专利名称：锥环变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锥环变速器(Kegelringgetriebe)，具有两个彼此反向设置在平行的轴上的锥形摩擦轮和一个摩擦环，该摩擦环与两个锥形摩擦轮啮合并环绕锥形摩擦轮之一。
背景技术：
锥环变速器或锥形摩擦环变速器(Kegelring-oder Kegelreibrnggetriebe)是一种无级变速器，其中，传动比可以通过摩擦环在轴的轴向上调整而无级变化。使摩擦环在轴向上移动的一种可能性在于，通过例如螺杆传动对其强制引导。但这样有各种各样缺点。一个主要缺点在于，环的这种强制引导造成动力性差。
DE 195 42 726介绍了沿轴向调整摩擦环的第二种可能性。通过预先给定一个相对于一个垂直于锥形摩擦轮的旋转轴线延伸的运行平面的倾翻角，摩擦环同样可以轴向移动。借助该倾翻角，与两个锥形摩擦轮的旋转方向相关地在摩擦环上产生一些滑动力(Schlupfkrfte)，它们使摩擦环在一个或者另一个方向上沿锥形摩擦轮的轴加速。这些调整方式的特征在于高动力性和良好的效率。但摩擦环的倾翻角必须不断进行调整。
DE 195 42 726中，为调节倾翻角，提出一种可摆动的框架，其摆动角可以通过一个调整装置或通过一个调整机构进行调节。在此，该框架具有两个彼此隔开距离并与锥形摩擦轮的旋转轴线平行分布的导轨，所述导轨引导一个可沿导轨轴向移动的滑座。这种可移动的滑座引导摩擦环，其中，在框架摆动时，摩擦环通过滑座从一个与锥形摩擦轮垂直的运行平面中倾翻。
在调整机构失灵的情况下，按结构可能会出现至少在应急运行下妨碍继续使用变速器的不同情况。如果调整机构保持在其失灵时的位置上，那么只要该位置在失灵时预先给定了一个倾翻角，摩擦环就会运行到一个轴向的终端位置。由此导致由于摩擦环的该轴向的终端位置而使随后出现的传动比相当于锥环变速器的最小或者最大的传动比。如果这种锥环变速器在汽车上使用，那么该变速器在调整机构失灵的情况下实际上不再能够使用。汽车或者只能以其非常低的速度行驶，或者在摩擦环的另一轴向的终端位置时不再能够从停止状态起动。
如果调整机构失灵后没有自动制动，那么摩擦环在所传递的扭矩作用下过渡到无规则的运动模式。如果调整机构失灵后处于一个中间位置，那么摩擦环进入一个由驱动扭矩决定的位置。
发明内容
本发明的目的因此在于，提供一种锥环变速器，该锥环变速器在调整机构失灵的情况下，在其所装配的状态下可以形成一种可控制的和在汽车上非常重要的应急运行。
本发明的目的利用一种本发明所述的锥环变速器得以实现。优选的实施方式可以参阅以下技术方案。
依据本发明，所述的锥环变速器具有两个彼此反向设置在平行的轴上的锥形摩擦轮和一个摩擦环，该摩擦环与两个锥形摩擦轮啮合并环绕锥形摩擦轮之一，其中，摩擦环可以通过预先给定一个相对于一个垂直于锥形摩擦轮的旋转轴线延伸的运行平面的倾翻角而轴向移动，其特征在于，一个包括至少一个促动器的调整装置在促动器的一个中间位置上确定摩擦环的一个轴向的中间位置，其中，在摩擦环偏离该中间位置的位置上，调整装置预先给定一些倾翻角，通过这些倾翻角，摩擦环朝所述中间位置的方向运动。这一点实现了在调整装置中使用一个在故障或者失灵情况下处于中间位置的促动器的可能性，其中，通过调整装置，与其瞬时位置无关地将摩擦环导入或者调整到中间位置。
在此中间位置可以这样选择，在摩擦环的该位置上，锥环变速器具有中等传动比，这可能相当于一个通常的汽车变速器在3挡的传动比。因此，即使在调整装置例如由于供电中断或者电缆断裂不能再工作的情况下，装备有这种锥环变速器的汽车仍能起动并以足够高的速度运动。
如果促动器处于中间位置上和摩擦环处于中间位置上，那么借助摩擦环的调整装置，得到一个等于零的倾翻角。这意味着，在该中间位置上，至少几乎没有调整力作用到摩擦环上。只要摩擦环通过外部作用偏离中间位置，通过调整装置或者其几何形状就会出现一些将摩擦环重新送回到中间位置的倾翻角。
在一种优选的实施方式中，调整装置为促动器的每个位置分别确定摩擦环在轴向上的一个预定位置，其中，在偏离该预定位置的位置上，调整装置预先给定一倾翻角，通过这些倾翻角，摩擦环朝所述预定位置的方向运动。因此，可以为促动器的每个位置精确地配设摩擦环的一个位置，其中，调整装置通过预先给定倾翻角使得摩擦环总是处于一个稳定的位置。
促动器可以包括一个弹簧定心的线性比例磁铁。如果促动器的供电中断，那么一个弹簧使得促动器回到中间位置。这样构成的促动器可以毫无问题地产生用于摩擦环倾翻所需要的力，因为这些力非常小。
在一种优选的实施方式中，促动器具有一个最下点，其位置根据摩擦环的轴向位置而变化。在此，该点的位置的变化可相对摩擦环的轴向位置的变化成比例地、递增或者递减。
优选的是，促动器的最下点与一个最下点导向装置连接。该最下点导向装置可以由可移动地支承促动器的最下点的导轨构成。该导轨因此预先给定了促动器的最下点的所有可能的位置。
在一种优选的实施方式中，导轨相对锥形摩擦轮的平行的旋转轴线倾斜并最好直线分布。在此合乎目的的是，导轨被固定。
导轨的斜度在此方面根据对于促动器的恒定位置的摩擦环的轴向位置确定倾翻角的分布。导轨的斜度越大，倾翻角从摩擦环的位置看上去上升就越强，在该位置，按条件通过调整装置，倾翻角具有一个等于零的数值。
在一种优选的实施方式中，导轨的斜度可以调整。因此，倾翻角可以相对于锥形摩擦轮的轴线变化。特别是导轨可以从一个正倾翻角向一个负翻转角摆动。通过负倾翻角的调整，即使在锥形摩擦轮在一个与其常见的旋转方向相反的旋转方向上旋转的情况下，依据促动器的一个确定位置也可以达到依据本发明的位置的自动调节。在汽车的锥环变速器中，这一点是汽车倒车运动的情况。
调整装置除了至少一个促动器外还可以包括另一个促动器。这些促动器在调整装置中可以这样共同作用，使该促动器的运动造成另一促动器的交互运动。这一点实现了使用具有吸引磁铁的促动器的可能性，其控制和操作比所谓推拉式磁铁的操作更加简单。
由导轨构成的最下点导向装置的另一实施例可选择最下点导向装置可以由摆动臂构成。在此摆动臂可绕着一条摆动轴线转动地支承，其中，通过摆动臂的转动改变促动器的最下点的位置。摆动轴线在此方面可与锥形摩擦轮的平行的轴线垂直并与这两个轴线相交。
摆动臂的摆动轴线可随同摩擦环一起沿锥形摩擦轮的轴向方向运动。因此，摆动臂的摆动轴线不是固定的，而是仅与摩擦环的轴向位置相关地来确定。
摆动臂的摆动轴线和摩擦环仅彼此相对固定的特征可以优选通过一个滑座实现，其中，一个环导向装置例如以一个用于摩擦环的框架的方式和摆动臂设置在滑座上。滑座可与锥形摩擦轮的轴线平行地运动。在此，框架预先给定用于摩擦环的倾翻角，这样框架也像摆动臂那样可转动地设置在滑座上。在此，在框架的倾翻轴线与摆动臂的摆动轴线之间的距离是恒定的。
可以设置一个将摩擦环的轴向运动转换为摆动臂的摆动运动的单元传动装置。因此，促动器的最下点的位置根据摩擦环的轴向位置而变化。
在此，单元传动装置可以包括至少一个绳索传动装置，它一方面与摆动臂和另一方面与一个位置固定的点连接。在此绳索传动装置这样固定在摆动臂上，以致通过摆动臂的摆动轴线的平移运动使摆动臂以确定的比例绕着摆动轴线转动。需要时也可以具有两个彼此相对工作的绳索传动装置，以便将促动器的最下点完全固定。
取代摆动臂，最下点导向装置可以仅包括一个设置在滑座上的支承轴承。该支承轴承与框架相关的相对位置也取决于摩擦环的轴向位置。用于调整支承轴承而设置单元传动装置在此必须将摩擦环的平移运动转换成支承轴承的另一种平移运动。
摩擦环可绕着倾翻的倾翻轴线可以处于锥形摩擦轮的平行的轴线的平面上并最好处于摩擦环的运行平面上。
现借助附图所示的实施例对本发明进行详细说明。其中图1示出带有一条导轨的锥环变速器；图2示出图1锥环变速器的一个摩擦环的两个不同位置；以及图3示出带有一个摆动臂的另一锥环变速器。
具体实施例方式
图1示出整体采用1标注的一个锥环变速器。锥环变速器1具有一个第一锥形摩擦轮2和一个第二锥形摩擦轮3。锥形摩擦轮2、3彼此反向设置，其中，其旋转轴线彼此平行分布并彼此具有一定的距离。在图1中，锥形摩擦轮2、3的旋转轴线通过一条虚线4示出，其中，在图1的图示中，锥形摩擦轮3的旋转轴线处于锥形摩擦轮2的旋转轴线的后面。
为了将一个扭矩从第一锥形摩擦轮2传递到第二锥形摩擦轮3上，设置了一个摩擦环5，它与两个锥形摩擦轮2、3啮合并环绕第一锥形摩擦轮2。摩擦环5可以绕着图1中延伸到图平面内的一条倾翻轴线6倾翻。如所看到的那样，倾翻轴线6与虚线4并因此与锥形摩擦轮2、3的两个旋转轴线相交。
为使摩擦环5绕着所述倾翻轴线6倾翻，设置一个采用7标注的调整装置。该调整装置7包括一个环导向装置8、一个促动器9和一条导轨10。该导轨10向着虚线4并因此向着锥形摩擦轮2、3的平行的旋转轴线倾斜一个角α。促动器9的一个最下点11可以沿导轨10移动，其中，该最下点11的位置在Y方向上相对于锥形摩擦轮2、3的轴线变化。
在图1的图示中，摩擦环5具有一个等于零的倾翻角β。在该等于零的倾翻角β情况下，摩擦环5在一个与锥形摩擦轮2、3的两个旋转轴线垂直的运行平面上运行，其中，摩擦环5在锥形摩擦轮2、3的平行的旋转轴线的方向上，也就是在X方向上不进行运动。
在远离最下点11的另一端部上，即在一个摩擦环侧的端部12处，促动器9通过一个铰接连杆13与环导向装置8连接。
如果促动器处于一个中间位置上，导轨10上的垂直的实线14表示最下点11的位置。线条14上促动器9的该中间位置对应配设摩擦环5的一个相应的中间位置，其中该中间位置与图1中所示摩擦环5的位置具有一距离。该距离相当于图1中所示的线条14与最下点11之间的距离。从调整装置7的几何形状中可以看出，在促动器9的中间位置并且在具有一个等于零的倾翻角β的摩擦环5的中间位置上，最下点11与摩擦环侧的点12之间的距离大于图1中所示的最下点11与点12之间的距离。换句话说促动器9主动补偿最下点11相对于中间位置的偏移，使得摩擦环5不倾翻。因此，图1示出锥环变速器1的一个随机工作点，其中，通过摩擦环5的轴向位置产生一种按条件通过锥形摩擦轮2、3的有效半径造成的确定的传动比。
图2示出两种情况，其中，促动器从锥环变速器1的一个随机工作点按条件例如通过促动器9的控制失灵而占据其中间位置。图2中左侧示出的工作点在此方面大约相当于图1中所示的工作点。图2右侧示出一个工作点，其中最下点11处于线条14或中间位置的左侧。
在图2的左半图中，摩擦环5处于设计上规定的中间位置(参照功能点11和线条14)的右侧。通过促动器9最下点11移动的位置，摩擦环5从其通常的运行平面中以角β1倾翻，从而将一个调整力作用到摩擦环5上，该调整力使环5沿箭头15的方向，也就是向左移动。通过摩擦环5沿箭头15的方向的运动，促动器9同时也向相同的方向运动，其中，最下点11沿导轨10滑动并接近线条14和导轨10的交点。通过在Y方向上与此相关的最下点移动，角β1越来越小，直至最下点11处于线条14上，该角最后数值为零。因为现在倾翻角β等于零，调整力不再作用到摩擦环上，所以摩擦环保持在该轴向位置上。
正如上面已经提到的那样，图2右半图中的摩擦环5现在处于摩擦环5中间位置的左侧，在该中间位置，最下点11处于线条14上。现在通过调整装置7，如果促动器9占据其中间位置(这意味着在最下点11与摩擦环侧的端部12之间有一个确定距离)，那么将产生一个倾翻角β2，该倾翻角与图2左半图中的角β1相反并导致摩擦环5沿箭头16的方向，也就是向右轴向运动。摩擦环5沿箭头16方向的运动在中间位置重新结束，因为在那里重新出现倾翻角β等于零。通过调整装置7阻止摩擦环5沿箭头16的方向继续移动，该调整装置在这种情况下强加于摩擦环5一个与该运动反作用的倾翻角。
图3示出本发明的另一实施例。与图1和2相同或可比较的部件采用相应相同的附图标记标注。下面仅介绍与图1和2的结构主要不同的部分。
由框架构成的环导向装置8设置在一个可沿两个滑轨18、19移动的滑座17上。滑轨18、19在此与锥形摩擦轮2、3的旋转轴线平行地延伸(参见线条4)。滑座17上同样还设置一个可绕着一条摆动轴线21转动的摆动臂20。该摆动轴线21与滑座17固定连接，从而在X方向上框架8和摆动轴线21的距离不变。
两个促动器22、23分别以其最下点11支承在摆动臂20上，其中，两个促动器的最下点11分别处于摆动臂20的一个端部上。
通过一个绳索传动装置24，滑座17的每个轴向位置以及通过框架8引导的摩擦环5精确地配设有摆动臂20的一个摆动角γ。这一点对促动器22、23来说，也意味着其最下点11的相对位置随着摩擦环5的轴向位置而变化。
如果滑座17现在处于另一个轴向位置上，那么摆动臂20的摆动角γ具有一个不同于零的数值。如果现在要通过调整装置7将摩擦环保持在该位置上，以实现确定的传动比，那么促动器22、23通过相应控制，补偿一方面在促动器22的最下点11与框架8之间和另一方面在促动器23的最下点11与框架8之间的距离上的差别。如果现在促动器22、23或者仅其中之一失灵，那么它或它们进入中间位置，结果利用一个弹簧25，框架8并因此还有摩擦环5倾翻到一个与倾斜的摆动臂20平行的平面上。通过随之出现的倾翻角β，通过摩擦环5与锥形摩擦轮2、3的啮合造成一个调整力作用于摩擦环5，该调整力使整个滑座17可以重新进入到中间位置。与此同时通过绳索传动装置24不断改变摆动臂20的摆动角γ，直至它为零数值。然后摩擦环5处于无论是倾翻角β还是摆动角γ均为零的中间位置内。由于倾翻角β等于零，现在没有调整力作用于摩擦环，从而摩擦环在即使没有促动器22、23主动控制的情况下也保持在该位置上。
附图标记表1锥环变速器2锥形摩擦轮3锥形摩擦轮4轴线5摩擦环6倾翻轴线7调整装置8环导向装置9促动器10 导轨11 最下点12 端部(摩擦环侧)13 铰接连杆14 线条15 箭头16 箭头17 滑座18 滑轨19 滑轨20 摆动臂21 摆动轴线22 促动器23 促动器24 绳索传动装置25 弹簧α，β，γ 角x、y 方向
权利要求
1.锥环变速器(1)，具有两个彼此反向设置在平行的轴上的锥形摩擦轮(2、3)和一个摩擦环(5)，该摩擦环与两个锥形摩擦轮(2、3)啮合并环绕锥形摩擦轮(2、3)之一，其中，摩擦环(5)可以通过预先给定一个相对于一个垂直于锥形摩擦轮(2、3)的旋转轴线延伸的运行平面的倾翻角β而轴向移动，其特征在于，一个包括至少一个促动器(9；22、23)的调整装置(7)在促动器(9；22、23)的一个中间位置上确定摩擦环(5)的一个轴向的中间位置，其中，在偏离该中间位置的位置上，调整装置(7)预先给定一些倾翻角β，通过这些倾翻角，摩擦环(5)朝所述中间位置的方向运动。
2.按权利要求1所述的锥环变速器(1)，其特征在于，在促动器(9；22、23)的每个位置上，调整装置(7)分别确定摩擦环(5)的一个预定位置，其中，在偏离该预定位置的位置上，调整装置(7)预先给定一些倾翻角β，通过这些倾翻角，摩擦环(5)朝所述预定位置的方向运动。
3.按权利要求1或2所述的锥环变速器(1)，其特征在于，促动器(9；22、23)包括一个弹簧定心的线性比例磁铁。
4.按权利要求1-3之一所述的锥环变速器(1)，其特征在于，促动器具有一个最下点，该最下点的位置根据摩擦环(5)的轴向位置而变化。
5.按权利要求4所述的锥环变速器(1)，其特征在于，促动器(9；22、23)的最下点(11)与一个最下点导向装置(10、20)连接。
6.按权利要求5所述的锥环变速器(1)，其特征在于，所述最下点导向装置由可移动地支承促动器(9)的最下点(11)的导轨(10)构成。
7.按权利要求6所述的锥环变速器(1)，其特征在于，所述导轨相对锥形摩擦轮(2、3)的平行的轴线有一斜度并最好为直线。
8.按权利要求6或7所述的锥环变速器(1)，其特征在于，所述导轨(10)的斜度可以调整。
9.按权利要求1-8之一所述的锥环变速器(1)，其特征在于，设置一个与所述至少一个促动器共同作用的另外的促动器。
10.按权利要求5或9所述的锥环变速器(1)，其特征在于，所述最下点导向装置由摆动臂(20)构成。
11.按权利要求10所述的锥环变速器(1)，其特征在于，所述摆动臂(20)的摆动轴线(21)可随同摩擦环(5)一起沿锥形摩擦轮(2、3)的轴线的方向运动。
12.按权利要求11所述的锥环变速器(1)，其特征在于，一个环导向装置(8)和摆动臂(20)设置在一个可平行于锥形摩擦轮(2、3)的轴线运动的滑座(17)上。
13.按权利要求10-12之一所述的锥环变速器(1)，其特征在于，设置有一个单元传动装置(24)，它将摩擦环(5)的轴向运动转换为摆动臂(20)的摆动运动。
14.按权利要求13所述的锥环变速器(1)，其特征在于，所述单元传动装置由与摆动臂(20)和一个位置固定的点连接的绳索传动装置(24)构成。
15.按权利要求1-14之一所述的锥环变速器(1)，其特征在于，一条倾翻轴线(6)处于锥形摩擦轮的平行的旋转轴线的平面上，最好处于摩擦环(5)的运行平面上，摩擦环(5)可绕着该倾翻轴线(6)倾翻。
全文摘要
本发明涉及一种锥环变速器(1)，具有两个彼此反向设置在平行的轴上的锥形摩擦轮(2、3)和一个摩擦环(5)，该摩擦环与两个锥形摩擦轮(2、3)啮合并环绕锥形摩擦轮之一。摩擦环(5)可以通过预先给定一个相对于一个垂直于摩擦环的轴线延伸的运行平面的倾翻角β而轴向移动。该锥环变速器(1)的特征在于，一个包括至少一个促动器(9；22、23)的调整装置在促动器的一个中间位置上确定摩擦环(5)的一个轴向的中间位置，其中，在偏离该中间位置的位置上，调整装置预先给定一些倾翻角β
文档编号F16H15/42GK1940349SQ20061014952
公开日2007年4月4日 申请日期2006年5月30日 优先权日2005年5月30日
发明者梅尔廷·莱布兰特 申请人:各特拉格·福特传动系统公司