CN100507320C - 皮带式无级变速器 - Google Patents

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Abstract

皮带式无级变速器设有两个彼此隔开预定距离地平行布置的皮带轮轴(51，61)，设在每个皮带轮轴(51，61)上并能沿其轴向方向滑动的可移动带轮(53，63)，布置在每个皮带轮轴(51，61)上以便面对可移动带轮(53，63)的固定带轮(52，62)，在每个皮带轮轴(51，61)上彼此面对的固定带轮(52，62)和可移动带轮(53，63)一起形成它们之间的槽，和卷绕在所述槽上的皮带(80)。整体地提供可移动带轮(53)中的至少一个和充当用于移动带轮(53)的驱动源的马达(550)。

Description

皮带式无级变速器
技术领域
本发明涉及一种皮带式无级变速器，更具体地涉及一种设有使可移动带轮沿轴向方向滑动的可移动带轮滑动机构的皮带式无级变速器的改进。
背景技术
皮带式无级变速器(在下文中也简单地称为“皮带式CVT”)通常设有两个彼此平行布置的旋转轴，连接到旋转轴之一上的第一皮带轮与连接到旋转轴中的另一个上的第二皮带轮，以及卷绕在第一和第二皮带轮中的V形槽上的皮带。第一和第二皮带轮都具有固定到旋转轴(即第一轴和第二轴)的直立固定带轮和在旋转轴上沿轴向方向滑动的直立可移动带轮。V形槽由固定带轮的倾斜部和可移动带轮的面对固定带轮倾斜部的相应倾斜部形成。
在这种类型的皮带式CVT中，通过使可移动带轮沿旋转轴的轴向方向滑动来改变V形槽的宽度以便皮带与第一和第二皮带轮中每一个的接触半径连续改变，能连续改变传动比。即，由于第一皮带轮侧上的接触半径与第二皮带轮侧上的接触半径的比确定了皮带式CVT的传动比，所以通过控制第一和第二皮带轮的槽的宽度，该皮带式CVT能连续改变传动比。
在传统的皮带式CVT中，为了改变传动比，必须使可移动带轮沿旋转轴线的方向滑动，因此在皮带式CVT中提供一机构(可移动带轮滑动机构)以使第一皮带轮的可移动带轮滑动。例如，一个这种可移动带轮滑动机构用马达如电动机或液压马达的驱动力使可移动带轮滑动。例如JP(A)6-249310披露了一种正好具有这种可移动带轮滑动机构的皮带式无级变速器。
然而，JP(A)6-249310中的可移动带轮滑动机构具有马达和用于将驱动功率从马达传递到可移动带轮的多个齿轮，马达位于与可移动带轮隔开一个距离的地方，多个齿轮设置在马达和第一皮带轮之间。结果，必须为可移动带轮滑动机构安排空间，这增加了变速器的尺寸，而这并非所希望的。
发明内容
因而鉴于上述问题，本发明提供了一种皮带式无级变速器，通过使可移动带轮滑动机构和变速器制作得紧凑，其对传统技术加以改进。
因而，本发明第一方面涉及一种皮带式无级变速器，其设有两个彼此隔开预定距离地平行布置的皮带轮轴，每个皮带轮轴上的可移动带轮，可移动带轮能在皮带轮轴上沿轴向方向滑动，布置在每个皮带轮轴上以便面对每个皮带轮轴上的可移动带轮的固定带轮，在每个皮带轮轴上彼此面对的固定带轮和可移动带轮一起形成它们之间的槽，和卷绕在彼此面对的可移动带轮和固定带轮之间的槽上的皮带，其中整体地提供可移动带轮中的至少一个和充当用于移动带轮的驱动源的马达。
根据本发明第一方面，能以紧凑的方式设置马达和可移动带轮，从而能使用于使可移动带轮滑动的结构紧凑，这又能使变速器本身紧凑。
根据本发明第二方面，本发明第一方面的皮带式无级变速器还包括使马达与可移动带轮整体地旋转的整体旋转机构，和使马达与带轮相对于彼此沿轴向方向移动的相对移动机构。
根据本发明第二方面，可移动带轮仅仅在需要时(例如，在使可移动带轮沿轴向方向滑动时)相对于马达移动和在所有其它时间与马达整体地旋转。结果，除了实现由本发明第一方面显示的效果之外，能减小由马达和可移动带轮之间不必要的相对旋转和摩擦等等引起的损失。
根据本发明第三方面，在本发明第一或第二方面的皮带式无级变速器中，在马达与可移动带轮之间和直接在马达与可移动带轮上提供移动方向转变机构，其将沿旋转方向的力转变成沿轴向方向的力，其中所述沿旋转方向的力是来自马达的驱动力。
根据本发明第三方面，能在不使用一组齿轮的情况下将来自马达的驱动力传递到移动带轮。结果，除了实现由本发明第一和第二方面显示的效果之外，还能使可移动带轮滑动机构和变速器更加紧凑，和由于消除了那组齿轮的传动损失，所以能减小可移动带轮滑动机构的传动损失。
根据本发明第四方面，在本发明第一或第二方面的皮带式无级变速器中，马达设有与皮带轮轴成整体的内转子和通过相对于内转子旋转产生驱动力的外转子。并且，皮带轮轴设有使外转子相对于皮带轮轴旋转的轴承，和将沿外转子旋转方向的力转变成沿轴向方向的力的移动方向转变机构设在外转子与可移动带轮之间。
根据本发明第四方面，能在不使用一组齿轮的情况下通过移动方向转变机构将来自马达的驱动力传递到可移动带轮。结果，除了实现由本发明第一和第二方面显示的效果之外，还能使可移动带轮滑动机构和变速器更加紧凑，和由于消除了那组齿轮的传动损失，所以能减小可移动带轮滑动机构的传动损失。此外，皮带轮轴能通过轴承接收由马达推力引起的反作用力，和沿可移动带轮滑动方向的行程能限制外转子与皮带轮轴之间的相对旋转，因此能减小轴承处的损失。
根据本发明第五方面，在本发明第一、第二、第三或第四方面的皮带式无级变速器中，用液压将可移动带轮推向固定带轮的液压室沿轴向方向与马达串联设置。
根据本发明第五方面，能通过液压室中的液压将可移动带轮推向固定带轮。结果，除了实现由本发明第一、第二、第三或第四方面显示的效果之外，能减小马达的输出，这能使马达更紧凑，从而又使变速器本身更紧凑。
根据本发明第六方面，在本发明第五方面的皮带式无级变速器中，形成液压室的至少一个壁面由马达形成。
根据本发明第六方面，在形成液压室时能以紧凑的方式设置马达和可移动带轮。结果，除了实现由本发明第五方面显示的效果之外，还能使变速器本身更紧凑。
根据本发明第七方面，在本发明第六方面的皮带式无级变速器中，马达是液压马达，和马达中的油室与液压室横跨由马达形成的壁面地沿轴向方向彼此面对地布置。
根据本发明第七方面，能使马达中的油室和液压室之间的内压力抵消，结果，除了实现由本发明第六方面显示的效果之外，能使马达的壁面更薄，从而进一步减小马达重量。
并且，根据本发明第八方面，在本发明第七方面的皮带式无级变速器中，马达中的油室和液压室彼此相连。
根据本发明第八方面，液压流体能在马达中的油室和液压室之间来回流动，结果，除了实现由本发明第七方面显示的效果之外，能减小消耗的液压流体量，这又使油泵能是较小容积的。
此外，根据本发明第九方面，在本发明第一到第八方面中任一个的皮带式无级变速器中，皮带轮轴中的一个是第一侧皮带轮轴，皮带轮轴中的另一个是第二侧皮带轮轴，与马达整体提供的可移动带轮布置在第一侧皮带轮轴上，将可移动带轮推向固定带轮的多个推动机构设在第二侧皮带轮轴上的可移动带轮上。
根据本发明第九方面，在可移动带轮和固定带轮之间产生挤压力，结果，除了实现由本发明第一到第八方面中任一个显示的效果之外，还能防止皮带打滑。另外，如果例如在推动机构之间分摊该挤压力并通过液压操作那些推动机构中的至少一个，则能改进对挤压力的控制。
并且，根据本发明第十方面，在本发明第九方面的皮带式无级变速器中，推动机构中的至少一个是转矩凸轮。
根据本发明第十方面，当产生挤压力时，转矩凸轮相对于可移动带轮旋转，结果，除了实现由本发明第九方面显示的效果之外，能抑制固定带轮和可移动带轮之间的转矩。
并且，根据本发明第十一方面，在本发明第十方面的皮带式无级变速器中，使转矩凸轮平稳工作的吸收机构设在第二侧皮带轮轴上的固定带轮上或第二侧皮带轮轴上的可移动带轮上。
根据本发明第十一方面，除了实现由本发明第十方面显示的效果之外，能减小在传动比改变的过程中当转矩凸轮中的空隙被占据时(即当转矩凸轮在驱动和从动状态之间转换时)产生的冲击。
并且，根据本发明第十二方面，在本发明第十一方面的皮带式无级变速器中，根据传动比改变吸收程度的构件设在吸收机构中。
根据本发明第十二方面，除了实现由本发明第十一方面显示的效果之外，甚至在传动比不同时，也能根据那个传动比减小在传动比改变的过程中当转矩凸轮中的空隙被占据时(即当转矩凸轮在驱动和从动状态之间转换时)产生的冲击。
这样，根据本发明的皮带式无级变速器整体地提供马达和可移动带轮，这能使可移动带轮滑动机构更紧凑，从而又能使变速器本身更紧凑。
附图说明
通过参考附图阅读下面的优选实施例的说明，本发明的上述和/或其它目标、特征和优点将变得更加明显，其中用同样的附图标记代表同样的元件和其中：
图1是设有根据本发明第一示范实施例的皮带式无级变速器的动力传递装置的整体结构的结构图；
图2是表示第一皮带轮侧的结构的图，其中第一皮带轮侧具有根据本发明第一示范实施例的皮带式无级变速器中的液压马达；
图3是沿图2中的线X-X获得的液压马达的截面图；
图4是表示根据本发明第一示范实施例的皮带式无级变速器中的液压管路的结构的图；
图5A是表示根据第一示范实施例的传动比控制转换阀的操作的图，该图示出了当将液压供给到第一油室时的阀位置；
图5B是表示根据第一示范实施例的传动比控制转换阀的操作的图，该图示出了当将液压供给到第一油室和第二油室两者时的阀位置；
图5C是表示根据第一示范实施例的传动比控制转换阀的操作的图，该图示出了将液压供给到第二油室时的阀位置；
图6是表示根据本发明第一示范实施例的皮带式无级变速器的第二皮带轮侧的结构的图；
图7A是表示根据本发明第一示范实施例的转矩凸轮的图，该图示出了一种情况的例子，其中第二皮带轮的固定带轮和可移动带轮彼此分离；
图7B是表示根据本发明第一示范实施例的转矩凸轮的图，该图示出了一种情况的例子，其中第二皮带轮的固定带轮和可移动带轮彼此靠近；
图8是根据本发明第二示范实施例的皮带式无级变速器的第二皮带轮侧的结构的图；
图9是沿图8中的线Y-Y获得的吸收机构的截面图；和
图10是根据本发明第三示范实施例的皮带式无级变速器的第一皮带轮侧的结构的图。
具体实施方式
在下面的说明书和附图中，将根据示范实施例更详细地描述本发明。应该懂得，本发明不以任何方式局限于这些示范实施例。
将参考图1到7B描述根据本发明第一示范实施例的皮带式无级变速器。
首先，将参考图1描述设有根据本发明的皮带式无级变速器的动力传递装置的整体结构。
该动力传递装置包括内燃机10和布置在内燃机10输出侧上的驱动桥(transaxle)20。
参考图1，该驱动桥20从内燃机10的输出侧开始顺序包括装到内燃机10的驱动桥壳21、装到驱动桥壳21的驱动桥箱22、和装到驱动桥箱22的驱动桥盖23，它们全部都包围着驱动桥20。
首先，液力变矩器(推进单元)30容纳在驱动桥壳21中，该液力变矩器30增大来自内燃机10的转矩并将其传递到将在后面描述的皮带式无级变速器(在下文中也简单地称为“皮带式CVT”)1。液力变矩器30包括泵轮31、涡轮32、定子33、锁止离合器34和阻尼单元35等等。
另外，能绕与内燃机10的曲轴11相同的轴线旋转的输入轴38也设在驱动桥壳21中，涡轮32装到输入轴38的内燃机10侧上的端部，锁止离合器34也通过阻尼单元35装到与涡轮32相同的输入轴端部。
同时，液力变矩器30的前盖37结合到曲轴11的驱动桥20侧的端部，且泵轮31连接到该前盖37。
泵轮31布置成面对涡轮32，定子33在它们两者之间的内侧上。并且，连接到驱动桥壳21(或驱动桥箱22)的空心轴36通过单向离合器39结合到定子33，输入轴38布置在空心轴36内侧。
液压流体被供给到由上述前盖37和泵轮31等等形成的外壳(未示出)中。
下面将描述液力变矩器30的操作。
首先，来自内燃机10的转矩通过驱动盘12从曲轴11传递到前盖37，当阻尼单元35释放锁止离合器34时，传递到前盖37的转矩被传递到泵轮31，泵轮31和涡轮32之间的液压流体循环将该转矩传递到涡轮32，涡轮32又将其传递到输入轴38。
图1中所示油泵(液压泵)26设置在液力变矩器30和将在后面描述的前进-后退转换机构40之间，油泵26由转子27通过圆柱毂28连接到泵轮31。油泵26的主体(壳)29固定到驱动桥箱22侧，并且，毂28通过花键安装到空心轴103中。根据上述结构，来自内燃机10的动力通过泵轮31传递到转子27，从而使得能驱动油泵26。
其次，前进-后退转换机构40、皮带式CVT1和构成差速器单元的主减速器70容纳在驱动桥箱22和驱动桥盖23中。
首先，前进-后退转换机构40包括行星齿轮组41、前进离合器42和倒档制动器43，并将来自内燃机10的转矩传递到皮带式CVT1的第一皮带轮50，其中来自内燃机10的转矩被传递到液力变矩器30内的输入轴38，如下所述。
行星齿轮组41包括太阳齿轮44、多个(例如三个)小齿轮(行星小齿轮)45和齿圈46。
太阳齿轮44通过花键安装到联接件(未示出)，该联接件通过花键安装到第一轴(皮带轮轴)51，第一轴51是第一皮带轮50的旋转轴。根据该结构，传递到太阳齿轮44的转矩然后传递到第一轴51。
此外，小齿轮45布置在太阳齿轮44周围并与其啮合，小齿轮45支承在行星架48上以便能独立地和自由地围绕太阳齿轮44旋转，也可以作为整体和太阳齿轮一起旋转。该行星架48在外周缘部连接到倒档制动器43。
此外，齿圈46与支承在行星架48上的每个小齿轮45啮合，并通过前进离合器42连接到液力变矩器30内的输入轴38。
供给到输入轴38空心部的液压流体控制前进离合器42接合和分离，制动活塞(未示出)用于该接合/分离控制。在向前行驶期间，前进离合器42接合，倒档制动器43分离。在后退行驶期间，前进离合器42分离，倒档制动器43接合。
下面将描述皮带式无级变速器1的总体结构。该皮带式CVT1包括第一轴(皮带轮轴)51和第二轴(皮带轮轴)61，第一轴51布置成与输入轴38同心，第二轴61布置成与第一轴51平行且与第一轴51隔开一个预定距离。该第一轴51由图1中所示的轴承81和82可旋转地支承，第二轴61由图1中所示的轴承83和84可旋转地支承。
首先，图1中所示的第一皮带轮50设在第一轴51上，该第一皮带轮50包括固定带轮52和可移动带轮53，固定带轮52整体地布置在第一轴51的外周上，可移动带轮53能沿第一轴51的轴向方向滑动。
该可移动带轮53通过图2中所示的花键54花键安装到第一轴51，并且，V形槽80a形成于固定带轮52和可移动带轮53的相对表面之间。
此外，可移动带轮滑动机构55设在第一轴51上，该可移动带轮滑动机构55通过使可移动带轮53沿第一轴51的轴向方向滑动，使可移动带轮53移动接近或远离固定带轮52。现在将更详细地描述根据第一示范实施例的可移动带轮滑动机构55。
如图2中所示，可移动带轮滑动机构55设有液压马达550和移动方向转变机构551，液压马达550是用于使可移动带轮53沿第一轴51的轴向方向滑动的驱动源，移动方向转变机构551将液压马达550的驱动力(即沿旋转方向的驱动力)转变成沿可移动带轮53滑动方向的力。
首先，用一种马达作为根据本发明第一示范实施例的液压马达550，该马达用外转子的旋转作为驱动力，其中外转子的旋转由外转子和内转子之间的相对旋转产生。例如，如图3中所示，使用所谓的叶片式油马达，叶片式油马达包括外转子550a和作为内转子的叶片(轮叶)550b和550b。叶片式油马达用供给到第一油室550c和550c(或第二油室550d和550d)的液压流体使外转子550a旋转，第一油室550c和550c(或第二油室550d和550d)形成于外转子550a和内转子550b与550b之间。在第一示范实施例中的叶片550b和550b与第一轴51整体地形成。
外转子550a与第一轴51同心地布置在可移动带轮53中的处于与槽80a相对侧上的空心部中，通过图2中所示的能随着第一轴51一起旋转的轴承51a，外转子550a能绕其旋转轴线相对于第一轴51旋转。
如图2中所示，外转子550a的外周部装到可移动带轮53中的空心部的内壁面。例如，用所谓的移动丝杠如多螺纹丝杠或滑动丝杠作为第一示范实施例中的移动方向转变机构551，其中所谓的移动丝杠将外转子550a的旋转力转变成沿外转子550a轴向方向的力。结果，能用较小的转矩量产生大推力以便能减小液压马达550的输出(转矩)，结果，能通过减小液压来改进效率，和使液压马达550更紧凑。
此外，移动方向转变机构551使外转子550a与可移动带轮53沿第一轴51的旋转方向一起(即，整体地)旋转，因而，移动方向转变机构551也充当使液压马达550与可移动带轮53整体旋转的整体旋转机构。
另外，轴承51a和移动方向转变机构551一起形成相对移动机构，其使可移动带轮53和液压马达550之间的相对移动成为可能。例如，当外转子550a旋转时，该旋转力(转矩)通过移动方向转变机构551变成用于使可移动带轮53滑动的液压马达550的推力。该推力引起的反作用力施加于轴承51a上，但由于轴承51a固定到第一轴51，所以外转子550a根本不会沿反作用力的方向移动，结果，可移动带轮53相对于液压马达550移动并更靠近固定带轮52。这样，当外转子550a旋转时，可移动带轮53能沿第一轴51的轴向方向滑动。
并且，由于轴承51a固定到第一轴51，所以第一轴51能通过轴承51a承受由液压马达550的推力引起的反作用力。此外，外转子550a和第一轴51之间的相对旋转受可移动带轮53的滑动方向上的行程的限制。因而，在第一示范实施例中，反作用力不会作用在静态***如驱动桥箱22和驱动桥盖23上，且轴承51a几乎根本不旋转，因此能减小轴承51a处的损失。
如上所述，与第一轴51整体地提供液压马达550的叶片550b和550b，因而，如果液压马达550没有旋转，则液压马达550的外转子550a以与第一轴51相同的速度旋转；如果外转子550a和叶片550b与550b之间有相对旋转，则液压马达550的外转子550a以与第一轴51不同的速度旋转。
此外，如图3中所示，在第一轴51(或叶片550b与550b)中提供流体通道51b和51c，流体通道51b与第一油室550c和550c相连并将液压流体供给到第一油室550c和550c或使液压流体从第一油室550c和550c排出。相似地，流体通道51c与第二油室550d和550d相连，并将液压流体供给到第二油室550d和550d或将液压流体从第二油室550d和550d排出。
如图4中所示，这些流体通道51b和51c与传动比控制转换阀56相连。如图4中所示，液压流体通过油箱OT、油泵(O/P)OP、流体通道59b、调节阀59、流体通道58a、挤压力调节阀58和流体通道56a供给到该传动比控制转换阀56。
通过转换阀的位置，该阀中形成有多个流体通道，传动比控制转换阀56转换被供给液压流体的油室(第一油室550c和550c或第二油室550d和550d)。通过调节布置在缸体中的弹簧的推斥力和供给到那个缸体的流体如空气或液压流体的压力之间的差来进行该转换，流体的压力由将在后面描述的电控单元(ECU)控制。
当将传动比控制转换阀56中的阀转换到允许将液压流体供给到第一油室550c和550c的位置时，如图5A中所示，则液压马达550沿正常方向旋转。相反，当将传动比控制转换阀56中的阀转换到允许将液压流体供给到第二油室550d和550d的位置时，如图5B中所示，则液压马达550沿反向方向旋转。
并且，当将传动比控制转换阀56中的阀转换到允许将同样压力的液压流体既供给到第一油室550c和550c又供给到第二油室550d和550d的位置时，如图5C中所示，则液压马达550完全停止旋转，因而，在传动比固定时也能使用传动比控制转换阀56。
这样，根据第一示范实施例，液压马达550和可移动带轮53整体地布置在第一轴51上，这能使它们以紧凑的方式设置，从而使得使可移动带轮53滑动的可移动带轮滑动机构55紧凑，使可移动带轮滑动机构55紧凑又能使皮带式CVT1本身紧凑。此外，使用液压马达550如上述叶片式油马达和提供也在上面描述的移动方向转变机构551消除了对那组将驱动力从马达传递到可移动带轮53的齿轮的需要，这能使可移动带轮滑动机构55和皮带式CVT1更加紧凑。
此外，由于用移动方向转变机构551使可移动带轮53滑动，如上所述，所以没有如现有技术中那样的由那组齿轮产生的传动损失，因此能减小可移动带轮滑动机构55的传动损失。
此外，在第一示范实施例中将推动机构设在第一轴51上，该推动机构将可移动带轮53推向固定带轮52，从而在固定带轮52和可移动带轮53之间产生沿轴向方向的挤压力。
推动机构包括图4中所示的形成于液压马达550(外转子550a)和可移动带轮53之间的液压室57、图4中所示的例如形成于第一轴51中的流体通道51d和图4中所示的与流体通道51d相连的挤压力调节阀58，流体通道51d与液压室57相连。
这样，在第一示范实施例中，液压马达550(外转子550a)形成液压室57的一部分，这能使推动机构变得更小，从而有助于使皮带式CVT1更紧凑。
通过将来自挤压力调节阀58的液压供给到液压室57，推动机构产生固定带轮52和可移动带轮53之间的挤压力，其中来自挤压力调节阀58的液压是由ECU调节的液压流体供给压力。该挤压力防止后面描述的皮带80打滑。并且，沿第一轴51的轴向方向与液压马达550(外转子550a)串联提供液压室57，所以液压室57中的液压能将可移动带轮53推向固定带轮52，结果，能减小液压马达550的输出，这能使液压马达550更小，从而又使得皮带式CVT1更紧凑。
这里，挤压力调节阀58通过图4中所示的流体通道56a与上述传动比控制转换阀56相连，来自挤压力调节阀58的液压通过传动比控制转换阀56供给到液压马达550内的第一油室550c和550c与第二油室550d和550d。
并且，因为液压室57和液压马达550内的第一与第二油室550c和550d布置成沿第一轴51的轴向方向彼此面对且这些油室中的压力相同，所以液压室57和第一与第二油室550c和550d之间的内压力抵消，因而，能将在液压室57和第一与第二油室550c和550d之间的液压马达550(外转子550a)的壁面制造得很薄，从而减小重量。
此外，液压室57和液压马达550的第一与第二油室550c和550d通过流体通道51d、流体通道56a、传动比控制转换阀56、流体通道51b和流体通道51c相连，因而，液压流体能在液压室57和第一与第二油室550c和550d之间来回流动，当有突然降档时，这是特别有用的。即，能将稍后描述的从液压室57排出的液压流体供给到第二油室550d和550d，这改进了传动比改变过程中的响应。此外，能使液压流体来回流动，这减小了供给自油泵OP的液压流体的消耗量，这又能使油泵OP制造得更小。
其次，图1中所示的第二皮带轮60装在第二轴61上，该第二皮带轮60包括整体地装到第二轴61的外周的固定带轮62和能沿第二轴61的轴向方向滑动的可移动带轮63。该可移动带轮63通过图6中所示的花键64花键安装到第二轴61，并且，V形槽80b形成于固定带轮62和可移动带轮63的相对表面之间。
此外，推动机构设在第二轴61上，该推动机构将可移动带轮63推向固定带轮62，从而在固定带轮62和可移动带轮63之间产生沿轴向方向的挤压力。在该第一示范实施例中提供两种类型的推动机构：转矩凸轮65和液压室66。
首先，如图6、7A和7B中所示，例如，根据该第一示范实施例的转矩凸轮65包括峰-谷形的第一接合部65a、转矩凸轮主体65c和多个球形件65d，第一接合部65a环形地设置在可移动带轮63周围，转矩凸轮主体65c具有面对第一接合部65a的峰-谷形第二接合部65b，球形件65d布置在第一和第二接合部65a和65b之间。
固定到第二轴61的图6中所示的轴承61a和布置在转矩凸轮主体65c与第二轴61之间的轴承61b使得转矩凸轮主体65c能相对于第二轴61和可移动带轮63绕其旋转轴线旋转。
因此，例如即使可移动带轮63移动得较靠近固定带轮62(换句话说，即使第一接合部65a移动离开第二接合部65b)，转矩凸轮主体65c和随着第二轴61一起旋转的可移动带轮63之间的相对旋转也会将转矩凸轮65从图7A中所示的状态改变成图7B中所示的状态，这使得在第一接合部65a、第二接合部65b和球形件65d之间产生表面压力，因此，第二接合部65b和球形件65d推动第一接合部65a，从而在固定带轮62和可移动带轮63之间产生挤压力，使得能防止皮带80打滑。
此外，由于转矩凸轮主体65c和可移动带轮63相对于彼此旋转，所以即使转矩凸轮主体65c朝着可移动带轮63产生推力，可移动带轮63和固定带轮62也不会彼此扭转，结果，能提高皮带80的耐用性和能增大传动比的范围，这又能将第一皮带轮50和第二皮带轮60的相对位置保持在它们各自的初始安置位置，这也有助于提高耐用性。
第二轴61能通过轴承61a承受由抵抗转矩凸轮65推力的表面压力引起的压力，这样，压力不会作用在静态***上，且轴承61a几乎根本不旋转，因此能减小轴承61a处的损失，就象第一皮带轮50的情况那样。
此外，转矩凸轮65的工作区域(即，第一和第二接合部65a与65b以及球形件65d)布置在可移动带轮63的外径侧上，这减小了第一接合部65a、第二接合部65b和球形件65d之间的表面压力。
在第一示范实施例中的液压室66由可移动带轮63的处于与槽80b相对侧上的空心部和一圆柱形元件67形成，圆柱形元件67形成在第二轴61上且与第二轴61同心。
该液压室66在可移动带轮63的内径侧上，因此能使其容积小，因而，能减小在突然换档等等的过程中进入液压室66中的液压流体的体积流量。
液压室66例如与图4中所示的形成于第二轴61中的流体通道61c相连，且还通过与流体通道61c相连的流体通道51d与挤压力调节阀58相连。
这样，通过将来自挤压力调节阀58的液压供给到液压室66从而在固定带轮62和可移动带轮63之间产生挤压力，由液压室66、流体通道61c和挤压力调节阀58形成的第二皮带轮60的推动机构防止了皮带80打滑，其中来自挤压力调节阀58的液压是由ECU调节的液压流体供给压力。
并且，即使存在如在传动比改变过程中(当第二皮带轮60中的可移动带轮63被驱动或停止时)可能出现的转矩扰动以致不能获得来自转矩凸轮65的推力，由液压室66等等形成的推动机构也仍能产生所需的挤压力，其中所述推动机构通过与转矩凸轮65无关的液压操作。结果，能更可靠地防止皮带80打滑，这又能提高可靠性和操纵性。
在第一示范实施例中的液压室66中设有弹性件68，例如螺旋弹簧，该弹性件68的一端固定到可移动带轮63中的空心部的壁面，而另一端固定到圆柱形元件67。
在第一示范实施例中，转矩凸轮65设定有凸轮角(例如，非线性凸轮)，以便来自转矩凸轮65的推力小于必需的推力，和由推动机构和/或弹性件68补偿两者之间的差，推动机构由液压室66等等形成。结果，皮带80不会受到比所需更大的力挤压，从而提高其耐用性，这减小了皮带80处的损失和提高了动力传递效率。
此外，也能让由液压室66等等形成的推动机构和/或弹性件68承受与内燃机10不被驱动时转矩相应的推力，这么做抑制了在转矩凸轮65工作时出现的可移动带轮63的移动(即，换档)，从而能使传动比保持不变，还能将皮带挤压力保持在必需值。
此外，第二皮带轮60侧上的推动机构不必局限于在本示范实施例中所述的两种类型，而也可以是一种类型或三种或更多类型。优选地，提供至少两种类型的推动机构以增加对固定带轮62和可移动带轮63之间的挤压力的控制，即，通过在推动机构之间分摊挤压力和让那些推动机构中的至少一个(在第一示范实施例中是液压室66)通过液压操作，能提高对挤压力的控制。
其次，反转传动小齿轮92固定到第二轴61的内燃机10侧，其中第二轴61的轴承87和88布置在反转传动小齿轮92的两侧上。
具有平行于第二轴61的中间轴91的动力传递路径90设在反转传动小齿轮92和将在后面说明的主减速器70之间。该中间轴91由轴承85和86可旋转地支承并包括与反转传动小齿轮92啮合的反转从动齿轮93和最终传动小齿轮94。
驻车档齿轮(parking gear)102布置在第二轴61上的第二皮带轮60和驱动桥盖23之间。
在该皮带式CVT1中，皮带80卷绕在第一皮带轮50和第二皮带轮60的V形槽80a和80b上。该皮带80是由多个金属件和多个钢环构成的环形带，其将从内燃机10传递到第一皮带轮50的转矩从第一皮带轮50传递到第二皮带轮60。
下面将描述主减速器70，该主减速器70包括空心的差速器箱71、小齿轮轴72、小齿轮73和74以及半轴齿轮75和76。
差速器箱71由轴承77和78可旋转地支承，与最终传动小齿轮94啮合的齿圈79设置在差速器箱71的外周上。
小齿轮73和74固定到小齿轮轴72，小齿轮轴72装在差速器箱71的空心部中。
并且，半轴齿轮75和76都固定到装有车轮100的驱动轴(在本实例中是前驱动轴)。
在如上述构成的驱动桥箱22的内部，存储在驱动桥箱22底部(油底壳)中的润滑油被旋转的齿圈79带起并被传递和分散到各个齿轮94、93和92的啮合表面，结果，润滑油润滑主减速器70中的各个构件(例如，各个轴101、91、61和各个轴承83到88等等)。通过在被踢起并击中驱动桥箱22的内壁面之后滴落到第一轴51等等上面，润滑油还对第一轴51等等进行润滑。
以皮带式CVT1开始的各个构件由未示出的电控单元(ECU)基于各个传感器提供的信息进行控制。用于执行皮带式CVT1的换档控制的数据预先存储在ECU中，所述数据例如是用来基于例如加速踏板开度量和车速等信息、响应行驶情况控制皮带式CVT1传动比的数据。现在将详细描述可移动带轮滑动机构55和推动机构(即，转矩凸轮65和液压室66)在传动比控制过程中的操作。
首先描述为了加速而减小传动比的情况。在这种情况下，ECU控制调节阀59、挤压力调节阀58和传动比控制转换阀56以将液压流体供给到第一油室550c和550c中，以便移动可移动带轮53使其更靠近固定带轮52，以便使得在第一皮带轮50上的皮带80的卷绕半径与所需传动比相应。
在这种情况下，ECU通过控制传动比控制转换阀56中的工作流体的压力来如图5A中所示地调节阀位置，结果，液压流体供给到第一油室550c和550c，同时被从第二油室550d和550d中排出，所以液压马达550的外转子550a相对于第一轴51旋转。
由于液压马达550的这个旋转，第一皮带轮50的可移动带轮53通过动力传递部分551移动得更靠近固定带轮52，同时第二皮带轮60的可移动带轮63移动离开固定带轮62，从而减小传动比。
此刻，第二皮带轮60的可移动带轮63与固定带轮62、第二轴61和轴承61a一起旋转，引起可移动带轮63和转矩凸轮主体65c之间的相对旋转，所以转矩凸轮65例如从图7B中所示的分离状态变成图7A中所示的接近状态，结果，在固定带轮52和可移动带轮53之间产生挤压力，从而防止皮带80打滑。
并且，在可移动带轮53和63滑动时，当液压流体通过流体通道61c从第二皮带轮60的液压室66中排出时，液压流体通过流体通道51d供给到第一皮带轮50的液压室57。通过将液压流体供给到第一皮带轮50中的液压室57，沿滑动方向推动可移动带轮53，该推压力帮助由液压马达550引起的可移动带轮53的滑动力。从而，因为即使当液压马达550是低输出马达时可移动带轮53也能充分地滑动，所以能使用具有减小的输出的小液压马达550。
如图4中所示，流体通道51d和流体通道61c彼此相连，因此能将从第二皮带轮60中的液压室66排出的液压流体供给到第一皮带轮50中的液压室57。此外，从液压室66排出的液压流体还能通过传动比控制转换阀56供给到第一油室550c和550c。以这种方式使排出的液压流体循环并将其送到其它油室减小了液压流体消耗量，从而能使油泵OP紧凑。
如上所述，在结束上述传动比改变之后，ECT如图5B中所示地调节传动比控制转换阀56的阀位置，以便将相同的液压从挤压力调节阀58应用于第一油室550c和550c与第二油室550d和550d。因此，液压马达550停止相对于第一轴51旋转并开始与第一轴51和可移动带轮53一起旋转。因而，在液压马达550和第一轴51、可移动带轮53之间的旋转不再有差别，所以能减小由它们之间不必要的相对旋转和摩擦等等引起的损失。
这里，来自挤压力调节阀58的液压既应用于第一皮带轮50中的液压室57也应用于第二皮带轮60中的液压室66，结果，在第一皮带轮50中的固定带轮52和可移动带轮53之间产生挤压力，并在第二皮带轮60中的固定带轮62和可移动带轮63之间产生挤压力，从而防止皮带80打滑。
下面将描述为了减速而增加传动比的情况。在这种情况下，ECU控制调节阀59、挤压力调节阀58和传动比控制转换阀56以将液压流体供给到第二油室550d和550d，以便使可移动带轮53移动离开固定带轮52，以便使得第一皮带轮50上的皮带80的卷绕半径与所需传动比相应。
在这种情况下，ECU通过控制传动比控制转换阀56中的工作流体的压力来如图5C中所示地调节阀位置，结果，液压流体当从第一油室550c和550c中排出时，被供给到第二油室550d和550d，所以液压马达550的外转子550a相对于第一轴51旋转。
由于液压马达550的这个旋转，当第二皮带轮60的可移动带轮63移动得更靠近固定带轮62时，第一皮带轮50的可移动带轮53通过动力传递部分551移动离开固定带轮52，从而增加传动比。
此刻，第二皮带轮60的可移动带轮63与固定带轮62、第二轴61和轴承61a一起旋转，引起可移动带轮63和转矩凸轮主体65c之间的相对旋转，所以转矩凸轮65例如从图7A中所示的接近状态变成图7B中所示的分离状态。结果，在固定带轮52和可移动带轮53之间产生挤压力，从而防止皮带80打滑。
并且，第一皮带轮50的液压室57中的液压流体通过流体通道51d排出并通过流体通道61c供给到第二皮带轮60的液压室66。在这种情况下，从第一皮带轮50的液压室57排出的液压流体被供给到第二皮带轮60的液压室66和第一皮带轮50的第二油室550d和550d。这不仅对于减小油泵OP的容积是有用的，如上所述，而且特别对于提高对传动比改变的响应是有用的，这是因为对于突然降档，能将液压室57中的液压流体供给到第二油室550d和550d并能立即使液压马达550旋转。
在传动比改变之后的操作就象增加传动比时的操作那样。
如上所述，根据第一示范实施例的皮带式CVT1能使变速器更紧凑以及能减少由各个构件的旋转引起的传动损失。
现在参考图8和9描述根据本发明第二示范实施例的皮带式无级变速器。
除了图8和9中所示的吸收机构69设在第一示范实施例的皮带式CVT1的第二皮带轮60上之外，根据第二示范实施例的皮带式CVT1与第一示范实施例中的皮带式CVT1相同。
该吸收机构69包括布置在圆柱形元件67上的环形外壳691和竖立地设在转矩凸轮主体65c上的两个板元件692。外壳691具有两个其内填充有粘性流体(如液压流体)的空心部691a，并与圆柱形元件67一起旋转。每个板元件692都具有在表面内形成的通孔(孔口)692a，并与转矩凸轮主体65c一起旋转。
两个板元件692分别布置在两个空心部691a中，且当外壳691和板元件692相对于彼此旋转时，板元件692在空心部691a内旋转。在空心部691a的内壁面和每个板元件692的端部之间具有间隙。
因此，在传动比改变过程中操作转矩凸轮65使得板元件692在空心部691a内移动。那时，流过孔口692a和间隙的粘性流体产生阻力以使得转矩凸轮主体65c和可移动带轮63之间的相对运动平稳。结果，能减小在传动比改变的过程中当转矩凸轮65中的空隙被占据时(即，当转矩凸轮65在驱动和从动状态之间转换时)产生的冲击。
阻力的程度由板元件692的端部和空心部691a之间的间隙以及孔口692a的直径调节。
并且，能使吸收机构69的图9中所示的空心部691a的中间部分比空心部691a的两个端部宽，以使得能依据传动比改变吸收的程度。即，空心部691a的宽度可以沿圆周方向改变，以使得当板元件692位于空心部691a的中间部分时，板元件692的端部和空心部691a的内壁面之间的间隙较宽，当板元件692接近空心部691a的侧端部分时，板元件692的端部和空心部691a的内壁面之间的间隙较小。
结果，当板元件692位于空心部691a的中间部分时，板元件692的移动速度增加，当板元件692接近空心部691a的端部时，板元件692的移动速度减小。因此，吸收的程度(吸收功率)按照传动比变化，所以能减小在转矩凸轮65中的空隙被占据时产生的冲击。例如，这样设定间隙以使得在降档的过程中有大量吸收能力，改善了驾驶性。
由于用花键64将可移动带轮63装在第二轴61上，所以可移动带轮63和固定带轮62沿同样的方向和以同样的速度旋转。这里，吸收机构69不局限于设在可移动带轮63和转矩凸轮65之间，如在该第二示范实施例中描述的那样，而是也可以设在固定带轮62侧上。在这种情况下可以这样构造吸收机构69，即将与转矩凸轮主体65c一起旋转的旋转件(未示出)设在固定带轮62的与槽80b相对的侧部上，将板元件692装在该旋转件上，将外壳691装在固定带轮62上。例如，该旋转件可以与转矩凸轮65无关，或可以是转矩凸轮主体65c的延伸部分。
下面，将参考图10描述根据本发明第三示范实施例的皮带式无级变速器。
除了将第一和第二示范实施例中的可移动带轮滑动机构55的液压马达550改变成图10中所示的电动机552之外，根据第三示范实施例的皮带式CVT1与第一和第二示范实施例中的皮带式CVT1相同。
电动机552布置在可移动带轮53的与槽80a相对的侧部上的空心部中并与第一轴51同心。通过将电力供给到经由逆变器553与电池554相连的三相交流电刷552a，电动机552使外转子552b通过轴承552c相对于第一轴51旋转。这里，通过用ECU控制供给到三相交流电刷552a的电力使电动机552在正常旋转和反向旋转之间转换。
并且，与第一和第二示范实施例中相同的移动方向转变机构551设在外转子552b的外周部和可移动带轮53的空心部的内壁面之间，结果，通过驱动电动机552能使可移动带轮53沿第一轴51的轴向方向滑动。
这样，用第三实施例中的结构和布置的电动机552能使皮带式CVT1更紧凑并能减小传动损失，就象第一和第二示范实施例所作的那样。
虽然在图中未示出，但在第三示范实施例中，液压室57也可以设在电动机552和可移动带轮53之间，就象第一和第二示范实施例中那样。
上述第一到第三示范实施例阐明了多个例子，其中马达(液压马达550或电动机552)与可移动带轮53整体地设在第一皮带轮50侧上，但本发明决不局限于此。例如，马达也可以与可移动带轮63整体地设在第二皮带轮60侧上，或一个马达可以与可移动带轮53整体地设在第一皮带轮50上，而另一个马达与可移动带轮63整体地设在第二皮带轮60上。
因此，根据本发明的皮带式无级变速器特别适合减小用马达使可移动带轮滑动的可移动带轮滑动机构的尺寸，和变速器本身的尺寸。
尽管已经参考其示范实施例对本发明进行了描述，但应该懂得，本发明不局限于示范实施例或构造，相反，本发明是用来覆盖各个变型和等价装置。另外，尽管在示范性的各个组合和构形中示出了示范实施例的各个元件，但包括更多、更少或仅仅一个元件的其它组合和构形也在本发明的精神和范围内。

Claims (14)

1.一种皮带式无级变速器，其设有两个彼此隔开预定距离地平行布置的皮带轮轴(51，61)、每个皮带轮轴上的可移动带轮(53，63)、每个皮带轮轴(51，61)上的固定带轮(52，62)和皮带(80)，所述可移动带轮(53，63)能在所述皮带轮轴(51，61)上沿轴向方向滑动，该固定带轮(52，62)布置为面对每个皮带轮轴(51，61)上的可移动带轮(53，63)，在每个皮带轮轴(51，61)上彼此面对的所述固定带轮(52，62)和可移动带轮(53，63)一起形成它们之间的槽，该皮带(80)卷绕在彼此面对的所述可移动带轮(53，63)和固定带轮(52，62)之间的所述槽上，其特征在于
整体地提供所述可移动带轮中的至少一个(53)和充当用于所述可移动带轮(53)的驱动源的马达(550)，所述马达(550)可沿正向和反向方向旋转以驱动所述可移动带轮(53)。
2.如权利要求1所述的皮带式无级变速器，还包括能用作整体旋转机构(551，51a)和相对移动机构(551，51a)的机构，所述整体旋转机构(551，51a)使所述马达(550)与所述可移动带轮整体地旋转，所述相对移动机构(551，51a)使所述马达(550)与所述可移动带轮(53)相对于彼此沿轴向方向移动。
3.如权利要求1所述的皮带式无级变速器，其中在所述马达(550)与可移动带轮(53)之间并直接在所述马达(550)与可移动带轮(53)上提供移动方向转变机构(551)，其将沿旋转方向的力转变成沿轴向方向的力，其中所述沿旋转方向的力是来自所述马达(550)的驱动力。
4.如权利要求3所述的皮带式无级变速器，其中所述移动方向转变机构(551)包括移动丝杠部。
5.如权利要求1所述的皮带式无级变速器，其中所述马达(550)设有与所述皮带轮轴(51)成整体的内转子(550b)和通过相对于所述内转子(550b)旋转产生驱动力的外转子(550a)；所述皮带轮轴(51)设有使所述外转子(550a)相对于皮带轮轴(51)旋转的轴承(51a)；并且将沿所述外转子(550a)的旋转方向的力转变成沿轴向方向的力的移动方向转变机构(551)设在所述外转子(550a)与可移动带轮(53)之间。
6.如权利要求5所述的皮带式无级变速器，其中所述移动方向转变机构(551)包括设在所述外转子(550a)和可移动带轮(53)之间的花键部。
7.如权利要求1到6中任一个所述的皮带式无级变速器，其中使用液压将所述可移动带轮(53)推向所述固定带轮(52)的液压室(57)沿轴向方向与所述马达(550)串联设置。
8.如权利要求7所述的皮带式无级变速器，其中形成所述液压室(57)的至少一个壁面由所述马达(550)形成。
9.如权利要求8所述的皮带式无级变速器，其中所述马达(550)是液压马达，并且所述马达(550)中的油室(550d)与所述液压室(57)横跨由所述马达(550)形成的壁面、沿轴向方向彼此面对地布置。
10.如权利要求9所述的皮带式无级变速器，其中所述马达(550)中的油室(550d)和所述液压室(57)彼此相连。
11.如权利要求1到6中任一个所述的皮带式无级变速器，其中所述皮带轮轴(51，61)中的一个是第一侧皮带轮轴(51)并且所述皮带轮轴中的另一个是第二侧皮带轮轴(61)，与所述马达(550)整体地提供的可移动带轮(53)布置在所述第一侧皮带轮轴(51)上，并且将所述可移动带轮(63)推向所述固定带轮(62)的多个推动机构(65，66，68)设在所述第二侧皮带轮轴(61)上的可移动带轮(63)上。
12.如权利要求11所述的皮带式无级变速器，其中所述推动机构(65，66，68)中的至少一个是转矩凸轮(65)。
13.如权利要求12所述的皮带式无级变速器，其中使所述转矩凸轮(65)平稳工作的吸收机构(69)设在所述第二侧皮带轮轴(61)上的固定带轮(62)上或所述第二侧皮带轮轴(61)上的可移动带轮(63)上。
14.如权利要求13所述的皮带式无级变速器，其中根据传动比改变吸收程度的构件(691a)设在所述吸收机构(69)中。
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