CN107559395A - 带式无级变速器 - Google Patents

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CN107559395A CN201710461430.7A CN201710461430A CN107559395A CN 107559395 A CN107559395 A CN 107559395A CN 201710461430 A CN201710461430 A CN 201710461430A CN 107559395 A CN107559395 A CN 107559395A
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矢崎彻
隅田聡朗
隅田聡一朗
青木亮太
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Abstract

本发明解决因对带式无级变速器的可动侧带轮半体的移动端进行限制的限位块而产生的摩擦系数下降、传递效率下降、带轮或金属部件的磨损量增加等问题。金属带(15)卷挂于驱动带轮(13)及从动带轮(14)的带式无级变速器在LOW变速比下，驱动带轮(13)的可动侧带轮半体(17)不会沿着轴方向受到限制，从动带轮(14)的可动侧带轮半体(23)抵接于关闭限位块(30)而使关闭方向的移动受到限制，在OD变速比下，驱动带轮(13)的可动侧带轮半体(17)不会沿着轴方向受到限制，从动带轮(14)的可动侧带轮半体(23)抵接于打开限位块(31)而使打开方向的移动受到限制。

Description

带式无级变速器
技术领域
本发明涉及一种带式无级变速器，其包括：驱动带轮(drive pulley)，可动侧带轮半体能够相对于固定侧带轮半体而沿着轴方向开闭；从动带轮(driven pulley)，可动侧带轮半体能够相对于固定侧带轮半体而沿着轴方向开闭；以及金属带，卷挂于所述驱动带轮及所述从动带轮，利用液压使所述驱动带轮及所述从动带轮的槽宽发生变化，由此，使变速比在低速(LOW)及超速传动(overdrive，OD)之间发生变化。
背景技术
根据下述专利文献1，众所周知的是设置有对带式无级变速器的驱动带轮(主带轮)的可动侧带轮半体(可动槽轮)的打开方向的极限位置进行限制的限位块。这样，只要将可动侧带轮半体推压至限位块而将带轮的槽宽固定为规定值，则能够确保LOW变速比的精度。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利第5178602号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
图5是沿着轴方向，对将环状的金属带03卷挂于驱动带轮01与从动带轮02的带式无级变速器进行观察的示意图，金属带03包括：绷紧侧的弦，从驱动带轮01的出口朝向从动带轮02的入口；以及松弛侧的弦，自从动带轮02的出口朝向驱动带轮01的入口。在绷紧侧的弦中，支撑于金属环04的金属部件05相互密合，通过金属部件05间的推压力，将驱动力从驱动带轮01传递至从动带轮02。另一方面，在松弛侧的弦中，金属部件05间产生间隙而不传递驱动力。
在与松弛侧的弦的下游侧相连的驱动带轮01的入口侧的空转弧(idle arc)区域中，金属部件05间残留有间隙，但在位于所述空转弧区域的下游侧且与绷紧侧的弦相连的有效弧(active arc)区域中，金属部件05相互密合。从动带轮02的从入口到出口为止的整个区域为有效弧区域，金属部件05相互密合。再者，在图5的松弛侧的弦及空转弧区域中，夸张地描绘了金属部件05间的间隙。
但是，如所述专利文献1所记载，在利用液压将驱动带轮的可动侧带轮半体推压至限位块，确保LOW变速比的精度的情况下，会产生如下问题。即，在LOW变速比下，驱动带轮的可动侧带轮半体抵接于限位块之后，因可动侧带轮半体及限位块抵接而产生的反作用力会重叠于由液压产生的带轮推力(将金属带夹压在固定侧带轮半体及可动侧带轮半体之间的力)，因此，为了抵消所述反作用力，需要使对可动侧带轮半体施力的液压发生变化。
此时，如上所述，因为驱动带轮中存在有效弧区域及空转弧区域，所以会因对可动侧带轮半体施力的液压的变化，使固定侧带轮半体及可动侧带轮半体的带轮V面发生弹性变形，使有效弧区域及空转弧区域的大小发生变化，由此，能够使带轮V面的摩擦力增加而防止金属带的滑移，或能够将带轮V面及金属带之间的表面压力维持于恰当值而防止产生异常磨损。但是，所述控制会受到带轮刚性的影响，因此，难以确保与此时的传递转矩对应的适当大小的有效弧区域，在可动侧带轮半体抵接于限位块的前后，金属带的滑移量会发生变化，产生摩擦系数下降、传递效率下降、带轮或金属部件的磨损量增加等问题。
本发明是鉴于所述情况而成的发明，其目的在于解决由对带式无级变速器的可动侧带轮半体的移动端进行限制的限位块引起的问题。
[解决问题的技术手段]
为了实现所述目的，根据权利要求1，提出了一种带式无级变速器，包括：驱动带轮，可动侧带轮半体能够相对于固定侧带轮半体而沿着轴方向开闭；从动带轮，可动侧带轮半体能够相对于固定侧带轮半体而沿着轴方向开闭；以及金属带，卷挂于所述驱动带轮及所述从动带轮，利用液压使所述驱动带轮及所述从动带轮的槽宽发生变化，由此，使变速比在LOW及OD之间发生变化，其中：在LOW变速比下，所述驱动带轮的可动侧带轮半体不会沿着轴方向受到限制，所述从动带轮的可动侧带轮半体抵接于关闭限位块而使关闭方向的移动受到限制，在OD变速比下，所述驱动带轮的可动侧带轮半体不会沿着轴方向受到限制，所述从动带轮的可动侧带轮半体抵接于打开限位块而使打开方向的移动受到限制。
[发明的效果]
根据权利要求1的结构，在LOW变速比下，驱动带轮的可动侧带轮半体不会沿着轴方向受到限制，从动带轮的可动侧带轮半体抵接于关闭限位块而使关闭方向的移动受到限制。若在LOW变速比下，利用打开限位块，沿着轴方向对驱动带轮的可动侧带轮半体进行限制，则为了抵消可动侧带轮半体从打开限位块承受的反作用力，需要使对可动侧带轮半体施力的液压发生变化，因此，在可动侧带轮半体抵接于打开限位块的前后，驱动带轮的有效弧区域的大小会发生变化，金属带的滑移量发生变化，从而产生摩擦系数下降、传递效率下降、带轮或金属部件的磨损量增加等问题。但是，在本发明中，在仅包括有效弧区域而不包括空转弧区域的从动带轮侧设置有关闭限位块，此关闭限位块在LOW变速比下，沿着轴方向对从动带轮的可动侧带轮半体进行限制，因此，在可动侧带轮半体抵接于关闭限位块的前后，从动带轮的有效弧区域的大小不会发生变化，解决了摩擦系数下降、传递效率下降、带轮或金属部件的磨损量增加等问题。
另外，根据权利要求1的结构，在OD变速比下，驱动带轮的可动侧带轮半体不会沿着轴方向受到限制，从动带轮的可动侧带轮半体抵接于打开限位块而使打开方向的移动受到限制。若在OD变速比下，利用关闭限位块，沿着轴方向对驱动带轮的可动侧带轮半体进行限制，则为了抵消可动侧带轮半体从关闭限位块承受的反作用力，需要使对可动侧带轮半体施力的液压发生变化，因此，在可动侧带轮半体抵接于关闭限位块的前后，驱动带轮的有效弧区域的大小会发生变化，金属带的滑移量发生变化，产生摩擦系数下降、传递效率下降、带轮或金属部件的磨损量增加等问题。但是，在本发明中，在仅包括有效弧区域而不包括空转弧区域的从动带轮侧设置有打开限位块，此打开限位块在OD变速比下，沿着轴方向对从动带轮的可动侧带轮半体进行限制，因此，在可动侧带轮半体抵接于打开限位块的前后，从动带轮的有效弧区域的大小不会发生变化，解决了摩擦系数下降、传递效率下降、带轮或金属部件的磨损量增加等问题。
附图说明
图1是表示带式无级变速器的构造的图。
图2(A)、图2(B)是表示相对于输入转矩的带轮及金属带间的摩擦系数的关系的曲线图。
图3(A)、图3(B)是表示相对于输入转矩的驱动力的传递效率的关系的曲线图。
图4是表示LOW变速比下的耐久试验后的带轮的磨损深度的曲线图。
图5是带轮的有效弧区域及空转弧区域的说明图。
[符号的说明]
01：驱动带轮
02：从动带轮
03：金属带
04：金属环
05：金属部件
11：输入轴
12：输出轴
13：驱动带轮
14：从动带轮
15：金属带
16：驱动带轮的固定侧带轮半体
17：驱动带轮的可动侧带轮半体
18：滑键
19：活塞
20：气缸
21：油室
22：从动带轮的固定侧带轮半体
23：从动带轮的可动侧带轮半体
24：滑键
25：活塞
26：气缸
27：油室
28：夹具
29：夹具
30：关闭限位块
31：打开限位块
32：凸台部
33：段部
34：段部
35：凸台部
a：部分
b：部分
c：部分
d：部分
具体实施方式
以下，基于图1～图4来对本发明的实施方式进行说明。
如图1所示，将金属带15卷挂于输入轴11上所设置的驱动带轮13、与输出轴12上所设置的从动带轮14而构成带式无级变速器，此带式无级变速器进行无级变速，将连接于发动机的输入轴11的旋转传递至连接于驱动轮的输出轴12。再者，在图1中，输入轴11及输出轴12的轴线的上侧表示变速比最小的OD(超速传动)状态，输入轴11及输出轴12的轴线的下侧表示变速比最大的LOW(低速)状态。
驱动带轮13包含：固定侧带轮半体16，固定设置于输入轴11；以及可动侧带轮半体17，以能够进行轴方向滑动且无法相对旋转的方式，经由滑键18而支撑于输入轴11，可动侧带轮半体17能够接近、远离固定侧带轮半体16。固定设置于输入轴11的活塞19滑动自如地嵌合于与可动侧带轮半体17一体地形成的气缸20，在活塞19、气缸20及可动侧带轮半体17之间划分出油室21。
从动带轮14包含：固定侧带轮半体22，固定设置于输出轴12；以及可动侧带轮半体23，以能够进行轴方向滑动且无法相对旋转的方式，经由滑键24而支撑于输出轴12，可动侧带轮半体23能够接近、远离固定侧带轮半体22。固定设置于输出轴12的活塞25滑动自如地嵌合于与可动侧带轮半体23一体地形成的气缸26，在活塞25、气缸26及可动侧带轮半体23之间划分出油室27。
因此，使施加至驱动带轮13的油室21的液压减少，使施加至从动带轮14的油室27的液压增加之后，驱动带轮13的可动侧带轮半体17会远离固定侧带轮半体16，槽宽增加，且从动带轮14的可动侧带轮半体23接近固定侧带轮半体22，槽宽减小，相对于驱动带轮13的金属带15的卷绕直径减小，相对于从动带轮14的金属带15的卷绕直径增加，由此，变速比向LOW增加。
相反地，使施加至驱动带轮13的油室21的液压增加，使施加至从动带轮14的油室27的液压减少之后，驱动带轮13的可动侧带轮半体17接近固定侧带轮半体16，槽宽减小，且固定侧带轮半体22远离从动带轮14的可动侧带轮半体23，槽宽增加，相对于驱动带轮13的金属带15的卷绕直径增加，相对于从动带轮14的金属带15的卷绕直径减小，由此，变速比向OD减小。
滑键24利用一对夹具28、29而固定于从动带轮14的可动侧带轮半体23，可动侧带轮半体23向固定侧带轮半体22接近，达到LOW变速比之后，滑键24的图中左端能够抵接于包含设置于输出轴12的段部的关闭限位块30(参照图1的a部分)。另外，可动侧带轮半体23远离固定侧带轮半体22，达到OD变速比之后，筒状的凸台部32的图中右端能够抵接于包含固定于输出轴12的活塞25的基部的打开限位块31(参照图1的b部分)，所述筒状的凸台部32将可动侧带轮半体23滑动自如地支撑于输出轴12。
变速比向OD发生变化后，驱动带轮13的可动侧带轮半体17向固定侧带轮半体16接近，但即使变速比达到OD，可动侧带轮半体17的段部33也不会抵接于输入轴11的段部34(参照图中的c部分)，可动侧带轮半体17的移动不会受到限制。另外，变速比向LOW发生变化后，驱动带轮13的可动侧带轮半体17离开固定侧带轮半体16，但即使变速比达到LOW，可动侧带轮半体17的凸台部35的图中左端也不会抵接于固定于输入轴11的活塞19的基部(参照图中的d部分)，可动侧带轮半体17的移动不会受到限制。
其次，对包括所述结构的本发明的实施方式的作用进行说明。
在图1中，使施加至驱动带轮13的油室21的液压减少，使施加至从动带轮14的油室27的液压增加之后，驱动带轮13的可动侧带轮半体17远离固定侧带轮半体16，槽宽增加，且从动带轮14的可动侧带轮半体23接近固定侧带轮半体22，槽宽减小，由此，变速比向LOW侧发生变化，不久之后，设置于从动带轮14的可动侧带轮半体23的滑键24抵接于关闭限位块30，变速比固定于LOW。
这样，本实施方式利用设置在从动带轮14侧的关闭限位块30来确定LOW变速比，但作为比较例，考虑如下情况，即，相反地，利用设置在驱动带轮13侧的打开限位块，对可动侧带轮半体17的朝向打开侧的移动进行限制，从而确定LOW变速比。
在所述比较例中，变速比达到LOW，驱动带轮13的可动侧带轮半体17因由液压产生的带轮推力而被推压至打开限位块之后，由液压产生的带轮推力会承受因可动侧带轮半体17及打开限位块抵接而产生的反作用力，因此，为了防止金属带15及带轮V面的磨损，需要使由液压产生的带轮推力减少。如图5所示，驱动带轮13中存在有效弧区域及空转弧区域，因由液压产生的带轮推力减少，驱动带轮13的固定侧带轮半体16及可动侧带轮半体17会局部地弹性变形，有效弧区域缩小，空转弧区域扩大，由此，使带轮V面的摩擦力减少，从而防止产生异常磨损。
但是，有效弧区域及空转弧区域的变化量会受到带轮刚性的影响，因此，难以确保与此时的传递转矩对应的适当大小的有效弧区域，在可动侧带轮半体17抵接于打开限位块的前后，金属带15的滑移量会发生变化，有可能产生摩擦系数下降、传递效率下降、带轮或金属部件的磨损量增加等问题(参照表1的上栏)。
[表1]
相对于此，对于在从动带轮14侧设置有可动侧带轮半体23的关闭限位块30的本实施方式，在变速比向LOW发生变化的过程中，可动侧带轮半体23抵接于关闭限位块30，产生阻止带轮推力增加的反作用力负荷，即使为了抵消此反作用力负荷而使施加至从动带轮14的油室27的液压增加，因为本来从动带轮14中仅存在有效弧区域，所以有效弧区域及空转弧区域的比率不会发生变化。结果是可避免在可动侧带轮半体23抵接于关闭限位块30的前后，金属带15的滑移量骤变，从而减轻摩擦系数下降、传递效率下降、带轮或金属部件的磨损量增加等的产生(参照表1的下栏)。
另外，本实施方式利用设置在从动带轮14侧的打开限位块31来确定OD变速比，但可考虑如下比较例的情况，即，相反地，利用设置在驱动带轮13侧的关闭限位块，对可动侧带轮半体17的朝向关闭侧的移动进行限制，从而确定OD变速比。
在所述比较例中，变速比达到OD，驱动带轮13的可动侧带轮半体17因由液压产生的带轮推力而被推压至关闭限位块之后，由液压产生的带轮推力会被因可动侧带轮半体17及关闭限位块抵接而产生的反作用力抵消，因此，为了防止金属带15的滑移，需要使由液压产生的带轮推力增加。但是，由于使所述带轮推力增加，驱动带轮13的固定侧带轮半体16及可动侧带轮半体17的带轮V面会弹性变形，有效弧区域扩大，空转弧区域缩小，因此，在可动侧带轮半体17抵接于关闭限位块的前后，金属带15的滑移量会发生变化，有可能会产生摩擦系数下降、传递效率下降、带轮或金属部件的磨损量增加等问题(参照表1的上栏)。
相对于此，对于在从动带轮14侧设置有可动侧带轮半体23的打开限位块31的本实施方式，在变速比向OD发生变化的过程中，可动侧带轮半体23抵接于打开限位块31，产生反作用力负荷，即使为了抵消此反作用力负荷而使施加至从动带轮14的油室27的液压减少，因为本来从动带轮14中仅存在有效弧区域，所以有效弧区域及空转弧区域的比率不会发生变化。结果是可避免有效弧区域及空转弧区域的比率随着可动侧带轮半体23抵接于打开限位块31而发生变化，从而减轻摩擦系数下降、传递效率下降、带轮或金属部件的磨损量增加等的产生(参照表1的下栏)。
图2的曲线图表示相对于带式无级变速器的输入转矩的金属带15及带轮间的摩擦系数。图2(A)是LOW变速比的情况，已知在从动带轮14侧设置有关闭限位块30的实施方式(参照◇)的摩擦系数超出在驱动带轮13侧设置有打开限位块的比较例(参照口)。另外，图2(B)是OD变速比的情况，已知在从动带轮14侧设置有打开限位块31的实施方式(参照◇)的摩擦系数稍微超出在驱动带轮13侧设置有关闭限位块的比较例(参照口)。
图3的曲线图表示相对于带式无级变速器的输入转矩的带式无级变速器的驱动力的传递效率。图3(A)是LOW变速比的情况，已知在从动带轮14侧设置有关闭限位块30的实施方式(参照◇)的传递效率超出在驱动带轮13侧设置有打开限位块的比较例(参照口)。另外，图3(B)是OD变速比的情况，已知在从动带轮14侧设置有打开限位块32的实施方式(参照◇)的传递效率稍微超出在驱动带轮13侧设置有关闭限位块的比较例(参照口)。
图4的曲线图表示在LOW变速比下进行的耐久试验所产生的驱动带轮13的磨损深度，已知与比较例的磨损量相比，实施方式的磨损量已大幅减少。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明能够在不脱离其宗旨的范围内进行各种设计变更。
例如，关闭限位块30及打开限位块31的具体构造并不限定于实施方式。

Claims (1)

1.一种带式无级变速器，包括：驱动带轮(13)，可动侧带轮半体(17)能够相对于固定侧带轮半体(16)而沿着轴方向开闭；从动带轮(14)，可动侧带轮半体(23)能够相对于固定侧带轮半体(22)而沿着轴方向开闭；以及金属带(15)，卷挂于所述驱动带轮(13)及所述从动带轮(14)，利用液压使所述驱动带轮(13)及所述从动带轮(14)的槽宽发生变化，由此，使变速比在低速及超速传动之间发生变化，所述带式无级变速器的特征在于：
在低速变速比下，所述驱动带轮(13)的可动侧带轮半体(17)不会沿着轴方向受到限制，所述从动带轮(14)的可动侧带轮半体(23)抵接于关闭限位块(30)而使关闭方向的移动受到限制，在超速传动变速比下，所述驱动带轮(13)的可动侧带轮半体(17)不会沿着轴方向受到限制，所述从动带轮(14)的可动侧带轮半体(23)抵接于打开限位块(31)而使打开方向的移动受到限制。
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