气动辅助的无级变速器的制造方法
气动辅助的无级变速器的制造方法
【专利说明】气动辅助的无级变速器
[0001]交叉引用
[0002]本申请要求于2012年9月28日提交的美国临时申请N0.61/707, 241的优先权，其全部内容在此引用作为参考。
发明领域
[0003]本发明一般地涉及无级变速器。
【背景技术】
[0004]环形带式无级变速器(CVT)被用于许多类型的车辆，如雪地摩托车、全地形车(ATVs)，小轮摩托车等，以在所述发动机和车辆的车轮之间获得极大的传动比。通常，借助于抵抗弹簧的力的离心配重(通常在驱动侧)以机械方式控制所述CVT，以提供期望的传动比。包括传动比作为所述发动机转速、车辆速度、扭矩等的函数而变化的CVT的特性可以通过适当选择驱动侧上的飞配重(flyweights)和弹簧以及在被驱动侧上的凸轮机构而定制。
[0005]被以机械方式控制的无级变速器具有有限的控制选项，因为无法基于工况动态地改变不同组件的配置。由于从带状构造产生的摩擦损耗的缘故，被以机械方式控制的无级变速器可能具有较差的电源效率。而且，当以恒定的高速行驶时，以高转速(RPM)运转的所述发动机和所述发动机内的其他相关的元件造成不期望的噪声和振动，以及高燃料消耗。
[0006]在一些无级变速器中，特别是在固定应用中，所述的机械控制方式已经被用于改变无级变速器传动比的气动或液压系统替代。在于1965年8月17日授权的美国专利N0.3，200, 666中，Schrodt等描述了一种无级变速器，其中活塞作用于主动滑车来改变所述无级变速器传动比。在于2004年11月2日授权的美国专利N0.6，811，504中，Korenjak等描述了一种在被驱动侧上带有气动系统以便于促进制动的无级变速器。
[0007]这种完全受控的无级变速器，其中一个或两个滑车(pulley)受到控制，无论是以液压方式，以气动方式或以电气方式，都需要连接额外的组件(诸如泵和蓄能器)到无级变速器，增加了其重量和成本。而且，在这样的系统中，任何对无级变速器控制的损失都可能会导致车辆变得无法操作。
[0008]因此，需要一种坚固的、可靠的、高效的并且通用的无级变速器，而且其允许基于车辆的工况调整其配置。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是改进至少一些现有技术中存在的不便之处。
[0010]在一个方面中，一种用于无级变速器的滑车，包括轴(shaft)。第一滑轮，被置于所述轴上，具有带啮合面。第二滑轮，被置于所述轴上，具有面向所述第一滑车的带啮合面的带啮合面。弹簧，使所述第一滑轮和所述第二滑轮彼此偏离。支架，被装在所述轴上。所述第二滑轮被轴向地置于所述支架和所述第一滑轮之间。所述第二滑轮可轴向移动。所述支架被轴向固定。所述第一滑轮、所述第二滑轮和所述支架适于与所述轴旋转。多个离心配重被连接于所述支架和所述第二滑轮之一。所述的多个离心配重的每一个的至少一部分响应于所述轴的旋转，相对于所述轴在径向向外的方向上移动。所述部分的径向位置取决于所述轴的转速，所述支架和所述第二滑轮之间的轴向距离至少部分地取决于所述部分的径向位置。所述滑轮还包括至少一个汽缸，适于在其中接收流体，以及至少一个活塞。所述至少一个活塞可在所述至少一个汽缸中响应于在其中接收流体的所述至少一个汽缸移动，并由此选择性地向所述第一和所述第二滑轮之一朝着所述第一和所述第二滑轮的另一个施加力。
[0011]在另外的方面中，至少一个活塞选择性地向所述第二滑轮施加力。
[0012]在另一个方面，所述流体是压缩空气且所述至少一个活塞被气动致动。
[0013]在又一个方面中，所述弹簧被连接到所述第二滑轮。
[0014]在附加的方面中，所述活塞选择性地向所述第二滑轮施加力，并且所述第一滑轮被轴向固定。
[0015]在另一个方面，所述至少一个汽缸至少部分地由所述支架形成。
[0016]在另外的方面，盖板密封所述至少一个汽缸。
[0017]在另一个方面，所述至少一个活塞包括至少一个与其连接的杆。所述至少一个杆被置于所述至少一个汽缸的内部。所述至少一个活塞之一经由所述至少一个杆选择性地向所述第二滑轮施加力。
[0018]在另外的方面中，所述至少一个活塞包括至少一个与其连接的杆。所述至少一个杆被置于与所述至少一个活塞之一相对应的汽缸之内。所述至少一个活塞经由所述至少一个杆选择性地向所述第一和所述第二滑轮施加力。
[0019]在另一个方面，流体管道被连接到所述至少一个汽缸。
[0020]在又一个方面中，连接器连接流体导管与汽缸。
[0021 ] 在另外的方面中，连接器可绕所述轴旋转。
[0022]在另一个方面，所述流体导管被旋转地固定。
[0023]在又一个方面中，所述流体管道被旋转地固定。
[0024]在另外的方面中，所述的多个离心配重中的每一个均连接所述第二滑轮。
[0025]所述多个离心配重的每一个是辊子配重或杆(lever)。所述辊子配重在径向向外的方向是可移动的。所述杆具有第一端和第二端。所述第一端被附连于所述支架和所述第二滑轮之一。所述第二端可远离所述支架和所述第二滑轮之一。所述第二端可相对于所述轴在径向向外的方向枢转。
[0026]在另一个方面，本发明提供了一种无级变速器，包括根据任一上述方面的所述驱动滑车。所述无级变速器进一步包括具有从动滑车轴的从动滑车。第一从动滑车滑轮和第二从动滑车滑轮，安装在所述从动滑车轴上以与其一起旋转。所述第一从动滑车滑轮的带啮合面正对所述第二从动滑车滑轮的带啮合面。环形带旋转地连接所述驱动滑车和所述从动滑车。所述环形带被保持在所述驱动滑车的所述第一和第二滑轮的带啮合面与所述第一和第二从动滑车滑轮的带啮合面之间。
[0027]在又一方面，本发明提供了一种车辆，具有车架、由所述车架支撑的发动机，以及可操作地连接到所述发动机并连接到所述车架的地面啮合部件。所述车辆还包括根据第二方面的无级变速器。所述驱动滑车的所述轴被可操作地连接到所述发动机的曲轴上，所述从动滑车轴被连接到所述地面啮合部件。
[0028]在另外的方面，流体源与所述至少一个活塞流体连通。
[0029]在另外的方面中，控制系统控制所述至少一个活塞的致动。
[0030]在另一个方面中，所述控制系统调整由所述活塞所施加的力。
[0031]在另一个方面中，所述控制系统基于下列之一调整所述力:手动输入，车辆行驶速度，所述发动机的运转速度，以及驱动所述地面啮合部件所需的扭矩。
[0032]为了本申请，当提及车辆和与所述车辆有关的组件时，与空间定向有关的术语，如“向前”，“向后”，“左”，“右”，“上方”和“下方”，是如会由所述车辆的司机理解的那样，车辆在正前方向(即不向左或右转向)，并且在直立位置(即不倾斜)。
[0033]本申请的每一个实施例均具有至少一个上述目的和/或方面，但不必要具有其全部。应当理解的是，从尝试达到上述目的而得到的本发明的一些方面可以不满足本目的和/或可以满足未在此具体详述的其他目的。
[0034]本发明的实施例的附加的和/或可替换的特征、方面，以及优势将从下面的描述、附图和所附权利要求书变得显而易见。
[0035]附图的简要说明
[0036]为了更好地理解本发明及其其他方面和进一步的特征，对下面的将被结合附图使用的描述做了参考标记，其中:
[0037]图1是雪地摩托车的右侧视图；
[0038]图2是从图1的雪地摩托车的动力传动系的前、左侧截取的透视图；
[0039]图3A是图2的所述动力传动系的无级变速器(CVT)的驱动滑车的剖视图，所述驱动滑车在非活动配置中；
[0040]图3B是在活动配置中的图3A的所述驱动滑车的剖视图；
[0041]图4是从图3A的所述驱动滑车的支架前、右侧截取的透视图；
[0042]图5是从图3A的所述驱动滑车的活塞的前、右侧截取的透视图；
[0043]图6是从图3A的所述驱动滑车的盖板的后、左侧截取的透视图；
[0044]图7是图2的动力传动系的CVT的所述驱动滑车的另一个实施例的剖视图；
[0045]图8是图2的动力传动系的CVT的控制系统的示意性图解；
[0046]图9是从活塞的另一个实施例的前、右侧截取的透视图；以及
[0047]图10是具有图9的所述活塞的图2的动力传动系的CVT的驱动滑车的另一个实施例的剖面图。
[0048]详细说明
[0049]本发明的实施例将参考雪地摩托车描述。然而，可以构想的是，本发明可以被用于其他类型的车辆，诸如，但不限于，摩托车、三轮车，以及全地形车(ATVs)。除了车辆，本发明的各方面还可被应用到使用无极变速器的摩托化设备。
[0050]现在转到图1，雪地摩托车10包括被限定为保持向前行驶方向的前端12和后端14。所述雪地摩托车10具有包括通道18的车架16、发动机架部分20和前悬架总成部分22。一般地由金属薄片弯曲成倒U形状形成的所述通道18沿所述雪地摩托车10的纵向轴线61向后延伸，并且在前面连接到所述发动机架部分20。在图1中示意性地 示出的发动机24由所述车架16的所述发动机架部分20承载。
[0051]跨骑式座椅58被定位在所述车架16的顶上，以容纳驾驶员。所述座椅58的后部可用于容纳乘客，所述座椅可以包括存储舱。两个脚踏板60被定位在所述座椅58下方的所述雪地摩托车10的相对侧，以容纳驾驶员的双脚。
[0052]两个滑雪板26被定位在所述雪地摩托车10的所述前端12，并且通过前悬架总成28附连于所述车架16。所述前悬架总成28包括滑雪腿30、支撑臂32和用于可操作地使各滑雪板26连接到转向柱34的球形接头(未示出)。被定位在所述座椅58前方的诸如车把的转向装置被附连于所述转向柱34的上端，以允许驾驶员旋转所述滑雪腿30，并因此旋转所述滑雪板26，以便驾驶所述雪地摩托车10。
[0053]环形驱动履带65被定位在所述雪地摩托车10的所述后端14。所述驱动履带65一般被置于所述通道18的下方，并通过用虚线示意性地说明的所述CVT40可操作地连接到所述发动机24，且将在下面更详细地描述。所述的环形驱动履带65被驱动以绕着后悬架总成42运转，用于推进所述雪地摩托车10。所述后悬架总成42包括与所述环形驱动履带65滑动接触的一对滑轨44。所述后悬架组件42还包括一个或多个减震器46和悬架臂48和50，使所述滑轨44附连于所述车架16。一个或多个惰轮52也设置在后悬架总成42中。
[0054]在所述雪地摩托车10的所述前端12，整流罩54包围所述发动机24和所述无级变速器40，从而提供保护所述发动机24与所述CVT 40的外壳。所述整流罩54包括罩和在需要时可被打开以允许进入所述发动机24和所述CVT40的一个或多个侧板，例如，用于检查或维护所述发动机24和/或所述CVT 40。被连接到所述雪地摩托车10的所述前端12附近的整流罩54的风挡56充当挡风板，以在所述雪地摩托车10移动时减少空气作用在驾驶员上的力。
[0055]所述发动机24是内燃机。所述发动机24的内部结构可以是任何已知类型的，并且可以以二冲程或四冲程原理工作。所述发动机24驱动的所述曲轴57(图3A)，所述曲轴绕水平放置的轴85旋转(图3A)，所述轴一般地横向于所述雪地摩托车10的纵向轴线61延伸。所述曲轴57驱动所述CVT 40，如在下面更详细描述的那样，用于将扭矩传递到驱动履带65，以推进所述雪地摩托车10。
[0056]图2示意性地示出了所述雪地摩托车的动力传动系75。所述动力传动系75包括所述发动机24、所述CVT 40和固定比率减速机78。所述CVT40包括被直接连接以与所述发动机24的所述曲轴57旋转的驱动滑车80以及与被轴承支撑在所述车架16上的被横向安装的中间轴92的一端连接的从动滑车88。如图所示，横向安装的中间轴92穿过所述发动机24的宽度。所述横向安装的中间轴92的另一端连接所述减速机78的输入部件且所述减速机器78的输出部件被连接到承载链轮(未示出)的驱动轮轴90，所述链轮与所述驱动履带65形成驱动连接。通常，所述减速机78的输入部件由与所述横向中间轴连接并被连接以驱动输出部件的小链轮组成，所述输出部件由通过传动链与所述驱动轮轴90连接的更大的链轮组成，全部部件都被装入所述减速机78的壳体。
[0057]在这个特别的例子中，所述驱动滑车80以与所述发动机24的曲轴57相同的速度旋转，而所述横向中间轴92的转速是根据所述CVT40的瞬时比率确定的。因为减速机78的动作，所述驱动轮轴90以比所述横向中间轴92低的速度旋转。可以构想的是，除了所述曲轴57，所述驱动滑车80可被连接到发动机轴，诸如输出轴、自平衡轴，或由所述发动机24驱动和从所述发动机24延伸的动力输出轴。类似地，可以构想的是，除了横向中间轴92，所述从动滑车88可连接到轴，诸如直接连接到驱动轮轴90或任何其他的与所述车辆的地面啮合元件可操作地连接的轴。
[0058]所述CVT40的所述驱动滑车80包括一对相对的截头圆锥滑轮82和84，所述环形皮带部件86被保持在它们之间。所述驱动滑车80将在下面被更详细地描述。所述从动滑车88包括一对截头圆锥形滑轮87和89，所述环形皮带部件86被保持在它们之间。
[0059]所述CVT40的传动比被定义为所述从动滑车88的有效直径与所述驱动滑车80的有效直径的比率。所述滑车80，88的有效直径是由各滑车80，88的所述两个滑轮82和84，87和89之间保持的所述带86的径向位置确定的。两个滑车82和84，87和89之间保持的所述带的所述径向位置随着所述滑车82和84，87和89之间的间隔而改变。由于所述带86的长度保持恒定，因此所述驱动和从动滑车80，88的有效直径之间存在反比关系。当所述带86在驱动滑车80上径向向外移动时(即，当所述驱动滑车滑轮82和84朝向彼此移动时)，从而增加了所述驱动滑车80的有效直径时，所述带86不得不在所述从动滑车88上径向向内移动(即，所述从动滑车滑轮，87和89，被彼此远离地移动)，从而减小所述从动滑车88的有效直径，并改变所述CVT的传动比。
[0060]所述发动机24经由所述曲轴57把扭矩传递到所述驱动滑车80，以使所述驱动滑车80旋转。所述驱动滑车滑轮82和84之间的间隔，以及所述驱动滑车80的有效直径是由将在下面被更详细地描述的调整机构来控制。所述带86由如上所述的所述驱动滑车80的滑轮82，84啮合。反过来，所述带86啮合所述从动滑车88，使所述滑车87和89旋转，改变了其间隔，以及如上所述的所述从动滑车88有效直径。扭矩被因此从所述发动机24传递到所述驱动滑车80、所述带86、所述从动滑车88，最后到达所述驱动轮轴90。
[0061]当所述CVT传动比大(低速档)时，对于所述从动滑车88的每次旋转，所述驱动滑车80都旋转多次。这种配置在某些情况下是期望的，例如，在所述雪地摩托车10加速期间，其中有必要把较大的扭矩传递给所述驱动滑车88，并由此到达所述驱动轮轴90。
[0062]当所述CVT的传动比小(高速档)时，所述驱动滑车80的每次旋转都导致所述从动滑车88的多次旋转。这在某些情况下是有用的，例如，当所述雪地摩托车10被以恒定的高速驱动时。
[0063]现在转到图3A至7，9和10，将详细描述所述驱动滑车80。
[0064]如上所述，所述驱动滑车80包括一对滑轮82和84，这两者都与所述曲轴57绕所述驱动滑车80的旋转轴85旋转。如在相对于所述驱动滑车80使用的术语“轴向方向”，指的是平行于所述转轴85的方向。
[0065]所述内和外滑轮82，84均具有带啮合面83。所述带86被保持在所述驱动滑轮82，84的所述带啮合面83之间。被置于所述外滑轮84和所述发动机24之间的所述内滑轮82被固定在轴向上，并因此被称为固定滑轮82。所述外滑轮84可以在所述轴向上朝向或远离所述固定滑轮82移动，以改变所述CVT40的传动比，并因此被称为可动滑轮84。可以构想的是，这两个滑轮82，84在轴向上是可移动的。
[0066]所述驱动滑车80的滑轮82，84被安装在驱动轴100上，该驱动轴被旋转地连接到所述曲轴57。所述驱动轴100的部分101在所述曲轴57的末端上锥形配合。螺栓102从与所述部分101相对的末端被插入到所述驱动轴100并被拧入到所述曲轴57的末端，以使所述驱动轴100保持在所述曲轴57上。可以构想的是，所述驱动轴100能够被以其他已知的方式可旋转地连接到所述曲轴57。例如，所述驱动轴100可以经由齿条与所述曲轴57啮入口 ο
[0067]所述固定滑轮82被压配合在所述驱动轴100的内端上，以被轴向地固定并与其旋转。
[0068]所述可动滑轮84被安装在所述固定滑轮82的轴向向外的所述驱动轴100上。所述可动滑轮84被安装在轴承座套104上的所述驱动轴100上，以在轴向上可滑动。
[0069]与所述驱动轴100同轴的环形弹簧腔110被限定在所述可动滑轮84和所述驱动轴100之间。螺旋压缩弹簧116被置于所述弹簧腔110内，与所述驱动轴100同轴。从所述驱动轴100的外表面径向向外地延伸到所述弹簧腔110的凸缘112形成弹性止挡。所述弹簧116被保持在所述轴向固定的弹簧止挡112和由所述可动滑轮84的一部分形成的轴向可动外壁114之间的所述弹性腔110中。所述弹簧116的这种布局使所述可动滑轮84偏离所述固定滑轮82。
[0070]可以构想的是，所述弹簧116可以被保持在所述固定滑轮82的一部分和所述可动滑轮84的一部分之间，或和所述可滑动地可动滑轮84固定连接的元件之间。还可以构想的是，除了所述凸缘112，所述弹簧116可被保持在所述可动滑轮84的一部分和所述驱动滑车80的轴向固定部分之间，只要所述轴向固定部分被轴向向内地置于可动滑轮84的所述部分。
[0071]许多个离心配重120被安装在所述可动滑轮84的所述外表面上。在所述的实施例中，所述离心配重是具有被附连于所述可动滑轮84的外表面的一端121，以及远离所述可动滑轮84自由枢转的另一端122的飞配重或杆120的形式。当所述可动滑轮84静止时，所述离心杆120的自由端122倚靠在其外表面。随着所述可动滑轮84的转速的增加，所述自由端122远离所述可动滑轮84并关于所述驱动轴100径向向外地枢转。
[0072]支架90和盖板92 被安装在所述驱动轴100上，在所述可动滑轮84轴向向外，以便随着所述驱动轴100旋转。所述盖板92经由使所述驱动轴100保持到所述曲轴57的所述螺栓102被固定在所述驱动轴100。所述支架90通过被插入到其外边缘附近的孔126中的销钉被固定在所述盖板。所述支架90和所述盖板92因此随着所述驱动轴100旋转。
[0073]所述支架90具有在所述驱动轴100周围同轴延伸并与之间隔的圆柱形轮毂124。所述支架90具有六对朝着所述可动滑轮84向内延伸的凸缘128。所述的六对凸缘128沿外周径向分布。每对凸缘128具有被可旋转地安装其端部之间的辊子130。每个辊子130均与所述可动滑轮84的相应的一个离心杆120接触。所述凸缘对128还啮合所述可动滑轮84的互补凸缘129，以使所述可动滑轮84随着所述支架90，并由此随着所述驱动轴100绕所述轴线85旋转。每个所述可动滑轮84的互补凸缘129均被容纳在所述支架90的相邻的凸缘对之间的空间。
[0074]所述支架90由铝制成。可以构想的是，所述支架90可以由其他合适的材料制成。如在图4中可见的那样，所述支架90具有所述轮毂124径向向外形成的且在所述凸缘对128之间的多个孔140。所述孔140起到减轻重量的作用。可以构想的是，所述孔140可以被省略。
[0075]所述盖板92由铝制成。可以构想的是，所述盖板92可以由其他合适的材料制成。如在图6中可见的那样，多个腔138形成于面对远离所述可动滑轮84的盖板92的表面中。为了减轻重量的目的形成了所述腔138。可以构想的是，所述腔138可被省略。
[0076]在低发动机运转速度(RPM)下，所述驱动滑车80的固定滑轮82和可动滑轮84被定位为如图3A所示的那样。在高RPM下，所述滑轮82，84被定位为如图3B所示的那样。有助于产生这种配置改变的所述离心配重120形成用于调整所述CVT的传动比的所述调整机构的一部分。
[0077]参考图3A，当所述驱动轴100以及所述可动滑轮84和支架90静止时，所述可动滑轮84在所述驱动轴100上的最外侧位置并相对于所述固定滑轮82间隔最大。在本配置中，所述支架90的所述辊子130与被附连于所述可动滑轮184的末端121附近的所述杆120接触。
[0078]随着所述可动滑轮84的转速加快，所述杆120的自由端122向外延伸抵靠所述辊子130，并朝着所述固定滑轮82推动所述可动滑轮84远离所述支架90。所述杆120与所述辊子130的接触点从被附连于所述可动滑轮84的所述末端121朝着所述杆120的所述自由端122移动。
[0079]参考图3B，当所述可动滑轮84在所述驱动轴100上的最内侧位置且在最靠近所述固定滑轮82的位置时，所述杆120的所述自由端122与所述支架90的所述辊子130接触。所述驱动滑车80的这种配置是在所述驱动轴100的高转速下实现的。
[0080]可以构想的是，所述离心配重120可被附连于所述支架90，以便与所述可动滑轮90相接触，并随着所述支架90的不断增加的转速推动所述可动滑轮84远离所述支架90。还可以构想的是，所述离心配重可以是随着所述驱动滑车80的不断增加的转速径向向外滚动的辊子配重的形式。在这样的实施例中，与所述辊子配重相接触的面是倾斜的，以使得所述辊子配重能够推动所述可动滑轮远离所述支架90。
[0081]当所述可动滑轮84被推向所述固定滑轮82时，所述的被压缩的弹簧116向所述可动滑轮84施力以使其偏离所述固定滑轮82，S卩，由于所述离心配重120的缘故而在与被施加于所述可动滑轮84上的力相反的方向。这些反方向力的平衡部分地确定了所述可动滑轮84的轴向位置。因此，所述离心配重120形成用于所述CVT传动比的所述调整机构的机械部分。
[0082]活塞94被可滑动地安装在所述驱动轴100上，在所述盖板92的轴向向内，而且在所述支架90的圆柱形轮毂之内。通过在所述活塞94的内圆柱面中形成的凹槽内容纳的密封件131，所述活塞94被相对于所述驱动轴100的外表面密封。通过在所述活塞94的外圆柱面中形成的凹槽内容纳的密封件133，所述活塞94被相对于所述圆柱形轮毂124的内表面密封。所述圆柱形轮毂124因此形成汽缸的活塞94。所述圆柱形轮毂124因此形成了用于所述活塞的汽缸。通过在所述活塞94和所述盖板92之间的空间填充如下面将要描述的压缩空气的方式，所述活塞94被从所述盖板92移走。
[0083]在本实施例中，当所述静止的可动滑轮84(即在其最外侧轴向位置的可动滑轮84)未被致动时，其邻接所述活塞94，如图3A的结构所示。可以构想的是，所述静止的可动滑轮84能够在其未被致动的位置与所述活塞94间隔。还可以构想的是，所述活塞94可附连于所述可动滑轮84，以便滑动并与所述可动滑轮84旋转。可以构想的是，所述活塞94可被置于不形成所述支架90的一部分的汽缸中。还可以构想的是，所述活塞94可以具有与在此所示的不同的形状。可以构想的是，可以提供与汽缸数量相应的多个活塞，以在所述可动滑轮84上施加力。
[0084]所述活塞94由塑料制成，以在最大程度上减少其重量。如在图5中可见的那样，脊部142沿着面对所述可动滑轮84的所述活塞94的表面轴向地延伸。所述脊部142提高了所述活塞94的刚性。可以构想的是，所述脊部142可以被省略。可以构想的是，所述活塞94可以由任何合适的材料制成。例如，所述活塞94可以由金属制成，正如下面将要参考图9和10讨论的那样。
[0085]被安装在所述盖板92上的连接器使空气导管98经由在所述盖板92中形成的空气通道93连接到所述汽缸124。所述连接器96与所述盖板92旋转，同时所述空气导管98静止。轴承137被插入所述静止的空气导管98和所述连接器96之间。所述连接器96经由唇形密封132被相对于所述静止的空气导管98可旋转地密封。当压缩空气通过所述空气导管98被送入所述汽缸124时，所述活塞94远离所述盖板92滑动，所述盖板92朝着所述固定滑轮82推动所述可动滑轮84并增加所述驱动滑车80的有效直径。因此，由于所述离心配重机构的缘故，被所述活塞94施加于所述可动滑轮84上的力与被施加于所述可动滑轮84上的力方向相同。
[0086]如上面解释的那样，一般地，越高的发动机RPM导致所述驱动滑车80的旋转越快，增加了由于所述离心配重120的缘故而被施加于所述可动滑轮84上的力，造成了所述驱动滑车80的更大的有效直径(即对于所述从动滑车88的较小的有效直径)和所述CVT40的更低的传动比。因此，所述CVT的传动比由所述发动机24的运转速度决定。
[0087]所述气动致动的活塞94改变所述驱动滑车80的响应曲线。当所述气动致动的活塞94辅助所述离心配重机构时，所述驱动滑车80对于给定的发动机RPM比所述气动活塞94不被致动时实现了更大的有效直径。与由机械装置(即离心配重120)单独控制的CVT40可能达到的相比，所述气动致动的活塞94使所述雪地摩托车10有效地换挡到具有更小的发动机RPM的更高齿轮。当所述压力被释放，以使所述活塞94不再被致动时，所述弹簧116使所述可动滑轮84返回到其初始位置，以使所述CVT 40返回到其纯机械特性，所述驱动滑车80的有效直径及因此的所述CVT传动比仅由所述离心配重120单独确定。
[0088]因此，在所述气动活塞94被致动和未被致动的情况下，所述CVT40被完全运转。所述气动活塞94允许单独控制所述CVT传动比而不依赖于所述发动机RPM。例如，所述CVT传动比可以基于诸如由所述驱动轮轴90所需的扭矩、燃料消耗、驾驶员舒适度等等因素的考虑进行调整。所述气动压力致动的所述活塞94还可被调整以实现期望的响应曲线。例如，所述CVT 40可以被设置为最大化燃油经济性，或性能，或优化这两者。所述气动致动的活塞94还可被用于模拟多齿轮传动装置的响应。
[0089]被放置在所述雪地摩托车10别处的电压缩机220(图8)被用于提供致动所述活塞94的压缩空气。所述压缩机220包括空气一水分离器，以帮助防止所述CVT 40内的潮湿或使所述CVT 40内的湿度最小化。可以构想的是，可以使用机械压缩机作为代替。可以构想的是，所述压缩机220可以是任何能够达到所述活塞94的致动所需的空气压力的合适的压缩机。还可以构想的是，所述压缩机220可以由发动机24以外的发动机提供动力，如马达或者电池是适合的。
[0090]对于图3A和3B中所示的实施例的所述CVT40，相比于其中所述传动比仅被气动地控制的CVT，施加到所述活塞94的空气压力以及作为结果产生的完全地使所述可动和固定滑轮82，84朝着彼此聚集的活塞力要小得多。产生这种活塞力所需的所述泵或压缩机220的尺寸比完全气动控制的CVT所需的小得多，结果是节省了所述雪地摩托车10的能量和空间。
[0091]为了在所有工况下，为所述活塞94致动确保短的响应时间，以及为了限制压力波动，起到压缩空气的储存器的作用的蓄能器222 (图8)被安装在所述泵220和所述汽缸124之间。
[0092]还可以构想的是，压缩空气筒可被用于代替所述压缩机220和蓄能器222，以提供用于致动所述活塞94的压缩空气。
[0093]所施加的气动压力、所施加的力，以及所述蓄能器的体积的特定值是基于所述滑车80的特定 配置的，包括其各组件的尺寸、形状和重量。一般地，采用为了致动所述活塞和施力于所述可动滑轮84的更高的气动压力提供了对所述CVT40的特征的更大量的控制。另一方面，更高的气动压力也增加了所使用的压缩机的尺寸、成本和能量消耗。可以构想的是，所述活塞和/或汽缸124的尺寸、形状可以不同于图3A至6所示的那样。更小的活塞94和/或汽缸124，即在垂直于所述转轴85的方向上具有更小的横截面区域，将需要被更高的气动压力致动，以为所述可动滑轮84施加给定的力。
[0094]参考图9和10，将对具有所述活塞94”的另一个实施例的驱动滑车80”的另一个实施例进行说明。所述驱动滑车80”与图3A至6的所述驱动滑车80类似，并且所述活塞94”类似于图3A至6的活塞94。所述驱动滑车80和80”的相应特征已被标以相同的参考数字，而且除了对它们的差异之外，将不再详细讨论。
[0095]所述驱动滑车80”的所述活塞94”由铝而不是塑料制成，以在低重量和低热膨胀性能之间获得平衡。为所述活塞94提供刚性的所述脊部已经从所述活塞94”中省略。图9的铝活塞94”经历了比图5的塑料活塞94更小量的热膨胀。还可以构想，具有与所述铝活塞94”相当或比所述铝活塞94”更低的热膨胀性能的塑料材料形成的活塞94。
[0096]如在图10中最佳地可见的那样，所述活塞94”的外圆柱表面具有形成在其中的两个凹槽。所述密封件133从所述活塞94”的外圆柱表面向外径向地延伸，以接触所述轮毂124的内圆柱表面。所述密封件133从而相对于所述轮毂124密封所述活塞94”。塑料环135被容纳在另一个凹槽中。所述塑料环135在圆周方向是不连续的，具有周向间隙(未示出)，以允许所述塑料环135的热膨胀。所述塑料环135从所述活塞94”的外圆柱表面径向向外延伸，以与所述轮毂124的内圆柱表面接触。相比于可压缩密封件133，所述塑料环135是相对刚性的。所述塑料环135防止所述活塞94”和所述支架轮毂124之间的直接接触。当所述活塞94”相对于所述轮毂124移动时，所述塑料环135从而起到减少摩擦的作用，所述活塞94”和所述轮毂124都是由铝制成。可以构想的是，所述塑料环135可被省略。可以构想的是，所述活塞94”的外圆柱表面可与所述轮毂124的内圆柱表面接触。
[0097]参考图7，将对具有所述活塞94’的所述驱动滑车80’的另一个实施例进行描述。所述驱动滑车80’与所述驱动滑车80相似的特征将被给予相同的参考标记，并且不会再次描述。
[0098]支架90’和盖板92’被安装在所述可动滑轮84的轴向向外的所述驱动轴100上。使所述驱动轴100保持在所述曲轴57的螺栓102也使所述盖板92’保持在所述驱动轴100。所述盖板92’的直径小于图3A的所述驱动滑车80的盖板92。所述盖板92’的环形凸缘93沿所述驱动轴100的外表面轴向向内延伸。所述支架90’被安装在这个环形凸缘93上并且通过螺栓134被附连于所述盖板92’。
[0099]杯形汽缸144被安装到所述支架90的轴向向外表面，以便与所述驱动轴100同轴。所述汽缸144被通过螺栓136紧固到所述支架90’。所述汽缸144具有大致横向于所述驱动轴100延伸的端部145。
[0100]活塞94’被安装在所述汽缸144内，以便沿其在所述端部145和所述支架90’之间的内圆柱面滑动。所述活塞94’被相对于所述汽缸144的内表面由环形密封件147密封。所述环形密封件147被通过板148和螺栓149相对于所述活塞94’的外表面紧固。所述活塞94’被通过在所述活塞94’和所述端部145之间的空间填充压缩空气致动。
[0101]三个部分地空心的杆95 (在图7中可见其中两个)被通过螺栓150附连于所述活塞。所述杆95从所述活塞94’通过形成于所述支架90’中的孔145以轴向向内的方向延伸。所述杆95朝着在所述盖板92’径向外侧的所述可动滑轮84延伸。可以构想的是，所述盖板92’和/或所述支架90’可被设置为使得所述杆95通过所述盖板92’和所述支架90’，或仅通过所述盖板92’延伸。
[0102]在本实施例中，如图7所示，所述静止的可动滑轮84 (即在其最外侧轴向位置的可动滑轮84)在其未被致动的配置中与所述活塞94’的杆95间隔。当所述活塞94’被致动时，所述杆95朝着所述可动滑轮84移动，并且在相接触后，在其上施加力。可以构想的是，所述杆95可以被构造成在所述活塞94’的未被致动的配置中与所述静止的可动滑轮84接触。还可以构想的是，所述杆95可被附连于可动滑轮84，以便滑动并与所述可动滑轮84旋转。
[0103]可以构想的是，所述杆95可以与所述活塞94’整体地形成，或者通过其他手段被附连于所述活塞94’。虽然在所述实施例中，所述杆95是由部分地中空的材料制成的，但可以构想的是，所述杆95可以是实心的，或者具有不同于在此所示的那样的不同形状。所述杆95被绕所述驱动轴100的转轴85环绕地分布。可以构想的是，所述杆95的数量可以多于或少于三个。
[0104]所述汽缸144通过形成于所述汽缸144的端部151中的孔146被连接到所述空气导管98。所述汽缸144随着所述支架90旋转，同时所述空气导管98是静止的。轴承137被插入所述静止的空气导管98和所述汽缸144之间。所述静止的空气导管98经由唇形密封132被相对于所述汽缸144的端部151可旋转地密封。当压缩空气通过所述空气导管98被送入所述汽缸124时，所述活塞94’朝着所述支架90’和所述盖板92’沿着所述汽缸144的内圆柱表面远离所述端部151滑动。所述活塞94’经由所述被附连的杆95在所述可动滑轮84上朝着所述固定滑轮82施加力，从而有助于增加所述驱动滑车80的有效直径。
[0105]由于图7的所述驱动滑车80’中的所述活塞94’在暴露于压缩空气的侧面上的表面积比图3A和3B中所示的所述驱动滑车80中的活塞94的大，所以向滑车80’的所述活塞94’上施加给定大小的力所需的空气压力比向滑车80的所述活塞94施加的力所需的空气压力小。
[0106]可以构想的是，所述雪地摩托车10可被设置成以给定的空气压力致动所述活塞94，94’，94”，并且所述致动可以被控制为在“开” “关”状态。
[0107]可以构想的是，所述雪地摩托车10可被设置成提供多个空气压力水平以及作为结果的被施加于所述可动滑轮84上的力。可以构想的是，被施加于所述可动滑轮84上的所述力在给定范围的值内是连续可变的。可以构想的是，通过所述活塞94，94’，94”被施加于所述可动滑轮84所述力的幅度可通过调整用于致动所述活塞94，94’，94”的空气压力，或者通过使用多个活塞且选择性地致动所述多个活塞而改变。
[0108]可以构想的是，所述活塞94，94’，94”的致动可以由所述雪地摩托车10的操作者手动地控制。例如，开关(诸如按钮开关)可被提供用于切换所述致动打开或关闭。可替代地，连续可调旋钮可被提供以允许雪地摩托车的驾驶员设定被施加于所述活塞94，94’，94”的力的量。还可以构想的是，所述活塞94，94’，94”的致动可被基于参数，诸如车速、发动机转速(RPM)、所需扭矩、燃料储量等自动控制。
[0109]参考图8，现在将讨论用于将压缩空气传递到所述活塞94，94’，94”的所述气动系统200和用于自动控制所述活塞94，94’，94”的气动致动的所述控制系统。
[0110]所述的气动系统200包括压缩机220、电动机240、蓄能器222、空气入口阀224、空气出口阀226、旋转馈通件228、汽缸压力传感器230和蓄能器压力传感器232。
[0111]所述的控制系统210调整被输送至所述活塞94，94’，94”以选择性地和可调整地致动所述活塞94，94’，94”的气动空气压力。
[0112]如上面所讨论的那样，所述汽缸144连接所述压缩机220，用于接收压缩空气。所述压缩机220被可操作地连接到所述控制系统210。所述控制系统210将电子信号发送到压缩机220以使其启动。可以构想的是，所述控制系统210也可以被设置成从所述压缩机220接收信号。
[0113]如上面所讨论的那样，与所述压缩机220流体连通的蓄能器222 (连接所述压缩机的下游)存储用于致动所述活塞94，94’，94”的压缩空气并帮助减少致动所述活塞94，94’，94”的响应时间。因此，所述压缩机220经由所述蓄能器222被连接到所述汽缸144。来自所述压缩机220的压缩空气流入到所述蓄能器222，并从所述蓄能器222到所述汽缸124，144。可以构想的是，附加的空气流动路径可以被提供用于压缩空气从所述压缩机220流至所述汽缸124，144，而不通过所述蓄能器222。可以构想的是，所述蓄能器222可被省略。
[0114]被经由旋转馈通件(feed-through) 228连接在所述蓄能器222和所述汽缸124，144之间的空气入口阀224允许来自所述蓄能器222的空气流至所述汽缸124。当所述汽缸124，144 (由所述汽缸压力传感器230决定)小于所期望的时，并且如果能够从所述蓄能器222得到比所述汽缸124，144中更高压力的压缩空气(由所述蓄能器压力传感器232决定)，那么所述气入口阀224就被打开。
[0115] 经由旋转馈通件228连接到所述汽缸124，144的空气出口阀226允许所述汽缸124，144中的压缩空气被排放到大气。如果所述汽缸124，144中的压力大于所期望的，那么所述空气出口阀226被打开。
[0116]所述空气入口阀224和所述空气出口阀226分别被可操作地连接到所述控制系统210。所述阀224，226均可被设置为在特定压力设定值打开。所述阀224，226的压力设定值可以被电子分配或以机械方式调整。所述控制系统210将控制信号发送到所述阀224，226，以致动其打开和关闭。可以构想的是，所述控制系统210也可以被设置成从所述阀224，226接收信号。可以构想的是，所述空气入口阀224和所述空气出口阀226可以被替换为单个的比例继动阀。
[0117]压缩空气从所述空气入口阀224经由旋转馈通件228 (诸如图3A的连接器96或类似物)流入所述汽缸124，144。所述旋转馈通件228连接在所述空气出口阀226和所述汽缸144之间，以使压缩空气从所述汽缸124通过所述旋转馈通件228排出到大气中。
[0118]蓄能器空气压力传感器232被连接到所述蓄能器222以测量所述蓄能器222的空气压力。在所示的实施例中，所述蓄能器压力传感器232被连接在所述蓄能器222的下游侦牝所述蓄能器222和空气入口阀224之间。然而，可以构想的是，所述蓄能器空气压力传感器232可被连接在所述蓄能器222的其他地方。
[0119]所述汽缸空气压力传感器230测量所述汽缸124，144中的空气压力。所述汽缸空气压力传感器230被示为连接在所述空气入口阀224与通向所述汽缸124，144的旋转馈通件228之间。
[0120]所述压力传感器230，232均可通信地连接到所述控制系统210。所述控制系统210被设置成从所述压力传感器230接收指示由压力传感器230，232感应到的空气压力的数据和/或信号。可以构想的是，所述控制系统210也可以被设置为发送控制或数据信号到所述压力传感器230，232。所述控制系统210进一步被设置为部分地基于从所述压力传感器230，232接收到的信号，将控制信号发送到所述空气入口阀224、所述空气出口阀226，以及压缩机220。
[0121]如上所述，可以构想的是，加压气筒可被用来替代所述压缩机220和蓄能器222。在这种实施例中，所述控制系统210将被可操作地连接于所述气筒，并被基于从诸如所述气缸压力传感器230的其他传感器接收的信号在那里被设置。
[0122]可以构想的是，所述控制系统210可以是可操作地或可通信地连接到其他传感器和/或开关，用于控制所述活塞94，94’，94”的致动。例如，所述控制系统210可被可通信地连接到能由雪地摩托车驾驶员操作的手动开关。还可以构想的是，所述活塞94，94’，94”的气动致动可基于所述雪地摩托车10的其他运转参数，诸如车辆速度、发动机温度等等，被控制和调整。所述控制系统210将因此被设置为从被设置成测量这些运转参数的其他传感器接收信号。
[0123]以上描述了具有带气动活塞94的CVT 40的雪地摩托车10。然而，应当理解的是，本发明可被应用于其他使用CVT的车辆和设备。还将会理解的是，所述活塞94，94’，94”可被液压致动，用油或其他此类不可压缩的流体，而不是用压缩气体气动。
[0124]对于本领域技术人员而言，本发明的上述实施例的修改和改进可能变得明显。前面的描述旨在示例性而非限制性的。因此，本发明旨在仅由所附权利要求书的范围来限定。
【主权项】
1.一种用于无级变速器的滑车，包括: 轴； 第一滑轮，被置于所述轴上，所述第一滑轮具有带啮合面； 第二滑轮，被置于所述轴上，所述第二滑轮具有面向所述第一滑车的所述带啮合面的带啮合面； 弹簧，使所述第一滑轮和所述第二滑轮彼此偏离； 支架，被装在所述轴上，所述第二滑轮被轴向地置于所述支架和所述第一滑轮之间，所述第二滑轮可轴向移动；所述支架被轴向固定，所述第一滑轮、所述第二滑轮和所述支架适于随着所述轴旋转； 多个离心配重，被连接到如下之一: 所述支架，以及 所述第二滑轮， 所述多个离心配重的每一个的至少一部分响应于所述轴的旋转，相对于所述轴在径向向外的方向上移动，该部分的径向位置取决于所述轴的转速，所述支架和所述第二滑轮之间的轴向距离至少部分地取决于该部分的所述径向位置； 至少一个汽缸，适于在其中接收流体；以及 至少一个活塞，所述至少一个活塞可在所述至少一个汽缸中移动，所述至少一个活塞适于响应于在其中接收流体的所述至少一个汽缸移动，并由此选择性地在所述第一滑轮和所述第二滑轮之一上朝着所述第一滑轮和所述第二滑轮的另一个施加力。2.根据权利要求1所述的滑车，其中所述至少一个活塞选择性地在所述第二滑轮上施加力。3.根据权利要求1所述的滑车，其中所述流体是压缩空气且所述至少一个活塞被气动致动。4.根据权利要求1所述的滑车，其中所述弹簧被连接到所述第二滑轮。5.根据权利要求4所述的滑车，其中: 所述活塞选择性地在所述第二滑轮上施加力，并且 所述第一滑轮被轴向固定。6.根据权利要求5所述的滑车，其中: 所述至少一个汽缸至少部分地由所述支架形成。7.根据权利要求6所述的滑车，进一步包括: 密封所述至少一个汽缸的盖板。8.根据权利要求5所述的滑车，其中 所述至少一个活塞包括至少一个与其连接的杆， 所述至少一个杆被被置于所述至少一个汽缸的内部，且 所述至少一个活塞之一经由所述至少一个杆选择性地在所述第二滑轮上施加力。9.根据权利要求1所述的滑车，其中 所述至少一个活塞包括至少一个与其连接的杆， 所述至少一个杆被置于与所述至少一个活塞之一相对应的所述汽缸内，且 所述至少一个活塞经由所述至少一个杆选择性地在所述第一滑轮和所述第二滑轮上施加力。10.根据权利要求1所述的滑车，进一步包括被连接到所述至少一个汽缸的流体管道。11.根据权利要求10所述的滑车，进一步包括将所述流体导管与所述汽缸相连接的连接器。12.根据权利要求10所述的滑车，其中所述连接器可绕所述轴旋转。13.根据权利要求12所述的滑车，其中所述流体导管被旋转地固定。14.根据权利要求10所述的滑车，其中所述流体管道被旋转地固定。15.根据权利要求1所述的滑车，其中所述多个离心配重中的每一个均连接所述第二滑轮。16.根据权利要求1所述的滑车，其中所述多个离心配重的每一个是如下之一: 一辊子配重，该辊子配重在径向向外的方向是可移动的；以及 —杆， 所述杆的第一端被附连于所述支架和所述第二滑轮之一，以及所述杆的第二端远离所述支架和所述第二滑轮之一且相对于所述轴在径向向外的方向能够枢转。17.一种无级变速器(CVT)，包括: 根据权利要求1至16任意一个所述的驱动滑车； 从动滑车，包括: 从动滑车轴； 第一从动滑车滑轮和第二从动滑车滑轮，安装在所述轴上以随其一起旋转，所述第一从动滑车滑轮的带啮合面面对所述第二从动滑车滑轮的带啮合面；以及 环形带，旋转地耦合所述驱动滑车和所述从动滑车，所述环形带被保持在所述驱动滑车的所述第一和第二滑轮的带啮合面与所述第一和第二从动滑车滑轮的带啮合面之间。18.一种车辆，包括: 车架； 由所述车架支撑的发动机； 地面啮合部件，可操作地连接到所述发动机并连接到所述车架； 根据权利要求17所述的无级变速器(CVT)，所述驱动滑车的所述轴被可操作地连接到所述发动机的曲轴上，且所述从动滑车轴被连接到所述地面啮合部件。19.根据权利要求18所述的车辆，进一步包括与所述至少一个活塞流体连通的流体源。20.根据权利要求18所述的车辆，进一步包括控制所述至少一个活塞的致动的控制系统。21.根据权利要求20所述的车辆，其中所述控制系统调整由所述活塞所施加的力。22.根据权利要求21所述的车辆，其中所述控制系统基于下列之一调整所；述力: 手动输入； 车辆行驶速度； 所述发动机的运转速度；以及 驱动所述地面啮合部件所需的扭矩。
【专利摘要】一种无极变速器(CVT)滑车，包括轴和具有置于其上的第一和第二滑轮，以及支架。弹簧使所述滑轮彼此偏离。所述轴向可移动的第二滑轮被轴向地置于所述轴向固定的支架和所述第一滑轮之间。多个离心配重，被连接到所述支架或所述第二滑轮，具有随着所述轴的旋转径向向外移动的部分。所述支架和所述第二滑轮之间的轴向距离至少部分地取决于所述部分的径向位置，所述位置取决于转速。至少一个被适于接收流体汽缸。至少一个活塞，与所述轴共同旋转，适于响应于在其中接收的流体在所述至少一个汽缸中移动，由此选择性地向所述滑轮之一朝着另一个施加力。还公开了无极变速器(CVT)和车辆。
【IPC分类】F16H55/56, F16H61/662, F16H9/18
【公开号】CN104903618
【申请号】CN201380051077
【发明人】马库斯·霍克迈耶, 诺伯特·克仁杰克, 约翰·维尔夫林格, 托马斯·黒因丁格, 罗杰·里乌
【申请人】Brp传动系有限两合公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年9月27日
【公告号】CA2886623A1, EP2901043A2, US20150267792, WO2014052725A2, WO2014052725A3
【专利说明】气动辅助的无级变速器
[0001]交叉引用
[0002]本申请要求于2012年9月28日提交的美国临时申请N0.61/707, 241的优先权，其全部内容在此引用作为参考。
发明领域
[0003]本发明一般地涉及无级变速器。
【背景技术】
[0004]环形带式无级变速器(CVT)被用于许多类型的车辆，如雪地摩托车、全地形车(ATVs)，小轮摩托车等，以在所述发动机和车辆的车轮之间获得极大的传动比。通常，借助于抵抗弹簧的力的离心配重(通常在驱动侧)以机械方式控制所述CVT，以提供期望的传动比。包括传动比作为所述发动机转速、车辆速度、扭矩等的函数而变化的CVT的特性可以通过适当选择驱动侧上的飞配重(flyweights)和弹簧以及在被驱动侧上的凸轮机构而定制。
[0005]被以机械方式控制的无级变速器具有有限的控制选项，因为无法基于工况动态地改变不同组件的配置。由于从带状构造产生的摩擦损耗的缘故，被以机械方式控制的无级变速器可能具有较差的电源效率。而且，当以恒定的高速行驶时，以高转速(RPM)运转的所述发动机和所述发动机内的其他相关的元件造成不期望的噪声和振动，以及高燃料消耗。
[0006]在一些无级变速器中，特别是在固定应用中，所述的机械控制方式已经被用于改变无级变速器传动比的气动或液压系统替代。在于1965年8月17日授权的美国专利N0.3，200, 666中，Schrodt等描述了一种无级变速器，其中活塞作用于主动滑车来改变所述无级变速器传动比。在于2004年11月2日授权的美国专利N0.6，811，504中，Korenjak等描述了一种在被驱动侧上带有气动系统以便于促进制动的无级变速器。
[0007]这种完全受控的无级变速器，其中一个或两个滑车(pulley)受到控制，无论是以液压方式，以气动方式或以电气方式，都需要连接额外的组件(诸如泵和蓄能器)到无级变速器，增加了其重量和成本。而且，在这样的系统中，任何对无级变速器控制的损失都可能会导致车辆变得无法操作。
[0008]因此，需要一种坚固的、可靠的、高效的并且通用的无级变速器，而且其允许基于车辆的工况调整其配置。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是改进至少一些现有技术中存在的不便之处。
[0010]在一个方面中，一种用于无级变速器的滑车，包括轴(shaft)。第一滑轮，被置于所述轴上，具有带啮合面。第二滑轮，被置于所述轴上，具有面向所述第一滑车的带啮合面的带啮合面。弹簧，使所述第一滑轮和所述第二滑轮彼此偏离。支架，被装在所述轴上。所述第二滑轮被轴向地置于所述支架和所述第一滑轮之间。所述第二滑轮可轴向移动。所述支架被轴向固定。所述第一滑轮、所述第二滑轮和所述支架适于与所述轴旋转。多个离心配重被连接于所述支架和所述第二滑轮之一。所述的多个离心配重的每一个的至少一部分响应于所述轴的旋转，相对于所述轴在径向向外的方向上移动。所述部分的径向位置取决于所述轴的转速，所述支架和所述第二滑轮之间的轴向距离至少部分地取决于所述部分的径向位置。所述滑轮还包括至少一个汽缸，适于在其中接收流体，以及至少一个活塞。所述至少一个活塞可在所述至少一个汽缸中响应于在其中接收流体的所述至少一个汽缸移动，并由此选择性地向所述第一和所述第二滑轮之一朝着所述第一和所述第二滑轮的另一个施加力。
[0011]在另外的方面中，至少一个活塞选择性地向所述第二滑轮施加力。
[0012]在另一个方面，所述流体是压缩空气且所述至少一个活塞被气动致动。
[0013]在又一个方面中，所述弹簧被连接到所述第二滑轮。
[0014]在附加的方面中，所述活塞选择性地向所述第二滑轮施加力，并且所述第一滑轮被轴向固定。
[0015]在另一个方面，所述至少一个汽缸至少部分地由所述支架形成。
[0016]在另外的方面，盖板密封所述至少一个汽缸。
[0017]在另一个方面，所述至少一个活塞包括至少一个与其连接的杆。所述至少一个杆被置于所述至少一个汽缸的内部。所述至少一个活塞之一经由所述至少一个杆选择性地向所述第二滑轮施加力。
[0018]在另外的方面中，所述至少一个活塞包括至少一个与其连接的杆。所述至少一个杆被置于与所述至少一个活塞之一相对应的汽缸之内。所述至少一个活塞经由所述至少一个杆选择性地向所述第一和所述第二滑轮施加力。
[0019]在另一个方面，流体管道被连接到所述至少一个汽缸。
[0020]在又一个方面中，连接器连接流体导管与汽缸。
[0021 ] 在另外的方面中，连接器可绕所述轴旋转。
[0022]在另一个方面，所述流体导管被旋转地固定。
[0023]在又一个方面中，所述流体管道被旋转地固定。
[0024]在另外的方面中，所述的多个离心配重中的每一个均连接所述第二滑轮。
[0025]所述多个离心配重的每一个是辊子配重或杆(lever)。所述辊子配重在径向向外的方向是可移动的。所述杆具有第一端和第二端。所述第一端被附连于所述支架和所述第二滑轮之一。所述第二端可远离所述支架和所述第二滑轮之一。所述第二端可相对于所述轴在径向向外的方向枢转。
[0026]在另一个方面，本发明提供了一种无级变速器，包括根据任一上述方面的所述驱动滑车。所述无级变速器进一步包括具有从动滑车轴的从动滑车。第一从动滑车滑轮和第二从动滑车滑轮，安装在所述从动滑车轴上以与其一起旋转。所述第一从动滑车滑轮的带啮合面正对所述第二从动滑车滑轮的带啮合面。环形带旋转地连接所述驱动滑车和所述从动滑车。所述环形带被保持在所述驱动滑车的所述第一和第二滑轮的带啮合面与所述第一和第二从动滑车滑轮的带啮合面之间。
[0027]在又一方面，本发明提供了一种车辆，具有车架、由所述车架支撑的发动机，以及可操作地连接到所述发动机并连接到所述车架的地面啮合部件。所述车辆还包括根据第二方面的无级变速器。所述驱动滑车的所述轴被可操作地连接到所述发动机的曲轴上，所述从动滑车轴被连接到所述地面啮合部件。
[0028]在另外的方面，流体源与所述至少一个活塞流体连通。
[0029]在另外的方面中，控制系统控制所述至少一个活塞的致动。
[0030]在另一个方面中，所述控制系统调整由所述活塞所施加的力。
[0031]在另一个方面中，所述控制系统基于下列之一调整所述力:手动输入，车辆行驶速度，所述发动机的运转速度，以及驱动所述地面啮合部件所需的扭矩。
[0032]为了本申请，当提及车辆和与所述车辆有关的组件时，与空间定向有关的术语，如“向前”，“向后”，“左”，“右”，“上方”和“下方”，是如会由所述车辆的司机理解的那样，车辆在正前方向(即不向左或右转向)，并且在直立位置(即不倾斜)。
[0033]本申请的每一个实施例均具有至少一个上述目的和/或方面，但不必要具有其全部。应当理解的是，从尝试达到上述目的而得到的本发明的一些方面可以不满足本目的和/或可以满足未在此具体详述的其他目的。
[0034]本发明的实施例的附加的和/或可替换的特征、方面，以及优势将从下面的描述、附图和所附权利要求书变得显而易见。
[0035]附图的简要说明
[0036]为了更好地理解本发明及其其他方面和进一步的特征，对下面的将被结合附图使用的描述做了参考标记，其中:
[0037]图1是雪地摩托车的右侧视图；
[0038]图2是从图1的雪地摩托车的动力传动系的前、左侧截取的透视图；
[0039]图3A是图2的所述动力传动系的无级变速器(CVT)的驱动滑车的剖视图，所述驱动滑车在非活动配置中；
[0040]图3B是在活动配置中的图3A的所述驱动滑车的剖视图；
[0041]图4是从图3A的所述驱动滑车的支架前、右侧截取的透视图；
[0042]图5是从图3A的所述驱动滑车的活塞的前、右侧截取的透视图；
[0043]图6是从图3A的所述驱动滑车的盖板的后、左侧截取的透视图；
[0044]图7是图2的动力传动系的CVT的所述驱动滑车的另一个实施例的剖视图；
[0045]图8是图2的动力传动系的CVT的控制系统的示意性图解；
[0046]图9是从活塞的另一个实施例的前、右侧截取的透视图；以及
[0047]图10是具有图9的所述活塞的图2的动力传动系的CVT的驱动滑车的另一个实施例的剖面图。
[0048]详细说明
[0049]本发明的实施例将参考雪地摩托车描述。然而，可以构想的是，本发明可以被用于其他类型的车辆，诸如，但不限于，摩托车、三轮车，以及全地形车(ATVs)。除了车辆，本发明的各方面还可被应用到使用无极变速器的摩托化设备。
[0050]现在转到图1，雪地摩托车10包括被限定为保持向前行驶方向的前端12和后端14。所述雪地摩托车10具有包括通道18的车架16、发动机架部分20和前悬架总成部分22。一般地由金属薄片弯曲成倒U形状形成的所述通道18沿所述雪地摩托车10的纵向轴线61向后延伸，并且在前面连接到所述发动机架部分20。在图1中示意性地 示出的发动机24由所述车架16的所述发动机架部分20承载。
[0051]跨骑式座椅58被定位在所述车架16的顶上，以容纳驾驶员。所述座椅58的后部可用于容纳乘客，所述座椅可以包括存储舱。两个脚踏板60被定位在所述座椅58下方的所述雪地摩托车10的相对侧，以容纳驾驶员的双脚。
[0052]两个滑雪板26被定位在所述雪地摩托车10的所述前端12，并且通过前悬架总成28附连于所述车架16。所述前悬架总成28包括滑雪腿30、支撑臂32和用于可操作地使各滑雪板26连接到转向柱34的球形接头(未示出)。被定位在所述座椅58前方的诸如车把的转向装置被附连于所述转向柱34的上端，以允许驾驶员旋转所述滑雪腿30，并因此旋转所述滑雪板26，以便驾驶所述雪地摩托车10。
[0053]环形驱动履带65被定位在所述雪地摩托车10的所述后端14。所述驱动履带65一般被置于所述通道18的下方，并通过用虚线示意性地说明的所述CVT40可操作地连接到所述发动机24，且将在下面更详细地描述。所述的环形驱动履带65被驱动以绕着后悬架总成42运转，用于推进所述雪地摩托车10。所述后悬架总成42包括与所述环形驱动履带65滑动接触的一对滑轨44。所述后悬架组件42还包括一个或多个减震器46和悬架臂48和50，使所述滑轨44附连于所述车架16。一个或多个惰轮52也设置在后悬架总成42中。
[0054]在所述雪地摩托车10的所述前端12，整流罩54包围所述发动机24和所述无级变速器40，从而提供保护所述发动机24与所述CVT 40的外壳。所述整流罩54包括罩和在需要时可被打开以允许进入所述发动机24和所述CVT40的一个或多个侧板，例如，用于检查或维护所述发动机24和/或所述CVT 40。被连接到所述雪地摩托车10的所述前端12附近的整流罩54的风挡56充当挡风板，以在所述雪地摩托车10移动时减少空气作用在驾驶员上的力。
[0055]所述发动机24是内燃机。所述发动机24的内部结构可以是任何已知类型的，并且可以以二冲程或四冲程原理工作。所述发动机24驱动的所述曲轴57(图3A)，所述曲轴绕水平放置的轴85旋转(图3A)，所述轴一般地横向于所述雪地摩托车10的纵向轴线61延伸。所述曲轴57驱动所述CVT 40，如在下面更详细描述的那样，用于将扭矩传递到驱动履带65，以推进所述雪地摩托车10。
[0056]图2示意性地示出了所述雪地摩托车的动力传动系75。所述动力传动系75包括所述发动机24、所述CVT 40和固定比率减速机78。所述CVT40包括被直接连接以与所述发动机24的所述曲轴57旋转的驱动滑车80以及与被轴承支撑在所述车架16上的被横向安装的中间轴92的一端连接的从动滑车88。如图所示，横向安装的中间轴92穿过所述发动机24的宽度。所述横向安装的中间轴92的另一端连接所述减速机78的输入部件且所述减速机器78的输出部件被连接到承载链轮(未示出)的驱动轮轴90，所述链轮与所述驱动履带65形成驱动连接。通常，所述减速机78的输入部件由与所述横向中间轴连接并被连接以驱动输出部件的小链轮组成，所述输出部件由通过传动链与所述驱动轮轴90连接的更大的链轮组成，全部部件都被装入所述减速机78的壳体。
[0057]在这个特别的例子中，所述驱动滑车80以与所述发动机24的曲轴57相同的速度旋转，而所述横向中间轴92的转速是根据所述CVT40的瞬时比率确定的。因为减速机78的动作，所述驱动轮轴90以比所述横向中间轴92低的速度旋转。可以构想的是，除了所述曲轴57，所述驱动滑车80可被连接到发动机轴，诸如输出轴、自平衡轴，或由所述发动机24驱动和从所述发动机24延伸的动力输出轴。类似地，可以构想的是，除了横向中间轴92，所述从动滑车88可连接到轴，诸如直接连接到驱动轮轴90或任何其他的与所述车辆的地面啮合元件可操作地连接的轴。
[0058]所述CVT40的所述驱动滑车80包括一对相对的截头圆锥滑轮82和84，所述环形皮带部件86被保持在它们之间。所述驱动滑车80将在下面被更详细地描述。所述从动滑车88包括一对截头圆锥形滑轮87和89，所述环形皮带部件86被保持在它们之间。
[0059]所述CVT40的传动比被定义为所述从动滑车88的有效直径与所述驱动滑车80的有效直径的比率。所述滑车80，88的有效直径是由各滑车80，88的所述两个滑轮82和84，87和89之间保持的所述带86的径向位置确定的。两个滑车82和84，87和89之间保持的所述带的所述径向位置随着所述滑车82和84，87和89之间的间隔而改变。由于所述带86的长度保持恒定，因此所述驱动和从动滑车80，88的有效直径之间存在反比关系。当所述带86在驱动滑车80上径向向外移动时(即，当所述驱动滑车滑轮82和84朝向彼此移动时)，从而增加了所述驱动滑车80的有效直径时，所述带86不得不在所述从动滑车88上径向向内移动(即，所述从动滑车滑轮，87和89，被彼此远离地移动)，从而减小所述从动滑车88的有效直径，并改变所述CVT的传动比。
[0060]所述发动机24经由所述曲轴57把扭矩传递到所述驱动滑车80，以使所述驱动滑车80旋转。所述驱动滑车滑轮82和84之间的间隔，以及所述驱动滑车80的有效直径是由将在下面被更详细地描述的调整机构来控制。所述带86由如上所述的所述驱动滑车80的滑轮82，84啮合。反过来，所述带86啮合所述从动滑车88，使所述滑车87和89旋转，改变了其间隔，以及如上所述的所述从动滑车88有效直径。扭矩被因此从所述发动机24传递到所述驱动滑车80、所述带86、所述从动滑车88，最后到达所述驱动轮轴90。
[0061]当所述CVT传动比大(低速档)时，对于所述从动滑车88的每次旋转，所述驱动滑车80都旋转多次。这种配置在某些情况下是期望的，例如，在所述雪地摩托车10加速期间，其中有必要把较大的扭矩传递给所述驱动滑车88，并由此到达所述驱动轮轴90。
[0062]当所述CVT的传动比小(高速档)时，所述驱动滑车80的每次旋转都导致所述从动滑车88的多次旋转。这在某些情况下是有用的，例如，当所述雪地摩托车10被以恒定的高速驱动时。
[0063]现在转到图3A至7，9和10，将详细描述所述驱动滑车80。
[0064]如上所述，所述驱动滑车80包括一对滑轮82和84，这两者都与所述曲轴57绕所述驱动滑车80的旋转轴85旋转。如在相对于所述驱动滑车80使用的术语“轴向方向”，指的是平行于所述转轴85的方向。
[0065]所述内和外滑轮82，84均具有带啮合面83。所述带86被保持在所述驱动滑轮82，84的所述带啮合面83之间。被置于所述外滑轮84和所述发动机24之间的所述内滑轮82被固定在轴向上，并因此被称为固定滑轮82。所述外滑轮84可以在所述轴向上朝向或远离所述固定滑轮82移动，以改变所述CVT40的传动比，并因此被称为可动滑轮84。可以构想的是，这两个滑轮82，84在轴向上是可移动的。
[0066]所述驱动滑车80的滑轮82，84被安装在驱动轴100上，该驱动轴被旋转地连接到所述曲轴57。所述驱动轴100的部分101在所述曲轴57的末端上锥形配合。螺栓102从与所述部分101相对的末端被插入到所述驱动轴100并被拧入到所述曲轴57的末端，以使所述驱动轴100保持在所述曲轴57上。可以构想的是，所述驱动轴100能够被以其他已知的方式可旋转地连接到所述曲轴57。例如，所述驱动轴100可以经由齿条与所述曲轴57啮入口 ο
[0067]所述固定滑轮82被压配合在所述驱动轴100的内端上，以被轴向地固定并与其旋转。
[0068]所述可动滑轮84被安装在所述固定滑轮82的轴向向外的所述驱动轴100上。所述可动滑轮84被安装在轴承座套104上的所述驱动轴100上，以在轴向上可滑动。
[0069]与所述驱动轴100同轴的环形弹簧腔110被限定在所述可动滑轮84和所述驱动轴100之间。螺旋压缩弹簧116被置于所述弹簧腔110内，与所述驱动轴100同轴。从所述驱动轴100的外表面径向向外地延伸到所述弹簧腔110的凸缘112形成弹性止挡。所述弹簧116被保持在所述轴向固定的弹簧止挡112和由所述可动滑轮84的一部分形成的轴向可动外壁114之间的所述弹性腔110中。所述弹簧116的这种布局使所述可动滑轮84偏离所述固定滑轮82。
[0070]可以构想的是，所述弹簧116可以被保持在所述固定滑轮82的一部分和所述可动滑轮84的一部分之间，或和所述可滑动地可动滑轮84固定连接的元件之间。还可以构想的是，除了所述凸缘112，所述弹簧116可被保持在所述可动滑轮84的一部分和所述驱动滑车80的轴向固定部分之间，只要所述轴向固定部分被轴向向内地置于可动滑轮84的所述部分。
[0071]许多个离心配重120被安装在所述可动滑轮84的所述外表面上。在所述的实施例中，所述离心配重是具有被附连于所述可动滑轮84的外表面的一端121，以及远离所述可动滑轮84自由枢转的另一端122的飞配重或杆120的形式。当所述可动滑轮84静止时，所述离心杆120的自由端122倚靠在其外表面。随着所述可动滑轮84的转速的增加，所述自由端122远离所述可动滑轮84并关于所述驱动轴100径向向外地枢转。
[0072]支架90和盖板92 被安装在所述驱动轴100上，在所述可动滑轮84轴向向外，以便随着所述驱动轴100旋转。所述盖板92经由使所述驱动轴100保持到所述曲轴57的所述螺栓102被固定在所述驱动轴100。所述支架90通过被插入到其外边缘附近的孔126中的销钉被固定在所述盖板。所述支架90和所述盖板92因此随着所述驱动轴100旋转。
[0073]所述支架90具有在所述驱动轴100周围同轴延伸并与之间隔的圆柱形轮毂124。所述支架90具有六对朝着所述可动滑轮84向内延伸的凸缘128。所述的六对凸缘128沿外周径向分布。每对凸缘128具有被可旋转地安装其端部之间的辊子130。每个辊子130均与所述可动滑轮84的相应的一个离心杆120接触。所述凸缘对128还啮合所述可动滑轮84的互补凸缘129，以使所述可动滑轮84随着所述支架90，并由此随着所述驱动轴100绕所述轴线85旋转。每个所述可动滑轮84的互补凸缘129均被容纳在所述支架90的相邻的凸缘对之间的空间。
[0074]所述支架90由铝制成。可以构想的是，所述支架90可以由其他合适的材料制成。如在图4中可见的那样，所述支架90具有所述轮毂124径向向外形成的且在所述凸缘对128之间的多个孔140。所述孔140起到减轻重量的作用。可以构想的是，所述孔140可以被省略。
[0075]所述盖板92由铝制成。可以构想的是，所述盖板92可以由其他合适的材料制成。如在图6中可见的那样，多个腔138形成于面对远离所述可动滑轮84的盖板92的表面中。为了减轻重量的目的形成了所述腔138。可以构想的是，所述腔138可被省略。
[0076]在低发动机运转速度(RPM)下，所述驱动滑车80的固定滑轮82和可动滑轮84被定位为如图3A所示的那样。在高RPM下，所述滑轮82，84被定位为如图3B所示的那样。有助于产生这种配置改变的所述离心配重120形成用于调整所述CVT的传动比的所述调整机构的一部分。
[0077]参考图3A，当所述驱动轴100以及所述可动滑轮84和支架90静止时，所述可动滑轮84在所述驱动轴100上的最外侧位置并相对于所述固定滑轮82间隔最大。在本配置中，所述支架90的所述辊子130与被附连于所述可动滑轮184的末端121附近的所述杆120接触。
[0078]随着所述可动滑轮84的转速加快，所述杆120的自由端122向外延伸抵靠所述辊子130，并朝着所述固定滑轮82推动所述可动滑轮84远离所述支架90。所述杆120与所述辊子130的接触点从被附连于所述可动滑轮84的所述末端121朝着所述杆120的所述自由端122移动。
[0079]参考图3B，当所述可动滑轮84在所述驱动轴100上的最内侧位置且在最靠近所述固定滑轮82的位置时，所述杆120的所述自由端122与所述支架90的所述辊子130接触。所述驱动滑车80的这种配置是在所述驱动轴100的高转速下实现的。
[0080]可以构想的是，所述离心配重120可被附连于所述支架90，以便与所述可动滑轮90相接触，并随着所述支架90的不断增加的转速推动所述可动滑轮84远离所述支架90。还可以构想的是，所述离心配重可以是随着所述驱动滑车80的不断增加的转速径向向外滚动的辊子配重的形式。在这样的实施例中，与所述辊子配重相接触的面是倾斜的，以使得所述辊子配重能够推动所述可动滑轮远离所述支架90。
[0081]当所述可动滑轮84被推向所述固定滑轮82时，所述的被压缩的弹簧116向所述可动滑轮84施力以使其偏离所述固定滑轮82，S卩，由于所述离心配重120的缘故而在与被施加于所述可动滑轮84上的力相反的方向。这些反方向力的平衡部分地确定了所述可动滑轮84的轴向位置。因此，所述离心配重120形成用于所述CVT传动比的所述调整机构的机械部分。
[0082]活塞94被可滑动地安装在所述驱动轴100上，在所述盖板92的轴向向内，而且在所述支架90的圆柱形轮毂之内。通过在所述活塞94的内圆柱面中形成的凹槽内容纳的密封件131，所述活塞94被相对于所述驱动轴100的外表面密封。通过在所述活塞94的外圆柱面中形成的凹槽内容纳的密封件133，所述活塞94被相对于所述圆柱形轮毂124的内表面密封。所述圆柱形轮毂124因此形成汽缸的活塞94。所述圆柱形轮毂124因此形成了用于所述活塞的汽缸。通过在所述活塞94和所述盖板92之间的空间填充如下面将要描述的压缩空气的方式，所述活塞94被从所述盖板92移走。
[0083]在本实施例中，当所述静止的可动滑轮84(即在其最外侧轴向位置的可动滑轮84)未被致动时，其邻接所述活塞94，如图3A的结构所示。可以构想的是，所述静止的可动滑轮84能够在其未被致动的位置与所述活塞94间隔。还可以构想的是，所述活塞94可附连于所述可动滑轮84，以便滑动并与所述可动滑轮84旋转。可以构想的是，所述活塞94可被置于不形成所述支架90的一部分的汽缸中。还可以构想的是，所述活塞94可以具有与在此所示的不同的形状。可以构想的是，可以提供与汽缸数量相应的多个活塞，以在所述可动滑轮84上施加力。
[0084]所述活塞94由塑料制成，以在最大程度上减少其重量。如在图5中可见的那样，脊部142沿着面对所述可动滑轮84的所述活塞94的表面轴向地延伸。所述脊部142提高了所述活塞94的刚性。可以构想的是，所述脊部142可以被省略。可以构想的是，所述活塞94可以由任何合适的材料制成。例如，所述活塞94可以由金属制成，正如下面将要参考图9和10讨论的那样。
[0085]被安装在所述盖板92上的连接器使空气导管98经由在所述盖板92中形成的空气通道93连接到所述汽缸124。所述连接器96与所述盖板92旋转，同时所述空气导管98静止。轴承137被插入所述静止的空气导管98和所述连接器96之间。所述连接器96经由唇形密封132被相对于所述静止的空气导管98可旋转地密封。当压缩空气通过所述空气导管98被送入所述汽缸124时，所述活塞94远离所述盖板92滑动，所述盖板92朝着所述固定滑轮82推动所述可动滑轮84并增加所述驱动滑车80的有效直径。因此，由于所述离心配重机构的缘故，被所述活塞94施加于所述可动滑轮84上的力与被施加于所述可动滑轮84上的力方向相同。
[0086]如上面解释的那样，一般地，越高的发动机RPM导致所述驱动滑车80的旋转越快，增加了由于所述离心配重120的缘故而被施加于所述可动滑轮84上的力，造成了所述驱动滑车80的更大的有效直径(即对于所述从动滑车88的较小的有效直径)和所述CVT40的更低的传动比。因此，所述CVT的传动比由所述发动机24的运转速度决定。
[0087]所述气动致动的活塞94改变所述驱动滑车80的响应曲线。当所述气动致动的活塞94辅助所述离心配重机构时，所述驱动滑车80对于给定的发动机RPM比所述气动活塞94不被致动时实现了更大的有效直径。与由机械装置(即离心配重120)单独控制的CVT40可能达到的相比，所述气动致动的活塞94使所述雪地摩托车10有效地换挡到具有更小的发动机RPM的更高齿轮。当所述压力被释放，以使所述活塞94不再被致动时，所述弹簧116使所述可动滑轮84返回到其初始位置，以使所述CVT 40返回到其纯机械特性，所述驱动滑车80的有效直径及因此的所述CVT传动比仅由所述离心配重120单独确定。
[0088]因此，在所述气动活塞94被致动和未被致动的情况下，所述CVT40被完全运转。所述气动活塞94允许单独控制所述CVT传动比而不依赖于所述发动机RPM。例如，所述CVT传动比可以基于诸如由所述驱动轮轴90所需的扭矩、燃料消耗、驾驶员舒适度等等因素的考虑进行调整。所述气动压力致动的所述活塞94还可被调整以实现期望的响应曲线。例如，所述CVT 40可以被设置为最大化燃油经济性，或性能，或优化这两者。所述气动致动的活塞94还可被用于模拟多齿轮传动装置的响应。
[0089]被放置在所述雪地摩托车10别处的电压缩机220(图8)被用于提供致动所述活塞94的压缩空气。所述压缩机220包括空气一水分离器，以帮助防止所述CVT 40内的潮湿或使所述CVT 40内的湿度最小化。可以构想的是，可以使用机械压缩机作为代替。可以构想的是，所述压缩机220可以是任何能够达到所述活塞94的致动所需的空气压力的合适的压缩机。还可以构想的是，所述压缩机220可以由发动机24以外的发动机提供动力，如马达或者电池是适合的。
[0090]对于图3A和3B中所示的实施例的所述CVT40，相比于其中所述传动比仅被气动地控制的CVT，施加到所述活塞94的空气压力以及作为结果产生的完全地使所述可动和固定滑轮82，84朝着彼此聚集的活塞力要小得多。产生这种活塞力所需的所述泵或压缩机220的尺寸比完全气动控制的CVT所需的小得多，结果是节省了所述雪地摩托车10的能量和空间。
[0091]为了在所有工况下，为所述活塞94致动确保短的响应时间，以及为了限制压力波动，起到压缩空气的储存器的作用的蓄能器222 (图8)被安装在所述泵220和所述汽缸124之间。
[0092]还可以构想的是，压缩空气筒可被用于代替所述压缩机220和蓄能器222，以提供用于致动所述活塞94的压缩空气。
[0093]所施加的气动压力、所施加的力，以及所述蓄能器的体积的特定值是基于所述滑车80的特定 配置的，包括其各组件的尺寸、形状和重量。一般地，采用为了致动所述活塞和施力于所述可动滑轮84的更高的气动压力提供了对所述CVT40的特征的更大量的控制。另一方面，更高的气动压力也增加了所使用的压缩机的尺寸、成本和能量消耗。可以构想的是，所述活塞和/或汽缸124的尺寸、形状可以不同于图3A至6所示的那样。更小的活塞94和/或汽缸124，即在垂直于所述转轴85的方向上具有更小的横截面区域，将需要被更高的气动压力致动，以为所述可动滑轮84施加给定的力。
[0094]参考图9和10，将对具有所述活塞94”的另一个实施例的驱动滑车80”的另一个实施例进行说明。所述驱动滑车80”与图3A至6的所述驱动滑车80类似，并且所述活塞94”类似于图3A至6的活塞94。所述驱动滑车80和80”的相应特征已被标以相同的参考数字，而且除了对它们的差异之外，将不再详细讨论。
[0095]所述驱动滑车80”的所述活塞94”由铝而不是塑料制成，以在低重量和低热膨胀性能之间获得平衡。为所述活塞94提供刚性的所述脊部已经从所述活塞94”中省略。图9的铝活塞94”经历了比图5的塑料活塞94更小量的热膨胀。还可以构想，具有与所述铝活塞94”相当或比所述铝活塞94”更低的热膨胀性能的塑料材料形成的活塞94。
[0096]如在图10中最佳地可见的那样，所述活塞94”的外圆柱表面具有形成在其中的两个凹槽。所述密封件133从所述活塞94”的外圆柱表面向外径向地延伸，以接触所述轮毂124的内圆柱表面。所述密封件133从而相对于所述轮毂124密封所述活塞94”。塑料环135被容纳在另一个凹槽中。所述塑料环135在圆周方向是不连续的，具有周向间隙(未示出)，以允许所述塑料环135的热膨胀。所述塑料环135从所述活塞94”的外圆柱表面径向向外延伸，以与所述轮毂124的内圆柱表面接触。相比于可压缩密封件133，所述塑料环135是相对刚性的。所述塑料环135防止所述活塞94”和所述支架轮毂124之间的直接接触。当所述活塞94”相对于所述轮毂124移动时，所述塑料环135从而起到减少摩擦的作用，所述活塞94”和所述轮毂124都是由铝制成。可以构想的是，所述塑料环135可被省略。可以构想的是，所述活塞94”的外圆柱表面可与所述轮毂124的内圆柱表面接触。
[0097]参考图7，将对具有所述活塞94’的所述驱动滑车80’的另一个实施例进行描述。所述驱动滑车80’与所述驱动滑车80相似的特征将被给予相同的参考标记，并且不会再次描述。
[0098]支架90’和盖板92’被安装在所述可动滑轮84的轴向向外的所述驱动轴100上。使所述驱动轴100保持在所述曲轴57的螺栓102也使所述盖板92’保持在所述驱动轴100。所述盖板92’的直径小于图3A的所述驱动滑车80的盖板92。所述盖板92’的环形凸缘93沿所述驱动轴100的外表面轴向向内延伸。所述支架90’被安装在这个环形凸缘93上并且通过螺栓134被附连于所述盖板92’。
[0099]杯形汽缸144被安装到所述支架90的轴向向外表面，以便与所述驱动轴100同轴。所述汽缸144被通过螺栓136紧固到所述支架90’。所述汽缸144具有大致横向于所述驱动轴100延伸的端部145。
[0100]活塞94’被安装在所述汽缸144内，以便沿其在所述端部145和所述支架90’之间的内圆柱面滑动。所述活塞94’被相对于所述汽缸144的内表面由环形密封件147密封。所述环形密封件147被通过板148和螺栓149相对于所述活塞94’的外表面紧固。所述活塞94’被通过在所述活塞94’和所述端部145之间的空间填充压缩空气致动。
[0101]三个部分地空心的杆95 (在图7中可见其中两个)被通过螺栓150附连于所述活塞。所述杆95从所述活塞94’通过形成于所述支架90’中的孔145以轴向向内的方向延伸。所述杆95朝着在所述盖板92’径向外侧的所述可动滑轮84延伸。可以构想的是，所述盖板92’和/或所述支架90’可被设置为使得所述杆95通过所述盖板92’和所述支架90’，或仅通过所述盖板92’延伸。
[0102]在本实施例中，如图7所示，所述静止的可动滑轮84 (即在其最外侧轴向位置的可动滑轮84)在其未被致动的配置中与所述活塞94’的杆95间隔。当所述活塞94’被致动时，所述杆95朝着所述可动滑轮84移动，并且在相接触后，在其上施加力。可以构想的是，所述杆95可以被构造成在所述活塞94’的未被致动的配置中与所述静止的可动滑轮84接触。还可以构想的是，所述杆95可被附连于可动滑轮84，以便滑动并与所述可动滑轮84旋转。
[0103]可以构想的是，所述杆95可以与所述活塞94’整体地形成，或者通过其他手段被附连于所述活塞94’。虽然在所述实施例中，所述杆95是由部分地中空的材料制成的，但可以构想的是，所述杆95可以是实心的，或者具有不同于在此所示的那样的不同形状。所述杆95被绕所述驱动轴100的转轴85环绕地分布。可以构想的是，所述杆95的数量可以多于或少于三个。
[0104]所述汽缸144通过形成于所述汽缸144的端部151中的孔146被连接到所述空气导管98。所述汽缸144随着所述支架90旋转，同时所述空气导管98是静止的。轴承137被插入所述静止的空气导管98和所述汽缸144之间。所述静止的空气导管98经由唇形密封132被相对于所述汽缸144的端部151可旋转地密封。当压缩空气通过所述空气导管98被送入所述汽缸124时，所述活塞94’朝着所述支架90’和所述盖板92’沿着所述汽缸144的内圆柱表面远离所述端部151滑动。所述活塞94’经由所述被附连的杆95在所述可动滑轮84上朝着所述固定滑轮82施加力，从而有助于增加所述驱动滑车80的有效直径。
[0105]由于图7的所述驱动滑车80’中的所述活塞94’在暴露于压缩空气的侧面上的表面积比图3A和3B中所示的所述驱动滑车80中的活塞94的大，所以向滑车80’的所述活塞94’上施加给定大小的力所需的空气压力比向滑车80的所述活塞94施加的力所需的空气压力小。
[0106]可以构想的是，所述雪地摩托车10可被设置成以给定的空气压力致动所述活塞94，94’，94”，并且所述致动可以被控制为在“开” “关”状态。
[0107]可以构想的是，所述雪地摩托车10可被设置成提供多个空气压力水平以及作为结果的被施加于所述可动滑轮84上的力。可以构想的是，被施加于所述可动滑轮84上的所述力在给定范围的值内是连续可变的。可以构想的是，通过所述活塞94，94’，94”被施加于所述可动滑轮84所述力的幅度可通过调整用于致动所述活塞94，94’，94”的空气压力，或者通过使用多个活塞且选择性地致动所述多个活塞而改变。
[0108]可以构想的是，所述活塞94，94’，94”的致动可以由所述雪地摩托车10的操作者手动地控制。例如，开关(诸如按钮开关)可被提供用于切换所述致动打开或关闭。可替代地，连续可调旋钮可被提供以允许雪地摩托车的驾驶员设定被施加于所述活塞94，94’，94”的力的量。还可以构想的是，所述活塞94，94’，94”的致动可被基于参数，诸如车速、发动机转速(RPM)、所需扭矩、燃料储量等自动控制。
[0109]参考图8，现在将讨论用于将压缩空气传递到所述活塞94，94’，94”的所述气动系统200和用于自动控制所述活塞94，94’，94”的气动致动的所述控制系统。
[0110]所述的气动系统200包括压缩机220、电动机240、蓄能器222、空气入口阀224、空气出口阀226、旋转馈通件228、汽缸压力传感器230和蓄能器压力传感器232。
[0111]所述的控制系统210调整被输送至所述活塞94，94’，94”以选择性地和可调整地致动所述活塞94，94’，94”的气动空气压力。
[0112]如上面所讨论的那样，所述汽缸144连接所述压缩机220，用于接收压缩空气。所述压缩机220被可操作地连接到所述控制系统210。所述控制系统210将电子信号发送到压缩机220以使其启动。可以构想的是，所述控制系统210也可以被设置成从所述压缩机220接收信号。
[0113]如上面所讨论的那样，与所述压缩机220流体连通的蓄能器222 (连接所述压缩机的下游)存储用于致动所述活塞94，94’，94”的压缩空气并帮助减少致动所述活塞94，94’，94”的响应时间。因此，所述压缩机220经由所述蓄能器222被连接到所述汽缸144。来自所述压缩机220的压缩空气流入到所述蓄能器222，并从所述蓄能器222到所述汽缸124，144。可以构想的是，附加的空气流动路径可以被提供用于压缩空气从所述压缩机220流至所述汽缸124，144，而不通过所述蓄能器222。可以构想的是，所述蓄能器222可被省略。
[0114]被经由旋转馈通件(feed-through) 228连接在所述蓄能器222和所述汽缸124，144之间的空气入口阀224允许来自所述蓄能器222的空气流至所述汽缸124。当所述汽缸124，144 (由所述汽缸压力传感器230决定)小于所期望的时，并且如果能够从所述蓄能器222得到比所述汽缸124，144中更高压力的压缩空气(由所述蓄能器压力传感器232决定)，那么所述气入口阀224就被打开。
[0115] 经由旋转馈通件228连接到所述汽缸124，144的空气出口阀226允许所述汽缸124，144中的压缩空气被排放到大气。如果所述汽缸124，144中的压力大于所期望的，那么所述空气出口阀226被打开。
[0116]所述空气入口阀224和所述空气出口阀226分别被可操作地连接到所述控制系统210。所述阀224，226均可被设置为在特定压力设定值打开。所述阀224，226的压力设定值可以被电子分配或以机械方式调整。所述控制系统210将控制信号发送到所述阀224，226，以致动其打开和关闭。可以构想的是，所述控制系统210也可以被设置成从所述阀224，226接收信号。可以构想的是，所述空气入口阀224和所述空气出口阀226可以被替换为单个的比例继动阀。
[0117]压缩空气从所述空气入口阀224经由旋转馈通件228 (诸如图3A的连接器96或类似物)流入所述汽缸124，144。所述旋转馈通件228连接在所述空气出口阀226和所述汽缸144之间，以使压缩空气从所述汽缸124通过所述旋转馈通件228排出到大气中。
[0118]蓄能器空气压力传感器232被连接到所述蓄能器222以测量所述蓄能器222的空气压力。在所示的实施例中，所述蓄能器压力传感器232被连接在所述蓄能器222的下游侦牝所述蓄能器222和空气入口阀224之间。然而，可以构想的是，所述蓄能器空气压力传感器232可被连接在所述蓄能器222的其他地方。
[0119]所述汽缸空气压力传感器230测量所述汽缸124，144中的空气压力。所述汽缸空气压力传感器230被示为连接在所述空气入口阀224与通向所述汽缸124，144的旋转馈通件228之间。
[0120]所述压力传感器230，232均可通信地连接到所述控制系统210。所述控制系统210被设置成从所述压力传感器230接收指示由压力传感器230，232感应到的空气压力的数据和/或信号。可以构想的是，所述控制系统210也可以被设置为发送控制或数据信号到所述压力传感器230，232。所述控制系统210进一步被设置为部分地基于从所述压力传感器230，232接收到的信号，将控制信号发送到所述空气入口阀224、所述空气出口阀226，以及压缩机220。
[0121]如上所述，可以构想的是，加压气筒可被用来替代所述压缩机220和蓄能器222。在这种实施例中，所述控制系统210将被可操作地连接于所述气筒，并被基于从诸如所述气缸压力传感器230的其他传感器接收的信号在那里被设置。
[0122]可以构想的是，所述控制系统210可以是可操作地或可通信地连接到其他传感器和/或开关，用于控制所述活塞94，94’，94”的致动。例如，所述控制系统210可被可通信地连接到能由雪地摩托车驾驶员操作的手动开关。还可以构想的是，所述活塞94，94’，94”的气动致动可基于所述雪地摩托车10的其他运转参数，诸如车辆速度、发动机温度等等，被控制和调整。所述控制系统210将因此被设置为从被设置成测量这些运转参数的其他传感器接收信号。
[0123]以上描述了具有带气动活塞94的CVT 40的雪地摩托车10。然而，应当理解的是，本发明可被应用于其他使用CVT的车辆和设备。还将会理解的是，所述活塞94，94’，94”可被液压致动，用油或其他此类不可压缩的流体，而不是用压缩气体气动。
[0124]对于本领域技术人员而言，本发明的上述实施例的修改和改进可能变得明显。前面的描述旨在示例性而非限制性的。因此，本发明旨在仅由所附权利要求书的范围来限定。
【主权项】
1.一种用于无级变速器的滑车，包括: 轴； 第一滑轮，被置于所述轴上，所述第一滑轮具有带啮合面； 第二滑轮，被置于所述轴上，所述第二滑轮具有面向所述第一滑车的所述带啮合面的带啮合面； 弹簧，使所述第一滑轮和所述第二滑轮彼此偏离； 支架，被装在所述轴上，所述第二滑轮被轴向地置于所述支架和所述第一滑轮之间，所述第二滑轮可轴向移动；所述支架被轴向固定，所述第一滑轮、所述第二滑轮和所述支架适于随着所述轴旋转； 多个离心配重，被连接到如下之一: 所述支架，以及 所述第二滑轮， 所述多个离心配重的每一个的至少一部分响应于所述轴的旋转，相对于所述轴在径向向外的方向上移动，该部分的径向位置取决于所述轴的转速，所述支架和所述第二滑轮之间的轴向距离至少部分地取决于该部分的所述径向位置； 至少一个汽缸，适于在其中接收流体；以及 至少一个活塞，所述至少一个活塞可在所述至少一个汽缸中移动，所述至少一个活塞适于响应于在其中接收流体的所述至少一个汽缸移动，并由此选择性地在所述第一滑轮和所述第二滑轮之一上朝着所述第一滑轮和所述第二滑轮的另一个施加力。2.根据权利要求1所述的滑车，其中所述至少一个活塞选择性地在所述第二滑轮上施加力。3.根据权利要求1所述的滑车，其中所述流体是压缩空气且所述至少一个活塞被气动致动。4.根据权利要求1所述的滑车，其中所述弹簧被连接到所述第二滑轮。5.根据权利要求4所述的滑车，其中: 所述活塞选择性地在所述第二滑轮上施加力，并且 所述第一滑轮被轴向固定。6.根据权利要求5所述的滑车，其中: 所述至少一个汽缸至少部分地由所述支架形成。7.根据权利要求6所述的滑车，进一步包括: 密封所述至少一个汽缸的盖板。8.根据权利要求5所述的滑车，其中 所述至少一个活塞包括至少一个与其连接的杆， 所述至少一个杆被被置于所述至少一个汽缸的内部，且 所述至少一个活塞之一经由所述至少一个杆选择性地在所述第二滑轮上施加力。9.根据权利要求1所述的滑车，其中 所述至少一个活塞包括至少一个与其连接的杆， 所述至少一个杆被置于与所述至少一个活塞之一相对应的所述汽缸内，且 所述至少一个活塞经由所述至少一个杆选择性地在所述第一滑轮和所述第二滑轮上施加力。10.根据权利要求1所述的滑车，进一步包括被连接到所述至少一个汽缸的流体管道。11.根据权利要求10所述的滑车，进一步包括将所述流体导管与所述汽缸相连接的连接器。12.根据权利要求10所述的滑车，其中所述连接器可绕所述轴旋转。13.根据权利要求12所述的滑车，其中所述流体导管被旋转地固定。14.根据权利要求10所述的滑车，其中所述流体管道被旋转地固定。15.根据权利要求1所述的滑车，其中所述多个离心配重中的每一个均连接所述第二滑轮。16.根据权利要求1所述的滑车，其中所述多个离心配重的每一个是如下之一: 一辊子配重，该辊子配重在径向向外的方向是可移动的；以及 —杆， 所述杆的第一端被附连于所述支架和所述第二滑轮之一，以及所述杆的第二端远离所述支架和所述第二滑轮之一且相对于所述轴在径向向外的方向能够枢转。17.一种无级变速器(CVT)，包括: 根据权利要求1至16任意一个所述的驱动滑车； 从动滑车，包括: 从动滑车轴； 第一从动滑车滑轮和第二从动滑车滑轮，安装在所述轴上以随其一起旋转，所述第一从动滑车滑轮的带啮合面面对所述第二从动滑车滑轮的带啮合面；以及 环形带，旋转地耦合所述驱动滑车和所述从动滑车，所述环形带被保持在所述驱动滑车的所述第一和第二滑轮的带啮合面与所述第一和第二从动滑车滑轮的带啮合面之间。18.一种车辆，包括: 车架； 由所述车架支撑的发动机； 地面啮合部件，可操作地连接到所述发动机并连接到所述车架； 根据权利要求17所述的无级变速器(CVT)，所述驱动滑车的所述轴被可操作地连接到所述发动机的曲轴上，且所述从动滑车轴被连接到所述地面啮合部件。19.根据权利要求18所述的车辆，进一步包括与所述至少一个活塞流体连通的流体源。20.根据权利要求18所述的车辆，进一步包括控制所述至少一个活塞的致动的控制系统。21.根据权利要求20所述的车辆，其中所述控制系统调整由所述活塞所施加的力。22.根据权利要求21所述的车辆，其中所述控制系统基于下列之一调整所；述力: 手动输入； 车辆行驶速度； 所述发动机的运转速度；以及 驱动所述地面啮合部件所需的扭矩。
【专利摘要】一种无极变速器(CVT)滑车，包括轴和具有置于其上的第一和第二滑轮，以及支架。弹簧使所述滑轮彼此偏离。所述轴向可移动的第二滑轮被轴向地置于所述轴向固定的支架和所述第一滑轮之间。多个离心配重，被连接到所述支架或所述第二滑轮，具有随着所述轴的旋转径向向外移动的部分。所述支架和所述第二滑轮之间的轴向距离至少部分地取决于所述部分的径向位置，所述位置取决于转速。至少一个被适于接收流体汽缸。至少一个活塞，与所述轴共同旋转，适于响应于在其中接收的流体在所述至少一个汽缸中移动，由此选择性地向所述滑轮之一朝着另一个施加力。还公开了无极变速器(CVT)和车辆。
【IPC分类】F16H55/56, F16H61/662, F16H9/18
【公开号】CN104903618
【申请号】CN201380051077
【发明人】马库斯·霍克迈耶, 诺伯特·克仁杰克, 约翰·维尔夫林格, 托马斯·黒因丁格, 罗杰·里乌
【申请人】Brp传动系有限两合公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年9月27日
【公告号】CA2886623A1, EP2901043A2, US20150267792, WO2014052725A2, WO2014052725A3
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