CN102094955A

CN102094955A - 车用同向多变量齿轮差速无级变速器

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Publication number: CN102094955A
Application number: CN2011100569076A
Authority: CN
Inventors: 罗永�
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-02-19
Filing date: 2011-02-19
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2031-02-19
Also published as: CN102094955B

Abstract

车用同向多变量齿轮差速无级变速器。一种用于大功率车辆传动的齿轮无级变速装置。该装置的变速方式为：齿轮的额定减速和液力阻尼产生的行星同向变量差速、使输出产生转速的渐变，输出转速和液力阻尼的循环变量导致输出齿轮在作用力不间断的啮合状态下产生无级变速。该变速器传动功率大、变速比高、变速性能优、机械强度高，可配置于大排量轿车、SUV、公交大巴、卡车乃至重型汽车使其实现无级变速。该变速器结构简单、常规材料制造、生产成本低、产品使用寿命长。

Description

车用同向多变量齿轮差速无级变速器

所属技术领域

本发明涉及一种大扭矩、大功率传动的汽车用无级变速装置。

背景技术

无级变速可提高汽车的驾乘品质、最大程度上提升发动机的传动能效、节省燃油，是业界公认的、最理想的汽车变速方式。但目前能在汽车上使用的无级变速器都为机械摩擦类如：CVT、DCT、KRG等。众所周知，机械摩擦的传动效能是取决于机械摩擦系数的大小；大扭矩、大功率、高变比的变量传动会使机械摩擦类变速器产生高强度的摩擦而使机械加速磨损而导致机械传动效能降低、出现故障或快速降低机械的使用寿命，因而目前的摩擦类无级变速器只能装配于小排量、机械受力较小的小汽车上使用，若使大排量轿车、SUV、大巴、乃至重卡实现无级变速、无疑只有采用齿轮啮合的传动方式实现。众所周知，齿轮啮合传动具有传动扭矩大、效能传递高、机械强度高寿命长、技术成熟的特点。但目前的齿轮变速装置都为有级变速，即将主动齿轮与一个固定转速脱离力传动关系后、与另一个固定转速建立力传动关系、使输出在有级状态下变换转速，而不能使齿轮与齿轮的传动、形成输入在作用力不间断的啮合状态下与若干个输出转速值建立传动关系、使输出产生转速的渐变而形成无级变速。

发明内容

为了能使齿轮与齿轮的传动、形成输入在作用力不间断的啮合状态下与若干个输出转速值建立传动关系、使输出产生转速的渐变而形成无级变速，本发明提供一种车用同向多变量齿轮差速无级变速器。该无级变速器为全定轴齿轮啮合传动，输出可在若干个转速值上与输入同向差速转动、变量传动阻力可使齿轮的传动在作用力不间断的啮合状态下使输出产生转速的渐变、形成无级变速。该变速器的机械强度高、传功率大、机械使用寿命长、变速比高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种车用同向多变量齿轮差速无级变速器，包括变速器外壳、太阳齿轮、行星齿轮、行星轮架、齿圈轮、输出齿轮。在外壳内中心位置转动的变速器中心轴为输入轴，太阳齿轮为主动轮、与中心轴同心一体，输出齿轮在中心轴上同心转动，齿圈轮为一端支承、在中心轴上同心转动，被固定于外壳上的契式定向离合器定向锁止的行星轮架、在中心轴上做与中心轴转向相同的定向同心转动，行星轮架中的行星齿轮与太阳齿轮、齿圈轮内齿啮合传动，行星齿轮双联齿与输出齿轮啮合传动、太阳齿轮和输出齿轮的转向为同向转动、太阳齿轮至输出齿轮的啮合传动关系为减速传动，在输出端的外壳内壁上固定一套液力齿轮泵，液力齿轮泵传动齿轮与输出齿轮双联齿啮合传动，在输入端的外壳内壁上固定一套液油阻尼齿轮泵，阻尼齿轮泵传动齿轮与齿圈轮双联齿啮合传动，阻尼齿轮泵传动齿轮与泵轴定向脱扣耦合、在齿圈轮与中心轴同向转动时脱扣，在阻尼齿轮泵液油输出与输入及储油箱的液油回路上安装一套液压变量阀，阀门的受推力与阀门弹簧相互作用，在液力齿轮泵输出与输入及储油箱的液油环路上安装一个液力限量推进器、油路通过其限量孔形成环路，液力限量推进器与液压变量阀阀门联动，液力限量推进器与过量减压弹簧相互作用，过量减压弹簧弹力大于阀门弹簧弹力，在行星轮架内固定一个液油缸、曲轴传动齿轮与太阳齿轮啮合，在太阳齿轮转动时、曲轴带动曲轴连杆及液油缸内的活塞将液油缸中的液油推出和吸入、做往复运动，在液油缸液的油出口固定一个弯通旋转柱阀、液油通过弯通旋转柱阀的弯通处被吸入和推出，将弯通旋转柱阀弯通口用橡胶囊密封，柱阀传动齿轮与离心钢柱上的齿条啮合，离心钢柱的离心力与钢柱弹簧相互作用。由于行星轮架被外壳上的契式定向离合器锁止，当汽车起步、发动机带动中心轴开始转动时，太阳齿轮驱动行星齿轮、行星齿轮双联齿驱动输出齿轮做输出齿轮与太阳齿轮转向相同的大扭矩减速传动，齿圈与之反向空转。随着汽车油门加大、发动机转速升至最高时，输出齿轮的转速升至减速传动最大值，液力齿轮泵液油的流量递增，液压变量阀使阻尼齿轮泵液油回路中液油的通过量递减，阻尼齿轮泵的转动阻力递增、齿圈轮的反向转速递减，行星齿轮受齿圈轮转动阻力的反作用力、开始做与中心轴转向相同的从动周向转动、行星轮架同时随之转动；行星齿轮双联齿与输出齿轮的啮合减速传动由恒速传动渐变为变速传动。形成中心轴与行星齿轮周转的同向转速差递减和输出齿轮转速递增的增量循环、直至液压变量阀阀门关闭液油回路、齿圈轮停止反向转动，使行星齿轮从动周转转速的形成最大值。同时，在与行星齿轮周转同步转动的行星架中、离心钢柱上产生的离心力开始大于钢柱弹簧的反作用力，致使离心钢柱开始带动弯通旋转柱阀旋转，致使液油缸至弯通旋转柱阀单位面积的液油通过量开始递减，导致活塞做往复运动、将液油缸内的液油推出和吸入的频率递减，使曲轴传动齿轮和太阳齿轮的啮合传动阻力递增，造成由行星齿轮周转带动行星轮架做同向空转、渐变为由行星轮架开始带动行星齿轮同向周转的转动超越，形成行星轮架转速的增量循环递增，直至旋转弯通柱阀关闭液油的通过。此时活塞停止往复运动，行星齿轮及行星齿轮双联齿停止自转，行星齿轮和齿圈轮与中心轴的同向转速差消失。行星齿轮双联齿在中心轴和行星轮架的共同带动下、周向推动输出齿轮与中心轴同向同步的高速转动，从而完成在齿轮啮合传动作用力不间断的状态下、输出齿轮由静止至高速的转动渐变。

本发明的有益效果是，该装置机械强度高、传动功率大、变速比高、变速性能优，可使各类汽车实现无级变速，提高其驾乘品质，节省燃油、降低排放。可采用常规材料制造，结构简单、产品价格低、使用寿命长。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为该变速器轴向抛面图。

图2为该变速器实施例轴向抛面图。

图中1.变速器外壳，2.行星齿轮双联齿，3.行星齿轮，4.齿圈轮内齿，5.行星轮架，6.齿圈轮，7.齿圈轮双联齿，8.中心轴，9.输出齿轮双联齿，10.液力齿轮泵传动齿轮，11.液力齿轮泵，12.输出齿轮，13.曲轴传动齿轮，14.液油，15.弯通旋转柱阀，16.钢柱弹簧，17.液力限量推进器，18.定向脱扣耦合，19.阻尼齿轮泵传动齿轮，20.终齿花键轴，21.曲轴，22.橡胶囊，23.活塞，24.离心钢柱，25.柱阀传动齿轮，26.契式定向离合器，27.太阳齿轮，28.液油环路，29.液压变量阀，30.过量减压弹簧，31.阀门，32.阀门弹簧，33.液油回路，34.阻尼齿轮泵。

具体实施方式

一种车用同向多变量齿轮差速无级变速器，包括变速器外壳（1）、太阳齿轮（27）、行星齿轮（3）、行星轮架（5）、齿圈轮（6）、输出齿轮（12）。在外壳内的中心位置转动的变速器中心轴（8）为输入轴，太阳齿轮（27）为主动轮、与中心轴（8）同心一体，输出齿轮（12）在中心轴（8）上同心转动，齿圈轮（6）为一端支承、在中心轴（8）上同心转动，被固定于外壳上的契式定向离合器（26）定向锁止的行星轮架（5）、在中心轴（8）上做与中心轴（8）转向相同的定向同心转动，行星轮架（5）中的行星齿轮（3）与太阳齿轮（27）、齿圈轮内齿（4）啮合传动，行星齿轮双联齿（2）与输出齿轮（12）啮合传动、太阳齿轮（27）和输出齿轮（12）的转向为同向转动、太阳齿轮（27）至输出齿轮（12）的啮合传动关系为减速传动，在输出端的外壳内壁上固定一套液力齿轮泵（11），液力齿轮泵传动齿轮（10）与输出齿轮双联齿（9）啮合传动，在输入端的外壳内壁上固定一套液油阻尼齿轮泵（34），阻尼齿轮泵传动齿轮（19）与齿圈轮双联齿（7）啮合传动，阻尼齿轮泵传动齿轮（19）与泵轴定向脱扣耦合（18）、在齿圈轮与中心轴同向转动时脱扣，在阻尼齿轮泵液油输出与输入及储油箱的液油回路（33）上安装一套液压变量阀（29），阀门（31）的受推力与阀门弹簧（32）相互作用，在液力齿轮泵液油输出与输入及储油箱的液油环路（28）上安装一个液力限量推进器（17）、油路通过其限量孔形成环路，液力限量推进器（17）与液压变量阀阀门（31）联动，液力限量推进器（17）与过量减压弹簧（30）相互作用，过量减压弹簧（30）弹力大于阀门弹簧（32）弹力，在行星轮架（5）内固定一个液油缸、曲轴传动齿轮（13）与太阳齿轮（27）啮合，在太阳齿轮（27）转动时、曲轴（21）带动曲轴连杆及液油缸内的活塞（23）将液油缸中的液油（14）推出和吸入、做往复运动，在液油缸液的油出口固定一个弯通旋转柱阀（15）、液油（14）通过弯通旋转柱阀（15）的弯通处被吸入和推出，将弯通旋转柱阀弯通口用橡胶囊（22）密封，柱阀转动齿轮（25）与离心钢柱（24）上的齿条啮合，离心钢柱（24）的离心力与钢柱弹簧（16）相互作用。由于行星轮架（5）被外壳上的契式定向离合器（26）锁止，当汽车起步、发动机带动中心轴（8）开始转动时，太阳齿轮（27）驱动行星齿轮（3）、行星齿轮双联齿（2）驱动输出齿轮（12）做输出齿轮（12）与太阳齿轮（27）转向相同的大扭矩减速传动，此时，弯通旋转柱阀（15）和液压变量阀（29）阀门（31）处于开启状态，阻尼齿轮泵（34）液油回路（33）贯通、弯通旋转柱阀（15）的弯通与液油缸贯通；与行星齿轮（3）啮合的齿圈轮（6）做与中心轴（8）转向相反的转动、驱动阻尼齿轮泵（34）做无阻尼状态的转动；与太阳齿轮（27）啮合的曲轴传动齿轮（13）带动曲轴（21）及曲轴连杆、使活塞（23）在液油缸内做无阻力状态下的往复运动。随着汽车油门加大、发动机转速升至最高时，输出齿轮（12）的转速随之升至减速传动最大值，输出齿轮双联齿（9）驱动液力齿轮泵（11）、使液油的流量开始增大，液油对液力限量推进器（17）的推力开始大于阀门弹簧（32）的反作用力，使液力限量推进器（17）运动、致使液压变量阀阀门（31）逐渐减少阻尼齿轮泵液油回路（33）中液油的通过量，致使阻尼齿轮泵（34）开始产生背压、转动阻力使阻尼齿轮泵和齿圈轮（6）的转动速度递减，行星齿轮（3）受齿圈轮（6）转动阻力的反作用力、开始做与中心轴（8）转向相同的从动周向转动、行星轮架（5）同时随之转动；行星齿轮双联齿（2）与输出齿轮（12）的啮合减速传动由恒速传动渐变为变速传动。输出齿轮（12）的转速递增导致液力齿轮泵（11）转速和液油对液力限量推进器（17）的推力递增、阻尼齿轮泵（34）液油回路（33）中的液油在液压变量阀阀门（31）中的通过量递减、阻尼齿轮泵（34）背压递增、齿圈轮（6）反向转速递减，形成中心轴（8）与行星齿轮（3）周转的同向转速差递减，直至液压变量阀阀门（31）关闭液油回路（33）、齿圈轮（6）停止反向转动。此时，继续升高的油压使过量减压弹簧（30）在阀门弹簧（32）压缩到位后开始压缩，使液力齿轮泵液油经减压通道形成大流量回路，使液力限量推进器保持恒压。齿圈轮（6）停止反向转动形成行星齿轮（3）从动周转转速的最大值。此时，在与行星齿轮（3）周转同步转动的行星轮架（5）中、离心钢柱（24）上产生的离心力开始大于钢柱弹簧（16）的反作用力，致使离心钢柱（24）开始运动，与离心钢柱（24）上齿条啮合的柱阀传动齿轮（25）开始随齿条的运动而转动、带动弯通旋转柱阀（15）旋转，致使液油缸至弯通旋转柱阀（15）弯通单位面积的液油（14）通过量开始递减，导致活塞（23）做往复运动、将液油缸内的液油（14）推出和吸入的频率递减，使曲轴传动齿轮（13）和太阳齿轮（27）的啮合传动阻力递增，造成由行星齿轮（3）周转带动行星轮架（5）做同向空转、渐变为由行星轮架（5）开始带动行星齿轮（3）同向周转的转动超越，使输出齿轮（12）的同向转速不间断地持续递增。行星轮架（5）的转动超越致使与行星齿轮（3）啮合的齿圈轮（6）开始与中心轴（8）同向转动，泵轴定向脱扣耦合（18）脱扣、齿圈轮（6）空转。行星轮架（5）的转动超越致使离心钢柱（24）的离心力递增、液油缸至弯通旋转柱阀（15）弯通单位面积的液油（14）通过量递减、曲轴传动齿轮（13）和太阳齿轮（27）的啮合传动阻力递增、形成行星轮架转速的增量循环，直至弯通旋转柱阀（15）关闭液油（14）的通过，此时活塞（23）停止往复运动、行星齿轮（3）及行星齿轮双联齿（2）停止自转、行星齿轮（3）和行星轮架（5）与中心轴（8）的同向转速差消失、行星齿轮双联齿（2）在中心轴（8）和行星轮架（5）的同步带动下、周向推动输出齿轮（12）与中心轴（8）同步高速转动。从而，该变速器完成在齿轮啮合传动作用力不间断的状态下、输出齿轮（12）由静止至高速的转动渐变。在发动机恒速运转状态下、汽车行驶阻力和牵引重力的任何值的变化都会因输出齿轮转速变化导致行星齿轮双联齿（2）的自转与周转的转速变化，从而导致输出扭矩值的同步变化；当汽车开始爬坡时，输出齿轮（12）转速开始下降，液力齿轮泵（11）转速同步下降、阻尼齿轮泵（34）转速同步上升、齿圈轮（6）反向转速同步上升、离心钢柱（24）离心力与行星轮架（5）转速同步下降、中心轴（8）与行星齿轮（3）的周向转差同步上升，行星齿轮双联齿（2）与输出齿轮（12）啮合减速传动自转转速同步上升，在发动机转速不变的状态下导致输出扭矩上升。当倒车行驶时，反向传动联轴器与终齿花键轴（20）耦合，使倒车行驶产生无级变速。

Claims

1.一种车用同向多变量齿轮差速无级变速器，包括变速器外壳（1）、太阳齿轮（27）、行星齿轮（3）、行星轮架（5）、齿圈轮（6）、输出齿轮（12）其特征是：在外壳内的中心位置转动的变速器中心轴（8）为输入轴，太阳齿轮（27）为主动轮、与中心轴（8）同心一体，输出齿轮（12）在中心轴（8）上同心转动，齿圈轮（6）为一端支承、在中心轴（8）上同心转动，被固定于外壳上的契式定向离合器（26）定向锁止的行星轮架（5）、在中心轴（8）上做与中心轴（8）转向相同的定向同心转动，行星轮架（5）中的行星齿轮（3）与太阳齿轮（27）、齿圈轮内齿（4）啮合传动，行星齿轮双联齿（2）与输出齿轮（12）啮合传动、太阳齿轮（27）和输出齿轮（12）的转向为同向转动、太阳齿轮（27）至输出齿轮（12）的啮合传动关系为减速传动，在输出端的外壳内壁上固定一套液力齿轮泵（11），液力齿轮泵传动齿轮（10）与输出齿轮双联齿（9）啮合传动，在输入端的外壳内壁上固定一套液油阻尼齿轮泵（34），阻尼齿轮泵传动齿轮（19）与齿圈轮双联齿（7）啮合传动，阻尼齿轮泵传动齿轮（19）与泵轴定向脱扣耦合（18）、在齿圈轮与中心轴同向转动时脱扣，在阻尼齿轮泵液油输出与输入及储油箱的液油回路（33）上安装一套液压变量阀（29），阀门（31）的受推力与阀门弹簧（32）相互作用，在液力齿轮泵液油输出与输入及储油箱的液油环路（28）上安装一个液力限量推进器、油路通过其限量孔形成环路，液力限量推进器（17）与液压变量阀阀门（31）联动，液力限量推进器（17）与过量减压弹簧（30）相互作用，过量减压弹簧（30）弹力大于阀门弹簧（32）弹力，在行星轮架（5）内固定一个液油缸、曲轴传动齿轮（13）与太阳齿轮（27）啮合，在太阳齿轮（27）转动时、曲轴（21）带动曲轴连杆及液油缸内的活塞（23）将液油缸中的液油（14）推出和吸入、做往复运动，在液油缸液油的出口固定一个弯通旋转柱阀（15）、液油（14）通过弯通旋转柱阀（15）的弯通处被吸入和推出，将弯通旋转柱阀的弯通口用橡胶囊（22）密封，柱阀转动齿轮（25）与离心钢柱（24）上的齿条啮合，离心钢柱（24）的离心力与钢柱弹簧（16）相互作用。