CN101349338A - 喇叭口形的连续可变的传动装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种喇叭口形的连续可变的传动装置。滚筒侧凹槽与圆盘侧凹槽19、19相对，以便在该动力滚筒的外周表面和沿着轴向的圆盘16的一侧表面17之间的滚动接触区中在其之间具有角度，而不管喇叭口形的连续可变的传动装置的传动齿轮比。因此，圆盘侧凹槽19、19被形成为当从相对于沿着轴向的一侧表面17的法向观察时，相对于该圆盘16的圆周方向具有角度。同时，动力滚筒侧凹槽形成为绕该动力滚筒的中心轴的同心的形状(或螺旋形状)。结果，不管传动齿轮比如何，能够防止在滚动接触区的接触面积的减少。

Description

喇叭口形的连续可变的传动装置

技术领域

本发明涉及喇叭口形(toroidal)的连续可变的传动装置的改进，该喇叭口形的连续可变的传动装置用作构成用于车辆的自动变速装置的变速单元，或用作用于调节诸如泵的各种工业机器的运行速度的传动装置。具体说，本发明提供一种结构，其中多个凹槽(concave groove)(精细槽)既形成在动力滚筒(power roller)的外周上又形成在沿着轴向的圆盘(disk)的一侧表面上，以便改进该轴向一侧表面和动力滚筒的外周表面之间的滚动接触区的牵引系数，同时确保圆盘和动力滚筒的耐久性。而且，本发明还以低成本提供这种凹槽。

背景技术

在一些领域，喇叭口形的连续可变的传动装置通常用作车辆的变速装置。图9和图10示出当前实际应用的喇叭口形的连续可变的传动装置的基本结构。这种喇叭口形的连续可变的传动装置叫做双凹腔型，其中一对输入侧圆盘1和1以可旋转方式支撑于输入回转轴2，同时以输入侧内表面3和3对应于沿着轴向的一侧表面的状态彼此同心并互锁，该输入侧内表面3和3形成喇叭口形曲面(在剖面上是圆弧形凹面)并且彼此相对设置。

此外，具有固定地连接于其中心部分的外圆周表面的外齿轮4的输出圆筒5被支撑于围绕输入回转轴2的中心部分的位置，以便绕该输入回转轴2是可旋转的。输出侧圆盘6和6通过花键啮合而支撑于输出圆筒5的两端部，以便与输出圆筒5一起旋转。在这种状态下，对应于沿着轴向的一侧表面的输出侧圆盘6和6两者的输出侧内表面7和7与输入侧内表面3和3两者相对，该输出侧内表面7和7形成为喇叭口形曲面。

具有球形凸形表面的两个动力滚筒8和8围绕输入回转轴2而设置在输入侧内表面3和输出侧内表面7之间。该动力滚筒8和8通过支撑轴10和10支撑于枢轴(trunnion)9和9的内表面，每个所述支撑轴10具有彼此偏心的底半部和前半部，和多个滚子轴承，以便沿着支撑轴10和10的前半部是可旋转的并且绕支撑轴10和10的底半部是稍微可摆动的。枢轴9和9绕倾斜轴11和11是可摆动的，以便彼此同心，倾斜轴11和11沿着纵向(图9中的内侧和外侧方向，图10中的垂直方向)设置在枢轴9和9的两端部。

其中枢轴9和9摆动的操作由液压致动器12和12通过沿着倾斜轴11和11的轴向移动枢轴9和9进行。也就是说，当需要改变速度时，通过施加于致动器12和2的液压油，枢轴9和9沿着倾斜轴11和11的轴向移动。结果，作用在沿着垂直于动力滚筒8和8的外周表面和输入侧和输出侧内表面3和7之间的滚动接触区的方向的力的方向变化(发生侧滑)，于是枢轴9和9移动，同时绕倾斜轴11和11摆动。

在运行上述喇叭口形的连续可变的传动装置的时候，在一侧上(图9中的左侧上)的输入侧圆盘1通过加载凸轮压力单元14而被驱动轴13驱动以旋转。结果，支撑于输入回转轴2的两端部的该对输入侧圆盘1和1一起旋转，同时沿着彼此靠近的方向被压紧。于是，通过动力滚筒8和8将旋转传递给两个输出侧圆盘6和6，并且然后从输出齿轮4引出。

将说明在改变输入回转轴2和输出齿轮4之间的转速比时的运转。

当在输入回转轴2和输出齿轮4之间进行减速时，枢轴9和9摆动到图9所示的位置，然后，动力滚筒8和8的外周表面与输入侧圆盘1和1的输入侧内表面3和3的中心部分以及两个输出侧圆盘6和6的输出侧内表面7和7的外圆周部分分别直接接触。

相反，当进行加速时，枢轴9和9沿着与图9所示的相反的方向摆动，于是动力滚筒8和8的外周表面与输入侧圆盘1和1两者的输入侧内表面3和3的外圆周部分以及输出侧圆盘6和6两者的输出侧内表面7和7的中心部分直接接触。

当枢轴9和9的摆动角被设置为中间值时，能够在输入回转轴2和输出齿轮4之间获得中等的速度比。

在运行上述喇叭口形的连续可变的传动装置时，在动力滚筒8和8的外周表面以及输入侧和输出侧圆盘1和6的输入侧和输出侧内表面3和7之间的滚动接触区(牵引区)中，通过牵引油传递动力。在这里，牵引油的摩擦系数(牵引系数)为常值，并且必需对滚动接触区施加很大的压力以便在滚动接触区传递大转矩。

但是，当施加这种大压力时，输入侧和输出侧圆盘1和6或动力滚筒8和8的耐用性可能变差。此外，为了确保圆盘1和6或者动力滚筒8和8的强度，部件1、6和8的尺寸可能增大，这对于实现装置尺寸的减小是不希望的。

同时，为了防止上述问题，例如，日本专利待审查公开JP-A-2002-39306、JP-A-2003-207009、JP-A-2003-278869以及JP-A-2003-343675公开了一种技术，其中具有深度为0.1μm至8μm范围内的多个凹槽形成在圆盘1和6的整个一侧表面上或动力滚筒8的外周表面(牵引表面)上，以便彼此相交。当采用这种技术时，能够改进滚动接触区的牵引系数，并且因此，认为与没有这种凹槽的结构相比，能够通过小的压力传递大的转矩。

在这种情况下，当牵引系数被大大地改进以用这种结构获得高能量(可允许的传动转矩增大)时，例如，凹槽的深度可以设置为大(深)。

但是，当凹槽的深度被设置成大(深)时，难以确保用于形成凹槽的加工工具的耐用性，并且因此，可能增加制造成本。此外，当凹槽通过例如轧制工艺形成时，对应于被加工表面的牵引表面可能被损坏，或者其弯曲疲劳可能变差。相反，例如，当凹槽形成在沿着轴向的圆盘1和6的一侧表面和动力滚筒8的外周表面两者上时，即便当凹槽的深度不特别大(深)时，也能够显著地改进牵引系数。但是，当凹槽形成在圆盘1和6和动力滚筒8两者的表面上时，圆盘1和6或动力滚筒8的耐用性不能仅仅通过在表面(牵引表面)上简单地形成凹槽来确保。关于这一点将在下文中进行说明。

也就是说，在JP-A-2002-39306、JP-A-2003-207009、JP-A--2003-278869以及JP-A-2003-343675中公开的结构中，多个凹槽形成在动力滚筒8的外周表面或沿着轴向的圆盘1和6的一侧表面上，以便具有绕部件的中心轴(旋转轴)的螺旋形状或同心的形状。在这里，例如，如图11所示，可以假定具有同心形状的凹槽15和15形成在动力滚筒8的外周表面18和圆盘1和6的一侧表面3和7上。此外，图11是示意图，其中为了便于理解凹槽15和15的形成状态(凹槽15的槽宽和槽深P之间的关系大于实际的关系)凹槽15和15被放大。实际上，凹槽15和15的深度在0.1至8μm左右的范围内，并且其槽宽度在10至500μm左右的范围内，其槽间距在25至500μm左右的范围内。于是，在其中凹槽15和15被形成为同心形状的结构中，根据圆盘1和6之间的传动齿轮比(transmission gear ratio)，不能充分地确保圆盘1和6的一侧表面3和7以及动力滚筒8的外周表面18之间的滚动接触区的接触面积，也就是说，不能充分地确保动力滚筒8和8的倾斜角。

也就是，如上所述，在其中凹槽15和15形成为同心形状的结构中，凹槽15和15在滚动接触区中平行地彼此相对。在这里，如示意地示出滚动接触区的接触状态的图12A所示，当具有彼此相同的位置关系的接触槽15和15彼此相对时，不会发生滚动接触区的主要接触面积(除了凹槽15和15之外的滚动接触区的接触面结的总和)变成小于必需的面积的问题。

但是，如图12B所示，由于凹槽15和15之间的位置关系根据圆盘1和6之间的传动齿轮比而偏离，滚动接触区的主要滚动接触面积可能减少。此外，虽然在附图中没有示出，即便当具有螺旋形的凹槽形成在牵引表面上，由于在滚动接触区的凹槽平行地彼此相对，也可能发生与具有同心形状的凹槽15和15基本相同的问题(由于凹槽以稍微不同的平行度彼此相对同样的理由，主要接触面积可能减小)。

于是，当接触面积以这种方式变小时，滚动接触区的表面压力增加，并且因此，以显著的状态，在滚动接触区的牵引表面之间可能发生金属接触。圆盘1和6之间的传动齿轮比根据运行状态而改变。但是，例如，在恒速运行期间，在传动齿轮比恒定的状态下进行运行。于是，在这种状态下，当滚动接触区的接触面积变小时，圆盘1和5或动力滚筒8和8的耐用性可能变差，这是不希望的。

发明内容

考虑到上述问题而设计本发明，并且本发明的目的之一是提供一种结构，其中多个凹槽(精细槽)形成在动力滚筒的外周表面和沿着轴向的圆盘的一侧表面上，以便改进在轴向一侧表面和动力滚筒的外周表面之间的滚动接触区的牵引系数，同时确保圆盘和动力滚筒的耐用性。而且，本发明还涉及提供一种结构，用于以低成本实现多个凹槽，并且涉及以低成本制造多个凹槽的方法。

根据本发明，提供一种喇叭口形的连续可变的传动装置，包括：

一对圆盘，其分别具有截面形状为喇叭口的轴向一侧表面，该圆盘以相应的轴向一侧表面彼此相对的状态可旋转地并且彼此同心地被支撑；和

在相应的轴向一侧表面之间沿着圆盘的圆周方向设置的多个动力滚筒，相应的动力滚筒具有被制成与圆盘的轴向一侧表面接触的外周表面，其中

多个圆盘侧凹槽形成在圆盘的轴向一侧表面上，

多个滚筒侧凹槽形成在动力滚筒的外周表面上并且

不管传动比如何(不管动力滚筒的倾斜方向如何)，在圆盘和动力滚筒之间的滚动接触区，圆盘侧凹槽和动力滚筒侧凹槽呈挠曲关系(distortional relation)。

注意，形成在动力滚筒的外周表面或轴向一侧表面上的凹槽的深度是，例如，8μm或以下，优选为5μm或以下，更优选为0.5至3.0μm。更优选，凹槽设置为彼此相交。

根据本发明，优选地，圆盘侧凹槽仅仅形成在圆盘的轴向一侧表面的径向部分上，使得圆盘侧凹槽不与动力滚筒侧凹槽连续地相遇。具体说，当传动比为某个牵引系数所要求的某个值时，轴向一侧表面的一部分与动力滚筒的外周表面相接触。

根据本发明，更优选，在滚动接触区，当从相对于滚动接触区的法向观察时，圆盘侧凹槽与动力滚筒侧凹槽以5至90度的角度相交，优选地以5至45度的角度相交。更优选地，角度设置为10至45度，20至45度，30至45度的角度。

根据本发明，提供一种喇叭口形的连续可变的传动装置，包括：

一对圆盘，其分别具有截面形状为喇叭口形的轴向一侧表面，该圆盘以相应的轴向一侧表面彼此相对的状态可旋转地并且彼此同心地被支撑；和

在相应的轴向一侧表面之间沿着圆盘的圆周方向设置的多个动力滚筒，相应的动力滚筒具有被制成与圆盘的轴向一侧表面接触的外周表面，其中

多个圆盘侧凹槽形成在圆盘的轴向一侧表面上，

多个滚筒侧凹槽形成在动力滚筒的外周表面上，

当从相对于相应的凹槽形成在其上的表面的法向观察时，至少圆盘侧凹槽与动力滚筒侧凹槽的其中之一与圆盘的圆周方向或动力滚筒的圆周方向以一定的角度相交，并且

该凹槽被设置成使得在径向内侧的凹槽和圆周方向之间所形成的角度大于在径向外侧的凹槽之间所形成的角度。

而且，根据本发明，提供一种喇叭口形的连续可变的传动装置的制造方法，该传动装置包括：

一对圆盘，其分别具有截面形状为喇叭口形的轴向一侧表面，该圆盘以相应的轴向一侧表面彼此相对的状态可旋转地并且彼此同心地被支撑；和

在相应的轴向一侧表面之间沿着圆盘的圆周方向设置的多个动力滚筒，相应的动力滚筒具有被制成与圆盘的轴向一侧表面接触的外周表面，其中

多个圆盘侧凹槽形成在圆盘的轴向一侧表面上，

多个滚筒侧凹槽形成在动力滚筒的外周表面上，

当从相对于相应的凹槽形成在其上的表面的法向观察时，圆盘侧凹槽与动力滚筒侧凹槽的至少其中之一与圆盘的圆周方向或动力滚筒的圆周方向以一定的角度相交，并且

该凹槽设置成使得在径向内侧的凹槽和圆周方向之间形成的角度大于在径向外侧的凹槽之间形成的角度，

该制造方法包括：

以恒定的速度旋转工件，凹槽形成于该工件上；

将用于形成凹槽的工具(用于机械加工的切削工具或砂轮)带到工件的被加工表面；以及

在以恒定的转速旋转工件并且保持滚所述工具和工件之间的接触的同时，以恒定的速度沿着工件的径向(还沿着纵向)移动(摆动或位移)所述工具。

根据上述喇叭口形的连续可变的传动装置，能够提供一种具有多个凹槽的结构，改进了牵引系数，同时确保圆盘和动力滚筒的耐用性。

也就是说，由于凹槽形成在轴向一侧表面上和动力滚筒的外周表面上(两个牵引表面)两者上，即便当凹槽的深度很小(不是特别深)时，也能够确保足够的牵引系数。因此，能够容易确保用于形成凹槽的加工工具的耐用性，并且因此能够减少制造成本。此外，当通过轧制工艺形成凹槽时，能够防止凹槽形成在其上的加工表面被损坏，并且防止弯曲疲劳变差。

此外，如上所述，不管圆盘之间的传动比如何，在动力滚筒的外周表面和轴向一侧表面之间的滚动接触区中，形成在动力滚筒外周表面上的动力滚筒侧凹槽与形成在轴向一侧表面上的圆盘侧凹槽相对。因此，例如，在一定的传动比下，不会发生滚动接触区的主要接触面积(除凹槽之外的滚动接触区的接触面积的总和)变小的问题。因此，当在接触面积特别小的状态下运行装置时，能够防止在滚动接触区中的过大的表面压力或金属接触的发生，并且因此能够确保圆盘和动力滚筒的耐用性。

此外，如上所述，为了使圆盘侧凹槽和动力滚筒侧凹槽成挠曲关系，当从相对于相应凹槽形成在其上的表面(截面图中的凹形表面或凸形表面)的法向观察时，动力滚筒侧的至少一个凹槽与圆盘侧凹槽以一定的角度相交。于是，在这种情况下，该角度形成为使得在径向内侧凹槽和圆周方向之间所限定的角度大于径向外侧的凹槽之间所限定的角度。

换句话说，当考虑到共同的中心是圆盘的或动力滚筒的旋转中心的同心圆时，也在凹槽和同心圆之间限定该角度。在这种情况下，凹槽被设置成使得在凹槽和内侧同心圆之间限定的相交角度大于在凹槽和外侧同心圆之间限定的相交角度。

当如上所述设置凹槽时，能够以低成本形成凹槽。其理由是因为凹槽能够这样形成，即通过以恒速旋转需要形成凹槽的部件，同时在用于形成凹槽的加工工具(诸如超精加工刀片的槽成形切削工具或诸如超精加工砂轮的磨具)与将被加工的表面直接接触的状态下，沿着需要形成凹槽的部件的直径方向(以及沿轴向)以恒速移动(摆动)加工工具。此外，为什么能够通过以恒速旋转圆盘同时以恒速移动加工工具形成凹槽的理由是，被加工工具所加工的部件的圆周速度变化，使得直径外侧上的圆周速度快于直径内侧上的圆周速度。因此，相对于圆周方向的角度随着圆周速度变快而变小。

为此，由于当加工凹槽时不需要改变需要形成凹槽的部件的旋转速度或改变加工工具的移动速度，因此不需要提供用于改变加工装置的旋转速度的机构。此外，由于能够将加工装置的成本减少为和不需要为其提供机构的成本一样多，因此能够减少用于形成凹槽的成本。

附图说明

图1A是第一实施例的圆盘的顶视图，其中凹槽被放大；

图1B是第一实施例的圆盘的侧视图，其中凹槽被放大；

图2是示出圆盘被形成并且一部分凹槽被省去的状态的示意图；

图3A是第一实施例的动力滚筒的顶视图，其中凹槽被放大；

图3B是第一实施例的动力滚筒的侧视图，其中凹槽被放大；

图4A是第二实施例的圆盘的顶视图，其中凹槽被放大；

图4B是第二实施例的圆盘的侧视图，其中凹槽被放大；

图5A是第二实施例的动力滚筒的顶视图，其中凹槽被放大；

图5B是第二实施例的动力滚筒的侧视图，其中凹槽被放大；

图6A是第三实施例的输入侧圆盘的顶视图，其中凹槽被放大；

图6B是第三实施例的输入侧圆盘的侧视图，其中凹槽被放大；

图7A是第三实施例的输出侧圆盘的顶视图，其中凹槽被放大；

图7B是第三实施例的输出侧圆盘的侧视图，其中凹槽被放大；

图8A是第三实施例的动力滚筒的顶视图，其中凹槽被放大；

图8B是第三实施例的动力滚筒的侧视图，其中凹槽被放大；

图9是示出已知结构1的实例的剖视图；

图10是沿着图9的X-X线所截取的视图；

图11是示出在具有槽的结构中发生问题的可能性的示意图；

图12A是圆盘和动力滚筒之间的滚动接触区的放大的剖视图，其示出圆盘和动力滚筒之间的大接触状态；

图12B是圆盘和动力滚筒之间的滚动接触区的放大的剖视图，其示出小接触状态；

图13是动力滚筒和圆盘的设置的示意图，示出本发明的一个实例；并且

图14是动力滚筒和圆盘的设置的示意图，示出本发明的另一个实例。

具体实施方式

第一实施例

图1至图3示出本发明的第一实施例。此外，这个实施例的特征是研究凹槽的19、20的原理，以便提供具有多个凹槽19、20的结构，其改进了牵引系数，同时确保了圆盘16(其对应于图9所示的输入侧圆盘1和输出侧圆盘6)和动力滚筒8的耐用性。由于其他结构和效果与图9和图10中所述的已知的实例的结构和效果是同样的，因此其相应的附图和描述将被省去或简单地描述。在下文中，将主要描述这个实施例的特征部分。

在这个实施例中，如图1和图2所示，多个凹槽19、19形成在圆盘16的整个一侧表面17(其对应于图1A和2所示的表面，图1B所示的上表面，图9所示的输入侧内表面3和输出侧内表面7)上，该圆盘16沿着轴向构成根据这个实施例的喇叭口形的连续可变的传动装置。这时，例如，凹槽19、19具有8μm或以下的深度，希望为5μm或以下的深度，并且甚至更希望在0.5至3.0μm的范围。此外，在图3A和3B所示的动力滚筒8的外周表面18上，多个动力滚筒侧凹槽20、20形成在整个外周表面18上。这时，例如，动力滚筒侧凹槽具有8μm或以下的深度，希望为5μm或以下，并且甚至更希望在0.5至3.0μm的范围内。

此外，在图1A至3B(以及下面描述的图4A至图8B)中，类似上面描述的图11，为了方便理解凹槽19、20的形成状态，凹槽19、20被放大，并且被示意地示出，使得凹槽19、20的凹槽宽度和凹槽间距P₁₉和P₂₀(见图2)之间的关系大于其实际的关系。在真实情况下，如上所述，凹槽19、20的深度为8μm或以下的深度，希望地为5μm或以下，并且甚至更希望在0.5至3.0μm的范围内，槽宽在10至500μm的范围内，并且槽间距P₁₉和P₂₀在25至500μm的范围内。于是，利用精密加工刀片通过切削工艺，凹槽19、20形成在圆盘16的一侧表面17和动力滚筒8的外周表面18上。这时，通过超精加工，一侧表面17被形成为平滑表面。此外，如下所述，圆盘侧凹槽19、19的槽宽与动力滚筒侧凹槽20、20的槽宽可以是相同或不相同的。

在任何情况下，在这个实施例中，动力滚筒侧凹槽20、20和圆盘侧凹槽19、19呈挠曲关系。也就是说，不管圆盘16(输入侧圆盘1和输出侧圆盘6之间)之间的传动齿轮比如何，当从相对于动力滚筒8的外周表面18和圆盘16的一侧表面17之间的滚动接触区的法向观察时，动力滚筒侧凹槽20、20与圆盘侧凹槽19、19相对，同时相对于彼此形成角度。例如，该角度是在5至90度范围内，并且更希望在5至45度范围内。

至于上述概念的具体结构，图13和图14所示的实施例是示例性的。也就是说，如图13所示，圆盘侧凹槽19被做成平行于圆盘16的圆周方向并且动力滚筒侧凹槽20以不变的角度与圆周方向相交的结构适用于本发明。作为其他实施例之一，如图14所示，图1B中所示的圆盘侧凹槽19应用于圆盘侧和动力滚筒侧凹槽19的结构也是适用的。

也就是说，当仅仅局部地观察限定在圆盘15和动力滚筒8之间的微小的接触区时，在这个局部微小区之内，圆盘侧凹槽19不平行于动力滚筒侧凹槽20，并且这些凹槽19、20呈挠曲关系。根据这种结构，当圆盘15和动力滚筒8一起旋转时，没有它们以图12B所示的这种微小接触区连续地彼此接触的情况。

详细说，虽然如图12B所示，圆盘15和动力滚筒8之间的接触区在一个时间比较小，当过了一定时间，并且圆盘15和动力滚筒8一起旋转时，凹槽19、20的位置关系被改变成图12A所示的接触面积大的状态。因此，没有圆盘15和动力滚筒8以小接触面积彼此连续地接触的情况。

因此，由于在圆盘15和动力滚筒8的旋转期间，没有圆盘15和动力滚筒8以小接触面积彼此连续地接触的情况，并且因此，大的接触压力被不连续地施加于圆盘15和动力滚筒8。因此，能够避免只有圆盘15和动力滚筒8的特定部分受到特别大的损坏的情况。

应注意，无需多言，本发明不限于图13和14所示的实施例。只要当仅仅局部观察在圆盘15和动力滚筒8之间的微小的接触面积时，圆盘侧凹槽19和动力滚筒侧凹槽呈挠曲关系，并且在它们旋转期间内它们不以小接触面积连续地彼此接触，这种结构就包括在本发明的范围内。

为了实现上述结构，特别是为了形成被制成彼此不平行的圆盘侧和动力滚筒侧凹槽19、20，下面将说明结构和方法的一个实例。

在这个实施例中，动力滚筒侧凹槽20、20被形成为围绕动力滚筒8的中心轴(旋转轴)的同心的形状(或螺旋形状)。同时，当从相对于沿着轴向的一侧表面17的法向观察时(见图1B中所示的观察线)，圆盘侧凹槽19、19被形成为相对于圆盘16的圆周方向形成角度α和β(见图2)。换句话说，圆盘侧凹槽19、19相对于沿着轴向的一侧表面17中所示的假想同心圆X形成(具有)角度α和β，该假想同心圆X围绕圆盘16的中心轴形成。于是，将角度α和β形成为使得在沿着圆盘16的直径方向的内侧(在内直径侧上)上的角度大于在其直径方向外侧(在外直径侧)上的角度。

也就是说，如其中形成有圆盘16的图2所示，形成在圆盘侧凹槽19、19和对应于圆盘16的圆周方向的假想同心圆X之间的角度α和β被形成为使得在直径内侧的角度β大于直径外侧的角度α(α＜β)。此外，图2中所示的形成图是其中作为圆盘16的一侧表面17的凹形曲面被形成为平面图的视图，其形成方式与通过麦卡托投影(Mercatorprojection)将地球表面示为世界平面地图的情况相同。假想同心圆X与图2的纸面的水平方向平行(假想同心圆X对应于世界地图的纬线)。于是，图2的形成图中所示的角度α和β对应于当从相对于一侧表面17的法向观察时的角度α和β，并且角度α和β被调整成满足关系式α＜β。

此外，图1A示出从沿着轴向的小直径侧观察圆盘16的状态。图1A中所示的角度α_a和β_a是当沿着轴向观察圆盘16时的外观角度。此外，图1B示出从沿着直径方向的外侧观察圆盘16的状态(侧视图)。图1B中所示的角度α_b和β_b是当沿着直径方向观察圆盘16时的外观角度。于是，角度α、α_a和α_b以及角度β、β_a和β_b分别对应于相对于圆盘16的直径方向的相同位置(角度θ_a和θ_β形成在垂直于一侧表面17的直线和以直角与圆盘16的中心轴相交的假想平面之间的位置)。

在这个实施例中，以如下方式形成圆盘侧凹槽19、19。即，在以恒速旋转圆盘16的同时，用于形成圆盘凹槽19、19的加工工具(诸如精加工刀片的槽形成切削工具，或者诸如超精加工砂轮的研磨工具)与将被加工的一侧表面17直接接触。在这种状态下，加工工具以恒速沿着圆盘16的直径方向(以及轴向)摆动(或沿着被加工表面移动)。于是，以这种方式，在以恒速旋转圆盘16的同时加工工具以恒速摆动或移动时，圆盘侧凹槽19、19形成在一侧表面17上，以便相对于圆盘16的圆周方向具有角度(形成在假想同心圆X和圆盘侧凹槽19、19之间的角度)，使得当从相对于一侧表面17的法向观察时，在圆盘16的直径内侧的角度大于其直径外侧的角度。

通过调节圆盘16的旋转速度、加工工具的轴向速度以及其径向速度，能够将凹槽19、20的间距或角度大小调整在希望值之内。此外，当由切削工具形成凹槽19、20时，能够使用其前端R(曲率半径)很小(例如，R0.1或R0.2左右)的CBN砂轮(CBN：立方氮化硼)或陶瓷刀片。当用超精加工砂轮形成凹槽19、20时，凹形部分由粒度为#80至#200范围内的粗砂轮形成，随后，为了完成被加工表面内的凸形部分同时将凹形部分形成为凹槽，进行一个或多个超精加工、研磨加工以及喷丸(peening)加工。

通过调节圆盘16的旋转速度、加工工具的轴向速度以及其径向速度，能够将圆盘侧凹槽19、19的间距P₁₉或角度α和β的大小调整在希望值之内。此外，如果需要的话，能够改变圆盘16的旋转速度或改变加工工具的移动速度。在这时，当以恒速进行加工时，不需要提供用于改变加工装置的旋转速度的机构。因此，能够简化这种装置的结构，因此能够减少用于形成凹槽的成本。此外，可以通过轧制工艺形成圆盘侧凹槽19、19或动力滚筒侧凹槽20、20。当从相对于沿着轴向的一侧表面17的法向观察时，圆盘侧凹槽19、19相对于圆盘16的圆周方向可以具有角度，但是不限于图1和图2中所示的原理。当由切削加工形成圆盘侧凹槽19、19和动力滚筒侧凹槽20、20时，如果需要除去在被加工表面上形成的细小毛刺，则在切削加工之后进行磨削加工。

根据上面所述的这个实施例，能够提供具有多个凹槽19、20的结构，这种凹槽改进了牵引系数，同时确保圆盘16和动力滚筒8的耐用性。

也就是，由于凹槽19、20形成在沿着轴向的圆盘16的一侧表面17和动力滚筒8这两者(两者的牵引表面)上，即便当凹槽19、20的深度很小(深度不是特别大)时，能够充分地确保牵引系数。因此，能够容易地确保用于形成凹槽19、20的加工工具的耐用性，并且因此减少制造成本。此外，当通过轧制工艺形成凹槽19、20时，能够防止凹槽19、20形成在其上的加工表面被损坏，并且防止弯曲疲劳变差。

此外，在这个实施例中，如上所述，动力滚筒侧凹槽20、20和圆盘侧凹槽19、19呈挠曲关系。因此，例如，不会发生滚动接触区的主要接触面积(凹槽19、20之外的滚动接触区的接触面积的总和)在一定的传动齿轮比下变小的问题。因此，当在接触面积很小的状态下运行该装置时，能够防止在滚动接触区中的过大的表面压力或金属接触的发生，并且因此能够确保圆盘16和动力滚筒8的耐用性。

根据上述实施例，能够以低成本形成改进牵引系数的凹槽19、20。也就是说，如上所述，当从相对于形成凹槽19、20的一侧表面(凹形曲面)17的法向观察时，凹槽19、20相对于圆盘16的圆周方向形成角度α和β(形成在凹槽19或20以及假想同心圆X之间的角度)，使得在圆盘16的内直径侧上的角度大于其外直径侧上的角度(满足关系式α＜β)。如上所述，凹槽19、20能够以这样的方式形成，即在用于形成凹槽19、20的加工工具与一侧表面17直接接触的状态下，在以恒速旋转圆盘16的同时，加工工具沿着圆盘16的直径方向(和轴向)以恒速摆动或移动。

原因是因为，由加工工具所加工的部件的圆周速度从沿着直径方向的内侧向外侧变得更快，并且因此，相对于圆周方向的角度随着圆周速度的变得更快而变得更小。因此，能够减少操作的数目，其中加工工具直接与被加工表面直接接触或从被加工表面移动离开。而且，不需要根据沿着直径方向的被加工部件的位置，来改变加工工具的进给量(进给速度)(例如，当它沿着直径方向向外侧移动时，不需要沿着直径方向将进给速度调节为变慢)。

因此，能够容易进行凹槽19、20的加工工作并且以低成本形成凹槽19、20，而无需无用地增加用于形成凹槽19、20的装置的价格。此外，当用切削工艺形成凹槽19、20时，如果需要除去形成在被加工表面上的细小毛刺，则在切削加工之后进行磨削加工。

此外，圆盘侧凹槽19、19和动力滚筒侧凹槽20、20可以具有相同的槽深、槽宽和槽间距P₁₉、P₂₀(P₁₉＝P₂₀)或者具有彼此不同的尺寸(P₁₉≠P₂₀)。在这种情况下，例如，希望形成圆盘16和动力滚筒8中的其中一个，其耐用性更小，以便具有小的槽深。此外，能够形成圆盘侧凹槽19、19和动力滚筒侧凹槽20、20中的其中之一，其凹槽能够容易形成，以便具有大的槽深。例如，能够形成具有同心圆的形状(或螺旋形状)的动力滚筒侧凹槽20、20，以便具有大的槽深，或能够形成被形成在凹形曲面中的圆盘侧凹槽19、19，以便具有大的槽深。无论如何，根据所需要的牵引系数、耐用性、加工成本等设置(调整)圆盘侧凹槽19、19和动力滚筒侧凹槽20、20的槽深、槽宽、槽间距P₁₉和P₂₀。此外，以同样的方式设置(调整)形成在圆盘侧凹槽19、19和动力滚筒侧凹槽20、20之间的滚动接触区的角度。

第二实施例

图4和图5示出本发明的第二实施例。在这个实施例中，如图4所示，圆盘侧凹槽19、19被形成为围绕圆盘16的中心轴(旋转轴)的同心形状(或螺旋形状)。同时，如图5所示，当从相对于动力滚筒8的外周方向18的法向观察时，动力滚筒侧凹槽20、20形成为相对于动力滚筒8的圆周方向具有角度。于是，在这个实施例中，该角度形成为使得在该动力滚筒8的内直径侧上的角度大于其外直径侧上的角度。

除了具有角度的凹槽是动力滚筒侧凹槽20、20以及动力滚筒侧凹槽20、20形成处的表面是球形凸表面(凸形曲面)之外，形成动力滚筒侧凹槽20、20其他结构、效果和方法与上面所述第一实施例是相同的。

第三实施例

图6至图8示出第三实施例。在这个实施例中，以与上述第二实施例相同的方式，圆盘侧凹槽19、19被形成为围绕圆盘16a和16b的中心轴(旋转轴)的同心的形状(或螺旋形状)。但是，在这个实施例中，在传动齿轮比特别需要确保牵引系数(圆盘侧凹槽19、19不形成在整个一侧表面17上)的状态下，圆盘侧凹槽19、19只形成在在轴向方向上，动力滚筒8的外周表面18与圆盘16a和16b的一侧表面17滚动接触的那一部分上。具体说，如图9所示，当输入侧圆盘1和1和输出侧圆盘6和6之间的传动齿轮比为减速状态时，圆盘侧凹槽19、19只形成在动力滚筒8的外周表面18与圆盘1和6的输入侧和输出侧内表面3和7直接接触的那一部分上。

因此，在这个实施例中，如图6所示，形成在对应于输入侧圆盘1的圆盘16a上的圆盘侧凹槽19、19仅仅形成在从沿着直径方向的内侧部分到内端部分的沿着轴向的圆盘16a(1)的一侧表面(输入侧内表面)17(3)的一部分中。相反，如图7所示，形成在对应于输出圆盘6的圆盘16b中的圆盘侧凹槽19、19仅仅形成在从沿着直径方向的外侧到外端部分的轴向中的圆盘16b(6)的一侧表面(外侧内表面)17(7)的一部分中。

此外，在这个实施例中，如图8中所示，当从相对于该动力滚筒8的外周表面18的法向观察时，动力滚筒侧凹槽20、20被形成为相对于动力滚筒8的圆周方向具有角度。于是，在这个实施例中，该角度形成为使得在动力滚筒8的直径内侧上的角度大于其直径外侧上的角度。但是，在这个实施例中，动力滚筒侧凹槽20、20的数目更少，并且槽间距和槽宽大于在第二实施例中所描述的动力滚筒侧凹槽20、20的槽间距和槽宽(见图5)。

在这个实施例中，在喇叭口形的连续可变的传动装置的整个传动范围内的滚动接触区(牵引区)中，圆盘侧凹槽19、19和动力滚筒侧凹槽20、20不彼此相对。但是，在减速期间，也就是在动力滚筒侧凹槽20、20和圆盘侧凹槽19、19在滚动接触区彼此相对的状态下，在动力滚筒侧凹槽20、20和圆盘侧凹槽19、19之间形成角度。在这种减速状态下，在其中圆盘侧凹槽19、19形成在对应于滚动接触区的一部分中的这个实施例的情况下，能够减少施加在枢轴9(见图9和图10)、输入回转轴2、或旋转地支撑动力滚筒8的推力球轴承上的最大载荷，从而实现该装置在尺寸上的紧凑性。关于这一点，同样应用于第一和第二实施例。

由于其他结构和效果与第一和第二实施例是相同的，将省去其重复的描述。

此外，虽然没有示出，但是在传动齿轮比处于加速的状态的情况下，圆盘侧凹槽可以只形成在输入侧和输出侧圆盘的输入侧和输出侧内表面与动力滚筒的外周表面直接接触的一部分上。此外，在传动齿轮比是“1”的状态下，圆盘侧凹槽可以只形成在直接与动力滚筒的外周表面相接触的那一部分中。

在上述实施例中，圆盘侧凹槽和动力滚筒侧凹槽的其中一种凹槽相对于圆周方向具有角度，并且另一凹槽形成为同心形状(或螺旋形状)(没有角度)。但是，能够构造成使得圆盘侧凹槽和动力滚筒侧凹槽两者相对于圆周方向具有角度。在任何情况下，不管喇叭口形的连续可变的传动装置的传动齿轮比如何让，动力滚筒侧凹槽和圆盘侧凹槽在滚动接触区呈挠曲关系。例如，当从相对于滚动接触区的法向观察时，圆盘侧和动力滚筒侧凹槽之间的角度在5至90度的范围内，并且更希望在5至45度的范围内。

虽然本发明已经描述了有关的示例性实施例，但是对于本领域的技术人员而言很显然在不脱离本发明的情况下能够进行各种变化和修改，因此其目的在于在附加权利要求中涵盖属于本发明的实质精神和范围内的所有这些变化和修改。

Claims (7)

1.一种喇叭口形的连续可变的传动装置，包括：

一对圆盘，其分别具有截面形状为喇叭口的轴向一侧表面，所述圆盘以相应的轴向一侧表面彼此相对的状态、可旋转地并且彼此同心地被支撑；和

多个动力滚筒，该多个动力滚筒在相应的轴向一侧表面之间沿着所述圆盘的圆周方向设置，各个动力滚筒具有被制成与所述圆盘的轴向一侧表面相接触的外周表面，其中

在所述圆盘的轴向一侧表面上形成多个圆盘侧凹槽，

在所述动力滚筒的外周表面上形成多个动力滚筒侧凹槽，并且

不管传动比如何，在所述圆盘和动力滚筒之间的滚动接触区，所述圆盘侧凹槽和动力滚筒侧凹槽呈挠曲关系。

2.根据权利要求1的喇叭口形的连续可变的传动装置，其中

所述圆盘侧凹槽仅仅形成在所述圆盘的轴向一侧表面的径向部分上，使得所述圆盘侧凹槽与动力滚筒侧凹槽不连续地相遇。

3.根据权利要求1的喇叭口形的连续可变的传动装置，其中

在滚动接触区，当从相对于所述滚动接触区的法向观察时，所述圆盘侧凹槽与动力滚筒侧凹槽以5至90度的角度相交。

4.根据权利要求3的喇叭口形的连续可变的传动装置，其中

在滚动接触区，当从相对于所述滚动接触区的法向观察时，所述圆盘侧凹槽与动力滚筒侧凹槽以5至45度的角度相交。

5.根据权利要求1的喇叭口形的连续可变的传动装置，其中

当从相对于所述各个凹槽形成在其上的表面的法向观察时，所述圆盘侧凹槽和动力滚筒侧凹槽的至少其中之一与所述圆盘或动力滚筒的圆周方向以一定的角度相交，并且

所述凹槽设置成使得在径向内侧的凹槽和圆周方向之间限定的角度大于在径向外侧的凹槽之间限定的角度。

6.一种喇叭口形的连续可变的动传动装置，包括：

一对圆盘，其分别具有截面形状为喇叭口形的轴向一侧表面，所述圆盘以相应的轴向一侧表面彼此相对的状态、可旋转地并且彼此同心地被支撑；和

多个动力滚筒，该多个动力滚筒在所述相应的轴向一侧表面之间沿着所述圆盘的圆周方向设置，所述相应的动力滚筒具有被制成与所述圆盘的轴向一侧表面相接触的外周表面，其中

多个圆盘侧凹槽形成在所述圆盘的轴向一侧表面上，

在所述动力滚筒的外周表面上形成多个滚筒侧凹槽，

当从相对于所述相应的凹槽形成在其上的表面的法向观察时，所述圆盘侧凹槽与所述动力滚筒侧凹槽的至少其中之一与所述圆盘或所述动力滚筒的圆周方向以一定的角度相交，并且

所述凹槽设置成使得在径向内侧的凹槽和圆周方向之间所形成的角度大于在径向外侧的凹槽之间所形成的角度。

7.一种喇叭口形的连续可变的传动装置的制造方法，该传动传动装置包括：

一对圆盘，其分别具有截面形状为喇叭口形的轴向一侧表面，所述圆盘以相应的轴向一侧表面彼此相对的状态、可旋转地并且彼此同心地被支撑；和

多个动力滚筒，该多个动力滚筒在所述相应的轴向一侧表面之间沿着所述圆盘的圆周方向设置，所述相应的动力滚筒具有与所述圆盘的轴向一侧表面相接触的外周表面，其中

多个圆盘侧凹槽形成在所述圆盘的轴向一侧表面上，

多个滚筒侧凹槽形成在所述动力滚筒的外周表面上，

当从相对于所述相应的凹槽形成在其上的表面的法向观察时，所述圆盘侧凹槽与所述动力滚筒侧凹槽的至少其中之一与所述圆盘或所述动力滚筒的圆周方向以一定的角度相交，并且

所述凹槽设置成使得在径向内侧的凹槽和圆周方向之间所限定的角度大于在径向外侧的凹槽之间所限定的角度，

所述制造方法包括：

以恒定的速度旋转一工件，凹槽形成于该工件上；

将用于形成凹槽的工具带到所述工件的被加工表面；以及

在以恒定的转速旋转所述工件并且保持所述工具和所述工件之间的接触的同时，以恒定的速度沿着所述工件的径向移动所述工具。

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