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CN100441914C - 带式无级变速器 - Google Patents

带式无级变速器 Download PDF

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CN100441914C CNB2005100723995A CN200510072399A CN100441914C CN 100441914 C CN100441914 C CN 100441914C CN B2005100723995 A CNB2005100723995 A CN B2005100723995A CN 200510072399 A CN200510072399 A CN 200510072399A CN 100441914 C CN100441914 C CN 100441914C
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Abstract

本发明公开了一种带式无级变速器(10)，其包括可调整滑轮(12)，所述可调整滑轮设有固定到旋转轴(14)的固定转子(16)并设有可移动转子(18)，所述可移动转子以禁止其相对旋转并允许轴向位移的方式通过花键配合安装到所述旋转轴，以使得在所述可移动转子和所述固定转子之间可调整槽宽，其中所述旋转轴设有负荷支撑部分(15)，所述可移动转子的花键齿(42)的顶表面在所述负荷支撑部分上滑动接触，由此通过所述负荷支撑部分来支撑来自所述可移动转子的径向负荷。

Description

带式无级变速器
技术领域
本发明涉及通过无级改变转数比来将输入轴的旋转传递到输出轴的带式无级变速器，更具体而言，涉及用于支撑径向负荷的可移动转子以及旋转轴的结构，该可移动转子以禁止其相对转动并允许轴向位移的方式配合安装在所述旋转轴上。
背景技术
用于车辆的带式无级变速器包括：相互平行的一对旋转轴；初级侧滑轮(输入侧带轮)，以可旋转的方式由旋转轴支撑在输入侧上并具有可调的槽宽；次级侧滑轮(输出侧带轮)，同样以可旋转的方式由旋转轴支撑在输入侧上并具有可调的槽宽；以及绕着构成上述对的初级侧滑轮和次级侧滑轮的传动带，由此改变初级侧滑轮的有效直径和次级侧滑轮的有效直径来无级改变转数比。
例如，上述滑轮中的每个都包括：以禁止其相对位移的方式固定到旋转轴的固定转子；以及以禁止其相对转动并允许相对轴向位移的方式配合安装在旋转轴上的可移动转子，由此当可移动转子在轴向上移动以改变到固定转子的距离时，就改变槽宽以改变传动带的缠绕直径，即有效直径。
在上述可移动转子和旋转轴之间的连接(链接)中，一般使用滚珠花键。不过，这种通过滚珠花键的配合结构导致高成本。因此，已经提出不使用滚珠花键而以禁止其相对转动并允许相对轴向位移的方式将可移动转子配合安装在旋转轴上的方法。一个示例在日本公开未审查专利申请No.H6-341500中给出。
可采用的一种不使用滚珠花键而连接可移动转子和旋转轴的结构是使用诸如渐开线花键之类的花键齿来进行花键配合，所述花键齿以允许其相对轴向位移的方式啮合。然而，在此情况下有这样的问题，即由于在可移动转子和旋转轴之间支撑径向负荷的结构而使得旋转轴的强度变得不够。图5示出了不使用滚珠花键而连接可移动转子和旋转轴的一种可能结构的示例。在此结构中，与花键齿104分开的圆柱部分106形成在可移动转子100的柄102中。于是，径向负荷支撑在旋转轴110的圆柱负荷支撑部分112和圆柱部分106之间，其中该负荷支撑部分具有在圆柱部分106上建立滑动接触的直径。然而，在此结构中，为了允许可移动转子100安装在旋转轴110上，就要求可移动转子100的圆柱部分106的内径小于可移动转子100的花键齿104的齿顶直径(内径)。于是，旋转轴110的圆柱负荷支撑部分112外径也需要较小。这导致旋转轴110可能太细，从而其强度不够大。
另外，在如图5所示，与花键齿104分开的圆柱部分106位于可移动转子100中的情况下，无法通过拉刀成型来制造花键齿104，而要求剃齿成型。这导致不利于生产率的问题。
发明内容
考虑到这些情况而设计了本发明。本发明的目的是提供一种带式无级变速器，其中使用花键配合结构，并且还提高旋转轴的强度并提高生产率。
本发明的第一方面提供了一种带式无级变速器，其包括可调整滑轮，所述可调整滑轮设有固定到旋转轴的固定转子并设有可移动转子，所述可移动转子以禁止其相对旋转并允许轴向位移的方式通过花键配合安装到所述旋转轴，以使得在所述可移动转子和所述固定转子之间可调整槽宽，其中所述旋转轴设有负荷支撑部分，所述可移动转子的花键齿的顶表面在所述负荷支撑部分上滑动接触，由此通过所述负荷支撑部分来支撑来自所述可移动转子的径向负荷。
根据本发明，旋转轴的负荷支撑部分的直径被扩张到在可移动转子的花键齿的顶表面上建立滑动接触的尺寸。于是，与其中要求旋转轴的负荷支撑部分的外径小于可移动转子的花键齿的顶表面的内径的图5的结构相比，提高了旋转轴的强度。此外，不要求可移动转子设有与花键齿分开的圆柱部分，该圆柱部分具有直径小于花键齿的齿顶直径(内径)的孔。这就允许通过拉刀成型来制造可移动转子的花键齿，从而提高了生产率。
本发明的第二方面提供了如第一方面所述的带式无级变速器，其中：(a)所述可移动转子设有用于配合安装到所述旋转轴上的圆柱部分，并设有从所述圆柱部分的基座端部向着外周延伸的凸缘部分；(b)所述可移动转子的所述花键齿纵向在轴向上形成在所述可移动转子的所述圆柱部分的内周表面中；(c)所述旋转轴的花键齿形成在所述旋转轴的中间部分的轴向上的一部分中；并且(d)所述旋转轴的所述中间部分中未形成所述花键齿的一部分设有圆柱负荷支撑表面，所述可移动转子的所述花键齿的所述顶表面在所述圆柱负荷支撑表面上滑动接触。这种构造提高了旋转轴的强度，并允许容易地制造可移动转子的花键齿。
本发明的第三方面提供了如第二方面所述的带式无级变速器，其中所述圆柱负荷支撑表面的直径大于所述旋转轴的所述花键齿的齿根直径并小于所述花键齿的齿顶直径。这种构造提高了旋转轴的强度。
本发明的第四方面提供了如第二或第三方面所述的带式无级变速器，其中所述圆柱负荷支撑表面的直径稍小于所述可移动转子的所述花键齿的齿顶直径，所述可移动转子的所述花键齿的所述顶表面能够与所述圆柱负荷支撑表面滑动接触。这种构造允许圆柱负荷支撑表面和可移动转子的花键齿的顶表面之间的平稳滑动。
本发明的第五方面提供了如第二至第四方面中任一所述的带式无级变速器，其中所述可移动转子的所述花键齿位于所述固定转子侧的一部分与所述旋转轴的花键齿花键配合，同时所述花键齿的另一部分的所述顶表面在所述圆柱负荷支撑表面上滑动接触。根据此构造，可移动转子的花键齿远离所述固定转子的一部分在所述圆柱负荷支撑表面上滑动接触。这减小了由传动带的夹紧压力所产生的负荷而导致的面压力，从而提高了耐久性。
本发明的第六方面提供了如第二至第五方面中任一所述的带式无级变速器，其中所述旋转轴包括：远端部分；中间部分，所述中间部分的直径大于所述远端部分的直径，所述可移动转子的所述圆柱部分可滑动地配合装到所述中间部分上；以及基座部分，所述基座部分的直径大于所述中间部分的直径，所述凸缘部分可滑动地配合装到所述基座部分上。这种构造提高了旋转轴的强度。
附图说明
图1是示出根据本发明一个实施例的带式无级变速器的一部分的剖视图。
图2是图1的带式无级变速器的立体图。
图3是图1的部分放大视图。
图4是沿线4-4所取的图3的剖视图。
图5是现有技术的带式无级变速器的主要部分的剖视图。
具体实施方式
下面描述本发明的一个实施例。图1是示出根据本发明一个实施例的带式无级变速器10的一部分的剖视图。
图1示出了作为输入侧滑轮的初级侧滑轮12。在图1中，输入侧滑轮12包括：与初级侧旋转轴14一体固定的固定转子16；以及可移动转子18，以允许轴向位移并禁止绕轴线的相对旋转的方式安装到初级侧旋转轴14，从而可移动转子18在轴向上的滑动允许固定转子16和可移动转子18之间的槽宽可调节。传动带20被夹紧在固定转子16和可移动转子18之间，因此传动带20的缠绕直径在初级侧滑轮12中可调节。
如图2所示，整个传动带20是环形的。传动带20包括：每个都具有环形带形状的一对箍22；以及沿着这对箍22在其厚度方向上相互紧靠堆叠的大量带块24。箍22啮合在一对箍啮合槽24a内，这对槽中的每个都形成在带块24中以具有向着侧面方向的开口。传动带20缠绕输入侧滑轮12和输出侧滑轮26，各个滑轮都绕各个彼此平行的旋转轴轴线旋转。输出侧滑轮26形成在未示出的次级侧旋转轴上，并与输入侧滑轮12相似地构造。因此省略了说明。
回到图1，固定转子16设有在与初级侧旋转轴14相反一侧上的轴向上突出的圆柱柄28。通过花键配合将输入轴30(未示出的变矩器的输出轴)安装在柄28的内周内。柄28经由布置在外周上的轴承32而由自动变速器机构的壳体34以允许其相对旋转的方式支撑。
初级侧旋转轴14包括：经由轴承36由壳体34支撑的远端部分14a；中间部分14b，具有比远端部分14a更大的外径，并构成在初级侧旋转轴14的轴向上的中间部分；以及基座部分14c，位于相对于中间部分14b与远端部分14a相反一侧，并具有比中间部分14b更大的外径。在可移动转子18侧具有更大直径的圆柱形圆柱体38的较小直径侧的端部，配合安装在远端部分14a位于中间部分14b侧的端部处的外周上。
可移动转子18包括：圆柱部分18a，配合安装在初级侧旋转轴14的中间部分14b的外周上；盘形凸缘部分18b，在圆柱部分18a的轴向上一体连接到固定转子16，并配合安装到初级侧旋转轴14的基座部分14c的外周上；以及外侧管状部分18c，从凸缘部分18b的外周缘向着与轴线平行的方向延伸。外侧管状部分18c的另一端设有环形脊18d，该环形脊18d的外周油密封地在固定到初级侧旋转轴14的圆柱体38的内周表面上滑动接触。具有此构造的可移动转子18和上述圆柱体38形成油腔40。可移动转子18用作活塞，响应于油腔40中的压力而向该活塞施加轴向推力。
图3是图1的部分放大视图。图4是沿线4-4所取的图3的剖视图。如图3所示，可移动转子18的圆柱部分18a的内周表面设有花键齿42，该花键齿42从圆柱部分18a的远端纵向跨伸到凸缘部分18b侧的端部。另一方面，初级侧旋转轴14的中间部分14b的外周表面设有花键齿44，该花键齿44在基座部分14c的一部分中以可在轴向上滑动的方式来与上述花键齿42啮合。于是，初级侧旋转轴14的花键齿44在轴向上的几乎整个部分都与可移动转子18的花键齿42啮合，而可移动转子18侧的花键齿42在轴向上只有一部分与初级侧旋转轴14的花键齿44啮合。这些花键齿42和44用从公知的渐开线圆柱齿轮所构造的渐开线花键构成，并通过花键配合彼此啮合。
如图3和图4所示，初级侧旋转轴14的中间部分14b中远端部分14a侧未形成花键齿44的部分设有圆柱周表面15，其具有比花键齿44的齿根直径大并比花键齿44的齿顶直径小的直径。圆柱周表面15具有与花键齿42的齿顶直径近似相同但稍小于齿顶直径的直径，从而可以在可移动转子18侧的一部分中形成与花键齿42的齿顶的滑动接触。因此，初级侧旋转轴14的中间部分14b作为负荷支撑部分，用于承受来自可移动转子18的圆柱部分18a的负荷。于是，花键齿42在可移动转子18侧的一部分，同初级侧旋转轴14的中间部分14b与花键齿42滑动接触的圆柱周表面15一起，构成用于承受径向负荷的结构。
如上所述，根据本发明，作为负荷支撑部分的初级侧旋转轴14的中间部分14b的直径被扩张到在可移动转子18的花键齿42的顶表面上建立滑动接触的尺寸。于是，与其中要求旋转轴110的圆柱负荷支撑部分112的外径小于可移动转子100的花键齿104的顶表面的内径的图5的结构相比，提高了初级侧旋转轴14中的强度。此外，不要求可移动转子18设有与花键齿42分开的圆柱部分。这就允许通过拉刀成型来制造可移动转子18的花键齿42，从而提高生产率。
根据本实施例，(a)可移动转子18包括：配合装入旋转轴14中的圆柱部分18a；以及从圆柱部分18a的基座端部延伸到外周侧的凸缘部分18b。另外，(b)可移动转子18的花键齿42纵向形成在可移动转子18的圆柱部分18a在轴向上的内周表面中。(c)旋转轴14的花键齿44形成在旋转轴14的中间部分14b轴向上的一部分中。(d)旋转轴14的中间部分14b中未形成花键齿44的一部分设有圆柱负荷支撑表面15，可移动转子18的花键齿42的顶表面在其上滑动接触。这提高了旋转轴14的强度，并允许容易地制造可移动转子18的花键齿42。
根据本实施例，圆柱负荷支撑表面15的直径大于旋转轴14的花键齿44的齿根直径并小于花键齿44的齿顶直径。这提高了旋转轴14的强度。
根据本实施例，圆柱负荷支撑表面15的直径稍小于可移动转子18的花键齿42的齿顶直径，可移动转子18的花键齿42的顶表面可以在圆柱负荷支撑表面15上滑动接触。这允许圆柱负荷支撑表面15和可移动转子18的花键齿42的顶表面之间的平稳滑动。
根据本实施例，在可移动转子18的花键齿42中，其位于固定转子16侧的一部分与旋转轴14的花键齿44形成花键配合。顶表面的另一部分在上述圆柱负荷支撑表面15上形成滑动接触。于是，可移动转子18的花键齿42远离固定转子16的一部分在上述圆柱负荷支撑表面15上形成滑动接触。这减小了由传动带20的夹紧压力所产生的负荷导致的面压力，从而提高了耐久性。
根据本实施例，旋转轴14包括：远端部分14a；中间部分14b，其具有比远端部分14a更大的直径，并且可移动转子18的圆柱部分18a配合装到其上；以及基座部分14c，其具有比中间部分14b更大的直径，并且凸缘部分18b配合装到其上。这种构造提高了旋转轴14的强度。
以上已经描述了本发明的一个实施例。但是，基于本领域技术人员的知识，可以以采用各种修改和改进的其他模式来实现本发明。
例如，已描述了将本发明应用到输入侧滑轮12的情况下的实施例。但是，本发明也可应用于输出侧滑轮。
在上述实施例中，可移动转子18和旋转轴14通过渐开线花键连接。但是，这些可以通过方形花键来连接。
本发明的上述实施例仅仅是解释性的。可以增加各种修改和改进，只要它们包括在本发明的范围之内。
本申请基于2004年5月31日递交的日本专利申请No.2004-161708，其内容通过引用而被包含于此。

Claims (5)

1.一种带式无级变速器(10)，包括可调整滑轮(12)，所述可调整滑轮设有固定到旋转轴(14)的固定转子(16)并设有可移动转子(18)，所述可移动转子以禁止其相对旋转并允许轴向位移的方式通过花键配合安装到所述旋转轴，以使得在所述可移动转子和所述固定转子之间可调整槽宽，其中
所述旋转轴设有负荷支撑部分(15)，所述可移动转子的花键齿(42)的顶表面在所述负荷支撑部分上滑动接触，由此通过所述负荷支撑部分来支撑来自所述可移动转子的径向负荷；
所述可移动转子(18)设有用于配合安装到所述旋转轴(14)上的圆柱部分(18a)，并设有从所述圆柱部分的基座端部向着外周延伸的凸缘部分(18b)；
所述可移动转子的所述花键齿(42)纵向在轴向上形成在所述可移动转子的所述圆柱部分的内周表面中；
所述旋转轴的花键齿(44)形成在所述旋转轴的中间部分(14b)的轴向上的一部分中；
所述旋转轴的所述中间部分中未形成所述花键齿的一部分设有圆柱负荷支撑表面(15)，所述可移动转子的所述花键齿的所述顶表面在所述圆柱负荷支撑表面上滑动接触；并且
所述圆柱负荷支撑表面(15)的直径大于所述旋转轴(14)的所述花键齿(44)的齿根直径并小于所述花键齿(44)的齿顶直径。
2.如权利要求1所述的带式无级变速器(10)，其中所述圆柱负荷支撑表面(15)的直径稍小于所述可移动转子的所述花键齿(42)的齿顶直径，所述可移动转子的所述花键齿(42)的所述顶表面能够与所述圆柱负荷支撑表面滑动接触。
3.如权利要求1或2所述的带式无级变速器(10)，其中所述可移动转子(18)的所述花键齿(42)位于所述固定转子侧的一部分与所述旋转轴(14)的花键齿(44)花键配合，同时所述花键齿(42)的另一部分的所述顶表面在所述圆柱负荷支撑表面(15)上滑动接触。
4.如权利要求1或2所述的带式无级变速器(10)，其中所述旋转轴(14)包括：远端部分(14a)；中间部分(14b)，所述中间部分的直径大于所述远端部分的直径，所述可移动转子(18)的所述圆柱部分(18a)可滑动地配合装到所述中间部分上；以及基座部分(14c)，所述基座部分的直径大于所述中间部分的直径，所述凸缘部分(18b)可滑动地配合装到所述基座部分上。
5.如权利要求3所述的带式无级变速器(10)，其中所述旋转轴(14)包括：远端部分(14a)；中间部分(14b)，所述中间部分的直径大于所述远端部分的直径，所述可移动转子(18)的所述圆柱部分(18a)可滑动地配合装到所述中间部分上；以及基座部分(14c)，所述基座部分的直径大于所述中间部分的直径，所述凸缘部分(18b)可滑动地配合装到所述基座部分上。
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