CN2320520Y - 液压无段变速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液压无段变速装置,其主要是利用油的不可压缩性来自动调节齿轮间的转速比,借此提供一种依车辆前进速度自动调整齿轮间相对转速及其所传递扭力的装置,而能达到无段变速的效果者。

Description

液压无段变速装置

本实用新型涉及一种可供运用于各种动力系统的液压无段变速装置，尤指一种利用油料流速变化以达自动调节齿轮间转速比的无段变速装置(CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSIONS,CVT)。

一般车辆的变速系统大都趋向于无段变速化为主流，尤其是大部份厂商所生产的小轿车及摩托车均配置有相当成熟的无段变速装置，然而一般汽车及摩托车的无段变速系统大都是利用行车速度的不同来调整皮带具不同的松紧度来作为变速效果的传动媒介，但此种传统无段变速系统相当容易因皮带的松弛等因素而产生变速不良的情形，故而使传统的变速机构在使用上仍具有相当多的问题。

另外，一般传统的自行车变速装置大都是设置于脚踏板及后轮处(如图12中所示)，而目前传统的自行车70大都是以链轮72、74及链条76来作为传动及变速的主要结构，其主要是利用链条76与具不同齿数及直径的链轮72、74相互配合咬合，来调整脚踏板71传递至后轮73的扭力及速度，借此达到变速的效果。

然而此种传统的自行车70变速装置因其是利用链轮72、74及链条76来作为主要的结构，当链条76在各链轮72、74间切换时，链条76很容易因而与链轮72、74间发生脱落的情形，又因链条76需与不同大小的链轮72、74紧密咬合，所以于链条76上需配合设置一后变速器78，方能让链条76在各链轮72、74间切换时不致时常有链条76脱落的情形，如此便会使得变速装置的结构变得复杂，提高了制造及维修的成本及困难度。

尤其是现行自行车70的变速装置最高可达27段变速，亦即于脚踏板71处设置三个不具齿数的链轮72，于后轮73处设设置九个具不同齿数的链轮74，让链条76于前面三个及后面九个链轮72、74间相互切换而形成27段变速的效果，但此种传统的变速装置，因各链轮72、74间均是相互叠设的方式组设于脚踏板71或后轮73处，所以具越高段变速功能的变速装置其链轮72、74间叠设的厚度便会越大，使得链条76在切换时其长度配合的变化亦相形提高，以致使得其链条76更易发生自链轮72、74上脱落的情形，相对的其后变速器78的结构亦更形复杂，更增加了制造及维修的困难度与成本。

另外此种传统的链轮72、74及链条76变速装置因受限于其机构上的限制，前后链轮72、74的比例最大为4∶1，亦即传统自行车最大变速比例为4倍，若超过4倍骑乘者便无法踏动脚踏板71，所以传统的变速装置均在于4∶1的范围下予以变化，如上述27段变速便是将4∶1的范围划分为27段来配合骑乘者使用，因此纵然传统的变速装置其可变速的段数相当多，但实际上各段数间的差距并不明显，所以骑乘者往往无法得知目前自行车70正处何种段速，以正确配合骑乘者所需，又传统的变速装置需利用拨动或转动设置于近自行车70把手的变速搬把方能传动链条76于各链轮72、74上切换，达到变速的效果，造成操作上的不便，在拨动或转动变速搬把时骑乘者往往仅能以单手控制自行车70，如此更很容易会造成安全上的顾虑。

本实用新型的主要目的在于：提供一种可达到提高无段变速效果，并且提供较大之输出扭力的液压无段变速装置。

根据以上目的，本实用新型的液压无段变速装置，其中，该液压无段变速装置是在一注满油料的密闭空间内设置有数个行星齿轮，并设置有一与各行星齿轮相啮合太阳轮或环状齿轮，并于行星齿轮与太阳轮或环状齿轮的啮合处两侧分别设有进油孔与出油孔，而在行星齿轮与太阳轮或环状齿轮的啮合处形成有一可供油料流通的油道。

如以上所述的液压无段变速装置，其中，该液压无段变速装置主要是由外壳与组装于其内的太阳轮、行星齿轮、控制阀所构成，其中该外壳侧盖中央形成一轴孔，于外壳中以隔板分隔形成有一供太阳轮与行星齿轮组装的内部空间及多个相连通的储槽，并于其间灌满油料，在储槽与内部空间之间设有进油孔及出油孔，同时在进油孔或出油孔处组装有一控制阀，又该太阳轮与行星齿轮是分别以轴承组装设置于外壳的内部空间中，行星齿轮被枢设于外壳中，太阳轮则与中央轴呈一体，而太阳轮与行星齿轮相啮合。

如以上所述的液压无段变速装置，其中，该控制阀中设有一活塞及一弹簧，并于外端固定套中设有一可调整的调整座，弹簧推抵在活塞与调整座之间，在活塞侧设有通孔，该通孔对正通往储槽的流道。

如以上所述的液压无段变速装置，其中，该液压无段变速装置主要是由外壳与组装于其内的太阳轮、行星齿轮、控制阀所构成，其中在外壳内以一隔间板将外壳分隔成泵侧及动力侧，且在两侧分别以隔板分隔有内部空间及储槽，在该外壳的两侧分别配合侧盖组装有太阳轮及行星齿轮，在泵侧组装的太阳轮及行星齿轮分别由轴承支撑组装，并在行星齿轮侧搭配有控制阀，其中央轴长度较长而穿至外壳动力侧的内部空间中，在外壳的动力侧亦组装有太阳轮及行星齿轮，惟该太阳轮是以轴承套设组装在中央轴上，而能够在中央轴上作自由转动，又该太阳轮与中央轴间可搭配组装单向轴承，在泵侧的外壳中设有内部空间及储槽，在行星齿轮一侧的内部空间与储槽间设有一进油口，在行星齿轮另侧的内部空间中设有出油口，在外壳的动力侧亦设有内部空间及储槽，在行星齿轮一侧的内部空间中设有与泵侧出油口相连通的进油口，在行星齿轮另侧的内部空间中设有连通至控制阀的出油口。

由于本液压无段变速装置主要是设置有一密闭空间，于密间空间中设置有数个行星齿轮及一中心齿轮或环状齿轮，并且于密闭空间中充满油料，如此可利用油料的不可压缩性及在密闭空间内流动的速度来自动调整行星齿轮与中心齿轮或环状齿轮间的齿轮数比及转速比；

又，本实用新型的液压无段变速装置，其可以在两密闭空间中分别设置有数个行星齿轮及一中心齿轮或环状齿轮，且其中一密闭空间中之齿轮宽幅较窄、另一密闭空间中之齿轮宽幅较宽，并将两密闭空间之间作适切的连通，而可将齿轮宽幅较窄之密闭空间中的油料藉齿轮转动而送入另一密闭空间中，而能够藉由齿轮宽幅较宽的齿轮传动；

此外，本实用新型的液压无段变速装置，其主要是利用油料流动速度来自动调节齿轮间的转速比，因此当将此一变速装置设置于自行车上时，可以让自行车上脚踏板与后轮间的链条不需于多数个链轮间切换，藉此可以避免链条自链轮上脱落的情形产生；

再者，本实用新型的液压无段变速装置，其主要是利用油料流动速度来自动调节齿轮间的转速比，因此当将此一变速装置设置于摩托车上时，其不需利用皮带来进行变速操作及动力的传送，而可将传动过程中的动力损耗降至最低的程度。

为此，本实用新型的液压无段变速装置具有，可提高无段变速效果、提供较大的输出扭力、提高自行车使用效率及安全性、可有效降低摩托车变速装置的结构复杂性以及制造、维修成本等优点。

以下将结合附图进一步对本实用新型较佳实施例的结构、特征及其他目的作详细说明：

图1为本实用新型一基本型较佳实施例的立体分解示意图。

图2为本实用新型图1中较佳实施例的外壳平面示意图。

图3为本实用新型图1中较佳实施例的组合平面示意图。

图4为本实用新型图1中较佳实施例的组合剖面示意图。

图5为本实用新型另一复合型较佳实施例的立体分解示意图。

图6为本实用新型图5中较佳实施例的外壳泵侧平面示意图。

图7为本实用新型图5中较佳实施例的外壳动力侧平面示意图。

图8为本实用新型图5中较佳实施例的泵侧组合平面示意图。

图9为本实用新型图5中较佳实施例的动力侧组合剖面示意图。

图10为本实用新型图5中较佳实施例的组合剖面示意图。

图11为本实用新型以外侧环状齿轮与行星齿轮相配合的基本结构配置元件分解示意图。

图12传统脚踏车传动结构的局部正视示意图。

请参看图1，其是本实用新型一基本型较佳实施例的立体分解示意图，其中可以见到此一实施例中的液压无段变速装置主要是由外壳10与组装于其内的太阳轮12、行星齿轮16、控制阀20及相关零附件所构成，其中该外壳10侧盖11中央形成一轴孔110，配合图2的外壳10平面图来看，于外壳10中以隔板分隔形成有一供太阳轮12与行星齿轮16组装的内部空间102及多个相连通的储槽104，在一储槽104与内部空间102之间设有进油孔106及出油孔108，同时在进油孔106或出油孔108处组装有一控制阀20，又该太阳轮12与行星齿轮16是分别以轴承120、160组装设置于外壳10的内部空间102中。

配合图3的较佳实施例组合平面示意图来看，太阳轮12与行星齿轮16组装在外壳10的内部空间102中，并由隔板配合垫圈112适切的将太阳轮12与行星齿轮16包封在内部空间102中，且在内部空间102与储槽106中均灌满了油料，行星齿轮16被枢设于外壳10中，太阳轮12则与中央轴14呈一体，而太阳轮12与行星齿轮16相啮合，该相啮合的太阳轮12与行星齿轮16即如同一正齿轮泵一样可对油料进行推送。

再配合图4的剖面图作说明，当可对本实用新型的整体结构配置有更进一步的了解，为便于解说，特在此图中之外壳10侧边组装有一链轮18，作为动力输出端，而将中央轴14作为动力输入端，如此即可模拟将本实用新型安装在脚踏车脚踏板驱动齿轮处的状态；

于图中可以见到在该控制阀20中设有一活塞22及一弹簧24，并于外端固定套28中设有一可调整的调整座26，在活塞22侧设有通孔220，在活塞22未作位移时，该通孔220对正通往储槽104的流道200，油料可经由该通孔220进出内部空间12与储槽104之间；

当将动力由中央轴14处输入本实用新型的液压无段变速装置中时，中央轴14即会带动太阳轮12旋转，而太阳轮12必然会带动行星齿轮16作转动，倘若该活塞22对油料完全没有任何管制，油料即可不受限制的经由活塞22通孔220及流道200进入储槽104中，再由储槽104流至进油口106处进入内部空间102中，太阳轮12与行星齿轮16即形成一正齿轮泵般在内部空间102与储槽104间输送油料作循环；再由另一极端状态作说明：当活塞22移动而使得通孔220与流道200被错开而封阻时，油料即无法在内部空间102与储槽104间作流动，由于油料本身之不可压缩性，使得太阳轮12与行星齿轮16间无法作任何的相对转动，此时由中央轴14输入的动力即以1∶1的转速比带动外壳10转动，

事实上本实用新型在设计时，活塞22的通孔220在当未发生位移时，会提供油料适切的阻力，使油料无法完全不受阻力的在内部空间102与储槽104间作循环流动，如此该行星齿轮16的自转即会受到迟滞，而会带动外壳10转动，进而带动一侧之链轮18将动力输出，就本实用新型的整个运作过程而言，其被启动时活塞22仅提供油料较小的限制，如此即可以较低的转速比来将动力输出，当中央轴14转动一圈，外壳10可以只转动四分之一圈或更少，当转速逐渐提升，活塞22即会受到离心力的作用逐渐将弹簧24压缩，并向外产生位移，当活塞22产生位移时，其通孔220即渐渐被封阻，当通孔220愈小则对料油的阻力就愈大，而行星齿轮16的自转就愈慢，动力输出的转速比即愈高；

换句话说，当使用者在踩踏脚踏车踏板时，刚开始即如同传统变速装置以驱动齿轮带动后轮大齿轮转动，以较低的动力输出转速比带动脚踏车前进，让起步时较为省力，而当转速提高时，即调整成由驱动齿轮带动后轮小齿轮转动，如此即可以较慢的踏踩速度，借助较高的动力输出转速比，求得较快的前进速度；

本实用新型即是相同的方式来驱动自行车，惟在本实用新型的结构配置上，其无需借助人力操作来进行变速装置的调整，只要能够在控制阀20中搭配适当强度的弹簧24，即可由外壳10的转动速度精确的控制活塞22的位移，进而达到自动变速调整的功效。

当然，在脚踏车逐渐减速时，活塞22又会受到弹簧24的推顶而向中央轴14方向发生位移，此时油料的流动又会愈来愈顺畅，而动力输出的转速比自然又会降低，在操作上相当的方便且实用。

接下来由图5来看，其为本实用新型另一复合型较佳实施例的立体分解示意图，其中可以见到在外壳30以一隔间板300将外壳30分隔成泵侧及动力侧，且在两侧分别以隔板分隔有内部空间302、303及储槽304、305，并于适当位置组装有控制阀40、42，惟在此图中可以见到在该外壳30的两侧分别配合侧盖31组装有太阳轮及行星齿轮，在泵侧系为与图1中所示实施例相同结构的太阳轮32及行星齿轮36，且分别由轴承320、360支撑组装，并搭配有控制阀40，惟其中央轴34长度较长而穿至外壳30动力侧的内部空间303中，在外壳30的另侧亦组装有太阳轮52及行星齿轮56，惟该太阳轮52是以轴承520套设组装在中央轴34上，而能够在中央轴34上作自由转动，又该太阳轮52与中央轴34间亦可搭配组装单向轴承522，藉以限制该太阳轮52在中央轴34上只能够作单一方向的相对转动；

图6为本实用新型图5中较佳实施例的外壳30泵侧(pump side)平面示意图，其中可以见到在该泵侧的外壳30中设有内部空间302及储槽304，在内部空间302与储槽304间设有一进油口306，在内部空间302的适当位置处又设有出油口308，其结构配置状态与图1中所示较佳实施例雷同；

图7中所示为本实用新型图5中较佳实施例的外壳30动力侧(power side)平面示意图，其中可以见到在外壳30的动力侧亦设有内部空间303及储槽305，在内部空间303适当处设有与泵侧出油口308相连通的进油口307，以及连通至控制阀42的出油口309。

图8为本实用新型图5中较佳实施例的泵侧组合平面示意图，其中可以见到太阳轮32与行星齿轮36相啮合，其可在进行相对转动时，如同一泵般将储槽304中的油料由进油口306侧送至出油口308侧；图9为本实用新型图5中较佳实施例的动力侧组合剖面示意图，其中所示之太阳轮52与行星齿轮56相啮合，该太阳轮52与行星齿轮56则是受到油料的挤迫来进行相对转动，亦即当油料由进油口307侧推向出油口309侧时，太阳轮52与行星齿轮56间即会发生相对转动，而达到传输动力之功效。

配合图10的本实用新型图5中较佳实施例的组合剖面示意图来看，泵侧的太阳轮32与行星齿轮36为宽度较窄的齿轮系，动力侧的太阳轮52与行星齿轮56则为宽度较宽的齿轮系，于图中所示较佳实施例的宽齿轮系齿轮宽为窄齿轮系齿轮宽的三倍，当将动力由外壳30输入，而在泵侧的油料未受限制且能自由流动时，该行星齿轮36会绕着未受驱动的太阳轮32自由转动，在此状态下，本实用新型的自动变速装置即处于一空档状态，不会有任何的动力被输出，当进油口306处的油量受到控制阀40的限制时，在出油口308处的油料即会形成压力，而以具压力的状态由出油口308送出。

在此较佳实施例中，油料由泵侧的出油口308被导引至动力侧的进油口307处，由于该油料受到泵侧的推送，故在动力侧能够推动太阳轮52与行星齿轮56作相对转动(由于动力侧的齿轮宽度为泵侧的三倍，故而在动力侧的齿轮系输出扭力即以3∶1的比例被输出)，其转动方向与泵侧的行星齿轮32方向相反，当油料通过太阳轮52与行星齿轮56之间后，即由出油口309通过控制阀42流回储槽304、305中循环使用，由于动力侧之太阳轮52系以轴承520与单向轴承522套设于中央轴34上，故而能够以与外壳30相反的方向带动中央轴34转动，而将动力输出。

在前述较佳实施例中，油量受到与离心力相对应的控制阀40、42的控制，为了获得更精确的传动比，该控制阀40、42可采手动或电动调节，以充分利用引擎速度来传递扭力。

控制阀40、42在本实用新型中起到了控制的作用，控制阀40开启时，行星齿轮36、56绕着太阳轮32、52自由转动，使得本实用新型的自动变速装置呈现一空档状态，当控制阀40被逐渐关闭时，在动力侧的进油口307处形成压力，并开始驱动动力侧之太阳轮52与行星齿轮56；控制阀42控制了动力侧行星齿轮56侧的出油口309，控制阀42打开时，可以达到最低的传动比设置，控制阀42逐渐关闭，本实用新型的自动变速装置的传动比即会逐渐提升，当接近完全关闭时，其传动比即达到接近1∶1的最高传动比；亦即在动力侧的行星齿轮56两侧分别设有两控制阀40、42。

于图1或图5所示的较佳实施例中，亦可以中央轴14、34为动力输入端，而将外壳10、30作为动力输出端，其亦可以达成相同的功效。

再由图11来看，其为本实用新型以外侧环状齿轮与行星齿轮相配合的基本结构配置元件分解示意图，其中可以见到在一外壳60上以隔板600分隔出多个外侧空间602及储槽608，并在各外侧空间602中设有一凸柱604，外壳60中央凸伸有中央轴606，在各外侧空间602的凸柱604上可分别套设组装一行星齿轮64；外壳60另侧设有一侧盖62，侧盖62中央设有轴孔620，在外壳60与侧盖62之间夹有一环状齿轮66，该环状齿轮66外侧设有可供链条68传动的链轮660，该环状齿轮66的内齿轮662可与行星齿轮64相啮合，同时将外侧空间602包封成一密封空间，于此图中所示的仅是一简单的示意图，关于控制阀部份则未予示出，以此一结构亦可在外壳60、侧板62与环状齿轮66间的外侧空间602与储槽608中灌满油料，当其中油料被限制而无法流动时，行星齿轮64与环状齿轮66间不会有相对转动，故而可以提供1∶1的最高传动比，又倘控制阀开启而让油料可在外侧空间602与储槽608间流动时，则在行星齿轮64与环状齿轮66间会有相对转动，此时其动力输出的传动比即会降低，而可配合如同前述实施例中所述的控制阀来提供自动变速的功效。

由以上的说明可知，本实用新型的液压无段变速装置可利用外壳的转速来改变控制阀中活塞的位置，而提供不同的动力输出传动比，而达到自动无段变速的功效；其亦可将一个以上齿轮系一连串地组合在一起，而达到特定的传动比要求，包括过载和反转；另在附图与前述说明中可以了解，本实用新型主要是以一般机构设计上的行星齿轮系中的太阳轮与行星齿轮作搭配，而将油料作为最外侧的环状齿轮来运用，达到变速与传动的功效，依相同的设计方式，在图11中亦可采最外侧的环状齿轮66与行星齿轮64相配合，而以油料作为中央的太阳轮进行控制，如此亦可达成相同的变速功效，其确实可以达到设计时所要求的实用性功效。

另在本实用新型的液压无段变速装置中的控制阀亦可通过手动或是电动方式进行控制，借助此种方式即可将本实用新型搭配在各种不同的环境中作运用，藉以传递适当大小的速度或扭力，发挥最佳的实用性功效。

另本实用新的控制阀亦可依需要进行调整，如图4中所示，该控制阀20是由活塞22、弹簧24、调整座26及固定套28组装构成，其调整座26与固定套28间的相对位置可依需要进行调整，当改变该调整座26与固定套28间的相对位置时，弹簧24的压缩程度即被改变，此时活塞22产生位移的时机亦会随之改变，如此即可轻易的达到改变控制阀20启闭时间的功效，进而改变了本实用新型整个变速的时机，而可胜任各种不同的需要。

在本实用新型的整体结构搭配上，其可运用在脚踏车或摩托车上，亦可搭各种不同型式的动力机构来进行变速传动，达到极为优异的实用价值。

Claims (8)

1·一种液压无段变速装置，其特征在于：

其是在一注满油料的密闭空间内设置有数个行星齿轮，并设置有一与各行星齿轮相啮合太阳轮或环状齿轮，并于行星齿轮与太阳轮或环状齿轮的啮合处两侧分别设有进油孔与出油孔，而在行星齿轮与太阳轮或环状齿轮的啮合处形成有一可供油料流通的油道。

2·根据权利要求1所述的液压无段变速装置，其特征在于：

该液压无段变速装置主要是由外壳与组装于其内的太阳轮、行星齿轮、控制阀所构成，其中该外壳侧盖中央形成一轴孔，于外壳中以隔板分隔形成有一供太阳轮与行星齿轮组装的内部空间及多个相连通的储槽，并于其间灌满油料，在储槽与内部空间之间设有进油孔及出油孔，同时在进油孔或出油孔处组装有一控制阀，又该太阳轮与行星齿轮是分别以轴承组装设置于外壳的内部空间中，行星齿轮被枢设于外壳中，太阳轮则与中央轴呈一体，而太阳轮与行星齿轮相啮合。

3·根据权利要求1或2所述的液压无段变速装置，其特征在于：

该控制阀中设有一活塞及一弹簧，并于外端固定套中设有一可调整的调整座，弹簧推抵在活塞与调整座之间，在活塞侧设有通孔，该通孔对正通往储槽的流道。

4·根据权利要求1所述的液压无段变速装置，其特征在于：

该液压无段变速装置主要是由外壳与组装于其内的太阳轮、行星齿轮、控制阀所构成，其中在外壳内以一隔间板将外壳分隔成泵侧及动力侧，且在两侧分别以隔板分隔有内部空间及储槽，在该外壳的两侧分别配合侧盖组装有太阳轮及行星齿轮，在泵侧组装的太阳轮及行星齿轮分别由轴承支撑组装，并在行星齿轮侧搭配有控制阀，其中央轴长度较长而穿至外壳动力侧的内部空间中，在外壳的动力侧亦组装有太阳轮及行星齿轮，惟该太阳轮是以轴承套设组装在中央轴上，而能够在中央轴上作自由转动，又该太阳轮与中央轴间可搭配组装单向轴承，在泵侧的外壳中设有内部空间及储槽，在行星齿轮一侧的内部空间与储槽间设有一进油口，在行星齿轮另侧的内部空间中设有出油口，在外壳的动力侧亦设有内部空间及储槽，在行星齿轮一侧的内部空间中设有与泵侧出油口相连通的进油口，在行星齿轮另侧的内部空间中设有连通至控制阀的出油口。

5·根据权利要求4所述的液压无段变速装置，其特征在于：

泵侧的太阳轮与行星齿轮为宽度较窄的齿轮系，动力侧的太阳轮与行星齿轮则为宽度较宽的齿轮系。

6·根据权利要求5所述的液压无段变速装置，其特征在于：

动力侧的宽齿轮系齿轮宽为泵侧的窄齿轮系齿轮宽的三倍。

7·根据权利要求1所述的液压无段变速装置，其特征在于：

该液压无段变速装置主要是由外壳与组装于其内的太阳轮、环状齿轮、控制阀所构成，其中在外壳上以隔板分隔出多个外侧空间及储槽，并在各外侧空间中设有一凸柱，外壳中央凸伸有中央轴，在各外侧空间的凸柱上分别套设组装一行星齿轮，外壳另侧设有一侧盖，侧盖中央设有轴孔，在外壳与侧盖之间夹有一环状齿轮，该环状齿轮的内齿轮可与行星齿轮相啮合，同时将外侧空间包封成一密封空间，在外壳、侧板与环状齿轮间的外侧空间及储槽中灌满油料。

8·根据权利要求1所述的液压无段变速装置，其特征在于：

该环状齿轮外侧设有可供链条传动的链轮。

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