CN1977121A - 用于跨乘式车辆的带式无级变速器和跨乘式车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于跨乘式车辆的V型带式无级变速器,其在无需电机的尺寸增大的情况下提供了更好的换档响应。主动带轮(10)和从动带轮(11)每个由固定轮缘(10A、11A)和可移动轮缘(10B、11B)组成。通过使主动带轮(10)的可移动轮缘(10B)移动的电机来改变主动带轮(10)的槽宽度,并通过弹簧(13)在使从动带轮(11)的槽宽度变窄的方向上压迫从动带轮(11)的可移动轮缘(11B)。主动带轮(10)和从动带轮(11)的各个可移动轮缘(10B、11B)还设置有用于响应于固定轮缘(10A、11A)与可移动轮缘(10B、11B)之间的转矩差而在可移动轮缘(10B、11B)的轴向上施加推力的凸轮组件(14、15)。

Description

用于跨乘式车辆的带式无级变速器和跨乘式车辆
技术领域
本发明涉及用于跨乘式车辆的带式无级变速器以及跨乘式车辆,该带式无级变速器具有收纳在主动带轮和从动带轮的V槽中的带,并适于无级地控制变速比。
背景技术
V型带式无级变速器广泛地用于诸如小型摩托车之类的跨乘式摩托车。V型带式无级变速器包括来自发动机之类的动力源的输出被输入到其的主动轴;用于接收该输出并将其传递到驱动轮的从动轴;和分别布置在主动轴和从动轴上以使得带轮的槽宽度可变的一对主动带轮和从动带轮。V型带绕两个带轮缠绕,且槽宽度改变机构用于改变带轮的槽宽度以改变V型带接收直径,从而无级地改变主动带轮对从动带轮的变速比。
主动带轮和从动带轮每个都通常由在其间界定了V形槽的固定轮缘和可移动轮缘组成,且可移动轮缘中的一个以沿着主动轴的轴线移动的方式布置,而另一个可移动轮缘以沿着从动轴的轴线移动的方式布置。通过槽宽度改变机构来移动可移动轮缘,从而无级地改变变速比。
一些传统的此类型的V型带式无级变速器使用电机来移动主动带轮的可移动轮缘,以改变其槽宽度。来自电机的移动推力允许可移动轮缘在使主动带轮的槽宽度变窄的方向(向高档位)上或在使槽宽度变宽的方向(向低档位)上移动,使得其可以最佳地改变槽宽度(见专利文献1)。
专利文献1
JP-B-3043061
专利文献2
JP-B-Hei7-86383
专利文献3
JP-A-Hei4-157242
发明内容
本发明解决的问题
同时,在经由带从主动带轮到从动带轮的动力传递中,轴向推力对于防止带打滑是非常重要。可以通过在从动带轮的可移动轮缘处布置压缩弹簧以总是将可移动轮缘朝向固定轮缘按压来获得防止带打滑的轴向推力。但是,由压缩弹簧响应于诸如加速和减速之类的行驶状态(其最容易发生带打滑)而产生的预定推力可以使正常状态下的带过载,导致包括带在内的部件的磨损。
此外,由从动弹簧产生的轴向推力仅施加在使从动带轮的槽宽度变窄的方向上,即,使从动带轮的缠绕直径变大的方向。于是,当变速比朝向低档换档时,轴向推力用于辅助来自电机的转矩输出,而当变速比朝向高档位换档时,主动带轮的可移动轮缘需要抵抗从动弹簧的压迫力而在减小从动带轮的缠绕直径的方向上(在增大主动带轮的缠绕直径的方向上)移动。因此,电机相应地具有较大的输出转矩,这不利于电机的尺寸缩减。
因此,考虑到以上问题,本发明的目的在于提供一种用于跨乘式车辆的带式无级变速器,其在不增大电机尺寸的情况下提供了对于防止带打滑所需要的轴向推力,并提供了更好的换档响应。
解决问题的手段
本发明针对一种用于跨乘式车辆的带式无级变速器,包括收纳在主动带轮和从动带轮的V槽中的带,并适于改变所述带轮的槽宽度以无级地控制变速比,其中所述主动带轮和所述从动带轮每个由分别安装在转轴上的固定轮缘和可移动轮缘组成,其中通过电机使所述主动带轮的所述可移动轮缘移动来改变所述主动带轮的所述槽宽度,并通过弹簧在使所述从动带轮的所述槽宽度变窄的方向上压迫所述从动带轮的所述可移动轮缘,且所述无级变速器还包括:主动侧致动机构,其用于当所述主动带轮的所述转轴与所述主动带轮的所述可移动轮缘之间发生转矩差时,响应于所述转矩差而向所述主动带轮的所述可移动轮缘的轴向施加推力;和从动侧致动机构,其用于当所述从动带轮的所述转轴与所述从动带轮的所述可移动轮缘之间发生转矩差时,响应于所述转矩差而向所述从动带轮的所述可移动轮缘的轴向施加推力。
在优选实施例中,所述主动侧致动机构布置在所述主动带轮的所述转轴与所述主动带轮的所述可移动轮缘之间,且所述从动侧致动机构布置在所述从动带轮的所述转轴与所述从动带轮的所述可移动轮缘之间。
在优选实施例中,所述主动侧致动机构和所述从动侧致动机构中的至少一个包括形成在所述可移动轮缘侧上的凸轮槽和形成在所述旋转轴侧上并可滑动地装配在所述凸轮槽中的导销。
在优选实施例中,在所述跨乘式车辆的加速期间,所述主动带轮的所述可移动轮缘受到来自所述主动侧致动机构的在使所述主动带轮的所述槽宽度变窄的方向上的推力。
在优选实施例中,在所述跨乘式车辆的驾驶员的强制降档操作期间,所述从动带轮的所述可移动轮缘受到来自所述从动侧致动机构的在使所述从动带轮的所述槽宽度变窄的方向上的推力。
在优选实施例中,当所述主动带轮的所述转轴的转矩大于所述主动带轮的所述可移动轮缘的转矩时,所述主动带轮的所述可移动轮缘受到来自所述主动侧致动机构的在使所述主动带轮的所述槽宽度变窄的方向上的推力。
在优选实施例中,当所述从动带轮的所述转轴的转矩大于所述从动带轮的所述可移动轮缘的转矩时,所述从动带轮的所述可移动轮缘受到来自所述从动侧致动机构的在使所述从动带轮的所述槽宽度变窄的方向上的推力。
在优选实施例中,所述主动侧致动机构和所述从动侧致动机构中的至少一个的所述凸轮槽的槽角度被制成根据变速范围施加推力。
本发明还针对一种结合有如上所述构造的带式无级变速器的跨乘式车辆。
发明效果
在根据本发明的用于跨乘式车辆的带式无级变速器中,主动带轮和从动带轮的各自的可移动轮缘设置有主动侧和从动侧致动机构(例如,转矩轮缘组件),用于响应于转轴和可移动轮缘之间的转矩差在可移动轮缘的轴向上施加推力。于是,当主动带轮的可移动轮缘通过电机在使主动带轮的V槽变窄(朝向高档位)的方向上或在使其V槽变宽(朝向低档位)的方向上移动时,来自各个带轮上的致动机构的推力可以在用作为防止带打滑所必要的轴向推力的同时,用于辅助来自电机的转矩。于是,可以在不需要增大电机尺寸的情况下提供更好的换档响应。
尤其当发动机输出增大以朝向高档位(例如,在为超车而加速期间)换档时,主动带轮的转轴和主动带轮的可移动轮缘之间的转矩差增大。此时,大推力在使主动带轮的槽宽度变窄(朝向高档位)的方向上施加到可移动轮缘。于是,可以在不需要增大电机输出的情况下提供更好的换档响应。
当加速器被迅速操作到完全节气位置以朝向低档位换档时(例如,在骑乘者的换低档操作期间),从动带轮的可移动轮缘和从动带轮的转轴之间的转矩差由于V型带的张力而增大。此时,大推力在使从动带轮的槽宽度变窄(朝向低档位)的方向上施加到可移动轮缘。于是,可以在不需要增大电机输出的情况下提供更好的换档响应。
此外,转矩凸轮组件的槽角度被制成根据变速范围施加推力。这可以获得在每个变速范围内来自转矩凸轮组件的最优推力。
附图说明
图1是根据本发明用于跨乘式车辆的带式无级变速器的基本构造的示意图。
图2图示了根据本发明的转矩凸轮组件(致动机构)的构造的示例。
图3图示了其中来自根据本发明的致动机构的推力被用于辅助来自电机的输出的示例。
图4图示了根据本发明,来自设置于主动带轮和从动带轮上的转矩凸轮组件响应于行驶状态的推力的量。
图5是根据本发明的实施例用于小型车辆的V型带式无级变速器的水平剖视图。
图6是如图5所示的用于小型车辆的V型带式无级变速器的在主动侧上的结构的放大剖视图。
图7是如图5所示的用于小型车辆的V型带式无级变速器的在从动侧上的结构的放大剖视图。
图8是图示如图6所示的主动侧致动机构的变化方案的放大剖视图。
图9是图示如图6所示的主动侧致动机构的另一个变化方案的放大剖视图。
图10图示了根据本发明结合有带式无级变速器的小型摩托车。
标号说明
1、210:带式无级变速器
10、103:主动带轮
11、104:从动带轮
10A、11A、103A、104A:固定轮缘
10B、11B、103B、104B:可移动轮缘
12、105:带
13、140:弹簧(压缩螺旋弹簧)
14、130:主动侧致动机构(转矩凸轮组件)
15、160:从动侧致动机构(转矩凸轮组件)
16、101:主动轴
17、102:从动轴
18、131、161:凸轮槽
19、132、162:导销
107:槽宽度改变机构
110:电机
205:发动机(动力源)
400:小型摩托车
具体实施方式
如上所述,在带式无级变速器中,随着主动带轮的槽宽度变窄和从动带轮的槽宽度变宽而实现朝向高档位的换档,并随着主动带轮的槽宽度变宽和从动带轮的槽宽度变窄而实现朝向低档位的换档。通过电机移动主动带轮的可移动轮缘来控制主动带轮和从动带轮的槽宽度。
带轮由紧固到主动轴和从动轴的固定轮缘、以及适于沿着固定轮缘的转轴移动的可移动轮缘组成。在绕带轮缠绕的V型带的张力作用下,可移动轮缘随着固定轮缘的旋转而旋转。
如果V型带在移动的带轮上打滑,则从主动带轮传递到从动带轮的动力可能减小。尤其是为超车而加速期间或者在骑乘者的换低档操作期间,V型带将由于较高的换档速度而在移动的带轮上打滑。此外,在为超车而加速或者骑乘者的换低档操作期间,特别期望在车辆的行驶状态上获得良好的换档响应。
考虑到以上问题,在对如下的方法进行考虑之后,本发明人能够构思到本发明,该方法可以获得用于辅助来自电机的转矩输出的推力,使得仅在V型带在移动的带轮上打滑最可能发生时才提供比在正常状态下为防止带打滑所需的推力更大的推力,同时提供更好的响应。
现在,将参考图1至3对根据本发明的实施例用于跨乘式车辆的带式无级变速器进行说明。应该理解,本发明不限于所公开的实施例。
图1是根据本实施例用于跨乘式车辆的带式无级变速器1的基本构造的示意图,其中带12收纳在主动带轮10和从动带轮11的V槽中,且带轮的槽宽度可改变以由此无级地控制变速比。
主动带轮10和从动带轮11由两者都安装在转轴上的固定轮缘10A、11A和可移动轮缘10B、11B组成。通过电机(未示出)移动主动带轮10的可移动带轮10B来改变主动带轮10的槽宽度,并通过弹簧13在使得从动带轮11的槽宽度变窄的方向上压迫从动带轮的可移动轮缘11B。
主动带轮10的固定轮缘10A耦合到主动轴16,来自诸如发动机之类的动力源的输出被输入到主动轴16。从动带轮11的固定轮缘11A耦合到从动轴17以接收该输出并将其传递到驱动轮。
在主动带轮10和从动带轮11的各个可移动轮缘10B、11B的一部分中,还可以设置有主动侧致动机构14和从动侧致动机构15,以响应于固定轮缘10A、11A与可移动轮缘10B、11B之间的转矩差而在可移动轮缘10B、11B的轴向上施加推力。
致动机构14、15每个都例如由转矩凸轮组件构成,转矩轮缘组件由形成在可移动轮缘侧上的凸轮槽和形成在转轴侧上并可滑动地装配在凸轮槽中的导销组成。但是,应该注意,只要致动机构14、15连接到可移动轮缘或转轴以施加所需推力,它们可以用任何形式来实施。
应该注意,可移动轮缘10B、11B的转矩表示将响应于车辆的行驶状态而经由绕主动带轮10和从动带轮11缠绕的带12(带12收到来自弹簧13的推力以防止带打滑)传递到可移动轮缘10B、11B的发动机转矩或后轮的负载转矩。
在如上构造的带式无级变速器1中,主动带轮10和从动带轮11的各个可移动轮缘10B、11B设置有响应于固定轮缘10A、11A和可移动轮缘10B、11B之间的转矩差而在可移动轮缘10B、11B的轴向上施加推力的主动侧致动机构14和从动侧致动机构15。于是,当可移动轮缘10B在使主动带轮10的V槽变窄的方向(朝向高档位)或者在使其V槽变宽的方向(朝向低档位)上移动时,来自设置于各个带轮上的致动机构14、15的推力可以用于辅助来自电机的转矩输出。还可以在不需要增大电机尺寸的情况下,提供用于防止带打滑的轴向推力,并提供更好的换档响应。
图2图示了用作致动机构14、15的转矩凸轮组件的构造的示例。以相对于可移动轮缘10B、11B的轴向成一定角度延伸的凸轮槽18形成在连接到可移动轮缘10B、11B的部分中。凸轮槽18收纳与转轴16、17形成为一体的可滑动的导销19。当在转轴16、17与可移动轮缘10B、11B之间引起转矩差时,导销19被凸轮槽18的壁按压,由此推力被在其轴向施加到可移动轮缘10B、11B。
应该注意,改变凸轮槽18的槽角度可以改变由于固定轮缘10A、11A和可移动轮缘10B、11B之间的转矩差产生的转矩的轴向分量,使得其可以例如取决于换档范围来改变对可移动轮缘10B、11B的轴向施加的推力。
现在将参考图3对下述示例给出说明,在该示例中,在根据此实施例的带式无级变速器中,当主动带轮10的可移动轮缘10B被电机移动以改变变速比时,来自致动机构14、15的推力被用于辅助来自电机的转矩输出。
当发动机输出增大以向高档位换档时(例如,在为超车而加速期间),通过来自电机的转矩输出,主动带轮10的可移动轮缘10B在使主动带轮10的槽宽度变窄的方向上(例如,在从(A)到(B)或从(B)到(C)的方向上)移动。此时,使从动带轮11的可移动轮缘11B在使从动带轮11的槽宽度变宽的方向上移动。在此情况下,由大于驱动轮的负载转矩的驱动转矩来驱动主动轴,使得主动带轮牵引受到驱动轮负载的带;即,随着来自发动机的输出增大,主动带轮10的转轴16、或发动机的输出轴的转矩增大,导致转轴16和主动带轮10的可移动轮缘10B之间的转矩差增大。
结果,大推力Pt在使主动带轮10的槽宽度变窄的方向上(朝向高档位)施加到可移动轮缘10B,以辅助通过电机进行的可移动轮缘10B的移动。这使得其可以在不需要增大来自电机的转矩输出的情况下提供更好的换档响应。
在另一方面,当加速器被迅速操作到完全节气位置以朝向低档位换档时(例如,在骑乘者的换低档操作期间),通过来自电机的转矩输出,主动带轮10的可移动轮缘10B在使主动带轮10的槽宽度变宽的方向上(例如,在从(C)到(B)或从(B)到(A)的方向上)移动。此时,使从动带轮11的可移动轮缘11B在使从动带轮11的槽宽度变窄的方向上移动。在此情况下,驱动轮的负载转矩变得大于带驱动转矩;即,骑乘者对加速器的操作增大了来自发动机的输出,且发动机的输出转矩从主动带轮经由带传递到从动带轮的可移动轮缘,导致从动带轮的可移动轮缘的转矩增大。这引起从动带轮11的可移动轮缘11B与固定轮缘11A之间转矩差的增大。
结果,大推力St在使从动带轮11的槽宽度变窄的方向上(朝向低档位)施加到可移动轮缘,以辅助通过电机进行的可移动轮缘11B的移动。这使得其可以在不需要增大来自电机的转矩输出的情况下提供更好的换档响应。
应该注意,在此情况下,可移动轮缘11B在使从动带轮11的槽宽度变窄的方向上受到弹簧13的压迫力Ss,且此压迫力还用于辅助通过电机进行的可移动轮缘11B的移动。
以上说明解释了其中设置在可移动轮缘10B、11B上的主动侧致动机构14和从动侧致动机构15被用于辅助通过电机进行的可移动轮缘10B的移动的代表性示例。图4示出了来自主动带轮10和从动带轮11上致动机构(转矩凸轮组件)14、15的推力的量相对于车辆行驶状态的响应。应该注意,出于比较的目的,图4的表还示出了来自设置于从动带轮11上的弹簧13的推力的量。
由该表明显看出,当来自主动带轮和从动带轮上的转矩凸轮组件的推力Pt(朝向高档位)和St(朝向低档位)有效地工作以辅助来自电机的转矩输出Pm时,在加速期间(在为超车而加速期间)和骑乘者的换低档操作期间,期望电机产生特别大的推力。
而且,当来自主动带轮和从动带轮上的转矩凸轮组件的推力Pt(朝向高档位)和St(朝向低档位)有效地工作以按压带时,在加速期间(在为超车而加速期间)和骑乘者的换低档操作期间,需要特别大的推力用于按压带,这对于本发明的操作是有利的。
已经对根据本发明的用于跨乘式车辆的带式无级变速器给出了以上说明。现在向参考图5至9详细描述带式无级变速器的构造和操作。
图5是用于摩托车的V型带式无级变速器的水平剖视图;图6是如图5所示的V型带式无级变速器的在主动侧上结构的放大剖视图;而图7是如图5所示的V型带式无级变速器的在从动侧上结构的放大剖视图。
如图5所示,用于摩托车(小型车辆)的V型带式无级变速器(此后也称作“CVT”)210包括作为动力元的发动机205的输出被输入到其的主动轴101;平行于主动轴101布置以用于接收该输出并将其传递到驱动轮405的从动轴102;和布置在主动轴101和从动轴102上并在其间界定了收纳带的V槽的固定轮缘103A、104A和可移动轮缘103B、104B。
CVT还包括用于使V槽的槽宽度随着可移动轮缘103B、104B的轴向移动(图中的左右方向)而可变的主动带轮103和从动带轮104;收纳在主动带轮103和从动带轮104的V槽中用于带轮103、104之间的动力传递的V型带105;和用于通过使可移动轮缘103B、104B移动来改变主动带轮103和从动带轮104的槽宽度的槽宽度改变机构107。CVT适于利用槽宽度改变机构107改变主动带轮103和从动带轮104的槽宽度以改变V型带绕带轮103、104缠绕的直径,来无级地改变主动带轮103对从动带轮104的变速比。
CVT 210包括作为槽宽度改变机构107的如下部件:电机110(见图6),其作为用于对主动带轮103的可移动轮缘103B施加移动推力的装置;主动侧致动机构(具体地,转矩凸轮组件)130,其布置在可以动轮缘103B和主动轴101之间,用于当主动轴101与可移动轮缘103B之间发生转矩差时在抵消该转矩差的方向上对可移动轮缘103B施加移动推力;压缩螺旋弹簧140,其作为用于在使从动带轮104的槽宽度变窄的方向上对从动带轮104的可移动轮缘104B施加推力的装置;和从动侧致动机构(具体地,转矩凸轮组件)160,其布置在可移动轮缘104B和从动轴102之间,用于当从动轴102与可移动轮缘104B之间发生转矩差时在抵消该转矩差的方向上对可移动轮缘104B施加移动推力。
应该注意,在图5中,箭头C和E分别表示主动轴101和从动轴102的旋转方向。箭头D表示其中推力将通过主动侧致动机构130被施加到可移动轮缘103B的方向,而箭头F表示其中推力将通过从动侧致动机构160将被施加到可移动轮缘104B的方向。CVT 210容纳在由与发动机205的曲轴箱邻接的变速器箱半部200、201界定的空间中,且主动轴101与发动机205的曲轴形成为一体。
从动轴102经由减速器402连接到车轴400,且车轴400具有附装到其的驱动轮405。主动带轮103绕主动轴101布置,且从动带轮104经由离心式离合器170绕从动轴102安装。
如图6所示,主动带轮103由紧固到主动轴(曲轴)的端部的固定轮缘103A,以及与可沿主动轴101的轴向(在图中由箭头A所表示的方向)移动的可移动轮缘103B组成。收纳V型带105的V槽界定在固定轮缘103A与可移动轮缘103B的相对的锥面之间。主动轴101的端部由箱半部201经由轴承125支撑。用锁止螺母126将与轴承125配合的轴套124以及将在以下描述的轴套121互相紧固,使得固定轮缘103A的凸台部分不能轴向移动。
可移动轮缘103B具有主动轴101延伸穿过其的圆筒凸台部分,且该凸台部分具有圆筒滑块122紧固到其的端部。在滑块122与主动轴101之间,布置了轴套121。轴套121经由花键120绕主动轴101装配,以与主动轴101一起旋转。滑块122以可轴向滑动的方式绕轴套121安装。
滑块122具有以相对于轴向的一定角度延伸的凸轮槽131。每个凸轮槽131收纳从轴套121的外周突出的可滑动导销132。于是,连接到滑块122的可移动轮缘103B在与主动轴101一起旋转的同时,在主动轴101的轴向上可滑动。
凸轮槽131和导销132构造了上述主动侧致动机构130。凸轮槽131由此在如下方向上倾斜,该方向是当主动轴101与可移动轮缘103B之间发生转矩差时在抵消转矩差的方向上施加到主动带轮103的可移动轮缘103B的移动推力的方向(例如,当主动轴101的转矩大于可移动轮缘103B的转矩时在使主动带轮103的槽宽度变窄的方向上(在由箭头D所指示的方向上)施加到可移动轮缘103B的移动推力的方向)。根据所施加的移动推力的可能特性,凸轮槽131的路径以及倾斜度可以是线性的、曲线的等,由此提供改善的机械加工性。
向可移动轮缘103B延伸的圆筒进给导引件116在与可移动轮缘103B相对的位置处螺纹连接到变速器箱半部200的内面。进给导引件116绕主动轴101同轴布置,并且具有形成在其内周面上的内螺纹。往复齿轮112以轴向和周向可滑动的方式绕进给导引件116装配。
往复齿轮112连接到圈形旋转环113的外周壁的端部。旋转环将其内周壁连接到外周壁以形成U形横截面。内周壁具有形成在其外周面上的外螺纹118,其与进给导引件116的内螺纹117啮合。旋转环113的内周壁经由轴承123耦合到与可移动轮缘103B连接的滑块122。
在此结构中,当往复齿轮122旋转时,使得往复齿轮112和旋转环113由于由内螺纹117和外螺纹118带来的导程进给而轴向地移动,使得连接到滑块122的可移动轮缘103B以改变主动带轮103的槽宽度的方式移动。应该注意,所使用的外螺纹118和内螺纹117是梯形螺纹。
用于使主动带轮103的可移动轮缘103B移动的电机110位于其不与其他部件干涉的位置处。电机的电机输出轴128a和往复齿轮112经由包括相结合的正齿轮111A至111E的多级齿轮传动机构111而互相耦合。
由控制单元300控制电机110的旋转以使电机110经由往复齿轮112而轴向地移动可移动轮缘103B。
在另一方面,如图7所示,从动带轮104由经由离心式离合器170耦合到从动轴102的固定轮缘104A,以及与可沿从动轴102的轴向(在图中由箭头B所表示的方向)移动的可移动轮缘104B组成。收纳V型带105的V槽界定在固定轮缘104A与可移动轮缘104B的相对的锥面之间。
固定轮缘104A具有圆筒导引件151,其经由轴承145a、145b绕从动轴102可旋转地支撑。布置在固定轮缘104A和从动轴102之间的离心式离合器170包括适于与固定轮缘104A的导引件151一起旋转的离心片171;由离心片171支撑的离心配重172;和离合器壳体173,离心配重172与其进行接触或脱离接触。
离心片171经由花键142和锁止构件144耦合到固定轮缘104A的导引件151。离合器壳体173经由花键146和凸台构件147紧固到从动轴102的端部。应该注意,从动轴102的该端部由变速器箱半部201经由轴承150支撑,且利用锁止螺母149将与轴承150配合的轴套148紧固到离合器壳体173和凸台构件147,使得离合器壳体173和凸台构件147不能轴向移动。
在这种结构中,当已经达到离心片171(其适于与固定轮缘104A一起旋转)的预定转速时,离心配重172被离心力而强迫向外与离合器壳体173接触,使得固定轮缘104A的旋转被传递到从动轴102。
可移动轮缘104B连接到绕固定轮缘104A的导引件151支撑的圆筒滑块152以可轴向移动,并在使其V槽的槽宽度变窄的方向上被压缩螺旋弹簧140压迫。压缩螺旋弹簧140安装在绕滑块152布置的弹簧保持座141上,并布置在弹簧座141与离心片171(其适于与可移动轮缘104B一起旋转)的弹簧限位器143之间。
连接到可移动轮缘104B的滑块152具有相对于滑块的轴线以一定角度延伸的凸轮槽161。每个凸轮槽161收纳从连接至可移动轮缘104A的导引件151的外周突出的可滑动导销162。连接到滑块152的可移动轮缘104B于是在与从动轴102一起旋转的同时,在从动轴102的轴向上可移动。
凸轮槽161和导销162构造了上述从动侧致动机构160。凸轮槽161由此在如下方向上倾斜,该方向是当从动轴102与可移动轮缘104B之间发生转矩差时在抵消转矩差的方向上施加到可移动轮缘104B的移动推力的方向(例如,当从动轴102的转矩小于可移动轮缘104B的转矩时在使从动带轮104的槽宽度变窄的方向上(箭头F)施加到可移动轮缘104B的移动推力的方向)。根据所施加的移动推力的可能特性,凸轮槽161的路径以及倾斜度可以是线性的、曲线的等,由此提供改善的机械加工性。
在具有从动侧致动机构160的结构中,当耦合到从动轴102的固定轮缘104A的转速减小(例如,当摩托车爬坡时),由此引起固定轮缘104A和可移动轮缘104B(其通过V型带而连续旋转)之间的转速的差别时,导销162将倾向于在由箭头F所指示的方向上按压凸轮槽161的壁,导致可移动轮缘104B以使V槽的槽宽度变窄的方式经由滑块152朝向固定轮缘104A移动。
现在将对用于摩托车的V型带式无级变速器210的操作进行说明。
当换档信号从控制单元300输入到电机110时,电机110操作以导致往复齿轮112和旋转环113的旋转,这引起经由轴承123紧固到旋转环113的滑块122由于外螺纹118和内螺纹117的导程进给而造成的轴向移动,由此连接到滑块122的可移动轮缘103B以改变主动带轮103的槽宽度的方式移动。
例如,当主动带轮103的槽宽度变窄时,带105绕主动带轮103缠绕的直径增大,由此变速比将朝向高档位换档。在另一方面,当主动带轮103的槽宽度变宽时,带105绕主动带轮103缠绕的直径减小,由此变速比将朝向低档位换档。
同时,使从动带轮104的槽宽度以与主动带轮103的槽宽度的改变相反的方式改变。
就是说,当带105绕主动带轮103缠绕的直径减小(朝向低档位换档)时,V型带105施加到从动带轮104的力减小,由此V型带打滑离开可移动轮缘104B,这引起了可移动轮缘104B与固定轮缘104A之间的转速差。然后,通过凸轮槽161的操作并通过压缩螺旋弹簧140的压迫力,迫使可移动轮缘104B朝向固定轮缘104A,由此从动带轮104的槽宽度变窄,且V型带105绕从动带轮104缠绕的直径增大。
结果,主动带轮103对从动带轮104的变速比增大,导致传递到驱动轮405的转矩的增大。在另一方面,当V型带105绕主动带轮103缠绕的直径增大(朝向高档位换档)时,V型带105加入从动带轮104的V槽的更深处,使得从动带轮104的可移动轮缘104B抵抗压缩螺旋弹簧140的压迫力而移动离开固定轮缘104A。于是,从动带轮104的槽宽度变宽,且V型带105绕从动带轮104缠绕的直径减小,由此主动带轮103对从动带轮104的变速比减小。
结果,如上所述,电机110设置为用于改变主动带轮103的槽宽度的槽宽度改变机构107。于是,控制电机110的旋转引起主动带轮103的可移动轮缘103B在使其槽宽度变窄的方向(朝向高档位)上或在使其槽宽度变宽的方向(朝向低档位)上移动,从而使得其可以改变可移动轮缘103B的位置,以最优地改变槽宽度。
当摩托车启动时,主动轴101和可移动轮缘103B之间的转矩差较大,且从动轴102与可移动轮缘104B之间的转矩差也较大。此时,电机110应该产生最小可能推力以保持使主动带轮103的槽宽度较宽,来维持朝向低档位的减速比。于是,来自电机110的推力可以较小,且换档速度也可以较低。
当摩托车加速或为超车而加速时,期望主动带轮103的槽宽度变窄以朝向高档位换档。此时,与使槽宽度变宽不同,较大的反作用力(来自压缩螺旋弹簧140和从动侧致动机构160在向高档位换档的方向上的推力)由从动带轮104经由V型带105施加到主动带轮103。于是,需要大的推力和中等的换档速度以使得可移动轮缘103B抵抗来自从动侧的负载而移动。
在根据本实施例的CVT 210的槽宽度改变机构107中,当主动带轮103的槽宽度变窄以朝向高档位换档时,主动侧致动机构130在抵消转矩差的方向上对可移动轮缘103B施加移动推力,作为在使主动带轮的槽宽度变窄的方向上(在由箭头D所指示的方向上)的辅助力,这带来了电机110所需负载量的减小。
就是说,当发动机速度增大以朝向高档位换档时,由于在主动轴101与可移动轮缘103B之间引起大的转矩差,所以主动侧致动机构130响应于该转矩差在抵消该转矩差的方向上对可移动轮缘103B施加移动推力。
因此,当主动轴101和可移动轮缘103B之间的转矩差更大时,或当期望更快速的朝向高档位的换档时,在使主动带轮的槽宽度变窄的方向上将更大的移动推力施加到可移动轮缘103B,这使得其可以节省电机110的输出而不劣化换档响应。于是,可以最小化电机110的负载量,相应地带来电机110的尺寸减小。
当摩托车慢速行驶时,主动轴101与可移动轮缘103B之间的转矩差,以及从动轴102与可移动轮缘104B之间的转矩差较小。此时,电机110应该产生最小可能推力以保持主动带轮的某个槽宽度,以维持某个减速比。于是,来自电机110的推力可以较小,且换档速度也可以较低。
同时,CVT 210的从动带轮104的可移动轮缘104B事先受到来自压缩螺旋弹簧140的在使从动带轮的槽宽度变窄的方向(朝向低档位)上的推力,并受到来自从动侧致动机构160的响应于从动轴102与可移动轮缘104B之间的转矩差而在使从动带轮的槽宽度变窄的方向上的推力。
于是,即使当来自路面的负载已经改变,导致发动机速度的增大时(例如,当车身在慢速行驶时进行跳动时),也可以由上述压缩螺旋弹簧140和从动侧致动机构160来控制负载的改变。这省去了电机110瞬时输出较大的推力来抵消该负载的需要,避免了电机110的尺寸增大。此外,从动带轮104受到来自压缩螺旋弹簧140和从动侧致动机构160的在使其槽宽度变窄的方向(朝向低档位)上的推力,由此防止V型带105打滑离开从动带轮104。
当摩托车响应于骑乘者的换低档操作而使主动带轮103的槽宽度变宽以朝向低档位换档时,主动轴101与可移动轮缘103B之间的转矩差较大且从动轴102与可移动轮缘104B之间的转矩差也较大。此时,根据此实施例,电机110可以利用来自压缩螺旋弹簧140和从动侧致动机构160的在使从动带轮104的槽宽度变窄的方向上的推力,在使主动带轮的槽宽度变宽的方向上(在与由箭头D所指示的方向相反的方向上)迅速地移动主动带轮103的可移动轮缘103B。
于是,可以增强换档响应,具体而言,可以增强在加速或骑乘者的换低档操作期间响应于车辆行驶负载的换档响应。
当摩托车减速时,主动轴101与可移动轮缘103B之间的转矩差,以及从动轴102与可移动轮缘104B之间的转矩差较小。当电机110需要在使主动带轮103的槽宽度变宽的方向上或在朝向低档位换档的方向上施加推力以获得发动机制动效果时,电机可以利用来自压缩螺旋弹簧140和从动侧致动机构160的在使从动带轮104的槽宽度变窄的方向上的推力。于是,来自电机的推力可以较小,而换档速度也可以较慢。
结果,根据本发明的CVT 210能够引起用于将移动推力施加到主动带轮的可移动轮缘的装置的尺寸减小,并提供了更好的换档响应。
同时,其中转矩凸轮组件设置在主动带轮和/或从动带轮上的结构已经在例如专利文献2(JP-B-Hei 7-86383)和专利文献3(JP-A-Hei 4-157242)中公开。但是,所公开的转矩凸轮组件设置用于与本发明不同的目的;因此,基于专利文献2或专利文献3的说明,本领域的技术人员不能容易地获得所要求权利的本发明。
更具体而言,根据专利文献2,转矩凸轮组件设置在从动带轮上以防止带打滑,但不能如所要求权利的本发明公开的那样,在换档期间辅助来自电机的转矩输出。
根据专利文献3,主动带轮和从动带轮分别设置有转矩凸轮组件,其被设计为在使带轮的槽宽度变窄的方向上压迫各自的带轮,即,抵抗来自V型带在使带轮的槽宽度变宽的方向上施加的力而施加压迫力,且不能如所要求权利的本发明公开的那样,在换档期间辅助来自电机的转矩输出。应该注意,根据专利文献3,两个带轮都与耦合杆耦合在一起以控制带轮的槽宽度从而执行换档,因此,所公开的V型带式变速器总体上与本发明所意图的V型带式无级变速器在换档机构上是不同的。
根据本发明的用于摩托车的V型带式无级变速器的主动轴、从动轴、主动带轮、从动带轮、V型带、槽宽度改变机构、主动侧致动机构、弹簧、从动侧致动机构等不应解释为限制于前述实施例中的那些部件,而可以在不偏离本发明精神的情况下以各种形式实现。
例如,在前述实施例中,主动侧致动机构130和从动侧致动机构160的凸轮槽131、161分别设置在可移动轮缘103B、104B侧上的构件(滑块122、152)上,且导销132、162设置在轴侧上的构件(轴套121、导引件151)上。但是,作为如图8所示的从动侧致动机构230,导销232以设置在可移动轮缘103B侧上的构件(滑块222),由此凸轮槽231以设置在轴侧上的构件(轴套221)上。
此外,在前述实施例中,主动侧致动机构130和从动侧致动机构160由凸轮槽131、161和导销132、162组成,其已经被作为示例进行过讨论。但是,作为如图9所示的从动侧致动机构330,致动机构可以由形成在轴套321和滑块322之间的具有相对于轴向的螺旋角的螺旋花键135组成。应该提及的是,在使用螺旋花键135的情况下,滑动部分可以具有更高的机械强度。
图10图示了结合有根据本发明的带式无级变速器的小型摩托车400的示例。如图10所示,前叉401由车身框架的头管可枢转地支撑。前叉401的下端设置有前轮402,前叉的上端设置有转向手把403。动力单元405以可在竖直方向上摆动的方式安装在车座404的下方,并包括根据本发明的带式无级变速器1、210、用于控制CVT的主动带轮的槽宽度的电机110、发动机205等。后轮406布置于动力单元405的后端。
应该理解,虽然在前述实施例中,已经对用于摩托车的V型带式无级变速器1、210进行了说明,但是根据本发明的V型带式无级变速器不限于摩托车,而也可以应用于诸如三轮或四轮汽车之类的小型的、相对轻的车辆。当本发明应用于实际的跨乘式车辆时,可以从允许每个需求而产生如上所述的优良效果的全面视角出发,来检视具体实施方式。
工业应用性
本发明可以提供用于跨乘式车辆的带式无级变速器,其在无需增大电机尺寸的情况下提供了对防止带打滑所需的轴向推力并提供了良好的换档响应。

Claims (9)

1.一种用于跨乘式车辆的带式无级变速器,包括收纳在主动带轮和从动带轮的V槽中的带,并适于改变所述带轮的槽宽度以无级地控制变速比,
其中所述主动带轮和所述从动带轮每个包括分别安装在转轴上的固定轮缘和可移动轮缘,
其中通过电机使所述主动带轮的所述可移动轮缘移动来改变所述主动带轮的所述槽宽度,并通过弹簧在使所述从动带轮的所述槽宽度变窄的方向上压迫所述从动带轮的所述可移动轮缘,且
所述无级变速器还包括:主动侧致动机构,其用于当所述主动带轮的所述转轴与所述主动带轮的所述可移动轮缘之间发生转矩差时,响应于所述转矩差而向所述主动带轮的所述可移动轮缘的轴向施加推力;和
从动侧致动机构,其用于当所述从动带轮的所述转轴与所述从动带轮的所述可移动轮缘之间发生转矩差时,响应于所述转矩差而向所述从动带轮的所述可移动轮缘的轴向施加推力。
2.根据权利要求1所述的用于跨乘式车辆的V型带式无级变速器,其中所述主动侧致动机构布置在所述主动带轮的所述转轴与所述主动带轮的所述可移动轮缘之间,且所述从动侧致动机构布置在所述从动带轮的所述转轴与所述从动带轮的所述可移动轮缘之间。
3.根据权利要求1所述的用于跨乘式车辆的V型带式无级变速器,其中所述主动侧致动机构和所述从动侧致动机构中的至少一个包括转矩凸轮组件,所述转矩凸轮组件包括形成在所述可移动轮缘侧上的凸轮槽和形成在所述旋转轴侧上并可滑动地装配在所述凸轮槽中的导销。
4.根据权利要求1所述的用于跨乘式车辆的V型带式无级变速器,其中在所述跨乘式车辆的加速期间,所述主动带轮的所述可移动轮缘受到来自所述主动侧致动机构的在使所述主动带轮的所述槽宽度变窄的方向上的推力。
5.根据权利要求1所述的用于跨乘式车辆的V型带式无级变速器,其中在所述跨乘式车辆的驾驶员的换低档操作期间,所述从动带轮的所述可移动轮缘受到来自所述从动侧致动机构的在使所述从动带轮的所述槽宽度变窄的方向上的推力。
6.根据权利要求1所述的用于跨乘式车辆的V型带式无级变速器,其中当所述主动带轮的所述转轴的转矩大于所述主动带轮的所述可移动轮缘的转矩时,所述主动带轮的所述可移动轮缘受到来自所述主动侧致动机构的在使所述主动带轮的所述槽宽度变窄的方向上的推力。
7.根据权利要求1所述的用于跨乘式车辆的V型带式无级变速器,其中当所述从动带轮的所述转轴的转矩大于所述从动带轮的所述可移动轮缘的转矩时,所述从动带轮的所述可移动轮缘受到来自所述从动侧致动机构的在使所述从动带轮的所述槽宽度变窄的方向上的推力。
8.根据权利要求3所述的用于跨乘式车辆的V型带式无级变速器,其中所述主动侧致动机构和所述从动侧致动机构中的至少一个的所述凸轮槽的槽角度被制成根据变速范围施加推力。
9.一种跨乘式车辆,包括根据权利要求1至8中任一项所述的带式无级变速器。
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