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無級傳動變速器.pdf

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無級 傳動 變速器
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摘要
申請專利號:

CN200680052833.6

申請日:

2006.12.18

公開號:

CN101375087B

公開日:

2014.09.17

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||專利申請權的轉移IPC(主分類):F16H 15/28變更事項:申請人變更前權利人:福博科技術公司變更后權利人:福博科知識產權有限責任公司變更事項:地址變更前權利人:美國加利福尼亞變更后權利人:美國得克薩斯登記生效日:20140331|||實質審查的生效|||公開
IPC分類號: F16H15/28 主分類號: F16H15/28
申請人: 福博科知識產權有限責任公司
發明人: A·科爾斯特拉普
地址: 美國得克薩斯
優先權: 2005.12.30 EP 05028709.3
專利代理機構: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038 代理人: 朱德強
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法律狀態
申請(專利)號:

CN200680052833.6

授權公告號:

101375087B|||||||||

法律狀態公告日:

2014.09.17|||2014.04.23|||2009.04.22|||2009.02.25

法律狀態類型:

授權|||專利申請權、專利權的轉移|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種無級變速傳動裝置,具有輸入軸(1),多個在軸周圍徑向分布的牽引球(2),每個牽引球(2)安裝在穿過其的軸(3)上,軸(3)在殼體(5)和支承板(6)的徑向凹槽(4)中是可以傾斜的。為了控制牽引球(2)的軸向位置,具有鄰近牽引球(2)定位的可旋轉的輸入盤(8),與輸入盤(8)相對的鄰近牽引球(2)定位的可旋轉的輸出盤(9),以及牽引球(2)周圍的預跨度環,以便每個牽引球(2)與輸入盤(8)、輸出盤(9)和預跨度環(11)三點接觸,預跨度環(11)的接觸表面具有大于牽引球(2)的半徑的特定曲率。

權利要求書

1: 一種無級傳動變速器,包括: 殼體(5), 連接到輸入盤(8)的輸入軸(1), 連接到輸出盤(9)的輸出軸(10), 多個牽引球(2),每個牽引球具有半徑(r),并且在所述輸入和 輸出盤(8,9)周圍徑向分布,以及 可旋轉的預跨度環(11),每個所述牽引球(2)繞旋轉軸旋轉地 安裝,控制所述旋轉軸的角度,以便控制所述傳動變速器的傳動比, 并且所述牽引球(2)具有分別與所述輸入盤(8)、所述輸入盤(9) 和所述預跨度環(11)接觸的三個點, 其特征在于 所述預跨度環(11)可軸向移動地安裝,并且具有與所述牽引球 (2)接觸的表面曲率,所述曲率大于所述牽引球(2)的半徑(r)。
2: 根據權利要求1所述的無級傳動變速器,其特征在于所述牽引 球(2)安裝在軸(3)上,以便在其上旋轉,所述軸(3)通過所述殼 體和支承板(6)中的徑向凹槽(4)以及彩虹板(7)中的螺旋凹槽(13) 樞軸延伸,以便控制所述軸(3)的角度。
3: 根據權利要求1或2所述的無級傳動變速器,其特征在于還包 括所述輸入軸(1)和輸入盤(8)之間的軸向力發生器。
4: 根據權利要求3所述的無級傳動變速器,其特征在于所述軸向 力發生器的力從所述輸入軸(1)內部傳遞到所述輸入盤(8),經由牽 引球(2)傳遞到輸出盤(9),并且通過止推軸承回到輸入軸(1)。
5: 根據前面任一權利要求所述的無級傳動變速器,其特征在于還 包括支承板(6),在其理想的對準位置具有較小的旋轉間隙。
6: 根據權利要求5所述的無級傳動變速器,其特征在于還包括撓 性部件如彈簧,用于撓性地安裝所述支承板(6),并且向著其理想的 對準位置壓所述支承板(6)。
7: 根據權利要求5或6所述的無級傳動變速器,其特征在于還包 括致動器,所述致動器具有連接到所述支承板(6)的致動器殼體,以 及連接到所述彩虹板(7)的致動器臂。
8: 根據前面任一權利要求所述的無級傳動變速器,其特征在于將 所述預跨度環(11)定位在所述牽引球(2)的外部上。
9: 根據前面任一權利要求所述的無級傳動變速器,其特征在于還 包括潤滑系統,以便潤滑和冷卻所述變速器。
10: 根據權利要求9所述的無級傳動變速器,其特征在于所述潤 滑系統還潤滑連接到所述輸出軸(10)的驅動單元。
11: 根據前面任一權利要求所述的無級傳動變速器,其特征在于 用于傳動壓縮機,通風機。
12: 根據前面任一權利要求所述的無級傳動變速器,其特征在于 還包括將所述輸入盤(8)從所述牽引球(2)分離的分離機構。
13: 根據權利要求12所述的無級傳動變速器,其特征在于包括在 彩虹板(18)上提供的斜坡(20),所述斜坡迫使所述輸入盤(8)離 開與所述牽引球(2)接合的位置。
14: 根據權利要求13所述的無級傳動變速器,其特征在于在低傳 動位置執行與所述變速器的分離。
15: 一種便于控制無級變速器(CVT)比率的設備,所述設備包 括: 具有多個第一徑向凹槽的第一部件; 具有多個第二徑向凹槽的第二部件; 其中所述多個第一和第二徑向凹槽在軸的周圍成角度地排列;以 及 其中將所述第一和第二部件配置成彼此相對旋轉,以便在所述 CVT的操作期間,所述多個第一徑向凹槽可以相對于所述多個第二凹 槽成角度地偏離。
16: 根據權利要求15所述的設備,其特征在于所述第一部件包括 固定部件。
17: 根據權利要求16所述的設備,其特征在于所述第二部件包括 配置成相對于所述第一部件旋轉的支承板。
18: 根據權利要求15所述的設備,其特征在于所述第一部件包括 殼體部件。
19: 根據權利要求18所述的設備,其特征在于所述第二部件包括 支承板。
20: 根據權利要求19所述的設備,還包括致動器殼體和致動器臂, 所述致動器殼體連接到所述支承板,所述致動器臂連接到用于使CVT 的多個牽引球傾斜的機構。
21: 一種便于控制無級變速器(CVT)比率的方法,所述方法包 括: 提供多個牽引球; 每個牽引球設有球軸,所述牽引球繞所述球軸旋轉; 提供多個接合所述球軸第一端的第一凹槽; 提供多個接合所述球軸第二端的第二凹槽;以及 彼此相對地排列所述多個第一和第二凹槽,以便在所述CVT的 操作期間,所述多個第一凹槽可以相對于所述多個第二凹槽偏離。
22: 根據權利要求21所述的方法,其特征在于所述多個第一和第 二凹槽包括徑向凹槽。
23: 根據權利要求21所述的方法,其特征在于所述多個第一凹槽 是殼體的一部分。
24: 根據權利要求23所述的方法,其特征在于所述多個第二凹槽 是支承板的一部分。
25: 根據權利要求24所述的方法,還包括提供致動器殼體和致動 器臂,所述致動器殼體連接到所述支承板,所述致動器臂連接到用于 使所述多個牽引球傾斜的機構。
26: 一種控制無級變速器比率的方法,所述方法包括: 提供多個牽引球; 所述每個牽引球設有球軸,所述牽引球繞所述球軸旋轉; 提供多個接合所述球軸第一端的第一徑向凹槽; 提供多個接合所述球軸第二端的第二徑向凹槽;以及 使所述多個第一和第二徑向凹槽彼此相對地旋轉。
27: 根據權利要求26所述的方法,還包括提供與所述多個球接觸 的輸入盤,其中所述輸入盤的順時針旋轉和所述多個第二凹槽的順時 針旋轉引起所述球軸在所述徑向凹槽中在第一方向上傾斜。
28: 根據權利要求27所述的方法,其特征在于所述多個第二凹槽 的逆時針旋轉引起所述球軸在所述徑向凹槽中在第二方向上傾斜。
29: 根據權利要求26所述的方法,其特征在于提供多個第二徑向 凹槽包括提供支承板,所述支承板包括多個徑向凹槽。
30: 根據權利要求26所述的方法,其特征在于使所述多個第一和 第二徑向凹槽彼此相對地旋轉包括提供支承板,所述支承板在其理想 的對準位置周圍具有較小的旋轉間隙。
31: 一種參照附圖4A和4B示出和描述的軸向力發生機構。
32: 一種參照附圖1、5A和5B示出和描述的CVT中的預跨度環 及其操作方法。
33: 一種參照附圖1示出和描述的CVT。
34: 一種參照附圖8和9示出和描述的CVT。
35: 一種參照附圖7-9示出和描述的分離機構。
36: 一種無級變速器(CVT),包括: 多個在軸周圍成角度地排列的牽引球,每個牽引球設有球軸,所 述球繞所述球軸旋轉; 與所述牽引球接觸的輸入盤; 與所述牽引球接觸的輸出盤; 與所述球接觸的預跨度環; 其中所述輸入和輸入盤在相對于所述預跨度環接觸所述球的位置 徑向向內的位置接觸所述球;以及 其中所述預跨度環配置成在所述球軸傾斜時軸向平移。
37: 一種無級變速器(CVT),包括: 軸; 多個在所述軸的縱軸線周圍成角度地排列的牽引球; 多個可傾斜的球軸,每個球軸對應于牽引球; 多個與所述球軸第一端接合的第一徑向凹槽; 多個與所述球軸第二端接合的第二徑向凹槽;以及 其中所述多個第一徑向凹槽配置成能相對于所述多個第二徑向凹 槽旋轉,以便所述多個第一徑向凹槽的旋轉使所述球軸在所述多個第 一和第二徑向凹槽中傾斜。
38: 根據權利要求37所述的CVT,其特征在于所述多個第一凹 槽形成在支承板中。
39: 根據權利要求38所述的CVT,其特征在于所述多個第二凹 槽是固定的,所述支承板配置成在其理想的對準位置周圍具有較小的 旋轉間隙。
40: 根據權利要求37所述的CVT,還包括輸入盤、輸出盤和預 跨度環,其中所述輸入盤、輸出盤和預跨度環每個都接觸所述多個牽 引球。

說明書


無級傳動變速器

    【技術領域】

    本發明涉及權利要求1所述類型的無級傳動變速器(continuouslyvariable?gear?transmission)。

    背景技術

    在這種類型的無級傳動變速器中,已知提供一種彈簧形式的軸向力發生器,以便保證輸入和輸出盤的表面與牽引球之間必要的接觸壓力。例如,從US-A-2469653已知這種類型的無級傳動變速器,其中可以借助螺母調整用于提供必要的接觸壓力的彈簧的張力。

    【發明內容】

    本發明的目的是提供一種上面類型的無級變速器,其中在變化載荷下以及傳動比快速改變期間,提高扭矩的傳遞,并且相比于現有技術,具有有效、簡單和緊湊的設計。這一目的是通過所述類型的無級傳動變速器實現的,根據本發明的無級傳動變速器包括權利要求1特征部分所述的特征。通過這種排列,當變速器以恒定比率運轉時,來自預跨度環(pre-spanning?ring)的力將在接觸點提供必要的正交力,該預跨度環具有大于牽引球的半徑的曲率和預跨度,在這種情況下,牽引球和預跨度環將接觸,其中該預跨度環具有其最大的內徑。當通過傾斜球軸增加傳動比時,輸出軸必須使驅動單元加速,因此需要更高的傳遞扭矩。驅動單元的慣量通常具有一定的大小,以便當傳動裝置未處于過渡相時,加速扭矩大于傳遞的扭矩。

    牽引球軸的快速傾斜使得預跨度環在與球表面相同的方向上軸向運動。當預跨度環軸向運動時,正交力因為在接觸點改變的內徑而改變。當傳動比停止改變時,預跨度環將以與操作速度相關的速度回到其正常的位置,其中接觸點位于最大內徑處。

    設計預跨度環內表面的精確曲率,以便與特定用途的要求相符,例如,更小的半徑意味著以更大的慣量加速單元的能力。

    無級傳動變速器還可設有軸向力發生器,當扭矩需要增加時,其增加牽引球上的正交力,當扭矩需要下降時,其降低該力。

    借助軸向力發生器和預跨度環的曲率的組合,變速器自動適應主要載荷的情況。

    優選地,所有用于提供所需扭矩的力是內部的,并且限于輸入軸,從軸向力發生器到輸入盤、牽引球、預跨度環、輸出盤,并且通過止推軸承回到輸入軸。因而,這些力未通過殼體傳遞。

    牽引球的位置可以通過它們的三點接觸控制,并且牽引球軸的角度可以通過可旋轉的彩虹板(iris?plate)控制。該彩虹板是具有螺旋凹槽的圓盤或板,彩虹板的形狀適合牽引球的曲率,從而保持到牽引球的恒定距離。

    牽引球的軸穿過支承板中的徑向凹槽和彩虹板中的螺旋凹槽,并且當彩虹板旋轉時,該軸傾斜。為了為傾斜運動提供空間,彩虹板中的凹槽寬于軸的直徑,并且為了防止間隙,該軸裝有彩虹板滾子,其具有與彩虹板凹槽的寬度相等的直徑。可以設想不同的用于彩虹板旋轉的系統,例如,使用步進電機控制傳動比。

    如果將步進電機或類似致動器連接到具有徑向凹槽的支承板,該支承板具有較小的旋轉間隙,則可以最小化快速運動下的致動器力。這將在下面解釋。

    如果每個牽引球的軸分別位于穿過輸入軸的平面,則球執行純滾動,并且球軸是穩定的。

    如果殼體和支承板中的徑向凹槽未完全對準,則球軸傾斜,并且球會像汽車上的轉輪一樣運動。因為其是軸向固定的,所以其僅可以在凹槽中開始傾斜。

    這種反應將繼續,直到球軸碰撞凹槽中的止塊,并且反應時間和方向取決于未對準的大小,以及支承板的轉動方向相對于輸入盤的旋轉方向的大小。

    如果輸入盤的旋轉方向是順時針的,支承板設有小順時針旋轉,則球軸的前端將向著輸入軸的旋轉軸運動。如果支承板逆時針旋轉,則球軸的前端將遠離輸入軸的旋轉軸運動。因而,通過控制支承板的旋轉位置,可以加強和維持彩虹板的激活。

    如果致動器殼體連接到支承板,而致動器臂連接到彩虹板,則它們會始終在相反的方向上運動,如果支承板撓性安裝有彈簧,該彈簧向著理想的對準位置壓該支承板,則可以將致動器力保持最小,同時提供快速致動。

    作為簡單的可替代方案,可以借助從彩虹板到牽引球軸的一部分力提供支承板的支承旋轉,該力未定向在支承板的凹槽的徑向方向上。根據輸入盤相應的旋轉方向選擇彩虹板的轉動,以便減少傳動比,并且自然地,支承板在可以具有小旋轉的情況下撓性安裝。

    在可替代的實施例中,無級傳動變速器還包括分離機構,當不需要驅動單元的驅動時,其讓驅動單元相對于傳動單元空轉。優選地,通過彩虹板控制分離機構,在變速器處于其最低比率的情況下,彩虹板進一步的轉動將牽引球軸保持在相同的位置,彩虹板上的斜坡將力通過離合片傳遞到輸入盤,其因此從牽引球分離,從而分離傳動單元和驅動單元之間的連接。

    【附圖說明】

    下面參照附圖更全面地描述本發明的實施例,其中

    附圖1是在附圖2的A-A方向上看根據本發明的無級變速器的截面圖;

    附圖2示出無級變速器的側視圖,其示出了支承板中的徑向槽;

    附圖3示出具有螺旋槽的彩虹板;

    附圖4A示出軸向力發生器的截面圖;

    附圖4B示出軸向力發生器的分解圖;

    附圖5A示出處于定比狀態的預跨度環和牽引球;

    附圖5B示出在牽引球的軸快速傾斜之后預跨度環和牽引球的截面圖;

    附圖6A示出具有變形槽的彩虹板,以及具有分離機構的用于可替代實施例的斜坡;

    附圖6B以透視圖示出附圖6A的彩虹板,其更清楚地示出了斜坡;

    附圖7示出在可替代實施例中使用的離合片和控制銷;

    附圖8示出具有穿過牽引球切斷的分離機構的、根據可替代實施例的無級傳動變速器的截面圖;

    附圖9示出與附圖8對應的截面圖,但是是在牽引球之間切斷。

    【具體實施方式】

    附圖1示出根據本發明的實施例的無級變速器的截面圖。該變速器包括輸入軸1,將其旋轉變成輸出軸10的旋轉,輸出軸的一端伸出傳動裝置,所述輸出軸10與輸入短軸1軸向對準。如圖4A和4B所示,輸入軸1通過軸向力發生器連接到輸入盤8。軸向力發生器由輸入軸1上的多個斜坡14,輸入盤8上的多個斜坡15,以及中間的多個球16組成。這種軸向力發生器提供隨輸入軸1的扭矩變化的軸向力。計算斜坡14、15的斜率,以便產生軸向力,在牽引球2上產生所需的正交力,從而給出所需的牽引。

    軸向力向著預跨度環11壓牽引球2。當輸入軸1旋轉牽引球2時,牽引球開始旋轉,并且牽引球2和預跨度環11之間的接觸點移動到預跨度環11的軸向中心,其中內徑最大,如圖5A所示。

    當牽引球2快速傾斜時,預跨度環軸向隨動,并且接觸點移動到預跨度環11的更小內徑的點,如圖5B所示,這將在牽引球2的接觸點產生更大的正交力。

    牽引球的位置由輸入盤8、預跨度環11和輸出盤9的三個接觸點限定,而軸由附圖2中所示的殼體5和支承板6中的凹槽支承。

    附圖3中所示的彩虹板7控制牽引球的軸3的角度。由殼體5和支承板6中的徑向槽4支承的牽引球2的軸3穿過彩虹板7中的凹槽13。當彩虹板7轉動時,軸3傾斜。為了使軸3以一定角度穿過凹槽13,彩虹板7中的凹槽13寬于牽引球的軸3。為了防止間隙,牽引球的軸3裝配有彩虹板滾子,其具有與彩虹板中的凹槽13相同的直徑。

    附圖6A和6B中所示的彩虹板包括凹槽19,其內部保持恒定的半徑,以便提供最小的分離傳動比。在達到最小傳動比之后,當彩虹板18進一步向前轉動時,借助彩虹板18上的斜坡20提供分離,所述斜坡20向著止推軸承22對附圖7中所示的離合片21施壓。這樣,止推軸承22推開輸入盤8與牽引球2的接合,由此驅動單元與傳動單元分離。在這種位置即輸入盤8的分離位置,輸入軸1上的扭矩接近零,因而如果有軸向力發生器,則軸向力最小,進而維持變速器的分離。可以借助插入殼體中的銷23控制離合片21的旋轉位置,由此離合片21的運動限制為軸向運動。

    附圖8和9示出具有實施分離的機構的變速器的不同截面圖。在附圖8中,提供穿過牽引球1的截面圖,在附圖9中,提供在牽引球1之間的截面圖。

    上面已經結合優選實施例描述了本發明,然而,在不脫離下面權利要求的范圍的情況下,可以設想許多偏差,如具有在牽引球2內部定位的預跨度環,在牽引球外部接觸定位的輸入和輸入盤,或者其它可以傾斜牽引球2的機構等等。

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