无级行星变速器制造技术

本发明专利技术涉及一种无级行星变速器(1)，包括；第一和第二传递元件(10、20)，它们以能围绕变速器轴线(2)转动的方式布置并且在轴向上相对于彼此以固定间距(D)布置；以及至少一个支撑元件(30)，其相对于变速器轴线(2)基本上径向地固定；和至少一个长形的行星滚动体(40)，其设计为围绕其纵轴线(42)旋转对称的且可围绕该纵轴线转动。在此，第一传递元件(10)具有至少一个第一接触部(12)，第二传递元件(20)具有至少一个第二接触部(22)，并且至少一个支撑元件(30)具有至少一个第三接触部(32)，其中在这些接触部(12、22、32)处分别存在与一个行星滚动体(40)的摩擦滚动连接，使得至少一个行星滚动体(40)以可围绕变速器轴线(2)移动的方式容纳在第一和第二传递元件(10、20)与至少一个支撑元件(30)之间。在此，至少一个行星滚动体(40)的中点(M)相对于传递元件(10、20)的推移引起行星变速器(1)的传动比的改变。至少一个支撑元件(30)相对于第一和第二传递元件(10、20)基本上轴向地固定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无级行星变速器
本专利技术涉及用于机器和交通工具的、尤其用于借助肌肉力驱动的交通工具、如自行车、摩托化自行车和电动自行车的无级行星变速器。
技术介绍
在自行车中越来越多地使用已知的毂变速器，毂变速器通常设计为行星变速器。原则上，毂变速器可以区分为可无级换挡变速器(例如NuVinciCVPN360)与具有直齿部或倾斜齿部和固定传动级的变速器(例如RohloffSpeedhub，ShimanoAlfine)。摩托化自行车和电动自行车的供应增加也对于自行车变速器提出了新要求。在常规的、形状配合地工作的链式换挡变速器和后轮毂变速器中会听到明显的换挡噪声，并且当这些变速器在负荷下换挡而没有将变速器元件分离时，会导致磨损增加甚至变速器损坏。相比于具有固定传动级的变速器，无级变速器具有的优点是：其能够在全负荷下以及在静止状态下良好地换挡；结构简单；并且滚动体安静地运行；并且与齿轮相比产生极小振动甚至不产生振动，并因此几乎无声地工作。此外，毂变速器维修很少并严密密封，这又防止它脏污和受到外部损坏。然而，无级变速器的总传动比至今为止相对有限并且与具有固定换挡级的变速器的情况相比表现得明显更低。同样，已知的无级变速器的最大可达到的效率至今为止明显较低。尤其适合于自行车毂变速器的无级行星变速器是所谓的摩擦轮变速器并且通常由用于传递输入和输出转矩的两个环形传递元件、多个旋转对称的滚动体和一个环形支撑元件构成，支撑元件将滚动体支撑在传递元件上。通过用户或例如电动马达产生的转矩通常经由链条或齿形皮带和小齿轮导入到第一传递元件上，并且借助于滚动体由第一传递元件传递到第二传递元件上，第二传递元件与毂壳体固定连接。在此，传递元件、滚动体和支撑元件通常围绕变速器轴线布置并且以可围绕其转动的方式来支承。在这种变速器中，传动比由输入侧或输出侧上的滚动体的作用半径之比来得出，其中作用半径定义为相应的传递元件和滚动体之间的接触部与旋转轴线之间的、垂直于滚动体的旋转轴线的线。摩擦轮变速器主要适合于自行车毂变速器，摩擦轮变速器的不同构型还在所使用的滚动体几何形状方面进行区分。迄今为止，主要区分为球形和双圆锥形滚动体。另一区分标准是传递元件和支撑元件的布置，其中在一些摩擦轮变速器中将传递元件布置在滚动体的朝向变速器轴线的一侧上并且将支撑元件布置在滚动体的背离变速器轴线的一侧上。在另外的实施方式中，传递元件布置在背离变速器轴线的一侧上，并且支撑元件布置在滚动体的朝向变速器轴线的一侧上。钻/滚比(Bohr-/Waelzverhaeltnis)表示两个旋转的摩擦元件的接触部处的钻动的程度和由此导致的损失的程度。因此，在滚动体的力传递部位处的旋转的摩擦元件之间出现的钻/滚比提供了关于变速器效率的说明，其中低的钻/滚比原则上代表在力传递时的高效率并进而通常代表高效率。钻/滚比主要受到旋转滚动体的转动轴线相对彼此的倾斜度和接触点中的接触切线相对于转动轴线的角位置的影响。如果两个滚动体的转动轴线彼此平行地布置并且接触点中的接触切线同样平行于转动轴线，那么钻动并进而钻/滚比接近零。同样，当两个滚动体的转动轴线和经过这两个滚动体的接触点的接触切线在共同点相交时，钻/滚比接近零。因为在上述迄今为止的变速器中在传动比调节期间不改变接触切线，所以在此基本上适用的是：随着转动轴线之间的角度增大，滚动体之间的相对移动增加并且钻/滚比增大。为了确定钻/滚比，例如参考标准文献“Dubbel-TaschenbuchfürdenMaschinenbau"，第七章(第21版，Springer出版社，2005)”。滚动体设计为球形的无级行星变速器例如从Fichtel&Sachs股份公司的文献EP0528381A1和EP0528382A1中已知。使用球形滚动体的其他无级行星变速器由FallbrookIntellectualPropertyCompanyLLC公司以名称为NuVinci的自行车轮毂换挡装置来提供。例如在US8,641,572B2中描述了具有行星变速器的这种毂换挡装置。为了调节传动比，在这些变速器形状中，球形滚动体的旋转轴线围绕球的重心倾斜，使得传递元件在驱动侧和从动侧上的作用半径进而转动速度发生改变。通常，球形滚动体对此具有杆，杆形成滚动体的旋转轴线。球与两个转矩传递元件处于摩擦连接，转矩传递元件分别分配给变速器输入端或变速器输出端。支撑元件将球形的滚动体支撑到转矩传递元件上。支撑元件能够就变速器轴线来轴向地调节，其中支撑元件的轴向推移一方面能够直接传递到球形滚动体上，并且另一方面能够经由调节元件传递到杆的端部上。由此，支撑元件的轴向推移能够引起旋转轴线围绕球重心的倾斜。由于球形滚动体与转矩传递元件之间的压紧角度，除了切向力之外，也形成在变速器壳体处被吸收的高轴向力。除了具有球形滚动体的无级行星变速器之外，已知以下的摩擦轮或行星变速器，其中滚动体基本上造型成球形，但是具有大的中央环绕凹部。因此，例如DE102008058074A1描述了一种行星变速器，其中这种滚动体支承在设计为内齿轮的支撑元件和两个转矩传递元件之间。用于使滚动体与转矩传递元件连接的滚动体外表面在此基本上对应于球的两个球部分表面，并且滚动体在环绕凹部的区域中与支撑元件形成接触。滚动体也具有杆，杆形成滚动体的旋转轴线，并且滚动体借助于两个滚动轴承可围绕杆转动地支承。在此情况下，变速器传动比的调节经由调节单元进行，调节单元作用于杆的至少一个外端部处并且滚动体围绕延伸经过滚动体的重心的轴线倾斜。在传递元件的转动轴线与经过位于滚动体和传递元件之间的接触部到滚动体几何形状上的切线之间的角度被限定为压紧角度。在球形滚动体以及在类似球形的滚动体中，这种压紧角度相对来说非常陡。因此，用于在接触部中构建所需的法向力的相对于变速器轴线轴向的力分量相当大。尤其在用作为自行车毂变速器的情况下，所传递的转矩很大(直至250Nm)，然而所提供的杠杆臂由于自行车轮毂中的空间情况而极小。由此，主要在转矩传递元件和滚动体之间的接触面或接触部中形成极高的法向力和挤压力，它们又引起在接触面中的高赫兹压力。高轴向力一方面在变速器壳体处被吸收(abstuetzen)，从而变速器壳体要相对结实地构成，这又表现为变速器的重量增加。另一方面，增大的轴向力引起在转矩传递元件与壳体之间的轴向轴承中的更高的摩擦损失。通常，通过球几何形状所预设的压紧角度因此不利地作用于行星变速器的效率和可达到的传动比。根据DE102008058074A1的行星变速器的另一缺点是：根据传动比调节在四个接触部中出现不同的速度，进而由于不存在力对称而产生滑脱损失。此外，随着从小到大地调节传动比，摩擦面中的钻/滚比进而变速器的损失功率过比例地提高。在球形的或类似球形的滚动体中，滚动体为了调节传动比而围绕重心倾斜，由此在传递元件的转动轴线与滚动体的转动轴线之间的角度在调节时朝大的传动比方向强烈上升。为了降低变速器中的磨损和效率损失，限制滚动体的旋转轴线的倾斜角度，由此对于球变速器的传动比通常有低于400％的限制。上面提及的NuVinci毂变速器例如实现330％至380％的总传动比，而借助啮合的变速器变体(例如RohloffSpeedhub)实现直至525％的总传动比，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无级行星变速器(1)，具有第一传递元件和第二传递元件(10、20)，所述第一传递元件和所述第二传递元件以能围绕变速器轴线(2)转动的方式布置并且在轴向上相对于彼此以固定间距(D)布置；以及至少一个支撑元件(30)，所述至少一个支撑元件相对于所述变速器轴线(2)基本上径向地固定；至少一个长形的行星滚动体(40)，所述行星滚动体设计为旋转对称地围绕行星滚动体的纵轴线(42)并且能围绕所述纵轴线转动；其中，所述第一传递元件(10)具有至少一个第一接触部(12)，所述第二传递元件(20)具有至少一个第二接触部(22)，并且所述至少一个支撑元件(30)具有至少一个第三接触部(32)，其中在这些接触部(12、22、32)处分别存在与一个所述行星滚动体(40)的摩擦滚动连接，使得至少一个所述行星滚动体(40)以能围绕所述变速器轴线(2)移动的方式被容纳在所述第一传递元件和所述第二传递元件(10、20)与所述至少一个支撑元件(30)之间；并且其中，至少一个所述行星滚动体(40)的中点(M)相对于所述传递元件(48、50)的推移引起所述行星变速器(1)的传动比的改变；其特征在于，所述至少一个支撑元件(30)相对于所述第一传递元件和所述第二传递元件(10、20)基本上轴向地固定。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.30 EP 15203052.41.一种无级行星变速器(1)，具有第一传递元件和第二传递元件(10、20)，所述第一传递元件和所述第二传递元件以能围绕变速器轴线(2)转动的方式布置并且在轴向上相对于彼此以固定间距(D)布置；以及至少一个支撑元件(30)，所述至少一个支撑元件相对于所述变速器轴线(2)基本上径向地固定；至少一个长形的行星滚动体(40)，所述行星滚动体设计为旋转对称地围绕行星滚动体的纵轴线(42)并且能围绕所述纵轴线转动；其中，所述第一传递元件(10)具有至少一个第一接触部(12)，所述第二传递元件(20)具有至少一个第二接触部(22)，并且所述至少一个支撑元件(30)具有至少一个第三接触部(32)，其中在这些接触部(12、22、32)处分别存在与一个所述行星滚动体(40)的摩擦滚动连接，使得至少一个所述行星滚动体(40)以能围绕所述变速器轴线(2)移动的方式被容纳在所述第一传递元件和所述第二传递元件(10、20)与所述至少一个支撑元件(30)之间；并且其中，至少一个所述行星滚动体(40)的中点(M)相对于所述传递元件(48、50)的推移引起所述行星变速器(1)的传动比的改变；其特征在于，所述至少一个支撑元件(30)相对于所述第一传递元件和所述第二传递元件(10、20)基本上轴向地固定。2.根据权利要求1所述的无级行星变速器(1)，其特征在于，所述第一传递元件(10)、所述第二传递元件(20)和所述至少一个支撑元件(30)形成用于至少一个所述行星滚动体(40)的强制引导，使得，在为了改变传动比而推移所述行星滚动体(40)时，至少一个所述行星滚动体(40)的中点(M)描述圆形轨道(K)。3.根据权利要求1或2所述的无级行星变速器(1)，其特征在于，至少一个所述行星滚动体(40)的所述纵轴线(42)限定所述行星滚动体的纵向方向，并且至少一个所述行星滚动体(40)具有在纵向方向上相对置的两个侧向部段(44、46)，所述侧向部段的外周面在纵向方向上凸出地弯曲，使得所述行星滚动体(40)设计为朝向所述行星滚动体(40)的在纵向方向上相对置的两个端部部段(48、50)且朝向所述纵轴线(42)是渐缩的。4.根据权利要求3所述的无级行星变速器(1)，其特征在于，两个所述侧向部段(44、46)的所述外周面的凸出弯曲部在纵向方向上分别具有恒定半径(R1；R1.1；R1.2)。5.根据前述权利要求中任一项所述的无级行星变速器(1)，其特征在于，至少一个所述行星滚动体(40)在纵向方向上居中地具有环绕凹部(52)。6.根据权利要求5所述的无级行星变速器(1)，其特征在于，所述环绕凹部(52)的外周面在纵向...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔夫冈·罗迪，
申请(专利权)人：罗列斯有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE