CN1066527C - 无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的无级变速器中，合理地配置无线变速器的主变速器和副变速器，使该无级变速器小型化。无级变速器备有锥形体式主变速器和由齿轮组构成的副变速器。副变速器的最后输出部件即减速齿轮通过球轴承支承在箱体上，主变速器的输出轴的端部通过滚针轴承及球轴承同轴地支承在沿减速齿轮轴线穿设的支承孔内，这样使无级变速器的半径方向尺寸减小。上述球轴承和滚针轴承在轴线方向重叠，这样使无级变速器的轴线方向的尺寸减小。

Description

无级变速器

本发明涉及无级变速器，该无级变速器将主变速器和副变速器容纳在箱体内部，主变速器备有由输入轴和输出轴构成的变速器主轴，把输入轴的旋转无级变速后传递给输出轴，副变速器进一步把输出轴的旋转减速。

公知的无级变速器例如有日本专利公报特公平2-39667号记载的型式。此种型式的无级变速器把皮带式主变速器和由包含若干个齿轮的齿轮组构成的副变速器容纳在箱体内部。

但是，上述现有的无级变速器中，由于副变速器备有轴线不同的3根轴(即主变速器的输出轴、中间轴及轮轴)，所以，不仅整个变速器体积大，而且零部件数目多，不利于减低成本。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于合理地配置主变速器和副变速器、使无级变速器小型化。

为了实现上述目的，本发明方案1记载的发明中，将副变速器的最后输出部件通过第1轴承支承在箱体上，将变速器主轴的端部通过第2轴承同轴地支承在沿上述最后输出部件的轴线穿设的支承孔内，所以，能减少零件数目及减小无级变速器的半径方向尺寸。

本发明方案2记载的发明中，由于第1轴承和第2轴承的至少一部分在轴线方向重叠，所以能减小无级变速器的轴线方向尺寸。

本发明方案3记载的发明中，由于变速器主轴的输入轴和输出轴同轴地配置，所以能更加减小无级变速器的半径方向尺寸。

图1是车辆用动力单元的纵断面图。

图2是图1的要部放大图。

图3是图2中的3-3线断面图。

图4是图2中的4-4线断面图。

图5是图1的要部放大图。

图6表示第2实施例，是与图5相应的图。

图7表示第3实施例，是与图5相应的图。

下面，参照附图说明本发明的实施例。

图1～图5是表示本发明第1实施例的图，图1是车辆用动力单元的纵断面图。图2是图1的要部放大图。图3是图2中的3-3线断面图。图4是图2中的4-4线断面图。图5是图1的要部放大图。

如图1所示，动力单元P装在机动两轮车上，备有容纳发动机E及无级变速器T的箱体1。箱体1分成为三部分，即中央箱体2、结合在中央箱体2左侧面的左箱体3和结合在中央箱体2右侧面的右箱体4。曲轴6通过一对球轴承5、5支承在中央箱体2及左箱体3上，汽缸体7也支承在中央箱体2及左箱体3上，曲轴6通过连杆9与可滑动地嵌合在气缸体7内的活塞8连接。

在曲轴6的左端设有发电机10，该发电机10由结合在左箱体3左侧面的发电机罩11复盖住。在右箱体4内部延伸的曲轴6的右端外周，可相对自由旋转地支承着传动齿轮12，该传动齿轮12通过设在曲轴6右端的自动离心离合器13能够与曲轴6结合。

参照图1及图2说明无级变速器T的主变速器T₁的构造。主变速器T₁的变速器主轴21由内侧的输出轴22和套筒形输入轴23构成，该套筒形输入轴23通过滚针轴承24可相对自由转动地嵌合在输入轴22的外周，输出轴22的两端架设在左箱体3及右箱体4之间。在输入轴23上固定着与上述传动齿轮12啮合的从动齿轮25。从动齿轮25由内侧齿轮半体26和外侧齿轮半体27构成。内侧齿轮半体26花键结合在输入轴23上，外侧齿轮半体27通过若干个橡胶减震件28…能稍微相对旋转地结合于内侧齿轮半体26上，并与上述传动齿轮12啮合。当从传动齿轮12经过从动齿轮25传递到输入轴23的发动机转矩变化时，由上述橡胶减震件28…的变形而减轻冲击力。

在输入轴23的外周花键结合着传动伞形体29，该传动伞形体29备有朝向半径方向外侧的环形抵接部29₁，在输出轴22的外周可相对转动地支承着从动伞形体30，该从动伞形体30备有朝向半径方向内侧的环形抵接部30₁。

形成为略圆锥形的第1锥形体座31通过滚针轴承32可相对旋转且可在轴向滑动地支承在从动伞形体30的轮毂部30₂的外周。一并参照图3可知，转矩凸轮机构33用于止住第1锥形体座31相对于箱体1的旋转，该转矩凸轮机构33由立设在第1锥形体座31外周半径方向上的销34、通过球轴承35轴支在该销34上的辊36、用于导引该辊36并形成在右箱体4内壁面上的导槽4₁构成。导槽4₁的方向相对于变速器主轴21的轴线L倾斜α角。

架设着若干个双锥形体支承轴37…，这些支承轴37…横切形成在第1锥齿轮座31上的若干个窗孔31₁…，双锥形体39通过滚针轴承38、38可旋转地支承在各双锥形体支承轴37上。双锥形体支承轴37…配置在以变速器主轴21的轴线L为中心线的圆锥母线上，横穿在传动伞形体29的抵接部29₁与从动伞形体30的抵接部30₁之间。各双锥形体39由共有底面的第1锥形体40及第2锥形体41构成，传动伞形体29的抵接部29₁抵接在第1锥形体40上，从动伞形体30的抵接部30₁抵接在第2锥形体41上。

在与曲轴6相对的第1锥形体座31上部开设了一个窗孔31₂。容纳在第1锥形体座31内部的从动齿轮25的齿面朝向上述窗孔31₂，通过该窗孔31₂传动齿轮12与从动齿轮25啮合。

在从动齿轮25的右侧设有离心机构51，该离心机构51使第1锥形体座31相应于输入轴23转数地在轴向滑动，从而变更无级变速器T的变速比。离心机构51由固定在输入轴23外周的套筒52、通过轴瓦53可滑动地嵌合在套筒52外周的凸轮部件54及若干个离心配重55…构成，该离心配重55配置在固定凸轮面26₁与可动凸轮面54₁之间，固定凸轮面26₁形成在从动齿轮25的内侧齿轮半体26的右侧面，可动凸轮面54₁形成在凸轮部件54的左侧面。复盖离心机构51的第2锥形体座56的外周由夹具57固定在第1锥形体座31的右端，该第2锥形体座56的内周通过球轴承58支承在凸轮部件54上。

第1锥形体座31和第2锥形体座56共同形成包围变速器主轴21的空间，在其内部容纳着从动齿轮25、传动伞形体29及离心机构51。上述空间通过从动齿轮25的齿面所面临的1个窗孔312和支承双锥形体39…的窗孔31₁…与箱体1的内部空间连通。

嵌合在套筒52右端的带台阶轴环59通过球轴承60支承在输出轴22的右端外周，该球轴承60的右侧面通过楔61固定在输出轴22上。输出轴22及输入轴23构成的变速主轴21通过嵌合在输入轴23外周的球轴承62支承在右箱体4上。支承在球轴承62上的弹簧座63与第2锥形体座56之间设有压缩状态的弹簧64，该弹簧64的弹力将第2锥形体座56及第1锥形体座31向左方向推压。

当输入轴23的转数增加时，离心配重55…在离心力作用下向半径方向外侧移动而推压两凸轮面26₁、54₁，凸轮部件54抵抗弹簧64的弹力向右方向移动，通过球轴承58连接在该凸轮部件54上的第2锥形体座56及第1锥形体座31也就向右方向滑动。

输出齿轮66花键结合在输出轴22的左端并由楔65固定着，在该输出齿轮66的右端与从动伞形体30的左端之间设有调压凸轮机构67。从图4可知，调压凸轮机构67是把球68挟持在输出齿轮66右端的若干个凹部66₁…与从动伞形体30左端的若干个凹部30₃…之间的机构，在输出齿轮66和从动伞形体30之间夹设着碟形弹簧69，该碟形弹簧69赋与把从动伞形体30向右方推压的预荷载。当力矩作用在从动伞形体30上使其与输出齿轮66产生相对旋转时，从动伞形体30被调压机构67往离开输出齿轮66的方向(右方向)推压。

从图5可见，第3减速齿轮71通过球轴承70可旋转地支承在左箱体3上。，沿轴线L形成的支承孔71₁在第3减速齿轮71的右端面开口，输出轴22的左端通过设在支承孔71₁内部的滚针轴承72及球轴承73同轴地支承在该第3减速齿轮71上。减速轴75通过一对球轴承74、74支承在左箱体3及中央箱体2上，设在减速轴75上的第1减速齿轮76及第2减速齿轮77分别与输出齿轮66及第3减速齿轮71啮合。伸出于左箱体3外部的第3减速齿轮71的轴部前端，设有卷绕着环形链78的驱动链轮79。因此，输出轴22的旋转通过输出齿轮66、第1减速齿轮76、第2减速齿轮77、第3减速齿轮71、驱动链轮79及环形链78传到驱动轮。输出齿轮66、第1减速齿轮76、第2减速齿轮77、第3减速齿轮71及减速轴75构成副变速器T₂。

这样，由于把副变速器T₂的最后输出部件即第3减速齿轮71与主变速器T₁的输出轴22同轴地配置，加之同轴地配置主变速器T₁的输出轴22和输入轴23，所以，能减小无级变速器T的半径方向尺寸。另外，由于把滚针轴承72(该滚针轴承72把输出轴22的左端支承在第3减速齿轮71的支承孔71₁内)和球轴承70(该球轴承70把第3减速齿轮71支承在左箱体3上)重叠地配置在轴线L方向，所以，能减小无级变速器T的轴线L方向的尺寸。

穿设右箱体4内部的油路4₂与轴向贯通输出轴22内部的油路22₁连通，从油路22₁供给到第1锥形体座31及第2锥形体座56内部空间的油润滑无级变速器T的各部。

下面说明具有上述构造的本发明实施例的动作。

如图2所示，从变速器主轴21的轴线L到传动伞形体29的抵接部29₁的距离A为一定值，从双锥形体支承轴37到传动伞形体29的抵接部29₁的距离B为可变值(B_L、B_T)。另外，从双锥形体支承轴37到从动伞形体30的抵接部30₁的距离C是可变值(C_L、C_T)，从变速器主轴21的轴线L到从动伞形体30的抵接部30₁的距离D是一定值。

设传动伞形体29的转数为N_DR，从动伞形体30的转数为N_DN，用R=N_DR/N_DN来定义变速比R时，则变速比R为

  R=N_DR/N_DN=(B/A)×(D/C)

如图2的上半部所示，当发动机E低速旋转时，由于被传动齿轮12驱动的从动齿轮25的旋转数低，所以，作用在离心机构51的离心配重55…上的离心力也小，第2锥形体座56及第1锥形体座31由于弹簧64的弹力而向左方向移动。第1锥形体座31移动到左方向时，传动伞形体29的抵接部29₁移动到双锥形体39的第1锥形体40的底面侧，距离B增加到最大值B_L，同时从动伞形体30的抵接部30₁移动到双锥形体39的第2锥形体41的顶点侧，距离C减少为最小值C_L。

这时，由于上述距离A、D是一定值，当距离B增加到最大值B_L，距离C减少为最小值C_L时，上述变速比R变大，变速成低速率。

另一方面，如图2的下半部所示，当发动机E高速旋转时，由于被传动齿轮12驱动的从动齿轮25的旋转数高，所以，作用到离心机构51的离心配重55…上的离心力也增大，离心配重55…在离心力作用下向半径方向外侧移动，第2锥形体座56及第1锥形体座31在离心配重55…的作用下，抵抗弹簧64的弹力向右方向移动。当第1锥形体座31移动到右方向时，传动伞形体29的抵接部29₁移动到双锥形体39的第1锥形体40的顶点侧，距离B减小为最小值B_T，同时从动伞形体30的抵接部30₁移动到双锥形体39的第2锥形体41的底面侧，距离C增加为最大值C_T。

这时，由于上述距离A、D是一定值，当距离B减小为最小值B_T，距离C增加为最大值C_T时，上述变速比R变小，变速成最高速率。

因此，可以使无级变速器T的变速比相应于发动机E转数地在低与最高之间无级地变化。而且上述变速比的控制是由离心机构51自动进行的，所以，与设有从箱体1外部手动地进行变速操作的变速控制装置或设有电子变速控制装置的情形相比，其构造简单，成本低廉，并能实现无级变速器T的小型化。

如上所述，传动伞形体29的旋转是通过双锥形体39…以预定的变速比传递到从动伞形体30，该从动伞形体30的旋转再通过调压机构67传递到输出齿轮66。这时，作用在从动伞形体30上的力矩使其与输出齿轮66之间产生相对旋转时，从动伞形体30被调压机构67往离开输出齿轮66的方向推压。该推压力与碟形弹簧69的弹力协同作用，产生把传动伞形体29的抵接部29₁压接到双锥形体39的第1锥形体40上的面压力，以及把从动伞形体30的抵接部30₁压接到双锥形体39的第2锥形体41上的面压力。

调压凸轮机构67的推压力把输出齿轮66往左方向推压，但由于输出齿轮66的左端由楔65固定在输出轴22的左端，所以，往左方向的推压力传递到输出轴22。另外，调压凸轮机构67的推压力把从动伞形体30往右方向推压，该推压力从从动伞形体30通过双锥形体39…、传动伞形体29、内侧齿轮半体26、套筒52、球轴承62、轴环59、球轴承60及楔61传递到输出轴22的右端。

因此，调压凸轮机构67把输出齿轮66及从动伞形体30往左右方向推压的荷重作为输出轴22的拉伸荷载作用，该拉伸荷载被输出轴22的内部应力相消，调压凸轮机构67的推压荷载不传递到箱体1上。这样，无需使箱体1的强度加强到能经受上述推压荷载的程度，可实现无级变速器T的轻量化。而且，由于用一个调压凸轮机构67推压传动伞形体29及从动伞形体30双方，所以，与用各自的调压凸轮机构分别推压传动伞形体29及从动伞形体30的情形相比，可减少零件数量和降低成本。

另外，无级变速器T进行变速时，第1锥形体座31在传动伞形体29的传递力矩反力作用下本应绕变速器主轴21旋转，但该传递力矩反力因支承在第1锥齿轮座31上的力矩凸轮机构33的辊36与形成在右箱体4上的导槽4₁嵌合而被阻挡，所以，第1锥形体座31不旋转而能沿轴向滑动。

当车辆行驶中因急加速而使发动机转矩急增时，随着发动机转矩的急增，作用在第1锥形体座31上的传递力矩的反力也增大。其结果，如图3所示，辊36被荷载F压接在倾斜的导槽4₁的壁面上，第1锥形体座31被该荷载F的导槽4₁方向的分力F₁往图2的左侧推压(低速率侧)。即，在力矩凸轮机构33的作用下，变速比自动地变到低速率侧，发挥所谓的自动跳合(キックダゥン)效果，可有效地使车辆加速。

而且，上述自动跳合时的变速比控制是转矩凸轮机构33对应发动机转矩的变化而自动进行的，无需设置特别的变速控制装置，所以构造简单，能减低成本及实现无级变速器T的小型化。只要使力矩凸轮机构33的导槽4₁的形状变化，就可以容易地调节变速比的变化特性。

虽然无级变速器T的第1锥形体座31及第2锥形体座56的下部浸入积存在箱体1底部的油中，但由于支承双锥形体39…的窗孔31₁及从动齿轮25的齿面所面临的窗孔32₂高于油面OL(见图2)，所以，大量的油不会从箱体1底部浸入第1锥形体座31及第2锥形体座56的内部空间。另外，即使润滑用的油从贯通输出轴22内部的油路22₁供给第1锥形体座31及第2锥形体座56的内部空间，该油由于从动齿轮25的旋转离心力而飞散到外部，所以，第1锥形体座31及第2锥形体座56的内部空间能保持润滑所需的最小限度的油量。

因此，从动齿轮25只搅拌少量的油，能最大限度地抑制因不必要的搅拌而产生的动力损失。而且，由于第1锥形体座31及第2锥形体座56阻止了油，所以，不必设置特别的阻止油的部件，可减少零件数量。

如上所述，通过把从动齿轮25配置在由第1锥形体座31及第2锥形体座56围成的空间内，与把该从动齿轮25配置在上述空间外的情形相比，不仅能减少油的搅拌阻力，而且由于能把传动伞形体29及离心机构51对称地配置在从动齿轮25的左右两侧，所以有效地利用上述空间的容积，使无级变速器T的结构紧凑。

下面参照图6说明本发明的第2实施例。

第2实施例是在第1实施例的无级变速器T的副变速器T₂上，增加了用于切换传动位置及中立位置的变速机构。输出齿轮66与第1减速齿轮76不直接啮合，而是通过变速齿轮81间接地啮合。即，变速齿轮81备有能与输出齿轮66啮合的外齿81₁和能与第1减速齿轮76啮合的内齿81₂，由叉82在减速轴75上滑动。变速轴83可旋转地支承在左箱体3及中央箱体2上，外周有凸轮槽84₁的圆柱形变速鼓84固定在变速轴83上。叉82嵌合在变速鼓84的外周，在叉82的基端，立设着与凸轮槽84₁嵌合的销85。变速轴83被备有弹簧86及球87的制动机构88稳定地停止在与传动位置和中立位置对应的两个位置上。

当图未示的变速杆操作时，使变速轴83朝一个方向旋转，销85被变速鼓84的凸轮槽84₁导引，变速叉移动到图示的左位置，输出齿轮66通过变速齿轮81与第1减速齿轮76啮合，确立了传动位置。反之，当变速轴83朝另一方向旋转时，销85被变速鼓84的凸轮槽84₁导引，变速叉移动到右位置，变速齿轮81离开第1减速齿轮76，确立了中立位置。

下面，参照图7说明本发明的第3实施例。

第3实施例是在副变速器T₂上采用了行星齿轮机构。作为行星齿轮机构的最后输出部件的行星齿轮支架91通过球轴承70支承在左箱体3上，沿着该行星支架91的轴线L穿设着支承孔91₁，输出轴22的左端同轴地支承在设在该支承孔91₁内的滚针轴承72及球轴承73上。内齿轮92通过螺栓93固定在左箱体3的内面，太阳轮94固定在输出轴22上。设在行星齿轮支架91上的若干个小齿轮95…与上述内齿轮92及太阳齿轮94啮合。输出轴22的旋转被减速后传递给作为最后输出部件的行星齿轮支架91。

该第3实施例中，也是把主变速器T₁的输出轴22和副变速器T₂的行星齿轮支架91同轴地配置，减小无级变速器T的半径方向尺寸。另外，由于把球轴承70(该球轴承70把行星齿轮支架91支承在左箱体上)和滚针轴承72(该滚针轴承72把输出轴22支承在行星齿轮支架91的支承孔91₁内)重叠地配置在轴线L方向，所以，能减小无级变速器T的轴向尺寸。

上面，详细说明了本发明的实施例，但本发明并不局限于这些实施例，在不脱离本发明原则的范围内，可作各种设计变更。

例如，在实施例中，是表示的锥形体式无级变速器，但本发明也适用于皮带式等的其它无级变速器。

如上所述，方案1记载的本发明中，通过第1轴承将副变速器的最后输出部件支承在箱体上，变速器主轴的一端支承在箱体上，另一端通过第2轴承支承在沿最后输出部件的轴线穿设的支承孔内，所以，把副变速器的最后输出部件与主变速器的变速器主轴配置在同一轴线上，可以减小无级变速器的半径方向尺寸。

方案2记载的本发明中，由于使第1轴承和第2轴承至少有一部分在轴线方向重叠，所以，可减小无级变速器的轴线方向尺寸。

方案3记载的本发明中，由于变速器主轴的输入轴和输出轴同轴地配置，所以，能减小无级变速器的半径方向尺寸。

Claims (3)

1．一种无级变速器，将主变速器(T₁)和副变速器(T₂)容纳在箱体(1)内部，主变速器(T₁)具有由输入轴(23)和输出轴(22)构成的变速器主轴(21)，把输入轴(23)的旋转无级变速后传递给输出轴(22)；副变速器(T₂)进一步将输出轴(22)的旋转减速；其特征在于，通过第1轴承(70)将副变速器(T₂)的最后输出部件(71、91)支承在箱体(1)上，变速器主轴(21)的一端支承在箱体(1)上，另一端通过第2轴承(72、73)支承在沿最后输出部件(71、91)的轴线(L)穿设的支承孔(71₁、91₁)内。

2．如权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，上述第1轴承(70)和第2轴承(72、73)的至少一部分在轴线(L)方向重叠。

3．如权利要求1或2所述的无级变速器，其特征在于，变速器主轴(21)的输入轴(22)和输出轴(23)同轴地配置。

Images