TWI225912B - The mechanism for reverse gear of a belt-type continuously variable transmission - Google Patents

Description

1225912 玟、發明說明： 一、發明所屬之技術領域： 本發明係有關於一種帶式無段變速器的倒槽機構之設 計，特別是指在帶輪機構上設置一有倒轉功能之凸輪導槽叹 使得帶式無段變速機構可以作為具有正反轉雙向輪出的動 力源之主要傳動機構，使得整個動力系統（如動力源與傳 動機構）形成了一種正反轉皆能無段變速輸出的動力系^. 故可以運用在工業上及車輛上，並魏成本_連續順严 地變速輸出正轉及反轉之動力。 β 先前技術： 常見的帶式無段變速機構有二種： :種係以-條v形橡縣賴連接二組皮帶輪 t::被=輪’其機構只在皮帶輪内部施加局二 遞較=動5構是屬乾式的，不錢機油潤滑，可傳 上，步点二許t片~形片狀金屬並複合材料組合於鋼帶 鍊帶圈遠&:歸°贿金屬鍊帶圈。此複合材料並金屬 可為乾式，：==:.’即主:帶輪和被動帶輪，其機構 滑，屬濕、式潤消.二正1 且置於箱内，以獲得足夠的潤 ’用’吊用於較大動力之傳輸。 1225912 這些帶式變速機構的二組帶輪各別皆是二個半輪組合而 成（可«捕翻公告帛豸「紐魏機構之傳 動盤組j)’ -個為固定半輪，固定於轉轴上；另一個為活 動半輪’可在轉軸上活動而調整二個半輪之間的寬度，改 變帶圈與帶輪的有效接觸位置與有效旋轉半徑，使得二個 帶輪之間的轉速比產生變化，進而達到無段變逮之效果. 二個帶輪的活動半輪調整位置的方式有許多種，有用離 2讀速變化產生離心力推擠而難位置，有料加油麼 控制而調整位置，有科加電磁力推動而調整位置。 力，ΓίΓΓ之帶式變逮機構’皆只能傳遞某單方向的動 失，帶方向_力；當反向轉動時，扭力會完全喪 二1圈，輪之間無法卡緊來傳遞動力。由於這種功能上 的速機構雜廣泛的細更多方面 不能帶式變速機構只能傳遞一個方向的旋轉動力，而 帶向的旋轉動力，是因為二個帶輪或其中之一個 凸輪如 組以上之扭力凸輪賴構，此種扭力凸輪包含 輪上· # f輪導槽，分別設計在各帶輪的岐半輪和活動半 輪# Γ輪補傳越—方向_力時，凸翻會抵緊凸 時鋼側面即凸輪導軌上，t凸輪梢抵住凸輪導槽 為二個分輪導軌的接觸點。此作用力可分解 個分力里’―個分力向量垂直於帶輪的旋轉軸，另-力向===帶輪的旋轉轴；該平行於帶輪旋轉轴的分 …· ϋ π圈方向，活動半輪將被凸輪梢的作用力推 1225912 動Γ與帶輪之間的磨擦力將增加，帶輪可 量若此平行於帶輪旋轉軸的分力向 是=離，方向，則活動半輪將被凸輪梢的作用力 動力。圈與帶輪之_磨擦力將減弱而打滑，無法持續傳遞 輪梢戶It凸輪導槽其二個内側面是平行的，當正轉時，凸 向，传一 作用力在帶輪旋轉軸上之分力是朝向帶圈方 沒有辦向，故使活動半輪遠離帶圏，造成打滑， 具中，經常有正轉及反轉兩 用需求，如馬達、空壓機或液壓機等動力 機及反轉之動力源，即使用内燃機或外燃 /二引料動力，也可以經由㈣的_機構將 ==源變化成可以正轉及反轉之雙向輸㈣力源； 9源已經很輕易能產生正轉及反轉雙向之輸出，但 疋作為扭力變換與傳遞之無段變速器，卻一直只有單一轉 H此正個動力系統無法使用低成本且變速順暢的帶式 ‘、、、又受速機構’只能使用高成本的錄變速箱。 本明人為了將帶式變速機構能廣泛地賴於各種動力 機器上使其具有正轉及倒轉之功用，在不必另外增加 =峨F魏機制情形下，轉在扭力凸輪上作必要之 就犯以非吊低的成本，讓帶式變速機構能夠變速並傳 1225912 遞倒轉動力。 ★有鑑於習用帶式無段變速機構之缺 著多年產品設制狀實務猶， ^ 實驗，致有本發明之產生。 “卷人之只際以 三、發明内容： 動力—種能_遞正轉動力及反轉 帶輪，：ί=ί ί倒槽機構。其構造上係設有-前 輪=^半輪組成，可分別套設於後轉軸上；及一帶圈， 二=前凸:=:扭力凸輪組，設於帶輪 人上，錄輪料所成，其中凸輪梢設於固定 轉軸上.二:::及前活動半輪組成’可分別套設於前 ，⑽轉軸具—動力源；及—後帶輪，由後固定半 輪導執 ::平行於帶輪轉袖’並朝向帶輪方向; 輪導心二二:量在凸輪梢抵住正轉凸 不同變=供—種在正轉及轉時能& 轉凸輪導轨及1Γ 魏__機構。其構造上係正 凸輪梢相作用』==具有不同之曲率半徑設計，當與 Ρ了形成不同之扭力凸輪，達到不同之'、咸 遞a4時，會使以無段魏機構能夠傳 狀動力’也能傳遞反轉之動力 本發明之另 1225912 速比變化。 本發明之又一目的，在提供一種可搭配各種不同動力 設備之帶式無段變速器的倒檔機構。其構造上係於前轉軸 上設一具有正轉與倒轉動力之動力源，以配合帶式無段變 速器的倒檔機構，形成一種能輸出正轉與倒轉動力的動力 單元。 以下僅藉由具體實施例，且佐以圖式作詳細之說明， 俾使審查委員能對於本發明之各項功能、特點，有更進一 步之了解與認識。 實施方式 四 本發明之帶式無段變速器的倒槽機構，其構造 二前帶輪1，設於_軸η上；該雜軸n上設-動力源 2，設於後轉^ 上.及1一^1 端分別套設於前帶輪1與後帶輪2 扭力凸輪組4，設於後帶輪2上；藉由上述元件， =式無段變速奸輸出正轉與觸之效力。以下將詳予 構造上S 一:式無段變速器的倒檔機構，其 1係由前活動半輪12 *前’蚊==轴11上；該前帶輪 半輪12係滑配於前轉 t 13所組成。其中前活動 稆飭.乂m ,轉軸11上，忐夠在前轉軸11上作鈾6 半輪13係_ —同轉哪_„增—咖， 1225912 轉=動力，使前轉輪依需要而正轉或反轉；及一後帶輪2， 套叹於後轉軸21上；該後帶輪2係由後固定半輪泣與後 居動半輪23所組成。其巾翻定半輪22固設—後固定半 輪軸套24，並與後轉軸21連結，使後固定半輪22可帶動 後轉軸21 -酸轉，以輸出動力；後活解輪23固設一 2活動半輪軸套25，可滑配於後固定半輪軸套24上；及一 帶圈3，二端分別套設於前帶輪丨與後帶輪2上，用以傳動 動力，及扭力凸輪組4，包含有凸輪導槽41與凸輪梢42， 該凸輪導槽41概呈L形，係在後活動半輪軸套25四周挖 空成形，可有複數個凸輪導槽41，對稱分佈設於後活動半 輪轴套25之四周，該凸輪導槽41設於後活動半輪軸套25 上’内側設有一正轉凸輪導執43與一倒轉凸輪導執44 ;該 凸輪梢42 —端係活動地穿設於後固定半輪軸套24上，另 一端與凸輪導槽41内側所設之正轉凸輪導執43或倒轉凸 輪導軌44接觸；其中凸輪梢42與正轉凸輪導執43或倒轉 凸輪導軌44接觸之一端可設滑輪，以減少滑動磨擦。 其中前活動半輪丨2中設有離心塊14與離心塊背板15 ; 該離心塊背板15上設一凸輪面151 ;當於前活動半輪12轉 動時，離心塊14會產生離心力，並順著離心塊背板15上 之凸輪面151移動，推擠前活動半輪a，逼使前活動半輪 12變更軸向位置。 後轉軸21 —端上設有彈簧承座26，並於彈簧承座洸 與後活動半輪23 4之後活動半輪轴套25上套設一彈性件 27，使後活動半輪23具有朝後固定半輪22移動之勢。 1225912 與後= 輪與制定半輪13及賴定半輪22 以供與帶圈3相接t 一斜面相對，構成V形槽， 梢輪組4上套設有—外罩（®中未示），可將凸輪 疋；凸輪導槽41内，防止凸輪梢42脫落。 、“3所7^，當動力源1G輸出動力小，前轉軸11低 輪1中之前活動半輪12不受離心塊14作 虡定半輪13之距離拉遠，使設於前活動半輪12 二二後ST 13之帶圈3 一端之旋轉半徑縮小;且帶圈3 :主ΪΙ之^端旋轉半徑增A，回復彈簧27將後活 3頂向後固定半輪22，使凸輪梢42頂住凸輪導槽 41中正轉凸輪導執43之末段。 ，後活動半輪23與後固定半輪22 一起轉動時，由於 =固疋半輪22受到後轉軸21的負載影響而產生遲滯，與 ^活動半輪23之間產生相對角的差異，使得凸輪梢犯會 ^加頂緊正轉凸輪導軌43，因此將後活動半輪烈往後固^ 半輪22的方向推擠，使得帶圈3被兩個半輪爽緊，帶圈3 :後帶輪2的摩擦力增加’因此能夠帶動後轉軸21輸出動 一如圖4所不’當中速時，轉速增加，離心塊14把前活 動半輪12向前固定半輪13拉近，使帶圈3旋轉半徑择大. 帶圈3設於後帶輪2之另—端旋轉半徑縮小，後活動半日輪2 抵抗回復彈* 27的力量而向外移，凸輪梢42行至正轉凸 輪導執43中段，直至回復彈簧27保持平衡。 1225912 ’當高迷時’前轉軸11轉速增加，離心塊 輪1又3推擠靠、Γ，力^用而再將前活動半輪12再向前固定半 -健恶-Λ，圈3被推至頂端’旋轉半徑大，帶圈3 另Γ旋轉半徑則再縮小，使後活動半輪23 移動;而動力之傳輸仍然要依靠扭力 凸輪組4所產生的_力縣的雜力鱗遞動力。 前轉轴

轉’凸輪梢42卡至倒轉凸輪導軌44 J 轉，輸出倒轉的動力。 〈甲使後轉袖21倒 42在：.==:力之作動r;當正轉時，凸輪梢 此作用〜可分為垂;=二直，導:43’ 後轉轴灣。向f，與平行於 帶圈3棉乍該0q向量會推播後活動半輪23往 極大的磨擦力，足以mf帶輪2與帶圈3之間產生 使凸輪梢42抵緊正轉二力，該w向量則會 固定半輪22連成一體，一起旋轉。’使後活動半輪烈與後 42相抵緊，使凸輪梢田===將與罐 其接觸點i上之轉凸輪導執44中不能移動， 輪23之位置固定1Λ 直於後轉轴21，使得後活動半 輪導槽41之正翻為翻於各_力機構，凸 之正轉凸料執43與鱗凸料執如可以有不 1225912 同之曲率半徑之設計，以達成不同之變迷_化快慢。 如圖9a所示，其中倒轉凸輪導軌4如係有可^之 比，使變速比可隨負載而變化；如目9b所示，其倒給 導軌44b之曲率半徑為有限之負值，隨著扭力變化，其減 速比變化速率是先快後慢；如圖9e所示，其正轉凸輪導軌 43c之有效曲率半徑為正值無限大，正轉時減速比會保 勻變化，其倒轉凸輪導軌44c之曲率半徑為正值無限大， 倒轉時減速比亦保持均勻變化；如圖9d所示，其正轉凸輪 導軌43d之曲率半徑為有限之正值，減速比變化是先慢後 快；而倒轉凸輪導軌44d中設有一凹槽，當倒轉時凹^會 卡住凸輪梢42d，使得減速比成固定值不能變化。 如圖10所示係為本發明所獲得之輸入轉速與輸出轉速 之變化曲線，不論正轉或反轉，在低速時皆可獲得最大之 扭力比（即最大之減速比）；當轉速高於某一特定值時，亦 能獲得最大增速比；而在最大之減速比最大增速比之間， 可成連續滑順之變速，使得本發明能夠以最低成本之皮帶 式無段變速系統，應用在各種的動力機構上。 综上所述，本發明利用一具倒轉功能之凸輪導槽41， 使得帶式無段變速機構可以輸出正轉與反轉的動力，且不 需再增加倒檔機構，可有效降低整體機構的複雜度與成本； 並可依所使用之動力機構而改變凸輪導槽41的形狀，以獲 得不同之變速比。如此本發明可廣汎應用在各種類型的工 業上及車輛上，而獨具特殊之功效。 1225912 五、圖式簡單說明： 圖1係本發明之局部剖面構造示意圖。 圖2係本發明沿圖1中之2-2線所示之剖面示意圖。 圖3係本發明低速時之局部剖面示意圖。 圖4係本發明中速時之局部剖面示意圖。 圖5係本發明高速時之局部剖面示意圖。 圖6係本發明倒轉時之局部剖面示意圖。 圖7係本發明之扭力凸輪組正轉時之作動原理之簡略 示意圖。 圖8係本發明之扭力凸輪組倒轉時之作動原理之簡略 示意圖。 圖9a係本發明第二實施例之局部簡略示意圖。 圖9b係本發明第三實施例之局部簡略示意圖。 圖9c係本發明第四實施例之局部簡略示意圖。 圖9d係本發明第五實施例之局部簡略示意圖。 圖10係本發明之輸入轉速及輸出轉速之曲線示意圖。 圖號說明： HL ····動力源 1♦·.··· ，前帶輪 1L •…前轉軸 12♦·,·· •前活動半輪 13·, ····前固定半輪 \j14，…. •離心塊 15·· ····離心塊背板 151···· 凸輪面 2… ····後帶輪 21···♦. •後轉車由 22·, …，後固定半輪 23··,♦♦ •後活動半輪 1225912 24……後固定半輪軸套 25……後活動半輪軸套 26……彈簧承座 27……回復彈簧 3.......帶圈 4, 4a，4b，4c，4d........................扭力凸輪組 41，41a，41b，41c，41d................凸輪導槽 42, 42a，42b，42c，42d................凸輪梢 43,43a，43b，43c，43d................正轉凸輪導執 44,44a，44b, 44c，44d................倒轉凸輪導軌

Claims (1)

1225912 捡、申請專利範圍： 17 1. 一種帶式無段變速器的倒檔機構，包含有： 前帶輪，由前固定半輪與前活動半輪構成，並套設於 前轉軸上；該前轉軸具一動力源；及 後帶輪’由後固定半輪與後活動半輪構成，並套設於 後轉轴上；及 一帶圈，二端分別套設於前帶輪與後帶輪上；及 一扭力凸輪組，設於後帶輪上，其中包括一凸輪梢與 一凸輪導槽；該凸輪梢一端設於後固定半輪軸套上，另 鲁 一端在凸輪導槽内；該凸輪導槽設於後活動半輪軸套上， 其内側具有一正轉凸輪導執與一倒轉凸輪導執，使凸輪 梢與正轉凸輪導軌或倒轉凸輪導執接觸； 藉由上述元件組合，當前帶輪正轉時凸輪梢與正轉凸 輪導執相接觸，使得後轉轴正轉，當前帶輪反轉帶動後 帶輪反轉，凸輪梢卡至倒轉凸輪導軌中，係後轉輪倒轉， 輸出倒轉動力，達到無段變速器可正轉與反轉之目的。 I·如申凊專利範圍第i項所述之帶式無段變速器的倒職 · 構:其中前帶輪上設有_塊，及-具有凸輪面之離心 塊背板；該離心塊背板可對應轉速，控制離心塊的位置， 改變前帶輪與帶圈接觸之旋轉半徑。 一 〇.如申請專利範圍第i項所述之帶式無段變速器的倒槽機 ，冓:其中後固定半輪固設-後固定半輪軸套，後轉轴再 ^後固定半輪軸套賴；後_半輪咖設—後活 輪軸套’可套設在後固定半輪軸套上。 15 1225912 4.如申請專利範圍第丨項所述之帶式無段變速器的倒播機 構、’，其中後轉軸·《端設有彈簧承座，以於彈簧承座與活 動半輪之間之後活動半輪軸套套設一彈性件， 輪具有朝固定半輪移動之勢。 / 5構如’其請中專：係=所述之帶式無段變迷_臟 6·，申請專繼_丨綱述之帶式紐變速 f，其中凸輪導槽之正轉凸輪導軌_』有 2不同之曲料徑設計:當與凸輪梢相作 不同之扭力凸輪’以達成不同變化速率之變迷比 •如申^專利顧第！項所述之帶式無段變迷器的 構，其中動力_為引擎。 W W機 8.構如申===敎㈣咖的甸賴 :===帶式無段變物，機 10=申料纖㈣丨猶叙料無段 構，其中動力源係為液壓機構。 ^的倒檔機 U.^請專利_第丨項所述之帶式無 構，其中帶圈為V形皮帶者。 欠t為的倒檔機 12=申料概_】綱叙料無 構，其中帶圈為複合材料金屬鍊帶者。认。。的倒檔機 13.如申請專利範圍第丨項所述之帶 。 構，其中凸輪導槽為L形。 …又私益的倒檔機 1225912 段變速器的倒檔機 對稱分佈設置於後活動 14.如申料觀圍第丨項_ 構’其中扭力凸輪級可為複數個〜、 半輪軸套上。 15.如申請專利範圍第丨項 構，其中蝴肖槽機 汛如申請專利範圍第！項所 端^又有滑輪。 構，其中扭力凸輪組可設在前^紐變速器的倒檔機 17^，申圍第1賴述之帶式無段變速11的倒檔機 :ί上:、Ιϋ 轉凸輪導軌或倒轉凸輪導軌之接觸 於儀私^生—平行於帶輪轉轴之垂直分力，與一垂直 於▼輪轉軸之水平分力。 18.=申，專利範圍第1項所述之帶式無段變速器的倒檔機 ,·毒，，、中扭力凸輪組係為複數個設於後帶輪上。 19·如申請專利範圍第1項所述之帶式無段變速器的倒稽機 構’其中扭力凸輪組係為對稱地設於後帶輪上。 。0·如申請專利範圍第1項所述之帶式無段變速器的倒檔機 構，其中凸輪梢為活動地穿設於後固定半輪軸套上。 21·如申請專利範圍第丨項所述之帶式無段變速器的倒檔機 構，其中扭力凸輪組上套設一外罩。 22·如申請專利範圍第21頊所述之帶式無段變速器的倒檔 機構，其中外罩為金屬材料者。 23·如申請專利範圍第21項所述之帶式無段變速器的倒檔 機構，其中外罩為塑膠材料者。