专利名称：环形滚道滚子牵引式的传动比连续可调变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及环形滚道滚子牵引式的传动比连续可调变速器(“CVT’s”)，特别涉及变速器中用来控制滚子定向的装置，即这种CVT变速器的传动比变换部件。
图1是对一种已知变速器的局部简化示意图，该图是从垂直于两个圆盘G和J之公共轴线N的方向看过去。一单个滚子A分别在圆盘G和J的部分环形滚道F和H之间传递牵引力，它实际上是一组绕轴线N等角度间隔布置的三个滚子中的一个，并且它被安装在支架C上以绕一个中心和轴线(B)旋转，这个中心和轴线由支架确定并相对其固定。杆P连接支架C和活塞D，活塞D可以在固定的液压缸E内沿其轴向自由移动，并且在移动时可以稍微倾斜而不会失去密封。
已经发现在所谓的“扭矩控制”CVT中这种变速器可以有效工作，其中液压缸E中由液压作用(通过图中未示出的装置)而产生的压力在活塞D上作用一个力，为保持平衡，该力必须等于合成扭矩在滚子A与滚道F及H的接触位置所产生的反作用力。通过绕杆P的轴线倾斜，滚子A改变其定向角度(或“倾斜角度”)以及它在圆盘G和J之间所传递的速比，已经发现，活塞D在液压缸E内的轴向移动范围中，其中心的每个位置对应滚子A的唯一倾斜角度。换言之，滚子的每一个平衡倾斜角度都只由三个点唯一确定，即滚子A和滚道F及H的接触位置以及活塞D的中心位置。在欧洲专利EP-B-0444086中，对这样的一种变速器以及它所在的CVT进行了详细的描述和例示。
正如在本技术领域所广为人知的那样，在任何时候滚子的中心都被限制在沿着与滚道F和H形状相一致的环形的中心圆上移动。该中心圆必定位于环形的中平面M上。杆P，已指出它确定了滚子的倾斜轴线，它以一个角度L向那个平面倾斜，该角度L被称为自位角。当例如以15°这么大的自位角度来操作环形滚道变速器时，其优点在本领域中是广为人知的。
可见，在图1所示的现有技术常见的装置中，施加反作用力的部件(活塞D)的运动轴线与倾斜轴线(杆P)在唯一确定滚子每个设定角度的上述三个点中的第三点重合。这种重合限制了某些部件、特别是液压缸E的定向和位置，从而限制了变速器的整体尺寸。例如，由于液压缸E的轴线以自位角L向横切中平面M倾斜，液压缸相对于圆盘轴线N的定位半径就大于圆盘本身的半径。如果不这样，液压缸的角部就有碰撞圆盘J的危险。
按照本发明，这样的限制减少了，这是通过将反作用力生成和倾斜控制的功能分离，以避免两轴线以前述方式在第三个点处重合，就为液压缸E等同物的定位提供了更大的自由度，从而减小了变速器的整体尺寸。这样的功能分离在美国专利说明书A-3933054中所述的特殊CVT中也出现过，但是那里对每个滚子的倾斜控制是通过一个成形槽实现的，其中一个固定在滚子轴承上并以与滚子本身共轴的方向伸出的销在该槽中运动。这样的结构有两个特有的缺点。其一是任何销-槽接合都固有地存在着摩擦和易于磨损的缺点。其二是销相对滚子而言的定向和最小长度使得无论何时当两个圆盘在变载下连续用时，它们会沿其公共轴线的任一个方向相一致地轻微移动，由此销-槽接合产生的作用会导致滚子“转向”一个新的倾斜角度，从而改变了传动比，虽然实际并未需要这样的变化。本发明依赖于一种不同的倾斜控制装置，它不需要销-槽接合，并且固有地不易于随着圆盘的轴向移动产生任何传动比变化。
本发明由权利要求书限定，权利要求书的内容可理解为包括在本说明书描述中的内容，现在通过实施例并参考下列简图的进一步描绘对本发明进行描述，其中图2示出一个从滚子轴线方向看过去的滚子控制装置；图3是沿图2中箭头III方向的局部视图；图4是沿图2中箭头IV方向的另一个局部视图；以及图5表示了本发明另一实施方案的一部分。
图2表示了一个液压动力源1，它通过导管3、4以及一种适于进行扭矩控制的中央程序控制系统2与包含活塞6的液压缸5的另一端连接。滚子7可旋转地安装在支架8内，后者通过一个杆9与活塞6相连。元件7、8、9和6对应于图1中的元件A、C、P和D，从而使液压缸5中产生的液压力受到控制，以平衡在滚子7与圆盘10及11的接触位置处所产生的扭矩反作用力，这样CVT达到平衡，滚子处于与扭矩反作用相对应的倾斜角度。但是在图1中，滚子A的中心和旋转轴线都相对于支架C固定。在图2中，正如下面将要进一步解释的那样，支架8仅仅决定滚子的旋转中心。滚子的旋转轴线以及垂直的倾斜轴线由杆13确定，其中滚子绕倾斜轴线倾斜以改变传动比，杆13沿径向由部件15上所形成的孔14限制，但它可以在该孔14内滑动，部件15固定在CVT的固定结构上或者该固定结构的一部分上。在图2和图3中示出该部件15固定到液压缸5上。
图3示出活塞6包括由两部分构成的圆柱形套筒17，其两端18、19穿过液压缸5相对两端壁上的密封孔。套筒17还有一个扩大直径的中央部分20，它载带密封件21，因此可以象活塞一样在液压缸5的中央腔室22内移动。在套筒17的中央部分20内装配有环套25，在环套的中间，部件26可以以球面轴承的形式自由转动。杆9固定到部件26。所以这种形式的活塞基本上与在专利公告WO92/11475中详细表述的活塞是同一种的，它的优点是杆9可在一个锥形角度范围内自由转动而脱离与液压缸5内的液压流体接触，因此避免了当杆与常用的活塞连接时在杆周围所必需的柔性密封件以及由此而来的与液压缸流体的接触。
如图3所示，支架8通过一个装配有球轴承之内半部分29的杆28来支承滚子7。因此，如前面所述，支架8仅固定了滚子7的中心而未固定其旋转轴线。如图3和图4所共同表示的那样，球轴承的外半部分30被套筒31的内壁固定，该套筒(通过以适度间隙装配在支架8夹爪内的第二支架16)与杆13和滚珠座圈32连接，而滚子7绕该座圈旋转。
活塞/液压缸的组合体5/6可以被看成滚子操作装置的第一部分，由于存在于25/26和29/30处的两个球面连接部，该组合体可以在滚子7上作用一个轴向推力以平衡滚子对圆盘10和11的反作用力，但不能确定滚子所采取的传动比角度。相反，杆13和相关部件一起构成操作装置的第二部分，它们不能施加这样的轴向推力，但可以确定滚子绕其倾斜以改变传动比的轴线以及轴线与环形中平面35所构成的角度(“自位角”36)。
按照本说明书第三段中给出的对扭矩控制CVT的操作说明，在图2中滚子7的每一个平衡倾斜角都对应唯一一个三角形，其中固定孔14总是三角形的顶点，而两个滚子/圆盘接触点的位置以及每一个接触点到顶点的距离都是唯一的。还应注意，杆13和滚子7的轴线是共面的并且在滚子的中心处相交，因此，随着圆盘10和11在负荷下的轴向移动而使杆作用在滚子上的任何“转向”效果被减到最小。
在图2中，示出液压缸5的轴线与环形中平面35对中；或者它也可以例如偏置但平行于该平面。由于液压缸轴线不再与滚子倾斜轴线对中(例如，象在EP-B-0444086的实施方案中所详述的那样)，液压缸5的结构现在可以以更多的自由度、特别是以相对于圆盘公共轴线的相当小的半径来布置，而确定倾斜轴线的杆13和其它部件结构的相对简化使它们能够布置在一个更小的半径上。如图2所示出的那样，整个液压缸5的结构、杆13和部件15也可能被容纳在一个假想的液压缸中，圆盘10和11构成假想液压缸的端壁。
在图5示出的另一种结构中，孔14不是形成于整体固定在CVT结构上的部件15上，而是形成于法兰40上，该法兰形成在套筒17的端部18的前顶端上。从而孔14和活塞6一起移动，而滚子7(图5中未示出)的每一个平衡倾斜角度都对应三个唯一的位置，也就是两个滚子/圆盘接触位置和孔14的瞬时位置，该瞬时位置在活塞6的行程中当然反映了活塞6的位置。对于这个实施方案，必须保证孔14在活塞6前后移动时遵循预先确定的路径。如果活塞6是常规形式的圆柱形外廓并能相对于液压缸5自由转动以及轴向移动，则上述要求将无法保证。通过一个从液压缸5的结构轴向伸出并穿过法兰40上第二孔42的导销41，可以防止上述转动，因而可以保证孔14预先确定的运动。或者，通过将穿过液压缸5前壁之套筒17的头端18制成非圆柱形外廓来防止转动。
权利要求
1.一种用于环形滚道滚子牵引式的传动比连续可调变速器(CVT)的滚子控制系统，它包括具有第一部分和第二部分的操作装置，所述第一部分能可操作地控制滚子中心沿环形中心圆的位置，但不能确定滚子所采取的倾斜角，所述第二部分包括一个与滚子轴承相连的机械连杆并能可操作地控制倾斜角度，其特征在于，连杆基本上平行于滚子的平面，并受到约束以通过一预先确定的单个点。
2.一种按照权利要求1所述的滚子控制系统，其特征在于，所述第一部分包括可沿与环形中心圆平面平行的轴线移动的活塞。
3.一种按照权利要求2所述的滚子控制系统，其特征在于，所述活塞的轴线位于环形中心圆的平面上。
4.一种按照上述权利要求中任一项所述的滚子控制系统，其特征在于，预先确定的单个点相对于CVT的结构固定。
5.一种按照上述权利要求中任一项所述并包括权利要求2限定部分的滚子控制系统，其特征在于，活塞被阻止绕其运动轴线转动。
6.一种按照上述权利要求中任一项所述的滚子控制系统，其特征在于，所述连杆基本上是与滚子共面的。
7.一种按照上述权利要求中任一项所述的滚子控制系统，其特征在于，操作装置的第二部分距离环形之轴线的半径不大于第一部分距离环形之轴线的半径。
8.一种按照权利要求7所述的滚子控制系统，其特征在于，所述操作装置的两部分都完全处在圆盘半径的范围之内，滚子在圆盘之间传递牵引力。
全文摘要
一种用于环形滚道滚子牵引式的传动比连续可调变速器(CVT)的滚子控制系统。该系统包括具有第一部分(5,6)和第二部分的操作装置,所述第一部分(5,6)能可操作地控制滚子中心沿环形中心圆的位置,但不能确定滚子(7)所采取的倾斜角(36),所述第二部分包括了一个与滚子轴承相连的机械连杆(13)并能可操作地控制倾斜角度(36)。连杆(13)基本上平行于滚子(7)的平面,并受到约束以通过一预先确定的单个点(14)。
文档编号F16H15/32GK1189205SQ96195059
公开日1998年7月29日 申请日期1996年6月19日 优先权日1995年6月28日
发明者C·J·格林乌德 申请人:托罗特拉克(开发)有限公司