TW201842285A - 用於無段傳動裝置的錐形滑輪裝置 - Google Patents

用於無段傳動裝置的錐形滑輪裝置 Download PDF

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Abstract

一種用於無段傳動裝置的錐形滑輪裝置(18)，配設有：用於形成針對三角皮帶(22)之圓錐形錐面(20)的圓錐體(16)，其中該圓錐體(16)具有沿軸向延伸的軸承區段(40)；用於軸向可移動地支承該圓錐體(16)的軸套(34)；及沿徑向佈置在該圓錐體(16)之軸承區段(40)與該軸套(34)之間之用於將該圓錐體(16)支承在該軸套(34)上的線性球軸承(36)。透過該線性球軸承(36)，防止在所作用之法向力較大時出現摩擦相關之軸向滑離，從而實現了具有較快響應特性的無段傳動裝置。

Description

用於無段傳動裝置的錐形滑輪裝置
本發明係有關於一種用於無段傳動裝置的錐形滑輪裝置，其用來將該無段傳動裝置之三角皮帶移至另一半徑，從而改變該無段傳動裝置的傳動比。
例如由DE 2 104 546 A1已知一種無段傳動裝置，其具有兩個透過三角皮帶相耦合之錐形滑輪對，其中可沿軸向彼此移動此等錐形滑輪對的錐形滑輪，以便三角皮帶作用於相應錐形滑輪對上之有所變化的半徑，從而使得傳動比無段地發生變化。該可移動的錐形滑輪以可在滑動軸套上旋轉且可軸向位移的方式支承。
就無段傳動裝置而言始終需要提供非常迅速的響應特性。
本發明之目的在於採取某些措施，使得無段傳動裝置具備較快的響應特性。
本發明用以達成上述目的之解決方案為具有請求項1之特徵的一種用於無段傳動裝置的錐形滑輪裝置。本發明的較佳設計方案參閱附屬項及下文，下文可單獨或組合地展示本發明的一個態樣。
根據本發明，一種用於無段傳動裝置的錐形滑輪裝置配設有： 用於形成針對三角皮帶之圓錐形錐面的圓錐體，其中該圓錐體具有沿軸向延伸的軸承區段；用於軸向可移動地支承該圓錐體的軸套；及沿徑向佈置在該圓錐體之軸承區段與該軸套之間之用於將該圓錐體支承在該軸套上的線性球軸承。
從本發明認識到，圓錐體所支撐之三角皮帶沿徑向產生極大的法向力。但此種法向力主要對準無段傳動裝置之相對的錐形滑輪套件，故該法向力僅指向一個方向。此點會僅在徑向上產生負荷，該負荷沿周向並非均勻分佈。三角皮帶所產生的此種單側負荷會對轉動部件(特別是軸承區段及軸套)產生環繞的局部明顯增大的負荷。就純滑動支承方案而言，可能在相應較大法向力所產生之局部有所增大之徑向負荷之處，在此區域內出現相應較大的摩擦力，此種摩擦力會在採用滑動支承方案時造成顯著增大的摩擦相關阻力。針對滑動支承方案所選的材料組合無法徹底消除此種有所增大的摩擦相關阻力。而在本發明中，在圓錐體之軸承區段與軸套之間設有線性球軸承。在亦被稱作球軸承或軸導引件之線性球軸承中，由並非建立面接觸，而是僅大體上進行點狀抵靠的球體來進行支承。該等球體可在圓錐體相對於軸套進行軸向相對運動時，進行滾動以及/或者在線性球軸承中環繞，從而防止相對運動之構件在所作用之法向力較大時滑離。如此便能與純滑動支承方案相比，防止或至少大幅減小針對軸向相對運動的摩擦相關阻力。由於圓錐體之針對軸向相對運動的摩擦相關阻力較小，即使在為改變無段傳動裝置之傳動比而作用之力僅有小幅變化的情況下，亦能方便且迅速地移動圓錐體，從而實現非常迅速的響應特性。透過該線性球軸承，防止在所作用之法向力較大時出現摩擦相關之軸向滑離，從而實現了具有較快響應特性的無段傳動裝置。
該無段傳動裝置，亦稱CVT傳動裝置(“CVT”=continuously variable transmission，連續性變速傳動)，可透過改變輸入端調節滑輪與輸入端對配滑輪的軸向距離並對應地改變輸出端調節滑輪與輸出端對配滑輪的軸向 距離，來無段地改變傳動比以及所傳遞之轉矩及所傳遞之轉速。輸入端調節滑輪及/或輸出端調節滑輪特別是可由錐形滑輪裝置之圓錐體構成。該無段傳動裝置之最小及最大傳動比由皮帶式構件上之錐形滑輪對的最小及最大有效直徑定義。透過設置在輸入側上的轉矩感測器或轉速感測器，便能在輸入之轉矩或轉速突然發生變化的情況下，改變輸入端調節滑輪與輸入端對配滑輪的距離，如此一來，無段傳動裝置之傳動比便能發生變化。特別是可將該無段傳動裝置用作用於二輪車(如小輪腳踏車)、小型四輪車(如四輪摩托車)或履帶式雪地車的自動機動車傳動裝置，上述車輛與乘用車相比通常具有較小的功率傳輸。
特別是，該線性球軸承構建為滾珠軸承。該滾珠軸承可具有聚合物殼體，該聚合物殼體包含由硬化鋼構成之用於在整個滾珠軸承內部導引球體的滾道區段。在實現與滑動支承相比有所減小之摩擦的同時，該等滾珠確保了不受限制之行程。採用該等滾珠後，便能在三角皮帶所施加之法向力非常大的區域內防止出現滑離。從而減輕摩擦效應並改善多級傳動裝置的響應特性。
該線性球軸承較佳地在兩側被密封。該線性球軸承例如可在其端側上具有唇形密封件，如徑向軸封環，其將該線性球軸承之球體及/或該線性球軸承中之潤滑劑攔截住。如此便能使得理論上之再潤滑間隔期遠大於線性球軸承之使用壽命，故該線性球軸承在實際應用中毋需再潤滑。
該軸套尤佳地由燒結之油浸材料製成。故該軸套具有較高強度且非常耐磨。此外，可簡單地將潤滑油置入該燒結材料之細孔，以便對線性球軸承進行終身潤滑。透過此種有所增強之潤滑效果，便能在線性球軸承之使用壽命內防止或至少減輕潤滑效果衰減及摩擦增大。
特別是，該軸套可作為獨立構件與用於抵靠在該三角皮帶之背離該圓錐體的一側上的對配滑輪以及/或者與用於輸入及/或輸出轉矩的傳遞軸體，抗扭連接。該軸套原則上可與該傳遞軸體成一體。透過有意將軸套與傳遞 軸體分為不同構件，可將不同的材料分別應用於軸套與傳遞軸體。此外，同時亦可將該軸套用作間隔元件，以便在某個規定軸向距離中將用於該三角皮帶之對配滑輪與該傳遞軸體連接在一起，而不必在傳遞軸體上額外設置分級式走向。
較佳地，該軸套具有用於與該傳遞軸體抗扭連接的內齒部。該傳遞軸體特別是原本便可具有用來抗扭連接用於該三角皮帶之對配滑輪的外齒部。同時可將該外齒部用來與該軸套抗扭連接。如此便能簡單地將該軸套與該傳遞軸體抗扭連接，從而防止軸套相對於傳遞軸體發生摩擦相關之相對旋轉。
尤佳地，藉由第一軸承及與該第一軸承軸向間隔一定距離的第二軸承而支承之傳遞軸體係用於輸入及/或輸入轉矩，其中該圓錐體及/或可被該圓錐體支撐的三角皮帶沿軸向可定位在該第一軸承與該第二軸承之間。透過該等軸向相隔的軸承，便能在其間為錐形滑輪裝置提供結構空間。傳遞軸體因三角皮帶所施加之徑向法向力而在該等軸承之間發生的小幅彎曲是被允許的，因為該線性球軸承之球體可對此種不平度及/或非圓形加以補償。如此便能在傳遞軸體因三角皮帶而發生彈性變形時，防止針對軸向相對運動的摩擦相關阻力的增大。
特別是，該錐形滑輪體具有基於離心力之轉速感測器，其用於根據轉速來徑向移動該三角皮帶。該轉速感測器可具有在傾斜且沿軸向靜止之斜坡上滑動的離心力質量，使得該錐形滑輪體在轉速增大時對三角皮帶施加一因離心力而增大的壓緊力。如此便能在輸入轉速增大時，因離心力而軸向移動的錐形滑輪體將三角皮帶移至較大半徑，從而使得傳動比根據所作用之轉速而自動地發生無段變化。
本發明亦有關於一種用於無段傳動裝置的錐形滑輪套件，具有用於輸入及/或輸出轉矩的傳遞軸體、在該傳遞軸體上軸向可移動地支承的錐形 滑輪裝置，其如前所述可構建為且改良為用於徑向移動三角皮帶，及與該傳遞軸體抗扭耦合之用於將該三角皮帶容置在該圓錐體與該對配滑輪之間的對配滑輪。透過該錐形滑輪裝置之線性球軸承，防止在所作用之法向力較大時出現摩擦相關之軸向滑離，從而實現了具有較快響應特性的無段傳動裝置。
本發明亦有關於一種用於機動車，特別是二輪車，的無段傳動裝置，具有用於輸入轉矩的第一錐形滑輪套件、用於輸出經轉換之轉矩的第二錐形滑輪套件，及將該第一錐形滑輪套件與該第二錐形滑輪套件耦合在一起的三角皮帶，其中該第一錐形滑輪套件及/或該第二錐形滑輪套件具有可採用前述構建方案及改良方案的錐形滑輪裝置。透過該錐形滑輪裝置之線性球軸承，防止在所作用之法向力較大時出現摩擦相關之軸向滑離，從而實現了具有較快響應特性的無段傳動裝置。
下面結合附圖所示較佳實施例對本發明進行示例性說明，其中下文所描述的特徵可單獨或組合地展示本發明的一個態樣。
圖1為用於無段傳動裝置的錐形滑輪套件之剖面示意圖。
圖1所示錐形滑輪套件10可為構建為錐形滑輪-皮帶式傳動裝置之無段傳動裝置的輸入側或輸出側。藉由傳遞軸體12可輸入或輸出轉矩。對配滑輪14抗扭且軸向不可動地與傳遞軸體12連接。錐形滑輪裝置18之圓錐體16可相對於該對配滑輪14軸向移動，其中在圓錐體16之圓錐形錐面20與對配滑輪14之間摩擦配合地容置有構建為三角皮帶22的皮帶式構件。圓錐體16視情況可藉 由預張彈簧沿軸向被預張，其中圓錐體16特別是沿背離對配滑輪14之軸向被預張。
該錐形滑輪裝置具有轉速感測器24，在該轉速感測器上，構建為球體26的離心力質量可離心力相關地作用於圓錐體16之斜坡28及抗扭且軸向不可動地與傳遞軸體12連接之支撐板32的對配斜坡30。傳遞軸體12之轉速增大時，作用於球體26之離心力有所增大，使得離心力相關地作用於斜坡28及對配斜坡30的球體26將圓錐體16軸向移向對配滑輪14。如此便迫使三角皮帶22達到圓錐體16及對配滑輪14的較大半徑，從而使得該無段傳動裝置的傳動比根據傳遞軸體12之轉速而發生變化。
在對配滑輪14與轉速感測器24之支撐板32之間，透過內齒部42與傳遞軸體12抗扭連接的軸套34被張緊在軸向定義之相對位置中。圓錐體16之沿軸向伸出的管狀軸承區段40並非直接、而是間接地透過線性球軸承36支承在軸套34上，從而在圓錐體16發生軸向相對運動時，防止或至少減輕軸承區段40之摩擦相關的摩擦接觸或滑動接觸。線性球軸承36例如可藉由徑向軸封環38在單側或在兩側被密封。
10‧‧‧錐形滑輪套件
12‧‧‧傳遞軸體
14‧‧‧對配滑輪
16‧‧‧圓錐體
18‧‧‧錐形滑輪裝置
20‧‧‧錐面
22‧‧‧三角皮帶
24‧‧‧轉速感測器
26‧‧‧球體
28‧‧‧斜坡
30‧‧‧對配斜坡
32‧‧‧支撐板
34‧‧‧軸套
36‧‧‧線性球軸承
38‧‧‧徑向軸封環
40‧‧‧軸承區段
42‧‧‧內齒部

Claims (10)

  1. 一種用於無段傳動裝置的錐形滑輪裝置，具有用於形成針對三角皮帶(22)之圓錐形錐面(20)的圓錐體(16)，其中該圓錐體(16)具有沿軸向延伸的軸承區段(40)，用於軸向可移動地支承該圓錐體(16)的軸套(34)，及沿徑向佈置在該圓錐體(16)之軸承區段(40)與該軸套(34)之間之用於將該圓錐體(16)支承在該軸套(34)上的線性球軸承(36)。
  2. 如請求項1所述之錐形滑輪裝置，其特徵在於，該線性球軸承(36)構建為滾珠軸承。
  3. 如請求項1或2所述之錐形滑輪裝置，其特徵在於，該線性球軸承(36)在兩側被密封。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之錐形滑輪裝置，其特徵在於，該軸套(34)由燒結之油浸材料製成。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之錐形滑輪裝置，其特徵在於，該軸套(34)作為獨立構件與用於抵靠在該三角皮帶(22)之背離該圓錐體(16)的一側上的對配滑輪(14)以及/或者與用於輸入及/或輸出轉矩的傳遞軸體(12)，抗扭連接。
  6. 如請求項5所述之錐形滑輪裝置，其特徵在於，該軸套(34)具有用於與該傳遞軸體(12)抗扭連接的內齒部(42)。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之錐形滑輪裝置，其特徵在於，藉由第一軸承及與該第一軸承軸向間隔一定距離的第二軸承而支承之傳遞軸體(12)係用於輸入及/或輸入轉矩，其中該圓錐體(16)及/或可被該圓錐體(16)支撐的三角皮帶(22)沿軸向可定位在該第一軸承與該第二軸承之間。
  8. 如請求項1至7中任一項所述之錐形滑輪裝置，其特徵在於，該 錐形滑輪體(16)具有基於離心力之轉速感測器(24)，該轉速感測器用於根據轉速來徑向移動該三角皮帶(22)。
  9. 一種用於無段傳動裝置的錐形滑輪套件，具有用於輸入及/或輸出轉矩的傳遞軸體(12)、在該傳遞軸體(12)上軸向可移動地支承的如請求項1至8中任一項所述之錐形滑輪裝置(18)，該錐形滑輪裝置用於徑向移動三角皮帶(22)，及與該傳遞軸體(12)抗扭耦合之用於將該三角皮帶(22)容置在該圓錐體(16)與該對配滑輪(14)之間的對配滑輪(14)。
  10. 一種用於機動車，特別是二輪車，的無段傳動裝置，具有用於輸入轉矩的第一錐形滑輪套件、用於輸出經轉換之轉矩的第二錐形滑輪套件，及將該第一錐形滑輪套件與該第二錐形滑輪套件耦合在一起的三角皮帶(22)，其中該第一錐形滑輪套件及/或該第二錐形滑輪套件具有如請求項1至8中任一項所述之錐形滑輪裝置(18)。
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