CN102261438A

CN102261438A - 齿轮无级变速器

Info

Publication number: CN102261438A
Application number: CN2011101121620A
Authority: CN
Inventors: 凌希祥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2011-11-30

Abstract

本发明涉及无级变速器，尤其是一种齿轮无级变速器，其中：包括安装在动力输入轴一端的输入中心齿轮，与输入中心齿轮啮合的输入行星齿轮，安装在行星齿轮连接轴另一端的输出行星齿轮，输出行星齿轮与安装在输出轴上、且直径大于输入中心齿轮的输出中心齿轮啮合；在输入中心齿轮与输出中心齿轮之间、且与输入轴同一轴线上设置有中间轴，中间轴上安装有速度控制齿轮；行星齿轮连接轴穿过速度控制齿轮、并由轴承与速度控制齿轮连接；所述速度控制齿轮还与速度控制器连接。本发明由于所述结构而具有的优点是：结构简单，维修便捷，传动功率大，油耗较低和使用成本低。

Description

齿轮无级变速器

技术领域

本发明涉及无级变速器，尤其是一种结构简单、油耗低、传递功率大、维修便捷和使用成本低的齿轮无级变速器。

背景技术

目前汽车或其它各种动力机械设备所用变速器大致分为两种：一种是有级变速器，一种是皮带式的无级变速器。现在大部分轿车使用的液压变速器是有级变速器，只是在自动换挡时，在每一个档内实现无级变速。所述变速器的缺点是：成本高、结构复杂，不利于维修；油耗高，不节能，使用成本高；传递功率小，不能适应大功率发动机，且零部件易损坏，尤其是传动带（无论是金属带，还是橡胶带等其它复合材料做成的传动带）更容易损坏，进一步增加了使用成本。例如，中国专利200610108268.2中公布的差速传动无级变速箱，其结构复杂，不利于维修，传递功率小，使用成本高。

综上所述，现有技术的变速器存在的问题是结构复杂、油耗高、传递功率小、零部件易损坏和使用成本高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述不足，提供一种结构简单、油耗低、传递功率大、维修便捷和使用成本低的齿轮无级变速器。

本发明是通过以下技术方案实现的，一种齿轮无级变速器，其中：包括安装在动力输入轴一端的输入中心齿轮，在输入中心齿轮的切点上设置有至少一个与输入中心齿轮啮合的输入行星齿轮，输入行星齿轮连接在行星齿轮连接轴的一端，行星齿轮连接轴另一端连接有输出行星齿轮，输出行星齿轮与安装在输出轴上、且直径大于输入中心齿轮的输出中心齿轮啮合；行星齿轮连接轴通过轴承连接在输入行星齿轮架和输出行星齿轮架上；在输入中心齿轮与输出中心齿轮之间、且与输入轴同一轴线上设置有中间轴，中间轴上安装有速度控制齿轮，中间轴的两端通过轴承分别与输入中心齿轮和输出中心齿轮连接，中间轴还与输入行星齿轮架和输出行星齿轮架连接；行星齿轮连接轴穿过速度控制齿轮、并由轴承与速度控制齿轮连接；所述速度控制齿轮还与速度控制器连接。

本实施例所述的输出轴依次连接有至少一个二级变速单元，所述二级变速单元包括安装在输出轴上的二级输入中心齿轮，在二级输入中心齿轮的切点上设置有至少一个与二级输入中心齿轮啮合的二级输入行星齿轮，二级输入行星齿轮连接在二级行星齿轮连接轴的一端，二级行星齿轮连接轴的另一端连接有二级输出行星齿轮，二级输出行星齿轮与安装在二级输出轴上、且直径小于二级输入中心齿轮的二级输出中心齿轮啮合；二级行星齿轮连接轴通过轴承连接在二级输入行星齿轮架和二级输出行星齿轮架上；在二级输入中心齿轮与二级输出中心齿轮之间、且与输出轴同一轴线上设置有二级中间轴，二级中间轴上安装有二级速度控制齿轮，二级中间轴的两端通过轴承分别与二级输入中心齿轮和二级输出中心齿轮连接，二级中间轴还与二级输入行星齿轮架和二级输出行星齿轮架连接；二级行星齿轮连接轴穿过二级速度控制齿轮、并由轴承与二级速度控制齿轮连接；所述二级速度控制齿轮还与另一个速度控制器连接。

上述结构所述的速度控制器包括液压装置以及与液压装置连接的曲轴，安装在曲轴上并与速度控制齿轮啮合的曲轴齿轮。

上述实施例所述的液压装置包括通过管道与储油器连通的活塞，在管道上还设置有控制器，控制器通过工作油管连接有测速器。

本发明由于采用了上述结构而具有的优点是：结构简单，维修便捷，传动功率大，油耗较低和使用成本低。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明又一实施例的结构示意图。

图中：1、动力输入轴；2、输入中心齿轮；3、输入行星齿轮；301、输入行星齿轮架；4、行星齿轮连接轴；5、输出行星齿轮；501、输出行星齿轮架；6、中间轴；7、速度控制齿轮；8、输出中心齿轮；9、输出轴；10、曲轴齿轮；11、曲轴；12、储油器；13、活塞；14、管道；15、工作油管；16、控制器；17、测速器；18、二级输入中心齿轮；19、二级输入行星齿轮；1901、二级输入行星齿轮架；20、二级行星齿轮连接轴；21、二级输出行星齿轮；2101、二级输出行星齿轮架；22、二级中间轴；23、二级速度控制齿轮；24、二级输出中心齿轮；25、二级输出轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

参见附图1，图中的齿轮无级变速器，其中：包括安装在动力输入轴1一端的输入中心齿轮2，在输入中心齿轮2的切点上设置有至少一个与输入中心齿轮2啮合的输入行星齿轮3，输入行星齿轮3连接在行星齿轮连接轴4的一端，行星齿轮连接轴4另一端连接有输出行星齿轮5，输出行星齿轮5与安装在输出轴9上、且直径大于输入中心齿轮2的输出中心齿轮8啮合；行星齿轮连接轴4通过轴承连接在输入行星齿轮架301和输出行星齿轮架501上；在输入中心齿轮2与输出中心齿轮8之间、且与输入轴1同一轴线上设置有中间轴6，中间轴6上安装有速度控制齿轮7，中间轴6的两端通过轴承分别与输入中心齿轮2和输出中心齿轮8连接，中间轴6还与输入行星齿轮架301和输出行星齿轮架501连接；行星齿轮连接轴4穿过速度控制齿轮7、并由轴承与速度控制齿轮7连接；所述速度控制齿轮7还与速度控制器连接。

参见附图2，本实施例所述的输出轴9依次连接有至少一个二级变速单元，所述二级变速单元包括安装在输出轴9上的二级输入中心齿轮18，在二级输入中心齿轮18的切点上设置有至少一个与二级输入中心齿轮18啮合的二级输入行星齿轮19，二级输入行星齿轮19连接在二级行星齿轮连接轴20的一端，二级行星齿轮连接轴20的另一端连接有二级输出行星齿轮21，二级输出行星齿轮21与安装在二级输出轴25上、且直径小于二级输入中心齿轮18的二级输出中心齿轮24啮合；二级行星齿轮连接轴20通过轴承连接在二级输入行星齿轮架1901和二级输出行星齿轮架2101上；在二级输入中心齿轮18与二级输出中心齿轮24之间、且与输出轴9同一轴线上设置有二级中间轴22，二级中间轴22上安装有二级速度控制齿轮23，二级中间轴22的两端通过轴承分别与二级输入中心齿轮18和二级输出中心齿轮24连接，二级中间轴22还与二级输入行星齿轮架1901和二级输出行星齿轮架2101连接；二级行星齿轮连接轴20穿过二级速度控制齿轮23、并由轴承与二级速度控制齿轮23连接；所述二级速度控制齿轮23还与另一个速度控制器连接。

本结构在各级的输出轴上，可以安装（N-1）个与之相同或与二级变速单元相同的（N-1）级变速单元。

上述结构所述的速度控制器包括液压装置以及与液压装置连接的曲轴11，安装在曲轴11上并与速度控制齿轮7啮合的曲轴齿轮10。

上述实施例所述的液压装置包括通过管道14与储油器12连通的活塞13，在管道14上还设置有控制器16，控制器16通过工作油管15连接有测速器17。

上述结构中的各级变速单元中的速度控制器所使用的储油器12可以是同一个储油器，以简化结构，便于缩小安装空间，进一步降低使用成本。

上述结构的各级输入行星齿轮和输出行星齿轮绕其各级行星齿轮连接轴运转为自传，各级行星齿轮随各级输入行星齿轮架和输出行星齿轮架绕中间轴运转为公转。

上述结构是这样工作的---参见附图1，当发动机启动后，动力从输入轴１输入，输入轴１带动输入中心齿轮2旋转，与动力输入中心齿轮2啮合的输入行星齿轮3也随之转动，输入行星齿轮3就带动行星齿轮连接轴4自传，将动力通过输出行星齿轮5传递给输出中心齿轮8，再由输出中心齿轮8通过输出轴9输出，在此过程中，由于输入中心齿轮2直径小于输出中心齿轮8，其动力传递为一个减速的过程，发动机启动前（包括启动临界点），速度控制器的活塞13进出油路被封闭，活塞13不能运动，速度控制齿轮7在曲轴齿轮10作用力下与其为咬死状态，速度控制齿轮7不能转动，动力输入轴1输出的动力达到最大值，使得行星齿轮沿行星齿轮连接轴4自传，行星齿轮不能沿中间轴公转，所以到输出轴9输出时为最小值；当发动机启动后，输入轴１旋转的那一瞬间，测速器17就测量到输出轴9的输出速度，使得控制器16工作，曲轴齿轮10与速度控制齿7在行星齿轮连接轴4带动下逐渐开始转动，使得活塞13开始工作，使得速度控制齿7逐渐增大转速，带动行星齿轮和行星齿轮架绕中间轴6公转速度增大，使得最终输出轴9后输出的复合速度增加；当输出轴9转速过大时，发动机无法带动输入中心齿轮2转动时，控制器16开始停止工作，使得活塞13进出油路逐渐被封闭，活塞13逐渐变慢至不能运动，速度控制齿轮7在曲轴齿轮10作用力下与其逐渐成咬死状态，使得输出轴9输出速度逐渐变小，整个过程实现了一级变速。

参见附图2，变速后的动力从输出轴9输出，启动发动机刹那的同时，二级速度控制齿轮23能自由转动，完全不受外力的控制，即不受二级变速器的控制器控制，由于二级输出中心齿轮18直径大于二级输出中心齿轮24，所以其传动过程是一个升速状态，二级输入行星齿轮架1901、二级输出行星齿轮架2101和二级速度控制齿轮23能够沿二级中间轴22公转，此时的二级输出中心齿轮24受到两个力的作用，一个是输出轴9输出的动力带动二级行星齿轮连接轴20自传而未自传的力（即二级输出中心齿轮18与二级输入行星齿轮19之间啮合产生的力），另外一个二级输入行星齿轮19与二级输入中心齿轮18啮合状态下，二级输入行星齿轮架1901和二级输出行星齿轮架2101公转通过二级输入行星齿19给二级输出中心齿轮24的一个力，此时二级行星齿轮连接轴20不自传，随二级速度控制齿轮23公转，从输出轴9输出的动力到二级输出轴25的动力不变，（犹如行星架是圆形支点，与输出轴9、二级输出轴25、二级输出行星齿轮21、二级输入行星齿19构成一个杠杆，支点不受力，杠杆不起作用，支点受力作圆周运动一样）二级变速器控制器的测速器测到速度时，工作压力通过工作油管给控制器一个压力，推动阀杆将活塞进出油管逐渐进行关闭，此时活塞内进排油流量受阻，活塞的上下运动在单位时间内变慢，通过曲柄齿轮对二级速度控制齿轮23进行限制速度，二级输入行星齿轮架和二级输出行星齿轮架2101公转速度变慢，而二级输入中心齿轮18在输出轴动力作用下，速度不变，此时二级行星齿轮连接轴20开始自己转动，这时二级输出中心齿轮24受两个力作用，一个是二级行星齿轮连接轴20自传给二级输出中心齿轮24的力，一个是行星架公转的力，这时，二级行星齿轮连接轴20具有复合运动输出力（即二级行星齿轮连接轴20自传输出动力和随行星齿轮架公转输出动力的复合输出力），随着速度的转变，控制器进一步控制封闭活塞13内油量的进出，进一步变慢，此时，行星架的转动继续变慢，而二级行星齿轮连接轴20自传进一步加快，输出速度提高，直到控制器完全将油管封闭，二级速度控制齿轮23被锁定，此时公转停止，二级行星齿轮连接轴20自传最高，输出速度最高，相反，当转速降低，控制器受压减小，阀杆在弹簧作用下，开始回位，活塞内油液开始进出，二级行星齿轮连接轴20带着二级速度控制齿轮23开始公转，二级行星齿轮连接轴20自传变慢，输出速度变慢，其动力开始增大。本实施例在应用过程中，一级变速器上的控制器与二级变速器上的控制器原始工作状态相反，即一级变速器上的控制器与速度控制齿7为完全咬死状态，而二级变速器上的控制器与二级速度控制齿轮23为自由转动状态，它们之间从开启发动机后，工作过程相逆。

上述结构在汽车上的应用是：通过一级变速达到启动汽车的目的，启动后通过增速来达到最大输出动力，工作油管15与汽车运行的液压回路连通。所以测速器17的工作原理是车速越高，工作油路15对控制器16的压强越大，车速与工作油压压力成正比。

本结构所述的变速器也可以于一体化设置，就是将活塞13的油管控制器工作油压完全卸掉，控制器16在弹簧作用下将管道14封闭。第一级在最低速时，在活塞13的油路上安装电池阀或其它控制装置，最高速时，将管道14锁死，最低速时完全打开，工作油路15用电池阀或其它控制装置将工作油管15的工作油完全卸掉，由回油管收回，控制器不工作，这时根据人的意愿需要几档，几档的电池阀就工作，完成手动换档或者其它控制。

综上所述，本实用新型不仅结构简单，维修便捷，传动功率大，油耗较低和使用成本低。

Claims

1. 一种齿轮无级变速器，其特征是：包括安装在动力输入轴（1）一端的输入中心齿轮（2），在输入中心齿轮（2）的切点上设置有至少一个与输入中心齿轮（2）啮合的输入行星齿轮（3），输入行星齿轮（3）连接在行星齿轮连接轴（4）的一端，行星齿轮连接轴（4）另一端连接有输出行星齿轮（5），输出行星齿轮（5）与安装在输出轴（9）上、且直径大于输入中心齿轮（2）的输出中心齿轮（8）啮合；行星齿轮连接轴（4）通过轴承连接在输入行星齿轮架（301）和输出行星齿轮架（501）上；在输入中心齿轮（2）与输出中心齿轮（8）之间、且与输入轴（1）同一轴线上设置有中间轴（6），中间轴（6）上安装有速度控制齿轮（7），中间轴（6）的两端通过轴承分别与输入中心齿轮（2）和输出中心齿轮（8）连接，中间轴（6）还与输入行星齿轮架（301）和输出行星齿轮架（501）连接；行星齿轮连接轴（4）穿过速度控制齿轮（7）、并由轴承与速度控制齿轮（7）连接；所述速度控制齿轮（7）还与速度控制器连接。

2.根据权利要求1所述的齿轮无级变速器，其特征是：所述输出轴（9）依次连接有至少一个二级变速单元，所述二级变速单元包括安装在输出轴（9）上的二级输入中心齿轮（18），在二级输入中心齿轮（18）的切点上设置有至少一个与二级输入中心齿轮（18）啮合的二级输入行星齿轮（19），二级输入行星齿轮（19）连接在二级行星齿轮连接轴（20）的一端，二级行星齿轮连接轴（20）的另一端连接有二级输出行星齿轮（21），二级输出行星齿轮（21）与安装在二级输出轴（25）上、且直径小于二级输入中心齿轮（18）的二级输出中心齿轮（24）啮合；二级行星齿轮连接轴（20）通过轴承连接在二级输入行星齿轮架（1901）和二级输出行星齿轮架（2101）上；在二级输入中心齿轮（18）与二级输出中心齿轮（24）之间、且与输出轴（9）同一轴线上设置有二级中间轴（22），二级中间轴（22）上安装有二级速度控制齿轮（23），二级中间轴（22）的两端通过轴承分别与二级输入中心齿轮（18）和二级输出中心齿轮（24）连接，二级中间轴（22）还与二级输入行星齿轮架（1901）和二级输出行星齿轮架（2101）连接；二级行星齿轮连接轴（20）穿过二级速度控制齿轮（23）、并由轴承与二级速度控制齿轮（23）连接；所述二级速度控制齿轮（23）还与另一个速度控制器连接。

3.根据权利要求1或2所述的齿轮无级变速器，其特征是：所述速度控制器包括液压装置以及与液压装置连接的曲轴（11），安装在曲轴（11）上并与速度控制齿轮（7）啮合的曲轴齿轮（10）。

4.根据权利要求3所述的齿轮无级变速器，其特征是：所述液压装置包括通过管道（14）与储油器（12）连通的活塞（13），在管道（14）上还设置有控制器（16），控制器（16）通过工作油管（15）连接有测速器（17）。