CN1501009A - 连续改变速比的驱动装置 - Google Patents
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Abstract
用于内燃机的具有可张开的锥形带轮的那种类型的连续改变速比的驱动装置，它包括一对带轮，一个是驱动带轮，而另一个则是从动带轮，在其间有一传动带(31)滑动，而驱动带轮(32)本身又包括一轴向移动元件(32′)和一固定元件(32″)，两者都做成截锥形盘的形状，彼此面对，以便构成一槽，带(31)在其中滑动，移动元件(32′)在操作上与一电动机(61)相连，该电动机受一电子单元的指令并由其驱动，并通过圆柱形销(37)的接合使移动元件(32′)移动，该销藏在在一外套筒(47)中形成的孔中，和在一内套筒(38)中形成的螺旋槽(40)中，该外套筒由电动机(61)转动，该内套筒在轴向与移动元件(32′)的外侧结合。
Description
本发明涉及连续改变速比的驱动装置。
特别是，本发明涉及一齿轮箱，它具有使用一传动带的可张开的锥形带轮，以用于像小型摩托车那样的两轮车辆。
齿轮箱所根据的操作原理为，当作用在车辆上的载荷、道路的坡度、空气阻力等变化时，随时改变车辆的驱动力。
因此，一般地说，齿轮箱用于改变驱动轴的转速，以适合驱动轮的转速，从而起着转矩放大器的作用，也就是起着这样一种装置的作用，它必须在发动机动力不足以向前驱动车辆时提供较大的“驱动力”。
因此，这种装置的存在与发动机的转矩曲线的上升情况有关，也就是与在发动机本身的各种转速时所供给的转矩的绝对值有关。
至于转矩，我们指的是在由于空气和石油的混合物爆炸时，分配给活塞的每个传动装置的轴所能传递的旋转力矩，上述活塞向轴传递一个力，该力被“曲柄”放大，产生一转矩或旋转力矩。
根据每个发动机的转矩和动力曲线的分析，可以明白，当给定可以基本随转速的变化而变化的上升情况时，摩托车手如何能只在发动机按较高的速度运行时供给相当大的转矩。
机械式齿轮箱允许在以后寻求运行中的阻力与前进速度之间的最佳协调。
由于有齿轮箱，由发动机发出的动力首先经过第一级传动装置送至驱动轮，然后用末端传动装置到达摩托车的后轮。
多年来，制造商曾经作过各种技术选择去实现齿轮箱，在那些建造得很好的齿轮箱中，包括直接的或串联的齿轮箱。
我们不深入描述齿轮箱，而是只说这样的事实，即其目的为需要改进发动机与车轮之间的传动比，以使对于发动机的每个转速都有不同的车轮转速。
在两轮车辆的情况下，当特别需要时，例如当起动时或挂高速档时，为了向后轮输送一大的驱动转矩，采用一具有许多齿轮组合的齿轮箱。
这样，通过选择低速齿轮，可以在齿轮箱的输入轴与输出轴之间得到相当大的转速降低，相应地按比例增大转矩，而在采用高速齿轮时，则反之，后轮就快速行走，但是传递比较小的转矩。
因此，对于车辆的所有巡逻速度，都应当尽可能保持发动机的对应于合适的动力供应的转速。
就车辆的加速和响应而言，通过选择传动比，使发动机在一个接近于有最大转矩的转速和一个接近于有最大的功率的转速之间的转速范围内旋转，就可以得到最好的结果。
近来曾经使用无级变速齿轮，由于它就加速性能和低的运行成本而言有优点，故其形式为离心变速齿轮(简称为“变速齿轮”)的无级变速齿轮在小排量和中排量摩托车中曾经成为最广泛的传动系统之一。
这种装置基本为一渐进式齿轮箱，它能在设计阶段建立的最小和最大速比之间形成连续的因而是无限的速比。
这样，档数的改变事实上不是渐进的，也就是它是如此实现的，即按照克服车辆所遇到的外阻力(坡道，重量变化，崎岖不平等)所需要的传动比，有一个明确规定的传动比对应于一精确选择的但是比较连续的传动比。
一般地说，由两个带轮和一个梯形带组成一个变速器，每个带轮由两个具有截锥形轮廓的板组成，它们彼此面对，以便构成一传动带在其上卷绕的跑道。
在两个板中，一个是固定的，而另一个则是可沿轴向自由移动的，以致对于移动板的每个位移，都有一带轮的直径变化，从彼此最靠近的地点(较大的直径)开始，到距离最大的地点(较小的直径)。
为了在驱动带轮上产生这种位移，有某些离心质量，由于离心力的作用，它们在与移动板一体地形成的合适的导轨中滑动。
在驱动带轮上，移动板相对于固定板的移在一起和分开使从动带轮上的移动板通过梯形带反向移动，从动带轮上的移动板通过弹簧作用的力被压靠在固定板上。梯形带的卷绕半径的跟随的变化产生对应的传动比变化。
这样，当作用在驱动带轮的板上的离心质量和保持从动带轮的两个板靠在一起的弹簧的刚度都变化时，就可以理解这类传动装置所产生的有利的加速性能变化的简单性。
连续改变速度的驱动装置或CVT按照许多类型得到实现，由于通过可能将发动机总是保持在最好的热力产出值上而得到排放物的减少和每加仑英里数的增加，它们全部能适于改善车辆的运行性能。
相对于传统的齿轮箱，这种自动的CVT齿轮箱还能减少污染物的排放。
不过，为了能达到这一目的，需要能采用某种确定的速比变化法则，它考虑许多那些由带与带轮之间的相互作用确定的参数，以评估装置所受到的力因而是传动装置的动态性能，以致能将正确的轴向推力作用在可张开的带轮上。
在按照原有技术的自动改变速比的驱动装置中，驱动带轮的移动部分的移动用一具有数目可变的离合球或滚子的离心调节系统通过惯性来实现，因此它限制功能性，不允许驾驶员或合适的装置介入。
本发明的主要目的为实现一连续改变速比的驱动装置，它没有原有技术的上述缺点，能完全从外面控制。
有利的是，这种齿轮箱允许用不同的操作方式，这些方式可以由车辆的驾驶人员选择，而且可以在一电子齿轮箱的控制下动作。
按照本发明的这些目的和其它目的可以通过一如权利要求1的连续改变速比的驱动装置来达到。
本发明的其它特征形成副权利要求的主题。
按照本发明的用于内燃机的具有可张开的锥形带轮的那种类型的连续改变速比的驱动装置包括一对带轮，一个是驱动带轮，而另一个则是从动带轮，在其间有一传动带滑动，而驱动带轮本身又包括一轴向移动元件和一固定元件，两者都做成截锥形盘的形状，彼此面对，以便构成一槽，带在其中滑动，移动元件在操作上与一电动机相连，该电动机受一电子单元的指令并由其驱动，并通过圆柱形销的接合使移动元件移动，该销藏在在一外套筒中形成的孔中和在一内套筒中形成的螺旋槽中，该外套筒由电动机转动，该内套筒在轴向与移动元件的外侧结合。
按照本发明的连续改变速比的驱动装置的特点和优点将参看所附简图，从下列说明变得更清楚，该说明作为例子而且不是为了限制的目的，在图中：
图1为载有按照本发明的齿轮箱的驱动部分的示意侧视图；
图2为从图1的驱动部分下方的视图；
图3为按照图1的III-III线的剖视图，它描绘按照本发明的齿轮箱；
图4为按照图1的IV-IV线的剖视图，它描绘按照本发明的齿轮箱；
图5为按照图2的V-V线的剖视图，它描绘按照本发明的齿轮箱。
参看各图，部分地示出一两冲程或四冲程内燃机10，该内燃机在一形状合适的空间11中藏有一一般用20代表的连续改变速比的驱动装置，其类型为具有可张开的锥形带轮。
按照本发明的连续改变速比的驱动装置20包括两对锥形带轮，其中只示出驱动带轮32，装在齿轮箱的输入轴51上。
所示的驱动带轮本身又包括一轴向移动元件32′和一固定元件32″，两者都做成截锥形盘的形状，彼此面对，以便构成一槽，一最好为梯形的带31在其中滑动。
在驱动带轮32中，移动元件32′沿轴向移动，以便改变梯形带31在驱动带轮和从动带轮上的卷绕半径，因而改变传动比。
由于驱动带轮32的移动元件32′的移动对应于从动带轮的移动部分的相反的移动，被弹簧和尺寸合适的转矩随动系统对抗的移动就作用一足够的压力，以避免带在带轮上的滑动。
特别参看图5，一合适的电动机61，通过一作为一个不是特别的例子而由一对锥形轮59、60实现的合适的传动装置使一轴56移动，该轴载有一蜗杆49，并由两个滚动轴承57和58支承。
蜗杆49本身使一与圆柱形外套筒47成一体的螺旋齿轮50旋转。
还参看图3和4，此外套筒47在一端由一滚动轴承45支承，并在一共轴线的圆柱形内套筒38上旋转。
滚动轴承45安装在一用于保持轴承的套筒44上，并通过一环形螺母46锁紧。
用于保持轴承的套筒44用螺钉52联接在齿轮箱的输入轴51上。
轴承48构成用于齿轮箱的所有操作系统的辅助支承。
外套筒47载有座，它们接纳两个或更多的圆柱形销37。该圆柱形销37与在圆柱形内套筒38中形成的螺旋槽40接合。此套筒38通过一法兰36锁紧，防止旋转，该法兰刚性地固定在其上，该法兰载有一套筒54，有一销钉53通过合适的环55的中介滑动，该销钉固定在齿轮箱的箱座部分的外壳11上，该环55适当地用减摩材料制造。
驱动带轮32的移动元件32′沿轴向通过轴承35的中介联接至内套筒38上。
这一移动元件32′沿轴向在一间距套41上滑动，该间距套与齿轮箱的输入轴51共轴线。减摩套筒33位于间距套41和驱动带轮32的移动元件32′之间。
移动元件32′通过一滑动接头联接至齿轮箱的输入轴51上，该接头包括一滑环42和一沿径向固定在齿轮箱的输入轴51上的塑料滑块43，上述滑块布置成能与在驱动带轮32的移动元件32′中形成的轴向凹座39接合。
滑动接头42、43通过合适的润滑脂润滑，该润滑脂有助于改善减摩套筒33在间距套41上的滑动，并且被一油封34和滚动轴承45的隔板合适地保持，该油封安装在驱动带轮32的移动元件32′的孔的端部上。
按照本发明的优选的实施例的齿轮箱的操作如下。
由电子控制单元指令，电动机61使载有蜗杆49的轴56旋转。
而蜗杆49本身又使与外套筒47成一体的螺旋齿轮50旋转，该外套筒在轴承45和内套筒38上旋转。
在外套筒47上形成两个或更多的孔，它们藏有圆柱形销37，该销与在内套筒38中形成的螺旋形槽40接合。
通过圆柱形销37与螺旋形槽40的结合，由电动机供应的转矩，在通过蜗杆49与螺旋齿轮50之间的结合而放大之后，分成一轴向力，即沿带轮32的旋转轴线指向的力，和一转化为剩下的转矩的切向分力，它们的作用均作用在内套筒38上。
该内套筒38不能绕其自身的轴线旋转，因为法兰36刚性地与其联接，在法兰的端部上固定套筒54，销钉53在套筒内滑动，销钉固定在外壳11的壁上，该销钉以这样的方式滑动，以致它对抗内套筒38与圆柱形销37之间的力的切向分量。圆柱形销37与内套筒38的螺旋形槽40之间的力的轴向分量因而使内套筒本身移动。
按照外套筒47的旋转方向，也就是按照操作齿轮箱的电动机61的旋转方向，此轴向移动可沿两个方向产生。
内套筒38的轴向移动通过滚动轴承35被传至驱动带轮32的移动元件32′上。
移动元件32′的这一轴向移动使梯形带31的卷绕半径变化，因而使驱动带轮32与从动带轮之间的传动比变化。
当驱动带轮32的移动元件32′在电动机61的作用下移动时，梯形带31与带轮本身之间的接触通过由从动组中所存在的对抗弹簧作用在其上的载荷来保证。
驱动转矩通过滑动器42和滑块43从齿轮箱的输入轴51传至驱动带轮32的移动元件32′上。
这样，可以保证齿轮箱的输入轴51和驱动带轮32之间的棱柱形滑动结合。
按照本发明的齿轮箱允许用一个装置代替前述的离心式速度变换器，该装置允许齿轮箱的操作方式可以从外面控制。
这种控制提供齿轮箱的不同指令可能性，它们可以由车辆的驾驶者自由选择，而且可以通过一电子齿轮箱致动并控制。
Claims (9)
1.用于内燃机的具有可张开的锥形带轮的那种类型的连续改变速比的驱动装置，它包括一对带轮，一个是驱动带轮，而另一个则是从动带轮，在其间有一传动带(31)滑动，而驱动带轮(32)本身又包括一轴向移动元件(32′)和一固定元件(32″)，两者都做成截锥形盘的形状，彼此面对，以便构成一槽，带(31)在其中滑动，其特征为，上述移动元件(32′)在操作上与一电动机(61)相连，该电动机受一电子单元的指令并由其驱动，并适于通过圆柱形销(37)的接合使移动元件(32′)轴向移动，该销藏在在一外套筒(47)中形成的孔中和在一内套筒(38)中形成的螺旋槽(40)中，该外套由上述电动机(61)转动，该内套在轴向与上述移动元件(32′)的外侧结合。
2.如权利要求1的连续改变速比的驱动装置，其特征为，上述电动机(61)通过一合适的传动装置连至一轴(56)上，该轴载有蜗杆(49)，它适于将运动传至与上述外套筒(47)成一体的螺旋齿轮(50)上。
3.如权利要求1的连续改变速比的驱动装置，其特征为，上述外套筒(47)在一端由一滚动轴承(45)支承，并在上述共轴线的圆柱形内套筒(38)上旋转。
4.如权利要求1的连续改变速比的驱动装置，其特征为，上述圆柱形内套筒(38)通过一法兰(36)锁住，防止旋转，该法兰刚性地固定在其上并载有一套筒(54)，在套筒中有一销钉(53)滑动，该销钉预先固定在藏有齿轮箱的外壳(11)中。
5.如权利要求1的连续改变速比的驱动装置，其特征为，上述驱动带轮(32)的上述移动元件(32′)沿轴向通过轴承(35)的中介联接至内套筒(38)上。
6.如权利要求5的连续改变速比的驱动装置，其特征为，上述移动元件(32′)布置成沿轴向在一间距套(41)上滑动，该间距套布置成与齿轮箱(20)的输入轴(51)共轴线，并有一减摩套筒(33)位于间距套(41)和移动元件(32′)之间。
7.如权利要求6的连续改变速比的驱动装置，其特征为，上述移动元件(32′)布置成通过一滑动接头联接至齿轮箱的输入轴(51)上，该接头包括一滑环(42)和一最好用塑料做的滑块(43)，该滑块沿径向固定在齿轮箱的输入轴(51)上，上述滑块(43)布置成与在驱动带轮(32)的滑动元件(32′)中形成的轴向凹座(39)接合。
8.用于发动机的传动系统，它包括一按照前述权利要求的任一项的齿轮箱(20)。
9.装备有传动系统的两轮摩托车辆，该系统包括一如权利要求1至8的任一项的齿轮箱(20)。
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