CN102102742A - 液压控制干式皮带无段变速机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液压控制干式皮带无段变速机构，其由主动轴与动力源耦合，主动轴并且连接一主动皮带轮组，且主动皮带轮组经由一皮带连动一被动皮带轮组，被动皮带轮组可对应主动皮带轮组而调整其有效旋转半径，而主动皮带轮组具有一固定轮与一活动轮，且活动轮与一液压缸组连动，液压缸组具有一活塞，且活塞经由一转动件与活动轮连结，以推动活动轮位移而调整主动皮带轮组的有效旋转半径。由此，可由转动件承受活动轮旋转方向的摩擦力，使液压缸的活塞仅需承受轴向的作用力，而不会过度磨擦。

Description

液压控制干式皮带无段变速机构

技术领域

本发明涉及一种无段变速系统的技术领域，特别是涉及一种以液压方式控制变速的干式皮带无段变速机构。

背景技术

目前市面上所贩售的机车车辆的变速系统，主要是以皮带无段变速方式为主，而所谓的皮带无段变速系统主要具有一主动皮带轮组及一被动皮带轮组，并以皮带绕设连接该主动皮带轮组与被动皮带轮组，并且主动皮带轮组及被动皮带轮组的有效旋转半径是可以变更的。依据引擎转速的变化来调整主动皮带轮组及被动皮带轮组有效旋转半径，即可调整主动皮带轮组及被动皮带轮组之间的转速比与旋转扭力值，而产生变速的效果。由于非金属的皮带接触到润滑油类之后，其材质会快速劣化，因此只能用于无润滑油的干燥环境中。

现有的变速系统如中国台湾专利公告I275501号“无段变速机构”所揭示，该无段变速器包括有一入力轴、一驱动盘、一滑动驱动盘、多个滚珠、一出力轴、一传动盘、一滑动传动盘、一传动盘弹簧、以及一传动皮带。

该入力轴耦合至车辆引擎并获得旋转动力，驱动盘与滑动驱动盘均轴设于入力轴上，且入力轴的旋转会促使滚珠以其离心力而顶推滑动驱动盘沿入力轴作轴向移动；同样的，传动盘与滑动传动盘均轴设于出力轴上，且传动盘弹簧以其弹力而顶推滑动传动盘沿出力轴作轴向移动；至于传动皮带则环绕于驱动盘、滑动驱动盘、传动盘、与滑动传动盘之间。

在前述的无段变速器中，车辆引擎的旋转动力可由入力轴经由传动皮带以无段变速方式传递至出力轴，亦即改变驱动盘与滑动盘的半径比，即可达成无段变速的作用。

前述的滚珠只能依据引擎的转速所产生的离心力来改变滑动驱动盘的位置，进而产生出力轴的转速与扭力的变化，但此种变速方式不能充分的反应各种车况，也无法获得最佳的动力输出结果，因此有再加以改进的必要。

而为了改善这个问题，便有电机控制型式的无段变速器被发展出来，如中国台湾专利公告第I285715号“V型皮带式无段变速装置”以及美国专利公开第US20070026982号“Power Unit and Saddle-ride Type Vehicle Providedwith the Power Unit”所揭示的技术。这一类的技术是在无段变速器上加装一组由微电脑控制的电动机以及一组由电动机驱动的齿轮组或连杆机构，并且由齿轮组或连杆机构来调整主动皮带轮与被动皮带轮的速比，由此达到智慧型变速的效果，以期能充分的反应各种车况，并获得最佳的动力输出结果。

但是，此种方式需另外加装电动机与齿轮组或连杆组等，因此必须在原有的变速器一旁增设一个空间，以容置前述的电动机与齿轮组或连杆组等，这将会使整个变速系统的体积增大，而变得较占空间；同时，电动机、齿轮组或连杆组与变速器的连结也会使结构变得较为复杂，而增加生产成本以及制造、维修的难度。

前述的变速系统都属于干式皮带无段变速系统，另有一种湿式钢带无段变速器，是使用昂贵的钢制金属材料而不能使用皮带，其使用两组液压缸，分别带动钢带轮的主动轮组及被动轮组的活动轮前后移动，当活动轮前移时，该组钢带轮的旋转半径变大，反之当活动轮后移时，该组钢带轮的旋转半径变小；当一组液压缸前进推挤一钢带轮的活动轮往前时，另一组液压缸必须后退将另一钢带轮的活动轮释放使后退，因此造成钢带无段变速器的主动轮及被动轮的旋转半径相对变化，达成变速的效果。

湿式的液压调速机构虽然有装置空间较密集、施力大、变速功能稳定又安静的优点，但由于钢带轮的活动轮必须同时作直线运动以调整有效的旋转半径，又同时作旋转运动以传递动力，因此在两个不同运动方向的接触面上，必须确保有充足的润滑油供应，以避免接触面因磨擦过热而烧结损坏，其工作环境为充满润滑油的湿式环境，而且其使用的油压缸的活塞常与活动轮结合为一体，活塞本身既作轴向移动又作旋转移动，其油压缸密封不易常有润滑油泄露，如此的结构形式限制了此种调速机构只适于在湿式钢带无段变速器上使用，并不适宜应用于无润滑油的干式皮带无段变速器上。

为了让液压控制的调速机构也能应用于无润滑油的干式皮带无段变速器上，本发明人经不断的研究试验，终于研究出可以解决接触面因不同运动方向造成磨擦问题的技术。

发明内容

本发明的主要目的在于解决前述各项问题而提供一种液压控制干式皮带无段变速机构，其在液压缸组的活塞与主动皮带轮组的活动轮间设置一转动件，由于转动件内部能吸收旋转方向的摩擦力，因而可由转动件承受该活动轮旋转方向的摩擦力，在无润滑的工作环境中仍可避免各金属之间的接触面，因金属磨擦过热而烧结损坏的问题，并达到在干式无段变速机构中以液压方式控制变速机构的目的。

为达前述目的，本发明液压控制干式皮带无段变速机构具有一主动轴，该主动轴的一端与一动力源耦合，另一端则连接一主动皮带轮组，且该主动皮带轮组经由一皮带带动一被动皮带轮组，该被动皮带轮组可对应该主动皮带轮组而调整其有效旋转半径，并且该被动皮带轮组连结一从动轴。

该主动皮带轮组具有一固定轮与一活动轮，该固定轮固定于该主动轴，而该活动轮与一液压缸组连动，该液压缸组具有一活塞，且该活塞经由一转动件与该活动轮连结，以推动该活动轮位移而调整该主动皮带轮组的有效旋转半径。

由于本发明的液压缸组的活塞是通过转动件而与该主动皮带轮组的活动轮连结，因此该活动轮旋转方向的摩擦力便会完全由该转动件承受，转动件能承受旋转方向的磨擦力，如此该液压缸组的活塞仅需承受轴向的作用力，由此，液压缸组与该活动轮之间就不会产生金属与金属因磨擦过热而烧结损坏的问题。

较佳者，该转动件为一推力轴承，例如：以滚珠组配合一固定环和一转动环所组成的推力轴承作为转动件，其内部以密封手段填充有黄油以供产生润滑作用，因而可由该推力轴承承受轴向的推力及该活动轮旋转方向的摩擦力，而且该密封的黄油不会漏出，因此能用于干式皮带所需的干燥环境中。

较佳者，该转动件与该液压缸组之间套设有一弹簧，通过该弹簧的弹力使该转动件保持与该活动轮密切接触。

较佳者，该主动皮带轮组具有一固定轮与一活动轮，且该固定轮与该活动轮之间形成一V形沟槽以供断面呈V形的皮带绕设。

较佳者，该变速机构进一步具有一第二液压缸组，该第二液压缸组对应该被动皮带轮组设置，该第二液压缸组具有一活塞，且该活塞经由一转动件与该被动皮带轮组连结，以调整其有效旋转半径。

本发明前述的特点、特性，将从下述实施例的详细说明与附图中，获得深入了解。

附图说明

图1是表示本发明的剖视结构示图；

图2是本发明的主动皮带轮组与液压缸部分的剖视结构示意图；

图3是本发明的使用状态示意图；及

图4是本发明第二实施例的剖视结构示意图。

主要元件符号说明

液压控制干式皮带无段变速机构1

主动轴11                             从动轴12

主动皮带轮组2                        固定轮21

活动轮22                             沟槽23

液压缸组3                            液压缸31

活塞32                               推力轴承33

固定环331                            转动环332

滚珠组333                            弹簧34

皮带4                                被动皮带轮组5

固定轮51                             活动轮52

弹簧扭力机构6                        固定座61

活动座62                             弹簧63

动力源71                             负载75

具体实施方式

兹配合附图将本发明的实施例详细说明如下。

请同时参考图1至图3。图1是表示本发明的剖视结构示图；图2是本发明的主动皮带轮组与液压缸部分的剖视结构示意图；图3是本发明的使用状态示意图。

本发明的液压控制干式皮带无段变速机构1被设置于一个动力源71与一负载75之间，该动力源71可为任何型式的动力，例如：引擎或马达，或是引擎与马达的混合动力，或是其他的风力、水力等等。而该负载75可为直接输出形态，或者经由一减速机构后再输出的形态。

本实施例的液压控制干式皮带无段变速机构1具有一主动轴11，该主动轴11的一端耦合于该动力源71，另一端则连接一主动皮带轮组2，该主动皮带轮组2由一液压缸组3控制其有效旋转半径，且该主动皮带轮组2经由一皮带4带动一被动皮带轮组5，该被动皮带轮组5由一弹簧扭力机构6调整其有效旋转半径，并且该被动皮带轮组5连结一从动轴12，该从动轴12的另一端则耦合至该负载75。

该主动皮带轮组2具有一固定轮21与一活动轮22，该固定轮21与该活动轮22之间形成一沟槽23以供该皮带4绕设，在本实施例中该沟槽23与该皮带4的断面均呈V形，该固定轮21与该主动轴11连结固定，而该活动轮22则以可滑动的形式套设于该主动轴11，使该活动轮22可相对于该固定轮21滑动位移而改变该活动轮22与该固定轮21的间距，由此控制该主动皮带轮组2带动该皮带4的有效旋转半径。

该液压缸组3设置于该主动轴11邻靠于该活动轮22之处，该液压缸组3具有一环形的液压缸31，该液压缸31具有一环形的活塞32，并且该液压缸31及该活塞32均套于该主动轴11，而该活塞32则经由一转动件与该活动轮22连结，在本实施例中该转动件为一推力轴承33，该推力轴承33由一固定环331、一转动环332与设置于该固定环331和转动环332之间的滚珠组333所组成，且该滚珠组333内部以密封的手段填充有黄油以产生润滑作用，该固定环331与该活塞32连结，且该固定环331与该液压缸31之间套设有一弹簧34，而该转动环332则与该活动轮22连结，如此可通过该弹簧34的弹力使该推力轴承33与该活动轮22密切接触。

该被动皮带轮组5同样具有一固定轮51与一活动轮52，该固定轮51与该活动轮52之间供该皮带4绕设，该固定轮51与该被动轴12连结固定，而该活动轮52则以可滑动的形式套设于该被动轴12，使该活动轮52可相对于该固定轮51滑动位移而改变该活动轮52与该固定轮51的间距，由此变化该被动皮带轮组5带动该皮带4的有效旋转半径。

该弹簧扭力机构6主要具有一固定座61与一活动座62，该活动座62连结于该被动皮带轮组5的活动轮52，并且在该固定座61与该活动座62之间套设有一弹簧63，通过该弹簧63的弹力推抵该活动轮52，使该被动皮带轮组5可对应该主动皮带轮组2相对变化其有效旋转半径。亦即，当该主动皮带轮组2的有效旋转半径增大时，该被动皮带轮组5则相对调整而减少有效旋转半径；反之，当主动皮带轮组2的有效旋转半径减少时，则该被动皮带轮组5被动皮带轮组5会相对调整增加有效旋转半径，使皮带4始终保持与该主动皮带轮组2及被动皮带轮组5的接触传动。该弹簧扭力机构6的结构及其作用是沿用现有的结构，并非本发明的发明特征，故不再予以赘述。

请参阅图3，其是本发明的使用状态示意图。当该动力源71在低转速时，该液压缸组3的活塞32呈缩回的状态，使该主动皮带轮组2的活动轮22远离该固定轮21，此时该主动皮带轮组2的有效旋转半径较小，即如图3所示的状态；相对地，该被动皮带轮组5会因为该弹簧扭力机构6的调节，而使该被动带轮组5的活动轮52紧靠于该固定轮51，使该被动皮带轮组5的有效旋转半径呈最大状态。此时，该主动皮带轮组2与该被动皮带轮组5之间呈最大减速比的形态。

随着该动力源71的转速逐渐增高，该液压缸组3的活塞32会被逐渐推出，而将该主动皮带轮组2的活动轮22推向该固定轮21，使该主动皮带轮组2的有效旋转半径逐渐增加；相对地，该被动皮带轮组5通过该弹簧扭力机构6的调节，当该主动皮带轮组2的有效旋转半径逐渐增加时，该被动皮带轮组5的有效旋转半径则对应逐渐变小。

当该动力源71在高转速区域时，该液压缸组3的活塞32会被推出至极限位置，使该主动皮带轮组2的活动轮22紧靠该固定轮21，让该主动皮带轮组2的有效旋转半径呈最大状态，即如图1所示的状态；相对地该被动皮带轮组5的有效旋转半径则呈最小状态，使该主动皮带轮组2与该被动皮带轮组5之间呈最小减速比状态。

由于本发明的液压缸组3的活塞32是通过推力轴承33而与该主动皮带轮组2的活动轮22连结，而该推力轴承33的滚珠组333内部以密封的手段填充有黄油以供润滑，因而可由该推力轴承33承受轴向的推力及该活动轮22旋转方向的摩擦力，而且被密封的黄油不会漏出，因此能用于干式皮带所需的干燥环境中，使该活塞32仅承受轴向的作用力，如此一来，便能由该活塞32的轴向位移而推动旋转中的活动轮22进行位移，不会产生因磨擦而烧结损坏的问题，并且使液压控制的变速机构可实现在干式无段变速机构上。

而该液压缸组3的控制可由微电脑控制系统配合动力源的状态而以液压泵进行控制调整。此一控制技术并非本发明的特征，故不予以赘述。

请参阅图4，其是本发明第二实施例的剖视结构示意图。其中该液压缸组3通过推力轴承33与主动皮带轮组2的活动轮22连结的结构，是被实现于该被动皮带轮组5的活动轮52上而成为一第二液压缸组8，以取代前述第一实施例中的弹簧扭力机构。该第二液压缸组8的结构与该液压缸组3相同，并且该第二液压缸组8与该液压缸组3由同一组微电脑控制系统来进行调整控制，使该主动皮带轮组2与该被动皮带轮组5可相互配合进行无段变速。

虽然以前述的若干实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，所作更动与润饰的等效替换，仍为本发明的专利保护范围内。

Claims (16)

1.一种液压控制干式皮带无段变速机构，包括：

主动轴，该主动轴的一端与动力源耦合；

主动皮带轮组，其与该主动轴连结，且其具有固定轮与活动轮，该固定轮固定于该主动轴，而该活动轮可相对于该主动轮位移以改变该主动皮带轮组的有效旋转半径；

液压缸组，其对应该活动轮设置，该液压缸组具有活塞，且该活塞经由转动件与该活动轮连结，以推动该活动轮位移；

被动皮带轮组，其对应该主动皮带轮组设置，且该被动皮带轮组可对应该主动皮带轮组的有效旋转半径的改变而调整其有效旋转半径；

皮带，其绕设于该主动皮带轮组与该被动皮带轮组之间；及

被动轴，其与该被动皮带轮连结。

2.依权利要求1所述的液压控制干式皮带无段变速机构，其中该液压缸组设置于该主动轴邻靠于该活动轮之处，该液压缸组具有环形的液压缸，该液压缸所具有的活塞也为环形，并且该液压缸及该活塞均套于该主动轴。

3.依权利要求1所述的液压控制干式皮带无段变速机构，其中该转动件与该液压缸组之间套设有弹簧，通过该弹簧的弹力使该转动件保持与该活动轮密切接触。

4.依权利要求1所述的液压控制干式皮带无段变速机构，其中该转动件为推力轴承。

5.依权利要求4所述的液压控制干式皮带无段变速机构，其中该推力轴承由固定环、转动环与设置于该固定环和转动环之间的滚珠组所组成，且该滚珠组内部以密封手段填充有润滑油，该固定环与该活塞连结，且该固定环与该液压缸之间套设有弹簧，而该转动环则与该活动轮连结。

6.依权利要求5所述的液压控制干式皮带无段变速机构，其中该固定环与该液压缸之间套设有弹簧，通过该弹簧的弹力使该推力轴承保持与该活动轮密切接触。

7.依权利要求1所述的液压控制干式皮带无段变速机构，其中该主动皮带轮组的固定轮与活动轮之间形成V形沟槽以供该皮带绕设，且该皮带的断面也呈V形。

8.依权利要求1所述的液压控制干式皮带无段变速机构，其中该液压控制干式皮带无段变速机构还具有第二液压缸组，该第二液压缸组对应该被动皮带轮组设置，该第二液压缸组具有活塞，且该活塞经由转动件与该被动皮带轮组连结，以调整其有效旋转半径。

9.依权利要求8所述的液压控制干式皮带无段变速机构，其中该被动皮带轮组具有固定轮与活动轮，该固定轮固定于该被动轴，而该活动轮与该第二液压缸组连结，而可由该第二液压缸组驱动位移以改变该被动皮带轮组的有效旋转半径。

10.依权利要求8所述的液压控制干式皮带无段变速机构，其中该第二液压缸组具有环形的液压缸，该液压缸所具有的活塞也为环形，并且该液压缸及该活塞均套于该被动轴。

11.依权利要求8所述的液压控制干式皮带无段变速机构，其中该转动件为推力轴承。

12.依权利要求11所述的液压控制干式皮带无段变速机构，其中该推力轴承由固定环、转动环与设置于该固定环和转动环之间的滚珠组所组成，该固定环与该活塞连结，且该固定环与该液压缸之间套设有弹簧，而该转动环则与该活动轮连结。

13.依权利要求12所述的液压控制干式皮带无段变速机构，其中该固定环与该液压缸之间套设有弹簧，通过该弹簧的弹力使该推力轴承保持与该活动轮密切接触。

14.依权利要求1所述的液压控制干式皮带无段变速机构，其中该动力源可为引擎、马达、风力或水力的任一种或其混合动力。

15.依权利要求1所述的液压控制干式皮带无段变速机构，其中该被动皮带轮组由弹簧扭力机构调整其有效旋转半径。

16.依权利要求15所述的液压控制干式皮带无段变速机构，其中该弹簧扭力机构具有固定座与活动座，该活动座连结于该被动皮带轮组所具有的活动轮，并且于该固定座与该活动座之间套设有弹簧，通过该弹簧的弹力推抵该活动轮，使该被动皮带轮组可对应该主动皮带轮组相对变化其有效旋转半径。

Images