CN102203461A - “连续变速系统” - Google Patents

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Abstract

用于变速器的发明，该变速器包括框架(1)和控制托架(3)，该框架(1)设有导轨(2)，该控制托架(3)具有控制杠杆(3a)和隔离件(3c和3d)，该控制杠杆(3a)的轴颈支撑在轴承(3b)上，这些隔离件(3c和3d)将控制托架(3)连接到开关(4和5)上，这些开关(4和5)在它们的自旋轴(4a和5a)上，该自旋轴(4a和5a)与导向切口轴(4b和5b)共线，该导向切口轴(4b和5b)表示出了(图25至28)锥度，该锥度允许在开关(4和5)与导轨(2)之间的有限的角运动，该有限的角运动借助于控制臂(3e)通过控制杠杆(3a)的运动而得到，该控制臂(3e)连接到开关轴承(4c和5c)上，该开关轴承(4c和5c)与隔离件(3c和3d)相垂直，该变速器包括初级(6)和次级(7)输入滑动组件，并且具有一种变型(图14至21)、和另一种变型(图22至24)，该种变型具有两个输出滑动组件--初级(9)和次级(10)，每个构造成两个输入滑动组件--初级(6)和次级(7)，该另一种变型具有至少一个铰接输出滑动组件(15)。

Description

“连续变速系统”
本发明专利的目的是一种新的机械连续变速系统，其允许借助于驱动轴的转速从高速马达到低速马达的转换。
控制驱动轴转速的机构在几个不同选项中是已知的，并且打算用于几种不同的功能。由于其主要功能通常称作“变速箱”或“齿轮箱”，这种调挡变速通过动力输出装置将发动机速度倍增或分配为最终驱动，直接作用在车轮或轴上，从而依据需要，将驱动轴动力转换成动力或速度。在典型的齿轮箱中，有两个主要序列的轴：主轴，它通过离合器收集发动机速度；和副轴(输出轴)，它将转换成动力或速度的转动传递到差动最终轴。每根轴设有一个或多个齿轮，这些齿轮具有相等或不同的直径比，从而根据匹配啮合，生成的速度在输出轴中较低、恒定、或较高。这种模式的最大缺陷是，从一种传动比到另一种传动比是分级变速的，这在变速的同时，可引起可觉察的冲击。
连续可变的变速器已经推进摩托车和低排量机动自行车很长时间了，它们在构造方面具有弹性和带齿的皮带轮和链条。汽车制造商尽管已经开发了基于连续可变变速原理的变速器，叫做Multitronic，但该变速器包括在两个皮带轮之间的变速，这两个皮带轮的锥形形状允许几乎无限的比值变化。这种类型的变速器使用齿轮，但变速配置按需要进行。它较安静和坚固，因而使其能够用在较大功率的发动机中；比值可在最小和最大速度之间从6到1变化，这是常规变速器不能实现的比值。
也有双离合变速器或双重离合变速器(DCT)，该变速器使用两个离合器，并且采用复杂的电子装置和液压装置控制它们，就像它们在标准自动变速器中那样。然而，在DCT中，离合器独立地操作。一个离合器控制奇数齿轮(第一、第三、第五及反向)，而另一个控制偶数齿轮(第二、第四及第六)。使用这种布置，可改变齿轮，而不中断从发动机到变速器的动力流动。
值得注意地，这些是高效率地连续改变速度比的结构，尽管两者都具有非常高的成本。
因而，鉴于提出的问题和关于解决它们的目的，本发明人已经研究和开发了本模型，标题为连续变速系统，总之，本专利申请的主要目标包括输入滑动齿轮，该输入滑动齿轮具有轴，该轴与主盘的轴相垂直，所述输入滑动齿轮切向地依靠该主盘，该输入滑动齿轮的直径是固定的，并且其与主盘的关系是由直径而改变的，该直径由其沿主盘半径的周缘的定位点而得到。主盘与输入滑动齿轮的接触点是主盘的较大直径点，该输入滑动齿轮的转动传递较小速度和较大的牵引力(转矩)。随着输入滑动齿轮的滑动，将它带到较靠近主盘的轴，在与输入滑动齿轮的接触点处，其直径逐渐减小，因而改变了速度和功率比，减小牵引力和增大主盘的速度。如提到的那样，在速度和功率之间的过渡速度直接与输入滑动齿轮相对于主盘的滑动速度有关，该滑动速度是平滑的，并且没有任何可觉察的冲击或变化。速度变化直接与这样的点有关，滑动齿轮与主盘沿其半径在该点处接触，并且与其较大和较小的直径相关。在呈现的模型中，主盘的表面、以及滑动齿轮圆周的表面由防滑材料组成。也可预见到始终符合相同功能概念的各种变型，其中，第一变型提供副轴和输出滑动齿轮，该输出滑动齿轮由输入滑动齿轮推动，因而提供主盘转动的输出速度的倍增。
在本专利申请的目标模型中的另一种重大革新是具有比传统齿轮变速器大得多的比值的可能性，本发明人已经研究和开发了该重大革新，标题为连续变速系统。传统齿轮变速器具有1∶3或1∶4的平均比值，这分解成5种速度，而连续变速器可呈现几倍大的比值，该连续变速器具有简单得多的机构。连续变速系统可具有“简单”或“平方”比值，这意味着，相同初始机构具有X比值，当添加少量零件时，将拥有X平方的比值。简化设计样机拥有近似1∶5的比值，该比值在其“平方”变型中可升高到1∶25的比值。值得注意地，如下文也将证明的那样，连续变速系统指示几种革新，这几种革新涉及提出的功能性和机构，由此具有请求保护的专利申请的价值。
作为本专利申请的目的的模型，由如下描述可较好地理解，如下描述包括对于下面提到附图的附图标记，然而不限制比例和材料，这些比例和材料对于其工业生产可能必须采用，在附图中：
图1至3分别是俯视前视透视图、俯视后视透视图、及仰视前视透视图；
图4至7分别是俯视、左视、前视及后视图；
图8和9分别是模型的右视图，使在两个不同角度中的输入滑动齿轮具有相对于主盘的初始位置；
图10和11分别是模型的右视图，使在两个不同角度中的输入滑动齿轮具有相对于主盘的最终位置；
图12是输入滑动齿轮的立体图，该输入滑动齿轮在其相对于主盘的初始位置处；
图13是输入滑动齿轮的立体图，该输入滑动齿轮在其相对于主盘的最终位置处，在主盘表面上表示其直径比值变化；
图14是模型的变型的前视立体图，该变型具有输出滑动齿轮，并且表示其旋转方向、主盘及输入滑动齿轮。输入和输出滑动齿轮的滑动前进运动是平行的；
图15是模型的变型的俯视图，该变型具有输出滑动齿轮、主盘及输入滑动齿轮。输入和输出滑动齿轮的滑动前进运动是平行的；
图16是模型在其变型中的右视图，表明输入和输出滑动齿轮的中间对准运动、和两者相对于主盘的初始位置。箭头指示输入和输出滑动齿轮的平行，使情形的稳定性是显然的；
图17是模型在其变型中的右视图，该变型具有输出滑动齿轮，该右视图表明输入滑动齿轮的倾斜运动的前进和输出滑动齿轮的反向倾斜，该输出滑动齿轮和输入滑动齿轮相对于主盘都在初始位置处。箭头指示可动元件的方向。输入和输出滑动齿轮的滑动前进运动是平行的；
图18是模型在其变型中的右视图，该变型具有输出滑动齿轮，该右视图表明输入滑动齿轮的倾斜运动的前进和输出滑动齿轮的反向倾斜、及两者相对于主盘的最后位置处。箭头指示可动元件的方向；
图19至21是模型在其变型中的俯视后视立体图，该变型具有输出滑动齿轮，该立体图表明在图16至18中描述的情形。输入和输出滑动齿轮的滑动前进运动是平行的；
图22是模型在另一种变型中的俯视后视立体图，该变型具有输出滑动齿轮，该输出滑动齿轮联接到相对于主盘轴的转动承载轴上，该立体图表明输入和输出滑动齿轮相对于主盘的初始位置；
图23是模型在其变型中的俯视后视立体图，该变型具有输出滑动齿轮，该输出滑动齿轮联接到相对于主盘轴的转动承载轴上，该立体图表明输入和输出滑动齿轮相对于主盘的最终位置；
图24是模型在其变型中的右视图，该变形具有输出滑动齿轮，该输出滑动齿轮联接到相对于主盘轴的转动承载轴上，该立体图表明输入和输出滑动齿轮相对于主盘的最终位置、和输出轴相对于主盘轴的转动可能性；
图25和26是开关的横截面细节，按立体图和侧视图表示导向切口锥度。这些表示在两个输入滑动组件--初级(6)和次级(7)中、和在两个输出滑动组件--初级(9)和次级(10)中存在的元件；
图27和28是导轨和开关的横截面细节，按立体图和侧视图表示导向切口锥度、和其在导轨上的位置；
图29和30是滑动齿轮柔性铰接组件的横截面细节，表示其相对于轴具有可变倾斜的位置(图30)，该轴由开关(4)控制。这些图表示在两个输入滑动组件-初级(6)和次级(7)中、和在两个输出滑动组件-初级(9)和次级(10)中存在的元件；
图31是图6的细节A的放大；
图32是图22的细节B的放大。
根据上述附图和多到必需说明本专利申请，连续变速系统包括框架(1)和控制托架(3)，该框架(1)设有导轨(2)，该控制托架(3)具有控制杠杆(3a)和隔离件(3c和3d)，该控制杠杆(3a)支撑在轴承(3b)上，这些隔离件(3c和3d)将控制托架(3)连接到开关(4和5)上，这些开关(4和5)在它们的自旋轴(4a和5a)上，该自旋轴(4a和5a)与导向切口轴(4b和5b)共线，该导向切口轴(4b和5b)表示出了(图25至28)锥度，该锥度允许在开关(4和5)与导轨(2)之间的有限的角运动，该有限的角运动借助于控制臂(3e)由控制杠杆(3a)的运动得到，该控制臂(3e)连接到开关轴承(4c和5c)上，并且该开关轴承(4c和5c)与隔离件(3c和3d)相垂直；
按连续变速系统的操作原理描述两个相异瞬时，这两个相异瞬时是MP-最大功率瞬时和MS-最大速度瞬时。控制杠杆(3a)呈现三个不同阶段：I-中间＝控制杠杆(3a)在中心位置中(图9)，并且保持当前的传动比稳定；II-速度＝将控制杠杆(3a)向前推(图10)，在控制杠杆(3a)在所述位置中的同时，变速器按连续和逐渐方式开始升速；III-功率＝将控制杠杆(3a)向后拉(图11)，开始减速并因此开始功率增大；两个输入滑动组件--初级(6)和次级(7)，这两个输入滑动组件设有初级(6a)和次级(7a)输入滑动齿轮，每个联接到初级(6b)和次级(7b)从动环上，并且联接到开关(4和5)上，所述从动环(6b和7b)远离主动轴(初级-6e或次级-7e)，但相同的从动环(6b和7b)借助于柔性链接(6d和7d)连接到主动环(6c和7c)上，这允许滑动齿轮(6a和7a)借助于柔性链接(6d和7d)扭曲按角度倾斜，由此相对于主盘(8)保持牵引，该牵引由主动环(6c和7c)和其对于主动轴(初级-6e或次级-7e)的连接提供，该主动轴(初级-6e或次级-7e)由电动机、由内燃机、由踏板或其它驱动，该电动机、内燃机、踏板或其它联接到主动轴(初级-6e或次级-7e)之一上，或者联接到它们二者上。主动轴(初级-6e或次级-7e)可具有六角形或花键构造或甚至其它轮廓，允许组件的纵向滑动(图29)。因而，比如，如果输入滑动齿轮(6a和7a)具有“X”直径，并且主盘(8)具有“5X”的最大接触直径和“1X”的最小接触直径，该“1X”的最小接触直径与输入滑动齿轮(6a和7a)的“X”直径相等，结果是1∶5至1∶1的可变比值。主盘(8)可由5个连接盘构造(图31)，它们的一个在中心(8a)，并且由钢制成，两个由尼龙制成(8b)，以增大厚度，及两个外部盘由防滑材料制成(8c)，它们彼此固定，并且联接到主轴(8d)上，该主轴(8d)的轴颈支撑在主轴承(8e)中，该主轴承(8e)也用作支架，该支架用于主动轴(初级-6e或次级-7e)。所述主轴(8d)允许功率传递和来自主盘(8)的功率输出，并且可连接到人们希望驱动的任何装置上，或通过主轴(8d)连接至功率输出装置，该主轴(8d)由电动机、由内燃机、由踏板或其它驱动，并且一个或多个输出滑动组件已经联接到主盘(8)上，这些输出滑动组件可独立地或按同步方式进行操作。
应该指出，主盘和其它变速器元件的组成和形成的几种可能性，该主盘和其它变速器元件根据预见的用途，使用几种不同的极轻和/或超耐蚀材料、“复合材料”、等等。
控制杠杆位置(3a)借助于控制臂(3e)和开关(4和5)向前推压开关轴承(4c和5c)，以在它们的自旋轴(4a和5a)上转动(图10)，因而允许输入滑动齿轮(6a和7a)向前倾斜，并因而在转动的同时，向主盘(8)的中心前进。
初级主动齿轮(6f)驱动初级主动轴(6)，并且在反向转动中，次级主动齿轮(7f)驱动次级主动轴(7)。该组件提供主盘(8)的两个正面的组合驱动。
一种变型(图14至21)设有两个输出滑动组件-初级(9)和次级(10)，每个构造成两个输入滑动组件-初级(6)和次级(7)，这两个输出滑动组件具有初级(9a)和次级(10a)输出滑动齿轮，每个连接到初级(9b)和次级(10b)从动环上，并且联接到开关(11和12)上，所述从动环远离主动轴(初级-9或次级-10e)，但从动环(9b和10b)借助于柔性链接(9d和10d)连接到主动环(9c和10c)上，这允许输出滑动齿轮(9a和10a)借助于柔性链接(9d和10d)扭曲按角度倾斜，因而相对于主盘(8)保持牵引。在这种变型中(图14至21)，两个输入滑动组件-初级(6)和次级(7)的、和两个输出滑动组件-初级(9)和次级(10)的滑动向前运动是平行的，并且由辅助隔离件(13和14)同步，该辅助隔离件(13和14)固定在开关(4和5)中的顶部点和在开关(11和12)中的底部点中。主盘(8)按反向转动，驱动两个输出滑动组件--初级(9)和次级(10)，并且同时地驱动初级(9f)和次级(10f)辅助主动齿轮，该主盘(8)由输入滑动组件，初级(6)和次级(7，进行驱动。主动轴(初级-9或次级-10e)的一个端部固定到主轴承(8e)上，并且在其相对端部皮带轮处，可联接几个齿轮或传动轴和差动装置，因而，在输出组件处得到传动比，该传动比的结果将是输入组件平方比值。主动轴(初级-9e或次级-10e)可以与主轴(8d)一起使用，因而，允许对于不同附件按不同速度的独立驱动。
另一种变型(图22至24)设有至少一个铰接输出滑动组件(15)，该铰接输出滑动组件(15)由滑动开关(15a)、铰接主动轴(15c)、及轴导向件(15d)构造，该滑动开关(15a)在辅助导轨(15b)上，该铰接主动轴(15c)和轴导向件(15d)安装在辅助导轨(15b)的端部上。辅助齿轮(15e)联接到开关(15a)上，并且也联接到铰接主动轴(15c)上，该铰接主动轴(15c)又支撑和紧固到辅助主轴承(8f)上，该辅助主轴承(8f)设有齿轮(8g)，该齿轮(8g)与两个环形齿轮(18)相链接，这两个环形齿轮(18)布置在齿轮(8g)的同一侧上，提供输出滑动组件-初级(9)和次级(10)、和铰接输出滑动组件(15)的组合运动，因而得到传动比，该传动比的结果将是输入组件平方比值。在辅助主轴承(8f)上的辅助导轨铰接装置(15b)允许输出组件(图24)绕主轴(8d)转动，因而能够实现主动轴(初级-9e或次级-10e)角定位的适应。主盘(8)驱动辅助齿轮(15e)和其铰接主动轴(15c)，该主盘(8)由输入滑动组件，初级(6)和次级(7)，进行驱动，其中，该铰接主动轴(15c)可直接地或借助于另外的皮带轮或齿轮联接到任何附件上，并且该铰接主动轴(15c)可与主轴(8d)一起使用，由此允许对于不同附件按不同速度或对于不同定位附件按相同速度的独立驱动。
值得注意地，以上按其手动型式详细介绍和解释的模型，也能是自动的，包括使用方式和元件功率(发动机、变速器及附件或牵引)的电子管理，在其描述的变型中(图22至24)，通过连接用来使控制托架(3)、两个输入和输出滑动组件-初级(9)和次级(10)、开关链接连杆(4和5及11和12)滑动的气动、液压或电气机构。也可以提供两个输入滑动组件，初级(6)和次级(7)，之一的消除。

Claims (11)

1.“连续变速系统”，包括框架(1)和控制托架(3)，该框架(1)设有导轨(2)，该控制托架(3)具有控制杠杆(3a)和隔离件(3c和3d)，该控制杠杆(3a)的轴颈支撑在轴承(3b)上，这些隔离件(3c和3d)将控制托架(3)连接到开关(4和5)上，这些开关(4和5)在它们的自旋轴(4a和5a)上，该自旋轴(4a和5a)与导向切口轴(4b和5b)共线，该导向切口轴(4b和5b)表示出(图25至28)锥度，该锥度允许在开关(4和5)与导轨(2)之间的有限的角运动，该有限的角运动借助于控制臂(3e)通过控制杠杆(3a)的运动而得到，该控制臂(3e)连接到开关轴承(4c和5c)上，该开关轴承(4c和5c)与隔离件(3c和3d)相垂直，其特征在于，它拥有两个输入滑动组件--初级(6)和次级(7)，这两个输入滑动组件设有初级(6a)和次级(7a)输入滑动齿轮，每个联接到初级(6b)和次级(7b)从动环上，并且联接到开关(4和5)上，所述从动环(6b和7b)远离主动轴(初级-6e或次级-7e)，但相同的从动环(6b和7b)借助于柔性链接(6d和7d)连接到主动环(6c和7c)上，这允许滑动齿轮(6a和7a)借助于柔性链接(6d和7d)的扭曲按角度进行倾斜，因而，相对于主盘(8)保持牵引，该牵引由主动环(6c和7c)和其对于主动轴(初级-6e或次级-7e)的连接提供，该主动轴(初级-6e或次级-7e)允许组件的纵向滑动(图29)，这些组件由电动机、由内燃机、由踏板或其它驱动，该电动机、内燃机、踏板或其它联接到主动轴(初级-6e或次级-7e)之一上，或者联接到它们二者上；可预见到一种变型(图14至21)，这种变型具有两个输出滑动组件--初级(9)和次级(10)，每个构造成两个输入滑动组件--初级(6)和次级(7)，这两个输出滑动组件具有初级(9a)和次级(10a)输出滑动齿轮，每个连接到从动环--初级(9b)和次级(10b)--上，并且联接到开关(11和12)上，其中，从动环(9b和10b)远离主动轴(初级-9或次级-10e)，但同一从动环(9b和10b)借助于柔性链接(9d和10d)与主动环(9c和10c)相连接，这允许输出滑动齿轮(9a和10a)借助于柔性链接(9d和10d)的扭曲按角度进行倾斜，因而，相对于主盘(8)保持牵引；也预见到另一种变型(图22至24)，这种变型设有至少一个铰接输出滑动组件(15)，该铰接输出滑动组件(15)由滑动开关(15a)、铰接主动轴(15c)、及轴导向件(15d)构造，该滑动开关(15a)在辅助导轨(15b)上，该铰接主动轴(15c)和轴导向件(15d)安装在辅助导轨(15b)的端部上，并且辅助齿轮(15e)联接到开关(15a)上，并且也联接到铰接主动轴(15c)上，该铰接主动轴(15c)又支撑和紧固到辅助主轴承(8f)上，该辅助主轴承(8f)设有齿轮(8g)，该齿轮(8g)与两个环形齿轮(18)相链接，这两个环形齿轮(18)布置在齿轮(8g)的同一侧上，提供输出滑动组件--初级(9)和次级(10)、和铰接输出滑动组件(15)的组合运动，并且在辅助主轴承(8f)上的辅助导轨铰接装置(15b)允许输出组件(图24)绕主轴(8d)进行转动；
2.根据权利要求1所述的“连续变速系统”，其特征在于，其操作包括两个瞬时，这两个瞬时是MP-最大功率瞬时和MS-最大速度瞬时；控制杠杆(3a)呈现三个不同阶段：I-中间＝控制杠杆(3a)在中心位置中(图9)，并且保持当前的传动比稳定；II-速度＝将控制杠杆(3a)向前推(图10)，在控制杠杆(3a)在所述位置中的同时，变速器按连续和逐渐方式开始升速；III-功率＝将控制杠杆(3a)向后拉(图11)，开始减速，并因此开始功率增大；
3.根据权利要求1所述的“连续变速系统”，其特征在于，比如，如果输入滑动齿轮(6a和7a)具有“X”直径，并且主盘(8)具有“5X”的最大接触直径和“1X”的最小接触直径，该“1X”的最小接触直径与输入滑动齿轮(6a和7a)的“X”直径相等，结果是1∶5至1∶1的可变比值；
4.根据权利要求1所述的“连续变速系统”，其特征在于，控制杠杆(3a)的位置向前推压开关轴承(4c和5c)，以在它们的自旋轴(4a和5a)上转动(图10)，因而允许输入滑动齿轮(6a和7a)向前倾斜，并因而在转动的同时，向主盘(8)的中心前进；
5.根据权利要求1和4所述的“连续变速系统”，其特征在于，初级主动齿轮(6f)驱动初级主动轴(6)，并且在反向转动中，次级主动齿轮(7f)驱动次级主动轴(7)；
6.根据权利要求1所述的“连续变速系统”，其特征在于，在变型(图14至21)中，两个输入滑动组件--初级(6)和次级(7)的滑动向前运动、和两个输出滑动组件--初级(9)和次级(10)的滑动向前运动是平行的，并且由辅助隔离件(13和14)同步，该辅助隔离件(13和14)固定在开关(4和5)中的顶部点和在开关(11和12)中的底部点；
7.根据权利要求6所述的“连续变速系统”，其特征在于，在变型(图14至21)中，主盘(8)按反向转动，驱动两个输出滑动组件--初级(9)和次级(10)，并且同时地驱动初级(9f)和次级(10f)辅助主动齿轮；
8.根据权利要求6和7所述的“连续变速系统”，其特征在于，在变型(图14至21)中，主动轴(初级-9或次级-10e)具有端部，该端部固定到主轴承(8e)上，并且在其相对端部的皮带轮处，可联接几个齿轮或传动轴和差动装置，因而在输出组件处得到传动比，该传动比的结果将是输入组件比值的平方；
9.根据权利要求6、7及8所述的“连续变速系统”，其特征在于，在变型(图14至21)中，主动轴(初级-9e或次级-10e)可与主盘(8d)一起使用，因而允许对于不同附件按不同速度的独立驱动；
10.根据权利要求1所述的“连续变速系统”，其特征在于，在变型(图22至24)中，有输出滑动连杆(4和5及11和12)的组合运动，以及有两个输出滑动组件连杆和滑动--初级(9)和次级(10)，在其变型(图14至21)中的链接和滑动，以及有铰接输出滑动组件连杆(15)在其变型(图22至24)中；
13.根据权利要求1所述的“连续变速系统”，其特征在于，可以提供两个所述输入滑动组件--初级(6)和次级(7)--之一的消除。
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