连续可变传动装置、推进单元以及包括所述传动装置的机动车辆的制作方法

1.本发明涉及对用于机动车辆的传动装置的改进。更特别地，本发明涉及对所谓的连续可变传动装置的改进。


背景技术：

2.在机动车辆的领域中，特别是在比如小型摩托车的机动车辆的领域中，以及在一般的鞍式车辆的领域中，经常使用连续可变传动装置。连续可变传动装置为一种机械组件，所述机械组件容许在最大值与最小值之间无缝地改变输入轴(驱动轴)与输出轴(从动轴)之间的传动比。
3.基于不同的原理，在本领域中已经开发了许多连续可变传动装置。在机动车辆领域中，广泛地使用这样的连续可变传动装置：所述连续可变传动装置使用一对带有v形槽的带轮，所述带轮通过驱动带接合在一起，所述驱动带的横截面为v形。两个传动带轮(亦即驱动带轮和从动带轮)中的每一个由一对具有可变距离的半带轮形成。每个带轮通常安装于轴上；一个半带轮相对于所述轴轴向地固定，另一个半带轮为可运动的。由于所述两个半带轮的相互运动，每个带轮的槽的轴向尺寸、亦即宽度会改变。因此，驱动带朝向或远离相应的带轮的旋转轴线运动。两个带轮的槽的轴向尺寸反向地改变，亦即当一个带轮的槽的尺寸增大时，另一个带轮的槽减小，反之亦然。以这种方式，半带轮的两侧与v形带之间的接触表面的平均半径之间的比改变，从而导致传动比的改变。
4.随着时间的推移，已经开发了许多不同类型的连续可变传动装置；在它们中的许多中，致动器作用于带轮上，以改变半带轮之间的轴向距离，并且因此改变所述槽的轴向尺寸。由于驱动带的移动的影响，另一个带轮的槽的轴向尺寸被动地改变。在us 9.797.485、us7.905.803、us 2012/0100944、ep 2039601、ep 2765337、ep 2048411中公开这种类型的连续可变传动装置的示例。
5.这些传动装置的关键方面中的一个是控制传动比的致动器与带轮的可运动部件之间的连接。因此，人们一直在寻找更有效的系统来将运动从致动器传递至可运动的半带轮。


技术实现要素：

6.在本文中公开一种传动装置，包括壳体，在所述壳体内部的初级带轮，所述初级带轮安装于驱动轴上并且所述初级带轮包括具有可变尺寸的v形槽以容纳驱动带。在所述壳体内部，还布置有次级带轮，所述次级带轮安装于从动轴上并且包括用于所述驱动带的v形槽。所述初级带轮和次级带轮中的每一个包括轴向地固定的半带轮和可相对于所述相关的驱动轴和从动轴轴向地运动的半带轮，以朝向和远离彼此运动，从而改变驱动带轮与从动带轮之间的传动比。所述传动装置进一步包括致动器，所述致动器与所述带轮中的一个相关联并且控制相应的可运动的半带轮的相对于所述固定的半带轮的轴向运动。为了克服或
减轻现有技术的传动装置的缺点，根据本文中所描述的实施例，所述致动器通过轴向地延伸穿过所述固定的半带轮的机械连接装置连接至所述可运动的半带轮。
7.下面参考附图并且在所附权利要求中描述根据本发明的传动装置的进一步的有利的特征和实施例，所述附图和权利要求形成本说明书的组成部分。
8.根据某些实施例，提供一种连续可变传动装置，所述连续可变传动装置包括第一带轮，所述第一带轮安装于第一轴上并且包括具有可变尺寸的v形槽以容纳驱动带。所述传动装置进一步包括安装于第二轴上并且具有用于所述驱动带的v形槽的第二带轮。所述第一带轮和第二带轮中的每一个包括轴向地固定的半带轮以及可分别相对于所述第一轴和第二轴轴向地运动的半带轮。还提供一种致动器，所述致动器与所述第一带轮相关联并且适于控制所述第一带轮的所述可运动的半带轮的相对于所述固定的半带轮的轴向运动。所述第一带轮可以为驱动带轮并且所述第二带轮可以为从动带轮，反之亦然。所述致动器通过轴向地延伸穿过所述固定的半带轮的机械连接装置连接至所述可运动的半带轮。所述机械连接装置包括可变长度构件，所述可变长度构件包含螺纹连接在一起并且与所述第一轴同轴的第一中空螺纹构件和第二螺纹构件。所述第一中空螺纹构件适于通过所述致动器相对于所述第二螺纹构件旋转，所述第二螺纹构件被阻止旋转，以使得一个螺纹构件的相对于另一个的旋转导致由所述两个螺纹构件所组成的机械构件的伸长和/或缩短。所述第二螺纹构件被轴向地约束至所述可运动的半带轮。所述第一中空螺纹构件包括用于支撑轴承的内壳体，所述第一中空螺纹构件利用所述支撑轴承被可旋转地支撑于所述第一轴上。在所述第一中空螺纹构件的外表面上设置有外螺纹，所述外螺纹接合所述第二螺纹构件的内螺纹。所述第二螺纹构件包括用于支撑轴承的底座，利用所述支撑轴承，所述第二螺纹构件被轴向地约束至所述可运动的半带轮并且被支撑以使得所述可运动的半带轮可以相对于所述第二螺纹构件自由地旋转。
9.优选地，容纳于所述第一中空螺纹构件中的支撑轴承设置于所述外螺纹的范围中，以使得所述外螺纹包围容纳于所述第一中空螺纹构件中的支撑轴承。
10.优选地，所述第二螺纹构件的用于所述支撑轴承的底座靠近于所述第二螺纹构件的、与第二端相对的第一端设置，靠近于所述第二端设置有所述内螺纹。
11.还公开一种推进单元，所述推进单元包括动力源、特别地内燃机，以及上面所示例说明和下面所详细描述的类型的传动装置。
12.本发明还涉及一种机动车辆，特别地具有两个、三个或四个轮的摩托车，所述机动车辆具有推进单元，所述推进单元具有动力源和上述类型的传动装置。
附图说明
13.通过下面的描述和示出本发明的非限制性实施例的附图，将更好地理解本发明。更特别地，在附图中：
14.图1为小型摩托车的侧视示意图，在所述小型摩托车上安装有包括根据本公开的连续可变传动装置的马达
‑
传动单元；
15.图2为根据本发明的包括马达和连续可变传动装置的单元的轴测图；
16.图3为所述连续可变传动装置的剖视轴测图，其中示出所述连续可变传动装置的主要构件的布置；
17.图4和5为根据本发明的连续可变传动装置的驱动带轮的视图和根据包含所述驱动轴的轴线的平面的局部剖视图；
18.图6为驱动带轮的以及致动器与可运动的半带轮之间的机械连接装置的轴测图；
19.图7为带有横切部分的图6的视图；
20.图8为用于改变传动比的致动器的轴测剖视图；
21.图9为固定的初级半带轮的轴测图；
22.图10为图9的半带轮的轴测剖视图；
23.图11为可运动的初级半带轮的轴测图；
24.图12为图11的半带轮的轴测剖视图；
25.图13和14分别为用于扭转地联接所述可运动的半带轮和所述驱动轴的构件的轴测图和轴测剖视图；
26.图15和16分别为用于所述致动器与所述可运动的半带轮之间的连接的机械连接装置的第一螺纹构件的轴测图和轴测剖视图；以及
27.图17和18分别为用于所述致动器与所述可运动的半带轮之间的连接的机械连接装置的第二螺纹构件的轴测图和轴测剖视图。
具体实施方式
28.图1示意性地示出机动车辆1，其上安装有马达
‑
传动单元3，所述马达
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传动单元3可以包括连续可变传动装置(也称为cvt)。机动车辆1具有由马达致动的后驱动轮4以及一个或两个前转向轮6。图2示出马达
‑
传动单元3的轴测图，其中马达(通常是内燃机5)连接至整体用附图标记7表示的传动装置。将运动从马达5传递至后驱动轮4的传动装置7包括容纳于外壳或壳体9中的连续可变传动装置。在优选地位于壳体9外部并且与马达5的位置相对的位置中，设置有致动器11，所述致动器11控制连续可变传动装置并且设定正确的传动比。根据本公开的范围之外的控制逻辑，致动器11可以被手动地或自动地控制。
29.在图3中示出连续可变传动装置的总体结构，其中图3示出传动装置的主要构件的轴测剖视图。下面，将仅仅描述对理解本发明有用的传动装置的构件。连续可变传动装置整体用数字13表示。它在壳体9内部包括驱动轴15和从动轴17。在驱动轴15上，键连接有驱动带轮或初级带轮19，而从动带轮或次级带轮21连接至从动轴17。在可能的实施例中，从动轴17和次级带轮21可以通过滑动离合器20连接。键连接于从动轴17上或与其制成单个部件的小齿轮18以已知的方式将运动传递至后驱动轮4。
30.初级带轮19包括半带轮19a和半带轮19b。两个半带轮19a、19b都键连接于驱动轴15上，以通过由马达5所供应的驱动动力旋转。半带轮19a相对于驱动轴15轴向地固定，而半带轮19b可根据双箭头fb相对于驱动轴15轴向地运动。下面，半带轮19a将被称为“固定的半带轮”，因为它相对于驱动轴15轴向地固定。反之亦然，半带轮19b将被称为“可运动的半带轮”，因为它可沿着驱动轴15轴向地运动，以便朝向和远离固定的半带轮19a运动。
31.在两个半带轮19a、19b之间限定第一槽23，所述第一槽23具有v形横截面，驱动带25接合于所述第一槽23中。槽23由半带轮19a、19b的两个锥形表面23a、23b界定(也参见图4和5)。带25具有接触界定v形槽23的锥形表面23a、23b的两个侧25a和25b。当v形槽23的轴向尺寸变化时，并且因此当半带轮19a、19b之间的相互距离变化时，驱动带25的在槽23内的位
置、更准确地说带与带轮之间的接触表面的平均半径变化。
32.相同的构造适用于从动带轮或次级带轮21，但是其中半带轮反向地布置。以这种方式，当可运动的半带轮19b通过致动器11朝向固定的半带轮19a运动时，驱动带25迫使次级带轮21的可运动的半带轮远离相应的固定的半带轮运动，从而引起次级带轮21与带25之间的平均接触半径的变化，所述变化与初级带轮19与带25之间的平均接触半径的变化相反。
33.特别地，参考图3，次级从动带轮21包括次级半带轮21a和次级半带轮21b。次级半带轮21b相对于从动轴17的旋转轴线轴向地固定，而次级半带轮21a可轴向地运动并且通过弹簧22朝向固定的半带轮21b运动。当带25由于作用于可运动的半带轮19b上的并且在下文详细描述的装置的作用而运动时，带25致使半带轮21a相对于半带轮21b运动。更特别地，所述布置使得当半带轮19a、19b之间的距离增大并且因此带25朝向驱动轴15的轴线运动时，半带轮21a、21b之间的距离减小，并且带远离从动轴17的轴线运动。
34.上面简要地描述的操作原理为本领域技术人员已知的并且不需要进一步的解释说明。
35.虽然在本文中所描述的实施例中，作用于连续可变传动装置上的致动器11被构造成作用于初级带轮19上，但是在不太有利的实施例中，致动器11可以与次级带轮21相关联，亦即与从动带轮相关联。
36.图4至18示出由连续可变传动装置的初级带轮和致动器所形成的单元以及其主要构件，其中彼此分离的示出所述主要构件。
37.特别地如图4和5中所示，在所示例说明的实施例中，驱动轴15包括具有带槽的轮廓15.2的第一部分15.1以及具有较小直径的端部15.3。驱动轴的、形成驱动轴15的端部的第二部分15.4被螺纹连接至该端部15.3上。轴部分15.1的带槽的轮廓15.2在驱动轴15与固定的半带轮19a之间形成扭转联接。固定的半带轮19a可以具有由插入件41构成的芯，所述插入件41由与半带轮19a的剩余部件42的材料相比具有更大的抵抗力的材料制成，所述剩余部件42可以由抵抗力更小的且更轻的材料制成。插入件41可以由例如钢制成，并且外围部件42由铝制成。两个部件41、42可以被共同模制，亦即在单个模制过程中形成。插入件41具有更大的机械强度，并且形成被带槽的轮廓41b包围的通孔41a(特别地参见图9和10，其中单独示出固定的半带轮19a)，所述带槽的轮廓41b与驱动轴15的带槽的轮廓15.2互补。剩余的外围部件42需要较低的机械强度，并且可以由较轻的材料制成，以减小半带轮19a的总惯性。数字43表示可以与固定的半带轮19a制成整体的散热片。
38.类似地，可运动的半带轮19b可以包括由钢或其它机械强度高的材料制成的中心芯45以及由较轻的材料(例如铝)制成的外围部分47。
39.在所示例说明的实施例中，可运动的半带轮19b通过轴承49(例如推力轴承)支撑，以便根据双箭头fb沿轴向方向(亦即沿平行于驱动轴15的轴线a
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a方向的方向)平移。在图4和5的实施例中，轴承49安装于与驱动轴15同轴地插入的间隔件51上。间隔件51将固定的半带轮19a以及扭转地联接驱动轴15和可运动的半带轮19b的牵引构件53(也参见图3和14)保持于固定的相互距离处。牵引构件53具有滑靴55(在所示例说明的示例中，三个滑靴，但是所述数量仅仅为示例)，滑靴55以滑动方式接合与可运动的半带轮19b成一体的附件57。牵引构件53可以例如通过带槽的轮廓(为了附图的简单起见未示出)扭转地联接至驱动轴的
部分15.1的带槽的轮廓15.2。利用这样的构造，可以将扭矩从驱动轴15传递至可运动的半带轮19b。半带轮19b可以在轴承49的支撑下沿着驱动轴15的轴线a
‑
a沿方向fb滑动，其中由于滑靴55与附件57之间的联接而保持与驱动轴15接合。
40.在其它实施例中，可运动的半带轮19b可以扭转地联接至驱动轴15，其中由于带槽的成型部的直接连接而保持相对于驱动轴15轴向地运动的能力。
41.可运动的半带轮19b具有从锥形表面23b朝向固定的半带轮19a伸出的轴向主体61。轴向主体61由特别地在图11和12中示出的多个附件61a组成，在图11和12中单独示出半带轮19b。在所示例说明的示例中，轴向主体61被细分为三个附件61a，但是附件的数量可以不同。
42.轴向主体61延伸穿过固定的半带轮19a。为此，固定的半带轮19a具有贯通的狭槽63，所述贯通的狭槽63的数量和形状对应于附件61b的数量和形状，如特别地在图9和10中所示出的。
43.形成轴向主体61的每个附件61a在其远侧端(亦即与可运动的半带轮19b相对的自由端)处具有用于轴承65(参见图4和5)的底座61b。形成致动器11与可运动的半带轮19b之间的机械连接装置69的一部分的可变长度构件67通过轴承65约束至轴向主体61。致动器11与可运动的半带轮19b之间的机械连接装置69适于由致动器11控制使可运动的半带轮19b根据箭头fb沿一个或另一个方向平移，以改变驱动带轮19的v形槽23的尺寸。
44.更特别地，可变长度构件67在致动器11的控制下伸长和缩短，从而引起可运动的半带轮19b的相对于固定的半带轮19a的根据fb的运动。
45.在所示例说明的实施例中，可变长度构件67包括分别在图15、16和图17、18中示出的第一螺纹构件71和第二螺纹构件73，在图中与由初级带轮19形成的单元的其余构件分离地示出所述第一螺纹构件71和第二螺纹构件73。两个螺纹构件71、73具有彼此接合的外螺纹和内螺纹，以使得通过使一个螺纹构件相对于另一个螺纹构件旋转，可变长度构件67的轴向尺寸改变。
46.如特别地在图15和16中所示出的，第一螺纹构件71具有第一近似圆柱形中空主体71.1和第二近似圆柱形中空主体71.2。在第一圆柱形主体71.1的外表面上设置有外螺纹71.3，而在第二圆柱形主体71.2的外表面上设置有带槽的轮廓71.4。在第一圆柱形主体71.1内部，设置有用于轴承75的底座71.5(参见图4和5)，螺纹构件71利用轴承75被可旋转地支撑于驱动轴15的部分15.4上。
47.第二螺纹构件73(特别地参见图17、18)包括形状大致上像回转体的主体，带有接合第一螺纹构件71的外螺纹71.3的内螺纹73.1。内螺纹73.1靠近于第二螺纹构件73的轴向端设置，而用于轴承65的底座73.2设置于相对的轴向端处。当螺纹构件71和73被螺纹连接在一起时，如图4和5中所示，它们一起形成可变长度构件67，所述可变长度构件67的形状近似像与驱动轴15同轴的中空轴，并且通过轴承65和75支撑。
48.利用这种布置，第一螺纹构件71至少部分地包围驱动轴15。以这种方式，减小整个装置的整体轴向尺寸。有利地，如图4、5以及16中所示，例如，用于轴承75的底座71.5处于外螺纹71.3的范围中，亦即外螺纹71.3包围底座71.5并且因此包围轴承75。第二螺纹构件73的内螺纹73.1至少部分地包围轴承75。
49.因此，在所示例说明的实施例中，驱动轴15在第一螺纹构件71和第二螺纹构件73
内部延伸，联接在一起的第一螺纹构件71和第二螺纹构件73形成可变长度构件。第一中空螺纹构件71通过轴承75支撑于驱动轴15上，并且第二中空螺纹构件73通过轴承65支撑于轴向主体61上并且通过轴承75以及彼此接合的两个螺纹73.1和71.3的介入而支撑于驱动轴15上。
50.因此，可变长度构件67具有近似中空轴的形状，与驱动轴同轴并且部分地包围所述驱动轴15。可变长度构件67通过轴承65；75支撑于驱动轴15上以及与可运动的半带轮19b成一体的轴向主体61上。
51.带齿的轮81通过圆柱形主体71.2的带槽的轮廓71.4扭转地联接至螺纹构件71(图4、5、8)。带齿的轮接合螺纹杆83(参见图8)，所述螺纹杆83扭转地联接至形成致动器11的一部分或组成致动器11的电动马达87的驱动轴85。
52.在所示例说明的实施例中，电动马达87、螺纹杆83以及带齿的轮81容纳于保护壳89中(特别地参见图8)，所述保护壳89可以刚性地紧固至形成壳体9的外壳的外部。因此，保护壳89相对于壳体9为静止的。滑靴91可以与保护壳89成一体，所述滑靴91机械地联接至与第二螺纹构件73制成单个部件的防旋转元件93(特别地参见图4、6、7、17和18)，或者刚性地紧固至所述防旋转元件93。以这种方式，由于保护壳89和滑靴91与壳体9成一体，当电动马达87使第一螺纹构件71旋转时，阻止第二螺纹构件73旋转。
53.上述连续可变传动装置的操作如下。在内燃机5运行期间，随着机动车辆1运动，驱动轴15接收来自马达5的动力并且将它传递至初级带轮19。动力通过驱动带25传递至次级带轮21，然后传递至后驱动轮4。通过自动或手动控制，可以通过致动器11改变连续可变传动装置13的传动比。致动器接收例如来自未示出的电子控制单元的电控制，从而使电动马达87沿一个或另一个方向旋转。电动马达87的旋转通过螺纹杆83和带齿的轮89传递至第一螺纹构件71，第一螺纹构件71由轴承75支撑而自由旋转。由于第二螺纹构件73被阻止旋转，所以螺纹构件71的沿一个或另一个方向的旋转引起螺纹71.3和73.1的相互旋入或旋开，并且因此引起通过螺纹构件71和73的联接所形成的可变长度构件67的缩短或伸长。可变长度构件67的机械联接致使可运动的半带轮19b朝向(在可变长度构件67缩短的情况下)或远离(在可变长度构件67伸长的情况下)固定的半带轮19a运动。可运动的半带轮19b的这种平移引起传动比的改变。
54.利用到目前为止所描述的布置，可以容易地为现有的传动装置单元配备自动传动装置，因为致动器11可以应用于容纳传动装置7的外壳或壳体9的外部。而且，致动器11可以与内燃机5相间隔地布置于这样的位置中：在该位置中，致动器11较少受到由马达5所生成的热量的影响并且因此较少受到热退化的影响。
55.在致动器11与延伸穿过固定的半带轮19a的可运动的半带轮19b之间具有机械连接的所描述的布置容许进一步的重要优点。例如，由致动器11在可运动的半带轮19b上生成的推力在由初级带轮19和用于致动器11与可运动的半带轮19b之间的连接的机械连接装置69所形成的单元内部完全地释放。这防止由致动器11生成的轴向推力被释放至驱动轴15上，从而避免支撑驱动轴的主轴承上的轴向推力。
56.如上所述，虽然致动器11和用于使可运动的半带轮运动的相关系统与驱动带轮19相关联，但是致动器11也可以与从动带轮21相关联，即使这种构造不太有利。