專利名稱：無級變速傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以下類型的滾動牽引式變速器，在該滾動牽引式變速器中通過至少一個滾子將驅(qū)動力(drive)從一個座圈傳遞到另一個座圈，所述至少一個滾子的定向可以根據(jù)變速器傳動比的變化而改變。更具體地，它涉及這樣的變速器，在該變速器中所述滾子安裝在通過太陽輪和環(huán)形齒輪控制的過橋齒輪上。
背景技術(shù)：
在本文中使用“變速器” 一詞來指代將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力以無級變速的變速器傳動比 (輸入速度與輸出速度之比)從旋轉(zhuǎn)輸入端傳遞到旋轉(zhuǎn)輸出端的設(shè)備。變速器特別地但非排它地可應(yīng)用于機(jī)動車輛傳動應(yīng)用中。滾動牽引式變速器的一種已知形式使用具有相對的表面的至少兩個同軸安裝的座圈，所述相對的表面被成形使得座圈共同形成大致環(huán)形的空間。至少一個滾子定位在座圈之間的該空間中，并且在它們的被成形表面上滾動以將驅(qū)動力從一個座圈傳遞到另一個座圈。滾子的偏斜度上的變化與座圈的相對速度上的變化相關(guān)聯(lián)，進(jìn)而與變速器傳動比的變化相關(guān)聯(lián)。需要一些機(jī)構(gòu)來控制滾子的偏斜度，現(xiàn)有技術(shù)包括很多示例。這種機(jī)構(gòu)典型地不通過直接向滾子的支座施加轉(zhuǎn)矩而使?jié)L子傾斜來起作用。相反地，滾子以以下方式安裝使得移動滾子致使?jié)L子因為由座圈施加于其上的力而使它自身轉(zhuǎn)向新的偏斜度。因為由于在任何其它情況下，在滾子和座圈彼此相接合的區(qū)域中滾子的運(yùn)動與座圈的運(yùn)動不平行而使得滾子找尋其自己的軸線與變速器座圈的共同軸線一致的位置，所以會產(chǎn)生轉(zhuǎn)向效果?？刂茩C(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)滾子的移位。在申請人的在先公開的包括PCT/GB03/00259(W003/062670)和 JP2006-292079A 的專利案例中可找到這種機(jī)構(gòu)的示例。在很多示例中，致使?jié)L子使自身轉(zhuǎn)向所需的移位是沿著圓周方向(繞著變速器座圈的共同軸線)的，并且通過允許滾子繞相對于徑向平面偏斜的軸線傾斜而在滾子的移位與滾子的偏斜之間建立關(guān)系。致動器被設(shè)置用來沿圓周方向迫壓滾子，從而影響滾子的移位并相應(yīng)地影響變速比。在圖1至3中圖示出了原理，圖1至3是沿著座圈的共同軸線的方向觀看(圖lb、 2b和3b)和沿著徑向于所述軸線的方向觀看(圖la、h、3a)的變速器的非常簡化的表示。 盡管如以上提及的在真正的變速器中，變速器的輸入和輸出座圈111、112被成形以形成大體環(huán)形的腔穴，但是在徑向視圖中它們用直線表示，而在軸向視圖中它們看起來是圓形的。 滾子113(其為一組滾子中的一個，而為了簡化將其它滾子從圖中省略掉)布置在輸入和輸出座圈111、112之間，使輸入和輸出座圈111、112朝向彼此迫壓以在滾子和座圈之間提供牽引力。滾子以允許其繞它自身的軸線P自由旋轉(zhuǎn)的方式安裝在支架116上。支架116連接于液壓致動器115的活塞。動力在原則上能沿任何方向流動通過變速器——從輸入端到輸出端，或反之亦然。考慮動力從輸入端流向輸出端的情況。在這種情況下，輸入座圈111 轉(zhuǎn)動滾子113 (它的旋轉(zhuǎn)方向在圖中示出為ω 1)，并且滾子113驅(qū)動輸出座圈112 (它的旋轉(zhuǎn)方向示出為《3)。由正在驅(qū)動滾子113的輸入座圈111向滾子113施加牽引力F11。由被滾子113驅(qū)動的輸出圈向滾子施加牽引力F12。通過液壓致動器115對牽引力之和F11+F12 進(jìn)行反作用，并且必須由致動器的力將其平衡。牽引力F11+F12與致動器115的力之間的短暫不平衡致使?jié)L子113運(yùn)動。例如， 假設(shè)從變速器處于平衡狀態(tài)的條件開始，由致動器115施加的力減小。于是牽引力F11+F12 將暫時占優(yōu)勢，并且如圖2中所示，滾子將朝向致動器115運(yùn)動。參見圖2b，如果滾子113 在其接合輸出座圈112的區(qū)域117處的速度矢量V’ r保持不變，則其將不平行于同一區(qū)域中輸出座圈112的表面的速度矢量V’d。結(jié)果是作用在滾子113上的牽引力矢量F14傾向于使?jié)L子113傾斜。輸入座圈111與滾子113之間的類似作用在滾子上在其與輸入座圈接觸的區(qū)域(未示出)處產(chǎn)生牽引力，并且作用在滾子113上的兩個力形成力偶，從而在滾子 113上產(chǎn)生轉(zhuǎn)向效果。即，致使?jié)L子113繞轉(zhuǎn)向軸線119傾斜。注意該轉(zhuǎn)向軸線119形成相對于徑向平面118的前伸角β。由于該前伸角，使得滾子113的傾斜運(yùn)動能夠使矢量V’r 和V’d恢復(fù)平行。因此滾子傾斜(如圖北中那樣)直至其到達(dá)所述矢量平行的位置，并且上述力偶由此減小為零。隨著滾子前后運(yùn)動，其傾斜度(及相應(yīng)地變速器的傳動比)相應(yīng)地改變。必須從滾子反作用到變速器殼體上的總轉(zhuǎn)矩常常被稱為“反作用轉(zhuǎn)矩”，并且其等于作用在變速器的輸入座圈111和輸出座圈112上的轉(zhuǎn)矩之和。注意該轉(zhuǎn)矩可僅通過液壓致動器115進(jìn)行反作用。因此通過調(diào)節(jié)致動器115中的液壓流體壓力，直接調(diào)節(jié)反作用轉(zhuǎn)矩。滾子自動地運(yùn)動到使變速器產(chǎn)生對應(yīng)于所述流體壓力的反作用轉(zhuǎn)矩的位置。因此直接調(diào)節(jié)的是反作用轉(zhuǎn)矩，而不是變速器的實(shí)際傳動比。該控制模式因此有時被稱為“轉(zhuǎn)矩控制”。在1Torotrak (開發(fā))有限公司的公布了的國際專利申請W02007/065900和 W02005/121602中描述了用于控制變速器滾子的不同配置，這兩個國際專利申請都公開了這樣的變速器，在該變速器中一組滾子中的每一個滾子都承載在相應(yīng)的過橋齒輪上，過橋齒輪以周轉(zhuǎn)輪系中行星齒輪的方式與徑向內(nèi)太陽輪和徑向外環(huán)形齒輪嚙合。在這種配置中，太陽輪相對于環(huán)形齒輪的旋轉(zhuǎn)致使過橋齒輪轉(zhuǎn)動，并且是該過橋齒輪的轉(zhuǎn)動在滾子上產(chǎn)生控制滾子傾斜所需的轉(zhuǎn)向效果。在這種配置中，為了控制變速器，必須控制太陽輪和環(huán)形齒輪的運(yùn)動，并且在上述國際專利申請中包括多種用于此目的的機(jī)構(gòu)。其中有設(shè)置了一個或一組控制小齒輪 (pinion)的配置，其和過橋齒輪一樣與太陽輪和環(huán)形齒輪嚙合。具體地，W02007/065900公開了這樣一種配置，在該配置中控制小齒輪(在此稱為行星輪)以使致動器能夠使小齒輪前后運(yùn)動但防止小齒輪旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接至液壓致動器。通過這種方式，致動器控制太陽輪和環(huán)形齒輪二者的位置。該現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中的所有配置允許控制小齒輪和過橋齒輪繞變速器座圈的共同軸線前后運(yùn)動，而控制小齒輪上的力通過某種形式的致動器進(jìn)行反作用，并因此由該致動器控制。通過這種方式能夠調(diào)節(jié)反作用轉(zhuǎn)矩。當(dāng)來自旋轉(zhuǎn)動力源(諸如，例如發(fā)動機(jī))的轉(zhuǎn)矩被從輸入圈傳遞到滾子時，牽引力 (Fll)作用，并且當(dāng)實(shí)現(xiàn)從滾子到輸出圈的轉(zhuǎn)矩傳遞時，牽引力(F12)作用，因此為了支撐滾子，必須施加平衡這些牽引力(F11+F12)的反作用力(F13)。所以必須通過太陽輪、環(huán)形齒輪和液壓伺服系統(tǒng)給動力滾子施加反作用力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種上述類型的變速器，其具有太陽輪和環(huán)形齒輪以及過橋齒輪，滾子安裝在所述過橋齒輪上，其中無需用于驅(qū)動太陽輪和環(huán)形齒輪的設(shè)備來對變速器的反作用轉(zhuǎn)矩作出反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種變速器，其包括殼體、一對半環(huán)形凹進(jìn)座圈、以及滾子，每一個半環(huán)形凹進(jìn)座圈安裝于所述殼體以繞變速器軸線旋轉(zhuǎn)，所述滾子安裝在所述座圈之間以便在它們之間以可變傳動比傳遞驅(qū)動力，所述變速器進(jìn)一步包括
位于所述座圈之間的太陽輪；
位于所述座圈之間的環(huán)形齒輪，所述環(huán)形齒輪位于所述太陽輪的徑向外側(cè)； 設(shè)置在所述太陽輪與環(huán)形齒輪之間并與二者嚙合的過橋齒輪，所述滾子以使所述滾子能繞其自身軸線繞轉(zhuǎn)并能相對于所述座圈傾斜以改變傳動比的方式安裝在所述過橋齒輪上；以及
設(shè)置在所述太陽輪與環(huán)形齒輪之間并與二者嚙合的控制小齒輪，所述變速器的特征在
于，
所述控制小齒輪以允許其繞小齒輪軸線自由旋轉(zhuǎn)、但防止所述小齒輪軸線相對于所述殼體移動的方式安裝于所述殼體。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種變速器2，其包括 外殼6，
夾持在兩種圈11、12 (即輸入圈11與輸出圈12)之間的動力滾子14 ； 設(shè)置在兩種圈11、12之間的位于周向內(nèi)側(cè)上的太陽輪25A、25B ； 設(shè)置在所述兩種圈之間的位于周向外側(cè)上的環(huán)形齒輪06A、26B)；以及行星齒輪33，其具有旋轉(zhuǎn)和偏斜支撐部件31和支撐軸32，所述旋轉(zhuǎn)和偏斜支撐部件31 以可自由旋轉(zhuǎn)方式并具有相對于兩種圈11、12傾斜的自由度來支撐動力滾子14，所述支撐軸32支撐所述旋轉(zhuǎn)和偏斜支撐部件31且其一端與太陽輪25Α、25Β嚙合、另一端與環(huán)形齒輪26Α、26Β嚙合， 其特征在于， 變速器2包括
旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備四，其驅(qū)動太陽輪25Α、25Β和環(huán)形齒輪中的至少一個或另一個旋轉(zhuǎn)；
位于太陽輪25A、25B與環(huán)形齒輪^A、26B之間的控制小齒輪27，其在一端與太陽輪 25A、25B嚙合，并在另一端與環(huán)形齒輪嚙合；以及
以可自由旋轉(zhuǎn)方式支撐控制小齒輪27的托架觀，并且其特征在于， 在通過環(huán)式無極變速裝置2改變傳動比過程中，當(dāng)通過借助于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備四經(jīng)由控制小齒輪27驅(qū)動太陽輪25A、25B和環(huán)形齒輪^A、26B沿著彼此相反方向旋轉(zhuǎn)而改變行星齒輪33的偏斜角度時，通過旋轉(zhuǎn)和偏斜支撐部件31改變動力滾子14相對于兩種圈11、12 旋轉(zhuǎn)方向的角度，并且，由于在接觸區(qū)域17處的在相對于兩種圈11、12角度變化的動力滾子的旋轉(zhuǎn)方向上所產(chǎn)生的差異，使其姿態(tài)自動變化成使得動力滾子沿由此接觸區(qū)域17的接觸半徑變化的方向偏斜并同時返回到與兩種圈11、12旋轉(zhuǎn)方向相切的方向；而且其特征還在于， 托架觀緊固于外殼6。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備包括電機(jī)四。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)和偏斜支撐部件31具有
中央支撐部件35，其固定地支撐在支撐軸32上并且其形成為以第一軸線I為中心的圓柱體形狀，所述第一軸線I相對于與支撐軸正交的軸線H具有后傾角(caster angle) γ ； 滾子旋轉(zhuǎn)支撐部件37，其被支撐成相對于中央支撐部件35的圓柱形拱形表面36具有旋轉(zhuǎn)自由度，并且其形成為以與第一軸線I正交的第二軸線J為中心的圓柱體形狀；以及
動力滾子14，其被支撐成具有相對于滾子旋轉(zhuǎn)支撐部件37的圓柱形形狀的拱形表面 38以第二軸線J為中心的旋轉(zhuǎn)自由度；
旋轉(zhuǎn)和偏斜支撐部件31通過中央支撐部件35的圓柱形平行面支撐滾子旋轉(zhuǎn)支撐部件 37和動力滾子14，并且在通過行星齒輪33的旋轉(zhuǎn)控制使支撐軸32偏斜時使動力滾子14 相對于兩種圈11、12的旋轉(zhuǎn)方向偏斜，并且在使動力滾子因在接觸區(qū)域17處的旋轉(zhuǎn)方向上的差異而沿改變接觸區(qū)域17的接觸半徑的方向偏斜時，通過中央支撐部件35的圓柱形拱形表面36使動力滾子繞第一軸線I偏斜，并且同時使動力滾子按照后傾角返回到與兩種圈 11、12的旋轉(zhuǎn)方向相切的方向。在根據(jù)本發(fā)明的變速器中，能消除動力滾子在圓周方向上相對于兩種圈的運(yùn)動， 由此能將以可自由旋轉(zhuǎn)方式支撐控制小齒輪的托架固定于外殼。


現(xiàn)在將僅以示例方式參照附圖來描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，在附圖中。圖Ia和Ib表示出常規(guī)類型的環(huán)形無級變速設(shè)備的力的平衡狀態(tài)，(a)為在徑向方向上的視圖，(b)為在軸向方向上的視圖。圖加和2b表示出處于動力滾子移位的狀態(tài)下的常規(guī)類型的環(huán)形無級變速設(shè)備， (a)為在徑向方向上的視圖，(b)為在軸向方向上的視圖。圖3a和北表示出處于動力滾子偏斜的狀態(tài)下的常規(guī)類型的環(huán)形無級變速設(shè)備，
(a)為在徑向方向上的視圖，(b)為在軸向方向上的視圖。圖4是沿穿過根據(jù)本發(fā)明的變速器的軸向平面的截面圖。圖5是沿穿過根據(jù)本發(fā)明的變速器的徑向平面的截面圖。圖6是滾子單元的透視圖。圖7a_7c圖示出變速器的多個部件，(a)表示出滾子處于變速比為_1的位置處，
(b)為滾子單元旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)圖，(c)為滾子偏斜的狀態(tài)圖。
具體實(shí)施例方式圖4和5中所示的變速器2為雙腔穴、全環(huán)式。它可用在機(jī)動車輛的傳動裝置中， 并且在本文中，它可與已知類型的行星齒輪(在此未描述)組合以提供向前和倒退的驅(qū)動力，并且在合適的情況下提供兩個或多個“模式” 一即，兩個或多個不同的傳動比范圍。變速器2具有一對輸入座圈11，它們安裝在輸入軸3上以與輸入軸3 —起旋轉(zhuǎn)。 輸入軸3形成在本實(shí)施方式中的變速器的旋轉(zhuǎn)輸入端，并且可以例如通過適合的齒輪聯(lián)接
6到諸如內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力源。輸出座圈12在其外圍處連接到輸出構(gòu)件16，輸出構(gòu)件 16形成變速器的輸出端并且可以例如被聯(lián)接到通向機(jī)動車輛車輪的齒輪。稍后將要詳細(xì)描述的滾子單元5 (見圖6)分別包括布置在輸入座圈11之一與輸出座圈12之間的滾子14。 每個輸入座圈11具有半環(huán)形凹進(jìn)表面，相關(guān)滾子14在該半環(huán)形凹進(jìn)表面上滾動。輸出座圈12具有兩個半環(huán)形凹進(jìn)表面，從而使得這些座圈共同形成兩個容置滾子14的大體環(huán)形的腔穴。為了簡化起見，圖4僅示出每個腔穴中的單個滾子14，但實(shí)際上多個滾子14(例如每個腔穴中的三個動力滾子)以固定間隔圍繞腔穴的圓周布置。為了在滾子14與座圈 11、12之間提供牽引力，必須將它們偏壓成彼此相接合。以本領(lǐng)域中的已知方式，這借助于液壓致動器8實(shí)現(xiàn)，該液壓致動器8作用在輸入座圈11之一上，從而沿著輸入軸3將該輸入座圈11推向其它座圈。防止另一個輸入座圈11沿著軸3移動，使得致動器8的力通過滾子14和輸出座圈12傳遞到軸3上。滾子控制裝置4控制滾子14的偏斜。這樣通過滾子14與輸入圈11和輸出圈12 接合的半徑的改變可以實(shí)現(xiàn)變速器傳動比的連續(xù)(無極)變化。輸出圈12沿著與輸入圈 11相反的方向旋轉(zhuǎn)，這樣變速器傳動比為負(fù)。滾子控制裝置4以如下方式形成。將太陽輪25A、25B周向地朝向相應(yīng)滾子14的內(nèi)側(cè)布置，以可自由旋轉(zhuǎn)的方式支撐在輸入軸3上并由穿過輸出座圈12的套筒構(gòu)件2 連結(jié)，使得太陽輪25A、25B —起旋轉(zhuǎn)。將環(huán)形齒輪^A、26B周向地朝向相應(yīng)滾子14的外側(cè)布置，并且相對于輸入軸3以可自由旋轉(zhuǎn)的方式支撐。小齒輪安裝部件觀相對于傳動裝置外殼6固定并且以可自由旋轉(zhuǎn)的方式支撐控制小齒輪27，控制小齒輪27布置在太陽輪25A、25B與環(huán)形齒輪^A、26B之間以與二者嚙合。另外，滾子控制裝置4包括以上所稱的滾子單元5以及構(gòu)成旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的電機(jī)單元 29 (見圖5)，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置驅(qū)動環(huán)形齒輪26A旋轉(zhuǎn)。 托架28包括前主托架板^a、前子托架板^b、后子托架板28c和后主托架板^d。 前主托架板28a在其周向內(nèi)側(cè)上形成有套筒^g。套筒28g通過軸承43以可自由旋轉(zhuǎn)的方式支撐在輸入軸3上。前主托架板28a在其周向外側(cè)上形成有連接部件^s。該連接部件^s固定于傳動裝置外殼6的內(nèi)側(cè)面。另外，前主托架板28a與小齒輪軸28e —體形成。 將要描述的控制小齒輪27通過軸承41以可自由旋轉(zhuǎn)的方式支撐于其上。前子托架板28b形成有孔^h，形成在小齒輪軸28e上的凸部28f裝配到孔^h 中，前子托架板^b由此通過孔2 相對于主托架板^a固定。而且，前子托架板28b形成有套筒，該套筒28i位于前子托架板28b的周向內(nèi)側(cè)上并被布置成位于套筒構(gòu)件2 的周向外側(cè)上。后主托架板28d在其周向內(nèi)側(cè)上形成有套筒^m。套筒28m通過軸承44以可自由旋轉(zhuǎn)的方式支撐在輸入軸3上。而且，小齒輪軸28j —體形成在后主托架板28d上，并且控制小齒輪27通過軸承42以可自由旋轉(zhuǎn)的方式支撐在小齒輪軸28j上。后子托架板28c形成有孔觀1，形成在小齒輪軸28j上的凸部2 裝配到孔
中，后子托架板^c由此通過孔281相對于后主托架板^d固定。后子托架板28c在其周向內(nèi)側(cè)上形成有套筒^n，該套筒28η被布置成位于套筒構(gòu)件25a的周向外側(cè)上。前子托架板28b和后子托架板28c在輸出圈12的周向內(nèi)側(cè)上連結(jié)，并且通過這種方式，由前主托架板20a、前子托架板^b、后子托架板28c和后主托架板28d構(gòu)成的托架觀相對于傳動裝置外殼6固定。而且，在前子托架板^b與后子托架板28c連結(jié)的部分處，輸出圈12由軸承 45以可自由旋轉(zhuǎn)的方式支撐。位于圖4左側(cè)上的控制小齒輪27布置在腔穴13中相鄰的動力滾子14之間，并與太陽輪25A和環(huán)形齒輪26A嚙合。它們由軸承41以可自由旋轉(zhuǎn)的方式支撐在與托架觀一體形成的小齒輪軸28e上。類似地，位于圖4右側(cè)上的控制小齒輪27布置在腔穴13中相鄰的滾子14之間，并與太陽輪25B和環(huán)形齒輪26B嚙合。它們由軸承42、42以可自由旋轉(zhuǎn)的方式支撐在與托架觀一體形成的小齒輪軸28j上。在本實(shí)施方式中，六個如上所述的滾子單元5布置在兩個腔穴中(每個腔穴三個)。所有這些滾子單元5以相同的方式構(gòu)造。如圖6中所示，滾子單元5具有這樣的形狀，在該形狀中上述動力滾子14的運(yùn)動范圍剪切(cut out)自環(huán)形齒輪，并且包括行星齒輪33以及旋轉(zhuǎn)和偏斜支撐部件31，行星齒輪33的周向內(nèi)側(cè)(圖4中的下側(cè))與太陽輪 25A(25B)嚙合而其周向外側(cè)(圖4中的上側(cè))與環(huán)形齒輪嚙合，旋轉(zhuǎn)和偏斜支撐部件31由該行星齒輪33的中部來固定和支撐并且以在ω 1的方向上可自由旋轉(zhuǎn)而在ω 2 的方向上自由偏斜的方式支撐動力滾子14。旋轉(zhuǎn)和偏斜支撐部件31包括中央支撐部件35和滾子旋轉(zhuǎn)支撐部件37。該中央支撐部件35與支撐軸32 —體形成并形成為以軸線(第一軸線)I為中心的圓柱形形狀，軸線 I在正交于支撐軸32的平面中相對于與兩個圈11、12平行的軸線H偏斜后傾角Y。滾子旋轉(zhuǎn)支撐部件37形成為以構(gòu)成動力棍子14的旋轉(zhuǎn)軸線并與上述軸線I正交的軸線(第二軸線)J為中心的圓柱形形狀，并且相對于該中央支撐部件35的圓柱形成形的拱形表面36 以可自由旋轉(zhuǎn)的方式被支撐。而且，滾子旋轉(zhuǎn)支撐部件35通過其圓柱形拱形表面38以可自由旋轉(zhuǎn)的方式支撐繞軸線J旋轉(zhuǎn)的滾子14。如圖5中所示，電機(jī)單元四布置在傳動裝置外殼6內(nèi)的變速器2的下方，并且包括由步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成的驅(qū)動部^a、以及齒條四13。在驅(qū)動部29a中設(shè)置有轉(zhuǎn)子(未示出)，基于來自未示出的電子控制裝置的信號、根據(jù)車輛的操作狀態(tài)來控制該轉(zhuǎn)子。齒條29b通過將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動的螺紋機(jī)構(gòu)(未示出)與轉(zhuǎn)子相連。齒條29b為在其上表面上形成有多個齒^c的齒條形構(gòu)件。齒29b與形成在環(huán)形齒輪2隊的外圓周上的外齒26a嚙
口 O下面，將參照圖7對變速器2的操作進(jìn)行描述。當(dāng)將變速器2安裝在車輛中時，與發(fā)動機(jī)的輸出軸相連的輸入軸3的旋轉(zhuǎn)被傳遞到變速器2的輸入圈11。動力滾子14因輸入圈11的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，并且通過該旋轉(zhuǎn)使輸出圈12如圖7(a)中所示沿方向ω3旋轉(zhuǎn)。當(dāng)此情況發(fā)生時，在將轉(zhuǎn)矩從輸入圈11傳遞到輸出圈12時產(chǎn)生的牽引力Fl作用在腔穴13中的動力滾子14上，并且該牽引力Fl與由環(huán)形齒輪26Α和太陽輪25Α接收到的反作用力F2’、F3’相平衡。圖7(b)示出了例如當(dāng)環(huán)形齒輪26Α被電機(jī)單元四驅(qū)動而沿ω4方向旋轉(zhuǎn)時所發(fā)生的情況。滾子單元5的行星齒輪33沿與環(huán)形齒輪26Α相同的方向旋轉(zhuǎn)，并且控制小齒輪 27繞托架28的小齒輪軸28e旋轉(zhuǎn)，從而致使與控制小齒輪27嚙合的太陽輪25A沿ω 5方向旋轉(zhuǎn)，ω 5方向是與環(huán)形齒輪2隊的方向相反的方向。因此，動力滾子單元5沿來自環(huán)形齒輪^^的ω4方向旋轉(zhuǎn)和沿來自太陽輪25Α的ω5方向旋轉(zhuǎn)，使得動力滾子單元(通過它們自身)旋轉(zhuǎn)到它們的初始位置，并且如圖7(b)中所示滾子單元5的支撐軸32的角度被改變。此時，通過設(shè)置在旋轉(zhuǎn)和偏斜支撐部件31的中央支撐部件35上的圓柱形成形的平行面，使?jié)L子14與滾子旋轉(zhuǎn)支撐部件37 —起朝向輸出圈12的旋轉(zhuǎn)方向ω 3偏斜。當(dāng)這種情況發(fā)生時，在輸出圈12與動力滾子14的接觸區(qū)域17處，動力滾子14的速度矢量Vr正面向周向內(nèi)側(cè)多于面向輸出圈12的切向方向，而輸出圈12的速度矢量Vd 則在該輸出圈12的切向方向上。因此，輸出圈12的速度矢量Vd與動力滾子14的速度矢量Vr變得不平行。此外，在接觸區(qū)域17處，產(chǎn)生了同速度矢量Vd與速度矢量Vr之差在相同方向上的牽引力F4，該牽引力F4作用在動力滾子14上。類似的作用發(fā)生在動力滾子14與輸入圈11之間，但是在與牽引力F4反方向上的牽引力作用在動力滾子14上。通過產(chǎn)生于滾子14與輸入圈11之間的該牽引力、以及牽引力F4的作用，如圖4(c)中所示，滾子14的旋轉(zhuǎn)軸線J(見圖6)沿著設(shè)置在中央支撐部件 35上的拱形表面36繞軸線I傾斜，并且滾子14通過后傾角γ的作用被帶入動力滾子14 的速度矢量Vr與輸出圈12的速度矢量Vd變得平行的位置。換言之，輸出圈12相對于輸入圈11的傳動比(接觸半徑)自動變化。下面，將描述變速器2中力的平衡。即使當(dāng)變速器2處于未在進(jìn)行傳動比控制的固定傳動比時，仍然會在輸入圈11與輸出圈12之間進(jìn)行轉(zhuǎn)矩傳遞的同時，在滾子14上產(chǎn)生牽引力F1。如圖5中所示，牽引力Fl可以分解成力F2和力F3，力F2作用在行星齒輪33 上位于變速器2的周向外側(cè)區(qū)域處，力F3作用在行星齒輪33上位于變速器2的周向內(nèi)側(cè)區(qū)域上。過行星齒輪33與環(huán)形齒輪26Α的嚙合，力F2被傳遞到環(huán)形齒輪26Α成為力F5，力 F5傾向于使環(huán)形齒輪26Α沿圖5中的順時針方向旋轉(zhuǎn)。通過環(huán)形齒輪2認(rèn)與控制小齒輪 27的嚙合，傳遞到環(huán)形齒輪2隊的力F5被傳遞到控制小齒輪27成為力F7，力F7傾向于使控制小齒輪27沿圖5中的順時針方向旋轉(zhuǎn)。此外，通過行星齒輪33與太陽輪25Α的嚙合，力F3被傳遞到太陽輪25Α成為力 F6，力F6傾向于使太陽輪25Α沿圖5中的順時針方向旋轉(zhuǎn)。通過太陽輪25Α與控制小齒輪 27的嚙合，傳遞到太陽輪25Α的力F6被傳遞到控制小齒輪27成為力F8，力F8傾向于使控制小齒輪27沿圖5中的逆時針方向旋轉(zhuǎn)。力F7和F8傾向于使控制小齒輪27沿彼此相反的方向旋轉(zhuǎn)，即它們構(gòu)成了力F9， 力F9作用在小齒輪軸28e上從而傾向于使該控制小齒輪沿圖5中的順時針方向(輸入圈 11的旋轉(zhuǎn)方向)運(yùn)動。力F9通過托架觀作用在傳動裝置外殼6 (見圖4)上。力F9是力F7和F8之和，力F7和F8具有與如上所述由牽引力Fl分解得到的力 F2、F3相同的量值，因此力F9與牽引力Fl具有相同的量值。此外，因為牽引力Fl和F9分別作用于其上的行星齒輪33(滾子14)和小齒輪軸^e的旋轉(zhuǎn)中心與輸入圈11處于基本上相同的半徑處，所以牽引力Fl和F9能夠處于平衡狀態(tài)(在該平衡狀態(tài)下它們不會使行星齒輪33和控制小齒輪27旋轉(zhuǎn))。換言之，產(chǎn)生于滾子14上的所有牽引力Fl作用在傳動裝置外殼6上，所以可由傳動裝置外殼6生成對這些傳動力Fl的所有反作用力。應(yīng)當(dāng)指出，盡管從圖5中省略了對這些牽引力Fl到F9的反作用，但是這些反作用就是反作用力F1’到F9’并且可用在與所示相應(yīng)箭頭相反方向上的箭頭來表示。更具體地， 如圖7(a)中所圖示的，示出了反作用力F2’、F3’以便描述作用在滾子單元5上的力。當(dāng)變速器進(jìn)行傳動比控制時，通過如上所述的電機(jī)單元四來實(shí)現(xiàn)環(huán)形齒輪26A的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，而轉(zhuǎn)矩在輸入圈11與輸出圈12之間傳遞。盡管環(huán)形齒輪26A受電機(jī)單元四驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)，從而使行星齒輪33和控制小齒輪27旋轉(zhuǎn)，但是行星齒輪33與控制小齒輪27的相應(yīng)嚙合位置以及環(huán)形齒輪26A與太陽輪2A的相應(yīng)嚙合位置不變。因此，如上所述，由于是由傳動裝置外殼6生成對動力滾子14上所產(chǎn)生牽引力的反作用，所以力的關(guān)系是不變的。 因此，由電機(jī)單元四提供的驅(qū)動力可驅(qū)動環(huán)形齒輪26A而無須承載這些反作用力。電機(jī)單元四中諸如液壓伺服系統(tǒng)或液壓電路的機(jī)構(gòu)由此不需要輸出大于牽引力Fl的驅(qū)動力。應(yīng)當(dāng)指出，在根據(jù)本實(shí)施方式的變速器2中，控制小齒輪27布置在滾子14之間， 從而在進(jìn)行支撐滾子14的滾子單元5的傳動比控制時，不會發(fā)生動力滾子14在兩個圈11 和圈12的旋轉(zhuǎn)方向上的運(yùn)動。由此也就沒有動力滾子14和控制小齒輪27的阻塞風(fēng)險。在上述的變速器2中，相對于傳動裝置外殼6不可移動地安裝的托架觀以可自由旋轉(zhuǎn)的方式支撐控制小齒輪27，所述控制小齒輪27與太陽輪25A、25B以及環(huán)形齒輪2隊、 26B嚙合。因此，即使當(dāng)牽引力Fl作用在滾子14上致使反作用要通過行星齒輪33傳遞到太陽輪25A、25B以及環(huán)形齒輪時，傳遞到太陽輪25A、25B以及環(huán)形齒輪
的牽引力Fl的反作用通過控制小齒輪27和托架28指向傳動裝置外殼6。通過這種方式， 可以由傳動裝置外殼6生成對牽引力Fl的反作用，并且變得無需電機(jī)單元四來對由滾子 14產(chǎn)生的牽引力Fl作出反應(yīng)。通過這種方式，可以無需制造用于輸出比牽引力Fl大的驅(qū)動力的機(jī)構(gòu)(液壓伺服系統(tǒng)和/或液壓電路)，因而能夠使變速器2更緊湊。即使在傳動力Fl根據(jù)不可預(yù)知的運(yùn)行條件變化時，仍由傳動裝置外殼6對由動力滾子14產(chǎn)生的牽引力Fl作出反應(yīng)。由此變得無需對由電機(jī)單元四產(chǎn)生的反作用力進(jìn)行輸出控制，以便追蹤牽引力Fl。這樣，使得無需用于進(jìn)行諸如例如反饋控制等復(fù)雜控制的控制機(jī)構(gòu)，因而能夠?qū)崿F(xiàn)簡化和成本降低。而且，由于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備由電機(jī)構(gòu)成，因此能夠采用簡單的構(gòu)造。而且，特別是如果采用步進(jìn)電機(jī)(即能夠響應(yīng)于電指令控制其自身位置的電機(jī))用于電機(jī)單元四，則用于通過檢測例如太陽輪25A、25B或環(huán)形齒輪的位置來進(jìn)行反饋的裝置變得沒有必要，所以能夠簡化變速器2并降低成本。而且，旋轉(zhuǎn)和偏斜支撐部件31能夠在支撐軸32由于行星齒輪33的旋轉(zhuǎn)控制而偏斜時，通過中央支撐部件35的圓柱形成形的平行面使?jié)L子14相對于兩種圈11、12的旋轉(zhuǎn)方向偏斜，并且隨后能在這些動力滾子14因在接觸區(qū)域17處旋轉(zhuǎn)方向上的不同而沿接觸區(qū)域17的具有變化的接觸半徑的方向偏斜時，通過中央支撐部件35的圓柱形成形的拱形表面36根據(jù)后傾角γ使動力滾子14偏斜并使動力滾子14返回到兩種圈11、12的旋轉(zhuǎn)方向的切向方向上。由此簡單地通過行星齒輪33的旋轉(zhuǎn)控制，能夠改變動力滾子14相對于兩種圈11、12的接觸半徑并使動力滾子14自動地返回到兩種圈11、12的旋轉(zhuǎn)方向的切向方向上，而不移動動力滾子14的旋轉(zhuǎn)中心。通過這種方式，可以消除動力滾子14在圓周方向上相對于兩種圈11、12的運(yùn)動，從而能將以可自由旋轉(zhuǎn)方式支撐控制小齒輪27的托架觀固定到外殼6上。在上述示例中，通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備驅(qū)動環(huán)形齒輪旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明還可應(yīng)用于通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備驅(qū)動太陽輪、或太陽輪和環(huán)形齒輪旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造中。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動設(shè)備不需要一定是具有步進(jìn)電機(jī)和螺紋機(jī)構(gòu)的電機(jī)單元2。例如，可以采用液壓伺服系統(tǒng)。
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權(quán)利要求
1.一種變速器，其包括殼體、一對半環(huán)形凹進(jìn)座圈、以及滾子，每一個半環(huán)形凹進(jìn)座圈安裝于所述殼體以繞變速器軸線旋轉(zhuǎn)，所述滾子安裝在所述座圈之間以便在它們之間以可變傳動比傳遞驅(qū)動力，所述變速器進(jìn)一步包括位于所述座圈之間的太陽輪；位于所述座圈之間的環(huán)形齒輪，所述環(huán)形齒輪位于所述太陽輪的徑向外側(cè)； 設(shè)置在所述太陽輪與環(huán)形齒輪之間并與二者嚙合的過橋齒輪，所述滾子以使所述滾子能繞其自身軸線繞轉(zhuǎn)并能相對于所述座圈傾斜以改變傳動比的方式安裝在所述過橋齒輪上；以及設(shè)置在所述太陽輪與環(huán)形齒輪之間并與二者嚙合的控制小齒輪，所述變速器的特征在于，所述控制小齒輪以允許其繞小齒輪軸線自由旋轉(zhuǎn)、但防止所述小齒輪軸線相對于所述殼體移動的方式安裝于所述殼體。
2.如權(quán)利要求1所述的變速器，其進(jìn)一步包括用于使所述太陽輪和所述環(huán)形齒輪中的至少一個轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的變速器，其中，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置適于使所述太陽輪和/或所述環(huán)形齒輪移動到選定位置。
4.如權(quán)利要求3所述的變速器，其中，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置包括步進(jìn)電機(jī)。
5.如任一前述權(quán)利要求所述的變速器，其中，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置包括齒條齒輪機(jī)構(gòu)。
6.如任一前述權(quán)利要求所述的變速器，其中，所述控制小齒輪安裝在相對于所述殼體固定的托架部件上。
7.如任一前述權(quán)利要求所述的變速器，其中，所述滾子的支座使所述滾子能繞傾斜軸線傾斜，所述傾斜軸線對徑向于所述變速器軸線的平面偏斜一個后傾角。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變速器(2)，其具有安裝于殼體(6)以繞共同的變速器軸線旋轉(zhuǎn)的一對半環(huán)形凹進(jìn)座圈(11，12)。滾子(14)安裝在所述座圈之間以便在它們之間以可變傳動比傳遞驅(qū)動力。太陽輪(25)安裝在所述座圈之間，環(huán)形齒輪(26)也安裝在所述座圈之間。環(huán)形齒輪位于太陽輪的徑向外側(cè)。安裝在太陽輪與環(huán)形齒輪之間并與二者嚙合的是過橋齒輪(33)，所述滾子以使其既能在通過所述座圈轉(zhuǎn)動時繞其自身軸線繞轉(zhuǎn)、又能相對于所述座圈傾斜以改變傳動比的方式安裝在所述過橋齒輪上?？刂菩↓X輪(27)也布置在太陽輪與環(huán)形齒輪之間并與二者嚙合。所述控制小齒輪能繞其自身軸線自由地旋轉(zhuǎn)，但是小齒輪軸線相對于所述殼體固定。
文檔編號F16H15/38GK102483140SQ200980156761
公開日2012年5月30日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月16日
發(fā)明者杜特森 B., 安多 M., 伊施哈拉 Y. 申請人:Kk 伊闊斯研究株式會社, 托羅特拉克(開發(fā))有限公司