CN103453089A - 差速无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力传动系统，具体说为一种无级变速器，目的在于提供一种传递功率和扭矩大，变速范围广的无级变速器。本发明为了克服现有无级变速的缺点，根据只有齿轮啮合传动才能大功率、大扭矩、以及传递动力准确可靠的特点，采用了差速法变速原理及构造，发明了一种完全靠齿轮啮合传动的无级变速。其有益效果在于：1、纯机械齿轮结构，结构简单，动力传递准确，无损耗、无摩擦，传动功率和扭矩大，传动效率高，使用寿命长。2、动力与速度自由切换，操作方便、快速、安全有效，刚柔并济，平缓无冲击。3、可实现速度和扭矩从无到有、从大到小的自由掌控，变速范围广。4、使机器的经济油耗、动力性、操纵性列无与伦比。

Description

差速无级变速器

技术领域

本发明涉及一种动力传动系统，具体说为一种无级变速器。

背景技术

无级变速器，是一种动力传动装置，可实现连续无级的变速，使输出端的转速和扭矩在较大的范围内变化，变速的目的是为了适应机器在不同工况、不同负载以及车辆在起步、爬坡、加速、减速、高速等不同道路条件时，其驱动力和车速(转速)的匹配。当增加一台发动机的油门时，这台发动机的转速增加，功率也随之增加，扭矩会随着转速的上升而上升，但是变化范围较小，必须通过变速来实现机器在不同速度下运转时发动机功率的匹配，以至不让过量的功率浪费掉。变速又分为有级变速和无级变速两种：有级变速是利用不同圆径的齿轮相啮合而改变其转速和扭矩的，其结构复杂，换挡需要暂时中断动力，且需换挡时机，如果越级换挡，更容易出现打齿、挂不进档等现象，而现有的无级变速有液压无级变速、钢带式无级变速等，液压无级变速是通过调整传递到液压马达上的压力和流量来实现无级变速的，但是液压无级变速传动扭矩和转速稳定性差，传递动力不准确，液压元件易损、成本高、液压元件受压易发热而导致效率低；钢带式无级变速则是利用摩擦来传动，但是传递动力的钢带、钢链与齿轮相比，强度低、寿命短、传递扭矩和功率低，传递动力远远不如齿轮准确可靠。

发明内容。

本发明为了克服现有无级变速器的上述缺点，根据只有齿轮啮合传动才能传递大功率、大扭矩、以及传递动力准确可靠的特点，采用了差速法变速原理及构造，发明了一种完全靠齿轮啮合传动的无级变速。

众所周知，差速器是由差速器壳，行星齿轮(4个)，和两个半轴组成，差速器壳上嵌有从动减速齿轮，差速器是用来把发动机所提供的动力分散并传递到两根半轴上，继而传递到左、右两边的驱动车轮上，来实现车辆在转弯时内外侧车轮的转速差的，也就是说，差速器是把一个力自由分配到两个轴上，转化为两个大小不等的力。

本发明主要是利用差速器的差速原理，扭矩分配原理从而逆向推导出扭矩组合原理，也就是说，当把差速器中三个端口的任意两端作为动力输入端，另一端作为输出端，那么就可以把两个不同扭矩、不同转速的力合并为一个力了。

附图说明

附图为本发明的差速器结构示意图

图中：从动减速齿轮1，半轴2，半轴3

具体实施方式

本发明差速无级变速器是利用改变差速器中的1、2、3三个端口的输入或输出端，改变原有差速器中一个输入端，二个输入端的模式，使其任意两端作输入端，另一端作输出端。如图所示：各端的扭矩T(N*m)，转速n(r/s)和功率P(w)有以下关系：P＝T·N N1＝N2+N3P输出＝P输入之和。

第一种情况：如果当从动减速齿轮端1作为输出端，2端和3端作为输入端且2、3同向旋转时，则有输出端

第二种情况：如果当从动减速齿轮端1作为输出端，2端和3端作为输入端，且2、3异向旋转时，则有输出端

第三种情况：如果当任意半轴端2(或3)作为输出端，从动减速齿端1和另一半轴端3(或2)作为输入端，且1、3同向旋转时，则有输出端 $T2=\frac{P1+P3}{|N1-N3|}$

第四种情况：如果当任意半轴端2(或3)作为输出端，从动减速齿轮端1和另一半轴端3(或2)作为输入端，且1、3异向旋转时，则有输出端 $T2=\frac{P1+P3}{|N1-N3|}$

从以上4中输入端和输出端的接法和每个端轴的旋转方向可以看出，第一种情况和其它三种情况有本质区别，就是第一种情况时输入端的转速只能随着输入端功率的增加而正增长，发动机启动后，输出端的转速到达不了零；而其它三种情况时，输出端的转速可以随着输入端功率的增长而正增长，也可以随着输入端功率的增长而负增长，还可以当两个输入端转速一致时，输出端转速为零，那么输出扭矩和功率都为零。

由此可以看出，后三种情况可以实现当两个输入端分别连接两台发动机，并且都在一个恒定的速度工作的时候，当增加从动减速齿轮端的油门，另一输入端保持不变时，输出端的转速增加，扭矩也随之增加；而当增加半轴输入端的油门，从动减速齿轮端保持不变时，则输出端的转速下降，扭矩则大幅增加。也就是说，有一台发动机当转速增加时，输出端的转速的和扭矩都是增加的，另一台发动机当转速增加时，输出端的转速是下降的，而扭矩则大幅增加，当两输入端的同向转速之差或异向转速之和为零时，输入端的转速和扭矩都为零，以此说明，本发明差速无级变速器确实具有无级变速的功效，这样就可以使得机器或汽车在充足的扭矩储备的状态下起步、加速等，也使得机器或汽车在低速行驶时有足够的扭矩，高速行驶又有较低的经济油耗和较好的动力性和发动机牵阻制动性。

为了使差速无级变速器可以在更宽的范围内调节输出端的扭矩与转速，可以在从动减速输入端配置相对高速、小扭矩的发动机，在半轴输入端配置相对低速、大扭矩的发动机，以达到到动力与速度在转换时，两台发动机在二力合成时扭矩的相对平衡；也可以由2组或2组以上的差速无极变速器组合。

Claims (2)

1.差速无级变速器是利用差速器作为载体，改变差速器原本一个输入，两个输出的模式，用两个端口做输入端，另一端作输出端，把两个不同扭矩、不同转速的力整合为一个力。

2.如权利要求1所述的只是一个差速无级变速器的基本式，还可以把两组或两组以上的基本式组合起来，经过组合后的一个结构，它的输入端可以使多个，输出端也可是多个，可以根据需要随意组合来达到变换速度、整合以及分配动力，调节转矩和速度的目的。

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