CN1483113A - 传动环cvt皮带 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传动环CVT皮带。在一种CVT传动装置中，每个直径可变的皮带轮(11，12)具有围绕着槽轮延伸的传动环(26，36)。每个传动环可以包括任意高模量材料例如塑料或金属。一种环形柔性拉伸部件或皮带(10)在这些传动环之间延伸。每个传动环还包括围绕着每个传动环的外表面延伸的套筒(7，8)。每个套筒在其相应的传动环上的衬套中滑动。该皮带具有将每个传动环(26，36)一起挤压在套筒上的拉伸载荷。通过套筒(7，8)和传动环之间的接触来保持每个传动环(26，36)的轴线的相对布置。在每个皮带轮中通过每个传动环(26，36)的运动来调节每个皮带轮(11，12)的有效直径或半径。皮带轮槽轮(22，23，32，33)使得每个传动环的转动轴线相对于皮带轮的转动轴线偏心地移动。当这些环移动时，该皮带与传动环一起移动并且保持在传动环上面延伸，从而使皮带具有恒定的弯曲半径。这些传动环每个可以具有供平带、同步带、齿形带、多肋条或V型带使用的表面轮廓。

Description

传动环CVT皮带

技术领域

本发明涉及一种能量传送皮带，更具体地说涉及包括有在传动环上延伸的用来与输入和输出皮带轮协同操作的皮带的CVT皮带。

背景技术

在本领域众所周知的是，齿轮型传动装置可以用来使机动车、摩托车等运转。对于改善燃料效率而言，优选采用一种连续可变的传动装置CVT。已经开发出多种皮带用于连续可变的传动装置。

一般来说，CVT皮带具有与传统V形皮带类似的轮廓。具体地说，它们在顶部较宽而在底部较窄，并且设计成装配在限定了倾斜凹槽的皮带轮的槽轮之间。其上延伸有皮带的皮带轮包括可动槽轮和固定槽轮，这两个其形状都为截头锥形。一般来说，其中一个槽轮移动同时另一个保持固定。

使一个槽轮相对于另一个移动有效地改变了皮带在其中操作的皮带轮的有效直径φ。结果，皮带速度是皮带轮的有效直径的函数，而该有效直径又是这些槽轮相对于彼此的轴向位置的函数。一般来说在CVT传动装置中存在两个皮带轮，一个输出和一个输入。

虽然每一种现有技术CVT皮带都是柔性的，但是每个也具有在其它能量传送皮带中没有的特征。例如，要求这些皮带具有横向刚性。这使得该皮带能够以特定的有效直径下运转而不会在皮带轮槽之间受到挤压。因此，每个CVT皮带系统包括围绕着直径可变的皮带轮延伸的皮带。

针对皮带轮和皮带之间的现有技术关系，Donowski的美国专利5709624披露一种直径可变的皮带轮。单个传动环在皮带轮的槽轮中运转。柔性皮带在传动环上穿过皮带轮运转。由于这些槽轮相对于彼此移动，所以皮带轮的有效直径改变。由于传动环在槽轮之间承受横向或压缩力，所以该皮带不必设计成接受这些力。但是，Donowski装置包括用作内燃机的一部分辅助传动系统的单个传动环。还需要稳定部件来保持传动环的转动轴线至少与槽轮部件的转动轴线基本上平行。该Donowski装置不适于用在CVT传动装置中。

同样是现有技术的代表的有Yasuhara的美国专利6017285，该文献披露了一种具有夹在皮带轮的能量传送表面之间的能量传送环的直径可变的皮带轮。皮带与该能量传送环的外圆周面啮合。皮带轮主体通过偏向装置如盘形弹簧朝着彼此偏向。该盘形弹簧使皮带轮主体彼此连接以进行能量传送。该装置需要一种偏向装置来实现从皮带轮到传动环的能量传递。

同样是现有技术的代表的有Clark的美国专利4875894，该文献披露一种连续可变的传动装置。该传动装置包括输入和输出轴，每根轴具有转盘组件。这些转盘组件每个具有形成直径连续可变的圆圈的接触片。这两个转盘组件通过联接机构例如刚性联接环联接。能量传递在每个皮带轮之间通过环的转动进行。该装置没有提供使用柔性皮带进行能量传递的选择方案，从而需要刚性环来联接这两个圆盘。这将该装置可以在其中操作的空间大体上限制于由这些皮带轮的最大外部尺寸所限定的矩形或圆形空间。

需要的是一种具有协同操作的传动环的传动环CVT皮带。需要的是一种具有围绕着皮带轮传动环延伸的柔性部件的传动环CVT皮带。需要的是一种具有传动环校准套筒的传动环CVT皮带。本发明满足这些需求。

发明概述

本发明的主要方面在于提供一种具有协同操作的传动环的传动环CVT皮带。

本发明的另一个方面在于提供一种具有围绕在传动环上的柔性部件的传动环CVT皮带。本发明的另一个方面在于提供一种具有一定皮带负载半径的传动环CVT皮带。

本发明的另一个方面在于提供一种具有传动环校准套筒的传动环CVT皮带。

通过本发明的以下说明以及附图将指出或阐明本发明的其它方面。

本发明包括一种传动环CVT皮带。在CVT传动装置中，每个直径可变的皮带轮具有围绕在槽轮上的传动环。环形柔性拉伸部件或皮带在传动环之间环绕形成传动轮系。每个传动环还包括围绕在每个传动环的可选外表面上的套筒。然后每个套筒在其相应传动环上的衬套中滑动。该皮带具有将每个传动环一起挤压在套筒上的拉伸负载。通过这些套筒和传动环之间的接触来保持每个传动环的转动轴线的相对布置。通过皮带轮槽轮的运动来调节每个皮带轮的有效直径或半径。这些皮带轮槽轮的运动使得每个传动环的转动轴线相对于皮带轮的转动轴线偏心地移动。在这些环移动时，皮带与这些传动环一起移动并且保持围绕在传动环上，从而使皮带具有恒定的弯曲半径。每个传动环可以具有供同步皮带、齿形皮带、多肋条皮带或V形皮带使用的表面轮廓。

附图的简要说明

图1为本发明的透视图；

图2为在这些CVT皮带轮中的皮带的侧视图；

图3为传动系统的剖视图；

图4为这些传动环和导向衬套的剖视图；

图5为本发明的透视剖视图。

优选实施方案的详细说明

图1为本发明的透视图。环形柔性拉伸部件10或皮带围绕着第一传动环26和第二传动环36延伸形成传动轮系。第一传动环26在槽轮部分23和22(未示出)之间转动。第二传动环36在槽轮部分32、33之间转动。皮带10在该优选实施方案中显示具有齿形轮廓，但是可以采用包括平的、多肋条的或V形带轮廓在内的任意轮廓。每个传动环还可以包括与皮带轮廓协同操作的配合轮廓。

每个传动环在其相应的皮带轮内偏心地转动。每个传动环的位置由具体皮带轮上的每个槽轮之间的距离来确定。例如，当槽轮部分22、23一起移动得更近时，传动环26的转动轴线A₁将朝着皮带轮C₁的转动轴线横向移动，并且参见图2，当槽轮部分32、33移动分开时，传动环36的转动轴线A₂将横向移动离开皮带轮C₂的转动轴线。每个传动环的半径不限于等于其相应皮带轮的半径的数值，但是在优选的实施方案中，传动环的半径稍微大于其相应皮带轮的半径。

每个传动环可以包括任意在本领域所公知的具有足够压缩强度的材料，包括金属和非金属材料例如酚醛或塑料材料。优选的是，传动环材料具有与皮带轮槽轮表面相兼容的摩擦系数和噪音特性，参见图3的部件24、25和34、35。

本发明使得皮带在每个传动环上通过时皮带10的弯曲半径是恒定的。皮带弯曲半径稍微大于传动环的半径。与在相邻的小皮带轮之间引起弦(chordal)的其它设计相反，本发明使得皮带在它围绕着每个传动环/皮带轮组合上通过时能够保持相对大的恒定半径。通过减小由弦或挠曲疲劳引起的皮带故障从而提高了皮带寿命。

图2为在CVT皮带轮中的皮带的侧视图。槽轮部分32、33位于主动皮带轮上。槽轮部分22、23位于被动皮带轮上。在该视图中，槽轮部分22、23一起相对靠近并且槽轮部分32、33在一定程度上远离。槽轮部分23的半径为S₁。槽轮部分33的半径为S₂。有效半径E₁为从转动中心C₁到传动环26接触槽轮部分22、23的地方的距离。有效半径E₂是从转动中心C₂到传动环36接触槽轮部分32、33的地方的距离。因此，有效半径E₁大于有效半径E₂。在本领域所公知的是，E₁与E₂的比值确定了传动装置的传动比。还公知的是，E₁和E₂根据CVT主动皮带轮和被动皮带轮槽轮部分的位置而变化。

图3为传动系统的剖视图。皮带10在皮带轮11和皮带轮12之间延伸。具体地说，传动环26在皮带轮11中延伸而传动环36在皮带轮12中延伸。传动环26和传动环36显示出具有平带轮廓。如图1中所示，根据用户需要，这些传动环可以具有多种轮廓的任意一个。皮带10在传动环26上并且在传动环36上延伸。传动环26的倾斜侧面在槽轮表面24、25上施加压力。传动环36的倾斜侧面在槽轮表面34、35上施加压力。在该视图中，传动环26的转动轴线A₁与皮带轮11的转动轴线C₁基本上共轴。传动环36的转动轴线A₂与皮带轮12的转动轴线C₂基本上共轴。但是根据前面的说明，给定传动环的转动轴线和给定皮带轮的转动轴线之间的关系是可变的。

在操作中，传动环26将沿着基本上形成径向线的接触区域只接触特定皮带轮上的槽轮表面。这对于传动环36和槽轮部分32、33的表面之间的接触也是一样。这是由传动环轴线和皮带轮轴线之间的偏心关系的几何形状所引起的。由于传动环和皮带轮之间的接触区域或直线相对较小，所以发热的机会减小。另外，由于能量传送装置的接触位于传动环和槽轮之间而不是在柔性皮带和槽轮之间，所以可以显著地减小由过度发热和摩擦所引起的皮带故障。

传动环26、36的横断面具有高度X和宽度Y以形成一种轮廓。该轮廓其宽度和高度的比值(X/Y)在1-3的范围内。但是，任何可以防止传动环在皮带轮中歪斜的比值都是可以接受的。参照图3，每个传动环还具有在20°-70°的范围内的夹角α。传动环的几何形状以及所述的比值导致一种自引导和自对准特性，其中传动环相对于皮带轮的位置是高度的函数，从而使得传动环能够移动到最小的有效半径上同时传动环被迫进入其转动轴线与皮带轮的转动轴线平行的位置中。这是由传动环的侧面和槽轮之间的楔入作用引起的。

图4为传动环和导向衬套的局部剖视图。在优选的实施方案中，通过衬套和套筒的组合来保持传动环在操作期间正确对准。这些衬套和套筒包括保持传动环的正确轴向对准的滑动啮合。衬套1在凹槽8中固定地联接在传动环26的外圆周上。衬套7在与衬套1不相同的位置上固定地联接在凹槽9中的传动环36的外圆周上。如图1所示并且根据用户的需要，可以除去凹槽8、9，由此衬套直接安装在传动环的外表面上。套筒2滑动地啮合衬套1并且与传动环36的外表面接触。套筒6滑动地啮合衬套7并且与传动环26的外表面接触。套筒2、6可以包括橡胶、弹性材料或任意其它在本领域公知的具有类似摩擦特性的材料。传动环在套筒2、6上一起受到与皮带10上的张力或载荷相等的挤压。衬套1、7可以包括Delrin^TM或任意其它类似衬套材料，该材料在衬套和套筒之间形成低摩擦界面，从而有利于衬套中的套筒滑动。这些衬套可以分开以利于在每个环上的装配。

由于套筒2处于与传动环36承载或受压接触中，所以在传动环36转动时，套筒2转动是与传动环36相反的方向。因此，当传动环26转动时，套筒2在衬套1中滑动。套筒6也处于与传动环26承载或压力接触中。当传动环26转动时，套筒6的转向为与传动环26相反的方向。因此，当传动环36转动时，套筒6在衬套7中滑动。由于套筒2和衬套1之间的低摩擦，所以套筒2沿着传动环26的相反方向转动。由于套筒6和衬套7之间的低摩擦，所以套筒6沿着传动环36的相反方向转动。这些套筒和环之间的接触防止这些环在操作期间变得不对准。

由于这些传动环26、36的转动轴在传动环CVT皮带操作时一致地平移，所以这些环之间的相对间隔不会改变，因为每个橡胶套筒与其相应衬套保持在正确空间关系中。这防止了传动环26、36进行任何横向移动，从而导致传动环轴不对准。

图5为本发明的透视剖视图。皮带10显示出在传动环26和传动环36周围延伸。该图显示出套筒2、6在每个传动环的外表面的相对侧面上的相对布置。套筒2、6还可以如图1中所示一样布置，只要它们位于传动环的相对侧面上。皮带10显示出在每个传动环26、36之间延伸。传动环26、36通过皮带张力在套筒2、6上一起受到挤压。图5显示出与槽轮部分22、23的转动中心C₁偏心地设置的传动环26的转动中心A₁。

在操作中，当操作人员改变槽轮部分22、23和槽轮部分32、33的相对间距时，传动环26、36的转动中心A₁、A₂和皮带10一致地移动。用于操纵皮带轮槽轮的CVT传动装置和控制装置在本领域是公知的。传动环26的转动轴线A₁和传动环36的转动轴线A₂在槽轮部分的轴向运动的整个范围上保持恒定的间距S。如图2中所示，传动环在被动皮带轮上的速度是传动环的转动轴线相对于被动皮带轮的转动轴线的位置的函数。

虽然在这里已经对本发明的单个形式进行了说明，但是对于那些本领域普通技术人员而言显而易见的是，在不脱离这里所述的本发明的精神和范围的情况下可以在各部件的结构和关系中作出各种改变。

Claims (12)

1.一种传动环CVT皮带，它包括：

第一传动环；

第二传动环；

环形柔性传动元件，它在第一传动环的外表面并且在第二传动环的外表面上在第一传动环和第二传动环之间形成传动轮系；

所述第一传动环能够与第一直径可变的皮带轮协同操作，其中所述第一直径可变的皮带轮的槽轮在轴向上可以相对于彼此移动；以及

所述第二传动环能够与第二直径可变的皮带轮协同操作，其中所述第二直径可变的皮带轮的槽轮在轴向上可以相对于彼此移动。

2.如权利要求1所述的传动环CVT皮带，还包括：

第一套筒，它围绕着第一传动环的外表面延伸，该第一套筒与所述第一传动环滑动啮合并且与所述第二传动环非滑动啮合；以及

第二套筒，它围绕着第二传动环的外表面延伸，该第二套筒与所述第二传动环滑动啮合并且与所述第一传动环非滑动啮合。

3.如权利要求2所述的传动环CVT皮带，还包括：

位于所述第一套筒和所述第一传动环之间的第一衬套，所述第一套筒与第一衬套滑动啮合；以及

位于所述第二套筒和所述第二传动环之间的第二衬套，所述第二套筒与第二衬套滑动啮合。

4.如权利要求3所述的传动环CVT，其中所述环形柔性传动元件受到拉伸载荷。

5.如权利要求3所述的传动环CVT皮带，其中所述第一套筒和所述第二套筒每个都包括一种高摩擦材料。

6.如权利要求5所述的传动环CVT皮带，其中所述第一和第二衬套每个都包括一种低摩擦材料。

7.如权利要求1所述的传动环CVT皮带，其中：

所述环形柔性传动元件的轮廓形成一种多肋条轮廓；

所述第一传动环的外表面形成一种多肋条轮廓；并且

所述第二传动环的外表面形成一种多肋条轮廓。

8.如权利要求1所述的传动环CVT皮带，其中：

所述环形柔性传动元件的轮廓形成一种齿形轮廓；

所述第一传动环的外表面形成一种齿形轮廓；

所述第二传动环的外表面形成一种齿形轮廓。

9.如权利要求1所述的传动环CVT皮带，其中：

所述环形柔性传动元件的轮廓形成一种V形皮带轮廓；

所述第一传动环的外表面形成一种V形皮带轮廓；

所述第二传动环的外表面形成一种V形皮带轮廓。

10.如权利要求1所述的传动环CVT皮带，其中所述第一传动环和第二传动环每个还包括：

高度X和宽度Y的比值X/Y大约在1-3的范围内。

11.如权利要求1所述的传动环CVT，其中：

所述环形柔性传动元件的内表面形成第一轮廓；

所述第一传动环的外表面形成与所述第一轮廓协同操作的配合轮廓；并且

所述第二传动环的外表面形成与所述第一轮廓协同操作的配合轮廓。

12.如权利要求1所述的传动环CVT，其中每个传动环还包括一种非金属材料。

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