CN110249162A - 用于无级变速器的可液压调节的带轮 - Google Patents

Abstract

一种可液压调节的带轮(3、4)，其具有位于带轮轴(10)上有两个带轮盘(12、13)。一个带轮盘(13)相对于带轮轴(10)和/或借助于带轮(24)的活塞/缸组件(15、16)并通过具有径向间隙地设置在带轮轴(10)上可轴向移动。可轴向移动的带轮盘(13)和活塞/缸组件(15、16)一起至少部分地限定出缸室(7)。根据本发明，阀(23)设置在带轮轴(10)内，从而选择性地使缸室(7)与液压系统(18)的另一部分(18)液压隔离，所述带轮阀(23)包括用于打开和关闭用于液压流体的相对大的通路的可移动的活塞，所述活塞包括用于打开和关闭用于液压流体的相对小的通路的可移动的堵头。

Description

用于无级变速器的可液压调节的带轮

技术领域

本发明涉及一种如下文权利要求1的前序部分所述的用于无级变速器的可液压调节的带轮装置。这种带轮和变速器总体上在本领域中例如从日本专利公开JP 2010-002044A1已知。

背景技术

已知的变速器包括两个带轮，即耦接到原动机的主带轮或驱动带轮以及耦接到负载、特别是耦接到机动车辆的从动轮的次级或从动带轮。每个这种带轮都包括布置在轴上的两个(截头)圆锥形带轮盘和可液压操作的用于沿轴向方向相互向彼此推动带轮盘的调节装置。传动带、例如金属推带、金属驱动链或纤维增强橡胶拉带缠绕在带轮上，并(部分地)位于其带轮盘之间。在变速器的操作期间，通过带轮调节装置的致动，传动带被夹在两个带轮的两个带轮盘之间，使得一个带轮的旋转传递到另一个带轮。此外，借助于带轮调节装置，特别是通过在每个带轮处相应地施加在带上的夹紧力，控制每个带轮处的位于其带轮盘之间的传动带的曲率半径。进而，这些曲率半径特别是通过它们之间的比率确定变速器的速比和扭矩比，因此可通过带轮调节装置的适当致动将这些比率控制在由变速器设计确定的比率范围内的任意值。

在已知的变速器中，任一带轮的带轮调节装置包括活塞/缸组件，活塞/缸组件的活塞固定至带轮轴，活塞/缸组件的缸容纳沿径向方向的活塞并固定到第一带轮盘的与另一、第二带轮盘相反的轴向侧，第一带轮盘通过设置有围绕带轮轴装配的衬套而轴向可移动地安装。通过在活塞与所述第一带轮盘之间限定出的带轮缸室中施加液压压力、即带轮缸压力，该第一带轮盘沿轴向方向被推向第二带轮盘，使得传动带被夹在其间。

众所周知，在变速器的操作过程中，液压流体可从加压液压流体的固定外部源与连接到该带轮的带轮缸室的位于转动的带轮轴中的液压通道之间的液压连接件泄漏，从而降低变速器的效率。为了减少这种泄漏并进而提高变速器效率，已知在带轮轴通道中、即在带轮缸室与所述液压连接件之间装有液压阀。通过关闭这种带轮阀，可为所述液压连接件减压以有利地减少从其发生的泄漏，同时维持带轮缸压力。当(再次)需要调节带轮夹紧力时，这种带轮阀主动打开，以向带轮缸室供给液压流体或者从带轮缸室排出液压流体。

已知的带轮阀包括球形堵头，所述球形堵头通过带轮阀的弹性件压入环形座中，以封闭通过这种堵头座径向地限定在其内部的开口。此外，带轮阀设置有柱塞，所述柱塞沿与由堵头弹性件施加在堵头上的力相反的方向接合堵头。柱塞成形为具有圆形横截面的中空管，并严密地配合在堵头座内。柱塞可轴向移动地设置在带轮轴通道中，并且由液压控制压力启动，使得它可移动、即推动堵头离开其堵头座以打开带轮阀和通道。此外，在其与堵头接合的轴向侧处，柱塞设置有孔，使得当柱塞移动堵头离开其堵头座时，液压流体可以经由这些孔和柱塞的径向内侧流过带轮阀。

通常优选的是，变速器的速比可快速变化，即尽可能少地限制液压流入和流出带轮缸体的流量。然而，在已知的带轮设计中，离开带轮缸室的流体流、即从这种室排出液压流体受到柱塞的所述孔的横截面积的限制。

发明内容

本公开提供了一种带轮阀的新型设计，所述带轮阀在被打开/已打开时有利地允许朝向和远离带轮缸室的相对大的流体流动。

在根据本公开的带轮阀中，活塞堵头、堵头座和堵头弹性件容纳在中空圆筒形活塞中，所述活塞设置有台阶状外径并且可轴向移动地设置在壳体、即带轮阀的阀壳体中。堵头弹性件布置成能够在活塞堵头上施加力以将活塞堵头推入堵头座中或至少推向堵头座。虽然堵头弹性件可安装在活塞堵头与阀壳体之间，但它优选安装在活塞堵头与阀活塞之间，使得这种弹性力与阀活塞相对于阀壳体的运动无关。

阀壳体设置有向内突出的邻接边缘，所述邻接边缘用于以密封方式与阀活塞的较小直径侧相互作用，同时限制阀活塞相对于阀壳体的轴向运动。另外的弹性件、即活塞弹性件安装在活塞与阀壳体之间，以用于推动活塞抵靠阀壳体的所述邻接边缘或至少向阀壳体的所述邻接边缘推动活塞。在阀壳体的所述邻接边缘、阀活塞的所述较小直径侧和该阀活塞的位于其较小直径侧与较大直径侧之间的肩部之间，存在液压容纳部。活塞的较小直径侧被穿透，从而提供液压容纳部和容纳活塞堵头的活塞内部之间的具有有限通流能力的液压连接、即液压节流口。最后，带轮阀在活塞内设有可操作以推动活塞堵头离开活塞堵头座的装置，例如可轴向移动的柱塞。

该新型带轮阀具有下述优点，在它最初通过在活塞内推动、即移动活塞堵头离开活塞堵头座而打开以便从带轮缸室排出液压流体之后，活塞整体将在阀活塞内部与液压容纳部内部之间的压力差的影响下离开邻接边缘。因此，特别是与已知的带轮阀中的柱塞的孔提供的开口相比，在阀壳体和活塞之间的有利的大开口变得可用于液压流体的所述排出。

应注意，通过增大堵头座的尺寸、特别是(内)直径，也可增大可用于液压流体的所述排出的开口。然而，在这种情况下，活塞堵头的直径必须相应地增大，导致通过柱塞抵抗由两个堵头弹性件和(同样)存在于阀活塞内的带轮缸压力施加在活塞堵头上的力推动活塞堵头离开活塞堵头座所需的力的相应增大，因此使其设计和/或操作严重复杂化。

附图说明

现在将参照附图示例性地阐明本公开的上述基本特征。

图1是已知的无级变速器的符号化表示，其具有两个可液压调节的带轮、传动带和电液控制系统。

图2以剖视图示出了已知的可液压调节的带轮的基本设计。

图3是关闭状态下的根据本发明的带轮阀的示意性剖视图。

图4是供应状态下的根据本发明的带轮阀的示意性剖视图。

图5是初始排出状态下的根据本发明的带轮阀的示意性剖视图。

图6是最终排出状态下的根据本发明的带轮阀的示意性剖视图。

具体实施方式

在图1中，已知的无级变速器被示为具有输入轴或主轴1和输出轴或次轴2。已知的变速器旨在结合在发动机E和负载L之间，用于在可能的速度比的连续范围内改变其间的变速器速比。

已知的变速器包括两个可液压调节的带轮3和4，也就是说主带轮、即由发动机E经由变速器输入轴1驱动的驱动带轮3和驱动机动车的从动轮(L)的次级带轮、即从动带轮4。传动带5、例如金属推带缠绕在带轮3、4上并与带轮3、4摩擦接触。提供电液控制系统，以通过控制每个相应的带轮3、4的活塞/缸组件的缸室7中的液压压力，对带轮3、4进行液压调节，特别是控制变速器速度比和传动带5与带轮3、4之间的摩擦力。为此，已知的变速器的控制系统至少包括用于从液压流体9的贮存器供应加压液压流体流的泵8、和阀系统50。

可液压调节的带轮3和4的基本设计在图2中更详细地示出。在图2中，已知的带轮3、4示出为包括由轴承11可旋转地支承的带轮轴10，并设置有两个(截头)圆锥形盘12和13。第一带轮盘12不可移动地固定到带轮轴10，可能与带轮轴10成一体。第二带轮盘13可轴向移动地安装，即可通过设置有衬套14而在带轮轴10上可移动，所述衬套14以径向间隙安装在带轮轴上并围绕带轮轴。可移动带轮盘13及其衬套14通常借助于花键连接(未示出)在旋转方向上相对于带轮轴10锁定。通过在相应的带轮3、4的活塞/缸组件15、16的缸室7中施加液压压力，可移动的带轮盘13可以移动或至少被推向另一个固定的带轮盘12，其中，缸15固定至可动带轮盘13，活塞16固定至带轮轴10。密封环17位于活塞16和缸15之间，并有利地防止或至少减少液压流体从缸室7泄漏。

缸室7经由带轮轴10的径向定向孔19和轴向定向通道20连接到电液控制系统6的液压管路18，所述液压管道18位于带轮3、4之外。液压连接件21设置在可旋转的带轮轴10的带轮轴通道20与位于带轮3、4之外的所述外部管路18之间，即相对于带轮轴10固定。在所示的示例中，液压连接件21包括插入带轮轴通道20中的圆筒形区段和设置在所述圆筒形区段的外周上并围绕所述圆筒形区段的外周的密封环22。

众所周知，旋转带轮轴10的带轮轴通道20与所述外部管路18之间的液压连接件21易发生液压流体泄漏，如图2中箭头A所示。为了使减少这种泄漏并进而提高整个变速器的效率，在带轮轴通道20中设置阀23。这种带轮阀23设计和布置成在没有液压流体供应到缸室7或从缸室7排出时是关闭的。当带轮阀23关闭时，所述液压连接件21可被减压，并且至少平均而言可以在变速器操作期间减少上述有害泄漏。

图3至图6以示意性剖视图示出了根据本发明的带轮阀23的新型设计的设计和工作原理。在图3中，新型带轮阀23示出为包括阀壳体24，所述阀壳体24限定用于液压流体的内部通道25，所述内部通道25液压地连接到所述外部管路18和所述径向孔19。阀壳体24优选地由带轮轴10实施，所述内部通道25优选地实施带轮轴10的带轮轴通道20。在阀壳体24内，设置有中空圆筒形阀活塞26，所述阀活塞26可相对于阀壳体24轴向移动。阀活塞26包括具有相对小的外径的第一轴向侧27和具有相对大的外径的第二轴向侧28，活塞26在轴向侧27、28之间包括肩部29。

阀活塞26的轴向运动借助于设置在阀壳体24和阀活塞26之间的活塞弹性件31朝向阀壳体24的向内突出的邻接边缘30偏压。阀活塞26和阀壳体24的邻接边缘30设计成能够在活塞26靠在邻接边缘30上时在所述内部通道25和所述径向孔19之间提供液压密封。此外，当活塞26靠在邻接边缘30上时，液压容纳部32由阀壳体24的所述邻接边缘30、阀活塞26的较小直径侧27和活塞肩部29限定在阀壳体24的所述邻接边缘30、阀活塞26的较小直径侧27和活塞肩部29之间。

阀活塞26包围出活塞室33，其中容纳活塞堵头34、外接开口36的堵头座35和堵头弹性件37。活塞堵头34可相对于阀活塞26轴向移动，但通过设置在阀活塞26和活塞堵头34之间的堵头弹性件37朝向堵头座35偏压。活塞堵头34和堵头座35设计成当活塞堵头34靠在堵头座35上时，能够提供所述内部通道25与活塞室33之间的液压密封。活塞室33经由通道38与液压容纳部32直接液压连接，所述通道38、即节流口38穿过阀活塞26的壁并且具有相对于其长度而言相当小的横截面积。因此，新型带轮阀23的阀活塞26可相对于阀壳体24及其邻接边缘30移动，从而打开和关闭缸室7与外部管路之间的用于液压流体的相对大的通路，而阀活塞26本身包括活塞堵头34，所述活塞堵头34可相对于其堵头座35移动，从而打开和关闭用于液压流体的相对小的通路。

新型带轮阀23还包括可轴向移动的柱塞39，所述柱塞39可通过在带轮阀23的控制缸40中施加液压控制压力来启动，以移动活塞堵头34离开其堵头座35，并进而打开所述内部通道25与其活塞室33之间的直接液压连接。当柱塞39被启动时，柱塞39前方的、即位于柱塞返回弹性件41一侧的空气(和/或可能从控制缸40泄漏的液压流体)能够经由穿过阀壳体24的壁的另外的通道42逸出。柱塞返回弹性件41设置成能够在至少基本上移除柱塞控制压力时使柱塞39返回到柱塞39的与活塞堵头34不接触的非启动位置。在柱塞39的这种返回期间，空气在其后方经由阀壳体24中的所述另外的通道42被吸入。

在图3中，新型带轮阀23以其关闭状态示出。当内部通道25中的液压压力和液压容纳部32中的液压压力基本上等于或低于活塞室33中的液压压力时，进入和/或处于该关闭状态。在关闭状态下，活塞室33和液压容纳部32中的液压压力彼此相等，因为它们经由节流口38彼此连通。在这些压力条件下，阀活塞26和活塞堵头34相应地在上述压力差和相应地由活塞弹性件31和堵头弹性件37施加的力的影响下与阀壳体24的邻接边缘30和堵头座35牢固地密封接触。特别地，在新型带轮阀23的关闭状态下，带轮缸室7中的液压压力基本上保持在其所需的恒定水平，同时所述外部管路18和所述液压连接件21中的压力水平可以有利地至少基本上减小到零。

在图4中，新型带轮阀23以其供应状态示出。从带轮阀23的上述关闭状态开始，当内部通道25中的液压压力升高到活塞室33中的液压压力之上时，出现带轮阀23的该供应状态。在这些压力条件下，阀活塞26抵抗由活塞室33中的液压压力和活塞弹性件31施加的力而从邻接边缘30移开。由此，在向内邻接的边缘30和阀活塞26的所述第一轴向侧27之间形成间隙。同样在这些压力条件下并且如图4所示，阀堵头34通过由堵头弹性件37施加的力在活塞座35中保持就位。

特别地，在新型带轮阀23的供应状态下，液压流体从所述外部管路18和内部通道25经由所述间隙从向内邻接边缘30和阀活塞26的所述第一轴向侧27之间供应至所述径向孔19并进入带轮缸室7中，以增大带轮缸压力和/或使可动带轮盘13向固定带轮盘12移动。

一旦，在新型带轮阀23的供给状态下，带轮缸室7中的压力水平已经(基本上)增大到内部通道25中的压力水平，则阀活塞26通过由活塞弹性件35和阀23施加的力返回以靠在阀壳体24的邻接边缘30。此后，内部通道25可(再次)减压以返回到新型带轮阀23的效率增强的关闭状态。

在图5中，新型带轮阀23以其初始排出状态示出。从带轮阀23的上述关闭状态开始，通过在控制缸40中施加柱塞控制压力来启动柱塞39，以移动活塞堵头34离开其堵头座35，出现带轮阀23的该初始排出状态。在该初始排出状态下，液压流体从活塞室33经由限定在堵头座35内的开口36流入内部通道25中，由此这些相应的液压压力均衡，即由此活塞室中33中的液压压力减小。此外，在该初始排出状态下，液压流体也从液压容纳部32经节流口38流入活塞室33。然而，由于节流口38的通流能力有限，因此，液压容纳部32中的压力水平保持高于活塞室33中的压力水平。在这些压力条件下，阀活塞26通过液压容纳部32中的液压压力作用在活塞肩部29上抵抗由活塞弹性件31施加的力而从阀壳体24的邻接边缘30移开。由此，形成了向内邻接边缘30和阀活塞26的所述第一轴向侧27之间的间隙。新型带轮阀23的该后一种状态表示为最终排出状态，并在图6中示出。

在新型带轮阀23的最终排出状态下，向内邻接的边缘30和阀活塞26之间的间隙可用于将液压流体从带轮缸室7排出到所述外部管路18中。与阀活塞26的所述开口36相比，该间隙较大，从而允许有利的大排出流量。这种从带轮缸室7排出液压流体用于减小带轮缸压力和/或使得可移动的带轮盘13能够移动远离固定的带轮盘12。一旦，在新型带轮阀23的最终排出状态下，带轮缸室7中的压力水平(基本上)减小到内部通道25中的压力水平，则阀活塞26通过活塞弹性件35施加的力返回到靠在阀壳体24的邻接边缘30上。

同样在新型带轮阀23的最终排出状态下，柱塞控制压力被移除，以使得柱塞39能够通过柱塞返回弹性件41而被停用。此后，内部通道25可(再次)减压以返回到新型带轮阀23的效率增强的关闭状态。

在图3至图5中的带轮阀23的实施例中，柱塞39通过在控制缸40中施加压力抵抗返回弹性件41的力被启动，以推动活塞堵头34离开其堵头座30，并在这种柱塞控制压力被移除、至少不足以克服返回弹性件41的所述力时，通过返回弹性件41返回到其停用状态。然而，也可将(返回)弹性件41和控制缸40相对于柱塞39相反地布置。在后一个带轮阀实施例(未示出)中，柱塞将通过弹性件的力被激活以推动活塞堵头离开其堵头座，并且将通过在控制缸中施加并持续施加(足够的)柱塞控制压力抵抗弹性力而返回其停用状态。带轮阀的后一实施例具有以下优点：带轮阀保持打开，即带轮缸室7保持连接到所述外部管路18并且是可控的，同样防止无意地例如由于控制系统的失效而不能通过控制系统产生柱塞控制压力。

此外，根据本发明，通过在轴向可移动的带轮盘13的衬套14与带轮轴10之间为已知的带轮3、4设置另外的密封环51，可改善新型带轮阀23的有效性，如图2所示。通过该另外的密封环51，这种带轮衬套14和带轮轴10之间的余隙被桥接，从而防止或至少减少液压流体从缸室7经由这种余隙泄漏。因此，带轮缸压力可以保持更长时间，并且液压连接件21需要被加压，并且带轮阀23有利地较不频繁地需要被打开。

除了前面的全部描述和附图的所有细节之外，本公开还涉及并包括所附权利要求的所有特征。权利要求中的括号内的附图标记不限制其范围，而是仅作为相应的特征的非限制性示例提供。要求保护的特征可以在给定产品或给定过程中单独应用，视情况而定，但是也可以在其中应用两个或多于两个这种特征的任何组合。

由本公开表示的本发明不限于本文明确提及的实施方案和/或实施例，还包括其修改、改型和实际应用，特别是那些在相关领域的技术人员能够想到的范围内的修改、改型和实际应用。

Claims (6)

1.一种可液压调节的带轮(3；4)，其用于具有两个带轮(3、4)并具有传动带(5)的无级变速器，其中，带轮(3；4)设有位于带轮轴(10)上的两个带轮盘(12、13)，其中至少一个带轮盘(13)能够在带轮轴(10)上移动，带轮(3；4)还设有具有缸室(7)的活塞/缸组件(15、16)，所述缸室(7)通过带轮(3；4)的带轮轴(10)的内部通道(20；25)连接至或者至少能够连接至变速器的外部通道(18)，所述带轮(3；4)还设有带轮阀(23)，所述带轮阀(23)设置在缸室(7)与外部通道(18)之间，从而选择性地使缸室(7)与外部通道(18)液压连接或液压断开，所述带轮阀(23)包括阀壳体(24)、活塞堵头(34)、外接流动开口(36)的堵头座(35)、和柱塞(39)，所述柱塞(39)能够相对于堵头座(35)移动，使得柱塞(39)能够延伸通过流动开口(36)以推动活塞堵头(35)远离堵头座(35)或者能够从流动开口(36)缩回以使得活塞堵头(35)能够靠在堵头座(35)上，其特征在于，带轮阀(23)还包括能够相对于阀壳体(24)移动的阀活塞(26)，所述阀活塞(26)设有堵头座(35)和流动开口(36)，阀活塞(26)限定出活塞室(33)，活塞堵头(34)容纳在所述活塞室(33)中，阀壳体(24)设有邻接边缘(30)，所述邻接边缘(30)限制阀活塞(26)在阀壳体(24)中的运动。

2.根据权利要求1所述的可液压调节的带轮(3；4)，其特征在于，阀活塞(26)设有具有活塞肩部(29)的台阶式外径，所述活塞肩部(29)位于阀活塞(26)的具有相对小的外径的第一轴向侧(27)与阀活塞(26)的具有相对大的外径的第二轴向侧(28)之间，在阀壳体(24)、阀壳体(24)的外接边缘(30)、阀活塞(26)的肩部(29)和所述第一轴向侧(27)之间限定出液压容纳部(32)，所述液压容纳部(32)至少通过带轮轴(10)的孔(19)与活塞室(33)液压连接。

3.根据权利要求2所述的可液压调节的带轮(3；4)，其特征在于，阀活塞(26)设置有通道(38)，所述通道(38)液压连接活塞室(33)和液压容纳部(32)，所述通道(38)比所述孔(19)窄。

4.根据前述权利要求之一所述的可液压调节的带轮(3；4)，其特征在于，带轮阀(23)还包括活塞弹性件(31)，所述活塞弹性件(31)推动阀活塞(26)抵靠邻接边缘(30)或者至少向邻接边缘(30)推动阀活塞(26)，活塞弹性件(31)优选地布置在阀活塞(26)与阀壳体(24)之间。

5.根据前述权利要求之一所述的可液压调节的带轮(3；4)，其特征在于，带轮阀(23)还包括堵头弹性件(37)，所述堵头弹性件(37)推动活塞堵头(34)抵靠堵头座(35)或至少向堵头座(35)推动活塞堵头(34)，堵头弹性件(37)优选地布置在活塞堵头(34)与阀活塞(26)之间。

6.根据前述权利要求之一所述的可液压调节的带轮(3；4)，其特征在于，带轮轴(10)构成带轮阀(23)的阀壳体(24)。