CN101278146A - 用于无级变速器的带有改进离合器的带轮组件 - Google Patents

用于无级变速器的带有改进离合器的带轮组件 Download PDF

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Abstract

应用于车辆无级变速器的带轮组件(1)，包括：具有轴线(A)的轴(2)；可围绕轴线(A)旋转的支撑元件(7)；可旋转地连接到支撑元件(7)的第一半带轮(9)；面向第一半带轮(9)以限定座部(13a)的第二半带轮(11)，座部适于容纳变速器的带(13)，半带轮(9、11)至少之一相对支撑元件(7)纵向可移动；离合器(8)，包括连接到轴(2)的第二支撑元件(27)、连接到支撑元件(7)且容纳第二支撑元件(27)的鼓状件(29)及围绕相应铰链轴(B)被铰接到支撑元件(27)上以可选择地与鼓状件(29)配合的多个摩擦元件(28)，摩擦元件的相应重心(G)相对轴(2)的旋转方向位于相应铰链轴(B)前面，其限定车辆的向前运行状态。

Description

用于无级变速器的带有改进离合器的带轮组件
技术领域
本发明涉及一种用于无级变速器的带有改进离合器的带轮组件。
背景技术
无级变速器包括连接到内燃机的第一带轮组件、连接到车轮的第二带轮组件和在两个带轮组件之间盘绕的带。
每个组件通常包括连接到发动机或者车轮上的轴、由该轴驱动的支撑元件和一对半带轮，其中所述带轮刚性地和可旋转地连接到支撑元件上，并能沿着可旋转支撑元件往复运动以限定传动比。
根据各种变速器结构，两个带轮组件的其中一个还包括离合器，其中该离合器用于有选择地把轴联接到驱动所述半带轮的支撑元件上。
无级变速器应用于小型摩托车上，同时由于具有增强的驱动能力，还被用于例如三轮或者四轮汽车或者雪上汽车等其他车辆上。
然而，四轮汽车驱动模式与小型摩托车不同，尤其是需要完全使用排气制动(exhaust brake)。
发明内容
因此本发明的目的是允许在无级变速器中有效使用排气制动。
本发明的目的借助于如权利要求1中限定的用于无级变速器的带有改进离合器的带轮组件来获得。
附图说明
为了更好理解本发明，下面将仅借助于非限定实例并参考附图来描述优选实施例，在附图中：
图1为根据本发明的带轮组件的轴向剖面图；以及
图2为图1的左视图(未按比例)。
具体实施方式
在图1中，数字1表示用于无级变速器的带轮组件。
组件1包括：连接轴2，该连接轴2可围绕轴线A旋转并具有适合于刚性连接到内燃机(未示出)驱动轴上的端部5；布置在连接轴2上的球轴承3和飞轮(freewheel)支撑件4；以及借助于球轴承3和飞轮支撑件4被同心地支撑在连接轴2上的轴套7。
此外，带轮组件1包括：在端部5相反侧的、用于把所述连接轴2的端部6旋转联接到轴套7上的离心离合器8；固定半带轮9，其刚性连接到轴套7的沿轴向与离心离合器8相反的端部10上；以及可动半带轮11，其在固定半带轮9和离心离合器8之间在轴套7上滑动。
固定半带轮和可动半带轮9、11限定容纳带13的座部13a，带13用于从发动机传递功率到连接到车轮上的从动带轮组件(未示出)，可动半带轮11的轴向位置由离心控制装置14自动限定以便根据已知的方法改变传动比，而不管轴套7角速度如何。
更详细地说，连接轴2存在纵向通孔15，并在端部5限定锥形座16，锥形座16与轴线A同轴并容纳凸缘17的对应联接部，其中该凸缘17适合于连接到内燃机并通过容纳在通孔15内的螺钉18锁定到驱动轴2上。
朝向离心离合器8，紧挨着端部5，连接轴2限定用于飞轮支撑件4的支撑面19，其包括刚性连接到轴套7上的圆柱形外壳20和容纳在外壳20内的两个滚子保持架22。
飞轮支撑件4还在外壳20内以一体方式包括轴向地布置在滚子保持架22之间的超速接头(overrunning joint)23。超速接头23限定单向锁定装置，并当驱动轴2比轴套7旋转快时允许相对旋转，并当轴套7速度超过连接轴2时锁住相对旋转，设想图2示出的旋转方向C与发动机方向一致，并指示车辆向前运行状态。
从相对于凸缘17的相反侧，球轴承3缩紧在驱动轴2的端部6上，并借助于螺钉18在轴向上锁靠连接轴2的肩部24。
球轴承3容纳在轴套7的可拆卸部分25(例如适当尺寸的螺母)内，并与飞轮支撑件4在连接轴2上限定轴套7的径向支撑。
轴套7借助于离心离合器8可旋转分离地连接到连接轴2上，其中该离心离合器8包括板支撑件27、沿外围铰接到板支撑件27上的多个爪28、多个用于相互连接两个相邻爪28的弹簧50、以及借助于螺母25刚性地锁定在轴套7上并容纳支撑件27的鼓状件29。
具体地说，板支撑件27一体地包括轮毂30，轮毂30容纳连接轴2的端部6并借助于螺钉18轴向地夹靠球轴承3。
此外，板支撑件27限定多个圆周分布并等距的孔，所述孔容纳与轴线A平行的相应的销32，并限定相应的铰链轴B，爪28绕铰链轴B旋转以选择性地与鼓状件29配合。
每一个爪28具有带适当弯曲半径的摩擦面33，用于在离心加速度作用下与由鼓状件29限定并与轴线A同轴地布置的内圆柱面34配合。
具体地说，每一个爪28具有重心G，由离心加速度产生的惯性力集中在重心G上，假设方向C限定车辆的向前运行状态并指向发动机旋转方向，则重心G位于相应的销32的前面。例如，如果曲轴背离(facing from)带轮组件朝向发动机逆时针方向旋转并且曲轴刚性连接到带轮组件1的轴2上，则方向C为逆时针方向，并与曲轴旋转方向一致。
在说明书和权利要求书的下文中将参照爪28的组件，其被作为“盘绕方向”组件。
此外，摩擦面33的弯曲和轴B的位置优选设计成使爪28和鼓状件29之间的摩擦力作用线布置在相对轴B和内圆柱面34之间，获得将在下面更详细描述的效果。
鼓状件29当借助于爪28引起转动时驱动离心控制装置14，其中该离心控制装置14包括刚性连接到鼓状件29上的引导元件35和容纳在间隔室37内的多个可动辊36，其中该间隔室37由引导元件35本身在一侧并由可动半带轮11在另一侧限定。
可动辊36容纳在引导元件35和可动半带轮11两者支持的特定径向凹槽(未示出)中，并通过这种方式，使轴套7与可动半带轮11在圆周方向上成为一体。
此外，推动组件1具有弹簧38和可拆卸支撑件39，其中弹簧38与引导元件35轴向配合，而可拆卸支撑件39连接到可动半带轮11并与弹簧38配合，用于把半带轮11与固定半带轮9隔开。
具体地说，可拆卸支撑件39包括圆柱形壁40，圆柱形壁40具有刚性连接到可动半带轮11的圆周部41的轴向端部。可拆卸支撑件39朝容纳引导元件35的离心离合器8延伸，并在与可动半带轮11相反的一端设置径向边缘42，以限定用于弹簧38的朝向轴线A的止挡，弹簧38容纳在圆柱形壁40内并在径向边缘42和面向引导元件35的离心离合器8的环形座43之间。
带轮组件1操作如下。
当内燃机静止或者怠速(idle)时，带轮组件1处于打开位置，其中弹簧38保持半带轮9、11分离，限定适合于轻型卡车(pickup)的最大变速/减速比。
在发动机加速后，连接轴2在仍然静止的轴套7内被旋转驱动并转动。
连接轴2持续加速，超过啮合阈值，在超过该阈值时，爪28克服弹簧50推压张开，并与被离心加速度产生的接近力推动的鼓状件29的内圆柱面34接触。
因此轴套7和半带轮9、11通过摩擦力驱动，并且当运行时，传动比借助于辊36而改变，而辊36通过离心加速而操作并在引导元件35上径向运动，克服弹簧38的推压力朝向固定半带轮9推动可动半带轮11。
排气制动状态也可在运行时出现，在该过程中，半带轮9、11在驱动轴2上施加驱动转矩，而内燃机通过使车辆减速而抵抗这种转矩。
在排气制动状态期间，旋转方向没有改变，然而转矩反向，并且在初始瞬间，半带轮9、11趋向超过支撑轴2的角速度。
但是，这种作用被飞轮支撑件4的超速接头23阻止，这是必需和瞬时施加的，因此锁住了驱动轴2和半带轮9之间的相对旋转，并继续以由车辆速度和传动比确定的角速度驱动带轮组件1。
通过这种方式，带轮组件1允许连续地越过接近排气制动状态的瞬变状态，避免了当半带轮9、11超过发动机转速时可能导致的不期望的加速。
此外，离心离合器8维持在高角速度，至少在排气制动状态的第一阶段期间允许由爪28驱动鼓状件29。
为了在排气制动状态期间使离心离合器8尽可能长时间保持啮合，弹簧38帮助将达到最小传动比的固定和可动半带轮9、11迅速地移开。该比值使半带轮9、11转数相对于车轮转数增大，保持带轮组件1在高角速度并保持相对慢车速，因此提高了离心加速度。
为了保持离心离合器8尽可能长时间啮合，爪28还沿盘绕方向安装在板支撑件27上。实际上，在排气制动状态期间，作用于每一爪28上的摩擦力的合力指向相应的轴B并因此产生趋向于使爪28压靠鼓状件29的力矩，这是因为作用线位于轴B和内圆柱面34之间。该力矩被添加到作用于爪28上的离心力上，并因此对连接轴2的角速度限定不明显的接近力。通过这种方式，与例如在小型摩托车中出现的通过其中爪在相对方向或者展开方向嵌入的离合器获得的速率范围相比，离心离合器8啮合较高的速率范围。
在加速(pickup)阶段期间，不同的是，摩擦力的合力指向相应的轴B相对于重心G的相反侧，并可忽视地影响接近力，这在加速阶段期间通过离心加速度普遍出现。通过这种方式，离心离合器8与初始滑移配合，而越平稳的加速，就越适合于驱动四轮汽车，尤其停车操纵期间。
最后，如果排气制动状态延长并且达到比脱离阈值慢的角速度，则离心离合器8在弹簧50推压下打开。
随着离心离合器8的打开，半带轮9、11借助于飞轮支撑件4仍然保持与驱动轴2连接，而车辆速度可仍然减小，直到用户通过加速把连接轴2的转数返回到超过离心离合器8啮合值的数值。
理论上，半带轮9、11可保持与连接轴2角度固定，直到发动机达到它的最小转数。然而，这种状态对应于在实践中没有达到的过慢车速。
带轮组件1的另一方面操作被示出考虑了将发动机连接到车轮上的整个变速器组件。
尤其是，带轮组件1借助于凸缘17直接地紧固到内燃机上，并借助于从动带轮组件，驱动包括用于直接驱动车轮的差速机构箱以及布置在从动带轮组件和具有中间齿轮、向前齿轮和反向齿轮的差速机构之间的齿轮箱。
在这种情况下，重要的是观察由于发动机直接地连接到轴2上在向前和倒车状态下带轮组件1旋转方向如何相同。
在怠速状态下，车轮与发动机断开连接，并且加速踏板可能意外下压，啮合离心离合器8并使带轮组件1和从动带轮组件转动。
一旦加速器释放，发动机立即返回到怠速状态，同时由于获得的惯性，带轮组件倾向于超出连接轴2，并撞击齿轮导致损坏。然而，飞轮支撑件4的存在允许与整体变速器的发动机同时减速以及随后的平稳向前齿轮啮合。
目前带轮组件1的优点允许如下获得。
通过在驱动轴2和半带轮9、11之间应用飞轮支撑件4，允许在装有无级变速器组件1的车上使用排气制动，避免了在向排气制动状态换档瞬间不期望的加速，或者避免了在空档时意外加速后对变速器的破坏。
类似地，爪28的盘绕方向组件允许使爪28长时间保持支靠鼓状件29的内圆柱面34上，并因此对制动装置施加更少压力。
此外，在加速期间，爪28的盘绕方向组件使得加速更平稳，并允许在没有磨损情况下以高精度操作，因此提高了例如在停车时的灵活性。
此外，弹簧38使得在排气制动状态期间半带轮9、11达到打开位置更快，因此减少了带轮组件响应时间。
最后明显的是，在没有脱离在附加权利要求书限定的本发明保护范围情况下，可对在这里描述和示出的带轮组件1进行各种改变和变型。
具体地说，飞轮支撑件可替换球轴承3，而支撑表面19可引导简单的滚子保持架。
此外，可以想象，摩擦面33轮廓的尺寸设计成使轴B布置在内圆柱面34和摩擦力合力的作用线之间。在这种情况下，可保持平稳的加速，然而由于离心离合器在较高转速下倾向于脱离，因此在其中飞轮支撑件4和离心离合器8共同把驱动转矩从半带轮9、11传送到连接轴2上的速率范围可降低。
无级变速器可存在各种结构，而借助于另外变型，可以设计这样的结构，即其中离合器8和飞轮支撑件4两者均布置在单个从动带轮组件上。
此外，控制装置14可与描述的不同，例如它们可借助于由电子控制单元控制的致动器自动地操作。
同时半带轮可以变化方式连接到轴套7上。通常，两个半带轮9、11中至少一个必须可旋转地连接到轴套7上。
单向锁定装置23例如可包括电子控制离合器。
在描述的典型实施例中，如图2所示，车辆向前运行状态相应于连接轴的逆时针旋转。然而，例如由于齿轮减速器布置在内燃机和带轮组件1之间，因此当车辆向前运行时，连接轴2的旋转方向可以是顺时针方向。在这种情况下，爪28的组件将与图2中示出的布置成镜像关系。

Claims (12)

1.一种应用于车辆无级变速器的带轮组件(1)，包括：具有轴线(A)的轴(2)；可围绕所述轴线(A)旋转的支撑元件(7)；可旋转地连接到所述支撑元件(7)上的第一半带轮(9)；面向所述第一半带轮(9)以限定座部(13a)的第二半带轮(11)，所述座部(13a)适合于容纳所述变速器的带(13)，所述第一和第二半带轮(9、11)中的至少一个相对于所述支撑元件(7)纵向可移动；以及离合器(8)，所述离合器包括连接到所述轴(2)上的第二支撑元件(27)、连接到所述支撑元件(7)并且容纳所述第二支撑元件(27)的鼓状件(29)、以及围绕相应的铰链轴(B)被铰接到所述支撑元件(27)上以可选择地与所述鼓状件(29)配合的多个摩擦元件(28)，所述带轮组件(1)的特征在于，所述摩擦元件(28)相应的重心(G)相对于所述轴(2)的旋转方向位于相应铰链轴(B)前面，其中所述轴(2)的旋转方向限定所述车辆的向前运行状态。
2.根据权利要求1的带轮组件，其特征在于，包括布置在所述支撑元件(7)和所述轴(2)之间的单向联接装置(23)，以便当所述支撑元件(7)的角速度趋向超过所述轴(2)的角速度时允许驱动所述轴(2)。
3.根据权利要求2的带轮组件，其特征在于，所述支撑元件(7)为至少部分地容纳所述轴(2)的轴套，并且，所述带轮组件包括径向地布置在所述轴(2)和所述轴套(7)之间的可旋转支撑装置(3、4)。
4.根据权利要求3的带轮组件，其特征在于，所述单向联接装置(23)一体形成到所述可旋转支撑装置(4)上。
5.根据权利要求4的带轮组件，其特征在于，所述可旋转支撑装置(3、4)包括第一和第二轴承(3、4)，并且，所述单向联接装置(23)一体形成在所述第一和第二轴承(3、4)的至少一个上。
6.根据前面权利要求任何之一的带轮组件，其特征在于，所述单向联接装置(23)包括至少一个超速接头。
7.根据权利要求6的带轮组件，其特征在于，所述第一和第二轴承(3、4)的至少其中之一包括滚子保持架。
8.根据前面权利要求任何之一的带轮组件，其特征在于，包括与所述第一和第二半带轮(9、11)的至少其中之一配合的推压元件(38)，用于从所述第一半带轮(9)中移开所述第二带轮(11)。
9.根据权利要求8的带轮组件，其特征在于，所述推压元件(38)与刚性连接到所述支撑元件(7)上的固定元件(35)配合，并与刚性连接到所述半带轮(11)的圆周部分(41)上的支撑元件(39)配合。
10.根据前面权利要求之一的带轮组件，其特征在于，所述离合器(8)包括刚性连接到所述轴(2)上的第二支撑元件(27)和刚性连接到所述支撑元件(7)并容纳所述第二支撑元件(27)的鼓状件(29)，多个摩擦元件(28)围绕相应的铰链轴(B)被铰接到所述第二支撑元件(27)上，用于可选择地与所述鼓状件(29)配合，并且，所述摩擦元件(28)的相应重心(G)相对于所述轴(2)的旋转方向位于相应铰链轴(B)前面，其中所述轴(2)的旋转方向限定所述车辆的向前运行状态。
11.根据前面权利要求任何之一的带轮组件，其特征在于，包括用于调节所述第二带轮(11)纵向部分的控制装置(14)，并且，所述轴(2)包括适合于连接到内燃机曲轴上的联接元件(17)。
12.根据权利要求11的带轮组件，其特征在于，所述控制装置(14)包括刚性连接到所述支撑元件(7)上的引导元件(35)和多个离心元件(36)，所述离心元件可在所述引导元件(35)上运动，并可与所述第二半带轮(11)配合，用于限定所述第二半带轮(11)的位置。
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