CN100458218C - 差速传动无级变速箱 - Google Patents
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Abstract
一种用多个差速器组合构成的无级变速箱。变速箱内部完全使用齿轮传动。输出轴可以根据受阻力的大小自动无级变速。该变速箱结构简单、体积小，保养、维修费用低，传动效率高。可广泛用于交通工具及需要变速的机械设备中。
Description
本发明属一种完全依靠齿轮传动完成无级变速的变速箱。可广泛用于交通工具及机床等需要变速的机械设备中。
在机械传动中现有的变速箱分有级变速和无级变速两种。有极变速具有结构简单，传动力大等优点。但需要手动操作。并且在高速传动过程中转速不平稳。无级变速虽然操作简单传动平稳，但传动力通常都比较小，能量损耗大。如摩擦盘式、锥形轮式、钢环分离锥式和齿链式无级变速器不适应用于载重卡车及传动力大的机械。
虽然在高档轿车里也有用液力变扭器和差速器，组合构成大功率传动的无级变速箱。例如马自达汽车使用液力变扭器，行星齿轮差速器，液压泵和离合器构成的变速箱，可以实现大功率无级变速，但造价昂贵，机构复杂。使用，保养，维修费用高。并且在传动过程中需要循环水冷却液压油，造成能量损耗。
本发明针对上述各种变速箱的缺点，利用差速器的传动原理，将若干个差速器组合起来，构成变速箱的传动系统。使变速箱完全依靠齿轮传动完成大功率无级变速。
为了达到上述目的，需要将多个差速器组合。动力被差速器分成两部分，分别通过两条传动途径共同驱动输出轴。一部分可以使输出轴高速转动，另一部分使它低速转动。这两条输出途径可依靠安装在变速箱内的自动调速机构来分配转速。从而改变输出轴的转速。调速机构可以是阻尼器，也可以是其它无级变速器。还可以用发电机阻尼低速输出途径，发出电来传给电动机用于驱动高速输出途径，或输出轴。
由于该变速箱完全使用齿轮传动，所以传递功率大，能量损耗小。结构简单，保养，维修方便。具有齿轮传动的优点。又由于实现了无级变速，具有传动平稳，操作简单等无级变速的优点。所以本发明克服了无级变速器的缺点。
如图：为本发明的一种具体实施方法的平面结构图。
图中所示变速箱主要由(3)、(4)、(5)三个差速器构成。每个差速器的半轴上都各带一个齿轮。用于轴与其它部件的传动。
动力经输入轴(1)传入后，直接带动轴(2)并且同时将动力传到差速(4)。传到差速器(4)的动力被分成两条输出算途径。一条传到轴(6)再传到轴(8)又经齿轮(11)传到输出轴(12)此过程中轴(10)可以不转动。与轴(10)啮合的两个差速器(3)和(5)也不转动。仅通过其两半轴相互逆转将动力传出。其中轴(6)将动力传到轴(8)，轴(2)将动力传到轴(12)并保持与轴(8)传出的转速同步。
另一条输出途径是差速器(4)的行星架不转。轴(6)也随之不转动。动力传到轴(10)后驱动两差速器(3)和(5)。轴(2)与差速器(3)的行星架相互逆转，使输出轴(12)高速转动。轴(8)此时由于轴(6)不转，差速器(5)转动时使轴(8)获得了更高的转速。所以可以和轴(12)同步。
图中(7)是一个发电机，由轴(6)带动它转动。所以它对轴(6)产生了阻力。这发出的电通过电线(13)传动电动机(9)驱动轴(10)。
在输出轴(12)受到阻力较大时，轴(1)传动轴(10)的力不足以驱动(3)和(5)两差速器，而传到轴(6)的力可以驱动轴(8)使输出轴低速转动。也就是使输出轴(12)高速转动的途径驱不动轴(12)只有使它低速转动的传动途径可以转。输出轴(12)就以较底的速度转动。而轴(10)上的驱动力与输出轴(12)的阻力也是平衡的。所以当输出轴(12)上的阻力开始减小时，轴(10)就开始在电动机(9)的助力下转动。阻力越小轴(10)就转得越快，直到轴(6)由于发电机(7)的阻尼作用不转。动力仅通过轴(10)驱动输出轴转动。此时为变速箱的最大输出速度。
两条传动途径由发电机(7)阻尼轴(6)并发出电来供电动机(9)驱动轴(10)完成自动调速操作。由于轴(6)和轴(10)上的力在任何时候都是平衡的，调速机构不传递动力所以只需要很小的力就可以操作。
在变速箱实际运转中这两条传动途径同时驱动输出轴(12)。除了用发电机和电动机做调速机构外还可以在轴(6)和(10)之间安装任何一种无级变速器做调速机构。也可以只在轴(6)上加阻尼器做调速器。如果在轴(6)和(10)之间用手动调速机构也可以使变速箱变成有级变速器。
本发明不局限于以上一种使用差速器的组合方式。只要利用差速器的传动原理，将动力分成两条输出途径，并且共同驱动输出轴。完全用差速器组成传协系统，都属于本发明的范围。
Claims (2)
1.一种利用差速器组合，完全由齿轮传动的无级变速箱，利用差速器将动力分成高速传动途径和低速传动途径两部分，并且共同驱动输出轴(12)，由调速机构根据输出轴(12)所受阻力的大小自动调节高、低速传动途径的转速比例，达到自动调节输出轴(12)转速的目的，其特征在于：输入轴(1)连接第一差速器(4)的一个半轴齿轮，第一差速器(4)的另一个半轴齿轮连接第四轴(10)，输入轴(1)与第一轴(2)齿轮啮合，第一轴(2)连接第二差速器(3)的一个半轴齿轮，第二差速器的另一个半轴齿轮连接到输出轴(12)，第二轴(6)连接第三差速器(5)的一个半轴齿轮，第三差速器的另一个半轴齿轮连接到第三轴(8)，第一差速器(4)的行星架与第二轴(6)齿轮啮合，第二差速器(3)和第三差速器(5)两者的行星架与第四轴(10)齿轮啮合，动力经输入轴(1)传入后，直接带动第一轴(2)，并且同时将动力传到第一差速器(4)，传到第一差速器(4)的动力被分成所述高速传动途径和低速传动途径两部分：
低速传动途径将动力传递到第二轴(6)，再通过第二轴(6)传递到第三轴(8)，又经第一齿轮(11)传到输出轴(12)，此过程中第四轴(10)不转动，与第四轴(10)齿轮啮合的第二差速器(3)和第三差速器(5)两者的行星架也不转动，仅通过第二差速器(3)和第三差速器(5)各自的两半轴齿轮相互逆转将动力传出，第一轴(2)将动力传到输出轴(12)并保持与第三轴(8)传出的转速同步；
高速传动途径是第一差速器(4)的行星架不转，第二轴(6)也随之不转动，动力传到第四轴(10)后驱动第二差速器(3)和第三差速器(5)，第一轴(2)与第二差速器(3)的行星架相互逆转，使输出轴(12)高速转动，第三轴(8)此时由于第二轴(6)不转，第三差速器(5)转动时使第三轴(8)获得了更高的转速，所以第三轴(8)和输出轴(12)同步；
高速传动途径和低速传动途径由第二轴(6)和位于第二轴(6)上的发电机(7)发出电来供第四轴(10)上的电动机(9)驱动第四轴(10)完成自动调速操作。
2.根据权利要求1所述的无级变速箱，其特征在于，调速机构只调节高速传动途径和低速传动途径的转速比例，而不必承担从输入轴(1)向输出轴(12)传递动力。
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