CN105324592A - 环型无级变速器 - Google Patents

Abstract

一种环型无级变速器(1)，其具备至少一对的输入盘(15)及输出盘(17)、以及可偏转地介于所述一对输入盘与输出盘之间，并从所述输入盘向所述输出盘传递驱动力的动力辊(19)，其中，设置有分别覆盖所述输入盘及输出盘的盘罩(31、33)，在所述盘罩的外周部形成有油排出沟槽(37、39)，其从该盘罩内表面贯穿至外表面，并沿周向延伸，向外部排出所述盘罩内部的油。

Description

环型无级变速器

相关申请

本申请为要求2013年6月26日申请的日本专利第2013-133476的优先权，通过参照其全体，引用其作为本申请的一部分。

技术领域

本发明涉及例如在航空器的发电装置中使用的环型无级变速器的结构。

背景技术

已知使用一种恒定频率发电装置(IDG)作为航空器发电装置，即使改变作为驱动源的航空器发动机的转数，也能一边维持发电装置的转数(频率)恒定而一边工作。在IDG中，提出一种环型的无级变速器，作为用于保持发电装置的转数恒定的变速器(例如，参照专利文献1)。在环型无级变速器中，使动力辊以强压与同心配置的输入侧盘和输出侧盘接触，通过调整该动力辊的倾斜角度，能够无级(连续)地改变变速比。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开2008-038902号公报

发明内容

(一)要解决的技术问题

但是，在要用环型无级变速器获得高变速比的情况下，伴随着无级变速器的盘的旋转速度增大，盘外周部分的速度变大，并使油的搅拌阻力增加，从而成为降低使用无级变速器的航空器的燃油消耗的主要原因。另外，若高速的油在装置内分散，则对油进行回收及排出，并在装置内对该油再利用将变得困难。

因此，为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种降低盘周边的油搅拌阻力，并且易于对油进行回收及再利用的环型无级变速器。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明的环型无级变速器具备：至少一对输入盘及输出盘；动力辊，其可偏转地介于所述一对输入盘与输出盘之间，从所述输入盘向所述输出盘传递驱动力；盘罩，其分别覆盖所述输入盘及输出盘；在所述盘罩的外周部形成有油排出沟槽，其从该盘罩的内表面贯穿至外表面，并沿周向延伸，向外部排出所述盘罩内部的油。油排出沟槽可以设置在所述盘罩内侧壁的外周部，另外，还可以设置在所述盘罩外侧壁的外周部，来对其代替或进行补充。

根据该结构，通过用盘罩覆盖输入盘及输出盘，能够防止两盘周边所存在的多余油与盘表面接触。而且，通过在盘罩外周部设置油的排出沟槽，能够利用离心力防止来自排出沟槽的油再次进入，并且，能够极其有效地向外部排出盘罩内的油。因此，在使盘周边的油搅拌阻力大幅下降的同时，易于对油进行回收及再利用。

在本发明的一个实施方式中，所述油排出沟槽优选向所述盘罩的外部排出被供给至所述输入盘及输出盘的所述动力辊所按压的各内侧面的油。根据该结构，能够更加有效地利用盘的离心力，将盘罩内的油向外部排出。

在本发明的一个实施方式中，优选覆盖所述输入盘或输出盘的外周面的所述盘罩的外周壁的轴向长度，设定为比该输入盘或输出盘的外周面的轴向长度短，所述油排出沟槽形成为所述内侧壁与所述外周壁之间的间隙，或所述外侧壁与所述外周壁之间的间隙。根据该结构，即使在大量的油流入盘的周边时，也能够有效排出油。

在本发明的一个实施方式中，优选在所述盘罩的内侧壁设置有导入口，该导入口用于将来自该盘罩的外部的冷却用油导入盘罩内，所述油排出沟槽配置在至少比所述盘的旋转方向上的所述导入口更靠下游侧的周向位置。根据该结构，能够有效地向外部排出从导入口浸入盘罩内的冷却用油。

在本发明的一个实施方式中，优选将所述油排出沟槽设置在所述盘罩的外周部全周的1/8以上的周向部分上。另外，更优选地，所述油排出沟槽设置在所述盘罩的外周部的整个全周上。通过将排出沟槽设置在至少全周的1/8以上的周向部分，能够更顺畅地向盘罩外排出油，并切实地降低搅拌阻力。在将油排出沟槽设置在整个全周上时，由于能够将到达盘罩外周部的油以最短路径向外部排出，因此能够使搅拌阻力大幅降低。

在本发明的一个实施方式中，优选还具有覆盖所述动力辊的辊罩。根据该结构，可以防止用于使动力辊的支承部润滑的油流入盘中。

在本发明的一个实施方式中，优选所述辊罩覆盖所述动力辊的、至少所述输入盘及所述输出盘中以更高速旋转的盘侧的部分。另外，所述辊罩优选覆盖所述动力辊的轴承空间。供给至动力辊的油，其大部分从轴承空间被排出。另外，动力辊的以更高速旋转的一侧的部分更需要降低油搅拌阻力。因此，根据上述各结构，能够抑制辊罩的尺寸及重量，并且有效防止油的流出。

在本发明的一个实施方式中，还可以在所述盘罩的外周部设置有向所述盘的接线方向开口的油排出口。根据该结构，为了盘的冷却，可以有效排出并回收供给至盘中的油。

权利要求书和/或说明书和/或说明书附图所公开的至少两种结构的任意组合，均包含在本发明中。特别是权利要求书的各权利要求的两项以上的任意组合，也包含在本发明中。

附图说明

通过参照附图对以下适宜的实施方式进行说明，可更加清楚地理解本发明。但是，实施方式及附图仅用于图示及说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由附件中权利要求书确定。在附图中，多个附图上相同附图标记表示相同或与其相当的部分。

图1为表示本发明的第一实施方式的环型无级变速器的概略结构的示意性纵向截面图。

图2为表示图1的环型无级变速器的主要部件的纵向截面图。

图3为表示图1的环型无级变速器的盘罩及辊罩的立体图。

图4为表示图1的环型无级变速器的俯视图。

图5为表示图2的环型无级变速器的变形例的示意图。

图6为表示图2的环型无级变速器的其它变形例的示意图。

图7为用于对本发明的效果进行说明的图，其中(a)为表示未设置盘罩时的油流向的局部横向截面图，(b)为表示设置有盘罩时的油流向的局部横向截面图。

图8为表示本发明的第二实施方式的环型无级变速器的立体图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的优选实施方式进行说明。图1为表示本发明的第一实施方式的环型无级变速器(以下仅称作“无级变速器”。)1的示意性纵向截面图。无级变速器1介于航空器发动机E与由该航空器发动机E驱动的恒定频率发电装置G之间，一边保持发电装置E的转数为恒定，一边向恒定频率发电装置G传递航空器发动机E的驱动力。

航空器发动机E经由动力传递机构T及变速机构R，与无级变速器1的变速器输入轴3连接。输入到变速器输入轴3的动力经由无级变速器1，从与变速器输入轴3的中空部同心配置的变速器输出轴5向发电装置G输出。

如该图所示，无级变速器1被构成为双腔式环型牵引驱动，沿变速器输入轴3，对第一空腔11及第二空腔13设置规定间隔来进行配置。在第一空腔11与第二空腔13之间，配置有变速机构R的结构部件即齿轮或轴承等。

第一空腔11与第二空腔13由与变速器输入轴3连动旋转的输入盘15、与变速器输出轴5连动旋转的输出盘17及介于输入盘15和输出盘17之间的多个(例如两个)动力辊19构成。在两空腔11、13的轴向内侧配置输入盘15，在两空腔11、13的轴向外侧配置输出盘17。

形成第一空腔11的一对输入盘15与输出盘17以同心状相对配置。同样地，形成第二空腔13的另一对输入盘15与输出盘17以同心状相对配置。两个输入盘15、15经由变速器输入轴3连接。在本实施方式中，由于第一空腔11与第二空腔13具有同样的结构，因此下面以第一空腔11的结构为代表进行说明。

通过推力轴承21以及作为支承部件的耳轴23，各动力辊19容许绕辊轴25旋转，且在包含辊轴25及变速器输入轴3的平面内被旋转自如地支承。被这样支承的动力辊19，通过使动力辊19产生按压力的按压力施加机构(未图示)的动力，以高压按压到输入盘15的凹曲面状的内侧壁15a及输出盘17的凹曲面状的内侧面17a上。

即，该按压力施加机构包含：盘轴力施加部，其施加轴向按压力以使输入盘15与输出盘17相互接近；辊按压力施加部，其使动力辊19抵接在两盘15、17上。在空腔11中，以高压相互按压输入盘15、输出盘17及动力辊19这三个旋转体。通过在两盘15、17与动力辊19的接触部所产生的高粘度润滑油膜的剪切阻力，也就是流体摩擦，从而在三个部件即输入盘15、输出盘17及动力辊19之间传递驱动力。无级变速器1的加速比及减速比、即变速比的改变是通过控制动力辊19的倾斜即偏转角来进行的。

在无级变速器1中，设置有覆盖输入盘15的输入侧盘罩31及覆盖输出盘17的输出侧盘罩33。另外，各动力辊19被辊罩35覆盖。下面，作为代表主要对输出侧盘罩33的结构进行了说明，但输入侧盘罩31也构成为与输出侧盘罩33相同。

如图2所示，输出盘17具有所述内侧面17a、外周面17b及朝向内侧面17a的轴向相反侧的大致平坦的外侧面17c。输出侧盘罩33具有隔开间隙来覆盖输出盘17的内侧面17a的内侧壁33a、隔开间隙来覆盖外周面17b的外周壁33b、以及隔开间隙来覆盖外侧面17c的外侧壁33c。输出侧盘罩33的内侧壁33a形成为沿输出盘17的内侧面17a的形状的凹曲面状，外周壁33b形成为沿输出盘17的外周面17b的形状的圆筒状，外侧壁33c形成为沿输出盘17径向的圆盘状。

在输出侧盘罩33上，形成有从该盘罩33的内表面贯穿至外表面，并沿周向延伸的油排出沟槽。具体而言，在本实施方式中，输出侧盘罩33的内侧壁33a与外周壁33b之间的间隙，形成从输出侧盘罩33的内表面贯穿至外表面，并在整周上延伸的内侧油排出沟槽37。另外，输出侧盘罩33的外侧壁33c与外周壁33b之间的间隙，形成从盘罩的内表面贯穿至外表面，并在整周上延伸的外侧油排出沟槽39。换而言之，内侧油排出沟槽37在输出侧盘罩33的内侧壁33a的外周部上沿整周设置，外侧油排出沟槽39在盘罩的外侧壁33c的外周部上沿整周设置。

此外，在本说明书中，输出侧盘罩33的“外周部”是指，覆盖输出盘17的外周面17b的外周壁33b，或是与内侧壁33a或外侧壁33c的外周壁33b邻接的部分。

在本实施方式中，如上所述，由于将内侧油排出沟槽37及外侧油排出沟槽39设置在输出侧盘罩33的外周部的整周上，因此分别独立形成输出侧盘罩33的内侧壁33a、外周壁33b及外侧壁33c。内侧壁33a被固定在设置有无级变速器1的壳体(未图示)顶面上的支柱41所支承。外周壁33b被固定在设置有无级变速器1的壳体(未图示)顶面上的另一支柱43所支承。外侧壁33c被支承变速器输出轴5的轴承44的轴承壳体45所支承。可是，内侧壁33a、外周壁33b、外侧壁33c的支承结构并不限定于此。

如图3所示，在输出侧盘罩33的内侧壁33a上，形成有辊用缺口47，该辊用缺口47用于避免输出侧盘罩33、辊罩35及动力辊19之间的干扰。进而，在输出侧盘罩33的内侧壁33a上，形成有导入口51，该导入口51用于向盘罩33内导入由设置在盘罩外部的油喷射器60(图7中的(b))供给的冷却用油。

如图7中的(b)所示，油喷射器60、经由形成在输出侧盘罩33的内侧壁33a上的导入口51，向输出侧盘罩33内的输出盘17的内侧面17a供给冷却用油64。油喷射器60为任意配置，但是优选地，将油喷射器60配置为朝向输出盘17的内侧面17a，并使其向垂直于内侧面17a的方向喷射油64。通过这样配置油喷射器60并喷射冷却用油64，能够有效对输出盘17进行冲击冷却。

辊罩35是为了防止油流入输入盘15或输出盘17的周边而设置的，该油以图1的动力辊19为主用于润滑及冷却推力轴承21。更具体地，供给至动力辊19的油，其大部分从推力轴承21的轴承空间(形成推力轴承21的轴承环的动力辊19与耳轴23之间的空间)被排出。因此，在本实施方式中，配置有辊罩35使其覆盖推力轴承21的轴承空间。另外，在动力辊19上，对于在输入盘15及输出盘17中以更高速旋转的一侧的盘，即本实施方式中输入盘15侧的盘更需要降低油搅拌阻力。因此，优选辊罩35至少覆盖动力辊19的以更高速旋转的盘侧的部分。如图4所示，在本实施方式中，辊罩35覆盖动力辊19的输入盘15侧的部分。在输出盘17比输入盘15以更高速旋转的情况下，辊罩35构成为覆盖动力辊19的输出盘17侧的部分。根据上述各结构，抑制了辊罩35的尺寸及重量，并且能够有效地防止油的流出。

在输入盘15上的、与动力辊19抵接的部分附近，通过动力辊19及辊罩35，防止油浸入到输入盘15周围。因此，为防止油从在图3的输出侧盘罩33上形成的辊用缺口47与辊罩35之间的间隙浸入盘罩内，优选将辊罩35与辊用缺口47之间的间隙设定为在不妨碍动力辊19偏转的范围内尽可能小。特别是在由于盘导致的油的搅拌损失变大的高速旋转时，优选较小地设定辊用缺口47与辊罩35之间的间隙。因此，在动力辊19位于最高速侧时，将辊罩35与辊用缺口47的外缘之间的间隙S设定为2mm以下。此外，在未通过辊罩35覆盖动力辊19的情况下，也对动力辊19与辊用缺口47的外缘之间的间隙进行如上所述的设定。

此外，在本实施方式中，在盘罩33的外周部设置有内侧油排出沟槽37和外侧油排出沟槽39，但也可以省略其中任意一个的油排出沟槽。另外，为了有效排出盘罩33内的油，优选将这两个油排出沟槽37、39如本实施方式那样设置在盘罩33的外周部的整周上。由此，到达盘罩33的外周部的盘罩内的油能够以最短路径向外部排出。

可是，如图5的变形例所示，若油排出沟槽37、39中的一方或两方(在图示的例子中为内侧油排出沟槽37)设置在至少全周的1/8以上的周向范围中，即相对于盘的中心O的张开角度θ为45°以上的范围中，则能够充分降低油搅拌阻力。在设置的油排出沟槽的周向范围不足全周的情况下，可以使构成盘罩33的内侧壁33a、外周壁33b及外侧壁33c形成为一体，能够省略盘罩33的支承结构的一部分。

另外，在设置的油排出沟槽37、39的周向范围不足全周的情况下，优选将油排出沟槽37、39设置在至少比盘的旋转方向R上的导入口51更靠下游侧的周向位置。通过这样配置油排出沟槽37、39，能够将从油喷射器60经由导入口51向盘罩33内喷射的用于冷却的冷却用油，有效地向外部排出。

进而，在图2所示的例子中，输出侧盘罩33的外周壁33b的轴向长度L1与输出盘17的外周面17b的轴向长度L2大致相同，且外周壁33b的轴向位置构成为与外周面17b的轴向位置大致一致。但是，如图6的变形例所示，也可以将输出侧盘罩33的外周壁33b的轴向长度L1设定为比输出盘17的外周面17b的轴向长度L2短。通过这样的结构，能够将图6的例子中的内侧油排出沟槽37及外侧油排出沟槽39中的至少一方的轴向开口面积，设定为比图2的例子大。

优选地，如图6所示，在轴向上较短地设定输出侧盘罩33的外周壁33b的、内侧面17a侧的部分。此时的外周壁33b的轴向长度L1，优选在相对于输出盘17的外周面17b的轴向长度L2的1/3～2/3范围内，更优选为外周面17b的轴向长度L2的1/2。通过这样的结构，能够使内侧油排出沟槽37的轴向开口面积变大。因此，即使在大量的油流入输出侧盘罩33的内侧壁33a的内侧时，也能够极其有效地向外部排出该油。

这样，根据本实施方式的无级变速器1，通过用盘罩31、33覆盖图1的输入盘15及输出盘17，能够防止两盘15、17周边所存在的多余的油与盘15、17的表面接触。而且，通过在盘罩31、33的外周部设置油的排出沟槽37、39，能够利用离心力，防止由排出沟槽37、39排出的油再次浸入，并且能够极其有效地使盘罩内的油向外部排出。因此，在使盘15、17周边的油搅拌阻力大幅降低的同时，还易于对油进行回收及再利用。特别是在在本实施方式中，由于油经由形成在盘罩31、33的内侧壁31a、33a上的各导入口51，向各盘15、17的内表面15a、17a供给，因此能够更加有效地利用盘的离心力将盘罩内的油向外部排出。

参照图7中的(a)、(b)，以输出侧盘罩33为代表，对上述盘罩31、33的效果进行更加详细的说明。在未设置输出侧盘罩33的情况下，如图7中的(a)所示，除了周边的多余的油62会与输出盘17的内表面17a接触之外，为了提高冲击冷却效果而从油喷射器60朝向输出盘17的内侧面17a并向与内侧面17a垂直的方向喷射的油64，也会打到输出盘17的内侧面17a并弹回，其中一部分的64a也将流入输出盘17的旋转方向R的上游侧，由此使油64的流向产生扰动。由此，搅拌阻力增大。对此，如图7中的(b)所示，在设置有输出侧盘罩33的情况下，防止周边的多余的油62与输出盘17接触，另一方面在输出盘17的内侧面17a与输出侧盘罩33之间，形成与旋转方向R同一方向的强气流A。通过该气流A沿旋转方向R将油64冲走，防止油64的一部分64a(图7中的(a))流入上游侧。由此，抑制油64的流向扰动并使搅拌阻力降低。

接着，对图8所示的本发明的第二实施方式进行说明。在第二实施方式的无级变速器1中，对第一实施方式的结构进行补充，在输入侧及输出侧盘罩31、33的外周部设置向输入及输出盘15、17的接线方向T开口的油排出口61。

在本实施方式中，在输入侧盘罩31与输出侧盘罩33均设置有油排出口61，但也可以仅在任意一方上设置油排出口61。另外，在各盘罩31、33中，分别在周向上隔开大致180°的两个位置设置有油排出口61，但各盘罩31、33上的油排出口61的数量及位置并不限定于图示的例子，也可以酌情设定。

这样，在盘罩31、33的外周部上设置有向盘的接线方向T开口的油排出口61的情况下，可以更加有效地对为了盘的冷却而向盘进行供给的油进行排出并回收。

此外，在上述各实施方式的说明中，以在用于航空器的IDG中所使用的环型无级变速器为例进行了示出，但本发明所适用的环型无级变速器的用途并不限定于航空器，例如还可以用于汽车。另外，本发明不限定于双腔式，也能够适用于仅设置有一对输入盘及输出盘的单腔式环型无级变速器。

如上所述，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种补充、改变或删除。因此，这样的补充、改变及删除也包含在本发明的范围内。

附图标记说明

1涡轮叶片(涡轮叶片)

5第一冷却介质通路(冷却介质通路)

15输入盘

17输出盘

19动力辊

31输入侧盘罩

33输出侧盘罩

33a输出侧盘罩的内侧壁

33b输出侧盘罩的外周壁

33c输出侧盘罩的外侧壁

37、39油排出沟槽

61油排出口

Claims (12)

1.一种环型无级变速器，具备至少一对输入盘及输出盘、动力辊及盘罩，

所述动力辊可偏转地介于所述一对输入盘与输出盘之间，从所述输入盘向所述输出盘传递驱动力；

所述盘罩分别覆盖所述输入盘及输出盘；

在所述盘罩的外周部形成油排出沟槽，其从该盘罩的内表面贯穿至外表面，并沿周向延伸，向外部排出所述盘罩内部的油。

2.根据权利要求1所述的环型无级变速器，其特征在于，所述油排出沟槽向所述盘罩的外部排出被供给至所述输入盘及输出盘的所述动力辊所按压的各内侧面的油。

3.根据权利要求1或2所述的环型无级变速器，其特征在于，所述油排出沟槽设置在所述盘罩的内侧壁的外周部。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的环型无级变速器，其特征在于，所述油排出沟槽设置在所述盘罩的外侧壁的外周部。

5.根据权利要求3或4所述的环型无级变速器，其特征在于，覆盖所述输入盘或输出盘的外周面的所述盘罩的外周壁的轴向长度设定为比该输入盘或输出盘的外周面的轴向长度短，所述油排出沟槽形成为所述内侧壁与所述外周壁之间的间隙，或所述外侧壁与所述外周壁之间的间隙。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的环型无级变速器，其特征在于，在所述盘罩的内侧壁设置有导入口，该导入口用于将来自该盘罩的外部的冷却用油导入盘罩内，所述油排出沟槽配置在至少比所述盘的旋转方向上的所述导入口更靠下游侧的周向位置。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的环型无级变速器，其特征在于，所述油排出沟槽设置在所述盘罩的外周部全周的1/8以上的周向部分上。

8.根据权利要求7所述的环型无级变速器，其特征在于，所述油排出沟槽设置在所述盘罩的外周部的整个全周上。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的环型无级变速器，其特征在于，还具有覆盖所述动力辊的辊罩。

10.根据权利要求9所述的环型无级变速器，其特征在于，所述辊罩覆盖所述动力辊的、至少所述输入盘及所述输出盘中以更高速旋转的盘侧的部分。

11.根据权利要求9或10所述的环型无级变速器，其特征在于，所述辊罩覆盖所述动力辊的轴承空间。

12.根据权利要求1至11中任意一项所述的环型无级变速器，其特征在于，在所述盘罩的外周部设置有向所述盘的接线方向开口的油排出口。