專利名稱：液壓控制干式皮帶無段變速機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無段變速系統(tǒng)的技術領域，特別是涉及一種以液壓方式控制變速 的干式皮帶無段變速機構。
背景技術：
目前市面上所販售的機車車輛的變速系統(tǒng)，主要是以皮帶無段變速方式為主，而 所謂的皮帶無段變速系統(tǒng)主要具有一主動皮帶輪組及一被動皮帶輪組，并以皮帶繞設連接 該主動皮帶輪組與被動皮帶輪組，并且主動皮帶輪組及被動皮帶輪組的有效旋轉半徑是可 以變更的。依據(jù)引擎轉速的變化來調整主動皮帶輪組及被動皮帶輪組有效旋轉半徑，即可 調整主動皮帶輪組及被動皮帶輪組之間的轉速比與旋轉扭力值，而產(chǎn)生變速的效果。由于 非金屬的皮帶接觸到潤滑油類之后，其材質會快速劣化，因此只能用于無潤滑油的干燥環(huán) 境中?，F(xiàn)有的變速系統(tǒng)如中國臺灣專利公告1275501號“無段變速機構”所揭示，該無段
變速器包括有一入力軸、一驅動盤、一滑動驅動盤、多個滾珠、一出力軸、一傳動盤、一滑動 傳動盤、一傳動盤彈簧、以及一傳動皮帶。該入力軸耦合至車輛引擎并獲得旋轉動力，驅動盤與滑動驅動盤均軸設于入力軸 上，且入力軸的旋轉會促使?jié)L珠以其離心力而頂推滑動驅動盤沿入力軸作軸向移動；同樣 的，傳動盤與滑動傳動盤均軸設于出力軸上，且傳動盤彈簧以其彈力而頂推滑動傳動盤沿 出力軸作軸向移動；至于傳動皮帶則環(huán)繞于驅動盤、滑動驅動盤、傳動盤、與滑動傳動盤之 間。在前述的無段變速器中，車輛引擎的旋轉動力可由入力軸經(jīng)由傳動皮帶以無段變 速方式傳遞至出力軸，亦即改變驅動盤與滑動盤的半徑比，即可達成無段變速的作用。前述的滾珠只能依據(jù)引擎的轉速所產(chǎn)生的離心力來改變滑動驅動盤的位置，進而 產(chǎn)生出力軸的轉速與扭力的變化，但此種變速方式不能充分的反應各種車況，也無法獲得 最佳的動力輸出結果，因此有再加以改進的必要。而為了改善這個問題，便有電機控制型式的無段變速器被發(fā)展出來，如中國臺灣 專利公告第1285715號“V型皮帶式無段變速裝置”以及美國專利公開第US20070026982號 "Power Unit and Saddle-ride Type Vehicle Providedwith the Power Unit，，所揭不的 技術。這一類的技術是在無段變速器上加裝一組由微電腦控制的電動機以及一組由電動 機驅動的齒輪組或連桿機構，并且由齒輪組或連桿機構來調整主動皮帶輪與被動皮帶輪的 速比，由此達到智慧型變速的效果，以期能充分的反應各種車況，并獲得最佳的動力輸出結果。但是，此種方式需另外加裝電動機與齒輪組或連桿組等，因此必須在原有的變速 器一旁增設一個空間，以容置前述的電動機與齒輪組或連桿組等，這將會使整個變速系統(tǒng) 的體積增大，而變得較占空間；同時，電動機、齒輪組或連桿組與變速器的連結也會使結構 變得較為復雜，而增加生產(chǎn)成本以及制造、維修的難度。
前述的變速系統(tǒng)都屬于干式皮帶無段變速系統(tǒng)，另有一種濕式鋼帶無段變速器， 是使用昂貴的鋼制金屬材料而不能使用皮帶，其使用兩組液壓缸，分別帶動鋼帶輪的主動 輪組及被動輪組的活動輪前后移動，當活動輪前移時，該組鋼帶輪的旋轉半徑變大，反之當 活動輪后移時，該組鋼帶輪的旋轉半徑變小；當一組液壓缸前進推擠一鋼帶輪的活動輪往 前時，另一組液壓缸必須后退將另一鋼帶輪的活動輪釋放使后退，因此造成鋼帶無段變速 器的主動輪及被動輪的旋轉半徑相對變化，達成變速的效果。濕式的液壓調速機構雖然有裝置空間較密集、施力大、變速功能穩(wěn)定又安靜的優(yōu) 點，但由于鋼帶輪的活動輪必須同時作直線運動以調整有效的旋轉半徑，又同時作旋轉運 動以傳遞動力，因此在兩個不同運動方向的接觸面上，必須確保有充足的潤滑油供應，以避 免接觸面因磨擦過熱而燒結損壞，其工作環(huán)境為充滿潤滑油的濕式環(huán)境，而且其使用的油 壓缸的活塞常與活動輪結合為一體，活塞本身既作軸向移動又作旋轉移動，其油壓缸密封 不易常有潤滑油泄露，如此的結構形式限制了此種調速機構只適于在濕式鋼帶無段變速器 上使用，并不適宜應用于無潤滑油的干式皮帶無段變速器上。為了讓液壓控制的調速機構也能應用于無潤滑油的干式皮帶無段變速器上，本發(fā) 明人經(jīng)不斷的研究試驗，終于研究出可以解決接觸面因不同運動方向造成磨擦問題的技 術。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于解決前述各項問題而提供一種液壓控制干式皮帶無段變 速機構，其在液壓缸組的活塞與主動皮帶輪組的活動輪間設置一轉動件，由于轉動件內部 能吸收旋轉方向的摩擦力，因而可由轉動件承受該活動輪旋轉方向的摩擦力，在無潤滑的 工作環(huán)境中仍可避免各金屬之間的接觸面，因金屬磨擦過熱而燒結損壞的問題，并達到在 干式無段變速機構中以液壓方式控制變速機構的目的。為達前述目的，本發(fā)明液壓控制干式皮帶無段變速機構具有一主動軸，該主動軸 的一端與一動力源耦合，另一端則連接一主動皮帶輪組，且該主動皮帶輪組經(jīng)由一皮帶帶 動一被動皮帶輪組，該被動皮帶輪組可對應該主動皮帶輪組而調整其有效旋轉半徑，并且 該被動皮帶輪組連結一從動軸。該主動皮帶輪組具有一固定輪與一活動輪，該固定輪固定于該主動軸，而該活動 輪與一液壓缸組連動，該液壓缸組具有一活塞，且該活塞經(jīng)由一轉動件與該活動輪連結，以 推動該活動輪位移而調整該主動皮帶輪組的有效旋轉半徑。由于本發(fā)明的液壓缸組的活塞是通過轉動件而與該主動皮帶輪組的活動輪連結， 因此該活動輪旋轉方向的摩擦力便會完全由該轉動件承受，轉動件能承受旋轉方向的磨擦 力，如此該液壓缸組的活塞僅需承受軸向的作用力，由此，液壓缸組與該活動輪之間就不會 產(chǎn)生金屬與金屬因磨擦過熱而燒結損壞的問題。較佳者，該轉動件為一推力軸承，例如以滾珠組配合一固定環(huán)和一轉動環(huán)所組成 的推力軸承作為轉動件，其內部以密封手段填充有黃油以供產(chǎn)生潤滑作用，因而可由該推 力軸承承受軸向的推力及該活動輪旋轉方向的摩擦力，而且該密封的黃油不會漏出，因此 能用于干式皮帶所需的干燥環(huán)境中。較佳者，該轉動件與該液壓缸組之間套設有一彈簧，通過該彈簧的彈力使該轉動
5件保持與該活動輪密切接觸。較佳者，該主動皮帶輪組具有一固定輪與一活動輪，且該固定輪與該活動輪之間 形成一 V形溝槽以供斷面呈V形的皮帶繞設。較佳者，該變速機構進一步具有一第二液壓缸組，該第二液壓缸組對應該被動皮 帶輪組設置，該第二液壓缸組具有一活塞，且該活塞經(jīng)由一轉動件與該被動皮帶輪組連結， 以調整其有效旋轉半徑。本發(fā)明前述的特點、特性，將從下述實施例的詳細說明與附圖中，獲得深入了解。


圖1是表示本發(fā)明的剖視結構示圖2是本發(fā)明的主動皮帶輪組與液壓缸部分的剖視結構示意圖
圖3是本發(fā)明的使用狀態(tài)示意圖；及
圖4是本發(fā)明第二實施例的剖視結構示意圖。
主要元件符號說明
液壓控制干式皮帶無段變速機構1
主動軸11從動軸12
主動皮帶輪組2固定輪21
活動輪22溝槽M
液壓缸組3液壓缸31
活塞32推力軸承33
固定環(huán)331轉動環(huán)332
滾珠組333彈簧34
皮帶4被動皮帶輪組5
固定輪51活動輪52
彈簧扭力機構6固定座61
活動座62彈簧63
動力源71負載7具體實施例方式茲配合附圖將本發(fā)明的實施例詳細說明如下。請同時參考圖1至圖3。圖1是表示本發(fā)明的剖視結構示圖；圖2是本發(fā)明的主 動皮帶輪組與液壓缸部分的剖視結構示意圖；圖3是本發(fā)明的使用狀態(tài)示意圖。本發(fā)明的液壓控制干式皮帶無段變速機構1被設置于一個動力源71與一負載75 之間，該動力源71可為任何型式的動力，例如引擎或馬達，或是引擎與馬達的混合動力， 或是其他的風力、水力等等。而該負載75可為直接輸出形態(tài)，或者經(jīng)由一減速機構后再輸 出的形態(tài)。本實施例的液壓控制干式皮帶無段變速機構1具有一主動軸11，該主動軸11的一 端耦合于該動力源71，另一端則連接一主動皮帶輪組2，該主動皮帶輪組2由一液壓缸組3 控制其有效旋轉半徑，且該主動皮帶輪組2經(jīng)由一皮帶4帶動一被動皮帶輪組5，該被動皮帶輪組5由一彈簧扭力機構6調整其有效旋轉半徑，并且該被動皮帶輪組5連結一從動軸 12，該從動軸12的另一端則耦合至該負載75。該主動皮帶輪組2具有一固定輪21與一活動輪22，該固定輪21與該活動輪22之 間形成一溝槽23以供該皮帶4繞設，在本實施例中該溝槽23與該皮帶4的斷面均呈V形， 該固定輪21與該主動軸11連結固定，而該活動輪22則以可滑動的形式套設于該主動軸 11，使該活動輪22可相對于該固定輪21滑動位移而改變該活動輪22與該固定輪21的間 距，由此控制該主動皮帶輪組2帶動該皮帶4的有效旋轉半徑。該液壓缸組3設置于該主動軸11鄰靠于該活動輪22之處，該液壓缸組3具有一 環(huán)形的液壓缸31，該液壓缸31具有一環(huán)形的活塞32，并且該液壓缸31及該活塞32均套于 該主動軸11，而該活塞32則經(jīng)由一轉動件與該活動輪22連結，在本實施例中該轉動件為一 推力軸承33，該推力軸承33由一固定環(huán)331、一轉動環(huán)332與設置于該固定環(huán)331和轉動 環(huán)332之間的滾珠組333所組成，且該滾珠組333內部以密封的手段填充有黃油以產(chǎn)生潤 滑作用，該固定環(huán)331與該活塞32連結，且該固定環(huán)331與該液壓缸31之間套設有一彈簧 34，而該轉動環(huán)332則與該活動輪22連結，如此可通過該彈簧34的彈力使該推力軸承33 與該活動輪22密切接觸。該被動皮帶輪組5同樣具有一固定輪51與一活動輪52，該固定輪51與該活動輪 52之間供該皮帶4繞設，該固定輪51與該被動軸12連結固定，而該活動輪52則以可滑動 的形式套設于該被動軸12，使該活動輪52可相對于該固定輪51滑動位移而改變該活動輪 52與該固定輪51的間距，由此變化該被動皮帶輪組5帶動該皮帶4的有效旋轉半徑。該彈簧扭力機構6主要具有一固定座61與一活動座62，該活動座62連結于該被 動皮帶輪組5的活動輪52，并且在該固定座61與該活動座62之間套設有一彈簧63，通過 該彈簧63的彈力推抵該活動輪52，使該被動皮帶輪組5可對應該主動皮帶輪組2相對變化 其有效旋轉半徑。亦即，當該主動皮帶輪組2的有效旋轉半徑增大時，該被動皮帶輪組5則 相對調整而減少有效旋轉半徑；反之，當主動皮帶輪組2的有效旋轉半徑減少時，則該被動 皮帶輪組5被動皮帶輪組5會相對調整增加有效旋轉半徑，使皮帶4始終保持與該主動皮 帶輪組2及被動皮帶輪組5的接觸傳動。該彈簧扭力機構6的結構及其作用是沿用現(xiàn)有的 結構，并非本發(fā)明的發(fā)明特征，故不再予以贅述。請參閱圖3，其是本發(fā)明的使用狀態(tài)示意圖。當該動力源71在低轉速時，該液壓缸 組3的活塞32呈縮回的狀態(tài)，使該主動皮帶輪組2的活動輪22遠離該固定輪21，此時該 主動皮帶輪組2的有效旋轉半徑較小，即如圖3所示的狀態(tài)；相對地，該被動皮帶輪組5會 因為該彈簧扭力機構6的調節(jié)，而使該被動帶輪組5的活動輪52緊靠于該固定輪51，使該 被動皮帶輪組5的有效旋轉半徑呈最大狀態(tài)。此時，該主動皮帶輪組2與該被動皮帶輪組 5之間呈最大減速比的形態(tài)。隨著該動力源71的轉速逐漸增高，該液壓缸組3的活塞32會被逐漸推出，而將該 主動皮帶輪組2的活動輪22推向該固定輪21，使該主動皮帶輪組2的有效旋轉半徑逐漸增 加；相對地，該被動皮帶輪組5通過該彈簧扭力機構6的調節(jié)，當該主動皮帶輪組2的有效 旋轉半徑逐漸增加時，該被動皮帶輪組5的有效旋轉半徑則對應逐漸變小。當該動力源71在高轉速區(qū)域時，該液壓缸組3的活塞32會被推出至極限位置，使 該主動皮帶輪組2的活動輪22緊靠該固定輪21，讓該主動皮帶輪組2的有效旋轉半徑呈最大狀態(tài)，即如圖1所示的狀態(tài)；相對地該被動皮帶輪組5的有效旋轉半徑則呈最小狀態(tài)，使 該主動皮帶輪組2與該被動皮帶輪組5之間呈最小減速比狀態(tài)。由于本發(fā)明的液壓缸組3的活塞32是通過推力軸承33而與該主動皮帶輪組2的 活動輪22連結，而該推力軸承33的滾珠組333內部以密封的手段填充有黃油以供潤滑，因 而可由該推力軸承33承受軸向的推力及該活動輪22旋轉方向的摩擦力，而且被密封的黃 油不會漏出，因此能用于干式皮帶所需的干燥環(huán)境中，使該活塞32僅承受軸向的作用力， 如此一來，便能由該活塞32的軸向位移而推動旋轉中的活動輪22進行位移，不會產(chǎn)生因磨 擦而燒結損壞的問題，并且使液壓控制的變速機構可實現(xiàn)在干式無段變速機構上。而該液壓缸組3的控制可由微電腦控制系統(tǒng)配合動力源的狀態(tài)而以液壓泵進行 控制調整。此一控制技術并非本發(fā)明的特征，故不予以贅述。請參閱圖4，其是本發(fā)明第二實施例的剖視結構示意圖。其中該液壓缸組3通過推 力軸承33與主動皮帶輪組2的活動輪22連結的結構，是被實現(xiàn)于該被動皮帶輪組5的活 動輪52上而成為一第二液壓缸組8，以取代前述第一實施例中的彈簧扭力機構。該第二液 壓缸組8的結構與該液壓缸組3相同，并且該第二液壓缸組8與該液壓缸組3由同一組微 電腦控制系統(tǒng)來進行調整控制，使該主動皮帶輪組2與該被動皮帶輪組5可相互配合進行 無段變速。雖然以前述的若干實施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉 此技術者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，所作更動與潤飾的等效替換，仍為本發(fā)明的專 利保護范圍內。
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權利要求
1.一種液壓控制干式皮帶無段變速機構，包括主動軸，該主動軸的一端與動力源耦合；主動皮帶輪組，其與該主動軸連結，且其具有固定輪與活動輪，該固定輪固定于該主動 軸，而該活動輪可相對于該主動輪位移以改變該主動皮帶輪組的有效旋轉半徑；液壓缸組，其對應該活動輪設置，該液壓缸組具有活塞，且該活塞經(jīng)由轉動件與該活動 輪連結，以推動該活動輪位移；被動皮帶輪組，其對應該主動皮帶輪組設置，且該被動皮帶輪組可對應該主動皮帶輪 組的有效旋轉半徑的改變而調整其有效旋轉半徑；皮帶，其繞設于該主動皮帶輪組與該被動皮帶輪組之間；及被動軸，其與該被動皮帶輪連結。
2.依權利要求1所述的液壓控制干式皮帶無段變速機構，其中該液壓缸組設置于該主 動軸鄰靠于該活動輪之處，該液壓缸組具有環(huán)形的液壓缸，該液壓缸所具有的活塞也為環(huán) 形，并且該液壓缸及該活塞均套于該主動軸。
3.依權利要求1所述的液壓控制干式皮帶無段變速機構，其中該轉動件與該液壓缸組 之間套設有彈簧，通過該彈簧的彈力使該轉動件保持與該活動輪密切接觸。
4.依權利要求1所述的液壓控制干式皮帶無段變速機構，其中該轉動件為推力軸承。
5.依權利要求4所述的液壓控制干式皮帶無段變速機構，其中該推力軸承由固定環(huán)、 轉動環(huán)與設置于該固定環(huán)和轉動環(huán)之間的滾珠組所組成，且該滾珠組內部以密封手段填充 有潤滑油，該固定環(huán)與該活塞連結，且該固定環(huán)與該液壓缸之間套設有彈簧，而該轉動環(huán)則 與該活動輪連結。
6.依權利要求5所述的液壓控制干式皮帶無段變速機構，其中該固定環(huán)與該液壓缸之 間套設有彈簧，通過該彈簧的彈力使該推力軸承保持與該活動輪密切接觸。
7.依權利要求1所述的液壓控制干式皮帶無段變速機構，其中該主動皮帶輪組的固定 輪與活動輪之間形成V形溝槽以供該皮帶繞設，且該皮帶的斷面也呈V形。
8.依權利要求1所述的液壓控制干式皮帶無段變速機構，其中該液壓控制干式皮帶無 段變速機構還具有第二液壓缸組，該第二液壓缸組對應該被動皮帶輪組設置，該第二液壓 缸組具有活塞，且該活塞經(jīng)由轉動件與該被動皮帶輪組連結，以調整其有效旋轉半徑。
9.依權利要求8所述的液壓控制干式皮帶無段變速機構，其中該被動皮帶輪組具有固 定輪與活動輪，該固定輪固定于該被動軸，而該活動輪與該第二液壓缸組連結，而可由該第 二液壓缸組驅動位移以改變該被動皮帶輪組的有效旋轉半徑。
10.依權利要求8所述的液壓控制干式皮帶無段變速機構，其中該第二液壓缸組具有 環(huán)形的液壓缸，該液壓缸所具有的活塞也為環(huán)形，并且該液壓缸及該活塞均套于該被動軸。
11.依權利要求8所述的液壓控制干式皮帶無段變速機構，其中該轉動件為推力軸承。
12.依權利要求11所述的液壓控制干式皮帶無段變速機構，其中該推力軸承由固定 環(huán)、轉動環(huán)與設置于該固定環(huán)和轉動環(huán)之間的滾珠組所組成，該固定環(huán)與該活塞連結，且該 固定環(huán)與該液壓缸之間套設有彈簧，而該轉動環(huán)則與該活動輪連結。
13.依權利要求12所述的液壓控制干式皮帶無段變速機構，其中該固定環(huán)與該液壓缸 之間套設有彈簧，通過該彈簧的彈力使該推力軸承保持與該活動輪密切接觸。
14.依權利要求1所述的液壓控制干式皮帶無段變速機構，其中該動力源可為引擎、馬達、風力或水力的任一種或其混合動力。
15.依權利要求1所述的液壓控制干式皮帶無段變速機構，其中該被動皮帶輪組由彈 簧扭力機構調整其有效旋轉半徑。
16.依權利要求15所述的液壓控制干式皮帶無段變速機構，其中該彈簧扭力機構具有 固定座與活動座，該活動座連結于該被動皮帶輪組所具有的活動輪，并且于該固定座與該 活動座之間套設有彈簧，通過該彈簧的彈力推抵該活動輪，使該被動皮帶輪組可對應該主 動皮帶輪組相對變化其有效旋轉半徑。
全文摘要
本發(fā)明公開一種液壓控制干式皮帶無段變速機構，其由主動軸與動力源耦合，主動軸并且連接一主動皮帶輪組，且主動皮帶輪組經(jīng)由一皮帶連動一被動皮帶輪組，被動皮帶輪組可對應主動皮帶輪組而調整其有效旋轉半徑，而主動皮帶輪組具有一固定輪與一活動輪，且活動輪與一液壓缸組連動，液壓缸組具有一活塞，且活塞經(jīng)由一轉動件與活動輪連結，以推動活動輪位移而調整主動皮帶輪組的有效旋轉半徑。由此，可由轉動件承受活動輪旋轉方向的摩擦力，使液壓缸的活塞僅需承受軸向的作用力，而不會過度磨擦。
文檔編號F16H9/18GK102102742SQ20091025346
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權日2009年12月16日
發(fā)明者古煥隆, 田慶金, 謝凱清, 魏增德 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院