CN101363518A - 一种过零变速装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种过零变速装置及其方法，属于机械工程部件技术领域，涉及一种无级调速装置及其实现方法，特别是一种利用差动轮系进行无级变速和改变转向的装置。本发明的方法是，通过对内外两个中心轮相对转速的调整，改变行星轮的转动方式，进而通过行星轮带动系杆运动，达到输出轴的过零变速。技术解决方案是：输入轴通过中心轴带动2K－H型差动轮系的内中心轮，同时输入轴承或中心轴带动一个无级变速装置，并同通过无级变速装置的输出轴控制外中心轮的转速。实际应用结构中，差动轮系可以采用齿轮配合结构，也可采用摩擦轮配合结构。该变速器的结构紧凑，在带负荷情况下变速不会发生传动轮的脱离，故传动平稳、无冲击。

Description

一种过零变速装置及其方法

技术领域

本发明内容属于机械工程技术领域，涉及一种无级调速装置及其实现方法，特别是一种利用差动轮系进行无级变速和改变转向的装置。

背景技术

差动轮系目前已被人们用于无级变速转动，由于这种装置可以在带负荷状态下连续平稳地改变转速，加之机构并不复杂，因此在工业上有广泛用途。差动轮系中有一种2K-H型机构，它是由两个中心轮(2K)、一个系杆(H)以及行星轮等三钟基本构建组成。该机构具有两个活动度，它必须有两个原动件才能确定运动，也就是说当在三个构建中给定其中两个主动轴的转速时，其从动轴的转速是两个主动轴转速的合成。

现有技术一般采用两个普通交流电机分别驱动差动轮系的两个中心轮，从而带动系杆获得几种不同的转速，也有在两个两个驱动电机中采用一个小功率直流电机以实现变速的，这一类装置都要用到两个电机分别进行控制，在没有电机或使用电机不方便的情况下使用时，如内燃机在移动情况下使用时，要实现这种无级变速则比较困难。本发明人此前也曾提出过类似专利申请(公开号CN 1317653A)等，但是因为在方法和设计上存在重大失误，产生自锁使得行星轮无法转动，最终从动轴无法输出功率。

发明内容

本发明提供一种利用差动轮系的过零无级变速器，它可以在输入轴保持高速运转的同时并在其传动机构无任何分离的情况下使输出轴平稳、方便的实现过零变速，所谓过零变速也就是正转—零速—反转的任意工作状态的无级变速过程。

本发明的方法是，通过对内外两个中心轮相对转速的调整，改变行星轮的转动方式，进而通过行星轮带动系杆运动，达到输出轴的过零变速。当内、外中心轮转向相反时，若内、外轮的线速度相等，则行星轮只有自转，没有公转，系杆不运动，输出轴的转速为零；当内中心轮线速度较大时，系杆的转向随内中心轮；当外中心轮速度较大时，系杆的转向随外中心轮。

根据以上方法而设计的过零变速装置的具体技术方案是：输入轴通过中心轴带动2K-H型差动轮系的内中心轮，同时输入轴或中心轴带动一个无级变速装置，并且通过无级变速装置的输出轴控制外中心轮的转速。当中心轴与无级变速输出轴转向相同时，无级变速装置通过换向器，如伞形轮，与外中心轮传动连接。若内、外中心轮的线速度相等，则行星轮只有自转，没有公转，系杆不运动，输出轴的转速为零；当内中心轮线速度相对较大时，系杆的转向与内中心轮转向相同；当外中心轮速度相对较大时，系杆的转向与外中心轮转向相同。

附图说明

图一是本发明的工作原理结构示意图。

其中，动力输入A，无级变速器C，无级变速器的控制器B，输入轴1，无级变速器输出轴2，伞形轮结构系统3，中心轴4，内中心轮5，外中心轮6，行星轮7，系杆8，输出轴9。

具体实施方式

以下将结合其对本发明内容作进一步说明。

参见附图1，该实施例所示的过零无级变速器由动力输入A，无级变速器C，无级变速器的控制器B，输入轴1，无级变速器输出轴2，伞形轮结构系统3，中心轴4，内中心轮5，外中心轮6，行星轮7，系杆8，输出轴组成。

输入轴1的前端作为无级变速器C的输入，同时与中心轴4相连；无级变速器输出轴2的转速通过无级变速器的控制器B进行控制，通过伞形轮结构系统3与外中心轮6连接并控制其转速；内中心轮5受中心轴4带动；内中心轮5与外中心轮6之间的是行星轮7，内为中心轮5、6的线速度决定行星轮7的自传速度与公转速度；行星轮7的公转通过系杆8传送到输出轴8上，成为过零无级变速器的输出。

控制器B可以调节无级变速器C的输出，也就是调节外中心轮6的转速。在中心轴控制下的内中心轮5的转速固定的情况下，不失一般性，假定其旋转方向为正向，那么随着外中心轮6线速度从小到大的提高，逐步超过内中心轮5的线速度的过程中，行星轮7的公转将从正向转速平滑过渡到零转速，然后平滑过渡到负转速，也就是实现了输出轴的过零变速。

实际应用结构中，差动轮系可以采用齿轮配合结构，也可采用摩擦轮配合结构。

为了分担较大的负荷和减少不平衡惯性力，可以增加数个行星轮和定轴轮系；具体的单向机械无级变速器亦可以有多种多样，它可以是一多盘无级变速器，也可以是链条式或皮带式无级变速器，还可以是由特种电机、电子或液压方式驱动的其他变速装置等等，而用于驱动变速器的单向无级控制机构可为手动或其他自动化控制机构。

根据以上构思方案设计的差动轮系变速器由于可方便实现正转——零转——反转的无级变速要求，因而在实际生产中具有极为广泛的用途。该变速器的结构紧凑、制造工艺性好、价格低廉、易于控制，特别是在带负荷情况下变速不会发生传动轮间(齿和齿)的脱离，故传动平稳、无冲击，不能使用电机的情况下尤为方便。

Claims (10)

1.一种过零变速方法，使用差动轮系进行变速，其特征在于，使用2K-H型差动轮系机构，通过对内、外两个中心轮相对转速的调整，改变行星轮的转动方式，进而通过行星轮带动系杆运动，达到输出轴的过零变速。

2.如权利要求1所述的一种过零变速方法，其特征在于，通过无级变速器调节外中心轮的转速，以改变内、外中心轮的相对转速，从而实现过零变速。

3.一种过零变速装置，使用差动轮系进行无级变速，其特征在于，使用2K-H型差动轮系机构。

4.如权利要求3所述的一种过零变速装置，其特征在于，输入轴通过中心轴带动2K-H型差动轮系的内中心轮，同时输入轴或中心轴带动一个无级变速装置，并通过无级变速装置的输出轴控制外中心轮的转速。

5.如权利要求3所述的一种过零变速装置，其特征在于，差动轮系可以采用齿轮配合结构，也可采用摩擦轮配合结构。

6.如权利要求3所述的一种过零变速装置，其特征在于，为了分担较大的负荷和减少不平衡惯性力，可以增加数个行星轮和定轴轮系。

7.如权利要求4所述的一种过零变速装置，其特征在于，无级变速器为单向机械无级变速器。

8.如权利要求4所述的一种过零变速装置，其特征在于，无级变速器通过换向器与中心轮传动连接。

9.如权利要求7所述的一种过零变速装置，其特征在于，单项机械无级变速器可以是一多盘无级变速器，也可以是链条式或皮带式无级变速器，还可以是由特种电机、电子或液压方式驱动的变速装置。

10.如权利要求8所述的一种过零变速装置，其特征在于，换向器为伞形轮。

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