Бесступенчатая коробка передач

Бесступенчатая коробка передач

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область изобретения

[0001] Область изобретения относится, в общем, к коробкам передач и, в частности, к способам, узлам и компонентам для бесступенчатых коробок передач (БКП).

Описание известных технических решений

[0002] Существуют хорошо известные пути достижения плавно изменяющегося передаточного числа. Обычно механизм для регулирования передаточного числа в БКП известен как вариатор. В клиноременной БКП вариатор состоит из двух регулируемых шкивов, связанных ремнем. Вариатор в однополостной БКП тороидного типа обычно имеет два частично тороидных передаточных диска, вращающихся на валу, и два или более дискообразных силовых роликов, вращающихся на соответствующих осях, перпендикулярных валу, и зажатых между входным и выходным, передаточными дисками. Обычно для вариатора используется система управления, чтобы при работе можно было достичь требуемого передаточного числа.

[0003] Варианты осуществления вариатора, раскрытые в настоящем описании, - это вариаторы сферического типа, в которых используются сферические регуляторы частоты вращения (известные также как силовые регуляторы, шары, сателлиты, сферические шестерни или ролики), каждый из которых имеет наклоняемую ось вращения, которую можно регулировать, чтобы при работе достигать требуемого передаточного числа. Регуляторы частоты вращения распределены на определенном угловом расстоянии между собой в плоскости, перпендикулярной продольной оси БКП. Регуляторы частоты вращения контактируют с одной стороны с входным диском, а с другой - с выходным диском, причем один или оба из которых прикладывают к роликам зажимающее контактное усилие для передачи крутящего момента. Входной диск прикладывает крутящий момент на входном валу при числе оборотов на входном валу к регуляторам частоты вращения. При вращении регуляторов частоты вращения относительно их собственных осей регуляторы частоты вращения передают крутящий момент на выходной диск. Передаточное число по частоте вращения является функцией радиусов точек контакта входного или выходного дисков до осей регуляторов частоты вращения. Передаточное число по частоте вращения регулируется наклоном осей регуляторов частоты вращения относительно оси вариатора.

[0004] В этой отрасли по-прежнему существует потребность в вариаторах и системах управления для них, которые обеспечивают улучшенные эксплуатационные характеристики и управление работой. Варианты осуществления систем и способов, раскрытые в настоящем описании, направлены на удовлетворение этой потребности.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Системы и способы, описанные в настоящем описании, имеют несколько отличительных признаков, ни один из которых самостоятельно не обеспечивает его (изобретения) желательных атрибутов. Без ограничения объема, определенного прилагаемой формулой изобретения, далее вкратце описываются его более примечательные особенности. После знакомства с описанием, особенно, после прочтения раздела, озаглавленного «Подробное описание некоторых вариантов осуществления изобретения», станет понятным, каким образом отличительные признаки системы и способов обеспечивают несколько преимуществ над традиционными системами и способами.

[0006] Один аспект изобретения относится к способу регулирования передаточного числа по частоте вращения бесступенчатой коробки передач (БКП), имеющей группу сателлитов с передачей мощности за счет сцепления. Каждый сателлит с передачей мощности за счет сцепления имеет наклоняемую ось вращения. Способ включает стадию, на которой статор БКП конструктивно исполняют таким образом, чтобы придать состояние смещения каждой наклоняемой оси вращения независимо. В одном варианте осуществления состояние смещения основывают, по меньшей мере, частично, на угловом смещении пластины статора. В другой варианте осуществления состояние смещения основывают, по меньшей мере, частично, на угле наклона наклоняемой оси вращения.

[0007] Еще один аспект изобретения относится к способу регулирования передаточного числа по частоте вращения бесступенчатой коробки передач (БКП), которая имеет группу сателлитов с передачей мощности за счет сцепления. Каждый сателлит с передачей мощности за счет сцепления имеет наклоняемую ось вращения. В одном варианте осуществления способ включает стадию, на которой вращают статор, с которым операционно связан каждый сателлит с передачей мощности за счет сцепления. Статор могут выполнять так, чтобы каждой наклоняемой оси вращения независимо придавать состояние смещения. Кроме того, способ включает стадию, на которой каждую наклоняемую ось вращения направляют в состояние равновесия. Состояние равновесия может основываться, по меньшей мере, частично, на вращении пластины статора. В некоторых вариантах осуществления состояние равновесия имеет состояние нулевого угла смещения.

[0008] Еще один аспект изобретения относится к способу поддержки группы сателлитов с передачей мощности за счет сцепления бесступенчатой коробки передач (БКП). Каждый сателлит с передачей мощности за счет сцепления имеет наклоняемую ось вращения. В одном варианте осуществления способ включает стадию, на которой предусматривают первую пластину статора с несколькими радиально смещенными пазами. Радиально смещенные пазы располагают на определенном угловом расстоянии между собой вокруг центра первой пластины статора. Способ может включать стадию, на которой каждый из сателлитов с передачей мощности за счет сцепления операционно соединяют с первой пластиной статора. В одном варианте осуществления способ включает стадию, на которой предусматривают вторую пластину статора с несколькими радиальными пазами. Радиальные пазы могут располагать на определенном угловом расстоянии между собой вокруг центра второй пластины статора. Кроме того, способ может включать также стадию, на которой сателлиты с передачей мощности за счет сцепления операционно соединяют со второй пластиной статора.

[0009] Один аспект изобретения относится к способу регулирования передаточного числа по частоте вращения бесступенчатой коробки передач (БКП), которая имеет группу сателлитов с передачей мощности за счет сцепления. Каждый сателлит с передачей мощности за счет сцепления имеет наклоняемую ось вращения. Способ включает стадию, на которой предусматривают пластину статора, операционно соединенную с каждым из сателлитов с передачей мощности за счет сцепления. В одном варианте осуществления способ включает стадию, на которой получают уставку для передаточного числа БКП по частоте вращения. Способ может включать стадию, на которой определяют уставку для углового смещения пластины статора. Эту уставку могут основывать, по меньшей мере, частично, на уставке для передаточного числа по частоте вращения. Кроме того, способ может включать стадию, на которой пластину статора вращают в положение, соответствующее уставке для углового смещения пластины статора. Поворотом пластины статора могут вызывать состояние смещения на каждой наклоняемой оси вращения. Пластину статора могут выполнять так, чтобы регулировать состояние смещения при наклоне каждой наклоняемой оси вращения.

[0010] Еще один аспект изобретения относится к способу регулирования передаточного числа по частоте вращения бесступенчатой коробки передач (БКП), которая имеет группу сателлитов с передачей мощности за счет сцепления. Каждый сателлит с передачей мощности за счет сцепления можно выполнить имеющим наклоняемую ось вращения. Способ может включать стадию, на которой определяют уставку для передаточного числа БКП по частоте вращения. В одном варианте осуществления способ может включать стадию, на которой измеряют фактическое передаточное число БКП по частоте вращения. Способ включает стадию, на которой сравнивают фактическое передаточное число по частоте вращения с уставкой для передаточного числа по частоте вращения, чтобы тем самым получить величину сравнения. Кроме того, способ включает стадию, на которой поворачивают пластину статора в положение углового смещения на основании, по меньшей мере, частично, этой величины сравнения. Поворотом пластины статора каждому из сателлитов с передачей мощности за счет сцепления придают состояние смещения. Состояние смещения изменяется при наклоне каждой наклоняемой оси вращения, при котором угловое смещение остается постоянным.

[0011] Еще один аспект изобретения относится к бесступенчатой коробке передач (БКП), которая имеет группу сателлитов с передачей мощности за счет сцепления, расположенных на определенном угловом расстоянии между собой вокруг главной оси передачи. Каждый сателлит с передачей мощности за счет сцепления имеет наклоняемую ось вращения. БКП имеет первую пластину статора, которая соосна с главной осью передачи. Первая пластина статора может иметь несколько радиально смещенных пазов. Радиально смещенные пазы могут выполняться так, что каждая наклоняемая ось направляется независимо от других. БКП может иметь вторую, пластину статора, соосную с главной осью передачи. Вторая пластина статора может иметь несколько радиальных пазов. Радиальные пазы могут выполняться так, чтобы независимо направлять наклоняемые оси вращения. Первая пластина статора выполнена так, чтобы вращаться относительно второй пластины статора.

[0012] В другом аспект настоящее изобретение относится к пластине статора для бесступенчатой коробки передач (БКП), которая имеет группу сателлитов с передачей мощности за счет сцепления. Пластина статора может иметь практически дискообразное тело, имеющее центр. В одном варианте осуществления пластина статора может иметь несколько радиально смещенных направляющих, расположенных на определенном угловом расстоянии между собой вокруг центра. Каждая из радиально смещенных направляющих может иметь линейное смещение от осевой линии дискообразного тела.

[0013] Еще один аспект изобретения относится к бесступенчатой коробке передач (БКП), которая имеет группу сателлитов с передачей мощности за счет сцепления. Каждый сателлит с передачей мощности за счет сцепления имеет наклоняемую ось вращения. В одном варианте осуществления БКП имеет первую пластину статора, расположенную соосно вокруг главной оси передачи БКП. Первая пластина статора может быть операционно соединенной с каждым сателлитом с передачей мощности за счет сцепления. Первая пластина статора может иметь несколько радиально смещенных пазов, расположенных на определенном угловом расстоянии между собой вокруг центра первой пластины статора. Каждый из радиально смещенных пазов может иметь линейное смещение от осевой линии первой пластины статора. Кроме того, БКП может иметь вторую пластину статора, расположенную соосно вокруг главной оси передачи БКП. Вторая пластина статора имеет несколько радиальных пазов. Радиальные пазы могут располагаться на определенном угловом расстоянии между собой вокруг центра второй пластины статора. Каждый из радиальных пазов практически радиально совпадает с центром второй пластины статора. БКП может иметь привод, операционно соединенный, по меньшей мере, с одной из первой и второй пластин статора. Привод может предназначаться для создания относительного вращения между первой и второй пластинами статора.

[0014] Один аспект изобретения относится к сферической планетарной бесступенчатой коробке передач (БКП), которая содержит группу сателлитов с передачей мощности за счет сцепления. Каждый сателлит с передачей мощности за счет сцепления имеет наклоняемую ось вращения. Кроме того, БКП может содержать первую направляющую, совпадающую с линией, перпендикулярной главной оси передачи БКП. Первая направляющая может конструктивно исполняться так, чтобы воздействовать на наклоняемую ось вращения. Кроме того, БКП может содержать вторую направляющую, совпадающую с линией, которая параллельна линии, перпендикулярной главной оси передачи БКП. Вторая направляющая может конструктивно исполняться так, чтобы воздействовать на наклоняемую ось вращения.

[0015] Один аспект изобретения относится к способу изготовления бесступенчатой коробки передач (БКП). В одном варианте осуществления, способ включает стадию, на которой предусматривают первую направляющую, радиально совпадающую с линией, перпендикулярной главной оси передачи БКП. Способ включает стадию, на которой выполняют смещение второй направляющей. В плоскости проекции соответствующие линии проекции первой и второй направляющих пересекаются, тем самым образуя место пересечения. Способ может включать стадию, на которой группу сателлитов с передачей мощности за счет сцепления операционно соединяют с первой и второй направляющими. Кроме того, способ может включать стадию, на которой первую и вторую направляющие выполняют так, чтобы дать им возможность вращения относительно друг друга вокруг главной оси передачи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

[0016] На фиг.1А приведено схематическое представление некоторых компонентов сферической планетарной бесступенчатой коробки передач (БКП) и некоторых соответствующих систем координат.

[0017] На фиг.1В приведена схема некоторых соответствующих систем координат, показанных на фиг.1А.

[0018] На фиг.1C приведено схематическое представление некоторых кинематических зависимостей между некоторыми контактирующими компонентами БКП, показанной на фиг.1А.

[0019] Фиг.1D представляет собой показательный график зависимости между коэффициентом сцепления и относительной скоростью для типичной текучей среды сцепления и контакта качения между компонентами БКП с передачей мощности за счет сцепления.

[0020] Фиг.1Е представляет собой схему свободного тела сателлита с передачей мощности за счет сцепления БКП, показанной на фиг.1А.

[0021] На фиг.1F приведено схематическое представление сателлита с передачей мощности за счет сцепления БКП, показанной на фиг.1А, на котором показан угол смещения.

[0022] Фиг.2 представляет собой блок-схему приводного устройства, предназначенного для использования некоторых предлагаемых вариантов осуществления БКП и систем и способов управления на основании смещения для них, раскрытых в настоящем описании.

[0023] На фиг.3 приведено схематическое представление некоторых компонентов сферической планетарной БКП и некоторых соответствующих систем координат.

[0024] На фиг.4 приведено схематическое представление некоторых компонентов БКП, показанной на фиг.3, и некоторых соответствующих систем координат.

[0025] На фиг.5А приведено схематическое представление некоторых компонентов БКП, показанной на фиг.3.

[0026] На фиг.5В приведено схематическое представление некоторых компонентов БКП, показанной на фиг.3.

[0027] На фиг.5С приведено схематическое представление некоторых компонентов, которые могут использоваться с БКП, показанной на фиг.3.

[0028] Фиг.6А представляет собой блок-схему основанного на смещении процесса управления, который может использоваться с БКП, показанной на фиг.3.

[0029] На фиг.6В приведен график, которые представляет справочную таблицу, которую можно использовать в подпроцессе основанного на смещении процесса управления, представленного на фиг.6А.

[0030] Фиг.6С представляет собой блок-схему подпроцесса привода, который можно использовать с основанным на смещении процессом управления на фиг.6А.

[0031] Фиг.7 представляет собой разрез варианта осуществления предлагаемой БКП, имеющей основанную на смещении систему управления.

[0032] Фиг.8 представляет собой разрез еще одного варианта осуществления предлагаемой БКП, имеющей основанную на смещении систему управления.

[0033] Фиг.9 представляет собой вид в разрезе частично в перспективном изображении БКП, показанной на фиг.7.

[0034] Фиг.10 представляет собой вид в плане, на котором показаны некоторые компоненты БКП, показанной на фиг.7.

[0035] Фиг.11А представляет собой вид в плане варианта осуществления пластины статора, которую можно использовать с БКП, показанной на фиг.7.

[0036] Фиг.11В представляет собой вид в перспективном изображении пластины статора, показанной на фиг.11А.

[0037] Фиг.12 представляет собой разрез пластины статора, показанной на фиг.11, по линии А-А.

[0038] Фиг.13 представляет собой разрез пластины статора, показанной на фиг.11, по линии В-В.

[0039] Фиг.14 представляет собой вид в плане еще одного варианта осуществления пластины статора, который можно использовать с БКП, показанной на фиг.6.

[0040] Фиг.15 представляет собой разрез пластины статора, показанной на фиг.14.

[0041] Фиг.16 представляет собой покомпонентный вид в перспективном изображении узла сателлита с передачей мощности за счет сцепления, который можно использовать с БКП, показанной на фиг.6.

[0042] Фиг.17 представляет собой покомпонентный вид в перспективном изображении еще одного варианта осуществления узла сателлита с передачей мощности за счет сцепления, который можно использовать с БКП, показанной на фиг.6.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0043] Предпочтительные варианты осуществления будут теперь описаны со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых подобные элементы обозначены подобными позициями. Терминология, используемая в последующем описании, не должна интерпретироваться каким-либо ограниченным или рестриктивным образом лишь по той причине, что она используется в связи с подробным описанием неких конкретных вариантов осуществления изобретения. Кроме того, варианты осуществления изобретения могут включать несколько признаков изобретения, ни один из которых самостоятельно не обеспечивает его желательных атрибутов и самостоятельно не является существенным для практического осуществления описанных изобретений. Некоторые варианты осуществления БКП, описанные в настоящем описании, в целом относятся к типу, описанному в патентах США №№6241636, 6419608, 6689012, 7011600, 7166052, заявках на патент США №№11/243484 и 11/543311 и заявках на патент согласно Договору о патентной кооперации PCT/IB-2006/054911 и PCT/US2007/023315. Полное описание из каждого из этих патентов и заявок на патент настоящим ссылкой включается на настоящее описание.

[0044] Используемые в настоящем описание термины «операционно соединенный», «операционно связанный» и подобные термины относятся к взаимосвязи (механической и иной) между элементами, посредством которой действие одного элемента приводит к соответствующему, последующему или одновременному действию или срабатыванию второго элемента. Следует отметить, что при использовании указанных терминов для описания вариантов осуществления изобретения обычно описываются конкретные конструкции или механизмы, которые соединяют или связывают элементы. Однако, если конкретно не указано иное, когда используется один из указанных терминов, этот термин указывает на то, что фактическое соединение или связь может принимать самые разнообразные формы, которые в определенных случаях будут очевидными специалисту в соответствующей области техники.

[0045] В целях описания термин «радиальный» в соответствующем роде, числе и падеже используется в настоящем описании для указания направления или положения, перпендикулярное относительно продольной оси коробки передач или вариатора. Термин «аксиальный» в соответствующем роде, числе и падеже, используемый в настоящем описании, означает направление или положение вдоль оси, которая параллельна главной или продольной оси коробки передач или вариатора. Для ясности и краткости иногда подобные компоненты, обозначенные подобными позициями (например, подшипник 1011А и подшипник 1011В) будут упоминаться совместно как обозначенные одной позицией (например, подшипник 1011).

[0046] Следует отметить, что упоминание в настоящем описании «сцепления» не исключает случаев применения, в которых преобладающий или исключительный режим передачи мощности - путем «трения». Не пытаясь установить в данном случае категоричное различие между передачей за счет сцепления и фрикционной передачей, их обычно можно понимать как разные режимы передачи мощности. Передачи за счет сцепления обычно включают передачу мощности между двумя элементами поперечными (сдвигающими) силами в тонком слое текучей среды, захваченной между этими элементами. Текучие среды, используемые в этих случаях применения, обычно имеют коэффициенты сцепления выше, чем у обычных минеральных масел. Коэффициент сцепления (µ) представляет максимальные имеющиеся тяговые усилия, которые должны присутствовать на поверхностях сопряжения контактирующих компонентов, и является показателем максимального имеющегося приводного крутящего момента. Фрикционные передачи обычно включают передачу мощности между двумя элементами за счет сил трения между этими элементами. В целях настоящего описания следует понимать, что описываемая в нем БКП может работать в обоих режимах передачи мощности - за счет сцепления и фрикционной. Например, в варианте осуществления, в котором БКП используется для применения в велосипеде, БКП может иногда работать как фрикционная передача, а иногда как передача за счет сцепления в зависимости от условий крутящего момента и скорости, имеющихся при работе.

[0047] Варианты осуществления изобретения, раскрытые в настоящем описании, относятся к управлению вариатором и (или) БКП с использованием практически сферических сателлитов, каждый из которых имеет наклоняемую ось вращения (далее по тексту именуемую «осью вращения сателлита»), которая может регулироваться для достижения при работе требуемого отношения частоты вращения на входной валу к числу оборотов на выходном валу. В некоторых вариантах осуществления регулировка указанной оси вращения включает угловое отклонение оси сателлита в одной плоскости, чтобы добиться угловой регулировки оси вращения сателлита во второй плоскости, тем самым регулируя передаточное число вариатора. Угловое отклонение в первой плоскости именуется в настоящем описании «смещением» или «углом смещения». В одном варианте осуществления система управления координирует использование угла смещения для создания сил между определенными контакт тирующими компонентами в вариаторе, которые наклоняют ось вращения сателлита. Наклоном оси вращения сателлита регулируется передаточное число вариатора. В последующем описании система координат установлена относительно сферического сателлита; далее приводится описание определенных кинематических зависимостей между некоторыми контактирующими компонентами, которые создают силы, стремящиеся вызвать наклон оси вращения сателлита при наличии угла смещения. Кроме того, будут рассмотрены варианты осуществления основанных на смещении систем управления для достижения требуемого передаточного числа вариатора.

[0048] Обратимся теперь к фиг.1А и 1В. Системы координат будут определены относительно вариантов осуществления некоторых компонентов бесступенчатой коробки передач (БКП). Системы координат показаны здесь для иллюстрации и не должны истолковываться единственная система отсчета, применимая к вариантам осуществления, рассматриваемым в настоящем описании. Вариант осуществления БКП 100 содержит в основном сферические сателлиты 108, действующие за счет сцепления, в контакте с солнцем 110 с передачей мощности за счет сцепления, действующем за счет сцепления (схематически показанным как линия). Сателлиты 108 с передачей мощности за счет сцепления находятся также в контакте с первым кольцом 102, действующим за счет сцепления, и вторым тяговым кольцом 104, действующим за счет сцепления, соответственно в первом угловом положении 112 и втором угловом положении 114. На фиг.1А определены глобальная система координат 150 (т.е., x_g, y_g, z_g) и система координат 160 с началом в центре сателлита (т.е., х, у, z). Глобальная система координат 150 ориентирована относительно продольной оси или главной оси передачи 152 БКП 100, например, ось Zg совпадает с главной осью передачи 152, относительно которой расположены сателлиты 108 с передачей мощности за счет сцепления. Система координат 160 с началом в центре сателлита имеет свое начало в геометрическом центре сателлита 108 с передачей мощности за счет сцепления, причем ось у проходит перпендикулярно главной оси передачи 152, а ось z параллельна главной оси передачи 152. Каждый из сателлитов 108 с передачей мощности за счет сцепления имеет ось вращения сателлита, т.е., ось 106 сателлита, которая может поворачиваться относительно оси х и при этом образовывать угол наклона 118, проецируемый на плоскость y-z (иногда именуемую в настоящем описании как у). Угол наклона 118 определяет кинематическое передаточное число между кольцами 102, 104. Каждый из сателлитов 108 имеет скорость вращения относительно оси 106 сателлита, которая показана на фиг.1А как скорость 122 сателлита, иногда именуемую в настоящем описании как со. Обычно ось 106 сателлита конструктивно соответствует оси сателлита, которая может быть операционно связанной с водимом (не показанным), которое может быть неподвижным, хотя в других вариантах осуществления ось сателлита связана с водилом (не показанным), которое может вращаться относительно главной оси передачи 152. В системе координат 160 с началом в центре сателлита ось х направлена в плоскости страницы (хотя на фиг.1А такой точно не показана), и ось z параллельна главной оси передачи 152. В целях иллюстрации угол наклона 118 определен в плоскости y_g-z_g.

[0049] Обратимся теперь к фиг.1В. Система координат 160 с началом в центре сателлита дополнительно разложена для иллюстрации угловых регулировок оси 106 сателлита, которые используются в вариантах осуществления основанных на смещении систем управления, описываемых в настоящем описании. Как показано на фиг.1 В, угол наклона 118 можно получить при вращении системы координат 160 с осью 106 сателлита в плоскости y-z относительно оси х для достижения первой относительной системы координат 170 (х', у', z'). В относительной системе координат 170 ось 106 сателлита совпадает с осью z'. При вращении системы координат 170 с осью 106 сателлита относительно оси у угол смещения 120 (иногда именуемый в настоящем описании как с) можно получить в плоскости x-z, которая иллюстрируется второй относительной системой координат 180 (х", у", z"). Угол смещения 120 можно считать - приблизительно - проекцией в плоскости x-z углового смещения оси 106 сателлита. Однако с другой стороны угол смещения 120 - это угловое положение оси 106 сателлита в плоскости x'-z', определенное относительными системами координат 170 и 180. В одном варианте осуществления БКП 100, угол наклона 118 управляется, по меньшей мере, частично, путем регулирования угла смещения 120.

[0050] Обратимся теперь к фиг.1C. Со ссылкой на эту фигуру будут описаны некоторые кинематические зависимости между контактирующими компонентами БКП 100 для объяснения, каким образом вызывание состояния смещения создает силы, которые регулируют угол наклона 118. В настоящем описании выражение «состояние смещения» означает такое расположение оси 106 сателлита относительно главной оси передачи 152, что существует не равный нулю угол смещения 120. Следовательно, «вызывание состояния смещения» подразумевает вызывание выравнивания оси 106 сателлита под не равным нулю углом смещения 120. Следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления БКП 100 на сателлит 108 с передачей мощности за счет сцепления действуют и некоторые вызванные верчением силы. Верчение - это явление, связанное с контактами, действующими за счет сцепления, хорошо известное специалистам в соответствующей области техники. Непосредственно для нашего рассмотрения влияния вызванных кручением сил будут проигнорированы. В БКП 100 компоненты контактируют с сателлитом 108 с передачей мощности за счет сцепления в трех местах с образованием зон контакта, действующего за счет сцепления, или фрикционного контакта. Как показано на фиг.1, первое кольцо 102 приводит сателлит 108 с передачей мощности за счет сцепления в контактной зоне 1, и сателлит 108 с передачей мощности за счет сцепления передает мощность на второе кольцо 104 в контактной зоне 2. Солнце 110 с передачей мощности за счет сцепления поддерживает сателлит 108 с передачей мощности за счет сцепления в контактной зоне 3. В целях рассмотрения эти три контакта 1, 2, 3 расположены на фиг.1C как на виде в плоскости x"-z", если смотреть сверху на БКП 100, или виде на фиг.1А. Поскольку контактные зоны 1, 2, 3 лежат не в одной плоскости, на фиг.1C используются системы координат с началом в точке контакта, так что контактные зоны 1, 2, 3 могут иллюстрироваться плоскостью x"-z". Подстрочные индексы 1, 2, и 3 используются для обозначения конкретной контактной зоны для систем координат с началом в точке контакта. Оси Z_1,2,3 направлены в центр сателлита 108 с передачей мощности за счет сцепления.

[0051] Обратимся теперь к контактной зоне 1 на фиг.1C. Поверхностная скорость первого кольца 102 обозначена в отрицательном направлении x₁ вектором V_r1, а поверхностная скорость сателлита 108 с передачей мощности за счет сцепления представлена вектором V_p1; угол, образованный между векторами V_r1 и V_p1, равен приблизительно углу смещения 120. Результирующая относительная поверхностная скорость между кольцом 102 и сателлитом 108 с передачей мощности за счет сцепления представлена вектором V_r1/_P. В контактной зоне 3 между сателлитом 108 с передачей мощности за счет сцепления и солнцем 110 с передачей мощности за счет сцепления поверхностная скорость солнца 110 с передачей мощности за счет сцепления представлена вектором V_sv, а поверхностная скорость сателлита 108 с передачей мощности за счет сцепления представлена вектором V_ps; угол, образованный между векторами V_sv и V_ps, равен углу смещения 120. Относительная поверхностная скорость между сателлитом 108 с передачей мощности за счет сцепления и солнцем 110 с передачей мощности за счет сцепления представлена вектором V_sv/_p. Аналогично, для контактной зоны 2, поверхностная скорость сателлита 108 с передачей мощности за счет сцепления в контактной зоне 2 показана вектором V_p2, а поверхностная скорость второго кольца 104 представлена вектором V_r2, угол, образованный между V_p2 и V_r2, равен приблизительно углу смещения 120; относительная поверхностная скорость между сателлитом 108 с передачей мощности за счет сцепления и вторым кольцом 104 представлена результирующим вектором V_r2/_p.

[0052] Кинематические зависимости, рассмотренные выше, приводят к созданию сил в контактирующих компонентах. На фиг.1D представлена обобщенная показательная кривая сцепления; применимая к каждой из контактных зон 1, 2, 3. График иллюстрирует зависимость между коэффициентом сцепления µ и относительной скоростью между контактирующими компонентами. Коэффициент сцепления µ указывает на способность текучей среды передавать силу. Относительная скорость, такая, как V_r1/_p, может быть функцией угла смещения 120. Коэффициент сцепления µ является векторной суммой коэффициента сцепления в направлении х µ_х и коэффициента сцепления в направлении у µ_у в контактной зоне 1, 2 или 3. Как правило, коэффициент сцепления µ зависит среди прочего от свойств текучей среды сцепления, нормальной силы в контактной зоне и скорости текучей среды сцепления в контактной зоне. Для данной текучей среды сцепления при повышении относительных скоростей компонентов коэффициент сцепления µ увеличивается, пока коэффициент сцепления µ не достигает максимума, после чего коэффициент сцепления µ уменьшается. Следовательно, при наличии угла смещения 120 (т.е., в состоянии смещения) в контактных зонах 1, 2, 3 вокруг сателлита 108 с передачей мощности за счет сцепления за счет кинематических условий возникают силы. Как показано на фиг.1C и 1E, V_r1/_p создает силу тяги, параллельную вектору V_r1/_p с боковой составляющей силой F_s1. При увеличении угла смещения 120 V_r1/_p увеличивается и, тем самым, увеличивает силу F_s1 в соответствии с общей зависимостью, показанной на фиг.1D. V_sv/p создает силу F_ss и, подобным образом, V_r2/p создает силу f_s2. Силы F_s1, F_ss, и F_s2 объединяются и создают чистым момент относительно сателлита 108 в плоскости y-z. В частности, сумма моментов относительно ролика 108 с передачей мощности за счет сцепления ∑M=R*(F_s1+F_s2+F_ss), где R - радиус ролика 108 с передачей мощности за счет сцепления, а силы F_s1, F_s2 и F_ss - результирующие составляющие контактных сил в плоскости y-z. Контактные силы, иногда именуемые в настоящем описании как силы, вызванные смещением, в вышеприведенной формуле являются такими: F_s1=µ_y1N₁, F_s2=µ_y2N₂, F_ss=µ_ysN₃, где N_1,2,3 - нормальная сила в соответствующей контактной зоне 1, 2, 3. Поскольку коэффициент сцепления µ зависит от относительной скорости между контактирующими компонентами, коэффициенты сцепления µ_y1, µ_у2 и µ_ys являются функцией угла смещения 120, увязанного кинематической зависимостью. По определению, момент есть ускорение инерции; следовательно, в варианте осуществления, иллюстрируемом в настоящем описании, момент будет создавать ускорение угла наклона γ&. Следовательно, скорость изменения угла наклона γ& есть функция угла смещения 120.

[0053] Обратимся теперь к фиг.1F. Сателлит 108 с передачей мощности за счет сцепления показан имеющим угол наклона 118, равный нулю, в результате чего ось вращения сателлита 106 является параллельной (в плоскости yg-zg) главной оси передачи 152 БКП 100, а скорость вращения 122 сателлита 108 с передачей мощности за счет сцепления коаксиальна с осью z. Для создания сил, вызывающих изменение угла наклона 118, в плоскости x-z может образовываться угол смещения 120. При наличии угла смещения 120, сателлит 108 с передачей мощности за счет сцепления будет иметь скорость вращения 122 относительно оси z", в плоскости y-z' образуется угол наклона 118.

[0054] Обратимся теперь к фиг.2-17. Со ссылками на эти фигуры теперь будут описаны варианты осуществления некоторых систем управления для БКП, принцип действия которых основан на вызывании смещенного состояния, чтобы тем самым служить причиной изменения угла наклона 118. Фиг.2 иллюстрирует передачу 25, которая содержит БКП 300, операционно подключенный между первичным движителем 50 и нагрузкой 75. Кроме того, передача 25 может содержать основанную на смещении систему управления 200. Обычно первичный движитель 50 подает мощность в БКП 300, а БКП 300 передает мощность на нагрузку 75. Первичный движитель 50 может представлять собой одно или несколько различных энергогенерирующих устройств, а нагрузкой 75 могут быть одно или несколько различных приводимых устройств или компонентов. Примеры первичного движителя 50 включают среди прочего ручные устройства, двигатели внутреннего сгорания, электродвигатели и т.п. Примеры нагрузок включают среди прочего узлы дифференциалов трансмиссии, узлы отбора мощности, узлы генераторов, узлы насосов и т.п. В некоторых вариантах осуществления основанная на смещении система управления 200 может координировать работу БКП 300, а также первичного движителя 50, или может координировать работу БКП 300 и нагрузки 75, или может координировать работу всех элементов в передаче 25. В варианте осуществления, показанном на фиг.2, основанная на смещении система управления 200 может конструктивно исполняться для использования регулировки угла смещения 120 для управления рабочим состоянием БКП 300 и, следовательно, для координации управления передачей 25.

[0055] Обратимся теперь к фиг.3-5В. В одном варианте осуществления БКП 500 содержит несколько практически сферических сателлитов 508 с передачей мощности за счет сцепления, конструктивно исполненных, чтобы контактировать с солнцем 510 с передачей мощности за счет сцепления. Кроме того, сателлиты 508 с передачей мощности за счет сцепления могут контактировать с первым кольцом 502 и вторым кольцом 504. Кольца 502, 504 могут размещаться практически таким же образом, как и первое кольцо 102 и второе кольцо 104, показанные на фиг.1А. Зоны контакта между сателлитом 508 с передачей мощности за счет сцепления, первым кольцом 502, вторым кольцом 504 и солнцем 510 с передачей мощности за счет сцепления практически идентичны контактам 1, 2 и 3 соответственн