專利名稱：牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在汽車或各種產(chǎn)業(yè)機(jī)械中所使用的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器。
背景技術(shù)：
無級變速器(CVTContinuously Variable Transmission)以往曾被提出過很多的方案。最近，雖然半環(huán)型(圖4)引起注目，但是實(shí)用化的方向是金屬皮帶型(圖5a、5b)。參照町田，今西，“牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器POWERTOROS UNIT的開發(fā)第2報(bào)-半環(huán)CVT和全環(huán)CVT的比較-”，NSK Technical Journal No.670(2000)，日本精工株式會社，p.2-10。

發(fā)明內(nèi)容
牽引驅(qū)動(dòng)裝置的課題是在緊湊的情況下，有效地傳遞大扭矩。為了在緊湊的情況下，得到大的傳遞扭矩，施加大的接觸力即可，但是，若接觸應(yīng)力過大，則會縮短壽命。若為了降低接觸應(yīng)力而設(shè)計(jì)為使接觸面積增大，則接觸部的旋轉(zhuǎn)成分增加，傳遞效率降低。
上述的半環(huán)型和金屬皮帶型在某種程度上解決了這些問題。但是并不完全，分別還存在缺點(diǎn)。半環(huán)型在動(dòng)力輥被按壓到輸出入盤面上的狀態(tài)下擺動(dòng)，變速。在大的接觸壓力作用到這里，沒有形成油膜的情況下，產(chǎn)生燒結(jié)。為了避開它，必需提高表面粗糙度，為了高精度地加工大的球面，就必需要很高的成本。另外，因?yàn)橥沟牟糠直舜嗽谛D(zhuǎn)方向接觸，所以由于接觸位置，產(chǎn)生大的旋轉(zhuǎn)成分，傳遞效率降低。再有，在構(gòu)造上軸向長，不能裝載到FF車上。另一方面，金屬皮帶型要堆疊很多的元件，容易彎曲，向V皮帶輪按壓而傳遞扭矩?；旧?，由于皮帶輪和皮帶為金屬接觸，所以不能避免磨損。
本發(fā)明的目的是提供一種可以克服上述的問題點(diǎn)，可以在緊湊的情況下，有效地傳遞大扭矩的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器。
本發(fā)明是提供一種以往沒有的、構(gòu)造為牽引驅(qū)動(dòng)式的無級變速器，它是由無心傳遞環(huán)和V皮帶輪組合而成的變速裝置，通過引導(dǎo)輥，從外周保持無心傳遞環(huán)。
即，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器是由可自由旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體上的第一輸入輸出軸；可自由旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體上的第二輸入輸出軸；由支撐在第一輸入輸出軸上，形成槽寬可變的V形槽的一對皮帶輪部件構(gòu)成的V皮帶輪；與V皮帶輪卡合，外周被支撐的環(huán)；用于使環(huán)圍繞第二輸入輸出軸移動(dòng)的機(jī)構(gòu)構(gòu)成的。本發(fā)明的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器與半環(huán)型的相比，存在下述優(yōu)點(diǎn)。即使增大接觸面積，旋轉(zhuǎn)成分也不多，效率優(yōu)異。不需要象半環(huán)型那樣的球面加工。軸向長度比半環(huán)型短，可容易地應(yīng)用到FF車上。另外，與金屬皮帶型相比，構(gòu)造簡單，可在與皮帶輪之間形成油膜，因?yàn)榕c金屬皮帶型相比磨損小，所以壽命長。
參照附圖，從以下敘述中，可以更加明確這些以及其他的本發(fā)明的目的及特征。


圖1是牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器的構(gòu)想圖。
圖2是牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器的剖視圖。
圖3a是舉例說明面離合器(フェィスクラッチ)的分解立體圖。
圖3b是表示面離合器的動(dòng)作要領(lǐng)的側(cè)視圖。
圖4是表示以往的技術(shù)的剖視圖。
圖5a是表示以往的技術(shù)的剖視圖。
圖5b是表示以往的技術(shù)的立體圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的縱剖視圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的橫剖視圖。
圖8是表示寬度引導(dǎo)器的縱剖視圖。
圖9是可傾瓦軸承的剖視圖。
圖10a是可傾瓦軸承的縱剖視圖。
圖10b是圖10a的b部放大圖。
圖11是表示使彈性部件位于其間的變形例的縱剖視圖。
圖12是表示皮帶輪部件的變形例的縱剖視圖。
圖13是表示其他的實(shí)施方式的縱剖視圖。
圖14是表示變形例的縱剖視圖。
圖15a是構(gòu)想圖。
圖15b是放大剖視圖。
圖16是表示牽引系數(shù)與滑率的關(guān)系的線圖。
圖17是表示其他的實(shí)施方式的縱剖視圖。
圖18是表示其他的實(shí)施方式的橫剖視圖。
圖19是表示變形例的剖視圖。
圖20是表示變形例的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器的剖視圖。從圖中可以理解，是在由在軸向可動(dòng)的一對皮帶輪部件4構(gòu)成的V型皮帶輪的槽中夾著環(huán)3的構(gòu)造。在該實(shí)施方式中，因?yàn)榄h(huán)3在外周具有齒輪的齒，所以下面稱之為帶齒的環(huán)。如圖2所示，在殼體10內(nèi)，通過軸承，分別可自由旋轉(zhuǎn)地支撐著相互平行的輸入輸出軸6和輸入輸出軸7。在該實(shí)施方式中，在這些兩軸6、7之間進(jìn)行扭矩傳遞，具有下述關(guān)系，即，若一方的軸(6或7)作為輸入軸，則另一方的軸(7或6)作為輸出軸。
在第一輸入輸出軸6上固定著輸出入齒輪2。輸出入齒輪2與帶齒的環(huán)3嚙合。帶齒的環(huán)3的側(cè)面的截面形狀與V型皮帶輪4的槽的截面形狀實(shí)質(zhì)上一致。帶齒的環(huán)3具有與輸出入齒輪2的齒嚙合的齒和平滑的圓筒狀引導(dǎo)面8，通過上述引導(dǎo)面8與引導(dǎo)輥1接觸。在帶齒的環(huán)3的引導(dǎo)器上，除了可以采用如圖所示的與帶齒的環(huán)3的外周面接觸而滾動(dòng)的引導(dǎo)輥1外，也可以為了減小與帶齒的環(huán)3接觸的荷重，而采用與帶齒的環(huán)3滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)軸承(軸套)。如圖1所示，在該實(shí)施方式中，設(shè)置4個(gè)引導(dǎo)輥1，在圖2中顯示為其中的2個(gè)，即，配置在輸出入齒輪2的兩側(cè)的由一對圓板構(gòu)成的引導(dǎo)輥和在圖1中最上部的引導(dǎo)輥的截面。配置在輸出入齒輪2的兩側(cè)的由一對圓板構(gòu)成的引導(dǎo)輥可自由旋轉(zhuǎn)地固定在輸入輸出軸6上。除此以外的所有的引導(dǎo)輥1分別可自由旋轉(zhuǎn)地支撐在臂13上。因此，引導(dǎo)輥1的相互的位置關(guān)系為固定。在這些引導(dǎo)輥1中的、出現(xiàn)在圖1的左端的引導(dǎo)輥1也具有防止帶齒的環(huán)3在軸向振動(dòng)的作用。臂13與輸入輸出軸6同軸地、可自由旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體10的滑套17上。
第二輸入輸出軸7具有花鍵軸部12，使一對皮帶輪部件4花鍵嵌合于該花鍵軸部12上。皮帶輪部件4可在輸入輸出軸7的軸向移動(dòng)。各皮帶輪部件4具有槽寬調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)9。槽寬調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)9包括與輸入輸出軸同軸地被支撐的一對平面凸輪21、22和推力軸承15。一對平面凸輪中的可動(dòng)平面凸輪21可在輸入輸出軸的軸向移動(dòng)，并且通過推力軸承，與皮帶輪部件4接觸。固定平面凸輪22固定在殼體10上。
一對平面凸輪以斜面接觸，通過相對旋轉(zhuǎn)而接近或離開。通過使?jié)L珠介于該斜面之間，而使得移動(dòng)平順。圖3、3b所示的平面凸輪21、22通過螺旋狀的斜面接觸，若可動(dòng)平面凸輪21旋轉(zhuǎn)，則接近或離開固定平面凸輪22。因此，伴隨著可動(dòng)平面凸輪21的旋轉(zhuǎn)，根據(jù)其旋轉(zhuǎn)方向，可以允許通過推力軸承15，使皮帶輪部件4向相互接近方向的移動(dòng)，或者使皮帶輪部件4向相互離開的方向移動(dòng)。
齒輪23固定在臂13上，與臂13的旋轉(zhuǎn)軸同軸地支撐。另外，可動(dòng)平面凸輪21在外周上有齒，在圖2中的符號20所示的嚙合部，與齒輪23嚙合。因此，可動(dòng)平面凸輪21與臂13的旋轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。處于殼體10內(nèi)的滑套17上，與臂13的旋轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的齒輪23通過嚙合部20，將旋轉(zhuǎn)力傳遞到位于左右的可動(dòng)平面凸輪21。通過該動(dòng)作，可以使引導(dǎo)輥1群與皮帶輪部件4的軸向移動(dòng)聯(lián)動(dòng)，圍繞中心O1旋轉(zhuǎn)，一面使帶齒的環(huán)3接觸皮帶輪部件4，一面使接觸點(diǎn)移動(dòng)。
一對齒輪23通過連結(jié)部18而互為一體化，因此，一對齒輪23僅同步旋轉(zhuǎn)。其結(jié)果為，在圖2的左右的槽寬調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)9中的可動(dòng)平面凸輪21向同方向旋轉(zhuǎn)。因?yàn)樵趫D2的右側(cè)的槽寬調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)9和左側(cè)的槽寬調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)9中，平面凸輪21、22的配置相反，所以若可動(dòng)平面凸輪21向同方向旋轉(zhuǎn)，則它們向相互相反的方向移動(dòng)。這樣，一對皮帶輪部件4向接近或者離開的方向移動(dòng)，槽寬發(fā)生變化。
因?yàn)閹X的環(huán)3被3個(gè)以上的引導(dǎo)輥1從外周限制，所以即使沒有中心軸，也可以旋轉(zhuǎn)(無心輥)。引導(dǎo)輥1被臂13連結(jié)，通過使臂13旋轉(zhuǎn)，可以使帶齒的環(huán)3的旋轉(zhuǎn)中心圍繞中心O1移動(dòng)。因此，在帶齒的環(huán)3的外周上切割的齒處于與輸出入齒輪2總是嚙合的狀態(tài)。若控制皮帶輪部件4和臂13，使帶齒的環(huán)3和皮帶輪部件4之間不產(chǎn)生間隙，則通過使帶齒的環(huán)3圍繞中心O1移動(dòng)，可以改變與皮帶輪部件4的接觸點(diǎn)，相對于一定的輸出入齒輪2的轉(zhuǎn)數(shù)，可以連續(xù)改變皮帶輪部件4的速度。這樣，即構(gòu)成了所謂的CVT。
若將支撐皮帶輪部件4的輸入輸出軸7作為輸入側(cè)，則按壓帶齒的環(huán)3的狀態(tài)成為減速狀態(tài)。若傳遞扭矩相同，則應(yīng)該增大在按壓帶齒的環(huán)3時(shí)的皮帶輪部件4所產(chǎn)生的插入力，反之，也可以是在處于帶齒的環(huán)3和皮帶輪部件4的接觸點(diǎn)大徑側(cè)時(shí)使其減小。在考慮到因插入力所產(chǎn)生的皮帶輪部件4的彎曲應(yīng)力的情況下，可以減輕大徑接觸時(shí)的插入力的、將皮帶輪部件4作為輸入的該方法比作為輸出的方法更好。
若旋轉(zhuǎn)力從皮帶輪部件4向圖1箭頭所示的方向輸入，則力F從皮帶輪部件4作用于帶齒的環(huán)3，大致相同大小的力從輸出入齒輪2作用。因?yàn)閬碜暂敵鋈臊X輪2的反作用力向?qū)X的環(huán)3壓入皮帶輪部件4之間的方向動(dòng)作，所以接觸力伴隨著傳遞扭矩的增大而自動(dòng)增加。
接著，說明圖6所示的實(shí)施方式。在上述圖2的實(shí)施方式中，通過推力滾珠軸承15支撐皮帶輪部件4。但是，因?yàn)閺较蚝芍刈饔糜谄л啿考?，所以很大的轉(zhuǎn)矩作用在軸7上。為了避免它，而希望采用深槽滾珠軸承、角滾珠軸承、圓錐滾動(dòng)軸承及其他的可承受徑向荷重以及推力荷重的軸承中的任意一種軸承。圖6表示采用了深槽滾珠軸承24的實(shí)施方式。滾珠軸承24的內(nèi)圈安裝在皮帶輪部件4的傾斜面附近，外圈安裝在進(jìn)給螺桿軸28上。在進(jìn)給螺桿軸28上切有梯形螺紋等的陽螺紋，另一方面，在殼體10上形成切有陰螺紋的螺母26。這些螺紋嚙合，構(gòu)成將進(jìn)給螺桿軸28的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。因?yàn)檫M(jìn)給螺桿軸28的徑向曠量極小地制作，所以可以以高剛性支撐皮帶輪部件4的徑向荷重。作為進(jìn)給螺桿軸28而使用滾珠螺桿由于也可以減小旋轉(zhuǎn)阻力，所以可以應(yīng)用在本用途。在圖6中，描述了切割有與進(jìn)給螺桿軸28的陽螺紋嚙合的陰螺紋的螺母26一體形成在殼體10上，但是在分體時(shí)，功能也一樣。在殼體10上使用鋁合金，在滾珠螺桿的情況下，可使螺桿部分體，同時(shí)使用高硬度材料。
在進(jìn)給螺桿軸28上安裝有齒輪30。這樣，通過未圖示的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，借助齒輪30，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給螺桿軸28。左右的進(jìn)給螺桿軸28對稱動(dòng)作，改變一對皮帶輪部件4的分離距離(槽寬)，其結(jié)果為改變了變速比。即，通過進(jìn)給螺桿軸28的旋轉(zhuǎn)，皮帶輪部件4的中心位置沒有變化，僅僅槽寬變化。這樣，進(jìn)給螺桿軸28在軸向移動(dòng)，使一對皮帶輪部件4的槽寬改變，在這個(gè)意義上，相當(dāng)于上述的皮帶輪寬度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)9。另外，皮帶輪部件4和軸7通過使共用的鋼球位于在兩者上形成的軸向槽中，從而可在軸向進(jìn)行平順的相對移動(dòng)，并且，在旋轉(zhuǎn)方向止動(dòng)。
如圖7所示，帶齒的環(huán)3被變速用臂機(jī)構(gòu)32支撐，通過蹄引導(dǎo)34，由被控制的力P壓向皮帶輪部件4。臂機(jī)構(gòu)32具有由配置在輸出齒輪2的兩側(cè)的圓板1b構(gòu)成的引導(dǎo)輥，和通過滾動(dòng)軸承支撐于在徑向與該引導(dǎo)輥相對位置上的引導(dǎo)輥1，及在與它們正交的方向上、在圖中右側(cè)所出現(xiàn)的蹄引導(dǎo)34，通過這些，限制帶齒的環(huán)3的中心位置。這些引導(dǎo)輥的位置僅是一例，沒有必要一定按90度的角度配置。再有，由3個(gè)引導(dǎo)輥決定的帶齒的環(huán)的中心位置與皮帶輪部件4的中心位置的關(guān)系也不必是圖7的關(guān)系。另外，臂機(jī)構(gòu)32通過一對臂引導(dǎo)器58進(jìn)行軸向的定位。另外，如圖8所示，可以設(shè)置抑制帶齒的環(huán)3的軸向振動(dòng)的寬度引導(dǎo)器42。從圖6中可知，引導(dǎo)輥1由多列滾珠軸承支撐。
作為力P的控制方法，最簡單的是使用彈力的方法，圖7的情況即是如此，但也有基于液壓或者馬達(dá)(包括線性馬達(dá))的方法。后者可以對力P進(jìn)行更精細(xì)的控制。在圖7中，符號38表示的是拉伸螺旋彈簧。蹄引導(dǎo)34通過調(diào)心部件36，安裝在臂機(jī)構(gòu)32上。這是為了吸收帶齒的環(huán)3的2個(gè)引導(dǎo)面的精度誤差。如圖9所示，通過調(diào)心部件36的配置而構(gòu)成可傾瓦軸承的例子。如圖9的符號L所示，由于通過使蹄引導(dǎo)中心和調(diào)心部件中心(支點(diǎn))偏心，使得軸承間隙內(nèi)的壓力分布的中心偏心，所以提高了蹄引導(dǎo)34的負(fù)荷容量。
帶齒的環(huán)3和皮帶輪部件4的接觸部為高面壓。因此，若發(fā)生邊負(fù)荷，則會產(chǎn)生早期剝離。作為其對策，最好如圖10a、10b所示，對帶齒的環(huán)3賦予曲率半徑r的副曲率。若曲率半徑r大，則可以避免相對于同樣的接觸力而接觸面壓降低，壽命降低。但是，會導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)成分增加，傳遞效率降低。因此，作為一個(gè)基準(zhǔn)，將副曲率確定在作為最大傳遞扭矩作用時(shí)的面壓為3.5-4.5GPa是恰當(dāng)?shù)摹Ａ硗?，牽引部處于高面壓下，并且，作用切線力。對于在這樣的條件下得到的長壽命的材料組成，進(jìn)行了各種研究，可以利用環(huán)型的開發(fā)成果。一般使用滲碳鋼，但是也必需考慮氫脆性。當(dāng)然，表面硬度和硬度分布可使用與軸承同樣的設(shè)計(jì)技術(shù)。作為硬度，最好是HRC60前后。表面最好存在200MPa以上的壓縮應(yīng)力。
如圖11所示，可以使彈性部件44處于皮帶輪部件4和支撐軸承24的內(nèi)圈端面之間。雖未圖示出，但也可以配置在螺桿軸28和支撐軸承24的外圈端面之間。要點(diǎn)在于，使彈性部件44處于皮帶輪部件4和進(jìn)給螺桿軸28之間的軸向間隙。圖11舉例說明作為彈性部件44而采用了碟形彈簧的情況。裝載著本牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器的汽車以一定的速度行駛過程中，在步驟上踩踏加速踏板的情況下，降擋后進(jìn)行加速是理想的，但是，直至變速器產(chǎn)生應(yīng)答之前會產(chǎn)生延遲。彈性部件44發(fā)揮消除該延遲的作用。從這個(gè)意義上來說，可以將彈性部件44稱為提高反映彈簧。若從等速行駛到加速，則在帶齒的環(huán)3上插入皮帶輪部件4的力瞬間增大。據(jù)此，壓縮力作用到延伸的彈性部件44上，彈性部件44變形，一對皮帶輪部件4的槽寬增大。這可瞬時(shí)賦予高減速比，提高變速應(yīng)答。若更大地取得本牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器的變速比，則在高減速比時(shí)，與皮帶輪部件4的接觸半徑減小，當(dāng)然伴隨著傳遞扭矩的降低。雖未圖示，但是若將本牽引驅(qū)動(dòng)式變速器2級直列連接，則可克服該缺點(diǎn)。
設(shè)置變速比設(shè)定傳感器64，通過測量齒輪30的端面位置，可以間接地測量皮帶輪部件4的槽寬。皮帶輪部件4的槽寬與變速比同等，因此，傳感器64的信號成為變速比，若通過未圖示出的外部馬達(dá)，旋轉(zhuǎn)齒輪30，則實(shí)現(xiàn)變速。為了該外部馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)力控制，需要獲知目標(biāo)變速比和實(shí)際的變速位置。
牽引驅(qū)動(dòng)所使用的潤滑油必然是顯示高牽引系數(shù)的潤滑油，若接觸面壓降低，則牽引系數(shù)也降低。因此，需要保持最低限度的接觸面壓。在皮帶輪部件4的角度θ為一定的情況下，若與帶齒的環(huán)3的接觸位置越靠近皮帶輪部件4的外徑，則接觸部的圓周方向的長度增長，接觸面壓降低。為了避免這種情況，如圖12所示，使皮帶輪部件4的角度變化即可。若賦予作為牽引油發(fā)揮高牽引系數(shù)的最低面壓約1GPa即可。由于與按壓力P的關(guān)系，該值也發(fā)生變化。
接著，對圖13以及圖14所示的實(shí)施方式進(jìn)行說明。一對皮帶輪部件4的分離距離(槽寬)由左右的進(jìn)給螺桿軸28決定。若高扭矩在作用中，欲使其向減小減速比的方向動(dòng)作，則進(jìn)給螺桿軸28的驅(qū)動(dòng)扭矩也增大。為了使用滾珠螺桿，降低驅(qū)動(dòng)扭矩，必需謀求滾珠螺桿的負(fù)荷容量的增大。或是螺桿直徑增大，或是長度增長。另外，也要求驅(qū)動(dòng)用的馬達(dá)具有高扭矩，為大型化。
皮帶輪部件4和進(jìn)給螺桿軸28的端面面對共用的油壓室46，油壓室46由密封件S密封。牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器所使用的潤滑油由油壓泵加壓，向左右的油壓室46供給。因?yàn)榕c進(jìn)給螺桿軸28的受壓面積相比，皮帶輪部件4的受壓面積小，所以減輕軸承24的負(fù)荷的效果小，但是，對于減輕進(jìn)給螺桿軸28和螺母26之間的推力荷重有效。另外，對馬達(dá)的小型化也有效。為了使皮帶輪部件4移動(dòng)，通過齒輪裝置，借助驅(qū)動(dòng)齒輪30，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給螺桿軸28，控制所供給的油壓，使得此時(shí)的驅(qū)動(dòng)力減少。若作為驅(qū)動(dòng)力的源，使用電動(dòng)馬達(dá)，則該馬達(dá)電流與扭矩等價(jià)，容易用于控制。
圖14是表示油壓力僅作用于皮帶輪部件4的變形例。在該情況下，軸承24、進(jìn)給螺桿軸28都可以減輕推力負(fù)荷。但是若油壓過高，則由于僅通過油壓力，皮帶輪部件4的位置就變化，所以油壓控制變得復(fù)雜。
作用于皮帶輪部件4的軸向力，由牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器的傳遞扭矩和變速位置決定。在高的減速位置，帶齒的環(huán)3被壓入皮帶輪部件4之間的力也增大。輸入扭矩與發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管的絕對壓大致成比例。因此，通過由傳感器64獲得的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器的變速位置和使用進(jìn)氣壓，可以計(jì)算出最合適的油壓。
圖15a、15b是與圖1類似的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器的構(gòu)想圖，是用線圖表示圖7的構(gòu)成。在圖7所示的方向，從皮帶輪部件4向帶齒的環(huán)3傳遞旋轉(zhuǎn)力的情況下，可如下所示，設(shè)計(jì)為使與傳遞力成比例的按壓力被動(dòng)地產(chǎn)生。作用于帶齒的環(huán)3的、來自皮帶輪部件4、輸出齒輪2、引導(dǎo)輥1的主要的力如圖15a、15b所示。若齒輪的接觸角為α(一般為20度)，接觸部的半徑分別為RT、RG，則向輸出齒輪的傳遞力F3通過扭矩的平衡，可得到算式1。
F3RGcos20°＝F1RT(1)將帶齒的環(huán)3向皮帶輪部件4之間壓入的力PSUM其算式2，在cos20°1時(shí)，可由來自引導(dǎo)輥1的按壓力P和算式1得出。
PSUM＝P+FiRT/RG(2)若皮帶輪部件4的開度角為2θ，則PSUM產(chǎn)生的皮帶輪部件4與帶齒的環(huán)3的接觸力Q成為算式3。
2Qsinθ＝PSUM(3)若牽引系數(shù)為μ，則因?yàn)?Qμ＝F1，所以通過算式1、算式2、算式3，可得出算式4。
F1＝μ(P+FiRT/RG)/sinθ(4)牽引系數(shù)根據(jù)潤滑油、溫度、滑率而變化?；屎蜖恳禂?shù)的關(guān)系如圖16。隨著滑率的增加，牽引系數(shù)增大，在百分之幾時(shí)，達(dá)到最大值μMAx。在牽引驅(qū)動(dòng)裝置中，在成為μMAX的滑率以下，使其動(dòng)作。
通過使夾著皮帶輪部件4的力與傳遞扭矩成比例變化，由于最適合降低摩擦損失，所以當(dāng)在P＝0時(shí)，算式4成立是最理想的狀態(tài)。因此，從算式4中，最合適的皮帶輪角度是算式5的關(guān)系成立時(shí)。但是，在這里的μ采用μMAx。
sinθ＝μ(RT/RG) (5)若θ比算式5的關(guān)系過小，則接觸面壓上升到高于所需，壽命降低或者扭矩?fù)p失增加。反之，若過大，則在牽引部滑動(dòng)增加，在這里扭矩?fù)p失也增加。
一般，潤滑油的最大牽引系數(shù)根據(jù)潤滑油的種類和溫度變化，實(shí)際應(yīng)用中的最大值μMAX在0.1-0.07的范圍內(nèi)，由于1＞RT/RG＞0.8左右，所以根據(jù)算式5，施加與傳遞扭矩成比例的插入力的皮帶輪部件4的角度θ為7度-3度。
在放開對加速踏板的踩踏的情況下，或者在車速上升的情況下，驅(qū)動(dòng)力(F3)減少。此時(shí)，若向縮小皮帶輪部件4的槽寬的方向(上移)運(yùn)動(dòng)，則Q增加，將帶齒的環(huán)3向皮帶輪部件4的外周推出，向減速比減小的方向轉(zhuǎn)換。
帶齒的環(huán)3由最低3個(gè)引導(dǎo)輥1保持。需要通過該引導(dǎo)輥1，以最低限度的力，將帶齒的環(huán)3向皮帶輪部件4按壓。其原因在于，在傳遞扭矩為0時(shí)，帶齒的環(huán)3不穩(wěn)定。作為該按壓方法，可以考慮彈力或液壓或電磁力(馬達(dá)等)。在將本牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器應(yīng)用到汽車上的情況下，表示出通過恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置皮帶輪部件4的角度，在驅(qū)動(dòng)時(shí)，可以進(jìn)行自我預(yù)壓。但是，在發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，從輸出齒輪2作用到帶齒的環(huán)3上的力作用在從皮帶輪部件4離開的方向。因?yàn)樵摿χ饕鶕?jù)變速位置變化，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)作用中，由其他的控制機(jī)構(gòu)控制。
發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，從輸出齒輪2作用到帶齒的環(huán)3上的力作用在從皮帶輪部件4離開的方向。其大小為驅(qū)動(dòng)時(shí)的最大值的1/B，B的值為5-10。在發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，必需通過液壓或其他的機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相當(dāng)于其2倍的按壓力。即，在算式4中，若P2F1RT/BRG、RTRG，則P＝2F1/B。F1根據(jù)變速位置變化，在高減速側(cè)增大。
變速比在D檔位時(shí)，不會積極地尋求發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。因此，此時(shí)的P的值采用變速比相當(dāng)于最高的位置的F1。
在積極地尋求發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)的情況下，例如，在換到3檔，2檔的情況下，附加基于變速桿位置的P。
考慮將200Nm的最大扭矩輸入到本牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器的情況。若RT＝100mm，則F1＝2000N。若B＝10，RiRG，則P＝2000×0.2＝400N。
圖17-圖20所示的實(shí)施方式，是利用滾動(dòng)軸承，進(jìn)行帶齒的環(huán)3的支撐。如圖17以及圖18所示，在帶齒的環(huán)3的外周，設(shè)置有用于與輸出齒輪2嚙合的多個(gè)齒和用于滾珠滾動(dòng)的軌道。為了通過滾動(dòng)軸承，從外側(cè)支撐帶齒的環(huán)3，使用葫蘆形(圖18)的支撐外圈48。支撐外圈48具有大小2個(gè)貫通孔，在各個(gè)貫通孔的內(nèi)周面上設(shè)置軌道。在支撐外圈48的大直徑的貫通孔上，通過多個(gè)滾珠，可自由旋轉(zhuǎn)地收容帶齒的環(huán)3。在支撐外圈48的小直徑的貫通孔上，通過多個(gè)滾珠，可自由旋轉(zhuǎn)地收容內(nèi)圈50。內(nèi)圈50嵌合在輸出軸6上。從圖17中可知，支撐外圈48通過一對引導(dǎo)板54，從軸向兩側(cè)被定位。另外，在軸7的外周，形成用于向牽引驅(qū)動(dòng)點(diǎn)強(qiáng)制供給潤滑油的螺旋狀的供油槽56。
在圖17中，帶齒的環(huán)3的軌道和內(nèi)圈50的軌道排列在帶齒的環(huán)3的中心線上，如圖19所示，也可以將帶齒的環(huán)3的齒和軌道分開配置在帶齒的環(huán)3的中心線的兩側(cè)，據(jù)此，進(jìn)行偏心。另外，圖20是表示將支撐外圈48的支撐部從滾動(dòng)軸承改變?yōu)榛瑒?dòng)軸承的例子。例如，設(shè)置與輸出軸6同軸狀的滑套52，使支撐外圈48可自由旋轉(zhuǎn)地嵌合在該滑套52的外周。在使其在輸出軸6上旋轉(zhuǎn)的情況下，需要滾動(dòng)軸承的功能，但在使其在滑套52上旋轉(zhuǎn)的情況下，因?yàn)榛瑒?dòng)速度緩慢，所以滑動(dòng)接觸就足夠。
權(quán)利要求
1.一種牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器，其特征在于，是由下述部件構(gòu)成的，可自由旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體上的第一輸入輸出軸；可自由旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體上的第二輸入輸出軸；由支撐在第一輸入輸出軸上，形成槽寬可變的V形槽的一對皮帶輪部件構(gòu)成的V皮帶輪；與V皮帶輪卡合，外周被支撐的環(huán)；用于使環(huán)圍繞第二輸入輸出軸移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器，其特征在于，用于使上述環(huán)移動(dòng)的機(jī)構(gòu)具有可旋轉(zhuǎn)地支撐在上述第二輸入輸出軸周圍的臂，和配置在上述環(huán)的外周上的至少3個(gè)引導(dǎo)輥，各引導(dǎo)輥可自由旋轉(zhuǎn)地支撐在臂上。
3.如權(quán)利要求2所述的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器，其特征在于，具有固定在第二輸入輸出軸上的齒輪，上述環(huán)具有與上述齒輪的齒嚙合的齒，和平滑的圓筒狀引導(dǎo)面，通過上述引導(dǎo)面與引導(dǎo)輥接觸。
4.如權(quán)利要求1或2所述的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器，其特征在于，上述引導(dǎo)輥與上述環(huán)滾動(dòng)接觸。
5.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器，其特征在于，上述引導(dǎo)輥與上述環(huán)滑動(dòng)接觸。
6.如權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器，其特征在于，V皮帶輪的槽寬的變化與上述環(huán)的移動(dòng)聯(lián)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求2所述的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器，其特征在于，具有與第一輸入輸出軸同軸地被支撐的一對可動(dòng)平面凸輪以及固定平面凸輪，可動(dòng)平面凸輪可在第一輸入輸出軸的軸向移動(dòng)，并且與V皮帶輪直接或間接接觸，另一方的平面凸輪固定在殼體上，若可動(dòng)平面凸輪旋轉(zhuǎn)，則接近或離開固定平面凸輪，可動(dòng)平面凸輪與臂的旋轉(zhuǎn)聯(lián)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求7所述的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器，其特征在于，使齒輪與臂的旋轉(zhuǎn)軸同軸地支撐，與在可動(dòng)平面凸輪上形成的齒嚙合。
9.如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器，其特征在于，將第一輸入輸出軸作為輸入軸，將第二輸入輸出軸作為輸出軸。
10.如權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器，其特征在于，在傳遞扭矩增大時(shí)，上述環(huán)朝向被壓入皮帶輪部件之間的方向移動(dòng)。
11.如權(quán)利要求1所述的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器，其特征在于，作為用于使皮帶輪部件在軸向移動(dòng)、使槽寬變化的機(jī)構(gòu)，利用將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的螺桿。
12.如權(quán)利要求11所述的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器，其特征在于，使彈性部件位于皮帶輪部件和該進(jìn)給螺桿軸之間的軸向間隙。
13.如權(quán)利要求11所述的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器，其特征在于，兩級串聯(lián)連接。
14.如權(quán)利要求11所述的牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器，其特征在于，使皮帶輪部件的角度θ在3-7度的范圍。
全文摘要
一種牽引驅(qū)動(dòng)式無級變速器是由下述部件構(gòu)成的，可自由旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體(10)上的第一輸入輸出軸(6)；可自由旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體(10)上的第二輸入輸出軸(7)；由支撐在第一輸入輸出軸(6)上，形成槽寬可變的V形槽的一對皮帶輪部件構(gòu)成的V皮帶輪(4)；與V皮帶輪(4)卡合，外周被支撐的環(huán)(3)；用于使環(huán)(3)圍繞第二輸入輸出軸(7)移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
文檔編號F16H55/56GK1748099SQ20048000387
公開日2006年3月15日 申請日期2004年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月10日
發(fā)明者中關(guān)嗣人 申請人:Ntn株式會社