TWI231346B - Belt-type continuously variable transmission, sheave for continuously variable transmission, belt for continuously variable transmission, and vehicle with belt-type continuously variable transmission - Google Patents

Description

1231346 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大體而言係關於一種藉由環形皮帶將初級槽輪之 扭矩傳輸至二級槽輪之皮帶式無段變速裝置，以及用於無 段變速裝置之槽輪與皮帶，更明確的說，係關於一種在驅 動之初始階段用於防止皮帶滑動之結構。另外，本發明係 關於其内安裝有皮帶式無段變速裝置之如機車等之車輛。 【先前技術】 舉例而言，日本專利申請案K0KAI公開案第2002_147553 5虎揭不一種用於機車之皮帶式無段變速裝置（cvT)，其可根 據運行條件無級調整變速齒輪比。該皮帶式CVT包含初級 槽輪、二級槽輪及皮帶。 藉由傳輸自引擎之動力來驅動初級槽輪。初級槽輪具有 一對彼此相對之夾鉗表面，及形成於夾鉗表面之間的皮帶 凹槽。二級槽輪藉由減速機構與機車之後輪聯鎖。二級槽 輪具有-對彼此相狀夾钳表面，及形成於料夾甜表面 之間的皮帶凹槽。 皮帶環形通過初級槽輪之皮帶凹槽與二級槽輪之皮帶凹 槽之間。皮帶具有用於接觸個別槽輪之夹钳表面的接觸表 面。藉由皮帶以作用於皮帶之接觸表面與個別槽輪之夾鉗 表面間的摩擦力將初級槽輪之扭矩傳輸至二級槽輪。 如圖18所示，此類皮帶式cv丁中’隨著引起每一槽輪之 夾鉗表面夾住該皮帶之推力增加，槽輪與皮帶間之可傳輸 扭矩相應增加。當施加至皮帶之推力增加時，槽輪之失甜 91551 .doc 1231346 表面與皮帶之接觸表面之間出現強大的摩擦阻力，且由皮 可産生之…、1 加。皮帶産生熱量說明動能轉化為熱能。 扭矩之傳輸效率對應於自動能至熱能之轉化一定程度上有 所降低。 圖19展示當施加至皮帶之推力變化時，皮帶之熱量及傳 輸效率的變化。自圖19清晰可見，若推力增加，則皮帶之 熱量相應增加，且扭矩之傳輸效率降低。自此可瞭解，有 必要為增加槽輪與皮帶間之扭矩之傳輸效率而纟推力最小 化。 另方面，在皮可式CVT中，使每一槽輪之夾鉗表面經 受機器加工（如切割及研磨）。此類機器加工在旋轉該槽輪時 執行口而°午夕環形凹槽沿圓周方向形成於槽輪之夾鉗 表面上。每個凹槽都非常精細，寬度與深度為大約幾微米。 若驅動處於新組裝狀態之f知皮帶式CVT，則皮帶易發 生滑動’特別在驅動之初始階段會如此。圖20展示在驅動 之初始階段皮帶之傳輸扭矩(transmission torque)的變化。 自圖20清晰可見’在驅動開始時傳輸至皮帶之扭矩大大低 於預設值C。該扭矩值易於伴隨驅動時間之消逝而遞增。在 一段預定佔用時間後，扭矩達到預設值C。 已有假設稱該現象之發生係由於槽輪之夾鉗表面上凹槽 的存在’該槽輪為新槽輪。簡而言之，凹槽之存在似乎‘ 槽輪與皮帶間之接觸狀態不穩定，導致皮帶之滑動。 當驅動新的皮帶式CVT時，需要執行該CVT之試運行， 直到傳輸至皮帶之扭矩達到預設值。藉由試運行，皮:之 9l551.doc 1231346 接觸表面受到槽 ^ ^ 9 %之凹槽邊緣刮擦，且凹槽之鋒利邊緣發 生磨損。進而， ,. ’彳9輪之凹槽填滿了刮擦廢料，且槽輪之夹 钳表面被磨平。& ^果’槽輪與皮帶間之接觸狀態穩定化， 且皮帶之滑勒y曰、 侍以抑制。如圖20所示，當完成預定試運行 時：得到所需之傳輪杻矩。 入、/ 在白知皮帶式CVT中，需要繼續該試運行直到完 乂兩、皮T之滑動。因而，在將CVT設定於可驅動狀態之 月』而要疋的持續時間，且需要大量勞動力來裝運産品， 導致了成本的增加。 在馬動之初始階段抑制皮帶滑動的一種可能手段為增加 ❹至皮帶之推力。然而，如上所述，若推力增加，則不 可避=地將增加皮帶之熱量。因A ’完成試運行後，施加 至皮T之推力變得非常大且使扭矩傳輸效率降低。 【發明内容】 本發明之一目的係提供一種皮帶式無段變速裝置，其在 %加至4皮γ之推力限於最小必需水平時，可防止皮帶之 滑動。 本I明之另一目的係提供一種用於皮帶式無段變速裝置 之槽輪，其在施加至該皮帶之推力限於最小必需水平時， 可防止皮帶之滑動。 本I月之另目的係提供一種用於皮帶式無段變速裝置 之皮帶，其可防止在槽輪上發生滑動，且可高效率傳輸扭 矩。 本發明之另一目的係提供一種車輛，其裝備有一種皮帶 9l551.doc -9- 1231346 =無段變速裝置’該裝置在施加至皮帶之推力限於最小必 兩水平時，可防止皮帶之滑動。 為達成該等目的，依昭本菸明 段變速裝置包括:初級二f-種皮帶式無 初、，及槽輪其包含一對彼此相對之第一 “表面及开> 成於第一夹钳表面間的第一古册叩姊、 級槽輪能夠調整第一皮帶凹槽之寬度； T槽，初 =槽輪，其包含—對彼此相對之第二夹鉗表面，及形 成於第二夾鉗表面間的第— 第… ㈣的弟-皮π凹槽’二級槽輪能夠調整 弟一皮Τ凹槽之寬度；以及 之ί帶=環形通過初級槽輪之第—皮帶凹槽與二級槽輪 第二“凹槽之間’該皮帶具有夾在該等第一夾鉗表面 之間及該等第二夹船表面之間的接觸表面，Α鉗表面 ==擦力之材料的難炫性粉末被固持於初級 =二二級槽輪之第二夾鉗表面及皮帶之 接觸表面中至少一表面上。 為達成該等目的，依照本發明之一能 變i亲奘罟夕Μ认& 心樣’ 一種用於無段 、肖輪特徵在於多個包含_性粉末 登於夹住皮帶之-對夹鉗表面上。 不層堆 為達成該等目的，依照本發明之一離 變速裝置之皮帶特徵在於一個包含難炫性種用於無段 疊於夹在初級槽輪與二級槽輪間之接觸表面77上之摩擦層堆 為達成該等目的，依照本發明之—態樣， 一框架；及安裝於該框架上之皮帶 包括·· 帶式無段變速裝置包括： …、&.交連裝置。該皮 9155 丨.doc -10- 1231346 初級槽輪，其包含一對 ^ + 仰奵之弟一夾鉗表面，及 V成於弟一夾鉗表面間的第一 調整第一皮帶凹槽之寬度； 槽初級槽輪能夠 r:級槽輪’其包含-對彼此相對之第二夹甜表面，及 裀敕货_ * 皮帶凹槽，二級槽輪能夠 口。正第一皮T凹槽之寬度； 父Γ!，通過初級槽輪之第—皮帶凹槽與二級槽 :::皮：凹槽之間，該皮帶具有夾在第一夾钳表面 輪之㈣傳輪至二級槽輪;：面…將初級槽 難炫性粉末，作為增強摩擦力 級槽輪之第-夾钳表面、二級样輪之第二：皮固持於初 帶之接觸表面中至少一表面上…一 ·.甘表面及皮 :發明，難溶性粉末在驅動之初始階段防止皮帶滑 =不萬增加夹住皮帶之推力，即可於初級槽輪與皮帶間 始日:=與皮帶間提高扭矩傳輸效率。因此，自驅動開 ,P可仔到所需之傳輸扭矩，且不需進行試運行。 八口月之額外目的及優點將陳述於下文之描述中，且部 =自該插述顯見’或可藉由本發明之實務習得。本發: 得。的及優點可藉由下文具體指出之工具及組合實現及獲 發明目=方式併入並組成本說明書之一部分的附圖說明本 之較佳實施例，且與上文所給之總體描述及下文 又佳貫施例的詳細描述一起，用於解釋本發明之原 9I551.doc 1231346 理。 【實施方式】 蒼看圖1至圖1 2描述本發明之第一實施例。 圖1將機車1展示為根據本發明之車輛實例。機車丨具有一 框木2。框架2包含轉向頭管3(steering head piy)、一對主 管4(僅展* —個主f 4)及—對座位橫擋5(僅^固座位 橫擋5)。轉向頭管3位於框架2之前端且藉由前叉6支撐前輪 7 ° 每一主管4自轉向頭管3向後延伸。主管4包含··前半部分 4a，其自轉向頭管3傾斜向下延伸；後半部分仆，其自前半 部分4a之下端傾斜向上延伸；以及位於前半部分乜與後半 部分4b之間的中間部分4c。 座位橫擋5通過主管4的前半部分牦與後半部分仆之間。 座位橫檔5支撐騎車人跨騎於其上的座位8。框架2由車體外 设9覆盍。車體外殼9與座位8的下端相連。 後#托架1 〇固定於每一主管4的中間部分4c。後臂托架^ 〇 自該主管4之中間部分乜向下凸出。後臂托架10支撐向後延 伸的後臂11。後臂U相對於框架2可垂直擺動。後臂u之後 端部分支撐後輪12。 框架2支撐驅動後輪12之動力單元13。如圖丨與圖2所示， 動力單兀13包含四衝程單汽缸引擎14及皮帶式無段變速裝 置15。動力單元13隱藏於車體外殼9之下部。 引擎14懸掛於主管4之前半部分乜。引擎14包含曲柄軸箱 1 6及轉合於該曲柄軸箱16之汽缸1 7。 9l55l.doc -12- 1231346 曲柄軸箱16含有曲柄轴18及齒輪減速單元（未圖示）。如圖 3所示，藉由軸承19a與19b將曲柄軸18支撐於曲柄轴箱16 中。沿機車1的寬度方向水平安置曲柄軸1 8。 該齒輪減速單元在其輸出端具有一驅動鏈輪2〇(如圖1所 示）。驅動鏈輪20位於曲柄軸18之後。鏈條22通過驅動鏈輪 20與後輪12之從動鏈輪21之間。 引擎14之汽缸17自該曲柄軸箱1 6沿主管4之前半部分4 a 向上凸出。汽缸17含有活塞23。活塞23藉由連桿24麵合於 曲柄軸18之曲柄臂（crank web)25a及25b。 如圖2與圖3所示，皮帶式無段變速裝置（下文中稱作 nCVTn)15位於曲柄軸箱16之右側。CVT 15包含於變速箱 (transmission case)28中。變速箱28固定於曲柄軸箱16的右 側表面。 CVT 15包含初級槽輪29、二級槽輪3 0及皮帶31。初級槽 輪29位於變速箱28之前端部分且支撐於輸入轴32上。將輸 入軸3 2與曲柄軸1 8整合。換言之，位於曲柄軸1 g右端之軸 頸區（journalsection)18a向變速箱28的前端部分延伸，且軸 頸區18a的延伸部分兼充當輸入軸32。 初級槽輪29包含固定盤34a與滑動盤34b。固定盤34a固定 於輸入軸32之末端部分且隨輸入軸32—起旋轉。滑動盤34b 具有圓柱形凸台部分（cylindrical boss portion)3 5。凸台部分 35藉由轴j展（c〇uar )36支撲於輸入轴32上。因而，滑動盤34b 可朝向及遠離固定盤34a滑動。滑動盤3 4b亦可沿輸入軸32 之圓周方向旋轉。 91551 .doc -13 - 1231346 初級槽輪29具有一對第一夾鉗表面37a與37b。第一夹鉗 表面之-（37a)形成於岐盤34&上。另—第_夹鉗表面 形成於滑動盤34b上。第-夾钳表面37_37b為圓錐形且彼 此相對。固定盤34a與滑動盤3413之間界定了具有v形橫截面 的第一皮f凹槽38。藉由滑動盤34b之滑動移動調整第一皮 帶凹槽38之寬度L1。 凸輪盤39固定於輸人軸32之外圍。凸輪盤39隨輸入轴^ 一起旋轉且面向滑動盤34be將滑動盤34b勾掛於凸輪盤π 上，使得滑動盤可沿輸入軸32之軸向滑動。從而，凸輪盤 39與滑動盤34b可作為_體旋轉，且可朝向及遠離彼此: 動0 )月動盤34b具有與凸輪盤39相對 輥錘㈣ler weight)4 i (僅展示一個輕鐘）插入凸輪表面獅 凸輪盤39之間。輥錘41藉由曲柄軸18旋轉時所發生之離心 力，凸輪表面40移動。藉由該移動動作，滑動盤糾沿輸入 軸32之軸向滑動’且第—皮帶凹槽以之寬度^發生變化。 二級槽輪30位於變速箱28之後端部分且支#於輸出轴a 上。將輸出軸42平行於輸入轴32安置且藉由一自動離心離 合器（未圖示）耦合於上述齒輪減速單元之輸入端。 二級槽輪30包含固定盤45读滑動盤仙。固定盤…在其 旋轉中心部位具有圓柱形軸環46。軸環4㈣合於輸出㈣ 之外圍。藉由喃合’固定盤45读輸出軸辦為一體旋轉。 滑動盤45b在其旋轉中心部位具有轴套47。複數個鳴合凹 槽（engagement gro〇ve)48形成於軸套47中"齒合凹槽條軸 9I55I.doc -14- 1231346 套47之軸向延伸且沿軸套私之圓周方向間隔分離。 軸環46具有複數個π齒合銷49。喝合銷49自轴環^向外凸 出且可滑動地配合於轴套47之嚙合凹槽48中。從而，固定 盤…與滑動盤45b可作為一體旋轉並可朝向及遠離彼此滑 形成於滑動盤45b上。第二夹钳表面5U與51b為圓錐形且彼 此相對。 二、.及槽輪3G具有-對第二夾鉗表面5U與训。第二夹甜 表面之—⑺a)形成於固定盤45a上。另一第二夹鉗表面训 第二夾鉗表面51a與51|3在固定盤45a與滑動盤45b間界定 了具有v形橫截面之第二皮帶凹槽52。可藉由滑動盤价之 滑移來調整第二皮帶凹槽52之寬度L2。 彈簧接收器53緊固於軸環46之末端部分。彈簧接收器 面向滑動盤45b。將壓縮彈簧54插入彈簧接收器53與滑動盤 45b之間。彈簧54將滑動盤45b推向固定盤45a。 如圖3所示，皮帶31環形通過初級槽輪29之第一皮帶凹槽 38與二級槽輪30之第二皮帶凹槽52之間。如圖4至圖6所 示皮T 3 1包含複數個樹脂塊56(resin block)及一對耗合構 件57 〇 將聚醯胺樹脂（p〇lyamide resin)用作形成樹脂塊％之基 質。將碳纖維（Carbon fiber)或芳族聚醯胺纖維（aramid fiber) 混合於該基質中作為加固材料。聚醯胺樹脂具有高耐熱性 及強大的重複衝擊載荷。聚醯胺樹脂可長時間保持穩定品 質。碳纖維與芳族聚醯胺纖維具有高強度兼耐熱性。因而， 9155l.doc -15 - 1231346 樹脂塊56在耐熱性、耐磨性與耐疲勞性方面都為出衆的。 如圖5所示，每一樹脂塊56皆具有一對接觸表面588與 5 8b。於皮帶31之寬度方向上接觸表面58a與5扑定位成彼此 存在一疋距離。接觸表面58&與58b為傾斜的從而分別地沿 初級槽輪29之第一夹鉗表面37&與3713及二級槽輪3〇之第二 夹鉗表面51a與5 lb延伸。凹陷部分59形成於每一樹脂塊56 之接觸表面58a與58b之中心部位。 麵合構件57係由（例如）耐火橡膠（refract〇ry rUbber)形 成。用於加固之複數個芯線（c〇re wire)6〇埋藏於每一耦合構 件57内。耦合構件57為環形。耦合構件57配合於樹脂塊％ 之相關聯的凹陷部分59中，藉此將樹脂塊56相互耦合以組 成環形皮帶3 1。 配合於凹陷部分59中之耦合構件57自樹脂塊56之接觸表 面58a與58b退出。當皮帶31通過第一皮帶凹槽38與第二皮 V凹槽52時’僅將樹脂塊56之接觸表面58&與5此用於接觸 初級槽輪29之第一夹鉗表面3 7a與3 7b及二級槽輪30之第二 夹钳表面51a與51b。 換言之’初級槽輪29之第一夹鉗表面37a與37b及二級槽 輪3 0之第二夹钳表面51a與51b藉由預定推力夾住皮帶31之 樹脂塊56。藉此，在初級槽輪29與皮帶31間及二級槽輪3〇 與皮帶3 1間獲得所需之傳輸扭矩。 在曲柄軸1 8為低旋轉速度之狀態時，舉例而言，在引擎 14空轉時，輥錘4 1轉移至初級槽輪29之旋轉中心部位。因 此，滑動盤34b定位於距固定盤34a最遠處，且第一皮帶凹 91551.doc -16 - 1231346 槽38之寬度L1取最大值。從而，纏繞於第一皮帶凹槽38之 皮帶3 1位於初級槽輪29之旋轉中心部位，並且皮帶3 1通過 初級槽輪29之部位的直徑取最小值。 另一方面，在二級槽輪30中，藉由彈簧54將滑動盤45b 推向固定盤45a，且第二皮帶凹槽52之寬度L2取最小值。因 此，纏繞於第二皮帶凹槽52之皮帶31向外轉移至二級槽輪 30之外圍部位，並且皮帶31通過二級槽輪30之部位的直徑 取最大值。在此狀態中，CVT 15具有最大變速齒輪比。 隨著曲柄軸18之旋轉速度增加，輥錘41藉由離心力沿滑 動盤3 4b之直徑向外轉移。伴隨轉移，滑動盤3 4b向固定盤 34a滑動且第一皮帶凹槽38之寬度L1遞減。結果，沿初級槽 輪29之直徑向外推動夾於第一夾鉗表面3 7a與3 7b間之皮帶 3 1，並且皮帶3 1通過初級槽輪29之部位的直徑增加。 另一方面，在二級槽輪30中，將皮帶31拉向二級槽輪30 之旋轉中心部位。藉此’與彈簧54之推動力相抵，滑動盤 45b向遠離固定盤45a之方向滑動，且第二皮帶凹槽38之寬 度L2遞增。從而，皮帶3 1通過二級槽輪3〇之部位的直徑減 少。因而，CVT 15之變速齒輪比減少。當皮帶31通過初級 槽輪29之部位的直徑取最大值時，CVT 15之變速齒輪比取 最小值。 初級槽輪29之固定盤34a與二級槽輪30之固定盤45 a係由 (例如）經受滲％i (carburizing)、淬火（quenching)與回火 (tempering)之鉻鉬鋼（chromium-molybdenum steel)(SCM420) 形成。固定盤34a與45a具有由80士2 HRA表示之表面硬度。 9l55l.doc -17- 1231346 初級槽輪29之滑動盤34b係由經受如鍍鉻之表面處理以沖 模壓鑄（die-cast)的鋁合金（YDC11)形成。滑動盤3朴具有8〇〇 HV或更高之表面硬度。二級槽輪3〇之滑動盤係由機械 結構之碳鋼（S35C)形成且具有63 HB之表面硬度。 藉由機器加工（如切割或研磨）來修整初級槽輪29之第一 夾鉗表面37 a與37b及二級槽輪3〇之第二夹钳表面5u與 51b，以獲得預定形狀。圖7展示初級槽輪29之第一夾鉗表 面37a作為一代表性實例。如圖7所示，第一夹鉗表面37&具 有。午夕藉由機為加工形成之凹槽62。每一凹槽62都非常精 、、’田I度與深度約為幾微米。凹槽62是一種凹陷狀態。 初級槽輪29之第一夾鉗表面3〜與371)中的每一個及二級 槽輪30之第二夾鉗表面51 a與51b中的每一個都塗覆有摩擦 層63。藉由將（例如）作為增強摩擦力之材料的碳粉64塗覆於 凡成機器加工之第一夾鉗表面3〜與37b及第二夾鉗表面 5 1 a與5 1 b的每一個上得到摩擦層63。如圖7代表性所示，將 摩擦層63層疊於初級槽輪29之第一夾鉗表面37 &至一定厚 度以完全填充凹槽62。 摩擦層63不必覆蓋第一與第二夹鉗表面37a、37b、5U與 51b之整體。舉例而言，第一與第二夾鉗表面37&、37卜51& 與5!b中只有接觸皮帶31之區域可能塗覆有摩擦層。此 外，第一與第二夾鉗表面37a、37b、51a與5ib中，只有當 CVT 15具有最大變速齒輪比時夹住皮帶31之區域可能塗覆 有摩擦層63。 反私64具有難溶性。碳粉μ具有此類特徵得以承受cvt 91551.doc -18- 1231346 :5變速運作期間出現之熱量與壓力。更具體而言，當皮帶 d夾在初級槽輪29之第一夾鉗表面37&與3713之間及二級槽 輪30之第二夹鉗表面5U與51b之間時，歸因於皮帶^之接 觸表面5仏與5仙和第一與第二夾鉗表面37a、37b、51a與51b 1之接觸α卩位處之摩擦而産生熱量。由於碳粉料具有該等 特徵使其難為接觸部位之熱量熔化，因此其可保持粉末狀 態。 此外，碳粉64之硬度低於初級槽輪29之第一夾鉗表面37a 與3 7b及二級槽輪30之第二夾钳表面51 a與51b。 在剛組裝之新CVT 15中，以摩擦層63覆蓋初級槽輪29之 第一夾钳表面37a與37b及二級槽輪30之第二夾鉗表面51a 與51b。因而，碳粉64固持於第一與第二夹鉗表面3 37b、 51a 與 51b 上。 若開始驅動新CVT 1 5，則碳粉64在驅動之初始階段進入 皮f 3 1與初級槽輪29間的細長間隙反，如代表性展示初級槽 輪29之圖9所示。藉此，初級槽輪29與皮帶31間之接觸面積 及二級槽輪30與皮帶31間之接觸面積增加。碳粉64具有難 熔性，且即使在變速運作期間産生熱量其亦可保持粉末狀 態。因而，碳粉64充當皮帶31之防滑劑（slip_st〇pper)。 圖8與圖10展示繼續驅動CVT 15時第一夹鉗表面37&之狀 悲。由於另一第一夾鉗表面37b及第二夾鉗表面51 a與5lb具 有如第一失鉗表面37a之相同狀態，因此本文將描述第一夾 钳表面37a作為代表性實例。 伴隨驅動時間的消逝，摩擦層63覆蓋第一夾鉗表面3以之 9155l.doc -19- 1231346 部位藉由與皮帶3 1之接觸自第一夾鉗表面37a移除，且分散 至變速箱28中。因此，進入凹槽62之碳粉64遺留於第一夾 鉗表面37a上。此外，藉由與皮帶31之接觸磨損了凹槽62之 邊緣部分，導致每一凹槽62深度減少。 另一方面，藉由與第一夾钳表面3 7 a之接觸磨損了皮帶3 i 之樹脂塊56之接觸表面58a(58b)。因而出現皮帶31之初始磨 損。如圖1 0所示，皮帶3 1之經移除樹脂組份（resin c〇mp()nent) 65轉移至凹槽62，且其與碳粉64—同填充凹槽62。第一夾 鉗表面37a因而為平滑的。 如圖11所示，碳粉64黏著於樹脂塊56之接觸表面58a。碳 卷64填充接觸表面58a之不平整部位，藉此使接觸表面58a 平滑。因此，皮帶31之接觸表面58a與初級槽輪29之第一夾 钳表面37a間之接觸狀態穩定化。 根據本發明之第一實施例，在CVT 1 5之驅動初始階段， 碳粉64防止皮帶31滑動。不需增加夾住皮帶31之推力，可 於驅動開始時提高初級槽輪29與皮帶3 1間及二級槽輪30與 皮V 3 1間的扭矩傳輸效率。這使得試運行為非必要的。 自驅動開始一段預定時間後，摩擦層63被移除且剩餘碳 粉64填充第一夾鉗表面37a之凹槽62。因此，碳粉64失去防 滑功能，且初級槽輪29與皮帶31間及二級槽輪30與皮帶31 間之傳輸扭矩改變為對應於推力的值。 圖12展示傳輸扭矩在驅動之初始階段隨著驅動時間消逝 之變化。如圖12所示，歸功於碳粉64的存在，驅動之初始 階段扭矩值A稍微高於預定標準傳輸扭矩值B。扭矩值八隨 9155l.doc -20- 1231346 著時間消逝遞減，且最終與標準傳輸扭矩值B相一致。原因 似乎為摩擦層63藉由與皮帶3 1之接觸而移除且碳粉64失去 在驅動之初始階段之防滑功能。 根據上述結構，碳粉64具有低於初級槽輪29之第一夹鉗 表面37a與3 7b及二級槽輪30之第二夾鉗表面51a與51b之硬 度。因而，碳粉64不會在第一夾鉗表面3 7&與3几或第二夾 钳表面51a與51b上造成裂紋。歸功於防止皮帶31滑動之結 構，抑制第一夾鉗表面37a與37b或第二夾鉗表面51a與51b 之磨損為可能的。 此外，根據該實施例，皮帶3 i之樹脂塊56係由聚醯胺樹 脂形成。因而，增強了皮帶31之耐熱性及耐久性，且皮帶 3 1之穩定效能得以長時間保持。 圖丨3與圖丨4展示本發明之第二實施例。關於初級槽輪巧 之第一夾甜表面37a與37b及二級槽輪3〇之第二夾鉗表面 5 la與51b，第二實施例不同於第一實施例。在其它方面， CVT 15之結構與第一實施例相同。第二實施例中，相同於 第一實施例之結構部分由類似的參考數字標示且省略對其 之描述。 初級槽輪29之第一夾鉗表面373與3715具有高摩擦部分 71。相似的，二級槽輪30之第二夾鉗表面5U與5比具有= 摩擦部为72。藉由使第一夹钳表面37&與3几及第—失钳| 面5 1 a與5 1 b經受錘擊（shot peening)與珩磨而得到高摩擦= 分71、72。高摩擦部分71、72包含許多精細且不平整部分γ 形成不平整部分以具有無定向之類網狀圖案。 91551.doc -21 - 1231346 «級槽輪2 9之高摩擦部分7丨環形地形 —旋轉中心部位。當皮帶31通過初級編二 徑取最小值時’皮帶31夾在高摩擦部分71間。第— 夹钳表面37a與37b除高摩擦部分川卜的部分為經受機器加 工(如切割或研磨)之機器加工表面部分&高摩擦部分” 具有咼於機器加工表面部分73之摩擦係數。 二級槽輪30之高摩擦部分72環形地形成於第二夾甜表面 5U與训之外圍部位。當皮帶31通過二級槽㈣之部位的 直徑取最大值時，皮帶31夹在高摩擦部分㈣。第二夹甜 表面51績川除高摩擦部分72外的部分為經受機 ⑼切割或研磨)之機器加工表面部分74。高摩擦部分72具有 高於機器加工表面部分74之摩擦係數。 儘管未圖示，第一夹钳表面37a與37b及第二夹钳表面51a 與51b塗覆有與第—實施例中相同的摩擦^摩擦層堆疊於 第一夾鉗表面37a與3713及第二夹鉗表面5U與5ib至一定厚 度以完全填充藉由機器加工形成之凹槽與高摩擦部分71、 72之不平整部分。 根據本、’、σ構皮Τ 3 1夾在初級槽輪2 9之高摩擦部分71間 及二級槽輪30之高摩擦部分72間，其驅動狀態為皮帶”通 過初級槽輪29之部位的直徑取最小值且皮帶31通過二級槽 輪3 0之部位的直徑取最大值。換言之，在CVT 15之變速齒 輪比取最大值之驅動狀態下，皮帶31夹在第一夾鉗表面37a 與37b及第二夾鉗表面51a與51b具有高摩擦係數之部分間。 歸功於上述結構，在驅動之初始階段，可易於在初級槽 91551.doc -22- 1231346 輪29與皮帶31間及二級槽輪3〇與皮帶31間捕獲碳粉64。因 而，在CVT 15之變速齒輪比取最大值且作用於皮帶31之張 力取最大值之驅動狀態下，可確實地防止皮帶3 1滑動。 此外，根據上述結構，由於C ντ 1 5之變速齒輪比遞減， 皮帶31自高摩擦部分71與72移開。因而，在作用於皮帶^ 之張力減少的驅動狀態下，防止皮帶3丨之磨損為可能的。 另外，如高摩擦部分71與72僅形成於第一夾鉗表面與 37b及第二夹鉗表面51&與5113之一部分上應當足矣。為得到 高摩擦部分71與72之機器加工範圍小。從而，可減少初級 槽輪29與二級槽輪30之製造成本。 圖1 5與圖16展示本發明之第三實施例。 在第三實施例中，通過實例方式描述初級槽輪29之固定 盤34a。如圖15所示，複數個類肋狀凸物81形成於固定盤3乜 之第一夾鉗表面37a上。凸物81自固定盤34a之旋轉中心部 位徑向延伸於整體第一夹鉗表面37&上。凸物81界定了第一 夾鉗表面37a上的複數個徑向凹槽82。凸物81與徑向凹槽82 交替排列於第一夾鉗表面3以上。藉此，整體第一夾鉗表面 37a充當具有高摩擦係數的高摩擦部分83。 雖然未圖示，第一夾鉗表面37a塗覆有與第一實施例中相 同之摩擦層。摩擦層堆疊於第一夾鉗表面37a至一定厚度以 完全填充凸物8 1與凹槽82。 根據本結構，由於高摩擦部分83位於整體第一夹鉗表面 3 7a ’碳粉當然固持於第一夹钳表面^化上。即使所纏繞的 皮帶3 1之位置改變，也可防止皮帶3丨滑動。 91551.doc -23 - 1231346 圖1 7展示本發明之第四實施例。 在第四實施例中，皮帶31之接觸表面58a、58b塗覆有摩 擦層63。皮帶3 1之結構與第一實施例中相同。此外，類似 於第一實施例，摩擦層63包含難熔性碳粉。 根據第四實施例，摩擦層63堆疊於皮帶3 1之接觸表面 58a、58b至一定厚度以完全填充皮帶31之接觸表面58a、5此 的不平整處。 當新皮帶3 1通過初級槽輪與二級槽輪間時，摩擦層63介 入皮帶3 1與每一槽輪間。在驅動之初始階段，摩擦層63中 含有之碳粉進入皮帶3 1與每一槽輪間之細長間隙。藉此， 皮帶31與每一槽輪之接觸面積增加。因而，類似於第一實 施例，碳粉充當皮帶3 1之防滑劑。 在第一實施例中，碳粉64用作皮帶31之防滑劑。然而， 本發明不限於該實例。亦可使用其它種類的粉末，諸如碳

So 0 詳言之，石墨粉（graphite powder)(其為碳黑的一種）係可 用的。較佳的，石墨粉應具有5微米至15〇微米的顆粒尺寸。 當結晶粉末用於形成摩擦層時，首先製備液相材料。藉由 將石墨粉與黏合劑及稀釋劑混合獲得液相材料。將液相材 料塗覆至初級槽輪、二級槽輪及皮帶中至少—個上。 黏合劑為用於將石墨粉固定於初級槽輪、二級槽輪或皮 帶之樹脂。考慮到乾燥時間及液相材料之添加數量，該樹 脂應較佳為丙烯酸樹脂或烯烴樹脂。稀釋劑用來使液相材 料之黏度保持在合適值’因而使得易於調整摩擦層之密度 9155l.doc -24- 1231346 與尽度且在塗霜液A日*、L ndb 例為…提…作效率。稀釋… 夂』咖局代表的酯類溶劑； 的酮類溶劑，·以己烷為代表 土基酮為'戈表 表的醇類溶劑。 表的石油類溶劑;…醇為代 -方面的石墨粉與另一方面的勘合 合比例為：2至80重量％之叾| a t ^ ^ 及稀釋劑。 《石墨粉與2㈣重量%之黏合劑 或者’粉末狀氧化辞或顆粒狀二氧切可用作皮帶31之 防滑劑。’然而，碳粉較氧化辞廉價，且在成本方面為有利 的此外石反叙硬度低於二氧化石夕，不易於對槽輪造成裂 紋。考慮到成本及對槽輪的影響，較佳使用碳粉。 在第-實施例中’摩擦層形成於初級槽輪與二級槽輪兩 者上。然#，本發明不限於該實例。摩擦層可僅形成於初 級槽輪與二級槽輪中之-者上。根據該組態，藉由皮帶將 摩擦層中含有之粉末饋送至無摩擦層之另一槽輪。因此， 可於皮帶與兩個槽輪間防止滑動。 實施本發明時，摩擦層可形成於初級槽輪 '二級槽輪及 皮帶三者上。 此外，根據本發明之車輛不限於機車。本發明可相似的 應用於諸如用於在不平地面上運行的具有三或四隻輪子的 ATV(全地形車輛），或應用於雪上汽車（sn〇wm〇bUe)。 熟習此項技術者不難想到額外優點及進行修改。因而， 本發明在其更廣泛態樣中並限於本文圖示及描述之具體細 節及代表實性施例。從而，可在不脫離由附加之申請專利 91551 .doc •25- 1231346 靶圍及其均等物界定之通用發明概念之精神或範疇的情況 下做出各種修改。 4 【圖式簡單說明】 圖1係根據本發明之第一實施例之機車的側視圖，該機車 裝備有皮帶式無段變速裝置； 圖2係根據本發明之第一實施例之動力單元的側視圖，該 動力單元包含一四衝程引擎及該皮帶式無段變速裝置； 圖3係根據本發明之第一實施例之皮帶式無段變速裝置 的橫截面圖； 圖4係用於根據本發明之第一實施例之皮帶式無段變速 裝置之皮帶的側視圖； 圖5係用於根據本發明之第一實施例之皮帶式無段變速 裝置之皮帶的橫載面圖； ' 圖6係沿圖5之F6-F6線載取之橫載面圖； 圖7係示意地展示一摩擦層堆疊於初級槽輪之一夾鉗表 面上之狀態的橫截面圖； 圖8係不意地展示將難熔性粉末固持於初級槽輪之該夹 鉗表面上之狀態的橫載面圖； 圖9係示意地展示難熔性粉末介入初級槽輪之該失鉗表 面與皮帶之一接觸表面間之狀態的橫載面圖； 圖10係按放大比例展示圖8中之所圈部分A之橫截面圖； 圖11係示意地展不將難熔性粉末固持於本發明之第一實 施例t皮帶之接觸表面上之狀態的橫截面圖； 、 圖12係說明本發明之第_實施例中皮帶之傳輸扭矩相對 9155l.doc •26- 1231346 於驅動時間變化的曲線圖； 圖13係根據本發明之第二實施例之皮帶式無段變速裝置 的側視圖，其說明在最大變速齒輪比時皮帶與槽輪之高摩 擦部分之位置關係； 圖14係根據本發明之第二實施例之皮帶式無段變速裝置 的側視圖，其說明在最小變速嵩輪比時皮帶與槽輪之高摩 擦部分之位置關係； 圖1 5係根據本發明之第三實施例之一初級槽輪的側視 圖； 圖1 6係根據本發明之第三實施例之該初級槽輪的橫截面 圖； 圖17係根據本發明之第四實施例之一皮帶之橫截面圖； 圖1 8係說明在一習知皮帶式無段變速裝置中作用於皮帶 之推力與傳輸扭矩之關係的曲線圖； 圖19係說明在習知皮帶式無段變速裝置中作用於皮帶之 推力（一方面）與該皮帶之熱量及傳輸效率（另一方面）之關 係的曲線圖；以及 圖20係展示在該習知皮帶式無段變速裝置中皮帶之傳輸 扭矩相對於驅動時間變化的曲線圖。 【圖式代表符號說明】 1 機車 2 框架 3 轉向頭管 4 主管 91551.doc 一 1231346 4a 前半部分 4b 後半部分 4c 中間部分 5 座位橫擋 6 前叉 7 前輪 8 座位 9 車體外殼 10 後臂托架 11 後臂 12 後輪 13 動力單元 14 引擎 15 皮帶式無段變速裝置 16 曲柄軸箱 17 汽缸 18 曲柄軸 18a 軸頸區 19a，19b 軸承 20 驅動鏈輪 21 從動鏈輪 22 鏈條 23 活塞 24 連桿 91551 doc - 28 - 1231346 25a，25b 曲柄臂 28 變速箱 29 初級槽輪 30 二級槽輪 31 皮帶 32 輸入軸 34a 初級槽輪之固定盤 34b 初級槽輪之滑動盤 35 圓柱形凸台部分 36 初級槽輪之軸環 37a，37b 第一夾钳表面 38 第一皮帶凹槽 39 凸輪盤 40 凸輪表面 41 輥錘 42 輸出軸 45a 二級槽輪之固定盤 45b 二級槽輪之滑動盤 46 二級槽輪之軸環 47 軸套 48 哺合凹槽 49 嚙合銷 51a，51b 第二夾甜表面 52 第二皮帶凹槽 9155l.doc -29 - 1231346 53 彈簧接收器 54 壓縮彈簧 56 樹脂塊 57 耦合構件 58a，58b 接觸表面 59 凹陷部分 60 線 62 凹槽 63 摩擦層 64 碳粉 71 初級槽輪之高摩擦部分 72 二級槽輪之高摩擦部分 73 初級槽輪之機器加工表面部分 74 二級槽輪之機器加工表面部分 81 類肋狀凸物 82 徑向凹槽 83 高摩擦部分 F6 線 LI 第一皮帶凹槽之寬度 L2 第二皮帶凹槽之寬度 A 初始階段扭矩值 B 預定標準扭矩值 C 預設值 91551.doc -30-

Claims (1)

1231346 拾、申請專利範圍： 1. 一種皮帶式無段變速裝置，其包括： 一初級槽輪，其包含—對彼此相對H钳表面’ 及-形成於該等第—夹鉗表面間的第—皮帶凹槽，該初 級槽輪能夠調整該第一皮帶凹槽之寬度； 一二級槽輪’其包含-對彼此相對之第二夾鉗表面， 及-形成於5亥等第二夹鉗表面間的第二皮帶凹槽，該二 級槽輪能夠調整該第二皮帶凹槽之寬度；以及 -皮帶，其環形通過該初級槽輪之第一皮帶凹槽與該 二級槽輪之第二虔帶 槽之間’该皮帶具有被夾在該等 第-夾鉗表面間及該等第二夾钳表面間之接觸表面，該 皮帶將該初級槽輪之-扭矩傳輸至該二級槽輪， 其中作為—增強摩擦力之材料的難雜粉末被固持 於該初級槽輪之該等第-夾甜表面、該二級槽輪之該等 第一夹甜表面及該皮帶之該等接觸表面中至少—表面 上。 2· 士申a專利|&圍第i項之皮帶式無段變速裝置，其中該 初級槽輪之該等第-夹鉗表面與該二級槽輪之該等第 夹鉗表面具有固持該粉末之複數個凹陷部分。 3· 士：明專利乾圍第1項之皮帶式無段變速裝置，其中該 皮T之該等接觸表面具有固持該粉末之複數個凹 分。 (，申請專利範圍第⑴項中任_項之皮帶式無段變速 波置〃中边粉末為碳、氧化鋅與二氧化矽卡一者之粉 9l55l.doc 1231346 末。 如申請專利範1SS1項之皮帶式無段變速裝置，其中該 粉末具有如此之特徵，使得當該皮帶被夾於該等第—: 钳表面之間及該等第：夾钳表面之間時，該粉末難為藉 由該皮帶之該等接觸表面與該等第一及第二夹鉗表面 間之摩擦而産生之熱量所熔化。 如申請專利範圍第!項之皮帶式無段變速裝置，其中該 粉末具有低於該初級槽輪之該等第—失钳表面及該二 、’及槽輪之该荨第二夾甜表面之硬度。 如申請專利範圍第i項之皮帶式無段變速裝置，其中該 皮帶包含具有該等接觸表面之複數個樹脂塊，以及環形 _合遠等樹脂塊之一耗合構件。 如申請專利範圍第7項之皮帶式無段變速裝置，其中以 聚醯胺樹脂用作該等樹脂塊之基質且將碳纖維或芳族 聚醯胺纖維混合於該基質中作為加固材料。 一種皮帶式無段變速裝置，其包括·· -初級槽輪，其包含—對彼此㈣之第_夾甜表面， 及-形成於該等第一夹钳表面間的第一皮帶凹槽，該初 級槽輪能夠調整該第一皮帶凹槽之寬度· -二級槽輪’其包含—對彼此相對之第二夹甜表面， 及-形成於該等第二夾鉗表面間的第二皮帶凹槽，該二 級槽輪能夠調整該第二皮帶凹槽之寬度；以及 -皮帶，其環形通過該初級槽輪之第一皮帶凹槽及該 二級槽輪之第二皮帶*凹揭夕鬥 反T凹钇之間，該皮帶具有被夾在該等 9155 l.doc 1231346 ίο 11. 12. 13. 14. 第夹鉗表面間及該等第二夾鉗表面間之接觸表面，該 皮帶將該初級槽輪之一扭矩傳輸至該二級槽輪， 其中一包含難熔性粉末之摩擦層被堆疊於該初級槽 輪之該等第一夾鉗表面、該二級槽輪之該等第二夹鉗表 面及。亥皮γ之该專接觸表面中至少一表面上。 如申請專利範圍第9項之皮帶式無段變速裝置，其中該 初級槽輪之該等第一夾鉗表面及該二級槽輪之該等第 一夾鉗表面具有固持該粉末之複數個凹陷部分。 如申請專利範圍第10項之皮帶式無段變速裝置，其中該 皮帶之該等接觸表面具有固持該粉末之複數個凹陷部 分。 :申請專利範圍第9項之皮帶式無段變速裝置，其中該 畚末具有如此之特徵’使得當該皮帶被夹於該等第一夹 鉗表面之間及該等第二夾鉗表面之間時，該粉末難為藉 由該皮帶之該等接觸表面與該等第一及第二失甜表面 間之摩擦而產生之熱量所熔化。 =申請專利範圍第9至12項中任_項之皮帶式無段變速 凌置，其中邊摩擦層係藉由將碳、氧化鋅與二氧化矽中 -者塗覆於該初級槽輪之該等第一夹鉗表面、該二級槽 輪之该等第二夾钳表面及該皮帶之該等接觸表面中至 ^ 表面上而形成。 ^申請專利範圍第9至12項中任_項之皮帶式無段變速 旋置’其中該摩擦層係藉由將一黏合劑混合於碳黑粉末 而得到的材料塗覆至該初級槽輪之該等第一夾鉗表 91551.doc 1231346 面、該二級槽輪之該等第二夾鉗表面及該皮帶之該等接 觸表面中至少一表面上而形成。 15·如申請專利範圍第9項之皮帶式無段變速裝置，其中經 過一段預定驅動時㈣，至少部分的該摩擦層被移除， 且包含於該摩擦層中之該粉末的剩餘部分被固持於該 初級槽輪之該等第-夹鉗表面、該二級槽輪之該等第二 夾鉗表面及該皮帶之該等接觸表面中至少一表面上。 16·如申請專利範圍第9項之皮帶式無段變速裝置，其中該 皮V包含具有該等接觸表面之複數個樹脂塊，及環形耦 合該等樹脂塊之一耦合構件，且 其中以聚酿胺樹脂用作該等樹脂塊之基質，並將碳纖 維或芳族聚醯胺纖維混合於該基質中作為加固材料。 17·種用於一無段式變速裝置之槽輪，其包括： 夾住一皮帶之一對夾鉗表面；及 包含難熔性粉末之一摩擦層，該摩擦層係堆疊於各個 該等夹鉗表面上。 18.如申凊專利範圍第17項之用於無段式變速裝置之槽 輪’其中該等夹鉗表面具有固持該粉末之複數個凹陷部 分0 ^如甲h專利範圍第17或18項之用於無段式變速裝遭 槽輪’其中該摩擦層係藉由將—黏合劑混合於碳黑彩 而得到的材料塗覆至該等失鉗表面而形成。 20.如申請專利範圍第17項之用於無段式變速裂置戈 輪’其中該粉末具有如此之特徵，使得#該皮帶^ 9l551.doc -4- 1231346 21, 22. 23. 24. 25. 26. 5亥等失甜表面之間時，該粉末難為藉由該皮帶與該等夾 甜表面間之摩擦而産生之熱量所熔化。 如申請專利範圍第17或2〇項之用於無段式變速裝置之 槽輪’其中該粉末具有低於該等夾鉗表面之硬度。 — 種用於無段式變速裝置之皮帶，其環形通過一初級槽、 輪/、 一級槽輪間且將該初級槽輪之一扭矩傳輸至該 第二槽輪，其包括： 由各個該等槽輪夾住之一接觸表面；及 _ 堆疊於該接觸表面上且包含難熔性粉末之一摩擦層。-種用於無段式變速裝置之皮帶，其環形通過一金屬初 級槽輪與一金屬二級槽輪間且將該初級槽輪之一扭矩 傳輸至該第二槽輪，其包括： 各具有由該初級槽輪與該二級槽輪夾住之一接觸表 面的複數個樹脂塊； 環幵合該等樹脂塊之一輕合構件；及 堆豎於該接觸表面上且包含難熔性粉末之一摩擦層。_ 如申睛專利範圍第22或23項之甩於無段式變速裝置之 皮f，其中該摩擦層係藉由將一黏合劑混合於碳黑粉末 _ 而得到的材料塗覆至該接觸表面而形成。 如申凊專利範圍第22或23項之用於無段式變速裝置之 皮T，其中該粉末具有如此之特徵從而難為藉由一方面 的忒接觸表面與另一方面的該初級槽輪及該二級槽輪 · 間之摩擦産生之熱量所熔化。 如申明專利範圍第22或23項之用於無段式變速裝置之 91551.doc 1231346 皮帶，其中該接觸表面具有複數個固 分。 守该粉末之凹陷部 27. -種車輛，其包括·· 一框架；及 -安裝於該框架上之皮帶式無段變迷裝置， 其中該皮帶式無段變速裝置包括： 一初級槽輪，其包含一對彼此相對之第— 及-形成於該等第一夹鉗表面間 -夾鉗表面’ 級槽輪能夠調整該第—皮帶凹槽之寬度皮帶凹槽，該初 一一級槽輪，其包含一對彼 反此相對之第二夾 及一形成於該等第二夾钳表面間的第 /甜表面 級槽輪能夠調整該第二皮帶凹槽之寬度贳凹槽’該二 皮▼，其環形通過該初級槽輪 二級槽輪之第1〜诚 輪之第-皮帶凹槽與該 第一夹鉗表面間及該等第1鉗/1有被夹在該等 寸乐一爽鉗表面間之接 皮帶將該初級槽輪之一扭矩傳 ^ _ 矩得輸至該二級槽輪，及 難溶性粉末，作為增強摩擦力之材料，其被固持於令 初級槽輪之該等第一夾鉗表 ' 叫4 一級槽輪之該等 夹钳表面及該皮帶之該等接觸表面中至少一 28. 如申請專利範圍第27項之 、 。 其中該初級槽輪藉由傳 輸自一驅動源之動力而驅動， i孩一級槽輪與一運彳千鱼 體聯鎖以使其運行。 建订車 29. 如申請專利範圍第”項之車輛 转辦Μ〜^ ，、甲垓杨末具有如此之 寺效，使仔§該皮帶被夾於_ …亥荨第一夾鉗表面之間及該 1231346 等第二夾鉗表面之間時，該粉末難為藉由該皮帶之該等 接觸表面與該等第一及第二夾鉗表面間之摩擦而産生 之熱量所熔化。 91551.doc