无级变速器的制造方法
【专利说明】无级变速器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求在2013年4月19日提交的标题为“无级变速器[CONTINUOUSLYVARIABLE TRANSMISS1N] ”的美国临时专利申请号61/814，122的权益，该申请通过引用以其全部内容结合在此。
[0003]发明背景发明领域
[0004]本披露总体上涉及变速器、更具体地涉及无级变速器(CVT)。甚至更特别地，在此披露的实施例涉及在希望调节输入速度与输出速度之比的任何机器、装置、车辆等中有用的CVT，并且涉及用于控制CVT、包括自动控制CVT的方法。
[0005]相关技术的说明
[0006]自行车的动力传动系典型地由联接至用于驱动曲柄轴的多个曲柄上的脚踏板组成，该曲柄轴被接收在自行车的框架构件中并且被这些框架构件所支撑，这些框架构件典型地被称为“底部托架”。该曲柄轴联接至链轮上，该链轮通过链条向自行车的后轮提供动力。后轮处的齿轮接收来自链条的动力并且被适配成与用于驱动自行车后轮的后轮轮毂界面连接。一些自行车配备有带内齿轮的后轮毂，其中安排了一组齿轮以接收来自该齿轮的动力并且驱动后轮。在一些应用中，自行车在后轮毂处配备有CVT以驱动后轮。在此披露的CVT的这些实施例解决了无级变速器领域的需要。
[0007]此外，可以在多种多样的机器中发现自动变速器。然而在某些领域中，变速器的手动操作仍是占主导的。例如，在自行车工业中，大多数自行车被配置成手动操作变速器，这一般涉及手动致动杠杆、缆线和联动装置以致使链条从一个后链轮移动到另一个后链轮。然而，对于辅助自行车变速器的自动控制的系统以及对应方法已经显现出持续的需求。在此披露的创造性实施例解决了这个需求，尤其是通过提供用于自动控制变速器的系统和方法，这些系统和方法在一些情况下特别适合于人力车辆，例如自行车。
[0008]在一些车辆和工业使用中高度希望的是产生可变速度和恒定功率的电马达。在一些恒定功率的应用中，扭矩和速度相反地变化。例如，当速度减小时扭矩增大，或当速度增大时扭矩减小。一些电马达可以提供高于其额定功率的恒定功率；例如，1750rpm AC电动机可以在速度增大到1750rpm以上时提供恒定的功率，因为扭矩可以被设计成随着速度增大而成比例地减小。然而，马达本身不能在以其额定功率以下的速度工作时产生恒定的功率。通常，当马达速度减小时，扭矩保持恒定或甚至减小。控制器可以用于在低速下增大进入电马达中的电流和扭矩，但要求增加绕组的电线直径以适应该额外电流从而避免过热。这是不希望的，因为马达变得比典型的操作条件所必须的更大且更昂贵。该电子控制器还增大了费用和复杂性。用于实现足够低的速度扭矩的另一种方法是使用更大的马达。然而，这增大了成本、大小、重量，并且使得马达更难以与它所服务的机器一起包装。因此，对于用电马达提供变化速度和恒定功率的改进方法存在着需要。对于一些有利的应用而言，本无级变速器可以与电马达整合在一起。
[0009]发明概述
[0010]在此描述的这些系统和方法具有若干特征，其中没有一个单一特征是唯一对整体的希望属性负责的。在不限制由以下权利要求所表达的范围的情况下，现在将简要讨论这些更突出的特征。在考虑了以下讨论之后，特别在阅读了标题为“某些实施方式的详细说明”部分中，将了解到这些系统和方法的特征如何提供超过相关传统系统和方法的若干优点。
[0011 ] 本披露的一个方面涉及一种自行车，这种自行车具有数个自行车框架构件以及可操作地联接至一个或多个曲柄上的曲柄轴。在一些实施例中，该曲柄轴实质上限定了曲柄轴线。该自行车可以具有联接至该曲柄轴上的无级变速器(CVT)。该CVT具有围绕该CVT的纵向轴线成角度地安排的一组牵引行星件。每个牵引行星件被适配成用于围绕可倾斜轴线旋转。该CVT还具有第一承载构件，在该第一承载构件中形成数个径向偏离的槽缝并且是围绕该纵向轴线成角度地安排的。该CVT配备有第二承载构件，在该第二承载构件中形成了数个径向槽缝并且是围绕该纵向轴线成角度地安排的。在一些实施例中，该第二承载构件中的这些槽缝也可以是径向偏离的。该第二承载构件可以联接至该第一承载构件上。该第一和第二承载构件可操作地联接至各牵引行星件上。该第一承载构件被配置成围绕该纵向轴线相对于该第二承载构件成角度地旋转。该CVT还可以具有与各牵引行星件相接触的牵引环。在一些实施例中，该牵引环是在各牵引行星件的径向外侧定位的。该CVT具有与各牵引行星件相接触的第一和第二太阳构件。在一些实施例中，该第一和第二太阳构件是在该牵引环的径向内侧定位的。该自行车可以具有可操作地联接至该CVT上的电马达。
[0012]本披露的另一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安排的一组牵引行星件。该CVT具有与各牵引行星件相接触的牵引环。在一些实施例中，该牵引环是在各牵引行星件的径向外侧定位的。该CVT具有与每个牵引行星件相接触的第一和第二太阳构件。在一些实施例中，该第一和第二太阳构件是在该牵引环的径向内侧定位的。该第一太阳构件和该牵引环被适配成用于接收旋转动力。该CVT还具有承载组件，该承载组件具有第一和第二承载板。该第一承载板是具有与该主驱动轴线同轴安排的中心的、基本上盘形的本体。在一些实施例中，该第一承载板具有围绕该中心成角度地安排的数个径向偏离的槽缝。这些径向偏离的槽缝各自与该盘形本体的中心线平行并且与之具有线性偏移。该盘形本体的中心线垂直于该主驱动轴线，从而由此形成了坐标系。该坐标系具有与该主驱动轴线对应的Z轴线、与该径向中心线对应的Y轴线、以及与该I轴线和z轴线垂直的X轴线。这些径向偏离的槽缝位于由X轴线和y轴线形成的平面内。每个牵引行星件都被适配成用于在由y轴线和Z轴线形成的平面内倾斜。
[0013]本披露的又一个方面涉及一种无级变速器，该无级变速器具有联接至自行车的底部托架上的壳体。在一些实施例中，该变速器具有围绕纵向轴线成角度地安排的一组球形牵引行星件。该变速器可以具有与各牵引行星件相接触的牵引环。该牵引环是在各牵引行星件的径向外侧定位的。在一些实施例中，该变速器具有与每个牵引行星件相接触的第一和第二太阳构件。该第一和第二太阳构件是在该牵引环的径向内侧定位的。该第一太阳构件和该牵引环被适配成用于接收旋转动力。该变速器还具有承载组件，该承载组件配备有具有第一中心的第一总体上盘形本体以及具有第二中心的第二总体上盘形本体，该第二中心相对于该第一中心同轴安排而由此形成了主轴线。该第一总体上盘形本体可以具有形成在该第一盘形本体上的并且围绕该第一盘形本体的中心成角度地安排的数个径向偏离的槽缝。这些径向偏离的槽缝各自与该第一盘形本体的中心线具有线性偏移。该第一盘形本体的中心线垂直于该主轴线，由此形成了坐标系，该坐标系具有与该主轴线对应的Z轴线、与该径向中心线对应的y轴线、以及与该y轴线和z轴线垂直的X轴线。这些径向偏离的槽缝位于由X轴线和I轴线形成的平面内。在一些实施例中，这些“径向偏离的槽缝”是在该承载构件中形成的与该承载构件的半径平行、但被形成为与该半径偏离某个距离的槽缝，这样使得它们的对应轴线不与该承载件的径向中心相交。该变速器可以包括联接至该牵引环上的电马达。该电马达是围绕该纵向轴线共轴的。该电马达位于该壳体的内部之内。
[0014]本披露的又一个方面是针对一种用于自行车的电动动力传动系，该动力传动系具有带有纵向轴线的无级变速器(CVT)。在一些实施例中，该CVT具有一组牵引行星件，这些牵引行星件被适配成用于围绕可倾斜轴线旋转。该CVT可以具有与各牵引行星件相接触的牵引环。在一些实施例中，该牵引环是在各牵引行星件的径向外侧定位的。该CVT配备有与各牵引行星件相接触的第一和第二太阳构件。该第一和第二太阳构件是在该牵引环的径向内侧定位的。该CVT配备有对应地联接至该第一和第二太阳构件上的第一和第二轴向力发生器。在一些实施例中，该CVT包括第一承载构件，该第一承载构件具有形成在该第一承载构件中并且围绕该纵向轴线成角度地安排的数个径向偏离的槽缝。该CVT具有第二承载构件，该第二承载构件具有形成在该第二承载构件中并且围绕该纵向轴线成角度地安排的数个径向槽缝。该第二承载构件联接至该第一承载构件上。该第一和第二承载构件可操作地联接至每个牵引行星件上。该第一承载构件被配置成围绕该纵向轴线相对于该第二承载构件旋转。该动力传动系还包括可操作地联接至该CVT上的换档件。在一些实施例中，该换档件被适配成用于将一种斜交状态应用到该CVT上以便使这些牵引行星件的轴线倾斜。该动力传动系具有可操作地联接至该牵引环上的电马达。
[0015]在一个方面，本披露提出了一种用于自动控制自行车的球-行星变速器的方法。该方法涉及:接收与目标用户踩踏速度相关联的输入、确定该自行车的速度、并且至少部分地基于该目标用户踩踏速度和所确定的自行车速度来确定目标传动比。该方法还可以包括将该变速器的传动比调节成基本上等于该目标传动比。在一些实施例中，该方法进一步包括确定与该目标用户踩踏速度相关联的编码器位置的步骤。在一些实施例中，调节传动比包括命令致动器移动到所确定的编码器位置。在一些实施例中，调节换档鼓轮包括使得换档杆围绕该变速器的纵向轴线旋转的步骤。
[0016]在另一个方面，本披露针对一种用于自动控制自行车的球-行星变速器的方法。该方法包括:接收与目标用户踩踏速度相关联的输入、确定该自行车的速度、并且基于该目标用户踩踏速度和所确定的自行车速度来调节该自行车的速度比以便将用户踩踏速度维持在该目标用户踩踏速度的一个区间内。在一些实施例中，该区间是该目标用户踩踏速度加上或减去10转/分钟(rpm)。在其他实施例中，该区间是该目标用户踩踏速度在+/_2rpm到约+/-5rpm的范围内。在一些实施例中