CN103649594B - 无级变速器 - Google Patents
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Abstract
在无级变速器中，当利用在输入轴(12)的内部同轴嵌合的变速轴(15)使偏心盘(19)相对于偏心凸轮(18)相对旋转时，偏心盘(19)相对于输入轴(12)的偏心量(ε)变化，连杆(33)的往复行程变化，使得输出轴的间歇旋转角变化，变速比变更。由于使偏心盘(19)的重心位置(G)与其偏心旋转中心(O1)一致，因而即使为了变更变速比而使偏心盘(19)相对于偏心凸轮(18)偏心旋转，从输入轴(12)的轴线(L)到偏心盘(19)的重心位置(G)的距离(d)也不会变化。因此，即使变更变速比，与输入轴(12)的轴线(L)相关的偏心盘(19)的惯性力矩也不变化，可将与变速比变更相伴的振动的发生抑制到最小限度。
Description
技术领域
本发明涉及这样的无级变速器：通过输入轴使连杆的一端部偏心旋转，使经由单向离合器与连杆的另一端部连接的输出轴间歇旋转，并使连杆的一端部的偏心量变化，从而变更变速比。
背景技术
该无级变速器通过下述专利文献1是公知的。在该无级变速器中，在偏心状态下在输入轴上固定地设置圆板状的偏心凸轮，将圆板状的偏心盘在偏心状态下相对旋转自如地支撑在该偏心凸轮的外周，通过配置在输入轴的内部的变速轴使偏心盘相对于偏心凸轮旋转，从而使偏心盘相对于输入轴的轴线的偏心量变化来变更变速比。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：德国公开102009039993号
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述现有的无级变速器中，当偏心盘伴随变速比的变更而相对于与输入轴一体的偏心凸轮旋转时，输入轴的轴线与偏心盘的重心位置之间的距离增减，因而根据该距离的增减，偏心盘围绕输入轴的惯性力矩变化，结果，存在输入轴的旋转负载变动而发生振动的可能性。
本发明是鉴于上述情况而作成的，本发明的目的是将无级变速器的与偏心盘的偏心量变更相伴的振动的发生抑制到最小限度。
用于解决课题的手段
为了达到上述目的，根据本发明，提出了一种无级变速器，其具有：偏心凸轮，其在偏心状态下固定地设置在与驱动源连接的输入轴的外周；偏心盘，其在偏心状态下以能够相对旋转的方式被支撑在所述偏心凸轮的外周；变速轴，其同轴地嵌合在所述输入轴的内部并使所述偏心盘相对于所述偏心凸轮偏心旋转；单向离合器，其设置在输出轴的外周；以及连杆，其两端与所述偏心盘和所述单向离合器连接并进行往复运动，所述无级变速器将所述输入轴的旋转经由所述连杆和所述单向离合器间歇地传递到所述输出轴，并通过所述变速轴使所述偏心盘相对于所述输入轴的轴线的偏心量变化来变更变速比，所述无级变速器的第1特征在于，所述偏心盘的重心位置与该偏心盘相对于所述偏心凸轮的偏心旋转中心一致，即使进行所述变速比的变更，从所述输入轴的轴线到该重心位置的距离也不会变化。
并且，根据本发明，提出了一种无级变速器，在所述第1特征的基础上，其第2特征在于，所述变速轴由变速致动器驱动。
并且，根据本发明，提出了一种无级变速器，在所述第1或第2特征的基础上，其第3特征在于，为了使所述偏心盘的重心位置与该偏心盘相对于所述偏心凸轮的偏心旋转中心一致，在所述偏心盘上设置有挖除部。
并且，根据本发明，提出了一种无级变速器，在所述第1～第3特征中任一特征的基础上，其第4特征在于，为了使所述偏心盘的重心位置与该偏心盘相对于所述偏心凸轮的偏心旋转中心一致，在所述偏心盘上设置有增重部。
另外，实施方式的发动机E对应于本发明的驱动源，实施方式的偏心凸轮的中心O1对应于本发明的偏心旋转中心，实施方式的挖除凹部19c对应于本发明的挖除部。
发明效果
根据本发明的第1特征，当与驱动源连接的输入轴旋转时，在偏心状态下固定地设置在输入轴的外周的偏心凸轮进行偏心旋转，在偏心状态下支撑在该偏心凸轮的外周的偏心盘进行偏心旋转。当一端与偏心盘连接的连杆进行往复运动时，输出轴经由与连杆的另一端连接的单向离合器间歇旋转。当利用在输入轴的内部同轴嵌合的变速轴使偏心盘相对于偏心凸轮旋转时，偏心盘相对于输入轴的偏心量变化，连杆的往复行程变化，从而输出轴的间歇旋转角变化，变速比变更。
由于使偏心盘的重心位置与其偏心旋转中心一致，因而即使为了变更变速比而使偏心盘相对于偏心凸轮偏心旋转，从输入轴的轴线到偏心盘的重心位置的距离也不会变化。因此，即使变更变速比，与输入轴的轴线相关的偏心盘的惯性力矩也不变化，可将与变速比变更相伴的振动的发生抑制到最小限度。
并且，根据本发明的第2特征，由于使偏心盘的重心位置与其偏心旋转中心一致，因而即使惯性力作用于偏心盘，也不会产生使偏心盘相对于偏心凸轮旋转的力矩。因此，在驱动变速轴的变速致动器中，不会使所述力矩从偏心盘经由变速轴逆传递到变速致动器，变速致动器的控制精度提高。
并且，根据本发明的第3特征，由于为了使偏心盘的重心位置与该偏心盘相对于偏心凸轮的偏心旋转中心一致而在偏心盘上设置了挖除部，因而可使用简单的结构调整偏心盘的重心位置。
并且，根据本发明的第4特征，由于为了使偏心盘的重心位置与该偏心盘相对于偏心凸轮的偏心旋转中心一致而在偏心盘上设置了增重部，因而可使用简单的结构调整偏心盘的重心位置。
附图说明
图1是无级变速器的整体立体图。(第1实施方式)
图2是无级变速器的主要部分的局部剖切立体图。(第1实施方式)
图3是图1的沿3－3线的剖视图。(第1实施方式)
图4是图3的4部放大图。(第1实施方式)
图5是图3的沿5－5线的剖视图。(第1实施方式)
图6是示出偏心盘的形状的图。(第1实施方式)
图7是示出偏心盘的偏心量与变速比的关系的图。(第1实施方式)
图8是示出偏心盘的偏心量与重心位置的轨迹的关系的图。(第1实施方式)
图9是与图6对应的图。(第2实施方式)
标号说明
12：输入轴；
13：输出轴；
15：变速轴；
18：偏心凸轮；
19：偏心盘；
19c：挖除凹部(挖除部)；
19e：增重部；
23：变速致动器；
33：连杆；
36：单向离合器；
E：发动机(驱动源)；
G：偏心盘的重心位置；
L：输入轴的轴线；
O1：偏心凸轮的中心(偏心旋转中心)；
ε：偏心盘的偏心量。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。
第1实施方式
首先，根据图1～图8说明本发明的第1实施方式。
如图1～图5所示，机动车用的无级变速器T的变速箱11由以下部分构成：具有框架主体51a和一对第1、第2侧壁51b、51c且上表面开放的框架51；以及覆盖框架51的周围的一分为二的上部盖52和下部盖53。输入轴12和输出轴13相互平行地被支撑在变速箱11的第1、第2侧壁51b、51c上，与发动机E连接的输入轴12的旋转经由6个变速单元14和输出轴13被传递到驱动轮。在空心形成的输入轴12的内部，经由7个滚针轴承16…以能够相对旋转的方式嵌合有与该输入轴12共用轴线L的变速轴15。由于6个变速单元14的结构实质上是相同结构，因而以下以一个变速单元14为代表说明结构。
变速单元14具有设置在变速轴15的外周面的小齿轮17，该小齿轮17从形成在输入轴12上的开口12a露出。以夹住小齿轮17的方式，在输入轴12的外周花键联结有在轴线L方向上一分为二的圆板状的偏心凸轮18。偏心凸轮18的中心O1相对于输入轴12的轴线L以距离d偏心。并且，6个变速单元14…的6个偏心凸轮18…的偏心方向的相位相互各错开60°。
在偏心凸轮18的外周面，经由一对滚针轴承20、20旋转自如地支撑有一对偏心凹部19a、19a，所述一对偏心凹部19a、19a形成在圆板状的偏心盘19的轴线L方向两端面。偏心凹部19a、19a的中心O1(也就是说偏心凸轮18的中心O1)相对于偏心盘19的中心O2以距离d偏离。即，输入轴12的轴线L和偏心凸轮18的中心O1之间的距离d与偏心凸轮18的中心O1和偏心盘19的中心O2之间的距离d相同。
在轴线L方向上一分为二的偏心凸轮18的分割面上，与该偏心凸轮18的中心O1同轴设置有一对月牙状的引导部18a、18a，以使偏心盘19的一对偏心凹部19a、19a的底部间连通的方式形成的齿圈19b的齿顶与偏心凸轮18的引导部18a、18a的外周面以能够滑动的方式抵接。而且，变速轴15的小齿轮17通过输入轴12的开口12a与偏心盘19的齿圈19b啮合。
输入轴12的一端侧经由滚珠轴承21直接被支撑在变速箱11的第1侧壁51b上。并且，一体设置在位于输入轴12的另一端侧的1个偏心凸轮18上的筒状部18b经由滚珠轴承22被支撑在变速箱11的第2侧壁51c上，与该偏心凸轮18的内周花键联结的输入轴12的另一端侧间接地被支撑在变速箱11上。
使变速轴15相对于输入轴12旋转来变更无级变速器T的变速比的变速致动器23具有：以电动机轴24a与轴线L同轴的方式被支撑在变速箱11的侧部盖42上的电动机24；和与电动机24连接的行星齿轮机构25。行星齿轮机构25具有：经由滚针轴承26旋转自如地被支撑在电动机24上的行星架27；固定在电动机轴24a上的太阳齿轮28；旋转自如地被支撑在行星架27上的多个双联小齿轮29…；与空心的输入轴12的轴端(严格地说，所述1个偏心凸轮18的筒状部18b)花键联结的第1齿圈30；以及与变速轴15的轴端花键联结的第2齿圈31。各双联小齿轮29具有大径的第1小齿轮29a和小径的第2小齿轮29b，第1小齿轮29a与太阳齿轮28和第1齿圈30啮合，第2小齿轮29b与第2齿圈31啮合。
在偏心盘19的外周，经由滚子轴承32相对旋转自如地支撑有连杆33的一端侧的环状部33a。
输出轴13通过一对滚珠轴承34、35被支撑在变速箱11的第1、第2侧壁51b、51c上，在其外周设置有单向离合器36。单向离合器36具有：环状的外部件38，其经由销37被枢转支撑在连杆33的杆部33b的前端；内部件39，其配置在外部件38的内部并固定在输出轴13上；以及多个滚子41…，它们配置在形成于外部件38的内周的圆弧面与内部件39的外周的平面之间的楔状空间内且由多个弹簧40…施力。
如图6所示，由于偏心凹部19a、19a的中心O1(也就是说，偏心凸轮18的中心O1)相对于偏心盘19的中心O2以距离d偏离，因而偏心盘19的外周与偏心凹部19a、19a的内周之间的间隔在圆周方向上不均匀，在该间隔大的部分形成有月牙状的挖除凹部19c、19c。挖除凹部19c、19c以夹着薄壁的底壁19d而与偏心盘19的两面相互对置的方式形成，然而只要没有强度上的问题，也可以以废弃底壁19d而使单一的挖除凹部19c在厚度方向上贯通偏心盘19的方式形成。
假设不存在挖除凹部19c、19c时，偏心盘19的重心位置G存在于其中心O2的附近，然而通过形成挖除凹部19c、19c，使得偏心盘19的重心位置G向远离挖除凹部19c、19c的方向移动，在本实施方式中，使偏心盘19的重心位置G与偏心凹部19a、19a的中心O1(也就是说，偏心凸轮18的中心O1)一致。
下面，对无级变速器T的一个变速单元14的作用进行说明。
从图5和图7的(A)～图7的(D)可以看出，当偏心盘19的中心O2相对于输入轴12的轴线L发生偏心时，如果通过发动机E使输入轴12旋转，则连杆33的环状部33a围绕轴线L偏心旋转，使得连杆33的杆部33b进行往复运动。结果，利用销37与连杆33的杆部33b连接的单向离合器36的外部件38在规定的角度范围内进行往复旋转，当外部件38向一个方向旋转时，滚子41…咬入到楔状的空间内，旋转被传递到内部件39，当外部件38向另一方向旋转时，滚子41…滑移，向内部件39的旋转传递被阻断。
这样，在输入轴12旋转1周的期间，输入轴12的旋转按规定的时间被传递到输出轴13，因而当输入轴12连续旋转时，输出轴13间歇旋转。由于6个变速单元14…的偏心盘19…的偏心方向的相位相互各错开60°，因而6个变速单元14…将输入轴12的旋转交替地传递到输出轴13，使得输出轴13连续地旋转。
此时，偏心盘19的偏心量ε越大，连杆33的往复行程就越大，输出轴13的1次的旋转角就越增加，无级变速器T的变速比就越小。反之，偏心盘19的偏心量ε越小，连杆33的往复行程就越小，输出轴13的1次的旋转角就越减少，无级变速器T的变速比就越大。而且，当偏心盘19的偏心量ε为零时，即使输入轴12旋转，连杆33也停止移动，因而输出轴13不旋转，无级变速器T的变速比为最大(无限大)。
当变速轴15不相对于输入轴12旋转时，也就是说，当输入轴12和变速轴15以相同速度旋转时，无级变速器T的变速比被维持恒定。为了使输入轴12和变速轴15以相同速度旋转，只要以与输入轴12相同的速度驱动电动机24旋转即可。其原因是因为，虽然行星齿轮机构25的第1齿圈30与输入轴12连接并以与该输入轴12相同的速度旋转，然而当以与其相同的速度驱动电动机24时，太阳齿轮28和第1齿圈30以相同速度旋转，因而行星齿轮机构25处于锁定状态，整体一体旋转。结果，与一体旋转的第1齿圈30和第2齿圈31连接的输入轴12和变速轴15一体化，不进行相对旋转而以相同速度旋转。
当使电动机24的转速相对于输入轴12的转速增加或减少时，与输入轴12联结的第1齿圈30和与电动机24连接的太阳齿轮28相对旋转，因而行星架27相对于第1齿圈30旋转。此时，由于相互啮合的第1齿圈30和第1小齿轮29a的齿数比与相互啮合的第2齿圈31和第2小齿轮29b的齿数比稍许不同，因而与第1齿圈30连接的输入轴12和与第2齿圈31连接的变速轴15相对旋转。
这样，当变速轴15相对于输入轴12旋转时，使齿圈19b与各变速单元14的小齿轮17啮合的偏心盘19的偏心凹部19a、19a由与输入轴12一体的偏心凸轮18的引导部18a、18a引导而旋转，偏心盘19的中心O2相对于输入轴12的轴线L的偏心量ε变化。
图7的(A)示出变速比最小的状态(变速比：TD)，此时，偏心盘19的中心O2相对于输入轴12的轴线L的偏心量ε成为与从输入轴12的轴线L到偏心凸轮18的中心O1的距离d和从偏心凸轮18的中心O1到偏心盘19的中心O2的距离d之和即2d相等的最大值。当变速轴15相对于输入轴12旋转时，偏心盘19相对于与输入轴12一体的偏心凸轮18旋转，从而如图7的(B)和图7的(C)所示，偏心盘19的中心O2相对于输入轴12的轴线L的偏心量ε从最大值的2d逐渐减少而变速比增加。当变速轴15进一步相对于输入轴12旋转时，偏心盘19进一步相对于与输入轴12一体的偏心凸轮18旋转，从而如图7的(D)所示，最终，偏心盘19的中心O2与输入轴12的轴线L重合而偏心量ε为零，变速比处于最大(无限大)的状态(变速比：UD)，对输出轴13的动力传递被阻断。
图8的(A)示出偏心盘19的中心O2相对于输入轴12的轴线L的偏心量ε为最大值2d的最小变速比的状态(变速比：TD)，偏心凸轮18的中心O1相对于输入轴12的轴线L的偏心方向(图中向上)与偏心盘19的中心O2相对于偏心凸轮18的中心O1的偏心方向(图中向上)为相同方向。此时，偏心盘19的重心位置G与偏心凸轮18的中心O1一致。
图8的(B)示出偏心盘19的中心O2相对于输入轴12的轴线L的偏心量ε为最小值零的最大变速比的状态(变速比：UD)，偏心凸轮18的中心O1相对于输入轴12的轴线L的偏心方向(图中向上)与偏心盘19的中心O2相对于偏心凸轮18的中心O1的偏心方向(图中向下)为相反方向。此时，偏心盘19的重心位置G与偏心凸轮18的中心O1一致。
也就是说，根据本实施方式，由于偏心盘19的重心位置G与偏心凸轮18的中心O1一致，因而即使偏心盘19伴随变速比的变更而围绕偏心凸轮18的中心O1进行偏心旋转，该偏心盘19的重心位置G也始终存在于偏心凸轮18的中心O1上，输入轴12的轴线L与偏心盘19的重心位置G之间的距离不会从恒定值d变化。
当假定伴随变速比的变更从输入轴12的轴线L到偏心盘19的重心位置G的距离变化时，偏心盘19的围绕输入轴12的惯性力矩根据所述距离的增加而增加，根据所述距离的减少而减少，因而存在输入轴12的旋转负载伴随变速比的变更而变动从而发生振动的可能性。然而，根据本实施方式，即使变更变速比，偏心盘19的围绕输入轴12的惯性力矩也不变化，因而可将输入轴12的振动抑制到最小限度。
并且，由于偏心盘19相对旋转自如地被支撑在偏心凸轮18上，因而如果假定偏心盘19的重心位置G不与偏心凸轮18的中心O1一致，则当输入轴12的转速增加或减少时，偏心盘19要以惯性力围绕偏心凸轮18相对旋转，其力矩从偏心盘19的齿圈19b经由小齿轮17被传递到变速致动器23的电动机24，因而存在不需要的转矩作用于电动机24而使变速控制的精度下降的可能性。
然而，根据本实施方式，由于偏心盘19的重心位置G与偏心凸轮18的中心O1一致，因而即使输入轴12的转速增加或减少，也不产生偏心盘19要以惯性力围绕偏心凸轮18相对旋转的力矩，由此，可防止不需要的转矩作用于电动机24上，可确保变速控制的精度。
第2实施方式
下面，根据图9说明本发明的第2实施方式。
在第1实施方式中，通过在偏心盘19上形成挖除凹部19c、19c，使偏心盘19的重心位置G与偏心凹部19a、19a的中心O1一致，然而在第2实施方式中，通过在偏心盘19中的与挖除凹部19c、19c相反的一侧进一步突出设置一对增重部19e、19e，使偏心盘19的重心位置G与偏心凹部19a、19a的中心O1一致。将增重部19e、19e分割成2个是为了避免其干扰滚子轴承32或连杆33。
根据本实施方式，即使在仅形成挖除凹部19c、19c都不能使重心位置G充分移动的情况下，可使用增重部19e、19e使偏心盘19的重心位置G进一步移动，使其与偏心凹部19a、19a的中心O1一致。当然，可以废弃挖除凹部19c、19c，仅使用增重部19e、19e来使偏心盘19的重心位置G与偏心凹部19a、19a的中心O1一致。
根据本实施方式，与第1实施方式一样，可使用简单的结构调整偏心盘19的重心位置G。
以上，对本发明的实施方式作了说明，然而本发明能够在不脱离其宗旨的范围内进行各种设计和变更。
例如，本发明的驱动源不限定于实施方式的发动机E，可以是电动机等其它驱动源。
并且，本发明的挖除部不限定于实施方式的挖除凹部19c，可以是贯通偏心盘19的挖除孔。
并且，本发明的增重部19e无需一定与偏心盘19一体形成，可以使用单独部件构成并固定在偏心盘19上。
Claims (5)
1.一种无级变速器，其具有：
偏心凸轮(18)，其在偏心状态下固定地设置在与驱动源(E)连接的输入轴(12)的外周；
偏心盘(19)，其在偏心状态下以能够相对旋转的方式被支撑在所述偏心凸轮(18)的外周；
变速轴(15)，其同轴地嵌合在所述输入轴(12)的内部并使所述偏心盘(19)相对于所述偏心凸轮(18)偏心旋转；
单向离合器(36)，其设置在输出轴(13)的外周；以及
连杆(33)，其两端与所述偏心盘(19)和所述单向离合器(36)连接并进行往复运动，
所述无级变速器将所述输入轴(12)的旋转经由所述连杆(33)和所述单向离合器(36)间歇地传递到所述输出轴(13)，并通过所述变速轴(15)使所述偏心盘(19)相对于所述输入轴(12)的轴线(L)的偏心量(ε)变化来变更变速比，
所述无级变速器的特征在于，
所述偏心盘(19)的重心位置(G)与该偏心盘(19)相对于所述偏心凸轮(18)的偏心旋转中心(O1)一致，即使进行所述变速比的变更，从所述输入轴(12)的轴线(L)到该重心位置(G)的距离也不会变化。
2.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，所述变速轴(15)由变速致动器(23)驱动。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的无级变速器，其特征在于，为了使所述偏心盘(19)的重心位置(G)与该偏心盘(19)相对于所述偏心凸轮(18)的偏心旋转中心(O1)一致，在所述偏心盘(19)上设置有挖除部(19c)。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的无级变速器，其特征在于，为了使所述偏心盘(19)的重心位置(G)与该偏心盘(19)相对于所述偏心凸轮(18)的偏心旋转中心(O1)一致，在所述偏心盘(19)上设置有增重部(19e)。
5.根据权利要求3所述的无级变速器，其特征在于，为了使所述偏心盘(19)的重心位置(G)与该偏心盘(19)相对于所述偏心凸轮(18)的偏心旋转中心(O1)一致，在所述偏心盘(19)上设置有增重部(19e)。
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