CN105658996A - 无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无级变速器(10)。所述无级变速器(10)包括外部旋转部件(14)，设置在所述外部旋转部件(14)内的内部旋转部件(13)，其中所述内部旋转部件(13)和/或所述外部旋转部件(14)相对彼此旋转；多个用于使所述内部旋转部件(13)和所述外部旋转部件(14)相对彼此耦合的耦合机构(18)，用于使所述内部旋转部件(13)和所述外部旋转部件(14)相对彼此偏心调节的调节装置；沿所述内部旋转部件(13)的壳体表面将润滑剂输送至变速器内的泵(30)；以及设置在所述耦合机构(18)内的所述内部旋转部件(13)上的密封元件，或具有向特定的耦合机构(18)供给预设量的润滑剂的喷嘴。

Description

无级变速器

技术领域

本发明涉及一种无级变速器。将一旋转部件的转速转化为另一旋转部件的转速的变速器也可以设计为无级变速器。对于这种变速器来说，转速的传动比可在预设范围内连续可变。

背景技术

无级变速器已从例如DE10234463A1或DE3605211A1中已知且，但这些无级变速器只能够实现较低的扭矩。

为解决该问题，本申请的发明人设计了一种无级变速器，其中外部旋转部件或内部旋转部件能够围绕相互平行的旋转轴进行旋转，其中所述旋转轴可偏心相对移动。与现有技术相比，这样的无级变速器适合用于水平更高的扭矩。然而，也产生了优化该无级变速器以用于长期运行或提高使用寿命的需要。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能够解决现有技术存在的问题的无级变速器。特别是提供一种无级变速器，使其能够在长期运行中达到约100Nm的大扭矩，甚至数兆Nm的扭矩。

该目的通过具备权利要求1的特征的无级变速器来解决。所述无级变速器包括外部旋转部件，设置在所述外部旋转部件内的内部旋转部件、多个用于使内部旋转部件和外部旋转部件相对彼此耦合的耦合机构，以及用于使内部旋转部件和外部旋转部件相对彼此偏心调节的调节装置；其中内部旋转部件和/或外部旋转部件相对彼此旋转；以及沿内部旋转部件的壳体表面将润滑剂输送至变速器内的泵；以及设置在所述耦合机构内的内部旋转部件上的密封元件，或具有向特定的耦合机构供给预设量的润滑剂的喷嘴。

借助所述无级变速器也能够在高转速和/或大扭矩条件下实现无级变速器的平稳运行。此外，与现有技术的配置相比，所述无级变速器的使用寿命也得到提高。

另外，通过轻便、低廉的变速器设计也改善了其运行特性，并且降低了生产成本。

因此，本发明涉及一种所述无级变速器，包括外部旋转部件，设置在所述外部旋转部件内的内部旋转部件、多个用于使内部旋转部件和外部旋转部件相对彼此耦合的耦合机构，以及用于使内部旋转部件和外部旋转部件相对彼此偏心调节的调节装置；其中内部旋转部件和/或外部旋转部件相对彼此旋转。

本发明的其他优势配置将通过独立权利要求进行说明。

在一种优选的实施例中，所述无级变速器另外还包括用于容纳所述无级变速器的壳体，其中特别优选的是泵在一次循环中将润滑剂泵入和/或泵出壳体。

根据另一种优选方案，所述外部旋转部件具有垫片，所述垫片通过耦合机构的支承螺栓相互间隔。

根据另一种优选方案，所述外部旋转部件具有两个彼此固定的套管，所述套管通过耦合机构的支承螺栓相互间隔。

在另一种优选实施例中，所述无级变速器的耦合机构具有内部耦合模块和外部耦合模块；其中，所述内部耦合模块设置在内部旋转部件上，所述外部耦合模块设置在外部旋转部件上。其中特别优选地是，所述内部耦合模块具有质量平衡螺栓，用于平衡至少一个耦合模块的支承螺栓的质量、特别准确地来说是一个耦合模块的质量、特别优选地是内部耦合模块或外部耦合模块的质量；其中所述内部耦合模块和外部耦合模块借助所述支承螺栓可旋转/可枢转地彼此固定连接，其类似肘接。

另外，在另一种优选实施例中，所述内部耦合模块具有至少一个槽，用于容纳经预紧力层压卷绕的碳纤维。

在另一种优选实施例中，所述内部旋转部件具有至少一个卷绕金属板。特别优选的是所述至少一个卷绕金属板设置在管内。

在另一种优选实施例中，所述无级变速器中，夹紧件(sprag)的下端设计为凹形，其中所述夹紧件用于支撑内部旋转部件上的一个耦合机构。通过这种设计可提高使用寿命，因为即使在一定程度的材料磨损情况下也能保证与夹紧件的可靠接触。优选地，与夹紧件的相应另一接触面(即位于夹紧件上端的接触面)在结构上设计为凸形。

优选的是，所述内部接触面(即，夹紧件上沿内部旋转部件的方向的夹紧件接触面)在结构上设计为凹面。外部接触面(即，该夹紧件上沿外部旋转部件的方向的夹紧件接触面)被设计为凸面。优选的是，至少一个接触面的轮廓可遵从对数螺旋。

此外，在所述无级变速器的另一种优选实施例中，调节装置的调节元件的支承位沿轴向设置在支承及导向模块的中心位置，其中所述该支承位用于支撑外部旋转部件。

在另一种优选实施例中，所述外部耦合模块和内部耦合模块可相对成角度旋转，特别优选的是该角度始终小于180°。这样所述耦合机构不能够折叠。

优选的是，内部旋转部件的中心点与所述内部耦合模块的第一连接点之间的几何连接，和所述内部耦合模块的第一连接点与所述外部耦合模块的第二连接点之间的几何连接，共同形成角度；所述角度小于180°，优选小于179°、178°、177°、176°或175°。优选的是，除了上述最大限制(limit)之外，所述角度优选大于20°，特别优选的是大于30°。同时，所述铰接轴，例如轴承螺栓，优选对应所述内部耦合机构的第一连接点，其中所述内部耦合模块和外部耦合模块在所述铰接轴处可旋转地连接在一起。所述支承件特别优选地对应所述内部耦合模块的第一连接点；其中，所述支承件用作所述外部耦合模块的内部支承件和所述内部耦合模块的外部支承件。所述外部耦合机构的第二连接点优选对应支承件，其中该所述支承件作为外部耦合模块的外部支承件。

在另一种优选实施例中，所述耦合机构的偏心率，和/或外部旋转机构相对所述内部旋转部件的偏心率，和/或可旋转性受到带有挡块(stop)的调整装置的限制。优选地，上述限制通过所述耦合机构内的挡块，特别优选通过内部耦合模块和外部耦合模块之间的相对可旋转性限制起到作用。

在另一种优选实施例中，壳体和支承及导向模块之间耦合机构的偏心率受到挡块限制，其中所述支承及导向模块用于支撑所述外部旋转部件。

在另一种优选实施例中，在铰接轴内，从外部耦合模块的外部支承件和/或从用作外部耦合模块的内部支承件以及用作内部耦合模块的外部支承件的支承件形成该耦合机构的挡块。

在另一种优选实施例中，所述外部耦合模块的外部支承件和作为外部耦合模块的内部支承件及内部耦合模块的外部支承件的另一支承件都相应包括两个部件，这两个部件优选设计为两个相对可旋转连接或刚性连接的支承件。

通过这种耦合机构设计，使得耦合机构运动的正弦函数发生变形，使之接近矩形函数的理想情况。这样使得在输出端获得均匀的旋转运动。

所述内部耦合模块和外部耦合模块优选围绕两个旋转点旋转，而不是一个旋转点。特别优选的是，所述外部支承件的两个部件和另一个支承件的两个部件之间的夹角为常数。

在另一种优选实施例中，具有差分变速器的振动发生器与无级变速器互连。该连接可以通过行星齿轮变速器实现。特别优选的是，其中太阳轮与环形齿轮的转速比为5:1，其中所述太阳轮与振动发生器的输出端相连。优选的是振动发生器可以理解为所述内部旋转部件和外部旋转部件，或耦合机构。

在另一种优选实施例中沿所述内部旋转部件的壳体表面的轴向方向形成润滑剂流。特别优选的是，在内部旋转部件和耦合机构之间，优选在内部旋转部件和内部耦合模块之间提供了润滑剂供给。

也可将基于本发明的润滑剂供给方法用于传统的无级变速器。

附图说明

本发明的其他可能的实施方式包含没有明确提及的以上或下列有关结构实例的特征或实施例的组合。同时，本领域技术人员也将各个细节作为对本发明特定基本形式的改善或补充添加进来。

下面将结合附图并辅助于结构实例对本发明进行详细的介绍。

附图中：

图1为第一结构实例的无级变速器三维视图；

图2为第一结构实例的无级变速器平面图；

图3为第一结构实例的无级变速器截面图；

图4为第二结构实例的无级变速器的外部旋转部件的俯视图；

图5为第二结构实例无级变速器的外部旋转部件沿图4中A-A线的截面；

图6为第二结构实例无级变速器的外部旋转部件沿图4中C-C线的截面；

图7为第三结构实例的无级变速器的外部旋转部件的平面图；

图8为第三结构实例的无级变速器的外部旋转部件沿图7中A-A线的截面；

图9为通过平行于第五结构实例的无级变速器的内部旋转部件的半径的截面；

图10为第五结构实例的无级变速器的内部旋转部件的纵向截面；

图11和图12为第六结构实例的无级变速器的耦合机构的说明示意图；

图13为第七结构实例的无级变速器耦合机构的示意图；

图14至16为第八结构实例的无级变速器的内部耦合模块的示意图；

图17和图18为第八结构实例的无级变速器的外部耦合模块的示意图；

图19和图20为第八结构实例的无级变速器的各种夹紧件示意图；

图21和图22为第八结构实例的无级变速器的其他夹紧件的示意图；

图23至图26为第八结构实例的无级变速器的螺栓或轴的轴向固定的各种变形；

图27至图31为第八结构实例的无级变速器的螺栓或轴的径向固定的各种变形；

图32为无级变速器的优选实施例的截面示意图，用于说明润滑剂供给(lubricantsupply)的变形。

如果没有特别说明，则在这些图中相同或功能相近的元件使用相同的标号。

具体实施方式

图1显示了一个底座1。该底座上安装了不带壳体的无级变速器(Continuouslyvariabletransmission)10。底座1可根据需要采取其他设计。变速器10具有第一支承及导向模块(bearingandguidingmodule)11、第二支承及导向模块12、围绕轴A1可旋转的内部旋转部件13、外部旋转部件14，以及导入导向元件16并通过支承件17(bearing)17可旋转支撑的调节元件15。

如图2所示，图中并未显示基座1，所述无级变速器10另外具有多个耦合机构18和壳体19，所述壳体围绕所述第二支承及导向模块12设置。所述无级变速器10可选包括调节驱动装置20和所述调节元件15的支承位(bearingposition)21。壳体19内集成了第二支承及导向模块12的固定法兰。对于基于图1和图2的无级变速器10，耦合机构18连接作为轴设计的内部旋转部件13和设计为中空柱形的外部旋转部件14。这样可将所述内部旋转部件13的转速转化为所述外部旋转部件14的转速或反之亦然。在图1和图2所示情况中，内部旋转部件13转速与外部旋转部件14转速之传动比为1:1，这样所述无级变速器既不会加速也不会减速。所述内部旋转部件13和外部旋转部件14在这种情况下转速相同。

在所述无级变速器10中，第一支承及导向模块11用于支撑和引导内部旋转部件13。所述内部旋转部件13可旋转地支撑在第一支承及导向模块11上，并安置在外部旋转部件14内，其中所述外部旋转部件14设置成从外部围绕内部旋转部件13。所述第一支承及导向模块11确保所述内部旋转部件13仅围绕其轴A1旋转。

与此相反，第二支承及导向模块12用于支撑和引导外部旋转部件14。所述第二支承及导向模块12与外部旋转部件14类似具有中空柱形或鼓形形状，并在其外侧支撑外部旋转部件14。所述第二支承及导向模块12相对内部旋转部件13可旋转地支撑外部旋转部件14。可以借助丝杠形式的调节元件15实现旋转调节。其中，所述调节元件15如图1或图2所示在导向元件16内向上运动，使得无级变速器10的传动比(conversion)C大于1。如果调节元件15如图1或图2所示在导向元件16内向下运动，则无级变速器10的传动比也可调节至大于1。其中，可以调节外部旋转部件14，使得内部旋转部件13相对外部旋转部件14的轴偏心设置。在这种情况下，无级变速器10的传动比不等于1:1。特别是在试验中已经证实，从外向内的传动比，即从外部旋转部件14到内部旋转部件13的传动比与从内向外，即从内部旋转部件13到外部旋转部件14的传动比不同。特别地，借助调节元件15可以实现外部旋转部件14的三维旋转运动。旋转支撑的点应该相互间隔开。

如图2所示，调节元件15可选择性地与调节驱动装置20一起运动，所述调节驱动装置可以设计作为电机和特别是作为螺杆齿轮电机(spindlegearmotor)，或作为活塞，特别是作为双作用液压活塞、双作用气动活塞等。其中，所述调节驱动装置20，更准确地说图2中的支承位也设置在位于第二支承及导向模块12的中心的第二支承及导向模块12的轴向方向上。因此，图2中的所述调节驱动装置20也设置在外部旋转部件14的中心的轴向方向。在这种设置中力的传递特别有益。这种设置也可以在沿圆柱方向的每个位置。总之需要注意，调节支撑及旋转支撑点应该彼此间隔地尽可能远，使得第二支承及导向模块12与壳体19的扭力稳定性尽可能高。

基于图2无级变速器10的构造，功能部件，如第二支承及导向模块12、外部旋转部件14和壳体19等具有圆环形状。其原因在于近似圆环形的圆柱形零件相对于其直径可以在其壳体平面容纳极高的扭力和弯曲应力。图2中的所述内部旋转部件13的直径最小，但壁厚最大。各个功能部件的壁厚随着各个功能部件直径的增加而减小。因此，可以保持较薄的壁厚，使得无论选用哪种材料都能做到质量轻且强度高。

图2所示壳体19和第二支承及导向模块12之间的环状凹处22并非绝对必须。壳体19也可以至少在部分区域和第二支承及导向模块12邻接设置。

图3所示的无级变速器10在纵切面上具有6个耦合机构18。可有具有更多或更少的耦合机构18。所述耦合机构18分别位于外部旋转部件14的两个隔棒(bar)141之间。各个隔棒141在第一旋转部件13的方向上朝着外部旋转部件14的径向方向凸出。为清楚起见，图3中仅对具有附图标记的部分耦合机构18和隔棒141。另外，图3中显示了第一至第四密封件23、24、25及26，凹处27、支撑外部旋转部件14的支承件28和用于耦合机构18的支承螺栓29。为清楚起见，图3中，仅两个第二密封件24具有附图标记。耦合机构18通过夹紧件式自由轮离合器(sprag-typefreewheelclutch)或径向支撑件围绕所述内部旋转部件13设置，并与外部旋转部件14连接。在由耦合机构18和夹紧件式自由轮离合器或径向支撑件组成的耦合系统内，根据无级变速器10运行时的其作用夹角伴随质量加速度，在160Nm输出扭矩可产生约4000N的定制的极高的变化的牵引力和压力，这些作用力作用在内部旋转部件13和外部旋转部件14之间。因此，无级变速器10的所有部件都必须能够承受这些极高的作用力。因此，外部旋转部件14在其内侧借助隔棒141划分为圆环形的腔室，该腔室具有两个作用。一方面，所述隔棒141和腔室赋予外部旋转部件14极高的径向稳定性和尺寸稳定性，另一方面，圆环形隔棒141能够形成容纳耦合机构18的支撑件。

另外，图3的无级变速器10具有泵30，该泵可将润滑剂沿箭头5方向即轴向泵入壳体19内。泵30可将润滑剂沿箭头6方向即径向泵出壳体19。这样，泵30就能够沿轴向为所有安装在内部旋转部件13周围的支承位和耦合机构18供给润滑剂。这样就能将无级变速器的温度保持在较低水平，以便减少摩擦。润滑剂10可以是油。

如图3所示，润滑剂从泵30内轴向且位于在内部旋转部件13的包络线(shellline)的上方泵入圆环形凹处27。另外，使用第一至第四密封件23、24、25及26将依次排列的耦合元件18轴向彼此密封且相对壳体密封，这样使得距离润滑剂供给装置最远的耦合系统/支承或接合系统/支承能够得到充分的润滑剂。前述密封在设计时使得其在径向上允许润滑剂部分通过。

因此，第二密封件24沿内部旋转部件13轴向方向安装在内部旋转部件13周围。第二密封件24可以作为止推垫圈/密封圈使用，这些止推垫圈/密封圈在径向上具有沟槽或管道或孔，其目的在于使得特定量的润滑剂进入耦合机构18和其他支承位。在无级变速器10的运行期间，润滑剂通过离心力从内部旋转部件13向外沿外部旋转部件14和壳体19方向传送。润滑剂在壳体内壁上流向最底部，然后在此由泵30吸出，且沿箭头6方向从壳体19内泵出。这样，旋转部件的离心力可以有效地将部分润滑剂分配给耦合机构18和所有其他支承位。泵30也可借助齿轮实现。

这样，根据第一示例的无级变速器10包括高效的润滑剂循环，这样所述内部旋转部件14就可以设计为实心部件。例如，所述内部旋转部件14不含有供油孔，否则供油孔将削弱轴的静力学并可能形成断层线。这是一项巨大的优势，因为所述内部旋转部件14与无级变速器10的其他所有圆柱形部件相比始终是结构中最薄弱的一环。原因是所述内部旋转部件14与其他圆柱形部件相比在跨越的直径最小，因此其偏转最剧烈。

因此，所述内部旋转部件14也可以采用高性能材料制成，例如，具有高张力/压应力或尽可能大直径的特种钢。

在第一结构实例的改进方案中，耦合机构18与内部旋转部件13之间在轴向上没有间隔。在这种情况下不需要第二密封件24。同时，输送润滑剂的沟槽或管道或孔直接设置在耦合机构18的侧面。

根据第一示例的另一种改进方案，润滑剂可以通过壳体19上的固定喷嘴喷射到耦合机构18上。所述喷嘴也可以固定在第二支承及导向模块12上。耦合机构18在其朝向外部旋转部件14的一侧具有轴向润滑剂引导槽，用于向支承位输送润滑剂。

对于无级变速器10来说，内部和外部旋转部件13和14作为振动发生器，其运转速度及相应的性能起到了至关重要的作用。所述振动发生器有可能使用多倍于输入转速的速度驱动，并相应使用相同的传动比C降低输出转速。例如1:3输入驱动；3:1输出驱动。

因为耦合机构18必须相对输入转速更加频繁地旋转或变速(shift)，每个变速脉冲的变速扭矩必须下降。因此传递扭矩在每一次开关脉冲都会下降。也就是说，根据传动比，耦合机构经常以更低的扭矩更加频繁地变速。因此应该尽可能使用恒定高转速且尽可能没有旋转不平衡的振动发生器。其他的示例也因此具有其他特殊设计。

另外需要说明的是，根据输入传动比及考虑到输入转速的相位角会形成脉冲，也就是说，例如振动发生器具有6个耦合机构18，这6个耦合机构以60°角偏移安装在外部旋转部件14上。这就意味着当输入传动比为1:3时，基于输入转速的相位角，每20°就会形成脉冲。假设无级变速器10的传动比为1:1时，输入驱动转速等于输出驱动转速，则输入传动比必须在振动发生器之后再次逆转，即为3:1。这意味着，从具有6个耦合机构18的实例来说，在变速器输出每60°就有一个脉冲，区别在于振动发生器时常变速待传导能量的三次，同时伴随着较低的耦合扭矩。借助这种方法可以扩大传动比范围，并降低耦合系统的变速扭矩。

对于具有下游差分(downstreamdifferential)和过零(zeropassage)的无级变速器10来说，这些优势尤其凸显。将振动发生器与差分齿轮变速器连接更能拓展这些特性。如果设置在太阳轮上具有20齿且在齿圈上具有100齿的行星齿轮变速器，则可将所述振动发生器的输出驱动与太阳轮连接，该输出驱动比输入转速快五倍，其中齿圈旋转与输入转速一度(once)相反。如果该齿圈在外齿上驱动，则还需要一个额外的齿轮。如果该齿圈在内部驱动，则不需要这个齿轮。如果振动发生器运行中的传动比为0，则太阳轮旋转5圈，同时齿圈反向旋转一圈。结果是行星齿轮组静止不动形成变速器输出驱动。从上面的例子来看，若使用6个耦合机构18，则脉冲相位角60°除以功率分流因子，此处因子为5。这样60°除以5等于12°。因为参考水平(referencelevel)为零，则一方面脉冲数和传动比取决于行星齿轮变速器的分流比(powersplit)，另一方面也取决于所述无级变速器10对于未显示的输入驱动装置的转速的转换程度。

根据第二示例，对外部旋转部件14进行了改进，具体如图4至图6所示及下列所述。其他方面无级变速器10与第一示例无异。

在上述示例中，对于外部旋转部件14，垫片142，特别是圆环形配置的垫片，通过如螺栓、螺杆和螺母等紧固件143固定在支承螺栓144上。紧固件143设置在支承螺栓144末端上。其中一个垫片142上具有开口，其他垫片142具有螺纹开口。垫片142的数量取决于经隔棒141形成的腔室的数量。另外，相对于在第二支承及导向模块12设置了如螺栓、螺杆和螺母等紧固件145和支承螺栓146。这样，在图4至图6中，两末端有螺纹的螺杆作为紧固件143和145使用螺母紧固。或者，所述螺杆也可仅在一端具有螺纹。所述螺杆设置在圆柱形旋转部件、支承螺栓144或支承螺栓146内。所述支承螺栓144用作耦合机构18外部部件的支承件，其中所述外部部件后续称为外部耦合模块。所述支承螺栓146用作第二支承及导向模块12的支承件。另外，图6中提供了附图标记为149的支撑件。

在本实施例中，外部旋转部件14的设计目的在于在连接两个圆环垫片142，使得这两个圆环垫片不能相互错位。这种也可称为压缩应力结构的结构形式极大提高了两个组件的扭转刚度和抗弯强度，使其获得类似一体式圆环形组件的强度。在无级变速器10中，这种结构形式普遍适用于所述无级变速器10的所有同心部件。

由于缺乏壳平面，最好装配支承螺栓144和146以抵抗偏转。在外部旋转部件14的扭力方向上能够产生更高的不稳定性，这种不稳定性可以借助两个相对的交叉杆克服。

如图5所示，借助从凸起147和凹槽148形成的齿部147和148将在外部旋转部件14的中心的两个垫片142互锁，该凸起147和凹槽148沿垫片142外周分布。齿部147和148也可以为设计为梯形或波浪形。

另外一种获得扭转刚性的方式是除支承螺栓144之外，根据管/杆原理(tube/rodprinciple)采用和拉紧其他元件。为了让圆环形垫片142在质量尽可能轻的情况下获得最高的稳定性，可以在整个区域压入压花花纹/线条。

另外，外部旋转部件14的支撑件需要足够大以用于第二支承及导向模块12的旋转动或调节，并为输出驱动齿轮提供圆环形的连接区段。

此外，由外部旋转部件14形成的圆柱在其壳面可以具有孔洞以减少质量，从而形成格栅结构。这样，可以较低的组件质量获得极高的扭转强度/挠曲强度。根据第三示例，所述外部旋转部件14的改进具体如图7和图8所示及下列所述。其他方面无级变速器10与第一示例无异。

在上述示例中，使用两个彼此固定的套管(casing)150和152替代图4至图6中的垫片142。尤其是将这两个套管159和151相对拧紧(screw)。当然也可以采用其他合适的紧固类型。

另外，在上述示例中，外部旋转部件14中，图5和图6中的至少部分支承螺栓144由管144A和杆144B两个部分形成。在图7和图8中，管144A和杆144B相对彼此使用套管150和151拉紧，从而实现图4至图6所述的最大强度。这样能够极大降低支承螺栓144的偏转。这样，支承螺栓144一方面从作为支承位的管144A制造，另一方从具有螺纹和头部的杆144B制成。其中一个管144A的长度定义了套管150和151的间距，以及外部旋转部件14的尺寸。如果将如杆144B的螺栓插入管144A的孔和其中一个套管151中，使其在管144A的另一末端突出并且其螺纹进入另一套管150的螺纹孔，管144A能够与套管150和151牢固拧紧在一起，也就是说管144A在承受压力，而螺杆如杆144B承受张力。这是一种拉紧设计，能够保证高稳定性并且生产成本低廉。支承位即管144A通过拉紧结合件有效防止意外旋转。

所述管固定/杆固定不仅可以用于套管150和151，也可以用于图4至图6中的垫片142。

根据第四示例，圆环形隔棒141向外延伸越过外部旋转部件14的壳面。外部旋转部件14的支承螺栓144可按现在的方案设置，不过也可设置在外部旋转部件14的外表面。在这种情况下，在外部旋转部件14的壳面上相应位置钻通孔，以便为耦合机构18留出足够的空间。必须紧固支承螺栓144防止意外旋转，同时确保耦合机构18的支承配对。其他方面无级变速器10与第一示例无异。

如图9和图10的横截面和纵截面所示，根据第五示例的所述内部旋转部件13由借助高性能胶粘剂和必要的拉应力卷绕一个或多个金属板131和132制成。这样在内部旋转部件13的中心形成一个空穴133。所述卷绕结构可以采用复合技术将不同钢材/碳素材料层压制成。通过这种复合结构形式能够拉伸并粘合成闭合管134，以便为耦合机构18的下述夹紧件(sprags)/支承件赋予合适的表面。

如图9所示，螺旋结构的复合设计形成了波浪形的内部旋转部件13。为了更好地描述，图9将螺旋显示为开放式的螺旋，因为在金属板131和132之间存在间隔。实际上，内部旋转部件13中金属板131和132一层层卷绕，从而在金属板131和132之间不存在任何间隔。

此处也介绍了另外一种借助铣削技术生产钢制部件的方法，其中也介绍了含复合材料及其层压技术的结构形式。例如，也可使用与卷曲方向成直角的成波浪状或起伏的钢材。金属板131和132沿卷绕方向施用特定的拉应力(tensilestress)。

另外，在卷绕过程中可能在层间添加液体层压粘合剂。也可将各种不同材料如玻璃纤维/碳纤维一起层压。如果卷绕过程完成且层压物已复合，则可略去卷绕技术的预紧，并将胚件推入具有层压树脂的钢管，使其静置然后在炉内烘烤至最终强度。管134的作用是为内部旋转部件13形成用于下述内部耦合模块的夹紧(clutch)的高品质工作面。这项技术的优势在于使得组件在高弹性和低特殊重量条件下获得类似于合金钢的强度。

耦合机构18可在内部旋转部件13上或在壳体19的支承板之间轴向引导。所以所有耦合机构18在其靠近内部旋转部件13的末端轴向相邻，使得仅距离最远的耦合机构18在其靠近内部旋转部件13的末端必须轴向引导。耦合机构18在其靠近外部旋转部件14的末端在外部旋转部件14的支撑件内不必轴向引导。然而，这些耦合机构18也能在外部旋转部件14的支撑件内轴向引导。

图11和图12用示意图展示了基于第六示例的耦合机构18的结构。所述耦合机构18包含外部耦合模块180，内部耦合模块181，用于外部耦合模块180的外部支承件182，和作为外部耦合模块180的内部支承件和内部耦合模块181外部支承的支承件183。所述外部和内部耦合模块180和181可相互成α角度旋转，如图示旋转箭头所示。所述耦合机构18的设计使得角度α＜180°，如图11所示。这样耦合机构18就不会沿箭头184所示方向折叠成如图12所示状态。图11显示了耦合机构18的最大偏心状态。与此相反，图12所示状态为不可接受的状态。

为了实现这种耦合机构18，根据第一种方案，借助调节装置，例如借助调节元件15和/或调节驱动装置20限制所述耦合结构18的偏心率，或在壳体19和第二支承及导向模块12之间借助“挡块(stop)”限制。或者额外根据第二种方案在外部支承件和内部支承件182、183、184和185中至少一个的铰接轴(articulatedaxes)内设置耦合机构18的挡块。然而第一种方案更优，因为在第二种方案中可能出现异常运行状态。内部和外部耦合模块181和182的铰接轴挡块的方案包括：

-外部耦合模块180通过铰接轴或支承件182在外部旋转部件14停止，

-内部和外部耦合模块181和180在靠近关节轴或支承件183的位置设立挡块，使得图11中夹角α不会变大。

另外，也可以综合使用上述铰接挡块的可能方案。

如上所述，耦合结构18经夹紧件设置在旋转部件13和14上。所述夹紧件可完全由如钨、碳化硅等硬质合金制成。

另外，耦合机构18之间的夹紧可以设计为外部控制的盘式制动。每个耦合单元的额外的耦合机构18的实施实现了对制动装置基于运动学的强制控制。制动装置的控制，例如开和关，必须优先于相关耦合机构18实现。

图13示出了根据第七示例的耦合机构18的结构。其中耦合机构18包含曲柄支承螺栓(crankedbearingbolts)182A、182B、183A和183B。所以，外部耦合模块180的外部支承件182包含两个部件182A和182B，另一同时作为外部耦合模块180的内部支承件184和内部耦合模块181外部支承件185的支承件183。该支承件183包含两个部件183A和183B。因此，内部和外部耦合模块181和180并不围绕图11和图12所示旋转点运动，而是围绕两个旋转点。其中，部件182B和183B的角度α均为常数。这样耦合机构18也不会在异常状态下折叠。图13所示耦合机构18的意义和目的是改变耦合机构18的运动正弦函数，使得能够接近矩形函数的理想情况，从而保持输出驱动的旋转运动形状稳定。

图14和图15展示了基于第八示例的轻质结构的内部耦合模块181的两个视图。如图14所示，所述内部耦合模块181具有双凸轮形状。所述内部耦合模块181设计为相对点划中心线对称。所述内部耦合模块181在其内置开孔181A上具有用于夹紧设置或支撑的工作面181B。

图15所示侧视图显示内部耦合模块181不是实心部件，而是具有多个狭缝(slot)181C。所述内部耦合模块181径向于内部开孔反复旋入能够形成所述狭缝181C。所述内部耦合模块181也可设计为片状，以便形成狭缝181C。

如图16所示图14的A-A截面图，碳纤维181D可在狭缝181C内借助预紧力层压卷绕。然而，并非一定使用碳纤维。另外，质量平衡螺栓(massbalancingbolt)180A可以设立在内部耦合模块181上，用来平衡外部耦合模块180的支承螺栓181E的质量。这样，图16内在点划中心线两侧的质量均衡。所述支承螺栓181E从重量上属于内部耦合模块181，并导入支承套管181F内。相对的质量平衡螺栓180A经对称平面形成相同的配重。

总而言之，图15和图16针对上述示例的所示措施相对于实心部件明显降低了内部耦合模块181的重量。此外，内部耦合模块181通过质量平衡螺栓180A极具优势地进行平衡。

另外，根据该示例，外部耦合模块180的结构可如图17的截面图和图18侧视图所示。如图16所示，外部耦合模块180可借助内部耦合模块181的支承螺栓181E经外部耦合模块180的开孔180D旋转/枢转，类似于肘节连接，与内部耦合模块181连接。所述外部耦合模块180的结构设计使得其在区域L1内的质量与在区域L2内的质量相同。L1和L2之间的线条优选准确经过支承中点。另外，在外部耦合模块180中，中间隔棒180B连接了两个臂180C，这两个臂在两个侧面上对外部耦合模块180起到限位作用。外部耦合模块180的剖面(profile)，例如其中间隔棒180B和/或其臂180C，可以设计为管状或双T形等。

这样，所述外部耦合模块180也能通过所述质量分布得到极佳的平衡。

借助上述外部和内部耦合模块180和181能够保证内部外耦合模块完全质量平衡。这样旋转的耦合功能元件能够实现无级变速器所需的高转速。

所述外部耦合模块180可采用深冲压和/或钣金冲压技术制成。如果外部旋转部件14内的圆环无法形成任何腔室，则外部耦合模块180无法变成锥形，那么在平面图中显示为矩形。

在外部耦合模块180中，在桅肩板或臂(cheeksorarms)180C中，在凹处，特别是围绕支承孔180D的凹槽等内径向提供将润滑剂提供给内部耦合模块181的螺栓181E的支承位的供油孔。另外，也可在内部耦合模块181的支承螺栓181E的支承套管181F上设置径向开孔特别是通孔。所述外部耦合模块180可以在支承螺栓29(图3)上轴向引导，而不是在外部旋转部件14的腔室内轴向引导。内部旋转部件13并非一定需要内部耦合模块181的轴向导轨。

由于夹紧元件(夹紧件)必须能够传导能量，为此图19至图22给出了优选的结构方案。

图19显示了放置在内部旋转部件13上的夹紧件31A的下底部。所述夹紧件31A的下底部采用凹形，反之所述内部旋转部件13采用凸形。其中夹紧件31下底部的凹曲度半径大于内部旋转部件13的凸曲度半径。

另一方面，在图20所示变形实施例中，夹紧件31B的下底部采用球形。也就是说，夹紧件31B的下底部和内部旋转部件13均为凸形。于是在这种结构方案中，夹紧件31B下底部和内部旋转部件13的线接触非常弱。因此，在图20所示变形实施例中，夹紧件31B和内部旋转部件13的接触面相比于图19所示变形实施例磨损更严重。

图21和图22中通过对或者夹紧件34的单独弹性装配实现高转速。或者或又，可以通过特定的离心力或投掷力实现高转速，例如通过夹紧件几何形状，重心，按压环状间隙，如图21和图22所示。另外，如前所述，所述内部和外部耦合模块181和180及外部旋转部件14应尽可能实现轻质且高强度。

图21展示了弹簧33，其沿箭头35所示方向按压具有曲柄(shank)34A的夹紧件34。将夹紧件34按压进入期望位置的弹簧33在栏状结构(cage)39上获得支撑，该栏状结构容纳夹紧件34。这样，夹紧件34就能被压入内部旋转部件13和内部耦合模块181之间的环状间隙36内。在功率传导过程中，经下降动作使得力传导增加。曲柄34A的延伸产生离心力，除了在弹簧33的作用力之外，将夹紧件34压入环状间隙36内。另外，图21也显示了夹紧件34相对于输入驱动方向40和输出驱动方向50的设置。

在图22中，夹紧件34的一个末端及保持部(holdingelement)37设置在夹紧件底托(shoe)内。弹簧33在此设计为S形。借助这种变形，能够扩大夹紧件34的表面，从而降低磨损。夹紧件34在夹紧件底托的末端的半径大于或等于容纳夹紧件底托38内夹紧件34末端的对应容纳件的半径。

因为无级变速器10的外部耦合模块180能够执行三维运动，所以也轴向支撑用于径向支撑的功能部件。下面将介绍多种可能的方案。

图23至图26介绍了在如垫片142等板形元件51上螺栓或轴50的多种轴向固定方案。这类轴向固定可以适用于支承螺栓180A和/或内部旋转部件130。

根据图23所示方案，轴50和垫片51借助焊点、焊缝等形式的焊接连接52彼此固定。

根据图24所示方案，轴50在其一端具有销(peg)53，并在其另一端有销54。销53和54相应在垫片51的开口内扭转。其中销53为右旋螺纹。销54为左旋螺纹。

根据图25所示方案，轴50设置在垫片51的开口内并压紧。其中特别是轴的周长略大于垫片51的开口直径。

根据图26所示方案，轴50在其两端都有开口55。开口55内各旋入一个盘螺纹56，如图26左侧所示。

图27至图30介绍了在如垫片142等(图5和图6)的板形元件51上固定螺栓或轴以防止其旋转的各种方案。这类径向旋转固定可以适用于内部旋转部件13或支承螺栓180A。所述径向旋转固定可结合图19至图22所述轴向固定共同使用。

根据图27所示方案，在垫片51的开口内设置了齿部57。如果轴相应地齿化，则轴可与垫片51齿合，从而防止垫片51旋转。

根据图28所示方案，开口58设计用于安装花键轴(splinedshaft)。

根据图29所示方案，开口59被削平，同时轴也做了相应设计。

根据图30至图31所示方案，垫片51在其表面沿垫片51径向方向上具有轴向凸起部60，并未在图30中为全部的凸起部提供附图标记。这些凸起部60从垫片向外突出一定程度，具体如图31所示。

图32介绍了无级变速器10润滑剂供给的优选示例。其中提供了在内部旋转部件13和耦合机构18之间、特别优选在内部旋转部件13和内部耦合模块之间借助泵实现的强制性润滑剂供给。其中形成了沿内部旋转部件13壳面轴向方向的润滑剂流。另外，第一导向槽(guidingchannel)194位于支承及导向模块11内，优选位于内部旋转部件13的支承板112内，到内部旋转部件的支承位，通过其可将润滑剂通过第一导向套管196(即固定件(如壳体)的表面)到旋转部件(内部耦合模块181))引入到内部旋转部件13的壳面。特别优选的是，该区域可由内部旋转部件13的环状间隙和耦合机构18孔洞形成的，特别内部旋转部件181。所述润滑剂轴向沿内部旋转部件13供给。在内部旋转部件13轴向方向上依次排布的耦合机构18可优选地出现确定的润滑剂损失，这种润滑剂损失优选借助离心力向轴向支撑件和/或内部机器元件供给润滑剂。另外，第二导向槽优选位于另一支承及导向模块内，优选位于内部旋转部件13的另一支承板内，及特别优选提供第二导向套管作为固定件与旋转件的接口。所述第二导向套管特别优选与第一导向槽和第一导向套管相比位于内部旋转部件13在轴向方向上的相对端上。第二导向槽优选使得溢出的润滑剂能够流入壳体的相应支承件内。通过第二导向槽198实现润滑剂的回流，或在此抽吸润滑剂。沿内部旋转部件13壳面的润滑剂流由轴密封环136限制在内部旋转部件13的两个末端之间。润滑剂流优选仅出现在壳体18内的内部旋转部件13的范围内。

耦合机构18的轴向支撑件上可以装配环形隔棒以进行封闭，所述隔棒伸入相邻耦合机构18的凹槽内。

在无级变速器的特别优选的润滑剂供给示例中，耦合机构18上采用许多交错运行、间距极小的环，或设置了液压密封件或密封环密封件。

在润滑剂供给的另一种优选方案中，重叠的密封环138沿轴向设置在相邻的耦合机构18之间，所述密封环用于密封相邻耦合机构18之间可能存在的间隔，防止润滑剂流进入内部旋转部件13的壳面。特别优选的是密封环138的厚度沿润滑剂流方向越来越小。

也可组合使用所谓的密封润滑剂供给和含润滑剂损失的润滑剂供给，其中在所谓的密封润滑剂供给中不存在实质性的润滑剂损失用于通过润滑剂溢出润滑内部机器元件和/或耦合机构18。其中一种组合使用方案就是将密封环138分布在部分耦合机构之间，而不是所有耦合机构之间。

在这种优选示例中，不必为了润滑剂供给设置任何固定设置在内部机器元件内或需与内部机器元件一起运行的喷嘴。不过也可以固定设置和/或额外安装喷嘴。

另外，优选在泵的抽吸管路中设置精细过滤元件。

另外，优选根据所述无级变速器的垂直或水平取向，也就是说根据内部旋转部件13轴向方向是在无级变速器安装中垂直或水平取向，相应在泵运行期间收集润滑剂的容器上为泵抽吸润滑剂设置孔洞。这些孔洞优选位于无级变速器下部的润滑剂管路上，在润滑剂管路内基于重力效应收集润滑剂。

所有上述有关无级变速器10的设计方案均可单独或组合使用。特别是可以任何组合使用上述示例的特性，并在必要时略去部分。另外，也有可能出现下列修改。图中所示部件为示意图，因此只要能够保证上述功能，则图中所示形状可能与准确的设计图纸内容有偏差。

内部旋转部件13可以作为驱动或输出。因此，外部旋转部件14也可作为输出或驱动。

所述无级变速器任何部件均可采用任意类型的钢材、涂层、合金、复合材料、碳素玻璃纤维等。

申请人有权保留在申请资料中披露的特征作为发明内容，只要这些特征单独或组合在一起比现有技术新颖。同时还指出，各图内所述特征也可认为是具有优势的。专业人士能够立即判断出图中所述特定特征即使在没有此图中其他特征的过渡下也是具有优势的。另外，专业人士能够判断出各图或多图中所述多个特征组合起来也能够形成优势。

Claims (15)

1.一种无级变速器(10)，包括：外部旋转部件(14)；

设置在所述外部旋转部件(14)内的内部旋转部件(13)，其中所述内部和/或所述外部旋转部件(13、14)相对彼此旋转；

多个用于使所述内部和所述外部旋转部件(13、14)相对彼此耦合的耦合机构(18)；

用于使所述内部和外部旋转部件(13、14)相对彼此偏心调节的调节装置；

沿所述内部旋转部件(13)的壳体表面将润滑剂输送至变速器内的泵(30)；

以及设置在所述耦合机构(18)内的所述内部旋转部件(13)上的密封元件，或具有向特定的耦合机构(18)供给预设量的润滑剂的喷嘴。

2.根据权利要求1所述的无级变速器(10)，其特征在于，进一步包括用于容纳所述无级变速器(10)的壳体(19)，其中所述泵(30)在一次循环中将润滑剂泵入和/或泵出所述壳体(19)。

3.根据权利要求1或2所述的无级变速器(10)，其特征在于，所述外部旋转部件(14)具有垫片(142)，所述垫片(142)通过所述耦合机构(18)的支承螺栓(144)相互间隔。

4.根据权利要求1或2所述的无级变速器(10)，其特征在于，所述外部旋转部件(14)具有两个彼此固定的套管(150、151)，所述套管(150、151)通过所述耦合机构(18)的支承螺栓(144)相互间隔。

5.根据任意一项前述权利要求所述的无级变速器(10)，其特征在于，一个所述耦合机构(18)具有：

设置在所述内部旋转部件(13)上的内部耦合模块(181)；和

设置在所述外部旋转部件(14)上的外部耦合模块(180)。

6.根据权利要求5所述的无级变速器(10)，

其特征在于，

所述内部耦合模块(181)具有质量平衡螺栓(181)，用于平衡至少一个耦合模块(180、181)的支承螺栓(180A)的质量，所述内部和外部耦合模块(181、180)借助所述支承螺栓(180A)可旋转/可枢转地彼此固定连接。

7.根据任意一项前述权利要求所述的无级变速器(10)，其特征在于，所述内部耦合模块(181)具有至少一个槽，用于容纳经预紧力层压卷绕的碳纤维181D。

8.根据任意一项前述权利要求所述的无级变速器(10)，其特征在于，所述内部旋转部件(13)具有至少一个卷绕金属板(131、132)。

9.根据权利要求8所述的无级变速器(10)，其特征在于，至少一个卷绕金属板(131、132)设置在管(134)内。

10.根据任意一项前述权利要求所述的无级变速器(10)，其特征在于，夹紧件(31A)的下端设计为凹形，所述夹紧件(31A)用于支撑所述内部旋转部件(13)上的一个耦合机构(18)。

11.根据任意一项前述权利要求所述的无级变速器(10)，其特征在于，所述调节装置的调节元件(15)的支承位(21)沿轴向设置在支承及导向模块(12)的中心位置，用于支撑所述外部旋转部件(14)。

12.根据权利要求5所述的无级变速器(10)，其特征在于，

所述外部和内部耦合模块(180、181)可相对成角度旋转，所述角度小于180°。

13.根据任意一项前述权利要求所述的无级变速器(10)，

其特征在于，

所述外部旋转部件(14)相对所述内部旋转部件(13)的偏心率，受到具有挡块的调整装置的限制。

14.根据任意一项前述权利要求所述的无级变速器(10)，

其特征在于，

壳体(19)和支承及导向模块(12)之间的所述耦合机构(18)的偏心率受到挡块限制，其中所述支承及导向模块(12)用于支撑所述外部旋转部件(14)。

15.根据任意一项前述权利要求所述的无级变速器(10)，

其特征在于，

沿所述内部旋转部件(13)的壳体表面的轴向方向形成润滑剂流，在所述内部旋转部件(13)和所述耦合机构(18)之间提供了润滑剂供给。