專利名稱：無級變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的無級變速器(continuouslyvariable transmission)，用于在發(fā)動機和負載之間傳送機械功率，帶輪之間的扭力水平和轉(zhuǎn)動速度的傳遞比在設置的范圍內(nèi)可以被連續(xù)改變。這種類型的變速器通常是已知的，并且特別適合使用在機動車上。
背景技術(shù)：
已知在變速器中，傳動帶被夾持在兩帶輪的各圓錐形帶輪盤之間，傳動帶在主帶輪和從帶輪上的徑向位置的比，或者說是已知的第一旋轉(zhuǎn)半徑和第二旋轉(zhuǎn)半徑的比，用來確定變速器的變速比。由于每個帶輪的帶輪盤之一被布置成能夠在軸向上被移動，所以上述旋轉(zhuǎn)半徑的尺寸能夠在相反方向上被改變。在變速比等于1的情況下，傳動帶的上述旋轉(zhuǎn)半徑彼此相等，而當變速比大于1時，第一旋轉(zhuǎn)半徑比第二旋轉(zhuǎn)半徑大，反之亦然。
從EP-A-0291129中得知，當變速比被改變時，傳動帶的中心，即，在沿著帶輪盤之間軸向距離一半的位置，以對每個帶輪不同的方式移動。從而，帶輪之間的傳動帶在實際所有可能的變速比下將不垂直于帶輪軸，即，軸向，而是相對于帶輪軸有一小的和可變的角度。這種現(xiàn)象被稱作傳動帶的歪斜運轉(zhuǎn)(skewrunning)。傳動帶的歪斜運轉(zhuǎn)被認為可能對變速器功能具有不利影響，例如會增大噪音或使磨損不均勻。作為對這種現(xiàn)象的解決辦法，在日本專利申請63-053352中提出了其他方法，而且，例如在JP-2002-031215中，在每個帶輪的至少一個帶輪盤的運轉(zhuǎn)表面上，即，該帶輪盤與傳動帶的接觸表面上設置有曲度，這在垂直于切向的剖視圖中可以看出。通過適當選擇所述曲度，有可能保證傳動帶總是有利地保持大致垂直于帶輪軸，這不考慮變速器的瞬時變速比。
在某些情況下，也可能通過至少減小傳動帶相對于軸向的最大角度，選擇對歪斜運轉(zhuǎn)進行部分補償。此外，除了對歪斜運轉(zhuǎn)進行補償之外，該文獻還公開了使用彎曲到規(guī)定程度的運轉(zhuǎn)表面可能對其有利的其他情況。在每種情況下，在各接觸表面上的切線和徑向之間的角度(在這里被稱為帶輪角)，從在接觸表面上徑向的最里面位置處的最低值運轉(zhuǎn)到接觸表面上徑向的最外面位置處的最高值。
雖然已知的變速器基本上能正確運行，仍然需要根據(jù)本發(fā)明對其進行改進。尤其是，本發(fā)明涉及變速器工作期間傳動帶上的機械負載的減小，在這種方式下，它的使用壽命和/或最大承載能力得以提高。

發(fā)明內(nèi)容
為此，根據(jù)本發(fā)明的變速器的特征如權(quán)利要求1所述。值得一提的是，在這種類型的變速器中，對變速器工作期間傳動帶和帶輪之間產(chǎn)生的力進行了考慮。本發(fā)明基于以下原理，即，為了扭矩傳輸?shù)哪康?，通過帶輪盤施加在傳動帶上的軸向夾持力，由于帶輪盤和傳動帶之間的帶輪角而在所述傳動帶上施加徑向力分量。由于該力分量被施加在所述兩個帶輪上，所述傳動帶的徑向位置或旋轉(zhuǎn)半徑能夠保持不變，但代價是所述傳動帶內(nèi)的張緊力。該張緊力把機械負載施加到所述傳動帶上，理論上這是不希望的，因為該負載對所述帶輪之間的扭矩傳輸貢獻很小或沒有貢獻。上述力分量和傳動帶內(nèi)的張緊力當所述帶輪角變大時會因此增大。因此，從這方面看，使用盡可能小的帶輪角看起來更有利。
不過，小帶輪角具有明顯缺點，即，如果所述帶輪盤發(fā)生特定變形，也就是在工作過程中在夾持力的影響下所述帶輪盤產(chǎn)生膨脹情況，則所述傳動帶在所述帶輪盤之間沿徑向上有一定程度的向內(nèi)卷，而離開理想的準確路徑輪廓。該影響產(chǎn)生的程度被稱作傳動帶的徑向垂度。當上述情況發(fā)生時，部分所述傳動帶相對于所述帶輪盤滑動，使得變速器效率受到不利影響，這是根本不希望的。幾何方面的考慮意謂著，當所述傳動帶的所述旋轉(zhuǎn)半徑變大或當夾持力增大時所述帶輪角變小，此時上述徑向垂度和導致的效率損失增大。從這方面看，顯然在相對高的旋轉(zhuǎn)半徑上，使用盡可能大的帶輪角看起來更有利。
本發(fā)明以難以想象的方式把上述根本相反的影響結(jié)合起來，使得已有變速器的使用壽命和/或耐用性被加強，而其效率不會或幾乎不會受到不利影響。為此，本發(fā)明部分基于在機動車上使用該變速器而產(chǎn)生的特征，由此，在工作過程中，在根據(jù)本發(fā)明描述的最低變速比下，其承受相對重但短的負載，而在最高變速比下，其承受不太重但周期長的負載。當負載，例如機動車從例如停止位置被加速時，最低變速比被使用，而當例如所述負載已經(jīng)達到所希望的幾乎不變的速度后，最高變速比被使用。
因此，根據(jù)本發(fā)明可以總結(jié)出下列有利情況，如果在最低變速比下，在所述主帶輪和所述傳動帶之間，以及所述從帶輪和所述傳動帶之間的接觸發(fā)生在相對低的帶輪角上，以便減小上述張緊力，并且，如果在最高變速比下，應用相反，以便減少上述徑向垂度。雖然所述主帶輪的所述運轉(zhuǎn)表面的上述曲度與該特征下的所述帶輪角的有利輪廓一致，根據(jù)本發(fā)明，對于所述從帶輪情況并非如此。根據(jù)本發(fā)明，如果所述從帶輪的所述帶輪角的最大值比所述主帶輪的所述帶輪角的最大值低，這是有利的。畢竟，正是該帶輪角確定所述傳動帶和所述從帶輪在最低變速比下的接觸，在最低變速比下，張緊力的影響超過徑向垂度的影響。
為了使所述從帶輪的所述帶輪角的改變范圍，即，該角度的最高和最低值之間的差不發(fā)生改變，所述帶輪角在小旋轉(zhuǎn)半徑上的最低值應該相應較低?？梢灶A料到這將對最高變速比下的變速器效率具有相應的不利影響。不過，根據(jù)本發(fā)明，該特征的不利影響不發(fā)生或幾乎不發(fā)生，因為正如曾經(jīng)指出的那樣，所述徑向垂度以初始近似、然后以甚至可達三次方(power of three)的方式隨所述旋轉(zhuǎn)半徑的減小而成比例地減小。因此，在接近所述最小旋轉(zhuǎn)半徑處，不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生徑向垂度。
不過，在根據(jù)本發(fā)明的變速器的一優(yōu)選實施例中，有利的是，所述從帶輪的帶輪角的最低值不對應較低值，使得所述從帶輪的帶輪角的范圍比所述主帶輪的帶輪角的范圍小。這是因為對所述帶輪角的值的下限通常是必須的，以便得到足夠量的徑向夾持力分量，使得能克服帶輪和傳動帶在徑向上的摩擦力，從而改變變速器的變速比。此外，在所述傳動帶被設計成已知的具有至少一個連續(xù)柔性環(huán)的推進帶，一系列橫向部件被布置在所述柔性環(huán)的外圍并能夠至少在其縱向上在所述環(huán)上自由移動的情況下，必須在所述環(huán)中獲得足夠的張緊力，從而利用所述橫向部件之間的推力，使所提供的扭矩能夠在所述帶輪之間被傳送。這方面的情況在公開的歐洲專利EP-A0931959中被介紹。在變速器的特殊實施例中，由于上述原因，兩個帶輪的所述帶輪角的最低值相等。
為了保持現(xiàn)有技術(shù)所希望獲得的接觸表面的曲度的影響，其中所述主曲度和所述從曲度相等，盡管所述從帶輪的所述帶輪角的范圍較窄，實際上通常希望通過例如減小所述帶輪角的最低值或增大其最高值，增大所述主帶輪的帶輪角的范圍。在前一情況下，根據(jù)本發(fā)明，變速器效率將不受到或幾乎不受到不利影響，因為正如上面已經(jīng)表明的，所述帶輪盤在最低旋轉(zhuǎn)半徑附近幾乎不膨脹。在后面的情況下，根據(jù)本發(fā)明，甚至可以期望提高變速器的作用，因為徑向垂度在最高變速比下有利地減少。
本發(fā)明將參照附圖和示范性的實施例在下面詳細介紹。


圖1示出了現(xiàn)有類型的無級變速器的剖面圖。
圖2詳細示出了已知變速器的帶輪盤，特別是其接觸表面。
圖3示出了圖1示出的變速器的簡化側(cè)視圖。
圖4示出了根據(jù)本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，帶輪角作為主帶輪和從帶輪的傳動帶的旋轉(zhuǎn)半徑的函數(shù)的曲線。
圖5示出了與圖4中曲線相對應的、根據(jù)本發(fā)明可能實施例確定的帶輪角的曲線。
具體實施例方式
圖1描述了現(xiàn)有無級變速器1的剖面圖。變速器1包括能夠由發(fā)動機(未畫出)驅(qū)動的主帶輪2和驅(qū)動負載(未畫出)的從帶輪3，兩個帶輪都設置有分別固定到帶輪軸20，30上的帶輪盤21，31，以及能夠在軸向上相對于所述軸20，30被移動的帶輪盤22，32。傳動帶10被夾持在帶輪盤21，22，31，32之間，使得能夠在摩擦力的幫助下在帶輪軸20和帶輪軸30之間傳送機械功率。在這種情況下，變速器1的變速比由傳動帶10的第一旋轉(zhuǎn)半徑RP和第二旋轉(zhuǎn)半徑RS，即，帶輪10和帶輪20的帶輪盤21，22，31，32之間的有效徑向位置的比率確定?？梢酝ㄟ^使可移動的帶輪盤22，32沿著帶輪軸20和帶輪軸30向相反的軸向移動而使旋轉(zhuǎn)半徑RP和RS改變，從而改變變速器1的變速比RP/RS。在圖中，通過具有高變速比，即，具有相對大的第一旋轉(zhuǎn)半徑RP和相對小的第二旋轉(zhuǎn)半徑RS的例子示出變速器1。
圖2在切向的剖視圖基礎上更詳細地示出了一任意帶輪盤43。帶輪盤43的運轉(zhuǎn)表面40或接觸表面40具有一曲度，具有被限定于接觸表面40上的點R處的切線41和徑向42之間的帶輪角α，正如所看到的，其沿著該徑向增加。
圖3示出了已知變速器1的側(cè)視圖，其具有在圖中左側(cè)的帶有第一軸20的主帶輪2，以及在圖中右側(cè)的帶有第二軸30的從帶輪3。線L，M和H表示傳動帶10在變速器的三個變速比下的位置。長短劃線L表示最低變速比，其是變速器1在正常工作狀態(tài)下承受相對短但重的負載的情況，相對短但重的負載例如是機動車從停止位置加速時的負載。點劃線H表示最高變速比，其是變速器1在正常工作狀態(tài)下承受相對長但不太重的負載的情況，相對長但不太重的負載例如是當機動車已經(jīng)達到了期望的速度之后的負載。虛線M作為額外的例子表示變速比等于1的情況，在這種情況下，第一旋轉(zhuǎn)半徑RP與第二旋轉(zhuǎn)半徑RS相等，并且，第一軸20和第二軸30具有相同的運轉(zhuǎn)速度。
圖4示出了根據(jù)圖2確定的、與傳動帶10的旋轉(zhuǎn)半徑RP和RS相關(guān)的主帶輪2和從帶輪3的帶輪角α的曲線。在該例中，與旋轉(zhuǎn)半徑α(RP)和α(RS)相關(guān)的帶輪角由已知要求給出，傳動帶10在所有可能的變速比RP/RS的情況下大致垂直于帶輪軸20和帶輪軸30。對于帶輪2和帶輪3，帶輪角α在大約7.5°和10.8°之間變化。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一可選實施例的、與旋轉(zhuǎn)半徑α(RP)和α(RS)相關(guān)的帶輪角的同類曲線。根據(jù)本發(fā)明，從帶輪的帶輪角的最高值(±8.8°)比主帶輪的帶輪角的最高值(±11°)小，這是有利的，而各最低值(±7°)大約彼此一致。與圖4中的曲線相比較，在根據(jù)本發(fā)明的變速器中，從帶輪3的帶輪角α的范圍變小了。不過，根據(jù)本發(fā)明的變速器也能夠大致符合上述給定要求。
除了上述已經(jīng)描述過的內(nèi)容之外，本發(fā)明還涉及圖中所示的所有細節(jié)，至少涉及那些對本領(lǐng)域技術(shù)人員直接和明確可識別的內(nèi)容，以及下面的權(quán)利要求里描述的特征。
權(quán)利要求
1.用于機動車的無級變速器(1)，設置有主帶輪(2)和從帶輪(3)，傳動帶(10)被圍繞著它們布置，并被夾持在各所述帶輪(2；3)的兩個圓錐形帶輪盤(21，22；31，32)之間，在垂直于切向的剖面中，所述主帶輪(2)和所述從帶輪(3)的至少一個帶輪盤(44)的運轉(zhuǎn)表面(40)具有一曲度，通過該運轉(zhuǎn)表面，該帶輪盤與所述傳動帶(10)相接觸，運轉(zhuǎn)表面(40)具有所述曲度使得所述運轉(zhuǎn)表面(40)上的切線(41)和徑向(42)之間的帶輪角(α)在所述運轉(zhuǎn)表面(40)上徑向的最里面位置處的最低值和所述運轉(zhuǎn)表面(40)上徑向的最外面位置處的最高值之間變化，其特征在于，所述主帶輪(2)的所述運轉(zhuǎn)表面(40)的曲度和所述從帶輪(3)的所述運轉(zhuǎn)表面(40)的曲度彼此不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器(1)，其特征在于，所述從帶輪(3)的帶輪角(α)的最高值比所述主帶輪(2)的帶輪角(α)的最高值低。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變速器(1)，其特征在于，所述從帶輪(3)的帶輪角(α)的最高值和最低值之間的范圍比所述主帶輪(2)的帶輪角(α)的對應范圍小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的變速器(1)，其特征在于，所述從帶輪(3)的帶輪角(α)的最低值與所述主帶輪(2)的帶輪角(α)的最低值相等。
5.具有發(fā)動機和被驅(qū)動的負載以及位于它們之間的根據(jù)上述權(quán)利要求中任一所述的變速器(1)的機動車，由發(fā)動機產(chǎn)生的功率通過所述傳動帶(10)從所述主帶輪(2)傳送到所述從帶輪(3)，并通過所述從帶輪(3)釋放給所述負載。
全文摘要
用于機動車的無級變速器(1)，設置有主帶輪(2)和從帶輪(3)，傳動帶(10)被圍繞著它們布置，并被夾持在各帶輪(2；3)的兩個圓錐形帶輪盤(21，22；31，32)之間，在垂直于切向的剖面中，主帶輪(2)和從帶輪(3)的至少一個帶輪盤(44)的運轉(zhuǎn)表面(40)具有一曲度，通過該運轉(zhuǎn)表面，該帶輪盤與傳動帶(10)相接觸，運轉(zhuǎn)表面(40)具有曲度使得運轉(zhuǎn)表面(40)上的切線(41)和徑向(42)之間的帶輪角(α)在運轉(zhuǎn)表面(40)上徑向的最里面位置處的最低值和運轉(zhuǎn)表面(40)上徑向的最外面位置處的最高值之間變化，其特征在于，主帶輪(2)的運轉(zhuǎn)表面(40)的曲度和從帶輪(3)的運轉(zhuǎn)表面(40)的曲度彼此不同。
文檔編號F16H61/00GK1726364SQ200380106031
公開日2006年1月25日 申請日期2003年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
發(fā)明者阿德里安納斯·約翰尼斯·威廉默斯·范德萊斯特, 約翰尼斯·赫拉爾杜斯·盧多維克斯·瑪麗亞·范施皮吉克 申請人:范多爾內(nèi)斯變速器公司