专利名称：变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及滚动牵引变速器，所述类型的变速器通过一个或多个滚子将驱动力从一条滚道传送至另一条滚道，所述滚子的取向可根据变速器传动比的变化而产生变化。更具体而言，本发明涉及一种控制滚子取向的新型机构。
本文使用的术语“变速器”指的是提供连续可变比的传动装置。
图1仅通过实例而非限制性地并以高度简化的形式示出了已公知的滚动牵引型变速器10的一些主要部件，其中通过在滚道上移动的滚子18将驱动力从外部盘形滚道12、14传送至内部盘形滚道16(或反之亦然)。尽管图中仅示出了两个滚子，但实际的变速器通常具有总计六个这种滚子，且两个腔体38中各三个滚子被限定在滚道之间。通过使滚子与滚道朝向彼此偏置而在滚子与滚道之间提供牵引，在本实例中通过朝向其它滚道推动一条滚道14的液压致动器20而实现牵引。在所示实例中，左手的外部滚道14被键合到变速器轴22上以与其一起转动，而该图中的右手的外部滚道12与轴一体成型。内部滚道16形成轴颈(journalled)以围绕轴进行转动，可通过示意性地标记为23的引擎进行驱动。外部滚道12、14的转动使滚子18产生转动且因此也使内部滚道16产生转动。正如在本领域中已公知地，可通过在内部滚道上移动的链条或通过一些共轴布置实现来自内部滚道的动力输出。
滚子能够“进动”。即，每个转子可改变其取向，从而改变滚子轴线相对于由轴22限定出的“变速器轴线”21的倾斜角度。图1分别以实线和虚线示出了滚子18的两个可选的取向。显然，通过从一个取向向另一个取向移动，每个滚子改变了其在内部滚道和外部滚道上的轨迹路径的相对周长，由此使得能够改变变速器的传动比。
因此，滚子的安装座必须使其能够围绕其本身的轴线进行自转且还能够围绕被称作“进动轴线”的一条不同的轴线进行旋转。相应地，改变滚子取向的转动运动在此通常被称作“进动”。并非通过在滚子安装座上施加围绕进动轴线的转矩而直接控制滚子的进动。代替的方式是，滚子的安装座使滚子自由地产生进动且借助于滚道施加在滚子上的转向效应而控制滚子的取向。作为这种情况的实例，考虑如图2和图3所示的已公知的变速器构造。这些图来自Torotrak(Development)Limited的专利GB 2227287(具有一些变型)，且为了了解这种和其它类型的变速器的构造和操作的更多细节，应该参考该文献。图2和图3仅示出了两条变速器滚道12、16。每个滚子18(图中仅示出了一个)在活动承载器30中形成轴颈，所述承载器被联接到在缸34中移动的活塞32上。滚子及其承载器能够围绕进动轴线36一起进动，在该具体构型中通过缸34的定位确定所述进动轴线。注意到，进动轴线并不位于径向平面上。代替的方式是，所述进动轴线与径向平面形成了“主销后倾角”CA，如图2所示。当活塞沿缸前后移动时，滚子同样进行前后移动。该实例中的滚道12、16成形以限定出具有圆形剖面的包含滚子的环面腔体，所述腔体与图1所示的腔体38相似。滚道对滚子18起到约束作用以使得当其前后移动时，滚子的中心沿循作为环面的中心圆40的弧的路径。该中心圆是环面母线圆的中心点的轨迹。滚子沿该路径的移动取决于(a)活塞32施加到滚子的支座上的偏置力的周向分量2F与(b)相应的滚道12、16施加在滚子18上的两个力F之间的平衡。
滚子分别朝向一定位置倾斜，在所述位置处，在滚子18与滚道12、16间的“接触点”处(术语“接触点”是在宽松意义上使用的，这是因为正如本领域的技术人员已公知地，这些部件实际上并不接触，而是通过牵引流体的薄膜分开)，滚子周部的运动平行于滚道表面的运动。滚子与滚道的移动在接触点处的失配导致在滚子上产生围绕进动轴线的转向力矩，从而倾向于导致滚子产生进动以减少失配。两种运动平行(即零转向力矩)的条件是滚子轴线应与变速器轴线相交。
考虑如图3所示当滚子/支座组件18、30向左或向右移置时所发生的情况。如果滚子轴线41起初与变速器轴线21相交，则滚子的移置使其远离这种相交情况，但这种远离仅是暂时的，原因是所产生的转向力矩导致滚子在移置时产生进动。利用主销后倾角CA，这种进动能够使两条轴线回复相交状态。结果是滚子的“进动角度”是其沿其圆形路径40移置的函数。在该已公知的构造中，滚子位置与进动角度之间的关系取决于主销后倾角。
该布置为变速器提供了“转矩控制”的便利性。在属于Torotrak(Development)Limited的包括欧洲专利444086在内的多个已公开的专利中已经对变速器的这种操作方式进行了说明且对于本领域的技术人员而言这种操作方式是已公知的。为了简要说明起见，在转矩控制的变速器中，变速器比不直接受到控制。受控的偏置力(图2中的力2F)被施加到每个滚子上，且在平衡状态下，必须通过由变速器滚道施加在滚子上的力(图2中的力F)平衡所述偏置力。由滚道施加在滚子上的力由相应的变速器滚道上的转矩以及滚子在圆盘上所行进路径的半径所决定。简单的分析表明致动器偏置力αT内+T外其中T内和T外分别是在内部和外部变速器圆盘上的转矩。T内+T外之和被称作“反作用转矩”且受到直接控制的是该参量而非变速器比。变速器比变化是由于将T内和T外(加到从外部施加的转矩，例如来自驱动引擎的转矩上)施加到作用在变速器的输入和输出的惯量上而导致的。滚子根据变速器比因此产生的变化而自动产生移动和进动。
例如在GB1002479中可以找到另一种类型的已公知的变速器构造，且图4示出了这种构造。尽管此处示出了处于一个腔体中的全套三个滚子，但变速器滚子仍被标记为18，且滚子在承载器52中的轴承50上形成轴颈，位于所述承载器的相对端部处的是被接收在星形结构58的对齐孔口中的栓塞54、56。承载器因此能够沿横向于变速器轴线的方向略微前后移动。这种承载器的移动受到装有三根辐条的推力接收构件60的控制，所述构件通过相应的球窝接头62被联接至每个承载器。构件60围绕变速器轴线进行的轻微旋转运动导致滚子和承载器沿上面提到的横向方向进行移动。接收栓塞54、56的对齐孔口可沿轴向方向产生偏置从而形成主销后倾角且上面所述的转向效应被用于控制滚子的取向。滚子的轴承50允许其产生一些横向“漂移”以使得其可沿循围绕变速器轴线的必要圆形路径，而无论承载器52是否沿循直线。
上面的实施例涉及承载器和滚子一起产生旋转以实现所需的滚子进动。公开号为WO 03/062670的Torotrak(Development)Limited的国际专利申请PCT/GB03/00259中教导了一种不同的控制滚子的方式，且图5示出了相关的布置。这里，承载器70具有位于其相对端部处的成对活塞头72、74，所述活塞头在相应的缸76和78中移动。变速器滚子的单个实例再次由标记18表示，每个变速器滚子可借助于滚子轴承80围绕其本身的轴线进行自转，也可以相对于支座产生进动，这是因为轴承80通过万向接头布置被联接到支座上，所述万向接头布置包括球82和花键84，所述花键限定出滚子相对于支座产生进动所围绕的轴线。这里，由于滚子的中心偏离活塞头72、74的轴线，因此使得承载器本身不能进行旋转。该布置的优点之一是可自由选择由花键84的定位而限定的主销后倾角的事实。在更早所述的变速器问题中，例如变速器圆盘不当的问题使对主销后倾角的选择受到了限制。
尽管如此，所有上述变速器所共有的问题在于简单地通过使承载器沿环面腔体的中心圆前后移置而实现控制滚子取向所需的转向效应。
本发明的一个目的是提供对滚动牵引型变速器中的滚子控制方式的改进。
根据本发明的第一个方面，一种具有连续可变比的装置包括被安装以围绕共同的轴线(“变速器轴线”)进行旋转的第一滚道和第二滚道以及被联接至承载器以围绕滚子轴线进行旋转且在两条滚道上移动从而以可变传动比在所述滚道之间传送驱动力的至少一个滚子，所述滚子能够围绕不平行于所述滚子轴线的进动轴线产生进动且由此能够改变所述滚子轴线与所述变速器轴线之间的角度从而导致所述传动比产生相应变化，所述装置的特征在于，所述滚子以使得允许所述滚子相对于所述承载器产生进动的方式被联接至所述承载器，由此相对于所述承载器限定出所述进动轴线，且所述装置的特征在于，所述承载器可围绕不平行于所述进动轴线的承载器轴线进行旋转，以使得所述承载器围绕所述承载器轴线的旋转用于改变所述进动轴线的取向，且伴有变速器传动比的变化。
通过使所述承载器本身围绕不同于所述进动轴线的轴线进行旋转，同时允许所述滚子相对于所述支座产生进动，使得有可能出现控制滚子的新模式。
所述承载器轴线优选平行于所述变速器轴线。所述承载器轴线还优选穿过所述滚子的中心，以使得所述承载器的转动不会导致所述滚子中心产生径向移置。
所述进动轴线尤其优选穿过所述滚子的中心。因此，所述滚子能够在其中心不产生径向移置的情况下产生进动。在一种典型的变速器构造中，所述滚子中心受到限制以沿循在所述两条滚道之间限定出的环面的中心线且因此不能产生明显的径向移置。
所述进动轴线的取向是不固定的，原因在于该轴线是相对于所述承载器而限定的，所述承载器本身能够进行旋转。然而，所述进动轴线优选应该总是相对于与所述变速器轴线垂直的平面倾斜非零的主销后倾角。借助于所述主销后倾角，在所述承载器产生转动之后，所述转子能够通过其产生的进动运动回复使所述转子轴线与所述变速器轴线相交的状态。
所述承载器尤其优选应该不仅能够围绕所述承载器轴线进行旋转而且能够沿围绕所述变速器轴线的圆形路径前后移动。这种布置适用于实行转矩控制。可提供装置以施加可调力从而使所述承载器沿其路径产生偏置。为了达到平衡，则必须通过由所述滚道施加到所述滚子上的力平衡该偏置力，这是实行转矩控制的基础。
齿轮装置的布置是用于控制所述承载器转动的优选装置。
如果当所述承载器沿围绕所述变速器轴线的路径进行前后移动时，其旨在保持相对于从所述变速器轴线射出的线的恒定倾斜度，则不会导致变速器产生变化。在本发明的一个尤其优选的实施例中，提供了用于旋转地驱动所述承载器以使得所述承载器相对于径向于所述变速器轴线且穿过所述滚子中心的线的倾斜度作为所述承载器沿围绕所述变速器轴线的路径的位置的函数而产生变化的装置。按照这种方式，可进行布置以通过承载器倾斜度的变化以及因此导致的变速器传动比的变化而伴随所述承载器沿围绕所述变速器轴线的路径产生的移置。
本发明为设计者在通过对所述承载器进行适当控制以确定所述承载器的移置与变速器传动比之间的关系方面提供了很大的余地。
在一个特别优选的实施例中，所述装置进一步包括均与所述变速器轴线同心的太阳齿轮和环，所述承载器被操作地联接至所述太阳齿轮和所述环，所述太阳齿轮和所述环由此控制承载器的旋转和位置。因此以简单且适宜的方式提供了对所述承载器的必要控制。可通过所述太阳齿轮和所述环以行星处于周转圆中的布置的方式驱动所述承载器。最优选地，所述太阳齿轮和所述环都是带齿的齿轮且所述承载器设有轮齿，所述承载器通过所述轮齿与所述太阳齿轮和所述环啮合。
在实际变速器中，可能面临避免在所述两条滚道限定出的所述腔体内出现一个活动部件被另一个活动部件“堵塞”的问题。如果所述承载器被成形为具有整圆周的完整齿轮，则预期会产生这种问题。然而，所述承载器不需要相对于所述太阳齿轮和所述环转动完整的360°且因此不需要整圆周。代替的方式是，在本发明的一个优选实施例中，所述承载器包括齿轮，所述齿轮具有位于共同的圆环面上以分别与所述太阳齿轮和所述环啮合的内部带齿部分和外部带齿部分。
所述太阳齿轮和所述环齿轮尤其优选应该围绕所述变速器轴线可进行旋转。在这些实施例中，这些部件可例如通过齿轮装置操作地进行联接，以使得一个部件的位置为另一个部件的位置的函数。这种布置优选使得一个部件沿任一方向的转动伴随着另一个部件沿相同方向且以不同转动速度进行的转动。这可在所述太阳齿轮与所述环齿轮之间提供固定的速度比。
在这些实施例中，需要一些布置，通过所述布置所述太阳齿轮可受到驱动且有必要以避免其它变速器部件-滚子、承载器等受到堵塞的方式提供该布置。在本发明的一个优选实施例中，提供了行星承载器且所述行星承载器承载与所述太阳齿轮和所述环齿轮啮合的至少一个行星齿轮。在这种实施例中，所述太阳齿轮、环齿轮和行星承载器一起以周转圆的方式作用。可通过所述环齿轮和所述行星承载器驱动所述太阳齿轮。
下面，仅通过实例并结合附图对本发明的特定实施例进行描述，其中图1高度简化地示出了沿径向方向观察且部分剖视的一种已公知类型的变速器；图2示出了沿径向方向观察且部分剖视的另一种已公知变速器的部件；图3是沿大体上轴向方向观察的图2所示的部件的另一个视图，且变速器滚道的前景部分被剖去以露出其后面的部件；图4示出了沿轴向方向观察且部分剖视的又一种已公知类型的变速器的部件，且应该处于前景位置的变速器滚道被完全省略以露出内部部件；图5示出了同样沿轴向方向观察的再一种已公知类型的变速器的部件，且应该处于前景位置的变速器滚道被省略以露出内部部件，图中用虚线示出了某些内部结构；图6a高度示意性地示出了沿变速器轴线观察的单个滚子/承载器组件和体现本发明的变速器中的某些相关部件；图6b示出了与图6a所示相同的组件，但构型略有不同；图7是同一变速器的承载器/轴承布置中的某些部件的透视图；图8是同一变速器的滚子和公差环的透视图；图9是包括图7和图8所示的滚子、承载器和轴承布置的组件的透视图；图10和图11是体现本发明的又一种变速器沿轴向的视图，且应该处于前景位置的变速器滚道被省略以露出某些内部部件；图12示出了体现本发明的又一种变速器的选定部件，且作为透视图，但示出了沿轴向平面穿过变速器的剖面，应该处于图的前景位置的变速器滚道被省略以露出某些内部部件；图13沿轴向示出了与图12所示的变速器相同的变速器，位于最前面的变速器滚道同样被省略以露出内部部件；图14是体现本发明的又一种变速器沿轴向的示意图；图15是体现本发明的再一种变速器沿轴向的示意图；图16是体现本发明的又一种变速器的选定部件的透视示意图；图17示出了用于体现本发明的变速器中的滚子/承载器/护罩组件且作为透视图，但示出了沿包含滚子轴线的平面穿过组件的剖面；图18是沿径向平面穿过体现本发明且包括图18所示的组件的变速器的剖视图19是沿轴向平面穿过体现本发明的又一种变速器的剖视图；和图20是用于本发明的多个实施例中的承载器的透视图。
下面将要描述的本发明的实施例都涉及将每个变速器滚子安装在相应的承载器上，可借助于驱动布置导致所述承载器产生斜倾。从图6a和图6b中可理解该原理，图中仅示出了被标记为200的一个滚子(且所述滚子大部分被包含在护罩202内，所述护罩将在下面进行描述)且承载器被标记为204。将图6b与图6a相比，承载器204围绕承载器轴线226产生了斜倾，使得倾角θ非零。斜角的变化使滚子轴线暂时远离与变速器轴线相交的状态且所产生的转向力矩导致滚子产生进动以回复相交状态。滚子因此产生的倾斜对应于变化的传动比，所述变化的传动比不再是1∶1。
用于该实施例和随后的实施例中以便安装承载器204从而使得其可围绕承载器轴线226产生斜倾且以便驱动承载器进行该斜倾运动的布置包括内部太阳齿轮212和环形外部环齿轮214，所述内部太阳齿轮和环形外部环齿轮与变速器轴线218同心地进行安装且围绕所述变速器轴线可进行旋转。承载器204被成形为齿轮且被布置在太阳齿轮212与环齿轮214之间的空间中，且与二者相啮合。承载器不能沿变速器轴线移动，原因是变速器滚道决定了承载器所承载的滚子的位置。滚道本身未示于这些图中，但(正如从后面的图中将会清楚地看到)位于滚子200的前面和后面且围绕共同的轴线218进行旋转，所述轴线被称作变速器轴线且与纸平面相垂直。承载器能够围绕承载器轴线226进行旋转，所述承载器轴线也与纸平面相垂直。提供了驱动承载器围绕该轴线转动且因此改变承载器的“倾角”的布置。让我们将如图6b所示标记为θ的倾角限定为(1)从变速器轴线218(即变速器滚道的轴线)射出的线216与(2)沿承载器的一些任意线220之间的角度。导致滚子产生进动且因此使得变速器比产生变化所需的转向力矩源自于倾角θ的变化。
在图6a中，倾角为零且变速器在约1∶1的传动比下进行操作。滚子轴线222垂直于变速器轴线218且与其相交，正如在平衡状态下必须的情况那样。
由于承载器的角运动范围受到限制，因此其外周不需要为整圆。代替的方式是，承载器具有通过大体上径向延伸的肢部208被联接至呈圆的一部分的径向外部带齿部分210的呈圆的一部分的径向内部带齿部分206。这样形成承载器204使得其能够装配在可用空间内而不会堵塞其它部件如滚子本身。
例如考虑如果太阳齿轮212和环齿轮214受到驱动而以相同速度进行旋转从而使得它们-和承载器204-简单地围绕变速器轴线转动同时相对于彼此保持处于固定位置，将会发生的情况。倾角θ不会产生变化。如果滚子轴线222起初与变速器轴线218相交，正如图6所示，则其将保持这种状态且不会导致变速器比产生变化。
然而，考虑如果太阳齿轮和环齿轮以不同速度受到驱动，将会发生的情况。通常，这将再次导致承载器产生移动且沿围绕变速器轴线的圆形路径移动。滚子中心沿循圆224，所述圆为变速器滚道限定出的环面的中心圆。然而，与此同时，承载器204将围绕承载器轴线226进行旋转以该变其倾角θ。
滚子能够借助于轴承布置自由地相对于承载器204产生进动，滚子通过所述轴承布置被联接至承载器，且现在将结合图7至图9对本实施例的这个方面进行描述。轴承布置允许滚子200(1)围绕其自身轴线进行旋转且(2)围绕相对于承载器204限定-且固定-的进动轴线228产生进动。
通过接收在滚子的中心孔口中的滚针轴承230(图8)提供滚子200围绕其自身轴线的旋转。在滚子与轴承之间设置了公差环232(图8)。借助于波纹构造，公差环在滚子与轴承之间提供了一些顺性。在使用过程中，变速器滚道使滚子沿滚子的直径受到较大的压缩力。滚子因此产生某种程度的弹性变形。公差环产生弹性变形以适应滚子的形变且因此确保压缩力主要由滚子本身承受，而不是被传送给轴承230。滚针轴承230的内座圈形成两个部件234、236，所述两个部件围绕承载器204的轮毂238组装在一起(图7)。两个部件234、236例如可被焊接在一起，随后对部件的外周进行机加工以提供内部轴承座圈所需的规则圆形表面。另一种可选方式是，它们可通过围绕其周部的圈带(未示出)被紧固在一起，所述周部将用作轴承表面。圆形栓塞240从轮毂238的任一侧凸出且与进动轴线228同心并沿所述进动轴线对齐。栓塞被接收在相应的内部座圈部件234、236的内面中的互补圆形凹部242中且垫圈244使内面241与轮毂238的相邻面分开。该构造允许内部轴承座圈234、236，且因此允许其上承载的滚子200，围绕进动轴线228相对于承载器204产生进动，正如上面提到地。注意到进动轴线并非位于径向于(垂直于)变速器轴线的平面(如图6所示的纸平面)中是很重要的。代替的方式是，进动轴线228相对于所述平面呈倾斜状态以形成主销后倾角。这一点在图20中可得到最佳地理解，该图示出了沿垂直于进动轴线228的方向的承载器204。承载器的轮齿被示出相对于进动轴线呈倾斜状态而不是与其相垂直。在本实施例中，轮齿的角度决定了进动轴线与径向平面之间的主销后倾角。与图2所示类型的现有技术布置相比，这种布置的一个优点在于主销后倾角不受变速器构造的限制。在图2所示的变速器中，最大可能的主销后倾角受到变速器滚道使致动器产生堵塞的限制。相比而言，本文所考虑的类型的构造为设计者在根据需要选择主销后倾角以满足变速器响应速度和防止振动的稳定性的需求方面提供了更大的自由度。
图10和图11旨在清晰地表明承载器204和滚子200的运动。这些图示出了实际的布置，其中三个滚子在以规则角度间隔的情况下被布置在环面腔体内，所述环面腔体被形成在一对环面变速器滚道之间。在这些图中未示出滚道的细部，但可与图1所示的滚道12、14、16相似地形成所述滚道。当承载器前后移动时滚子中心围绕变速器轴线行进所沿循的圆形路径在图10中同样以附图标记224示出。所述圆形路径事实上是滚道限定出的环面腔体的中心线。在本实施例中，利用带有辐条的星形结构248(spider structure)驱动太阳齿轮212，在下面将对该情况进行描述。
在图10中，变速器在约1∶1的比率下进行操作。滚子的轴线大约垂直于变速器轴线(所关注的角度将在包含变速器轴线的平面-即垂直于纸的平面中进行测量-且因此在本视图中不能被示出)。每条滚子轴线222与变速器轴线218相交，正如它们在平衡状态下所必须出现的情况那样。在该条件下，每个承载器204的共同倾角θ被定义为零。
将图11与图10相比，太阳齿轮212和环齿轮214都已经沿顺时针方向前进，且太阳齿轮比环齿轮移动地更远。因此使得发生一些变化i)由于太阳齿轮和环齿轮都沿相同方向(顺时针方向)进行旋转，因此承载器204和滚子200也顺时针方向前进，每个滚子200的中心沿圆224进行移动；ii)由于太阳齿轮212比环齿轮214旋转得更快，因此导致每个承载器204产生斜倾-即围绕其承载器轴线226进行旋转，由此改变了其倾角θ；iii)承载器倾角的变化导致滚子轴线产生角度移位，使它们暂时脱离与变速器轴线相交的状态。转向效应因此如前所述被施加在滚子上，导致它们进动(围绕相对于承载器204限定出的进动轴228)至所示的位置，由此回复相交状态。应该清楚，滚子轴线不再垂直于变速器轴线而是相对于所述轴线呈倾斜状态。相应地，变速器的传动比已经改变且事实上变速器被示出接近了可得比率范围的一种极端情况。
因此应该清楚，通过太阳齿轮212和环齿轮214，可对变速器实施控制。由于齿轮的位置处在变速器腔体内，因此驱动太阳齿轮212具有挑战性。迄今已经提出了两种不同的解决方案。这些解决方案中的第一种方案如图10和图11所示，其中星形结构248包括成形的径向肢部250，所述径向肢部穿过腔体且将太阳齿轮212联接至位于腔体外部的轮，驱动力可被施加到所述轮上。在这些图中，轮本身并不处于前景位置，且其周部以虚线被标记为251。径向肢部250必须以避免滚子和支座移动时受到堵塞的方式形成，这是其形状的形成原因。
驱动太阳齿轮的第二种装置涉及将太阳齿轮和环齿轮包括在外摆线布置中。图12和图13所示的变速器提供了一个实例且下面将对所述变速器进行详细描述。这些图示出了与图6所示的变速器相似的变速器，相似之处在于其具有两个环面腔体。在图12中，内部滚道被标记为252且从图的右手侧可以看到一条外部滚道254。该布置包括另一条外部滚道，所述外部滚道位于图的左手侧但被省略了以便可以看见其它部件。承载器和滚子同样分别被标记为204和200。为了简明起见，在图12中将承载器联接至滚子的轴承布置省略，但在图13中可以看见所述轴承布置。每个变速器腔体包含三个滚子200且分别具有相关联的环齿轮214、214′以及太阳齿轮212、212′。该布置进一步包括位于每个腔体中的行星承载器256、256′，所述行星承载器被安装以围绕变速器轴线进行旋转，且该布置包括轮毂258和径向肢部260，所述径向肢部用于承载行星齿轮262且将行星承载器联接至一体的外轮264。行星齿轮262分别与太阳齿轮212和环齿轮214相啮合，从而形成周转型齿轮布置。因此，通过控制行星承载器256和环齿轮214的转动，也控制了太阳齿轮212的转动。这类周转齿轮布置中涉及的全部原理对于本领域的技术人员而言是熟知的。该布置是适宜的，原因在于行星齿轮262可被放置在承载器204之间且随它们一起移动，从而避免了彼此之间发生堵塞。与承载器204一样，行星承载器262不具有整圆周，而代替地具有呈圆的一部分的内部带齿部分266和呈圆的一部分的外部带齿部分288。同样地，这有助于避免变速器腔体内的部件发生堵塞。
需要一些装置以驱动太阳齿轮212和环齿轮214。在图13中，这通过分别与环齿轮214的带齿外周和行星承载器的轮部分264的带齿外周相啮合的带齿齿条270、272而得以实现。太阳齿轮本身当然通过行星齿轮262受到间接驱动。两个齿条270、272可彼此联接以使得它们一起移动。如果齿条的移动是要改变承载器的倾角且因此导致变速器的传动比产生变化，则齿条必须以不同速度驱动环齿轮214和行星承载器256。这在图13所示的实施例中借助于环齿轮214的外周具有不同于行星承载器的外轮264的直径而得以实现。因此，当齿条270、272前后移动时，它们导致环齿轮和行星承载器以不同速度进行移动。相应地，环齿轮和太阳齿轮以不同速度进行旋转，导致承载器的倾角产生变化且因此导致变速器比产生变化。
这类布置使得变速器能够受到转矩控制。太阳齿轮和环齿轮一起施加沿圆形路径224推动每个滚子200的偏置力。该力与滚道252、254施加在滚子上的力相反。滚子200沿路径224的移动导致倾角θ产生变化且因此导致变速器比产生变化。结果是，正如上面结合图1和图2所示的已公知布置中那样，变速器形成了反作用转矩，所述反作用转矩由施加至每一个滚子上的偏置力决定。需要一些装置以将受控力施加到带齿齿条270、272上，且在图13中，被联接至两个齿条270、272以实现该目的的液压活塞和缸布置被示意性地标记为274。该布置为双作用类型，具有在缸282内的活塞284的任一侧上形成的两个工作室276、278。因此，通过施加到两个工作室276、278上的流体压力控制变速器的行为。
当然存在多种其它可选的方式以便可将必要的转矩施加到太阳齿轮和环齿轮上。图14以示意的形式示出了用于驱动齿轮装置的另一种可选布置，其中枢转安装好的缸286包含通过活塞杆290被联接到凸耳292上的活塞288，所述凸耳被连接至太阳齿212或环齿轮214或被连接至行星承载器256。在该布置中，活塞288直接驱动齿轮装置的这些部件中的一个部件且需要一些其它装置以驱动齿轮装置的另一个部件。
图15示出了一种布置，其中链条292围绕一个齿轮装置部件以驱动所述部件，链条施加的转矩由沿相反方向拉动链条的液压致动器298、300的工作室294、296中的液压压力之间的差别决定。
在图16，利用包括线绳与滑轮的布置在一个齿轮装置部件上施加选定的转矩。这类布置被认为潜在地有利于实现紧凑型变速器构造，原因在于致动器(所述致动器在该图中被省略，但应该理解如箭头300、302所示拉动线)不需要横向于变速器轴线对齐。线绳303被引导围绕齿轮装置部件(所述部件同样可以是太阳齿轮212、环齿轮214或行星承载器256中的任何部件)且围绕滑轮304、306，借助于所述布置，设计者可选择致动器拉动线所沿的方向以满足包装需求。
上面已经提到，滚子200和滚道252、254在正常情况下彼此之间不会产生物理接触，而是通过流体薄膜分开。滚子与滚道之间的牵引源自于该流体膜内的剪切作用。为了保持该膜，牵引流体流被供应至滚动部件。用于供应牵引流体的已公知布置例如在Torotrak的公开国际专利申请WO03/062675和欧洲专利EPO930449中进行了描述，且所述布置依靠将流体供应通过承载器，滚子被安装在所述承载器上。在前面的图6所示类型的变速器中，由于承载器运动的本质原因，因此供应牵引流体通过承载器的过程不那么直接，但在图17和图18中示出了可实现直接供应的一种方式。如图18最清晰地示出地，在承载器204内形成了一条“T”形流体供应通路308，所述通路从承载器的内部带齿部分206的开口端通往内部轴承座圈的相应半件234、236内的相应通路310、312。这些通路通往滚针轴承230的内部，且流体从该处流入在滚子200与围绕滚子的护罩202之间限定出的室内。护罩202包括两个以相似方式形成的半件，所述半件被组装在滚子200周围且通过外部凸缘318彼此联接。护罩被安装在内部轴承座圈部件234、236上且因此与滚子200一起移动。护罩在图6、图10和图11中以剖切方式被标记为320以使得滚子200能够与变速器滚道252、254相啮合。除了在滚子与变速器滚道之间提供牵引的功能以外，流体还用于冷却滚子。由于在滚子的径向内部处供应流体且由于提供了护罩，因此所示的布置使得流体在滚子附近长期停留，这促进了有效的冷却。
跳管322(jump tube)被接收在流体供应通路308的开口端中以及太阳齿轮212的径向孔口324中，从而形成了使流体从后者流向前者的导管。通路308与孔口324之间的角度随着承载器的斜倾而改变，且为了适应这种情况，跳管332具有呈部分球形的头部326、348，所述头部可分别进行一定程度的转动同时保持密封。流体沿轴向通路被供应以到达径向孔口324。
图19是穿过体现本发明的变速器的轴向剖面且示出了两个变速器腔体中的部件是如何被联接在一起的。图中仅示出了变速器轴线218一侧的变速器的一半。变速器轴330通过图中未示出的齿轮装置被联接至机动车辆的引擎。变速器的滚道被标记为252、254和255。最左侧的外部滚道255通过花键被安装在变速器轴330上，所述花键允许外部滚道沿轴移动而不是围绕所述轴进行旋转。外部滚道受到缸332形成的液压致动器施加的“端部负载”，所述缸本身被安装在变速器轴330上且以活塞方式接收外部滚道255。最右侧的外部滚道254被固定安装在轴上且内部滚道252具有有限的自由度以借助于轴承334轴向移动，所述内部滚道通过所述轴承进行安装。因此，端部负载的效应在于推动所有三条滚道与滚子200相啮合，提供滚子/滚道牵引。在该图中，滚子200被示出处于三个不同位置处，所述三个位置分别对应于1∶1的比率以及最高和最低可得比率，后面两个位置以虚线示出。
在该图中，变速器的两个环面腔体中的太阳齿轮212、212′被示出通过位于变速器轴330周围且与所述变速器轴同心的第一轴套336联接，导致两个太阳齿轮共同移动。两个行星承载器256、256′通过第二轴套338进行联接且在本实施例中行星承载器的径向肢部260、260′是成对的，且行星轴340被安装在每对之间以通过轴承342安装相应的行星齿轮262。如前面的图中一样，行星承载器的带齿外轮部分被标记为264。环齿轮214、214′在本实施例中位于相应的行星承载器的肢部260、260′之间。该布置允许驱动力被施加到仅一个变速器腔体的周转部件上且通过轴套被传送至另一个腔体中的部件。
有必要在内部变速器滚道252上施加和/或去除旋转驱动力，且对许多应用情况而言，所希望的是通过围绕变速器轴线转动的一些构件(而不是通过导致轴偏离变速器轴线的链条或齿轮装置)实现上述施加和/或去除的过程。通过现有的变速器设计实现这种共轴联接至内部滚道的过程可能相对较为复杂，在现有变速器设计中控制滚子的机构在变速器腔体外部径向延伸。然而，在本实施例中，共轴动力联接是通过转子344直接实现的，所述转子被连接至内部变速器滚道252且轴向延伸超过最右侧的外部滚道254，转子的外部被联接至其它一些齿轮布置(未示出)。由于处于右手变速器腔体内的齿轮装置大部分被包含在该腔体内而没有大的径向突部导致转子被堵塞，因此实现这种简单形式的共轴联接是可能的。
权利要求
1.一种具有连续可变比的装置，所述装置包括被安装以围绕共同的轴线(“变速器轴线”)进行旋转的第一滚道和第二滚道以及被联接至承载器以围绕滚子轴线进行旋转且在两条滚道上移动从而以可变传动比在所述滚道之间传送驱动力的至少一个滚子，所述滚子能够围绕不平行于所述滚子轴线的进动轴线产生进动且由此能够改变所述滚子轴线与所述变速器轴线之间的角度从而导致所述传动比产生相应变化，所述装置的特征在于，所述滚子以使得允许所述滚子相对于所述承载器产生进动的方式被联接至所述承载器，由此相对于所述承载器限定出所述进动轴线，且所述装置的特征在于，所述承载器可围绕不平行于所述进动轴线的承载器轴线进行旋转，以使得所述承载器围绕所述承载器轴线的旋转用于改变所述进动轴线的取向，且伴有变速器传动比的变化。
2.根据权利要求1所述的具有连续可变比的传动装置，其中所述承载器轴线穿过所述滚子的中心。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的具有连续可变比的传动装置，其中所述承载器轴线平行于所述变速器轴线。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的具有连续可变比的传动装置，其中所述进动轴线总是相对于与所述变速器轴线垂直的平面倾斜非零的主销后倾角。
5.根据前述权利要求中任一项所述的具有连续可变比的传动装置，其中所述进动轴线穿过所述滚子的所述中心。
6.根据前述权利要求中任一项所述的具有连续可变比的装置，其中所述承载器能够沿围绕所述变速器轴线的路径前后移动。
7.根据权利要求6所述的具有连续可变比的装置，包括用于将可调力施加到所述承载器上以使其沿其路径偏置的装置。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的具有连续可变比的装置，包括用于旋转地驱动所述承载器以使得所述承载器相对于径向于所述变速器轴线且穿过所述滚子中心的线的倾斜角度作为所述承载器沿围绕所述变速器轴线的路径的位置的函数产生变化的装置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的具有连续可变比的装置，包括用于旋转地驱动所述承载器的齿轮装置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的具有连续可变比的装置，进一步包括均与所述变速器轴线同心的太阳齿轮和环齿轮，所述承载器被操作地联接至所述太阳齿轮和所述环齿轮，所述太阳齿轮和所述环齿轮由此控制承载器的旋转和位置。
11.根据权利要求10所述的具有连续可变比的装置，其中所述太阳齿轮和所述环齿轮都是带齿的齿轮且所述承载器设有轮齿，所述承载器通过所述轮齿与所述太阳齿轮和所述环齿轮相啮合。
12.根据权利要求11所述的具有连续可变比的装置，其中所述承载器包括具有呈圆的一部分的周部的齿轮，所述齿轮包括位于共同的圆环面上以分别与所述太阳齿轮和所述环齿轮相啮合的内部带齿部分和外部带齿部分。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的具有连续可变比的装置，其中所述太阳齿轮和所述环齿轮均可围绕所述变速器轴线进行旋转。
14.根据权利要求13所述的具有连续可变比的装置，其中所述太阳齿轮和所述环齿轮被操作地联接以使得一个部件的位置为另一个部件的位置的函数。
15.根据权利要求13所述的具有连续可变比的装置，进一步包括被安装以围绕所述变速器轴线进行旋转且承载与所述太阳齿轮和所述环齿轮相啮合的至少一个行星齿轮的行星承载器。
16.根据权利要求15所述的具有连续可变比的装置，其中通过所述环齿轮和所述行星承载器驱动所述太阳齿轮。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的具有连续可变比的装置，进一步包括与所述太阳齿轮和所述环齿轮中的至少一个相啮合的可进行线性移动的带齿齿条。
18.根据权利要求17所述的具有连续可变比的装置，其中所述太阳齿轮和所述环齿轮被布置以由一个或多个可进行线性移动的带齿齿条驱动。
19.根据权利要求10至18中任一项所述的具有连续可变比的装置，进一步包括用于施加可调力的线性致动器和用于将该力转化成施加到所述太阳齿轮和所述环齿轮中的至少一个上的转矩的装置。
20.根据权利要求19所述的具有连续可变比的装置，其中所述线性致动器是液压传动的。
全文摘要
披露了一种具有连续可变比的装置(“变速器”)，其中一对转动滚道(252、254)被安装以围绕共同的变速器轴线(218)进行旋转。通过在滚道上移动的至少一个滚子(200)将驱动力从一条滚道传递至另一条滚道。传动比可借助于所述滚子围绕进动轴线(228)产生的进动而产生变化。进动导致所述滚子轴线与所述变速器轴线之间的角度产生变化且使得传动比产生相应变化。根据本发明，所述滚子(200)以使得允许滚子相对于所述承载器(214)产生进动的方式被联接至承载器(214)。所述承载器本身可围绕不平行于所述进动轴线的承载器轴线(226)进行旋转。所述承载器(214)围绕所述承载器轴线的旋转用于改变所述进动轴线(228)的取向且伴有变速器传动比的变化。
文档编号F16H15/38GK1993572SQ200580026762
公开日2007年7月4日 申请日期2005年6月7日 优先权日2004年6月7日
发明者B·J·杜特森 申请人:托罗特拉克(开发)有限公司