齿轮组件和包含该齿轮组件的无级变速器的制作方法

专利名称：齿轮组件和包含该齿轮组件的无级变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及齿轮组件，还涉及包含该齿轮组件的无级变速器。
背景技术：
当今，齿轮箱是汽车工业降低汽车燃料消耗工作的目标。当今传统自动齿
轮箱比双手动齿轮箱消耗大约10°/。以上的能量。增加的环境要求和增加燃料成
本迫^J气车工业为未来寻找新的解决办法。
以前已知有无级变速器(CVT)，该无级变速器使不用任何步骤连续改变 齿轮比成为可能，即，在最小值和最大值之间具有无限数量的齿轮比。这使发 动机不受汽车速度支配以其最佳转数运行成为可能。
有三种主要类型的CVT,即摩擦式、液压式和棘轮式。参见，例如 Variomatic and Multitronic CVTs。 CVT的主要问题是在变速器里主要由于摩擦 损耗存在相当大的能量损耗。另一个问题是由于滑动和摩4察而使这些CVTS不 能传递大扭矩和动力，并且这些CVTS包含挠性部件。
近来，利用在锥形轮上设置挠性齿带发明了一种新的CVT,见W002/08638。
在该发明中尽管可以降低滑动和摩擦损失，但是仍然存在用挠性带传递大扭矩 和动力的大问题。
US 4 878 883示出了 一种无级变速链条传动变速器，其具有液压系统用于将
直径相对的小齿4仑(diametrically opposed small gears) "i殳置在H專仑的不 同半径上以便获得不同的有效直径。
该发明的问题是，有时有效直径与链条节距相匹配，但是介于之间存在与 匹配链条节距不相匹配的有效直径，并且因此小齿轮将不啮合进链条的凹部中 而是滑脱。由于这个原因，将出现变速器的作用不稳定。该变速器只能在一个 旋转方向运行。
US 2005/0148416 Al的目的是克月艮US 4 878 883的月承动驱动丰lT出。US 2005/0148416 Al 的变速链齿IVT机器有具有可变直径的链轮，该链轮包含六个可滑动设置的链齿，链齿由能够朝向或远离中心轴运动的控制元件控制以改变有效直径。该方 案太复杂，并且只能在一个旋转方向运行。
US 4 878 883和US 2005/0148416 Al都不具有能够处理有效直径较大差异的结 构。因此它们不能获得高的齿轮比。

发明内容
本发明的目的是简化和克服CVT的具有的前述的问题。本发明的本 质是一个构成具有不等节径的遐想齿轮的齿轮组件，其适用于无级变速 器，该齿轮组件包括两个齿轮齿装置，该两个齿轮齿装置可径向运动。
由于齿轮齿装置可径向运动，因此可能实现遐想齿轮的节径的连续 变化，从而实现齿轮比的连续变化，并且由于有至少一个啮合在链条里 的齿轮齿，因此能够没有任何滑动且几乎没有摩擦损失地传递高的扭矩 和动力。由于齿轮组件只包括两个齿轮齿，因此能较容易制造，且更紧 凑，更可靠，更容易维修并且维护更迅速。
优选地，齿轮齿装置在土20度范围内相互大约180度被定向。 根据资料，在具有直齿轮齿的传统齿轮中，传递扭矩时主要总是只 是一个齿轮齿。
两个齿轮齿装置可以被交替驱动(在输入侧上)以便通过传递链条 从输入侧向输出侧传递扭矩。齿轮齿装置可以设置在各自的轴部件上， 轴部件轴向对齐并且组成齿轮箱轴(用于例如齿轮箱的输入侧)。齿轮 齿装置每一个被设置在各自的轴部件上，并径向地布置成在对齐的轴部 件之间的齿轮箱轴的间隙中彼此相对。当齿轮齿装置连接于主离合器期 间发生扭矩的传递。
也可以想到让齿轮齿装置交迭和协作，即，在各自转数期间，也就 是说在遐想轮的周边部分期间，两个齿轮齿都被连接于主离合器。如果 两个齿轮齿装置都连接于它们的主离合器超过大约半个周边，这是可能 的。因此两个齿轮齿装置在主离合器连接处交迭。优选地，传动链围绕 遐想齿轮超过180度并达到例如320度。
每个齿轮齿装置依次由主离合器和/或第二离合器驱动。例如，主离 合器是比第二离合器更有力的离合器，并且主离合器进行扭矩传递。根据离合器驱动装置的第一实施例，每个齿轮齿装置基本交替地由主离合 器装置和第二离合器装置驱动。
根据离合器驱动装置的第二实施例，也可能总是由第二离合器装置 驱动齿轮齿装置部分转数，例如大约一半转数，主离合器也驱动齿轮齿 装置，即两个离合器相互补充。
暂时不传递扭矩的齿轮齿由第二离合器驱动。当该齿轮齿装置啮合 在传动链里时，仍由优选较弱的第二离合器驱动。这样即使当遐想齿轮 的节径和传动链的节距不匹配也可能有齿轮齿装置的交替的光滑函数。
也进一步改进齿轮齿装置的交替的光滑函数，用于第二离合器的齿 轮比可以比用于主离合器的齿轮比更高。
优选使用机械方法捏合和脱离离合器。使用与销配合的旋转凸轮或 者与凸轮从动件配合的固定凸轮来控制离合器和其弹簧。其它可以想到的方 法是依靠水力学或电子学。
为了在传动链的侧部支撑传动链，可以设置两个锥形板，每一个设置在 齿轮箱轴的两个对齐的轴部件的各自相对的端部。锥形板优选地依靠连接于齿 轮变速轴的各自的臂沿齿轮箱轴的轴线可同步地相互相向运动并可同步地相 互远离运动，其中，各自的臂通过齿轮变速轴上的相对的定向螺紋连接于齿轮 变速轴。
提供齿轮齿装置的径向运动的一个方法是使齿轮齿装置在径向方向可 运动地连接在各自径向配置部件(a radially arranged part)处，由此，部件 被设置在齿轮箱轴的两个对齐的轴部件的相对的面向的端部上。例如，齿轮齿 装置依靠设置在齿轮齿装置处和设置在轴部件处的至少一个控制杆沿径向配 置部件同步地可径向向里和向外运动，该控制杆连接于锥形板，锥形板依次通 过臂连接于齿轮变速轴，因此控制杆随锥形板可同步运动。
提供齿轮齿装置的径向运动的另一个方法是当锥形板依靠转动齿轮变 速轴相互相向运动时，离心力和/或锥形板径向向外推动齿轮齿装置使其沿锥 形板滑动。为了退回齿轮齿装置，可以设置电动机并通过传感器系统控制电动 机。当然可以想到，依靠电动机使齿轮齿装置向外和向里运动。
另一方面，当齿轮齿装置应该退回时，由于传动《连在相对侧例如输出侧"展开"，因此传动链径向向里推进齿轮齿装置。也可以想到，在 径向配置部件和齿轮齿装置之间设置弹簧以平衡离心力。也可以想到， 由于弹簧力非常高，以至于当锥形板散开运动时，通过弹簧使齿轮齿装
置退回。
退回齿轮齿装置的又一个方法是将齿轮齿装置连接于链的第一端，
该链进入锥形板的中心开口中，并进一步通过轴的各部分中的轴向延伸 的细长孔。该链优选地在其第二相对端连接于轴部件细长孔中设置的汽 缸杆。该汽缸杆然后连接于齿轮变速轴，以便当变换齿轮时同步退回齿 轮齿装置。这是比前面示出的提供齿轮齿装置径向运动更简单的方法。
提高齿轮比的一个方法是增加遐想齿轮的直径。如果径向配置部件 较长并且齿轮齿装置能够设计为使得其能够进一步径向向外运动，则能 够实现提高齿轮比。在锥形板的该实施例中，锥形板的中心已经被加工 以便为更长的径向配置部件和该齿轮齿装置提供空间。
这样，齿轮齿装置能够沿径向配置部件运动更长的距离，并且因此 形成具有更大直径的遐想齿轮。这意味着齿轮比将因此增加。为了自始 至终支撑链，在锥形板的中心开口的 一 部分上设置圓形盖。
为了进一步提供提高的齿轮比，可以想到例如通过在导向器上设置 齿轮齿部件来增加遐想轮的直径，该导向器依次设置在另一个导向器上。 这样齿轮齿装置具有伸缩功能。向外径向运动能够例如根据以上任何建 议来获得。尽管优选地使用用于退回的链解决方案，但这些建议对于退 回同样有价值。当使用伸缩齿轮齿装置时，可能获得较大直径的遐想齿 轮。同时由于在锥形板的外部增加两个支撑锥形板之间的距离，因此传 动链能够更宽。如果传动链的宽度保持相同，则可以代替改变锥形板的 角度。
根据此刻的优选实施例，每个齿轮齿装置包括各自设置在杆上的两 个齿轮齿，杆通过连杆相互连接。优选地第一齿轮齿在径向方向比第二 齿更突出。 '
如果至少第一齿轮齿杆被径向向外弹性偏压(is spring biased), 并从而可径向向里运动，同时第二齿轮齿和其杆因连杆而被径向向外推，则能够获得光滑函数。
在第二个实施例中，齿轮齿装置包括一个齿轮齿。齿轮齿装置在导 向器中纵向可运动，并且在该导向器中通过至少一个弹簧被径向向外弹 性偏压。该导向器被有角度设置。当齿将要捏合在链中时，多数情况下 齿会碰撞链的凹部或石並撞向下导向凹部的斜面。
如果齿碰撞斜面之间，链将迫使齿克服弹性力径向向里在导向器中 滑动。同时，齿轮齿装置将相对链向前运动。由于该向前运动，齿将移 到前面的斜面并滑入前面的凹部。
在第三个实施例中，每个齿轮齿装置包括一个齿轮齿，并且齿轮齿 装置被弹性偏压，并在旋转角方向可向前和向后运动。
根据本发明的无级变速器的第一和第二方面，该变速器包括输入轴、 及输出轴，该输出轴依靠传动链通过第一齿轮箱轴和第二齿轮箱轴连接 于输入轴。第一齿轮箱轴和第二齿轮箱轴包括根据以上任意一个实施例 的齿轮组件，从而第一齿轮箱轴由输入轴驱动，第二齿轮箱轴通过传动 链由第 一齿轮箱轴驱动，并且输出轴由第二齿轮箱轴驱动。
齿轮变速轴通过臂连接于第一齿轮箱轴和第二齿轮箱轴，用于每个 齿轮箱轴的两个齿轮齿装置的同步运动，以便增加第二齿轮箱轴的节径
的同时減小第一齿轮箱轴的节径；或者反之亦然。
根据本发明的无级变速器的第三方面，该变速器包括输入轴、及输 出轴，该输出轴依靠传动链通过齿轮箱轴和齿轮连接于输入轴。齿轮箱 轴包括根据以上任意一个实施例的齿轮组件，从而齿轮箱轴由输入轴驱 动，齿轮通过传动链由第一齿轮箱轴驱动，并且输出轴由齿轮驱动；或 者反之亦然。


现在参考附图通过一些目前优选的实施例描述本发明，其中 图1示出了本发明的CVT的第一实施例的俯视图，但是仅在虚线处 输入和输出轴位于CVT之上；
图2以更多细节示出了图1实施例的一部分的侧平面图； 图3示出了凸轮轴部件；图4示出了设置有控制杆和锥形板的轴部件的实施例，在该图中锥
形板的一部分被去掉；
图5示出了旋转90度的图4的轴部件，但没有锥形板；
图6示出了设置有马达和锥形板的轴部件的另一个实施例，在该图
中锥形板的 一部分被去掉；
图7示出了设置在花键部的止动部；
图8示出了两个齿轮齿装置的优选实施例， 一部分用虚线试图表示 的第一个没有覆盖位于后面的设置在相对的轴部件的第二个，图8还示 出了链；
图9a示出了齿轮齿装置的可选择的实施例， 一部分用虚线试图表示 的第一个没有覆盖位于后面的设置在相对的轴部件的第二个，图9a还示 出了链，其中，两个位置的第一齿轮齿装置称为I和III;
图9b示出了图9a的第一齿轮齿装置，其处于捏合进链的路径上的 位置II处；
图9c示出了可选择的链；
图10示出了在称为I和II的两个位置中的本发明的第二实施例的 俯视图11示出了图IO在称为I和II的两个位置中的本发明的第二实施 例的侧视图，见图10中的箭头；和
图12示出了齿轮齿装置的径向运动、另一个传动链、以及齿轮齿装 置同时和主离合器连接保持 一 段时间的可能性的又 一 实施例，和
图13更详细地示出了离合器驱动装置的第二实施例的部分的侧视
图14示出了图13的离合器驱动装置的壳体；
图15a在平面图中示出了图13的离合器驱动装置的中间片；
图15b在侧视图中示出了图15a的中间片；
图16a在侧视图中示出了图13的离合器驱动装置的凸轮从动件； 图16b在平面图中示出了图16a的凸轮从动件，以及将凸轮从动件 的位置调节到图13的离合器驱动装置的中间片的可能性；图16c示出了根据图16a中A-A的图17示出了将凸轮从动件的位置调节到图13的离合器驱动装置的 中间片的可能性；
图18a在平面图中示出了图13的离合器驱动装置的固定凸轮；
图18b示出了图18a的凸轮的俯视图19a示出了轴部件的又一个实施例的侧-f见图19b示出了旋转大约90度的图19a的轴部件；
图19c示出了图19a的轴部件的平面图20更详细地示出了 CVT的第二实施例和退回齿轮齿装置优选路 径的一部分的侧平面图21详细示出了齿轮齿装置退回控制的一部分；
图22示出了本发明的CVT的第二实施例的平面图，但是去掉了位 于CVT之上的输入和输出轴；
图23示出了齿轮齿装置、径向配置部件和锥形板的又一实施例； 图24示出了伸缩齿轮齿装置；
图25a示出了在最大伸展位置的伸缩齿轮齿装置；和 图25b示出了在最大缩回位置的伸缩齿轮齿装置。
具体实施例方式
现在通过一些实施例描述本发明。为以增加对本发明作用和其不同部件和 组件的理解，将以本发明在无级变速器(CVT)中的作用的方式描述本发明。
根据本发明的CVT包括输入轴1;输出轴2;至少一个齿轮箱轴4，其优 选地用于CVT的驱动侧(输入侧)，连接于输入轴l;传动链5，其位于齿轮 箱轴和第二齿轮箱轴6或齿轮7之间，见图10和图11,从而第二齿轮箱轴6 或齿轮7被驱动并且被连接于输出轴2。
齿轮变速轴3通过臂26连接于第一齿轮箱轴4和第二齿轮箱轴6,用于 每个齿轮箱轴4、 6的两个齿轮齿装置的同步运动，以便在增加第二齿轮箱轴 6的节径的同时减小第一齿轮箱轴4的节径；反之亦然。
根据第一和第二实施例，该CVT包括两个齿轮箱轴，第一齿轮箱轴4和第二齿轮箱轴6(见图1、图2和图20、图22)。根据第三个实施例，该CVT 包括一个齿轮箱轴4和齿轮7 (见图10和图11)。
全部三个实施例都使用第一齿轮箱轴4用于齿轮箱的输入侧。现在将对此 进行描述。尽管，应当理解第二齿轮箱轴6被以同样方式形成，但是在第一和 第二实施例中被用于齿轮箱的输出侧，因此以相反方式通过传动链5进行从第 一齿轮箱轴4吸收(take up)扭矩的工作。
齿轮箱轴4、 6被分成两个轴部件，见图1和图22,具有设置在各相对端 相互面对的径向配置部件8，其优选地具有一些种形状的导向器，例如斜方形、 方形、椭圆形等截面，优选地为花键，因此以下将径向配置部件称为花键部8。 衬套9优选地沿花键部8可运动地被附接，衬套9 一体地支撑或包含齿轮齿装 置10、 50。下文将进一步描述齿轮齿装置10、 50，也参见图8、图9、图24、 图25a和图25b。齿轮齿轴4的两个部分通过各部分的齿轮齿装置10、 50交 替驱动链5。
为了交替，各轴部件可通过主离合器11、 66和/或第二离合器12、 67被 驱动。这些离合器ll、 12、 66、 67可以是片式离合器。在第一实施例中，第 一齿轮箱轴4通过四个齿轮单元13即二个主齿轮单元13'和两个第二齿轮单 元13〃在四个位置(两个用于各轴部件)被连接于输入轴1,见图2。用于连 接于主离合器11的主齿轮单元13'的齿轮比小于用于连接于第二离合器12 的第二齿轮单元13〃的齿轮比，即，此时通过第二离合器连接的轴的部分比 同时通过主离合器连接的其它部分旋转更快。输入轴1优选地配置在第一齿轮 箱轴4上面，如图2所示(图1没有示出)
由于主离合器将进行扭矩的传递，因此主离合器11是更有动力的离合器， 例如设置有三个圆片。由于第二离合器将主要只驱动一个轴部件，因此第二离 合器12动力较小，例如只设置一个圆片。
主离合器11和第二离合器12之间的交替通过可旋转的凸轮例如凸轮轴部 件20实现，见图3。凸轮轴部件20具有靠近齿轮箱轴4、 6的各部分的自由 端配置的凸轮曲线14。凸轮轴部件20由于悬桂通过花键15轴向可运动，同 时在CVT的壳体或架中配置的至少一个轴承19中是可旋转的。凸轮轴部件20 具有轴向延伸的销21，销通过离合器11、 12之间配置的中央离合器板23能够致动离合器11、 12。
主螺旋弹簧16作用在凸轮轴部件20上，使得销21通过中央离合器板23 上设置的杆22施力使主离合器11捏合并克服至少一个第二弹簧17的弹性力， 只要凸轮曲线14位于其下部位置，即不与CVT的壳体或架中配置的销18接触。 通过使中央离合器板23朝向主离合器11,使第二离合器12脱离，见图2。
当凸轮曲线14位于其上部位置时，凸轮曲线将与销18接触，并且凸轮轴 部件20将受力朝向自由端轴向运动并克服主螺旋弹簧16的力。这样主离合器 ll脱离，这是由于至少一个第二弹簧17，尤其是优选地绕该离合器均匀分布 的几个螺旋弹簧，将施力使中央离合器板23朝向第二离合器12,使得第二离 合器捏合。当然可以想到依靠液力或电改变主离合器和第二离合器的捏合。
离合器驱动装置的第二实施例是简单的，在于主离合器和第二离合器例如 通过各轴部件的单个齿4仑单元69以相同的速度乂人输入轴1 ^皮驱动，见图13。 主离合器66仍是比第二离合器67更有动力的离合器。优选地，第二离合器 67也被捏合并且主离合器66将只被捏合用于部分转数，例如大约一半转数。
在图13-18中，示出了离合器驱动装置的第二实施例。其包括连接于齿轮 单元69的壳体部分68。齿轮单元69依靠轴衬70配置在轴部件上。在壳体68 的内部是设置与主离合器66的片捏合的离合器表面71,见图14。主离合器的 离合器片配置在包含圆周部分73的中间片72上，圆周部分73具有一个内部 贯穿孔74 (an inner through going hole 74 ),该内部贯穿孔74设置有花键75 等用于与轴部件啮合，见图l5a、 15b。
中间片72优选地设置有两个凸轮从动件85。这些凸轮从动件85可以一 体地设置或优选地安装于中间片72。如图16a、 16b、 16c能够看到的，在具 有凸轮从动件85的部件86和中间片72的邻接侧，设置有锁定肋87。因此当 凸轮从动件85碰撞凸轮84时，通过将部件86在理想位置安装于中间片72 而使程度得到调整。
在圓周部分73设置有多个凹部76,在所示出的实施例中为三个，用于对 应主离合器弹簧77的数量。另一组凹部78设置在圆部分73，在所示出的实 施例中为三个，用于第二离合器弹簧79。凹部78优选地配置在凹部76之间。 第二离合器可以是例如具有一个离合器片的片式离合器，或者可以是具有多个凹痕80和相配合的柱塞81的离合器，凹痕80设置在壳体部68的离合器表面 71中。这种类型的离合器更多的是同步离合器。
优选地，凹痕80和柱塞81都是锥形的。邻4娄部82作用为柱塞81轴向运 动的停止部。这是优选地设计，以使得柱塞81不能全部移出凹痕80。
在图13和图18a、 18b中示出了与离合器66、 67捏合和脱离的优选方式。 固定凸4仑部83优选地设置有相互180度定位、径向和轴向移位的两个凸轮84。 两个凸轮84与在中间片72设置的两个凸轮从动件85相配合。凸轮从动件85 也相互180度定位，以相应的距离径向和轴向移^立。当然可以想到只有一个凸 轮84和一个凸轮从动件85。
当凸轮从动件85经过凸轮84时(同时)中间片72将克服主弹簧79的力 向外朝向轴部件的外端移位，因此离合器片将被释放，即主离合器66将脱离。 凸轮84在旋转距离中的长度与主离合器脱离的部分转数优选地大约一半转数 相一致。
具有凹痕80和柱塞81的第二离合器总是驱动轴部件，并从而驱动齿轮齿 装置IO、 50。当齿轮齿装置将要啮合进传动链5时，可需要第二离合器67的 小的滑程或位移，使得齿轮齿装置10、 50正确进入传动链5中的凹部。当链 5中的齿轮齿装置的进入/啮合完成时，主离合器66将啮合，并且接着锁住凹 痕80中的柱塞81的可能的位移。大约一半转数后，主离合器66脱离，这将 给予柱塞81滑动回到各自凹痕80的中心的可能性。这样齿轮齿装置10、 50 将再次同步回到它们相互的位置，例如相互180度。
也可以想到依靠液力或电控制离合器66、 67。
当使用相同速度的离合器驱动装置时，齿轮齿装置必须能够做至少向后的 微小的位置变化，以便提供平滑驱动。因此控制齿轮齿装置微小的位置变化的 弹性力优选地不比第二离合器的弹性力更强。或者，在^f吏用凹痕80和柱塞81 的第二离合器67的事例中，由于相对凹痕80的中心而移位柱塞81的可能性， 则不需要齿轮齿装置上的弹性控制。
因此提供更简单和更紧凑的离合器驱动装置，其减少摩擦，并节省了 CVT 的重量和空间。而且，凸轮组件设置更靠近齿轮箱轴的中间，使CVT甚至更 紧凑。该实施例还将减少磨损。尽管，如果啮合和脱离汽车变速器的主离合器去掉有利于CVT的离合， 第二离合器例如通过离合器组件的进一步位移而必须可脱离，以便如果使用片
离合器或者如果使用带柱塞和凹痕的离合器而去掉柱塞中的止动部，来克服第 二离合器的弹簧的力。
在齿轮箱轴4、 6的轴部件的每一个相对端，锥形板24通过衬套25围绕 轴附接。这些板24用作传动链5的侧部支撑。衬套25通过固定地附接在衬套 的臂26而连接于齿轮变速轴3，见图1,并且在围绕齿轮变速轴3的另一端设 置有内螺紋(未示出)，齿轮变速轴3依次设置有外螺紋27。当转动齿轮变速 轴3时，臂26将沿轴3的轴线运动，并因此沿齿轮箱轴4、 6的轴线运动锥形 板24。
由于齿轮变速轴3设置有用于各自齿轮箱轴4、 6的两个臂26的相对的定 向螺紋27，两个锥形板24以各自齿轮箱轴4、 6处将相互同步相向运动或相 互同步远离运动。
在一实施例中，绕车轴60枢转地附接在齿轮箱轴4、 6的每一个部分的的 至少一个控制杆28优选地在锥形板24的衬套25中例如在凹槽29中通过销 30被连接于锥形板24，并且例如通过销61被连接于沿轴部件端部的花键部件 8可运动的衬套9，见图2、图4和图5。优选地配置两个控制杆28，每一个 位于齿轮箱轴4、 6的部分的每个侧部。
当锥形板24朝向齿轮箱轴4、 6的自由端运动时，衬套9将沿花键8朝向 齿轮箱轴4、 6的中心运动、退回。因此各齿轮齿装置IO、 50也将被退回。
当锥形板24朝向相对的锥形板运动时，衬套9将沿花键8朝向齿轮箱轴 4、 6的周边运动、突出。锥形板24的同步运动因此也将是每个齿轮箱轴4、 6 的齿轮齿装置10、 50的同步运动。
见图6,在第二实施例中，当锥形板通过转动齿轮变速轴相互相向运动时， 齿轮齿装置IO、 50通过离心力沿带支撑件58的锥形板滑动而向外运动。为了 退回齿轮齿装置，电机59配置有控制杆62并通过传感器系统(未示出)控制。 当然可以想到通过电机59向外和向里运动齿轮齿装置10、 50。这产生更简单 的轴部件。
见图12，也可以想到在径向配置部件8和齿轮齿装置10、 50之间配置弹簧65，以平衡离心力。当锥形板24通过转动齿轮变速轴3相互相向运动时， 齿轮齿装置IO、 50将沿锥形板滑动地向外运动。
另一方面，当齿轮齿装置IO、 50应该退回时，由于链5在相对端例如输 出侧展开，因此链5将迫使齿轮齿装置10、 50径向向里，即，第二齿轮箱轴 6将增加其节径，或者齿轮7远离第一齿轮箱轴4运动。也可以想到弹力非常 高，以至于当锥形板24运动分开时，通过弹簧65使得齿轮齿装置10、 50被 退回。
在图19a、 19b、 19c中，示出了轴部件的又一实施例。轴部件示出为没有 其锥形板。沿轴部件的轴线设置细长的、优选为圆柱形的孔88。径向配置部 件8延伸越过端部直径的大部分并优选地从中心等距离地延伸。沿径向配置部 件8滑动退回齿轮齿装置的又一个方式是将齿轮齿装置连接于链89的第一端， 该链89将进入径向配置部件8中心并进一步通过轴部件中的细长孔88。优选 地，链89的第二端连接于细长孔88中配置的圆柱形杆90，见图20。
圓柱形杆90依次连接于齿轮变速轴3,以便具有齿轮齿装置的同步运动， 见图20、图21和图22。杆90连接于第一连杆92的第一端91。第一连杆92 的第二端93在基座处连接于托架95中配置的同步轴94。同步轴94通过齿轮 变速轴3控制。通过转动齿轮变速轴3，臂26同步运动。
杆96在其第一端97连接于各自臂26，其第二端98连接于第二连杆100 的第二端99。第二连杆100的第一端101连接于同步轴94。当臂26运动时， 同步轴94将运动，因此第一连杆92也将运动，并且使杆90在细长孔88里向 里或向外运动。杆90致动链89,并从而致动齿轮齿装置10、 50。第一连杆 92和第二连杆100的长度差分别与臂26和齿轮齿装置10、 50的行程距离差 对应。
径向配置部件8比前面示出的实施例更长的优势在于，衬套9能够设计为 使得其能够进一步径向向外移动齿轮齿装置。在图23中，示出了衬套9和适 合的锥形板24。在锥形板24的该实施例中，锥形板24的中心102已经被加 工，以便为更长的径向配置部件8和该衬套9提供空间。
这样，村套9能够沿径向配置部件8运动更长的距离，从而形成具有更大 直径的遐想齿轮。这意味着齿轮比将因此增加。为了全方位支撑链5，圆形盖103配置在锥形板24的中心开口 102的一部分上。
进一步延伸遐想齿轮的直径并从而增加齿轮比的另一个可以想到的方式
是在径向配置部件8和齿轮齿装置10、 50之间配置多于一个的衬套9，使得 第一衬套9/沿径向配置部件8滑动，并且该第一衬套9'还设置有一些种形 状的导向件，第二村套9〃沿该导向件滑动，见图24和25a、图25b。齿轮齿 装置10、 50因此一皮设置在第二村套9〃里。这样将具有伸缩功能。当然如果 需要可以想到配置多于两个的村套。
齿轮齿装置10、 50的向外的径向运动能够例如根据以上任意一个建议例 如通过锥形板24径向向外推来实现。齿轮齿装置10、 50的退回能够例如根据 以上任意一个所述建议来进行，尽管优选使用链89解决方案用于退回。由于 增加两个支撑锥形板24之间的距离，因此传动链5能够更宽。如果传动链5 的宽度保持相同，则可代替地，锥形板的角度被改变。
根据离合器驱动装置的第一实施例，两个齿轮齿装置10、 50在180度士 20度的范围内被相互定向，这是因为，根据它们是否通过主离合器11或者第 二离合器12被驱动，而将被交替驱动并具有不同旋转速度，见图8。或者， 除了由主离合器驱动向第二离合器驱动交替的传动期间，它们将由不同的离合 器驱动，反之亦然，或者，见图12，齿轮齿装置IO、 50可以都由主离合器11 同时驱动一段时间，例如相应于旋转角的一部分，如90度。
两个齿轮齿装置10、 50因此形成相应于遐想齿轮的直径，并且该直径将 根据通过齿轮变速轴3齿轮齿装置10、 50是否退回还是突出而改变。这样， 可以通过连续改变由两个齿轮齿装置10、 50制成的遐想齿^^的直径而连续改 变齿轮。
根据第一实施例，齿轮齿装置IO、 50基本交替，齿轮箱轴4的一个轴部 件通过主离合器11而被驱动，并且运行时，齿轮齿装置10、 50啮合在链5中 驱动链5。此时，齿轮箱轴4的相对部件上的另一个齿轮齿装置10、 50通过 第二离合器12而被驱动，并且距离驱动的主齿轮齿装置10、 50大约180度被 定向(根据两个齿轮齿装置10、 50的目前的直径和所选择的链节距)。
当驱动齿轮齿装置10、 50运行离开链5时，依靠凸轮轴部20发生从主离 合器11到第二离合器12的改变，如上所述。第二离合器12以比主离合器11更高的旋转速度运行，因此，从由主离合器驱动改变为由第二离合器驱动的齿
轮齿装置IO、 50将增加其旋转速度，从而比另一个齿轮齿装置10、 50运行更 快，因此"快速逃离"此时已改变成驱动链5并由主离合器11驱动的另一个 齿轮齿装置10、 50。
第二齿轮齿装置10、 50暂以更高的速度运行，直到其碰撞到连接于另一 个齿轮齿装置10、 50的花键部件8上的壁56上设置的止动部31。止动部31 优选地由弹簧57偏压，以便使齿轮箱平稳运行，而且形成调整限额，见图7。 弹簧57的力比第二离合器12的力更大。因而，第二齿轮齿装置IO、 50暂时 进入其再次啮合在链5中的这一位置。
该循环连续不断地进行，这样，两个齿轮齿装置IO、 50将交替驱动链5。 齿轮齿装置的平稳啮合是可能的，因为其由较弱的第二离合器12驱动。另一 个因素是，第二离合器比已啮合的齿轮齿装置更快驱动齿轮齿装置10、 50, 因此在其开始驱动链5以前，给出一定的传动时间用于第二齿轮齿装置10、 50啮合进链5中。
齿轮齿装置10、 50能够啮合在链5的凹部37中，而不影响链5的驱动， 链5的驱动受连接于主离合器11的另一个齿轮齿装置10、 50影响。此后，当 齿32、 33或51安全地啮合在链5中时，该齿轮齿装置10、 50通过交替到主 离合器11而开始驱动链5，见图8、图9a、图9b或图9c。
如可选择地，见图12,齿轮齿装置10、 50可以都由主离合器11同时驱 动一段时间，相应于旋转角部分距离。这是可能的，如果两个齿轮齿装置IO、 50连接于它们的主离合器11超过遐想轮的大约一半的周边。因此两个齿轮齿 装置IO、 50在主离合器11连接处有交迭。
这了实现这一点，凸轮轴部20设置有凸轮曲线，凸轮曲线设计为使得主 离合器11被啮合多于大约180度。也能够通过控制电子或液力离合器装置来 实现。
当使用离合器驱动装置的第二个实施例时，主离合器和第二离合器从输入 轴1由例如各轴部件的单个齿轮单元49以相同的速度驱动，见图13和图22。 主离合器66仍为比第二离合器67更有动力的离合器。优选地，第二离合器 67—直被啮合，并且主离合器68只啮合一部分转数，例如大约一半转数。因此，当齿轮齿装置不传递扭矩时，齿轮齿装置10、 50由较弱的第二离
合器67驱动，直到其再次进入并啮合在传动链5中。接着主离合器66也开始 驱动齿轮齿装置10、 50，直到相对的齿轮齿装置再次啮合在链5中并且开始 由其主离合器66驱动。到那时，第一齿轮齿装置10、 50只由其第二离合器 67驱动。
齿轮齿装置10的优选实施例包括通过连杆36相互连接的每个杆34、 35 上设置的两个齿32、 33，见图8。(在运动的方向上可见的)第一齿32在径向 方向比第二齿33更突出。第一杆34由弹簧(未示出)径向向外偏压，并如上 文提到的相互联接。
当齿轮齿装置10与链5啮合时，第一齿32啮合在链的链凹部37里。如 果第一齿32碰撞链凹部37之间的链5时，见图8，在优选的平表面38上， 齿32被径向向里推，并且由于连杆36,第二齿33径向向外突出并啮合在链 凹部37里。
因此，提供了齿轮齿装置10在链5中的平稳和安全的啮合。两个齿32和 33之间的相互距离优选为链5的节距的大约一半。
齿轮齿装置50的第二个实施例包括一个齿轮齿51,优选具有斜边，见图 9a和图9b。在图9a中，第一齿轮齿装置50和其衬套9在该图中被部分切掉， 以便不覆盖相对轴部件的相对花键部件8上配置的第二齿轮齿装置50和其衬 套9。第一齿轮齿装置50也在两个位置I和ni中示出。
齿轮齿装置50在导向件52中长度方向可移动，并且由至少一个弹簧53 在该导向件52中径向向外弹性偏压。导向件52有角度地配置于花键部件8。 当齿51将要啮合在链51里时，齿51大多数情况下碰撞链5的凹部37或者碰 撞向下导向凹部37的斜面54。
向下导向凹部37的两个斜面54之间存在各自的边缘55。因此，齿51在 该边缘55之前或者之后滑进凹部37。尽管如此，仍存在齿51正好碰撞在边 缘55的顶部的可能性，见位置I 。如果发生这种情况，链5将克服弹性力施 力使齿51径向向里滑入导向件52,见图9b。同时，齿轮齿装置50将与链5 一起向前运动。
由于该齿轮齿装置50比链5运动更大距离，因此其将比链5更快向前运动，并且齿51移开运动到前面的斜面54并滑进前面的凹部37。齿轮齿装置 50被推进另一个齿轮齿装置50的止动部31,并且弹簧57被压缩。同时第二 离合器12滑动。因此向前方调整是可能的。从而齿轮齿装置50啮合进链5 里，并准备接管对链5的驱动。
齿轮齿装置的第三实施例也是可以想到的(未示出)。其包括在杆上设置 的一个齿轮齿。该杆在旋转角方向被向前和向后弹性偏压。这里给出了齿轮齿 滑进啮合在链的最近的凹部里的可能性。优选地，链设置有倾斜进凹部之间的 凹部里的斜面。
多数时间，齿32、 33或51需要相对于链方向或向前或向后的微小位置改 变的位置上与链5接触。当齿32、 33或51需要向后运动时，其仍将由较弱的 第二离合器12驱动，从而离合器滑动直到齿轮齿装置10、 50啮合在链5里。 如果齿需要向前运动，第二齿轮齿装置IO、 50将由链5推动，并由第二离合 器12驱动，使得连接于主齿轮齿装置10、 50的花键部件8上的止动部31里 的弹簧57被至少轻微压缩，见图8,同时第二齿轮齿装置啮合进前面的链凹 部37里。
当齿32、 33或齿51中的一个啮合进链5里时，齿轮齿装置10、 50的驱 动可以从第二离合器12改变为主离合器11,从而驱动链5。同时，已经通过 主离合器11驱动链5的另一个齿轮齿装置10、 50可以改变为由第二离合器 12驱动并与链5脱离，并且由于由第二离合器12驱动的事实，开始比此时链 驱动的齿轮齿装置10、 50更快速运行。
在优选实施例中，链5优选由多个螺栓制成，该螺栓通过连杆40与侧部 41连接，见图2，凹部37形成在螺栓之间，并如上文提到的，螺栓优选地在 内部制成平的，从而当使用优选实施例的齿轮齿装置10时形成链凹部37之间 的平坦部分3 8 。侧部41具有与锥形板24的倾斜度相应的倾斜的外侧42。当 然链5也可以其它方式设计，但是优选地具有引导齿32、 33啮合在链5里的 某种装置。
根据齿轮齿装置50的第二和第三实施例，链5设置有斜面54,当与优选 实施例的齿轮齿装置10 —起使用时，斜面54倾斜进凹部37之间的凹部37 里而不是平坦部分38。在图9c中，示出了链5的另一个实施例，这里，凹部37设置在连杆40 之间，并且斜面54和边缘55配置在连杆40处。
在一个实施例中，齿轮齿装置部分地协作以通过主离合器11驱动链5， 链5优选可以围绕遐想齿轮超过180度，例如达到320度，见图12。这通过 至少一个(在所示的实施例中为两个)张力轮63来实现。如果只用一个张力 轮，优选其具有比图12中示出的两个张力轮63更大的直径(未视出)。
在该实施例中，传动链5优选设置有圆形截面的螺栓64和外面稍微向里 弯曲的连杆40,使得链5平稳伴随一个或多个张力轮63的圆周。在该实施例 中，连杆40设置有构成斜面54和边缘55的向里突出的部分，从而链凹部37 设置在连杆40的突出部分之间。
在根据本发明的CVT的第一实施例中，输出侧包括第二齿轮箱轴6。其 由链5驱动，并且第一齿轮齿装置IO、 50啮合在链5里，并通过连接于主离 合器11的齿轮齿装置10、 50从链5并进一步向输出轴2传递动力。第二齿轮 箱轴6以与第一齿轮箱轴4相应的方式工作，并且齿4仑齿装置10、 50以与以 上所述相同的方式交替从而从链5向输出轴2传递动力。
见图1,齿轮变速轴3设置有用于两个齿轮箱轴4、 6的螺紋27，但是在 相对的方向用于两个轴4、 6。因此当齿轮变速轴3转动时，连接于各轴4、 6 的臂26同步运动。
这样，锥形板24相互远离运动，并且相应地，齿轮装置IO、 50以任意一 种所述的方式退回形成在一个轴减小节径的遐想齿轮，同时锥形板24相互相 向地运动，并且相应地齿轮齿装置10、 50在任意一种所述的方式突出，形成 在另 一个轴增加节径的遐想齿轮。这样链5将一直被伸长。
在根据本发明的CVT的第二个实施例中，输出侧包括第二齿轮箱轴6， 见图22。其由链5驱动，并且第一齿轮齿装置IO、 50啮合进链5里，通过连 接于主离合器66的齿轮齿装置10、 50从链5进一步向输出侧2传递动力。第 二齿轮箱轴6以与第一齿轮箱轴4相应的方式工作，齿轮齿装置IO、 50—直 驱动第二离合器67,并驱动大约转数的一半，也这样驱动主离合器66。
在根据本发明的CVT的第三实施例中，输出侧包括齿轮7，见图10和图 11。如果节径与链节距匹配使得齿轮7的齿43啮合进链5里而不用任何调节装置，例如如果直径是可等分的，则这是可能的。
为了使链5不依赖齿轮箱轴4的两个齿轮齿装置10、 50的"直径"保持 伸长，齿轮可移动地安装在滑动部44。滑动部44沿至少一个导向件45 (优选 为两个)可移动，并且每个设置在齿轮7的每个侧部上，见图IO和图11中的 位置I和位置II 。滑动部44通过牢固地附接于滑动部44的螺母48将进给齿 轮轴46和斜齿轮装置47连接于齿轮变速轴3。因此，齿轮变速轴3的齿轮的 转变即变化通过斜齿轮装置47被传递和转变为进给齿轮轴46的转动。优选地， 齿轮变速轴3和进给齿轮轴46垂直配置。
进给齿轮轴46优选地具有随着齿轮箱轴4直径的改变而配合运动需要的 前进螺紋49,使得链5很好地平衡并且充分伸长。螺母48有一个具有带短内 螺紋(未示出)的圆柱形凹部，该内螺紋能够伴随进给齿轮轴46的前进外螺 紋49而运动。齿轮7的旋转被直接或以任何方便的、合适的方式(未示出) 传递给输出轴2。当然，如果需要，可以想到使用用于输入侧的齿轮和用于输 出侧的齿轮箱轴4。
基于第一和第二实施例，根据本发明的CVT的第四个实施例也是可能的。 当在齿轮箱轴4、6之一中存在与链节距相匹配的节径使得两个齿轮齿装置10、 50之间的距离为180度时，所述的齿轮箱轴可以运动而不用任何离合器变化。 主离合器11通过退回销18不间断地啮合，使得销18不与凸轮轴部20相互作 用。这样，汽车以相同的速度运行期间，例如高速公路驱动期间，部件的机械 磨损降低。第三个实施例的该特征能够通过例如程序控制(未示出)。
换向齿轮可以传统方式用在输出轴2上。
本发明的齿轮组件和使用该齿轮组件的无级变速器不受所示出和所描述 的实施例的限制，但是在所附权利要求的范围内，部件的各种修改、变化和替 代是可以想到的也是可进一步发展的。
权利要求
1.一种齿轮组件，组成具有可变节径的遐想齿轮，该齿轮组件适合于无级变速器，其特征在于，该齿轮组件包括两个齿轮齿装置(10、50)，所述两个齿轮齿装置(10、50)可径向移动。
2. 根据权利要求1所述的齿轮组件，其特征在于，所述两个齿轮齿装置 (10、 50)相互180度土20度被定向。
3. 根据权利要求1或2所述的齿轮组件，其特征在于，所述齿轮齿装置 (10、 50)在径向方向可移动地被连接在每个径向配置部件(8)处，所述径向配置部件(8)配置在齿轮箱轴(4、 6)的两个对齐的轴部件的相对的面向 的端部上。
4. 根据权利要求3所述的齿轮组件，其特征在于，设置两个锥形板(24)， 每个锥形板(24 ):没置在所述齿轮箱轴(4、 6 )的两个对齐的部件的每个相对 的端部处，以便在其侧部支撑传动链(5)。
5. 根据权利要求4所述的齿轮组件，其特征在于，所述锥形板(24)通 过每一个的臂(26 )可相互相向同步运动和可相互远离同步运动，所述臂(26 ) 通过齿轮变速轴(3)上设置的相对的定向螺紋连接于齿轮变速轴(3)。
6. 根据权利要求5所述的齿轮组件，其特征在于，所述齿轮齿装置(IO、 50)通过所述锥形板(24)相互相向运动而可径向向外同步运动。
7. 根据权利要求5所述的齿轮组件，其特征在于，所述齿轮齿装置(IO、 50)通过齿轮齿装置(10、 50)中配置的链(89)并通过连接于臂(26)的连 杆(92、 100)可径向向里同步运动，所述臂(26)通过齿轮变速轴(3)可同 步运动。
8. 根据权利要求5所述的齿轮组件，其特征在于，所述齿轮齿装置(IO、 50)通过至少一个控制杆(28)沿径向配置部件(8)可径向向里和向外同步 运动，所述控制杆(28)配置在齿轮齿装置(10、 50)处并配置在轴部件处， 所述控制杆连接于锥形板(24 ),所述锥形板(24 )通过臂(26 )依次连接于 齿轮变速轴(3),因此所述控制杆可与所述锥形板(24)同步运动。
9. 根据前述权利要求中的任意一个所述的齿轮组件，其特征在于，所述两个齿轮齿装置(10、 50 )基本交替啮合在传动链(5 )里。
10. 根据前述权利要求中的任意一个所述的齿轮组件，其特征在于，每一 个齿轮齿装置(10、 50)由主离合器(11、 66)驱动至少一部分转数，并且由 第二离合器(12、 67)驱动至少一部分转数。
11. 根据权利要求1-9中的任意一个所述的齿轮组件，其特征在于，每一 个齿轮齿装置(10、 50)由主离合器(66)驱动至少一部分转数，并且一直由 第二离合器(67)驱动。
12. 根据权利要求10或11所述的齿轮组件，其特征在于，所述离合器(ll、 66、 12、 67)驱动其上配置有齿轮齿装置(10、 50)的轴部件。
13. 根据权利要求10所述的齿轮组件，其特征牟于，旋转凸轮(14、 20) 与销(18 )协作，以便控制主离合器(11 )和第二离合器(l2 )以及其弹簧(16、 17)。
14. 根据权利要求10或11所述的齿轮组件，其特征在于，至少一个固定 凸轮(84)与至少一个凸轮从动件(85)协作，以便控制主离合器(66)和第 二离合器(67)以及其弹簧(77、 79)。
15. 根据前述权利要求中的任意一个所述的齿轮组件，其特征在于，齿轮 齿装置(10)包括每一个杆(34、 35)上设置的两个齿轮齿(32、 33),所述 杆通过连杆(36 )相互连接。
16. 根据权利要求15所述的齿轮组件，其特征在于，第一齿轮齿(32) 比第二齿轮齿(33)在径向方向更突出。
17. 根据权利要求15所述的齿轮组件，其特征在于，至少第一齿轮齿杆 (34)被径向向外弹性偏压，从而径向向里可推动，而第二齿轮齿(33)和其杆(35)接着由于连杆(36)可径向向外运动。
18. 根据权利要求1或2所述的齿轮组件，其特征在于，所述齿轮齿装置 (50)包括一个齿轮齿(51)，齿轮齿装置(50)在导向件(52)中长度方向可运动，并且在该导向件(52)中由至少一个弹簧(53)径向向外弹性偏压。
19. 根据权利要求1或2所述的齿轮组件，其特征在于，所述齿轮齿装置 包括一个齿轮齿，并且所述齿轮齿装置被弹性偏压且在旋转角方向可向前和向 后运动。
20. —种无级变速器，包括输入轴(l)、以及通过第一齿轮箱杆(4)和第二齿轮箱轴(6 )由传动链(5 )连接于输入轴(1 )的输出杆(2 ),其特征 在于，每一个所述第一和第二齿轮箱轴(4、 6)包括根据前述权利要求中的任 意一个的齿轮组件，从而所述第一齿轮箱轴(4)由输入轴驱动，所述第二齿 轮箱轴(6 )通过传动链(5 )由第一齿轮箱轴(4 )驱动，并且输出轴(2 )由 第二齿轮箱轴(6)驱动。
21. 根据权利要求2G所述的无级变速器，其特征在于，齿轮变速轴(3) 通过臂(26)连接于所述第一齿轮箱轴(4)和所述第二齿轮箱轴(6)，用于 每个齿轮箱轴(4、 6)的两个齿轮齿装置的同步运动，以便减小第一齿轮箱轴(4)的节径，同时增加第二齿轮箱轴(6)的节径；或者反之亦然。
22. —种无级变速器，包括输入轴(l)、以及通过齿轮箱轴(4)和齿轮 (7)由传动链(5)连接于输入轴(1)的输出杆(2)，其特征在于，齿轮箱轴(4)包括根据前述权利要求中的任意一个的齿轮组件，从而齿轮箱轴(4) 由输入轴驱动，齿轮(7)通过传动链(5)由第一齿轮箱轴(4)驱动，并且 输出轴(2)由齿轮(7)驱动；或者反之亦然。
23. 根据权利要求22所述的无级变速器，其特征在于，所述齿轮(7)可 移动地安装以便使传动链(5 )不依赖由齿轮箱轴(4 )中的两个齿轮齿装置(10、 50)形成的遐想齿轮的节径而保持被伸长。
24. 根据权利要求22或23所述的无级变速器，其特征在于，齿轮变速轴 (3)通过臂(26)连接于齿轮箱轴(4),用于两个齿轮齿装置的同步运动，并连接于齿轮(7),用于齿轮(7)的同步运动，以便减小齿轮箱轴(4)的节 径，同时增加齿轮箱轴(4)和齿轮(7)之间的距离；或者反之亦然。
全文摘要
本发明涉及一种齿轮组件，其适合于无级变速器，包括组成遐想齿轮并具有可变节径的两个齿轮齿装置(10、50)，两个齿轮齿装置径向可运动，并且无级变速器还包括输入轴(1)、输出轴(2)、齿轮变速轴(3)、和包括根据本发明的齿轮组件的第一齿轮箱轴(4)、传动链(5)和包括根据本发明的齿轮组件的第二齿轮箱轴(6)、或者齿轮(7)，由此第一齿轮箱轴(4)由输入轴(1)驱动，第二齿轮箱轴(6)或齿轮(7)由第一齿轮轴(4)驱动，并且输出轴(2)由第二齿轮箱轴(6)或齿轮(7)驱动。
文档编号F16H55/56GK101287931SQ200680036499
公开日2008年10月15日 申请日期2006年9月28日 优先权日2005年9月29日
发明者贡纳尔·林德奎斯特 申请人:因菲尼齿轮股份公司