CN102537238A

CN102537238A - 一种行星齿轮无级变速结构

Info

Publication number: CN102537238A
Application number: CN2012100019507A
Authority: CN
Inventors: 宏万兵
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2012-01-05
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开了一种承受大扭矩、无打滑现象、结构简单、零件少、制造和维护成本低、使用寿命极长和变速范围宽，能应用于各种重型、大型汽车及小型汽之上的行星齿轮无级变速结构。本发明基于行星齿轮结构特性，通过改变行星齿轮架的转速从而改变齿圈与太阳轮的转速比，实现动力输入与输出速度的无极变速。它包括齿圈、行星齿轮架和太阳轮，所述的齿圈与汽车发动机动力输入轴连接，太阳轮与动力输出轴连接，所述的行星齿轮架上安装有若干个行星齿轮，所述的行星齿轮与可改变行星齿轮速度的动力调节控制装置连接，所述的动力调节控制装置包括控制动力输入轴和设置在控制动力输入轴一端的控制齿轮。

Description

一种行星齿轮无级变速结构

技术领域

本发明涉及无级变速结构，具体是指一种行星齿轮无级变速结构。

背景技术

CVT即无级变速传动，其英文全称Continuous Variable Transmission，简称CVT。带有无级变速传动机构的变速器也称为无段变速箱或者无级变速器。这种无级变速器和普通自动变速器的最大区别是它省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动，而只用了两组带轮进行变速传动。通过改变驱动轮与从动轮传动带的接触半径进行变速。由于CVT可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性和动力性，改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性。

为实现无级变速，按传动方式可采用液体传动、电力传动和机械传动三种方式。（1）液体传动，液体传动分为两类：一类是液压式，主要是由泵和马达组成或者由阀和泵组成的变速传动装置，适用于中小功率传动。另一类为液力式，采用液力耦合器或液力矩进行变速传动，适用于大功率（几百至几千千瓦）。液体传动的主要特点是：调速范围大，可吸收冲击和防止过载，传动效率较高，寿命长，易于实现自动化：制造精度要求高，价格较贵，输出特性为恒转矩，滑动率较大，运转时容易发生漏油。

（2）电力传动，电力传动基本上分为三类：一类是电磁滑动式，它是在异步电动机中安装一电磁滑差离合器，通过改变其励磁电流来调速，这属于一种较为落后的调速方式。其特点结构简单，成本低无级变速，操作维护方便：滑动最大，效率低，发热严重，不适合长期负载运转，故一般只用于小功率传动。二类是直流电动机式，通过改变磁通或改变电枢电压实现调速。其特点是调速范围大，精度也较高，但设备复杂，成本高，维护困难，一般用于中等功率范围（几十至几百千瓦），现已逐步被交流电动机式替代。三类是交流电动机式，通过变极、调压和变频进行调速。实际应用最多者为变频调速，即采用一变幅器获得变幅电源，然后驱动电动机变速。其特点是调速性能好、范围大、效率较高，可自动控制，体积小，适用功率范围宽：机械特性在降速段位恒转矩，低速时效率低且运转不够平稳，价格较高，维修需专业人员。近年来，变频器作为一种先进、优良的变速装置迅速发展，对机械无级变速器产生了一定的冲击。

（3）机械传动，机械传动的特点主要是：转速稳定，滑动率小，工作可靠，具有恒功率机械特性，传动效率较高，而且结构简单，维修方便，价格相对便宜；但零部件加工及润滑要求较高，承载能力较低，抗过载及耐冲击性较差，故一般适合于中、小功率传动。

现有无极变速是一种摩擦式传动，以特殊钢带的摩擦力带动两可变直径轮来实现变速。此结构无法承受大扭矩，大马力的汽车。也无法实现急速的冲击。所以其一直只能应用于有少量的小型汽车上，加上技术上原因，此种无极变速结构的使用寿命也较短，维护成本太高。变速范围小。

发明内容

本发明需解决的问题是提供一种能承受大扭矩、无打滑现象、结构简单、零件少、制造和维护成本低、使用寿命极长和变速范围宽的行星齿轮无级变速结构。

本发明可以通过以下技术方案来实现：设计一种行星齿轮无级变速结构，包括齿圈、可旋转的行星齿轮架和太阳轮，所述的齿圈与汽车发动机动力输入轴连接，太阳轮与动力输出轴连接，所述的行星齿轮架上安装有若干个行星齿轮，所述的行星齿轮与可改变行星齿轮速度的动力调节控制装置连接，所述的动力调节控制装置包括控制动力输入轴和设置在控制动力输入轴一端的控制齿轮，所述的控制齿轮与行星齿轮连接。

作为本发明优选方案一：所述动力调节控制装置还包括有控制电机和安装在控制动力输入轴上的调节齿轮，控制电机包括有电机轴和齿轮，所述的电机齿轮与控制动力输入轴上的调节齿轮连接。其原理是控制动力输入轴的动力来源由电机提供，电机的无极变速从而实现行星轮的无极变速。

作为对上述方案的改进：所述的控制电机与汽车上的核心控制单元连接。

作为本发明优选方案二：所述的动力调节控制装置还包括有安装在汽车发动机动力输入轴上的齿轮和安装在控制动力输入轴上的调节齿轮，所述的齿轮与调节齿轮连接。其原理是控制动力输入轴的动力来源于发动机，发动机转速的改变带动行星轮速度的改变。

作为本发明优选方案三：所述的动力调节控制装置还包括有安装在汽车发动机动力输出轴上的齿轮和安装在控制动力输入轴上的调节齿轮，所述的齿轮与调节齿轮连接。其原理是控制动力输入轴的动力来源于输出轴（即与车速有关）。

作为本发明优选方案四：所述的动力调节控制装置还包括有安装在控制动力输入轴上的调节齿轮、分别安装在汽车发动机动力输入轴和汽车发动机动力输出轴上的第一单向轴承和第二单向轴承，在第一单向轴承和第二单向轴承之间设有连接轴，在连接轴设有齿轮，所述的齿轮与调节齿轮连接。其原理是控制动力输入轴的动力同时来源于发动机或输出轴。

作为本发明优选方案五：所述的动力调节控制装置还包括有独立控制发动机和安装在控制动力输入轴上的调节齿轮，独立控制发动机上的输出轴上连接有齿轮，所述的齿轮与调节齿轮连接。其原理是控制动力输入轴动力来源于独立的发动机。由独立的发动机带动行星轮转动。通过独立发动机转速的改变实行星轮转速的改变，从于实现无极变速的控制。独立发动机输出动力除了用于实现无极变速的控制外，还给主发动机的动力带来正面的附加，因此独立发动机的动力损耗非常小。独立发动机控制方案为本发明推荐的最理想方案。

作为对上述五个方案的进一步改进：所述的控制动力输入轴上安装有液压变矩器。其作用在于抗过载及抗冲击使汽车加速更平稳。

本发明行星齿轮无级变速结构利用行星齿轮结构进行速度改变，它通过行星齿轮、齿圈、太阳轮之间的转速存在一定的固定比例关系。本发明将齿圈作为动力输入轴，太阳轮作为动力输出轴，通过改变行星齿轮组的转动速度，从而改变齿圈与太阳轮的速度比，实现无极变速。本发明的无极变速使用寿命极长，降低维护成本，零件少制造成本低，变速范围大。

本发明行星齿轮无级变速结构具有以下有益效果：

A) 动力损耗小的无极变速；

B) 无打滑现象的无极变速；

C) 使用寿命长的变速箱；

D) 加速更为平稳；

E) 油耗小；

F) 维修成本低；

G) 变速范围大；

H) 能承受大扭矩，适用于各种大型汽车。

附图说明

附图1为本发明行星齿轮无级变速结构的结构示意图；

附图2为本发明行星齿轮无级变速结构的控制动力输入轴的调节实施例一结构示意图；

附图3为本发明行星齿轮无级变速结构的控制动力输入轴的调节实施例二结构示意图；

附图4为本发明行星齿轮无级变速结构的控制动力输入轴的调节实施例三结构示意图；

附图5为本发明行星齿轮无级变速结构的控制动力输入轴的调节实施例四结构示意图；

附图6为本发明行星齿轮无级变速结构的控制动力输入轴的调节实施例五结构示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图来对本发明作进一步描述：

如附图1所示，本发明公开了一种行星齿轮无级变速结构，包括固定齿圈2、可旋转的行星齿轮架8和太阳轮3，所述的齿圈2与汽车发动机动力输入轴1连接，太阳轮3与动力输出轴连接，所述的行星齿轮架8上安装有若干个行星齿轮4，所述的行星齿轮4与可改变行星齿轮4速度转换的动力调节控制装置连接，所述的动力调节控制装置包括控制动力输入轴7和设置在控制动力输入轴7一端的控制齿轮5，所述的控制齿轮5与行星齿轮4连接。所述的控制动力输入轴7上安装有液压变矩器6。因为行星齿轮组合的特殊结构，改变行星轮的速度，太阳轮3与齿圈2的速度比也跟随改变，实现行星轮无极变速也就是太阳轮3与齿圈2速度比的无极变速。根据这一原理，本发明提出了五个实现行星轮无极变速的方案。其中独立发动机带动行星轮是本发明推荐最优方案。发动机转速变化范围大，转速容易控制。因此独立发动机作为变速动力来源是最理想。以下分别介绍五个解决方案。

实施例一

如图2所示，所述动力调节控制装置还包括有控制电机21和安装在控制动力输入轴7上的调节齿轮71，控制电机21包括有电机轴22和齿轮9，所述的电机齿轮23与控制动力输入轴7上的调节齿轮71连接。本实施方式用电机作为动力来源，通过电机变速度的改变实现控制轴速度的改变。所述的控制电机21与汽车上的核心控制单元连接。它的原理是控制动力输入轴的动力来源由电机提供，电机的无极变速从而实现行星轮的无极变速。

实施例二

如图3所示，所述的动力调节控制装置还包括有安装在汽车发动机动力输入轴1上的齿轮9和安装在控制动力输入轴7上的调节齿轮71，所述的齿轮9与调节齿轮71连接。本实施方式以发动机的动力输入轴作为动力来源，当发动机转速改变时，控制轴速度也随之改变。它的原理是控制动力输入轴的动力来源于发动机，发动机转速的改变带动行星轮速度的改变。

实施例三

如图4所示，所述的动力调节控制装置还包括有安装在汽车发动机动力输出轴12上的齿轮9和安装在控制动力输入轴7上的调节齿轮71，所述的齿轮9与调节齿轮71连接。本实施方式以发动机的动力输出轴为动力来源，当车速改变时实现控制轴的速度改变。它的原理是控制动力输入轴的动力来源于输出轴（即与车速有关）。

实施例四

如图5所示，所述的动力调节控制装置还包括有安装在控制动力输入轴7上的调节齿轮71、分别安装在汽车发动机动力输入轴1和汽车发动机动力输出轴12上的第一单向轴承16和第二单向轴承17，在第一单向轴承16和第二单向轴承17之间设有连接轴18，在连接轴18设有齿轮9，所述的齿轮9与调节齿轮71连接。本实施方式以同时以发动机的输入轴和输出轴作为动力来源，输入轴和输出轴分别用单向轴承连接，高转速的一端速动控制轴转动。它的原理是控制动力输入轴的动力同时来源于发动机或输出轴。

实施例五

如图6所示，所述的动力调节控制装置还包括有独立控制发动机31和安装在控制动力输入轴7上的调节齿轮71，独立控制发动机31上的输出轴上连接有齿轮9，所述的齿轮9与调节齿轮71连接。本实施方式以独立的微型发动机作为动力来源。当发动机转速改变时，控制轴也随之改变从而实无极变速的控制。它的原理是控制动力输入轴动力来源于独立的发动机。由独立的发动机带动行星轮转动。通过独立发动机转速的改变实行星轮转速的改变，从于实现无极变速的控制。独立发动机输出动力除了用于实现无极变速的控制外，还给主发动机的动力带来正面的附加，因此独立发动机的动力损耗非常小。独立发动机控制方案为本发明推荐的最理想方案。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims

1.一种行星齿轮无级变速结构，包括齿圈（2）、可旋转的行星齿轮架（8）和太阳轮（3），所述的齿圈（2）与汽车发动机动力输入轴（1）连接，太阳轮（3）与动力输出轴连接，所述的行星齿轮架（8）上安装有若干个行星齿轮（4），其特征在于：所述的行星齿轮（4）与可改变行星齿轮（4）速度的动力调节控制装置连接，所述的动力调节控制装置包括控制动力输入轴（7）和设置在控制动力输入轴（7）一端的控制齿轮（5），所述的控制齿轮（5）与行星齿轮（4）连接。

2.根据权利要求1所述的行星齿轮无级变速结构，其特征在于：所述动力调节控制装置还包括有控制电机（21）和安装在控制动力输入轴（7）上的调节齿轮（71），控制电机（21）包括有电机轴（22）和齿轮（9），所述的电机齿轮（23）与控制动力输入轴（7）上的调节齿轮（71）连接。

3.根据权利要求2所述的行星齿轮无级变速结构，其特征在于：所述的控制电机（21）与汽车上的核心控制单元连接。

4.根据权利要求1所述的行星齿轮无级变速结构，其特征在于：所述的动力调节控制装置还包括有安装在汽车发动机动力输入轴（1）上的齿轮（9）和安装在控制动力输入轴（7）上的调节齿轮（71），所述的齿轮（9）与调节齿轮（71）连接。

5.根据权利要求1所述的行星齿轮无级变速结构，其特征在于：所述的动力调节控制装置还包括有安装在汽车发动机动力输出轴（12）上的齿轮（9）和安装在控制动力输入轴（7）上的调节齿轮（71），所述的齿轮（9）与调节齿轮（71）连接。

6.根据权利要求1所述的行星齿轮无级变速结构，其特征在于：所述的动力调节控制装置还包括有安装在控制动力输入轴（7）上的调节齿轮（71）、分别安装在汽车发动机动力输入轴（1）和汽车发动机动力输出轴（12）上的第一单向轴承（16）和第二单向轴承（17），在第一单向轴承（16）和第二单向轴承（17）之间设有连接轴（18），在连接轴（18）设有齿轮（9），所述的齿轮（9）与调节齿轮（71）连接。

7.根据权利要求1所述的行星齿轮无级变速结构，其特征在于：所述的动力调节控制装置还包括有独立控制发动机（31）和安装在控制动力输入轴（7）上的调节齿轮（71），独立控制发动机（31）上的输出轴上连接有齿轮（9），所述的齿轮（9）与调节齿轮（71）连接。

8.根据权利要求1～7任一项权利要求所述的行星齿轮无级变速结构，其特征在于：所述的控制动力输入轴（7）上安装有液压变矩器（6）。