CN102226460A - 无级变速器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及无级变速器(CVT)的部件、子组件、系统和/或方法。在一个实施例中主轴适于接收与执行CVT换档的换档杆螺母相协同操作的换档杆。在另一实施例中,轴向力产生机构可包括扭簧、适于接收所述扭簧的牵引环、以及构造成与所述牵引环共同容纳所述扭簧的滚子保持架固定器。各种发明的惰轮和换档凸轮子组件可用于帮助CVT的换档。毂壳和毂壳盖的实施例适于容纳CVT的部件,在某些实施例中,其与CVT的其它部件配合以支撑CVT的运行和/或功能。其中,公开了CVT的换档控制接口和制动特征。
Description
本申请是基于名称为“无级变速器”、申请日为2006年10月3日的第200680052482.9号申请的分案申请。
本申请要求于2005年12月9日提交的美国临时申请60/749,315、2006年4月6日提交的美国临时申请60/789,844和2006年7月25日提交的美国临时申请60/833,327的优先权,其内容通过参考包含于此。
技术领域
本发明的领域总地涉及变速器,尤其涉及无级变速器(CVT)。
背景技术
已公知几种方式获得输入速度至输出速度的连续可变传动比。CVT中用于调节从输出速度调节输入速度的机构称为变换器。在带式CVT中,变换器包括两个可调滑轮,这两个滑轮间具有传动带。单腔环型CVT具有绕着轴旋转的两个局部环形的传动盘、以及在各自轴上旋转的两个或多个盘形动力滚子,其中动力滚子的轴垂直于传动盘的轴,并且夹在输入传动盘与输出传动盘之间。
这里公开的本发明实施例为利用球形速度调节器(也称为动力调节器、球、球齿轮或滚子)的球型变换器,每个球形速度调节器都具有可倾斜的旋转轴线;这些调节器分布在环绕CVT纵向轴线的平面内。滚子一侧接触输入盘,另一侧接触输出盘,输入盘和输出盘之一或两者一起向滚子施加夹触力以传递扭矩。输入盘以输入转速向滚子施加输入扭矩。当滚子绕其自身轴旋转时,滚子向输入盘传递扭矩。输入速度相对于输出速度的比随着输入和输出盘的接触点至滚子轴的半径来变化。利用滚子轴相对于变换器轴线的倾斜来调节传动比。
发明内容
本文所公开的系统和方法具有几个特征,这几个特征中没有一个单个就可达到所有期望的需要。在不限制由所附权利要求限定的范围的情况下,现在简要描述本发明特定实施例的更突出的特征。在考虑了该说明之后,尤其是在阅读了标题为“具体实施方式”的部分之后,人们可理解所述系统和方法的特征是如何提供超越相应传统系统和方法的几个优点的。
一方面,描述了一种无级变速器,包括:第一牵引环;第二牵引环;插在所述第一牵引环与所述第二牵引环之间并与其接触的多个动力滚子,其中所述动力滚子构造成绕着可倾斜的轴线旋转;可操作地连接以使所述轴线倾斜的换档杆螺母;以及连接到所述换档杆螺母的换档杆,其中所述换档杆的旋转引起所述换档杆螺母轴向平移,并使所述轴线倾斜。
另一方面,描述了一种无级变速器,包括:第一牵引环;第二牵引环;插在所述第一牵引环与所述第二牵引环之间并与其接触的多个动力滚子,其中所述动力滚子构造成绕着可倾斜的轴线旋转;第一扭簧;并且其中所述第一牵引环包括适于接收和部分地容纳所述第一扭簧的凹槽。
另一方面,描述了一种无级变速器,包括:第一牵引环;第二牵引环;插在所述第一牵引环与所述第二牵引环之间并与其接触的多个动力滚子,其中所述动力滚子构造成绕着可倾斜的轴线旋转;惰轮,该惰轮与每个动力滚子都接触,并位于所述动力滚子与所述第一和第二牵引环之间触点的径向内侧;主轴,所述主轴具有中心孔,并且其中所述惰轮绕着所述主轴同轴地安装;以及具有螺纹端的换档杆,其中所述换档杆插在所述中心孔中,并且其中所述螺纹端基本上与所述惰轮同心。
另一方面,描述了一种无级变速器,包括:多个球形动力滚子,每个动力滚子都适于绕着可倾斜的轴线旋转;第一和第二牵引环;绕着主轴安装的惰轮;其中每个所述球形动力滚子都在三点接触的方式 插在所述第一和第二牵引环与所述惰轮之间;负载凸轮驱动器;第一多个负载凸轮滚子,其中所述第一多个负载凸轮滚子插在所述负载凸轮驱动器与所述第一牵引环之间;推力轴承;毂壳,其中所述推力轴承位于所述负载凸轮驱动器与所述毂壳之间;毂壳盖;以及第二多个负载凸轮滚子,所述第二多个负载凸轮滚子插在所述第二牵引环与所述毂壳盖之间。
另一方面,描述了一种变速器壳体,包括:具有第一孔和一体底部的毂,其中所述一体底部具有直径小于所述第一孔直径的毂中心孔;以及适于基本上覆盖所述第一孔的毂盖,并且其中所述毂盖具有盖中心孔,当在所述毂与所述毂壳连接在一起以形成所述变速器壳体时,所述盖中心孔基本与所述毂中心孔重合。
另一方面,描述了一种无级变速器,包括:第一牵引环;第二牵引环;插在所述第一牵引环与所述第二牵引环之间并与其接触的多个动力滚子,其中所述动力滚子构造成绕着可倾斜的轴线旋转;可操作地连接到所述第一牵引环的负载凸轮驱动器;适于驱动所述负载凸轮驱动器的扭盘;构造成驱动所述扭盘的输入驱动器;其中所述第一和第二牵引环、负载凸轮驱动器、扭盘和输入驱动器绕着所述无级变速器的主轴同轴地安装;以及适于驱动所述输入驱动器的单向离合器。
另一方面,描述了输入驱动器,包括:具有第一端和第二端的基本为圆柱形的中空主体;形成在所述第一端的一组花键;以及形成在所述中空主体内侧的第一和第二轴承座圈。
另一方面,描述了一种扭盘,包括:具有中心孔和外径的基本为圆形的板;其中所述外径包括一组花键;并且其中所述中心孔适于接收输入驱动器。
另一方面,描述了一种动力输入组件,包括:具有第一端和第二端的输入驱动器,其中所述第一端具有一组花键;以及具有适于连接到所述输入驱动器的第二端的中心孔的扭盘,所述扭盘具有第二组花键。
另一方面,描述了一种用于变速器的负载凸轮驱动器,该负载凸 轮驱动器包括:具有中心孔的基本为环形的板;形成在所述中心孔内的一组花键;以及形成在所述环形板上的反作用表面。
另一方面,描述了一种用于变速器的轴,该轴包括:第一端、第二端和中间部分;基本位于所述中间部分的通槽;从所述第一端延伸至所述通槽的中心孔;以及第一和第二滚花表面,所述通槽一侧一个。
另一方面,描述了一种用于变速器的定子盘,该定子盘包括:中心孔;绕着所述中心孔径向布置的多个反作用表面;并且其中彼此相对的所述反作用表面关于所述中心孔相对于彼此错开。
另一方面,描述了一种用于变速器的定子盘,该定子盘包括:中心孔;外环;从所述外环基本垂直延伸的多个连接延伸;以及绕着所述中心孔径向布置的多个反作用表面,所述反作用表面位于所述中心孔与所述外环之间。
另一方面,描述了一种用于变速器支架的定子杆,该定子杆包括:第一肩部和第二肩部;位于所述第一肩部和第二肩部之间的腰部;与所述第一肩部相邻的第一端部;与所述第二肩部相邻的第二端部;并且其中所述第一和第二端部的每一个都包括埋头孔。
另一方面,描述了一种用于动力滚子腿子组件的支架,该支架包括:第一定子盘,其具有第一定子盘中心孔和绕所述第一定子盘中心孔环向布置的多个第一定子反作用表面,其中穿过所述第一定子盘中心孔的相对第一定子盘反作用表面相对于彼此错开;以及第二定子盘,其具有第二定子盘中心孔和绕所述第二定子盘中心孔环向布置的多个第二定子反作用表面,其中穿过所述第二定子盘中心孔的相对第二定子盘反作用表面相对于彼此错开。
另一方面,描述了一种用于变速器的换档机构,该换档机构包括:具有螺纹端、中间部分、花键端和凸缘的换档杆;具有适于接收所述换档杆的螺纹端的第一中心孔的换档杆螺母;以及具有适于接收所述换档杆的第二中心孔的轴,其中所述轴包括适于接合所述换档杆的凸缘的埋头孔。
另一方面,描述了一种用于变速器的换档杆,该换档杆包括:第 一端、中间部分和第二端;在所述第一端上的一组螺纹;与所述一组螺纹相邻的导向端;在所述第二端上的一组花键;在所述中间部分与所述第二端之间的凸缘;适于支撑换档杆保持器螺母的颈部,其中所述颈部位于所述凸缘与所述一组花键之间。
在另一实施例中,描述了一种用于变速器的牵引环,该牵引环包括:具有第一侧、中间部分和第二侧的圆环;在所述第一侧上的一组斜面;在所述中间部分的凹槽,所述凹槽适于接收扭簧;以及在所述第二侧上的牵引表面。
另一方面,描述了一种与轴向力产生系统一起使用的扭簧,该扭簧包括:具有第一端和第二端的钢丝圈;在所述第一端上的第一直整部分和第一弯曲部分;以及在所述第二端上的第二直整部分和辅助弯曲部分。
另一方面,描述了一种与轴向力产生机构一起使用的负载凸轮滚子固定器,该负载凸轮滚子固定器包括:负载凸轮滚子定位环;以及从所述负载凸轮定位环延伸的保持延伸。
另一方面,描述了一种用于变速器的轴向力产生机构,该轴向力产生机构包括:具有第一侧、中间部分和第二侧的牵引环,其中所述第一侧包括一组斜面,所述第二侧包括牵引表面;具有第一端和第二端的扭簧;其中所述牵引环的中间部分包括适于接收所述扭簧的凹槽;以及负载凸轮滚子固定器,其具有适于与所述牵引环的凹槽相匹配的保持延伸,以充分容纳所述扭簧。
在一些方面,描述了一种用于变速器的轴向力产生机构,该轴向力产生机构包括:具有第一反作用表面的圆环;具有第二反作用表面的牵引环,其中牵引环包括环形槽;插在所述第一和第二反作用表面之间的多个负载凸轮滚子;适于保持所述负载凸轮滚子的负载凸轮滚子固定器,其中所述负载凸轮滚子固定器包括保持延伸;以及扭簧,其适于至少部分地在所述环形槽与所述保持延伸之间。
另一方面,描述了一种用于变速器的轴向力产生机构,该轴向力产生机构包括:具有第一反作用表面的毂壳盖,所述毂壳盖适于连接 到毂壳上;具有第二反作用表面的牵引环,其中所述牵引环包括环形槽;插在所述第一和第二反作用表面之间的多个负载凸轮滚子;适于保持所述负载凸轮滚子的负载凸轮滚子固定器,其中所述负载凸轮滚子固定器包括保持延伸;以及扭簧,其适于至少部分地容纳在所述环形槽与所述保持延伸之间。
另一方面,描述了一种用于变速器的换档器接口,该换档器接口包括:具有中心孔和所述在所述中心孔内的埋头孔的轴;换档杆,其具有适于接收在所述埋头孔内的换档杆凸缘;以及换档杆保持器螺母,其具有适于与所述埋头孔相匹配以轴向地限制所述换档杆凸缘的内径。
另一方面,描述了一种换档杆保持器螺母,包括:具有内径和外径的中空圆柱形主体;在所述内径上的一组螺纹和在所述外径上的一组螺纹;与所述圆柱形主体一端相邻的凸缘;以及连接到所述凸缘的延伸,所述延伸适于接收紧固工具。
另一方面,描述了一种换档杆保持器螺母,包括:具有内径和外径的中空圆柱形主体;连接到所述圆柱形主体一端的凸缘;并且其中所述凸缘包括具有成形表面的凸缘外径。
另一方面,描述了一种换档杆保持器螺母,包括:具有内径和外径的中空圆柱形主体;连接到所述圆柱形主体一端的凸缘;并且其中所述凸缘包括适于帮助定位换档机构的多个延伸。
另一方面,描述了一种用于自行车的飞轮,该飞轮包括:单向离合器机构;适于容纳所述单向离合器机构的圆柱形主体;其中所述圆柱形主体包括具有一组花键的内径;以及在所述圆柱形主体外径上的一组齿,其中所述一组齿从所述圆柱形主体的中心线错开。
另一方面,描述了一种用于变速器的毂壳,该毂壳包括:具有第一端和第二端的通常为圆柱形的中空壳体;在所述壳体的第一端的第一孔,所述孔适于连接到毂壳盖;在所述壳体的第二端的底部,所述底部包括第一中心孔;在所述底部与所述毂体之间接合点的加强肋;以及适于支撑推力垫圈的座,所述座形成在所述底部。
另一方面,描述了一种用于变速器毂壳的毂壳盖,该毂壳盖包括:具有中心孔和外径的基本为圆形的板;从所述中心孔延伸的花键延伸;其中所述花键延伸包括用于接收轴承的第一凹槽,并且其中所述外径包括适于切入毂壳主体的滚花表面。
另一方面,描述了一种用于变速器毂壳的毂壳盖,该毂壳盖包括:具有中心孔和外径的基本为圆形的板;从所述中心孔延伸的盘式制动器固定延伸;其中所述盘式制动器固定延伸包括用于接收轴承的第一凹槽,并且其中所述外径包括适于切入毂壳主体的滚花表面。
另一方面,描述了一种用于动力滚子变速器的球腿组件,该球腿组件包括:具有中心孔的动力滚子;适于安装在所述中心孔内的动力滚子轴,所述动力滚子轴具有第一端和第二端;安装在所述轴上的多个滚针轴承,其中所述动力滚子在所述滚针轴承上旋转;在所述滚针轴承之间的至少一个垫片;以及第一和第二腿,所述第一腿连接到所述动力滚子轴的第一端上,所述第二腿连接到所述动力滚子轴的第二端上。
另一方面,描述了一种用于变速器换档的腿组件,该腿组件包括:具有用于接收动力滚子轴一端的第一孔的腿部分,所述腿部分还具有第二孔和两个腿延伸,每个腿延伸都具有换档凸轮滚子轴孔;位于所述腿部分的第二孔内的换档导向滚子轴,所述换档导向滚子轴具有第一和第二端;分别安装在换档导向滚子轴的第一和第二端上的第一和第二换档导向滚子;位于所述腿延伸的换档凸轮滚子轴孔内的换档凸轮滚子轴;以及安装在所述换档凸轮滚子轴上的换档凸轮滚子,所述换档凸轮滚子位于所述腿延伸之间。
另一方面,描述了一种用于变速器的动力滚子,该动力滚子包括:基本为球形的主体;通过所述球体的中心孔,所述中心孔具有第一和第二端;并且其中所述第一和第二端每个都包括倾斜表面。
另一方面,描述了一种用于变速器的动力滚子和动力滚子轴组件,该动力滚子和动力滚子轴组件包括:基本为球形的主体;通过所述球体的中心孔,所述中心孔具有第一和第二端,其中所述第一和第二端 每个都包括倾斜表面;适于安装在所述中心孔内的动力滚子轴,所述动力滚子轴具有第一端和第二端;安装在所述轴上的多个滚针轴承,其中所述动力滚子在所述滚针轴承上旋转;以及安装在所述轴上并位于所述滚针轴承之间的至少一个垫片。
一方面,描述了一种无级变速器,包括:输入牵引环;输出牵引环;惰轮;接触所述输入牵引环、所述输出牵引环和所述惰轮的多个动力滚子,其中所述动力滚子每个都具有中心孔;以及多个滚子轴,每个动力滚子轴一个,并安装在所述中心孔内,其中每个滚子轴都包括第一和第二端,并且其中所述第一和第二端每个都包括埋头孔。
另一方面,描述了一种用于变速器的惰轮组件,该惰轮组件包括:内衬套,其具有圆柱形主体和绕着垂直于所述圆柱形主体主轴线的轴线通过所述圆柱形主体的切孔;安装在所述圆柱形主体上的两个角面接触轴承;安装在所述角面接触轴承上的惰轮;以及绕着所述圆柱形主体安装的两个换档凸轮,其中所述惰轮位于换档凸轮之间。
另一方面,描述了一种用于变速器的惰轮组件,该惰轮组件包括;内衬套,其具有圆柱形主体和绕着垂直于所述圆柱形主体主轴线的轴线通过所述圆柱形主体的切孔;绕着所述圆柱形主体安装的两个换档凸轮,每个换档凸轮都具有换档凸轮轴承座圈;多个轴承滚子;以及具有两个惰轮轴承座圈的惰轮,其中所述惰轮轴承座圈和所述换档凸轮轴承座圈适于在所述多个轴承滚子插在所述惰轮轴承座圈与换档凸轮轴承座圈之间时形成角面接触轴承。
另一方面,描述了一种用于变速器的惰轮组件,该惰轮组件包括:内衬套,其具有圆柱形主体和绕着垂直于所述圆柱形主体主轴线的轴线通过所述圆柱形主体的切孔;绕着所述圆柱形主体安装的两个换档凸轮,每个换档凸轮都具有换档凸轮轴承座圈;多个轴承滚子;具有两个惰轮轴承座圈的惰轮,其中所述惰轮轴承座圈和所述换档凸轮轴承座圈适于在所述多个轴承滚子插在所述惰轮轴承座圈与换档凸轮轴承座圈之间时形成解面接触轴承;并且其中每个换档凸轮都包括具有锁止键的延伸,所述锁止键适于在旋转上限制和径向定位换档杆保持 器螺母。
另一方面,描述了一种用于变速器的惰轮组件,该惰轮组件包括:包括管状延伸的第一换档凸轮,其中所述延伸包括勇冠所述延伸的孔;形成在所述第一换档凸轮上的第一轴承座圈;绕所述延伸安装的第二换档凸轮;形成在所述第二换档凸轮上的第二轴承座圈;惰轮,具有形成在该惰轮内径上的第三和第四轴承座圈;以及多个轴承滚子,其中所述第一、第二、第三和第四轴承座圈在所述轴承滚子插在所述轴承座圈之间时共同形成角面接触推力轴承。
另一方面,描述了一种快拆换档器机构,包括:定位环;释放键;适于接收所述定位环和所述释放键的背板;并且其中所述释放键和所述定位环适于使得在所述释放键被推向所述定位环时,所述释放键张开所述定位环。
另一方面,描述了一种用于变速器的换档器接口,该换档器接口包括:换档器致动器;连接到所述换档器致动器的换档杆螺母;适于安装在轴上的背板,其中所述背板连接到所述换档器致动器;以及位于所述换档器致动器与所述背板之间的保持装置,用于轴向地限制所述换档器致动器。
另一方面,描述了一种动力输入组件,包括:具有第一端和第二端的输入驱动器,其中所述第一端包括花键表面,并且其中所述第二端包括至少两个扭矩传递延伸;以及扭矩传递键,其具有构造成与所述至少两个扭矩传递延伸协同操作的至少两个扭矩传递蝶片。
一方面,一种用于CVT的惰轮组件包括:换档杆螺母;至少两个换档凸轮;并且其中所述换档杆螺母位于所述换档凸轮之间,所述换档凸轮基本与所述换档杆螺母相邻。在某些这种结构中,所述换档杆螺母给所述换档凸轮提供位置控制。
另一方面,一种CVT壳体可包括:具有第一螺纹孔的毂壳;具有适于螺接在所述第一螺纹孔上的第二螺纹孔的毂壳盖;并且其中所述毂壳和所述毂壳盖每个都具有中心孔,用于允许主轴通过所述中心孔。所述毂壳盖另外可包括第一组锁止槽。在某些应用中,所述壳体 可具有一个或多个锁止键,其具有适于与所述第一组锁止槽相匹配的第二组锁止槽。
其它方面,盘式制动器套装附件可包括:固定板;盘式制动器衬板;以及至少一个密封。在某些应用中,所述固定板和所述盘式制动器套装附件为一体的。所述固定板可设用用于接收滚子制动器凸缘的凹槽。
在一些方面,一种负载凸轮轮廓可具有一个或多个特征,包括第一基本平面的部分和邻近于所述第一平面部分的第一半径部分。所述负载政界轮廓还可具有第二基本平面的部分,其中所述第一半径部分位于所述第一和第二平面部分之间。在其它实施例中,所述负载凸轮轮廓还可设有邻近于所述第二平面部分的第二半径部分;以及第三基本平面的部分,其中所述第二半径部分位于所述第二和第三平面部分之间。所述第一半径部分的半径优选大于所述第二半径部分的半径。相对于与所述负载凸轮轮廓联合使用的滚子的半径R,所述第一半径部分的半径至少为1.5*R,所述第二半径部分的半径至少为0.25*R,并小于约1.0*R。
一方面,一种用于CVT毂壳的毂壳盖包括为具有中心孔和外围的通常为环形的板。所述毂壳盖可包括形成在所述外围上的一组螺纹、以及形成在所述环形板内的一组锁止键。所述毂壳盖还可具有用于固定所述CVT的部件的一个或多个键。在某些应用中,所述毂壳盖可设有花键凸缘。
另一方面,一种用于CVT的毂壳和毂壳盖的锁止键由具有多个锁止槽的薄板以及形成在所述薄板内的至少一个槽来限定,每个槽都包括至少一个齿顶和一个齿沟。所述槽基本为椭圆形形状,所述槽的焦点绕中心点角度上相隔第一角度。所述锁止槽绕所述中心点角度上相隔第二角度。在某些情形下,所述第一角度约为所述第二角度的一半。所述槽的第一焦点与锁止槽的齿顶角度上对齐,所述槽的第二焦点与所述锁止槽的齿沟角度上对齐,并且其中所述齿顶和所述齿沟相邻。在其它方面,一种用于CVT毂壳和毂壳盖的锁止环具有:通常 为圆形的环;形成在所述环的内径的多个锁止键;以及形成在所述环的外径的多个螺栓槽。
一方面,一种用于CVT的输入驱动器包括:具有内径和外径的通常为圆柱形的主体;在所述内径上的螺旋槽;以及在所述外径上的多个花键,其中并非所有的花键都具有相同的尺寸。在另一方面,动力滚子轴包括:具有第一端和第二端的通常为圆柱形的主体;多个埋头钻孔,其中所述第一和第二端上每个都有埋头钻孔。所述动力滚子轴在所述主体的外径上还可具有与所述埋头钻孔相同轴的一个或多个槽,其中所述槽适于皱缩,以允许所述埋头钻孔的末端沿着朝向弯向所述主体位于所述第一和第二端之间的部分扩张。
再一方面,可形成于扭簧中与轴向力产生机构一起使用的钢丝包括朝向所述钢丝末端部分的一个或两个成形弯曲。在某些实施例中,所述成形弯曲的半径在与所述轴向力产生机构中的扭簧相协同操作的滚子保持架的半径的110%至190%之间。在一个实施例中,所述成形弯曲中的一个或两个具有由0至90度之间角度限定的圆弧长度,或0至60度或0至30度。
基于后面的详细描述和下面简要描述的相应特征,本领域的普通技术人员可清楚这些及其它发明实施方式。
附图说明
图1为CVT一个实施例的截面图;
图2为图1中CVT的局部分解截面图;
图3为CVT第二实施例的截面图;
图4为图3中CVT的局部分解截面图;
图5a为可用在CVT中的键式输入盘驱动器的侧视图;
图5b为图5a中输入盘驱动器的正视图;
图6a为可用在CVT中键式输入盘的侧视图;
图6b为图6a中键式输入盘的正视图;
图7为可与CVT一起使用的凸轮滚子盘;
图8为可与CVT一起使用的定子;
图9为可与CVT一起使用的刮板的透视图;
图10为可用在CVT中的换档组件的截面图;
图11为用在CVT中的球腿组件的透视图;
图12为可用在球型CVT中的保持架的透视图;
图13为CVT另一实施例的截面图;
图14为使用CVT实施例的自行车毂的透视图;
图15为含在图14的自行车毂中CVT实施例的各种组件的顶视图;
图16为图15中CVT特定组件的局部分解透视图;
图17为图15中CVT特定组件的顶视图;
图18为沿图17中组件的截面A-A的截面图;
图19为可与图15中CVT一起使用的换档凸轮组件一个实施例的透视图;
图20为图19中换档凸轮组件的顶视图;
图21为图20中换档凸轮组件的截面B-B的截面图;
图22为可与图15中CVT一起使用的保持架组件的透视图;
图23为图22中保持架组件的正视图;
图24为图22中保持架组件的右视图;
图25为图15中CVT特定轴向车产生部件的局部分解正视图;
图26为沿图25中所示CVT部件的截面C-C的截面图;
图27为可与图15中CVT一起使用的协同操作输入轴和扭盘的分解透视图;
图28为图27中扭盘的透视图;
图29为图28中扭盘的左视图;
图30为图28中扭盘的正视图;
图31为图28中扭盘的右视图;
图32为沿图31中扭盘的截面D-D的截面图;
图33为图27中输入轴的透视图;
图34为图33中输入轴的左视图;
图35为图33中输入轴的顶视图;
图36为可与图15中CVT一起使用的负载凸轮盘的透视图;
图37为可与图15中CVT一起使用的球轴组件的顶视图;
图38为沿图17中球轴组件的截面E-E的截面图;
图39为图14中自行车毂的顶视图;
图40为沿图39中毂的截面F-F的截面图,示出了图14中自行车毂的特定组件和图15的CVT;
图41为可与图15中CVT一起使用的主轴的透视图;
图42为图41中主轴的顶视图;
图43为沿图42中主轴的截面G-G的截面图;
图44为可与图14中自行车毂一起使用的CVT的可选实施例的顶视图;
图45为沿图44中CVT的截面H-H的截面图;
图46为可与图14中自行车毂一起使用的CVT的截面图;
图47为无级变速器(CVT)的另一实施例的截面图;
图48A为图47中所示截面图的详细视图C,总地示出了变换器子组件;
图48B为图47中所示CVT的特定组件的透视图,总地示出了变换器子组件的保持架子组件;
图48C为图48A中所示变换器子组件的特定组件的透视截面图;
图48D为图47中所示CVT的惰轮子组件的一个实施例的截面图;
图48E为图48D中惰轮组件的透视分解图;
图48F为当与图47中所示CVT的其它部件一起使用时,图48D中惰轮组件的一个实施例的截面图;
图48G为图48F中所示CVT部件的透视图;
图49A为图47中所示截面图的详细视图D,总地示出了动力输入装置子组件;
图49B为图49A中所示特定CTV部件的透视截面图;
图49C为图49A中所示动力输入装置子组件的特定部件的截面图;
图49D为图49C中所示CVT部件的透视分解图;
图49E为图49A中所示动力输入装置子组件的特定部件的透视分解图;
图50A为图47中所示截面图的详细视图E,总地示出了输入侧轴向力产生子组件;
图50B为图50A中轴向力产生子组件的各种部件的分解透视图;
图51为图47中所示截面图的详细视图F,总地示出了输出侧轴向力产生子组件;
图52A为可与图47中变换器子组件一起使用的动力滚子腿子组件的透视图;
图52B为图52A中所示动力滚子腿子组件的截面图;
图53为可与图52A中动力滚子腿子组件一起使用的动力滚子的截面图;
图54A-54C示出了可与图52A中动力滚子腿组件一起使用的动力滚子轴的透视图、截面图和顶视图;
图55为动力滚子轴的可选实施例的截面图;
图56A为可与图52A中动力滚子腿子组件一起使用的腿组件的分解透视图;
图56B为图56A中腿组件的截面图;
图57A为可与图48B中保持架子组件一起使用的定子盘的右视透视图;
图57B为图57A中定子盘的左视透视图;
图57C为图57A中定子盘的左视平面图;
图57D为沿图57C中定子盘的截面线I-I的截面图;
图57E为图57C中所示平面图的详细视图H,总地示出了定子盘偏置槽;
图58A为可选定子盘的右视透视图;
图58B为图58A中定子盘的左视透视图;
图58C为图58A中定子盘的左视平面图;
图58D为沿图58C中定子盘的截面线J-J的截面图;
图58E为图58C中所示平面图的详细视图I,总地示出了定子盘偏置槽;
图59为可与图48B中保持架子组件一起使用的定子杆的截面图;
图60A-60C为可与图48A中变换器子组件一起使用的换档杆螺母的透视图、截面图和平面图;
图61A-61B为可与图48A中变换器子组件一起他用的换档杆的透视图和平面图;
图62A为可与图48A中变换器子组件一起使用的牵引环的透视图;
图62B为图62A中所示牵引环的左视平面图;
图62C为图62A中所示牵引环的正视平面图;
图62D为图62A中所示牵引环的截面图;
图62E为图62A中所示牵引环的详细截面图;
图63A为可与图50A或图51中轴向力产生子组件一起使用的扭簧的右视平面图;
图63B为处于放松状态的扭簧的正视平面图;
图63C为图63B中扭簧的详细视图J;
图63D为当扭簧同时容纳在牵引环和滚子保持架中时,处于部分盘绕状态的扭簧的正视平面图;
图63E为图63D中扭簧的详细视图K;
图63F为当扭簧同时容纳在牵引环和滚子保持架中时,基本处于完全盘绕状态的扭簧的正视平面图;
图64A为可与图50A或图51中轴向力产生子组件一起使用的滚子保持架的透视图;
图64B为图64A中滚子保持架的截面图;
图64C为图64A中滚子保持架的平面图;
图64D为图64B中所示滚子保持架的截面图的详细视图L;
图64E为可与图50A或图51中轴向力产生子组件一起使用的力产生和/或预加载子组件的特定状态的平面图;
图64F为沿图64E中所示子组件的截面线K-K的截面图;
图64G为图64E中轴向力产生和/或预加载子组件的不同状态的平面图;
图64H为沿图64G中所示子组件的截面线L-L的截面图;
图65A为图47中所示截面图的详细视图G,总地示出了CVT的换档器接口子组件;
图65B为可与图65A中换档器接口子组件一起使用的换档杆固定器的平面图;
图65C为图65B中换档杆固定器的截面图;
图65D为可选换档杆保持器螺母的正视平面图;
图65E为图65D中换档杆保持器螺母的左视平面图;
图65F为图65D中换档杆保持器螺母的截面图;
图65G为图65D中换档杆保持器螺母的后视平面图;
图65H为另一可选换档杆保持器螺母的正视平面图;
图65J为图65H中换档杆保持器螺母的左视平面图;
图65K为图65H中换档杆保持器螺母的截面图;
图66A为可与图47中所示CVT一起使用的主轴的正视平面图;
图66B为图66A中主轴的顶视平面图;
图66C为沿图66B中主轴的截面线M-M的截面图;
图66D为图66A中所示主轴的详细视图M;
图67A为可与图47中CVT一起使用的动力输入驱动器的透视图;
图67B为图67A中输入驱动器的第二透视图;
图67C为图67B中输入驱动器的后视平面图;
图67D为图67B中输入驱动器的右视平面图;
图67E为图67D中输入驱动器的截面图;
图68A为可与图47中CVT一起使用的扭盘的透视图;
图68B为图68A中扭盘的平面图;
图69A为包括动力输入驱动器和扭盘的动力输入装置子组件的透视图;
图69B为图69A中动力输入装置子组件的平面图;
图69C为图69A中动力输入装置子组件的截面图;
图70A为可与图47中CVT一起使用的凸轮驱动器的透视图;
图70B为图70A中凸轮驱动器的平面图;
图70C为图70B中凸轮驱动器的截面图;
图71A为可与图47中CVT一起使用的飞轮的透视图;
图71B为图71A中飞轮的正视平面图;
图71C为图71B中飞轮的顶视平面图;
图72A为可与图47中CVT一起使用的毂壳的透视图;
图72B为图72A中毂壳的截面图;
图72C为图72B中毂壳的详细视图N;
图72D为图72B中毂壳的详细视图P;
图73为可选毂壳的透视图;
图74为再一毂壳的透视图;
图75A为可与图47中CVT一起使用的毂壳盖的透视图;
图75B为图75A中毂壳盖的第二透视图;
图75C为图75A中毂壳盖的正视平面图;
图75D为沿图75C中毂壳盖的截面线N-N的截面图;
图75E为图75D中所示截面图的详细视图Q;
图75F为图75A中毂壳盖的左视平面图;
图75G为图75F中所示截面图的详细视图R;
图76A为可与图47中CVT一起使用的可选毂壳盖的透视图;
图76B为图76A中毂壳盖的正视平面图;
图76C为沿图76B中毂壳盖的截面线P-P的截面图;
图76D为图76C中所示截面图的详细视图S;
图76E为图76A中毂壳盖的左视平面图;
图76F为图76E中所示平面图的详细视图T;
图77为惰轮和轴凸轮组件的一个实施例的截面图;
图78为图1中惰轮和轴凸轮组件连同球腿组件的截面图;
图79A为惰轮和轴凸轮组件的可选实施例的透视图;
图79B为图79A中惰轮和轴凸轮组件的分解图;
图79C为图79B中惰轮和轴凸轮组件的截面图;
图79D为图3B中惰轮和轴凸轮组件的第二截面图;
图80A为惰轮和轴凸轮组件的可选实施例的透视图;
图80B为图80A中惰轮和轴凸轮组件的分解图;
图80C为图80B中惰轮和轴凸轮组件的截面图;
图80D为图80B中惰轮和轴凸轮组件的第二截面图;
图81A为惰轮和轴凸轮组件的另一实施例的透视图;
图81B为图81A中惰轮和轴凸轮组件的分解图;
图81C为图81B中惰轮和轴凸轮组件的截面图;
图81D为图81B中惰轮和轴凸轮组件的第二截面图;
图82A为惰轮和轴凸轮组件的再一实施例的透视图;
图82B为图82A中惰轮和轴凸轮组件的分解图;
图82C为图82B中惰轮和轴凸轮组件的截面图;
图82D为图82B中惰轮和轴凸轮组件的第二截面图;
图83A为可与上述CVT的实施例一起使用的换档器快拆子组件的透视图;
图83B为图83A中换档器快拆子组件的分解透视图;
图83C为可与图83A中换档器快拆子组件一起使用的背板的平面图;
图83D为沿图83C中背板的截面线Q-Q的截面图;
图84A为可与上述CVT的实施例一起使用的换档器接口子组件的截面图;
图84B为可与图84A中换档器接口子组件一起使用的滑轮的平面图;
图84C为沿图84B中滑轮的截面线R-R的截面图;
图84D为可与图84A中换档器接口子组件一起使用的分度盘的平面图;
图84E为可与图84A中换档器接口子组件一起使用的换档杆螺母的平面图;
图85A为可与上述CVT的实施例一起使用的动力输入装置子组件的透视图;
图85B为图85A中动力输入装置子组件的平面图;
图85C为可与图85A中动力输入装置子组件一起使用的扭矩转接键的透视图;
图85D为图85C中扭矩转接键的平面图;
图85E为可与图85A中动力输入装置子组件一起使用的输入驱动器的透视图;
图86为CVT的另一实施例的局部截面图;
图87为图86中CVT的特定部件和子组件的分解局部剖视图;
图88为CVT的惰轮子组件的截面图;
图89为CVT的毂壳的透视图;
图90为图89中毂壳的截面图;
图91为毂壳的另一实施例的截面图;
图92为CVT的毂壳盖的分解图;
图93为图92中毂壳盖的截面图;
图94为图92中毂壳盖的正视图;
图95为沿图94中毂壳盖的截面线AA-AA的截面图;
图96为沿图94中毂壳盖的截面线BB-BB的截面图;
图97为图95中毂壳盖的详细视图A1;
图98为图94中毂壳盖的详细视图A2;
图99为图94中毂壳盖的第二透视图;
图100为可与图99中毂壳盖一起使用的输出传动环的透视图;
图101为CVT的毂壳和毂壳盖的正视图;
图102为可与图101中毂壳和毂壳盖一起使用的锁止键的透视图;
图102A示出可与具有锁止键的毂壳盖一起使用的具有多个锁止键和槽的锁止环;
图103为图102中锁止键的正视图;
图104为沿图101中毂壳盖和毂壳的截面图CC-CC的截面图;
图105为具有毂壳盖的CVT的透视图,其中毂壳盖带有护罩的;
图106为具有毂壳盖的CVT的透视图,其中毂壳盖带有盘式制动适配器;
图107为用于CVT的盘式制动适配器套件的透视图;
图108为可与图107中套件一起使用的盘式制动适配器的正视图;
图109为图108中盘式制动适配器的后视图;
图110为沿图109中盘式制动适配器的截面线DD-DD的截面图;
图111为可与图107中套件一起使用的护罩的透视图;
图112为图111中护罩的侧视图;
图113为图111中护罩的截面图;
图114为可与图105中毂壳盖一起使用的护罩的透视图;
图115为图114中护罩的截面图;
图116为可与CVT的惰轮组件一起使用的惰轮衬套的透视图;
图117为图116中惰轮衬套的正视图;
图118为图117中惰轮衬套的截面图;
图119为可与CVT的惰轮组件一起使用的换档杆螺母的透视图;
图120为图119中换档杆螺母的正视图;
图121为CVT的换档凸轮的正视图;
图122为图121中换档凸轮的侧视图;
图123为沿图121中换档凸轮的截面线EE-EE的截面图;
图124为图121中换档凸轮的详细视图A3;
图125为图121中换档凸轮的换档凸轮轮廓的值表;
图126为CVT的牵引环的透视图;
图127为图126中环的正视图;
图128为图126中环的侧视图;
图129为可与图126中牵引环一起使用的斜面轮廓的放大详细视 图A4;
图130为图126中牵引环的截面图;
图131为与CVT一起使用的非盘绕扭簧的视图;
图132为图131中扭簧的透视图;
图133为图132中扭簧的详细视图A5;
图134为图132中扭簧的详细视图A6;
图135为与CVT一起使用的输入驱动器的透视图;
图136为图135中输入驱动器的侧视图;
图137为图135中输入驱动器的截面图;
图138为图135中输入驱动器的第二截面图;
图139为与CVT一起使用的扭盘的透视图;
图140为图139中扭盘的正视图;
图141为图140中扭盘的详细视图;
图142为CVT的输入组件的透视图;
图143为图142中输入组件的截面图;
图144为与CVT一起使用的滚子轴的透视图;
图145为图144中滚子轴的正视图;
图146为图145中滚子轴的截面图;
图147为与CVT一起使用的飞轮的透视图;
图148为图147中飞轮的正视图;
图149为另一与CVT一起使用的扭簧的平面图;
图150为滚子保持架固定器中扭簧的平面图,没有如同图149中扭簧的弯曲;
图151为图149中的扭簧在滚子保持架固定器中的平面图。
具体实施方式
现在参考附图描述优选实施例,其中相同的标记始终指代相同的元件。因为本说明书中使用的术语是结合本发明的具体实施例的详细描述来使用的,所以其并不简单以任何限制或约束的方式来解释。另 外,本发明的实施例可包括几个新颖的特征,这几个特征没有一个单个就达到所有期望的需要,或者没有一个单个是实现这里所述本发明所必需的。本文描述的CVT实施例总地涉及美国专利No.6241636、6419608、6689012和7011600中描述的那些类型。这些专利中每个的全部内容都通过参考包含于此。
如本文所使用的,术语“操作地连接”、“可操作地连接”等指的是元件之间的关系(机械的、联接、联结等),由此一个元件的操作导致第二元件的相应、跟随或同时的操作或致动。注意,在使用所述术语描述发明实施例时,通常描述连接或联接元件的具体结构或机构。但是,除非以其它方式具体说明,否则当只用一个所述术语时,该术语表示实际的连接或联接可采用多种形式,在某些情形下对本领域的普通技术人员是显而易见的。
为说明起见,这里使用术语“径向”表示垂直于变速器或变换器的纵轴线的方向或位置。这里使用的术语“轴向”指的是沿着平行于变速器或变换器主轴线或纵轴线的轴线的方向或位置。为清楚和简便起见,有时标记相似的部件(例如,控制活塞582A和控制活塞582B)将由一个标记(例如,控制活塞582)共同地指代。
现在参考图1,示出了可改变输入输出传动比的球型CVT 100。CVT 100具有中心轴105,该中心轴105延伸通过CVT 100的中心,并超过自行车架的两个后叉端10。各位于中心轴105相应一端的第一盖螺母106和第二盖螺母107将中心轴105连接到后叉端上。虽然该实施例示出了将CVT 100用在自行车上,但是CVT 100可使用在利用变速器的任何设备上。为说明起见,中心轴105限定了CVT的纵向轴线,该轴线将用作描述CVT其它部件的位置和/或运动的参考点。如这里所使用的,术语“轴向”、“轴向地”、“侧向”、“侧向地”指的是与由中心轴105限定的纵向轴线同轴或平行的位置或方向。术语“径向”和“径向地”指的是从纵向轴线垂直延伸的位置或方向。
参考图1和2,中心轴105给保持架组件180、输入组件155和输出组件160提供径向和侧向支撑。在该实施例中,中心轴105包括容 纳换档杆112的孔199。如后面所描述的,换档杆112执行CVT 100中的传动比变换。
CVT 100包括变换器140。该变换器140可为适于改变输入速度相对于输出速度的比的任意机构。在一个实施例中,变换器140包括输入盘10、输出盘134、可倾斜球腿组件150和惰轮组件125。输入盘110可为可绕中心轴105旋转且与其同轴地安装的盘。在输入盘110的径向外缘,该盘以一个角度延伸至其终止于接触表面111的点。在某些实施例中,接触表面111可为分离的结构,例如连接到输入盘110的环,输入盘110将给接触表面111提供支撑。接触表面111可为带螺纹的,或者压配合进输入盘110,或者其可通过任何适当的紧固件或粘合剂连接。
输出盘134可为通过压配合或其它方式连接到输出毂壳138的环。在某些实施例中,输入盘110和输出盘134具有从接触表面111径向延伸的支撑结构113,其提供增加径向刚度的结构性支撑,以抵抗那些部分在CVT 100的轴向力下的变形,并允许轴向力机构径向向外地移动,从而减小CVT 100的长度。输入盘110和输出盘134可具有允许润滑油进入变换器140以循环通过CVT 100的油孔136、135。
在某些实施例中,毂壳138为可绕中心轴105旋转的圆柱管。毂壳138具有容纳CVT 100大部分部件的内部和适于连接到无论什么使用CVT的部件、装备或车辆的外部。这里,毂壳138的外部构造成使用在自行车上。但是,CVT 100可使用在需要调节转动的输入和输出速度的任何机械中。
参考图1、2、10和11,CVT可包括用于从输入盘110向输出盘134传递扭矩并改变输入速度相对于输出速度的比的球腿组件150。在某些实施例中,球腿组件150包括球101、球轴102和腿103。轴102可为延伸穿过形成于球101中心的孔的大致圆柱形轴。在某些实施例中,轴102通过与轴102上球101对齐的滚针轴承或径向轴承接触球101内的孔的表面。轴102延伸超过球101有孔的一侧,使得腿103可在球101的位置执行换档。在轴102延伸超过球101边缘的地方, 其连接到腿103的径向外端。腿103为使球轴102倾斜的径向延伸。
轴102穿过形成于腿103径向外端的孔。在某些实施例中,腿103具有轴102穿过腿103的孔所在的空腔,减小了腿103与轴102之间接触的应力集中。这小头的应力提高了球腿组件150吸收换档力和扭矩反作用的能力。腿103可通过锁紧环(例如,E形环)定位在轴102上,或者压配合在轴102上;但是,轴102与腿103之间可使用任何其它的固定方式。球腿组件150还可包括连接到球轴102各端的滚动元件腿滚子151,当轴102与CVT 100的其它部分对齐时,所述腿滚子151提供了轴102的滚动接触。在某些实施例中,腿103在径向内端具有凸轮152,以有助于腿103径向位置的控制,从而控制轴102的倾斜角。在其它实施例中,腿103连接到凸轮1105上(见图11),以允许导向腿103,并将其支撑在定子800中(见图8)。如图1中所示,定子轮1105可相对于腿103的纵向轴线倾斜。在某些实施例中,定子轮1105构造成使其中心轴线与球101的中心相交。
仍参考图1、2、10和11,在各实施例中,球101与轴102之间的接触可为下面其它实施例中描述的任何轴承。但是,在其它实施例中,球101固定到轴上,与球101一起旋转。在某些该实施例中,轴承(未示出)位于轴102与腿103之间,使得作用在轴102上的横向力受到腿103的反作用,或者可选地,还受到保持架(下面各实施例中描述的)的反作用。在某些该实施例中,位于轴102与腿103之间的轴承为径向轴承(滚珠轴承或滚针轴承)、轴颈轴承或任何其它类型的轴承、或适当的机构或装置。
参考图1、2、3、4和10,现在描述惰轮组件125。在某些实施例中,惰轮组件125包括惰轮126、凸轮盘127和惰轮轴承129。惰轮126具有大致恒定的外径;但是,在其它实施例中,其外径是不恒定的。所述外径可在中间部分小于端部部分,或者在中间部分大、端部部分小。在其它实施例中,所述外径一端比另一端大,依据换档速度和扭矩需求,两端之间的变化可为线性或非线性的。
凸轮盘127位于惰轮126的任一端或两端,并与凸轮152接触以 致动腿103。在所示实施例中,凸轮盘127为凸形的,但是可为产生腿103所需运动的任意形状。在某些实施例中,凸轮盘127构造成使其轴向位置控制腿103的径向位置,从而控制轴102的倾斜角。
在某些实施例中,凸轮盘127的径向内径彼此轴向地延伸,以将一个凸轮盘127连接到另一凸轮盘127。这里,凸轮延伸128形成绕着中心轴105的圆筒。凸轮延伸128从一个凸轮盘127延伸到另一凸轮盘127,并通过锁紧环、螺母或一些其它适当的紧固件固定在适当的位置。在某些实施例中,一个或两个凸轮盘127螺接在凸轮盘延伸128上以将其固定在适当的位置上。在所示实施例中,凸轮盘127的凸形曲线从惰轮组件125的轴向中心轴向地延伸成局部最大、然后径向向外、再朝着惰轮组件125的轴向中心轴向向内的向回延伸。这种凸轮轮廓减小了惰轮组件125换档期间可在轴向极端出现的约束。还可使用其它凸轮形状。
在图1的实施例中,换档杆112执行CVT 100的传动比变换。中心轴105的孔199内同轴定位的换档杆112为具有螺纹端109的细长杆,所述螺纹端109延伸出中心轴105的一侧,并超过盖螺母107。换档杆112的另一端延伸进惰轮组件125内含有换档销114的地方,该换档销114通常横向地安装在换档杆112内。换档销114接合惰轮组件125,使得换档杆112可控制惰轮组件125的轴向位置。导螺杆组件115控制换档杆112在中心轴105内的位置。在某些实施例中,导螺杆组件115包括换档致动器117,该换档致动器117可为在外径上具有一组绳索螺纹118、且其一部分内径上的螺纹接合换档杆112的滑轮。导螺杆组件115可通过任何装置保持在中心轴105上适当的轴向位置内,这里通过滑轮卡环116保持在适当的位置中。系链螺纹118接合换档绳索(未示出)。在某些实施例中,换档绳索为标准换档线,而在其它实施例中,换档绳索可为能够承受张力从而转动换档滑轮117的任意绳索。
参考图1和2,输入组件155允许扭矩输入变换器140。输入组件155具有将链条(未示出)的线性运动转换为旋转运动的链轮156。虽 然这里使用的是链轮,但是CVT 100的其它实施例可使用从如传送带接受运动的滑轮。链轮156将扭矩传递到轴向力产生机构,在所示实施例中,轴向力产生机构为将扭矩传递到输入盘110的凸轮加载器154。凸轮加载器154包括凸轮盘157、负载盘158和一组凸轮滚子159。凸轮加载器154将扭矩从链轮156传递到输入盘110,并产生克服输入盘110、球101、惰轮126和输入盘134的接触力的轴向力。轴向力通常与施加到凸轮加载器154的扭矩量成比例。在某些实施例中,链轮156通过单向离合器(未详细示出)将扭矩施加到凸轮盘157上,当毂138转动而链轮156并不提供扭矩时,所述单向离合器用作惰行机构。在某些实施例中,负载盘158可与输入盘157整合为单一工件。在其它实施例中,凸轮加载器154与输出盘134为一体的。
在图1和2中,CVT 100的内部部件通过端盖160含在毂壳138内。端盖160通常为连接到毂壳138开口端的平面盘,具有通过中心以允许凸轮盘157、中心轴105和换档杆112的通过的孔。端盖160连接到毂壳138上,用于反作用凸轮加载器154产生的轴向力。端盖160可由能够反作用轴向力的任意材料制成,例如铝、钛、钢、或者刚强度热塑性或热固性塑料。端盖160通过紧固件(未示出)固定到毂壳138上;但是,端盖160还可螺接或以其它方式连接到毂壳138上。端盖160具有绕着其面向凸轮加载器154一侧上的半径形成的槽,该槽容纳预加载器161。预加载器161可为能够向凸轮加载器154施加初始力、从而向输入盘134施加初始力的任意装置,例如弹簧、或弹性材料如O形圈。预加载器161可为波形弹簧,这样,弹簧可具有高的弹簧常数,并在其整个寿命上具有高水平的弹性。这里,预加载器161通过推力垫圈162和推力轴承163直接加载到端盖160上。在该实话例中,推力垫圈162为典型的环形垫圈,其覆盖了预加载器161的槽,并为推力轴承163提供推力座圈。推力轴承163可为具有高水平推力能力的滚针推力轴承,与组合推力径向轴承相比,提高了结构刚度,并且降低了公差需求和成本;但是,可使用任意形式的推力轴承或组合轴承。在某些实话例中,推力轴承163为滚珠推力轴承。凸 轮加载器154产生的轴向力通过推力轴承163和推力垫圈162反作用到端盖160上。端盖160连接到毂壳138上,以完成CVT 100的结构。
在图1和2中,凸轮盘轴承172将凸轮盘157保持在相对于中心轴105的径向位置上,而端盖轴承173保持凸轮盘157与端盖160的内径的径向对齐。这里,凸轮盘轴承172和端盖轴承173为滚针轴承;但是,也可使用其它形式的径向轴承。使用滚针轴承允许增大轴向浮动,并适应骑车者和链轮156产生的约束力矩。在CVT 100的其它实施例或本文所述的任何其它实施例中,凸轮盘轴承172和端盖轴承173中任意一个或两者都还可由配对的组合径向推力轴承来替代。在这种实施例中,径向推力轴承不只提供了径向支撑,还能够吸收推力,有助于至少部分地帮助推力轴承163减载。
仍参考图1和2,轴142为绕着中心轴102同轴安装的支撑元件,其保持在中心轴102与毂壳138封闭端的内径之间,所述轴142保持毂壳138相对于中心轴105径向对齐。轴142与中心轴105角度对齐固定。这里,键144将轴142角度对齐固定,但其固定可通过本领域技术人员公知的任何装置。径向毂轴承145安装在轴142与毂壳138的内径之间,以保持毂壳138的径向位置和轴向对齐。毂轴承145通过密封轴盖143保持在适当的位置。轴盖143为具有中心孔的盘,所述中心孔绕着中心轴105安装,并且在这里通过紧固件147连接到毂壳138。毂推力轴承146安装在毂壳138与保持架189之间,以保持保持架189和毂轴138的轴向位置。
图3、4和10示出了上述CVT 100的可选实施例CVT 300。上述CVT 100实施例与本图之间的许多部件是类似的。这里,分别减小输入盘310与输出盘334的角度,以允许更大的承受轴向力的强度,并减小CVT 300的总径向直径。该实施例示出了可选的换档机构,其中在换档杆312上形成有执行惰轮组件325的轴向移动的导螺杆机构。导螺杆组件为形成在换杆杆312在惰轮组件325内或其附近的一端上形成的一组导螺纹。一个或多个惰轮组件销314从凸轮盘延伸328径向地延伸进导螺纹313,当换档杆312转动时,其轴向地移动。
在所示实施例中,惰轮326并不具有恒定的外径,而是具有在惰轮326一端变大了的外径。这允许惰轮326抵抗惰轮326上通过动态接触力和旋转接触产生的试图将惰轮326从中心位置推离的力。但是,这仅仅是个例子,惰轮326的外径可以设计者需要的任意形式变化,以反作用惰轮326受到的旋转力,并便于CVT 300的换档。
现在参考图5a、5b、6a和6b,双部分盘由花键盘600和盘驱动器500组成。盘驱动器500和花键盘600通过形成于盘驱动器500上的花键510和形成于花键盘600内的花键孔610安装在一起。花键510安装在花键孔610内,使得盘驱动器500与花键盘600形成用在CVT100、CVT 300或任意其它球型CVT中的盘。花键盘600在系统中提供了允许变换器140、340找到平衡位置的适应性,降低了变换器140、340的部件加工公差的敏感度。
图7示出了可用在CVT 100、CVT 300、其它球型CVT或任意其它类型的CVT中的凸轮盘700。凸轮盘700具有形成在其径向外缘中的凸轮通道710。凸轮通道710容纳一组凸轮滚子(未示出),以便将扭矩转换为扭矩分量和轴向分力,从而以与施加到CVT的扭矩成比例的形式缓和施加到变换器140、340上的轴向力,在该实施例中,所述凸轮滚子为球体(例如,轴承滚珠),但是可为与凸轮通道710相协同操作的任意形状。其它这种形状包括圆柱形滚子、桶状滚子、非对称滚子或任意其它形状。在许多实施例中,用于凸轮盘通道710的材料优选足够坚硬,以抵抗凸轮盘700会承受的负载下的过度或永久变形。在高扭矩应用中,可能需要特殊的硬化处理。在某些实施例中,凸轮盘通道710由硬化成洛氏硬度值超过40HRC的碳钢制成。凸轮加载器(图1的154,或者任何其它形式的凸轮加载器)的运行效率可受硬值的影响,通常通过增加硬来提高效率;但是,高硬度会导致凸轮加载部件变脆,并带来更高的成本。在某些实施例中,硬度超过50HRC,而在其它实施例中,硬超过55HRC、超过60HRC和超过65HRC。
图7示出了共形凸轮的实施例。即,凸轮通道710的形状与凸轮 滚子的形状一致。由于通道710与滚子一致,所以通道710用作轴承滚子固定器,去除了对保持架元件的需要。图7的实施例为单向凸轮盘700;但是,凸轮盘可为如CVT 1300中的双向凸轮(见图13)。消除了对轴承滚子固定器的需要简化了CVT的设计。共形凸轮通道710还允许减小轴承滚子与通道710之间的接触应力,允许减小轴承滚子的尺寸和/或数量,或允许更大的材料选择灵活性。
图8示出了用于形成球型CVT 100、300(及其它类型)中变换器140、340的保持架189的刚性支撑结构的保持架盘800。保持架盘800的形状制成当换档期间腿103径向向内和向外移动时导向该腿103。保持架盘103还提供了轴102的角度对正。在某些实施例中,各自轴102的两个保持架盘800的相应槽沿角度方向稍稍错开,以减小变换器140和340中的换档力。
腿103由定子中的槽导向。腿103上的腿滚子151跟随定子中的圆形轮廓。腿滚子151通常提供抵销由换档力或牵引接触旋转力引起的平稳力的平移反作用点。当改变CVT传动比时,腿103以及其各自的腿滚子151作平面运动,从而描出绕球101为中心的圆形围迹。由于腿151从腿103的中心偏移开,所以腿滚子151绘出类似地偏移开的围迹。为了在各定子上产生一致的轮廓以配合腿滚子151的平面运动,需要从槽中心偏移开与滚子在各腿103中偏移量相同的圆形切口。该圆形切口可利用旋转切刀制成;但是,它在每个槽需要单独的切口。由于各切口是独立的,所以除了定子之间的变化之外,在单个定子中存在从一个槽到下一个槽的公差变化的可能性。消除这种额外加工步骤的方法是提供可通过车床旋转操作产生单一的轮廓。环形机床切口可在一个旋转操作中产生这种单一的轮廓。环形切口的中心调整成沿径向方向远离球101的中心,以补偿腿滚子103的偏置。
现在参考图1、9和12,所示保持架组件1200的可选实施例使用提高润滑的润滑垫片900,以便与某些CVT一起使用,这里,垫片1210支撑和隔离两个保持架盘1220。在所示实施例中,在采用保持架389的这种情形下,动力传动元件的支撑结构通过将输入和输出侧的 保持架盘1220连接到多个垫片1210(包括具有保持架紧固件1230的一个或多个润滑垫片900)来形成。在该实施例中,保持架紧固件1230为螺钉,但是它们可为任意形式的紧固件或紧固方法。润滑垫片900具有用于从毂壳138表面刮掉润滑油、并将润滑油导回变换器140或340的中心元件的刮片910。某些实施例的润滑垫片900还具有帮助润滑油流向最常使用润滑油的区域的通道920。在某些实施例中,垫片900在通道920之间的部分形成了将润滑油导向通道920的凸起楔925。刮片910可与垫片900为一体的,或者可为单独的,并由不同于刮片910的材料(包括但不限于橡胶)制成,以增加从毂壳138刮削润滑油。垫片1210和润滑垫片900的端部于凸缘状基座1240处,该基座1240垂直地延伸,以形成与保持架盘1220协同操作的表面。所示实施例的基座1240在面向保持架盘1240的一侧为大致平面的,但是在面向球101的一侧是圆形的,以便形成上述腿滚子151滚动的表面。基座1240还形成腿103行进中始终在其内滚动的通道。
现在参考图3、9和10描述润滑系统及方法的实施例。当球101旋转时,润滑油试图流向球101的赤道,然后润滑油喷洒在毂壳138上。一些润滑油并不落在毂壳138具有最大直径的内壁上;但是,向心力使得这些润滑油流向毂壳138的最大内径。刮片910垂直地定位,使得其去除了聚积在毂壳138内侧上的润滑油。重力将V形凸缘各侧的润滑油拉下,进入通道920。垫片900定位成使得通道920的径向内端终止在凸轮盘127和惰轮126的附近。这样,惰轮126和凸轮盘127接收在毂壳138内循环的润滑油。在一个实施例中,刮片910的尺寸使得刮擦毂壳约千分之三十英寸。当然,依据不同的应用,其间隙可更大或更小。
如图3和10中所示,凸轮盘127可构造成其面向惰轮226的一侧倾斜,以接收从通道920落下的润滑油,并将润滑油导向凸轮盘127与惰轮226之间的空间。在润滑油流在惰轮226上之后,润滑油流向惰轮226的最大直径,一些润滑油在这里喷洒在轴102上。一些润滑油从通道920落在惰轮226上。该润滑油润滑了惰轮226以及球101 与惰轮226之间的接触路径。由于惰轮226各侧的倾斜,一些润滑油朝着惰轮226边缘向外离心地流动,然后从这里径向向外喷洒。
参考图1、3和10,在某些实施例中,从惰轮126、226向轴102喷洒的润滑油落在槽345上,该槽345接收润滑油,并将其泵入球101内。一些润滑油还落在输入盘110和输出盘134接触球101的接触表面111上。当润滑油离开球101的一侧时,润滑油在离心力作用下流向球101的赤道。该润滑油的一部分接触输入盘110与球101的接触表面111,然后流向球101的赤道。润滑油的一部分沿着输出盘134背对球101的一侧径向向外地流。在某些实施例中,输入盘110和/或输出盘134分别设有润滑油孔136和135。润滑油孔135、136将润滑油导向毂壳138的最大内径。
图13示出了具有两个凸轮加载器1354的CVT 1300的实施例,所述凸轮加载器1354共同产生和分配CVT 1300的轴向力。这里,凸轮加载器1354位于输入盘1310和输出盘1334附近。CVT 1300示出了扭矩是如何通过输入盘1310和提供和通过输出盘1334输出,或者相反,使得扭矩通过输出盘1334输入和通过输入盘1310输出。
图4示出了构造成包含上述CVT实施例的发明特征的自行车毂1400。毂1400的几个部件与上述部件相同;因此,限定这些部件的进一步描述。毂1400包括连接到毂盖1460的毂壳138。在某些实施例中,毂1400还包括密封毂壳138与毂盖1460相对一端的端盖1410。毂壳138、毂盖1460和端盖1410优选由提供结构强度和刚度的材料制成。这种材料包括如钢、铝、镁、高强度塑料等。在某些实施例中,依据给定技术应用的具体需求,其它材料也可适用。例如,毂壳138可由复合材料、热塑性塑料、热固性塑料等制成。
现在参考图14,所示毂1400容纳在本文所示CVT实施例的内部。主轴105支撑毂1400,并提供到自行车或其它车辆或设备的后叉端10的连接。参考图41-43进一步详细描述该实施例的主轴105。在某些实施例中,如图15-18所示,CVT 1500包括含有带螺纹端109的杆112的换档机构。螺母106和107将后叉端10锁止在主轴105上。在 图14的实施例中,毂1400包括飞轮1420,该飞轮1420可操作地连接到输入轴(见图33和图40),以将扭矩输入至CVT 1500。应当注意,虽然参考自行车应用描述了所述CVT的各种实施例和特征,但是在使用变速器的车辆、机械或装置中都能使用容易认识到的CVT变形及其特征。
参考图15和16,在一个实施例中,CVT 1500具有用于将扭矩传递到一且球形牵引滚子(这里显示为球101)的输入盘1545。图16为CVT 1500的局部分解图。球101将扭矩传递到输出盘1560。在该实施例中,为清楚示出CVT 1500的各种循环,只示出了一个球101,但是,无论何处,依赖于各特殊应用的扭矩、重量和尺寸需求,CVT的各种实施例使用2至16或者更多的球101。不同的实施例使用2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16或更多的球101。绕着主轴105同轴安装的惰轮1526接触球101并为其提供支撑,保持其绕着主轴105的径向位置。某些实施例的输入盘1545具有便于润滑油在CVT 1500中循环的的润滑油孔1590。
另外参考图37-38,球101在轴3702上旋转。腿103和换档凸轮1527共同用作使轴3702的位置变化的杆,该换档导致球101的倾斜,从而实现上述传动比的变化。换档凸轮1527致动腿103的径向运动时,保持架1589(见图22-24)给腿103提供和对正。在一个实施例中,保持架包括通过定子垫片1555连接的定子1586和1587。在其它实施例中,使用其它保持架180、389、1200。
另外参考图41-43,在所示实施例中,保持架1589绕着主轴105同轴不可旋转地安装。该实施例中,定子1586刚性地连接到主同105的凸缘4206上。另外的凸缘1610将定子1587保持在适当的位置上。键1606将凸缘1610连接到主轴105上,该主轴105具有用于接收1606的键座1608。当然,本领域的普通技术人员会容易地认识到,具有许多等效物和可选方法将主轴105连接到凸缘1610、或将定子1586、1587连接到凸缘1620、4206。在某些实施例中,主轴105包括用于轴向定位和约束凸缘1610的肩部4310。
端盖1410安装在径向轴承1575上,该轴承1575本身安装在凸缘1610上。在一个实施例中,径向轴承1575为支撑地面的反作用载荷并将毂壳138与主轴105径向对齐的角面接触轴承。在某些实施例中,毂1400包括在主轴105一端或两端的密封。例如,这里,毂1400在毂壳138与端盖1410连接在一起的一端具有密封1580。另外,为了在输出侧提供轴向力预载,并保持毂壳138的轴向位置,毂1400可在定子1587与径向轴承1575之间包括垫片1570和滚针推力轴承(未示出)。垫片1570绕着凸缘1610同轴地安装。在某些实施例中,可不使用滚针推力轴承,在这种情形下,径向轴承1575可为适于承受推力载荷的角面接触轴承。本领域的普通技术人员会容易地认识到提供垫片1570、滚针推力轴承和径向轴承可提供的实施径向推力载荷功能的替代装置。
仍参考图143、15和16,在所示实施例中,毂1400的变换器1500包括输入轴1505,该输入轴1505一端可操作地连接到扭盘1525上。输入轴1505的另一端通过飞轮支架1510可操作地连接到飞轮1420。扭盘1525构造成向具有斜面3610的负载凸轮盘1530(见图36)传递扭矩。负载凸轮盘1530将扭矩和轴向力传递到一组滚子2504(见图25),滚子2504又作用在第二负载凸轮盘1540上。输入盘1545连接到第二负载凸轮盘1540上,以接收扭矩和轴向力输入。在某些实施例中,滚子2504通过滚子保持架1535保持在适当的位置中。
众所周知,许多牵引式CVT利用夹紧机构防止传递一定水平的扭矩时球101与输入盘1545和/或输出盘1560之间滑移。提供夹紧机构在本文有时称为产生轴向力,或提供轴向力产生器。通过滚子2504与负载凸轮1540协同动作的负载凸轮盘1530的上述结构是一种这样的轴向力产生机构。但是,在某些实施例中,当轴向力产生装置式子组件在CVT中产生轴向力时,CVT本身中还产生反作用的反作用力。另外参考图25和26,在所示CVT 1500的实施例中,所述反作用力至少被分别具有第一座圈1602和第二座圈1603的推力轴承反作用一部分。在所示实施例中,未示出轴承元件,但可为球、滚子、桶形滚 子、非对称滚子或其它任意形式的滚子。另外,在某些实施例中,一个或两个座圈1602由各种轴承座圈材料制成,例如钢、轴承钢、陶瓷或用于轴承座圈的任何其它材料。第一座圈1602对靠着扭盘1525,第二座圈1603对靠着毂盖1460。所示实施例的毂盖1460有吸收轴向力机构产生的反作用力。在某些实施例中,轴向力产生包括另外提供预加载器,例如一个或多个轴向弹簧,如波形弹簧1515或扭簧2505(见下面图25的描述)。
参考图15-18、22-24和43,示出了CVT 1500的一些子组件。定子1586安装在主轴105的肩部4208上,并对靠着主轴105的凸缘4206。定子1587安装在凸缘1610的肩部1810上。这里,螺钉(未示出)将凸缘4206连接到定子1586,将凸缘1610连接到定子1587,然而,在其它实施例中,定子1587螺接在肩部1810上,但是定子1587可通过任何方法或装置连接到肩部1810上。在该实施例中,因为凸缘1610和4206不可旋转地固定到主轴105上,所以其中由定子1586和1587构成保持架1589不可旋转地连接到主轴105上。定子垫片1555给保持架1589提供了额外的结构强度和刚度。另外,定子垫片1555有助于在定子1586与1587之间进行精确的轴向间隔。定子1586和1587通过导向槽2202导向并支撑腿103和轴3702。
现在参考图15-21、37、38,球101绕着轴3702旋转,并与惰轮1526接触。绕着主轴105同轴安装的轴承1829将惰轮1526支撑在其径向位置内,其中轴承1829可与惰轮1526分开或与其为一体的。由换档杆112控制的换档销114致动换档凸轮1527的轴向移动。换档凸轮1527然后致动腿103,功能上导致杆的应用或作用在球101的轴3702上的枢转作用。在某些实施例中,CVT 1500包括保持换档销11后羿惰轮1526接触的固定器1804。固定器1804可为由塑料、金属或其它适当材料制成的环。固定器1804安装在轴承1829之间,并绕着换档凸轮延伸1528同轴地安装。
图19-21示出了所示CVT 1500的换档凸轮1527的一个实施例。各换档凸轮盘1572具有腿103沿着其行走的轮廓2110。这里,轮廓 2110通常具有凸起的形状。通常,轮廓2110的形状由所需腿103的运动确定,最后影响了CVT 150的换档性能。下面进一步描述换档凸轮轮廓。如图所示,换档凸轮盘1527之一具有绕着主轴105安装的延伸1528。所示实施例的延伸1528长度足以延伸超过惰轮1526,并连接到另一换档凸轮盘1527。这里,其连接通过滑动配合和夹具提供。但是,在其它实施例中,换档凸轮1527可通过螺纹、螺钉、过盈配合或任意其它连接方法彼此固定。在某些实施例中,从各换档凸轮1527提供作为延伸的延伸1528。换档销114安装在穿过延伸1528的孔1910内。在某些实施例中,换档凸轮1527具有促进润滑油流过惰轮轴承1829的孔1920。在某些实施例中,惰轮轴承1829压配合进延伸1528。在某些实施例中,孔1920通过允许工具通过换档凸轮1527,将惰轮轴承1829推离延伸1528,从而有助于将惰轮轴承1829从延伸1528移除。在特定实施例中,惰轮轴承1829为角面接触轴承,而在其它实施例中,它们为径向轴承或推力轴承或任意其它类型的轴承。许多材料适于制作这种换档凸轮1527。例如,某些实施例使用如钢、铝或镁的材料,而其它实施例使用其它材料,如复合材料、塑料或陶瓷,这依赖于各具体应用的情形。
所示换档凸轮1527为具有大致凸形形状的换档凸轮轮廓2110的一个实施例。换档凸轮轮廓通常根据惰轮1526与球腿组件1670(见图16)之间的接触点位置以及球101与惰轮1526之间的的相对轴向运动量来变化。
现在参考图16和18-21,换档凸轮1527的轮廓使得惰轮1526相对于球101的轴向平移与球101轴线的角度变化成比例。这里,球101轴线的角度称为“γ”。申请人发现,控制惰轮1526相对于γ变化的轴向位移会影响CVT传动比控制力。例如,在所示CVT 1500中,如果惰轮1526的轴向平移与γ变化成线性比例,那么换档凸轮1527和球腿界面的正向通常平行于轴3702。这使得能够有效地将水平换档力转换为绕球腿组件1670的换档力矩。
惰轮平移与γ之间的线性关系给定为惰轮平移为球101的半径、γ 角及RSF的乘积(即,惰轮平移=球半径*γ角*RSF),其中RSF为滚动滑动因数。RSF描述了球101与惰轮126之间的横向蠕滑率。如这里所使用的,“蠕滑”为本体相对于另一本体的不连续局部运动。在牵引装置中,动力通过牵引界面从驱动元件到从动元件的传递需要蠕滑。通常,沿动力传递方向的蠕滑称为“沿滚动方向的蠕滑”。有时驱动元件和从动元件经历沿垂直于动力传递方向的方向的蠕滑,在这种情形下,该蠕滑分量称为“横向蠕滑”。在CVT运行期间,球101与惰轮1526在彼此上滚动。当惰轮126轴向(即,垂直于滚动方向)平移时,惰轮1526与球101之间产生横向蠕滑。等于1.0的RSF表示纯滚动。在小于1.0的RSF值,惰轮1526平移慢于球101转动。在大于1.0的RSF值,惰轮1526平移快于球101转动。
仍参考图16中所示的实施例,申请人设计了规划惰轮1526与球腿组件1579之间横向蠕滑和/或接触位置的所有变化的凸轮轮廓的过程。该过程产生不同的凸轮轮廓,有助于确定换档力和换档器位移的效果。在一个实施例中,该过程包括使用参数公式确定具有所需凸轮轮廓的二维数据曲线。然后使用该曲线产生换档凸轮127的模型。在该过程的一个实施例中,数据典型的参数公式如下:
θ=2*γ_MAX*t-γ_MAX
x=LEG*sin(θ)-0.5*BALL_DIA*RSF*θ*pi/180+0.5*ARM*cos(θ)
y=LEG*cos(θ)-0.5*ARM*sin(θ)
z=0
角度θ从最小γ(在某些实施例中为-20度)到最大γ(在某些实施例中为+20度)变化。γ_MAX为最大γ。参数范围变量“t”从0到1变化。这里,“x”和“y”为凸轮152(见图1)的中心点。x和y的公式为参数式的。“LEG”和“ARM”定义了球腿组件1670、惰轮1526和换档凸轮1527之间的接触位置。更具体地,LEG为球腿组件1670的球轴3702轴线到穿过球腿组件1570相应两个凸轮152的中心的线之间的垂直距离。ARM为球腿组件1670的凸轮152的中心的之间的距离。
超过0的RSF值是优选的。CVT 100证明了应用等于约1.4的RSF值。申请人发现,为0的RSF值极大地增加了CVT换档所需的力。通常,超过1.0且小于2.5的RSF值是优选的。
仍参考图16和18-21中所示的实施例,在所示CVT 100的实施例中,对于最大的γ角具有最大的RSF。例如,对于等于+20度的γ,约1.6的RSF是最大的。RSF还依赖于球101的尺寸和惰轮1526的尺寸、以及凸轮152的位置。
根据输入换档CVT的能量,该能量可输入为大位移和小力(给大RSF)或小位移和大力(给小RSF)。对于给定的CVT,存在可允许的最大换档力和可允许的最大位移。因此,交替使用给设计者提供了进行所有特定应用的各种设计选择。比零大的RSF通过增大轴向位移来减小所需换档力,以获得所需换档比。最大位移由具体换档机构(在某些实施例中,如把手或触发换档)的极限确定,在某些实施例中,还受过CVT 100的封装限制影响或可选地影响。
单位时间的能量是另一个因数。依赖用于致动换档机构的动力源,给定应用的换档比可能需要一定水平的力或位移来达到换档比。例如,在使用电动机换档CVT的特定应用中,在某些情形下在低扭矩具有调整的电动机是优选的。由于动力源偏向于速度,所以RSF偏向位移。在使用液压式换档的其它应用中,低流速高压可能比高流速低压更加适合。因此,依赖于应用,人们会选择较低的RSF来匹配动力源。
并非只有与γ线性相关的惰轮平移是所需的关系。因此,例如,如果需要惰轮平移与CVT传动比线性成比例,那么RSF因数随着γ角或CVT传动比变化,使得惰轮位置与CVT传动比之间的关系线性成比例。对于某些类型的控制策略来说,这是期望的特征。
图22-24示出了可用在CVT 1500中的保持架1589的一个例子。所示保持架1589具有通过一组定子垫片1555(为清楚起见,只示出了一个)彼此连接的两个定子1586和1587。在该实施例中,定子垫片1555固定到定子1586和1587的外缘。这里,螺钉将垫片1555连接到定子1586和1587。但是,定子1586和1587以及垫片1555可构 造为其它连接方法,例如压配合、螺接或任何其它方法或装置。在某些实施例中,垫片1555的一端永久地固定到定子1586或1587之一上。在某些实施例中,垫片1555由提供结构刚度的材料制成。定子1586和1587具有导向并支撑腿103和/或轴3702的槽2202。在特定实施例中,腿103和/或轴3702具有在槽2202上行进的轮(图11的项151或其它实施例的等效物)。
图24示出了定子1586与定子1586的槽2202相对的一侧。在该实施例中,孔2204接收将定子垫片1555连接到定子1586的螺钉。内孔2210接收将定子1586连接到主轴105的凸缘4206的螺钉。为了使某些实施例的定子1586更轻,从其去除如该实施例中切口2206所示部分的材料。考虑到重量以及球腿组件1670元件的间隙,定子1586还可包括额外的切口2208,如该实施例中。
现在参考图25、26和36的实施例,描述可与图15的CVT 1500一起使用的轴向力产生机构。图25和26为局部分解图。输入轴1505将扭矩输入到扭盘1525。扭盘1525连接到具有斜面3610的负载凸轮盘1530。当负载凸轮盘1530旋转时,斜面3610致动滚子2504,这些滚子2504向上拱第二负载凸轮盘1549的斜面3610。然后,滚子2504楔入适当的位置,压在负载凸轮盘1530和1540的斜面之间,并将扭矩和轴向力都从负载凸轮盘1530传递到负载凸轮盘1540。在某些实施例中,CVT 1500包括滚子固定器1535,以确保滚子2504的正确对齐。滚子2504可为球形、圆柱形、桶形、非对称的或适于给定应用的任何形状。在某些实施例中,每个滚子2504都具有单独的连接到滚子固定器1535的弹簧(未示出)或者当在某些应用中需要时将滚子1504向斜面3610的上方或下方偏压的其它结构。在所示实施例中,输入盘1545构造成连接到负载凸轮盘1540,并接收输入扭矩和轴向力。然后,所述轴向力将球101夹在输入盘1545、输出盘1560和惰轮1526之间。
在所示实施例中,负载凸轮盘1530通过定位销固定到扭盘1525上。但是,也可使用其它方法将负载凸轮盘1530固定到扭盘1525上。 此外,在某些实施例中,负载凸轮盘1530与扭盘1525为一体的。在其它实施例中,扭盘1525具有加工成传递扭矩和轴向力的单一单元的斜面3610。在所示实施例中,负载凸轮盘1540通过定位销连接到输入盘1545上。此外,可使用任何其它适当的紧固方法将输入盘1545连接到负载凸轮盘1540上。在某些实施例中,输入盘1545和负载凸轮盘1540可为一体的单元,实际上有如斜面3610嵌在输入盘1545内。在另一实施例中,轴向力产生机构可只包括一组斜面3610。也就是说,负载凸轮盘1530或1540之一并不具有斜面3610,而是提供用于接触滚子2504的平面。类似地,在斜面嵌入扭盘1525或输入盘1545的地方,它们之一并不包括斜面3610。在两个盘或只一个盘具有斜面的两个实施例中的负载凸轮盘1530、1540内,斜面3610和没有斜面的盘上的平面可形成为协同操作的形状,以便与滚子2504表面形状相匹配,从而部分地捉取滚子2504,并降低表面应用水平。
在某些实施例中,在一定的运行条件下,CVT 1500需要预载轴向力。例如,在低扭矩输入时,输入盘1545可在球101上滑移,而不是获得摩擦牵引。在图25和26所示的实施例中,通过将扭簧2502连接到扭盘1525和输入盘1545上来部分地获得轴向预载。扭簧2502的一端安装进扭盘1545的孔2930(见图29)中,而扭簧2502的另一端安装进输入盘1545的孔中。当然,本领域的普通技术人员会容易地将扭簧2502连接到输入盘1545和扭盘1525的多种可选方式。在其它实施例中,扭簧2502可连接到滚子固定器1535和扭盘1525或输入盘1545上。在扭盘1525或输入盘1545中只有一个具有斜面3610的一些实施例中,扭簧2502将滚子固定器1535通过斜面连接到盘上。
仍参考图15、25和26所示的实施例中,如前所述,在某些实施例中,轴向力的应用产生了在CVT 1500反作用的反作用力。在CVT1500的该实施例中,滚珠推力轴承有助于通过传递毂盖1460与扭盘1525之间的推力来管理反作用力。推力轴承具有对靠着毂盖1460的座圈1602,在该实施例中,毂盖具有靠近其用于接收座圈1602的内孔的凹槽。推力轴承的第二座圈1603嵌在扭盘1525的凹槽中。在某 些实施例中,座圈1602与毂1460之间含有提供轴向预载的波形弹簧1515。在所示实施例中,轴承2610径向地支撑毂盖1460。
申请人发现,由于本文称为轴承拖曳再循环的理解,CVT 1500的特定结构比其它的结构更适合解决CVT 1500效率降低的问题。当轴承置于扭盘1525与毂盖1460之间以解决轴子向力产生的反作用力时,产生该现象。
在某些实施例中,如图1中所示,使用直径约等于负载凸轮盘1530直径的滚针轴承来使端盖160的偏转最小。在低速传动情况下,扭盘157的速度(输入速度)大于端盖160的速度(输出速度)。在低速传动情况下,滚针轴承(在该实施例中为推力轴承163)产生与扭盘1525旋转方向相反的拖曳扭矩。该拖曳扭矩沿着与负载凸轮盘1530的轴向载荷相反的方向作用在扭盘1525上,并沿着试图加速其旋转的方向作用在端盖160上,从而作用在毂壳138和输出盘134上,这些效果共同给凸轮加载器154减载,从而减小了CVT 1500中的轴向力。该情形可导致输入盘110、球101和/或输出盘134之间或之中的滑移。
在超速传动情况下,扭盘1525的速度大于端盖160的速度,并且滚针轴承产生沿扭盘1525旋转方向作用在扭盘1525上和逆着端盖160输出旋转作用在端盖160上的拖曳扭矩。这导致CVT 1500中产生的轴向力增大。这样,轴向力增大使得该系统产生更加大的拖曳扭矩。轴向力与拖曳扭矩之间的这种反馈现象就是称为轴承拖曳再循环的现象,最终导致CVT 100的效率降低。另外,逆着端盖160作用的拖曳扭矩作为CVT100输出的额外阻力,从而进一步降低了它的效率。
申请人发现了使由于轴承拖曳再循环引起的效率损失最小的各种系统和方法。如图25、26和40中所示,并不使用如上述构造的滚针轴承,一些实施例中,CVT 1500使用具有座圈1602和1603的滚子推力轴承。因为拖曳扭矩的量随着所用轴承的直径增大,所以座圈1602和1603的直径小于轴向力产生负载凸轮盘1530的直径,且在某些实施例中尽可能地小。座圈1602和1603中的直径可为负载凸轮盘1530直径的百分之10、20、30、40、50、60、70、80或90。在某些 实施例中,座圈1602和1603的直径在负载凸轮盘1530直径的百分之30与70之间。在另一些实施例中,座圈1602和1603的直径在负载凸轮盘1530直径的百分之40与60之间。
当使用滚珠推力轴承时,在某些实施例中,滚子和/或座圈由陶瓷制成,座圈受润滑和/或是超精加工的,和/或滚子的数量最少,但保持所需的负载能力。在某些实施例中,可使用深槽径向滚珠轴承或角面接触轴承。对于特定应用,CVT1500可使用磁轴承或空气轴承作为使轴承拖曳再循环最小的装置。下面结合输入轴1505和主轴105的可选实施例,参考图46描述减小轴承拖曳再循环的影响的其它方法。
图27-35示出了可与图15的CVT 1500一起使用的扭矩输入轴1505和扭盘1525的特定实施例的例子。输入轴1505与扭盘1525通过扭盘1525上的花键孔2710和输入轴1525上的花键凸缘2720连接。在某些实施例中,输入轴1505和扭盘1525为一个工件,或者由单一单元制成(如图1中所示),或者其中输入轴1505与扭盘1525通过永久性连接装置(例如,焊接或任何其它适当的粘接过程)连接在一起。在另一些实施例中,输入轴1505与扭盘1525通过紧固件(例如螺钉、定位销、夹子或任何其它装置或方法)可操作地连接。这里所示特定结构在需要输入盘1505与扭盘1525为分开的部分的情形下是优选的,这可解决由于负载凸轮盘1530在负载下增长引起的错误和轴向位移,以及通过花键孔2710和花键轴2720的分离扭矩。因为该结构允许更小的加工公关,从而减小了CVT的加工成本,所以它在某些实施例中也是优选的。
参考图16、28-32,在所示实施例中,扭盘1525为具有外围3110和花键内孔2710的大致圆形盘。扭盘1525的一侧具有接收推力轴承座圈1603的凹槽3205。扭盘1525的另一侧包括用于接收和连接负载凸轮盘1530的座3210和肩部3220。扭盘1525包括从肩部3220升起的突起表面3230,以凸起形状达到最大高度,然后落向内孔2710。在CVT 1500的一个实施例中,突起表面3230部分地支撑和限制扭簧2502,而一组定位销(未示出)有将扭簧2502保持在适当的位置中。 在这种实施例中,定位销位于孔2920中。这里所示扭盘1525在其花键孔2710上具有三个花键。但是,在其它实施例中,所述花键可为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个。在某些实施例中,花键的数目为2至7个,在其它实施例中,花键的数目为3、4或5个。
在某些实施例中,扭盘1525包括用于接收将扭盘1525连接到负载凸轮盘1530的定位销的孔2910。扭盘1525还可具有用于接收扭簧2502一端的孔2930。在所示实施例中,具有几个孔2930,以适应扭簧2502不同的可能结构,并提供预载水平的调整。
扭盘1525可为刚度和强度足以传递给定应用中预期的扭矩和轴向载荷的任何材料。在某些实施例中,其材料选择设计成有助于反作用产生的反作用力。例如,依赖于应用,硬化钢、钢、铝、镁或其它金属是适合的,而在其它应用中塑料是适合的。
图33-35示出了与CVT 1500一起使用的输入扭矩轴1505的实施例。扭矩输入轴1505由上端具有花键凸缘2720、另一端具有键座3310的中空圆柱体构成。在该实施例中,键座3310接收将输入轴1505可操作地连接到飞轮支架1510(见图14、15)的键(未示出),其中飞轮支架1510本身连接到飞轮1420。表面2720和3410的形状制成与扭盘1525的花键孔2710相匹配。因此,某些实施例的凹形表面2720优选在数量上等于花键孔2710内的花键数量。在某些实施例中,凹形表面2720可为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多。在某些实施例中,凹形表面2720可为2至7个,在其它实施例中,具有3、4、或5个凹形表面2720。
如图所示,输入轴1505具有有助于将各种部件(例如轴承、垫片等)轴向保持在适当位置的几个回形槽。输入轴1505由可在给定应用中传递预期扭矩的材料制成。在某些情形下,输入轴1505由硬化钢、钢或其它金属的合金制成,而在其它实施例中,其由铝、镁或任意塑料或复合材料或其它适当的材料制成。
图36示出了可与CVT 1500一起使用的负载凸轮盘1540(可选地1530)。盘1540通常为在其外缘具有带边的圆形环。所述带边由 斜面3610构成。一些斜面3610具有接收用于将负载凸轮盘1530连接到扭盘1525或将负载凸轮盘1540连接到输入盘1545的定位销(未示出)的孔3620。在某些实施例中,斜面3610加工为具有负载凸轮盘1530、1540的单一单元。在其它实施例中,斜面3610可从环基层(未示出)分离,并通过任何已知的固定方法连接到其上。在后面的情形中,斜面3610和环基层可由不同的材料并通过不同的加工或锻造方法制成。负载凸轮盘1540可由例如金属或复合材料制成。
参考图37和图38,轴3702的实施例由具有两个肩部3704和腰部3806的细长圆柱体组成。肩部3704在超过圆柱体中点的点开始,延伸超过球101的孔。所示实施例的肩部3704是倾斜的,这有助于防止衬套3802的过度磨损,并减小应力集中。轴3702的端部构造成连接到轴承或其它装置,以与腿103接触。在某些实施例中,肩部3704通过给腿103提供支撑、止动和/或公差基准点来改进球腿组件1670的装配。腰部3806在某些实施例中用作储油器。在该实施例中,衬套3802包围着球101的孔内的轴3702。在其它实施例中,使用轴承替代衬套3802。在其它实施例中,腰部3806终止于轴承安装在球101内的地方。轴承可为滚子轴承、冲压滚针(drawn cup needle roller)轴承、外圈滚针(caged needle roller)轴承、轴颈轴承或衬套。在某些实施例中,轴承优选为外圈滚针轴承或其余的轴承。在尝试使用通用摩擦轴承中,由于轴承或轴承的滚动元件沿着轴3702、102移位出球101至它们与腿103接触并咬住球101的点,所以CVT 100、1500常常出现故障或卡住。相信该移位是在运行期间通过球101分配的力或应变波引起的。广泛的测试和设计导致了这种理解,并且申请人相信,使用外圈滚针轴承或其它轴承显著地且出乎意料地导致CVT 100、1500特定实施例更长的寿命和改进的耐用性。使用衬套和轴颈材料的实施例还有助于减少由于该现象引起的故障。衬套3802可由例如涂覆球101或轴3702之一或两者的巴氏合金衬层来替代。在另一些实施例中,轴3702由青铜制成,给球101提供了无需轴承、衬套或其它衬层的支撑面。在某些实施例中,球101由通过位于球101的孔内中间部 分的垫片(未示出)分离开的外圈滚针轴承支撑。另外,在其它实施例中,垫片安装在肩部3704,将外圈滚针轴承从腿103的部件分开。轴3702可由钢、铝、镁、青铜或任何其它金属或合金制成。在某些实施例中,轴3702由塑料或陶瓷材料制成。
图41-43中示出了主轴105的一个实施例。主轴105为具有用于接收换档杆112(见图16和40)的内孔4305的细长体。如CVT 1500中所使用的,主轴105为给CVT 1500的许多部件提供支撑的单件轴。在使用单件轴作为主轴105的实施例中,主轴105减小或消除了CVT1500某些实施例中的公差叠加。另外,与多件轴相比,单件主轴105为CVT 1500提供了更大的刚度和稳定性。
主轴105还包括接收换档销114并允许其轴向移动(即,沿着主轴105的纵向轴线移动)的通槽4204。槽4204的尺寸选择成提供换档止动,以有选择地确定CVT 1500给定应用的速比范围。例如,通过给槽4204选择适当的尺寸和/或定位,CVT 1500可构造成具有比超速范围更大的低速传动范围,或者反之亦然。例如,如果假定图42中所示的槽4204提供了CVT 1500能够换档的满范围,那么短于槽4204的槽将减小速比范围。如果在图42的右侧缩短槽4204,那么将减小低速传动范围。相反,如果在图41的左侧缩短槽4204,那么将减小超速范围。
在该实施例中,凸缘4206和肩部4208从主轴105沿径向方向延伸。如上所述,凸缘4206和肩部4208便于定子1586固定到主轴105上。在某些实施例中,定子1586的孔的尺寸制成可安装到主轴105上,使得可免除肩部4208。在其它实施例中,肩部4208和/或凸缘4206可为与主轴105分开的部分。在这种情形下,肩部4208和/或凸缘4206绕着主轴105同轴地安装,并且通过本领域内公知的任意公知装置固定在其上。在所述实施例中,主轴105包括用于接收可旋转地固定凸缘1610(见图16)的键1606的键座4202。键1606可为半圆键。一些实施例的主轴105由在加工、成本、强度和刚度方面适合的金属制成。例如,主轴可由钢、镁、铝或其它金属或合金制成。
现在特别参考图39和40,描述具有上述CVT 1500的一个实施例的毂1400的操作。飞轮1420接收自行车链条(未示出)的扭矩。由于飞轮1420固定到飞轮支架1510上,所以飞轮1420给飞轮支架1510施加扭矩,飞轮支架1510又通过键连接(未示出)将扭矩传递到输入轴1505。在安装于主轴105的滚针轴承4010和4020上运转的输入轴1505通过花键孔2710和输入轴1505的花键表面2720和3410将扭矩传递到扭盘1525。滚针轴承4010优选置于飞轮支架1510和/或飞轮1420附近或下方。该布置为输入轴1505提供了适当的支撑,防止飞轮支架1510的径向载荷作为弯曲载荷传递通过CVT 1400。另外,在某些实施例中,在滚针轴承4010与4020之间设置垫片4030。垫片4030由例如特氟纶制成。
当扭盘1525旋转时,连接到扭盘1525上的负载凸轮盘1530跟着转动,从而斜面3610促动了滚子2504。小辫子504在负载凸轮盘1540的斜面3610上向上拱,楔入负载凸轮盘1530与负载凸轮盘1540之间。滚子2504的楔入导致负载凸轮盘1530的扭矩和轴向力都传递到负载凸轮盘1540。滚子保持架1535用于将滚子2504保持在适当的对齐。
因为负载凸轮盘1540刚性地连接到输入盘1545,所以负载凸轮盘1540向输入盘1545既传递轴向力又传递扭矩,输入盘1545又通过摩擦接触将轴向力和扭矩传递到球101。当输入盘1545在其从负载凸轮盘1540接收的扭矩之下旋转时,输入盘1545与球101之间的摩擦接触迫使球101绕着轴3702旋转。在该实施例中,轴3702被阻止随着球101一起绕其自身的纵向轴线旋转;但是,轴3702可绕着球101的中心枢转或倾斜,如在换档期间。
输入盘1545、输出盘1560和惰轮1526与球101摩擦接触。当球101在轴3702上旋转时,球101向输出盘1560施加扭矩,迫使输出盘1560绕着轴105旋转。因为输出盘1560刚性地连接到毂壳138上,所以输入盘1560向毂壳138施加输出扭矩。毂壳138绕着主轴105同轴地并可绕其旋转地安装。这样,毂壳138通过公知的方法(例如,轮辐)将输出扭矩传递到自行车轮。
仍参考图39和40,通过倾斜球101的旋转轴线实现输入速度相对于输出速度的比的变换,从而实现输入扭矩相对于输出扭矩的比的变换,这需要执行轴3702的角度的变换。传动比的变换包括执行换档杆112在主轴105中、或者在图3的换档杆312的旋转中的轴向移动。换档杆112轴向地平移销114,该销114通过延伸1528中的孔1910与换档凸轮1527接触。换档销114的轴向移动引起换档凸轮1527的相应轴向移动。因为换档凸轮1527与腿103接触(例如,通过凸轮152),所以当腿103沿着凸轮轮廓2110移动时,腿103径向地移动。由于腿103连接到轴3702,所以腿103用作使轴3702绕着球101的中心枢转的杆。轴3702的枢转引起球101改变旋转轴线,从而引起传动比的变换。
图44和图45示出了具有轴向力产生机构的CVT 4400的实施例,其中轴向力产生机构包括作用在输入盘1545上的一个负载凸轮盘4440和作用在输出盘1560上的另一个负载凸轮盘4420。在该实施例中,负载凸轮盘4440和4420包括斜面,例如负载凸轮盘1530和1540的斜面3610。在该实施例中,输入盘1545或输出盘1560都不具有斜面,或者都不通过斜面连接到盘上。但是,在其它实施例中,可能需要给输入盘1545或输出盘1560之一或两者提供具有斜面的盘,或者在输入盘1545和/或输出盘1560上建有与负载凸轮盘4420、4440协同操作的斜面。某些实施例的CVT 4400还包括容纳并对齐一组滚子(未示出)的滚子保持器4430,其位于负载凸轮盘4420与输出盘1560之间。在所示实施例中,滚子保持器4430在输出盘1560上径向地运动。类似地,在负载凸轮盘4440与输入盘1545之间具有滚子保持器4410。参考这些实施例描述的滚子和盘可为如上述轴向力产生装置的任何形式或形状。在某些实施例中,斜面从盘表面倾斜的角度为(在其间)1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15度或更多或这些角度之间的任意部分。
图46示出了具有适于减小轴承拖曳再循环效果的输入轴4605和主轴4625的CVT 1600的实施例。CVT 1600包括产生轴向力的轴向 力产生器165,其轴向力被滚针轴承4620部分地反作用。毂盖4660反作用滚针轴承4620的拖曳扭矩和轴向力。在其它实施例中,滚针轴承4620由滚珠推力轴承替代,在其它实施例中,滚珠推力轴承的直径小于滚针轴承4620的直径。
在该实施例中,主轴4625具有给垫圈4615提供反作用面的肩部4650,例如,其也可为夹子(在某些实施例中,其都为一体的)。输入轴4605安装有反抗轴承4645的延伸1410。轴承4645可为推力轴承。如图所示,输入轴4605与驱动盘(类似于扭盘1525)为一个工件。但是,在其它实施例中,输入轴4605可连接到扭盘1525上,例如,通过螺接、键接或其它紧固装置。在所示实施例中,产生轴向力带来的一些反作用力反作用到主轴4625上,从而减小了轴承拖曳再循环。在另一实施例中(未示出),延伸1410反抗着也在主轴4625上支撑输入轴4605的角面推力轴承。在后一实施例中,无需肩部4650和垫圈4615。并且,主轴4625适于支撑和保持角面推力轴承。
在本文描述的许多实施例中,利用润滑流体减小支撑许多所述元件的轴承的摩擦。另外,一些实施例受益于给传递扭矩通过变速器的牵引部件提供更高牵引系数的流体。适于使用在某些实施例中称为“牵引流体”的这种流体包括可从Ashland oil购买的Santotrac 50,5CST、可从Lubrizol购买的OS#155378、可从Exxon Mobile购买的IVT Fluid#SL-2003B21-A以及任何其它适当的润滑油。在某些实施例中,用于扭矩传递部件的牵引流体与润滑轴承的润滑油是分开的。
参考图47-85E描述无级变速器的其它实施例及其部件和子组件。图47示出了包括无级变速器(CVT)4700的自行车后轮毂的截面图。如前所述,除了自行车,CVT 4700及其等同形式可使用在许多应用中,包括但不限于,人力车辆、轻电车辆、人力电力混合车辆或内燃机动力车辆、工业设备、风力涡轮机等。需要调节输入源与输出载荷之间的机械能转换的任何技术应用都要在其传动系内使用CVT 4700的实施例。
应当注意,这里“牵引”所涉及的并不排除主要或仅通过“摩擦”传 递动力的模式。并不尝试在牵引与摩擦驱动之间建立绝对的区别,通常这些可理解为不同的动力传递方式。牵引驱动通常包括在两个元件之间通过元件之间捕集的薄流体层内的剪切力来传递动力。通常,摩擦通常一般濉在两个元件之间通过元件之间的摩擦力来传递动力。为了本公开的目的,应当理解,CVT 4700可运行于牵引模式或摩擦模式。例如,在CVT 4700用于自行车应用的实施例中,依赖于运行期间的扭矩和速度条件,CVT 4700可有时运行于摩擦传动,有时运行于牵引传动。
如图47中所示,CVT 4700包括连接到盖或毂盖4704的壳或毂壳4702。其中,毂壳4702与壳盖4704形成用于封装CVT 4700大部分部件的壳体。主轴4706提供了轴向和径向定位,并为CVT 4700的其它部件提供支撑。为叙述起见,可看出CVT 4700具有如详细视图C中所示的变换器组件4708、如详细视图D中所示的输入装置组件4710、如详细视图E中所示的输入侧轴向力产生装置组件4712、如详细视图F中所示的输出侧轴向力产生装置组件4714、如详细视图G中所示的换档杆和/或换档器接口子组件4716。现在进一步详细描述这些子组件。
现在参考图48A-48G,在一个实施例中,变换器组件4708包括与输入牵引环4810接触的多个牵引动力滚子4802、输出牵引环4812以及支撑元件或惰轮4814。换档杆4816螺接入换档杆螺母4818,该螺母位于换档凸轮4820之间并适于与换档凸轮4820接触。惰轮衬套4832由主轴4706引导,并与换档杆螺母4818接触。换档杆螺母垫圈4819绕着主轴4706同轴地安装,并位于换档凸轮4820之间。换档凸轮4820接触凸轮滚子4822。几个腿4824中的每个的一端都连接在凸轮滚子4822上。各腿4824的另一端连接到动力滚子轴4826上,该轴4826给动力滚子4802提供了可倾斜的旋转轴线。在某些实施例中,通过使用如轴承,动力滚子轴4826相对于腿4824自由地旋转,但在其它实施例中,动力滚子轴4826相对于腿4824在转动上是固定的。在图48A所示的实施例中,惰轮4814靠在位于惰轮4814与换档凸轮 4820之间的轴承滚珠4824上。
在某些情形下,仅为描述起见,动力滚子4802、动力滚子轴4826以及凸轮滚子4822一起称为动力滚子腿组件4830。类似地,有时,惰轮4814、换档凸轮4820、惰轮衬套4832、换档杆螺母垫圈4819以及相关的其它部件一起称为惰轮组件4834。如图48B中所清楚示出的,定子盘4836和定子盘4838连接到多个定子杆4840上以形成保持架或支架4842。
图48D-48E示出了惰轮组件4834的一个实施例。除了上述部件之外,在某些实施例中,惰轮组件4834还包括定位环4844和推力垫圈4846。定位环4844安装在惰轮衬套4832的定位环槽中,推力垫圈4846位于定位环4844与换档凸轮4820之间。在某些实施例中,如图48E所示,滚珠轴承4824可装在轴承保持架4848内。图48F-48G示出了组装在主轴4706上的惰轮组件。
现在参考图49A-49F,现在描述动力输入装置组件4710的一个实施例。在一个实施例中,输入装置组件4710包括连接到输入驱动器4904一端的飞轮4902。在某些实施例中,飞轮4902可为如单向离合器。扭盘4906连接到输入驱动器4904的另一端。凸轮驱动器4908连接到扭盘4906。在所示实施例中,凸轮驱动器4908与扭盘4906具有协同操作的花键,并且凸轮驱动器4908与扭盘4906同轴地安装。
在所示实施例中,输入驱动器4904靠在滚珠轴承4910A、4910B上。一组滚珠轴承4910A靠在由轴承螺母4912提供的座圈上。第二组滚珠轴承4910B靠在由轴承螺母4914提供的座圈4910B上。轴承螺4912与轴承座圈4914安装在主轴4706上。在一个实施例中,轴承螺母4912螺接在主轴4706上,而轴承座圈4914压配合在主轴4706上。如图49A中所示,输入驱动器4904、轴承螺4912和轴承座圈4914构造成提供角面接触轴承的功能。
毂壳4702靠在径向珠轴承4916上,该轴承4916支撑在输入驱动器4904上。密封4918位于轴承座圈4914与驱动器4904之间。另一密封4921位于输入驱动器4904与轴承螺母4912之间。为反作用CVT 4400中产生的一定轴承载荷,在凸轮驱动器4908与毂壳4702之间插有推力垫圈4922和滚针轴承4924。在该实施例中,毂壳4702适于将扭矩从CVT 4700传进或传出。因此,在某些实施例中,由于推力垫圈4922和/或滚针轴承4924向毂壳4702传递轴向力,所以毂壳4702可构造成既传递扭矩,又反作用轴向载荷。
现在参考图50A-50B,现在描述输入侧轴向力产生装置组件(输入AFG)4712的一个实施例。输入AFG 4712包括与多个负载凸轮滚子6404接触的凸轮驱动器4908。在该实施例中,滚子6404还接触与输入牵引环4810一体的一组斜面6202(见图62)。当凸轮驱动器4908绕主轴4706旋转时,凸轮驱动器4908引起滚子6404向上拱斜面6202。由于滚子6404压在凸轮驱动器4908与斜面6202之间,所以该向上拱的动作促动了滚子6404,从而产生轴向力。该轴向力用于夹住或推动输入牵引环4810抵靠着动力滚子4802。在该实施例中,产生的轴向力通过滚针轴承4924和推力垫圈4922反作用到毂壳4702上;但是,在某些实施例中,未使用推力垫圈4922,而是给毂壳4702设置一体的等效轴承座圈。如图所示,滚针轴承4924位于负载凸轮驱动器4908与推力垫圈4922之间。
现在参考图51,示出了输出侧轴向力产生装置组件(输出AFG)4714的一个实施例。与上述负载凸轮滚子6404相类似,类似于滚子保持架5004的滚子保持架5005内定位和支撑了一组负载凸轮滚子6405。滚子6405插在输出牵引环4812与毂壳盖4704之间。在某些实施例中,毂壳盖4704的表面5152适用于滚子6405可作用的反作用表面。在一个实施例中,反作用表面5152为平面的;但是,在其它实施例中,反作用表面5152具有负载凸轮斜面,例如斜面6202。图51示出了滚子6405与毂壳盖4704之间的间隙;但是,在组装了CVT 4700之后,当扭簧5002、5003分别引起滚子6404、6405在输入牵引环4810和输出牵引环4812上向上拱斜面6202、6203时,所述间隙关闭。一旦输出牵引环4812在动力滚子4802传递的扭矩下绕主轴4706旋转时,滚子6405就进一步向上拱6203,由于滚子6405进一步压缩在输 出牵引环4812与毂壳盖4704之间,所以产生另外的轴向力。
图52A-52B示出了动力滚子腿组件4830的一个实施例。动力滚子腿组件4830包括安装在滚针轴承5202上的动力滚子4802。滚子轴承5202的每端上都设有垫片5204,一个垫片5204设在滚子轴承5202之间。轴承安装在滚子轴4826上,滚子轴4826的末端安装在腿4824的孔内。滚子轴4826的末端延伸超过腿4824,并接收倾斜滚子5206。腿4824的一端适于接收凸轮滚子4822。为了在CVT 4700换档期间引导腿4824和支撑反作用力,腿4824还可适于接收换档导向滚子5208。如图所示,其中,导向滚子5208将一部分换档力反作用到接地的保持架4842(见图48B)。因此,导向滚子5208在腿4824上的位置主要确定成使得对于动力滚子轴4826的所有倾斜角,导向滚子5208都可与腿4824一起移动,同时接触定子盘4836、4838的反作用表面5708(见图57B)。
图53示出了动力滚子4802的一个实施例。在自行车应用中,动力滚子48024一个实施例为直径28毫米(mm)、AFBMA Grade 25、轴承质量SAE 52100、通过硬化的62-65HRC的轴承滚珠。动力滚子4802的中心孔5302约为9mm。在某些实施例中,动力滚子4802的表面结构最大约为1.6微米。在所示实施例中,动力滚子4802包括在孔5302末端便于装配的斜面5304,提高了动力滚子4802的疲劳寿命,并减小了操作、运载或装配期间对孔5302的边缘的损坏。在一个实施例中,斜面5304从孔5302的纵边倾斜成约30度。一种加工动力滚子4802的方式是在相对软的材料(例如,钢8260、软合金钢52100、或其它轴承钢)上形成孔5302,然后通过硬化或表面硬化动力滚子4802至所需硬度。
图54A-54C示出了具有大致圆柱形中间部分5402和直径小于中间部分5402的大致圆柱形末端部分5404A、5404B的滚子轴4826的一个实施例。在一个实施例中,对于如自行车应用,滚子轴4826从一端到另一端约为47mm长。中间部分5402约为30mm长,而末端部分5405A、5405B约为8或9mm长。应当注意,末端部分5405A和 5404B的长度无需彼此相等。即,滚子轴4826无需绕着中间部分5402的中部成对称的。在一个实施例中,中间部分5402的直径约为6mm,末端部分5404A、5404B的直径约为5mm。滚子轴4826可由具有约55-62HRC的表面硬度、具有至少0.5mm有效深度的合金钢(例如,AISI 8620、SAE 8620H、SAE 4130、SAE 4340等)制成。
图55示出了类似于滚子轴4826的动力滚子轴4827的截面。动力滚子轴4827的特征在于埋头钻孔5502和斜面5504。在组装动力滚子轴4827与斜滚子5206期间,埋头钻孔5502可径向膨胀,以便给斜滚子5206提供固定特性。该结构减小或消除了对用于将斜滚子5206固定在动力滚子轴4827上的定位环或其它保持装置的需要。
图56A-56B示出了腿组件5600的一些部件。腿部分4824适于在孔5604中接收导向滚子销或轴5602。导向滚子轴5602延伸超过孔5604的末端,为换档导向滚子5208提供支撑。腿部分4824还可适于接收用于支撑凸轮滚子4822的凸轮滚子销或轴5606。在所示实施例中,滚子轴5606并不延伸超过腿部分4824的边缘。腿部分4824具有指部或延伸5608A、5608B,各延伸都具有用于接收凸轮滚子轴5606的孔5610。腿部分4824与腿延伸5608A、5608B相对的一端具有用于接收滚子轴4826的孔5612。
在某些实施例中,导向滚子轴5602和孔5604的尺寸制成使得导向滚子轴5602在孔5604上自由旋转,即,在导向滚子轴5602与孔5604之间存在间隙配合。在这类实施例中,换档导向滚子5208可压配合在导向滚子轴5602上。类似地,在某些实施例中,凸轮滚子轴5606和孔5610的尺寸相对于彼此成间隙配合。凸轮滚子4822压配合到凸轮滚子轴5606上。对于特定应用使导向滚子轴5602和凸轮滚子轴5606分别在孔5604、5610中自由旋转的这种布置提高了CVT 4700运行期间的腿组件5600的稳定性。另外,由于换档导向滚子5208和凸轮滚子4822分别压配合在导向滚子轴5602和凸轮滚子轴5606上,所以不必通过如夹子将换档导向滚子5208和凸轮滚子4822固定到其各自的轴上。
在一个实施例中,腿部分4824约26mm长、约8mm宽并约6mm厚,其厚度的尺度横断于凸轮滚子轴5602的纵向轴线。在某些实施例中,孔5612的直径约为4-5mm,孔5604和5610的直径约为2-3mm。在一个应用中,腿部分4824可由合金钢SAE 4140HT并通过硬化至HRC 27-32制成。在某些实施例中,腿部分4824由镁合金、铝合金、钛合金或其它轻质材料或合金中的任意一种制成。
在某些实施例中,换档凸轮滚子4822可由预硬化合金钢AISI4140 RC 34制成。例如,在某些实施例中,换档凸轮滚子4822可具有约7-8mm的外径、约2-3mm的内径及约3mm的厚度。凸轮滚子轴5606可为如具有约6mm长度和约2-3mm直径的榫钉。在某些实施例中,换档凸轮滚子4822可在其功能表面上具有冠。
例如,导向滚子轴5602可由通过硬化并回火至RC 55-60的合金钢SAE 52100、或通过硬化并回火至RC 55-60的合金钢SAE 1060、或表面硬化至RC 55-60且有效深度为0.2-0.8mm的合金钢SAE 8620、8630或8640。在某些实施例中,导向滚子轴5602约为15mm长,并具有约2-3mm的直径。在某些实施例中,换档导向滚子5208具有与换档凸轮滚子4822大约相同的尺寸和材料特性。
参考图52A,在某些实施例中,斜滚子5206可由预硬化的合金钢AISI 4140制成,并硬化至HRC 27-32。例如,斜滚子5206可具有约8-9mm的外径、约4-5mm的内径和约2-3mm的厚度。
现在参考图57A-57E,现在描述定子盘4836、4838的一个实施例。在某些实施例中,定子盘4836、4838是相同的;因此,为描述起见,这里只描述一个定子盘。定子盘4836通常为用于支撑和导向斜滚子5206和换档导向滚子5208的盘或架。定子盘4836包括具有接收定子垫片或杆4840(见图48B)的多个通孔5704的外环5702。定子盘4836包括用于同轴地安装主轴4706的中心孔5706。在某些实施例中,中心孔5706适于被拉销开孔,并通过主轴4707(例如,见图66A-66D)上的拉销表面保持在适当的位置。定子盘4836包括通常为凹面且在CVT 4700换档时适于支撑换档导向滚子5208的表面5708。另外,定 子盘4836设有绕着中心孔5706径向布置的反作用表面5710,用于在CVT 4700运行时反作用通过斜滚子5206传递的力。
由于CVT 4700运行期间在动力滚子腿组件4830产生的扭矩和反作用动力,在某些实施例中,优选地,反作用表面5710在其绕着定子盘4836的圆周方向的布置中具有一定量的偏移。换句话说,参考图57C和57E,从反作用5710在定子盘4836一侧的边缘5716、5718伸出的直线5712、5714并不与表面5710在定子盘4836相对侧上的边缘5720、5722重合(即,偏移)。为清楚起见,夸大了图57E中所示的偏移量。在某些实施例中,该偏移量约为0.05-0.6mm,优选约为0.10-0.40mm,更优选约为0.15、0.17、0.20、0.23、0.25、0.28、0.30、0.33或0.36mm。在另一些实施例中,可通过将各定子盘4836、4838相对于彼此在角度上角度来获得定子偏移。换句话说,在组装时,通过定子盘4836、4838相对于彼此的角度错位来使各定子盘4836、4838的边缘5716和5718相对于其它定子盘4836、4838的对应边偏移,从而引入定子偏移。在定子偏移的后者方法中,不必定子盘4836、4838都具有与边缘5720、5722的不重合的边缘5716、5718。对于特定应用,定子盘4836、4838之间的角度偏移约为0.1-0.5度,更优选为0.15-0.40度。
在一个实施例中,定子盘4836具有约92mm的外径和约14-15mm直径的中心孔5706。表面5708相对于定子盘4836的中心轴线具有约37mm的环面节圆半径。例如,定子盘4836可由合金钢AISI4130H,20RC制成。在某些实施例中,定子盘4836由镁合金、铝合金、钛合金或其它轻质材料制成。为了减轻质量和润滑流动的目的,形成切5724以从定子盘4836去除材料。在某些实施例中,定子盘4836可由可硬化合金制成,例如AISI 8260,使得表面5708和表面5710可有选择地硬化至例如45RC。
图58A-58D中示出了定子盘5800的另一实施例。因为定子盘5800和定子盘4836具有共同的设计特征,关于定子盘5800的那些特征将不再描述,但由相同的标记表示。定子盘5800包括换档导向表面5708、 斜滚子反作用表面5710、中心孔5706及材料切口5724。另外,定子盘5800包括与外环5702一体形成且从外环5702大致垂直延伸的连接延伸5802。在组装期间,定子盘5800的连接延伸5802与协同操作定子盘5800的相应延伸紧密配合,以形成与图48B中所示保持架4842相类似的保持架。在一个实施例中,协同操作连接延伸5802通过适当的紧固特征或装置连接,例如通过适当尺寸的定位销(未示出)。定位销安装在连接延伸5802的孔5804内。在其它实施例中,连接延伸5802从定子盘5800延伸至例如类似于定子盘5800的定子架(未示出),但是定子盘5800没有连接延伸5802。并且,所述定子盘适于通过适当的紧固装置(例如,螺钉、螺栓、焊接等)连接到连接延伸5802。在某些实施例中,定子盘5800具有偏移表面,如上面参考定子盘4836所述和图58C中线5906和5808所示。
图59示出了与定子盘4836和4838一起使用以形成支架4842(见图48B)的定子杆4840的一个实施例。定子杆4840包括过渡成肩部5904的腰部5902,所述肩部5904过渡成大致圆柱形末端部分5908,该末端部分5908的外径小于肩部部分5904的外径。在某些实施例中,末端部分5908设有埋头孔5908,在组装期间,埋头孔5908可膨胀成将定子杆4840保持在定子4836、4838中。在某些实施例中,末端部分5908适于安装在定子盘连接孔5704(见图57A)中。
在特定应用中,定子杆4840可由具有20RC表面的合金钢SAE1137制成。在某些实施例中,定子杆4840由镁合金、铝合金、钛合金或其它轻质材料制成。在某些实施例中,定子杆约为55-56mm长,末端部分5908约为5-7mm长,肩部部分5904约为6-8mm长。末端部分5908的直径约为4.5-6.5mm,肩部部分5904的直径约主6.5-7.5mm,腰部部分5902在其窄点的直径约为3-4mm。
图60示出了可与图61A-61B中所示相同的换档杆4816一起使用的换档杆螺母4818的一个实施例。在所示实施例中,换档杆螺母4818为具有螺纹孔6004的大致矩形棱柱体6002。应当注意,换档杆4818无需具有所示的大致矩形棱柱体,而是可为非对称的、具有圆边、为 圆柱形等。换档杆螺母4818适于在执行换档凸轮4820(见图48A)的轴向移动中与惰轮衬套4832配合。在一个实施例中,换档杆螺母4818约为19-20mm长、8-10mm厚和8-10mm宽。螺纹孔直径约为6-8mm,例如,具有1/4-16的4程亚克米螺纹。在特定应用中,换档杆螺母4818可由例如青铜制成。
现在具体参考图61A-61B,在一个实施例中,换档杆4816通常为具有一个螺纹端6102和花键端6104的细长圆柱杆。螺纹端6102适于与换档杆螺母(例如,上述换档杆螺母4818)配合。花键端6104适于与引起换档杆4816旋转的换档机构(未示出)配合,例如滑轮。换档杆4816还包括圆柱形中间部分6106、换档杆凸缘6108和换档杆颈6110。换档杆凸缘6108接合主轴4706和换档杆保持器螺母6502(见图65A)。换档杆颈6110适于接收和支撑换档杆保持器螺母6502(见图47和65A)。应当注意,除了圆柱形之外,中间部分6106还可具有如矩形、六边形等的形状。在某些实施例中,换档杆4816可为大致中空和/或由适于彼此固定的多个部分制成。如图61A-61B中所示,其中,换档杆4816可设有适于便于换档杆4816接合入换档杆螺母4818的导向端6112。在组装期间,导向端6112将换档杆4816的螺纹端6102导入换档杆螺母4818的孔6004。
对于某些应用,换档杆4816约为130mm长,螺纹端6102约为24-26mm长,花键端约为9-11mm长。换档杆4816的直径约为6-8mm。某些实施例的换档杆凸缘6108直径约为8-9mm,厚约3-4mm。在某些实施例中,换档杆4816可由如具有20HRC的合金钢AISI 1137制成。在某些实施例中,定子杆4840由镁合金、铝合金、钛合金或其它轻质材料制成。
现在参考图62A-62B,示出了牵引环4810、4812(见图48A)的一个实施例。在图47中所示的CVT 4700的实施例中,输入牵引环4810和输出牵引环4812基本上彼此相类似。因此,下面的描述总地涉及牵引环6200,其可为输入牵引环4810或输出牵引环4812。牵引环6200通常为在环的一侧上具有一组斜面6202的圆形环。在某些实 施例中,斜面6202可为单向的;而在其它实施例中,斜面6202可为双向的。单向斜面便于仅沿扭矩输入一个方向的扭矩传递和轴向力产生。双向斜面便于沿扭矩输入向前或反向的方向的扭矩传递和轴向力产生。环与斜面6202相对的一侧包括用于从动力滚子4802传递或接收动力的锥形牵引或摩擦表面6204。在该实施例中,牵引环6200包括用于接收和支撑扭簧5002的凹槽或槽6206。在某些实施例中,槽6206包括用于接收和保持第一扭簧端6302(见图63C)的孔6213(见图62E)。
在一个实施例中,牵引环6200具有约97-100mm的外径和约90-92mm的内径。在某些实施例中,牵引环6200包括约16个斜面,每个斜面约有10度的倾斜。在某些实施例中,所述斜面为螺旋形的,并在360度的范围上具有约55-56mm的导程当量。在该实施例中,槽6206的尺寸约为3.4-4.5mm宽和2-3mm深。牵引表面6204可为从垂直倾斜约45度,在这种情形下,称为从CVT 4700纵向轴线径向延伸的平面。在某些实施例中,牵引环6200可由例如合金钢AISI52100、加热至HRC 58-62的轴承钢制成,而在其它实施例中,牵引表面6204的硬度至少为HRC 58、59、60、61、62、63、64、65或更高。
参考图63A-63F,现在描述扭簧5002。扭簧5002通常为具有约2匝的扭簧;但是,在其它实施例中,扭簧5002可具有比2匝更多或更少的匝数。第一扭簧端6302适于接合牵引环6200中的保持特征。第二扭簧端6304适于接合负载凸轮滚子保持架5004(见图48C)的保持缝。如图63E中清楚所示,第二扭簧端6304包括适于确保第二扭簧端6304不易从滚子保持架5004脱离的辅助保持弯曲6306。图63B示出了处于放松或自由状态的扭簧5002,图63D示出了部分受力的扭簧5002,图63F示出了处于完全受力状态的扭簧5002。
在一个实施例中,扭簧5002在其放松或自由状态具有约110-115mm的节径,其完全受力状态具有相应的约107-110mm的节径。某些实施例的扭簧5002为具有约1-2mm直径的金属丝。第一扭簧端 6302具有约12mm长的直线部分6303、与直线部分6303成95度且具有约4mm长度的弯曲部分6305。
辅助保持弯曲6306以相对于扭簧5002的切线约160度的角度弯向扭簧5002的中心。在某些实施例中,辅助保持弯曲6306约5.5-6.5mm长。然后,辅助保持弯曲6306过度成大约6mm长、且相对于辅助保持弯曲6306的平行线成约75-80度的第二弯曲6307。尽管某些实施例的扭簧5002由能够形成弹簧的弹性材料制成,但是在特定应用中,扭簧5002由例如合金钢ASTM A228、XLS C线或SS线制成。
现在参考图64A-64D,现在描述滚子保持架组件5004。滚子保持架组件5004包括适于接收和保持多个负载凸轮滚子6404的滚子保持环6402。滚子保持环6402过渡成以约90度从滚子保持环6402延伸的通常为圆形环的保持延伸6404。在某些实施例中,保持延伸6406适于安装在牵引环6200、4810、4812(见图48A)上,以部分地有且于将扭簧5002保持在凹槽6206(见图62E)中。在所示实施例中,保持延伸6406包括用于接收和保持第二扭簧端6304(见图50B)的保持缝6408。
为确保CVT 4700的适当预加载,以及滚子6404对于运行期间产生的轴向力的初始状态,在某些实施例中,滚子保持架5004、滚子6404、扭簧5002以及输入环4810如下构造。参考图64E-64H,牵引环6200的槽6206的深度、扭簧5002处于其自由状态的直径、扭簧5002的长度和簧丝直径、以及保持延伸6406的直径选择成扭簧5002在槽6206中的膨胀受保持延伸6406的限制,使得部分未卷绕的扭簧5002将滚子保持架5004和滚子6404偏压成向上拱斜面6202,并达到基本上停留在牵引环6200的平面部分上,该部分位于斜面6202(见图64F)的倾斜部分6405之间。
当组装CVT 4700时,滚子保持架5004相对于牵引环6200转动,从而旋紧扭簧5002(见图64H),直到滚子6404基本达到斜面6202的询问部分6407为止。其中,该组装过程确保了将扭簧5002预加载成将滚子6404偏压至斜面6202上,使得对于CVT 4700运行期间恰 当地致动了滚子6404。另外,该组件结构和组装过程便于吸收CVT4700组装期间规程起来的公差。可以看出,对于滚子保持架5004、滚子6404和牵引环6200各子组件,扭簧5002部分缠绕(图64F)和全部缠绕(图64H)的结构的尺寸不同。采用扭簧5002的缠绕和不缠绕的优点,由于扭簧5002容纳在保持架滚子延伸5004与牵引环6200之间,所以当毂壳4702与毂壳盖4704连接时能够调整CVT 4700的紧度或松度。
现在参考图65A-65C描述换档器/或换档杆接口子组件4716。其中,换档接口4716用于配换档机构(未示出)共同致动换档杆4816,以改变CVT 4700的传动比。换档接口4716还用于保持换档杆4816,并限制换档杆4816的轴向位移。在所示实施例中,换档接口4716包括适于接收换档杆4816和绕着主轴4706安装的换档杆保持器螺母6502。其中,换档接口4716还包括适于螺接在换档杆保持器螺母6502上的螺母6504,以将主轴4706连接到自行车的叉端(未示出),并防止换档机构操作期间换档杆保持器螺母6502从主轴4706脱开。如图65A中所示,换档接口4716还可包括用于在换档杆保持器螺母6502与换档杆4816之间提供密封的O形圈6506。
如图65B-65C中所示,换档杆保持器螺母6502的一个初稿例包括具有多个通孔6510的凸缘6508。通孔6510便于将打印机机构连接到换档固定螺母6502上,并且有换档机构组装、调整、校准或其它目的的标定。凸缘6508的内径6517适于与轴4706共同在轴向上限制换档杆4816。换档杆保持器螺母6502包括适于接收紧固工具的六边形延伸6514。谙,在其它实施例中,延伸6514可具有适用于其它通用或专用紧固工具的其它形状(例如,三角形、方形、八边形等),例如尺寸制成由商店内通用的工具调整的六角螺母,例如,自行车踏板扳手或用于特定应用的其它这种工具。换档杆保持器螺母6502具有用于接收螺母6504的螺纹外径6513。螺母6504螺接在换档杆保持器螺母6502上的这种结构便于减小CVT 4700的轴向尺寸,在CVT 4700的某些应用中是有利的。
换档杆保持器螺母6502还设有螺接在主轴4706上的螺纹内径6512。在该实施例中,换档杆保持器螺母6502另外具有适于接收用来在换档杆保持器螺母6502与主轴4706之间提供密封的O形圈6506(见图65A)的凹槽6516。在一个实施例中,凸缘6508的外径约为38mm,凸缘6508的厚度约为1-3mm。对于某些应用,螺纹部分6512、6513的长度约为8-10mm,凹槽6516的直径约为8-10mm,延伸6514的中心孔6518的直径约为5.5-7.5mm,延伸6514的长度约为2-4mm。在某些实施例中,换档杆保持器螺母6502由例如粉末金属合金钢FN-25制成,或者在其它实施例中由SAE 1137钢制成。但是,换档杆保持器螺母还可由其它材料制成。
现在参考图65D-65G,示出阵换档杆保持器螺母6550的另一实施例。换档杆保持器螺母6550具有凹槽6516、螺纹外径6510、螺纹内径6512以及延伸6514,所有这些在形式和功能上都基本类似于上面参考图65B-65C所描述的那些相同标记的特征。换档杆保持器螺母6550包括适于定位和/或支撑换档机构的一部分如滑轮的支撑延伸6520。
换档杆保持器螺母6550还包括具有花键侧6522和光滑侧6524。花键侧6522包括形成在凸缘6521圆柱部分上的花键轮廓,该部分面向延伸6514。花键侧6522适于与换档机构(未示出)相配合,花键侧6522提供了与上述凸缘6508的通孔6510相类似的功能。即,其中,花键侧6522的花键便于换档机构的定位和/或标定。
花键侧6524设有便于接合换档机构的壳体(未示出)的光滑圆周轮廓;所述壳体咬合口在凸缘6521周围,并被光滑表面6522摩擦地或以其它方式地固定。在某些实施例中(未示出),花键侧6522完全延伸穿过凸缘6521的圆周。应当注意,花键侧6522的外形具有不同于图65D-65G所示的形状。例如,其外形或为方形花键、V形槽、键槽或任意其它适合的形状。
图65H-65K示出了换档杆保持器螺母6555的再一实施例。换档杆保持器螺母6555的与换档杆保持器螺母6550基本相同的特征采用 相同的标记。换档杆保持器螺母6555具有包括多个延伸6526的凸缘6525。在某些实施例中,延伸6526整合在凸缘6525上,而在其它实施例中,延伸6526为接收在凸缘6525相应孔内的分开的销或销子。延伸6526在某种程序上用来有助于连接到换档杆4816的换档机构的定位和/或标定。应当注意,在上述实施例中或其它等同实施例中,便于换档机构定位和/或标定的机构可使用相同和/或不同的外形分布。延伸6526的分布可形成圆形(如图65H中所示),或可形成其它几何形状,例如方形、三角形、矩形或任何规则或不规则的多边形。此外,延伸6526可定位在凸缘6525的任意半径处。
现在参考图66A-66D,描述主轴4706的一个实施例。主轴4706具有带平坦部6602的第一端和带平坦部6604的第二端,其中,所述平坦部6004用于接收例如安装支架、车架或车架元件(例如,自行车叉)主轴4706的中央部分具有用于接收换档杆螺母4818的通槽6606。在某些实施例中,主轴4706设有适于接收如换档杆4816的中心孔6622。如图66C中所示,中心孔6622需要穿过主轴4706的全部长度。但是,在其它实施例中,中心孔6622可穿过主轴4706的全部长度,以提供例如检修孔或润滑孔。在该实施例中,中心孔6622的一端具有适于与换档杆凸缘6108配合的埋头孔6624。在某些实施例中,埋头孔6624的深度选择成对于给定的凸缘6108厚度充分地减小了间隙大小。即,埋头孔6624和凸缘6108加工成使埋头孔6624与凸缘6108之间的间隙最小至允许换档杆4816在其被换档杆保持器螺母6502保持的位置中旋转的间隙。在某些实施例中,埋头孔6624的深度超过凸缘6108厚度不大于1.5mm。在某些实施例中,凸缘6108的厚度比埋头孔的深度小1.0mm,优选小0.5mm,更优选小0.025mm。
主轴4706还包括与定子盘4836和4838接合的滚花或花键表面6608。在某些实施例中,主轴4706包括形状制成或适于在将定子盘4836、4838以自拉销形式压入主轴4706时获取从定子盘4836、4838切下的材料的碎屑卸口或卸槽6610。另外参考图47,在一个实施例中,主轴4706特征在于用于接收给定子盘4836提供轴向定位的止动环(图 47中示出,但未标记)的止动环槽6612。主轴4706还可具有用于密封4720的密封支座6614。在图66B所示实施例中,主轴4706包括用于支撑轴承4718的轴承导向部分6616。在所示实施例中,轴承导向部分6616附近,主轴4706包括适于与给轴承4718提供轴向支撑和定位的固定螺母4722接合。因此,轴承4718被轴向地限制在固定螺母4722与密封支座6614提供的肩部之间。主轴4706还可包括用于支撑轴承座圈4914(见图49A和相应的文本)的轴承座圈导向面6626、6628。在某些实施例中,如图66B中所示,导向面6628的直径小于导向面6626的直径。在某些实施例中,为了改善的组装便利,主轴4706可具有与导向面6628相比直径减小了的部分6630。
仍参考图47和图66A-66D,在某些实施例中,主轴4706的一端设有适于接收锥形螺母4724的螺纹表面6620,所述锥形螺母4724通常用于将主轴4706固定到叉端、安装支架、支架元件或支撑CVT 4700的其它车架元件。平坦部6602、6604分别适于接收和支撑防旋转垫圈6515(见图65A)和防旋转垫圈4726(见图47A)。防旋转垫圈6515、4726适于辅助扭矩从主轴4706到车辆支撑CVT 4700的车架元件(例如,自行车叉端或其它安装架元件)的反作用。在一个实施例中,主轴4706可具有用于接合换档杆保持器螺母6502和锁紧螺母4926的螺纹表面6632。其中,锁紧螺母4926适于确保轴承螺母4912的轴向支撑和定位。
对于某些应用,例如用于自行车或相似大小的应用,主轴4706可大约为175-815mm长。中心孔6622直径约为5.5至7.5mm。在某些实施例中,中心孔6624的深度约为2.5-3.5mm。对于某些应用,槽6606的长度约为25-45mm,其部分地依赖于CVT 4700的变速比。槽6606的宽度可为如7-11mm。在一个实施例中,主轴4706由单件材料制成,例如预硬化至RC 35-40的合金钢AISI 4130。当然,依赖于应用,可使用其它材料,例如镁、铝、钛、复合材料、热塑性材料、热固性材料或其它类型的材料。
图67A-67E示出了输入驱动器4904的一个实施例。输入驱动器 4904通常为圆柱形中空壳体,其一端具有凸缘6702,另一端具有花键表面6704。再参考图94A,输入驱动器4904还包括用于靠着滚珠轴承4910A、4910B的轴承座圈6706、6708。输入驱动器4904包括用于接收帮助固定飞轮4902的保持夹具的槽6710。输入驱动器4904还可具有用于支撑轴承4916的表面6714,毂壳4702靠在轴承4916上。输入驱动器凸缘6702抵靠在扭盘4906上,该扭盘4906安装在输入驱动器6904的扭盘座6716上。在另一实施例中,输入驱动器4904和扭盘4906为一个单一整体零件。在某些实施例中,输入驱动器4904和扭盘4906通过花键、键槽或适于传递扭矩的其它连接装置连接。
对于某些应用,输入驱动器6904可具有约25-88mm的外径,在最薄部分具有约24-27mm的内径。轴承座圈6704、6706的直径可约为5-7mm。对于某些应用,输入驱动器6904的总长度可约为34-36mm。例如,输入驱动器6904可由合金钢SAE 8620制成,其可热处理至HRC 58-62到约0.8mm的深度。在某些实施例中,输入驱动器6904由镁合金、铝合金、钛合金或其它轻质材料制成。
现在参考图68A-68B描述扭盘4906的一个实施例。扭盘4906通常可为具有带多个花键6806的外径的圆盘,所述花键6802适于与凸轮驱动器4908的协同操作花键表面接合。在所示扭盘4906的实施例中,具有五个花键6802;但是,在其它实施例中,花键的数目可为例如从1至10的任意数目或者更多。并且,尽管所示花键6802是圆的,但是在其它实施例中,花键6802是方形的或者能够执行这种功能的任意其它形状。扭盘4906还具有适于接收输入驱动器4904的中心孔6804。在某些实施例中,中心孔6804安装有接合输入驱动器4904的协同操作花键的花键。在某些实施例中,例如图68A-68B所示的实施例中,其中,优选提供用于减轻扭盘4906的重量的切口6806。只要扭盘4906的结构完整性适于所有给定应用的具体运行条件,那么切口的数量、形状和位置可以任何的方式变化。在某些应用中,中心孔6904直径约为28-32mm。在某些实施例中,不包括花键6806的扭盘4906的外径约为60-66mm。在一个初稿例中,扭盘的厚度约为1.5-3.5 mm。图69A-69C总地示出了包括扭盘4906和输入驱动器4904的输入子组件。
现在参考图70A-70C,现在描述凸轮驱动器4908的一个实施例。凸轮驱动器4908通常为具有中心孔7002的环形盘,所述中心7002具有适于与扭盘4906的花键6802相匹配的阴花键7004。在某些实施例中,凸轮驱动器4908设有阳花键,扭盘4906设有协同操作的阴花键。凸轮驱动器4908还包括适于反使用通过负载凸轮滚子6404(见图50B)传递的轴向载荷的负载凸轮滚子反作用表面7006。反作用表面7006通常为凸轮驱动器4908外围上的平面环。应当注意,在其它实施例中,反作用表面7006可不是平面的,而是可具有其它的形状,包括在形状、大小和数量上类似于牵引环6200的斜面6202的斜面。在某些实施例中,如图70C所示,凸轮驱动器4908可设有绕着中心孔7002的加强圆形肋7008。在所示实施例中,凸轮驱动器4908还设有用于支撑轴承的肩部7010。
在一个实施例中,凸轮驱动器4908具有约105-114mm的外径、不包括阴花键7004的表面具有约63-67mm的内径。例如,反作用表面7006的宽度可约为6-8mm。在某些实施例中,凸轮驱动器4908的主要厚度约为7-9mm。对于某些应用,凸轮驱动器4908由例如合金钢AISI 52100或钛合金或其它轻质合金或材料制成。
现在参考图71A-71C,现在描述飞轮4902的一个实施例。飞轮4902为沿第一方向但不沿第二方向传递链条(未示出)的扭矩的单向离合器,因为沿第二方向有一组棘爪靠在一组棘齿上(由于在机械设计中飞轮功能是公知的,具有许多种装置可实现这种功能,所以未示出)。这里描述飞轮中非公知的元件。飞轮4902具有适于与输入驱动器4904的花键6704协同操作的花键内孔7102。在某些实施例中,飞轮4902具有从飞轮4902的主体7106的中心偏移的一组齿7104。齿7104的数量可为从8至32的任意数目,优选包括16、17、18、19、20和21个。在某些实施例中,例如,飞轮4902可由合金钢SAE 4130、4140制成。在一个实施例中,花键内孔7102可具有约27-32mm的外 径(未考虑花键)和约29-34mm的外径(包括花键)。对于某些应用,飞轮4902的主体7106的宽度可约为14-17mm,齿7104距中心约1.0-6.0mm,或在某些应用中优选为1.5-4.5mm。
现在参考图72A-72C,现在描述毂壳4702的一个实施例。毂壳4702包括具有凸缘7204的通常为圆柱形的中空壳体7202,在一个实施例中,所述凸缘7204具有适于接收自行车轮辐条的孔7206。在其它实施例中,对于使用滑轮或传动带来输出的应用,由滑轮的衬套替代凸缘7204。壳体7202的一端具有通常适于与毂壳盖4704(见图47)协同操作或接收该毂壳盖4704的孔7208,以形成用于CVT 4700的各种部件的壳体。壳盖4704可通过任何适当的装置(例如,螺栓、螺纹或止动环)固定到毂壳4702上。如图72C中清楚所示,毂壳4702可具有用于接收止动环5110(见图51,示出了双环止动环或限位环5110)的止动环槽7216,所述止动环5110有助于将毂壳盖4704固定到毂壳4702上。在一个实施例中,毂壳4702具有适于接收毂壳盖(例如,毂壳盖4704或这里所述的其它毂壳盖)和与其协同操作的盖接合面7218。某些实施例的毂壳4702具有适于给毂壳盖4704提供限位档块的肩部7220。
毂壳体7202的另一端包括一体的底或盖7210,其具有适于接收输入驱动器4904的中心孔7212。在某些实施例中,如图49A中所示,中心孔7212适于接收径向轴承4916并由该轴承支撑。因此,中心孔7212可具有用于接收径向轴承4916的凹槽7226。中心孔7212还可包括用于接收将径向轴承4916保持在凹槽7226内的保持夹的槽7228。在某些实施例中,中心孔7212可具有用于接收密封4918的凹槽7230。在一个实施例中,盖7210设有用于接收推力垫圈4922(见图50A)的肩部或座7224。在其它实施例中,盖7210与壳体7202不是一体地,并且通过如螺纹、螺栓或其它紧固装置固定到壳体7202上。如图72A中所示,在某些实施例中,毂壳4702包括环绕着一个或两个凸缘7204的外围的加强肋7214。类似地,如图72B中所示,毂壳4702可包括加强一体底盖7210的一体圆形肋7222。在某些实施中,圆形肋7222 加强壳体7202连接到底盖7210的接合处。在底盖7210不与毂壳体7202一体的地方,圆形肋7222可为分离的肋的形式,类似于肋7214,其加强毂壳体7202与底盖7210之间的内部接合处。
对于某些应用,壳体7202的内径约为114-118mm,壳体的厚度约为3-5mm。在一个实施例中,例如,依赖于轴承4916和密封4918(见图49A),中心孔7212约为36-43mm长。在某些实施例中,凸缘7204之间的距离约为48-52mm。在某些实施例中,例如,毂壳4702可由铸铝A380制成,但在其它实施例中,毂壳由钛合金、镁合金或其它轻质材料制成。
图73示出了类似于毂壳4702的毂壳7302的一个实施例。毂壳7302包括在孔7208周围上的一组粗花键7304。花键7304适于与毂壳盖(例如,毂壳盖4704)的对应一组花键相匹配。图74示出了类似于毂壳4702的毂壳7402的另一实施例。毂壳7402包括在孔7208周围上的滚花表面7404。在某些实施例中,滚花表面7404适于接合毂壳盖的对应滚花表面;在另一实施例中,滚花表面7404适于切入毂壳盖的材料,以形成刚性连接。
参考图75A-75G,示出了毂壳盖7500的一个实施例。毂壳盖7500通常用作与图47中所示毂壳盖7404相同的功能,即,与毂壳4702配合形成用于CVT 4700的部件的壳体。毂壳盖7500通常为具有中心孔7502的圆盘,所述中心孔7502适于接收径向轴承4718(见图47)并由其支撑。其中,从中心孔7502延伸的花键延伸或凸缘7504适于接收用来提供制动功能或盖功能的相应协同操作部分。例如,一个这种相应协同操作部分可为工业上称滚子制动器的公知机构。在某些实施例中,花键延伸包括适于接收轴承4718的凹槽。
在所示实施例中,毂壳盖7500包括适于在毂壳(例如,毂壳4702)上自拉销的滚花外围或外表面4702。在某些实施例中,滚花表面7506由直压花构成。在某些实施例中,滚花表面7506加工成,当毂壳盖7500压到毂壳4702上时,滚花表面7506切入毂壳4702中,从而毂壳盖750变成牢固地压在或者嵌入毂壳4702中,反之亦然。当滚花表 面7506切入毂壳4702时,切碎的材料变松。因此,在某些实施例中,毂壳盖7500包括用于接收切碎的材料的凹槽7510。在一个实施例中,凹槽7510形成为,便利在滚花表面7506靠近凹槽7510的边缘处,滚花表面7506具有有角的、尖锐的、锋利的外形或者尖锐的齿。
如图75E、75G中所清楚示出的,在特定实施例中,毂壳盖7500具有便于在滚花表面7506与毂壳4702接合之前将毂壳盖7500导入毂壳4702的导向台阶7514。在所示实施例中,毂壳盖7500设有用于接收O形圈5105的凹槽7512,所述O形圈5105用作毂壳盖7500与毂壳4702之间的密封。在某些实施例中,毂壳盖7500设有将润滑油供入或排出由毂壳4702与毂壳盖7500形成的壳体的孔7508。
在一个实施例中,中心孔7502直径约为26-29mm,其依赖于轴承4718和密封4720(见图47)的结构而变化。毂壳盖7500包括表面的外径约为118-122mm。在某些实施例中,花键延伸7504的外径约为34-37mm。但是应当理解,花键延伸的外径尺寸以及数量和具体形式可根据任何商用或民用制动机构的特征来确定。例如,在某些实施例中,毂壳盖7500可由煅钢合金SAE 1045制成,但是在其它实施例中,由铝合金、钛合金、镁合金或任何其它适当的材料制成。
现在参考图76A-76F,示出了作为毂壳盖的另一个实施例毂壳盖7600,其享有许多与毂壳盖7500相类似的特征。毂壳盖7600包括盘式制动器紧固延伸7602,其具有用于接收将盘式制动器固定到紧固延伸7602的螺栓的螺栓孔7604。在该实施例中,紧固延伸7602与毂壳盖7600主体的其余部分是一体的;但是,在其它实施例中,紧固延伸7602为适于固定到毂壳盖7600的主盘上的另一单独部分。螺栓孔7604的数量、尺寸和位置根据任意给定的盘式制动器机构的特征来变化。应当理解,尽管所示毂壳盖7500、7600的实施例设有用于与制动机构相匹配的延伸7504、7602,但是在其它实施例中,延伸7504、7602可不与毂壳盖7500、7600为一体;而是,毂壳盖7500、7600可构造有用于接收制动机构的特征,制动机构本身具有延伸7504、7602。
在毂壳4702和毂壳盖4704的特定实施例中,毂壳4702和毂壳盖 4704中的任一个或者两者可安装有用于将CVT 4700的扭矩输出的扭矩传递特征。例如,毂壳盖4704上可固定有链轮(未示出),从而扭矩可通过链条传递到从动装置。作为另一实例,除了凸缘7204之外或者作为凸缘7204的替代,毂壳4702上可连接有链轮(未示出),用于通过例如链条从CVT 4700传递输出扭矩。
参考图47、49、52和67,现在描述CVT 4700的运行的一个方式。动力以一定的扭矩Ti和转速Ni通过飞轮4902输入到CVT 4700。用花键连接到飞轮4902的输入驱动器4904将动力传递到扭盘4906,该扭盘4906将动力传递到负载凸轮驱动器4908。被负载凸轮驱动器促动的凸轮滚子6404向上拱输入牵引环4810的斜面6202,并在负载凸轮驱动器4908与输入牵引环4810之间形成扭矩传递路径。凸轮滚子6404将扭盘4906的切向力或旋转力转换成轴向夹紧分力和切向或旋转分力,这两个分力都通过动力滚子6404传递到输入牵引环4810。通过摩擦或牵引接触,输入牵引环4810以约Ni的转速将动力传递到动力滚子4802。
再参考图49,当动力滚子轴4826平行于主轴4706时,动力滚子4802与输出牵引环4812之间的接触点使得动力滚子4802以与Ni基本相同的速度No将动力传递到输出牵引环4812。当动力滚子轴4826倾斜成更加靠近主轴4706输出侧时(如图47中所示),动力滚子4802与输出牵引环4812之间的接触点使得动力滚子4802以大于Ni的速度No将动力传递到输出牵引环4812。该情形有时称为超速。当动力滚子轴4825倾斜成更加靠近主轴4706输入侧时(未示出),动力滚子4802与输出牵引环4812之间的接触点使得动力滚子以小于Ni的速度No将动力传递到输出牵引环4812。该情形有时称为低速行驶。
具有与输出牵引环4810的斜面6202相类似(但不必相同)的斜面6203的输出牵引环4812促动负载凸轮滚子6405,使得负载凸轮滚子6405提供了用于在输出牵引环4812与毂壳盖4704之间传递动力的路径。因为毂壳盖4704在旋转方向上固定到毂壳4702上,所以毂壳盖4704以速度No将动力传递到毂壳4702。如前所述,毂壳4702在 该情形下适于接收用于驱动自行车轮的自行车轮辐条(未示出辐条和车轮)。因此,动力从毂壳4702通过自行车辐条传递到自行车轮。在CVT 4700的其它实施例中,动力传递到其它形式的输出装置,例如滑轮、链轮或其它其它形式的动力传递装置。
为了管理输入牵引环4810、惰轮4814和输出牵引环4812之间的触点处的滑移或蠕滑和/或使其最小,使用输入AFG 4712和输出AFG4714。为了减小反应时间,并确保在低扭矩输入时的足够接触力,扭簧5002、5003分别作用在输入牵引环4810和滚子保持架、及输出牵引环4812和滚子保持架5005上,以提供输入牵引环4810和输出牵引环4812抵靠动力滚子4802的一定量的轴向力或夹紧力(也称为“预加载”)。应当注意,在某些实施例中,CVT 4700的输入侧或输出侧中只有一个设有所述预加载机构。
如已经参考图50A-50B和51所述的,在CVT 4700运行期间,分别通过输入输出牵引环4810、4812、滚子6404、6405和负载凸轮驱动器4908和毂壳盖4704之间的相互作用产生轴向力。产生的轴向力大小大致与通过输入牵引环4810和输出牵引环4812的扭矩成比例。
现在具体参考图47、48和61,现在描述CVT 4700的传动比的调整的执行。换档机构(未示出),如滑轮和绳索系统,连接到换档杆4816的花键端6104,以引起换档杆4816的旋转。因为换档杆4816被主轴4706和换档杆保持器螺母6502轴向地限制,所以换档杆4816在绕着其自身纵向轴线的位置旋转。换档杆4816的该旋转引起换档杆螺母4818沿着换档杆4816的螺纹端6102轴向地平移。
当换档杆螺母4818轴向移动时,换档杆螺母4818轴向地驱动连接到换档凸轮4820的惰轮衬套4832。换档凸轮4820的轴向平移引起换档凸轮滚子4822沿着换档凸轮4820的轮廓滚动,从而驱动腿4824运动,使得滚子轴4826倾斜。如上所述,滚子轴4826与主轴4726之间的相对倾斜确定了输入速度Ni与输出速度No之间的相对差。
现在参考图77-82D描述惰轮子组件的各实施例。参考图77,在一个实施例中,惰轮和换档凸轮组件7700包括适于安装在轴7710上 的内衬套7705。内衬套可具有接收螺接在换档杆7725上的换档杆螺母7720的孔7715。内衬套7705通常为具有内孔和外径的圆柱体。滚子轴承组件7730安装在内衬套7705上。惰轮7735靠在滚子轴承组件7730上。换档凸轮7740通过内衬套7705径向地定位。例如,惰轮和换档凸轮组件7700可包括一个或多个夹子,以将保种部件保持在一起。虽然图7中示出了轴7710、换档杆螺母7720和换档杆7725,但是这些部件无需是惰轮和换档凸轮组件7700的一部分。
在某些实施中,如下面所进一步描述的,内衬套7705的外径表面可提供轴承组件7730的轴承座圈。惰轮7735的内径表面可提供轴承组件7730的轴承座圈。在某些实施例中,一个或两个换档凸轮7730可构造成与内衬套7705为一体的。在其它实施例中,一个或两个换档凸轮7730可提供轴承座圈7730的轴承座圈。在其它实施例中,惰轮7735具有向轴承组件7730传递推力载荷的一个或多个特征。
现在参考图78,在运行中,动力滚子7802向惰轮7735施加轴向和径向载荷。当换档杆7725和换档杆螺母7720通过内衬套7705致动换档凸轮7740时,一般通过轴7804连接到动力滚子7802的腿7806反作用惰轮和换档凸轮组件7700的轴向推力载荷。在某些实施例中,当动力滚子7802绕着轴7804转动时,优选惰轮7735绕着轴7710自由转动。滚子轴承组件7730允许惰轮7735的自由转动,消除了惰轮7735与内衬套7705之间以其它方式将会出现的摩擦损失。另外,惰轮轴承组件7730必需能够处理惰轮和换档凸轮组件7700运行期间出现的轴向和径向载荷。在某些实施例中,惰轮7735和/或滚子轴承组件7730适于将推力载荷从惰轮7735传递到滚子轴承组件7730。
在某些实施例中,例如,在自行车应用或类似的扭矩应用中,惰轮7735构造成经受约5GPa至约50GPa的压缩载荷,由例如钢制成。在某些实施例中,惰轮7735构造成以2转每分(rpm)至400rpm、1rpm至20000rpm、或60rpm至360rpm、或100rpm至300rpm的转速在滚子轴承组件7730上转动。在某些实施例中,惰轮7735和滚子轴承组件7730优选构造成提供反作用约350磅的轴向推力的能 力。
在某些实施例中,换档凸轮7740制成具有约RC 55的硬度,可由适当的材料制成,例如钢、钛、铝、镁或其它材料。在某些实施例中,内衬套7705可由金属材料制成,例如钢,并且优选地,内衬套7705具有约RC 20或者更高的硬度。
滚子轴承组件7730可包括一个或多个滚针轴承、径向滚珠轴承、角面接触轴承、锥形轴承、球面滚子、圆柱滚子等。在某些实施例中,滚子轴承组件7730包括构造成在座圈上滚动的滚动元件,所述座圈与惰轮7735、换档凸轮7740、或内衬套7705中的一个或多个为一体的。在另一些实施例中,滚子轴承组件7730包括滚子元件、用于滚子元件的保持架、以及座圈;在这些实施例中,滚子轴承组件7730可压配合(或过盈配合)在如惰轮7735与衬套7705之间。在某些实施例中,为了加工的目的,可使用间隙定位配合。
现在参考图79A-79D,惰轮和换档凸轮组件7900包括内衬套7905,该内衬套7905通常具有圆柱形主体,并在其圆柱形主体约中间部分具有切开的孔7907,该孔7907通常垂直于圆柱形主体的主轴线。孔7907适于接收换档杆螺母,如上所述。在该实施例中,内衬套7905包括用于接收保持夹7910的槽7909。
内衬套7905上安装两个角面接触轴承7912;例如,轴承7912可滑动安装在内衬套7905上。在该实施例中,轴承7912可为具有滚子元件7916、内座圈7918和外座圈320的典型轴承。惰轮7914可通过如过盈配合连接到轴承7912的外座圈320上。如图79C中所示,该实施例中的惰轮7914具有在惰轮7914与轴承7912之间传递推力的推力传递特征7922(顶推壁7922)。
惰轮7914的每一侧都设有换档凸轮7924。换档凸轮7924具有凸轮轮廓7926,该凸轮轮廓7926构造成可操作地连接到球腿组件48320(见图48A),例如,图78中所示的腿7706。在该初稿例中,允许换档凸轮7924绕着惰轮和换档凸轮组件7900的纵向轴线旋转。另外,在该实施例中,内衬套7905提供接收换档凸轮7924的孔的肩部7928。
参考图80A-80D,另一方案的惰轮和换档凸轮组件8000包括内衬套8005,该内衬套8005通常具有圆柱形主体,并在其圆柱形主体约中间部分具有切开的孔8007,该孔8007通常垂直于圆柱形主体的主轴线。孔8007可具有适于接收无级变速器换档机构的换档杆螺母任意形状。例如,孔8007的形状可为圆形、方形、椭圆形、不规则形状等。内衬套8005包括接收保持夹8010的槽8009。
在图80A-80D所示的实施例中,换档凸轮8024构造成给滚子元件8016提供座圈8018。该情形下的滚子元件为球形滚珠轴承。在某些应用中,滚珠轴承具有约0.188英寸的直径。但是,在其它实施例中,滚珠轴承可为适于处理施加到惰轮和换档凸轮组件8000上的静态载荷及动态载荷的任意尺寸。另外,滚珠轴承的数量选择为满足惰轮和换档凸轮组件8000的性能需求。惰轮8014构造有给滚子元件8016提供座圈8020的部分。惰轮8014另外具有用于将推力传递到滚子元件8016的顶推壁8022。在某些实施例中,例如图80A-80D所示的实施例中,可设置滚子元件隔离件8028,以防止滚子元件8016以损害惰轮和换档凸轮组件8000的性能的方式彼此接触。
换档凸轮8204提供了用于接收定位环8030的肩部8032,所述定位环8030便于通过提供如定位换档杆螺母7720的装置来组装惰轮和换档凸轮组件8000。在该实施例中,换档凸轮8024还构造有锁止键8034,该锁止键8034接合换档杆螺母7720,防止其绕着惰轮和换档凸轮组件8000的纵向轴线旋转。
图81A-81D示出了惰轮和换档凸轮组件8100的另一实施例。内衬套8105包括通常垂直于内衬套8105的圆柱形主体的主轴线的通孔8107。如在其它实施例中,通孔8107的形状可为适于接收如换档杆螺母7720的任意形状。内衬套8105还包括接收保持夹8110的槽8109。在该实施例中,保持夹8110与换档凸轮8124之间安装推力垫圈8130,所述换档凸轮8124构造有用于接收推力垫圈8130的槽。在某些实施例中,换档凸轮8124还包括用于接收提供预载的弹簧(未示出)的槽8132。
惰轮和换档凸轮组件8100的换档凸轮8124具有给换档杆螺母7720提供锁止键8134的内孔部分的轮廓。换档凸轮8124给滚子元件8116提供座圈8118。在某些情形下,滚子元件隔离件8128设置成保持滚子元件8116相隔。惰轮8114具有顶推壁8122和给滚子元件8116提供座圈8120的部分。
现在参考图82A-82D,示出了替代实施方式的惰轮和换档凸轮组件8200。惰轮8214构造有给滚子元件8216提供座圈8220的部分。惰轮8214还包括顶推壁8222。滚子隔离件8228防止惰轮和换档凸轮组件8200运行期间滚子8216彼此接触。
换档凸轮8225具有凸轮轮廓8227和给滚子元件8216提供座圈8218的部分。换档凸轮8225包括具有通孔8207的内孔,所述通孔8207通常垂直于换档凸轮8225的圆柱形主体。通孔8207适于接收如杆螺母7720。换档凸轮8225还可包括用于接收换档凸轮8224的内孔。
换档凸轮8224具有类似于换档凸轮8225轮廓的凸轮轮廓8227。换档凸轮8224的内孔安装在换档凸轮8225的外径部分上。接收在换档凸轮8225的槽8209内的保持夹8210将换档凸轮8224保持在换档凸轮8225上适当的位置内。换档凸轮8224和8225共同接收换档杆螺母7720。在该实施例中,设置定位环8230,以便于将惰轮和换档凸轮组件8200组装到换档杆螺母7720和换档杆7725上。定位环部分地安装在换档凸轮8224的外径上和换档凸轮8224、8225与惰轮8214之间。
在某些实施例中,内衬套7705(见图77)的长度控制为例如换档杆螺母7720的中心切口7715。内衬套7705从切口107延伸部分的长度可有所不同。在某些实施例中,衬套7705的末端靠在确定换档行程极限的固定表面上,所述换档极限控制CVT的最大和最小传动比
现在参考图83A-83D,现在描述换档器快拆(SQR)机械8300。在某些实施例中,SQR机构8300包括连接到分度盘8304的背板8302。背板8302适于接收定位环8306和释放键8308。CVT的轴8310设有如用于接收定位环8306的槽8312。
背板8302、分度盘8304和定位环8306绕着轴8310同轴地安装。 换档器机构(未示出)连接到背板8302上,确保将释放键8308保持在背板8302与换档器机构的一部分(例如,壳体)之间。SQR机构8300通过槽8312中的定位环8306和换档器机构壳体(未示出)的特定部件保持在轴向适当位置上。
定位环8306包括具有孔的通常为圆形的环8314,定位环延伸8316从所述孔向外延伸,形成V形。释放键8308具有v形端,当该v形端插入由定位环延伸8316形成的v形孔中时,其基本适于致动定位环延伸8316的展开。释放键8318还可设有定位延伸8320,当该定位延伸8320安装在背板8302中时,其便于支撑和导向释放键8308。
分度板8304通常为具有中心孔8322的平板,所述中心孔8322具有适于安装在轴8316的平面8234上的平面8324。分度盘8304另外可具有多个分度槽8326。在某些实施例中,背板8302包括适于接收定位环延伸8316和释放键8308的v形端8318的定位环槽8328。背板8302还可具有适于接收释放键8308的定位延伸8320的释放键槽8330。背板8302另外具有中心孔8332,该中心孔8332具有适于在SQR机构8300被拉向轴8310的轴端8336时将定位环8310推入槽8312的斜边8334。在某些实施例中,背板8302包括适于接收分度盘8304的槽8338。槽8338的直径可选择为使得分度盘8304的外径用作背板8302的导向和/或支撑表面。
通过压住释放键8308,打开定位环8306,允许SQR机构在轴8310上滑动,从而将SQR机构8300固定在换档器机构上和安装在轴8310上。使用例如螺栓孔8342固定到换档器机构的背板8302可相对于分度盘8304有角度地定位,以提供用于接收如换档绳或换档线的换档器壳体的所需位置。然后,通过安装通过背板8303的螺栓孔8340和分度盘槽8326的螺栓(未示出)将背板8302固定到分度盘上。
当SQR机构8300被拉向轴端8336时,背板8302的斜边楔靠在定位环8306上,以防止SQR机构8300脱离轴8310。但是,当释放键8308的v形端8318压靠在环延伸8316上时,定位环8306膨胀,大至添满了槽8312。然后,可将SQR机构8300连同固定到SQR机 构8300的换档器机构一起拉离轴8310。因此,其中,一次安装的SQR机构允许通过简单地致动释放键8308来拆拆换档器机构。
现在参考图84A-84E,换档器接口机构8400包括安装在轴8404上适于接收换档杆8406的滑轮8402。换档杆螺母8408螺接在换档杆8406上,并通过定位销(未示出)连接到滑轮8402上。背板8410安装在轴8404上,并连接到滑轮8402。保持夹8412位于轴8404的槽中(但未标记)。
滑轮8402可具有用于接收和导向换档器机构(未示出)的如线的多个槽8414。滑轮8402可包括用于接收换档杆螺母8404的槽8416。在某些实施例中,滑轮8402的槽8418适于接收背板8410。在一个实施例中,滑轮8402包括用于接收将滑轮8402固定到背板8410的螺栓(未示出)的多个螺栓孔8420。在所示实施例中,滑轮8402具有用于接收将滑轮8402连接到换档杆螺母8408的定位销(未示出)的槽8422。在某些实施例中,滑轮8402还包括用于将换档杆螺母8408在轴向方向上保持在滑轮8402的槽8416内的多个螺栓孔8424中。在某些实施例中,滑轮8402包括换档线通道8426,换档线(未示出)通过该换档线通道8426从滑轮槽8414延伸至槽8415,便于将换档线或换档绳夹在滑轮8402中。
具体参考图84D,背板8410通常为圆形平板,具有用于将背板8410绕着轴8404安装的中心孔8428。在某些实施例中,背板8410具有便于将背板8410固定到滑轮8402上的多个螺栓孔8430。如图84E中所示,换档杆螺母8408通常为圆形形状,适于安装在滑轮8402的槽8416中。换档杆螺母8408具有用于螺接在换档杆8406上的螺纹中心孔8432。在一个实施例中,换档杆螺母8408包括用于接收在旋转方向将换档杆螺母8408固定在滑轮8402上的定位销(未示出)的凹口8434。在某些实施例中,换档杆螺母8408通过轴8404和/或滑轮8402及安装在滑轮8402的螺栓孔8424中的螺栓的头部在轴向方向上被限定。
在换档器接口8400操作期间,滑轮8402沿绕着轴8404的第一角 度方向转动。由于换档杆轴线8408在旋转方向上固定到滑轮8402上,并被轴8404和换档器壳体轴向地限定,所以换档杆螺母8408引起换档杆8406沿第一轴向方向平移。滑轮8402沿第二角度方向的旋转引起换档杆螺母8408致动换档杆8406沿第二轴向方向平移。背板8410和保持夹8412防止换档器接口子组件8400滑出轴8402。滑轮8402与保持夹8412之间的相互作用防止换档器接口子组件8400沿着轴8404的主部分轴向平移。
现在参考图85A-85E,描述动力输入组件8500的一个实施例。动力输入组件8500包括适于连接到扭矩传递键8504的输入驱动器8502。在某些实施例中,输入驱动器8502通常为管状体,该管状体一端具有一组花键8506,延伸8507即管状体的另一端具有扭矩传递延伸8508。扭矩传递延伸8508通常为半圆形形状,由延伸8507外围上的切口形成。扭矩传递延伸8508包括扭矩表面8510。所述延伸8507还包括扭矩传递键保持表面8512。在某些实施例中,输入驱动器8502包括适于连接到扭盘的凸缘8514。在某些实施例中,输入驱动器8502包括形成在扭矩传递延伸8508内的保持夹槽8513。
对于某些应用,扭矩传递键8504设有适于接合扭矩传递表面8510的扭矩传递蝶片8516。在某些实施例中,扭矩传递键8504包括确保输入驱动器8502与扭矩传递键8504之间同心性的同心表面8518。通常,同心表面8518具有选择成同心地接合扭矩延伸8508的半圆形轮廓。在某些实施例中,为了加工的目的,由于形成扭矩传递蝶片8516的加工操作,在某些情况下还有为了减轻重量,扭矩传递键8504可具有多个切口8520。如图85C中清楚所示,在一个实施例中,扭矩传递键8504包括适于方便将扭矩传递装置(例如,飞轮)安装到扭矩传递键8504的斜边8522。在某些实施例中,扭矩传递键8504还可包括用于接合相应的协同操作扭矩传递装置(例如,棘齿、链轮、飞轮或其它这类装置或结构)的螺纹、花键或键表面8524。
对于某些应用,扭矩传递键8504安装在输入驱动器8502上,使得同心表面8518与扭矩传递延伸8505的外径相匹配,并使得扭矩传 递表面8510与扭矩传递蝶片8516相匹配。由于扭矩传递蝶片8516被限制在扭矩传递键保持表面8512与位于保持夹槽8513中的保持夹(未示出)之间,所以扭矩传递键8504可保持在输入驱动器8502上。运行期间,扭矩传递装置(例如链轮、飞轮或滑轮)用于转动扭矩传递键8504,然后通过扭矩传递蝶片8516将扭矩传递到输入驱动器8504的扭矩传递延伸8505。然后,扭矩从输入驱动器8504通过花键传递到如扭盘。
扭矩传递键8504与扭矩传递延伸8508的组合减小了扭矩传递期间的反冲力,并在输入驱动器8502与扭矩传递键8504之间提供了精确同心的定位。另外,在某些情形下,可通过只使用标准轴线铣削和车削来加工扭矩传递特征(例如,扭矩传递延伸8508和扭矩传递蝶片8516),从而不必使用更加复杂的加工设备。
参考图86-148描述无级变速器的另一实施例,包括其部件、子组件和方法。与前述相同的部件或子组件在图86-148具有相同的附图标记。现在具体参考图86-87,CVT 8700包括适于连接到毂壳盖8704的壳体或毂壳8702。在一个实施例中,毂壳盖8704可设有油孔8714和及其适当的油孔塞8716。如下面进一步所描述的,在某些实施例中,毂壳8702和毂壳盖8704可适于通过螺纹固定在一起。在某些这类实施例中,优选提供锁止功能或装置,以防止CVT 8700正常运行期间毂壳盖8704从毂壳8702松脱。因此,在所示实施例中,锁止键8718适于与毂壳盖8704的特征相匹配,并通过螺栓或螺钉8720固定到毂壳8702上。下面提供对锁止键8718及毂壳盖8704相关特征的另外描述。
毂壳8702和毂壳盖8704分别由轴承4916和4718支撑。输入驱动器8602绕着主轴4709同轴地安装,并支撑轴承4916。主轴4709具有与参考图66A-66D描述的主轴4706相同的特征;但是,主轴4709适于在密封4720的轴向内部支撑轴承4718(为对比,见图47)。输入驱动器8602连接到扭盘8604,该扭盘8604连接到凸轮驱动器4908。牵引环8706适于通过容纳在滚子固定器5004内的一组滚子6404连接 到凸轮驱动器4908。多个动力滚子4802接触牵引环8706和牵引环8708。输入传动环8710通过容纳在滚子固定器5005内的一组滚子6405连接到牵引环8708。输入传动环8710适于连接到毂壳盖8704。在某些实施例中,为便于处理公差叠加,并确保CVT某些部件的适当接触和定位,在输入传动环8710与毂壳盖8704之间可设置一个或多个薄垫片8712。
另外参考图88,其中,惰轮组件8802通常适于支撑动力滚子4802和便于CVT 8700的换档。在一个实施例中,惰轮组件8802包括绕着主轴4706同轴安装的惰轮衬套8804。惰轮衬套8804适于接收和支撑换档凸轮8806。支撑元件8808绕着换档凸轮8806同轴地安装,并由轴承滚珠8810支撑,以在分别形成于支撑元件8808和换档凸轮8806的轴承座圈8812和8814上滚动。在某些实施例中,惰轮衬套8804适于接收位于换档凸轮8806之间的换档杆螺母8816,换档杆螺母8816制成接收换档杆4816。在惰轮换档组件8802的该结构中,CVT换档期间产生的换档反作用力直接通过换档凸轮8806传递到换档杆螺母8816和换档杆4816,从而基本避免了换档反作用力通过轴承滚珠8810传递引起的束缚和拖曳。换档杆螺母垫圈4819与换档凸轮8806同轴地支撑,并由换档凸轮8806支撑。换档杆垫圈4819便于换档螺母8816的定位,以有将换档杆4816螺接进换档杆螺母8816。
主轴4706穿过毂壳8702和毂壳盖8704的中心孔。主轴4706适于支撑定子盘4838,在一个实施例中,定子盘4838通过定子杆4840连接在一起。轴4709的一端适于接收螺帽4724和防转垫圈4726。轴4709还设有用于接收换档杆4816的内孔。换档杆保持器螺母6502绕着换档杆4816同轴地安装,并螺接在主轴4709上。其中,使用螺母4504防止换档杆保持器螺母6502从主轴4709松脱。防转垫圈6515可位于螺母6504与车架元件(例如,车架(未示出)的叉端)之间。
现在参考图89-93,毂壳盖8702可包括适于接合形成在毂壳盖8704上相应一组螺纹9202的一组螺纹8802。在某些实施例中,对于如自行车应用,毂壳8702包括适于将扭矩传递到如自行车轮辐的凸缘 8902、8904。如图90中所示,在一个实施例中,凸缘8902、8904从毂壳8702的中心孔并不延伸相同的径向距离。但是在其它实施例中,毂壳8703可包括延伸至基本相同径向长度的凸缘8902、8906。为允许锁止键8718的固定,毂壳8702可设有一个或多个螺钉或螺栓孔8804。
参考图92-93,更具体地,在一个实施例中,毂壳盖子组件9200可包括毂壳盖8704、油孔塞8716、轴承4718、密封9206、锁紧环9208、O形圈9210。如图所示,毂壳盖8704可具有适于接收轴承4718、密封9206、锁紧环9208的中心孔9204。另外参考图94-98,所述一组螺纹9202可形成在毂壳盖8704的外径或外围上。另外,毂壳盖8704在其外径上可包括用于接收O形圈9210的O形圈槽9602。在一个实施例中,中心孔9204设有密封槽9702和锁紧槽9704。槽9702便于将密封9206保持在毂壳盖8704中。为防止损坏密封9206,并提高其耐用性,密封槽9702可具有半径9706。锁紧槽9704适于接收和保持锁紧环9208,该锁紧环9208有助于将轴承4718保持在中心孔9204内。在一个实施例中,毂壳盖8704可具有一体的凸缘9410,其中,凸缘9410具有用于提供制动器(例如,自行车滚子制动器(未示出))适配器的一组花键9802。具体参考图98,在一个实施例中,花键9802具有便于花键的加工的大致U形轮廓;但是,在其它实施例中,花键9802可为具有方角的其它形状。在某些实施例中,如图97中更加具体地所示,在凸缘9410上(或在凸缘9410与毂壳盖8704的连接处)可设有槽或颈9725,以便于接合例如护罩9832(见图114-115及相关文字)的肋9833。
现在参考图95、96、99和100,毂壳盖8704可设有适于接合输出传动环8710(也见图87)的延伸8750的多个固定凸耳或键9604。键9604既用作输出传动环8710和/或薄垫片8712的防旋转特征,又用作输出传动环8710和/或薄垫片8712的固定特征。在一个实施例中,毂壳盖8704包括适于接收用来固定盘式制动器衬板9804(见图107)的螺栓9808的多个螺纹孔9808。如图99中所示,孔9502优选为盲 孔,以确保无法通过孔9502泄漏或污染。
如前所述,在某些实施例中,毂壳盖8704可包括防止毂壳盖8704在CVT 8700正常运行期间从毂壳8702松脱的锁止特征或功能。在一个实施例中,所述螺纹锁止功能可通过使用通过螺纹锁止配合来提供,例如由Loctite Corporation销售的那些。对于某些应用,适当的螺纹锁止配合为 Liquid Threadlocker 290TM。在另一些实施例中,现在参考图101,毂壳盖8704设有多个锁止齿或槽9910,其通常形成在毂壳盖8704的外表面上,靠近外径。锁止槽9910适于与锁止键8718的相应锁止槽9912(见图102-103)相匹配。在一个实施例中,锁止槽9910沿绕着中心孔9204的径向相隔约10度。但是,在其它实施中,锁止槽9910的数量和间隔可有所不同。
现在参考图102和103,锁止键8718包括多个锁止槽9912,这些锁止槽9912具有通过穿过毂壳盖8704中心的线之间的角度α相隔的齿顶9914。角度α可为任意大小的角度;但是,在一个实施例中,角度α约为10度。锁止键8718包括通常为椭圆形的槽9916。椭圆形槽9916的焦点通过角度β在角度上隔开,所述角度β优选约为角度α的一半。形成角度β的线从毂壳盖9704的中心延伸。如图103所示,椭圆形槽9916的一个焦点与齿顶9914径向对齐,另一个焦点与锁止键8718的槽9915径向对齐。当锁止键8718绕着垂直轴线(在图103的垂直平面上)翻转或倒转时,那么锁止键8718具有与其前面结构成镜像的结构。因此,通过槽9916在螺栓8720上的移动和/或在锁止键8718上的翻转的组合,总能够获得锁止槽9912与锁止槽9910的正确对齐。在其它实施例中,锁止键8718可具有槽9916的焦点都与齿顶9914角度对齐的结构,意味着锁止键8718不再绕着垂直轴线不对称。
在一个实施例中,锁止键8718跨越约28-32度的圆弧,具有约1.5-2.5mm的厚度。对于某些应用,锁止键8718可由如钢合金制成,例如1010CRS。如图104中所示,锁止键8718通过螺栓8720固定到毂壳8702的凸缘8902。锁止键8718的锁止槽9912与毂壳盖8704的锁止槽9910相匹配,从而确保毂壳盖8704保持螺接在毂壳8702上。 当然,在某些实施例中,可联合脱扣装置(例如,锁止键8718和具有锁止槽9910的毂壳盖8704)一起使用螺纹锁止配合。在一个实施例中,如图102A中所示,可联合具有锁止键9910的毂壳盖一起使用具有多个锁止键9912和槽9916的锁止环8737。
现在参考图105和106,在实施例中,其中,毂壳盖8704可设有适于给凸缘9410和花键9802提供盖子的罩9920。现在参考图114-115及其相关文字提供罩9920的其它描述。在其它实施例中,毂壳盖8704可安装有盘式制动器套装附件9803,如图106中所示。参考图107-110,盘式制动器套装附件9803可包括连接到衬板9810的固定板9804。在一个实施例中,如图107中所示,固定板9804和衬板9810可为一体的零件,而不是分离的部分。固定板9804具有用于接收有助于将固定板9804连接到毂壳盖8704的螺栓9808的一个或多个螺栓孔9806。螺栓9808接收在毂壳盖8704的螺栓孔9502内(例如,见图101)。衬板9810包括用于接收将盘式制动器转子固定到衬板9810的螺栓的多个螺栓孔9850。螺栓孔9850的数目可调整为与标准或定制盘式制动器转子所需螺栓孔的数目相一致。盘式制动器套装附件9803还可包括适于与杯状垫圈9814相匹配的罩9812,以在衬板9810与主轴4709之间的界面提供防止灰尘和水的密封。在某些实施例中,盘式制动器套装附件9803还包括锁紧螺母9816、螺栓9808和O形圈9818。O形圈9818置于固定板9804与毂壳盖8704之间,以提供防止如水和其它非加压污染的密封。
应当注意,在某些实施例中,固定板9804设有用于接收毂壳盖8704的凸缘9410的凹槽9815。但是,在其它实施例中,毂壳盖8704并不包括凸缘9410,从而未使用凹槽9815。在其它实施例中,毂壳盖8704一体地包括固定板9804和衬板9810。在一个实施例中,衬板9810的中心孔9817包括适于接收和固定罩9812的罩槽9819。
参考图111-113,在一个实施例中,罩9820包括多个固定指或键9822,其通常从具有圆顶形外部9824和锥形内部9828的环状体延伸。圆顶形部分9824与锥形部分9828之间的凹槽9830适于与例如杯状垫 圈9814相配合,以提供曲径式密封。在一个实施例中,锥形部分9828以约8度与12度之间的角度从图113中所示截面平面的垂线倾斜。在某些实施例中,罩9820从固定板9822的末端9816至圆顶形部分9824的端面9863的宽度约为8-13mm。在某些实施例中,由锥形部分9828限定的中心孔9826具有约13-18mm的直径。端面9863绘出的环径约为20-28mm。罩9820可由如弹力材料制成,例如塑料或橡胶。在一个实施例中,罩9820由商标为Noryl GTX 830的材料制成。
图114-115中示出了在形状和功能上类似于上面罩9820的罩9832。罩9832基本为环形,具有圆顶形外部9837、锥形内部9836、中心孔9834和凹槽9838。在一个实施例中,凹槽9838适于接收和覆盖花键凸缘(例如,见图92和105)。在一个实施例中,表面9839与罩9832的表面9840之间的距离约为16-29mm。罩9832的外径为例如33-40mm。因此,罩9832在凹槽9838的内径可在31-38mm之间。在某些实施例中,中心孔9834具有约12-18mm的直径。在某些实施例中,罩9832可由弹性材料制成,例如塑料或橡胶。在一个实施例中,罩9820由商标为Noryl GTX 830的材料制成。
现在参考图116-118,示出了惰轮衬套8804。惰轮衬套8804的某些实施例具有一些与上面参考涉及惰轮组件的图77-82D所描述的内衬套的实施例相同的特征。惰轮衬套8804具有通常为管状的主体9841,该主体9841具有约16-22mm的外径、约13-19mm的内径和约28-34mm的长度。惰轮衬套8804另外包括适于接收换档杆螺母8816的通孔9847。在一个实施例中,孔9847切割成使得其平面9849之间的距离约为9-14mm。在一个实施例中,惰轮衬套8804另外设有用于接收夹子9891的夹槽9845,所述夹子9891有助于固定换档凸轮8806(见图88)。
如图119-120所示,换档杆螺母8816通常为具有螺纹钻孔9855的矩形柱,所述螺纹钻孔9855适于螺接在换档杆4816上。在一个实施例中,换档杆螺母4816包括给惰轮组件8802(见图88)的其它部件提供间隙、但允许换档杆螺母8816使换档杆螺母8816与换档凸轮 8806的邻接表面之间的反作用接触表面最大的斜面9851。在一个实施例中,换档杆螺母8816具有约20-26mm的高度、约6-12mm的宽度(垂直于孔9855的尺寸)、和约7-13mm的深度(平行于孔9855的尺寸)。
现在参考图121-1255,换档凸轮8806通常为环形板,该环形板,该环形板在一个表面上具有凸轮轮廓9862,并具有在凸轮轮廓9862的相对侧上轴向延伸的凸轮延伸9863。在某些实施例中,凸轮延伸9863包括形成在其上的轴承座圈8814。轴承座圈8814优选适于允许轴承滚珠的自由滚动和承受轴向及径向载荷。在一个实施例中,换档凸轮8806在凸轮轮廓9862的相对侧上设有斜边9860,以便于润滑油流入惰轮组件8802(见图88)内径向部件,包括轴承座圈8814、8812。在某些实施例中,斜边9860从垂直方向(在图123所示截面的平面上)倾斜约6-10度的角度。
对于某些应用,根据图125中所示表格内列表的值制造换档凸轮轮廓9862。Y值参考于中心孔8817的中心,X值参考于换档凸轮延伸9863的端面8819。换档凸轮轮廓9826的第一点PNT1在表面8821上,该表面距表面8819的水平距离约为7-9mm,更精确地,在所示实施例中为8.183mm。在一个实施例中,换档凸轮8806的外径约为42-50mm,而中心孔8817的直径约为16-22mm。在一个实施例中,轴承座圈8814的半径约为2-4mm。在某些应用中,换档凸轮8806可设有斜边8823,该斜边8823从水平方向(在图123所示截面的平面上)倾斜约13-17度的角度。其中,斜边8823有助于在变速器的传动比处于其一个极端时在换档凸轮8806与动力滚子4802之间提供充足的间隙。换档凸轮8806可由例如钢合金制成,例如轴承钢SAE52100。
参考图126-130,现在描述牵引环8825。牵引环8825通常为具有牵引表面8827的圆形环,所述牵引表面8827适于接触动力滚子4802,并适于通过牵引表面8827与动力滚子4802之间的摩擦或牵引流体层来传递扭矩。优选地,牵引表面8827并不具有内含物。在一个实施例 中,牵引环8825与便于在CVT 8700内产生轴向夹持力和传递扭矩的轴向负载凸轮8829为一体。牵引环8825还设有适于接收、支撑和/或保持扭簧(例如,扭簧5002(见图63A-63F)或扭簧8851(见图131-134))的槽8831。上面参考图62A-62E及相关文字提供了与牵引环实施例相关的其它细节。
在一个实施例中,轴向负载凸轮8829包括具有图129中清楚所示斜面轮廓8833的一组斜面。在某些实施例中,斜面轮廓8833包括融入半径部分8836的第一倾斜的基本平面部分8835。半径部分8836过渡成基本平面的部分8837,该平面部分8837过渡成连有第二倾斜部分8841的半径部分8839。为清楚起见,图129中放大并稍稍变形了斜面轮廓8833的特征。另外,在某些实施例中,斜面是螺旋的,图129中未示出该特征。优选地,部分8835、8836、8837和8839的过渡和融入为切向的,不包括锐利或突变的部分或点。如前所述,设有一组滚子(例如,滚子6404、6405),以在牵引环与传动元件(例如,凸轮驱动器4908或输出传动环8710)之间传递扭矩和/或轴向力。虽然滚子6404、6405显示为圆柱形滚子,但是CVT 8700的其它实施例可使用球形、桶形或其它类型的滚子。
假设使用的滚子具有半径R,那么半径部分8836优先具有至少1.5倍R(1.5*R)的半径,更优选地,具有至少两倍R(2*R)的半径。在一个实施例中,半径部分8836具有6-11mm之间的半径,更优选地在7-10mm之间,最优选在8-9mm之间。在某些实施例中,平面部分8837具有约0.1-0.5mm的长度,理优选地约0.2-0.4mm,最优选约0.3mm。半径部分8839优选具有约四分之一R(0.25*R)至R的半径,更优选地约二分之一R(0.5*R)至十分之九R(0.90*R)。在一个实施例中,半径部分8839具有约2-5mm的半径,更优选地为2.5至4.5mm,最优选地约3-4mm。倾斜部分8841相对于平面8847沿着线8845以约30-90的角度θ倾斜,更优选地约45-75度,最优选地约50-60度。
在CVT 8700运行期间,例如,当沿传动方向致动CVT 8700时 或在扭矩作用下时,滚子6404往往沿方向8843向上拱,产生轴向载荷,并传递扭矩。当沿着与传动方向8843相反的方向8845(意味着卸载方向,对于负载凸轮8829为非双向凸轮的实施例)致动CVT 8700时,滚子6404压下第一倾斜部分8835,跟随着第一半径部分88365,沿着平面部分8837滚动,有效地遇到前档块,从而滚子6404无法在半径部分8839内滚动,无法移过相对陡峭的倾斜部分8841。斜面轮廓8833确保了滚子6404不受约束或陷在斜面的底部,这确保了滚子6404总是在提供所需扭矩或轴向负载的位置。另外,斜面轮廓8833确保了当CVT 8700沿方向8845运行时,滚子6404并不产生使CVT8700某些部件的自转状态恶化的轴向或扭矩负载效果。应当注意,在某些实施例中,平面部分8837并不包括负载凸轮轮廓8833。在这类实施例中,半径部分8836和8839可具有相同或不同的半径。在一个实施例中,平面部分8835简单地过渡至半径部分8836,该半径部分8836具有与滚子半径基本一致的半径,未使用平面部分8837、半径部分8839和平面部分8841。
现在参考图131-134,扭簧8851的某些实施例具有与上面参考图63A-63F所述扭簧5002的实施例相同的一些特征。在图131-134所示的实施例中,扭簧8851无需设有螺旋状态。并且,扭簧8851可设作具有必备弯曲端8853、8855的弹簧丝的长度。弯曲端8855具有相对于扭簧8851的长部8861弯曲约90度的弯曲部分8857;在某些实施例中,弯曲部分8857具有约3-4mm的长度。弯曲端8853具有相对于长部8861弯曲约160度的弯曲8859。在某些实施例中,弯曲8859约10-14mm长。然后,弯曲8859过度成约3.5-4.5mm长的弯曲8863,该弯曲8863相对于弯曲8859的平行线成约75-85度。在一个实施例中,扭簧8851的总中心长度约为545-565mm。
现在参考图135-138,输入驱动器8602的某些实施例具有与上面参考图67A-67E描述的输入驱动器6904的实施例相同的一些特征。输入驱动器8602在其内径部分上包括槽8865,以便于润滑油流到轴承座圈6706、6708。在一个实施例中,输入驱动器8806还可包括一 组花键8867,其中至少一个花键8869与其余花键具有不同的圆周长度。在所示实施例中,花键8869具有比其余花键更长的圆周尺寸;但是,在其它实施例中,花键8869可具有比其余花键更短的圆周尺寸。例如,可区别开的花键8869可用于通过确保部件(例如,飞轮8890(见图148-147))以恰当的结构与输入驱动器8602相配来帮助组装。
现在参考图139-141,扭盘8604的某些实施例具有与上面参考图68A-68B所描述的扭盘4906的实施例相同的一些特征。扭盘8604可设有一组花键8871,其中每个花键都具有传动触点8873和过渡部分8875。传动触点8873优选制成与凸轮驱动器4908(见图70A-70C及相关文字)内协同操作花键的轮廓相一致。在某些实施例中,过渡部分8875可具有与传动触点8873相一致的轮廓;但是,如图138-140的实施例所示,其中,过渡部分8875可为平面的,导致更低的加工成本。扭盘8604可由例如具有最小HRC 20-23的中碳钢制成。在一个实施例中,扭盘8604由钢合金制成,例如1045CRS。由于在某些应用中所含的扭矩水平,发现扭盘8604最好不要由软的材料制成。图142-143示出了包括输入驱动器8602和扭盘8604的输入组件8877。在一个实施例中,输入驱动器8602焊接到扭盘8604上。但是,在其它实施例中,输入驱动器8602可通过适当的粘结剂、定位销、螺栓、压配合等固定或连接到扭盘上。在另一些实施例中,输入组件8877与输入驱动器8602和扭盘8604为一体的。
图144-146中示出了滚子轴9710的一个实施例。滚子轴9710的某些实施例具有与参考图54A-55所描述的滚子轴4826、4827的实施例相同的一些特征。滚子轴9710可设有用于帮助保持斜滚子5206(例如,见图52A-52B)的无限制槽9712。在组装滚子腿组件4830期间,斜滚子5206安装在滚子轴9710的末端9714上。为了将斜滚保持在轴9710上并邻靠在腿4824上,通过适当的工具扩大钻孔5502。由于钻孔5502的边侧径向地扩大,所以槽9716部分地皱缩,末端9716弯向斜滚5206。这样,末端9716将斜滚保持在滚子轴9710上。实际上,在扩大了钻孔5502之后,末端9716用作保持夹。
现在参考图147-148,描述飞轮8890。飞轮8890的某些实施例具有与上面参考图71A-71D描述的飞轮4902的实施例相同的一些特征。在一个实施例中,飞轮8890包括一组内花键8892。该组花键8892的花键8894与其它花键的圆周尺寸不同。优选地,花键8894选择成与输入驱动器8602的相应套花键底相匹配。这样,不对称的花键飞轮8890与不对称的花键输入驱动器8602相协同操作。在图148-147所示的实施例中,飞轮齿8896位于相对于飞轮8890宽度的中央。
现在参考图149,其示出了类似于扭簧5002(见图63A-63E)和扭簧8851(见图131-134)的扭簧1492。扭簧1492可具有扭簧5002、8851的特征的组合。在某些实施例中,扭簧1492可包括一致的弯曲1494和/或一致的弯曲1496。在一个实施例中,弯曲1494和/或弯曲1496为沿着扭簧1492具有偏置曲率的部分,这便于扭簧1942与滚子保持架5004的一致。
参考图150,在没有弯曲1494、1496的一些实施例(依赖于簧丝的直径和/或硬度)中,扭簧1492具有并不与滚子保持架5004的曲率相一致的部分1494A、1496A,从而将牵引环6200限制在槽6206中(见图62A-62E)。但是,弯曲1494、1496便于图64E-64H中所示轴向力和/或预加载子组件的组装,显著改善了其操作。如图151中所示,在某些实施例中,当扭簧1592处在其操作状态时(容纳和卷绕在牵引环6200和滚子保持架5004中),弯曲1494、1496弯向保持延伸6406;从而,往往减轻了扭簧1492在牵引环6200上产生的限制。
如图150中清楚所示,可具有弯曲1494、1496的偏置曲率的的部分1494A、1496A可设在扭簧1492相对于其在滚子保持架5004内的保持状态的终端0-90度。更优选地,弯曲1494、1496形成在终端5-80度,最优选地在终端10-70度。在某些实施例中,扭簧1492极端的弯曲1498、1499并不包括在上述部分中。即,弯曲1494、1496并不包括弯曲1498、1499和/或扭簧1492靠近弯曲1498、1499的短部。在某些实施例中,弯曲1494、1496的半径可为滚子保持架5004半径的110-190%。弯曲1494、1496的弧的长度由角度范围限定,例如,优 选从0度到至少90度,更优选地从0度到至少60度,最优选地从0到至少30度。
应当注意,上面的描述对于特定的部件或子组件具有提供的尺寸。提供所述尺寸或尺寸范围是为了尽可能地符合一定的法规要求,例如最佳模式。但是,这里描述的本发明的范围仅仅由权利要求的语言来限定,因此,除非任一权利要求具体限定了尺寸或尺寸范围,否则上述尺寸都不能考虑为对本发明实施方式的限制。
前面的描述详细说明了本发明的具体实施例。但是应当理解,无论前文中如何的详细,本发明都可以许多方式实施。并且如上所述,应当注意,当描述本发明的特定特征或方面时,特定术语的使用并不应当认为这里再次定义的术语限制为包括本发明与该术语相关的特征或方面的具体特性。
Claims (7)
1.一种盘式制动器套装附件,包括:
固定板;
盘式制动器衬板;以及
至少一个密封。
2.如权利要求1所述的盘式制动器套装附件,还包括O形圈。
3.如权利要求2所述的盘式制动器套装附件,其中所述密封包括曲径式密封。
4.如权利要求3所述的盘式制动器套装附件,其中所述固定板和所述盘式制动器套装附件为一体的。
5.如权利要求3所述的盘式制动器套装附件,其中所述曲径式密封包括杯状垫圈。
6.如权利要求1所述的盘式制动器套装附件,其中所述盘式制动器衬板适于接收和固定至少一个密封件。
7.如权利要求1所述的盘式制动器套装附件,其中所述固定板包括用于接收滚子制动器凸缘的凹槽。
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