CN1575387A - 具有可轴向移动的皮带轮轮毂单元的连续变速传动装置 - Google Patents

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科尼利厄斯·彼得鲁斯·安东尼厄斯·维瑟斯
雅各布斯·茨瓦兹
伯纳德斯·赫拉尔杜斯·范莱文
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Abstract

一种连续变速传动装置，包括一个壳体(1)，该壳体(1)容纳有两个皮带轮组件(2，3)和一个装在所述皮带轮组件周围以传送转矩的环形挠性元件(24)，其中一个皮带轮组件设有用于一输入轴的联接装置(14)，而另一个皮带轮组件设有用于一输出轴的联接装置(22)，每个所述皮带轮组件包括两个围住一槽的轮盘(4，5)，该槽沿径向向外的方向增大，该皮带轮组件还包括一螺旋传动装置(6)，该装置用于改变每个皮带轮组件的两个轮盘之间的距离，以改变传动比。每个轮盘与一个轮毂单元(7，8)连接，该轮毂单元包括一个可旋转地支撑轮盘的滚动元件轴承装置(9，10；30)，每个轮毂单元可相对于壳体(1)轴向移动。

Description

具有可轴向移动的皮带轮轮毂单元的连续变速传动装置
本发明涉及一种连续变速传动装置，该传动装置包括一个壳体，其容纳有两个皮带轮组件和一个装在所述皮带轮组件周围以传送转矩的环形挠性元件，所述皮带轮组件中的一个设有用于一输入轴的联接装置，另一个皮带轮组件设有用于一输出轴的联接装置，每个所述皮带轮组件包括两个围住一槽的轮盘，该槽沿径向向外的方向增大，每个所述皮带轮组件还包括螺旋传动装置，该装置用于改变每个皮带轮组件的两个轮盘之间的距离，以改变传动比。
这种连续变速传动装置是众所周知的。皮带轮组件分别安置在输入轴和输出轴上，这些轴通过滚动元件轴承相对于壳体可旋转地支撑。通常，每个皮带轮组件的一个轮盘可以通过键/槽式连接或通过滚珠/座圈连接可相对于相应的轴滑动。
因此，皮带轮组件相对于壳体是间接支撑的，即通过轴支撑。本发明的目的在于提出一种连续变速传动装置，以改进皮带轮的支撑并降低制造成本。该目的是这样实现的，即，每个轮盘与一轮毂单元连接，该轮毂单元包括一个滚动元件轴承装置，以可旋转地支撑轮盘且相对于壳体轴向移动。
在本发明的连续变速传动装置中，皮带轮组件通过它们的轮毂相对于所述壳体被直接支撑。轮毂利用滑动轴承或滚珠/座圈或键/槽连接支撑在所述壳体中。这样，当改变传动比时，轮盘可自由地执行轴向运动。考虑到两个轮盘同时彼此相向或相离运动的事实，用于传动轴和从动轴的皮带轮组件具有很高的一致性。
轮毂单元应在加载条件下以稳定的方式支撑轮盘。为此，每个轮毂单元可包括一个双列角面接触轴承。优选的是，每个轮毂单元包括一个套筒或外环，滚动元件轴承装置固定在该套筒或外环中，并且，壳体包括对应的圆柱形部件，在每个圆柱形部件中，通过一个可滑动/轴向运动的轴承可滑动地容纳一个套筒。
根据第二实施例，至少一个轴承装置可以包括一个滚动元件轴承，该滚动元件轴承具有内环和外环，该内环和外环的座圈与一系列滚动元件滚动接触，在滚动元件和至少一个环之间的所述接触允许产生轴向位移。可以通过多种方式获得轴承环的轴向位移。根据第一种可能性，至少一个滚动元件轴承的环可以具有一个圆柱形座圈，并且滚动元件可具有圆柱形状。在这种情况下，滚动元件轴承的一个环可以具有台肩，该台肩围住圆柱形座圈，滚动元件以微小的间隙容纳在台肩间，另一个环的座圈的宽度大于所述台肩之间的距离。考虑到皮带轮组件轮盘上的力矩载荷，有必要在滚柱和座圈上提供一特殊的凸面(crowning)或弯曲部分；例如，可采用所谓的CARB轴承。
如果每个轮毂单元包括一个内环元件，该内环元件与相应的皮带轮成一整体，则可以实现一坚固而简单的布局或设计。
为了适应皮带轮轮毂单元的轴向运动，每个联接装置包括一个伸缩端，该伸缩端与输入轴或输出轴相应的伸缩端接合。
每个皮带轮组件的线性运动的螺旋传动装置包括一个带有相反螺纹部分的中心螺杆轴，每个轮盘或皮带轮轮毂单元设有一个螺母，该螺母与所述螺纹部件中的一个啮合。滚珠螺杆的螺母和支撑轴承的内环可由一个整体件构成。
现在参照图中所示的连续变速传动装置的几个实施例对本发明进行进一步的描述。
图1显示了本发明的连续变速传动装置的第一实施例；
图2显示了第二实施例。
图1所示的连续变速传动装置(continuously variable transmission)包括一个壳体1，该壳体1容纳有两个皮带轮组件2、3(pulley sets)。皮带轮组件2、3各自包含两个围住一V形槽的轮盘4、5。一皮带或其它环形挠性元件24(推动或拉动)容纳在两皮带轮组件2、3的轮盘4、5之间的槽中。
所述皮带轮组件2、3的轮盘4、5能够彼此相向或相离移动，从而改变所述皮带轮组件2、3之间的传动比。为此，轮盘4、5分别由对应的皮带轮轮毂单元7、8支撑。这些皮带轮轮毂单元7、8可以例如通过滑动轴承10相对于壳体1被轴向可移动地支撑。这些滑动轴承中的每一个包括一套筒12，该套筒12可滑动地装配在壳体1的相应的成形圆柱部件13中。
此外，每个皮带轮轮毂单元7、8包括一个双列角面接触轴承9，该轴承9始终是润滑和密封的。利用该双列角面接触轴承9，所述轮盘4、5以非常稳定的方式相对于壳体1可转动地支撑。
每个双列角面接触轴承9由一公共内环元件11组成，该内环元件11与相应的轮盘4、5成一体。也可采用一个分离的内环。而且，提供有两个分离的外环25、26，该外环25、26通过隔离环或隔离垫圈27在轴向上相互支撑。并且，可使用一个整体件的外环。两列滚珠28容纳在内环元件11和外环25、26的座圈之间。
如上所述，轮盘4、5利用轮毂单元7、8稳定地相对于壳体支撑。然而，除此以外，还使用一中空中心轴21来进一步支撑，该中空中心轴21可滑动地固定在轮盘4、5和轮毂单元7、8的孔29中。中空中心轴21可以通过轴键/槽连接或滚珠/滚道连接来与这些元件接合。在理想的运动情况下(无滑移)，该中空中心轴是不必要的。
轮盘4、5通过螺旋传动装置6彼此相对地轴向运动，该螺旋传动装置6包括一个具有相反螺纹部分17、18的中心螺杆轴16。此外，每个轮盘4、5或轮毂单元7、8具有一个螺母19、20，该螺母19、20与螺纹部分17、18中的一个啮合。
中心螺杆轴16与一机械控制装置连接在一起，该机械控制装置在所述中心螺杆轴16和相应的皮带轮组件2、3之间提供相对旋转。
皮带轮组件2、3(特别是其螺母19、20)中的每一个设置有连接传动/从动轴的联接装置14、22。这种联接装置由一个伸缩端构成，并且具有沟槽，该沟槽轴向可移动地与所述传动/从动轴的相应的成形末端啮合。
图2所示的实施例在很大程度上类似于图1的实施例。在此所对应的部件用同样的参考标号来表示。
图2的连续变速传动装置的轮毂单元7、8中的每一个包括一滚动轴承30，该滚动轴承30的固定外环31与壳体1相连。该固定外环31具有台肩32，成列的滚柱33以微小的轴向间隙容纳在其间。
内环34夹紧在轮毂单元7、8上，并经由机械装置如弹性挡圈(或卡簧)或者通过冷成型或轨道成型进行材料加厚(镦粗)而在轴向上作机械运动。作为一种选择，内环34也可以和轮毂形成一整体件。所述内环34的座圈宽度大于外环31的台肩32之间的距离。
由轮毂单元7、8支撑的轮盘4、5现在可以彼此相向或相离地移动，其原因在于滚柱33与内环34不仅滚动接触，而且滑动接触。在运行情况下，该轴向滑动非常平稳。
尽管轮毂单元包括一单列轴承，但也可以采用一个或更多的分离轴承。该轴承可以包括滚珠轴承和滚柱轴承，例如锥形滚子、滚针轴承或球面滚柱轴承。用润滑剂或特殊的液体或气体冷却皮带24。
此外，皮带轮轮毂单元和连续变速传动装置作为一个整体包括用于控制和监测载荷、转数、温度等的传感器。皮带轮轮毂单元始终可以自给、润滑和密封。轮盘具有一个最小宽度为15mm的V形槽。围起来的V形角在5-30度之间变化。轮毂和挠性皮带的面接触可以是直线型、弯曲型或两者的组合。
一个或两个皮带轮组件可配置有弹簧，以定位或预加载挠性传动装置。皮带轮轮毂单元的元件可以由金属或非金属材料、复合材料、粉末材料等制成。此外，轮盘的表面上可具有一涂层，该涂层可改善摩擦特性，以促进转矩传递。轮盘可冷成型和/或硬车削或旋转，以便为转矩传递提供最佳摩擦特性。轮盘可以由具有淬硬表面的铸铁构成，该淬硬表面例如可通过激光镀敷获得，从而获得转矩传递所需的耐磨性和摩擦特性。
皮带轮轮毂单元的内环可以形成一个具有螺纹装置的螺母的整体件。此外，皮带轮轮毂单元可以具有一双列角面接触轴承，该轴承的一座圈与轮毂结合成一整体，而另一座圈为通过冷成型或机械锁定装置锁定在轮毂上的分离型套圈。

Claims (28)

1、一种连续变速传动装置，包括一个壳体(1)，该壳体(1)容纳有两个皮带轮组件(2，3)和一个装在所述皮带轮组件(2，3)周围以传送转矩的环形挠性元件(24)，所述皮带轮组件(2，3)中的一个设有用于一输入轴的联接装置(14)，所述皮带轮组件(2，3)中的另一个设有用于一输出轴的联接装置(22)，每个所述皮带轮组件(2，3)包括两个围住一个槽的轮盘(4，5)，该槽沿径向向外的方向增大，该皮带轮组件(2，3)还包括一个螺旋传动装置(6)，该螺旋传动装置(6)用于改变每个皮带轮组件(2，3)的两个轮盘(4，5)之间的距离，以改变传动比，其特征在于，每个轮盘(4，5)与一个轮毂单元(7，8)相连，该轮毂单元包括用于可旋转地支撑轮盘(4，5)且可相对于壳体(1)轴向移动的轴承装置(9，10；30)。
2、根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，每个轮毂单元(7，8)利用一线性轴承(10)如滑动轴承或滚珠/座圈轴承相对于所述壳体被支撑。
3、根据权利要求2所述的传动装置，其特征在于，每个轮毂单元(7，8)包括一个外环或套筒(12)，在该外环或套筒内固定有滚动元件轴承装置(9)，并且壳体(1)包含相应的圆柱部分(13)，在每个圆柱部分(13)中，一套筒(12)可滑动地穿过滑动轴承(10)。
4、根据权利要求1、2或3所述的传动装置，其特征在于，每个轮毂单元(7，8)包括一双列角面接触轴承(9)。
5、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，至少一个滚动元件轴承装置(9)包括一4点角面接触滚珠轴承。
6、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，至少一个滚动元件轴承装置(9)包括一不对称角面接触轴承。
7、根据权利要求所述的传动装置，其特征在于，每个轴承装置包括一个具有一内环(34)和一外环(31)的滚动元件轴承(30)，该内环和外环的座圈与一系列滚动元件(33)滚动接触，所述滚动元件(33)与至少一个环(31，34)之间的接触容许轴向位移。
8、根据权利要求7所述的传动装置，其特征在于，至少一个滚动元件轴承(30)的环(31，34)具有一个圆柱形座圈，且滚动元件(33)呈圆柱形。
9、根据权利要求7所述的传动装置，其特征在于，至少一个滚动元件轴承(30)的环(31，34)具有一个凸面座圈，且滚动元件(33)呈凸面形状。
10、根据权利要求8或9所述的传动装置，其特征在于，其中一个环(31)具有台肩(32)，该台肩(32)包围住该圆柱形座圈，滚动元件(33)以微小的间隙容纳在台肩(32)之间，另一个环(34)的座圈的宽度大于所述台肩(32)之间的距离。
11、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，每个联接装置(14，22)包括一个伸缩元件，该伸缩元件与输入或输出轴的对应的伸缩端接合。
12、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，每个皮带轮组件(2，3)的螺旋传动装置(6)包括一具有反向螺纹部分(17，18)的中心螺杆轴(16)，每个轮盘(4，5)或轮毂单元(7，8)设有一个螺母(19，20)，该螺母与所述螺纹部件(17，18)啮合。
13、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，每个螺杆轴(16)与一机械控制装置(23)或电动/电子控制装置连接。
14、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，每个轮盘(4，5)可滑动地安置在一中空中心轴(21)上。
15、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，至少一个滚动元件轴承装置(9)包括一个非对称角面接触滚珠轴承。
16、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，至少一个螺旋致动器为滚柱螺旋致动器。
17、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，至少一个螺旋致动器为滚珠螺旋致动器。
18、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，至少一个螺旋致动器为摩擦螺旋致动器。
19、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，所述螺旋致动器的螺母安置在一根贯穿皮带轮组件的公共传动轴上。
20、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，螺母设有驱动装置，如用于连接传动离合器、控制单元和差速器的齿条。
21、根据权利要求13所述的传动装置，其特征在于，所述控制装置包括电气装置、电子装置、水力装置或这些装置的组合。
22、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，设有一传感器，该传感器用于检测与传动轴的旋转运动、载荷、温度等相关的参数。
23、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，设有一传感器，该传感器用于监测与传动轴和/或从动轴的旋转运动相关的参数。
24、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，皮带轮组件通过花键套管相互连接。
25、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，所述挠性元件为拉动链条或推动带，如挠性金属带、非金属带、复合带或其组合。
26、根据权利要求1-24中任何一项所述的传动装置，其特征在于，所述挠性元件为一链条或传送带(推动或拉动)。
27、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，每个皮带轮组件的轮盘是相同的。
28、根据前述任一权利要求所述的传动装置，其特征在于，至少一个皮带轮组件包含一个传感器，该传感器用于检测与传动轴的旋转运动、载荷、温度等相关的参数。
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