CN101806341B - 内啮合双行星齿轮无级变速器 - Google Patents

Abstract

一种内啮合双行星齿轮无级变速器，包括箱体和输出法兰，箱体中装有双行星轮系和定轴轮系，其特征在于所述的定轴轮系由调速齿轮、调速齿轮轴和无级调速装置组成；所述的双行星轮系则包括输入曲轴，双行星轮、太阳轮输出轴和太阳轮I，其中的输入曲轴靠轴承支撑在箱体和太阳轮输出轴中，双行星轮靠轴承支撑在输入曲轴上，双行星轮上的大齿轮与太阳轮输出轴内啮合，双行星轮上的小齿轮与太阳轮I内啮合；太阳轮输出轴靠轴承支撑在箱体和输出法兰中；太阳轮I靠轴承支撑在箱体中，太阳轮I带外圆齿并与调速齿轮外啮合。调速装置通过调速齿轮调节太阳轮I的转速，从而无级调节太阳轮输出轴的转速。双行星轮系克服单行星轮系使用偏心输出机构的问题。

Description

内啮合双行星齿轮无级变速器

技术领域

本发明涉及用于可变速比传送旋转运动或使旋转运动换向的齿轮传动装置，属于一种内啮合双行星齿轮无级变速器。

背景技术

无级变速器可以自由改变传动比，从而实现全程无级变速。汽车行驶的速度是不断变化的，这就要求汽车的传动系统的变速比要尽量多，需要使用可以实现传动比连续改变的无级变速器，从而得到传动系统与发动机工况的最佳匹配，使车速变化更为平稳，提高了整车的燃油经济性和动力性。

目前风力发电，受到国家的重视，大力推广。而对于中小功率的风力发电机组，由于风轮的转速小，且随风的大小而改变，这样就要求有大的并适合变速的发电机组与之匹配，增加了发电机组的设备成本。使用无级变速器能将风轮的转速提高并变成平稳的转速后送入发电机，减少了发电机的机座号，降低成本。

国内外的无级变速器类型、品种繁多，常见的有液力机械式无级变速器和金属带式无级变速器。以金属带变速器为代表的无级变速器已逐渐广泛使用于多种汽车中，并结合电、液自动控制与计算机技术，实现了自动控制，使得汽车的行驶和操作特性大大改善，显示出了广阔的应用前景。但它的设计原理是无级变径，主变速传动点均归属为：点、线接触的摩擦传动，限制无级变速器大功率、高效率发展。

近几年新兴起的行星齿轮无级变速器能够较好地满足汽车的使用要求，且具有结构简单，体积小，零件少的优点；它的工作速比范围宽，容易与发动机形成理想的匹配，改善燃烧过程，降低油耗和排放；具有较高的传送效率，经济性好。目前已有多种新结构的行星齿轮无级变速器。问题在于在单级行星齿轮传动中，输出为行星齿轮的转速，需要使用专门的偏心输出机构。为了摆脱这种困境，设计一种克服现有单行星轮系需要使用偏心输出机构的内啮合双行星齿轮无级变速器，无论对低速重载的大型机械设备或风力发电机，还是对于既需减速又要过零换向的用于汽车的变速装置，都具有极重要的意义。

发明内容

本发明的提出，旨在提供一种带有独立调速装置的内啮合双行星轮系的少齿差行星齿轮无级变速器，克服了单行星轮系需要使用偏心输出机构的问题。

本发明的技术解决方案是这样现实的；

一种内啮合双行星齿轮无级变速器，包括箱体和输出法兰，输出法兰用螺栓固定在箱体上，箱体中装有双行星轮系和定轴轮系，其特征在于所述的定轴轮系由调速齿轮、调速齿轮轴和无级调速装置组成，其中的无级调速装置固定于箱体上与调速齿轮轴连接，调速齿轮用键与调速齿轮轴连接；所述的双行星轮系则包括输入曲轴，双行星轮、太阳轮输出轴和太阳轮Ⅰ，其中的输入曲轴两端套装输入轴轴承Ⅰ和输入轴轴承Ⅱ，分别支撑在箱体和太阳轮输出轴中；双行星轮由行星轮轴承Ⅰ和行星轮轴承Ⅱ支撑在输入曲轴上双行星轮上的大齿轮与太阳轮输出轴内啮合，双行星轮上的小齿轮与太阳轮Ⅰ内啮合；双行星轮上的大齿轮比与之啮合的太阳轮输出轴上的内齿轮少1～4个齿，双行星轮上的小齿轮比与之啮合的太阳轮Ⅰ上的内齿轮少1～4个齿；太阳轮输出轴靠太阳轮输出轴轴承Ⅰ和太阳轮输出轴轴承Ⅱ分别支撑在箱体和输出法兰中；太阳轮Ⅰ靠太阳轮Ⅰ轴承Ⅰ和太阳轮Ⅰ轴承Ⅱ支撑在箱体中，太阳轮Ⅰ带外圆柱齿，并与定轴轮系的调速齿轮外啮合。

所述的输入曲轴和太阳轮输出轴的轴端分别套装输入压盖和输出压盖。

所述的输入曲轴和太阳轮输出轴、太阳轮Ⅰ任两个可以做为输入、输出轴，另一个做为调速轴。

与现有技术相比较，本发明的优点是显而易见的，主要表现在；

1、采用独立动力源的调速装置来调节太阳轮Ⅰ的转速，从而实现太阳轮输出轴无级调速的目的。

2、通过改变双太阳轮与双行星轮的齿数，可以调节调速特性关系曲线的斜率与沿Y轴的位置，能得到希望的输出转速范围，如图2所示。

附图说明

图1是本发明专利的结构示意图；

图2是本发明专利的调速特性关系图；

图1是本发明专利的说明书摘要附图。

图中：1、太阳轮输出轴轴承Ⅱ，2、输出法兰，3、输出压盖，4、太阳轮输出轴，5、太阳轮输出轴轴承Ⅰ，6、输入轴轴承Ⅱ，7、箱体，8、行星轮轴轴承Ⅱ，9、双行星轮，10、太阳轮Ⅰ，11、太阳轮Ⅰ轴承Ⅰ，12、太阳轮Ⅰ轴承Ⅱ，13、调速轴轴承Ⅱ，14、调速齿轮轴，15、无级调速装置，16、调速轴轴承Ⅱ，17、调速齿轮，18、输入压盖，19、输入轴轴承Ⅰ，20、行星轮轴轴承Ⅰ，21、输入曲轴。

具体实施方式

如图1所示的一种内啮合双行星齿轮无级变速器，其中的行星轮系属于NN型的内啮合双行星轮系，输入转速为系杆转速，系杆长为偏心轴的偏心距，输入轴转数n_入＝1500r/min，无级调速装置15的转速为0～3000r/min，通过定比传动齿轮，可以将太阳轮Ⅰ10的转速减到0～1500r/min；输出转速为太阳轮输出轴4的转速。双行星轮9与太阳轮的齿形采用渐开线齿形，太阳轮输出轴4的内齿轮比与之啮合的双行星轮9上的大齿轮多1个齿，太阳轮Ⅰ10的内齿轮比与之啮合的双行星轮9上的小齿轮多1个齿，两组行星轮系的齿数差为10个齿。双行星轮的齿数分别为30、20、模数m＝4，太阳轮Ⅰ10的内齿轮齿数为21、模数m＝4；太阳轮Ⅰ10的外齿数为36，模数m＝3，调速齿轮17的齿数为18，模数m＝3；太阳轮输出轴4的内齿轮齿数为31、模数m＝4。无级调速装置15通过调速齿轮17调节太阳轮Ⅰ10的转速，从而无级调节太阳轮输出轴4的转速。输出转速与输入转速、调速轴转速的关系式为：n_出＝63/62n_调-1/62n_入，实现输出转速在-24～1500r/min范围内无级变速。

无级调速装置采用小功率变频电机驱动。该内啮合双行星齿轮无级变速器的主要原理是：用大功率的恒速电机驱动输入曲轴，用小功率的变频电机调节太阳轮Ⅰ10转速做调速，实现太阳轮输出轴4转速无级调节的功能。输出轴的转速也可以为零，也可以反转。通过改变双太阳轮与双行星轮的齿数，可以调节调速特性关系曲线的斜率与沿Y轴的位置，能得到希望的输出转速范围。

Claims (3)

1.一种内啮合双行星齿轮无级变速器，包括箱体(7)和输出法兰(2)，输出法兰(2)用螺栓固定在箱体(7)上，箱体(7)中装有双行星轮系和定轴轮系，其特征在于所述的定轴轮系由调速齿轮(17)、调速齿轮轴(14)和无级调速装置(15)组成，其中的无级调速装置(15)固定于箱体(7)上与调速齿轮轴(14)连接，调速齿轮(17)用键与调速齿轮轴(14)连接；所述的双行星轮系则包括输入曲轴(21)，双行星轮(9)、太阳轮输出轴(4)和太阳轮I(10)，其中的输入曲轴(21)两端套装输入轴轴承I(19)和输入轴轴承II(6)，分别支撑在箱体(7)和太阳轮输出轴(4)中；双行星轮(9)由行星轮轴承I(20)和行星轮轴承II(8)支撑在输入曲轴(21)上，双行星轮(9)上的大齿轮与太阳轮输出轴(4)内啮合，双行星轮(9)上的小齿轮与太阳轮I(10)内啮合；双行星轮(9)上的大齿轮比与之啮合的太阳轮输出轴(4)上的内齿轮少1～4个齿，双行星轮(9)上的小齿轮比与之啮合的太阳轮I(10)上的内齿轮少1～4个齿；太阳轮输出轴(4)靠太阳轮输出轴轴承I(5)和太阳轮输出轴轴承II(1)分别支撑在箱体(7)和输出法兰(2)中；太阳轮I(10)靠太阳轮I轴承I(11)和太阳轮I轴承II(12)支撑在箱体(7)中，太阳轮I(10)带外圆柱齿，并与定轴轮系的调速齿轮(17)外啮合。

2.根据权利要求1所述的内啮合双行星齿轮无级变速器，其特征在于所述的输入曲轴(21)和太阳轮输出轴(4)的轴端分别套装输入压盖(18)和输出压盖(3)。

3.根据权利要求1或2所述的内啮合双行星齿轮无级变速器，其特征在于所述的输入曲轴(21)和太阳轮输出轴(4)、太阳轮I(10)任两个可以做为输入、输出轴，另一个做为调速轴。

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