CN104321560A - 连续可变环面传动装置 - Google Patents

Abstract

在环面变速器中，多个滚动元件（20，22）在相应接触区域处驱动接合于输入和输出座圈（10，14）。每个滚动元件（20，22）被安装在托架组件（26）上以便绕滚动轴线旋转，并且绕倾斜轴线自由枢转，该倾斜轴线与滚动轴线垂直且在辊中心处与滚动轴线相交地穿过滚动元件（20，22），其中倾斜轴线的改变导致变速器比的改变，该变速器比是座圈的旋转速度的比。倾斜轴线被设置在距垂直于变速器轴线（V）的平面（P）的公知为后倾角（见图4）的角度处。每个托架组件（26）能够导致滚动元件（20，22）的运动，其带有绕俯仰轴线（A，B）的旋转分量。俯仰轴线被定义成穿过辊中心且穿过接触区域。使辊元件（20，22）俯仰导致它们倾斜，从而改变传动装置比。

Description

连续可变环面传动装置

技术领域

发明涉及变速器。更具体地，本发明涉及作为机械传动装置系统的部件的变速器。

背景技术

在这种背景下，变速器是传动装置部件，其互连两个可旋转元件，从而当旋转时这两个元件具有由一个比（被称为“变速器比”）关联于彼此的旋转速度，该比能够以基本无级的方式在最小变速器比和最大变速器比之间变化。

全环面变速器

各种变速器被公知为“全环面”变速器。在全环面变速器中，每个可旋转元件被连接到变速器内的相应座圈，以致每个可旋转元件被固定成随其座圈旋转并且以致座圈绕公共轴线（"变速器轴线"）旋转。每个座圈具有一个工作表面，其被设置成使得工作表面沿平行于变速器轴线的方向面向彼此。弧形横截面的环状凹槽被形成在每个工作表面内、与变速器轴线同轴。凹槽相对于变速器轴线具有基本相同半径（"环面半径"），并且被设置成使其横截面位于共同假想圆上，该圆的平面与变速器轴线相交并且该圆的中心处于平行于工作表面且等距地位于工作表面之间的平面（“中心平面”）内。通过绕变速器轴线延长假想圆，勾勒了假想环面，工作表面占据了环面的边界的相反区域。因此，座圈的工作表面之间的空间被称为"环面腔"。

在环面腔内提供多个滚动元件。每个滚动元件具有与两个座圈的相应工作表面产生接触（下文讨论的主题）的滚动表面。每个滚动元件被承载在相应托架内，以致其能够相对于托架绕滚动轴线旋转，滚动表面居中在该滚动轴线上。

一个所述座圈（在本讨论中所谓的"输入座圈"）相对于托架的旋转导致每个滚动元件旋转，并且这又导致转矩沿与输入座圈旋转相反的方向被施加到另一座圈（在本讨论中所谓的"输出座圈"）。如果允许输出座圈响应于所施加的转矩旋转，则其将沿与输入座圈旋转相反的方向旋转。在这种旋转期间，每个滚动元件将绕在相应工作表面上勾勒的相应圆形接触环面接触输入座圈和输出座圈。如果这两个轨迹具有相同半径（轨迹的半径被大体称为"接触半径"），则输出座圈和输入座圈将具有相同旋转速度（但是沿相反方向）。然而，如果在输入座圈上的接触半径（"输入半径"）不等于输出座圈上的接触半径（"输出半径"），则输出座圈的速度将大于或小于输入座圈的速度。大体而言，变速器比将等于输入半径与输出半径的比。

每个托架被构造成使得滚动轴线能够被移动以改变输入和输出半径，这种移动被称为"倾斜"。至少当变速器操作处于平衡条件时，输入和输出半径关于环面半径被对称地布置。

上述描述涉及工作表面和滚动元件之间的接触。然而，这是一种简化形式。环面变速器的大部分实施例通过使用牵引驱动器来操作。也就是说，工作表面和滚动元件至少部分浸入牵引流体中。这具有当其压力超过阈值时快速增加的粘性的性质。随着座圈旋转，牵引流体被吸入在滚动元件和工作表面之间形成的间隙，以便在滚动表面和工作表面之间产生薄的牵引流体层，因此字面上讲，它们之间没有接触。为了实现令人满意的牵引驱动器，施加末端负荷，这会沿变速器轴线朝向彼此促动座圈。末端负荷被优化成平衡提供充分的加载来在工作表面和滚动表面之间的界面处产生适度牵引但是又不足以损害变速器的效率和耐久的需求。在许多实施例中，座圈可以响应于末端负荷沿变速器轴线产生轻微运动。然而，变速器也可以通过使用在工作表面和滚动元件之间的摩擦驱动来实现，并且本发明可应用于使用任意内部驱动设置的实施例。

在上述的全环面变速器的总体设置中，考虑到托架的控制、安装和运动自由度、座圈的数量和构造、滚动元件的数量和构造等等，可以产生大量变型。

在对上述变速器的一种改进中，每个滚动元件被彼此接触的两个滚动元件构成的系列替代。因此，每个滚动元件接触一个工作表面和另一个滚动元件。这种设置相比于上述设置具有多种优点和多种缺点，但是在此将不进行讨论。应该注意，在结合这种改进的变速器中，两个滚动绕变速器轴线沿相同方向转动。

使用术语"输入"和"输出"来定义座圈不应该被看作是与这些部件有关的功能性或结构性限定，它们仅是标记。变速器可以在操作中完全对称。它们将通常被选择成在具体背景下提供简明且可理解的描述。例如，在车辆的传动装置的情况下，输入将通常被连接到原动机，并且输出将通常被连接到最终传动系统以便表明流过变速器的动力的正常方向。然而，将理解的是，当车辆处于超速条件时，发动机制动将实际导致动力从变速器的输出流向输入。

在本说明书的剩余部分，除非上下文另有指明，否则术语“变速器”将指代上述全环面变速器。

变速器控制

存在两种主要策略来控制变速器：转矩控制和比控制。

转矩控制在多速传动装置中没有直接等效的，这是因为其依赖由于变速器性质导致的特征。已经在许多公开物中描述了转矩控制，例如WO-A-2010/070341中涉及图1至图3的那些部件，并且将以使得本发明能够被理解所需的方式仅简要描述转矩控制。

转矩控制依赖具有多个设计特征的变速器：

-每个托架具有绕反作用轴线旋转的自由度，该反作用轴线相对于中心平面倾斜一个小角度；以及

-每个托架能够抵抗由致动器施加到其上的力而沿反作用轴线轴向运动。

注意到，这些需求中的第一需求意味着在转矩控制下，倾斜角度不由致动器直接控制。

每个座圈向每个滚动元件施加力，其作用于与工作表面相切的方向上。因此，每个致动器必须提供相等且相反的切向力，以便维持对应的滚动元件的滚动轴线沿反作用轴线静止。如果致动器所施加的力变化，则作用在托架上的力会变得不平衡，从而滚动轴线将运动。变速器的几何构型被构造成（通过使用在此将不被讨论的考量）使得在沿反作用轴线运动时，绕反作用轴线产生导致托架旋转的耦合。这改变倾斜角度并且因此改变变速器比，从而减少作用在托架上的力的不平衡。托架将因此朝向力会返回至平衡的新倾斜角度运动。由于变速器的几何构型的原因，托架组件沿其反作用轴线运动并且绕其倾斜轴线旋转，以致它们适应输入和输出座圈的速度比。

比控制特别类似于具有多个离散的间隔开的比的传动装置的控制。在比控制设置中，辊和托架位移借助于不响应辊托架所经受的反作用力的手段被控制。比控制的基本运行原理是，控制系统确定实现理想工况所需的变速器比，并且操作致动器以移动托架以使得直接导致滚动轴线倾斜到实现目标比所需的角度。

发明内容

如果通过直接改变托架的倾斜而没有其他运动来获得比控制，则单侧效应是滚动元件和工作表面之间的接触点径向运动穿过工作表面。这仅能够通过在接触点的区域内剪切牵引流体来实现，这将被称为高度粘性的。因此，必须被供应到致动器以实现这样的直接控制致动的动力水平是显著的并且会需要昂贵的致动机构来递送所需力和冲程。本发明的目标是提供一种设置，其能够通过使用小致动动力并且因此需要低成本致动器来控制滚动元件。

为此，本发明提供一种变速器，其包括：

均具有工作表面的输入座圈和输出座圈以及被限定在所述工作表面之间的环面腔，所述座圈被同轴地安装成绕变速器轴线旋转；

多个滚动元件，其在相应接触区域处被置于工作表面之间并且与其驱动接合，每个滚动元件被安装在托架组件上以便绕滚动轴线旋转，每个托架绕倾斜轴线自由枢转，该倾斜轴线与滚动轴线垂直且在辊中心处与滚动轴线相交地穿过滚动元件，其中倾斜轴线的改变导致变速器比的改变，该变速器比是座圈的旋转速度的比；其中

每个辊托架组件能够导致枢转运动，这个枢转运动导致所述滚动元件的俯仰角的变化，所述俯仰角绕俯仰轴线，该俯仰轴线穿过所述辊中心且穿过所述接触区域；

所述变速器进一步包括控制构件，其可操作以导致相应辊托架承受所述枢转运动从而改变所述俯仰角，因此驱使所述多个滚动元件绕其倾斜轴线枢转且因而提供变速器比的改变；以及

反作用构件，其操作性地联接到所述多个滚动元件以致其承受来自所述环面腔内的所述滚动元件的反作用转矩。

俯仰轴线穿过接触区域的设置确保了绕俯仰轴线的旋转或旋转分量包含在接触点处相对于盘的旋转改变但不包含接触半径的显著改变。因此，其不是本身导致变速器比的显著变化，并且不导致在工作表面之上接触区域的现在平移运动，从而最小化改变俯仰角所需的功。这允许通过小致动力实现变速器比的改变，这需要致动器具有小功率且因此具有小成本。

通过考虑滚动元件的滚动表面和输入或输出工作表面之间的接触区，能够理解改变俯仰角的效果。接触区中心处在工作表面上的点必须必要地随着与变速器轴线相切的速度而运动。如果俯仰角是0并且滚动元件处于0度倾斜角，即对应于-1.0的变速器比，则在接触区的中心处滚动表面上的点也将与变速器轴线相切的速度而运动。然而，改变俯仰角在滚动表面上点的速度矢量旋转的效果，以致其获得指向或背离（取决于俯仰方向）变速器轴线的分量。这进而导致作用在滚动表面上的力（通常由于牵引流体内的剪切力产生的），其驱使滚动元件的倾斜变化，倾斜变化是沿趋于减小俯仰角的方向的。因此，滚动元件将倾斜到渐进地接近新的平衡倾斜角。

提供反作用构件意味着反作用负荷不需要由控制构件承载。这允许控制构件的设计和实施具有更大的自由度。具体地，这种设置允许控制构件的加载被最小化，从而减少致动所述控制构件所需的动力。通常，反作用构件和致动构件没有共用部件，或者更具体地，致动构件中没有任何元件处于反作用转矩或反作用力的路径内。

反作用构件优选地完全独立于控制构件来承载反作用转矩。

反作用转矩通常全部或部分由与所述控制构件分离开的所述反作用构件承受。所述反作用构件可以被枢转地联接到每个滚动元件的中心。反作用构件可以被联接到滚动元件以致托架组件被约束于所述枢转运动。在优选设置中，所述反作用构件能够相对于变速器轴线沿径向运动并且可选地沿非径向方向可运动以致所述反作用构件平衡由所述环面腔内的每个滚动元件所产生的反作用负荷。变速器可以进一步包括阻尼器以便阻尼反作用构件相对于变速器轴线沿径向方向的运动。反作用构件可以包括机械末端止动件以便限制所述反作用构件相对于所述变速器轴线沿径向方向的运动。所述反作用构件可以被安装成响应由于盘至滚动元件的接触而导致的反作用转矩而绕所述变速器轴线旋转从而改变所述变速器比。例如，所述反作用构件可以被安装成响应预定水平以上的反作用转矩而绕所述变速器轴线旋转。这可以通过包括弹性器件的变速器实现，可以响应于反作用转矩抵抗该弹性器件来促动所述反作用构件。

每个托架组件可以被安装用于绕穿过所述相应滚动元件的中心的轴线的枢转运动并且可以可选地在径向远离该轴线的致动点处被致动以致所述托架扫掠通过居中在致动点上的弧形。每个致动点优选地沿与变速器轴线平行的方向偏离于变速器的中心平面，在这种情况下该偏移通常确定每个滚动元件和相关工作表面之间的后倾角。

在本发明的实施例中，后倾角通常在1度至40度的范围内，并且更优选地在4度至20度的范围内，这比典型转矩控制变速器所需的角度要小得多。小的后倾角减小了控制构件必须运动通过的冲程，因此能够实现较低成本的致动系统。

每个托架组件可以通过如下方式被约束于所述枢转运动：i）绕致动点与所述控制构件的耦合；以及ii）绕第二反作用点的耦合，其作用在所述滚动元件的旋转中心上或在所述中心和承受来自所述滚动元件的转矩的致动点之间的点处。

每个滚动元件及其相应托架组件可以一共具有四个接触点，所述接触点处于所述输入表面、所述输出表面、致动点和反作用点处以致所述滚动元件被约束在所述环面腔内其位置处但是滚动元件被安装成绕垂直于滚动元件的旋转轴线且也垂直于倾斜轴线的轴线进行俯仰运动并且自由转向到提供变速器比的变化的位置。所述控制构件可以适于通过平移运动提供致动。

所述控制构件可以在圆筒形表面的径向向外的位置处致动所述托架组件，其中该圆筒形表面与所述变速器轴线重合且相切于所述输入表面和输出表面中较大一个的外周。

相应的托架组件均可以被同时致动。变速器可以包括用于每个相应托架组件的致动器。变速器可以包括单个控制构件，托架组件被安装在所述控制构件上。

所述控制构件通常包括固定部件和操作性地联接到所述固定部件的可动部件，所述可动部件在与所述变速器轴线垂直的平面内可运动。所述控制构件的所述固定部件可以包括多个弧形槽，每个槽对应于相应托架，其中所述托架组件包括接合部件以用于所述托架组件沿其相应槽的滑动接合以致所述托架被约束于所述枢转运动。在本发明的实施例中，每个托架组件包括联接到所述控制构件的杆。

每个托架组件被优选地安装成使得滚动元件的滚动轴线相对于与变速器轴线垂直的平面倾斜，其中滚动元件绕被限定在滚动元件的中心和枢转接头之间的轴线自由旋转，该枢转接头相对于滚动元件的轴线径向地设置，枢转接头轴向偏离于环面腔的中心平面并且位于控制构件上或（在变速器包括反作用构件的情况下）反作用构件上。托架组件可以包括纵向延伸的托架杆和辊托架，滚动元件被旋转地安装在辊托架上且其沿杆的纵向轴线可旋转。每个滚动元件可以被穿过其中心的枢转接头安装在其各自的辊托架上，以致滚动元件绕其旋进轴线自由旋转。

所述控制构件可以相对于变速器轴线径向地运动并且可选地沿非径向方向可运动，以致所述控制构件平衡由所述环面腔内的每个滚动元件所产生的反作用负荷。所述控制构件可以操作性地联接到在穿过所述变速器轴线的平面的同一侧上的所述多个滚动元件。

在典型的实施例中，环面腔容纳两个滚动元件。

每个托架绕所述俯仰轴线的运动通过单个平移输入来优选地实现。这样的平移输入可以基本垂直于所述托架反作用力。这可选地允许来自托架的反作用被致动构件有效承受并且也可选地使得后倾角能够被偏移杆限定。可以借助于致动器，且优选地借助于针对变速器的所有辊托架的单个致动器，来实现平移输入。实施本发明的变速器可以包括动力器件以致动控制构件，其具有小于20W的功率输出，优选地小于10W的功率输出，且更优选地小于5W的功率输出。

在本发明的优选实施例中，由所述变速器的除绕俯仰轴线旋转之外的一个或更多个运动分量来导致所述托架绕所述俯仰轴线的运动。例如，托架绕所述俯仰轴线的这种运动可以排他地伴随有与所述俯仰轴线不重合的旋转运动分量。

本发明实施例可以扩展以提供具有多个环面腔的变速器。例如，实施本发明的变速器可以进一步包括：第二输入表面和面向所述第二输入表面以限定第二环面腔的第二输出表面；被置于所述第二输入和第二输出表面之间且与所述表面驱动接合的第二多个滚动元件，每个滚动元件被可旋转地安装在其相应托架组件上并且能够绕穿过所述滚动元件的中心的轴线倾斜以便改变所述变速器比并且被安装用于枢转运动从而导致所述滚动元件绕穿过所述滚动元件的中心且垂直于滚动元件的旋转轴线且也垂直于比改变轴线的轴线进行俯仰；控制构件，其用于致动所述每个托架组件以便俯仰所述相应滚动元件从而导致倾斜角度的变化和变速器比的变化；以及，操作性地联接到所述第一腔内的所述多个滚动元件的第一反作用构件以及可选地操作性地联接到所述第二腔内的所述第二多个滚动元件的第二反作用构件，以致所述第一和第二反作用构件承受由于所述相应滚动元件所导致的反作用负荷；以及负荷分担组件，其操作性地链接到所述第一和第二腔的所述反作用构件以致来自所述反作用构件的反作用转矩被平衡。

本发明的变速器具体有用于给辅助单元提供驱动。任意公知的辅助单元可以被包括本发明变速器的驱动装置驱动，但是变速器特别有利于用于增压器的驱动装置系统。合适地，驱动从内燃发动机通过驱动系统被传递到增压器，该驱动系统包括具有根据本发明的变速器的连续可变传动装置。这种增压器装置具体应用到客车和轻型越野车。在增压器驱动装置中使用变速器允许成本、复杂性和重量被保持在最小值。

本发明进一步提供用于内燃发动机的增压装置，其包括增压器，该增压器具有旋转驱动输入，传动装置，其具有从内燃发动机接收驱动的旋转驱动输入以及被连接到所述增压器的所述输入的旋转驱动输出，其中所述传动装置包括根据本发明的被操作性地连接在所述传动装置的所述输入和所述输出之间的变速器。

所述变速器适当地具有来自输入的以操作比被驱动的输出和可操作以设定所述变速器的所述操作比的控制器件。在一种实施例中，所述变速器具有带有两个辊的单个腔。

适当地，所述传动装置包括周转齿轮组。优选地，所述周转齿轮组是牵引驱动的周转齿轮组。在优选实施例中，所述周转齿轮组与所述变速器共享牵引流体。

增压器可以是任意公知类型的。优选地，所述增压器是离心增压器。

附图说明

现在参考附图将通过方式描述本发明实施例，附图中：

图1是包括本发明的特征的变速器的一部分的透视图；

图2是图1所示的变速器的所述部分的控制组件；

图3是图1所示的变速器的所述部分的俯视图；

图4是图1所示的变速器的所述部分的侧视图；

图5和图6是作为本发明的实施例的变速器的一部分的透视图和部分剖视图，所述变速器包括反作用构件；

图7是作为本发明的第二实施例的变速器的一部分的透视图，所述变速器具有双腔，所述双腔具有用于平衡所述腔之间的反作用转矩的负荷分担组件；

图8是作为本发明第四实施例的变速器的透视图，所述变速器具有双腔，所述双腔针对每个腔具有三个辊并且具有用于平衡腔之间的反作用转矩的负荷分担组件；

图9和图10是图8的变速器的轴向视图和俯视图；

图11是作为本发明第五实施例的变速器的一部分的透视图，所述变速器包括反作用构件和转矩感测元件；以及

图12是图11所示的变速器的所述部分的透视图，其中转矩正被反作用。

具体实施方式

当阅读实施例的描述时，应该对本说明书的背景技术部分中所提及的术语、解释和定义给予适当注意。

图1至图4示出了变速器的一部分的不同视图，其使用实施本发明的变速器的多种操作原理。变速器包括输入座圈10，其大体被成形为环体。输入座圈10具有内表面，具有拱形横截面的环状凹槽12被形成在该内表面内，以便提供输入座圈10的工作表面。变速器进一步包括基本类似于输入座圈10的输出座圈14，其仅在图4中以虚线示出。输入座圈10和输出座圈14被同轴地置于变速器轴线V上，且其工作表面面向彼此，因此在座圈10、14之间形成由其工作表面界定的环面腔。每个座圈10、14被安装成绕变速器轴线V旋转。

滚动元件在这种情况下是带有适当轮廓的外滚动表面的近似圆筒形辊20、22，其被设置成在环面腔内操作。在这种实施例中，存在两个这样的辊，但是将理解的是，可以替代性地提供更多的数量。

每个辊20、22被安装在相应辊托架组件24、26上。每个辊托架组件24、26包括杆28、30和叉32、34。每个叉32、34承载相应辊20、22，以致辊20、22能够在轴承上旋转从而绕延伸通过其中心的滚动轴线旋转。在每个辊组件24、26中，每个叉32、34能够在其杆28、30上绕与其滚动轴线正交的相应倾斜轴线旋转。

每个托架组件24、26被安装成使得杆28、30的倾斜轴线相对于平面P倾斜，如图4所示。平面P以角度“α”垂直于变速器轴线，该角度被公知为后倾角，如图4所示。每个辊20、22绕其相应倾斜轴线自由枢转，该倾斜轴线是杆28、30的纵向轴线，其穿过辊20、22的中心，也就是说，后倾角是倾斜轴线和变速器的中心平面之间的角度。

输入座圈10被驱动并通过在座圈之间驱动接合的辊20、22将驱动传递到输出座圈14。

变速器包括控制组件40，其包括被承载在支撑件44上的滑动器42。滑动器42适于相对于固定部件44往复线性运动。栓46从支撑件44突出穿过滑动器42内的槽48，以致所述栓用作止动件以限定滑动器42在支撑件上的运动范围。控制组件40适于通过平移运动提供变速器的控制致动。滑动器42能够沿支撑件44在与变速器轴线垂直的平面内沿箭头C所指方向来回行进。在这种实施例中，滑动器42在圆筒形平面的径向向外的位置处被连接到每个辊托架组件24、26，其中该圆筒形平面平行于变速器轴线V并且相切于输入座圈10和输出座圈14中较大一个的外周。在替代性实施例中，托架组件24、26可以均被其自身的致动器致动。支撑件44具有反作用表面50、52，其均相对于垂直于变速器轴线V的变速器中心平面以后倾角a倾斜。

控制组件40被致动接头56、58可操作性地联接到托架组件24、26。致动接头56、58约束每个杆28、30的上端部分以便相对于滑动器32线性运动且同时允许杆28、30相对于滑动器32枢转。单个控制组件40一致地控制两个托架组件24、26。托架组件24、26也在相应反作用点处被联接到控制组件40。每个反作用点包括延伸到支撑件44的相应反作用表面50、52内的弧形槽60、62。每个托架组件24、26的杆28、30承载突出的反作用销64、66，其延伸到相应弧形槽内，其中这是足以允许每个反作用销64、66在其槽60、62内自由滑动接合的紧密滑动配合。杆可以装备有辊以便提供与槽的平稳接合和滚动接合。

（在替代性实施例中，弧形槽可以被设置成垂直于杆28、30，且杆穿过槽并且形成与槽配合以定位辊托架的接合部件）。

每个辊20、22及其托架组件24、26一共具有与变速器接触的四个接触点，即，在辊20、22之间在输入座圈的工作表面和在输出座圈14的工作表面处的接触点、与控制组件40在致动接头58、58处的接触点、以及通过反作用销64、66及其相应槽60、62的反作用点。每个托架组件24、26通过与控制组件40的两个接触点以及通过在辊与输入和输出座圈的工作表面之间的接触而位于环面腔之间。这些接触点意味着托架组件24、26被安装成使得它们能够枢转地运动以便改变绕相应转向轴线A-A'、B-B'的俯仰角，所述转向轴线A-A'、B-B'穿过辊20、22的中心并且垂直于滑动器44的运动平面。该转向轴线垂直于托架组件的倾斜轴线。托架组件24、26通过位于径向远离辊枢转轴线的致动接头56、58被致动，以致托架组件24、26扫掠通过居中在轴线A-A'、B-B'上的弧。通过接合部件14、24与槽33、34的接合来引导辊。通过反作用销64、66在其槽60、62内的耦合，辊托架10、20被约束于绕反作用点的枢转运动。该设置允许承受来自从辊20、22的反作用转矩。

随着滑动器44运动而发生的托架组件的枢转运动向辊20、22施加了绕其倾斜轴线（即穿过辊的中心并平行于变速器轴线V的轴线）的旋转分量。枢转运动也施加了绕垂直于倾斜轴线的轴线（被称为比改变轴线）的旋转分量。这种旋转允许每个辊20、22改变其倾斜以便改变速度比并且可以暂时地经历来自输入和输出表面的接触力。将辊20、22安装在叉32、34内以致其可以绕其旋进轴线旋转会导致辊20、22倾斜以便找到最小阻力路径以达到平衡从而改变变速器比。以此方式，通过托架组件的枢转运动与绕倾斜轴线的自由旋转的组合，辊自由地进行倾斜运动以提供变速器速度比的变化。辊20、22因此能够响应于绕与变速器轴线平行的轴线的俯仰产生的致动力来转向（即改变其倾斜度）并且改变它们的位置以改变变速器的速度比。为了实现最小化用于改变辊倾斜度且因此改变变速器比的任意分量的最佳枢转运动，槽60、62被成形为使得当它们的形状投影到与变速器轴线正交的平面上时是在变速器轴线上居中的弧形。

在另一实施例中，每个托架组件包括具有辊的杆，所述辊通过万向节被安装在杆的末端上。在这种设置中，每个辊20、22由穿过辊中心的枢转接头安装在其各自的托架组件上，以致辊绕其倾斜轴线自由倾斜。杆合适地位于变速器的中心平面P内，并且万向节设置提供后倾角和辊20、22自由倾斜的自由度。

图5和图6示出了实施本发明的变速器的一部分，其包括图1至4的实施例的多种操作原理。所述变速器包括反作用构件160，该反作用构件160被操作性地联接到在输入座圈110和输出座圈（未示出）之间传递驱动的辊120、122。反作用构件的目的是承载来自辊120、122的反作用转矩。辊120、122被安装在托架组件162、164上。每个托架组件包括载架166、168和安装部件170、172。每个辊120、122被承载成在各自的载架166、168上绕其轴线旋转。每个载架166、168被枢转地连接到各自的安装部件170、172。

每个安装部件170、172被承载在细长控制构件174上，以致防止所述安装部件沿控制构件174的线性运动。控制构件174可以沿方向C以线性往复方式运动，从而导致安装部件170、172也沿方向C运动。（在这种实施例中，控制构件不包括如图1至图4所示的带有槽设置的可动和固定部件。）每个托架组件通过在安装部件170、172和控制构件174之间的连接以及通过其与反作用构件160的接触而在辊120、122的中心处的反作用点从而位于环面腔内。在这种实施例中，由反作用构件160而不是由控制构件174来承受反作用转矩。

反作用构件160包括具有孔182的主体180，变速器输入轴和/或输出轴可以在具有间隙的情况下穿过该孔182。反作用轴184、190从主体180同轴且沿两个相反方向突出并且在变速器的中心平面内与变速器轴线正交地对齐。每个反作用轴184、190的末端部分被保持在分别在变速器的壳体100内和被固定到壳体100的安装块194内形成的孔内，以致轴184、190能够在所述孔内旋转。因为耦合被应用到反作用构件160，所以导致所述反作用构件旋转，这将驱使轴184、190旋转。然而，通过将轴184、190的末端部分限制在孔内，抵抗反作用转矩。反作用构件160被球形接头186、188操作性地链接到每个辊120、122的中心，以便将反作用转矩从辊120、122传递到反作用构件160并且允许辊120、122和反作用构件160之间的相对枢转运动并且允许辊相对于变速器的主要轴线沿径向浮动。因此，反作用构件限定环面内的辊的周向位置。反作用构件160被安装成响应于由在盘旋转期间的盘/辊接触导致的反作用转矩而绕变速器轴线旋转，从而改变变速器比。这种设置允许辊当辊对运动时围绕环面周向运动，以便平衡反作用力。反作用构件沿变速器轴线的方向浮动以便使得能够由于应用要被适应的末端负荷而偏转。

控制构件174在孔192处穿过反作用构件160但不与其链接。在控制构件174和孔192之间存在适当的足够的间隙，以便避免随着承受反作用转矩并且反作用构件绕变速器轴线旋转而缠结。

反作用构件160可沿变速器轴线径向运动并且可以沿非径向方向运动，以致反作用构件160平衡由环面腔内的每个辊120、122所产生的反作用负荷。

反作用构件160可以包括阻尼器以便阻尼主体180的例如相对于变速器轴线沿径向方向的运动。可以提供机械的末端止动件来限制反作用构件160相对于变速器轴线沿径向方向的运动。

图7示出实施本发明的双腔的一部分。变速器包括输入座圈210和沿变速器轴线方向被置于输入座圈210的相反两侧的相似的第一和第二输出座圈214（仅示出一个）。每个输出座圈214具有面向输入座圈210的工作表面216。输入座圈210具有第一和第二工作表面212，其分别面向第一和第二输出座圈214。因此，限定了两个环面腔，第一个位于输入座圈210和第一输出座圈214之间，并且第二个位于输入座圈210和第二输出座圈之间。

第一组辊220、222被提供在第一环面腔内以便在输入座圈210和第一输出座圈之间传递驱动，并且第二组辊220'、222'被提供在第二环面腔内以便在输入座圈210和第二输出座圈214之间传递驱动。每个辊220、222以及220'、222'被安装在相应托架组件224、226以及224'、226'上。每个托架组件包括载架266和安装部件270。辊220被安装成在载架266上旋转。载架被连接到安装部件270，以致其自由地进行倾斜运动来改变辊220、222以及220'、222'的倾斜角度并且因而改变变速器比。相应的托架组件224、226以及224'、226'被安装成绕穿过各自的辊的中心的轴线进行枢转运动。

各自的液压致动器280、280'被关联于每个腔。每个致动器280、280'包括被固定到变速器的壳体200上的缸体282、282'以及致动器杆284、284'，通过向缸体280、280'适当应用液压流体能够线性驱动所述致动器杆284、284'进出所述缸体。

在每个腔内，两个托架组件224、226以及224'、226'的安装部件270被安装到公共控制杆274、274'，以致它们被固定到控制杆以抵抗线性运动，但是能够相对于所述控制杆枢转。每个控制杆274、274'通过允许控制杆和致动器杆之间的枢转运动的接头288、288'被连接到各自的致动器杆284、284'。因此，致动器284、284'的操作导致控制杆274、274'的线性运动，并且因此导致托架组件224、226以及224'、226'的线性运动。

每个腔具有反作用构件260、260'，辊220、222以及220'、222'被球形接头操作性地联接到所述反作用构件260、260'，以致反作用构件承受由于相应辊导致的反作用负荷，这基本类似于前述实施例的设置。如前述实施例所示，每个反作用构件260、260'具有反作用轴，其中之一的末端部分被保持在变速器的壳体200的孔内。另一反作用轴被轭286、286'固定，所述轭286、286'具有被控制杆274、274'穿过的孔。

反作用构件260、260'被负荷分担组件操作性地链接。负荷分担组件包括被枢轴292安装到壳体286的杆290。杆290绕枢轴292对称地被枢转连接到轭286、286'。因此，相等且相反的力通过其轭被施加到每个反作用构件，这确保了相等的反作用转矩被施加到两个环面腔内的辊220、222以及220'、222'。

图8至图10示出了本发明的另一实施例。变速器包括输入座圈310和沿变速器轴线方向被置于输入座圈310的相反两侧的相似的第一和第二输出座圈314（仅示出一个）。在由座圈限定的两个环面腔中的每个腔内，存在三个辊320、322、324以及320'、322'（其中一个未显示在附图中）。

变速器包括在每个腔内的反作用构件360、360'。反作用构件360、360'被负荷平衡组件联接到彼此，所述负荷平衡组件包括枢转地安装在变速器的壳体300上的杆390，每个反作用构件360绕其枢轴392对称地被枢转连接到杆390。

每个辊320、322、324以及320'、322被各自的托架组件326、328、330以及326'、328'（其中一个未显示在附图中）承载以便旋转。每个辊托架组件320、322、324以及320'、322包括载架366和安装部件370。辊320被安装成在载架366上旋转。载架366被连接到安装部件370，以致其自由地进行倾斜运动来改变辊320、322、324以及320'、322的倾斜角度并且因而改变变速器比。控制栓372从每个安装部件突出。

环状控制构件340、340'被设置在每个腔内。每个控制构件340、340'具有三个径向槽342，在每个所述径向槽342中接收其中一个控制栓372。变速器进一步包括与每个腔关联的液压致动器。每个致动器包括被固定到变速器的壳体300的缸体382、382'以及致动器杆384（附图中仅能够看到其中一个），通过向缸体382适当应用液压流体能够线性驱动所述致动器杆384进出缸体。每个致动器杆384被枢轴344、344'连接到各自的控制构件340、340'。通过这种设置，液压致动器的操作导致控制构件340、340'旋转，这又导致控制栓370的运动且因此导致载架366在其各自的安装部件370上的旋转。

在图11和图12中，反作用构件460被安装成响应预定水平以上的反作用转矩而绕变速器轴线旋转。反作用构件460包括具有孔482的主体480，变速器输入轴和/或输出轴可以在具有间隙的情况下穿过该孔482。反作用轴484、490从主体480同轴且沿相反方向突出并且在变速器的中心平面内与变速器轴线正交地对齐。如在第二实施例中的那样，反作用轴490中的一个通过轭486连接到致动器480。另一反作用轴490被链接到弹性安装组件430。

在这种实施例中，弹性安装组件430包括与反作用轴490连接的支撑杆432以及被连接到变速器的壳体的支架434。支撑杆432被压缩弹簧436保持在支架内，反作用轴490抵抗该压缩弹簧436施加转矩反作用力。反作用转矩在支撑杆432上产生耦合并且其旋转使得传动装置反作用轴490移位。弹簧436可以被设定成当施加的力超过特定阈值时偏转。该被施加的力可以被探测和使用以便提供输入信号至控制构件70，例如以致控制构件用于减少探测到的反作用转矩，从而操作成减小穿过变速器的转矩。

将看出，在这些实施例中的每个中，致动变速器以致使滚动元件俯仰会基本或完全发生于滚动元件的径向外部。因此，负责执行致动的部件极小地或不侵入到滚动元件之间的空间内。在这些实施例中的每个中，致动变速器以致使滚动元件俯仰会发生在沿与变速器轴线平行的方向不延伸超出座圈的空间内。在许多情况下，当变速器被用作较大传动装置系统的一部分时，沿变速器轴线的方向超出座圈存在极少或不存在可在其内封装部件的可用空间。此外，在每种实施例中，发生俯仰旋转所绕的轴线不重合例如轴以及轴线的物理部件，而是实际上其由远离倾斜轴线的部件施加在载架的运动（例如致动点和反作用点）上的约束来限定。

Claims (46)

1.一种变速器，包括：

输入表面和输出表面、以及被限定在工作表面之间的环面腔，所述输入和输出表面被同轴地安装以用于绕变速器轴线旋转；

多个滚动元件，所述滚动元件在相应接触区域处被置于所述输入和输出表面之间并且与所述输入和输出表面驱动接合，每个滚动元件被安装在托架组件上以便绕滚动轴线旋转，每个滚动元件绕倾斜轴线自由枢转，该倾斜轴线与所述滚动轴线垂直地且在辊中心处与所述滚动轴线相交地穿过所述滚动元件，其中倾斜角的改变导致所述变速器比的改变，该变速器比是所述座圈的旋转速度的比；其中

每个托架组件能够导致枢转运动，绕俯仰轴线的所述枢转运动导致所述滚动元件的俯仰角的变化，所述俯仰轴线穿过所述辊中心且穿过所述接触区域；

所述变速器进一步包括控制构件，所述控制构件可操作以导致相应托架组件承受所述枢转运动从而改变所述俯仰角，因此驱使所述多个滚动元件绕其倾斜轴线枢转且因而提供变速器比的改变；以及

反作用构件，其操作性地联接到所述多个滚动元件以致其承受来自所述环面腔内的所述滚动元件的反作用转矩。

2.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，所述滚动元件与所述输入和输出表面之间的驱动接合是通过牵引流体实现的。

3.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，反作用转矩由与所述控制构件分离开的所述反作用构件承受。

4.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，所述反作用构件被枢转地联接到每个滚动元件的中心。

5.根据权利要求4所述的变速器，其中，所述反作用构件被联接到所述滚动元件以致所述托架组件被约束于所述枢转运动。

6.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，所述反作用构件能够相对于所述变速器轴线沿径向运动并且可选地能够沿非径向方向运动以致所述反作用构件平衡由所述环面腔内的每个滚动元件所产生的反作用负荷。

7.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，包括阻尼所述反作用构件的运动的阻尼器。

8.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，包括反作用构件，其中所述反作用构件包括机械末端止动件，以限制所述反作用构件相对于所述变速器轴线沿径向方向的运动。

9.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，所述反作用构件被安装成响应由于盘与滚动元件接触而导致的反作用转矩而绕所述变速器轴线旋转，从而改变所述变速器比。

10.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，所述反作用构件被安装成响应预定水平以上的反作用转矩而绕所述变速器轴线旋转。

11.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，所述反作用构件和辊托架中心之间的界面相对于所述变速器轴线具有径向浮动。

12.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，所述反作用构件沿所述变速器轴线方向具有浮动。

13.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，包括弹性器件，能够响应于反作用转矩抵抗该弹性器件来促动所述反作用构件。

14.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，每个托架组件被安装成绕穿过所述相应滚动元件的中心的轴线进行枢转运动并且在径向远离该轴线的致动点处被致动以致所述托架扫掠通过弧形。

15.根据权利要求14所述的变速器，其中，每个致动点沿与所述变速器轴线平行的方向偏离所述环面腔的中心平面。

16.根据权利要求15所述的变速器，其中，每个滚动元件的后倾轴线延伸通过该滚动元件的中心及其致动点。

17.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，每个托架组件通过如下方式被约束于所述枢转运动：i）绕致动点与所述控制构件的耦合；以及ii）绕第二反作用点的耦合，其作用在所述滚动元件的旋转中心上或在所述中心和承受来自所述滚动元件的转矩的致动点之间的点处。

18.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，每个滚动元件及其相应托架组件一共具有四个接触点，所述接触点处于所述输入表面、所述输出表面、致动点和反作用点处以致所述滚动元件被约束在所述环面腔内其位置处。

19.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，所述控制构件适于通过平移运动提供致动。

20.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，所述控制构件在圆筒形表面的径向外部的位置处致动所述托架组件，其中该圆筒形表面具有与所述变速器轴线大致重合且相切于所述输入表面和输出表面中较大一个的外周的轴线。

21.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，所述相应托架组件被同时致动。

22.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，包括用于每个相应托架组件的致动器。

23.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，包括单个控制构件，所述托架组件被安装在所述控制构件上。

24.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，所述控制构件包括固定部件和操作性地联接到所述固定部件的可动部件，所述可动部件能够在与所述变速器轴线垂直的平面内运动。

25.根据权利要求24所述的变速器，其中，所述控制构件的所述固定部件包括多个弧形槽，每个槽对应于相应托架，其中所述托架组件包括接合部件以用于所述托架组件沿其相应槽的滑动接合以致所述托架被约束于所述枢转运动。

26.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，所述每个托架组件包括联接到所述控制构件的杆。

27.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，所述控制构件能够相对于变速器轴线沿径向运动并且可选地能够沿非径向方向运动以致所述控制构件平衡由所述环面腔内的每个滚动元件所产生的反作用负荷。

28.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，所述控制构件操作性地联接到在穿过所述变速器轴线的平面的同一侧上的所述多个滚动元件。

29.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，所述环形腔容纳不多于两个滚动元件。

30.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，包括致动所述控制构件的动力器件，其具有小于20W的功率输出。

31.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，由所述变速器的除绕所述俯仰轴线的旋转之外的一个或更多个运动分量来导致所述托架绕所述俯仰轴线的运动。

32.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，所述托架绕所述俯仰轴线的运动排他地伴随有与所述俯仰轴线不重合的旋转运动分量。

33.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，每个托架绕所述俯仰轴线的运动通过单个平移输入来实现。

34.根据权利要求33所述的变速器，其中，所述平移输入基本垂直于所述托架反作用力。

35.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，其中，每个托架绕所述俯仰轴线的运动借助于针对所述变速器的所有辊托架的单个致动器来实现。

36.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，所述变速器是全环面变速器。

37.根据前述权利要求中任一项所述的变速器，进一步包括：

第二输入表面和相对第二输出表面，它们限定第二环面腔；

被置于所述第二输入和第二输出表面之间且与所述表面驱动接合的第二多个滚动元件，每个滚动元件被可旋转地安装在其相应托架组件上并且能够绕穿过所述滚动元件的中心的轴线倾斜以便改变所述变速器比并且被安装用于枢转运动，从而导致所述滚动元件绕穿过所述滚动元件的中心、垂直于所述滚动元件的旋转轴线且也垂直于所述比改变轴线的轴线进行俯仰；

控制构件，其用于致动每个所述托架组件以便俯仰所述相应滚动元件从而导致倾斜角度的变化和变速器比的随之变化；

操作性地联接到所述第一腔内的所述多个滚动元件的第一反作用构件以及操作性地联接到所述第二腔内的所述第二多个滚动元件的第二反作用构件，以致所述第一和第二反作用构件承受由于所述相应滚动元件所导致的反作用负荷。

38.根据权利要求37所述的变速器，进一步包括：

负荷分担组件，其操作性地链接到所述第一和第二腔的所述反作用构件以致来自所述反作用构件的反作用转矩被平衡。

39.一种用于将驱动从发动机传输到辅助单元的驱动装置，所述驱动装置包括根据前述权利要求中任一项所述的变速器。

40.一种用于内燃发动机的增压装置，所述增压装置包括具有旋转驱动输入的增压器，以及传动装置，其具有从内燃发动机接收驱动的旋转驱动输入以及被连接到所述增压器的所述输入的旋转驱动输出，其中所述传动装置包括根据前述权利要求中任一项所述的变速器，所述变速器被操作性地连接在所述传动装置的所述输入和所述输出之间。

41.根据权利要求40所述的增压装置，其中，所述变速器具有来自输入的以操作比驱动的输出和可操作以设定所述变速器的所述操作比的控制器件。

42.根据权利要求40或41所述的增压装置，其中，所述变速器具有带有两个辊的单腔。

43.根据权利要求40-42中任一项所述的增压装置，其中，所述传动装置包括周转齿轮组。

44.根据权利要求43所述的增压装置，其中，所述周转齿轮组是牵引驱动的周转齿轮组。

45.根据权利要求44所述的增压装置，其中，所述周转齿轮组与所述变速器共享牵引流体。

46.根据权利要求40-45中任一项所述的增压装置，其中，所述增压器是离心增压器。