CN103620266B - 设置有辊停放区的无级变速器及防止损坏环形cvt工作区的方法 - Google Patents

设置有辊停放区的无级变速器及防止损坏环形cvt工作区的方法 Download PDF

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Abstract

一般而言，本文所描述的各种实施例涉及设置有停放区的环形CVT，其中当CVT断电时辊被带至该停放区。更具体地，盘的环形表面的一部分被保留作为停放区，因此防止盘的工作部分受到过早磨损和/或损坏。

Description

设置有辊停放区的无级变速器及防 止损坏环形CVT工作区的方法
技术领域
本发明涉及牵引传动式环形无级变速器。更具体地，本发明涉及到这样的设置有辊停放区的变速器，以防止可能损坏工作区的表面。
背景技术
环形无级变速器(以下统称为“CVT”)在本领域中被认为是众所周知的。因此，这样的CVT的运行在本文中将仅作简要讨论。
一般而言，环形CVT设置有具有环形表面的传动盘、同样具有面向传动盘环形表面的环形表面的从动盘。两盘由与它们各自的环形表面相接触的辊连接。辊相对于传动盘及从动盘的角度决定了从动盘与传动盘之间的速比。
通常，环形CVT根据包括两个传动盘与具有相对的环形表面并位于这两个传动盘之间的单个从动盘的所谓的“双腔”配置而被设计。
夹紧机构通常用于使盘彼此相向偏置，因此确保辊由传动盘和从动盘充分接触，从而在它们之间传递转矩。但是，此夹紧机构可能会导致由CVT在未处于运行状态时例如在其运输或维护过程中可能经受的振动所造成的盘与辊的部分的过早磨损。
事实上，当CVT运行时，牵引油的薄膜存在于辊和盘的接触表面之间。此油膜在CVT停止或在低转速下运行时不能得到维持。因此，当没有油膜存在时，结合作用力的辊与盘之间的金属对金属的接触可能会造成损害，以可能会导致这些表面过早磨损的在盘和辊上的划痕和其它标记的形式。这些力可能采取在运输过程中发生的振动的形式(在拖车中的同时在公路、铁路相关的振动或发生在移动应用上的振动上运输的单元，其中CVT处于静止状态同时从一个地点移动到另一个地点)，当单元处于未运行但位于振动源旁边时，比如正在运行的原动机，或由发动机启动/关闭的扭矩尖峰所引起的。
一般而言，在运输过程中发生的受损将是由磨损所造成的，其在盘与辊表面上产生标记和划痕，并产生金属碎片。金属碎片可能进入牵引油储箱中，从而将其污染，并最终造成在辊和盘上所将要产生的更多损坏。此外，可能会对材料造成微观结构的损坏，这是很难检测的。
附图说明
在附图中：
图1是根据第一示例性实施例的双腔环形CVT的腔之一的透视图；
图2是示出在超速位置的图1的CVT的前正视图；
图3是示出在低速位置的图1的CVT的前正视图；
图4是示出在停放位置的图1的CVT的前正视图；
图5是当辊处于图4的停放位置时的辊的一部分与盘的一部分的特写视图；
图6和图6A是类似于图5的特写视图，但示出了根据第二示例性实施例的盘的一部分；
图7是类似于图5的特写视图，但示出了根据第三示例性实施例的盘的一部分；
图8是类似于图5的特写视图，但示出了根据第四示例性实施例的盘的一部分；
图9是类似于图5的特写视图，但示出了根据第五示例性实施例的盘的一部分；
图10是类似于图5的特写视图，但示出了根据第六示例性实施例的盘的一部分。
具体实施方式
使用的词语“一”当与在权利要求书和/或说明书中的术语“包括”结合使用时，可表示“一个”，但其与“一个或多个”、“至少一个”以及“一个或一个以上”的含义也是一致的。类似地，词语“另一”可能意味着至少第二或更多。
如在本说明书和权利要求中所用，词语“包括”(以及包括的任何形式，比如单复数的“包括”)、“具有”(以及具有的任何形式，比如单复数的“具有”)、“包括”(以及包括的任何形式，比如单复数的“包括”)或“包含”(以及包含的任何形式，比如单复数的“包含”)，是包容性的或不受限制的，并且不排除额外的、未列举的元件或过程步骤。
在所附权利要求的本说明书中，使用表示方向性、几何性和/或空间性的各种术语，比如“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“向上”、“向下”等。要理解的是，这样的术语仅用于便于描述及相对意义上的，不应被视为以任何方式限制本公开的范围。
要指出的是，词语“损坏”，当与所述盘和辊有关时，在本文中及在所附的权利要求中是被解释为任何划痕、标记、压痕、污点、粘性磨损、微观结构损坏、塑料变形以及这些表面的类似情况。
通过阅读示例性实施例的以下非限制性描述，CVT的其他目的、优点和特点将变得更加显而易见，其中实施例是仅通过示例的方式参考附图给出的。
在示例性实施例中，提供了一种无级变速器，其包括：
第一盘，其设置有限定第一工作区与第一停放区的第一环形表面；
第二盘，其设置有限定第二工作区与第二停放区的第二环形表面；所述第二环形表面面向所述第一环形表面；
至少一个辊，其与所述第一和第二环形表面接触；
其中，a)当所述CVT处于运行时，所述至少一个辊与所述第一和第二工作区接触，b)当所述CVT不处于运行时，所述至少一个辊与所述第一和第二停放区接触。
根据另一方面，提供了一种防止损坏环形CVT工作区的方法，所述方法包括：
提供第一盘，其具有限定第一工作区与第一停放区的第一环形表面；
提供第二盘，其具有限定第二工作区与第二停放区的第二环形表面；所述第二环形表面面向所述第一环形表面；
提供至少一个辊，其与所述第一和第二环形表面接触；
其中，a)当所述CVT处于运行时，所述至少一个辊保持与所述第一和第二工作区接触，b)当所述CVT不处于运行时，所述至少一个辊保持与所述第一和第二停放区接触。
一般而言，本文所描述的各种实施例涉及设置有停放区的环形CVT，其中当CVT断电时辊被带至该停放区。更具体地，盘的环形表面的一部分被保留作为停放区，因此防止盘的工作部分受到过早磨损和/或损坏。
现在转到附图的图1至图5，示出了根据第一示例性实施例的双腔环形CVT 10的一部分。CVT10包括具有环形表面14的第一盘12；具有面向环形表面14的环形表面18(参见图2)的第二盘16；与环形表面14和18相接触的多个辊20(为清晰起见，仅示出了一个)。
从图1中可以看出，环形表面14实际上被划分成外工作区14A和内停放区14B。同样地，图2示出的是环形表面18实际上被划分成内工作区18A和外停放区18B。
图2示出了处于超速位置的CVT10的辊20，因为盘12是变速器输入以及盘16是变速器输出。此超速位置是CVT10的工作区的第一限制。要指出的是，辊20在环形表面14和18的限制下接触盘12和16。
类似地，图3示出了处于低速位置的CVT10的辊20，该位置是CVT10的工作区的第二限制。要指出的是，辊20在环形表面14和18的工作区14A和18A的限制下接触盘12和16。
在CVT运行过程中，辊20可以在图2和图3示出的位置之间枢转，以提供第一盘12与第二盘16之间的所需的传动比。
可以从图4中看出，当CVT10未运行时，辊20是枢转的，以使得它们与环形表面14和18的停放区14B和18B接触。因此，如果CVT受到振动，例如在运输、维护、启动/关闭过程中或变速器不旋转的任何其它情况下，则各自环形表面14和18的工作区14A和18A保持免受划痕和磨损，因为在辊20与工作区14A和18A之间没有接触。
本领域技术人员要理解的是，辊的运动是由可以通过致动器(未示出)作用于辊上的控制器(未示出)控制的。该控制器通常具有与例如能够知晓关闭或启动在即的原动机(未示出)相关联的输入。
图5是与环形表面14的停放区14B相接触的辊20的特写视图。
现在转到附图的图6-6A，这是类似于图5的特写视图，示出了根据第二示例性实施例的CVT100的一部分。要注意的是，因为CVT100与图1至图5中所示的及上文所述的CVT10非常相似，所以下文将仅讨论其间的差异。
一般而言，相对于到停放区14B的形状来说，停放区102B的形状是修改过的。更具体地，停放区102B的半径大于相邻工作区102A的半径。该停放区与工作区的半径之间的过渡是无缝的。
因此，在图6A中可以看出，只有部分的辊20与停放区102B接触，辊20的接触表面因此不太可能在其停放时由于振动而损坏。其结果是，划痕与磨损不仅得到控制以避免出现在盘的运行表面上，而且在辊20的表面上，因为潜在的磨损和划痕现在将出现在辊的侧表面上，这是在运行中不使用的部分。
当然，另一盘(未示出)也有该停放区形状。
现在转到附图的图7，这是类似于图5的特写视图，示出了根据第三示例性实施例的CVT200的一部分。要注意的是，因为CVT200与图1至图5中所示的及上文所述的CVT10非常相似，所以下文将仅讨论其间的差异。
一般而言，相对于到停放区14B的形状来说，停放区202B的形状是修改过的。更具体地，停放区202B的半径小于工作区202A的半径。该停放区与工作区的半径之间的过渡是无缝的。
因此，只有在运行过程中不使用的部分的辊20与停放区202B接触，从而在辊表面的运行部分上不可能出现损坏。
当然，另一盘(未示出)也有该停放区形状。
现在转到附图的图8，这是类似于图5的特写视图，示出了根据第四示例性实施例的CVT300的一部分。要注意的是，因为CVT300与图1至图5中所示的及上文所述的CVT10非常相似，所以下文将仅讨论其间的差异。
一般而言，相对于到停放区14B的形状来说，停放区302B的形状是修改过的。更具体地，相对于工作区302A来说，停放区302B具有径向偏移。因此，只有辊20的角落部分接触停放区302B。如上所述，这防止辊20运行表面在其停放时由于振动而损坏。
当然，另一盘(未示出)也有该停放区形状。
转到附图的图9，这是类似于图5的特写视图，示出了根据第五示例性实施例的CVT400的一部分。要注意的是，因为CVT400与图1至图5中所示的及上文所述的CVT10非常相似，所以下文将仅讨论其间的差异。
一般来说，停放区402B的接触表面设置有其上停放有辊20的较软的金属插入件404。因此，由于金属插入件404比形成辊20的金属更柔软，所以辊20的接触表面在辊20停放时将不太可能由于振动而损坏。较软材料的插入件，例如黄铜，也可能会被可以减少或防止接触面之间磨损的特殊涂层或任何其他材料(未示出)取代。当然，其他类型的材料可制成插入件，比如404。
本领域技术人员要理解的是，代替具有较软的金属插入件404，辊可以由较硬的金属制成，以使得在辊处于停放区域时发生的任何振动造成在盘上而不是在辊上的磨损。据认为，两到四个级别洛氏硬度C单元(2至4HRC)的差异在形成所述辊与盘的材料之间是足够的。
最后转到附图的图10，这是类似于图5的特写视图，示出了根据第六示例性实施例的CVT500的一部分。要注意的是，因为CVT500与图1至图5中所示的及上文所述的CVT10非常相似，所以下文将仅讨论其间的差异。
一般来说，停放区502B的接触表面设置有其上停放有辊20的槽504。因此，由于辊20的工作部分在停放时与槽504对齐，所以辊20的接触表面将不太可能由于振动而损坏。
本领域技术人员要理解的是，对于环形CVT来说，为了正确运行，还需要更多的元件。由于这些元件不与本发明有关，所以将其从本公开及附图中省略。
本领域技术人员要理解的是，虽然本文描述了双腔环形CVT，但是本文所描述的基本原理适用于单腔环形CVT以及半环形CVT。
当然，本领域技术人员要理解的是，辊在盘旋转时被带至停放区中。同样地，辊在盘旋转时移出停放区。所有都处于变速器电子控制器(未示出)的控制下。这是要引起注意的，因为在连接至盘12和16之一的原动机(未示出)启动和/或关闭时，一些有害的振动可能由该原动机而在变速器中引起。由于电子控制器可以配置成在原动机启动或关闭时使辊处于且保持在停放区，所以这些引起的振动不太可能造成在辊和/或盘上的表面劣化。
此外，在启动和/或关闭时，即当CVT通电或断电时，设置在盘上防止其过早磨损的油膜(未示出)可能是不足够的。因此，电子控制器可以配置成等待在原动机启动后要达到的预定速度，以使得足够的油膜在辊与工作区接触之前存在于盘表面上。本领域技术人员应该能够根据CVT参数来确定所述预定速度。
还要指出的是，盘12被看作是输入盘，盘16被看作是输出盘。因此，停放区设置在盘12的旋转中心附近，并且在盘16的周边附近，以便在低速配置下停放辊。如果盘12是输出盘，盘16是输入盘，则停放区的位置可能是相反的。此低速停放是要引起注意的，因为其最大限度地减少从启动时的原动机中所查看到的惯性。当然，人们可以决定设计这样的变速器，也就是其中停放区处于辊的超速位置或其他地方，前提是如果应用需要其的话。
本领域技术人员要理解的是，为了说明的目的，辊20的以及环形表面14、18、102、202、302和402的形状在本文中已被夸大了。据认为，例如，本领域技术人员将能够根据上述教导来设计辊和环形表面，同时提供更有效的接触表面。
要理解的是，CVT在其应用中不限于在附图中所示的及上文所述的结构与部件的细节。CVT能够是其它的实施例，并且能够以各种方式实践。同样要理解的是，本文所使用的措辞或术语是用于描述而不是限制的目的。因此，尽管上文已经通过其中的示例性实施例描述了CVT，但是在不脱离本发明的精神、范围和性质的情况下可以进行修改。

Claims (28)

1.一种无级变速器，其包括：
第一盘，其设置有限定第一工作区与第一停放区的第一环形表面；
第二盘，其设置有限定第二工作区与第二停放区的第二环形表面；所述第二环形表面面向所述第一环形表面；
至少一个辊，其与所述第一和第二环形表面接触；
其中，a)当所述无级变速器处于运行时，所述至少一个辊与所述第一和第二工作区接触，b)当所述无级变速器不处于运行时，所述至少一个辊与所述第一和第二停放区接触。
2.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，所述第一盘是输入盘，所述第二盘是输出盘。
3.根据权利要求2所述的无级变速器，其中，所述输入盘具有内停放区和外工作区；并且其中，所述输出盘具有内工作区和外停放区。
4.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，所述至少一个辊包括三个辊。
5.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，所述第一和第二盘的停放区的表面的半径不同于所述第一和第二盘的工作区的表面的半径。
6.根据权利要求5所述的无级变速器，其中，所述停放区的半径大于所述工作区的半径。
7.根据权利要求5所述的无级变速器，其中，所述停放区的半径与所述工作区的半径之间的过渡是无缝的。
8.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，所述第一和第二盘的停放区具有设置有相对于所述第一和第二盘工作区表面半径的径向偏移的表面。
9.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，所述第一和第二盘的停放区具有由磨损减少材料制成的插入件。
10.根据权利要求9所述的无级变速器，其中，所述磨损减少材料包括黄铜。
11.根据权利要求9所述的无级变速器，其中，所述插入件采用磨损减少涂层的形式。
12.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，所述第一和第二盘的停放区具有防止所述至少一个辊的一部分与所述第一和第二盘之间接触的槽。
13.根据权利要求1所述的无级变速器，其中，形成所述辊的材料的硬度从2HRC至4HRC，比形成所述第一和第二停放区的材料更硬。
14.一种防止损坏环形CVT工作区的方法，所述方法包括：
提供第一盘，其具有限定第一工作区与第一停放区的第一环形表面；
提供第二盘，其具有限定第二工作区与第二停放区的第二环形表面；所述第二环形表面面向所述第一环形表面；
提供至少一个辊，其与所述第一和第二环形表面接触；
其中，a)当所述CVT处于运行时，所述至少一个辊保持与所述第一和第二工作区接触，b)当所述CVT不处于运行时，所述至少一个辊保持与所述第一和第二停放区接触。
15.根据权利要求14所述的防止损坏环形CVT工作区的方法，其还包括使所述至少一个辊在所述CVT断电时与所述第一和第二停放区接触。
16.根据权利要求14所述的防止损坏环形CVT工作区的方法，其还包括使所述至少一个辊在所述CVT通电且已达到预定的输入速度时与所述第一和第二工作区接触。
17.根据权利要求14所述的防止损坏环形CVT工作区的方法，其中，所述第一盘是输入盘，所述第二盘是输出盘。
18.根据权利要求17所述的防止损坏环形CVT工作区的方法，其中，所述输入盘具有内停放区和外工作区；并且其中，所述输出盘具有内工作区和外停放区。
19.根据权利要求14所述的防止损坏环形CVT工作区的方法，其中，提供挡位的所述至少一个辊包括提供三个辊。
20.根据权利要求14所述的防止损坏环形CVT工作区的方法，其中，所述第一和第二盘的停放区的表面的半径不同于所述第一和第二盘的工作区的表面的半径。
21.根据权利要求20所述的防止损坏环形CVT工作区的方法，其中，所述停放区的半径大于所述工作区的半径。
22.根据权利要求20所述的防止损坏环形CVT工作区的方法，其中，所述停放区的半径与所述工作区的半径之间的过渡是无缝的。
23.根据权利要求14所述的防止损坏环形CVT工作区的方法，其中，所述第一和第二盘的停放区具有设置有相对于所述第一和第二盘工作区表面半径的径向偏移的表面。
24.根据权利要求14所述的防止损坏环形CVT工作区的方法，其中，所述第一和第二盘的停放区具有由磨损减少材料制成的插入件。
25.根据权利要求24所述的防止损坏环形CVT工作区的方法，其中，所述磨损减少材料包括黄铜。
26.根据权利要求24所述的防止损坏环形CVT工作区的方法，其中，所述插入件采用磨损减少涂层的形式。
27.根据权利要求14所述的防止损坏环形CVT工作区的方法，其中，所述第一和第二盘的停放区具有防止所述至少一个辊的一部分与所述第一和第二盘之间接触的槽。
28.根据权利要求14所述的防止损坏环形CVT工作区的方法，其中，形成所述辊的材料的硬度从2HRC至4HRC，比形成所述第一和第二停放区的材料更硬。
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