CN1336992A - 环面无级变速传动器 - Google Patents

Abstract

一种环面无级变速传动器(10),其包括:输入盘(18a,20a);与输入盘正对的输出盘(18b,20b);夹持在输入盘与输出盘之间的驱动滚轮(18c,18d,20c,20d);一个轴座(94),其支撑着驱动滚轮,使其能绕一条驱动滚轮旋转轴线(15a)自由地转动;支轴(17a,17b,27a,27b)以及滚柱轴承单元(96),该轴承单元将轴座(94)支撑在支轴上,这样轴座就能在垂直于支轴旋动轴线(19a)和驱动滚轮转动轴线(15a)的方向上自由地滑动,该变速器还包括限位元件(100),该元件限定了滚柱轴承单元的轴承保持架(96a)相对于支轴的滑动量。以这样的结构,即使在驱动滚轮相对于支轴(17a)在垂直于支轴旋动轴线(19a)和驱动滚轮转动轴线(15a)的方向上不断滑动的情况下,保持架(96a)也不会从支轴(17a)中顶出,也消除了对作用在驱动滚轮上的载荷支撑不足的问题,且避免了轴承保持架在顶出后会与输入盘、输出盘18a、18b发生干涉的情况。

Description

环面无级变速传动器

本发明所属领域

本发明涉及一种车辆环面无级变速传动器。

本发明背景技术

在一种无级变速传动器(下文将称为CVT)中，在正对的一个输入盘和一个输出盘之间夹置着一对驱动滚轮。这对滚轮通过摩擦作用将扭矩从输入盘传递向输出盘。滚轮由几个支轴支撑着。

当支轴在其自身轴线方向上发生位移时，驱动滚轮与传动盘的接触部分就会发生改变，且传动盘对驱动滚轮作用力的方向也会发生改变。由于作用力的方向发生了改变，驱动滚轮就会和支轴一同转动，结果是：输入盘或输出盘两个传动盘之一的接触半径就会增大，而另一个传动盘的接触半径则会减少。接触半径的变化会造成输入盘与输由盘转动速度的比值——即速比的变化。因而，通过使支轴在支轴轴线方向上进行移动就可以连续地改变传动器的速比。驱动滚轮绕支轴轴线的转动角被称为回旋角，该角度与CVT的传动速比直接对应。

在这种变速器中，当驱动滚轮被夹持在输入盘和输出盘之间时，输入盘和输出盘会在一个翻转方向上分别发生变形。为了能使驱动滚轮能跟随此翻转方向上的变形，并保持与两传动盘的接触关系，滚轮必须要跟上传动盘在翻转方向上的变形运动，并必须要在垂直于支轴轴线与驱动滚轮转动轴线的方向上运动。

为了能使驱动滚轮在此方向上移动，如日本专利局1994年公开的专利文献特开平6-129509中所公开的那样，驱动滚轮可以通过几个枢轴能自由摆动地支撑着在支轴上。然而，如果采用了枢轴的话，则驱动滚轮将不仅会在上述提到的方向上移动，而且会在垂直于上述方向的方向上移动。此外，要加工这样的枢轴是困难的，该枢轴的制造成本很高。且由于要在支轴上设置一个用力安装枢轴的孔洞，因而支轴的强度也被降低了。

考虑到这一点，在日本专利局1995年公开的特开平7-198014文献中，由于使驱动滚轮通过一个滚柱轴承单元在垂直于支轴轴线和驱动滚轮转动轴线的方向上可自由滑动地支撑着，而使枢轴成为不必要的，其中的滚柱轴承单元包括一系列滚针以及安装各个滚针的轴承保持架。

本发明技术方案

然而，在日本特开平7-198014所公开的结构中，如果由于输入盘和输出盘的变形，驱动滚轮持续不断地发生滑动，则轴承保持架会由于滚针和轴承保持架的接触关系而发生滑动。此时，在驱动滚轮受压且轴承保持架滑动时、与作用在驱动滚轮上的力被释放且轴承保持架复位时的两种情况中，作用在轴承保持架上的力的大小是不同的，这样轴承保持架就不能完全复位到其最初的位置。

相应地，轴承保持架就会从支轴上顶出，滚针将会聚集在同一侧，而经滚针作用在支轴上的力会偏向一侧，驱动滚轮上受到的载荷就不再是被均匀地支撑着。另外，顶出的轴承保持架还会与输入盘和输出盘发生干涉。在组装过程中，如果滚柱轴承单元连接到支轴上有一定偏移量时，也会出现这样的情况。

因而，本发明的目的是将滚柱轴承单元的保持架布置得不会从支轴上顶出，以此来避免出现驱动滚轮所承受载荷不能被充分地支撑的情形，并防止顶出的轴承保持架与输入盘和输出盘发生干涉。

为了实现上述的目的，本发明设计了一种环面无级变速传动器，其包括一个输入盘；一个与输入盘正对的输出盘；一个夹持在输入盘与输出盘之间的驱动滚轮；一个轴座，其支撑着驱动滚轮，使其能绕一条驱动滚轮旋转轴线自由地转动；一个支轴，其绕一条支轴旋动轴线旋动；以及一个滚柱轴承单元，其包括一个安装滚柱的轴承保持架，该轴承单元将轴座支撑在支轴上，这样轴座就能在垂直于支轴旋动轴线和驱动滚轮转动轴线的方向上自由地滑动。在支轴上设置了一个限位元件，其限定了滚柱轴承单元的轴承保持架相对于支轴的滑动量。

本发明的其它的特征、优点以及细节部分将在本说明书的其余部分中进行论述，并表示在附图中。

附图简要说明

图1是本发明的环面无级变速传动器的总体示意图；

图2表示了该无级变速传动器(CVT)的速度控制系统；

图3是该CVT一个支轴和一个驱动滚轮的剖面视图；

图4是该CVT的支轴的侧视图(图4a)和正视图(图4b)；

图5类似于图4(b)，表示了本发明的第二种实施方式；

图6类似于图4(b)，表示了本发明的第三种实施方式；

图7类似于图4(b)，表示了是本发明的第四种实施方式；

图8类似于图4(b)，表示了是本发明的第五种实施方式。

对最佳实施例的描述

参见附图中的图1，由发动机(图中未示出)发出的扭矩经一台变扭器12输入到一个环面无级变速传动器10(下文称为CVT)中。该变扭器12包括一个泵轮12a、一个涡轮12b以及一个导轮12c、一个锁止离合器12d、供油腔12e和泄油腔12f。一根输入轴14穿过该变扭器12。

输入轴14与一个正反转换向装置36相连。该正反转换向装置36包括一套行星齿轮组42、一个前向离合器44和一个反向制动器46。其中的行星齿轮组42包括一个行星轮架42a、一个减速齿圈42b以及一个太阳轮42c。其中的行星架42a支撑着一对行星齿轮，这对行星齿轮则与减速齿圈42b相啮合。

行星齿轮组42的行星轮架42a与一根扭矩传动轴16相连。在一个变速器壳体22内设置了一个第一变速机构18、以及一个第二变速机构20。在机座64内安装了油压控制阀。

第一变速机构18设置有一个输入盘18a和一个输出盘18b以及一对驱动滚轮18c、18d，输入、输出盘的相对接触表面被制成环形的曲面，而驱动滚轮则被夹置在输入盘和输出盘18a、18b之间，并对称地布置在扭矩传动轴16的两侧。如图2所示，第一变速机构18包括支轴17a、17b以及伺服活塞70a、70b，其中的支轴17a、17b分别支撑着驱动滚轮18c、18d。

同样，第二变速机构20中也设置了一个输入盘20a和一个输出盘20b；一对驱动滚轮20c、20d；支轴27a、27b和伺服活塞72a、72b。

变速机构18、20被安装在扭矩传动轴16上。第一变速机构18的输入盘18a被一个加载机构34中的加载凸轮34a压向图中的右侧，其中的加载机构34随输入力矩的大小而产生一个相应的推压力。

加载机构34通过一个轴承38安装在扭矩传动轴16上。第二变速机构20的输入盘20由一个贝氏弹簧40顶向图中的左侧。输入盘18a、20a经滚珠花键24、26支撑在传动轴16上。

驱动滚轮18c、18d、20c、20d能分别地进行旋动而实现与目标速比相对应的旋动角，输入盘18a、20a的输入旋转能进行无级连续的变化而传递向输出盘18b、20b。

输出盘18b、20b通过花键连接到输出齿轮28上。传递到输出盘18b、20b的扭矩经输出齿轮28、齿轮30a、轴30、齿轮52、54以及轴50传递到驱动轴60。

下面，将参照图2对CVT10的速度控制系统进行描述。

该速度控制系统控制着各个支轴的旋动，这样就可以实现与目标速比相对应的旋动角。

驱动滚轮18c、18d、20c、20d支撑在轴座(图2中未示出)上，这样它们就可以绕驱动滚轮旋转轴线15a、15b、25a、25b自由地转动，且轴座由支轴17a、17b、27a、27b支撑着，这样它们就可以自由地滑向输入盘或输出盘。伺服活塞70a、70b、72a、72b被布置在支轴17a、17b、27a、27b的下端，它们使得支轴17a、17b、27a、27b在它们的纵轴方向上移动、并使得驱动滚轮18c、18d、20c、20d发生旋动。

油路74连向一个上位油腔，油路76连向一个下位油腔，且设置了一个作为油压控制系统的速比控制阀78，其包括一个连接油路74的端口78a和一个连接油路76的端口78b，该控制阀控制着伺服活塞70a、70b、27a、27b。从油压源引来的管路压力被传送到速比控制阀78的一个管路压力端口78c，其中的油压源包括一个油泵80和一个泄油阀82。速比控制阀78的滑阀78d与一个杠杆84和凸轮86相协作，该杠杆和凸轮将支轴17a的轴向位移和旋动角反馈回速比控制阀78。速比控制阀78的套筒78e由一个步进电机88驱动。

该步进电机88由一个CVT控制器110控制。从节气门开度传感器112、发动机转速传感器114、输入转速传感器116以及输出转速传感器118传来的信号被输送到CVT控制器110中。

下面，将参照图3和图4来对驱动滚轮18c的支撑结构进行描述，驱动滚轮18d、20c、20d也采用了同样的支撑结构。

在垂直于支轴旋动轴线19a和驱动滚轮旋转轴线15a的方向上、在支轴17a中制出了一个驱动滚轮凹腔91。驱动滚轮18c的轴座94通过一个滚柱轴承单元96被支撑在驱动滚轮凹腔91中。支轴17a绕支轴旋动轴19a旋动，其中的支轴旋动轴19a垂直于驱动滚轮18c的旋转轴线15a。

驱动滚轮18c与输入盘18a和输出盘18b相接触，并通过一个滚柱轴承95和滚珠轴承92可自由转动地支撑在轴座94上。轴座经滚珠轴承92承担着由输入、输出盘18a、18b施加到驱动滚轮18c上的载荷。

滚柱轴承单元96包括多个滚针96b，滚针可自由转动地安装在滚针窝96c内，滚针窝96c制在轴承保持架96a倾斜的上端部分和下端部分上，滚柱轴承单元对轴座94的支撑使其可在垂直于支轴旋动轴线19a和驱动滚轮旋转轴线15a的方向上自由滑动。由于轴承保持架96a的倾斜部分相对于驱动滚轮的旋转轴线15a以及支轴的旋动轴线19a有一定倾斜，滚针96b也就相对于驱动滚轮的旋转轴线15a以及支轴的旋动轴线19a倾斜。因而，滚柱轴承单元96就既能承担作用在驱动滚轮18c上的、在驱动滚轮的旋转轴线15a方向上的推力；又能承担输入盘和输出盘18a、18b在支轴旋动轴线19a方向上作用的摩擦力。

在支轴17a中制出了一个油路97，润滑油从油压单元(图中未示出)输送到该油路中，且在轴座94中制出了一个将润滑油从油路97引向滚球轴承92以及驱动滚轮18c中滚子轴承95的油路98。油路97和油路98通过一个油路99连通起来。从油路97分出两条油路97a，润滑油从油路97a输送到滚柱轴承单元96。

如图4(a)图4(b)所示，滚柱轴承单元96包括带有倾斜部分的轴承保持架96a，在倾斜部分上，沿垂直于支轴旋动轴线19a以及驱动滚轮旋转轴线15a的方向上设置了多个滚针窝96c，滚针96b可自由转动地支撑在滚针窝96c内。

在支轴17a上驱动滚轮凹腔91的两端分别设置突起100，在轴承保持架96a的两侧制出了凹陷101，所说的两个突起分别配插到这两个凹陷中。通过设置了突起100，轴承保持架96a相对于支轴17a的滑动量就被限定为轴承保持架96a和突起100处于图4(b)所示中间状态时的间隙C的大小。

该CVT10通过使驱动滚轮18c、18d、20c、20d发生旋动而来改变速比。也就是说，如果套筒78e由于步进电机88的转动而移动，则供应到伺服活塞70a、70b、72a、72b的伺服活塞腔的油量就受到了控制，驱动滚轮18c、18d、20c、20b的转动中心将相对于传动盘18a、18b、20a、20b的转动中心有一定的偏移量。由于该偏移量，就会有一个旋动力作用在驱动滚轮18c、18d、20c、20d上，而使其旋动角发生变化。旋动角和偏移量经凸轮86和杠杆84传递向滑阀78d，直到平衡了套筒78e由于步进电机88转动而发生的位移后，驱动滚轮才会停驻在某一状态下。步进电机88对套筒78e的位移量控制是由CVT控制器110根据所要实现速比的指令确定的。

在传递动力时，输入盘和输出盘18a、18b对驱动滚轮18c的载荷经滚球轴承92由轴座92承担。由于在轴座94和驱动滚轮凹腔91之间布置了滚柱轴承单元96，因而驱动滚轮18c在驱动滚轮转动轴线方向上所受的推力就获得了支撑，而输入盘和输出盘对驱动滚轮18c在支轴旋动轴线方向上作用的摩擦力也获得了支撑。

因而，当有一个力在支轴旋动轴线的方向上作用在驱动滚轮18c上时，该负载是由滚柱轴承单元96支撑着的，而当一个负载在垂直于支轴旋动轴线19a以及驱动滚轮转动轴线15a方向上作用在驱动滚轮18c上时，轴座94会在该方向上滑动，而滚柱轴承单元96的滚针会转动。换句话讲，即使在支轴旋动轴线方向上有作用力作用在驱动滚轮18c上，驱动滚轮18c也可以平滑地在垂直于支轴旋动轴线19a和驱动滚轮旋转轴线15a的方向上移动。

因而，如果输入盘和输出盘18a、18b有变形或安装位置不正确，驱动滚轮18c也能在垂直于支轴旋动轴线19a和驱动滚轮旋转轴线15a的方向上平滑地滑动，以补偿位置偏差，且使得输入盘18a作用在驱动滚轮18c上的推力等于输出盘18b作用在驱动滚轮18c上的推力。

因而，就消除了输入盘18a推力与输出盘18c推力不均衡的情况，并抑制了输入盘和输出盘18a、18b与驱动滚轮18c之间发生打滑。

由于没有必要在支轴17a上为用来支撑驱动滚轮18c的枢轴设置一个孔洞，因而支轴17a的强度得以保证并抑制了支轴17a的变形。相应地，输入盘、输出盘18a、18b与驱动滚轮18c间的接触部分就不会偏移理想位置太多，由于负载不均衡或速比变化而造成的表面压力增加也得以减轻，此处所说的速比变化是由变形引起的。

如上所述，当输入盘、输出盘18a、18b的装配存在误差或有变形时，为了吸收这些位置偏差，驱动滚轮18c会在垂直于支轴旋动轴线和驱动滚轮旋转轴线的方向上滑动。当驱动滚轮18c在垂直于支轴旋动轴线和驱动滚轮旋转轴线的方向上重复不断地滑动时，位于基架94和驱动滚轮凹腔91之间的滚子轴承96的轴承保持架96a上所受到的作用力在如下两种情况中是不同的，这两种情况是：驱动滚轮18c受到推压且轴承保持架96a滑动时；作用在驱动滚轮18c上的力被释放、轴承保持架96a复位时，这样(经过持续不断地搓滑后)，轴承保持架96a就趋于从支轴17a中顶出。

但是，由于在轴承保持架96a和支轴17之间设置了突起100，其限制了轴承保持架相对于支轴17a在垂直于支轴旋动轴线19a和驱动滚轮旋转轴线15a方向上的滑动量，轴承保持架96a就不会从支轴17a中顶出、或脱出支轴外，从而对驱动滚轮18c上所受载荷的支撑就被始终保持在足够的水平上。

如上所述，根据本发明，在轴承保持架96a和支轴17a之间设置了限定轴承保持架96a相对于支轴17a在输入盘、输出盘旋转轴线方向上滑动量的突起100，这样就即使在驱动滚轮相对于支轴17a不断滑动的情况下也能避免保持架96a从支轴17a中顶出。也消除了对作用在驱动滚轮18c上的载荷支撑不足的问题，且消除了发生保持架顶出后、轴承保持架和输入盘和输出盘18a、18b发生干涉的情况。

此外，轴座94的支撑形式使得其可在垂直于支轴旋动轴线19a和驱动滚轮旋转轴线15a的方向上自由滑动，且设置了既能支撑作用在驱动滚轮旋转轴线方向上的推力、又能支撑与输入盘、输出盘产生的作用在支轴旋动轴线方向上的摩擦力的滚柱轴承单元。因而，即使有一个摩擦力作用在驱动滚轮18c上，驱动滚轮18c也可以在垂直于支轴旋动轴线19a和驱动滚轮旋转轴线15a的方向上平滑地滑动。

下面将介绍第二种实施方式。

如图5所示，在该实施例中，在制于驱动滚轮凹腔91中的突起100和保持架96a之间分别设置了两个片簧102(弹性元件)。而结构中的其它特征都和图3和图4所示第一实施例中的那些特征相同，因而用相同的数字标号来指代它们，并略去对它们的描述。

在第二实施例中，除了能实现第一实施例中的技术效果，还能实现如下的技术效果。

通过在突起100和保持架96a之间设置片簧102，突起100和保持架96a不再直接接触。结果是：即使由于输入盘和输出盘18a、18b变形或装配误差而使驱动滚轮18c发生了滑动，滚针96b和滚柱轴承单元96的轴座94始终保持滚动接触，减小了摩擦，且驱动滚轮18c对输入盘、输出盘18a、18b的循迹能力得以改善。

此外，由于甚至当驱动滚轮18c往复不断地发生滑动时，滚针96b和轴座94间也始终保持滚动接触，这样，在驱动滚轮18c受压且保持架96a移动时、与作用在驱动滚轮18c上的力被释放且保持架96a复位时两种情况下，作用在轴座94上的力是相同的，因而速比控制过程中的滞变现象得到减轻。

而在另一方面，如果未采用该实施例的结构，当保持架96a和某一支轴17a的突起100接触时，滚针96b将停止转动，这样滚柱轴承单元96和轴座94间将为滑动接触而不是滚动接触。因而在轴座94支撑着驱动滚轮18c滑动时的阻力将会加大，驱动滚轮对输入盘、输出盘18a、18b的随动过程会有一个延迟。而当驱动滚轮复位时，它们之间又实现了滚动接触，轴座94滑动时的阻力减小。因而，在轴座94移开和复位时的阻力是不同的，这样在速比控制过程中就会有滞变现象出现。

间置在突起100和凹陷101之间的弹性元件可以是螺旋弹簧或树脂弹性元件，在这样的情况下，仍然能获得同样的技术效果。

下面将描述第三种实施方式。

如图6所示，在该实施例中，在制于驱动滚轮凹腔91中的突起100和保持架96a之间分别设置了两个片簧102(弹性元件)。在片簧102上制出了两个凸舌102a。通过将凸舌102a固定到保持架96a中而将轴承保持架96a和片簧102连接起来。而结构中的其它特征都和图3和图4所示的第一实施例中的那些特征相同，因而就用相同的数字标号来指代它们，并略去对它们的描述。

因而，在该实施例中，除了第二实施例所具有的效果之外，滚柱轴承单元96通过片簧102被固定在支轴17a中，这样就防止了在装配过程中滚柱轴承单元96从驱动滚轮凹腔91中脱出。换句话讲，在装配过程中即使滚柱轴承单元96未获得支撑，也能保持图6所示状态，而使装配工作变得容易。

此处，片簧102是通过凸舌102a连接到轴承保持架96a上的，但片簧102和保持架96a也可以用其它的方法连接起来。此外，也可以使用片簧之外的其它弹性元件。

下面将描述第四个实施例。

如图7所示，在该实施例中，在突起100和保持架96a之间设置了片簧102，两个片簧102由连接板102e(连接元件)连接起来，且连接板102c被固定到轴承保持架96a上。该结构的其它特征都和图3、4中的第一实施例中的那些特征相同，因而就用相同的数字标号来指代它们，并略去对它们的描述。

因而，在该实施例中，除了能达到第二实施例的技术效果之外，还能防止滚柱轴承单元96从驱动滚轮凹腔91中脱出，而使组装工作变得容易。此外，相比于第三实施例，零部件的数目也减少了。

图8表示了第五实施例。

在第五实施例中，在突起100和保持架96a之间的间隙中，只在由于输入盘和输出盘18a、18b变形而使轴座94往复滑动过程中变小的那个间隙中设置了片簧102，在此处，就是只在更靠近输出盘的那个间隙中设置了片簧。该结构的其它特征都和图3、4中的第一实施例中的那些特征相同，因而就用相同的数字标号来指代它们，并略去对它们的描述。

因而，当轴座94往复地滑动时，甚至当只在缩小的那个间隙中设置弹性元件的条件下，也能保持滚柱轴承单元96和轴座94的滚动接触。相比于在滚柱轴承单元96的两侧都设置片簧102的情况，削减了部件数目，降低了生产成本。

日本专利申请平11-350008(申请日为1999年9月9日)中的所有内容都结合到本文作为参考资料。

虽然上文参照具体的实施例对本发明进行了描述，但本发明并不仅限于所述的那些实施例。对本领域技术人员来讲，在上文的教导下可对上述的实施例进行多样的改型和变动。本发明的保护范围由下面的权利要求书限定。

本申请的产业领域

如上所述，本发明中的环面无级变速传动器能对作用在驱动滚轮上的载荷提供足够的支撑，并防止在滚柱轴承单元的轴承保持架和输入盘、输出盘之间产生干涉，此外，该传动器还能提高传动器的响应特性，并简化装配工作。

Claims (6)

1.一种环面无级变速传动器，其包括：

一个输入盘(18a，20a)；

一个与输入盘正对的输出盘(18b，20b)；

一个夹持在输入盘与输出盘之间的驱动滚轮(18c，18d，20c，20d)；

一个轴座(94)，其支撑着驱动滚轮，使其能绕一条驱动滚轮旋转轴线(15a)自由地转动；

一个支轴(17a，17b，27a，27b)，其绕一条支轴旋动轴线(19a)旋动；

以及一个滚柱轴承单元(96)，其包括一个安装滚柱(96b)的轴承保持架(96a)，该轴承单元将轴座(94)支撑在支轴上，这样轴座就能在垂直于支轴旋动轴线(19a)和驱动滚轮转动轴线(15a)的方向上自由地滑动，

其特征在于：在支轴(17a，17b，27a，27b)上设置了一个限位元件(100)，其限定了滚柱轴承单元的轴承保持架(96a)相对于支轴的滑动量。

2.根据权利要求1所述的环面无级变速传动器，其特征在于：轴承保持架(96a)中收容着滚柱(96b)，使得滚柱(96b)相对于驱动滚轮转动轴线(15a)和支轴旋动轴线(19a)有一定倾斜度。

3.根据权利要求1或2所述的环面无级变速传动器，其特征在于：在限位元件(100)和轴承保持架(96a)之间设置了一个弹性元件(102)。

4.根据权利要求3所述的环面无级变速传动器，其特征在于：弹性元件(102)被连接到轴承保持架(96a)上。

5.根据权利要求4所述的环面无级变速传动器，其特征在于：在轴承保持架(96a)的两侧设置了弹性元件(102)，两个弹性元件(102)用一个连接元件(102c)连接起来，且弹性元件(102)通过该连接元件(102c)连接到轴承保持架(96a)上。

6.根据权利要求3所述的环面无级变速传动器，其特征在于：在限位元件(100)和轴承保持架(96a)之间形成的间隙中，只在由于输入盘和输出盘的变形而使轴座(94)往复滑动时变小的那个间隙中设置弹性元件(102)。

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