CN101990610B - 变速器 - Google Patents

Abstract

变速器，其包括阻尼滚轴控制部件。

Description

变速器

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2007年12月6日提交的英国申请序列号No.GB0723857.9的优先权，所述文献在此全文引入作为参考。

技术领域

本发明涉及变速器——即，涉及用于以持续可变速率在旋转输入和旋转输出之间传送驱动的设备——并且尤其涉及可以借助于一组滚轴而将其驱动从一个滚道传送至另一滚道的变速器，所述滚轴在滚道的合适成形面上运转，并且可移动以改变速率。

背景技术

以Torotrak(Development)Limited名下的许多已公开专利申请涉及这种变速器，其中安装至少一对滚道，用于围绕公共轴线(下文称为变速器轴线)旋转并且具有朝向基本上半环形凹陷的表面，其共同限定基本上环形的腔。滚轴安装在腔中，并且在滚道凹入的表面上运转，以将驱动从一个滚道传送至另一滚道。滚轴的底座允许它们不仅围绕它们自身的轴线自旋，还可以进行倾斜运动，从而改变滚轴的轴和变速器轴之间的形成的角度。这种倾斜运动——由滚轴联合执行——与滚道的相对速度的改变有关，并且因而与变速器所提供的速率的改变有关。这种装置通常称为环形滚道、旋转牵引变速器。

这些年来，已经推荐了大量机构用于控制滚轴的倾斜运动，但是在这点上尤其参考国际公布专利申请WO2006/084905(申请号PCT/EP/2006/050860，Torotrak(Development)Ltd等)，其涉及一种用于该目的的简单机构。本文复制了该申请的一幅附图作为图1。其附图标记已经被更改。

该变速器10具有两个滚轴12a、12b，其安装在限定于一对前述半环形凹入滚道之间的腔内，所述滚道之一的外周的附图标记为14。另一滚道省略未示出，否则其将遮蔽滚轴。安装每个滚轴用于在各个滚轴架18a、18b的叉状部件16之间围绕其自身轴线旋转。滚轴架各自通过球窝接头20a、20b而耦合至杆22。不可移动地固定至变速器外壳(未示出)的销24形成杆的支点，销24接收在杆的槽26中。杆具有延伸至支点的两侧的横杆28，并且球窝接头20a、20b在支点的相反两侧上耦合至横杆。使用杆的径向臂30以控制其旋转运动，并且控制变速器速率。例如，该杆可以耦合至通向驱动器控制器的推杆。作为选择地，该杆可以通过传动机构而激活，例如液压传动装置。

由于滚轴12限制在滚道14之间，它们的中心沿着围绕滚道公共轴线(变速器轴线)的环形通路31，公共轴在附图中以十字交叉34所示。从附图中显而易见的是，旋转杆引起滚轴在围绕该轴线的相同圆周方向上(均顺时针或均逆时针)移动。滚轴的该位移使得它们联合转向至新的倾斜角(即，两个滚轴的倾斜角基本上改变相等量)，并且因而形成速率的改变。球窝接头20a、20b向它们提供了所需的移动自由度。

变速器10使用单一机构(杆22)以驱使两个滚轴。已知的是，这种变速器可能存在潜在的问题，是由于滚轴之间的负载分配不均等。如果滚轴采取的倾斜角即使极少地错配，那么可能使得一个滚轴提供的速率与另一个不同。必须通过滚轴/滚道接触面处的滑动以适应速度错配，但是结果是在滚轴之间不均匀地分配负载，从而导致极其有害的后果，包括低劣性能和过度磨损。错配可能由于制造公差等而发生。为了避免这种问题，使用单一传动装置的滚轴控制机构通常向滚轴提供了一些附加的移动自由度，允许它们找到负载均分的位置。在图1的实例中，这是借助于槽26实现的，其允许杆22沿着与变速器轴34成径向的方向而移动。杆的径向移动(尤其，径向平移)使得滚轴沿着它们的环形路径31而沿圆周移动，但是注意到，杆旋转引起滚轴在相同的圆周方向上移动，而杆平移引起它们在相反的方向上移动(即，一个顺时针，另一个逆时针)。因而杆平移改变一个滚轴相对于另一个滚轴的倾斜角。滚轴之间的任何负载错配引起杆上的净力，趋向于使其移动，并且合成的移动(平移)趋向于使得滚轴负载相等。杆自然地寻找滚轴负载均分的径向位置。

已经发现，图1的机构具有多余的振动，而本发明将解决这一问题。

发明内容

根据本发明，具有一种变速器，包括安装用于围绕变速器轴线旋转并且具有朝向半环形凹入表面的第一和第二滚道；第一和第二滚轴，所述第一和第二滚轴设置在滚道之间，以在它们凹入的表面上运转，并且以持续可变速率将驱动从一个滚道传输到另一滚道，每个滚轴可旋转地安装在各个滚轴架上，并且自由地经受倾斜运动以改变其轴线和变速器轴线之间的倾斜角；以及滚轴控制部件，其装配有允许其经历(a)围绕支点的旋转以及(b)平移的底座，滚轴架在支点的相反两侧耦合至控制部件，从而控制部件的旋转使得滚轴在相同的圆周方向上围绕变速器轴线旋转并且随后将它们整体转向到达新的倾斜角，由此提供速率的改变，并且控制部件的平移使得一个滚轴的倾斜角相对于另一个滚轴改变，并且因而允许滚轴采取其上的负载平衡的位置，变速器特征在于提供了阻尼器，其抑制控制部件的平移。

在此和下文中，使用“平移”以指代产生对象位置改变的移动，以将这种移动与“旋转”区分。使用“移动”以指代包括平移或旋转或两者的运动。术语当然采用其几何上常用的概念。

阻尼器可以仅抑制控制部件的平移，或者其可以抑制控制部件的平移和旋转。

优选地，阻尼器是摩擦阻尼器。其可以例如包括弹簧，以将两个表面偏压在一起，两个表面之间的摩擦抵抗控制部件的平移。然而，可以使用其它形式的阻尼器。例如，阻尼器可以是液压的。

尤其优选的是，控制部件是通过支点安装的杆，杆可以围绕支点旋转。杆仅需要自由旋转通过小角度范围，应当在这一意义上理解术语“旋转”。支点自身可以移动以允许杆的平移。阻尼器优选地作用在支点上，以抑制其平移。这样，可以仅向控制部件的旋转运动而不向其平移提供阻尼。作为选择地，阻尼器可以作用在固定部件和控制部件自身之间，以便于抑制其旋转和平移。

优选地，控制部件的底座允许其仅平移运动的一个自由度。更优选地是，控制部件能够仅沿着基本上与变速器轴线呈径向的方向而移动。

控制部件的底座优选包括槽，其限定控制部件能够沿着其平移的方向；以及骑跨在槽中的从动件(follower)。

附图说明

现在将参考随附附图仅作为实例描述本发明的特定实施例，在附图中：

图1是沿着其滚道的轴线观察并且省略了一个滚道以显示内部部件的现有技术变速器的略简化视图；

图2a和2b根据本发明的杆机构的透视图，区别在于：在图2b中，已经切除了支架以显示容纳于其中的部件，其局部以横截面所示；图2c示出了图2b的部件的放大比例图，以虚线示出了某些隐藏的细节。

图3a和3b分别从前侧和一侧示出了根据本发明的杆/滚轴组件；

图4从前方示出了同一杆/滚轴组件，但是还包括用于安装其的支架；

图5a和5b是杆机构的一部分的按钮的平面和横截面视图；

图6是通过作为杆机构的一部分的万向接头的截面。

具体实施方式

在图2-4中可见的杆122类似于参考现有技术描述的杆22，其用于控制变速器中的滚轴移动。其枢轴地安装在支架150中，支架150继而固定地安装至变速器的外壳(未示出)。支架包括借助于机器螺钉156而彼此组装的前部和后部部件152、154。后部部件152具有集成的后部板158，其带有通孔，用于将支架安装至变速器外壳。在后部板158中形成后槽160。前部部件具有前部板162，其具有形成于其中的前槽164。前槽160和后槽164在该特定实施例中形状相同，并且两者前后对齐。前部按钮166和后部按钮168在各自槽中运转，并且在平面图上是矩形，它们的侧面在槽中形成滑动配合，而它们的长度短于槽的长度，从而它们能够沿着槽移动。翼部或凸缘170、172(在图5中最清晰可见)与按钮集成形成，并且从其上侧向突出。按钮设置在杆122的任一侧，并且借助于衬管174(参见图2c)与其耦合，所述衬管174穿过杆122中的孔，并且其端部接收在按钮166、168中的各个盲孔中。衬管174向杆122提供了枢轴底座，其因而能够围绕由衬管174限定的轴线旋转通过有限的角度范围，并且沿着由槽160、164限定的方向移动短距离。

组装简单地包括将支架150的前部部件152和后部部件154彼此螺纹连接在杆122和按钮166、168的周围，之后约束杆和按钮。

根据本发明，机构包括用于抑制杆组件位移(平移)的设置。为此目的，弹簧176驱使前部按钮166和后部按钮168分离。在本实施例中，弹簧是螺旋的，并且在组装期间预压迫(压缩)。其穿过衬管174，从而其端部邻接各个按钮166、168。后部按钮的翼部170、172由此偏压抵靠后部板158的邻接表面，同时前部按钮的翼部170、172偏压抵靠前板162。翼部170、172与相邻表面之间的摩擦抵抗杆组件的平移，并且因而提供了所需的阻尼。阻尼的效应是驱散可能以其它方式导致杆的多余振动移动的能量。

应当注意到，仅抑制杆122的平移。由于提供摩擦阻尼的部件(翼部170、172)仅通过衬管174形成的支承而耦合至杆，所以杆的旋转移动未受阻。

滚轴及其滚轴架从图2a、2c中省略，但是在图3a-3b和4中可见。在该实施例中，杆的横杆由具有通孔182(图2c)的侧向凸缘178a、b形成。万向接头184a、b将各个滚轴架118a、b耦合至各个凸缘。万向接头184的结构在图6中最佳可见。每个万向接头具有第一部件，包括接收在通孔182之一中并且借助于螺母188a、b(图3b)固定至凸缘178的螺纹柄部186。柄部186通向插座部分190，其局部球形内表面接收接头的第二部件194的球形头192。第一部件可以例如围绕头部192弯曲以保持其。又一螺纹柄部196从头部192突出，并且与其集成形成。变速器滚轴架118a、b在本实施例中各自由单一肢状部件198a、b形成，肢状部件198a、b通过螺纹柄部196耦合至相应的万向接头。滚轴199a、b通过合适的旋转轴承而安装在相应的臂198a、b上。

从图3b中可见，滚轴架的肢状部件198a、b倾斜。变速器滚道在图3a-3b中省略，而由虚线200指示它们的公共轴线(变速器轴线)。可见穿过万向接头184a的中心和滚轴199b的中心的假想线202，以形成相对于变速器轴线200的非垂直角度C。角度C通常称为后顷角。应当注意到，在使用中，滚轴围绕线202自由倾斜。正如本领域熟知的，滚轴的该倾斜受它们与它们在其上运转的滚道的相互作用的控制，滚道始终倾向于自行控制，从而它们的旋转轴线(图3b中由十字交叉204b指示)与变速器轴线200交叉，并且它们可以借助于后顷角C而实现。旋转杆122使得滚轴199a、b在相同的方向上移动——围绕变速器轴线200顺时针或逆时针。若非滚轴自动自行控制、围绕线202倾斜以恢复该交叉，这将导致滚轴199的轴线204不再与变速器轴线200交叉。在这种情况下，它们联合移动以改变变速器提供的速率。因而，在杆位置和滚轴倾斜之间、或者等效地在杆位置和变速器速率之间建立关系。通过选定某个杆位置，则变速器速率被相应地设定。

正如已经说明地，若非杆122、车架118a、b和滚轴199a、b的组件能够移动以允许滚轴找到负载均分的位置，将预期诸如制造公差的因素以导致滚轴采取摩擦不同的倾斜并且因而导致滚轴之间的负载分配不均。借助于安装杆122的方式——即，在该实施例中由槽160、164和骑跨在槽中的按钮166、168，提供了杆的该移动(具体地说，平移)。平移在该实施例中是沿着关于变速器滚道的变速器轴线200呈径向的方向。组件沿着该方向的移动使得两个滚轴围绕变速器轴线200以相反的圆周方向移动(一者顺时针，另一者逆时针)，并且因而允许其倾斜角改变以减少负载分配的不均性。

原则上，存在的风险是杆组件的该移动将变得振动，其中组件围绕其自然位置前后移动并且形成多余振动。根据本发明，借助于杆移动的上述阻尼而克服该问题。

如上所述，图2a-6的阻尼设置仅作用以抑制杆组件的平移，而非其旋转运动。在其它实施例中，可能需要抑制杆组件的两个运动——旋转和平移。这样，可以附加地抵抗杆旋转/滚轴倾斜的多余振动性能。实现这种阻尼的直接方法是省却按钮166、168、衬管174和弹簧176，并且代替地，将杆122安装通过在槽160、164中运转的简单销。那么可以通过杆122和前后板158、162的邻接面之间的弹簧预压迫而提供摩擦阻尼，以提供倾向于抵抗杆组件的旋转和平移的摩擦。圆锥形垫圈形式的弹簧(通常称为“Belleville”垫圈)将是合适的。

应当理解，前述实施例作为实例示出，而非进行限制。可以存在许多可能变化和设计备选方式，而不脱离权利要求中所设定的本发明的范围。例如，本文所述的阻尼器依赖于摩擦，但是为此目的，可以替换一些其它类型的机构，例如液压阻尼器。同样在所示的设置类型中，其中使用槽以允许杆平移，原则上槽可以形成在杆中(正如在图1的现有技术变速器10中杆22的情况)或者在杆底座中(正如图2a-6的本发明的实施例中)。由于杆122的行进方向始终是径向的，后者是优选的。

Claims (12)

1.一种变速器，其包括安装用于围绕变速器轴线旋转并且具有朝向半环形凹入表面的第一和第二滚道；第一和第二滚子，所述第一和第二滚子设置在滚道之间，以在它们凹入的表面上运转，并且以持续可变速率将驱动从一个滚道传输到另一滚道，每个滚子可旋转地安装在相应滚子架上，并且自由地经受倾斜运动以改变其轴线和变速器轴线之间的倾斜角；以及滚子控制部件，其装配有允许其经历(a)围绕支点的旋转和(b)平移的底座，滚子架在支点的相反两侧上耦合至控制部件，从而控制部件的旋转使得滚子在相同的圆周方向上围绕变速器轴线旋转并且随后调整它们联合到达新的倾斜角，由此提供速率的改变，并且控制部件的平移使得一个滚子的倾斜角相对于另一个滚子改变，并且因而允许滚子采取其上的负载平衡的位置，变速器特征在于提供了阻尼器，所述阻尼器抑制控制部件的平移。

2.根据权利要求1所述的变速器，其中阻尼器仅抑制控制部件的平移。

3.根据权利要求1所述的变速器，其中阻尼器抑制控制部件的平移和旋转。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的变速器，其中阻尼器是摩擦性的。

5.根据权利要求4所述的变速器，其中阻尼器包括弹簧，所述弹簧将两个表面偏压在一起，两个表面之间的摩擦抵抗控制部件的平移。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的变速器，其中控制部件是通过支点安装的杆，杆可以围绕支点旋转。

7.根据权利要求6所述的变速器，其中支点可移动，以允许杆平移。

8.根据权利要求7所述的变速器，其中阻尼器作用在支点上，以抑制其平移。

9.根据权利要求1-3中任意一项所述的变速器，其中阻尼器在固定部件及控制部件自身之间作用，以便于抑制其旋转和平移。

10.根据权利要求1-3中任意一项所述的变速器，其中控制部件的底座允许其仅有平移运动的一个自由度。

11.根据权利要求10所述的变速器，其中控制部件能够仅沿着与变速器轴线基本上成径向的方向而移动。

12.根据权利要求1-3中任意一项所述的变速器，其中控制部件的底座包括槽以及骑跨在槽中的从动件，控制部件能够沿着槽平移，槽限定了控制部件平移的方向。 

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