比率（fractional ratio）。舉例而言，在以上提及之速度比範圍中，CVT一般能夠遞送1:2與2:1之間的任何所需速度比，其將包含諸如1:1.9、1:1.1、1.3:1、1.7:1等速度比。其它傳動器使用無限無段變速器（或“IVT”）。類似於CVT，IVT能夠產生一種給定比率範圍中的每個速度比。然而，與CVT相反，IVT經組態以用穩定的輸入速度遞送零輸出速度（“零動力（powered zero）”狀態）。因此，假設速度比的定義為輸入速度與輸出速度之比率，IVT能夠遞送無限組的速度比，且因此IVT不限於給定比率範圍。應注意，某些變速器使用無段變速機，其耦接至動力劃分配置中之其它傳動裝置（gearing）及/或離合器（clutch）以產生IVT功能性。然而，如此處所使用，主要將術語IVT理解為包含無限無段變速器，其產生IVT功能性而不必耦接至額外的傳動裝置及/或離合器。
機械動力變速器領域知曉若干類型之連續或無限無段變速機。舉例而言，一熟知類別之連續變速器是一種帶與可變半徑滑輪變速機（belt-and-variable-radius-pulley variator）。其它已知變速機包含靜力（hydrostatic）、環式（toroidal）以及圓錐與環式（cone-and-ring）變速機。在一些情況下，此等變速器耦接至其它傳動裝置以提供IVT功能性。一些流體力學（hydromechanical）變速機可在無額外傳動裝置的情況下提供無限比變率。一些無段及/或無限無段的變速機被分類為摩擦或牽引變速機，因為其分別依賴於乾摩擦（dry friction）或彈性流體動力學（elasto-hydrodynamic）的牽引來經由變速機傳送扭矩。牽引變速器之一實例為球形變速機，其中球體元件夾持於扭矩傳送元件之間，且一彈性流體動力學流體薄層充當球體元件與扭矩傳送元件之間的扭矩傳送管道。此處揭露之發明性實施例與此後一類變速機最為相關。
CVT/IVT行業中一直尋求傳動裝置及變速機在增加效率及封裝可撓性，簡化操作，以及減少成本、尺寸及複雜性等方面的改良。下文揭露之CVT及/或IVT方法、系統、次組件、構件等之發明性實施例解決了此需求之某些或所有態樣。
本文中描述之系統及方法具有若干特徵，其中任何單個特徵均不獨自承擔其所要屬性。現在將簡要論述其較為主要之特徵，但並不對以下申請專利範圍所表述之範疇進行限制。在考慮此論述之後，尤其是在閱讀了標題為「實施方式」的章節之後，將理解所述系統及方法的特徵如何提供優於傳統系統及方法的若干優點。
本發明之一態樣是關於一種用於無限無段變速器（IVT）之換檔機構（shifting mechanism），所述IVT具有縱軸及圍繞所述縱軸成角度而配置的一組牽引行星齒輪組件（traction planet assemblies）。在一實施例中，換檔機構具有第一承載器部件（carrier member），所述第一承載器部件耦接至所述牽引行星齒輪組件中之每一者。所述第一承載器部件經組態以導引所述牽引行星齒輪組件。換檔機構具有第二承載器部件，所述第二承載器部件耦接至所述牽引行星齒輪組件中之每一者。所述第二承載器部件經組態以導引所述牽引行星齒輪組件。所述第一承載器部件能夠相對於第二承載器部件而旋轉。承載器傳動器螺母（carrier driver nut）耦接至所述第一承載器部件。所述承載器傳動器螺母用以軸向平移。所述承載器傳動器螺母之軸向平移對應於所述第一承載器部件之相對於所述第二承載器部件的旋轉。
本發明之一態樣是關於具有縱軸之無限無段變速器（IVT）。在一實施例中，IVT具有圍繞縱軸成角度而配置的若干牽引行星齒輪組件。IVT具備第一承載器部件，所述第一承載器部件耦接至所述牽引行星齒輪組件中之每一者。第一承載器部件具備若干徑向偏移狹槽（radially off-set slots）。所述第一承載器部件經組態以導引所述牽引行星齒輪組件。IVT可包含第二承載器部件，所述第二承載器部件耦接至所述牽引行星齒輪組件中之每一者。第二承載器部件具備若干徑向狹槽。第一及第二承載器部件經組態以接收旋轉的動力輸入。在一實施例中，所述第一承載器部件能夠相對於第二承載器部件旋轉。IVT亦包含承載器傳動器螺母，其耦接至所述第一承載器部件。所述承載器傳動器螺母用以軸向平移。所述承載器傳動器螺母之軸向平移對應於所述第一承載器部件之相對於所述第二承載器部件的旋轉。在替代實施例中，IVT具有沿縱軸定位之主軸（main shaft）。主軸以可操作方式耦接至第一及第二承載器部件。主軸可具有一組螺旋式花鍵（helical splines），其經組態以耦接至承載器傳動器螺母。在又一替代實施例中，承載器傳動器螺母用以沿主軸而軸向平移。承載器傳動器螺母之軸向平移對應於承載器傳動器螺母之旋轉。在一些實施例中，IVT具有耦接至每一牽引行星齒輪組件之第一牽引環（traction ring）。第一牽引環實質上不可圍繞縱軸旋轉。IVT可具備耦接至每一牽引行星齒輪組件之第二牽引環。第二牽引環用以提供來自IVT之動力輸出。在替代實施例中，第一及第二承載器部件用以接收來自主軸之旋轉動力。在一實施例中，IVT具有以可操作方式耦接至承載器傳動器螺母之換檔叉（shift fork）。換檔叉可具有自縱軸偏移之樞轉軸（pivot axis）。換檔叉之樞轉對應於承載器傳動器螺母之軸向平移。承載器傳動器螺母之軸向平移對應於承載器傳動器圍繞縱軸之旋轉。在替代實施例中，IVT具備以可操作方式耦接至主軸的泵。在又一實施例中，IVT具有耦接至第一牽引環之接地環（ground ring）。接地環耦接至IVT之外殼（housing）。
本發明之另一態樣涉及具有縱軸之無限無段變速器（IVT）。IVT包含沿縱軸配置之主軸。主軸具備一組螺旋式花鍵。IVT具有圍繞縱軸成角度而配置的一組牽引行星齒輪組件。在一實施例中，IVT具有第一承載器部件，所述第一承載器部件耦接至所述牽引行星齒輪組件中之每一者。第一承載器部件具備若干徑向偏移的狹槽。所述第一承載器部件經組態以導引所述牽引行星齒輪組件。IVT包含第二承載器部件，所述第二承載器部件耦接至所述牽引行星齒輪組件中之每一者。第二承載器部件具備若干徑向狹槽。第一及第二承載器部件耦接至旋轉動力源（rotational power source）。在一實施例中，IVT包含具有換檔叉之換檔機構。換檔叉具有自縱軸偏移之樞軸銷（pivot pin）。換檔機構包含以可操作方式耦接至換檔叉之承載器傳動器螺母。承載器傳動器螺母具有經組態以嚙合主軸之螺旋式花鍵的內孔（inner bore）。承載器傳動器螺母經組態以圍繞縱軸旋轉。在一實施例中，換檔叉圍繞樞軸銷之移動對應於承載器傳動器螺母之軸向移動。承載器傳動器螺母之軸向移動對應於第一承載器部件之相對於第二承載器部件之旋轉。在一些實施例中，IVT具有與每一牽引行星齒輪組件接觸之第一牽引環。第一牽引環實質上不可圍繞主軸旋轉。IVT可具有與每一牽引行星齒輪組件接觸之第二牽引環。第二牽引環用以提供來自IVT之動力輸出。在一些實施例中，輸出軸以可操作方式耦接至第二牽引環。在替代實施例中，分離機構（disengagement mechanism）以可操作方式耦接至輸出軸。在又一實施例中，扭矩限制器（torque limiter）耦接至第二承載器部件。扭矩限制器亦可耦接至主軸。在一些實施例中，扭矩限制器包含耦接至第二承載器部件及主軸之若干彈簧。
本發明之一態樣涉及用於無限無段變速器（IVT）之換檔機構，所述IVT具有沿IVT之縱軸配置之主軸以及圍繞主軸成角度而配置的一組牽引行星齒輪組件。牽引行星齒輪組件耦接至第一及第二承載器部件。第一承載器部件具備若干徑向偏移的導引狹槽（guide slots）。第一及第二承載器部件用以接收旋轉的動力。在一實施例中，換檔機構包含換檔叉。換檔叉具有自縱軸偏移之樞軸銷。換檔機構具有以可操作方式耦接至換檔叉之承載器傳動器螺母。承載器傳動器螺母具有經組態以嚙合著形成於主軸上之若干螺旋式花鍵的內孔。承載器傳動器螺母經組態以圍繞縱軸旋轉。承載器傳動器螺母用以沿縱軸而軸向平移。換檔叉圍繞樞軸銷之移動對應於承載器傳動器螺母之軸向移動。承載器傳動器螺母之軸向移動對應於第一承載器部件之相對於第二承載器部件之旋轉。在替代實施例中，換檔機構包含換檔軸套（shift collar），換檔軸套以可操作方式耦接至換檔叉。軸承可耦接至換檔軸套且用以耦接至承載器傳動器螺母。在又一實施例中，換檔機構具有耦接至換檔叉之搖臂（rocker arm）。
本發明之另一態樣涉及具有縱軸之無限無段變速器（IVT）。IVT具有圍繞縱軸成角度而配置的一組牽引行星齒輪。IVT包含耦接至牽引行星齒輪組件中之每一者的第一承載器部件。第一承載器部件具備若干徑向偏移的狹槽。第一承載器部件經組態以導引上述牽引行星齒輪組件。IVT具有耦接至牽引行星齒輪組件中之每一者的第二承載器部件。第二承載器部件具備一組徑向狹槽。第一及第二承載器部件耦接至旋轉動力源。在一實施例中，IVT具有在第一及第二承載器部件徑向向外定位的承載器傳動器。承載器傳動器具有若干縱向凹槽（longitudinal grooves）。至少一凹槽平行於縱軸而對準，且所述凹槽耦接至第一承載器部件。在一實施例中，至少一凹槽相對於縱軸而形成角度，且所述凹槽耦接至第二承載器部件。在其它實施例中，承載器傳動器用以軸向平移。在一些實施例中，承載器傳動器之軸向平移對應於第一承載器部件之相對於第二承載器部件之旋轉。在其它實施例中，IVT具有耦接至第一承載器部件的泵。
本發明之另一態樣是關於具有縱軸之無限無段變速器（IVT）。在一實施例中，IVT具有圍繞縱軸成角度而配置的若干牽引行星齒輪。IVT具備耦接至牽引行星齒輪組件中之每一者的第一承載器部件。第一承載器部件具備若干徑向偏移的狹槽。徑向偏移的狹槽經組態以導引上述牽引行星齒輪組件。第一承載器部件具備若干縱向導引狹槽，且所述縱向導引狹槽相對於縱軸成一角度而形成。在一實施例中，IVT具有耦接至牽引行星齒輪組件中之每一者的第二承載器部件。第二承載器部件具備若干徑向狹槽。徑向狹槽經組態以導引上述牽引行星齒輪組件。第二承載器部件具備若干縱向導引狹槽，且所述縱向導引狹槽平行於縱軸而配置。在一實施例中，第一及第二承載器部件經組態以耦接至旋轉動力源。IVT亦具有耦接至第一及第二承載器部件之承載器傳動器。承載器傳動器用以圍繞縱軸旋轉。承載器傳動器用以軸向平移。在一實施例中，承載器傳動器之軸向平移對應於第一承載器部件之相對於第二承載器部件之旋轉。在一些實施例中，承載器傳動器具有一組換檔銷，其自中心圓柱形轂（central cylindrical hub）徑向向外延伸。圓柱形轂與縱軸同軸。在其它實施例中，IVT具有耦接至承載器傳動器之彈簧。在其它實施例中，承載器傳動器之軸向平移對應於IVT之傳動比（transmission ratio）的改變。
本發明之另一態樣涉及用於具有一組牽引行星齒輪組件之無限無段變速器（IVT）的換檔機構。在一實施例中，換檔機構具有第一承載器部件，所述第一承載器部件具有若干徑向偏移導引狹槽。徑向偏移導引狹槽經配置以導引上述牽引行星齒輪組件。第一承載器部件具有若干縱向狹槽，且所述縱向狹槽相對於縱軸而形成角度。換檔機構包含第二承載器部件，所述第二承載器部件具有圍繞縱軸配置的若干導引狹槽。導引狹槽經配置以導引上述牽引行星齒輪組件。第二承載器部件具有若干縱向狹槽，且所述縱向狹槽平行於縱軸。換檔機構具有承載器傳動器，承載器傳動器耦接至第一及第二承載器部件。承載器傳動器具有自中心轂延伸的若干換檔銷。換檔銷嚙合著形成於第一及第二承載器部件上的縱向狹槽。承載器傳動器之軸向平移對應於第一承載器部件之相對於第二承載器部件之旋轉。在一些實施例中，承載器傳動器、第一承載器部件以及第二承載器部件經組態以在實質上等於耦接至IVT之動力源之輸入速度的速度下圍繞縱軸而旋轉。在其它實施例中，換檔機構具有耦接至每一換檔銷之換檔輥(shift roller)。換檔輥與第一承載器部件之縱向狹槽接觸。
本發明之另一態樣是關於控制具有縱軸之無限無段變速器（IVT）的方法。所述方法包含提供圍繞縱軸成角度而配置的一組牽引行星齒輪組件的步驟。所述方法可包含提供耦接至每一牽引行星齒輪組件的第一承載器部件。第一承載器部件具有若干徑向偏移導引狹槽，所述徑向偏移導引狹槽經配置以導引上述牽引行星齒輪組件。在一實施例中，所述方法包含提供耦接至每一牽引行星齒輪組件之第二承載器部件的步驟。第二承載器部件具有若干徑向導引狹槽，所述徑向導引狹槽經配置以導引上述牽引行星齒輪組件。所述方法可包含將第一及第二承載器部件耦接至旋轉動力源的步驟。所述方法包含提供耦接至第一承載器部件的承載器傳動器螺母。所述方法亦包含沿縱軸平移承載器傳動器螺母的步驟。在替代實施例中，平移承載器傳動器螺母的步驟包含相對於第二承載器部件而旋轉第一承載器部件的步驟。在一些實施例中，所述方法包含以可操作方式將承載器傳動器螺母耦接至換檔叉的步驟。在一些實施例中，所述方法包含將扭矩限制器耦接至第二承載器部件的步驟。在其它實施例中，所述方法包含將扭矩限制器耦接至旋轉動力源。在一些實施例中，所述方法包含感測施加於第二承載器部件之扭矩的步驟。所述方法亦可包含至少部分基於感測到之扭矩而旋轉第二承載器部件的步驟。旋轉第二承載器部件可包含調整傳動比的步驟。
現在將參看附圖描述較佳實施例，其中在全文中相同標號代表相同元件。以下描述中所使用之術語不應僅因為結合對本發明之特定具體實施例之詳細描述來使用而被以任何限制方式或侷限方式來解釋。此外，本發明之實施例可包含若干發明性特徵，其中沒有任何單個特徵單獨承擔其所要屬性，或對於實踐所描述之本發明不可或缺。此處描述之特定無段變速器（CVT）及無限無段變速器（IVT）實施例一般與以下專利及專利申請案中揭示的類型有關：第6,241,636號、第6,419,608號、第6,689,012號、第7,011,600號、第7,166,052號美國專利；第11/243,484號 及第11/543,311號美國專利申請案；及專利協作條約專利申請案PCT/IB2006/054911、 PCT/US2008/068929、PCT/US2007/023315、PCT/US2008/074496及PCT/US2008/079879。此等專利及專利申請案中之每一者的整個內容在此以引用的方式併入本文中。
如此處所使用，術語「操作地連接」、「操作地耦接」、「操作地鏈接」、「可操作地連接」、「可操作地耦接」、「可操作地鏈接」及類似術語是指元件之間的一種關係（機械、鏈接、耦接等），借此，一個元件之操作引起第二元件之對應的、跟隨的或同時的操作或致動。請注意，在使用所述術語來描述本發明之實施例時，通常描述鏈接或耦接所述元件的具體結構或機構。然而，除非另有具體規定，否則當使用所述術語之一時，該術語指示實際鏈接或耦接可使用多種形式，在特定例子中，一般熟習相關技術者將容易明白所述形式。
出於描述的目的，此處使用術語「徑向」來指示相對於變速器或變速機之縱軸垂直的方向或位置。此處使用之術語「軸向」是指沿與變速器或變速機之主軸或縱軸平行的軸的方向或位置。為了清楚便利起見，有時類似地標記類似的構件。
應注意，本文中提到「牽引」並不排除動力傳送之主要模式或專有模式是經由「摩擦」的各種應用。吾人並不試圖在牽引傳動與摩擦傳動之間建立分類差異，一般而言，此等傳動可理解為不同的動力傳送體系。牽引傳動通常涉及藉由捕獲於兩個元件之間的薄流體層中之剪力而在所述元件之間傳送動力。此等應用中所使用之流體通常展現出大於習知礦物油（mineral oil）之牽引係數。牽引係數（μ）表示最大可用牽引力，其將可在接觸的構件的介面處獲得，且是最大可用傳動扭矩的量度。通常，摩擦傳動一般與藉由兩個元件之間的摩擦力而在所述元件之間傳送動力有關。出於本發明的目的，應瞭解，此處所描述之IVT可在牽引與摩擦兩種應用中操作。舉例而言，在IVT用於自行車應用的實施例中，IVT有時可作為摩擦傳動操作且其他時候可作為牽引傳動而操作，此取決於操作期間存在的扭矩及速度條件。
此處揭露之本發明實施例是關於使用各自具有可傾斜旋轉軸（本文有時稱為“行星齒輪旋轉軸”）之大體上球形行星齒輪來控制變速機及/或IVT，所述旋轉軸可經調整以在操作期間達成輸入速度與輸出速度之所需比率。在一些實施例中，所述旋轉軸之調整涉及行星齒輪軸在第一平面中之角度失準（angular misalignment），以便達成在第二平面中對行星齒輪旋轉軸之角度調整，進而調整變速機之速度比。第一平面中的角度失準在此處稱作「歪斜（skew）」或「歪斜角」。此類型之變速機控制大體上在美國專利申請案第12/198,402號及第12/251,325號中描述，此等專利申請案中之每一者之全部揭示內容以引用的方式併入本文中。在一實施例中，控制系統協調對歪斜角的使用以在變速機中之特定接觸構件之間產生將在第二平面中使行星齒輪旋轉軸傾斜的力。行星齒輪旋轉軸之傾斜會調整變速機的速度比。將論述用於獲得變速機之所要速度比的歪斜控制系統（此處有時稱作「基於歪斜的控制系統」）及歪斜角致動裝置的實施例。
現將參考圖1至圖38來描述無限無段變速器（IVT）及其構件及次組件之實施例。亦將描述用於控制兩個圓盤狀變速器部件之間的相對角位置之換檔機構的實施例。此等換檔機構可改良對許多不同類型的無限無段變速機之控制，且此處為說明性目的而在某些實施例中繪示。圖1繪示可用於許多應用的IVT 100，所述應用包含但不限於人力車（例如自行車）、輕型電力車、混合人力、電力或內燃動力車、工業設備、風力機（wind turbines）等。任何需要調變動力輸入與動力耗散器（power sink）（例如，負載）之間的機械動力傳送的技術應用均可在其動力系（power train）中實施IVT 100的實施例。
現參看圖1及圖2，在一實施例中，IVT 100包含外殼(housing)102，外殼102耦接至外殼帽（housing cap）104。外殼102及外殼帽104支撐諸如滑輪（pulley）106等動力輸入介面及諸如致動器耦接件108等控制介面。滑輪106可耦接至由諸如內燃機（internal combustion engine）（未圖示）等旋轉動力源驅動之傳動帶（drive belt）。在一實施例中，IVT 100具備主軸（main shaft）110，其實質上界定IVT 100之縱軸。主軸110耦接至滑輪106。主軸110由外殼帽104中之軸承112支撐。IVT 100包含多個牽引行星齒輪組件114，其圍繞主軸110成角度而配置。每一牽引行星齒輪組件114分別耦接至第一承載器部件116及第二承載器部件118。主軸110耦接至第一承載器部件116。第一承載器部件116及第二承載器部件118與主軸110同軸。在一實施例中，每一牽引行星齒輪組件114分別耦接至第一牽引環120及第二牽引環122。每一牽引行星齒輪組件114在徑向向內位置處與惰輪（idler）組件121接觸。第一牽引環120耦接至第一軸向力產生器組件124。第一牽引環120及第一軸向力產生器組件124實質上不可相對於外殼102旋轉。在一實施例中，第一軸向力產生器組件124耦接至接地環（ground ring）125。接地環125附接至自外殼帽104延伸的肩部（shoulder）123。第二牽引環122耦接至第二軸向力產生器126。第二牽引環122及第二軸向力產生器126耦接至輸出動力介面128。輸出動力介面128可耦接至負載（未圖示）。在一實施例中，輸出動力介面128包含分離機構（disengagement mechanism）130，其經組態以用機械方式自負載將第二牽引環122去耦合。
現參看圖1至圖4，在一實施例中，IVT 100可與換檔控制機構140一起使用。換檔控制機構140可用於其它類型之變速器，且此處繪示為與IVT 100一起作為實例。換檔控制機構140可包含致動器耦接件108，其耦接至搖臂（rocker arm）142。搖臂142耦接至換檔叉（shift fork）144，其經組態以圍繞樞軸銷（pivot pin）146旋轉。在一實施例中，樞軸銷146自縱軸偏移。換檔叉144耦接至換檔軸套（shift collar）148。換檔軸套148支撐軸承150。軸承150耦接至承載器傳動器螺母（carrier driver nut）152。承載器傳動器螺母152耦接至主軸110及第一承載器部件116。
現參看圖5且仍參看圖1至圖4，在一實施例中，搖臂142以可旋轉方式耦接至樞軸143。樞軸143可為附接至換檔叉144之定位銷（dowel）。換檔叉144可具有一組狹槽（slot）154。狹槽154導引附接至換檔軸套148之一組嚙合定位銷156。在一實施例中，換檔軸套148具備四個嚙合定位銷156。在一些實施例中，兩個嚙合定位銷156經定位以擱置於狹槽154中，而兩個嚙合定位銷156經定位以擱置於在外殼帽104之肩部123中形成的一組狹槽155（圖2）中。在一實施例中，承載器傳動器螺母152具有形成有螺旋式花鍵之內孔（inner bore）158。內孔158耦接至形成於主軸110上之配合的螺旋式花鍵160。承載器傳動器螺母152具備若干導引表面162，其自內孔158徑向向外延伸。導引表面162耦接至形成於第一承載器部件116上之配合的導引表面164。
現轉向圖6，在一實施例中，第二承載器部件118可具備若干導引狹槽170，其圍繞中心孔171成角度而配置。當在圖6之頁面的平面中觀看時，導引狹槽170與徑向構造線（radial construction line）76對準。導引狹槽170用以接納牽引行星齒輪軸（planet axle）115（圖1）之一端。在一些實施例中，導引狹槽170之徑向向內部分172形成有彎曲輪廓，其大小經設計以容納該牽引行星齒輪軸115。在一實施例中，第一承載器部件116具備若干徑向偏移導引狹槽174，其圍繞中心孔175成角度而配置。每一徑向偏移導引狹槽174的大小經設計以容納第一承載器部件116的至行星齒輪軸115之耦接。當在圖6之頁面的平面中觀看時，徑向偏移導引狹槽174自徑向構造線76形成角度偏移。所述角度偏移可由角度88來近似。角度88形成於徑向構造線76與構造線90之間。當在圖6之頁面的平面中觀看時，構造線90實質上二等分徑向偏移導引狹槽174。在一些實施例中，角度88在3度與45度之間。小的角度88產生高的回應性傳動比之改變，但可能較難以控制或穩定，而較大的角度可能不大回應於傳動比之改變，但相比而言容易控制。在期望具有高速度、快換檔速率的一些實施例中，角度88可為例如10度。在期望具有較低速度、對傳動比之精確控制的其它實施例中，角度88可為約30度。然而，提供角度88之所述值以作為說明性實例，且角度88可以設計者期望之任何方式變化。在一些實施例中，角度88可為10至25度之範圍中的任何角度，包含其間之任何角度或其分數。舉例而言，角度88可為10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25或其任何組合。在其它實施例中，角度88可為20度。在一實施例中，徑向偏移導引狹槽174可經配置以使得構造線90與構造線91徑向偏移一距離92。構造線91平行於構造線90且與第一承載器部件116之中心相交。
在IVT 100之操作期間，藉由旋轉致動器耦接件108而達成傳動比之改變。在一些實施例中，致動器耦接件108附接至使用者控制件（未圖示），其可為藉由使用者之手而致動的機械連桿(linkage)。在其它實施例中，致動器耦接件108可耦接至電性致動器或液壓致動器，其可向致動器耦接件108賦予指示IVT 100的所需傳動比之旋轉運動。由於致動器耦接件108相對於縱軸而軸向固定，因此致動器耦接件108之旋轉趨於使搖臂142旋轉，進而使樞軸143旋轉並軸向平移。樞軸143之移動趨於使換檔叉144圍繞樞軸銷146旋轉。樞軸銷146自主軸110偏移，使得換檔叉144圍繞樞軸銷146之旋轉對應於狹槽154之軸向平移。狹槽154之軸向移動趨於使換檔軸套148相對於主軸110軸向移動。由於承載器傳動器螺母152以可操作方式耦接至換檔軸套148，因此換檔軸套148之軸向平移對應於承載器傳動器螺母152之軸向平移。承載器傳動器螺母152耦接至主軸110之螺旋式花鍵160。承載器傳動器螺母152之軸向平移促進承載器傳動器螺母152相對於主軸110之相對旋轉。由於承載器傳動器螺母152嚙合第一承載器部件116之導引表面164，因此承載器傳動器螺母152相對於主軸110之旋轉對應於第一承載器部件116相對於主軸110之旋轉。第一承載器部件116相對於第二承載器部件118之旋轉趨於改變IVT 100之傳動比。
應注意，設計者可組態搖臂142、樞軸143以及樞軸銷146相對於狹槽154之位置以達成施加於致動器耦接件108之旋轉與承載器傳動器螺母152之軸向位移之間的所需關係。在一些實施例中，設計者可選擇搖臂142、樞軸143以及樞軸銷146之位置以提供施加於致動器耦接件108所需的力或扭矩以達成傳動比之改變。同樣，設計者可選擇螺旋式花鍵160之間距及導程（lead）以達成承載器傳動器螺母152之軸向位移與第一承載器部件116之旋轉之間的所需關係。
再次參看圖5及圖6，在一實施例中，IVT 100可具備泵組件180。泵組件180包含泵傳動器182，泵傳動器182耦接至形成於第一承載器部件116上的凸塊（lobe）184。泵組件180包含附接至泵傳動器182之泵柱塞（pump plunger）186。泵柱塞186包圍閥體（valve body）188及閥柱塞（valve plunger）190。在一實施例中，凸塊184具有中心191（圖6），其自第一承載器部件116之中心192偏移。在一些實施例中，凸塊184可形成於主軸110或形成於保持螺母193上，且同樣，泵組件180適當地軸向定位以使得泵傳動器182可嚙合凸塊184。在IVT 100之操作期間，主軸110圍繞縱軸旋轉，且進而驅動第一承載器部件116。在第一承載器部件116圍繞縱軸旋轉時，凸塊184在往復運動中驅動泵傳動器182。在一實施例中，接地環125具備用以接納泵傳動器182之導槽194。接地環125亦可具備若干個間隙（clearance relief）196，其大小經適當設計以向嚙合定位銷156及換檔叉144提供間隙。
現轉向圖7至圖10，IVT 200可包含若干個牽引行星齒輪組件202，其圍繞縱軸204成角度而配置著。為清楚起見，未繪示IVT 200之外殼及某些內部構件。每一牽引行星齒輪組件202具備球軸（ball axle）206。球軸206分別以可操作方式耦接至第一承載器部件208及第二承載器部件210。第一承載器部件208及第二承載器部件210可分別實質上類似於第一承載器部件116及第二承載器部件118。在一實施例中，第一承載器部件208及第二承載器部件210耦接至旋轉動力源（未圖示）。IVT 200具備承載器傳動器環212，其朝向牽引行星齒輪組件202中之每一者的外部而徑向地定位。承載器傳動器環212藉由一組軸承215而耦接至換檔U形鉤（shift clevis）214。軸承215可以例如多個定位銷217以旋轉方式受制於承載器傳動環212。在一實施例中，換檔U形鉤214具備帶螺紋孔（threaded bore）213。帶螺紋孔213通常平行於縱軸204。帶螺紋孔213可耦接至帶螺紋換檔桿（未圖示）以促進換檔U形鉤214之軸向平移。
具體參看圖9及圖10，承載器傳動器環212具有一組縱向凹槽220，其形成於承載器傳動器環212之內圓周上。縱向凹槽220實質上平行於縱向軸204。承載器傳動器環212具有一組偏移縱向凹槽222，其形成於內圓周上。偏移縱向凹槽222相對於縱軸204成角度。當在圖9之平面中觀看時，偏移縱向凹槽222相對於縱軸204形成角度224。在一些實施例中，角度224可為0至30度之範圍中之任何角度，包含其間之任何角度或其分數。舉例而言，角度224可為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30或其任何部分。在一實施例中，第一承載器部件208具備若干定位銷228。定位銷228耦接至縱向凹槽220並由縱向凹槽220導引。第二承載器部件210具備若干定位銷230。定位銷230耦接至偏移縱向凹槽222並由偏移縱向凹槽222導引。
在IVT 200之操作期間，藉由軸向平移換檔U形鉤214可達成傳動比之改變。換檔U形鉤214之軸向平移趨於使承載器傳動器環212軸向平移。承載器傳動器環212之軸向平移趨於分別在凹槽220、222中導引定位銷228、230。由於第一承載器部件208及第二承載器部件210實質上在軸向方向上固定，因此在定位銷228、230分別在凹槽220、222中軸向行進時，第一承載器部件208及第二承載器部件210相對於彼此而旋轉。
現具體參看圖11至圖13，形成於承載器傳動器環212上之縱向凹槽可採取許多形式以便提供第一承載器部件208相對於第二承載器部件210之所需的相對旋轉。舉例而言，圖11繪示縱向凹槽220及偏移縱向凹槽222。在承載器傳動器環212之一側上，凹槽220、222分隔一距離232。在承載器傳動器環212之相對側上，凹槽220、222分隔一距離234。在圖12中說明之實施例中，承載器傳動器環212具備縱向凹槽220及一組彎曲凹槽236。在圖13中說明之實施例中，承載器傳動器環212具備一組正偏移縱向凹槽238及一組負偏移縱向凹槽240。應注意，此處描述之實施例是用於說明性目的，且形成於承載器環212上之凹槽之形狀及尺寸可由設計者組態以達成所需的換檔效能。舉例而言，縱向凹槽220與偏移縱向凹槽222之間的232距離可小於承載器傳動器環212之相對側上的距離234。距離232、234之間的差可經組態以在承載器傳動器環212沿縱軸204進行軸向位移期間產生第一承載器部件208相對於第二承載器部件210之所需的旋轉。
現轉向圖14，在一實施例中，IVT 300可實質上類似於IVT 200。IVT 300可包含外殼302，外殼302經組態以實質上封閉IVT 300之內部構件。IVT 300可具備承載器傳動器環304。承載器傳動器環304可以類似於承載器傳動器環212之方式耦接至第一承載器部件208及第二承載器部件210。承載器傳動器環304可經組態以藉由諸如馬達（未圖示）之致動器而軸向平移。在一實施例中，承載器傳動器環304徑向支撐於輸出環306上。輸出環306以可操作方式耦接至牽引行星齒輪組件202中之每一者。
現轉向圖15，在一實施例中，IVT 400可具有若干牽引行星齒輪組件402，其圍繞主軸404成角度而配置著。每一牽引行星齒輪組件402分別耦接至第一牽引環406及第二牽引環408。每一牽引行星齒輪組件402耦接至惰輪組件410。惰輪組件410徑向地向內定位於每一牽引行星齒輪組件402。在一實施例中，每一牽引行星齒輪組件402耦接至第一承載器部件412及第二承載器部件414。第一承載器部件412及第二承載器部件414可實質上分別類似於第一承載器部件116及第二承載器部件118。在一實施例中，第一承載器部件412剛性地附接至主軸404。第一承載器部件412及第二承載器部件414以及主軸404可適用於以可操作方式耦接至旋轉動力源（未圖示）。第二承載器部件414用以相對於第一承載器部件412旋轉。在一實施例中，第二承載器414耦接至扭轉板（torsion plate）416。扭轉板416與第二承載器414同軸，且可藉由花鍵、焊接或其它適當扣緊零件剛性地附接至第二承載器板414。在一實施例中，扭轉板416在旋轉方向上為剛性或硬的，但在軸向方向上具有某一程度之可撓性，扭轉板通常為如此。軸向方向上之此可撓性程度向扭轉板416提供彈簧狀順從性(compliance)。扭轉板416在徑向向內位置耦接至承載器傳動器螺母418。承載器傳動器螺母418具有形成有螺旋式花鍵420之內孔，所述螺旋式花鍵420經配置以嚙合著形成於主軸404上之配合的螺旋式花鍵。承載器傳動器螺母418以可操作方式耦接至致動器耦接件422。在一實施例中，致動器耦接件422耦接至諸如伺服馬達或手動槓桿（未圖示）等線性致動器，其產生了如圖15中描繪為向量424之力。在一實施例中，致動器耦接件422實質上不可圍繞主軸404旋轉。
在IVT 400之操作期間，藉由軸向平移該致動器耦接件422而達成傳動比之改變。致動器耦接件422之軸向平移趨於使承載器傳動器螺母418軸向平移。由於承載器傳動器螺母418嚙合主軸404於螺旋式花鍵420上，因此承載器傳動器螺母418相對於主軸404之軸向平移趨於促進承載器傳動器螺母418與主軸404之間的相對旋轉。扭轉板416隨著承載器傳動器螺母418旋轉而旋轉，其趨於使第二承載器部件414相對於第一承載器部件412旋轉。
現參看圖16至圖19，在一實施例中，IVT 500可具備若干牽引行星齒輪組件502，其與惰輪組件504接觸且自惰輪組件504徑向向外。每一牽引行星齒輪組件502分別與第一牽引環506及第二牽引環508接觸。在一實施例中，第一牽引環506實質上不可旋轉。IVT 500可具備輸出軸510。輸出軸510耦接至共同軸向力產生器耦接件（common axial force generator coupling）512，共同軸向力產生器耦接件512經組態以嚙合第二牽引環508。每一牽引行星齒輪組件502分別由第一承載器部件514及第二承載器部件516導引及支撐。第一承載器部件514及第二承載器部件516分別具備導引狹槽513、515。在一實施例中，各導引狹槽513、515分別實質上類似於導引狹槽170、174。第一承載器部件514及第二承載器部件516用以接納來自旋轉動力源（未圖示）之動力輸入。在一實施例中，輸入軸518可耦接至嚙合承載器齒輪522之傳動齒輪520。承載器齒輪522促進動力向第一承載器部件514及第二承載器部件516之傳送。輸出軸510可由例如外殼524上之軸承支撐。在一實施例中，外殼524形成有兩個部分，其扣緊在一起以實質上封閉IVT 500之內部構件。
在一實施例中，IVT 500具備中心軸526，中心軸526實質上界定IVT 500之縱軸。中心軸526可經組態以支撐第一承載器部件514及第二承載器部件516。在一些實施例中，第二承載器部件516剛性地附接至中心軸526。第一承載器部件514可被引向至中心軸526上，使得第一承載器部件514可相對於第二承載器部件516旋轉。中心軸526之一端可經組態以支撐致動器耦接件528。在一實施例中，軸承529將致動器耦接件528支撐於中心軸514上。軸承529經組態以允許致動器耦接件528相對於中心軸526之軸向平移。致動器耦接件528藉由花鍵附接至外殼524，且實質上不可相對於中心軸526旋轉。在一實施例中，致動器耦接件528耦接至線性致動器（未圖示）以促進致動器耦接件528之軸向平移。致動器耦接件528藉由軸承530而耦接至承載器傳動器轂（carrier driver hub）532。承載器傳動器轂532耦接至第一承載器部件514及第二承載器部件516。
現具體參看圖17至圖19，承載器傳動器轂532可具備自實質上圓柱形主體延伸之若干個桿534。桿534中之每一者具備輥（roller）536。桿534嚙合著形成於第二承載器部件516上之若干個縱向狹槽538。輥536嚙合著形成於第一承載器部件514上之若干個縱向狹槽540。縱向狹槽538實質上與IVT 500之縱軸平行。當在圖19之頁面之平面中觀看時，縱向狹槽540相對於IVT 500之縱軸而成角度。
在IVT 500之操作期間，藉由軸向平移致動器耦接件528而達成傳動比之改變。致動器耦接件528之軸向平移趨於使承載器傳動器轂532軸向平移。在承載器傳動器轂532軸向平移時，桿534及輥536分別沿縱向狹槽538、540而軸向平移。由於縱向狹槽540相對於縱向狹槽540成角度，因此桿534及輥536之軸向平移引起第一承載器部件514與第二承載器部件516之間的相對旋轉，且進而趨於改變IVT 500之比率。在一些實施例中，IVT 500可具備彈簧542，其經組態以將承載器傳動器轂532推動至IVT 500之一軸向末端。
現參看圖20及圖21，在一實施例中，IVT 600包含外殼602，外殼602耦接至外殼帽604。外殼602及外殼帽604支撐一動力輸入介面，諸如滑輪606及換檔致動器608。滑輪606可耦接至諸如內燃機（未圖示）等旋轉動力源驅動之傳動帶。在一實施例中，IVT 600具備主軸610，主軸610實質上界定IVT 600之縱軸。主軸610耦接至滑輪606。IVT 600包含多個牽引行星齒輪組件614，其分別耦接至第一承載器部件616及第二承載器部件618。第一承載器部件616及第二承載器部件618具備實質上類似於導引狹槽170及徑向偏移導引狹槽174的導引狹槽。在一實施例中，當在圖21之頁面之平面中觀看時，第一承載器部件616及第二承載器部件618具有薄且實質上均一的橫截面，其允許在第一承載器部件616及第二承載器部件618之製造中使用各種製造技術，諸如金屬片衝壓（sheet metal stamping）。
仍參看圖20及圖21，在一實施例中，主軸610耦接至第一承載器部件616。每一牽引行星齒輪組件614分別與第一牽引環620及第二牽引環622接觸。每一牽引行星齒輪組件614在徑向向內位置處與惰輪組件621接觸。第二牽引環622耦接至軸向力產生器624。軸向力產生器624耦接至輸出傳動器626。在一實施例中，第一牽引環620耦接至接地環625，且實質上不可相對於外殼602旋轉。IVT 600具有耦接至輸出傳動器626之輸出軸627。輸出軸627遞送來自IVT 600之旋轉動力。在一實施例中，輸出軸627在外殼602中由斜角滾珠軸承（angular contact bearing）628及徑向滾珠軸承（radial ball bearing）629（參看例如圖23）支撐。在一些實施例中，軸密封件（shaft seal）631可耦接至輸出軸627及外殼602。
在一些實施例中，IVT 600可具備扭矩限制器（torque limiter）630，扭矩限制器630耦接至第二承載器部件618及主軸610。IVT 600亦可具備耦接至主軸610（參看例如圖22）之泵組件635。在一實施例中，泵組件635可使用擺齒型泵（gerotor type pump）以向傳輸流體加壓並將其分配至IVT 600之內部構件。泵組件635可適當裝備有軟管及/或線路以導引(route)傳輸流體。在IVT 600之操作期間，泵組件635由主軸610驅動。
現參看圖22及圖23，在一實施例中，IVT 600具備換檔控制機構640。換檔控制機構640可用於其它類型之變速器上，且此處繪示為與IVT 600一起使用以作為實例。換檔控制機構640可包含致動器連桿642，致動器連桿642耦接至換檔致動器608。換檔致動器608可耦接至換檔叉644。在一實施例中，換檔致動器608經組態以圍繞軸646來樞轉該換檔叉644。在一實施例中，軸646自IVT 600之縱軸偏移。換檔叉644可支撐於外殼帽604中。換檔叉644可耦接至換檔軸套648。換檔軸套648支撐軸承650。換檔叉644及換檔軸套648可例如與銷651相耦接。換檔叉644及換檔軸套648實質上不可圍繞IVT 600之縱軸旋轉。在一實施例中，換檔控制機構640包含承載器傳動器螺母652。承載器傳動器螺母652經由一組螺旋式花鍵654而耦接至主軸610。承載器傳動器螺母652經由承載器延伸部（carrier extension）656而耦接至第一承載器部件616。在一實施例中，承載器延伸部656具有一組軸向導引狹槽，其經組態以嚙合承載器傳動器螺母652。
在IVT 600之操作期間，藉由移動致動器連桿642進而旋轉換檔致動器608來達成傳動比之轉變。換檔致動器608之旋轉對應於換檔叉644圍繞該軸646之樞轉。換檔叉644之樞轉促成換檔軸套648軸向地對主軸610移動。該換檔軸套648進而軸向平移軸承650及承載器傳動器螺母652。螺旋式花鍵654趨於在承載器傳動器螺母652軸向移動時旋轉承載器傳動器螺母652。承載器傳動器螺母652之旋轉通常為小角度。承載器延伸部656及隨後的第一承載器部件616由承載器傳動器螺母652旋轉導引。如先前參看圖6所闡釋，第一承載器部件616相對於第二承載器部件618之旋轉引起了IVT 600之傳動比之轉變。
在一實施例中，螺旋式花鍵654具有在200-1000 mm範圍內之導程。對於某些應用，導程在400-800 mm之範圍內。導程是與”系統中存在多少可與稱為反扭矩換檔（back torque shifting）之現象扺消的摩擦”相關。導程之大小可經設計以減少承載器傳動器螺母652上之輸入力、減少第一承載器部件616之所需旋轉以經由比率來換檔，以及減少可用的封裝空間。導程之大小受到設計要求之限制，且亦可受測試結果影響。
現轉向圖24及圖25，在一實施例中，IVT 600可具備耦接至第二承載器部件618之扭矩限制器630。扭矩限制器630可與其它類型之變速器一起使用，且此處繪示為與IVT 600一起使用以作為實例。第二承載器部件618具備引導肩部（piloting shoulder）660，其經組態以引向主軸610。第二承載器部件618具有若干開口662，其圍繞引導肩部660而徑向地配置著。開口662之大小經適當設計以耦接至多個彈簧664。在一實施例中，彈簧664為具有端帽（end cap）666之盤簧（coil spring）。扭矩限制器630包含彈簧承載器668。彈簧664耦接至彈簧承載器668。在一些實施例中，若干個保持定位銷670提供於彈簧承載器668上以與每一端帽666配合，以便促進將彈簧664保持於彈簧承載器668上。彈簧承載器668藉由帶花鍵內孔672而耦接至主軸610。
在一實施例中，扭矩限制器630包含耦接至第二承載器部件618之承載器帽676。在一些實施例中，彈簧承載器668軸向定位於第二承載器部件618與承載器帽676之間。承載器帽676可具備若干凸出部（tabs）678以促進藉由例如鉚釘（rivet）679附接至第二承載器部件618。承載器帽676可具備若干開口680，其圍繞引導肩部682而徑向地配置著。在一實施例中，引導肩部682與形成於彈簧承載器668上之配合肩部684協作。
在IVT 600之操作期間，可藉由使用扭矩限制器630將扭矩限於一預定值。主軸610用以接收來自滑輪606之旋轉動力。旋轉動力傳送至第一承載器部件616及彈簧承載器668。彈簧承載器668經由彈簧664而將旋轉動力傳送至第二承載器部件618。彈簧664之大小經適當設計以使得當輸出扭矩高於預定值時或在第二承載器部件618上之扭矩高於預定值時的情況下使彈簧664偏轉。彈簧664之偏轉對應於第二承載器部件618相對於第一承載器部件616之旋轉，進而使傳動比轉變。傳動比之轉變減少第二承載器部件618上之扭矩。
現參看圖26至圖29，在一實施例中，IVT 600可具備分離機構700。分離機構700可與其它類型之變速器一起使用，且此處展示為與IVT 600一起使用以作為實例。在一實施例中，分離機構700包含外部環702，外部環702耦接至耦接環704。耦接環704附接至牽引環620。在一些實施例中，外部環702及耦接環704代替接地環625。外部環702耦接至外殼602及外殼帽604。在一些實施例中，致動器（未圖示）耦接至外部環702。舉例而言，所述致動器可為槓桿（未圖示），槓桿延伸穿過外殼602進而使外部環702能夠旋轉。外部環702具備圍繞內部圓周的若干斜坡（ramp）706。斜坡706耦接至形成於內部環704之外周邊上的一組花鍵708。在IVT 600之操作期間，藉由旋轉外部環706可達成輸入與輸出之去耦合。外部環706之旋轉對應於牽引環620之自牽引行星齒輪組件614之軸向位移。
現轉向圖29至圖30，在一實施例中，IVT 600可具備分離機構800。分離機構800可與其它類型之變速器一起使用，且此處展示為與IVT 600一起使用以作為實例。在一些實施例中，分離機構800具有傳動軸802，其可使用耦接件806選擇性地耦接至輸出軸804。一旦經裝配，便可使用傳動軸802及輸出軸804代替輸出軸627。耦接件806經組態以嚙合著形成於輸出軸804之內徑上的一組花鍵808。在一些實施例中，彈簧（未圖示）可插入於耦接件與輸出軸804之間。彈簧趨於將耦接件806偏置至圖29中描繪之位置，其為嚙合位置。耦接件806附接至纜繩拉件（cable pull）810。纜繩拉件810可藉由軸承812而支撐於耦接件806之內孔上。纜繩拉件810可附接至推拉纜繩（push-pull cable）（未圖示）。纜繩可耦接至外部連桿，所述外部連桿可經致動以拉緊纜繩並軸向移動該耦接件806。纜繩導引件（cable guide）814提供可在無干擾情況下使纜繩進入輸出軸814之內孔的路徑。纜繩導引件814由軸承816支撐。在IVT 600之操作期間，藉由拉緊纜繩（未圖示）並軸向平移該耦接件806，則該輸出軸804可選擇性地耦接至嚙合位置，如圖30中說明。
現參看圖31至圖34，在一實施例中，IVT 600可具備分離機構900。分離機構900可與其它類型之變速器一起使用，且此處繪示為與IVT 600一起使用以作為實例。在一實施例中，分離機構900可代替輸出軸627。分離機構900可包含細長軸（elongated shaft）902，其合適地經組態以藉由軸承628、629及密封件630而支撐於外殼602中。細長軸902可具有第一末端901及第二末端903。第一末端901可用以藉由例如鍵槽（keyway）或其它扣緊零件而耦接至輸出負載。軸902之第二末端903具備若干伸縮齒（retractable teeth）904。伸縮齒904圍繞末端903之圓周而徑向地定位。伸縮齒904可插入於形成於末端903上之軸向延伸部906之間並由其保持著。伸縮齒904以可操作方式耦接至滑動部件908。滑動部件908耦接至致動器耦接件910。滑動部件908導引伸縮齒904至嚙合位置或分離位置。在一實施例中，伸縮齒904可耦接至彈簧部件（未圖示），所述彈簧部件經組態以將伸縮齒904偏置至圖31及圖32描繪之位置。在所述位置中，伸縮齒904可嚙合著（例如）輸出傳動器626。致動器（未圖示）可經組態以經由軸902之內孔而耦接至致動器耦接件910，以促進滑動部件908之移動並對應地將齒904移動至圖33及圖34中描繪的第二位置。在所述位置中，齒904徑向地位移以使得輸出傳動器626與軸902去耦合。
現轉向圖35，在一實施例中，液壓系統950可與IVT 100、IVT 600或其它變速器實施例一起使用。液壓系統950包含具有填充深度954之貯槽（sump）952。在一些實施例中，貯槽952形成於例如外殼602之下部部分中。出於說明的目的，在圖35中將IVT 600之旋轉構件描繪為旋轉構件955。液壓系統950包含可實質上類似於例如貯槽組件635之貯槽956。貯槽956將流體自貯槽952輸送至儲集器（reservoir）958。在一實施例中，儲集器958具備第一孔口（orifice）960及第二孔口962。第一孔口960定位於第二孔口960上方。儲集器958定位於旋轉構件955及貯槽952上方。在一實施例中，儲集器958可形成於（例如）外殼602上。在其它實施例中，儲集器958附接至外殼602之外部，且經組態以具有與旋轉構件958及貯槽952之流體連通性。
在例如IVT 600之裝配期間，將流體添加至貯槽952。在一些實施例中，貯槽952之體積可較小，因此添加至貯槽952之流體體積之變化可對填充深度954具有顯著影響。在一些實例中，填充深度954可足夠高以致使貯槽952中之流體接觸旋轉構件955。貯槽952中之流體與旋轉構件955之間的接觸可產生拖曳（drag）及風阻（windage），其已知成為問題。然而在某些情況下，可能期望增加添加至貯槽952之流體的體積。舉例而言，增加流體之體積可改良熱特性、耐久性及維護性。因此，液壓系統952可經實施以促進添加至貯槽952之流體體積的增加並維持旋轉構件955下方之填充深度954。
在IVT 600之操作期間，例如藉由泵956自貯槽952汲取流體，其降低填充深度954。流體經泵956加壓並遞送至儲集器958。儲集器958接收經加壓之流體並填充儲集器958之體積。第一孔口960及第二孔口962之大小經適當設計以使得一旦儲集器958處於壓力下，流體便可自第一孔口960流動，同時實質上無流體自第二孔口962流動。在一些實施例中，第二孔口962可為止回閥（check valve），其經組態以在儲集器958經減壓時打開並在儲集器958經加壓時關閉。來自第一孔口960之流體流(flow)經引導至旋轉構件955以提供潤滑及冷卻。在IVT 600之操作期間，例如儲集器958積累某一體積之流體。一旦IVT 600之操作停止，則積累之體積自儲集器958排出並返回至貯槽952。
現參看圖36至圖38，在一實施例中，IVT 1000可實質上類似於IVT 100。為了清楚起見，僅繪示IVT 1000之某些內部構件。在一實施例中，IVT 1000包含若干滾珠（ball）1001，其圍繞縱軸1002成角度而配置著。每一滾珠1001經組態以圍繞形成可傾斜軸之軸1003而旋轉。軸1003之一末端具備球形輥1004。軸1003之相對末端例如藉由銷1010而耦接至導引塊1005。在一實施例中，導引塊1005具有延伸部1006。IVT 1000可包含第一承載器部件1007，第一承載器部件1007實質上類似於承載器部件118。第一承載器部件1007經組態以耦接至球形輥1004以向軸1003提供合適的自由度。IVT 1000可包含第二承載器部件1008，第二承載器部件1008經組態以用可操作方式耦接至導引塊1005。IVT 100具備換檔板1012，其與第一承載器部件1007及第二承載器部件1008同軸配置。換檔板1012耦接至延伸部1006。在一實施例中，可以例如換檔控制機構140來致動該換檔板1012。換檔板1012經組態以相對於第一承載器部件1007及第二承載器部件1008旋轉。
現具體參看圖38，在一實施例中，換檔板1012具備若干狹槽1014。延伸部1006耦接至狹槽1014。出於說明目的，僅繪示狹槽1014中之一者。狹槽1014可說明為具有三個部分：第一部分1015、中間部分1016以及第三部分1017。可將中間部分1016界定為分別在一組徑向構造線1018、1019之間的弧長度。第一部分1015及第三部分1017以實質上類似於徑向偏移狹槽導引狹槽174自徑向構造線76偏移之方式分別自徑向構造線1018、1019成角度偏移。在IVT 1000之操作期間，藉由相對於第一承載器部件1007及第二承載器部件1008來旋轉換檔板1012可達成傳動比之改變。延伸部1006由狹槽1014導引。當延伸部1006定位於狹槽1014之第一部分1015中時，傳動比可為正向(forward)或正比率。當延伸部1006定位於狹槽1014之第三部分1017中時，傳動比可為反向(reverse)或負比率。當延伸部1006定位於中間部分1016中時，傳動比處於空檔或處於稱為“動力零(powered-zero)”之條件。狹槽1014之尺寸可經適當地作大小設計以適應傳動比之改變與例如致動器位置之改變等改變之間的所需關係。
應注意，以上描述已提供用於特定構件或子組件的尺寸。提供所提及之尺寸或尺寸範圍是為了儘可能地符合特定法律要求，例如最佳實施方式。然而，此處所述之本發明的範疇將僅由申請專利範圍的語言決定，且因此以上提及之尺寸均不應被理解為限制發明性實施例，除非任何申請專利範圍使指定尺寸或其範圍成為申請專利範圍的特徵。
76‧‧‧徑向構造線
88‧‧‧角度
90‧‧‧構造線
91‧‧‧構造線
92‧‧‧距離
100‧‧‧無限無段變速器
102‧‧‧外殼
104‧‧‧外殼帽
106‧‧‧滑輪
108‧‧‧致動器耦接件
110‧‧‧主軸
112‧‧‧軸承
114‧‧‧牽引行星齒輪組件
115‧‧‧行星齒輪軸
116‧‧‧第一承載器部件
118‧‧‧第二承載器部件
120‧‧‧第一牽引環
121‧‧‧惰輪組件
122‧‧‧第二牽引環
123‧‧‧肩部
124‧‧‧第一軸向力產生器組件
125‧‧‧接地環
126‧‧‧第二軸向力產生器
128‧‧‧輸出動力介面
130‧‧‧分離機構
140‧‧‧換檔控制機構
142‧‧‧搖臂
143‧‧‧樞軸
144‧‧‧換檔叉
146‧‧‧樞軸銷
148‧‧‧換檔軸套
150‧‧‧軸承
152‧‧‧承載器傳動器螺母
154‧‧‧狹槽
155‧‧‧狹槽
156‧‧‧嚙合定位銷
158‧‧‧內孔
160‧‧‧螺旋式花鍵
162‧‧‧導引表面
164‧‧‧導引表面
170‧‧‧導引狹槽
171‧‧‧中心孔
172‧‧‧徑向向內部分
174‧‧‧徑向偏移導引狹槽
175‧‧‧中心孔
180‧‧‧泵組件
182‧‧‧泵傳動器
184‧‧‧凸塊
186‧‧‧泵柱塞
188‧‧‧閥體
190‧‧‧閥柱塞
191‧‧‧中心
192‧‧‧中心
193‧‧‧保持螺母
194‧‧‧導槽
196‧‧‧間隙
200‧‧‧無限無段變速器
202‧‧‧牽引行星齒輪組件
204‧‧‧縱軸
206‧‧‧球軸
208‧‧‧第一承載器部件
210‧‧‧第二承載器部件
212‧‧‧承載器傳動器環
213‧‧‧帶螺紋孔
214‧‧‧換檔U形鉤
215‧‧‧軸承
217‧‧‧定位銷
220‧‧‧縱向凹槽
222‧‧‧偏移縱向凹槽
224‧‧‧角度
228‧‧‧定位銷
230‧‧‧定位銷
232‧‧‧距離
234‧‧‧距離
236‧‧‧彎曲凹槽
238‧‧‧正偏移縱向凹槽
240‧‧‧負偏移縱向凹槽
300‧‧‧無限無段變速器
302‧‧‧外殼
304‧‧‧承載器傳動器環
306‧‧‧輸出環
400‧‧‧無限無段變速器
402‧‧‧牽引行星齒輪組件
404‧‧‧主軸
406‧‧‧第一牽引環
408‧‧‧第二牽引環
410‧‧‧惰輪組件
412‧‧‧第一承載器部件
414‧‧‧第二承載器部件
416‧‧‧扭轉板
418‧‧‧承載器傳動器螺母
420‧‧‧螺旋式花鍵
422‧‧‧致動器耦接件
424‧‧‧向量
500‧‧‧無限無段變速器
502‧‧‧牽引行星齒輪組件
504‧‧‧惰輪組件
506‧‧‧第一牽引環
508‧‧‧第二牽引環
510‧‧‧輸出軸
512‧‧‧共同軸向力產生器耦接件
513‧‧‧導引狹槽
514‧‧‧第一承載器部件
515‧‧‧導引狹槽
516‧‧‧第二承載器部件
518‧‧‧輸入軸
520‧‧‧傳動齒輪
522‧‧‧嚙合承載器齒輪
524‧‧‧外殼
526‧‧‧中心軸
528‧‧‧致動器耦接件
529‧‧‧軸承
530‧‧‧軸承
532‧‧‧承載器傳動器轂
534‧‧‧桿
536‧‧‧輥
538‧‧‧縱向狹槽
540‧‧‧縱向狹槽
542‧‧‧彈簧
600‧‧‧無限無段變速器
602‧‧‧外殼
604‧‧‧外殼帽
606‧‧‧滑輪
608‧‧‧換檔致動器
610‧‧‧主軸
614‧‧‧牽引行星齒輪組件
616‧‧‧第一承載器部件
618‧‧‧第二承載器部件
620‧‧‧第一牽引環
621‧‧‧惰輪組件
622‧‧‧第二牽引環
624‧‧‧軸向力產生器
625‧‧‧接地環
626‧‧‧輸出傳動器
627‧‧‧輸出軸
628‧‧‧斜角軸承
629‧‧‧徑向滾珠軸承
630‧‧‧扭矩限制器
631‧‧‧軸密封件
635‧‧‧泵組件
640‧‧‧換檔控制機構
642‧‧‧致動器連桿
644‧‧‧換檔叉
646‧‧‧軸
648‧‧‧換檔軸套
650‧‧‧軸承
651‧‧‧銷
652‧‧‧承載器傳動器螺母
654‧‧‧螺旋式花鍵
656‧‧‧承載器延伸部
660‧‧‧引導肩部
662‧‧‧開口
664‧‧‧彈簧
666‧‧‧端帽
668‧‧‧彈簧承載器
670‧‧‧保持定位銷
672‧‧‧帶花鍵內孔
676‧‧‧承載器帽
678‧‧‧凸出部
679‧‧‧鉚釘
680‧‧‧開口
682‧‧‧引導肩部
684‧‧‧配合肩部
700‧‧‧分離機構
702‧‧‧外部環
704‧‧‧耦接環
706‧‧‧斜坡
708‧‧‧花鍵
800‧‧‧分離機構
802‧‧‧傳動軸
804‧‧‧輸出軸
806‧‧‧耦接件
808‧‧‧花鍵
810‧‧‧纜繩拉件
812‧‧‧軸承
814‧‧‧纜繩導引件
816‧‧‧軸承
900‧‧‧分離機構
901‧‧‧第一末端
902‧‧‧細長軸
903‧‧‧第二末端
904‧‧‧伸縮齒
906‧‧‧軸向延伸部
908‧‧‧滑動部件
910‧‧‧致動器耦接件
950‧‧‧液壓系統
952‧‧‧貯槽
954‧‧‧填充深度
955‧‧‧旋轉構件
956‧‧‧貯槽
958‧‧‧儲集器
960‧‧‧第一孔口
962‧‧‧第二孔口
1000‧‧‧無限無段變速器
1001‧‧‧滾珠
1002‧‧‧縱軸
1003‧‧‧軸
1004‧‧‧球形輥
1005‧‧‧導引塊
1006‧‧‧延伸部
1007‧‧‧第一承載器部件
1008‧‧‧第二承載器部件
1010‧‧‧銷
1012‧‧‧換檔板
1014‧‧‧狹槽
1015‧‧‧第一部分
1016‧‧‧中間部分
1017‧‧‧第三部分
1018‧‧‧徑向構造線
1019‧‧‧徑向構造線
圖1是具有基於歪斜之控制系統之球行星齒輪無限無段變速器（IVT）的橫截面圖。 圖2是圖1之IVT之部分橫截面分解圖。 圖3是圖1之IVT之內部構件之透視圖。 圖4是圖1之IVT之內部構件之平面圖。 圖5是可與圖1之IVT一起使用的換檔構件的分解圖。 圖6是可在圖1之IVT中使用之第一及第二承載器部件之一實施例的平面圖。 圖7是具有基於歪斜之控制系統之無限無段變速器（IVT）的橫截面圖。 圖8是圖7之IVT之橫截面透視圖。 圖9是可與圖7之IVT一起使用的承載器傳動器環之一實施例的橫截面圖。 圖10是圖9之承載器傳動器環之透視圖。 圖11是圖9之承載器傳動器環之橫截面平面圖。 圖12是可在圖7之IVT中使用之承載器傳動器環之一實施例的橫截面平面圖。 圖13是可在圖7之IVT中使用之承載器傳動器環之另一實施例的橫截面平面圖。 圖14是具有基於歪斜之控制系統及承載器傳動器環之IVT的橫截面圖。 圖15是具有基於歪斜之控制系統及線性致動承載器傳動器的IVT之一實施例的示意圖。 圖16是具有基於歪斜之控制系統及線性致動承載器傳動器的IVT之一實施例的橫截面圖。 圖17是圖16之IVT之某些內部換檔構件的部分橫截面透視圖。 圖18是圖17之內部換檔構件之平面圖。 圖19是圖18之內部換檔構件之平面圖A-A。 圖20是具有基於歪斜之控制系統之一實施例的部分橫截面透視圖。 圖21是圖20之IVT之橫截面圖。 圖22是圖20之IVT之分解橫截面圖。 圖23是圖20之IVT之某些內部構件之分解圖。 圖24是可與圖20之IVT一起使用的扭矩限制器之橫截面圖。 圖25是圖24之扭矩限制器之分解圖。 圖26是可與圖20之IVT一起使用的分離機構的部分橫截面圖。 圖27是圖26之分離機構的橫截面圖。 圖28是圖26之分離機構之另一橫截面圖。 圖29是可與圖1或圖20之IVT一起使用的分離機構之一實施例的橫截面圖。 圖30是圖29之分離機構之另一橫截面圖。 圖31是可與圖20之IVT一起使用的分離機構的透視圖。 圖32是圖31之分離機構之橫截面圖。 圖33是圖31之分離機構之另一透視圖。 圖34是圖31之分離機構之又一橫截面圖。 圖35是描繪可與圖20之IVT一起使用的液壓系統的示意圖。 圖36是具有基於歪斜之控制系統的IVT之一實施例的橫截面圖。 圖37是圖36之IVT之某些構件的平面圖B-B。 圖38是可與圖36之IVT一起使用的承載器的平面圖。

Claims (10)

  1. 一種控制無限無段變速器的方法，所述無限無段變速器包括多個牽引行星齒輪組件，圍繞定義縱軸的主軸成角度配置，每個所述牽引行星齒輪組件具有可傾斜軸，所述多個牽引行星齒輪組件介置於第一承載器部件以及第二承載器部件之間，所述第一承載器部件具有第一多個導引狹槽，所述第一多個導引狹槽經組態以導引所述牽引行星齒輪組件的所述可傾斜軸中的每一個的第一端，所述第二承載器部件具有第二多個導引狹槽，所述第二多個導引狹槽經組態以導引所述牽引行星齒輪組件的所述可傾斜軸中的每一個的第二端，所述方法包括：感測施加於所述第二承載器部件之扭矩；以及基於感測到之所述扭矩而旋轉所述第一承載器部件以調整所述無限無段變速器的傳動比。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之控制無限無段變速器的方法，其中所述第一承載器部件以及所述第二承載器部件中的至少其中之一接收來自所述主軸的旋轉的動力輸入。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之控制無限無段變速器的方法，其中所述第一承載器部件以及所述第二承載器部件為可相對所述主軸旋轉，且其中所述第一承載器部件相對所述第二承載器部件旋轉。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之控制無限無段變速器的方法，其中承載器傳動器螺母耦接至所述第一承載器部件，且其中旋轉所述第二承載器部件包括軸向平移所述承載器傳動器螺母以引起所述第一承載器部件相對所述第二承載器部件的旋轉。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之控制無限無段變速器的方法，其中所述主軸耦接至所述第一承載器部件。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之控制無限無段變速器的方法，其中所述第一承載器部件以及所述第二承載器部件接收來自所述主軸的旋轉的動力。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之控制無限無段變速器的方法，其中所述無限無段變速器包括第一牽引環，所述第一牽引環與所述多個牽引行星齒輪組件接觸，且所述第一牽引環不可圍繞所述縱軸旋轉。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之控制無限無段變速器的方法，其中所述無限無段變速器包括第二牽引環，所述第二牽引環與所述多個牽引行星齒輪組件接觸，且所述第二牽引環適用於提供動力輸出。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之控制無限無段變速器的方法，其中所述第一承載器部件基於感測到之所述扭矩以及所述第一多個導引狹槽相對於所述第二多個導引狹槽的角度而旋轉。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之控制無限無段變速器的方法，其中所述第一多個導引狹槽為偏移的。
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