CN103890455B

CN103890455B - 过夹紧保护方法及其夹紧机构

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Publication number: CN103890455B
Application number: CN201280052687.2A
Authority: CN
Inventors: S.博杜安; P.奥库洛夫; A.布劳因; C.麦克马洪; D.高蒂尔罗伊; F.梅西尔; J-R.德斯穆勒斯; K.休斯顿; M.格廷; P.西尔加涅; P.雷蒙德
Original assignee: Transmission CVT Corp Inc
Current assignee: Transmission CVT Corp Inc
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2032-08-03
Also published as: US10006543B2; WO2013029147A1; US20140257655A1; BR112014004153A2; EP2748486A1; JP2014524551A; CN103890455A; EP2748486A4

Abstract

一种其中自旋因子在表中查询的方法；本文描述了测量滑动系数以及调整夹紧压力来实现设置在所希望的范围内的滑动/自旋比。根据另一方面，还描述了使用纵向可移动接触点的主动机械夹紧机构。

Description

过夹紧保护方法及其夹紧机构

技术领域

本公开总体涉及环面传动的无级变速器。更具体地，本公开涉及防止过夹紧这种变速器且机械地控制施加至这种变速器的夹紧压力的方法及夹紧机构。

背景技术

环面传动的无级变速器(以下统称为“CVT”)在本领域中被认为是公知的。因此，这样的CVT的运行在本文中将仅作简要讨论。

一般而言，CVT设置有具有环形表面的传动盘、同样具有环形表面且面向传动盘环形表面的从动盘，两盘通过与它们相应环形表面接触的辊而连接。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，因为该角度决定了辊接触环形表面所在的径向位置。

这样的CVT需要某种预加载机构来迫使传动盘和从动盘朝向彼此，以提供盘与辊之间的预定的最小摩擦。压力施加机构，也被称为夹紧机构，通常还用于增加压缩盘朝向彼此的压力，因此增加了当CVT在使用中时盘与辊之间的压力。

已经发现，在CVT配置中，夹紧力对CVT部件的寿命特别是对盘具有影响。换句话说，过夹紧可能会损害到CVT的寿命。

还已经发现，为了防止滑动，须施加足够的夹紧力，以确保在辊与盘之间存在足够的摩擦。滑动量通常被确定为传动表面与从动表面之间的线性速度的差异。

自旋(spin)被定义为相对彼此接触的两个表面的枢转或旋转运动。当两个弯曲的或圆形的体被压在一起时，在接触点形成椭圆。因为这两个体不绕着同一轴线旋转，并且由于接触的平面可能处在相对于这两个体的旋转轴线的各种位置，所以第一体的接触椭圆将会处于相对第二体的接触椭圆的旋转或枢转运动。处于接触的两个椭圆的此相对旋转运动被称为自旋。

已经发现，通过提供约0.8的滑动/自旋比，该接触具有最高效的动力传递。在每个接触中，由于滑动而存在速度损失，并且由于自旋而存在扭矩损失。在滑动与自旋的比率为约0.8时，每个损失的比例最小，得到最好的效率。在自旋率越大时，扭矩损失以比滑动损失减小更大的比率增加，并且随后降低效率。在滑动率越大时，这是相反的，由于滑动的功率损失大于由于降低自旋的扭矩损失的减少。

附图说明

在附图中：

图1是根据说明性实施例的用于防止过度夹紧的方法的框图；

图2是根据说明性实施例的设置有主动(active)夹紧机构的双腔全环形CVT的正视图；

图3是从夹紧机构侧观看的图2 CVT的一部分的分解透视图；

图4是从传动盘侧观看的图2 CVT的一部分的分解透视图；

图5是图2CVT的端视图；

图6是沿图5中线6-6的剖视图，示出了处于最大夹紧位置的主动夹紧机构；

图6A是图6的一部分的放大的部分；

图7是沿图5中线6-6的剖视图，示出了处于最小夹紧位置的主动夹紧机构；

图7A是图7的一部分的放大的部分；

图8是当夹紧机构处于静止状态时夹紧机构的一部分的剖视图；以及

图9是类似于图8的剖视图，示出了处于运行中的夹紧机构。

具体实施方式

目的总体上是提供一种改进的过夹紧保护方法及夹紧机构，以控制施加至机械的扭矩的量。

用词“一”或“一个”当与在权利要求书和/或说明书中的术语“包括”结合使用时可以指“一个”，但是其与“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”可以指至少第二个或更多。

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。

术语“大约”用来表示值包括用于被用来确定该值的装置或方法的误差的固有变化。

应当指出的是，术语“原动机”在本文中以及在所附权利要求书中被解释为内燃机、涡轮发动机、或者任何其他机械动力产生元件、组件或机构。

应当指出的是，虽然术语“CVT”(代表无级变速器)在本文中通常用于指双腔全环形CVT，但是这种表达在本文中以及在所附权利要求书中被解释为任何类型的环形CVT，比如例如半环形CVT和单腔环型CVT。

应当指出的是，术语“超速传动”在本文用于CVT的上下文中时在本文中以及在所附权利要求书中被解释为其中CVT比使得CVT输出速度高于CVT输入速度的条件。

应当指出的是，术语“低速传动”在本文用于CVT的上下文中时在本文中以及在所附权利要求书中被解释为其中CVT比使得CVT输出速度低于CVT输入速度的条件。

通过阅读说明性实施例的以下非限制性描述，过度夹紧的保护方法及其夹紧机构的其他目的、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照附图给出的。

根据第一方面，提供了一种用于防止过度夹紧CVT的方法，所述方法包括：

构造根据特定CVT配置的几何的自旋表；

测量CVT的输入扭矩；

读取自旋因子表，以确定相对于瞬时辊位置及所施加的夹紧的自旋因子；

确定所希望的滑动系数来实现设置在所希望的范围内的滑动/自旋比；以及

调整夹紧压力来实现所希望的滑动系数。

根据另一方面，提供了一种用于设置有纵向传动轴、传动盘以及从动盘的CVT的主动夹紧机构，压力施加机构包括：

可在传动轴上纵向移动的压力施加元件；所述压力施加元件具有配置成与所述传动盘与从动盘之一接触的第一表面和包括至少三个V形双斜面的相对表面；

安装至所述纵向传动轴以便纵向地固定到其上的辅助元件；所述辅助元件具有面向包括至少三个V形双斜面的压力施加元件的表面；

至少三个球轴承，其介于所述压力施加元件和辅助元件的V形斜面之间；

纵向可变位置传动组件，其配置成以由其中输入齿轮的纵向位置所确定的比例将扭矩传递至所述压力施加元件及辅助元件；所述压力施加元件与辅助元件之一绕着所述传动轴自由旋转，且所述压力施加元件与辅助元件中的另一个安装至传动轴以便防止绕其旋转；

由此，施加至所述压力施加元件的扭矩部分通过在压力施加元件和辅助元件的面对的V形双斜面中的至少三个球轴承的小圆周位移导致施加至所述传动盘与从动盘之一的压力。

一般而言，说明性实施例描述了一种其中自旋因子在表中查询的方法；测量滑动系数以及调整夹紧压力来实现设置在所希望的范围内的滑动/自旋比。根据另一方面，还描述了使用纵向可移动接触点的主动机械夹紧机构。

自旋因子由辊、凸缘、腔中辊的角度位置的几何、由夹紧压力、由辊和盘的旋转速度以及由形成在辊与凸缘之间的接触点的椭圆的尺寸确定。因此，可以为腔中辊的每个角度位置计算自旋因子的表，作为所施加的夹紧力的函数。

因此，滑动系数是可用于控制CVT以便提高其整体效率的变量。因此，表可以凭经验或以其他方式构造成确定对于辊的每个角度位置所需的滑动的量，以实现所希望的滑动/自旋比。

正如将很容易被本领域技术人员所理解，可以通过测量盘和辊的旋转速度来测量滑动系数。

影响滑动的夹紧力因此可通过可以迅速改变施加到CVT的盘上的纵向夹紧压力的主动夹紧系统而被控制。因此，对于腔中辊的给定的角度位置来说，由于自旋是已知的，所以夹紧力被产生以使所测得的滑动至一个值，比如使滑动/自旋比至约0.8。

附图中的图1示意性地示出了根据说明性实施例的过夹紧方法。一旦自旋表根据特定CVT配置的几何被构造，则步骤1包括测量CVT的输入扭矩来计算所施加的夹紧力。在步骤2中，读取自旋因子表，以确定相对于瞬时辊位置及所施加的夹紧力的自旋因子。然后，在步骤3中，确定所希望的滑动系数。步骤4包括调整由主动夹紧机构所产生的夹紧压力，以实现所希望的滑动系数。步骤4周期性地重复，以确保滑动系数保持稳定。每次修改辊位置时以及每次修改所施加的扭矩时步骤1至4重复。

一般而言，根据说明性实施例的主动夹紧机构产生可控制的纵向夹紧力，其通过传递从原动机向其中所接收的旋转扭矩的可控制部分来机械地施加压力到CVT的盘上。

下面转到附图中的图2，将对包括根据说明性实施例的主动夹紧机构12的双腔环面传动的CVT10进行说明。

环面传动的CVT10包括第一和第二传动盘16和18安装至其用于随其旋转的纵向轴14(以虚线示出)。具有带齿的外表面的从动盘20可转动地安装至轴14，例如通过轴承(未示出)。三个辊22设置在第一传动盘16与从动盘20之间，而三个辊24设置在第二传动盘18与从动盘20之间。纵向轴14通过轴承26安装至壳体(未示出)。预加载张紧螺母28和主动夹紧机构12安装在轴14的相对纵向端部附近。

本领域技术人员很容易理解的是，双腔环面传动的CVT10仅示意性地示于图2中。实际上，为了清楚起见，许多子系统比如例如壳体和辊导向子系统未显示，并且由于它们对本文所描述的主动夹紧机构的结构及操作没有影响。

下面转到附图中的图3和4的分解视图，将对主动夹紧机构12和预加载机构30进行说明。

主动夹紧机构12包括压力施加元件32、以轴传动元件34的形式的辅助元件、安装在保持架38中并设置在压力施加元件32与轴传动元件34之间的多个球轴承36。可从图3中看出，对于每个球轴承36来说，面向轴传动元件34的压力施加元件32的表面包括球轴承接收V形双斜面33。同样地，可从图4中看出，对于每个球轴承36来说，面向压力施加元件32的轴传动元件34的表面包括球轴承接收V形双斜面35。

纵向可变位置传动组件40将原动机(未示出)互连至CVT10。更具体地，传动组件40包括带齿的传动元件(未示出)可连接至其的纵向可移动齿轮42和用来使齿轮42纵向移动的子组件44。

子组件44包括配置成通过紧固件孔48固定地安装至壳体(未示出)的内螺纹套筒46；与固定套筒46相啮合的外螺纹内套筒50；与内套筒50相关联的外套筒52以及将所述内外套筒可转动地安装至齿轮42的轴承54。这些元件的组件更清楚地示于图6中。

因此，外套筒52的旋转促使内套筒50通过其与固定套筒46的螺纹关系而纵向移动，且因此促使齿轮42纵向移动。下面将对此纵向移动的目的进行说明。应当指出的是，本领域技术人员将能够提供使外套筒52充分旋转的机构。

当然，子组件44的性质可以通过本领域技术人员修改成配置为可控制地且相对地使齿轮42纵向地相对于压力施加机构12的其他元件移动的任何其他机构。例如，可以使用叉组件和线性致动器或液压机构。

可从图3和图4中更好地看出，齿轮42是两件式齿轮并且一体地包括设置有多个孔58的内部环56。两个O形环通道60、62配置成分别接收其中的O形环64和66。

设置有配置成配合在孔58中的带凸缘的孔70的塑料保持架68设置在齿轮42内。带凸缘的孔70配置成接收扭矩传递元件72。可从图6A中更好地看出，每个扭矩传递元件72包括中央圆筒形部分74、插在轴传动元件34的孔78中的第一半球形端部76以及插在压力施加元件32的孔82中的第二半球形端部80。

还提供了金属保持架84，其设置有允许扭矩传递元件72通过其中的孔86。金属保持架84的目的在于纵向维持保持架68抵靠着齿轮42。

返回至图3，主动夹紧机构12还包括安装至压力施加元件32的减少摩擦盘86和设置在压力施加元件32与轴传动元件34之间的防止磨损套筒88。

还包括图1的预加载螺母28的预加载机构30包括贝氏垫圈90、贝氏垫圈定心元件92、减少摩擦盘94以及垫圈96。面向减少摩擦盘94的贝氏垫圈定心元件92及垫圈96的表面被抛光，以便减少通常由黄铜制成的减少摩擦盘94的磨损。

本领域技术人员要理解的是，通过拧紧预加载螺母28，贝氏垫圈90被压缩，并且因此从中产生预加载的夹紧力。

第一键(未示出)与轴14的键槽(未示出)配合，以防止第一传动盘16相对于轴14旋转，而第二键(未示出)与轴14的键槽(未示出)配合，以防止轴传动元件34旋转到轴14上。

下面转到图6和6A，它们示出了处于其最大夹紧位置的主动夹紧机构12，下面将对该主动夹紧机构的操作进行说明。

如上所述，来自原动机(未示出)的扭矩通过齿轮42和传动带(未示出)被传递至CVT10。由于齿轮42未连接至轴4，所以扭矩必须通过主动夹紧机构12以被传递至CVT10。

当外套筒52已被旋转成使得齿轮42处于图6和6A所示的位置时，齿轮42的内部环56与压力施加元件32成直线地纵向定位，可在图6A中更好地看出。因此，扭矩从齿轮42流至靠近压力施加元件32的每个扭矩传递元件72的中央圆筒部分74的一部分。因此，扭矩的主要部分将从扭矩传递元件72流至压力施加元件32。当然，通过半球形端部76与轴传动元件34的互连，扭矩的一部分由扭矩传递元件72被直接传递至轴传动元件34。

图8示出了CVT未使用时的主动夹紧机构12的一部分。更具体地，图8示出了球轴承36处于静止状态，即它们定位成静止于V形双斜面33和35的“底部”中。因此，距离“B”尽可能地小。

图9示出了扭矩被施加至带齿的齿轮42即CVT10处于使用中时的主动夹紧机构12的一部分。当是这种情况时，扭矩由扭矩传递元件72通过连接至齿轮42而被传递至压力施加元件32。此扭矩在图9中由箭头100表示。由压力施加元件32检测且被施加至其的扭矩迫使元件32旋转。该旋转有角度地使压力施加元件32相对于轴传动元件34移动，因为轴传动元件34被固定地安装至轴14(未示出)。因此，球轴承36未留在V形双斜面33和35的底部，而是沿着斜面33和35的一侧移动，直到减少摩擦元件86的外表面与盘16接触。因此，压力施加元件32将夹紧压力施加至盘16。

返回至图6和6A，齿轮42的这个位置是发生最大夹紧的位置，因为扭矩的主要部分通过压力施加元件32传递，因此产生重要的纵向夹紧压力。

下面参照图7和7A，对最小夹紧压力的位置进行说明。

从这些图中可以看出，外套筒52已被旋转成使齿轮42在箭头104的方向上移动。因此，可从图7A中更好地看出，齿轮42的内部环56未与压力施加元件32成直线地纵向定位，而是至少部分地与轴传动元件34成直线。因此，扭矩从齿轮42流至靠近轴传动元件34的每个扭矩传递元件72的中央圆筒部分74的一部分。因此，扭矩的主要部分将从扭矩传递元件72流至轴传动元件34。当然，扭矩的一部分由扭矩传递元件72被直接传递至压力施加元件32，但扭矩的这一部分小于当齿轮42被定位成如图6、6A所示时。因此，由于更少的扭矩由压力施加元件32传递，所以更少的夹紧压力由元件32产生。

本领域技术人员要理解的是，齿轮42及因此内部环56的移动范围可以根据由CVT所需的夹紧压力的特定范围进行设计。

虽然齿轮42的最大和最小夹紧压力位置已在上文讨论并且在附图中示出，但是齿轮42的许多中间位置是可能的，以产生不同的纵向夹紧压力。这些位置通过旋转子组件44的外套筒52来因此纵向地移动齿轮42而被实现。

如将被本领域技术人员很容易地理解，虽然主动夹紧机构在本文中已被描述为用来控制滑动系数以实现所希望的滑动/自旋比，但是主动夹紧机构可用于总体机械地控制施加至CVT的夹紧压力。

应当理解的是，过夹紧保护方法及其夹紧机构并不限于其应用至在附图中所示及上文所述的构造和部件的细节。过夹紧保护方法及其夹紧机构能够用于其他实施例并且能够以各种方式实行。还应当理解的是，本文所使用的措辞或术语是为了说明而非限制的目的。因此，尽管通过说明性实施例在上文已对过夹紧保护方法及其夹紧机构进行了说明，但是在不脱离本主题发明的精神、范围以及本质的情况下，可以对其进行修改。

Claims

1.一种用于防止过度夹紧CVT的方法，所述方法包括：

构造根据CVT配置的几何的自旋表；

测量CVT的输入扭矩；

调整夹紧压力来实现所希望的滑动系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述夹紧压力调整周期性地重复，以确保所述滑动系数保持稳定。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，在每次修改辊位置时，重复测量、读取、确定以及调整动作。

4.一种用于设置有纵向传动轴、传动盘以及从动盘的CVT的主动夹紧机构，压力施加机构包括：

可纵向移动至传动轴上的压力施加元件；所述压力施加元件具有配置成与所述传动盘与从动盘之一接触的第一表面和包括至少三个V形双斜面的相对表面；

5.根据权利要求4所述的主动夹紧机构，还包括预加载机构。

6.根据权利要求5所述的主动夹紧机构，其中，所述预加载机构是可调整的。

7.根据权利要求4所述的主动夹紧机构，其中，所述压力施加元件与所述CVT的传动盘和从动盘之一形成一体。

8.根据权利要求4所述的主动夹紧机构，其中，所述至少三个球轴承包括12个球轴承。

9.根据权利要求4所述的主动夹紧机构，其中，所述压力施加元件的第一表面配置成接触所述传动盘。

10.根据权利要求4所述的主动夹紧机构，其中，所述球轴承安装在保持架中。

11.根据权利要求4所述的主动夹紧机构，其中，所述CVT是双腔全环面传动的变速器。

12.根据权利要求4所述的主动夹紧机构，其中，所述纵向可变位置传动组件包括纵向可移动的输入齿轮，其包括设置有多个孔的整体内部环；塑料保持架，其设置有配置成配合到所述孔中的带凸缘孔；扭矩传递元件，其安装在所述带凸缘孔中；每个扭矩传递元件包括中央圆筒形部分、插在所述辅助元件的孔中的第一半球形端部以及插在所述压力施加元件的孔中的第二半球形端部；所述齿轮的纵向运动使所述整体内部环移动，其反过来使接触点在所述环与扭矩传递元件之间移动，以改变传送至所述压力施加元件及辅助元件的扭矩的比例。

13.一种包括根据权利要求4所述的主动夹紧机构的CVT。