專利名稱：無級變速器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種可遞增式操作的IVT(無級變速器)機器，其預期用于大功率和高角速度的操作中，并且能夠通過它來在反方向上進行動力傳送以實現(xiàn)發(fā)動機制動。
背景技術(shù)：
已經(jīng)存在有大量涉及上述類型IVT機器的現(xiàn)有技術(shù)。這些機器的典型示例在以下出版物中介紹涉及到自行車有的US4878883、GB2062142A、GB2135743A、US4618331、US3956944、US4832660、US5984814和US4787879。涉及到CVT/IVT的有WO03/042575和WO03/078869。涉及到帶凹槽/凸棱的錐形圓盤接合件的有WO01/75333和US4367067。涉及到變速鏈輪齒鉤環(huán)鏈的有WO94/04411和US5406863。
從US4878883、GB2062142A、GB2135743A、US4618331、US3956944、US4832660、US5984814和US4787879的說明書中可以見到，這些機器大體上包括徑向設置的接合裝置，其可通過鏈輪齒或以摩擦方式在圍繞可變鏈輪輪轂徑向隔開的固定軌道內(nèi)操作。由于接合裝置的數(shù)量有限，因此圍繞它們的柔性件軌道未構(gòu)成圓弧，因此它們的輸出是脈沖式的。與這些現(xiàn)有技術(shù)機器有關的另一問題在于，在其中通過彈簧加載的鏈輪齒或可旋轉(zhuǎn)的全鏈輪而在固定導軌內(nèi)操作以實現(xiàn)接合之處，其接合裝置與驅(qū)動鏈節(jié)無法精確地同步，這使得這些裝置僅適用于低速應用，例如自行車。在高速和高扭矩的應用中，上述現(xiàn)有技術(shù)的機器是不合適的。
在WO03/042575和WO03/078869的情況下，同步問題已基本上得到解決，但它們依賴于不能提供雙向動力傳送(不允許發(fā)動機制動)的楔塊式單向離合器。
在WO01/75333和US4367067的情況下，鏈與圓盤凹槽/凸棱的強制性同步接合再次存在著同步問題。
在WO94/04411和US5406863的情況下，可實現(xiàn)強制性接合，但在高速應用中鉤環(huán)鏈的儲存及其調(diào)節(jié)存在著問題。
上述大多數(shù)出版物中的裝置都犧牲了同步的強制性接合，以便能夠以無限小的增量來改變傳動比。
發(fā)明概要根據(jù)本發(fā)明的IVT機器包括輸入軸；可被輸入軸轉(zhuǎn)動的驅(qū)動輪；輸出軸；比率變化裝置，其同軸地安裝在輸出軸上并可隨同其一起旋轉(zhuǎn)；環(huán)形帶，其經(jīng)過驅(qū)動輪，并在位于比率變化裝置上的支撐了帶環(huán)路的比率變化構(gòu)形(formation)上形成開環(huán)的形式；控制機構(gòu)，其用于通過放大和縮小比率變化裝置上的圍繞輸出軸軸線的帶環(huán)路尺寸來使比率變化構(gòu)形改變輸入軸與輸出軸的旋轉(zhuǎn)比；帶導向機構(gòu)，帶可在其上運動以便提供狹口，帶可通過狹口進入和脫離其位于比率變化裝置上的環(huán)路；以及驅(qū)動裝置，其設在比率變化裝置上以用于將驅(qū)動力傳遞至輸出軸，驅(qū)動裝置與帶的位于該裝置上的一部分環(huán)路接合，在比率變化裝置的旋轉(zhuǎn)期間在其過渡通過狹口時在狹口的兩側(cè)與帶相接合，并在比率變化裝置上的帶環(huán)路的所有比率位置中保持與帶的最佳接合。
帶導向機構(gòu)包括兩個帶導輪，它們設置成相互間緊密相鄰，并且在它們之間限定了帶狹口。
機器包括攜帶了輸出軸、比率變化裝置、輸入軸和帶松緊調(diào)整裝置的框架件，以及支架件，支架件攜帶了或各個帶導向機構(gòu)，并可通過控制器相對于框架件以遞增式分度步長朝向和離開比率變化裝置運動，以便順應比率變化期間變化的帶環(huán)路尺寸，以及根據(jù)要求而提供和去除經(jīng)帶狹口來回于比率變化裝置上的帶環(huán)路中的預定長度的帶，并且在機器的輸入軸與輸出軸的旋轉(zhuǎn)比被控制器改變時，驅(qū)動裝置遠離鏈狹口。
比率變化裝置可包括一對截頭錐形圓盤，其可通過控制機構(gòu)在輸出軸上相互間朝向和離開地運動，其中它們的錐面彼此面對，并在它們之間提供了帶的相對邊被支撐于其上的比率變化構(gòu)形。
帶可以是由鏈節(jié)構(gòu)成的鏈，這些鏈節(jié)通過等距間隔開的連接銷而連接在一起，這些連接銷從鏈的側(cè)邊中突出來，并具有壓靠在比率變化圓盤的錐面上且與錐面的錐角互補式地呈錐形的端面，以便使圓盤之間的張緊鏈環(huán)路是圓形的，其中鏈的寬度由處于圓盤之間的鏈低比率位置中的圓盤之間的間隙及其錐面的錐角來確定，帶輪為鏈輪。
支架件可包括兩個間隔開的臂，其從支架件的其余部分上突出，并且均與比率變化圓盤之一上的構(gòu)形滑動式接合，其中當支架件通過控制器而離開和朝向圓盤運動時，臂和圓盤構(gòu)形可使圓盤在輸出軸上相互間朝向和離開地運動。
驅(qū)動裝置包括部分鏈輪，其弧長大于比率變化裝置上的圓形鏈環(huán)路在鏈狹口處的間隙寬度。驅(qū)動裝置的鏈輪齒相互間分開且可相互間運動，它們的中心在比率變化裝置上的鏈環(huán)路中的所有比率位置中通過連接在輸出軸上的導向機構(gòu)而保持以輸出軸軸線為中心。方便的是，鏈輪齒均被攜帶于臂的第一端上，其中部分鏈輪的中心齒兩側(cè)上的齒在其臂上傾斜地偏離開中心齒，輸出軸橫向裂開，其裂開端均同軸地連接在齒導盤殼體上，其中齒臂的第二端上的銷可橫向于輸出軸的軸線而在導盤殼體中的凹槽內(nèi)運動，用于引導齒朝向和離開輸出軸軸線以及同時相互間朝向和離開的運動，以便改變鏈輪的弧形，從而在機器的任何比率位置處與圓盤之間的鏈環(huán)路的曲率半徑完美地匹配。
在本發(fā)明的第二種形式中，驅(qū)動裝置可包括位于各比率變化圓盤的錐面中的一系列底切凹槽，其從圓盤的周邊朝向輸出軸延伸，它們的中心線在其長度上相互間隔開一定的尺寸，該尺寸等于單個鏈節(jié)上的鏈連接銷的軸線相互間分開的距離，凹槽的底部平行于圓盤的錐面。
在本發(fā)明的這種形式中，驅(qū)動裝置可包括單獨的固定長度的齒載體，其在數(shù)量上等于圓盤上的凹槽的數(shù)量，齒載體攜帶有鏈輪齒，其中在圓盤之間的鏈的所有比率位置中，各個齒的中心線位于源自輸出軸軸線的徑向線上，還攜帶有位于載體端部處的構(gòu)形，它們設置成與凹槽底部的錐角具有互補的角度，并且接合在比率變化圓盤上的各系列的相對凹槽中。各圓盤系列中的凹槽數(shù)量足以使接合在圓盤的兩個相對系列凹槽中的凹槽內(nèi)的齒載體上的鏈齒越過鏈狹口，而在驅(qū)動裝置過渡通過狹口的期間內(nèi)，驅(qū)動裝置各端處的至少一個齒保持與狹口兩側(cè)上的鏈相接合。
各圓盤的凹槽系列中的中心凹槽位于源自輸出軸軸線的徑向線上，位于中心凹槽任一側(cè)上的凹槽的朝向輸出軸的部分在中心凹槽的方向上是彎曲的，同時在它們的中心線之間保持兩個連接銷軸線的距離，以使這些凹槽中的齒載體上的齒中心線在從圓盤之間的鏈環(huán)路的低比率至高比率位置的比率變化期間離開中心齒旋轉(zhuǎn)，并且在朝向鏈的低比率位置的比率變化期間朝向中心齒旋轉(zhuǎn)，以便在圓盤之間的任何比率位置處保持適合于鏈圓環(huán)的部分鏈輪的齒曲線，同時保持以輸出軸軸線為中心，而齒的中心線保持以輸出軸軸線為中心。
各系列中的中心凹槽的底切部分在凹槽的整個長度上在凹槽外側(cè)部分的兩側(cè)上優(yōu)選是相同的，而中心凹槽兩側(cè)上的凹槽底切部分在圓盤的周邊處沿離開中心凹槽的方向偏離于凹槽的外側(cè)部分，其中各凹槽底切的偏移量在逐漸遠離中心凹槽的那些凹槽中依次變大，這些凹槽底切的偏移量在凹槽的整個長度上朝向中心凹槽運動。
中心齒載體端部上的凹槽接合構(gòu)形可以為橫向構(gòu)形，其可通過凹槽的外側(cè)部分而接合在凹槽底切中，各個其余齒載體端部上的構(gòu)形可以為向外突出的圓柱形第一構(gòu)形，其緊配合于凹槽的外側(cè)部分中，在橫向構(gòu)形之下為具有圓柱形柄部的第二構(gòu)形，其橫截面尺寸小于凹槽的外側(cè)部分的寬度，并且在其自由端上攜帶有緊配合于凹槽的底切部分中的徑向突出構(gòu)形，其中該構(gòu)形設置成使得其靠在凹槽底部上的表面與圓柱形構(gòu)形的表面共面，凹槽的底部形成了對應于圓盤錐面的錐角的角度，當?shù)诙?gòu)形在比率變化過程中沿著凹槽的底切部分運動時，它使載體圍繞其經(jīng)第一構(gòu)形的軸線而圍繞第一構(gòu)形部分地轉(zhuǎn)動。
在本發(fā)明的第二種形式的一種變型中，各圓盤的凹槽系列中的中心凹槽位于源自輸出軸軸線的徑向線上，位于中心凹槽任一側(cè)上的凹槽的朝向輸出軸的部分在中心凹槽的方向上是彎曲的，同時在它們的中心線之間保持一個連接銷軸線距離，其中各個凹槽的底切部分的外側(cè)部分在橫截面上在凹槽中心線的任一側(cè)上對稱。
在本發(fā)明的第二種形式的這種變型中，驅(qū)動裝置可包括驅(qū)動裝置桿，其在數(shù)量上等于圓盤系列中的凹槽的數(shù)量，桿的端部錐形傾斜一定的角度，該角度對應于凹槽底部的錐角，在桿的相對側(cè)中還設有平行于桿錐形端的凹槽，以用于在凹槽的外側(cè)部分之間形成接合，從而將桿保持在凹槽中，并且其錐形端靠在凹槽的底部上。
該機器所用的帶是由鏈節(jié)構(gòu)成的鏈，鏈節(jié)通過連接銷相連，并且在通過其相連的連接銷之間的中心處以及從公共邊上均包括向內(nèi)呈拱形的構(gòu)形，其中拱形構(gòu)形與驅(qū)動裝置桿接合并處于其上，以便將驅(qū)動力從鏈傳遞至驅(qū)動裝置桿。鏈節(jié)在鏈的共同方向呈弧形，其中拱形構(gòu)形從其凹邊伸入鏈節(jié)中。
各圓盤系列中的凹槽數(shù)量足以使圓盤之間的驅(qū)動裝置的桿越過鏈狹口，同時在圓盤的旋轉(zhuǎn)期間，在驅(qū)動裝置桿過渡通過狹口的一段時間內(nèi)，許多桿保持與狹口兩側(cè)上的鏈接合。
在本發(fā)明的第三種形式中，比率變化圓盤均可包括一系列間隔開的凸棱，其從圓盤表面上向外突出，并從圓盤周邊朝向輸出軸延伸，從而在它們之間限定了驅(qū)動裝置凹槽，凹槽的底部處于圓盤的錐面上，在驅(qū)動裝置于機器的比率變化之前或之后通過狹口時，鏈連接銷可進出于凹槽中。在圓盤之間的鏈的所有比率位置中，凸棱之間的凹槽在其長度上均相互間隔開一定尺寸，該尺寸等于相鄰鏈連接銷的軸線的分開距離。
各圓盤的凹槽系列中的中心凹槽位于源自輸出軸軸線的徑向線上，位于中心凹槽任一側(cè)上的凹槽的朝向輸出軸的部分在中心凹槽的方向上是彎曲的，同時在它們的中心線之間保持一個連接銷軸線的距離。
各圓盤系列中的凹槽的數(shù)量足以使接合在圓盤的兩個相對凹槽系列的凹槽中的鏈連接銷越過鏈狹口，同時在驅(qū)動裝置的凹槽通過狹口的過渡期間內(nèi)，驅(qū)動裝置各端處的至少一個凹槽保持與狹口兩側(cè)上的鏈接合。
凸棱的側(cè)面可從其上表面朝向它們之間的凹槽底部而向外呈錐形傾斜。
用于這種形式的機器中的鏈連接銷的橫向突出端是錐形的，其錐角對應于比率變化圓盤的錐角，其中各端均優(yōu)選帶有錐形頭，其尺寸設置成可很好地配合于凸棱之間的錐形凹槽中。連接銷的頭部可滑動地接合在銷的端部上，鏈包括位于相鄰銷對上的外鏈節(jié)裝置，其適于在鏈的直線部分中從其頭部中露出銷的錐形端部，當鏈變成彎曲時，其可使頭部逐漸地朝向銷的錐形端部運動，以便促進其在鏈狹口處進入和離開圓盤驅(qū)動裝置的凹槽。
本發(fā)明的第二和第三形式中的比率變化圓盤在其與其錐面相反的表面上均包括圍繞著輸出軸的向外突出的凸起部，以及固定在外螺紋式圓柱形比率變化齒輪載體上的比率變化齒輪，其可與凸起部接合并在其上自由旋轉(zhuǎn)，并且與機器框架件上的內(nèi)螺紋主體螺紋接合，使得比率變化齒輪的相伴旋轉(zhuǎn)將使圓盤與齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相關地彼此朝向和離開地運動。機器可方便地包括兩個分度齒輪，其固定在軸頸式連接以便在機器框架件內(nèi)旋轉(zhuǎn)的公共軸上，并且各自與比率變化齒輪相嚙合，還包括觸發(fā)裝置，其用于猛然轉(zhuǎn)動分度齒輪軸，以根據(jù)來自機器控制器的指令而促使分度齒輪和比率變化齒輪在所需方向上產(chǎn)生一種或多種設定的部分分度旋轉(zhuǎn)，這同時使支架件根據(jù)要求而朝向或離開比率變化圓盤之間的初始鏈環(huán)路進行分度運動，以便為鏈環(huán)路提供預定長度的鏈或從中除去預定長度的鏈。
觸發(fā)裝置優(yōu)選包括機械觸發(fā)儲能裝置，其在被觸發(fā)裝置觸發(fā)時可猛然轉(zhuǎn)動分度齒輪的軸。儲能裝置可以為扭桿。分度齒輪的軸為管件，扭桿的一端設置和固定在分度齒輪管中，并且其第二端連接在合適的齒輪電動機上，用于在控制器已經(jīng)選擇的分度齒輪的任一旋轉(zhuǎn)方向上施加合適的扭矩至桿上。
在本發(fā)明第三種形式的一種變形中，比率變化圓盤均可包括一系列間隔開的凸棱，其從圓盤的表面上向外突出，并從圓盤的周邊朝向輸出軸而延伸，以便在它們之間限定驅(qū)動裝置的凹槽，凹槽的底部處于圓盤的錐面上。
該變形中的帶是無伸縮性的柔性材料的環(huán)形帶，其在相對側(cè)上包括具有與圓盤的驅(qū)動裝置的凹槽形成互補形狀的橫向突出的構(gòu)形。
該機器的驅(qū)動輪可以為帶有凸緣的滑輪，它在其凸緣的內(nèi)表面上包括與圓盤上的凸棱和凹槽構(gòu)形相對應的向內(nèi)突出的凸棱狀構(gòu)形，機器中的其余的帶的導輪是滾輪。
在本發(fā)明機器的另一種形式中，比率變化裝置可以為組合圓盤裝置，其包括重疊且?guī)矫鎮(zhèn)鹊牡谝缓偷诙A盤；處于第一圓盤中并位于源自輸出軸的徑向線上的至少三個直線槽；處于第二圓盤中的相同數(shù)量的曲槽；帶支承銷，其位于這兩個圓盤的槽中并從中穿過，并且從第一圓盤中垂直地伸出，帶的環(huán)路支撐于組合圓盤上且處于這些銷之上；以及可由機器控制機構(gòu)來操作的機構(gòu)，其可使第二圓盤相對于第一圓盤部分地旋轉(zhuǎn)，從而使第二圓盤中的曲槽使帶支承銷在第一圓盤的槽中徑向向內(nèi)地或向外地運動，以改變銷上的帶環(huán)路尺寸，從而改變輸入軸與輸出軸的旋轉(zhuǎn)比。
該機器的帶可以是在其連接銷之間具有均勻尺寸的鏈。
該機器的驅(qū)動裝置可以為本發(fā)明的第一形式中的那種。
在該說明書中并包括其權(quán)利要求，用語“帶”如《The AmericanHeritage Dictionary of English Language》詞典中所定義地為“用于使運動或動力從一個輪或軸傳遞至另一個上的連續(xù)帶或鏈”。
附圖簡介現(xiàn)在將參考附圖并僅通過非限制性示例來介紹本發(fā)明的IVT機器的實施例，在附圖中

圖1是本發(fā)明的基本IVT機器的示意性側(cè)視圖，圖2是圖1所示機器的兩個比率變化圓盤的正視圖，圖3是圖1所示機器的一個實際實施例的從上方看去的立體圖，顯示了其操作的低比率位置，圖4是與圖3相同的視圖，顯示了機器處于其操作的高比率位置，圖5是圖3所示機器的鏈的正面剖視圖，圖6是圖3所示機器的比率變化圓盤和支架件的分解立體圖，圖7是圖3所示機器的比率變化裝置的正面剖視圖，圖8是圖3所示機器的驅(qū)動裝置的分解立體圖，圖9是圖8所示驅(qū)動裝置的齒組件的分解立體圖，圖10是機器的已裝配好的驅(qū)動裝置的部分示意性的正視圖，顯示了機器的低比率位置，圖11和12是圖3所示機器的側(cè)視圖，分別顯示了機器的低、高比率位置，圖13是本發(fā)明的IVT機器的第二實施例的從上方看去的透視圖，圖14是圖13所示機器的比率變化圓盤、圓盤的比率變化齒輪和驅(qū)動裝置的分解視圖，圖15是圖13所示機器的比率變化裝置的正面剖視圖，圖16是用于圖13所示機器的驅(qū)動裝置中的五個齒載體中的三個的分解立體圖，圖17和18是圖13所示機器的分度觸發(fā)裝置的大致正視圖，圖19是圖13所示機器的圓盤和驅(qū)動裝置的局部正視圖，圖20和21是用于圖13所示機器和其它裝置中的鏈的一種變型的局部立體圖，圖22是本發(fā)明機器的第三實施例的比率變化裝置的立體圖，圖23是圖22所示機器的比率變化圓盤的透視圖，圖24是用于圖22所示機器的鏈的一部分，圖25和26是用于圖22所示機器的一種變型的鏈段的正視圖，圖27至29是用于如圖25所示的圖22中的凹槽變型的較短長度鏈的立體圖，圖30和31是與傳動帶而非鏈一起使用的圖22所示機器的比率變化圓盤的另一變型的立體圖，圖32和33是圖22所示比率變化圓盤的驅(qū)動裝置凹槽的用于說明數(shù)學模型的局部正視圖，圖34和35是用于圖32和33所示數(shù)學模型的圖。
圖36是本發(fā)明的IVT機器的第四實施例的示意性側(cè)視圖，和圖37至39是圖36機器的比率變化裝置的部件的立體圖。
所示實施例的詳細描述在圖1和2中示意性地顯示了本發(fā)明的通用型遞增式IVT機器10，其包括帶有固定驅(qū)動鏈輪14的從動輸入軸12、空轉(zhuǎn)張緊鏈輪16以及比率變化裝置18，其中鏈輪16可通過未示出的控制機構(gòu)或偏置機構(gòu)而在圖1中的箭頭所示方向上運動。
比率變化裝置18包括一對比率變化圓盤20，其可旋轉(zhuǎn)地固定在機器輸出軸22上并可與其一同旋轉(zhuǎn)。如圖2所示，圓盤20具有相對的截頭錐面24，并且可如下所述地在輸出軸22上相互間朝向和離開地運動，如圖中的箭頭所示。然而，對本發(fā)明機器的所有實施例來說，圓盤20不是都有的，從本說明書所述的機器的最后實施例中可以見到，這種圓盤可被無錐面但可執(zhí)行與圓盤20相同功能的圓盤取代。
裝置18還包括兩個空轉(zhuǎn)鏈輪26，其在圖中未示出的機器機架中的控制支架件28內(nèi)可旋轉(zhuǎn)地安裝成彼此緊密相鄰的固定空間關系。空轉(zhuǎn)鏈輪26在它們之間限定了鏈狹口30。
控制支架件28可通過任何合適的控制機構(gòu)如合適的導螺桿或液壓致動裝置而在圖1箭頭所示的方向上朝向和離開軸頸式連接在機器機架內(nèi)的固定位置處以便旋轉(zhuǎn)的機器輸出軸22運動，并且同時使比率變化圓盤20根據(jù)要求在軸22上相互間朝向和離開地運動。支架件28以很小的遞增步長在兩個方向上運動，其目的如下所述。
比率變化裝置18還包括部分鏈輪式驅(qū)動裝置32，該驅(qū)動裝置32的齒可單獨地運動，或者相互間成組地運動。驅(qū)動裝置32機械式聯(lián)接在機器輸出軸22上，或直接聯(lián)接在比率變化圓盤20的錐面24上，以便如下文中所詳述地將驅(qū)動力傳遞至輸出軸22。
機器10的各個旋轉(zhuǎn)零件通過環(huán)形帶而彼此互連在一起，環(huán)形帶在該示例中為驅(qū)動鏈34，如圖1中的虛線所示。鏈顯示為處于圖2中的圓盤20上，并處于機器的低比率和高比率位置之間。
本發(fā)明的一項重要特征在于，在位于機器的低比率和高比率位置之間且包括這兩個位置的所有操作位置中，空轉(zhuǎn)鏈輪26在狹口30處相互間隔開的距離必須一直小于、優(yōu)選顯著小于比率變化圓盤20之間的近似圓形鏈34的軌道相對于輸出軸22軸線的直徑。
大體上，圖1所示IVT機器10的操作如下未示出的任何合適的原動機聯(lián)接在輸入軸12及其驅(qū)動鏈輪14上。張緊鏈輪16將鏈34保持張緊地靠在鏈34的被其連接銷36的錐形端楔入的那一部分上，連接銷36在圖2被放大地顯示，其靠在圓盤20的斜面24上，以便抵抗鏈朝向傳動機器高比率位置的不受控制的徑向向內(nèi)運動。部分鏈輪式驅(qū)動裝置32的齒接合在鏈34的相鄰連接銷36之間的處于驅(qū)動了輸出軸22的圓盤20之間的鏈周邊中的任何位置處。
在所有的IVT機器部件處于圖1所示的位置中時，促動原動機以使鏈34在圖1所示的路徑上運動。在這樣做時，機器輸出軸22由驅(qū)動裝置32通過其與輸出軸22的機械耦合或與圓盤20的直接耦合而被驅(qū)動。
為了保證圓盤20和輸出軸22的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，重要的是驅(qū)動裝置32在其被鏈帶動旋轉(zhuǎn)時橫穿過狹口30，同時其圓形鏈的從動運動不存在任何中斷。為了保證這樣做，在驅(qū)動裝置32經(jīng)過狹口的路徑中，驅(qū)動裝置32的齒必須在離開狹口的鏈出現(xiàn)松弛彎曲之前與狹口30兩側(cè)上的鏈34完美地接合，以保證在驅(qū)動裝置的完整360°旋轉(zhuǎn)期間從鏈至機器輸出軸22的驅(qū)動力連續(xù)性。驅(qū)動裝置的這種狹口過渡必須出現(xiàn)在圓盤20之間的鏈34的所有比率位置中。
為了避免鏈34與機器所采用的任何驅(qū)動裝置32出現(xiàn)干涉，重要的是不管采用任何控制方式，在驅(qū)動裝置處于圓盤20之間的鏈圓環(huán)的狹口30區(qū)域中時，機器能夠防止出現(xiàn)任何比率變化。
為了從鏈34的圖1所示低比率位置中來改變機器的輸入軸與輸出軸之間的傳動比，控制支架件28通過為此而采用的任何控制機構(gòu)而相對于機器機架向圖中的左側(cè)運動。當支架件28運動時，其所攜帶的空轉(zhuǎn)鏈輪26也一起運動。同時圓盤20被用來對其進行控制的任何裝置、在該示例中為支架件28的向前突出部分促動，從而在輸出軸22上相互間離開地運動。圓盤20的向外運動使得鏈連接銷36、因此還有鏈同驅(qū)動裝置32一起在圓盤之間朝向輸出軸運動，同時圓盤的運動導致圓盤之間的鏈軌的直徑變小，以便改變機器的輸入/輸出比。同時鏈張緊鏈輪16通過其控制機構(gòu)而從其圖1所示位置向上運動或被偏壓，以便在機器的任何比率變化期間保持鏈上的張緊力。為了再次減小機器比率，控制支架件28向圖1中的右側(cè)運動，其中上述其部件的運動方向變化相應地反向。
現(xiàn)在參見圖3至12來詳細介紹圖1所示機器的實際的第一實施例。
圖3和4分別顯示了處于其低比率和高比率位置的圖1所示機器10。在這兩幅圖中，采用與圖1中相同的標號來表示與圖1中相同的機器部件。
鏈34是三重式鏈，其中鏈的鏈節(jié)設在共用連接銷36上，如圖5所示。鏈節(jié)通過連接銷36上的滾輪38而相互間隔開，如圖5所示。連接銷36的突出端是平坦的或錐形的，在圖5所示的備選示例中，其具有與圓盤20的面24的錐角相對應的角α。銷的錐形端在圓盤之間的其選定比率位置處使鏈保持楔入地靠在圓盤面上，并抵抗朝向機器輸出軸22的徑向向內(nèi)運動。鏈導致了三重式驅(qū)動鏈輪14、張緊鏈輪16以及限定了狹口的空轉(zhuǎn)鏈輪26，如圖3和4所示。
從圖3和4中可見，并且從圖11和12中可更清楚地見到，空轉(zhuǎn)鏈輪26不具有明顯突出的鏈輪齒，這是因為它們在機器的動力傳送時不起作用，而僅僅是在外形上構(gòu)造成在鏈滾輪38之間與鏈稍稍接合，以便引導鏈出入于狹口30，以及避免與狹口30區(qū)域內(nèi)的部分鏈輪式驅(qū)動裝置的齒發(fā)生干涉。
IVT機器設在包括有兩個鏡像側(cè)板42的框架件40內(nèi)，如圖3和4所示?？蚣軅?cè)板均帶有機器輸入軸12和輸出軸和22軸頸式聯(lián)接在其中以便旋轉(zhuǎn)的未示出的軸承、鏈張緊空轉(zhuǎn)鏈輪16的軸46可在其中運動的斜槽44、第二水平槽48以及構(gòu)形50，其帶有用于將張緊鏈輪軸46在其槽44中向上偏壓的螺旋彈簧52。
圖6顯示了包括有比率變化圓盤20組件、機器輸出軸22和控制支架件28的比率變化裝置18。支架件28包括兩個側(cè)臂53和橫板件54，其以圖6所示的間隔開的關系來保持臂。板54帶有兩對向前地和相對地定向的弧形板55，其中各對板在其自由端處支撐了軸，限定了一組三個狹口30的鏈輪26可在該軸上自由旋轉(zhuǎn)。臂53是鏡像相同的，并且均包括一對向外突出的支撐構(gòu)形56，其可如圖3所示地滑動式設在支架側(cè)板42中的水平槽48中，以便引導支架件28相對于機器機架40的受控運動。臂53的前端如圖所示地成形，以便在相對的向內(nèi)傾斜的導軌槽58的任一側(cè)上提供導軌57。
如圖6和7所示，比率變化圓盤20均包括向外突出的整體凸起部60，其在鄰近其外端處設有凹部62，還包括通向圓盤20背面中的大致三角形徑向槽66的鍵槽64，以及在旋轉(zhuǎn)期間用于平衡圓盤裝置20的配重裝置68。
如圖6所示，比率變化圓盤20的裝置還包括兩個軸套59，在其相對側(cè)上開有凹槽，其中凹槽的底部相互平行且相互間隔開一定的尺寸，其等于限定了支架件28的臂53前部中的槽58的導軌57之間分隔開的間距。凹槽穿過軸套59外表面的角度對應于槽58的斜度。
在已裝配好的比率變化裝置18中，軸套59設在比率變化圓盤20的凸起部60中的凹部62中。軸套可在凸起部60上自由旋轉(zhuǎn)。位于斜支架件28的槽58任一側(cè)的導軌57可滑動地設在軸套59的凹槽中。通過這種設置，支架件可朝向和離開相對固定的圓盤20組件運動，其中它的臂53由軸套59中的凹槽支撐和引導，以便通過使圓盤20相互間離開和朝向地運動并且使軸套的平坦外表面保持正交于機器輸出軸22的軸線來改變機器的傳動比。
配重裝置68均包括倒U形的控制件70，其帶有弧形的平衡塊72?？刂萍?0均包括跨過圓盤20的凸起部60的一對支腳74、搭接件76、位于支腳74背面上的未示出的構(gòu)形，其與圓盤外表面中的同樣未示出的T形截面的凹槽相接合并可在其中滑動，使得配重可朝向和離開輸出軸22而運動。
如圖7和8所示，機器輸出軸為兩件式組合軸22，其中各軸部分在其內(nèi)端上帶有驅(qū)動裝置鏈輪齒導盤78和三角形配重控制機構(gòu)80。
配重控制機構(gòu)80固定在圓盤78的背面上，它們的底部靠在比率變化圓盤20的凸起部60中的槽64的底部上，如圖7所示。控制機構(gòu)80的位于圓盤20的槽64和66內(nèi)的部分與圓盤20鍵合，阻礙了相對于輸出軸22部件及其齒導盤78的相對旋轉(zhuǎn)。配重控制件70的搭接件76靠在三角形配重控制機構(gòu)80的斜面上。在IVT機器的工作期間，平衡塊72所產(chǎn)生的離心力將搭接件向上保持靠在控制機構(gòu)80的斜面上，其中在比率變化期間圓盤20和控制機構(gòu)80的相互間朝向和離開的運動導致配重裝置搭接件76使配重靠著裝置80的斜面朝向和離開輸出軸22的軸線運動，以便平衡圓盤20組件的預先計算出的質(zhì)量不平衡，例如因驅(qū)動裝置32和圓盤組件中的其它部件的偏心設置所導致的不平衡。
如圖8和9所示，驅(qū)動裝置32的部分鏈輪齒組件包括一個中心齒82以及另外兩對齒84和86。部分鏈輪齒由桿臂82′、84′和86′攜帶，如圖9所示，其中各對齒84和86中的齒及其桿臂在中心齒臂的相對側(cè)上彼此呈鏡像地設置。鏈輪齒82的桿臂82′在齒82的附近攜帶有橫銷88，其具有如圖7和9所示的傾斜端，與鏈34的連接銷36相類似，當圓盤在輸出軸22上相互間朝向和離開地運動時，橫銷88在圓盤20的面24之間徑向向外和向內(nèi)地運動，同時保持與鏈接合。桿臂82′還包括垂直肋89，其在銷88和臂的自由端之間在臂82′的相對側(cè)上延伸。各對齒臂84′和86′中的其余臂在其下端處均攜帶有橫銷90，其錨固在齒臂桿中并從齒臂桿的兩側(cè)中突出來。
輸出軸部件22上的齒導盤78均帶有大致處于直徑方向上的中心槽92，在該槽的任一側(cè)上設有一對相鄰凹槽94和一對外凹槽96。在圖10中更清楚地顯示，凹槽94和96在圓盤面中是弓形的，并且從槽92底部附近的位置處向外張開。
齒導盤78均還包括沿著部分周邊的凸出的隔塊緣邊98，如圖8所示，通過該緣邊98便可利用未示出的沉頭螺釘將兩個導盤和輸出軸部分聯(lián)接在一起，其中齒臂82′、84′和86′位于圓盤之間的頂部開口空腔中并從中伸出來。齒臂82′上的相當大的肋89可滑動地設在圓盤78的槽92中，并用作鏈34和輸出軸22之間的扭矩傳遞裝置。其余齒臂84′和86′上的銷90可滑動地設在凹槽94和96中，如圖10、11和12所示。
在圖9和10中更清楚地顯示了驅(qū)動裝置32的部分鏈輪齒組件。各個齒和帶有這些齒的臂可由層壓在一起的合適金屬板來制造。
齒臂82′包括兩個均帶有弧形槽100的向外突出的凸耳，如圖9和10所示，其具有以鏈滾輪38的連接銷軸線為中心的曲率半徑R1，滾輪38在使用中與齒臂的帶有凸耳的一側(cè)上的齒82相接合，凸耳設在該齒臂中。齒臂84′均包括一個突出的凸耳，其定向成離開齒臂82′并帶有弧形槽102，其中弧形槽102的曲率半徑R2以連接銷36的鏈滾輪38的軸線為中心，滾輪38與齒臂84′上的帶槽凸耳從中突出的一側(cè)相接合。齒臂86′均帶有向外突出的凸耳104，其具有居中位于R2上的彎曲上表面，齒臂84上的凸耳的下側(cè)支撐于凸耳104上。
齒桿臂84′和86′的橫向側(cè)在其所帶突出凸耳的上下方的其整個長度上都開有中心槽，如圖9所示。槽的位于齒84和86以下的上部分別帶有固定的彎曲引導件106和108。在已裝配好的齒組件中，引導件108設置成很好地滑動配合于齒臂84′上的凸耳的槽102中，其中引導件106類似地位于齒臂82′的凸耳中的槽100中。
為了在齒82、84和86之間提供連續(xù)的部分鏈輪面以用于支撐鏈34的滾輪38，齒的下部以一定的半徑向外張開，該半徑等于鏈滾輪38的外表面的半徑。
為了保持連續(xù)的鏈支撐面，在圓盤20的面24之間的鏈半徑在使用中發(fā)生變化的期間，當齒82、84和86通過其桿臂而相互間相對地運動時，齒84和86各自在外側(cè)上只帶有處于裝配鍵110和112以及中心齒82中的位于齒各側(cè)上的鍵114。這些鍵的上表面都彎曲成為齒的張開下部的連續(xù)部分。齒84上的鍵110可滑動地位于齒臂86′的向內(nèi)側(cè)面上的槽116中，并且鍵114類似地位于臂84′上的槽118中。
部分鏈輪式驅(qū)動裝置32在圖10和11中顯示為處于傳動機器的低比率位置中，其中鏈輪齒的中心位于相對于機器輸出軸22軸線的徑向虛線上，如圖10所示，以便在相鄰鏈節(jié)滾輪38之間最佳地接合并靠在其上。如上所述，當機器比率從圖10和11所示驅(qū)動裝置32的大半徑、低比率位置改變至如圖12所示的更小半徑、高比率位置時，必須保持齒82、84和86相對于鏈滾輪和機器輸出軸軸線的這種定向。
位于機器輸出軸的齒導盤78之間的齒82、84和86及其臂的運動的極限位置如圖11和12所示。
在圖10和11所示的鏈34和驅(qū)動裝置32的齒組件的低比率位置中，齒臂84′和86′如圖所示地通過它們的銷90而張開，銷90設在凹槽94和96中并遠離直徑方向上的槽92，該槽92可引導齒臂82′的徑向運動，并因此引導整個互連齒組件的運動。
根據(jù)來自機器控制器的指令，在從分開的圓盤20之間的鏈34的圖10和11所示的低比率位置朝向圖12所示的高比率位置運動時，鏈連接銷36和齒組件臂82′的銷88通過鏈34的張緊而徑向向內(nèi)地運動至靠在圓盤的錐面24上，使得鏈相對于輸出軸軸線的旋轉(zhuǎn)半徑變小。在這期間，如圖10所示，部分鏈輪式齒臂通過其銷90在凹槽94和96中的運動而向下運動，如圖12所示地彼此相向地運動。在齒組件朝向機器的該高比率位置運動時，齒臂84′和86′的帶有向外傾斜齒的部分分別在半徑R1和R2上部分地旋轉(zhuǎn)，以便如圖10所示地使經(jīng)過齒中心的徑向虛線向外張開，從而增大它們之間的角度，如圖12所示，同時在如圖1、11和12所示的低比率和高比率位置之間的所有比率位置中保持以輸出軸22的軸線為中心。齒臂的由上述凹槽94和96和槽100和102所控制的運動保證了齒82、84和86在機器的所有比率位置中總是能夠最佳地在相鄰鏈滾輪之間與其相接合，而與鏈和比率變化圓盤20及其組合輸出軸22的速度無關。
參考圖1、6和7如上所述，與比率變化圓盤20組件的軸套59相接合并且?guī)в邢薅随湭M口30的鏈輪26的支架件28被機器控制機構(gòu)以遞增的步長朝向和離開圓盤20組件及其所攜帶的輸出軸而運動。這種遞增式運動的目的是在操作時在機器的比率變化期間精確地控制在鏈輪26上被引入圓盤20之間的鏈圓環(huán)中和從中脫離的鏈34的長度。
在本發(fā)明的該實施例中，如圖10所示，所選的鏈節(jié)長度為一個鏈節(jié)的長度L，其在相鄰連接銷36的軸線之間測得。支架件28通過機器控制器產(chǎn)生的遞增式運動將導致鏈的一個鏈節(jié)加入到鏈圓環(huán)中或從中脫離，以保證在齒組件橫穿過狹口時，鏈節(jié)滾輪38之間的鏈間隙在狹口30中的鏈的兩個內(nèi)側(cè)上與驅(qū)動裝置32齒組件中的各個齒完全同步，如圖11和12所示。如上所述，這種進入和脫離圓盤20之間的鏈圓環(huán)的比率變化式鏈運動必須只在驅(qū)動裝置32的部分鏈輪式齒組件的齒遠離鏈狹口30時方可進行。鏈裝置的齒與鏈34的鏈節(jié)間隙的這種同步使得在輸出軸22的高達6000轉(zhuǎn)/分的所有設計輸出角速度下都可實現(xiàn)齒與鏈的平滑和完美的接合，而不會有扭矩傳遞或輸出角速度的任何中斷。
如本說明書的序言所述，顯然具有競爭力的許多已知的上述類型IVT依賴于使用單向離合器或楔塊式單向離合器來操作，楔塊式單向離合器消除了動力傳送雙向地通過機器的可能性。然而在本發(fā)明的上述傳動機器中，從輸出軸22至輸入軸12的動力傳送未受到阻礙，使得機器完全可適用于發(fā)動機制動。
本發(fā)明的IVT機器的第二實施例如圖13所示地包括固定框架件120，其帶有比率變化組件122和分度裝置124。該機器還包括支架件126，其可動地連接在框架件120上，以便通過第一實施例的導螺桿或電子控制式液壓裝置而朝向和離開比率變化組件122運動。支架件126與機器的第一實施例中的支架件28大致相同，但不包括攜帶了斜導軌57的臂53的前端，這是因為在本發(fā)明的該實施例中，組件122的比率變化運動通過分度裝置124來進行。在圖13中使用的支架件28的部件的圖示標號被用來表示該第二實施例中的相同的部件和結(jié)構(gòu)。
如圖14和19所示，比率變化組件122包括兩個比率變化圓盤128，如在圖19中最佳地示出，圓盤128在其相對的錐面130上均帶有以花鍵輸出軸138的軸線為中心的中心直線凹槽132，以及兩對外凹槽134和136，其中各對中的一個凹槽位于中心凹槽132的兩側(cè)上。凹槽134從其外端朝向其內(nèi)端向內(nèi)彎曲，同時其曲率朝向其下端增大。如圖19所示，凹槽136類似地彎曲，同時其曲率朝向其下端要比凹槽134更進一步地擴大。如圖14和19所示，凹槽132具有底切，并且在其長度上具有均勻的T形橫截面，而如圖19中的虛線所示，凹槽134和136的底切部分不與凹槽的開口外部形成對稱，其原因如下所述。
在本發(fā)明的該實施例中，如圖14、16和19所示，驅(qū)動裝置140除圓盤凹槽132、134和136外還包括中心齒載體142、與載體142相鄰的第一對齒載體144，以及第二對外齒載體146。
用于該第二實施例的機器中的驅(qū)動鏈保留了第一實施例的鏈34，各個齒載體包括三個橫向?qū)R的鏈輪齒，其如圖14、16和19所示地成形，其中各對齒載體144和146的齒在中心載體的142兩側(cè)上相互間呈鏡像。從圖16中可以清楚地見到，與上述實施例中的一樣，齒載體上的各個鏈輪齒的底部向外張開，以便提供承座來支撐鏈節(jié)任一側(cè)上的鏈滾輪38，齒在圓盤128之間的鏈的所有比率變化位置中都與滾輪38相接合。
各個齒載體上的齒固定在橫臂148上，并且相互間隔開一定的尺寸，該尺寸對應于鏈34的滾輪38之間的橫向?qū)实拈g隙。
齒載體142的橫臂148的端部均帶有橫向的矩形構(gòu)形150，其在角度上與相面對的比率變化圓盤128的面130的錐角形成互補，并因此還與圓盤凹槽132的底部的底切部分形成互補，其中構(gòu)形150可滑動地設在底切部分中。
如圖16所示，齒載體144和146的端部均包括向外突出的上部圓柱形構(gòu)形152，其端部朝向在使用中構(gòu)形152處于其中的圓盤凹槽的底部互補式地傾斜，還包括第二構(gòu)形154，其由圓柱形柄部構(gòu)成，并在其自由端上帶有徑向突出的圓盤156。圓柱形構(gòu)形152均具有一定的直徑，其可緊密滑動地配合于圓盤128的面中的凹槽134和136的外部。構(gòu)形154的柄部具有比構(gòu)形152更小的直徑，同時其軸線相對于構(gòu)形152的軸線向下傾斜，使得該軸線與構(gòu)形在使用中處在其中的圓盤128的凹槽134或136的底部正交，并且其圓盤156的外表面與構(gòu)形152的錐面共面。構(gòu)形154的圓盤156具有一定的厚度和直徑，使得它可很好地滑動配合于凹槽134或136的底切部分中。圓盤156的上表面使齒載體克服從其在凹槽中的所選比率位置開始的向上或向下運動而限制在凹槽中，這種運動取決于圓盤的分開程度。
在已裝配好的比率變化圓盤組件122及其驅(qū)動裝置140的組件中，分別位于齒載體142、144和146上的構(gòu)形150、152和154的錐形端具有與如第一實施例中的IVT機器所述的鏈34的連接銷36的錐形端相同的用途，楔入在這些構(gòu)形處在其中的圓盤128凹槽的底部上，以防止齒載體在鏈橫穿鏈輪26之間的狹口30時脫離與鏈34接觸時而進行離開機器輸出軸軸線的不受控的徑向運動，以及使齒載體在圓盤128之間向內(nèi)或向外地運動，同時它們的齒保持與鏈34精確地接合，以便在圓盤128在輸出軸138上相互間離開和朝向地運動時改變機器的輸入/輸出比，如下所述。
與機器的上述實施例中的齒組件的齒的情形一樣，當驅(qū)動裝置140通過鏈的張緊在其圓盤128的凹槽134和136中連同五個齒載體142、144和146一起朝向機器輸出軸的高比率、小鏈輪半徑位置運動時，齒載體144和146的齒必須稍微向上地和遠離齒載體142地旋轉(zhuǎn)，并且運動至相互間更接近，如圖13所示。在本發(fā)明的該實施例中，這通過齒載體構(gòu)形154的盤156從圖19中的上方位置運動至其下方虛線位置來實現(xiàn)。在該位置中，凹槽134和136的偏置底切部分使構(gòu)形154的盤156與齒載體144和146及其齒圍繞其構(gòu)形152的軸線稍稍旋轉(zhuǎn)，以便補償圓盤128之間的鏈軌半徑的減小，同時保持齒載體的齒與鏈完美地接合。當驅(qū)動裝置140的齒橫穿過鏈狹口30，同時其外齒與狹口任一側(cè)上的鏈接合時，這仍然是非常重要的。在使機器回到其低比率、增大鏈軌半徑位置時，齒載體和鏈在閉合圓盤128之間向外運動，其中凹槽134和136的底切部分此時使齒載體144和146及其齒在相反的方向上運動，以便補償這一增大的鏈軌半徑。
在機器的該實施例中，齒載體142、144和146之間的齒中心的周向間距為第一實施例中的L的兩倍，即2×L。
如同以上實施例中的機器一樣，仍然重要的是，僅在驅(qū)動裝置140的部分鏈輪齒遠離圓盤128之間的鏈軌的狹口30區(qū)域時，才會導致出現(xiàn)發(fā)生在圓盤128之間的任何比率變化，即鏈的伸長或縮短。
如圖13、14和15所示，在本發(fā)明的該實施例中，錐形的比率變化圓盤128均包括比率變化齒輪158，如圖15所示。齒輪158通過圓柱形載體162而固定在圓盤128的外表面上并與之間隔開，該圓柱形載體162可旋轉(zhuǎn)地接合在圖15所示圓盤上的凸起部160中的凹部161中，并可在其中自由旋轉(zhuǎn)。載體162帶有外螺紋，并與帶有內(nèi)螺紋的環(huán)164螺紋接合，環(huán)164固定在容納了比率變化組件122的框架件120隔腔的側(cè)壁中。載體162和環(huán)164上的螺紋設置成使得在機器的比率變化期間，圓盤128將伴隨性地相互間朝向和離開地運動，同時齒輪158在共同的方向上旋轉(zhuǎn)。
如圖13所示，齒輪158在使用中與分度裝置124的分度齒輪166相嚙合，并被其帶動旋轉(zhuǎn)。齒輪166被可在未示出的軸承中旋轉(zhuǎn)的管狀軸168的花鍵端帶動旋轉(zhuǎn)，并且可在花鍵端上軸向地運動，上述軸承處于框架件120的比率變化組件122隔腔的側(cè)壁中。齒輪166均包括環(huán)形側(cè)板170，其如圖13所示地從輪齒上徑向向外地突出，以便提供齒輪嚙合區(qū)中的齒輪158的帶齒部分夾在其中的旋轉(zhuǎn)通道，這樣，在比率變化期間齒輪158朝向和離開機器機架的運動將導致齒輪166跟隨它們在軸168的花鍵端上的運動，以便保持齒輪嚙合，而不需要更寬和更重的齒輪166。
分度裝置124另外還包括分度觸發(fā)裝置172，其位于圖13所示上方齒輪166之外的框架件120的隔腔中；扭桿174，其可旋轉(zhuǎn)地位于軸168的孔中，并且其一端以任何適當方式固定在位于或朝向其帶有觸發(fā)裝置172的一端的軸上；以及齒輪電動機176，其連接在扭桿174的從軸168上突出到框架件120之外的第二端上。
如圖17和18所示，觸發(fā)裝置172包括兩個相同的棘爪和棘輪裝置，它們在軸168的花鍵端上設置成背對背的構(gòu)造。在本發(fā)明的該實施例中，各旋轉(zhuǎn)棘輪178帶有六個棘輪齒180，它們圍繞棘輪的周邊以60°的間隔均勻地相互間隔開。觸發(fā)棘爪182如圖所示地成形，并且均可圍繞公共銷184部分地旋轉(zhuǎn)，棘爪182的端部固定在觸發(fā)裝置處于其中的框架件隔腔的側(cè)壁中，如圖13所示。
用于圖13所示機器的控制機構(gòu)包括用于使支架件126朝向和離開框架件120運動的導螺桿或電氣式操作的液壓分度裝置，以及未示出的觸發(fā)控制器，其用于觸發(fā)比率變化圓盤相互間朝向和離開的預定遞增式分度運動。觸發(fā)控制器為主控制器，它還控制了支架件126裝置的分度運動。
在圖13所示機器的操作中，與上述實施例中的機器一樣，在部分鏈輪式裝置140處于圓盤128之間的鏈狹口30區(qū)域中時，圓盤128以及圓盤128之間的鏈軌34的遞增式比率變化運動受到機器控制機構(gòu)的阻止。
在機器操作以及通過來自主觸發(fā)控制器的指令而向上或向下地改變機器傳動比時，控制器的電子裝置將促動電動機176在所選定的任何方向上施加適當?shù)呐ぞ刂僚U174上，并且促動該扭桿174。軸168同時被觸發(fā)棘爪182保持鎖定而無法旋轉(zhuǎn)，棘爪182將棘輪盤178鎖定成無法在任一方向上旋轉(zhuǎn)，如圖17所示。
需要克服經(jīng)由軸168作用于棘輪178上的扭桿176的偏壓來操作的任何觸發(fā)棘爪182在圖17所示的其中一個箭頭方向上被觸發(fā)，以便釋放與其接合的棘輪齒上的扭桿174儲存的能量。在釋放時，棘輪178立刻在所需方向上急速旋轉(zhuǎn)，以使軸168、齒輪166和齒輪158遞增式旋轉(zhuǎn)，以便使圓盤128根據(jù)要求相互間朝向或離開地運動。棘輪觸發(fā)棘爪182被重力朝向棘輪178偏壓，并且假定圖18所示的棘輪在逆時針方向上旋轉(zhuǎn)，那么已被釋放的棘輪齒180將使棘爪的頭部在棘輪上向下運動，以便與下一個齒接合，如圖18所示。為了有效地重置棘爪182，可在棘爪的向上突出的觸發(fā)臂之間設置彈簧并與之相連，以便使臂彼此相向地偏壓。為了使齒輪158在相反方向上旋轉(zhuǎn)，電動機176被控制器旋轉(zhuǎn)，以便在相反方向上對棘輪178施加扭矩負荷。
采用機械裝置(扭桿174)來作為觸發(fā)儲能裝置的以上方法使得不需要更加昂貴和復雜的大功率電動或液壓儲能裝置來實現(xiàn)相同的目的。
顯然，與第一實施例中的機器一樣，必須與分度裝置124的操作同步地使支架件126朝向或離開比率變化組件122遞增式地運動，從而使鏈進入和脫離圓盤128之間的鏈軌。在本發(fā)明的該實施例中，這通過與第一實施例的機器中的支架件28的運動非常相同的方式來實現(xiàn)。用于使支架件126運動的導螺桿或電子控制的液壓控制機構(gòu)被主控制器促動，該主控制器可控制和促動分度裝置124。
在圖19中顯示了用來計算圓盤128的凹槽134和136的中心線所必需的變量，現(xiàn)在通過簡單數(shù)學模型來進行介紹。
點P、G、K、M、N和O位于同一驅(qū)動鏈輪半徑SR(線AG)上，并且均相對于機器輸出軸中心處的點A而相互間分隔開角θ，其對應于該驅(qū)動半徑SR上的鏈節(jié)長度L。通過使X軸水平地經(jīng)過點A和使Y軸垂直地經(jīng)過點A，在給出了驅(qū)動半徑SR和鏈節(jié)長度L時，就可計算出點H和Q的X，Y坐標，如下所述L2＝2·SR2-2·SR·SR·cos(θ)，通過為θ解方程而得出θ=acos[1-L22·SR2]···(A)]]>因此，點Q處的鏈節(jié)長度L的中點至點A的等效驅(qū)動半徑RE垂直于線KM，因此計算如下RE=[SR2-(L2)2]0.5···(B)]]>因此，點Q的X，Y坐標如下X:QE＝RE·sin(k·θ)(C)Y:AE＝RE·cos(k·θ)(D)其中，k是整數(shù)倍數(shù)，表示離開Y軸的鏈節(jié)長度的數(shù)目，在這種情況下k＝2。
因此點H的X，Y坐標如下X:HF＝RE·sin(k·θ)(E)Y:AF＝RE·cos(k·θ)(F)
其中，k是整數(shù)倍數(shù)，表示離開Y軸的鏈節(jié)長度的數(shù)目，在這種情況下k＝4。
將方程A至F組合起來，就可得出在機器的整個比率范圍內(nèi)用于X，Y坐標的一組通用方程，如下X=[SR2-(L2)2]0.5·sin(k·acos[1-L22·SR2)···(G)]]>Y=[SR2-(L2)2]0.5·cos(k·acos[1-L22·SR2])···(H)]]>其中，k是整數(shù)倍數(shù)，表示離開Y軸的鏈節(jié)長度數(shù)目。
點I和J(在SR變化時分別為凹槽的內(nèi)、外部分的中心線)的X，Y坐標可通過結(jié)合它們相對于點H和線HA的固定關系來容易地確定，其在鏈輪齒之間是彼此不同的。
上述會導致凹槽134和136的內(nèi)、外部分具有兩條不相等的中心線，如圖19中的凹槽的虛線表示的下方底切部分所示。
在本發(fā)明機器的圖13所示第二實施例的一個變型中，鏈34和帶齒驅(qū)動裝置140被圖20和21所示的彎曲鏈節(jié)鏈184和帶槽鏈接合驅(qū)動裝置桿186取代。如這兩個圖所示，鏈184由通過連接銷190可樞軸轉(zhuǎn)動地聯(lián)接在一起的彎曲鏈節(jié)板188構(gòu)成，連接銷190帶有可在鏈節(jié)板188之間旋轉(zhuǎn)的間隔滾輪192。
鏈節(jié)板188的下側(cè)被倒圓，形成了中心拱形的桿接合承座構(gòu)形194，其可在圖20所示的中心鏈節(jié)板188上最清楚地見到。
驅(qū)動裝置桿186的端部195是錐形的，以便與比率變化圓盤128的凹槽132、134和136的錐形底部形成互補并跨在其上，在鄰近桿的端部處設有凹槽196，其處于凹槽132至136的外側(cè)窄部中。在圖20和21中只顯示了機器驅(qū)動裝置的五根桿186中的四根。
在與鏈184一起使用時，凹槽132、134和136的外、內(nèi)底切部分被改進成在凹槽中心線的兩側(cè)上是對稱的，對凹槽的這種改進要求使上述凹槽中心線的數(shù)學模型適于以與圖19中點I和J的計算相類似的方式來補償桿186的軸線在桿與鏈節(jié)構(gòu)形194接合時相對于相鄰連接銷190的軸線的稍微升高的位置。在這種情況下，凹槽的中心線可以相互間分隔開一段處于單個鏈節(jié)中的連接銷軸線之間的距離。
除了以上變型之外，圖13所示機器保持不變。然而，使用鏈184和驅(qū)動桿186作為機器驅(qū)動裝置提供了簡化的鏈接合設計，其中消除了施加在齒載體142、144和146上的扭矩。
提供了以下示例來說明在本發(fā)明機器的比率變化期間的遞增式鏈運動假設鏈節(jié)長度L＝12.7毫米，圓盤20之間的圓形鏈軌需要從高比率鏈節(jié)HRL＝20的鏈節(jié)長度至其低比率鏈節(jié)LRL＝40的鏈節(jié)長度來改變其長度，因此，θHRL＝360°/20＝18°(一個鏈節(jié)相對于輸入軸軸線的角度，HRL的周長＝20)，θLRL＝360°/40＝9°(一個鏈節(jié)相對于輸入軸軸線的角度，LRL的周長＝40)。
利用方程Aθ=acos[1-L22·SR2]···(A)]]>SR可計算如下SR=[L2(2-2·COS(θ))]0.5···(1)]]>下表提供了圓盤20的圓周上的從HRL＝20至LRL＝40的鏈節(jié)長度RL的值，相應的θ和比率變化百分比計算如下比率變化％＝100/RL (J)
各圓盤的相應圓盤20的位移DD與鏈連接銷36的錐角α(圖5和15)相關，并且計算如下DD＝SRC·tan(α) (K)其中，SRC是連續(xù)鏈節(jié)長度的SR的變化。
如果假設用于比率變化齒輪158的導程LS＝4.4毫米/轉(zhuǎn)，那么調(diào)整螺母所需的旋轉(zhuǎn)ASR將為常量ASR＝360*DD/LS＝60° (L)如下表所示
可以注意到，常量ASR是近似值，這是因為如果L大于SR，則該近似不正確。
為了正確地控制變換，假設圓盤128和輸出軸138的速度為3000轉(zhuǎn)/分鐘或50轉(zhuǎn)/秒或20轉(zhuǎn)/毫秒。假設狹口30上的沒有進行變換的過渡區(qū)域構(gòu)成了60°。那么，變換ST所用時間的計算公式為ST＝[(360-60)/360]·20毫秒＝16毫秒，在這樣一段時間內(nèi)，圓盤需移動0.7毫米，或比率變化齒輪158需轉(zhuǎn)動60°，這取決于所使用的控制系統(tǒng)和機構(gòu)。平均圓盤速度計算如下0.7毫米/16毫秒＝43.75毫米/秒。
在第二實施例中，其運動對應于SRC的控制支架件126的控制與比率變化齒輪158同步，但可如下所述地延遲或提前。
無論何時本發(fā)明的機器上調(diào)至高比率(SR減小)，控制支架件28的運動都可延遲和伸展，這是因為在狹口30處的空轉(zhuǎn)鏈輪26進一步遠離圓盤120上的鏈路徑達2毫米時傳動裝置仍能夠起作用，在變換之后還可調(diào)整時，這將大大簡化了控制，因為持續(xù)時間不如圓盤120運動情況下那么重要。
無論何時本發(fā)明的機器下調(diào)至低比率(SR增加)，控制支架126的運動需要在圓盤120的運動之前發(fā)生，以防止空轉(zhuǎn)鏈輪26和部分鏈輪式驅(qū)動裝置32之間的碰撞，但同樣如上所述，該持續(xù)時間不太重要，并且可簡化控制。
在本發(fā)明的IVT機器用于機動車輛的情形下，利用IVT的強制接合的高扭矩性能，并且通過將輸出軸經(jīng)差速器直接連接在機動車輛的車輪上，就可進一步簡化控制，在這種情況下，輸出軸的最大轉(zhuǎn)速將因此而處于1300轉(zhuǎn)/分(最高輪速，轉(zhuǎn)/分)左右，因此進一步增加了變換時間。
在本發(fā)明的IVT機器的第三實施例中，第二實施例的機器中的截頭錐形的比率變化圓盤128和鏈34被圖23和24所示的圓盤198和改進鏈34取代。
圓盤198均具有錐面200和一系列凸棱202，凸棱202從其面200上向外突出，從而在它們之間形成了凹槽204。在圖22和23中可見，凹槽204的側(cè)壁從其底部開始向外成錐形地變化至凸棱202的外表面上。
如圖24所示，上述機器實施例的鏈34的連接銷36的自由端帶有頭部206，其朝向銷的略呈錐形的外表面208呈向內(nèi)的錐形。銷頭206側(cè)面的錐角對應于圓盤凹槽204的側(cè)壁的錐角，它們的長度對應于凹槽的深度。
在本發(fā)明的該實施例中，凸棱202和凹槽204起上述實施例中的驅(qū)動裝置32和140的用途。在圓盤198旋轉(zhuǎn)時，處于圓盤之間的一部分環(huán)形鏈34的銷頭206處于凹槽204中，并在其中被引導進行比率變化運動，在橫穿鏈軌狹口30時，僅僅按順序在狹口的鏈出口處從凹槽204中容易地滑出，而新的銷頭再次進入到通向狹口30的鏈進口處的一系列引導凹槽中，不會與凸棱202碰撞。
然而，該改進鏈34會導致較大的銷頭206角度，使得銷頭能夠與凸棱202平滑地接合，這會在圓盤198上的帶凸棱部分中導致不平衡的側(cè)向力。
在本發(fā)明機器的該實施例的高速和高扭矩應用中，圓盤198中的凹槽204具有如圖25所示的臺階狀橫截面形狀。凹槽204分成向上呈錐形的上部，其側(cè)壁的錐角在從經(jīng)過凹槽的中心面測量時遠遠小于圖23所示圓盤184中的凹槽204的錐角。凹槽側(cè)壁的下部具有平行的側(cè)面，并且與凹槽的底部正交，該底部位于圓盤的錐面水平上。凸棱202和凹槽204的平行側(cè)壁部分的高度從圓盤周邊處的圖26所示的大鏈軌半徑開始非常輕微地減小至機器輸出軸孔210附近的高比率軌道位置的高度，如圖23所示。
如圖27至29所示，用于圖25所示圓盤凹槽204的鏈212基本上與上述實施例的鏈34相同，不同之處在于其改進的組合外部鏈節(jié)裝置214。
鏈節(jié)裝置214均由固定在連接銷36上并由其攜帶的一部分內(nèi)鏈節(jié)216和外鏈節(jié)218構(gòu)成。外鏈節(jié)218由兩個鏈節(jié)部分218′和218″構(gòu)成，它們在連接銷36上通過如圖所示的舌片和凹槽結(jié)構(gòu)而固定成無法圍繞銷軸線相對旋轉(zhuǎn)。然而，鏈節(jié)部分可在銷36的軸線方向上相互間運動。
鏈節(jié)216和218的相對面均帶有一對固定的相對朝向的圓形螺旋形斜面220，其在使用中相互間鄰接和跨置。鏈節(jié)部分218′和218″均包括具有底座的固定錐形頭222，連接銷36的端部可在該底座中可旋轉(zhuǎn)和可滑動地運動。鏈節(jié)部分通過任何合適的構(gòu)件如設在銷36中的外凹槽中的O形密封圈而稍稍保持在連接銷上，并與銷頭中的孔形成摩擦接合。
在使用中，在鏈212沿著直線路徑時，成對斜面220的高端面224靠近在一起，如圖28所示。當鏈進入圖29所示的曲線路徑時，引導連接銷將從圖28中的位置運動至圖29中的位置，以便在它與跟在它后面的銷之間的相對旋轉(zhuǎn)。相同的相對旋轉(zhuǎn)發(fā)生在銷上的成對斜面220之間，鏈節(jié)218上的斜面將在鏈節(jié)220的斜面上向上拱，使得銷36的錐形端部208從銷頭222中露出得少一些。在圓盤184之間的鏈軌的小鏈半徑、高比率位置與其大半徑、低比率位置之間的銷長度的露出分別在圖25和26中顯示。銷36從銷頭222上露出的程度在圖中顯示為被放大了很多，在實際中銷露出的實際最大程度可變動約0.1毫米。
該改進鏈使得凹槽的側(cè)壁與上述圖23中的凹槽側(cè)壁相比具有更小的錐角，以便提高鏈銷頭222和圖25所示凹槽204的錐形部分之間的牽引力，同時還減小銷頭222和凹槽側(cè)壁之間的相互作用的實際分力，以便促進銷頭進入和離開圓盤凹槽204。
在本發(fā)明的圖13所示機器的比率變化圓盤、驅(qū)動裝置和鏈的另一變型中，圓盤128和鏈34被圖30和31所示圓盤226和環(huán)形帶228取代。
如圖30所示，圓盤226在其錐面231上具有凸棱229和凹槽230的驅(qū)動裝置，這類似于圖22和23所示的圓盤198。然而，圓盤226的凹槽不包括錐形側(cè)壁，并且在凸棱的上表面上被倒圓。
在本發(fā)明的該變型中，帶228可由任何合適的無伸縮性的柔性材料制成，但優(yōu)選由嵌入到具有合適硬度的柔性材料中的扁平金屬鏈節(jié)或類似剛性材料鏈構(gòu)成。鏈節(jié)可設置成合適的形狀，以便加強與圓盤凹槽230具有互補形狀的橫向齒231。盡管在圖31中未示出，然而帶228顯然也需要設有鏈輪孔，以便使得它可與狹口30處的惰輪26、驅(qū)動裝置14和張緊鏈輪相接合并被其引導?；蛘撸▓A盤226的機器的驅(qū)動鏈輪14可以為平面滑輪，其具有包括突出的徑向齒的側(cè)凸緣，使得滑輪在與帶228接合時可具有與圖31所示的圓盤裝置非常相似的外觀。張緊鏈輪16和空轉(zhuǎn)鏈輪26可以僅為帶有凸緣的平面滑輪，所有這些使得不必在帶228中設置孔。
在該說明書中，只有本發(fā)明IVT機器的第一實施例介紹為具有圓盤平衡裝置68。然而，其它實施例還會或多或少地要求有平衡，其將以平衡旋轉(zhuǎn)體領域中已知的多種方式的任一種來設置。
圖32至34顯示了與通過下述數(shù)學模型來計算比率變化圓盤198的凹槽204和凸棱202的側(cè)壁錐角有關的變量。凹槽204的中心線可采用以上方程G和H來計算。
點B、D、E、F和G均處于同一驅(qū)動半徑SR(線AG)上，并相對于點A(錐形圓盤198的中心)張開角θ，其對應于驅(qū)動半徑SR上的鏈節(jié)長度L，如圖32所示。通過使X軸水平地經(jīng)過點A和使Y軸垂直地經(jīng)過點A，在給出了驅(qū)動半徑SR和鏈節(jié)長度L時，就可計算出點B的X，Y坐標，即凹槽中心點Xg，Yg，如下所述L2＝2·SR2-2·SR·SR·cos(θ)，通過為θ解方程而得出θ=acos[1-L22·SR2]···(I)]]>因此，點B的X，Y坐標如下
Xg:BC＝SR·sin(k·θ) (J)Yg:AC＝SR·cos(k·θ) (K)其中，k是整數(shù)倍數(shù)，表示離開Y軸的鏈節(jié)長度的數(shù)目，因此在點B處k＝3。將方程I至K組合起來，就可得出用于X-Y坐標的一組通用方程，如下Xg=SR·sin(k·acos[1-L22·SR2])···(L)]]>Yg=SR·cos(k·acos[1-L22·SR2])···(M)]]>其中，k是整數(shù)倍數(shù)，表示離開Y軸的鏈節(jié)長度數(shù)目，L是鏈節(jié)長度，而SR是當前的驅(qū)動半徑。對于中心凹槽來說，顯然k＝0。
以下提供了用于計算在鏈銷頭206接合和脫離錐形圓盤時銷進入和離開錐形圓盤198的凹槽204的角度φ的數(shù)學模型。圍繞錐形圓盤的鏈34周長計算為在驅(qū)動半徑SR處圍繞錐形圓盤的所有鏈節(jié)長度L的總和，因此，離開錐形圓盤的鏈的直線長度LinDis和圓盤198的相應旋轉(zhuǎn)角度β之間的關系如下式所述LinDis=β·L·360360·θ=β·Lθ···(N)]]>以上涉及到中心凹槽AM，并且僅通過加上k·L就可擴展至連續(xù)的凹槽204中，其中k如上所述地定義并且在圖33中顯示。這樣，方程N導致了下述結(jié)果LinDis=β·Lθ+k·L···(O)]]>
在圓盤198旋轉(zhuǎn)過角β之后，如圖33所示，凹槽204的中心點的新X，Y坐標Xn，Yn可通過在方程L和M上進行圍繞Z軸的旋轉(zhuǎn)來計算得出，如下式Xn＝Xg·cos(β)+Yg·sin(β) (P)Yn＝-Xg·cos(β)+Yg·cos(β)(Q)并且，通過使用方程L和M可得出Xn=SR·sin(k·acos[1-L22·SR2])·cos(β)+SR·cos(k·acos[1-L22·SR2])·sin(β)···(R)]]>Yn=-SR·sin(k·acos[1-L22·SR2])·sin(β)+SR·cos(k·acos[1-L22·SR2])·cos(β)···(S)]]>當鏈銷在錐形圓盤旋轉(zhuǎn)了角度β之后脫離圓盤198時，鏈銷的X，Y坐標Xp，Yp計算如下X坐標即Xp由未與錐形圓盤198接觸的鏈的長度給出，因此在方程0中由LinDis表示。Y坐標顯然等于SR，因此Xp=β·Lθ+k·L···(T)]]>Yp＝SR (U)為了找到沿著凹槽204中心線的Xn，Yn坐標，其為最接近銷坐標(Xp，Yp)的距離Dmin，需要改變方程R和S中的SR，以下稱為SRg，同時方程T和U中的SR應保持恒定，直到以下方程實現(xiàn)最小值Dmin＝[(Xn-Xp)2+(Yn-Yp)2]0.5(U)作為示例，圖33和34顯示了點H具有坐標(Xn，Yn)，其中k＝2，相應的鏈銷頭206處于點N處并具有坐標(Xp，Yp)，其中N位于水平線MP上，并離X軸有一段距離SR，其中MN＝LinDis+2×L。
代入到方程U中得出Dmin2=[SRg·sin(k·acos(1-L22·SR2))·cos(β)+SRg·cos(k·acos(1-L22·SR2))·sin(β)-(β·Lacos(1-L22·SR2)+k·L)]2+]]>[-(SRg·sin(k·acos(1-L22·SR2)))·sin(β)+SRg·cos(k·acos(1-L22·SR2))·cos(β)-SR]2···(V)]]>方程V可相對于SRg求微分，設定等于零和求解SRg，或者可針對SRg的不同值來迭代計算出Dmin，直到找到最小值。
圖34表示了在點J處與圓盤面200相關的以上變量，點J是在點H之下垂直于X-Y平面的點。
為了計算進入角φ(凹槽側(cè)面上的倒角角度和鏈銷頭206上的錐角)，可以注意到對于利用上述方法算得的最小距離Dmin而言，SRg將總是大于SR，這是因為鏈正在離開錐形圓盤(見圖33和35)。從所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神或范圍中可知，鏈銷與圓盤在半徑處接觸。
DiskDis＝(SRg-SR)·tan(α)(W)其中α是錐形圓盤面的錐角。
因此，可利用方程W如下所述地計算得出倒角的進入角φtan(φ)=DiskDisDmin]]>φ=atan[(SRg-SR)·tan(α)Dmin]···(X)]]>以上計算顯然需要應用于小于圓盤凹槽深度的DiskDis。還需要重復用于所有SR值(遞增式CVT的所有比率)以及所有k值(所有凹槽)。在以上計算中得到的最大值φ需要應用于所有凹槽和相配的鏈銷頭206。
應當注意到，為了說明處于-X軸上的凹槽，需要進行下述工作使方程L中的X坐標為負值，以及將方程T改變?yōu)閄p＝β·L/φ-k·L。還應注意到，該方程只有在Xp為正值時才是正確的，因此，只有在鏈銷在Xp＝0或在Y軸處脫離與錐形圓盤接觸時才是正確的。
圖36至39顯示了參考圖1至12所述的本發(fā)明IVT機器的第一實施例的變型。在本發(fā)明的該變型中，比率變化裝置18的錐形比率變化圓盤20由一個組合圓盤裝置232取代。除此之外，機器的其余部件保持相同，并且具有與圖1至12中所示相同的標號。這兩種機器的操作基本上相同。
如圖36至39所示，組合圓盤裝置232包括兩個重疊的圓盤234和236。在該實施例中，圓盤234帶有六個徑向槽238、組合輸出軸22，以及機器第一實施例的其齒導盤78和驅(qū)動裝置32的部分鏈輪式組件。圓盤234固定在相聯(lián)接的齒導盤78上。圓盤236帶有六個弧形槽240，其相對于圓盤234中的槽238設在圓盤上，如圖所示。圓盤236可相對于圓盤234部分地旋轉(zhuǎn)并靠在其上。
圓盤234和236通過雙頭鏈34的支承銷244的頭部242而保持在一起，如圖39所示，這些頭部242分別穿過圓盤234和236中的槽238和240。在圖37和38中，上部銷244穿過驅(qū)動裝置32的部分鏈輪的中心齒并固定在其上，以便起與第一實施例的機器中的銷88相同的作用。
在使用中，機器的該變型以與圖3至12相同的方式來操作，唯一的不同在于，圓盤236通過可促動任何合適機構(gòu)以用于該目的的控制器而相對于圓盤234旋轉(zhuǎn)，而不是機器控制器通過支架件28上的帶槽臂而使圓盤20以比率變化的方式相互間朝向和離開地運動。
鏈支承銷244在圖36至38中顯示為處于機器的低比率位置。為了使銷運動至機器的高比率位置，圓盤236如圖36所示地相對于圓盤234在順時針方向上旋轉(zhuǎn)，以便使其弧形凹槽240徑向向內(nèi)地驅(qū)動銷在圓盤234的槽中運動，并將它們保持在組合圓盤232上的任何所選的比率位置中。為了使銷朝向圓盤232上的其低比率位置向回運動，圓盤236僅需相對于圓盤234沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。
以上實施例旨在說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。盡管在本文中未具體提出，然而本領域的普通技術(shù)人員可以構(gòu)思出對以上實施例的某些增加、刪除或者修改，這些均不會脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種IVT機器(10)，包括輸入軸(12)，可被所述輸入軸(12)轉(zhuǎn)動的驅(qū)動輪(14)，輸出軸(22)，比率變化裝置(20)，其同軸地安裝在所述輸出軸(22)上并可隨同其一起旋轉(zhuǎn)，環(huán)形帶(34)，其經(jīng)過所述驅(qū)動輪(14)，并在位于所述比率變化裝置(20)上的支撐了所述帶(34)的環(huán)路的比率變化構(gòu)形(24)上形成開環(huán)的形式，和控制機構(gòu)，其用于通過放大和縮小所述比率變化裝置(20)上的圍繞輸出軸(22)軸線的所述帶(34)的環(huán)路尺寸來使所述比率變化構(gòu)形(24)改變所述輸入軸(12)與輸出軸(22)的旋轉(zhuǎn)比，其特征在于，所述機器還包括帶導向機構(gòu)(26)，所述帶(34)可在所述導向機構(gòu)(26)上運動以便提供狹口(30)，所述帶(34)可通過所述狹口(30)進入和脫離其位于所述比率變化裝置(20)上的環(huán)路，驅(qū)動裝置(32)，其設在所述比率變化裝置(20)上以用于將驅(qū)動力傳遞至所述輸出軸(22)，所述驅(qū)動裝置(32)與所述帶(34)的位于所述裝置(20)上的一部分環(huán)路接合，在所述比率變化裝置(20)的旋轉(zhuǎn)期間在其過渡通過所述狹口(30)時在所述狹口的兩側(cè)與所述帶(34)相接合，并在所述比率變化裝置(20)上的所述帶(34)環(huán)路的所有比率位置中保持與所述帶(34)的最佳接合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IVT機器，其特征在于，所述帶(34)的導向機構(gòu)包括兩個帶(34)的導輪(26)，它們設置成相互間緊密相鄰，并且在它們之間限定了所述帶狹口(30)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的IVT機器，其特征在于，所述機器包括攜帶了所述輸出軸(22)、比率變化裝置(20)、輸入軸(12)和帶松緊調(diào)整裝置(16)的框架件(40)，以及支架件(28)，所述支架件(28)攜帶了所述或各個帶導向機構(gòu)(26)，并可通過所述控制器相對于所述框架件(40)以遞增式分度步長朝向和離開所述比率變化裝置(20)運動，以便順應比率變化期間變化的帶(34)的環(huán)路尺寸，以及根據(jù)要求而提供和去除經(jīng)所述帶狹口(30)來回于所述比率變化裝置(20)上的帶(34)環(huán)路中的預定長度的帶(34)，并且在所述機器的所述輸入軸(12)和輸出軸(22)的旋轉(zhuǎn)比被所述控制器改變時，所述驅(qū)動裝置(32)遠離所述鏈狹口(30)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的IVT機器，其特征在于，所述比率變化裝置(20)包括一對截頭錐形圓盤(20)，其可通過所述控制機構(gòu)在所述輸出軸上相互間朝向和離開地運動，其中它們的錐面(24)彼此面對，并在它們之間提供了所述帶(34)的相對邊被支撐于其上的比率變化構(gòu)形(24)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的IVT機器，其特征在于，所述帶是由鏈節(jié)構(gòu)成的鏈(34)，這些鏈節(jié)通過等距間隔開的連接銷(36)而連接在一起，這些連接銷從所述鏈(34)的側(cè)邊中突出來，并具有壓靠在所述比率變化圓盤(20)的錐面(24)上且與所述錐面的錐角互補式地呈錐形的端面，以便使所述圓盤(20)之間的張緊鏈(34)環(huán)路是圓形的，其中所述鏈(34)的寬度由處于所述圓盤(20)之間的鏈(34)的低比率位置中的圓盤之間的間隙及其錐面(24)的錐角來確定，所述帶輪(14，16，26)為鏈輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的IVT機器，其特征在于，所述支架件(28)包括兩個間隔開的臂(53)，其從所述支架件(28)的其余部分上突出，并且均與所述比率變化圓盤(20)之一上的構(gòu)形(59)滑動式接合，其中當所述支架件(28)通過所述控制器而離開和朝向所述圓盤(20)運動時，所述臂(53)和所述圓盤構(gòu)形(59)可使所述圓盤(20)在所述輸出軸(22)上相互間朝向和離開地運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的IVT機器，其特征在于，所述驅(qū)動裝置(32)包括部分鏈輪，其弧長大于所述比率變化裝置(20)上的圓形鏈(34)環(huán)路在所述鏈狹口(30)處的間隙寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求所述7的IVT機器，其特征在于，所述驅(qū)動裝置(32)的鏈輪齒(82，84，86)相互間分開且可相互間運動，它們的中心在所述比率變化裝置(20)上的鏈環(huán)路中的所有比率位置中通過連接在所述輸出軸上的導向機構(gòu)(78)而保持以所述輸出軸(22)軸線為中心。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的IVT機器，其特征在于，所述鏈輪齒(82，84，86)均被攜帶于臂(82′，84′，86′)的第一端上，其中所述部分鏈輪的中心齒(82)兩側(cè)上的齒(84，86)在其臂(84′，86′)上傾斜地偏離開所述中心齒(82)，所述輸出軸(22)橫向裂開，其裂開端均同軸地連接在齒導盤殼體(78)上，其中所述齒臂(82′，84′，86′)的第二端上的銷(90)可橫向于輸出軸(22)的軸線而在所述導盤殼體(78)中的凹槽(92，94，96)內(nèi)運動，用于引導齒(82，84，86)朝向和離開所述輸出軸(22)軸線以及同時相互間朝向和離開的運動，以便改變所述鏈輪(32)的弧形，從而在所述機器的任何比率位置處與所述圓盤(20)之間的鏈(34)環(huán)路的曲率半徑完美地匹配。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的IVT機器，其特征在于，所述驅(qū)動裝置(140)包括位于各所述比率變化圓盤(128)的錐面(130)中的一系列底切凹槽(132，134，136)，其從所述圓盤的周邊朝向輸出軸(138)延伸，它們的中心線在其長度上相互間隔開一定的尺寸，該尺寸等于單個鏈節(jié)上的鏈連接銷(36)的軸線相互間分開的距離，所述凹槽(132，134，136)的底部平行于所述圓盤的錐面(130)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的IVT機器，其特征在于，所述驅(qū)動裝置(140)包括單獨的固定長度的齒載體(142，144，146)，其在數(shù)量上等于所述圓盤(128)上的凹槽(132，134，136)的數(shù)量，所述齒載體攜帶有鏈輪齒，其中在所述圓盤(128)之間的所述鏈(34)的所有比率位置中，各個齒的中心線位于源自輸出軸(138)軸線的徑向線上，還攜帶有位于所述載體(142，144，146)端部處的構(gòu)形(150，152，154)，它們設置成與所述凹槽(132，134，136)底部的錐角具有互補的角度，并且接合在比率變化圓盤(128)上的各系列的相對凹槽(132，134，136)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的IVT機器，其特征在于，各圓盤(128)系列中的凹槽(132，134，136)的數(shù)量足以使接合在所述圓盤(128)的兩個相對系列凹槽中的凹槽(132，134，136)內(nèi)的齒載體(142，144，146)上的鏈齒越過所述鏈狹口(30)，而在所述驅(qū)動裝置(32)過渡通過所述狹口的期間內(nèi)，所述驅(qū)動裝置(32)各端處的至少一個齒保持與所述狹口(30)兩側(cè)上的鏈(34)相接合。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項所述的IVT機器，其特征在于，各圓盤(128)的凹槽(132，134，136)系列中的中心凹槽(132)位于源自輸出軸(138)軸線的徑向線上，位于所述中心凹槽(132)任一側(cè)上的凹槽(134，136)的朝向輸出軸(138)的部分在中心凹槽(132)的方向上是彎曲的，同時在它們的中心線之間保持兩個連接銷(36)軸線的距離，以使這些凹槽中的齒載體(142，144，146)上的齒中心線在從圓盤(128)之間的鏈環(huán)路(34)的低比率至高比率位置的比率變化期間離開所述中心齒旋轉(zhuǎn)，并且在朝向鏈(34)的低比率位置的比率變化期間朝向所述中心齒旋轉(zhuǎn)，以便在所述圓盤(128)之間的任何比率位置處保持適合于鏈(34)圓環(huán)的部分鏈輪(140)的齒曲線，同時保持以輸出軸(138)軸線為中心，而所述齒的中心線保持以輸出軸(138)軸線為中心。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的IVT機器，其特征在于，各系列中的所述中心凹槽(132)的底切部分在所述凹槽(132)的整個長度上在凹槽外側(cè)部分的兩側(cè)上是相同的，而中心凹槽(132)兩側(cè)上的凹槽(134，136)的底切部分在圓盤(128)的周邊處沿離開中心凹槽(132)的方向偏離于所述凹槽(134，136)的外側(cè)部分，其中各凹槽(134，136)底切的偏移量在逐漸遠離中心凹槽(132)的那些凹槽(134，136)中依次變大，這些凹槽底切的偏移量在所述凹槽的整個長度上朝向中心凹槽(132)運動。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的IVT機器，其特征在于，所述中心齒載體(142)端部上的凹槽接合構(gòu)形可以為橫向構(gòu)形(150)，其可通過所述凹槽(132)的外側(cè)部分而接合在凹槽底切中，各個其余齒載體(144，146)端部上的構(gòu)形(152，154)可以為向外突出的圓柱形第一構(gòu)形(152)，其緊配合于所述凹槽(134，136)的外側(cè)部分中，在所述橫向構(gòu)形(150)之下為具有圓柱形柄部的第二構(gòu)形(154)，其橫截面尺寸小于所述凹槽(134，136)的外側(cè)部分的寬度，并且在其自由端上攜帶有緊配合于所述凹槽(134，136)的底切部分中的徑向突出構(gòu)形(156)，其中該構(gòu)形設置成使得其靠在凹槽底部上的表面與所述圓柱形構(gòu)形(152)的表面共面，所述凹槽(134，136)的底部形成了對應于所述圓盤(128)的錐面(130)的錐角的角度，當?shù)诙?gòu)形在比率變化過程中沿著所述凹槽(134，136)的底切部分運動時，它使所述載體(144，146)圍繞其經(jīng)所述第一構(gòu)形(152)的軸線而圍繞所述第一構(gòu)形部分地轉(zhuǎn)動。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的IVT機器，其特征在于，各圓盤(128)的凹槽(132，134，136)系列中的中心凹槽(132)位于源自輸出軸(138)軸線的徑向線上，位于所述中心凹槽(132)任一側(cè)上的凹槽的朝向輸出軸(138)的部分在中心凹槽(132)的方向上是彎曲的，同時在它們的中心線之間保持一個連接銷(36)軸線的距離，其中各個凹槽(132，134，136)的底切部分的外側(cè)部分在橫截面上在凹槽(132，134，136)中心線的任一側(cè)上對稱。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的IVT機器，其特征在于，所述驅(qū)動裝置(32)包括驅(qū)動裝置桿(186)，其在數(shù)量上等于圓盤(128)系列中的凹槽(132，134，136)的數(shù)量，所述桿的端部錐形傾斜一定的角度，該角度對應于所述凹槽(132，134，136)底部的錐角，在桿(186)的相對側(cè)中還設有平行于桿錐形端的凹槽(196)，以用于與所述凹槽(132，134，136)的外側(cè)部分接合，從而將所述桿(186)保持在凹槽(132，134，136)中，并且其錐形端靠在所述凹槽的底部上。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的IVT機器，其特征在于，所述帶是由鏈節(jié)(188)構(gòu)成的鏈(184)，所述鏈節(jié)通過連接銷(190)相連，并且在通過其相連的連接銷(190)之間的中心處以及從公共邊上均包括向內(nèi)呈拱形的構(gòu)形(194)，其中所述拱形構(gòu)形(194)與驅(qū)動裝置桿(186)接合并處于其上，以便將驅(qū)動力從鏈(184)傳遞至驅(qū)動裝置桿(186)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的IVT機器，其特征在于，所述鏈節(jié)(188)在鏈(184)的共同方向呈弧形，其中所述拱形構(gòu)形(194)從其凹邊伸入所述鏈節(jié)(188)中。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至19中任一項所述的IVT機器，其特征在于，各圓盤(128)系列中的凹槽(132，134，136)的數(shù)量足以使圓盤(128)之間的驅(qū)動裝置(32)的桿(186)越過所述鏈狹口(30)，同時在圓盤(128)的旋轉(zhuǎn)期間，在驅(qū)動裝置桿(186)過渡通過狹口(30)的一段時間內(nèi)，許多桿(186)保持與所述狹口(30)兩側(cè)上的鏈(184)接合。
21.根據(jù)權(quán)利要求5所述的IVT機器，其特征在于，所述比率變化圓盤(198)均包括一系列間隔開的凸棱(202)，其從圓盤(198)的表面(200)上向外突出，并從圓盤的周邊朝向輸出軸(138)延伸，從而在它們之間限定了驅(qū)動裝置凹槽(204)，所述凹槽的底部處于圓盤(198)的錐面(200)上，在所述圓盤(198)的旋轉(zhuǎn)期間，在驅(qū)動裝置(32)于所述機器的比率變化之前或之后通過所述狹口(30)時，所述連接銷(36)可進出于所述凹槽中。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的IVT機器，其特征在于，在所述圓盤(198)之間的鏈的所有比率位置中，所述凸棱(202)之間的凹槽(204)在其長度上均相互間隔開一定尺寸，該尺寸等于相鄰鏈連接銷(36)的軸線的分開距離。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22中所述的IVT機器，其特征在于，各圓盤的凹槽(204)系列中的中心凹槽(204)位于源自輸出軸(138)軸線的徑向線上，位于中心凹槽(204)任一側(cè)上的凹槽(204)的朝向輸出軸(138)的部分在中心凹槽(204)的方向上是彎曲的，同時在它們的中心線之間保持一個連接銷(36)軸線的距離。
24.根據(jù)權(quán)利要求21至23中任一項所述的IVT機器，其特征在于，各圓盤(128)系列中的凹槽(204)的數(shù)量足以使接合在圓盤(198)的兩個相對凹槽系列的凹槽(204)中的鏈連接銷(36)越過所述鏈狹口(30)，同時在驅(qū)動裝置(32)的凹槽(204)通過狹口(30)的過渡期間內(nèi)，所述驅(qū)動裝置(32)各端處的至少一個凹槽(204)保持與所述狹口(30)兩側(cè)上的鏈(184)接合。
25.根據(jù)權(quán)利要求21至24中任一項所述的IVT機器，其特征在于，所述凸棱(202)的側(cè)面可從其上表面朝向它們之間的凹槽(204)底部而向外呈錐形傾斜。
26.根據(jù)權(quán)利要求21至25中任一項所述的IVT機器，其特征在于，所述鏈連接銷(36)的橫向突出端是錐形的，其錐角對應于比率變化圓盤(198)的錐角(200)，其中各端均帶有錐形頭(206)，其尺寸設置成可很好地配合于凸棱(202)之間的錐形凹槽(204)中。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的IVT機器，其特征在于，所述連接銷(36)的頭部(222)可滑動地接合在所述銷(36)的端部上，所述鏈(212)包括位于相鄰銷(36)對上的外鏈節(jié)裝置(214)，其適于在鏈(212)的直線部分中從其頭部(222)中露出銷(36)的錐形端部(208)，當鏈(212)變成彎曲時，其可使頭部(222)逐漸地朝向銷(36)的錐形端部(208)運動，以便促進其在鏈狹口(30)處進入和離開圓盤驅(qū)動裝置凹槽(204)。
28.根據(jù)權(quán)利要求10至27中任一項所述的IVT機器，其特征在于，所述比率變化圓盤(198)在其與其錐面(200)相反的表面上均包括圍繞著輸出軸(138)的向外突出的凸起部(160)，以及固定在外螺紋式圓柱形比率變化齒輪載體(162)上的比率變化齒輪(158)，其可與凸起部(160)接合并在其上自由旋轉(zhuǎn)，并且與所述機器框架件(120)上的內(nèi)螺紋主體(164)螺紋接合，使得所述比率變化齒輪(158)的相伴旋轉(zhuǎn)將使圓盤(128，198)與齒輪(158)的旋轉(zhuǎn)方向相關地彼此朝向和離開地運動。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的IVT機器，其特征在于，所述機器包括兩個分度齒輪(166)，其固定在軸頸式連接以便在機器框架件(120)內(nèi)旋轉(zhuǎn)的公共軸(168)上，并且各自與比率變化齒輪(158)相嚙合，還包括觸發(fā)裝置(172)，其用于猛然轉(zhuǎn)動分度齒輪軸(168)，以根據(jù)來自機器控制器的指令而促使分度齒輪(166)和比率變化齒輪(158)在所需方向上產(chǎn)生一種或多種設定的部分分度旋轉(zhuǎn)，這同時使支架件(126)根據(jù)要求而朝向或離開比率變化圓盤(128，198)之間的初始鏈(34，184，212)環(huán)路進行分度運動，以便為鏈(34，184，212)的環(huán)路提供預定長度的鏈或從中除去預定長度的鏈。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的IVT機器，其特征在于，所述觸發(fā)裝置(172)包括機械觸發(fā)儲能裝置(174)，其在被所述觸發(fā)裝置(172)觸發(fā)時可猛然轉(zhuǎn)動所述分度齒輪(166)的軸(168)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的IVT機器，其特征在于，所述儲能裝置為扭桿(174)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的IVT機器，其特征在于，所述分度齒輪(166)的軸(168)為管件，所述扭桿(174)的一端設置和固定在分度齒輪管(168)中，并且其第二端連接在合適的齒輪電動機(176)上，用于在控制器已經(jīng)選擇的分度齒輪(166)的任一旋轉(zhuǎn)方向上施加合適的扭矩至所述桿上。
33.根據(jù)權(quán)利要求4所述的IVT機器，其特征在于，所述比率變化圓盤(226)均包括一系列間隔開的凸棱(228)，其從圓盤(226)的表面(231)上向外突出，并從圓盤的周邊朝向輸出軸(138)而延伸，以便在它們之間限定驅(qū)動裝置(32)的凹槽(230)，所述凹槽的底部處于圓盤的錐面(231)上。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的IVT機器，其特征在于，所述帶是無伸縮性的柔性材料的環(huán)形帶(228)，其在相對側(cè)上包括具有與所述圓盤(226)的驅(qū)動裝置(32)的凹槽(230)形成互補形狀的橫向突出的構(gòu)形(231)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的IVT機器，其特征在于，所述機器驅(qū)動輪(14)為帶有凸緣的滑輪，它在其凸緣的內(nèi)表面上包括與圓盤(226)上的凸棱(229)和凹槽(230)構(gòu)形相對應的向內(nèi)突出的凸棱狀構(gòu)形，機器中的其余的帶(34)的導輪(26)是滾輪。
36.根據(jù)權(quán)利要求3所述的IVT機器，其特征在于，所述比率變化裝置(20)為組合圓盤(232)裝置，其包括重疊且?guī)矫鎮(zhèn)鹊牡谝粓A盤(234)和第二圓盤(236)；處于第一圓盤(234)中并位于源自輸出軸(22)的徑向線上的至少三個直線槽(238)；處于第二圓盤(236)中的相同數(shù)量的曲槽(240)；帶支承銷(224)，其位于這兩個圓盤的槽(238，240)中并從中穿過，并且從第一圓盤(234)中垂直地伸出，帶(34)的環(huán)路支撐于所述組合圓盤(232)上且處于這些銷之上；以及可由機器控制機構(gòu)來操作的機構(gòu)，其可使第二圓盤(236)相對于第一圓盤(234)部分地旋轉(zhuǎn)，從而使第二圓盤(236)中的曲槽(240)使帶支承銷(244)在第一圓盤(234)的槽(238)中徑向向內(nèi)地或向外地運動，以改變銷(244)上的帶(34)的環(huán)路尺寸，從而改變輸入軸(12)與輸出軸(22)的旋轉(zhuǎn)比。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的IVT機器，其特征在于，所述帶是鏈(34)，其在其連接銷之間具有均勻的尺寸。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的IVT機器，其特征在于，所述驅(qū)動裝置(32)包括具有一定弧長的部分鏈(34)的鏈輪，所述弧長大于所述比率變化裝置上的鏈環(huán)路在鏈狹口(30)處的間隙寬度。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的IVT機器，其特征在于，所述驅(qū)動裝置(32)的鏈輪齒(82，84，86)相互間分開且可相互間運動，它們的中心在所述比率變化裝置(232)上的鏈(34)環(huán)路中的所有位置中通過連接在所述輸出軸(22)上的導向機構(gòu)(78)而保持以所述輸出軸(22)軸線為中心。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的IVT機器，其特征在于，所述鏈輪齒(82，84，86)均被攜帶于臂(82′，84′，86′)的第一端上，其中所述部分鏈輪的中心齒(82)兩側(cè)上的齒(84，86)在其臂(84′，86′)上傾斜地偏離開所述中心齒(82)，所述輸出軸(22)橫向裂開，其裂開端均同軸地連接在齒導盤殼體(78)上，其中所述齒臂(82′，84′，86′)的第二端上的銷(90)可橫向于輸出軸(22)的軸線而在所述導盤殼體(78)中的凹槽(92，94，96)內(nèi)運動，用于引導齒(82，84，86)朝向和離開所述輸出軸(22)軸線以及同時相互間朝向和離開的運動，以便改變所述鏈輪(32)處的所述狹口(30)至所述鏈環(huán)路的弧形，其中所述機器控制機構(gòu)同時使所述狹口(30)處的鏈導向機構(gòu)(26)朝向和離開所述機器輸出軸(22)軸線運動，同時在所述機器的比率變化期間，將預定長度的鏈遞增式補給至所述比率變化裝置組合圓盤(232)上，或者從中除去預定長度的鏈(34)，此時所述驅(qū)動裝置(32)遠離所述鏈狹口(30)。
全文摘要
一種IVT機器(10)，包括輸入軸(12)，輸入軸上的驅(qū)動輪(14)，輸出軸(22)，安裝在輸出軸上的比率變化裝置(20)，經(jīng)過驅(qū)動輪并且在比率變化裝置呈開環(huán)形式的環(huán)形帶(34)，用于放大和縮小圍繞輸出軸軸線的帶環(huán)路尺寸的控制機構(gòu)，提供了帶可通過它進入和離開帶在比率變化裝置上的環(huán)路的狹口(30)的帶導向機構(gòu)(26)，以及位于比率變化裝置上的驅(qū)動裝置，其用于將驅(qū)動力傳遞至輸出軸，并與帶在裝置上的其一部分環(huán)路相接合，并且在比率變化裝置的旋轉(zhuǎn)期間當帶過渡通過狹口時可與狹口兩側(cè)上的帶相接合。
文檔編號F16H55/54GK1802526SQ200480006745
公開日2006年7月12日 申請日期2004年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月13日
發(fā)明者約翰尼斯·雅各布斯·諾德 申請人:瓦里博克斯股份有限公司