CN101078427B - 行星齿轮无级变速装置 - Google Patents
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Abstract
一种行星齿轮无级变速装置由两个以齿轮、齿轮架、轴构成的行星齿轮无级变速机构串级组成，它以齿轮、齿轮架、轴构成的行星齿轮组件为基础，由2-3个组件组成一个行星无级变速机构，再由2个行星无级变速机构组成行星无级变速装置，当一个行星齿轮组件在作相对于输入轴转向的逆转的同时产生与输入轴相同转向的公转时便可改变输出轴的转速，使变速装置的输入轴和输出轴的转速与扭矩的比值产生连续变化，从而实现无级变速。本发明设计合理，工作稳定可靠，传动精确，传动力矩大，它能按比例扩大应用到任何类型的发动机上。
Description
技术领域
本发明属于汽车无级变速装置，特别是一种行星齿轮无级变速装置。
背景技术
无级变速系统对汽车工业来说是十分重要的，它不但能使汽车发动机在各种工作条件下始终保持最高效率，而且能使发动机降低耗油率，减少排放废气中的有毒气体，避免产生空气污染。例如专利97109147.1锥轮无级变速系统、专利97191251.3行星齿轮传动装置、专利98800604.9环型无级变速传动装置等，它们的应用，促进了汽车工业的发展。然而到目前为止，世界上这些具有市场竞争力的无级变速系统仅仅只是用在轻型小汽车上，这对汽车工业的发展不能不说是一个限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种行星齿轮无级变速装置，它以齿轮、齿轮架、轴构成的行星齿轮组件为基础，由2-3个组件组成一个行星无级变速机构，再由2个行星无级变速机构组成行星无级变速装置，当一个行星齿轮组件在作相对于输入轴转向的逆转的同时产生与输入轴相同转向的公转时便可改变输出轴的转速，使变速装置的输入轴和输出轴的转速与扭矩的比值产生连续变化，从而实现无级变速。
本发明由两个以齿轮、齿轮架、轴构成的行星齿轮无级变速机构串级组成，第一齿轮11装在第一轴6上通过第一滚子10与第一轴6作滚动配合，第二齿轮77装在第二轴78上通过第二滚子76与第二轴78作滚动配合，第一齿轮11与第二齿轮77啮合，第一轴6的两端分别固定在第一齿轮架7、第二齿轮架12的第一轴孔8、第二轴孔13上，第二轴78的两端分别固定在第一齿轮架7、第二齿轮架12的第三轴孔9、第四轴孔14上，构成第一个行星齿轮组件；第一齿轮架7装在固定在输入轴2的第一防磨套3上通过第三滚子4与第一防磨套3作滚动配合，第二齿轮架12装在第三齿轮架15上通过第四滚子75与第三齿轮架15作滚动配合，第一齿轮11与输入轴2上的第三齿轮5啮合，第二齿轮77与固定在第四齿轮架20上的第一内齿圈74啮合，第四齿轮19装在第三轴17上通过第五滚子18与第三轴17作滚动配合，第三轴17的中段固定在第四齿轮架20的轴孔21上，第三轴17的一端固定在第三齿轮架15的第五轴孔16上、构成第二个行星齿轮组件；输入轴2上的第三齿轮5与第四齿轮19啮合，第四齿轮19与固定在第二齿轮架12上的第二内齿圈73啮合，第六齿轮24装在第三轴17上通过滚子23与第三轴17作滚动配合，第五齿轮71装在第四轴第72上通过第六滚子70与第四轴72作滚动配合，第六齿轮24与第五齿轮71啮合，第三轴17的另一端固定在第五齿轮架25的第六轴孔26上，第四轴72的两端分别固定在第四齿轮架20、第五齿轮架25的第七轴孔22、第八轴孔27上构成第三个行星齿轮组件；第六齿轮24与输入轴2上的第三齿轮5啮合，第五齿轮71与固定在齿轮盘66上的第三内齿圈67啮合，第五齿轮架25装在齿轮盘66上通过第七滚子69与齿轮盘66作滚动配合，齿轮盘66装在输入轴2上通过滚子68与输入轴2作滚动配合，构成第一个行星齿轮无级变速机构；当输入轴2第上的第三齿轮5作为始端输入，齿轮盘66作为终端输出时，这个行星齿轮无级变速机构是一个独立的无级变速装置；第七齿轮33装在第五轴31上通过第八滚子32与第五轴31作滚动配合，第八齿轮63装在第六轴61上通过滚子62与第六轴61作滚动配合，第七齿轮33与第八齿轮63啮合，第五轴31的两端分别固定在第六齿轮架28、第七齿轮架34的第九轴孔29、第十轴孔35上，第六轴61的两端分别固定在第六齿轮架28、第七齿轮架34的第十一轴孔30、第十二轴孔36上，构成另外第一个行星齿轮组件；第七齿轮33与齿轮盘66上的第九齿轮37啮合，第八齿轮63与固定在第八齿轮架39上的第四内齿圈60啮合，第六齿轮架28装在固定在齿轮盘66的第二防磨套65上通过第九滚子64与第二防磨套65作滚动配合，第七齿轮架34与第八齿轮架39接合通过第十滚子59作滚动配合，第十齿轮44装在第七轴42上通过第十一滚子43与第七轴42作滚动配合，第十一齿轮56装在第八轴57上通过第十二滚子58与第八轴57作滚动配合，第十齿轮44与第十一齿轮56啮合，第七轴42的两端分别固定在第八齿轮架39、第九齿轮架45的第十三轴孔40、第十四轴孔46上，第八轴57的两端分别固定在第八齿轮架39、第九齿轮架45的第十五轴孔41、第十六轴孔47上、构成第另外第二个行星齿轮组件；第十齿轮44与齿轮盘66上的第九齿轮37啮合，第十一齿轮56与固定在第七齿轮架34上的第十二齿轮38和固定在带盘输出轴49上的第五内齿圈55啮合，第九齿轮架45装在带盘输出轴49上通过第十三滚子48与带盘输出轴49作滚动配合，带盘输出轴49装在输入轴2上通过第十四滚子53与输入轴2作滚动配合，止桩52将带盘输出轴49与输入轴2定位，构成第二个行星齿轮无级变速机构；当齿轮盘66上的第九齿轮37作为始端输入、带盘输出轴49作为终端输出时，这个行星齿轮无级变速机构又是一个独立的无级变速装置；上述两个行星齿轮无级变速机构由固定在输入轴2、盖板80上的轴承1和固定在带盘输出轴49、壳体54上的轴承50支承在壳体54内，轴封51、轴封81、螺丝79将壳体54、盖板80紧固起来，构成行星齿轮无级变速装置。
本发明设计合理，工作稳定可靠，传动精确，传动力矩大，它能按比例扩大应用到任何类型的发动机上，是摩托车、汽车乃至铁路牵引机车工业全面进入无级变速时代的一种理想的用途广泛的无级变速装置。
附图说明
图1是本发明的结构剖视图；
图2是本发明A-A剖视图；
图3是本发明齿轮架第七主视图
图4是本发明齿轮架第十二主视图；
图5是本发明B-B剖视图；
图6是本发明齿轮架第十五主视图；
图7是本发明齿轮架第二十主视图；
图8是本发明C-C剖视图；
图9是本发明齿轮架第二十五主视图
图10是本发明D-D剖视图；
图11是本发明齿轮架第二十八主视图
图12是本发明齿轮架第三十四主视图
图13是本发明齿轮架第三十四G-G剖视图；
图14是本发明E-E剖视图；
图15是本发明F-F剖视图；
图16是本发明齿轮架第三十九主视图
图17是本发明齿轮架第三十九H-H剖视图；
图18是本发明齿轮架第四十五主视图。
具体实施方式
本发明中各种零部件分别用金属、橡胶材料制造的标准件，熟练技工可按图1-18装配生产。本发明继承了行星齿轮传动机构的所有优点，与普通行星齿轮减速器相比，它的齿轮架和内齿圈均处于自由状态，因此如何控制齿轮架的运动姿态，使它能够将输入轴输入的转速与扭矩传递给内齿圈，实现无级变速，这就是行星齿轮无级变速装置的关链所在。在本发明中，所述的两个行星齿轮无级变速机构，如图1、2、5、8、10、14、15所示，它们结构最大的区别在于以第十二齿轮38替代了第二内齿圈73并与第十一齿轮56啮合，但它们的结构特点和工作原理完全一样的，以第一个行星齿轮无级变速机构为例，如图1-9所示，设第三齿轮5齿数为20齿、第一内齿圈74齿数为100齿、第二内齿圈73齿数为80齿，当第三内齿圈67处于静止状态，第三齿轮5输入转速时，以第一齿轮11、第二齿轮77、第一轴6、第二轴78、第一齿轮架7、第二齿轮架12构成的行星齿轮组件及固定在第二齿轮架12上的第二内齿圈73便产生相对于第三齿轮5转向的逆转，第三齿轮5与以第一齿轮11、第二齿轮第77、第一轴6、第二轴78、第一齿轮架7、第二齿轮架12构成的行星齿轮组件的速比为4∶1，第三齿轮5与第二内齿圈73的速比也是4∶1，但在第三齿轮5输入转速驱动固定在齿轮盘66上的第三内齿圈67前，以第六齿轮24、第五齿轮71、第三轴17、第四轴72、第四齿轮架20、第五齿轮架25构成的行星齿轮组件也同时产生相对于第三齿轮5转向的逆转，这时以第一齿轮11、第二齿轮77、第一轴6、第二轴78、第一齿轮架7、第二齿轮架12构成的行星齿轮组件与第二内齿圈73的转速就出现速比差了，由于第二内齿圈73固定在第二齿轮架12上，这样就会造成互相制约，无法转动，只有在第三齿轮5输入转速，第一齿轮架15、第四齿轮架20、第五齿轮架25处于静止状态或作与第三齿轮5相同转向的转动，第六齿轮24、第五齿轮71驱动固定在齿轮盘66上的第三内齿圈67的同时，以第一齿轮11、第二齿轮77、第一轴6、第二轴78、第一齿轮架7、第二齿轮架12构成的行星齿轮组件及固定在第二齿轮架12上的第二内齿圈73才能产生相对于第三齿轮5转向的逆转，设第三内齿圈67齿数为100齿，这个机构的工作过程如下：当第三齿轮5输入的扭矩等于驱动齿轮盘66所需扭矩的五分之一时，第三齿轮架15、第四齿轮架20、第五齿轮架25处于静态、第四齿轮19、第六齿轮24、第五齿轮71作自转、以第一齿轮11、第二齿轮77、第一轴6、第二轴78、第一齿轮架7、第二齿轮架12构成的行星齿轮组件及固定在第二齿轮架12上的第二内齿圈73作相对于第三齿轮5转向的逆转，齿轮盘66按设定速比输出转速，这时第三齿轮5与齿轮盘66的转速与扭矩的比值最大；当第三齿轮5输入的扭矩大于驱动齿轮盘66所需扭矩的五分之一、小于一时，大于五分之一、小于一这部分扭矩变为加速度，受这部分扭矩的作用，第三齿轮架15、第四齿轮架20、第五齿轮架25由静态变为动态、第四齿轮19、第六齿轮24、第五齿轮71在自转的同时产生绕第三齿轮5轴线为中心的与第三齿轮5相同转向的公转，以第一齿轮11、第二齿轮77、第一轴6、第二轴78、第一齿轮架7、第二齿轮架12构成的行星齿轮组件及固定在第二齿轮架12上的第二内齿圈73在作相对于第三齿轮5转向的逆转同时产生与第三齿轮5相同转向的公转，这时第三齿轮5与齿轮盘66的转速与扭矩的比值便产生连续变化；当第三齿轮5输入的扭矩与驱动齿轮盘66所需扭矩相等、等于一时，第三齿轮5与第一内齿圈74、齿轮盘66一起同步转动，这时第三齿轮5与齿轮盘66的转速与扭矩的比值最小，即1∶1，这样便实现无级变速了。在实际应用中，所述的两个行星齿轮无级变速机构可以任意选择一个。
Claims (1)
1.一种行星齿轮无级变速装置由两个以齿轮、齿轮架、轴构成的行星齿轮无级变速机构串级组成，其特征是第一齿轮(11)装在第一轴(6)上通过第一滚子(10)与第一轴(6)作滚动配合，第二齿轮(77)装在第二轴(78)上通过第二滚子(76)与第二轴(78)作滚动配合，第一齿轮(11)与第二齿轮(77)啮合，第一轴(6)的两端分别固定在第一齿轮架(7)、第二齿轮架(12)的第一轴孔(8)、第二轴孔(13)上，第二轴(78)的两端分别固定在第一齿轮架(7)、第二齿轮架(12)的第三轴孔(9)、第四轴孔(14)上，构成第一个行星齿轮组件；第一齿轮架(7)装在固定在输入轴(2)的第一防磨套(3)上通过第三滚子(4)与第一防磨套(3)作滚动配合，第二齿轮架(12)装在第三齿轮架(15)上通过第四滚子(75)与第三齿轮架(15)作滚动配合，第一齿轮(11)与输入轴(2)上的第三齿轮(5)啮合，第二齿轮(77)与固定在第四齿轮架(20)上的第一内齿圈(74)啮合，第四齿轮(19)装在第三轴(17)上通过第五滚子(18)与第三轴(17)作滚动配合，第三轴(17)的中段固定在第四齿轮架(20)的轴孔(21)上，第三轴(17)的一端固定在第三齿轮架(15)的第五轴孔(16)上、构成第二个行星齿轮组件；输入轴(2)上的第三齿轮(5)与第四齿轮(19)啮合，第四齿轮(19)与固定在第二齿轮架(12)上的第二内齿圈(73)啮合，第六齿轮(24)装在第三轴(17)上通过滚子(23)与第三轴(17)作滚动配合，第五齿轮(71)装在第四轴(72)上通过第六滚子(70)与第四轴(72)作滚动配合，第六齿轮(24)与第五齿轮(71)啮合，第三轴(17)的另一端固定在第五齿轮架(25)的第六轴孔(26)上，第四轴(72)的两端分别固定在第四齿轮架(20)、第五齿轮架(25)的第七轴孔(22)、第八轴孔(27)上构成第三个行星齿轮组件；第六齿轮(24)与输入轴(2)上的第三齿轮(5)啮合，第五齿轮(71)与固定在齿轮盘(66)上的第三内齿圈(67)啮合，第五齿轮架(25)装在齿轮盘(66)上通过第七滚子(69)与齿轮盘(66)作滚动配合，齿轮盘(66)装在输入轴(2)上通过滚子(68)与输入轴(2)作滚动配合，构成第一个行星齿轮无级变速机构；当输入轴(2)上的第三齿轮(5)作为始端输入，齿轮盘(66)作为终端输出时，这个行星齿轮无级变速机构是一个独立的无级变速装置；第七齿轮(33)装在第五轴(31)上通过第八滚子(32)与第五轴(31)作滚动配合，第八齿轮(63)装在第六轴(61)上通过滚子(62)与第六轴(61)作滚动配合，第七齿轮(33)与第八齿轮(63)啮合，第五轴(31)的两端分别固定在第六齿轮架(28)、第七齿轮架(34)的第九轴孔(29)、第十轴孔(35)上，第六轴(61)的两端分别固定在第六齿轮架(28)、第七齿轮架(34)的第十一轴孔(30)、第十二轴孔(36)上，构成另外第一个行星齿轮组件；第七齿轮(33)与齿轮盘(66)上的第九齿轮(37)啮合，第八齿轮(63)与固定在第八齿轮架(39)上的第四内齿圈(60)啮合，第六齿轮架(28)装在固定在齿轮盘(66)的第二防磨套(65)上通过第九滚子(64)与第二防磨套(65)作滚动配合，第七齿轮架(34)与第八齿轮架(39)接合通过第十滚子(59)作滚动配合，第十齿轮(44)装在第七轴(42)上通过第十一滚子(43)与第七轴(42)作滚动配合，第十一齿轮(56)装在第八轴(57)上通过第十二滚子(58)与第八轴(57)作滚动配合，第十齿轮(44)与第十一齿轮(56)啮合，第七轴(42)的两端分别固定在第八齿轮架(39)、第九齿轮架(45)的第十三轴孔(40)、第十四轴孔(46)上，第八轴(57)的两端分别固定在第八齿轮架(39)、第九齿轮架(45)的第十五轴孔(41)、第十六轴孔(47)上、构成另外第二个行星齿轮组件；第十齿轮(44)与齿轮盘(66)上的第九齿轮(37)啮合，第十齿轮(56)与固定在第七齿轮架(34)上的第十二齿轮(38)和固定在带盘输出轴(49)上的第五内齿圈(55)啮合，第九齿轮架(45)装在带盘输出轴(49)上通过第十三滚子(48)与带盘输出轴(49)作滚动配合，带盘输出轴(49)装在输入轴(2)上通过第十四滚子(53)与输入轴(2)作滚动配合，止桩(52)将带盘输出轴(49)与输入轴(2)定位，构成第二个行星齿轮无级变速机构；当齿轮盘(66)上的第九齿轮(37)作为始端输入、带盘输出轴(49)作为终端输出时，这个行星齿轮无级变速机构又是一个独立的无级变速装置；上述两个行星齿轮无级变速机构由固定在输入轴(2)、盖板(80)上的轴承(1)和固定在带盘输出轴(49)、壳体(54)上的轴承(50)支承在壳体(54)内，轴封(51)、轴封(81)、螺丝(79)将壳体(54)、盖板(80)紧固起来，构成行星齿轮无级变速装置。
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