CN1395661A - 无级变速器 - Google Patents

Abstract

一种无级变速器，其包括绕主动皮带轮11和从动皮带轮21运行的V形环状带(15)，用来在彼此相对的方向上径向改变皮带围绕皮带轮运动直径的传动比改变机构，和用来压紧皮带以获得皮带张力的张力调节单元(50)。张力调节单元(50)包括从外侧与皮带(15)松弛侧压力接触的张紧轮(51)，具有一端旋转地支撑于变速箱(6)上的摇臂(53)，连接件(52)，其一端转动地支撑张紧轮(51)的轴，另一端与臂(53)的另一端转动地连接，和摆动地推动臂(53)以使张紧轮(51)压紧皮带的推动装置(54，55)。具有两个自由度的连接结构被用来支撑张紧轮(51)，因此张紧轮(51)可自动地移动到在任何传动比下不干扰任一皮带轮(11，21)的位置。

Description

无级变速器

技术领域

本发明涉及一种无级变速器，更具体的是涉及一种用于汽车V形带的无级变速器。

背景技术

总体上，有很多种无级变速器被提出并且部分投入使用。一般的无级变速器包括主动皮带轮，从动皮带轮和以这样的方式绕这些皮带轮运行的V形环状带，即传动比可通过在相对方向上径向改变皮带绕主动皮带轮和从动皮带轮的运动直径而无级改变。这样，无级变速器就可以没有变速振动地完成平稳传动。

日本未实审发明申请No.5-280613(1993)提出一种无级变速器，其包括用来分别改变皮带绕主动皮带轮和从动皮带轮的运动直径的执行机构，传动比改变机构，其用于互锁执行机构，这样皮带围绕那些皮带轮的运动直径就在彼此相对的方向上径向改变以改变传动比，以及张力产生机构，其用于压紧绕皮带轮运行的皮带的松弛侧以使皮带张力大于依靠传动比自然产生的张力。张力产生机构是由摆动地支撑在变速箱上的臂，转动地安装在臂的一端的张紧轮，及推动臂的弹簧构成，这样张紧轮就压迫皮带松弛侧的外表面。

然而，在具有前述结构的张力产生机构中，其中张紧轮转动地安装在臂的一端并且臂被弹簧推动以使张紧轮压紧皮带，会产生这样的问题，即张紧轮会非常不利地干扰主动皮带轮或从动皮带轮。这是因为张紧轮沿臂端的转动轨迹运动。即使臂的转动轴或长度这样设置，即使得张紧轮在最低传动比和最低机车速度比时都不干扰张紧轮，张紧轮还可能在最高传动比或最高机车速度比时干扰张紧轮。因此，设置臂的旋转轴和长度使张紧轮在任何传动比下都不干扰皮带轮就非常困难。如果主动皮带轮和从动皮带轮轴线之间的距离增大，张紧轮就可能在任何传动比下不干扰任何皮带轮。然而，这种情况会引起变速器主体本身的尺寸不利地增加的问题。

即使张紧轮安装的在初始阶段可不干扰任何皮带轮，但是当皮带轮磨损或皮带由于经过传动测试等而变长时，张紧轮的位置可能会改变。结果，张紧轮就会不利地干扰皮带轮。

因此，本发明的一个目的是提供一种无级变速器，其能够可靠地防止张紧轮与皮带轮之间在任何传动比发生干扰，从而解决前述问题。

发明内容

该目的可通过根据权利要求1所述的无级变速器来实现。本发明的变速器包括绕主动皮带轮和从动皮带轮运行的皮带，传动比改变机构，其用来在彼此相对的方向上径向改变皮带围绕皮带轮的运动直径，以及用来压紧皮带以产生张力的张力调节单元。所述张力调节单元包括从外侧与皮带松弛侧压力接触的张紧轮，摆动地安装在变速箱上的摇臂，至少一个用来把张紧轮连接在摇臂上的连接件，以及用来在使张紧轮压紧皮带的方向上推动摇臂的推动装置。

根据本发明，所述传动比改变机构运行仅在彼此相对的方向上径向改变皮带围绕主动皮带轮和从动皮带轮的运动直径，其中所述张力调节单元独立工作以产生皮带张力，因此皮带不会在皮带轮上打滑。所述张力调节单元从外侧用张紧轮压紧皮带松弛侧，从而产生恰当的皮带张力。当皮带在其松弛侧从外侧被这样压紧，皮带就防止被过分张紧，并且功率传输效率提高，因为皮带围绕皮带轮运动的接触面积增加。

本发明的张紧轮安装在摇臂上，其中摇臂不是直接地而是通过一个或多个连接件摆动地支撑在变速箱上，其中用于张紧轮的连接装置可以是具有至少两个自由度的连接结构。结果，张紧轮可自动移动到在从最高到最低传动比其都不干扰皮带轮的位置。因此，张紧轮与皮带轮之间的干扰可被可靠地防止，即使在皮带轮磨损或皮带由于持续传动等而加长时。而且，主动皮带轮与从动皮带轮轴线之间的距离不需要为防止张紧轮与皮带轮之间的干涉而增大，因此变速器主体的尺寸就可被最小化。

如权利要求2所述，摇臂的旋转轴优选设置在主动皮带轮外侧的位置上并与从动皮带轮相比离主动皮带轮更近。当摇臂的旋转轴象这样设置在离主动皮带轮更近的位置，摇臂旋转轴与连接部件之间在低传动比时的夹角与在中间传动比和高传动比时的夹角相比要小，这样张紧轮就有力地压紧皮带。因此，在低传动比时与在较高传动比时相比可增加皮带张力，从而有效地提高功率传输效率并延长皮带的使用寿命。

如权利要求3所述，如果用来摆动地推动摇臂的推动装置包括在使张紧轮从外侧压紧皮带松弛侧的方向上摆动地推动摇臂的弹簧，这种推动装置的结构就被简化并且成本降低。弹簧可以是拉伸弹簧或压缩弹簧。或者，在摇臂的旋转轴上也可以设置扭簧。

如权利要求4所述，用来摆动地推动摇臂的推动装置优选包括在使张紧轮从外侧压紧皮带松弛侧的方向上摆动地推动摇臂的弹簧，和用来调节摇臂的旋转力以控制张紧轮压紧力的辅助电机。当张紧轮仅通过弹簧压紧在皮带上时，皮带张力就不能调节到对应于传动比的所需程度，因为弹簧弹力的改变与其变形量成比例。如果从弹簧弹力中加上或减去辅助电机的力，则皮带张力就可调节到所需的程度。而且，因为皮带的张力是通过从弹簧弹力中加上或减去辅助电机的力，所以皮带张力可以在很大的范围内改变，即使采用产生相对较小力矩的辅助电机。

如权利要求5所述，为把辅助电机的力矩传输到摇臂上，一个弓形齿轮可形成于摇臂的前端，这样弓形齿轮与由辅助电机驱动的小齿轮啮合。或者，摇臂在其摆动轴线上可由辅助电机驱动。在前面的例子中，电机产生的力矩可相对较小。

在仅采用一个弹簧来摆动地推动摇臂的情况中，并且当皮带张力在中间传动比时设定到驱动皮带所需的程度，那么皮带张力在低和高传动比时都会变得非常高以至于缩短皮带的寿命。另一方面，当皮带张力在低和高传动比时设定到为保持皮带较长寿命的程度，那么皮带张力在中间传动比时就会变得不充分，以至于皮带在皮带轮上打滑。

如权利要求6所述，因此，第一弹簧和第二弹簧设置在张力调节单元上，从而两弹簧的合力施加到摇臂上。第一弹簧的皮带压紧力在高和低传动比时设置的较大，在中间传动比时设置的较小。另一方面，第二弹簧由压缩弹簧构成，其一端可转动地支撑于变速箱上，另一端可转动地连接到摇臂上。当传动比改变时，该第二弹簧的张紧力方向也改变，从而在中间传动比时由第二弹簧产生的压紧皮带的方向上的摇臂旋转力要超过最高和最低传动比时的摇臂旋转力。换句话说，通过利用根据传动比的摇臂的摆动，可以改变第二弹簧的张紧力方向。

这样，通过第二弹簧获得的随传动比改变的皮带张力特性与通过第一弹簧取得的相反。因此，即使第一弹簧在低和高传动比时产生过大的皮带张力或在中间传动比时产生不足的张力，由于第二弹簧的作用，在低和高传动比时可减小皮带张力，或在中间传动比时可增加皮带张力。这样，同时采用第一和第二弹簧可解决在中间传动比时张力不足和在低和高传动比时张力过大的问题，从而提供所需的皮带张力特性。

所述中间传动比不必须具有最低和最高传动比之间的中心传动比，而可具有最低和最高传动比之间的中心传动比周围的任何传动比。

如权利要求7所述，第二弹簧优选这样布置，即以连接第二弹簧一端和摇臂一端的直线为基准，第二弹簧连接到摇臂上的连接点在最高和最低传动比时与皮带相对。

这样，在最高和最低传动比时，第二弹簧引起的摇臂的转动力的方向就与第一弹簧所引起的相对。因此，即使第一弹簧的设置在最低和最高传动比时引起过大的皮带张力，第二弹簧也可纠正皮带张力以获得需要的张力特性。

多种装置可被用来作为根据本发明的传动比改变机构。如权利要求8所述，可优选用单个传动比改变电机通过齿轮系来转动主动皮带轮的传动比改变齿轮和从动皮带轮的传动比改变齿轮，这样通过转动那些传动比改变齿轮，设置在各个皮带轮上的滚珠丝杠被驱动以轴向移动可动的皮带轮槽轮。在这种情况下，两皮带轮的可动槽轮可被平稳地操作以在彼此相对的方向上径向同时改变直径。

附图说明

图1是一个放大横截面视图，其示出了根据本发明第一实施例的无级变速器；

图2是图1所示无级变速器内部结构的侧视图；

图3是图1所示无级变速器皮带轮部分的截面视图；

图4是沿图3中的线IV-IV切开的放大截面视图；

图5是张力调节单元例子的透视图；

图6是图1所示无级变速器的原理图；

图7是一个原理图，其示出了无级变速器在向前运动中的能量流；

图8是一个原理图，其示出了无级变速器在向后运动中的能量流；

图9说明了在低传动比时张紧轮与皮带的接触位置；

图10说明了在中间传动比时张紧轮与皮带的接触位置；

图11说明了在高传动比时张紧轮与皮带的接触位置；

图12说明了输入力矩与皮带松弛侧上的张力之间的关系；

图13说明了传动比与皮带松弛侧上的张力之间的关系；

图14是根据本发明第二实施例的无级变速器的皮带轮的截面视图；

图15是图14所示的无级变速器的张力调节单元部分剖开的截面视图；

图16是图14所示张力调节单元的摇臂的透视图；

图17说明在图14所示的无级变速器中，在最高传动比时张紧轮与皮带之间的接触位置；

图18说明在图14所示的无级变速器中，在中间传动比时张紧轮与皮带之间的接触位置；

图19说明在图14所示的无级变速器中，在最低传动比时张紧轮与皮带之间的接触位置；

图20说明仅采用拉伸弹簧时，皮带张力与传动比之间的关系；

图21说明仅采用压缩弹簧时，皮带张力与传动比之间的关系；及

图22说明同时采用拉伸和压缩弹簧时，皮带张力与传动比之间的关系。

具体实施方式

图1到13示出了根据本发明第一实施例的无级变速器。图1到4示出了所述无级变速器的具体结构，图6示出了其框架结构。

这种应用于具有横向安装FF(前置发动机-前轮驱动)驱动系统的机车内的无级变速器，通常包括由发动机输出轴1驱动的起动离合器2，形成离合器2输出轴的输入轴3，传动轴4，具有主动皮带轮11的主动轴10，具有从动皮带轮21的从动轴20，绕主动皮带轮11和从动皮带轮21运行的V形环状带15，减速轴30，与轮子相连的输出轴32，传动比改变电机40，张力调节单元(张紧装置)50及类似结构。输入轴3，传动轴4，主动轴10，从动轴20，减速轴30和输出轴32相互之间平行但不同轴布置。

根据本实施例，离合器2可由干式离合器形成，其可通过离合器驱动电机(未示出)操作分离叉2a来接合/脱离和半接合。

输入轴3由变速箱6通过轴承转动地支撑，同时一体地设置于输入轴3上的前进齿轮(向前运动的齿轮)3a和倒退齿轮(向后运动的齿轮)3b位于变速箱6内的第二齿轮腔6c内。

传动轴4从变速箱6的右侧壁延伸到左侧壁，这样其两端都转动地支撑于轴承上。与输入轴3的前进齿轮3a相啮合的前进齿轮(向前运动的齿轮)4a整体地设置在靠近发动机的传动轴4的一端上。减速齿轮4b固定到与发动机相对的传动轴4的另一端上。减速齿轮4b与减速齿轮10a啮合，所述减速齿轮10a被转动地支撑在与发动机相对的主动轴10的另一端上。齿轮4b和10a以适用于驱动皮带15的减速比把驱动力从传动轴4传输到驱动轴10上。设置于主动轴10上与发动机相对一侧的同步前进转换装置12选择性地将减速齿轮10a连接到主动轴10上。就是说，转换装置12可切换到两个位置，即，转换到前进驱动位置“D”或中性位置“N”。减速齿轮4b和10a以及转换装置12形成用于前进运动的直接驱动机构13，其位于形成于变速箱6与发动机相对一侧的第一齿轮腔6a内。第一齿轮腔6a用油润滑。

主动滑轮11包括固定在主动轴10上的固定槽轮11a，轴向可动地支撑在主动轴10上的可动槽轮11b，和设置在可动槽轮11b背面的执行机构14。执行机构14比皮带15更接近于发动机。根据本实施例，执行机构14是由传动比改变电机40轴向驱动的滚珠丝杠。执行机构14包括由可动槽轮11b通过轴承14a转动支撑的内螺纹件14b，由变速箱6支撑的外螺纹件14c，以及固定到内螺纹件14b的外围上的传动比改变齿轮14d。传动比改变齿轮14d与主动皮带轮11的可动槽轮11b相比，其直径较大厚度较小。

从动皮带轮21包括固定在从动轴20上的固定槽轮21a，由从动轴20轴向可动地支撑的可动槽轮21b，和设置在可动槽轮21b背面的执行机构22。执行机构22设置在V形皮带外与电机相对的一侧。执行机构22也是与主动皮带轮11的执行机构14相似的滚珠丝杠，其包括被可动槽轮21b通过轴承22a转动支撑的内螺纹件22b，被变速箱6支撑的外螺纹件22c，以及固定到内螺纹件22b的外围上的传动比改变齿轮22d。传动比改变齿轮22d与主动皮带轮21的可动槽轮21b相比，其直径也较大厚度较小。

后退齿轮24转动地支撑于从动轴20上与从动皮带轮21相比更接近于发动机的部分上，其与固定在输入轴3上的后退齿轮3b相啮合。同步后退转换装置25有选择地将齿轮24连接到从动轴20上。就是说，转换装置25可切换到两个位置，即转换到后退位置“R”或中性位置“N”。后退齿轮3b和24以及转换装置25形成用于后退运动的直接驱动机构26。

减速齿轮27与从动轴20整体地固定于从动轴20接近于发动机的一端上，其与固定到减速轴30上的齿轮30a相啮合。该减速齿轮27还与差速齿轮单元31的环形齿轮31a通过一体地形成于减速轴30上的齿轮30b相啮合。减速轴30的齿轮30a和30b以及环形齿轮31a形成减速机构29。轮子通过设置在差速齿轮单元31上的输出轴32驱动。用于后退运动的直接驱动机构26，减速轴30和差速齿轮单元31位于形成于变速箱6内接近于发动机一侧的第二齿轮腔6b内。该齿轮腔6b用油润滑。位于齿轮腔6a内的输入轴3的前进齿轮3a和传动轴4的前进齿轮4a也同样用油润滑。

变速箱6的第一和第二齿轮腔6a和6b如前所述用油润滑。主动皮带轮11和从动皮带轮21设置在第一和第二齿轮腔6a和6b之间的皮带轮腔6c内。根据本实施例，所述皮带轮腔6c是非润滑空间，皮带15由干型皮带构成。

为了循环储存在轴向相互分开的第一和第二齿轮腔6a和6b内的润滑油，供油路径和回油路径设置在两腔6a和6b之间。所述供油路径和回油路径由传动轴4的轴向孔4c，和将在下文描述的第二传动比改变轴46以及传动轴4之间的径向间隙5限定。轴向孔4c和径向间隙5中的每一个都可限定供油路径或回油路径。通过在这些路径中将油进行循环，传动轴4和第二传动比改变轴46之间的间隙5也可得到润滑。

参考图7和8，对在具有前述结构的无级变速器的前进运动和后退运动中的能量流进行描述。

在前进运动中，通过操作转换杆而把前进转换装置12切换到前进驱动位置“D”。这时，后退转换装置25自动切换到中性位置“N”上。如图7所示，从离合器2通过输入轴3输入的能量，通过前进齿轮3a和4a，传动轴4，用于前进运动的直接驱动机构13(减速齿轮4b和10a以及转换装置12)，主动轴10，驱动皮带轮11，V形皮带15，从动皮带轮21，从动轴20，减速齿轮27，减速轴30和差动齿轮单元31，传输到输出轴32，如黑箭头所示。

在后退运动中，通过操作转换杆而把后退转换装置25切换到后退位置“R”上。这时，前进转换装置12自动切换到中性位置“N”上。如图8所示，从离合器2通过输入轴3输入的能量，通过用于后退运动的直接驱动机构26(后退齿轮3b和24以及后退转换装置25)，从动轴20，减速齿轮27，减速轴30和差动齿轮单元31，传输到输出轴32，如黑箭头所示。

设置用于压紧皮带15松弛侧的张紧装置50以提供皮带张力，如下文所述。当皮带15被向后驱动时，皮带的松弛侧变成张紧侧，因此张紧装置50不利地压紧张紧侧从而施加过大的载荷到皮带上15。但是，根据本实施例，由主动皮带轮11，从动皮带轮21和皮带15构成的皮带轮单元仅在向前运动中被驱动而在不向后运动中不被驱动。因此，不存在向后的载荷施加到皮带15上，从而减轻皮带15的负担。

下面将描述本发明变速器的传动比改变机构。

传动比改变电机40安装在变速箱6的外侧，具体的是在主动皮带轮11的斜上侧。电机40，例如是一个伺服电机具有制动器41，并且其输出齿轮42与减速齿轮43相啮合。齿轮42和43位于电机壳体44内，用油润滑，并预先组装在一起。减速齿轮43的减速轴43a从电机壳体44内伸出。当电机壳体44固定到变速箱6上时，轴43a与筒状的第一传动比改变轴45套筒配合在一起并一体地同定于其上，其中第一传动比改变轴45转动地支撑在变速箱6上。这样，电机壳体44就被从变速箱6的内部空间隔离出来，因而能够防止存储在电机壳体44内的润滑油流入到变速箱6内。设置在第一传动比改变轴45上的齿轮45a是梯形齿轮，其具有对应于可动槽轮11b移动行程的长度。该齿轮45a与设置在主动皮带轮21上的传动比改变齿轮14d相啮合。当轴45的齿轮45a转动时，齿轮14d也相应的转动，这样可动槽轮11b由于滚珠丝杠(执行机构14)的活动而轴向移动。换句话说，皮带15围绕主动皮带轮11的运动直径可无级改变。

主动皮带轮11的传动比改变齿轮14d与套筒状的第二传动比改变轴46的第一惰轮46a相啮合，其中传动轴4转动地容纳在第二传动比改变轴46内。而且，第二传动比改变轴46的第二惰轮46b与从动皮带轮21的传动比改变齿轮22d相啮合。与第一传动比改变轴45的齿轮45a相同，惰轮46a和46b也是具有对应于可动槽轮11b和21b的移动行程的长度的梯形齿轮。传动比改变电机40的力矩通过第一传动比改变轴45，主动皮带轮11的传动比改变齿轮14d和第二传动比改变轴46，传输到从动皮带轮21的传动比改变齿轮22d。因此，主动皮带轮11的可动槽轮11a与从动皮带轮21的可动槽轮21a可沿轴向同步移动，以便在彼此相对的方向上径向改变皮带15绕皮带轮11和21的运动直径。

当用于传输传动比改变电机40的力矩的齿轮系(42，43，45，14d，46a，46b和22d)由可逆齿轮形成时，它们可能被可动槽轮11a和21a由于皮带张力产生的反作用力转动，从而不利地改变传动比。因此，传动比改变电机40设置有制动器41，用来防止齿轮不合乎需要地旋转。

下面将要描述用来调节施加在皮带15上的张力的单元，即张紧装置。

如前所述的传动比改变电机40改变皮带15围绕皮带轮11和21的运动直径。然而，皮带15根据力矩可能在皮带轮11和21上打滑。因此，如图3到5所示，设置有张紧装置50，用来对应于传动力矩对皮带15提供张力。张紧装置50包括张紧轮51，其由摇臂53通过连接件52摆动地支撑。摇臂53具有旋转轴53a，其设置在主动皮带轮11的斜上部，并被弹簧54向皮带15推动。因此，张紧轮51用预定的力向内压紧皮带15的松弛侧。这样，张紧装置50从外侧向内压紧皮带15，以便获得预定的皮带张力和增加皮带15围绕皮带轮11和21的接触面积，从而提高功率传输效率。位于连接件52一端的轴52a转动地支撑于臂52的前端，同时位于连接件52另一端的轴52b转动地支撑张紧轮51的中心部分。齿轮53b形成于臂53前端的外围表面上，以便与用于控制皮带张力的辅助电机55的小齿轮56相啮合。

前述弹簧54提供初始张力。辅助电机55被正常或反向驱动以从初始张力上加上或减去辅助电机55引起的张力，从而获得最优的皮带张力。但是，在具有相对较小的传动力矩波动的汽车中，辅助电机55可以省略，这样只有弹簧54提供张力。

假设Ts代表由弹簧54产生的皮带张力，而Ta代表由辅助电机55引起的皮带张力，最终的皮带张力Tb可用下式表达：

    Tb＝Ts±Ta

例如，假设皮带张力Ts等于500N，并且皮带张力Ta等于200N，最终皮带张力Tb可在300N到700N的范围内变动。因此，即使辅助电机55产生相对较小的力矩，皮带张力也可在较大的范围内变动。

前述辅助电机55由控制器控制，其中控制器未示出。表示主动轴10的旋转速度，从动轴20的旋转速度，输入力矩(输入到主动皮带轮11内的力矩)等的不同信号输入到控制器内，用来对应于输入力矩或传动比来控制辅助电机55。这样，皮带张力可设置成如图12和13所示的任意特性。

图12示出了输入力矩与皮带松弛侧张力之间的关系，它们这样设置，即当输入力矩增加时皮带张力也增加。

当输入力矩增加时，通常传输到皮带15上的力矩也增加，因此考虑到能量传输效率，优选增加皮带张力以便防止打滑。因此，对应于传输到主动皮带轮11上的输入力矩而控制辅助电机55，用来控制皮带张力以获得图12所示的特性。力矩传感器可设置在主动轴10上，用来探测输入力矩，或者可从发动机进气管的负压估计输入力矩。

图13示出了传动比与皮带松弛侧上的张力之间的关系，其这样设置，即皮带张力在低传动比时增加，在中间传动比和高传动比时降低。通常，电机力矩在低传动比时增加用以起动或增加驱动，而在高传动比时降低用以高速驱动。在低传动比时，皮带围绕主动皮带轮的运动直径很小，因此就需要大的皮带张力以达到所需能量传输效率。另一方面，在经常用到的中间和高传动比，考虑到皮带的寿命，皮带张紧力优选设置成所需的最小程度。因此，当辅助电机55被根据传输比控制以使皮带张力具有如图13所示的特性时，就会实现具有好的能量传输效率和长的皮带寿命的所需皮带张力特性。

在前述的张紧装置50中，张紧轮51通过连接件52安装在臂53上，这样它就不干扰皮带轮11或12。采用这种连接结构的原因将参照图9到11加以描述。如果张紧轮51如现有技术那样直接安装在臂53上，则张紧轮51沿臂53围绕旋转轴53a的旋转轨迹运动。当该无级变速器的传动比从最低传动比变成最高传动比时，张紧轮51就会干扰皮带轮11或21。张紧轮51很容易与两皮带轮中的一个相干涉，特别是当张紧轮51是由用来减小施加在皮带15上负载的大尺寸的轮构成时。另一方面，当张紧轮51通过连接件52安装在臂53上时，就获得具有两个自由度的连接结构。这样，臂53与连接52之间的角度θ就自动地改变，并且张紧轮51可自动地移动到不干扰皮带轮11或21的位置，在低传动比时如图9所示，在中间传动比时如图10所示并且在高传动比时如图11所示。因此，张紧轮与皮带轮11或21之间的干涉可有效地被防止，即使在张紧轮51具有本实施例所描述的大直径的情况。

张紧装置50不限于前述的具有两个自由度的连接结构，还可采用两个连接件以获得三个自由度的连接结构。

臂53的旋转轴53a设置在主动皮带轮11附近的原因在于：从张紧轮51施加到皮带15上的垂直压力T1根据传动比而改变，如图9到11所示，以产生与压力T1成比例的皮带张力。压力T1由弹簧54的弹力T2和与其垂直的力T3的矢量和给出。这种情况下，辅助电机55的张紧力就可忽略。如前所述，当臂53的旋转轴53a设置在主动皮带轮的附近时，臂53与连接件52之间的角度θ就根据传动比改变，这样压力T1在中间和高传动比时就比在低传动比时小。因此与图13所示的皮带张力特性类似的皮带张紧力特性可仅通过弹簧54获得，而不采用辅助电机55。

图14到22展示了根据本发明第二实施例的无级变速器。根据第二实施例的变速器在结构上与根据第一实施例的变速器相同，除了张力调节单元(张紧装置)60。因此，第二实施例与第一实施例相同的零件用相同的标号标出，以省略多余的描述。

第二实施例的特点在于第一弹簧64和第二弹簧67设置在张紧装置60上，以向摇臂63施加弹簧64和67的联合推动力。在这种情况下，不采用辅助电机。

张紧装置60包括张紧轮61，其由臂63通过连接件62摆动地支撑。臂63的旋转轴63a被支撑主动滑动轮11上方的变速箱6上。如图16所示，被拉伸弹簧(第一弹簧)64的一端勾住的销63b从臂63前端的侧表面突出。拉伸弹簧64的另一端连接到设置在传动箱6上的轴65上。因此，臂63被弹簧64转动地推动，这样张紧轮61就向内压紧V形环状带15的松弛侧。因此，张紧装置60从外侧向内压紧皮带15以获得预定的皮带张力同时增加皮带围绕皮带轮11和21的接触面积，从而提高能量传输效率。连接件62在其一端具有枢轴或轴62a，且轴62a转动地支撑于臂62的前端。连接件62还具有另一端62b，具支撑张紧轮61的中心轴61a。铰销或轴63c从臂63前端的侧表面上突出，膨胀导承66的一端旋转地连接在轴63c上。膨胀导承66的另一端旋转地连接于设置在变速箱6上的轴68上。压缩弹簧(第二弹簧)67安装在膨胀导承66内，其被膨胀导承66仅沿膨胀方向引导，因此其在弹簧67和导程66围绕轴68摆动时不变形或弯曲。

下面将参照图17到22描述由拉伸弹簧64和压缩弹簧67根据传动比引起的张紧轮61的皮带压紧力的操作。

图17，18和19分别显示了在最高传动比，中间传动比和最低传动比时皮带轮单元的运动。图20，21和22分别示出了皮带张力在只采用拉伸弹簧64，只采用压缩弹簧67和同时采用拉伸弹簧64和压缩弹簧67的情况下的皮带张力的改变。

图17和19清楚地示出了皮带15的长度在最低和最高传动比时具有很小的公差。因此，由张紧轮61引起的皮带15的变形量非常小，以致张紧轮61没有陷入到皮带轮11和21之间。另一方面，在中间传动比时，皮带15的长度具有如图18所示的公差。因此，由张紧轮61引起的皮带15的变形量非常大，以至于张紧轮61深深地陷入到皮带轮11和21之间。

安装在变速箱6内的拉伸弹簧64的支点65位于皮带15外，并与臂63相对。因此，拉伸弹簧64的弹力在这样的方向(方向A)上作用，即使张紧轮61向内压紧皮带15。如图29所示，由拉伸弹簧64引起的皮带张力在中间传动比时比在最高和最低传动比时小得多。

另一方面，压缩弹簧67设置在直线L的附近，其中直线L连接弹簧67在变速箱6上的支点和臂63的旋转轴63a。在高传动比和低传动比时，压缩弹簧67连接到臂63上的连接点63c位于直线L外与皮带15相对的位置，在中间传动比时，其位于比直线L更接近于皮带15的位置。因此，压缩弹簧67的弹力在这样的方向上(方向B)作用，即在高传动比和低传动比时，把张紧轮61从皮带15上分离出来，并在这样的方向上(方向A)作用，即在中间传动比时，用张紧轮61压紧皮带15。换句话说，如图21所示，由压缩弹簧67引起的皮带张力在中间传动比时施加在加侧(压侧)，但在高传动比和低传动比时，施加在减侧(拉侧)。

结果，当由弹簧64和67引起的皮带张力叠加在一起时，在高和低传动比时皮带的张力与在中间传动比时皮带的张力之间的差别减小以获得需要的张力特性，如图22所示。例如，在中间传动比时的联合皮带张力设置为用来防止皮带15在皮带轮上打滑的最小需要值(例如，700N)，在最高和最低传动比时联合皮带张力就能被抑制在约950N到1000N，以防止达到过高的程度。因此，可同时实现防止皮带15的打滑和提高皮带的寿命。

尽管拉伸弹簧64在最高传动比和最低传动比时的变形量相同，但是皮带张力在最低传动比时比最高传动比时稍高，如图20所示。这是因为臂63的旋转轴63a设置在主动轮11一侧。

在该第二实施例中，在高传动比和低传动比时，压缩弹簧67连接到臂63上的连接点63c位于直线L外与皮带15相对的位置，在中间传动比时，其位于比直线L更接近于皮带15的位置。然而，本发明不限于该实施例，而是连接点63c可位于直线L外与皮带15相对的位置或位于比直线L更接近于皮带15的位置，不论在什么传动比时。

然而，在最高传动比和最低传动比时，当由压缩弹簧64引起的张力达到过高的程度时，如图20所示，连接点63c在高传动比和低传动比时，优选设置在直线L外与皮带15相对的位置，因此皮带张力在所述传动比下可由压缩弹簧67减小。

压缩弹簧67引起的皮带张力的值在中间传动比时可能不需要在加侧(压侧)而可能在是减侧或是零。

本发明并不限于前述的实施例。

例如，臂53和63的旋转轴不一定设置在主动轮11的外侧，而可设置在与主动皮带轮11或从动皮带轮21同轴的位置。

尽管在前述的实施例中，臂53和63的一端摆动地支撑于变速箱6上，其另一端分别转动地连接在连接件52和62上，本发明并不限于这些结构。例如，臂53和63的中间部分可以摆动地设置于变速箱6上，因此连接件52和62连接在一端上，张紧装置连接在另一端上。

同样，张紧轮51和61分别连接到连接52和62上的连接点，以及连接52和62分别连接到臂53和63上的连接点不一定位于连接52和62的两端。

尽管在第一实施例中，弹簧54和电机55被用来作为在压紧皮带15的方向上推动臂53的装置，也可以采用液压/气压缸或螺线管以代替辅助电机55。

在第二实施例中，尽管张力弹簧64被用来作为转动地推动臂63的第一弹簧，也可采用压缩弹簧或设置于臂63的旋转轴63a上的扭簧。第一弹簧64连接到臂63上的连接位置不一定位于臂63的前端(接近于张紧轮一侧)。当臂63的中间部分摆动地支撑于变速箱6上时，第一弹簧64可连接到臂63的另一端上，其相反地延伸到前端。

Claims (8)

1.一种无级变速器，其包括绕主动皮带轮(11)和从动皮带轮(21)运行的环状皮带(15)，用于在彼此相对的方向上径向改变所述皮带(15)围绕所述皮带轮(11，21)的运动直径的传动比改变机构，和用于压紧所述皮带(15)以获得皮带张力的张力调节单元(50，60)，其中

所述张力调节单元(50，60)包括：

从外侧与皮带(15)松弛侧压力接触的张紧轮(51，61)，

摆动地安装在变速箱上的摇臂(53，63)，

至少一个用于把所述张紧轮(51，61)连接到摇臂(53，63)上的连接件(52，62)，及

用于在使所述张紧轮(51，61)压紧所述皮带(15)的方向摆动地推动摇臂(53，63)的推动装置(54，55，64，67)。

2.根据权利要求1所述的无级变速器，其中所述臂(53，63)的旋转轴(63a)设置在所述主动皮带轮(11)外侧且离所述主动皮带轮(11)比离所述从动皮带轮(21)更近的位置上。

3.根据权利要求1或2所述的无级变速器，其中用于摆动地推动所述摇臂(53)的所述推动装置是弹簧(54)，其在这样的方向上摆动地推动所述摇臂(53)，即使所述张紧轮(51)从外侧压紧皮带(15)的松弛侧。

4.根据权利要求1或2所述的无级变速器，其中用于摆动地推动所述摇臂(53)的推动装置包括弹簧(54)，其在这样的方向上摆动地推动所述摇臂(53)，即使所述张紧轮(51)从外侧压紧皮带(15)的松弛侧，和辅助电机(55)，其调节所述摇臂(53)的旋转力，以控制所述张紧轮(51)的压力。

5.根据权利要求4所述的无级变速器，其中所述辅助电机(55)和所述摇臂(53)以这样的方式分别设置有主动齿轮(56)和其弯曲中心对应于所述摇臂(53)转动轴的弓形齿轮(53b)，即所述主动齿轮(56)与摇臂(53)的弓形齿轮(53b)相啮合。

6.根据权利要求1或2所述的无级变速器，其中用于摆动地推动所述摇臂(63)的所述推动装置包括：

第一弹簧(64)，其用于在使张紧轮(61)压紧所述皮带(15)的方向上摆动地推动所述摇臂(63)，这样在最高传动比和最低传动比时所述第一弹簧(64)的张紧力高于在中间传动比时所述第一弹簧(64)的张紧力，及

第二弹簧(67)，其由一端转动地支撑于所述变速箱(6)上，而另一端转动地连接到所述摇臂(63)上的压缩弹簧构成，其中

所述第二弹簧(67)设置在这样的位置上，即其张紧力方向根据传动比改变，这样在中间传动比时在压紧所述皮带的方向上由所述第二弹簧(67)引起的摇臂(63)的旋转力高于在最高和最低传动比时在压紧所述皮带的方向上由所述第二弹簧(67)引起的摇臂(63)的旋转力。

7.根据权利要求6所述的无级变速器，其中所述第二弹簧(67)这样设置，即使所述第二弹簧(67)连接到摇臂(63)上的连接点(63c)在最高传动比和最低传动比时以直线(L)为基准位于所述皮带(15)的相对侧，其中所述直线(L)为连接所述第二弹簧(67)的支点(68)和所述摇臂(63)的旋转轴(63a)的直线。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的无级变速器，其中所述传动比改变机构包括传动比改变电机(40)，第一滚珠丝杠(14)，其通过传动比改变齿轮(14d)的转动而轴向移动所述主动皮带轮(11)的可动槽轮(11b)，第二滚珠丝杠(22)，其通过传动比改变齿轮(22d)的旋转而轴向移动所述从动皮带轮(21)的可动槽轮(21b)，和齿轮系(42，43，45，46)，其把所述传动比改变电机(40)的力矩传输到所述主动皮带轮和所述从动皮带轮的传动比改变齿轮(14d，22d)上。

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