专利名称：无级变速器的制作方法
无级变速器
本发明涉及无级(CVT)变速器，借助于该CVT-变速器可以无级地调节例如机动车的驱动发动机的转矩传递。
例如由JP 2005036855A已知一种用于小功率范围的、构型为缠绕变速器的CVT-变速器。该CVT-变速器具有两个通过塑料带相互耦合的锥盘对，其中，一锥盘对能够分别相对于一处于固定的锥盘被轴向移动，由此，这些带能够以不同的半径作用到对应的锥盘对上，以改变传动比。为了轴向移动锥盘对，使用刚好一调节装置，该调节装置在输入侧的锥盘对上移动一锥盘并且通过齿轮连接与输出侧的锥盘对的可轴向移动的锥盘强制地耦合。
这种类型的CVT-变速器优选用于相对小的功率范围和转矩范围，因为对于大的功率范围和转矩范围，在塑料带和锥盘对之间必须设置特别高的摩擦力，以避免带在锥盘上打滑。这导致这种类型的CVT-变速器的高摩擦和短寿命。
本发明的任务是实现一种CVT-变速器，该CVT-变速器能够在高的转矩范围中实现小的摩擦。
该任务的解决方案根据本发明通过权利要求1的特征实现。本发明的优选构型在从属权利要求中提出。
根据本发明的、用于转矩的基本上能够无级调节的传递的CVT-变速器具有输入侧的、具有能够在轴向方向上相对于第一对应盘运动的第一调节盘的第一锥盘对。还设置有输出侧的、具有能够在轴向方向上相对于第二对应盘运动的第二调节盘的第二锥盘对，其中，被第一锥盘对或者第二锥盘对接收的缠绕器件设置用于从第一锥盘对向第二锥盘对传递转矩。附加地，设置有尤其电驱动的、用于将该缠绕器件在第一对应盘和第一调节盘之间夹紧的第一调节装置和尤其电驱动的、用于将该缠绕器件在第二对应盘和第二调节盘之间夹紧的第二调节装置，其中，用于改变缠绕器件的预紧的第二调节装置能够与第一调节装置无关地被操作。
因为第一调节装置和第二调节装置可以相互独立地操作，第一锥盘对的轴向相对可移动性可以独立于第二锥盘对实现。第一锥盘对相对于第二锥盘对的轴向可移动性的强制耦合被取消。这能够使得不仅带来传动比的改变，而且改变缠绕器件(尤其是带、楔形带、薄片链或类似物)的预紧和/或轴向压紧。优选的是，缠绕器件的预紧能够根据待传递的转矩或者说根据CVT-变速器导入的功率来调节。在转矩小时，可以为缠绕器件选择较小的预紧，但是，该预紧仍然能够具有最小滑动地传递转矩。在转矩较大时，可以通过调节盘在第一锥盘对和/或第二锥盘对的对应盘上的相互压紧来提高缠绕器件中的预紧，从而也能够具有最小滑动地传递更高的转矩。由此，CVT-变速器能够在相对大的转矩范围上具有小摩擦地传递转矩。由此避免尤其在转矩较小时，参与的构件的不必要的负载。尤其可以分别根据情况为CVT-变速器调整尽可能少摩擦的运行状态。
CVT-变速器是一种能够使得基本上无级地调节传动比的变速器(CVT:Continuously variable transmission)。这种能够无级地调节的变速器可以相应于通过牵引器件处于相互作用连接中的锥盘对的几何形状，在处于径向最内部的位置和处于径向最外部的位置之间，调节用于转换所导入的转矩和所导入的转速的传动比。该调节装置可以气动地或者液压地运行。第一调节装置和/或第二调节装置尤其构型为电动机。电动机的功率在输入侧和输出侧可以不同。在输入侧优选具有更强的电动机。第一调节装置可以具有大约IKW数量级的功率，而第二调节装置可以具有甚至小于IKW的功率。以这些数值，功率电子装置(控制单元和调节单元)也可以成本低廉地实现。优选的是，在第一锥盘对和/或第二锥盘对中，各对应盘与一轴轴向不可运动地连接，其中，仅对应的调节盘构型成能够相对于该轴轴向地运动。但是也可以，既将对应盘构型成能够相对于该轴轴向地运动，也将调节盘构型成能够相对于该轴轴向地运动。特别优选的是，第一调节装置和/或第二调节装置尤其通过CAN总线与发动机控制装置连接，从而能够特别早地对从发动机输出到CVT-变速器上的功率的改变作出反应。例如能够在提高的功率和/或提高的转矩导入到CVT-变速器中之前，在操作机动车的油门踏板时已经提高缠绕器件的预紧。CVT-变速器尤其适用于机动车、雪地车、所有地面车辆(ATV)、竞速车、两轮车、收割机和类似车辆。缠绕器件可以尤其以润滑剂、优选油至少部分地浸润，以减少摩擦和保护参与的结构部件。
尤其设置有一变速器壳体，其中，该变速器壳体包括缠绕器件并且至少部分地以用于润滑和冷却该缠绕器件的润滑剂充注。变速器壳体例如可以具有润滑剂液槽，润滑剂穿过该液槽导引。缠绕器件尤其实施为平环链，该平环链可以以润滑剂、尤其油浸润。通过润滑剂可以减少摩擦和/或冷却缠绕器件以及锥盘对，由此也能够减少摩擦。变速器壳体尤其具有充分的密封性，由此，在CVT-变速器正常运行时基本上可以没有润滑剂从变速器壳体意外地排出。变速器壳体特别优选由塑料材料、尤其通过塑料注塑制造。
优选的是，设置有用于承接第一锥盘对和/或第二锥盘对的轴向力和/或径向力的支撑保持架，其中，该支撑保持架尤其设置在变速器壳体的内部。锥盘对的机械负载的消除优选基本上仅在该支撑保持架上和/或在该支撑保持架的内部进行。为此，支撑保持架可以尤其由金属材料、尤其钢制造。替代地，支撑保持架可以由塑料制造。支撑保持架优选由板材冲压出并且例如通过深拉非切削地成形。支撑保持架还可以具有用于调节驱动器的集成的齿轮。尤其不需要，支撑保持架为了接收润滑剂而是液体密封的。支撑保持架尤其可以具有空隙，以便例如在装配时使得能够看到支撑保持架的内部。还可以通过空隙排出积聚的液体。支撑保持架特别优选具有多个贴靠面，支撑保持架通过这些贴靠面在变速器壳体外部支撑。通过由支撑保持架承接CVT-变速器的主要负载和支承力，仅少量负载通过贴靠面向变速器壳体外继续传递，从而可以为外部的变速器壳体使用具有较小刚度的材料，例如塑料。
特别优选的是，变速器壳体和/或支撑保持架构型成至少双壳的。在装配CVT-变速器时，缠绕器件和锥盘对可以装入和固定到支撑保持架和/或变速器壳体的壳中。还可以将第一调节装置和/或第二调节装置的零件放入并且固定到这个壳中。随后可以借助支撑保持架和/或变速器壳体的第二壳遮盖装入的构件。为此，支撑保持架和/或变速器壳体的至少两个壳例如可以相互可松脱或者不可松脱地连接。这两个壳例如可以螺纹连接、铆接、钎焊、熔焊、粘接。特别优选的是，支撑保持架的两壳无间隙地并且不可松脱地通过振动来焊接或者铆接。
支撑保持架尤其通过减振器在变速器壳体上支撑。在转矩传递中借助锥盘对产生的振动可以由此在CVT-变速器的内部已经被阻尼。构件的通过振动和/或噪声产生的负载可以由此避免或者至少降低。作为减振器例如可以使用橡胶弹性的元件、弹簧、例如板簧。
优选的是，设置有与第二锥盘对耦合的传动变速器、尤其差动变速器，其中，该传动变速器尤其布置在变速器壳体的内部和/或支撑保持架的内部并且优选与支撑保持架连接。传动变速器尤其通过输出轴与第二锥盘对耦合。由此，尤其可能的是，另一传动变速器、尤其差动变速器的支承力优选通过支撑保持架支撑并且外部的变速器壳体保持不承受主变速器负载。还形成紧凑的结构方式，从而CVT-变速器可以用于不同机动车的多种不同的驱动系。
特别优选的是，设置有用于测量由第一调节盘施加的轴向力的第一轴向力传感器和/或用于测量由第二调节盘施加的轴向力的第二轴向力传感器。轴向力传感器尤其可以为了驱动调节装置而集成到轴向轴承中，尤其螺纹传动器、尤其行星滚子丝杠传动器的丝杠轴向轴承中。通过各轴向力传感器，可以估计对应的锥盘对在缠绕器件上的压紧力。这简化了缠绕器件的预紧力的调节。还可以校准和补偿例如由于摩擦引起的、调节盘相对于对应盘的轴向错位。附加地或者替代地，可以设置有用于测量第一锥盘对的转速的第一转速传感器和/或用于测量第二锥盘对的转速的第二转速传感器。附加地或者替代地，可以设置有用于测量第一锥盘对的轴向位移的第一位移测量器和/或用于测量第二锥盘对的轴向位移的第二位移测量器。各锥盘对的轴向调节由此可以特别准确地并且优选冗余地检验和/或调节。各轴向力传感器特别优选具有压电元件，从而可以将施加在轴向力传感器上的力直接转换成相应的电信号。轴向力传感器由此可以构型得特别小。特别优选的是，轴向力传感器在这里集成到在调节盘侧的主轴向轴承中或者调节丝杠单元的轴向轴承中。借助于转速传感器和/或借助于位移测量器的测量优选感应式进行。
在一优选实施方式中设置，第一调节装置具有第一马达壳体，该第一马达壳体具有轴向延伸L1和径向延伸 D1，其中，1.0≤D1Zl1 ( 5.0、尤其1.3≤D1A1 ( 3.5、优选1.5 ( D1Zl1 ( 2.5并且特别优选D1Zl1=Z.0±0.3是适合的，和/或第二调节装置具有第二马达壳体，该第二马达壳体具有轴向延伸L2和径向延伸D2，其中，1.0 ( D2/L2 ( 5.0、尤其1.3≤D2/L2 ( 3.5、优选1.5≤D2/L2 ( 2.5，特别优选D2/L2=2.0±0.3是合适的。通过各调节装置具有大于轴向延伸的径向延伸，调节装置的马达壳体和各马达部件可以结构空间优化地、至少部分地在径向方向上在对应的锥盘对后面错开地设置。这使得CVT-变速器的结构紧凑、节约空间。马达壳体优选具有不同的尺寸并且具有不同马达功率的、分别大小不同地确定尺寸的马达。较大的马达例如可以具有大约IkW的马达功率。为了驱动调节装置，马达可以通过马达轴和齿轮级与螺纹传动器、尤其行星滚子丝杠传动器耦合。
优选设置，第一调节装置通过自锁的第一螺纹传动器、尤其第一行星滚子丝杠传动器，与第一调节盘耦合，其中，尤其第一螺纹传动器通过第一丝杠径向轴承优选在第一调节盘上支撑和/或第二调节装置通过自锁的第二螺纹传动器、尤其第二行星滚子丝杠传动器与第二调节盘耦合，其中，尤其第二螺纹传动器通过第二丝杠径向轴承优选在第二调节盘上支撑。各丝杠径向轴承可以在所配属的调节盘的轴向轴承环上支撑。通过对应的丝杠传动器，可以在相对较小的结构空间需求下在对应的调节装置和所配属的锥盘对之间实现充分的传动。通过优选在调节盘的主轴向轴承的轴承环上支撑的各丝杠径向轴承，螺纹传动器、尤其丝杠可以相对于负载下的径向变形而支撑。螺纹传动器由此可以成本低廉地制造，而不必提高摩擦。
尤其设置，第一对应盘通过构型为滚动轴承的第一对应盘轴向轴承支撑和/或第二对应盘通过构型为滚动轴承的第二对应盘轴向轴承支撑。附加地或者替代地，第一调节盘和/或第二调节盘通过尤其构型为滚动轴承的调节盘轴向轴承支撑。该滚动轴承可以特别简单地构造用于承接更高的轴向负载。由此，各锥盘对能够通过该滚动轴承在缠绕器件高的预紧和/或更高的、待传递的转矩时也充分地被支撑。优选的是，各对应盘轴向轴承与用于对应的对应盘的缠绕器件的对应盘工作面的变形脱耦。这种脱耦可以这样实施，其方式是，对应盘轴向轴承的指定给所配属的对应盘的轴向轴承滚道面在其背面上实施成暴露的。
特别优选的是，第一锥盘对实施成和第二锥盘对基本上是相同类型的。第一对应盘尤其可以实施成基本上与第二对应盘相同和/或第一调节盘尤其可以实施成基本上与第二调节盘相同。这使得能够应用多个相同的零件，由此可以实现更加成本低廉的制造。在需要的情况下，第一锥盘对和第二锥盘对可以仅在分别使用的轴方面不同并且优选在其它方面构型成相同的。附加地或者替代地，用于各调节盘和/或用于各对应盘的支承装置可以构型成相同的。特别优选的是，各支承装置将轴向轴承与径向轴承组合在一起。
第一调节盘尤其通过尤其构型为滚动轴承的第一调节盘轴向轴承支撑和/或第二调节盘通过尤其构型为滚动轴承的第二调节盘轴向轴承支撑。优选的是，各调节盘通过轴承环在对应的调节盘轴向轴承上支撑。该轴承环可以构造一用于对应的调节盘轴向轴承的滚道并且同时尤其在径向方向上加固对应的调节盘。
本发明还涉及一种用于机动车的驱动系，该驱动系与如上所述可以扩展和进一步构建的CVT-变速器连接。通过该CVT-变速器，驱动系在高的转矩范围上具有小的摩擦。
下面参考附图借助优选实施例示例性地阐明本发明，其中，以下所描述的特征既能够分别单个地也能够以组合的形式描述本发明的方面。附图示出:
图1CVT-变速器的示意性剖视图，
图2图1中的CVT-变速器的输入侧的锥盘对的示意性细节视图，
图3输入侧的第一锥盘对的一个替代实施方式的示意性细节视图和
图4图1中的CVT-变速器的示意性立体视图。
图1中示出的CVT-变速器10具有液密的变速器壳体12，该变速器壳体在所示实施例中由第一壳体壳14和第二壳体壳16组成,这些壳体壳相互螺纹连接。第一壳体壳14和/或第二壳体壳16可以由塑料材料制造。在变速器壳体12内，在输入侧设置有第一变化器18并且在输出侧设置有第二变化器20，这些变化器通过平环链22相互耦合。第二变化器20可以构型得类似于第一变化器18，其中，第一变化器18可以相对于第二变化器镜像地布置。第一变化器18具有输入轴24,该输入轴与第一锥盘对26连接。第一锥盘对26具有在轴向上相对于输入轴24不可运动地布置的第一对应盘28，借助于第一调节装置30，第一调节盘32能够被朝向该对应盘移动，以便将平环链22摩擦锁合地夹紧在第一对应盘28和第一调节盘32之间。相应地，第二变化器20具有输出轴34，该输出轴与第二锥盘对36连接。第二锥盘对36具有与输出轴34固定连接的第二对应盘38。第二锥盘对36还具有相对于第二对应盘38沿输出轴34可轴向运动的第二调节盘40，该第二调节盘能够借助于第二调节装置42运动，以便将平环链22夹紧在第二对应盘38和第二调节盘40之间。第一调节装置30和第二调节装置42可以相互独立地运行，从而使得通过各调节盘32，40相对于对应的对应盘28，38的不同轴向调节行程，平环链22内的预紧能够低磨损地匹配于待传递的转矩。为此，可以以润滑剂、尤其是油完全或者部分地充注尤其变速器壳体，从而尤其是平环链完全或者部分地在注入的润滑剂中穿过运动。
第一变化器18和第二变化器20为了消除所出现的轴向力和径向力而与支撑保持架44连接，该支撑保持架在所示实施例中由第一保持架壳46和第二保持架壳48组成。第一保持架壳46和第二保持架壳48可以在第一变化器18和第二变化器20安装在对应的持架壳46，48中之后焊接或者铆接。支撑保持架44在所示实施例中通过不同的减振器80、例如橡胶弹性的元件减振地在变速器壳体12上支撑。
如图2中所示，输入轴44可以通过径向轴承50在支撑保持架44上支撑。这种支撑可以间接地通过轴承环52实现，第一对应盘28的第一对应盘轴向轴承54以滚动轴承的形式也支撑在该轴承环上。相应地，第一调节盘可以通过构型为滚动轴承的第一调节盘轴向轴承56支撑在另一轴承环58上，该轴承环58加固用于第一调节盘32的锥盘颈60。为了第一调节盘32的运动，可以借助于第一调节装置30驱动第一小齿轮62，该小齿轮与第一齿轮64哨合。第一调节装置30通过第一马达轴74与小齿轮62连接。借助于第一齿轮64，第一行星滚子丝杠66 (PWG)可以被驱动，以轴向移动第一调节盘32。在所示实施例中，第一行星滚子丝杠66附加地通过第一丝杠径向轴承75在径向方向上支撑在另一轴承环58上，以避免第一行星滚子丝杠66在负载下的径向变形。第一行星滚子丝杠66可以在轴向方向上支撑在具有轴向力传感器68的第一丝杠轴向轴承68上，由此可以使得能够估计在轴向方向上由第一调节盘32施加的轴向力。附加地，可以借助于感应的第一位移测量器70测量第一调节盘32的调节位移。此外，可以借助于感应的第一转速传感器72与第一对应盘28共同作用来测量实际的转速。
如图3中所示，与CVT-变速器的图2中所示的实施方式相比，在第一小齿轮62和第一齿轮64之间设置有第一中间齿轮级76。第一中间齿轮级76可以通过第一中间轴承78支撑在支撑保持架44上。
如图4中所示，壳体保持架44可以具有多个空隙82，这些空隙简化了第一变化器18和第二变化器20的正确装配的检验。附加地，积聚的液体可以通过空隙82流出。支撑保持架44不需要构型成液密的。
参考标记列表
10 CVT-变速器
12变速器壳体
14第一壳体壳
16第二壳体壳
18第一变化器
20第二变化器
22平环链
24输入轴
26第一锥盘对
28第一对应盘
30第一调节装置
32第一调节盘
34输出轴
36第二锥盘对
38第二对应盘
40第二调节盘
42第二调节装置
44支撑保持架
46第一保持架壳
48第二保持架壳
50径向轴承
52轴承环
54第一对应盘轴向轴承
56第一调节盘轴向轴承
58另一轴承环
60第一锥盘颈
62第一小齿轮
64第一齿轮
66第一行星滚子丝杠
68第一轴向力传感器
69第一丝杠轴向轴承
70第一位移测量器
72第一转速传感器
74第一马达轴
75第一丝杠径向轴承
76第一中间齿轮级
78第一中间轴承
80减振器
82空隙
权利要求
1.CVT-变速器，用于转矩的基本上能够无级调节的传递，具有: 一输入侧的、具有能够在轴向方向上相对于第一对应盘(28 )运动的第一调节盘(32 )的第一锥盘对(26)， 一输出侧的、具有能够在轴向方向上相对于第二对应盘(38)运动的第二调节盘(40)的第二锥盘对(36)， 一被第一锥盘对(26)和第二锥盘对(36)接收的、用于将转矩从第一锥盘对(26)向第二锥盘对(36)传递的缠绕器件(22)， 一尤其电运行的、用于将该缠绕器件(22 )在第一对应盘(28 )和第一调节盘(32 )之间夹紧的第一调节装置(30)和 一尤其电运行的、用于将该缠绕器件(22)在第二对应盘(38)和第二调节盘(40)之间夹紧的第二调节装置(42)， 其中，用于改变所述缠绕器件(22)的预紧的第二调节装置(42)能够与所述第一调节装置(30)无关地被操作。
2.根据权利要求1的CVT-变速器，其特征在于，设置有一变速器壳体(12)，其中，该变速器壳体(12)包括所述缠绕器件(22)并且为了润滑和冷却该缠绕器件(22)至少部分地以润滑剂充注。
3.根据权利要求1或2的CVT-变速器，其特征在于，设置有一用于承接第一锥盘对(26)和/或第二锥盘对(36)的轴向力和/或径向力的支撑保持架(44)，其中，该支撑保持架(44)尤其设置在所述变速器壳体(12)的内部。
4.根据权利要求2或3的CVT-变速器，其特征在于，所述变速器壳体(12)和/或所述支撑保持架(44)构型成至少双壳的。
5.根据权利要求2至4中任一项的CVT-变速器，其特征在于，所述支撑保持架(44)通过一减振器(80)在所述变速器壳体(12)上支撑。
6.根据权利要求1至5中任一项的CVT-变速器，其特征在于，设置有一与所述第二锥盘对(36)耦合的传动变速器、尤其差动变速器，其中，该传动变速器尤其布置在变速器壳体(12)的内部和/或支撑保持架(44)的内部并且优选与该支撑保持架(44)连接。
7.根据权利要求1至6中任一项的CVT-变速器，其特征在于，设置有一用于测量由第一调节盘(32)施加的轴向力的第一轴向力传感器(68)和/或用于测量由第二调节盘(40)施加的轴向力的第二轴向力传感器。
8.根据权利要求1至7中任一项的CVT-变速器，其特征在于，所述第一调节装置(30)具有第一马达壳体，该第一马达壳体具有轴向延伸L1和径向延伸D1，其中，1.0 ( D1/L1 ( 5.0、尤其 1.3 ^ D1A1 ( 3.5、优选 1.5 ^ D1A1 ^ 2.5 并且特别优选 ^/1,=2.0±0.3是适合的，和/或第二调节装置(42)具有第二马达壳体，该第二马达壳体具有轴向延伸L2和径向延伸 D2，其中，1.0 ( D2/L2 ( 5.0、尤其 1.3 彡 D2/L2 ( 3.5、优选 1.5 彡 D2/L2 ( 2.5，特别优选D2/L2=2.0±0.3是合适的。
9.根据权利要求1至8中任一项的CVT-变速器，其特征在于，所述第一调节装置(30)通过自锁的第一螺纹传动器、尤其第一行星滚子丝杠传动器(66)，与第一调节盘(32)耦合，其中，尤其第一螺纹传动器(32)通过第一丝杠径向轴承(75)优选在第一调节盘(32)上支撑，和/或第二调节装置(42)通过自锁的第二螺纹传动器、尤其第二行星滚子丝杠传动器与第二调节盘(40)耦合，其中，尤其第二螺纹传动器通过第二丝杠径向轴承优选在第二调节盘(40)上支撑。
10.根据权利要求1至9中任一项的CVT-变速器，其特征在于，所述第一对应盘(28)通过构型为滚动轴承的第一对应盘轴向轴承(54)支撑和/或第二对应盘(38)通过构型为滚动轴承的 第二对应盘轴向轴承支撑。
全文摘要
本发明涉及一种CVT-变速器，用于转矩的基本上能够无级调节的传递，具有一输入侧的、具有能够在轴向方向上相对于第一对应盘运动的第一调节盘的第一锥盘对，一输出侧的、具有能够在轴向方向上相对于第二对应盘运动的第二调节盘的第二锥盘对，一被第一锥盘对和第二锥盘对接收的、用于将转矩从第一锥盘对向第二锥盘对传递的缠绕器件，一尤其电运行的、用于将该缠绕器件在第一对应盘和第一调节盘之间夹紧的第一调节装置和一尤其电运行的、用于将该缠绕器件在第二对应盘和第二调节盘之间夹紧的第二调节装置，其中，用于变化所述缠绕器件的预紧的第二调节装置能够与所述第一调节装置无关地被操作。由此，该CVT-变速器在大的转矩范围上具有小的摩擦。
文档编号F16H61/662GK103180642SQ201180050328
公开日2013年6月26日 申请日期2011年9月30日 优先权日2010年10月18日
发明者B·瓦尔特 申请人:舍弗勒技术股份两合公司