CN1768214B - 环形座圈滚动牵引型变速器 - Google Patents

环形座圈滚动牵引型变速器 Download PDF

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Abstract

一种环形座圈滚动牵引型变速器，具有旋转地安装的输入盘(18，20)，与输入盘(18，20)同轴地旋转安装的输出盘(22)，在输入盘和输出盘之间传递旋转的多个滚子(30，32)，以及分别作用于各个滚子上的多个双向作用活塞(36，38)。该变速器还包括多个控制杆(44，60)，每个杆分别连接到滚子(30，32)中的相应一个上，并与致动器(36，38)相联。通过使用控制杆将致动器连接到滚子上，就能够实现更紧凑的设置。

Description

环形座圈滚动牵引型变速器
技术领域
本发明涉及一种环形座圈滚动牵引型的传动。尤其涉及于用于此种传动的变比组件(“变速器”)，其中每组用于在输入盘和输出盘之间传送牵引的滚子连接于液压机构上，滚子通过液压机构定位，其中滚子的位置是确定传动比的关键因素。
背景技术
下述类型的变速器是本领域所公知的，如GB-C-1395391、GB-A-2107009、EP-A-0078125以及EP-A-0133330所公开的。与大多数现有技术中的变速器一样，这些详述的例子也展示了在可旋转输入盘和与之同轴、反向旋转的输出盘之间传送牵引的一组三个滚子，围绕着两盘共同的轴每个滚子与其它的滚子相互间隔120°的弧。通过每个滚子实现的由输入盘到输出盘的传动比，由于该滚子在输入盘和输出盘所确定的共同环面(torus)的中心环的切线方向上位置变化而改变。为至少一些滚子引入切线运动的机械包括活塞，活塞在滚子托架即支撑着滚子在其上旋转的轴承的结构的相对两端形成，并且可以在液压缸内可移动。
在现有的配置中，用于控制滚子的活塞和缸总成必需从变速器的外壳伸出。同时，从操作的角度考虑，这不会导致问题，如果安装变速器的可用空间受到限制则会产生害处。
EP-A-0538357通过将缸体定位于包括盘的轴的共同平面的同侧来解决该问题。这样在相当程度上改善了问题，但仍然会导致活塞/缸体配置的侧凸。
发明内容
按照本发明的第一个方面，提供了一种环形座圈滚动牵引型的变速器，其包括：
外壳，
旋转地安装的输入盘，该输入盘位于所述外壳之内；
与输入盘同轴地旋转安装并且位于所述外壳之内的输出盘；
在输入盘和输出盘之间传递旋转的多个滚子；
多个致动器，分别作用于滚子中的各自一个上；以及
多个控制杆，每个控制杆相对于所述外壳可枢转地安装并且连接到滚子中的各自一个和与之相关的致动器上。
通过使用控制杆将每个滚子与其相关的致动器相连接，提供了更多定位致动器的选择的自由，从而允许实现变速器更加紧凑的设计。
优选地，每个滚子及其相联系的致动器连接到各自的控制杆上。变速器最好包括多个围绕第一轴枢轴地安装的控制杆。变速器还可以包括围绕第二轴枢轴地安装的控制杆。第二轴可以向第一轴倾斜。
优选地，每个致动器安装在与变速器盘的旋转轴对齐并经过该轴的平面的同侧。更加优选地，每个致动器都安装在与变速器盘的旋转轴对齐并经过该轴的水平面的下侧。
在优选实施例中，每个致动器相对于一共同平面径向向外地设置，该平面与所述输入和输出盘的旋转轴平行，且与输入盘和输出盘中较大者的圆周相切地伸展。
这样，致动器可以都在变速器“一侧”相邻地设置，从而允许了变速器的更加紧凑的设计。
优选地，共同平面大体上水平地伸展。这样，所有的致动器就可以位于变速器盘的下方。
优选地，所述共同平面与所述输入和输出盘中较大者的最低点相切。
优选地，致动器位移的方向大致平行，更优选地，致动器的位移方向垂直于所述共同平面。
在优选实施例中，每个致动器包括一个往复地设置于缸体内的活塞。
优选地，缸体的纵轴大致平行。
优选地，所述活塞通过液压可移动，并且有利地，所述缸体位于一个共同的缸座中。
优选地，致动器为双向(double-acting)作用的，即可以沿两个相对的方向操作滚子移动。
按照本发明的第二个方面，提供了一种环形座圈滚动牵引型变速器，其包括：
旋转地安装的输入盘；
与输入盘同轴地旋转安装的输出盘；
在输入盘和输出盘之间传递旋转的多个滚子；以及
多个致动器，分别作用于滚子中的各自一个上；
其中，每个致动器相对于一共同平面径向向外地设置，该平面与所述输入和输出盘的旋转轴平行，且与输入盘和输出盘中较大者的圆周相切地伸展。
通过按照上述描述定位所有致动器，可以获得更加紧凑的配置，能够更加高效地利用可用的空间。
优选地，所述共同平面大致水平地伸展。更加优选地，所述共同平面与所述输入和输出盘中较大者的最低点相切。
这样，所有的致动器都能够位于变速器盘之下。
优选地，致动器的位移方向平行。例如，致动器的位移方向可以垂直于共同平面。
每个致动器可以包括一个往复地设置于缸体内的活塞。所述活塞优选地可通过液压移动。
缸体的纵轴最好大致平行。并且所述缸体位于一个共同的缸座中。
优选地，致动器为双向作用。
变速器还可以包括多个控制杆，每个杆分别连接于滚子中的各自一个和与之相关的致动器上。
优选地，每个滚子及其相关的致动器连接于各自的控制杆上。
变速器最好包括多个围绕第一轴枢轴地连接的控制杆。变速器还可以包括围绕第二轴枢轴地安装的控制杆。第二轴可以向第一轴倾斜。
附图说明
只作为举例，下面将结合附图描述一个本发明的特定实施例，其中：
图1为按照本发明的无级变速传动(IVT)实施例的透视图；
图2为图1所示的IVT的分解透视图，其中外壳被去除；
图3为图1所示的IVT的前视图，其中上壳和前盘被去除；
图4为图1所示的IVT的后视图，其中外壳和后盘被去除；
图5至9为图1所示的IVT的控制杆/滚子总成的透视图。
具体实施方式
附图中图示了无级变速传动(IVT)总成10，其具有安装于低缸体座14上的上部外壳12。外壳12罩住了环形座圈(toroidal race)滚动牵引型的IVT，其具有一对前后输入盘18、20和共同输出盘22，它们都安装在共同的旋转轴上。
输入盘通过连接在引擎输出上的输入轴(未示出)驱动旋转。来自输出轴的驱动力通过花键连接24传送到两个输入盘18、20上。输入轴还穿过一个安装到输出盘22的中心处的轴承(未示出)。
输入盘和输出盘相对的面具有环形表面，上述表面确定了前、后环形腔26、28。驱动力通过两组三滚子总成30a、30b、30c、32a、32b、32c从输入盘传送到输出盘，一组滚子总成30、32分别定位于两个环形腔26、28中，且每组滚子总成相间隔大约120°。每个滚子总成包括一个盘状滚子33，盘状滚子33通过一个短轴35旋转地安装于滚子托架34上。
一个高末端负载液压地施加于一个输入盘(通常是后盘)上，该盘以输入轴的张力进行内部的反作用，因此，将滚子33夹紧于盘18、22和20、22之间。在盘与滚子的接触点上，能量通过牵引流体的剪切动作传送。当接触点受到末端负载非常高的压力时，牵引流体在接触点的粘性极大地增加，流体的流体动力学特性允许驱动牵引力高效地传送。
为了在盘与滚子之间传送能量，需要提供一个反作用力。如同下文中要解释的一样，反作用力被液压地施加在每个滚子上，以保证反作用扭矩在滚子间平分，而且提供一种控制传送扭矩的非常直接的方式。
变速器的输出从输出盘22而来。在描述的特定的实施例中，变速器10为同轴变速器，即输出盘的输出是从中空轴(未示出)而来，所述中空轴连接在输出盘上，与输入轴同轴设置，并且与输入轴的驱动力一同经过一个齿轮组。在可选择的结构中，变速器的输出可以通过环绕输出盘的链或带由输出盘22的外围而来。
上述的特征为环形座圈滚动牵引型IVT的通常惯例特征。
反作用扭矩通过各自的六个双向作用的反作用活塞36a、36b、36c、38a、38b、38c中的各自一个施加在每个滚子总成的滚子33上，每个活塞滑动地设置在六个缸体40a、40b、40c、42a、42b、42c中的一个中，上述缸体设置在缸座14上。在所描述的实施例中，缸体40、42的纵轴，以及活塞36、38运动的轴相互平行，它们都是垂直的。然而，每个活塞36、38并不直接作用于其相关的滚子总成上，而是作用于连接于滚子总成的控制杆44、46上。
如图所示，在每个腔中的控制杆并不相同。这允许，更加有效率地利用可用的空间，并因此提供了更加紧凑的总成。首先参照位于前输入盘18和输出盘22之间的前环形腔26，从总成的前侧看，第一滚子总成30a通过万向接头(例如“Rose”轴承)47连接于第二指令控制杆44a的一端上，控制杆的支点由第一支杆48所提供，该控制杆通过轴承50a枢轴地安装于该支杆上，且从反作用活塞36a伸展出的杆52a枢轴地连接于控制杆44a的两端之间。支杆自身安装于前后轴承凸耳54之间，所述轴承凸耳在支板56上，所述板位于缸座14a的上表面。
第二滚子总成30b也通过万向接头(例如“Rose”轴承)47连接于第一指令控制杆44b的一端上，支点由上述的支杆48所提供，所述控制杆44b通过轴承50b安装在支杆48上。杆52b从反作用活塞36b伸展，并枢轴地安装于控制杆44b相对端。
前环形腔26的第三滚子总成30c通过万向接头(例如“Rose”轴承)47和连接臂45连接于第三指令控制杆44c上，连接臂从控制杆的支点和控制杆与由反作用活塞36c突出的杆52c的枢轴连接处之间伸展。支点由第二支杆60提供，该支杆在位于支板56上表面的两个安装凸耳62之间伸展，控制杆通过轴承50c枢轴地安装于其上。第二支杆60的纵轴在平行于第一支杆48的平面上伸展，但是，从此处向下转移并向其倾斜。
在每种情况下，万向接头47都连接于滚子总成的滚子托架34上。
后腔28也配设了连接于控制杆46a、46b、46c上的第一、第二和第三滚子总成32a、32b、32c。滚子总成32a和32b以及控制杆46a和46b实际上与前腔26内的滚子总成30a和30b以及控制杆44a和44b相同，只是细节上有所区别。滚子总成32c和控制杆46c与前腔内的滚子总成30c和控制杆46c相同。控制杆44a和44b通过轴承50枢轴地安装于第一支杆48上。控制杆46c通过轴承50c枢轴地安装在第三支杆68上，其与前腔26的第二支杆60相对应。实际上，前腔和后腔中滚子和控制杆的位置和朝向相对于经过输出盘22的中心并垂直于输入和输出盘18、20、22的旋转轴的平面互为镜像，只是在两腔中控制杆的形状细节有所差异。
如图所示，尤其是图3和图4，动作的活塞都完全地位于变速器的输入和输出盘18、20、22的径向向外方向。可以看到，所有的动作活塞都位于水平地经过变速器盘旋转轴的平面XI的同一侧。事实上，动作的活塞都位于一个单独的共同平面X2上外部(相对于变速器轴)，所述平面X2与变速器盘的旋转轴相平行，且与最大的盘(在本实施例中两个输入盘18、20和输出盘22的直径相同)的圆周相切，而且在本实施例中，该平面是水平伸展的。
通过使用控制杆将每个动作活塞连接至其相关的滚子总成，并将所有的致动器超出平面X2定位，能够更加自由地选择动作活塞。因而，能够实现更为紧凑的设计。
有效地，动作的活塞都位于变速器的“同一侧”，使得可以制造更为紧凑的装置。

Claims (17)

1.一种环形座圈滚动牵引型变速器，包括：
外壳，
旋转地安装的输入盘，该输入盘位于所述外壳之内；
与输入盘同轴地旋转安装并且位于所述外壳之内的输出盘；
在输入盘和输出盘之间传递旋转的多个滚子；
多个致动器，分别作用于滚子中的各自一个上；以及
多个控制杆，每个控制杆绕相对于所述外壳固定的枢轴可枢转地安装并且连接到滚子中的各自一个和与之相关的致动器上。
2.如权利要求1所述的变速器，其特征在于：每个滚子及其相关的致动器连接到各自的控制杆上。
3.如权利要求1或2所述的变速器，包括多个围绕第一轴枢轴地安装的控制杆。
4.如权利要求3所述的变速器，包括围绕第二轴枢轴地安装的控制杆。
5.如权利要求4所述的变速器，其特征在于：所述第二轴向第一轴倾斜。
6.如前述任一权利要求所述的变速器，其特征在于：每个致动器都安装于与变速器盘的旋转轴对齐并经过该轴的平面的同一侧。
7.如权利要求6所述的变速器，其特征在于：每个致动器都安装于与变速器盘的旋转轴对齐并经过该轴的水平面的下侧。
8.如前述任一权利要求所述的变速器，其特征在于：每个致动器都在一共同平面上径向向外地设置，该平面平行于输入和输出盘的旋转轴并与输入盘和输出盘中较大者的圆周相切地伸展。
9.如权利要求8所述的变速器，其特征在于：所述共同平面大致水平地伸展。
10.如权利要求9所述的变速器，其特征在于：所述共同平面与输入盘和输出盘中较大者的最低点相切。
11.如权利要求8至10中任一项所述的变速器，其特征在于：致动器的位移的方向为大致平行。
12.如权利要求11所述的变速器，其特征在于：致动器的位移方向为垂直于共同平面。
13.如前述任一权利要求所述的变速器，其特征在于：每个致动器包括往复地位于一缸体内的活塞。
14.如权利要求13所述的变速器，其特征在于：缸体的纵轴大致平行。
15.如权利要求13或14所述的变速器，其特征在于：活塞通过液压可动。
16.如权利要求13至15中任一项所述的变速器，其特征在于：所述缸体位于一个共同的缸座上。
17.如前述任一权利要求所述的变速器，其特征在于：所述致动器为双向作用的。
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