專利名稱：無級變速器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的領域總體上涉及變速器，尤其涉及無級變速器(CVT)。
背景技術：
這里公開的CVT實施例可使用在任意需要調節(jié)輸入速度相對于 輸出速度的比的機械、裝置、車輛等中。自行車的傳動系通常由連接 到用于驅動曲軸的曲柄的踏板組成，所述曲軸接收在自行車架部件內 并由自行車架部件支撐。所述曲軸連接到鏈輪上，該鏈輪通過鏈條向 自行車后輪傳遞動力。后輪的嵌齒從鏈條接收動力，該嵌齒適于與驅
動自行車后輪的后輪轂連接。 一些自行車設有內齒輪后輪轂，其布置 有從嵌齒(cog)接收動力并驅動后輪的一組齒輪。在某些應用中，自 行車在后輪轂上設有CVT以驅動后輪。
但是，存在無法滿足將CVT通過自行車架部件接收和支撐在后 輪或后輪轂前方位置的需要。本文所公開的CVT實施例解決了這個 需要以及無級變速器領域內的其它需要。

發(fā)明內容
本文所公開的系統和方法具有幾個特征，這幾個特征中沒有一個 單個就可達到所有期望的需要。在不限制由所附權利要求限定的范圍 的情況下，現在簡要描述本發(fā)明特定實施例的更突出的特征。在考慮 了該說明之后，尤其是在閱讀了標題為"具體實施方式
"的部分之后， 人們可理解所述系統和方法的特征是如何提供超越相應傳統系統和方法的幾個優(yōu)點的。
本發(fā)明的一方面涉及一種自行車，其具有多個自行車架部件、可 操作地連接到所述自行車的一個或多個曲柄上的曲軸、以及與所述曲
軸同軸連接并且繞著該曲軸同軸安裝的無級變速器(CVT)。
本發(fā)明的另 一方面涉及一種自行車，其具有連接到可旋轉行星齒 輪組行星架的曲軸、和連接到所述行星架的多個行星齒輪。齒圈連接 到所述行星齒輪且在轉動上被限制，其中所述行星齒輪上連接有太陽 齒輪。笫一牽引環(huán)可操作地連接到所述太陽齒輪，多個牽引行星件連 接到所述牽引環(huán)。第二牽引環(huán)連接到所述牽引行星件。動力依次從所 述曲軸傳遞到所述行星齒輪組行星架、所述行星齒輪、所述太陽齒輪、 所述第一牽引環(huán)、所述牽引行星件和所述第二牽引環(huán)。在另一實施例 中，所述曲軸還連接到適于軸向地和徑向地支撐所述牽引行星件的保 持架，以向所述牽引行星件傳遞動力。
本發(fā)明的另一方面涉及一種自行車變速器，其具有構造為用于連 接到自行車的曲軸并且繞所述曲軸同軸地安裝的行星齒輪組。所述自 行車變速器還可具有連接到構造成用于繞所述曲軸同軸安裝的所述行 星齒輪組的無級變換器。
本發(fā)明的再一方面用于促動傳動比調節(jié)的換檔螺釘和換檔銷轂。 在另一方面，本發(fā)明涉及用于在調節(jié)傳動比時致動惰輪或牽引恒星件 的軸向平移的裝置。在一個實施例中，所述牽引恒星件致動裝置包括 構造成與樞轉臂的凸輪表面接觸的多個凸輪滾子。本發(fā)明的另一方面 包括具有便于所述牽引恒星件軸向平移的一體凸輪表面的樞轉臂。
本發(fā)明的一方面涉及用于變速器的保持架。所述保持架具有用于 接合變速器殼體的相應花鍵的多個花鍵。所述保持架還可具有帶斜滾 子反作用表面的多個槽。


圖1為自行車架上使用的無級變速器(CVT)的橫截面圖； 圖2為自行車架上使用的CVT的另一實施例的橫截面圖；圖3為可尤其使用在自行車架(例如，底部支架)上的CVT的 再一實施例的透視圖4A為圖3中變速器的透視剖視圖4B為圖3中變速器的橫截面圖4C為圖3中變速器的某些組件和部件的局部分解圖4D為圖3中變速器的某些組件和部件的局部分解圖5為圖3中變速器的殼體的某些部件的透視局部分解圖6A為可與圖3中變速器一起使用的行星齒輪組行星架的透視
圖6B為圖6A中行星齒輪組行星架的側視圖； 圖7A為可與圖3中變速器一起使用的保持架的透視圖； 圖7B為圖7A中保持架組件的透視圖； 圖7C為圖7B中保持架組件的第二透視圖； 圖8A為可與圖3中變速器一起使用的行星樞轉臂組件的透視圖； 圖8B為圖8A中行星樞轉臂組件的橫截面圖； 圖9為可與圖3中變速器一起使用的牽引環(huán)和夾緊力產生組件的 透視圖IOA為可與圖3中變速器一起使用的輸入驅動器的透視圖IOB為圖10A中輸入驅動器的另一透視圖IOC為圖10A中輸入驅動器的橫截面圖IOD為可與圖3中變速器一起使用的輸出驅動器的透視圖10E為可與圖3中變速器一起使用的輸出驅動器的另一透視
圖IOF為圖10D中輸出驅動器的橫截面圖； 圖11A為可與圖3中變速器的換檔致動器一起使用的換檔螺栓的 透視圖IIB為圖11A中換檔螺栓的橫截面圖12A為可與圖3中變速器的換檔致動器一起使用的換檔銷轂的 透視圖；圖12B為圖12A中換檔銷轂的橫截面圖13A為圖4B的詳細視圖，示出了可與圖3中變速器一起使用
的牽引恒星件致動裝置；
圖13B為圖13A中牽引恒星件致動裝置的透視圖； 圖13C為圖13B中牽引恒星件致動裝置的側視圖； 圖13D為圖13B中牽引恒星件致動裝置的分解圖； 圖14A為圖3中CVT的特定部件的透視圖，示出了 CVT的換檔
致動器；
圖14B為圖14A中所示特定部件的第二透視圖； 圖14C為圖14A中所示部件的橫截面圖。
具體實施例方式
現在詳細參考本發(fā)明的具體實施例(示例性實施例)，在附圖中示 出了其實例。只要可能，就在所有附圖中使用相同的附圖標記來指代 相同或相似的部分(部件)。
本文描述的CVT實施例總體上涉及美國專利No. 6241636、 6419608、 6689012和7011600中描述的那些類型。這些專利中每個的 全部內容都通過參考包含于此。另外，美國專利申請10/788,736 (現 為美國專利701600 )中包含為本申請要求優(yōu)先權的臨時申請的附錄A。 于2006年10月3日提交的美國專利申請11/543,311的內容通過參考 包含于此。
現在參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中相同的附圖標記始 終指代相同的部件。因為本說明書中使用的術語連同本發(fā)明具體實施 例的詳細描述一起使用，所以其并不簡單地以任何受限制或約束的方 式進行解釋。另外，本發(fā)明的實施例可包括幾個新穎的特征，這幾個
特征沒有一個單個就達到所有期望的需要，或者沒有一個單個是實現 這里所述本發(fā)明所必需的。
如本文所使用的，術語"操作地連接"、"可操作地連接"等指的是 部件之間的關系(機械的、聯接、聯結等)，由此一個部件的操作導致
10第二部件的相應、跟隨或同時的操作或致動。注意，在使用所述術語 描述發(fā)明實施例時，通常描述連接或聯接部件的具體結構或機構。但 是，除非以其它方式具體說明，否則當只用一個所述術語時，該術語 表示實際的連接或聯接可采用多種形式，在某些情形下對本領域的普 通技術人員是顯而易見的。
為說明起見，這里使用術語"徑向"表示垂直于變速器或變換器的 縱軸線的方向或位置。這里使用的術語"軸向"指的是沿著平行于變速 器或變換器主軸線或縱軸線的軸線的方向或位置。為清楚和簡便起見， 有時相同的組件標記相同。
圖l示出了自行車變速器100的一個實施例，其安裝在自行車架 102內，而不是安裝在自行車后輪轂(未示出)上。所示實施例將變 速器的支撐結構104整合進自行車架102中。變速器100的主要組件 包括變換器106、行星齒輪組IIO和支撐結構104。所示實施例的行星 齒輪組110包括中心太陽齒輪112、繞太陽齒輪112運行的一組行星 齒輪114、以及環(huán)繞該組行星齒輪114的齒圏116。圖1中，虛線圓用 于更好地示出齒圏116的位置，在所示實施例中，所述齒圏116與支 撐結構104形成一體。每個行星齒輪114都繞著各自的行星軸118旋 轉，行星架120支撐行星軸118。在圖1的具體實施例中，行星齒輪 114為復合行星齒輪。
如美國專利7，011 ，600所述實施例中描述的，所示實施例的變換器 106包括輸入環(huán)124、輸出環(huán)126、以及與輸入環(huán)124和輸出環(huán)126并 位于其間的一組行星球130。行星球130之間設有與其接觸的惰輪132， 該惰輪132類似于行星齒輪組110的太陽齒輪112。變換器106如美 國專利7，011，600中所示和所述地操作。
自行車的曲柄140提供輸入至行星架120的扭矩。行星架120使 行星齒輪114繞著太陽齒輪112轉動。齒圏116是固定的，行星齒輪 114驅動太陽齒輪112。齒圏116是固定的，行星齒輪114驅動太陽齒 輪112。行星架120連接到變換器106的保持架142。太陽齒輪112通 過凸輪加載器144、 一組軸承146和斜坡148連接到輸入環(huán)124，其中斜坡148產生與所施扭矩量成比例的軸向力，但是還可使用美國專利 7，011，600中所述的或者公知的或者前面公開里面所述的軸向力產生 機構。因此，在所示實施例中，扭矩通過輸入環(huán)124從太陽齒輪112 和通過保持架142從行星架120施加到變換器106上。變換器106獲 得兩個扭矩輸入之和，改變至輸出環(huán)126的輸出速度，并通過輸出鏈 輪150輸出。所示實施例包括反作用產生的軸向力的可選反作用軸套 152、以及反作用產生的推力的推力軸承154，以將輸入環(huán)124和輸出 環(huán)126夾緊到行星球130上。
在圖2所示的實施例中，所示第二實施例也利用行星齒輪組110 作為變換器106的輸入。在該實施例中，扭矩也從曲柄140施加到行 星架120上，并通過太陽齒輪112輸出。但是，在該實施例中，行星 架不連接到保持架142上，因此，扭矩只通過輸入環(huán)124輸入到變換 器106，而保持架142固定到車架102上。
現在參考圖3-13D描述可選的變速器300。變速器300可使用類 似于上面參考變速器100的實施例所述的那些組件。但是，使用相似 或相同組件并非必定給實施例(或實施例的方面)帶來與前述實施例 任何相應的特征。
圖3為變速器300的透視圖。在一個實施例中(例如，在自行車 應用中)，動力可通過曲柄350提供給變速器300，并且動力可通過鏈 輪348從變速器300輸出。變速器300可包括中心轂殼390，其沿著 端蓋302和346形成用于變速器300大多數組件的殼體345。在一個 實施例中，殼體345可構造在自行車架上，例如在自行車的底部支架 上。但是，變速器300可使用在需要調節(jié)輸入速度相對于輸出速度的 比的任意機械或車輛中。即，盡管這里參考自行車應用描述了變速器 的各種實施式和特征，但是本領域的技術人員可容易地認識到變速器 300及其特征的修改，其可利用在使用變速器調節(jié)輸入輸出速度比的 任意車輛、機械或裝置中。
現在參考圖4A-4D，現在描述變速器300的特定裝配和組件的 具體實施例。在一個實施例中，變速器300可包括一對位于輸入牽引環(huán)330與輸出牽引環(huán)336之間的一組行星樞轉臂組件410。行星樞轉 臂410可包括與輸入牽引環(huán)330、輸出牽引環(huán)336和牽引恒星件333 接觸的一系列牽引行星件332。變速器300可包括用于可操作地驅動 輸入牽引環(huán)330的輸入驅動器326。輸出牽引環(huán)336構造成可操作地 驅動輸出驅動器340。優(yōu)選地，變速器300包括位于輸入驅動器326 與牽引環(huán)330之間的輸入負載凸輪328。優(yōu)選地，變速器還包括位于 輸出牽引環(huán)336與輸出驅動器340之間的輸出負載凸輪338。在所示 實施例中，保持回356提供了支撐和導向行星樞轉臂組件410，并且 給變速器300提供硬度和/或剛度。應當注意，在不脫離本發(fā)明范圍的 情況下，可增加或減少前面敘述的變速器300的組件，列舉的部件可 組合在一起，并繼續(xù)執(zhí)行它們的預定功能。
曲柄350連接成向曲軸或中心軸360提供扭矩，其中中心軸360 通常位于殼體345內，并由軸承395支撐在殼體345內。中心軸360 還可構造成給變速器300的特定組件提供徑向和軸向支撐。為描述起 見，中心軸360限定了變速器300的縱向軸線，該縱向軸線用作描述 變速器300其它組件的位置和/或運動的參考點。如這里所使用的，術 語"軸向"、"軸向地"、"側向"、"側向地"指的是與由中心軸360限定 的縱向軸線同軸或平行的位置或方向。術語"徑向"和"徑向地"指的是 從縱向軸線垂直延伸的位置或方向。
在一個實施例中，曲軸350通過中心軸360連接到第一級行星組。 第一級行星齒輪組包括太陽齒輪312、復合行星齒輪310、行星架320 和齒圏316。中心軸360連接到齒圏316上。行星架320構造成在行 星齒輪軸318上接收和支撐復合行星齒輪310。在一個實施例中，行 星架320可旋轉地和軸向地固定，可為殼體345的一部分(或連接到 殼體345 )。
齒圈316驅動復合行星齒輪310，該復合行星齒輪310繞太陽齒 輪312運動并驅動太陽齒輪312。輸入驅動器326連接到太陽齒輪312 上并從其接收扭矩。輸入驅動器326通過輸入負載凸輪328向輸出牽 引環(huán)330傳遞扭矩，輸出牽引環(huán)330將扭矩傳遞到行星樞轉臂組件410。輸出驅動器340通過輸出牽引環(huán)340和輸出負載凸輪338從行星 樞轉臂組件410接收扭矩。輸出驅動器340連接到鏈輪348并向其傳 遞扭矩。雖然在該實施例中使用鏈輪，但是變速器300的其它實施例 可使用滑輪、飛輪、嵌齒等。
在某些實施例中，輸入牽引環(huán)330和輸出牽引環(huán)340基本上相類 似。牽引環(huán)330、 340優(yōu)選包括用于通過與牽引行星件332的摩擦或水 彈動力傳遞扭矩的牽引表面。在某些實施例中，牽引環(huán)330、 340可包 括形成負載凸輪組件一部分的斜坡(見圖10)。牽引環(huán)330、 340的牽 引表面可從垂直傾斜成約45度，在該情形下所述牽引表面稱為徑向延 伸的平面。
保持架356包括輸入保持架352和輸出保持架354(見圖7A-7C ), 并且該保持架356環(huán)繞和支撐行星樞轉臂組件410，如圖4A-4D中所 示。行星樞轉臂組件410可包括牽引行星件332。牽引行星件332與 牽引恒星件333接觸并由其徑向地支撐。圖9中示出了典型的行星樞 轉臂組件410。牽引恒星件333可為大致圓柱形管。在某些實施例中， 牽引恒星件333具有大致一致的外徑，但是在其它實施例中，外徑是 不一致的。其外徑可為中心部分小于端部，或者中心部分大端部小。 在其它實施例中，外徑一端比另一端大，并且在兩端之間可依賴于換 檔速度和扭矩需求線性地或非線性地變化。
行星樞轉臂組件410可具有樞轉臂380，其可操作地連接到牽引 恒星件致動裝置382 (見圖4B和13A-13D)。如下面所進一步討論的， 牽引恒星件致動裝置382可用于在調節(jié)變速器300的速比時軸向地平 移牽引恒星件333。樞轉臂380可通過轂銷指部376 (見圖13A)和換 檔銷(未示出)連接到換檔銷轂374。換檔銷轂374可用來響應于換 檔輸入致動行星樞轉臂組件410。下面參考圖11A-12B進一步描述變 速器的換檔和其速比的調節(jié)。
為了解決CVT 300的移動部件與固定部件之間的軸向反作用力， 并在其間提供滾動接觸，可在CVT300的輸入端和輸出端中的一個或 兩個上設置推力軸承。在輸入側，通常指的是中心軸360連接到齒圏316的區(qū)域，固定第一級行星架320與輸入驅動器326之間設有輸入 推力軸承。在圖4所示的實施例中，輸入推力軸承包括接收和支撐在 行星架320的凹槽內的輸入軸承座圏322。輸入推力軸承還具有可由 滾子固定器定位和支撐的一組滾子324。滾子324可為球、桶狀滾柱、 非對稱滾子或任何其它類型的滾子。在一個實施例中，輸入驅動器326 設有一體的軸承座圏，其可與滾子324和輸入軸承座圏322共同形成 輸入推力軸承。
在輸出側，通常指的是輸出驅動器340所在的區(qū)域，輸出驅動器 340與端蓋346之間可設有輸出推力軸承，其中端蓋346可具有用于 接收和支撐輸出軸承座圏344的凹槽。因此，在該實施例中，端蓋346 有助于反作用變速器300中產生的軸向力。軸承座圏322、 344可由各 咱軸承座圈材料制成，例如鋼、軸承鋼、陶瓷或任何其它適于軸承座 圏的材料。輸出推力軸承包括定位和支撐在滾子固定器中的一組滾子 342。在一個實施例中，輸出驅動器340可具有一體的軸承座圏，其與 輸出軸承座圏344和滾子342協同操作以形成輸出推力軸承。
現在參考圖5，在一個實施例中，殼體345包括中心轂殼390、輸 入端蓋302和輸出端蓋346。在一個實施例中，端蓋302、 346通過緊 固件(未示出)固定到中心轂殼390上；但是，端蓋302、 346還可螺 接或以其它方式連接到中心轂殼390上。中心轂殼390可設有與轂殼 390內側一體形成的內花鍵390，以與保持架356的配套花鍵925相接 合。端蓋302、 346通常為平面盤，但是其中的一個或兩個可具有彎曲 的形狀或其它構造。如圖5中所示，端蓋346可設有適于接收和支撐 軸承座圏344的凹槽1405。端蓋302、 346的中心孔可適于接收軸承 395，用以提供相對于變速器300的其它組件的定位和滾動接觸。端蓋 302、 346可由例如鋁、鈦、鋼、高強度熱塑性塑料或熱固性塑料制成。 依賴于實施方式，端蓋302和346優(yōu)選由適于提供變速器300的剛度 和硬度、以及在操作期間反作用變速器300中產生的軸向力的材料制 成。
現在參考圖6A-6B，可通過加工或形成為整體式工件使第一級行星架320適于能夠軸向地和徑向地支撐復合行星齒輪310。行星架320 包括適于固定和接收行星軸318的鉆孔605。行星架320可包括與行 星架320 —體形成的用于接收復合行星齒輪310的腔610和615。行 星架320的中心孔320可構造成接收軸承396，該軸承396用于定位 輸入驅動器326并給其提供滾動接觸面(例如，見圖4B)。如前所述， 在某些實施例中，行星架320可構造成形成殼體345的一部分和/或接 收和支撐軸承座圏322。
參考圖7A-7C，保持架356可具有兩半，輸入保持架半邊352和 輸入保持架半邊354。在一個實施例中，保持架半邊352、 354基本類 似。因此，保持架半邊352、 354可互換。在某些實施例中，保持架 356的形狀制成給樞轉臂380提供固定的反作用支撐結構；即，徑向 保持架356構造成當在變速器換檔期間樞轉臂380繞著牽引行星件 332徑向向內和向外地樞轉時，給樞轉臂380 (從而，牽引行星件軸 334)提供角度校正(繞著中心軸360的縱向軸線)。
在一個實施例中，保持架356的槽915通過與斜滾1220接觸沿著 斜面910導向行星樞轉臂組件410。當行星樞轉臂組件410在調整CVT 300的傳動比期間在槽915中樞轉或傾斜時，斜面910提供斜滾1220 的反作用面。在某些實施例中，保持架352、 354的相應槽相對于彼此 沿角度方向稍稍錯開，以減小對換檔的潛在危害，例如，可由牽引行 星件軸334 (見圖9A)的傾斜(相對于橫向軸線)引起的。
現在參考圖8A和8B,在一個實施例中，行星樞轉臂組件410可 包括牽引行星件332、牽引行星件軸334和具有槽形鉸點1210的樞轉 臂380。行星樞轉臂組件410還可包括斜滾1220，其為連接到樞轉臂 各端的滾動部件，提供牽引行星件軸334沿著輸入保持架352和輸出 保持架354的斜面910的滾動接觸。行星樞轉臂組件410可包括軸承 374。斜滾1220和軸承374可通過牽引行星件軸334支撐。牽引行星 件軸334穿過形成在樞轉臂380徑向外端的孔。
在一個實施例中，樞轉臂380加工有適于響應換檔機構輸入而軸 向平移牽引恒星件333的曲度。樞轉臂380可設有凸輪表面1230。如
16下面參考圖13A-13D所進一步描述的，凸輪表面1230的曲度可構造 成在改變傳動比期間產生牽引恒星件333所需的軸向平移。
牽引行星件軸334可為延伸通過形成于牽引行星件332中心的也 的大致圓柱形軸。在某些實施例中，牽引行星件軸334通過滾針軸承 或徑向軸承與牽引行星件332中的孔的表面接觸，其中所述軸承與牽 引行星件軸334上的牽引行星件332對齊。牽引行星件軸334延伸超 過牽引行星件332上所述孔結束的一側，使得樞轉臂380可在牽引行 星件332的位置實施換檔。在牽引行星件軸334延伸超過牽引行星件 332邊緣的地方，其連接到樞轉臂380的徑向外端。牽引行星件軸334 穿過形成在樞轉臂380徑向外端內的孔。
在各種實施例中，牽引行星件332與牽引行星件軸334之間的界 面可為其它專利或公開中描述的任意軸承。在某些實施例中，牽引行 星件332固定到行星軸334上并與其一起旋轉。在圖8A的實施例中， 軸承374位于牽引行星件軸332與樞轉臂380之間，使得作用在牽引 行星件軸332上的橫向力受樞轉臂380以及可選的保持架356的反作 用。在某些這種實施例中，軸承374可為徑向軸承(滾珠軸承或滾針 軸承)、軸頸軸承或任何其它類型的軸承或適當的機構。
通常，牽引式變速器使用夾緊機構來防止在傳遞一定的扭矩水平 時牽引行星件332與牽引環(huán)330、 336之間的滑移。提供夾緊機構在這 里有時稱為產生軸向力，或者提供軸向力發(fā)生器。參考圖4A-4D和9， 現在描述可與變速器300 —起使用的夾緊力產生機構。
如上面參考圖4A-4D所述，變速器300的一些實施例優(yōu)選包括輸 入負載凸輪328和/或輸出負載凸輪338。下面負載凸輪700的同樣地 適用于兩個負載凸輪328、 338。在一個實施例中，負載凸輪700包括 負載凸輪滾子705和斜坡710，其可與牽引環(huán)如輸入牽引環(huán)330或輸 出牽引環(huán)336 —體地形成。滾子705可支撐和定位在適當的滾子固定 器中，例如滾子固定哭喊720。在某些實施例中，牽引環(huán)330、 340可 包括大約16個斜坡，每個斜坡710具有約IO度的傾斜。在特定實施 例中，斜坡710為螺旋狀，并在160度的跨度上具有約為55-66mm的導程。輸入負載凸輪328包括滾子327和與輸入牽引環(huán)330 —體的斜 坡，輸出負載凸輪組件338包括滾子337和與輸出牽引環(huán)336 —體的 斜坡。滾子705、 327、 337可為球形、圓柱形、桶形、非對稱的或其 它適于給定應用的形狀。
在某些實施例中，斜坡710設在固定于輸入驅動器326或輸入牽 引環(huán)330的環(huán)上；可選擇地，各輸入驅動器326和輸入牽引環(huán)可配備 有帶有斜坡710的環(huán)。在某些實施例中，當輸入牽引環(huán)330上建有斜 坡1610時，有效地使輸入牽引環(huán)330和負載凸輪328組件為一體單元， 且滾子705和滾子固定器720形成為不同的組件。
在變速器300運行期間，第一級行星齒輪312向輸入驅動器326 傳遞扭矩。輸入驅動器326通過斜坡710將扭矩傳遞給輸入牽引環(huán) 330，其中所述斜坡710可與輸入牽引環(huán)330為一體的。當輸入驅動器 326放置時，斜坡710致動滾子705，借此向上供斜坡710。滾子705 楔入斜坡705與輸入驅動器326表面之間受到擠壓，并通過斜坡705 將扭矩和軸向力從輸入驅動器326傳遞到輸入牽引環(huán)330。然后，所 述軸向力將牽引行星件332夾在輸入牽引環(huán)330、輸出牽引環(huán)336和 牽引恒星件333之間。
現在參考圖IOA-IOC，輸入驅動器326可為具有中心孔554的大 致圓形板552，中心孔554適于通過花鍵或其它固定裝置接合太陽齒 輪312。輸入驅動器326包括與負載凸輪滾子327接合的表面556。表 面556可為平面或可具有負載凸輪斜坡，例如輸入牽引環(huán)330上所示 的斜坡(例如，見圖4B和9)。在一個實施例中，輸入驅動器326包 括與輸入軸承座圏322和滾子324相配合的軸承座圏558，以在固定能。
現在參考圖IOD-IOF，輸出驅動器340可為具有帶凸緣562的中 心孔的大致圓形板560,所述凸緣562適于接收軸承395和與例如鏈 輪348接合。在另一實施例中，凸緣562適于接收定位和支撐輸出端 蓋346的軸承391。輸出驅動器340包括構造成接合負栽凸輪滾子337的表面564。表面546可為平面的或者可具有負栽斜坡，例如輸出牽引環(huán)336上所示的斜坡(但是并未加附圖標記)。在一個實施例中，輸出驅動器340包括與輸出軸承座圏334和滾子342相配合的軸承座圏566,以提供上面參考輸入驅動器326所述的推力軸承的功能。軸承座圏566位于輸出驅動器326上與具有表面564 —側相對的一側上。
現在參考圖11A-12B，可使用換檔螺釘370和換檔銷轂374調節(jié)變速器300的傳動比。在一個實施例中，可使用換檔輪375驅動換檔螺釘370。例如，換檔輪375可為適于由線性致動器如線纜或鏈條(未示出)致動的滑輪或復合齒輪。殼體345可恰當地適于允許線性致動器接近換檔輪375。
換檔銷轂374通過換檔銷(未示出)連接到樞轉臂380上，所述換檔銷安裝在指部376和樞轉臂380的換檔銷孔1212內(見圖8A-8B)。指部376構造成安裝在樞轉臂380的槽1280內。在一個實施例中，換檔銷轂374設有螺紋端580，以允許換檔螺釘370通過換檔螺釘370相應的換檔螺紋1005致動換檔銷轂374。
換檔螺釘370可與中心軸360同軸地安裝，并可繞其旋轉。在一個實施例中，換檔螺釘370可通過太陽齒輪312和齒圏316軸向地限定。換檔螺釘370與太陽齒輪312和齒圏316之間可分別設有適當的推力軸承(例如，見圖4B)。在一個實施例中，換檔螺釘370包括適于連接到換檔輪375的換檔螺釘凸緣1010。
為調節(jié)變速器300的傳動比，換檔輸入通過線性致動器(鏈條、線纜等)提供給換檔輪375，該換檔輪375轉動換檔螺釘370。換檔螺紋1005與換檔銷轂螺紋580嚙合，并且由于在換檔銷轂374被在轉動上限制時，換檔螺釘370被軸向地限定，所以換檔螺釘370使得換檔銷轂374軸向地移動。換檔銷轂374的軸向平移使得樞轉臂380在連接到換檔銷轂指部376和樞轉臂380的樞轉銷(未示出)上樞轉。樞轉臂380繞著行星332的中心樞轉。因為樞轉臂380連接到牽引行星件軸334上，所以樞轉臂380的樞轉引起牽引行星件軸334徑向向內或向外地傾斜，導致改變牽引行星件332分別與輸入牽引環(huán)330和輸
19出牽引環(huán)336之間的相對接觸點。這改變了牽引行星件332與牽引環(huán)330、 336之間的相對接觸點，導致變速器300的傳動比變化。
在某些實施例中，優(yōu)選當樞轉臂380傾斜牽引行星件軸334時，牽引恒星件333軸向地平穩(wěn)。牽引恒星件333的平移可通過牽引恒星件致動裝置382完成，在一個實施例中，牽引恒星件致動裝置382位于牽引恒星件333與樞轉臂380之間。在一個實施例中，牽引恒星件致動裝置382包括適于接合樞轉臂380的凸輪表面1230的凸輪滾子1805。凸輪滾子1805可支撐和定位在具有支撐延伸1812的凸輪滾子支撐環(huán)1810上。為了反作用和傳遞軸向力，在支撐環(huán)1810與牽引恒星件333之間設有成角度接觸的推力軸承。在圖13a-13d所示的實施例中，軸承座圏1811與支撐環(huán)1810是一體的，軸承座圏1825適于連接或固定到牽引恒星件333上，軸承滾子固定器1815支撐和定位一組軸承滾子1820。在某些實施例中，牽引發(fā)恒星件333的第一端都可設置牽引恒星件致動裝置382，如圖4a-4d中所示。
當樞轉臂380繞著行星332轉動時，樞轉臂380的凸輪表面作用在凸輪滾子1805上，其將軸向力傳遞到凸輪滾子支撐環(huán)1810上。凸輪滾子1805設有接合樞轉臂380的凸緣1807，從而限制支撐環(huán)1810相對于中心軸360的旋轉。然后支撐環(huán)1810通過軸承座圏1810、軸承滾子1820和軸承座圏1825將軸向力傳遞到牽引恒星件333。如下面所進一步描述的，凸輪表面1230的曲率或外形確定了牽引恒星件333的軸向平移速度與牽引行星件軸334的傾斜變化速度之間的相對速度。
換檔凸輪表面1230的外形通常根據牽引恒星件333與牽引行星件332之間接觸點的位置、以及牽引行星件332與牽引恒星件333之間所需相對軸向移動量來變化。凸輪表面1230的外形可使得牽引恒星件333相對于牽引行星件332的軸向平移與牽引行星件軸334的傾斜變化成比例。牽引行星件軸334的傾斜角這里稱為"y"。已經應用發(fā)現，對牽引恒星件333的軸向平移相對于y變化的控制會影響cvt比率控制力。例如，如果牽引恒星件333的軸向平移與y的變化成線性比例，
20那么凸輪表面1230和凸輪滾子1805上的正向力通常平行于牽引行星 件軸334。這使得能夠將繞著牽引行星件332的換檔運動有效轉換為 傳遞到牽引恒星件333的水平換檔力。
牽引恒星件333的平移與y變化之間的線性關系給定為牽引恒星 件333的平移為行星332半徑、y角及RSF的乘積(即，牽引恒星件 333的平移-球半徑"角央RSF)，其中RSF為滾動滑動因數。RSF描 述了牽引行星件332與牽引恒星件333之間的橫向蠕滑率。如這里所 使用的，"蠕滑"為本體相對于另一本體的不連續(xù)局部運動。在牽引裝 置中，動力通過牽引界面從驅動部件到從動部件的傳遞需要蠕滑。通 常，沿動力傳遞方向的蠕肖稱為"沿滾動方向的蠕滑"。有時驅動部件 和從動部件經歷沿垂直于動力傳遞方向的方向的蠕滑，在這種情形下， 該蠕滑分量稱為"橫向蠕滑"。在運行期間，牽引行星件332和牽引恒 星件333彼此。當牽引恒星件333軸向(即，垂直于滾動方向)平移 時，牽引恒星件333與牽引行星件332之間產生橫向蠕滑。等于1.0 的RSF表示純滾動。在小于1.0的RSF值，牽引恒星件333轉換慢于 牽引行星件332轉動。在大于1.0的RSF值，牽引恒星件333轉換快 于牽引行星件332轉動。
一過程對于牽引恒星件333與樞轉臂380和凸輪滾子1805之間的 任何橫向蠕滑和/或接觸位置的變化限定了凸輪表面1230的外形。該 過程產生不同的凸輪外形，有助于確定換檔力和換檔器位置的效果。 在一個實施例中，該過程包括使用參數公式確定具有所需凸輪表面 1230外形的二維數據曲線。然后使用該典型產生凸輪表面1230的模 型。在一個該過程的實施例中，數據典型的參數公式如下
6 = 2*y—MAX*t — y—MAX
x = LEG*sin ( 0 ) — O,5*BALL_DIA*RSF*0*pi/18O+
0.5*ARM*cos ( e ) y = LEG*cos ( 0 ) -0.5*ARM*sin ( 0 ) z = 0
角度e從最小y (在某些實施例中為-20度)到最大y (在某些實
21施例中為+20度)變化。^MAX為最大y。參數范圍變量"t，，從O到1 變化。這里，"x，，和"y，，為凸輪滾子1805在牽引恒星件333各側上的中 心點。x和y的公式為參數的。"LEG"和"ARM"定義了樞轉臂380、 凸輪滾子1805和牽引恒星件333之間接觸的位置。更具體地，LEG 為牽引行星件軸334的縱向軸線到穿過相應兩個凸輪滾子1805中心的 線之間的垂直距離。ARM為牽引恒星件333兩側上的凸輪滾子1805 的中心的之間的距離。
超過0的RSF值是優(yōu)選的。應用發(fā)現，為O的RSF值極大地增 加了 CVT換檔所需的力。通常，超過1.0且小于2.5的RSF值是優(yōu)選 的。對于最大的y角具有最大的RSF。例如，對于等于+20度的y， 約1.6的RSF是最大的。RSF還依賴于牽引行星件332的尺寸和牽引 恒星件333的尺寸、以及凸輪滾子1805的位置。
并非僅有牽引恒星件333相對于y的線性軸向平移是所需的關系。 因此，例如，如果需要牽引恒星件333的平移與CVT傳動比線性于 成比例，那么RSF因數隨y角或CVT傳動比變化，使得牽引恒星件 333的位置與CVT傳動比之間的關系發(fā)生地成比例。這對于某些形式 的控制策略是期望的特征。
應當注意，盡管上面已經描述了與自行車變速器的行星齒輪組聯 同使用無級變換器的幾種實施例，但是在其它實施例中，沒有使用行 星齒輪組。而是將曲軸直接或通過負載凸輪組件連接到變換器的輸入 驅動器326或輸入牽引環(huán)330上。
現在參考圖14A-14C,可提供換檔致動器1來致動換檔輪375。 如圖所示，端蓋302和/或行星齒輪組行星架320可適于允許換檔致動 器1接合換檔輪375。例如，端蓋302可具有允許換檔致動器1進出 殼體345的孔2。在一個實施例中，行星架320支撐換檔輪375 (在未 示出的軸或銷上)，因此，行星架320可設有允許換檔致動器l進出行 星架320以接近換檔輪375的孔3。換檔致動器1可為例如換檔線、 索、帶等。如果換檔輪375為具有齒的齒輪，那么換檔致動器l可為 例如鏈條?？墒褂闷渌鼡Q檔致動器控制換檔輪375對于本領域的普通技術人員來講是顯而易見的。
前面的描述詳細說明了本發(fā)明的具體實施例。但是應當理解，無 論前文中如何的詳細，本發(fā)明都可以許多方式實施。并且如上所述， 應當注意，當描述本發(fā)明的特定特征或方面時，特定術語的使用并不 應當認為這里再次定義的術語限制為包括本發(fā)明與該術語相關的特征 或或方面的具體特性。
權利要求
1.一種自行車，包括多個自行車架部件；可操作地連接到所述自行車的一個或多個曲柄的曲軸；和與所述曲軸同軸地連接并且繞所述曲軸同軸地安裝的無級變速器(CVT)。
2. 如權利要求1所述的自行車 星件。
3. 如權利要求2所述的自行車 牽引行星件的一個或多個樞轉臂。
4. 如權利要求1所述的自行車 行車架部件結合。
5. 如權利要求2所述的自行車 行星齒輪組的行星架。
6. 如權利要求1所述的自行車
7. 如權利要求6所述的自行車 所述CVT的殼體結合。
8. 如權利要求6所述的自行車 星齒輪組的齒圏。
9. 如權利要求8所述的自行車 星齒輪組的行星齒輪。
10. 如權利要求9所述的自行車，其中所述行星齒輪構造成驅動 所述行星齒輪組的太陽齒輪。
11. 如權利要求10所述的自行車，其中所述太陽齒輪構造成驅動 所述CVT的輸入驅動器。
12. 如權利要求ll所述的自行車，其中所述輸入驅動器構造成可 操作地驅動所述CVT的牽引環(huán)。
13. 如權利要求3所述的自行車，還包括連接到所述樞轉臂的樞，其中所述CVT包括多個牽引行，其中所述CVT包括連接到所述，其中所述CVT的殼體與所述自，其中所述CVT的所述殼體包括，還包括行星齒輪組。，其中所述行星齒輪組的行星架與，其中所述曲軸構造成驅動所述行，其中所述齒圏構造成驅動所述行2轉銷轂。
14. 如權利要求13所述的自行車，其中所述樞轉銷轂的軸向移動 引起所述樞轉臂的樞轉。
15. —種自行車，包括 曲軸；連接到所述曲軸的可旋轉的行星齒輪組行星架；連接到所述行星架的多個行星齒輪；連接到所述行星齒輪且在轉動上被限制的齒圏；連接到所述行星齒輪的太陽齒輪；可操作地連接到所述太陽齒輪的第一牽引環(huán)；連接到所述牽引環(huán)的多個牽引行星件；以及連接到所述牽引行星件的第二牽引環(huán)。
16. 如權利要求15所述的自行車，還包括連接到所述曲軸并且能 向所述牽引行星件傳遞動力的保持架。
17. 如權利要求16所述的自行車，其中所述牽引行星件為球形滾子。
18. 如權利要求15所述的自行車，還包括軸向力反作用套筒。
19. 如權利要求15所述的自行車，還包括軸向推力軸承。
20. 如權利要求15所述的自行車，還包括牽引恒星件。
21. 如權利要求15所述的自行車，還包括至少一個負載凸輪組件。
22. 如權利要求21所述的自行車，其中所述負載凸輪組件包括負 載凸輪滾子和斜坡。
23. —種自行車，包括 曲軸；連接到所述曲軸的可旋轉行星齒輪組行星架； 連接到所述行星架的多個行星齒輪； 連接到所述行星齒輪且在轉動上被限制的齒圏； 連接到所述行星齒輪的太陽齒輪；可操作地連接到所述太陽齒輪并且繞著所述曲軸同軸地安裝的第一牽引環(huán)；連接到所述牽引環(huán)的多個牽引行星件；以及 連接到所述牽引行星件并且繞著所述曲軸同軸地安裝的第二牽引環(huán)。
24. 如權利要求23所述的自行車，還包括剛性地連接到自行車架 部件的保持架，所述保持架構造成軸向地和徑向地支撐所述多個牽引 行星件。
25. 如權利要求23所述的自行車，還包括與所述自行車架部件形 成一體的殼體。
26. —種自行車變速器，包括構造成用于連接到自行車的曲軸并且繞所述曲軸同軸地安裝的行 星齒輪組；以及無級變換器，其連接到構造成用于繞所述曲軸同軸地安裝的所述 行星齒輪組。
27. 如權利要求26所述的自行車變速器，其中所述變速器構造成 用于安裝在自行車架部件上。
28. 如權利要求27所述的自行車變速器，其中所述變速器安裝在 后輪的前方。
29. 如權利要求28所述的自行車變速器，其中所述變速器安裝在 所述自行車的底部支架上。
30. 如權利要求26所述的自行車變速器，其中所述曲軸連接到所 述行星齒輪組的行星架上。
31. 如權利要求26所述的自行車變速器，其中所述曲軸連接到所 述行星齒輪組的齒圈上。
32. 如權利要求26所述的自行車變速器，其中所述行星齒輪組的 齒圏在轉動上被限制。
33. 如權利要求26所述的自行車變速器，其中所述曲軸連接到所 述變換器的保持架。
34. 如權利要求26所述的自行車變速器，其中所述行星齒輪組的太陽齒輪連接到所述變換器的輸入驅動器。
35. 如權利要求26所述的自行車變速器，其中所述行星齒輪組的 行星架在轉動上被限制。
36. 如權利要求26所述的自行車變速器，其中所述變換器的保持 架剛性地連接到自行車架部件上。
37. 基本上如圖11A-12B所示和所述的換檔螺釘和換檔銷轂。
38. 基本上如圖6A-6B所示和所述的行星齒輪組行星架。
39. 基本上如圖7A-7B所示和所述的保持架。
40. 基本上如圖8A-8B所示和所述的樞轉臂組件。
41. 基本上如圖10A-10F所示和所述的輸入驅動器和輸出驅動器。
42. 基本上如圖13A-13D所示和所述的牽引恒星件致動裝置。
43. —種用于促動變速器換檔的樞轉臂組件，所述樞轉臂組件包括具有一個或多個樞轉臂的大致U形體； 其中所述樞轉臂的遠端構造成接收牽引行星件軸的端部； 構造成接收換檔銷轂的指部的槽；以及在所述槽中的通孔，其用于接收將所述樞轉臂組件連接到所述換 檔銷轂的換檔銷。
44， 一種驅動器環(huán)，包括 能接收或傳遞扭矩的中心孔； 軸承座圏；以及 能接合負載凸輪滾子的表面。
45. —種用于促動傳動比的調節(jié)的換檔器，所述換檔器包括 換檔螺釘，其具有第 一 套螺紋和用于接合換檔器致動器的表面；換檔銷轂，其具有第二套螺紋和多個指部，所述指部構造成接合多個換檔銷；其中所述第 一和第二套螺紋構造成使所述換檔螺釘的轉動引起所 述換檔銷轂的軸向平移。
46. —種牽引恒星件致動裝置，包括凸輪表面；以及構造成接合所述凸輪表面的多個凸輪滾子。
47. 如權利要求46所述的牽引恒星件致動裝置，還包括構造成從 所述凸輪滾子向所述牽引恒星件傳遞軸向力的推力軸承。
48. 如權利要求46所述的牽引恒星件致動裝置，其中所述凸輪表 面與變速器的樞轉臂形成一體。
49. 如權利要求47所述的牽引恒星件致動裝置，其中所述推力軸 承的第一軸承座圏與所述凸輪滾子的支撐環(huán)形成一體，并且其中所述 推力軸承的第二軸承座圏連接到所述牽引恒星件。
50. 基本上如圖4A-4D所示和所述的變速器。
全文摘要
牽引行星件和牽引環(huán)可操作地連接到行星齒輪組，以提供無級變速器(CVT)。在一個實施例中，CVT安裝在自行車后輪轂前方的位置上。在一個實施例中，CVT安裝在自行車架部件上并由其支撐，使得CVT與自行車的曲軸同軸。曲軸構造成驅動行星齒輪組的部件，該部件構造成可操作地驅動牽引環(huán)和牽引行星件。公開了用于這種CVT的發(fā)明組件和子組件。換檔機構包括多個樞轉臂，這些樞轉臂布置成當換檔銷轂軸向移動時繞牽引行星件的中心樞轉。
文檔編號B62M1/36GK101495777SQ200680051050
公開日2009年7月29日 申請日期2006年11月21日 優(yōu)先權日2005年11月22日
發(fā)明者B·波爾, C·B·洛爾, D·C·米勒, D·J·艾倫, J·M·尼科爾斯, R·A·史密森 申請人:瀑溪技術公司