專利名稱：用于操縱無級(jí)變速器的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無級(jí)變速器，并且具體地涉及改變變速器的輸入/輸出 比的裝置。
背景技術(shù)：
變速器是任何把輸入力矩轉(zhuǎn)換為輸出力矩的機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置。通常 包括有不同直徑的一組齒輪，允許在第一轉(zhuǎn)動(dòng)比的第一齒輪連接到在 笫二轉(zhuǎn)動(dòng)比的第二齒輪。變速器是通常的應(yīng)用是在車輛中。例如，轎
車可有一個(gè)自動(dòng)變速器及一個(gè)手動(dòng)變速器。自行車有把踏板連到后輪 輪轂的簡(jiǎn)單的變速器。
變速器允許輸入力轉(zhuǎn)換為更有用及合適的輸出。但是，通過使用 齒輪和聯(lián)動(dòng)裝置，典型的變速器僅有四個(gè)或五個(gè)可用的比率。例如轎 車中的四速自動(dòng)變速器只有四套輸出齒輪連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的輸入。十速 自行車有僅僅十個(gè)輸入/輸出比。需要變速器不被齒輪數(shù)目限制。另夕卜，
把大量齒輪放到變速器使成本、重量及要求的空間增加。
無級(jí)變速器(CVT)是消除了需要專門數(shù)量的齒輪的變速器。代 替之，其允許幾乎無限數(shù)目的輸入/輸出比。這允許輸出(也就是車輛 的速度)在理想的輸入(也就是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速)下達(dá)到。例如，發(fā)動(dòng) 機(jī)在1800rpm下可以是最有效的。在該發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下，可達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī) 的峰值力矩輸出，或者或許最高的燃料經(jīng)濟(jì)性。但是，在第三齒輪， 轎車在1800rpm下會(huì)走得比駕駛員要求的更快。無級(jí)變速器會(huì)允許達(dá) 到中間的比率，允許理想的輸入達(dá)到要求的輸出。
有一些無級(jí)變速器的實(shí)例。美國(guó)加里弗尼亞州的"FallrookTechnologies"擁有發(fā)明名稱為"無級(jí)變速器"的US 6，419，608。該專 利公開了一組轉(zhuǎn)動(dòng)球(也稱為動(dòng)力調(diào)節(jié)器)把輸入及輸出連接起來。
參見圖1和2，圖中7>開了如"FallbrookTechnologies"的'608專 利的那種的現(xiàn)有技術(shù)的無級(jí)變速器100。變速器100軍在由輪轂蓋67 蓋住的輪轂殼40中。在變速器100的中心部位有三個(gè)或更多的動(dòng)力調(diào) 節(jié)器la、 lb、 lc，動(dòng)力調(diào)節(jié)器是球形的，并繞著變速器100的中心線 或轉(zhuǎn)動(dòng)軸線等間距地設(shè)在圓周上。
更清楚地見圖2,心軸3a、 3b、 3c插入通過動(dòng)力調(diào)節(jié)器la、 lb、 lc以限定動(dòng)力調(diào)節(jié)器la、 lb、 lc的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線。圖l中，動(dòng)力調(diào)節(jié)器 的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線示出在水平方向上。心軸支承2a-2f與心軸3a、 3b、 3c垂 直地連接在心軸3a、 3b、 3c的露出的兩端。在一個(gè)實(shí)施例中，各心軸 支承有一孔以接收一個(gè)心軸3a、 3b、 3c的一端。心軸3a、 3b、 3c還 有同軸地及可滑動(dòng)地設(shè)置在心軸支承2a-2f的外面的、心軸3a、 3b、 3c的露出端上的心軸滾子4a-4f。
當(dāng)通過傾斜心軸3a、 3b、 3c改變動(dòng)力調(diào)節(jié)器la、 lb、 lc的轉(zhuǎn)動(dòng) 軸線時(shí)，各心軸滾子4a-4f跟隨在切入固定支承5a、 5b中的槽6a-6f (圖3 )中。
參見圖1至3，固定支承5a、 5b—般是平行的盤的形式，轉(zhuǎn)動(dòng)軸 線沿著變速器100的中心線。槽6a-6f從固定支承5a、 5b的外圓周的 變速器100的中心線延伸。雖然槽6a-6f的側(cè)邊是平行的，但槽6a-6f 的底表面在朝變速器100的中心線延伸時(shí)形成一個(gè)減小的輻射狀部 分。當(dāng)通過改變動(dòng)力調(diào)節(jié)器la、 lb、 lc的轉(zhuǎn)動(dòng)軸哉把變速器100變換 到更低或更高的齒輪，各對(duì)心軸滾子4a-4f沿各自的槽6a-6f，沿相對(duì) 的方向運(yùn)動(dòng)。
在固定支承5a， 5b中的中心孔7a、 7b允許空心軸10插過固定 支承5a、 5b。
圖4是按照現(xiàn)有技術(shù)的固定支承的平面圖。 一個(gè)或多個(gè)固定支承 的孔7a、 7b可有非圓筒形14,這一形狀裝在沿著空心軸10的相應(yīng)的 非圓筒形15上，以防止固定支承5a、 5b和空心軸10之間任意的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。如果固定支承5a， 5b的剛性足夠，可使用附加的結(jié)構(gòu)來減小固 定支承5a， 5b的任意的相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)或彎曲。固定支承5a, 5b的 這類運(yùn)動(dòng)可引起心軸滾子4a-4f沿著槽6a-6f運(yùn)動(dòng)時(shí)被粘住。
再看圖1至3，固定支承5a固定地連接到固定支承軸套42，該軸 套42同軸線地包住空心軸10并延伸穿過輪轂殼40的壁。延伸穿過輪 轂殼40的壁的、固定支承軸套42的端部連接到車架支座并且優(yōu)選地 有非圓筒形，以增加隨后與力矩桿43的連接。力矩桿43放在固定支 承軸套42的非圓筒形端部上，并被力矩螺母44固定就位。力矩桿43 的外端剛性連接到一個(gè)牢固的非活動(dòng)性，如車架(未示出)。固定支承 的軸承48支承輪轂殼40并允許輪轂殼40相對(duì)固定支承軸套42轉(zhuǎn)動(dòng)。
再參見圖1和2，通過軸向滑動(dòng)設(shè)在空心軸10中的桿11手工致 動(dòng)變速。 一個(gè)或多個(gè)鎖12插入通過桿11中的一個(gè)或多個(gè)橫向孔，并 進(jìn)一步延伸通過在空心軸10中的一個(gè)或多個(gè)縱向縫槽16 (未示出)。 空心軸10中的縫槽16允許在空心軸10中的銷12和桿11組件作軸向 移動(dòng)。當(dāng)桿11的空心軸10中軸向滑動(dòng)時(shí)，橫向銷12的端部延伸進(jìn)同 軸的軸套19并與軸套19連接。軸套19的各端固定連接到形成繞著軸 套19圓周的槽的一個(gè)基本平的平臺(tái)13a、 13b。
如更清楚地在圖4中可見，平的平臺(tái)13a、 13b各接觸并推著多個(gè) 輪21a-21f。輪2la-21f配合入心軸支承2a-2f的縫槽中，并被輪軸 22a-22f固定就位。輪軸22a-22f的端部被心軸支承2a-2f支承，并允 許輪21a-21f的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
再參見圖1和2，基本平的平臺(tái)13a、 13b的外周邊(遠(yuǎn)離空心軸 10的部分)過渡為凸形表面。當(dāng)變速器100換擋時(shí)，心軸支承2a-2f 和動(dòng)力調(diào)節(jié)la、 lb、 lc傾斜時(shí)，該區(qū)域允許吸收間隙。圓柱形支承件 18位于在平的平臺(tái)13a、 13b和軸套19之間的槽中，因此與平的平臺(tái) 13a、 13b和軸套19一致地運(yùn)動(dòng)。支承件18安放在位于平的平臺(tái)13a、 13b和軸套19的相交處的接觸軸承17a、 17b上的允許支承件18繞變 速器100的軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)。因此當(dāng)變速器100變速時(shí)，軸承17a、 17b、 支承件18和軸套19都與平的平臺(tái)13a、 13b—起風(fēng)吹草動(dòng)軸向滑動(dòng)。參見圖3和4，固定支承的滾子30a-301通過滾子銷31a-31f成對(duì) 地連接到各心軸腿2a-2f并被滾子夾32a-321夾持就位。滾子銷31a-31f 允許固定支承的滾子30a-301沿著基本與槽6a-f平行的通道在固定支 承5a、 5b中的凹形輻射狀部分上滾動(dòng)。當(dāng)心軸滾子4a-4f在槽6a-6f 中來回運(yùn)動(dòng)時(shí)，固定支承的滾子30a-301不允許心軸3a-3c的端部及心 軸滾子4a-4f與槽6a-6f的底表面接觸，以保持心軸3a-3c的位置并且 減小任何摩擦損失。
雖然無級(jí)變速器是已在紙面上公開，但是使其平滑地工作的事實(shí) 要求重要的技術(shù)秘密。例如，需要軸向移動(dòng)桿11的方法。這種變速裝 置在使用無級(jí)變速器的任何環(huán)境中都是有用的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及與無級(jí)變速器一起用的變速裝置。更具體地，變速裝 置設(shè)計(jì)用在自行車上，但也可與其它輕型車輛一起使用。變速裝置有 手柄部分和輪轂部分。手柄部分的特征在于與纜索連接的可轉(zhuǎn)動(dòng)的調(diào) 節(jié)器。纜索還連接到輪轂部分。當(dāng)調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，拉動(dòng)纜索，依次轉(zhuǎn) 動(dòng)輪轂組件中的滑動(dòng)組件。當(dāng)滑動(dòng)組件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它推進(jìn)在無級(jí)變速器 中的桿。桿調(diào)節(jié)動(dòng)力調(diào)節(jié)器，如上所述。
手柄部分的獨(dú)特之處在于有把信息傳給騎車人的顯示器。無級(jí)變 速器有"齒輪"。但是，普通騎車人習(xí)慣于按照騎在有具體的齒輪，例 如第四齒輪來考慮，代替之，使用無級(jí)變速器，對(duì)使用者重要的是代 替在輸入(踏板轉(zhuǎn)動(dòng))和輸出(后輪的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))之間的比來考慮。 因此，手柄包括示出輸入/輸出比的顯示器。顯示器包括一根絲，當(dāng)調(diào) 節(jié)輸入/輸出比時(shí)，絲彎曲。在高的輸入/輸出比下，絲是平的，和實(shí) 際上對(duì)騎在比較平的表面上該比率是合適的。而當(dāng)調(diào)節(jié)這一比率使得 更容易爬山時(shí)，絲成一個(gè)陡的曲線。


在所附的權(quán)利要求書中列出屬于新特點(diǎn)的本發(fā)明的特征。但是結(jié) 合附圖閱讀參考下面所示實(shí)施例的詳細(xì)說明會(huì)更好地明白本發(fā)明的本 身、及優(yōu)選的使用模式、進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)，附圖中
6圖l是現(xiàn)有技術(shù)的無級(jí)變速器的剖面圖； 圖2是示出現(xiàn)有技術(shù)的傳動(dòng)裝置動(dòng)力調(diào)節(jié)器的分解圖； 閨3是現(xiàn)有技術(shù)的無級(jí)變速器的固定支承的分解圖； 圖4是現(xiàn)有技術(shù)的固定支承的頂視圖； 圖5示出按照本發(fā)明的變速裝置的手柄部分； 圖6a示出本發(fā)明的變速裝置的輪轂部分； 圖6b是本發(fā)明的殼體和滑輪組件的剖面圖； 圖6c示出包括本發(fā)明變速裝置的典型的自行車； 圖7是示出殼體中的滑輪系統(tǒng)的切去一部分的側(cè)視圖； 圖8a是按照本發(fā)明的滑輪系統(tǒng)的透視圖； 圖8b是滑輪系統(tǒng)的分解圖； 圖8c是滑輪系統(tǒng)的反轉(zhuǎn)角度的透視圖； 圖9a是安裝在輪軸上的輪轂殼體的透視圖； 圖9b是安裝在輪軸上的輪轂殼體的側(cè)視圖； 圖10a是與纜索配合的滑輪系統(tǒng)的側(cè)頂視圖； 圖10b是與纜索配合的滑輪系統(tǒng)的底視圖； 圖lla是與自行車輪軸相關(guān)的滑輪系統(tǒng)的分解圖； 圖llb是與自行車輪軸相關(guān)的滑輪系統(tǒng)的反轉(zhuǎn)角度的分解圖； 圖12a是按照本發(fā)明的裝在自行車輪軸上的滑輪系統(tǒng)的側(cè)視圖； 圖12b是裝在自行車輪軸上的內(nèi)滑輪的側(cè)視圖； 圖12c是裝在自行車輪軸上的外滑輪的側(cè)視圖； 圖13是外滑輪的內(nèi)表面的平面圖； 圖14a是滑輪系統(tǒng)的透視的剖面圖；以及 圖14b是滑輪系統(tǒng)的側(cè)剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖5示出按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施列的自行車變速裝置的手柄部分。 變速裝置有兩部分，位于如圖所示的自行車車把上的可轉(zhuǎn)動(dòng)的手柄 1000，和位于后輪的軸附近的輪毅1100。手柄1000已知是傳動(dòng)比控 制器。當(dāng)騎自行車的時(shí)候，騎車者捏住蓋子部分1002。當(dāng)騎車者碰到例 如陡的地帶，他想改變傳動(dòng)比以使踏板(輸入)的更多的轉(zhuǎn)數(shù)得到后 輪(輸出)的較少的轉(zhuǎn)數(shù)。為改變傳動(dòng)比，使用者轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)器1004， 調(diào)節(jié)器1004又依次操縱纜索1012、 1014。調(diào)節(jié)器1004可包括一些凹 痕以幫助騎車人。
變速裝置的一個(gè)獨(dú)特的元件是輸入/輸出比的可視顯示器1010。顯 示器1010位于殼體1008上。 一根絲1016連接到顯示器1010上。當(dāng) 指示器1018從左邊移動(dòng)到右邊，絲1016改變形狀從最左邊的平絲形 到最右邊的曲線形。這可見地表示與地帶有關(guān)的傳動(dòng)比。
如果騎車者在平地上，指示器1018在最左邊(平絲狀)，這設(shè)定 傳動(dòng)比到最高的比率。當(dāng)騎車者爬山時(shí)，指示器1018在最右邊，表示 一個(gè)山(曲線形)，這設(shè)定傳動(dòng)比到最低的比率。指示器1018來回移 動(dòng)經(jīng)過表盤，并由調(diào)節(jié)器1004驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)向螺釘控制。比例從0至 100%。由于這是無級(jí)變速器(CVT)，設(shè)有一個(gè)專門的"齒輪"(例 如第四齒輪)。
圖6a示出按照本發(fā)明的變速裝置的輪轂部分。后輪轂1100包括 包住及保護(hù)與纜索1012、 1012連接的滑輪系統(tǒng)的一個(gè)滑輪殼體1102。 輪轂1100還連接到輪轂體1104內(nèi)的無級(jí)變速器。無級(jí)變速器可是類 似于上述"Fallbrook Technologies"的無級(jí)變速器的類型，或者可以 是允許調(diào)節(jié)動(dòng)力調(diào)節(jié)器的任意合適設(shè)計(jì)。輪轂體1104應(yīng)該比較緊湊以 與后輪的軸同軸裝配。多個(gè)安裝孔1110可設(shè)在殼體上以便于安裝輻 條。
圖6b是按照本發(fā)明的殼體和滑輪組件的橫剖面圖?；喯到y(tǒng)1200 包括一對(duì)滑輪1202和1204。第一纜索1012連接到第一滑輪1202上 使得在纜索1012上的張力使滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)?；谵D(zhuǎn)動(dòng)，位于滑輪軸向的一 桿11沿軸向平移。類似地，第二纜索1014連接到第二滑輪1204上使
方向轉(zhuǎn)動(dòng)，因此造成桿沿相對(duì)的軸向平移。
圖6c示出包括本變速裝置的典型的自行車。手柄部分1000可位于車把上。但是，變速裝置也可位于繞著自行車的任何管形部分。
圖7是示出在殼體中的滑輪系統(tǒng)的切開的側(cè)視圖。該圖示出移去 外蓋的殼體1102，示出纜索1012和1014和滑輪之間的配合。各纜索 終端在滑輪1202或1204中。當(dāng)于柄上的調(diào)節(jié)器1004沿順時(shí)針或反時(shí) 針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 一根纜索被張緊和轉(zhuǎn)動(dòng)?；喌霓D(zhuǎn)動(dòng)造成桿ll的平移因而 使無級(jí)變速器變速。
圖8a是按照本發(fā)明的滑輪系統(tǒng)的透視圖。該圖示出安裝在一起的 兩個(gè)滑輪1202、 1204。圖8b是滑輪系統(tǒng)的分解圖。圖8c是滑輪系統(tǒng) 反轉(zhuǎn)角度的分解圖。
圖9a是安裝在輪軸上的輪轂殼體的透視圖。圖9b是安裝在輪軸 上的輪轂殼體的側(cè)視圖。在優(yōu)選的實(shí)施例中，殼體110的前邊緣修整 以放在自行車的鏈罩內(nèi)。
圖10a是與纜索配合的滑輪系統(tǒng)的側(cè)頂視圖。圖10b是滑輪系統(tǒng) 的側(cè)底視圖。這些圖更清楚地示出纜索1012如何連到滑輪1202和纜 索1014如何連到滑輪1204上。在優(yōu)選的實(shí)施例中，纜索1012、 1014 成四度的斜角。對(duì)于在滑輪1202、 1204中的纜索槽，用相對(duì)的螺旋線 結(jié)構(gòu)保持纜索1012、 1014—致。
圖lla是與自行車輪軸有關(guān)的滑輪系統(tǒng)的分解圖。圖llb是滑輪 系統(tǒng)的反轉(zhuǎn)角度的分解圖。在預(yù)裝配狀態(tài)，螺釘留在放松位置以把纜 索裝到M3螺釘?shù)念^下面(圖14a-b示出)。輪底座的孔分開20。以允 調(diào)節(jié)與自行車車架的對(duì)準(zhǔn)。
圖12a是按照本發(fā)明的、裝在自行車輪軸上的滑輪系統(tǒng)的側(cè)視圖。 圖中示出兩個(gè)孔1302、 1304,纜索1012、 1014分別通過該兩孔固定 到滑輪。
圖12b是裝到輪軸上的內(nèi)滑輪的側(cè)視圖。在該圖中，外滑輪1202 已移去以清楚地示出內(nèi)滑輪1204。在第二纜索1014插過孔1304后， 纜索在固緊器1308的頭下滑動(dòng)并滑到斜坡1306上。
圖12c是裝在自行車輪軸上的外滑輪的側(cè)視圖。第二纜索1014 繼續(xù)從內(nèi)滑輪1204中的斜坡1306穿過外滑輪1202中的斜坡1310,在該處可用手用張緊螺釘1312張緊，切斷并放回到斜坡的坑中。
類似地，第一纜索1012插進(jìn)外滑輪中的孔1302，并在緊固器1314
下面滑動(dòng)，緊固器1314可用手?jǐn)Q下。纜索修整并放回到斜坡坑1316
中(圖13的外滑輪的后視圖示出)。
圖14a是滑輪系統(tǒng)的透視的剖面圖，而圖14b是滑輪系統(tǒng)的側(cè)剖
面圖。圖14a中示出已移去外殼體蓋的滑輪系統(tǒng)。該兩圖示出用來把
第二纜索1014固定在內(nèi)滑輪中的一個(gè)M3螺釘1402,和擰住纜索的
空間1404。
已進(jìn)行的對(duì)本發(fā)明的說明目的在于解釋和說明，但不打算作為無 遺漏的或把本發(fā)明限制到公開的形式。對(duì)本專業(yè)技術(shù)人員言，很多的 型和變化是明顯的。選擇及說明 一些實(shí)施例為了更好地解釋發(fā)明的原 理，實(shí)際應(yīng)用并允許其它的本專業(yè)技術(shù)人員明白本發(fā)明的有各種改型 的各種實(shí)施例適合于具體應(yīng)用的考慮。
權(quán)利要求
1.一種變速裝置，包括a)手柄；b)通過纜索與所述手柄部分連接的輪轂，其中所述手柄可轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)節(jié)位于輪轂中的滑輪。
2. 按照權(quán)利要求1所迷的變速裝置，其中所述手柄包括一顯示器。
3. 按照權(quán)利要求2所述的變速裝置，其中所述顯示器包括可從第 一位置移動(dòng)到第二位置的絲。
4. 按照權(quán)利要求l所述的變速裝置，其中所述手柄包括連接到所 述纜索的調(diào)節(jié)器，所迷調(diào)節(jié)器可轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)節(jié)所述纜索上的張力。
5. 按照權(quán)利要求l所述的變速裝置，其中所述輪轂包括一殼體和 所述殼體內(nèi)的滑輪組件。
6. 按照權(quán)利要求5所述的變速裝置，其中對(duì)纜索上的張力的調(diào)節(jié) 使所述滑輪組件轉(zhuǎn)動(dòng)。
7. 按照權(quán)利要求6所述的變速裝置，其中所述滑輪組件可操作地 連接到一無級(jí)變速器，以便使對(duì)滑輪組件的調(diào)節(jié)改變?cè)谒鲎兯倨髦?的動(dòng)力調(diào)節(jié)器。
8. 按照權(quán)利要求l所述的變速裝置，其中所述變速裝置的調(diào)節(jié)還 調(diào)節(jié)輸入力與輸出力之間的比率。
全文摘要
與無級(jí)變速器一起用的變速裝置，包括手柄和輪轂。具體地，變速裝置設(shè)計(jì)用于自行車，但也可用于其它輕型車輛。手柄部分的特征在于有一個(gè)與纜索連接的可轉(zhuǎn)動(dòng)的調(diào)節(jié)器。纜索連接到輪轂。當(dāng)調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，拉動(dòng)纜索，依次轉(zhuǎn)動(dòng)輪轂中的滑輪組件。當(dāng)滑輪組件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它送進(jìn)在無級(jí)變速器中的一個(gè)桿。手柄的獨(dú)特之處還在于有顯示器，把信息傳達(dá)給騎車人。手柄包括示出輸入/輸出比的顯示器。顯示器還包括一根絲，當(dāng)輸入/輸出比調(diào)節(jié)時(shí)，絲會(huì)彎曲。在高輸入/輸出比下絲是平的，而當(dāng)這一比率調(diào)節(jié)到更容易爬山時(shí)，絲成一個(gè)陡的曲線。
文檔編號(hào)F16H13/04GK101410635SQ200780007853
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2007年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月30日
發(fā)明者C·巴羅, H·麥克, O·阿姆斯特朗, P·埃爾哈爾特, S·楚爾特索羅斯, S·米格爾斯 申請(qǐng)人:瀑溪技術(shù)公司