使用皮帶的cvt及其驅動方法
2023-08-22 11:32:36 4
專利名稱：使用皮帶的cvt及其驅動方法
技術領域：
01
本發明涉及使用皮帶的無級變速器(continuous variable transmission, CVT )，具體而言，涉及使用皮帶的CVT，其中動力是通過 設置在從動部分的子柱體和驅動部分的主柱體之間的皮帶來傳輸的，驅動 部分的主柱體在徑向上形狀為旋轉體，由於皮帶的長JL有限，在旋轉體狀系。
背景技術：
02根據其用途，CVT通常應用於安裝了起重機、用於運輸物品的運輸 機、巻揚機、升降機、自動扶梯等的汽車領域和其他工業領域。但是，傳 統的CVT繼承了很多問題，即其結構相對複雜，儘管它被稱為CVT，但 其實際結構本身構造為通過幾個級來執行換檔，使得變速器受到極大限 制，因而不能根據使用目的M適當的換檔，並且由於其結構的複雜性， 增加了使用期間故障的發生頻率。
[03同時，用於汽車的自動變速器也遇到一些問題，功率消耗過大，而 且，由於用扭矩變換器代替了離合器，增加了故障出現的概率，由於在幾 個檔間換檔時出現的沖擊，坐乘的感覺不是很好，燃油的消耗也因不必要 的功率損耗而較高，生產成本因數目眾多的零件而過高，發生故障時維護 和修理非常困難，嚴重增加了維護成本的負擔。具體而言，這種自動變速 器有這樣的問題，即其結構非常複雜，其重量因數目眾多的零件而變得非 常重，從而增加燃油消耗等等。
發明內容
技術問題
[04因此，為解決現有技術中存在的這些常規問題，作出了本發明。本 發明的目的是提供一種CVT，其構造為根據速度所產生的離心力的變化 來逐漸地改變而不是逐級改變其直徑，因而具有良好的駕駛感覺，因為沒 有換檔產生的衝擊，因而具有良好的坐乘感覺，並且因為油被供應給直徑 因離心力而增大的柱體側，所以能夠承受大重量，通過構造，使動力通過
設置在具有因離心力而自由變化的直徑的驅動部分與跟驅動部分成反比 的從動部分之間的皮帶被傳輸。
技術解決方案
[051為了達到以上目的，本發明提供無級變速器，其包括
[06驅動部分，其包括主柱體，該主柱體具有可以在其中注入油的空間， 並且用作皮帶輪，可關於空心管型旋轉軸和驅動軸旋轉，所述空心管型旋 轉軸在一個表面形成油通過的通路，所述驅動軸在另一表面形成，以允許 動力通過其被輸入，該空心管型旋轉軸和該驅動軸充當中心軸；還包括設 置在主柱體的圓周表面上的多個子柱體，該多個子柱體由於該驅動軸旋轉 所產生的離心力而在徑向上擴張，每個該子柱體在其末端形成有皮帶槽， 用於在其上安裝皮帶；以及兩個直線襯套，其通過連杆16相互接合，連 杆16設置在該子柱體兩側並且經構造在驅動軸11和旋轉軸上直線移動；
[07從動部分，其具有與該驅動部分相同的結構，並且設置在與該驅動 部分間隔預定距離的位置處；
[08皮帶，安裝在形成於驅動部分l的子柱體上的皮帶槽和形成於從動 部分的子柱體的皮帶槽上，用於將動力從驅動部分傳輸到從動部分；以及
[091 油控部分，在兩個末端與該驅動部分的旋轉軸和該從動部分的旋轉 軸接合，用於控制注入該驅動部分的主柱體中的油和注入該從動部分中的 油。
有利效果
[10依照本發明，當逐漸換檔時，保持了駕駛的愉悅和發動機轉動相對 均勻，從而消除換檔的衝擊，由此，可以預計發動機的壽命可得到延長。
[11另外，可以在多個皮帶槽上安裝多個皮帶，因此，可以預見，通過 相對大的動力傳輸和大範圍的換檔，本發明可應用於各種不同車輛。
[12圖1是立體圖，其示出依照本發明的CVT的整體構造；
[13圖2是沿水平線截取的從動部分和驅動部分的注入油的子液壓柱體
的局部橫截面[14圖3是局部橫截面圖，其示出依照本發明的CVT的油控部分的內
部；
[15圖4是橫截面圖，其說明性地示出依照本發明的CVT的油控部分
的工作；
[16圖5是橫截面圖，其說明性地示出壓縮彈簧的彈力的控制，該壓縮 彈簧構成了照本發明的CVT的油控部分；
[171圖6是立體圖，其示出依照本發明的主柱體和子柱體的接合關係； 以及
[18圖7是說明性視圖，其示出本發明中皮帶傳動的工作。
具體實施例方式
[19在下文中，將參照附圖詳細描述依照本發明的具有上述結構的CVT 的優選實施例。
[20圖1是立體圖，其示出依照本發明的CVT的整體構造，圖2是沿 水平線截取的從動部分和驅動部分的注入油的子壓柱體的局部橫截面圖。
[21在本實施方案中，本發明的CVT包括圓柱形主柱體13，其內部具 有用於注入油5的空間，驅動軸11安裝在柱體的中心處用於輸入動力。
[22而且，空心管型旋轉軸12安裝在主柱體13的中心的另一側，構成 用於油5的通路。
[23因此， 一側i殳有驅動軸11並且相對側i殳有旋轉軸12的主柱體13 構造為通過輸入到驅動軸11的動力來旋轉。
[24此外，多個子柱體14安裝在主柱體13的圓周表面，這樣，它們由 於驅動軸11的旋轉產生的離心力而在徑向上往復運動，並且根據離心力 的強度，可以進一步在圓周表面安裝另外的二級或三級柱體14形成多級。
[25如圖2所示，配重143安裝在驅動部分1的子柱體14的內部，以 有效施加離心力。[26而且，多個帶槽19形成於子柱體14的末端上，4吏皮帶6可以淨皮穩 定地裝好。
[271 直線襯套15也分別安裝在驅動軸11和旋轉軸12上，它們通過安裝 在子柱體14兩側的連杆16相互接合。
[28鉸鏈17在每個連杆16的兩端形成。
29因此，當子柱體14因離心力而在徑向上擴張時，通過^^鏈17在子 柱體14的兩側接合的連杆16在旋轉軸12或驅動軸11的垂直方向上擴展， 並且，直線襯套15，通過鉸鏈17接合在連杆16的另一側的末端，在驅 動軸11和旋轉軸12上直線移動到主柱體的近側。
[30安裝直線襯套15和連杆16是為了防止子柱體以各自的長度的單獨 擴張，因為當子柱體14因離心力而在徑向上向外擴張時，離心力在多個 子柱體14中的某些特殊柱體處產生。在這點上，它們起到通過預定的力 使子柱體擴張到預定長度，從而限定精確的圓形。
[31驅動部分l具有用於動力的直接傳輸的上述結構，從動部分2具有 與驅動部分1相同的結構，且安裝在與驅動部分1間隔預定距離的位置處， 皮帶6裝在驅動部分1的子柱體14的皮帶槽19與從動部分2的子柱體 24的皮帶槽29之間，這樣，動力可以被傳輸到從動部分。
[32如圖1和2所示，照例，從動部分2構造為包括連杆26、鉸鏈27、 直線襯套25、子柱體24、主柱體23等等，配重143除外，它安裝在驅動 部分l的子柱體14內。
[33這是為了由安裝在油控部分3內的壓縮彈簧33的彈性回復力確定 子柱體的直徑，而旋轉體的直徑不是由離心力確定。
[34在本實施方案中，形成多個皮帶槽19、 29，以便安裝多個皮帶6， 使得可以毫無問題地傳輸相對大的動力，並且使用V型的皮帶，以獲得 大的摩擦力。
[351皮帶槽19、 29的形狀可以才艮據驅動裝置的情況而略有變化。
[36此外，驅動部分1的旋轉軸12和從動部分2的旋轉軸分別設有接 頭4，並且油控部分3通過接頭4安裝在旋轉軸12、 22之間以便控制驅 動部分1和從動部分2的內部空間中注入的油的量。
37圖3A^部橫截面圖，其示出本發明的油控部分的內部。如圖l所 示，經構造，油控部分3中，作為油控部分3主體的固定管31在其兩端 通過接頭4與驅動部分1的旋轉軸12和從動部分2的旋轉軸22接合。
[38在這裡，經構造，油控部分3中，固定管31的中心部分的內徑大 於固定管31末端的內徑，4吏得在固定管31的兩個末端，根據固定管31 的厚度，化形成接t顎部分(engaging jaw portions) 36，並且在油控部
[39此外，彈力控制環35和壓縮環34安裝在固定管31內，通過接合 顎部分4吏得它們不能移動到兩側，並且附加壓縮彈簧33彈性地安裝在彈 力控制環35與壓縮環34之間。
[40上述彈力控制環35在中心處形成有通孔，使得油5可以自由地流 動，往返於驅動部分1 ，並且壓縮環34以配合形式構造在固定管31的內 徑中，使得油5不能在從動部分2往返流動。
[41另外，彈力控制環35在側面設有控制杆32，控制杆32穿過彈力控 制槽部分37從彈力控制部分3向外形成。
[421彈力控制環35和控制杆32的工作將在下文中結合圖5描述。
[43固定管31是不能旋轉的固定軸，而驅動部分1和從動部分2的旋 轉軸12、 22是能夠旋轉的軸。因此，對於連接定位軸和旋轉軸的接頭4 而言，應採用符合具體情況的接頭4。在這點上，已經開發了幾種符合本 發明所述的具體情況的接頭4。
[44相應地，僅用接頭4來表示，而不是使用與^M目關的任何其它術語。
[45圖4是橫截面圖，其說明性地示出本發明的油控部分的工作。如圖4 所示，壓縮彈簧33不受來自於從驅動部分1的油5的影響，而壓縮環3械來 自於從動部分2的油5的壓力推向箭頭I表示的方向，並且安裝在固定管31 內的壓縮彈簧33被壓縮環34壓縮(壓縮環3械油5的壓力向驅動部分l推 壓)，來自從動部分2的油勁皮注入到固定管31的內部，其體積與壓縮彈簧 33的被壓縮體積一樣大。
[46另外，驅動部分l中的離心力變小時，通過被壓縮的壓縮彈簧33的回 復力，壓縮環34^L推向與箭頭I的方向相反的方向，並且壓縮環34移動到在 固定管31中從動部分2的內徑處形成的接合顎部分36。[47固定管31內部注入的油立即向從動部分l移動。
[48如5是i兌明性橫截面圖，其示出構成本發明的油控部分的壓縮彈簧的 彈力的控制。如圖5所示，控制杆32^ML推向箭頭II的方向時，安裝在固定管 31內的彈力控制環35在與控制杆32的運動方向相同的方向上移動，彈性地 支撐在固定管31內的壓縮彈簧33變得被壓縮。
[49在這裡，由於彈力控制環35具有空心形狀，它不影響固定管31中注 入的油5並且只壓縮壓縮彈簧33。
[50因此，由於壓縮彈簧33的被壓縮設定，彈性回復力減小，從動部分2 中油5的運動變化變小，由於圖7所示的油5的運動與從動部分2之間的關係， 所以從動部分2的旋轉體直徑的最小化被阻止，因此可執行連續的低檔位駕 駛。
51如圖5所示，由於彈力控制環35的運動範圍被限於A，內部的油5不流 出，並且它將優選為由合成樹脂材料製成的殼，以防止油5流出。
[52可以構造使控制杆32的另 一側由安裝在駕駛員座位處的開關控制， 這樣，可以設置壓縮彈簧33的彈力使之符合駕駛情況。
[53油控部分3的固定管31形成有注油口和用於排出內部的空氣的排出 口，但是為了理解和圖的簡化起見，它們未在本圖中示出。
54油控部分3與離心力之間的相互關係將在下文中結合圖7詳細描述。
[55圖6A^部立體圖，其示出主柱體與子柱體之間的關係，其中多個子 柱體安裝在驅動部分1和從動部分2的主柱體13、 23的圓周表面。
[56而且，橢圓的液壓子柱體i殳置在兩個側向上，多個長方形的非液壓 子柱體以均勻的間隔在圓周上i殳置在圓周表面上，這樣，最多數目的子柱 體14可以設置在主柱體13的圓周表面上。
[571在這點上，經構造，油5可以注入液壓子柱體141中並承受大的負荷， 非液壓子柱體142在下側形成有用於使空氣自由流入和流出子柱體的通孔 18，使得它能夠輔助非液壓柱體142。
[58圖7是說明性視圖，其示出依照本發明的皮帶傳動的工作，其中發動 機的動力,皮傳輸到驅動軸ll，在驅動軸ll的旋轉作用下，主柱體13變得關 於驅動軸11和旋轉軸12旋轉。[59在旋轉產生的離心力的作用下，安裝在主柱體13的圓周表面的多個 子柱體14在徑向上擴張，形成旋轉體。
60相對於子柱體14， 二級到三級子柱體14可根據離心力的強度進一步 向外擴張，離心力變得更強時，擴張的子柱體14形成具有增大的直徑的旋 轉體。
[61旋轉體用作驅動部分l的皮帶輪。
[62從動部分2被構造在與驅動部分1間隔一定距離的位置處，具有與驅 動部分l相同的結構，從動部分2的柱體24形成旋轉體，用作從動部分2的皮 帶輪。
[63在本發明的本實施方案中，皮帶6安裝在形成於驅動部分1和從動部 分2的各自子柱體14、 24的末端的皮帶槽19、 29之間，將驅動部分l的動力 傳輸到從動部分2，輸入的動力自從動部分2的從動軸21輸出。
64當驅動部分l產生更強的離心力從而形成具有更大直徑的旋轉體時，
由於皮帶6的長度受到限制，從動部分2形成與驅動部分1的旋轉體的直徑成
反比的更小直徑的旋轉體。
[65因此，當從動部分2的旋轉體的直徑變小時，注入空間中的、與縮小 的體積成比例的油5，沿著連接到從動部分2的旋轉軸22,移動到圖3所示的 油控部分3的固定管31中，從而通過油的壓力推動安裝在油控部分3的固定 管31內的壓縮環34。
[661 然後，被油的壓力推到油控部分3的內部的壓縮環34將壓縮彈簧33壓 縮，從而使注入內部的油5經由驅動部分1的旋轉軸12流入從主柱體13擴張 的M子柱體141的內部空間，這樣，、^a子柱體141的內部空間充滿油5。
[67當離心力變得相對小時，在油控部分3的固定管31中被壓縮的壓縮彈 簧33的彈性回復力變得比離心力大，這樣，回到其初始狀態的壓縮彈簧33 將壓縮環34推向從動部分2，從動部分2中的油5又推向從動部分2處的主柱 體23，液壓子柱體241從主柱體23擴張了進入的油5的體積那麼大，從而形 成具有增大的直徑的旋轉體。
[68從動部分2處的旋轉體的直徑變大時，驅動部分l處的旋轉體的直徑 相對變小。
69如果安裝在驅動部分1和從動部分2的主柱體13、 23處的子柱體14、
24的變得數目眾多，它們形成近似圓形的旋轉體，使得它能夠被皮帶6更平 穩地旋轉。但是，子柱體的數目優選根據生產成本和主柱體13、 23的尺寸 選擇。
[70如上所述，從動部分1和驅動部分2的旋轉體的直徑之間的相互關係 是逐漸完成的，因此，駕駛可以在沒有任何換檔衝擊的情況下進行。
工業實用性
[71如上所述，依照本發明，預計發動機的壽命將延長，因為是逐漸執 行換檔，從而消除換檔的衝擊，因而，可以保持令人愉快的駕駛和相對均 勻的發動機轉動。
[721另外，可將多個皮帶安裝在多個皮帶槽上，因此，可以預見，通過 相對大的動力傳輸和大範圍的換檔，其可適用於各種不同車輛。
權利要求
1.一種使用皮帶的無級變速器，其包括:驅動部分(1)，其包括主柱體(13)，該主柱體(13)具有可以在其中注入油(5)的空間，並且用作皮帶輪，可關於空心管型旋轉軸(12)和驅動軸(11)旋轉，所述空心管型旋轉軸(12)在一個表面形成油(5)通過的通路，所述驅動軸(11)在另一表面形成以允許動力通過其被輸入，該空心管型旋轉軸(12)和該驅動軸(11)充當中心軸；還包括設置在主柱體(13)的圓周表面上的多個子柱體(14)，該多個子柱體(14)由於該驅動軸(11)旋轉所產生的離心力而在徑向上擴張，每個該子柱體(14)在其末端形成有皮帶槽(19)，用於在其上安裝皮帶(6)；以及兩個直線襯套(15)，其通過連杆(16)相互接合，該連杆(16)設置在該子柱體(14)兩側並且構造為在驅動軸(11)和旋轉軸(12)上直線移動；從動部分(2)，其具有與該驅動部分(1)相同的結構，並且設置在與該驅動部分(1)間隔預定距離的位置處；皮帶(6)，安裝在形成於驅動部分(1)的子柱體(14)上的皮帶槽(19)和形成於從動部分(2)的子柱體(24)的皮帶槽(29)上，用於將動力從驅動部分(1)傳輸到從動部分(2)；以及油控部分(3)，其在兩個末端與該驅動部分(1)的旋轉軸(12)和該從動部分(2)的旋轉軸(22)接合，用於控制注入該驅動部分(1)的主柱體(13)中的油和注入該從動部分(2)中的油。
2. 如權利要求l所述的使用皮帶的無級變速器，其中，配重(143)設置在 所述驅動部分(1)的子柱體(14)的一個末端，用於增加從驅動軸(11) 產生的離心力。
3. 如權利要求l所述的使用皮帶的無級變速器，其中在所述子柱體(14) 上形成的皮帶槽(19)在數目上是多個，使得多個皮帶(6)可以安裝在 其上。
4. 如權利要求l所述的使用皮帶的無級變速器，其中設置在所述主柱體 (13)的圓周表面的所述子柱體(14)由液壓式子柱體(141)和非液壓式子柱體(142)組成，所述液壓式子柱體(141)通過注入其內部空間中的油的壓力以多級形式凸出地擴張，所述每一個非液壓式子柱體(142) i其下側均形成有通孔(18)用於允許空氣自由地流入和流出。
5. 如權利要求l所述的使用皮帶的無級變速器，其中在徑向上從所述主柱 體(13、 23)擴張的全部子柱體(14、 24)通過在其側部接合的連杆(16、 26)和直線襯套(15、 25)通過同向作用的力而擴5M目同的長度。
6. 如權利要求l所述的使用皮帶的無級變速器，其中油控部分(3)能夠通 過i殳置在其內部的壓縮彈簧(33)和"&置在所i^動部分(2)與該壓縮 彈簧(33)之間的壓縮環(34)來控制所述驅動部分(1)和所述從動部 分(2)中注入的油(5)。
7. 如權利要求6所述的使用皮帶的無級變速器，其中所述壓縮彈簧(33) 的彈力可以通過彈力控制環(35)和控制杆(32)來控制。
8. —種使用皮帶的無級變速器的驅動方法，該變速器包括驅動部分(1) 和從動部分(2)，其特徵在於所述驅動部分(1)關於作為中心軸的 驅動軸(11)和旋轉軸(12)旋轉，該驅動軸(11)通過動力的直接傳 輸來旋轉和該旋轉軸(12)在其內部具有通路，油(5)可以通過所ilit 路流入和流出，該驅動部分(1)由多個子柱體(14)在因所述驅動軸(11) 的旋轉所產生的離心力的作用下徑向擴張而形成為旋轉體狀，所述多個 子柱體(14) i更置在主柱體(13)的圓周表面；所ii^動部分(2)具有 與所述驅動部分(1)相同的結構，並且設置在與所述驅動部分(1)間 隔預定距離的位置處，擴張形成基本為圓形的徑向型旋轉體，所述從動 部M到皮帶輪的作用。
9. 如權利要求8所述的驅動方法，其中注入所述驅動部分(1)和所ii^動 部分(2)中的油(5)可以通過設置在油控部分(3)中的壓縮彈簧(33) 和壓縮環(34)控制，固定管在其兩端與所述驅動部分(1)的旋轉軸(12) 和所述從動部分(2)的旋轉軸(22)接合。
10. 如權利要求8所述的驅動方法，其中所述驅動部分(1)的子柱體(14) 和所a動部分(2)的子柱體(24)的直徑4艮據離心力而自由變化，並 且由於皮帶(6)的長度有限，在直徑上相互成反比關係。
全文摘要
本發明涉及使用皮帶的無級變速器，其包括驅動部分，其包括具有可以注入油的空間並且作為皮帶輪運轉的主柱體，多個設置在主柱體的圓周表面上並因驅動軸旋轉產生的離心力而在徑向上擴張的子柱體，每個子柱體在末端處形成有用於安裝皮帶的皮帶槽；從動部分，其具有與驅動部分相同的結構，並且設置在與驅動部分間隔預定距離的位置處；裝在驅動部分的子柱體處所形成的皮帶槽和從動部分的子柱體處所形成的皮帶槽上的皮帶，用於將驅動部分的動力傳輸到從動部分。
文檔編號F16H9/04GK101375086SQ200780003702
公開日2009年2月25日 申請日期2007年2月28日 優先權日2006年2月28日
發明者安永信 申請人:安永信