无级变速传动机的制作方法

专利名称：无级变速传动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及在欧洲专利No. EP 1592900的说明书中描述的一般类型的转子驱动 式无级变速传动(CVT)机。
背景技术：
与CVT机有关的现有技术总体上在上述专利的说明书中被简要地论述。一类被广泛使用的CVT机，根据在牵引流体中操作的摩擦原理工作。另一在概念 上不同类型的CVT机利用基于凸轮或转子的棘轮技术。后一类机器固有地具有优于摩擦驱 动式机器的较高机械效率的优点，然而，申请人意识到这类机器有一些限制，所述限制包括 下列限制中的一个或多个a)有波动的输出，亦即输出旋转速度不是直接而连续地与输入旋转速度相关；b)高应力，该高应力由凸轮和凸轮随动器之间的点接触产生，这限制了传输力的 能力；c)转子必需相对较长，以便实现输入速度和输出速度之间大的变化。这阻止了在 需要小体积的应用中的使用；d)转子在其一部分长度上具有小的曲率半径。这限制了作用在转子上的转子随动 器的尺寸，从而又降低了转子随动器的传输力的能力；e)具有可变横断面的转子的静态和动态平衡可能成为问题；f)可能难以从偏置元件得到足够的弹簧加载，以使凸轮随动器在高输入旋转速度 下保持与凸轮接触；和g)转子随动器的旋转角(亦即，对于转子随动器相对于纵向轴线的固定位置，转 子随动器与转子的纵向轴线的角偏差)往往很大。这可能沿转子的轴向在转子随动器上产 生大的合成力。所遇到的另一些问题包括间隙，该间隙能在单向离合器上的阻滞转矩之间的连接 中产生，所述单向离合器将旋转运行从摇臂装置传送到输出轴。

发明内容
本发明的目的是提供一种基于转子的棘轮式无级变速传动机，该无级变速传动机 至少部分地解决上述问题。本发明提供一种无级变速传动机，该无级变速传动机包括a)有波动的输出，亦即输出旋转速度不是直接而连续地与输入旋转速度相关；b)转子，该转子可绕纵向轴线旋转，所述纵向轴线在第一方向上延伸，且转子具有 可变行程主体，所述主体具有低提升分段、高提升分段和表面，该表面在低提升分段和高提 升分段之间绕纵向轴线在圆周上连续地延伸；C)输出轴；d)多个转子随动器，所述转子随动器与转子接合，且能够相对于转子在第一方向上线性移动，每个转子随动器都包括各自的转子随动器轴线和止推点，所述止推点在转子 旋转时可相对于转子的纵向轴线线性移动；和e)输出驱动机构，该输出驱动机构对转子随动器的运动做出响应，以便使输出轴 以一定速度旋转，该速度至少取决于转子的旋转速度及与转子随动器相对于转子的线性位 置，并且其中对相对于转子的给定的线性位置来说，每个转子随动器可在第一极限角位置和第 二极限角位置之间移动，在上述第一极限角位置处，转子随动器轴线对着转子的纵向轴线 成第一最大角，而在上述第二极限角位置处，转子随动器轴线对着转子的纵向轴线成第二 最大角，并且其中第一最大角的大小近似等于第二最大角。如果这些角的大小近似相等，则作用在转子的纵向方向上的转子随动器上的合力 被限制并优选地被最小化。相比之下，如果一个角显著地大于另一个角，例如不成比例和构 成不利因素，这会显著地妨碍转子随动器对支撑结构要求的有效设计，因而变得与转子随 动器围绕转子的纵向轴线的角位置相关。在这方面，术语“近似相等/等于”因此意味着一个最大角与另一个最大角的差值 不大于约20%。该特点的另一些好处是得到紧凑的转子结构，且在与转子轴线成直角的任何平面 处所取的转子表面和最小曲率半径的大小增加。优选地，在低提升分段和高提升分段之间的与纵向轴线成直角的任何表面上，转 子表面的圆周轮廓的长度是基本恒定的。这个特点也有助于减小转子的尺寸和增加转子表 面的最小曲率半径的尺寸。止推点是通过转子施加在转子随动器上的合力穿过其沿线性方向传送远离转子 的纵向轴线的点。每个转子随动器可包括至少一个圆筒形辊，该圆筒形辊可绕转子随动器轴线旋 转，该辊压在转子表面上，且随着转子随动器相对于转子沿第一方向线性移动而与转子表 面保持处于线接触，而不是点接触。与增加的转子表面的最小曲率半径(如所涉及的)一 起，线接触的特点能使从转子传送到转子随动器的力增加。可以包括偏置机构，该偏置机构持续地将每个圆筒形辊偏置成与转子表面线接 触。偏置机构可以包括一个或多个弹簧、扭杆或类似装置，或它们的任何组合。在低提升分段处或其附近，转子表面可以具有圆周轮廓，该圆周轮廓定心在纵向 轴线上，所述圆周轮廓是圆形的，并在本文中称之为齿轮式的中性点。当转子随动器的圆筒 形辊被压在转子表面上，且转子随动器的相应止推点与圆形圆周轮廓对准时，止推点不能 在转子的纵向轴线的方向上移动。因而例如在汽车应用中，CVT就具有零输出速度，而与档 位无关。然而，该特点不使用离合器实现，并显示出显著的成本和技术优势。转子主体可形成有至少一个通道，该通道在低提升分段和高提升分段之间延伸， 且具有横断面，该横断面可被改变以便优化转子主体的静态和动态平衡。输出驱动机构可以采用任何合适的形式。在本发明的一个示例中，输出驱动机构 至少包括第一和第二输出驱动装置，且每个输出驱动装置都分别包括摇臂、连接装置、输出 齿轮、和单向离合器，上述连接装置将相应的转子随动器的止推点的线性运动(沿第一方 向)线性地转换成摇臂绕摇臂轴线的摆动式旋转运动，而单向离合器在摇臂和输出齿轮之
5间起作用，因而使输出齿轮沿一个方向旋转。因此，用于进行线性转换的输出驱动装置的总 数(N)和角运动度数(A)之间的关系由关系式360° = N · A确定。至少一个输出齿轮可包括驱动齿轮、消隙齿轮、和消隙偏置装置，所述消隙齿轮叠 加在驱动齿轮上，而消隙偏置装置相对于驱动齿轮沿旋转方向偏置消隙齿轮，因而至少减 小了各输出传动装置的输出齿轮之间的间隙。连接装置可从下列配置中选定a) 一种配置，在该配置中至少一个辊被安装到摇臂上，且转子随动器具有部分是 圆形的止推面，该止推面定心在止推点上，且压在辊上；和b) 一种配置，在该配置中齿条构件具有倾斜的平坦齿条平面，所述齿条构件可在 转子随动器的作用下移动，且摇臂具有渐开线式的止推面，该渐开线式的止推面压在齿条 构件的平坦齿条表面上。齿条构件可位于支架上，该支架被限制为线性地往复运动。齿条构件相对转子随 动器的止推点的线性运动方向的一定程度的横向运动可被允许。在本发明的一种形式中，轴承装置设在齿条构件和转子随动器之间。轴承装置允 许转子随动器相对于齿条构件在至少两个横向上的做有限的旋转运动，所述两个横向由合 适的安装结构限制成在支架的相对表面中形成的槽组中移动，该支架承载齿条构件及其支 撑转子随动器的辊的结构。单向离合器可包括内座圈、外座圈、多个斜面辊、和偏置部件，上述内座圈定心在 摇臂轴线上，且具有固定到摇臂上的圆周外表面，外座圈具有成形的斜面，该斜面与圆周外 表面相对并间隔开，多个斜面辊可移动地位于成形的斜面和圆周外表面之间，而偏置部件 将斜面辊固定到外座圈上。


本发明参照附图并通过示例被进一步说明，附图中图1是从根据本发明的一种形式的转子控制式棘轮CVT机的一侧观察的立体图；图2是图1的机器从相反一侧观察的立体图；图3是从根据本发明的CVT机的一侧观察的放大比例的立体图，在高提升模式中 除去外壳以显示不同的部件；图4单独示出本发明的机器的转子；图5用剖视图示出转子；图6和7是转子的相对端的视图；图8是转子随动器的立体图；图9从侧面示出摇臂，该摇臂驱动单向离合器，所述单向离合器与转子随动器接 合；图9 (a)从相反一侧示出图9的装置；图10是从单向离合器的一侧观察的视图；图10(a)从相反一侧示出单向离合器；图11示出在本发明的一个实施例中，转子、转子随动器和摇臂的相互作用；图12是根据本发明的第二种形式的转子控制式CVT机的立体图13示出图12的机器通过去掉外壳而显示出的内部部件；图14示出根据本发明的第二种形式的转子随动器和摇臂的相互作用，以便实现 线性运动到旋转运动的线性转换；图15和15(a)示出用于将线性转子随动器运动转换成旋转式摇臂运动的可供选 择的装置；图16和16(a)示出根据本发明的另一个CVT机的细节；和图17是通过图1和图12的机器得到的摇臂旋转速度与转子位置的关系曲线图。
具体实施例方式附图中的图1和2是从根据本发明的第一形式的转子控制式棘轮啮合的无级变速 传动(CVT)机10的相反两侧观察的立体图。无极变速机具有任何合适构造的外壳12和输出驱动机构20 (见图3)，所述外壳 12分别支撑转子14、转子随动器16和18。图4单独示出转子14。图5是转子的侧剖图。转子包括可变行程主体22，轴24A和24B从该可变行程主体22延伸。转子具有纵 向轴线26，该纵向轴线26朝第一方向28延伸。转子由间隔开的轴承30和32旋转式支撑， 所述轴承30和32安装在外壳30A和32A中，该外壳30A和32A具有各自的延伸部分30B 和32B，所述延伸部分30B和32B位于外壳12内的槽30C和32C中，以便转子能如后面所述 相对于外壳12朝方向28移动。轴24A用作驱动输入轴，并具有花键34，该花键34与转子主体的内孔36中的互补 式结构接合。这样能在运行期间，在与第一方向一致的轴向方向上，调节转子主体的位置。 轴24B具有丝杠的性质，该轴24B不承载来自转子的任何有意义的负荷，但可旋转地相对于 外壳驱动，以便在第一方向28上相对于转子随动器二者之一线性移动转子。 在转子主体的相对端处的配重部件38A和38B帮助优化转子主体的静态和动态平转子主体的横断面对机器的运转是决定性的。图6是主体22在图5中箭头6方 向上的端视图。在与纵向轴线26成直角的平面上所取的主体的圆周轮廓，基本上从图6所 示的主体的一端处的轮廓40改变到主体相对端处的轮廓42，所述主体的一端处的轮廓40 之后被称之为高提升断面，而在主体的相对端处的轮廓之后被称之为低提升断面。在低提 升断面的端部或靠近端部处，主体的圆周轮廓(用标号44表示)是圆形，并构成之后被称 之为有齿轮的中心点。图8用立体图示出转子随动器16。转子随动器18相对于转子的纵向轴线与转子 随动器16正好相反，具有同样构造，因此不再进一步说明。转子随动器包括一倒Y形主体54，该主体54具有部分是圆形的止推面56和两个 分支58A和58B，所述两个分支58A和58B分别承载导辊60A和60B，导辊60A和60B位于 在外壳12所形成的各自导槽62中-见图1和2。两个辊64和66分别安装在主体54的对 边上，直接在止推面56的下方，用于绕共用轴线68旋转。导辊62和64取滚针轴承或滚珠 轴承的形式，它们绕共用轴线70旋转。该轴线中心位于辊64和66之间，在使用期间，本文 称之为止推点74，直接与辊64和66及转子主体的外表面44之间的接触线72相交。由转子施加在辊随动器上的合力通过该止推点朝线性方向传输，离开转子的纵向轴线26。止推面56在图11中被更清楚地示出，该止推面56有一曲率半径，该曲率半径定 心在接触线72上，并也定心在轴线70上。因此，施加在止推面上的合力R从辊64和66之 间的止推点74，线性朝向远离纵向轴线的方向。导槽62作用在导辊上，并保证转子随动器 相对于转子规定位置运动，以使止推点保持在与轴线26成直角的固定平面中。在高提升端处，圆周轮廓具有最小半径RminI (图6)。在低提升断面(图7)处，圆 周轮廓具有最小半径Rmin2。各最小半径从转子的一端到另一端被作线性定标。在这方面， 线性定标涉及齿轮节线，该齿轮节线代表转子的中心点，所述齿轮节线被优先进行计算，并 产生具有直线轮廓的转子，如从侧面所看到的。当对转子随动器的辊的直径进行补偿时，调 节的类型必需保证转子随动器在运行期间保持与转子处于线接触。因此，在开始转子表面 在其长度上线性定标时，应该理解，这意味着齿轮节线路线表面(称之为转子辊的中心点) 被线性定标。因此，由线性表面轮廓(在纵向意义上)产生的轻微变化仅是由于一些转子 辊直径补偿因素引起的。用所涉及的方式进行的线性定标经受下列限制的至少其中之一，亦即a)在与第一方向成直角的任何平面上所取的在高提升断面和低提升断面之间，围 绕转子的纵向轴线连续延伸的转子表面的圆周轮廓的长度基本上恒定；和b)在转子轴线的相对侧上的旋转角(参见后面)基本上相等。考虑到上述因素，所设计的最终转子主体具有许多重要的好处。如可能需要考虑转子随动器直径尺寸而补偿的转子表面上的直线轮廓，使转子随 动器16和18能形成与转子垂体的外表面线接触，而这增加了转子随动机传输力的能力。通 过优化RminI和Rmin2，使转子外表面上的最小曲率半径增加，而这可供使用更大的转子随动 器(辊)。这又增加了转子随动器的传输力的能力，并因此增加机器的动力传动能力。另外，通过优化RminI和Rmin2，在转子的纵向轴线的一侧上的最大旋转角SAl能基 本上大小等于转子轴线的相对侧上的最大旋转角SA2 (见图5)。旋转角是轴线68相对于转 子的纵向轴线26的角度。对每个转子随动器来说，在止推点74保持在与轴线26成直角的 一个平面中的情况下，该角随着辊64和66绕转子相对移动，且从最大位置值SAl改变到最 大负值SA2。因此，转子随动器(无论数量上是两个、三个或三个以上)的合成轴向力有效 地被限制，而优选是最小。因为力取决于旋转角的正弦值，所以精确相等不是必不可少的， 而实际上是精确相等。从优化RminI和Rmin2可得到的另一个好处是有效地减少了高提升断面和低提升断 面之间的转子长度。将更多的材料加到转子主体的低提升端上，而使该主体的静态和动态 平衡更合理。在这方面参见图6和7，图6和7示出多个在纵向上延伸的通道76，所述通道 76从主体的一端到另一端。图5显示，各通道横断面不同，且在一部分主体的圆周上被相互 间隔开。通过细心设计，能优化主体在轴向方向上每单位长度的重量分布，以达到有效的静 态和动态平衡。如果主体在沿着其长度的任何点处的圆周轮廓具有相同的最小半径，则这 种技术是不可能的。下面进一步说明的另一个好处涉及转子的性能，在恰当设计转子随动器和摇臂之 间的连接装置的情况下，用严格线性的方式，将转子随动器的线性运动转变成摇臂的旋转 运动。
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图9示出摇臂80，该摇臂80从一侧与转子随动器16有关，而图9 (a)从相对侧示 出该装置。摇臂具有阶梯式中间空心轴82。三个板84，86和88从该轴中伸出。辊90和 92的安装用于绕共用轴线94旋转，所述辊90和92 —方面设在板84和86之间，而另一方 面设在板86和88之间。中间板86在其下侧上具有减小的尺寸，因此不伸出到辊90和92 的下表面的外面，所述下表面设置成跨在转子随动器的主体54的止推面56上。轴82具有一大的圆形空心端98，该空心端98通过外轴承100与外壳12接合(图 1)。该端部穿过外壳伸出，并收尾在单向离合器102中。摇臂被设计成围绕空心轴82有减 小的惯量。同时，将形成单向离合器部分的大直径分段98的直径增加，以使单向离合器的 最大转矩达到最大。因此，摇臂80被安装成用于绕一定心在轴80上的轴线106，相对于外 壳作摆动式旋转运动。在图3中示出的输出驱动机构20包括第一输出驱动装置110和第二输出驱动装 置112，该第二输出驱动装置112在所有实际应用上都与第一输出驱动装置110相同。输出 驱动装置110包括摇臂80、单向离合器102、和相关的输出齿轮118。转子随动器16起装 置122作用。在该装置中，摇臂上的辊90和92压在转子随动器主体的部分是圆形的止推 面56上，且如所指出的，从止推点74线性向外将推力施加在摇臂上。输出齿轮118与另一个驱动装置的对应输出齿轮啮合，见图2，以使这些齿轮可一 致旋转。驱动通过齿轮132和齿轮传动装置134从这些齿轮传送到最终驱动轴130。部件 132和134可以是任何合适的种类，且被设计成达到最终输出驱动速度。根据需要，离合器 140可被包括在齿轮132中，以便在输出齿轮118和输出驱动轴130之间提供另外的控制。扭杆杠杆144从轴82中伸出，并位于外壳12的外侧上。弹簧146将两个扭杆杠 杆互连-见图1。弹簧的作用在于将对应的转子随动器推成总是与转子主体的外表面线接 触。扭杆杠杆的用途在于减少因两个摇臂而引起的弹簧所需的负荷能力，各扭杆杠杆且因 此往往会或多或少倾向于一致移动。因此，弹簧只需要补偿两个杠杆的运动中的差值。图10示出单向离合器110，该单向离合器110从一侧耦合到输出齿轮118上，而图 10(a)从相对侧示出该离合器。单向离合器102和输出齿轮118被设计成解决在机器运行 期间可能产生的不利因素。另外还有，为了减少保持使各部件一起摆动所需的弹簧146的 负荷，与每个摇臂有关的惯量必须最小化。离合器的恰当设计可以帮助达到这个目的。单向离合器102包括中心圆形凸起部154和外座圈156，该外座圈156具有成形的 斜面158。许多辊160设在对应凹槽162中，所述凹槽162形成成形的斜面部分。附接到表 面上的弹簧164支撑各辊。空心轴82的大直径空心端98遍布中心凸起部154，并在其内表面上具有滚针轴承 166和168，以便于端部在凸起部154上的低磨擦运动。大直径端部的外表面170用于形成 离合器的光滑圆形内座圈。辊160是朝向外表面170紧密定位的表面。如此安排，请参见 图10，如果大直径端部的外表面170朝箭头174的方向旋转，则辊被插在外表面170和成 形的斜面的相对侧之间，并因此将旋转运动从轴82传送到外座圈，并因此传送到齿轮118。 摇臂当然摆动，且当它朝与箭头174相反的方向移动时，辊容许这种运动，而不将旋转运动 传送到输出齿轮。这种安排的重要意义在于，实际上在返回行程时辊不与轴82 —起旋转。因此辊不 经受加速的力，而在辊上能使用由弹簧164所施加的较小的力。这产生较少的磨损，并减少
9了对系统的惯量的较低阻力。各输出驱动装置的其中之一被设计成消除间隙，该间隙能在啮合的输出齿轮118 之间发生。参见图10 (a)，具有与对应输出齿轮118相同外形的消隙齿轮180叠加在输出齿 轮上。与中心凸轮部154成为整体的齿轮118、外座圈156和板186用螺栓188固定在一 起。消隙齿轮184依靠槽190在有限的程度上相对于输出齿轮118旋转，紧固件192穿过 上述槽190。消隙齿轮在一个方向上用多个消隙弹簧194加载，所述多个消隙弹簧在相应的 紧固件和消隙齿轮之间起作用。消隙齿轮和弹簧起除去在接合的输出齿轮118之间可能发生的任何间隙的作用。 当一个输出齿轮118是自由轮，且由于辊160在辊弹簧164的力作用下与轴82的外表面 170接触所产生的阻力而产生朝相反方向的转矩时，这种间隙就发生。对消隙弹簧194的要 求是，它们必须产生一转矩大于当相应的输出装置是自由轮时所产生的阻力转矩。在机器10运行时，输入旋转驱动是通过将任何合适种类的原动机连接到伸出的 轴24A上来加到转子上。转子主体因而绕其纵向轴线26旋转。转子随动器的辊64和66 依靠扭杆杠杆144和弹簧146的偏置作用始终被推动成与转子主体的外表面44接触。在高提升端处的平面上所取的转子主体的圆周轮廓使转子随动器比在低提升端 处更大程度地径向上向外和向内移动。转子能通过任何外部装置例如电动机、手动机构或 诸如此类沿着花键轴24A朝轴向方向上移动，所述外部装置(在这个实施例中)对丝杠24B 起作用，以便按照需要相对于外壳，并因此相对于转子随动器将转子朝一个方向或另一个 方向推。随着转子移动，机器的行程，亦即提升的程度因此改变。如果行程为零，则转子随动器一点也不升起。这是通过将转子随动器的止推点74 限定到跨在图7所示的圆轮廓44上来实现的。转子和转子随动器的辊之间的线接触仍然 保持。转子不沿着圆形路线行进，而是随着相应的中间止推点在圆形路线上移动，转子朝一 个方向并然后朝另一个方向轻微地枢转。这个特点使得不用离合器或转矩转换器实现有齿 轮的中性输出，该特点构成相当大的好处，因为CVT机下游的传动系也被简化了。图11示出转子随动器线性向外移动达到最大程度。摇臂80绕轴线106旋转式移 动到虚线190所示的极限位置。止推点74在辊64和66之间的由线性运动转变成摇臂的 旋转运动用线性方式进行，亦即，对每个线性运动的单元，用各单元之间的比例实现相对应 的角运动的单元，所述比例由转子随动器在转子上的位置，亦即提升的程度确定，所述转子 随动器在转子上的位置又与转子相对于止推点74的线性位置(通过沿着轴24A移动转子 进行调节)有关。如上所述，摇臂的摆动式旋转运动传送到对应单向离合器的外座圈156上，并因 此传送到相关的输出齿轮118上。图17示出，随着转子的旋转，摇臂的旋转速度与转子位置的关系曲线。对加到驱 动轴24A上的固定输入旋转速度来说，转子随动器16在对应的摇臂上，并因此在相关的输 出驱动齿轮118上产生恒定的旋转驱动200。此后，由于单向离合器的作用，正速度随之以 基本上是正弦曲线202下降至最大负值204，此后速度再增加，在转子进一步旋转约180° 后，达到恒定的输出速度200。同样的效果可以得到，但180°异相(这是由于CVT机有两 个转子随动器，每个随动器都如上所述在约180°范围内有效)。因为齿轮被啮合，所以赋 予轴130的旋转速度(在标号200的旋转值下)是恒定的。在不同的输入驱动速度下，且对于转子相对于转子随动器的不同线性位置，都显露出这种效果。图17示出上面高输出速度208和显著更低的输出速度210。因为转子的位置是相 对于由转子随动器所确定的止推点线性调节，所以实现速度之间的平稳过渡。图12(有外壳)和图13(没有外壳)用立体图示出根据本发明的第二实施例的无 级变速传动机300。该机器300在工作原理上与机器10有许多类似性，且由于这个原因，所 以对机器300不作完整的说明。在合适的地方，用同样标号来表示同样部件。两个机器之间的主要差别是连接装置，该连接装置用来以线性方式将转子随动器 的线性运动转换成对应摇臂的角运动。图14和14(a)示出做到这点的一种方法，而图15 和15(a)示出可供选择的方法。对于机器10而言，在摇臂约30°的有限角旋转下，可实现运动所需的线性转换。 除去这个范围之外，转换不再是线性的。图11中所示的装置仅是当机器的输入旋转速度和 机器的输出旋转速度之间需要高降速比时才很好地工作。增加摇臂的角旋转度的问题通过利用摇臂上的渐开线解决，该渐开线与转子随动 器所驱动的成角度或倾斜的平坦表面相互作用。渐开的摇臂曲线相当于齿条和小齿轮装置 的齿轮齿或小齿轮，而被转子随动器驱动的平坦表面相当于齿条。各部件像齿条和小齿轮 装置一样相互作用，并对摇臂高达约60°的角运动以恒定的线性方式将线性运动转变成旋 转运动。图13示出一种转子14，该转子14通过相应的连接装置302和304，基本上用上述 方式，产生两个输出装置110和112的增量动力传输运动。连接装置相同。图14从一侧用 立体图和部件分解图形式示出装置302。图14(a)从不同侧示出该装置。连接装置302包括转子随动器306、摇臂308、和中间支架结构310。转子随动器 具有两个辊312A和312B，所述辊312A和312B安装用于绕共同轴线314旋转，该共同轴线 314贯穿支撑件316。两个部分是圆形的轴承工作面318A和318B在构件与结构310相对 的一侧上形成。每个轴承工作面都在各自止推滚针轴承320的部分形成侧面。支架结构310具有滚针轴承322A和322B，它们分别与轴承工作面318A和318B 接合。滑块构造324A和324B分别在结构310的彼此相对的两侧上。线性设置的轴承装置 326A和326B分别与滑块构造 合，并被安装到外壳12中合适的结构(未示出)上。这样 限制支架结构310仅能线性移动。平坦的倾斜式齿条表面330被设置在结构310 —侧的中心上。摇臂308包括支撑结构320，该支撑结构320与图1的机器所用的支撑结构相同， 被合适地安装到外壳12上，可供摇臂绕轴线334的摆动式旋转运动。力传送部件336取齿 轮齿的形式，该部件336具有渐开线表面338，所述渐开线表面338压在齿条表面330上。 该配置与齿条齿轮齿轮组中遇到的配置相同。在使用中，当转子随动器通过转子运动作往复运动时，结构310同样沿着线340移 动。然而，由于有弯曲的轴承工作面318A和318B所提供的旋转装置，所以转子随动器能横 过线性运动的方向枢转有限的程度，以考虑辊312A和312B压着的转子表面的变动轮廓。结 构310的线性运动转变成摇臂用线性方式绕轴线334的摆动式旋转运动。摇臂能用线性转 换方式旋转高达约60°，且当机器的输入轴和输出轴之间的速度减速比程度较低时，这显 著地帮助机器300的运行。
图15和15(a)用不同视图分别示出供机器的输出驱动用的可供选择的连接装置 350A 和 350B。在每个连接装置中，转子随动器306合适地被导辊352限制，该导辊352被安装到 外壳内的槽上(未示出)，上述转子随动器306使滚针轴承座圈354产生往复线性运动，该 滚针轴承座圈354在转子随动器的末端处与成形件358的圆形施加推力的表面356接合。 导楔360具有圆形轴承工作面362和外齿条表面364，所述轴承工作面362顶着滚针轴承起 作用，而外齿条表面364是平坦而倾斜的，在很大程度上具有图14所示的表面330的性质。 摇臂370用上述方式与相应的输出驱动齿轮118接合，该摇臂370具有一对伸出的小齿轮 372，每个小齿轮372都具有弯曲的表面374，该表面374采用渐开线轮廓，处于与平坦的齿 条表面364直接接触，所述齿条表面364由对应的楔形件提供。如有必要，滚针轴承354可 供构件358相对于导楔360进行有限摆动式旋转运动，以便考虑转子的变动的表面轮廓。导 楔被机器外壳中合适的支撑结构例如辊376限制成线性移动-见图15。由于倾斜的平坦齿 条表面364的作用，所以导楔总是朝箭头378的方向偏向辊376。连接装置350A具有与连接装置302相同的优点，其中在扩大的高达约60°的角度 范围内，转子随动器的线性运动线性转换成摇摆式旋转运动是可行的。这允许CVT机在其 输入轴和输出轴之间的旋转速度的较低总减速，并且还产生紧凑设计。图16示出CVT机400 (其外壳的外部)，该CVT机400与上述机器有许多类似性。 这些特点不作进一步说明，而是将重点放在差别上。机器400包括三个输出驱动装置112A，112B和112C，所述三个输出驱动装置 112A，112B和112C围绕中心设置的转子14，在圆周上有效地相互成120°间隔开。各驱动 装置基本上相同，且由于这个原因，所以只说明驱动装置112A。将各驱动装置的输出齿轮啮合，以便驱动主输出齿轮130。输出驱动装置112A包括单向离合器402，该单向离合器402被摇臂404驱动，所 述摇臂404在做出合适的应力分析之后，形成具有多个孔的406，以使其重量并因此使其惯 量减至最小。如图16(a)中所示，摇臂具有渐开线表面412，该渐开线表面412与支架416 所承载的平坦齿条表面414相对，所述支架416具有半圆形的止推表面418，在该止推表面 418中形成多个平行的槽420。转子随动器422具有结构424，该结构424支撑分别间隔开的辊426和428。该结 构的止推表面430具有许多间隔开的平行槽434，所述槽434横过槽420。由可缩支撑件 438承载的滚珠轴承436位于槽420和434中。这种装置尤其适用于它允许转子随动器在 两个横向方向相对于支架的有限的旋转运动。扭杆440从摇臂延伸，而齿轮件442被安装到其端部上。如图16中所示，该齿轮 与同样的齿轮件444啮合，所述齿轮件444被安装到扭杆446的端部上，扭杆446被固定到 外壳(未示出)上。扭杆装置满足例如图1中所示的弹簧146和扭杆杠杆144的功能，其 中扭转件440和446始终起作用，以便将摇臂推动成与齿条表面紧密接合，且又将转子随动 件推成与转子紧密接触。系统的惯量减少，因为移动部件的质量也减少。转子14如此成形，以使每个输出驱动装置在约120°上产生线性运动，相当于图 17中所示的线性运动。对转子其余240°的旋转，摇臂通过一负曲线完成，该负曲线类似于 图17所示的曲线202。因为这在240°而不是在180°发生，如机器10的情况那样，当摇臂
12返回正线性输出驱动位置时，摇臂速度改变(加速/减速)的速率减少了。这也帮助减少 了系统的惯量，其结果是，机器400能在显著更高的旋转速度下工作。
权利要求
一种无级变速传动机，包括a)转子，所述转子可绕纵向轴线旋转并具有可变行程主体，所述纵向轴线在第一方向上延伸，所述主体具有低提升分段、高提升分段和表面，所述表面在圆周上绕所述纵向轴线在低提升分段和高提升分段之间连续地延伸；b)输出轴；c)多个转子随动器，所述转子随动器与所述转子接合，所述转子随动器能够相对于所述转子在第一方向上线性移动，每个转子随动器都包括各自的转子随动器轴线和止推点，所述止推点能够在所述转子旋转时相对于所述转子的纵向轴线线性地移动；和d)输出驱动机构，所述输出驱动机构对所述转子随动器的运动做出响应，用于使所述输出轴以一定速度旋转，所述速度至少取决于所述转子的旋转速度和所述转子随动器相对于所述转子的线性位置；并且其中对于相对于所述转子的给定的线性位置，每个转子随动器可在第一极限角位置和第二极限角位置之间移动，在所述第一极限角位置处，所述转子随动器轴线对着所述转子的纵向轴线成第一最大角，而在所述第二极限角位置处，所述转子随动器轴线对着所述转子的纵向轴线成第二最大角，并且其中所述第一最大角的大小基本上等于所述第二最大角。
2.根据权利要求1所述的机器，其中在所述低提升分段和所述高提升分段之间的与所 述纵向轴线成直角的任何平面上，转子表面的周边轮廓的长度基本上是恒定的。
3.根据权利要求1所述的机器，其中每个转子随动器都包括至少一个圆筒形辊，所述 圆筒形辊可绕所述转子随动器轴线旋转，并且压在转子表面上，且随着所述转子随动器相 对于所述转子在第一方向上线性移动而保持处于与转子表面线接触。
4.根据权利要求3所述的机器，所述机器包括偏置机构，所述偏置机构持续地将每个 圆筒形辊偏置成与辊表面线接触。
5.根据权利要求4所述的机器，其中所述偏置机构包括下列部件中的至少一种扭杆 和弹簧。
6.根据权利要求1所述的机器，其中，在所述低提升分段处或其附近，转子表面具有圆 周轮廓，所述圆周轮廓定心在所述纵向轴线上并且是圆形的，所述止推点可沿着所述圆周 轮廓移动，而不沿所述纵向轴线的方向移动，以便提供齿轮式的中性输出。
7.根据权利要求1所述的机器，其中转子主体形成有至少一个通道，所述通道在所述 低提升分段和所述高提升分段之间延伸，并具有一横断面，所述横断面可被改变以优化转 子主体的静态和动态平衡。
8.根据权利要求1所述的机器，其中所述输出驱动机构至少包括第一和第二输出驱动 装置，且每个输出驱动装置都分别包括摇臂、连接装置、输出齿轮、和单向离合器，所述连接 装置将相应的转子随动器的止推点的线性运动线性地转换成所述摇臂绕摇臂轴线的摆动 式旋转运动，而所述单向离合器在所述摇臂和所述输出齿轮之间起作用，因此使所述输出 齿轮沿一个方向旋转，并且其中至少一个输出齿轮包括驱动齿轮、消隙齿轮、和消隙偏置装 置，所述消隙齿轮叠加在所述驱动齿轮上，而所述消隙偏置装置相对于所述驱动齿轮沿旋 转方向偏置所述消隙齿轮，因此至少减少了所述输出驱动装置的输出齿轮之间的间隙。
9.根据权利要求1所述的机器，其中所述输出驱动机构至少包括第一和第二输出驱动 装置，且每个输出驱动装置都分别包括摇臂、连接装置、输出齿轮、和单向离合器，所述连接装置将相应的转子随动器的止推点的线性运动线性地转变成所述摇臂绕摇臂轴线的摆动 式旋转运动，而所述单向离合器在所述摇臂和所述输出齿轮之间起作用，因此使所述输出 齿轮沿一个方向旋转，并且其中所述连接装置从下列配置中选定a)一种配置，其中辊被安装到摇臂上，且所述转子随动器具有部分是圆形的止推面，所 述止推面定心在所述止推点上且压在所述辊上；和b)一种配置，其中齿条构件具有倾斜式平坦的齿条表面，所述齿条构件可在所述转子 随动器的作用下移动，且所述摇臂具有渐开线式的止推表面，所述止推表面压在渐近线齿 条构件的平坦齿条表面上。
10.根据权利要求1所述的机器，其中所述输出驱动机构至少包括第一和第二输出驱 动装置，且每个输出驱动装置都分别包括摇臂、连接装置、输出齿轮、和单向离合器，所述连 接装置将相应的转子随动器的止推点的线性运动线性地转变成所述摇臂绕摇臂轴线的摆 动式旋转运动，而所述单向离合器在所述摇臂和所述输出齿轮之间起作用，因此使所述输 出齿轮沿一个方向旋转，并且其中所述单向离合器包括内座圈、外座圈、多个斜面辊、和偏 置部件，所述内座圈定心在所述摇臂轴线上且具有圆周外表面，所述外座圈具有成形的斜 面，所述成形的斜面与所述圆周外表面相对并间隔开，所述多个斜面辊可移动地位于所述 成形的斜面和所述圆周外表面之间，而所述偏置部件将所述斜面辊固定到所述外座圈上。
11.根据权利要求10所述的机器，其中所述齿条构件位于支架上，所述支架被限制成 线性地往复运动，并可在有限程度上相对于所述止推点的线性运动的方向横向移动。
12.根据权利要求11所述的机器，包括介于所述支架和所述转子随动器之间的轴承装 置，所述轴承装置允许在所述支架和所述转子随动器之间沿至少两个横向方向做有限的旋 转运动。
全文摘要
一种棘轮式转子控制的无级变速传动机，其中转子主体的横断面轮廓的圆周长度是基本恒定的，且主体的最大正旋转角的大小基本上等于主体的最大负旋转角。
文档编号F16H29/04GK101918736SQ200980102548
公开日2010年12月15日 申请日期2009年1月19日 优先权日2008年1月18日
发明者J·J·诺德 申请人:瓦里博克斯Ip股份有限公司