CN101375086A - 使用皮带的cvt及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用皮带的无级变速器，其包括：驱动部分，其包括具有可以注入油的空间并且作为皮带轮运转的主柱体，多个设置在主柱体的圆周表面上并因驱动轴旋转产生的离心力而在径向上扩张的子柱体，每个子柱体在末端处形成有用于安装皮带的皮带槽；从动部分，其具有与驱动部分相同的结构，并且设置在与驱动部分间隔预定距离的位置处；装在驱动部分的子柱体处所形成的皮带槽和从动部分的子柱体处所形成的皮带槽上的皮带，用于将驱动部分的动力传输到从动部分。

Description

使用皮带的CVT及其驱动方法

技术领域

[01]本发明涉及使用皮带的无级变速器(continuous variabletransmission，CVT)，具体而言，涉及使用皮带的CVT，其中动力是通过设置在从动部分的子柱体和驱动部分的主柱体之间的皮带来传输的，驱动部分的主柱体在径向上形状为旋转体，由于皮带的长度有限，在旋转体状的从动部分的子柱体与旋转体状的驱动部分的主柱体之间形成反比例关系。

背景技术

[02]根据其用途，CVT通常应用于安装了起重机、用于运输物品的运输机、卷扬机、升降机、自动扶梯等的汽车领域和其他工业领域。但是，传统的CVT继承了很多问题，即其结构相对复杂，尽管它被称为CVT，但其实际结构本身构造为通过几个级来执行换档，使得变速器受到极大限制，因而不能根据使用目的执行适当的换档，并且由于其结构的复杂性，增加了使用期间故障的发生频率。

[03]同时，用于汽车的自动变速器也遇到一些问题，功率消耗过大，而且，由于用扭矩变换器代替了离合器，增加了故障出现的概率，由于在几个档间换档时出现的冲击，坐乘的感觉不是很好，燃油的消耗也因不必要的功率损耗而较高，生产成本因数目众多的零件而过高，发生故障时维护和修理非常困难，严重增加了维护成本的负担。具体而言，这种自动变速器有这样的问题，即其结构非常复杂，其重量因数目众多的零件而变得非常重，从而增加燃油消耗等等。

发明内容

技术问题

[04]因此，为解决现有技术中存在的这些常规问题，作出了本发明。本发明的目的是提供一种CVT，其构造为根据速度所产生的离心力的变化来逐渐地改变而不是逐级改变其直径，因而具有良好的驾驶感觉，因为没有换档产生的冲击，因而具有良好的坐乘感觉，并且因为油被供应给直径因离心力而增大的柱体侧，所以能够承受大重量，通过构造，使动力通过设置在具有因离心力而自由变化的直径的驱动部分与跟驱动部分成反比的从动部分之间的皮带被传输。

技术解决方案

[05]为了达到以上目的，本发明提供无级变速器，其包括:

[06]驱动部分，其包括主柱体，该主柱体具有可以在其中注入油的空间，并且用作皮带轮，可关于空心管型旋转轴和驱动轴旋转，所述空心管型旋转轴在一个表面形成油通过的通路，所述驱动轴在另一表面形成，以允许动力通过其被输入，该空心管型旋转轴和该驱动轴充当中心轴；还包括设置在主柱体的圆周表面上的多个子柱体，该多个子柱体由于该驱动轴旋转所产生的离心力而在径向上扩张，每个该子柱体在其末端形成有皮带槽，用于在其上安装皮带；以及两个直线衬套，其通过连杆16相互接合，连杆16设置在该子柱体两侧并且经构造在驱动轴11和旋转轴上直线移动；

[07]从动部分，其具有与该驱动部分相同的结构，并且设置在与该驱动部分间隔预定距离的位置处；

[08]皮带，安装在形成于驱动部分1的子柱体上的皮带槽和形成于从动部分的子柱体的皮带槽上，用于将动力从驱动部分传输到从动部分；以及

[09]油控部分，在两个末端与该驱动部分的旋转轴和该从动部分的旋转轴接合，用于控制注入该驱动部分的主柱体中的油和注入该从动部分中的油。

有利效果

[10]依照本发明，当逐渐换档时，保持了驾驶的愉悦和发动机转动相对均匀，从而消除换档的冲击，由此，可以预计发动机的寿命可得到延长。

[11]另外，可以在多个皮带槽上安装多个皮带，因此，可以预见，通过相对大的动力传输和大范围的换档，本发明可应用于各种不同车辆。

附图说明

[12]图1是立体图，其示出依照本发明的CVT的整体构造；

[13]图2是沿水平线截取的从动部分和驱动部分的注入油的子液压柱体的局部横截面图；

[14]图3是局部横截面图，其示出依照本发明的CVT的油控部分的内部；

[15]图4是横截面图，其说明性地示出依照本发明的CVT的油控部分的工作；

[16]图5是横截面图，其说明性地示出压缩弹簧的弹力的控制，该压缩弹簧构成了照本发明的CVT的油控部分；

[17]图6是立体图，其示出依照本发明的主柱体和子柱体的接合关系；以及

[18]图7是说明性视图，其示出本发明中皮带传动的工作。

具体实施方式

[19]在下文中，将参照附图详细描述依照本发明的具有上述结构的CVT的优选实施例。

[20]图1是立体图，其示出依照本发明的CVT的整体构造，图2是沿水平线截取的从动部分和驱动部分的注入油的子压柱体的局部横截面图。

[21]在本实施方案中，本发明的CVT包括圆柱形主柱体13，其内部具有用于注入油5的空间，驱动轴11安装在柱体的中心处用于输入动力。

[22]而且，空心管型旋转轴12安装在主柱体13的中心的另一侧，构成用于油5的通路。

[23]因此，一侧设有驱动轴11并且相对侧设有旋转轴12的主柱体13构造为通过输入到驱动轴11的动力来旋转。

[24]此外，多个子柱体14安装在主柱体13的圆周表面，这样，它们由于驱动轴11的旋转产生的离心力而在径向上往复运动，并且根据离心力的强度，可以进一步在圆周表面安装另外的二级或三级柱体14形成多级。

[25]如图2所示，配重143安装在驱动部分1的子柱体14的内部，以有效施加离心力。

[26]而且，多个带槽19形成于子柱体14的末端上，使皮带6可以被稳定地装好。

[27]直线衬套15也分别安装在驱动轴11和旋转轴12上，它们通过安装在子柱体14两侧的连杆16相互接合。

[28]铰链17在每个连杆16的两端形成。

[29]因此，当子柱体14因离心力而在径向上扩张时，通过铰链17在子柱体14的两侧接合的连杆16在旋转轴12或驱动轴11的垂直方向上扩展，并且，直线衬套15，通过铰链17接合在连杆16的另一侧的末端，在驱动轴11和旋转轴12上直线移动到主柱体的近侧。

[30]安装直线衬套15和连杆16是为了防止子柱体以各自的长度的单独扩张，因为当子柱体14因离心力而在径向上向外扩张时，离心力在多个子柱体14中的某些特殊柱体处产生。在这点上，它们起到通过预定的力使子柱体扩张到预定长度，从而限定精确的圆形。

[31]驱动部分1具有用于动力的直接传输的上述结构，从动部分2具有与驱动部分1相同的结构，且安装在与驱动部分1间隔预定距离的位置处，皮带6装在驱动部分1的子柱体14的皮带槽19与从动部分2的子柱体24的皮带槽29之间，这样，动力可以被传输到从动部分。

[32]如图1和2所示，照例，从动部分2构造为包括连杆26、铰链27、直线衬套25、子柱体24、主柱体23等等，配重143除外，它安装在驱动部分1的子柱体14内。

[33]这是为了由安装在油控部分3内的压缩弹簧33的弹性回复力确定子柱体的直径，而旋转体的直径不是由离心力确定。

[34]在本实施方案中，形成多个皮带槽19、29，以便安装多个皮带6，使得可以毫无问题地传输相对大的动力，并且使用V型的皮带，以获得大的摩擦力。

[35]皮带槽19、29的形状可以根据驱动装置的情况而略有变化。

[36]此外，驱动部分1的旋转轴12和从动部分2的旋转轴分别设有接头4，并且油控部分3通过接头4安装在旋转轴12、22之间以便控制驱动部分1和从动部分2的内部空间中注入的油的量。

[37]图3是局部横截面图，其示出本发明的油控部分的内部。如图1所示，经构造，油控部分3中，作为油控部分3主体的固定管31在其两端通过接头4与驱动部分1的旋转轴12和从动部分2的旋转轴22接合。

[38]在这里，经构造，油控部分3中，固定管31的中心部分的内径大于固定管31末端的内径，使得在固定管31的两个末端，根据固定管31的厚度变化形成接合颚部分(engaging jaw portions)36，并且在油控部分3的侧面部分形成纵向上插入预定长度的正方形弹力控制槽部分37。

[39]此外，弹力控制环35和压缩环34安装在固定管31内，通过接合颚部分使得它们不能移动到两侧，并且附加压缩弹簧33弹性地安装在弹力控制环35与压缩环34之间。

[40]上述弹力控制环35在中心处形成有通孔，使得油5可以自由地流动，往返于驱动部分1，并且压缩环34以配合形式构造在固定管31的内径中，使得油5不能在从动部分2往返流动。

[41]另外，弹力控制环35在侧面设有控制杆32，控制杆32穿过弹力控制槽部分37从弹力控制部分3向外形成。

[42]弹力控制环35和控制杆32的工作将在下文中结合图5描述。

[43]固定管31是不能旋转的固定轴，而驱动部分1和从动部分2的旋转轴12、22是能够旋转的轴。因此，对于连接定位轴和旋转轴的接头4而言，应采用符合具体情况的接头4。在这点上，已经开发了几种符合本发明所述的具体情况的接头4。

[44]相应地，仅用接头4来表示，而不是使用与之相关的任何其它术语。

[45]图4是横截面图，其说明性地示出本发明的油控部分的工作。如图4所示，压缩弹簧33不受来自于从驱动部分1的油5的影响，而压缩环34被来自于从动部分2的油5的压力推向箭头I表示的方向，并且安装在固定管31内的压缩弹簧33被压缩环34压缩(压缩环34被油5的压力向驱动部分1推压)，来自从动部分2的油5被注入到固定管31的内部，其体积与压缩弹簧33的被压缩体积一样大。

[46]另外，驱动部分1中的离心力变小时，通过被压缩的压缩弹簧33的回复力，压缩环34被推向与箭头I的方向相反的方向，并且压缩环34移动到在固定管31中从动部分2的内径处形成的接合颚部分36。

[47]固定管31内部注入的油立即向从动部分1移动。

[48]如5是说明性横截面图，其示出构成本发明的油控部分的压缩弹簧的弹力的控制。如图5所示，控制杆32被推向箭头II的方向时，安装在固定管31内的弹力控制环35在与控制杆32的运动方向相同的方向上移动，弹性地支撑在固定管31内的压缩弹簧33变得被压缩。

[49]在这里，由于弹力控制环35具有空心形状，它不影响固定管31中注入的油5并且只压缩压缩弹簧33。

[50]因此，由于压缩弹簧33的被压缩设定，弹性回复力减小，从动部分2中油5的运动变化变小，由于图7所示的油5的运动与从动部分2之间的关系，所以从动部分2的旋转体直径的最小化被阻止，因此可执行连续的低档位驾驶。

[51]如图5所示，由于弹力控制环35的运动范围被限于A，内部的油5不流出，并且它将优选为由合成树脂材料制成的壳，以防止油5流出。

[52]可以构造使控制杆32的另一侧由安装在驾驶员座位处的开关控制，这样，可以设置压缩弹簧33的弹力使之符合驾驶情况。

[53]油控部分3的固定管31形成有注油口和用于排出内部的空气的排出口，但是为了理解和图的简化起见，它们未在本图中示出。

[54]油控部分3与离心力之间的相互关系将在下文中结合图7详细描述。

[55]图6是局部立体图，其示出主柱体与子柱体之间的关系，其中多个子柱体安装在驱动部分1和从动部分2的主柱体13、23的圆周表面。

[56]而且，椭圆的液压子柱体设置在两个侧向上，多个长方形的非液压子柱体以均匀的间隔在圆周上设置在圆周表面上，这样，最多数目的子柱体14可以设置在主柱体13的圆周表面上。

[57]在这点上，经构造，油5可以注入液压子柱体141中并承受大的负荷，非液压子柱体142在下侧形成有用于使空气自由流入和流出子柱体的通孔18，使得它能够辅助非液压柱体142。

[58]图7是说明性视图，其示出依照本发明的皮带传动的工作，其中发动机的动力被传输到驱动轴11，在驱动轴11的旋转作用下，主柱体13变得关于驱动轴11和旋转轴12旋转。

[59]在旋转产生的离心力的作用下，安装在主柱体13的圆周表面的多个子柱体14在径向上扩张，形成旋转体。

[60]相对于子柱体14，二级到三级子柱体14可根据离心力的强度进一步向外扩张，离心力变得更强时，扩张的子柱体14形成具有增大的直径的旋转体。

[61]旋转体用作驱动部分1的皮带轮。

[62]从动部分2被构造在与驱动部分1间隔一定距离的位置处，具有与驱动部分1相同的结构，从动部分2的柱体24形成旋转体，用作从动部分2的皮带轮。

[63]在本发明的本实施方案中，皮带6安装在形成于驱动部分1和从动部分2的各自子柱体14、24的末端的皮带槽19、29之间，将驱动部分1的动力传输到从动部分2，输入的动力自从动部分2的从动轴21输出。

[64]当驱动部分1产生更强的离心力从而形成具有更大直径的旋转体时，由于皮带6的长度受到限制，从动部分2形成与驱动部分1的旋转体的直径成反比的更小直径的旋转体。

[65]因此，当从动部分2的旋转体的直径变小时，注入空间中的、与缩小的体积成比例的油5，沿着连接到从动部分2的旋转轴22，移动到图3所示的油控部分3的固定管31中，从而通过油的压力推动安装在油控部分3的固定管31内的压缩环34。

[66]然后，被油的压力推到油控部分3的内部的压缩环34将压缩弹簧33压缩，从而使注入内部的油5经由驱动部分1的旋转轴12流入从主柱体13扩张的液压子柱体141的内部空间，这样，液压子柱体141的内部空间充满油5。

[67]当离心力变得相对小时，在油控部分3的固定管31中被压缩的压缩弹簧33的弹性回复力变得比离心力大，这样，回到其初始状态的压缩弹簧33将压缩环34推向从动部分2，从动部分2中的油5又推向从动部分2处的主柱体23，液压子柱体241从主柱体23扩张了进入的油5的体积那么大，从而形成具有增大的直径的旋转体。

[68]从动部分2处的旋转体的直径变大时，驱动部分1处的旋转体的直径相对变小。

[69]如果安装在驱动部分1和从动部分2的主柱体13、23处的子柱体14、24的变得数目众多，它们形成近似圆形的旋转体，使得它能够被皮带6更平稳地旋转。但是，子柱体的数目优选根据生产成本和主柱体13、23的尺寸选择。

[70]如上所述，从动部分1和驱动部分2的旋转体的直径之间的相互关系是逐渐完成的，因此，驾驶可以在没有任何换档冲击的情况下进行。

工业实用性

[71]如上所述，依照本发明，预计发动机的寿命将延长，因为是逐渐执行换档，从而消除换档的冲击，因而，可以保持令人愉快的驾驶和相对均匀的发动机转动。

[72]另外，可将多个皮带安装在多个皮带槽上，因此，可以预见，通过相对大的动力传输和大范围的换档，其可适用于各种不同车辆。

Claims (10)

1.一种使用皮带的无级变速器，其包括：

驱动部分(1)，其包括主柱体(13)，该主柱体(13)具有可以在其中注入油(5)的空间，并且用作皮带轮，可关于空心管型旋转轴(12)和驱动轴(11)旋转，所述空心管型旋转轴(12)在一个表面形成油(5)通过的通路，所述驱动轴(11)在另一表面形成以允许动力通过其被输入，该空心管型旋转轴(12)和该驱动轴(11)充当中心轴；还包括设置在主柱体(13)的圆周表面上的多个子柱体(14)，该多个子柱体(14)由于该驱动轴(11)旋转所产生的离心力而在径向上扩张，每个该子柱体(14)在其末端形成有皮带槽(19)，用于在其上安装皮带(6)；以及两个直线衬套(15)，其通过连杆(16)相互接合，该连杆(16)设置在该子柱体(14)两侧并且构造为在驱动轴(11)和旋转轴(12)上直线移动；

从动部分(2)，其具有与该驱动部分(1)相同的结构，并且设置在与该驱动部分(1)间隔预定距离的位置处；

皮带(6)，安装在形成于驱动部分(1)的子柱体(14)上的皮带槽(19)和形成于从动部分(2)的子柱体(24)的皮带槽(29)上，用于将动力从驱动部分(1)传输到从动部分(2)；以及

油控部分(3)，其在两个末端与该驱动部分(1)的旋转轴(12)和该从动部分(2)的旋转轴(22)接合，用于控制注入该驱动部分(1)的主柱体(13)中的油和注入该从动部分(2)中的油。

2.如权利要求1所述的使用皮带的无级变速器，其中，配重(143)设置在所述驱动部分(1)的子柱体(14)的一个末端，用于增加从驱动轴(11)产生的离心力。

3.如权利要求1所述的使用皮带的无级变速器，其中在所述子柱体(14)上形成的皮带槽(19)在数目上是多个，使得多个皮带(6)可以安装在其上。

4.如权利要求1所述的使用皮带的无级变速器，其中设置在所述主柱体(13)的圆周表面的所述子柱体(14)由液压式子柱体(141)和非液压式子柱体(142)组成，所述液压式子柱体(141)通过注入其内部空间中的油的压力以多级形式凸出地扩张，所述每一个非液压式子柱体(142)在其下侧均形成有通孔(18)用于允许空气自由地流入和流出。

5.如权利要求1所述的使用皮带的无级变速器，其中在径向上从所述主柱体(13、23)扩张的全部子柱体(14、24)通过在其侧部接合的连杆(16、26)和直线衬套(15、25)通过同向作用的力而扩张相同的长度。

6.如权利要求1所述的使用皮带的无级变速器，其中油控部分(3)能够通过设置在其内部的压缩弹簧(33)和设置在所述从动部分(2)与该压缩弹簧(33)之间的压缩环(34)来控制所述驱动部分(1)和所述从动部分(2)中注入的油(5)。

7.如权利要求6所述的使用皮带的无级变速器，其中所述压缩弹簧(33)的弹力可以通过弹力控制环(35)和控制杆(32)来控制。

8.一种使用皮带的无级变速器的驱动方法，该变速器包括驱动部分(1)和从动部分(2)，其特征在于：所述驱动部分(1)关于作为中心轴的驱动轴(11)和旋转轴(12)旋转，该驱动轴(11)通过动力的直接传输来旋转和该旋转轴(12)在其内部具有通路，油(5)可以通过所述通路流入和流出，该驱动部分(1)由多个子柱体(14)在因所述驱动轴(11)的旋转所产生的离心力的作用下径向扩张而形成为旋转体状，所述多个子柱体(14)设置在主柱体(13)的圆周表面；所述从动部分(2)具有与所述驱动部分(1)相同的结构，并且设置在与所述驱动部分(1)间隔预定距离的位置处，扩张形成基本为圆形的径向型旋转体，所述从动部分起到皮带轮的作用。

9.如权利要求8所述的驱动方法，其中注入所述驱动部分(1)和所述从动部分(2)中的油(5)可以通过设置在油控部分(3)中的压缩弹簧(33)和压缩环(34)控制，固定管在其两端与所述驱动部分(1)的旋转轴(12)和所述从动部分(2)的旋转轴(22)接合。

10.如权利要求8所述的驱动方法，其中所述驱动部分(1)的子柱体(14)和所述从动部分(2)的子柱体(24)的直径根据离心力而自由变化，并且由于皮带(6)的长度有限，在直径上相互成反比关系。

Images