CN104061307A

CN104061307A - 无级变速器

Info

Publication number: CN104061307A
Application number: CN201310500766.1A
Authority: CN
Inventors: 夏兴旺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-10-13
Publication date: 2014-09-24
Also published as: WO2014179908A1

Abstract

本发明属于传动领域，涉及一种无级变速器。该变速器解决了现有无级变速器成本高、传动带容易损坏、不能承受较大的载荷等问题。它实现了无级变速器的诸多优点，又能承受较大的载荷。该变速器结构简单可靠、体积小、成本低。该变速器通过输入装置2将动力同时传递给液力变矩器泵轮9和行星齿轮组的齿圈15。行星齿轮组的行星齿轮架12与输出装置3连接，进行动力输出；行星齿轮组的太阳轮13与液力变矩器涡轮8连接，使液力变矩器的涡轮8倒转，通过增加液力变矩器的泵轮9和涡轮8的转速差，来扩大变矩、变速范围。泵轮9通过改变涡轮8的扭矩、转速和转动方向改变变速器的动力输出。

Description

无级变速器

技术领域

本发明属于传动领域，具体的说是一种无级变速器。

背景技术

目前的变速器主要分为有级变速器，无级变速器。

有级变速器又分为手动变速器、液力自动变速器、手自一体变速器、双离合变速器。手动变速器操作复杂，误操作容易对变速器造成损害，而且恶劣的交通状况下驾驶起来比较累人。液力自动变速器传动效率低，经济性不好，结构复杂，维修成本高。手自一体变速器结构复杂，成本高。双离合变速器在复杂工况下，如长时间堵车，离合器长时间处于半联动状态，容易发生故障。

无级变速器驾驶平顺性、加速性、经济性以及排放都较好。无级变速器最大优点就是无级控制输出的速比，在行驶中达到行云流水的感觉，没有换档的感觉，加速也会比自动变速器快。

但是目前的无级变速器多采用特殊钢带进行动力传递，对材料要求比较苛刻，价格昂贵，维修费用高。而且在大扭矩输出时容易损坏，因此多用于小排量汽车。

发明内容

为了解决现有无级变速器成本高、传动带容易损坏、不能承受较大的载荷等问题，本发明提供一种无级变速器。它实现了无级变速器的诸多优点，又能承受较大的载荷。该变速器结构简单可靠、成本低、体积小，甚至可以整体安装的发动机上。

该变速器主要通过以下方式实现：该变速器通过输入装置2将动力同时传递给液力变矩器泵轮9和行星齿轮组的齿圈15。行星齿轮组的行星齿轮架12与输出装置3连接，进行动力输出；行星齿轮组的太阳轮13与液力变矩器涡轮8连接，使液力变矩器的涡轮8倒转，通过增加液力变矩器的泵轮9和涡轮8的转速差，来扩大变矩、变速范围。泵轮9通过改变涡轮8的扭矩、转速和转动方向改变变速器的动力输出。

附图说明

图1：变速器实例轴向剖视图

1、变速器壳

2、输入装置

3、输出装置

4、单向离合器轴管

5、单向离合器

6、导论

7、锁止器

8、涡轮

9、泵轮

4-9构成液力变矩器。

10、液力变矩器壳上的齿轮(半径为6R)

11、传动轴

12、行星齿轮组的行星齿轮架

13、行星齿轮组的太阳轮(半径为4R)

14、行星齿轮组的行星齿轮(半径为4R，安装在行星齿轮组的行星齿轮架12上)

15、行星齿轮组的齿圈(内圈半径为12R)

12-15构成本实例的行星齿轮组。

16、传动部太阳轮(半径为R)

17、传动部行星齿轮(半径为2R，安装在变速器壳1上)

18、传动部齿圈(内圈半径为5R)

16-18构成本实例的传动部，该传动部与行星齿轮组的区别是：传动部行星齿轮17安装在变速器壳1上，而行星齿轮组的行星齿轮14是安装在行星齿轮组的行星齿轮架12上。该传动部的主要作用是同轴改变转动的方向并改变传动比。该传动部齿圈和传动部太阳轮的传动比为0.2。

图2：泵轮轴向剖视图

图3：液力变矩器外观图

图4：传动轴外观图

具体实施方式

以下将通过实例来解释本发明内容，本实例仅为阐明本发明的实施方案，并非用以限制本发明。需说明，以下实例及图中，与本发明非直接相关的元件已省略，且图中各元件尺寸仅为求容易理解，并非用以限制实际比例。

该变速器主要结构：液力变矩器、行星齿轮组。如图1所示。

行星齿轮组的太阳轮13、行星齿轮组的行星齿轮架12、行星齿轮组的齿圈15三端，一端与输入装置2连接，一端与输出装置3连接，一端与液力变矩器涡轮8连接。

具体实现方式一：行星齿轮组的行星齿轮架12与输入装置2连接，行星齿轮组的齿圈15与输出装置3连接，行星齿轮组的太阳轮13与液力变矩器的涡轮8连接。

具体实现方式二：行星齿轮组的行星齿轮架12与输入装置2连接，行星齿轮组的太阳轮13与输出装置3连接，行星齿轮组的齿圈15与液力变矩器的涡轮8连接。

具体实现方式三：行星齿轮组的齿圈15与输入装置2连接，行星齿轮组的行星齿轮架12与输出装置3连接，行星齿轮组的太阳轮13与液力变矩器的涡轮8连接。

具体实现方式四：行星齿轮组的齿圈15与输入装置2连接，行星齿轮组的太阳轮13与输出装置3连接，行星齿轮组的行星齿轮架12与液力变矩器的涡轮8连接。

具体实现方式五：行星齿轮组的太阳轮13与输入装置2连接，行星齿轮组的齿圈15与输出装置3连接，行星齿轮组的行星齿轮架12与液力变矩器的涡轮8连接。

具体实现方式六：行星齿轮组的太阳轮13与输入装置2连接，行星齿轮组的行星齿轮架12与输出装置3连接，行星齿轮组的齿圈15与液力变矩器的涡轮8连接。

其特点是：行星齿轮组的齿圈15、行星齿轮组的行星齿轮架12、行星齿轮组的太阳轮13三端都不固定。

实例中的具体实现方式是：通过输入装置2将动力同时传递给液力变矩器泵轮9和行星齿轮组的齿圈15。行星齿轮组的行星齿轮架12与输出装置3连接，进行动力输出；行星齿轮组的太阳轮13与液力变矩器涡轮8连接，使液力变矩器的涡轮8倒转，通过增加液力变矩器的泵轮9和涡轮8的转速差，来扩大变矩、变速范围。泵轮9通过改变涡轮8的扭矩、转速和转动方向改变变速器的动力输出。

它有三条动力传递通道，通道中包括但不限于所列部件：

一、输入装置——行星齿轮组——输出装置。通道一的特点：输入装置2使用刚性元件与输出装置3连接，仅采用齿轮传动方式不间断的进行动力传递。

二、输入装置——液力变矩器——行星齿轮组——输出装置。通道二的特点：输入装置2通过非刚性(液力)元件液力变矩器与输出装置3“软连接”，进行扭矩传递、变矩、变速、离合。

三、输入装置——行星齿轮组——液力变矩器的涡轮。通道三的特点：输入装置2与液力变矩器涡轮8连接，仅采用齿轮传动方式不间断的进行动力传递，扩大变矩、变速范围。

传动比分析

为了更好的阐明本发明，设定以下参数：

r：输入装置2的转速

c：输出装置3的转速

q：行星齿轮组的齿圈15的转速

t：行星齿轮组的太阳轮13的转速。t可以是正值也可以是负值，正值表示行星齿轮组的太阳轮13与输入装置2转动方向相同，负值表示行星齿轮组的太阳轮13与输入装置2转动方向相反。

w：涡轮8的转速。w可以是正值也可以是负值，正值表示涡轮8与输入装置2转动方向相同，负值表示涡轮8与输入装置2转动方向相反。

A：输入装置2与行星齿轮组的齿圈15的传动比，A=-r／q。因为输入装置2与行星齿轮组的齿圈15转动方向相反，因此用“-”使A的值为正值。

B：涡轮8与行星齿轮组的太阳轮13的传动比，B=-(w／t)。因为涡轮8与行星齿轮组的太阳轮13转动方向相反，因此用“-”使B的值为正值。

C：变速器传动比，C=-r／c。因为输入装置2与输出装置3转动方向相反，因此用“-”使C的值为正值。

由图1得知：本实例行星齿轮组的太阳轮13半径为4R，行星齿轮组的行星齿轮14半径为4R，行星齿轮组的齿圈15半径为12R。

因此由以上参数可以得出：

q=-r/A

t=-w／B

c=q/4*3+t/4=-3r/4A-w/4B。

液力变矩器锁止器7锁止后：w=r。

因此锁止器7锁止后：C=-r／c=r／(3r／4A+r／4B)=1／(3／4A+1／4B)。

本实例中输入装置2与行星齿轮组的齿圈15的传动比A=2，涡轮8与行星齿轮组的太阳轮13的传动比B=0.2。

因此本实例锁止器7锁止后变速器传动比C=1／1.625=0.6154。

实际应用中，应该根据实际工况选择合适的传动比。可以根据需要调整A、B的值，也可以改变行星齿轮组的尺寸比例来改变变速器的传动比。

变速器工作过程

当变速器输出装置3转速为0时，涡轮8按与泵轮9相反的方向倒转，增加了液力变矩器涡轮8与泵轮9的转速差，且此时涡轮8相对于导轮6倒转，导轮6给涡轮8的反作用力增加。因此，在车辆起步时，液力变矩器能够为变速器提供较大扭矩。

一直深踩油门，液力变矩器的涡轮8与泵轮9就会一直保持最大转速差，变速器可以一直以最大扭矩进行输出，直到发动机转速达到最大值。稳定油门，则变速器开始平稳的变速过程，直至液力变矩器锁止进行匀速转动。

另外，可以使用差速器代替本发明中行星齿轮组的，来实现本发明。

差速器行星齿轮架、差速器左侧齿轮、差速器右侧齿轮三端，仅有一端与输出装置3连接。差速器一端与输出装置3连接，一端与输入装置2连接，一端与液力变矩器的涡轮8连接。

具体实现方式一：差速器行星齿轮架与输出装置3连接，差速器一个侧齿轮与输入装置2连接，一个侧齿轮与液力变矩器的涡轮8连接。

具体实现方式二：差速器行星齿轮架与输入装置2连接，差速器一个侧齿轮与输出装置3连接，一个侧齿轮与液力变矩器的涡轮8连接。

具体实现方式三：差速器行星齿轮架与液力变矩器的涡轮8连接，差速器一个侧齿轮与输入装置2连接，一个侧齿轮与输出装置3连接。

该变速器具有通过涡轮8的倒转主动增加扭矩的特点，使得车辆即使在高速行驶进行加速时仍能够提供较大的扭矩输出。它能够一定程度的对液压油的阻力加以利用。涡轮8的倒转增加了导轮6对涡轮8的反作用力，扩大了变矩、变速范围。

该变速器通过行星齿轮组进行动力合成，增加了扭矩输出。

因为该变速器是无级变速，减少了发动机的转速波动，且变速器的变速范围大，提高了燃油经济性。

该变速器是真正的自动变速器，它不需要其他辅助系统(如与调速相关的换挡机构、液压系统、电子系统等)即可根据输出转速自动调节输出扭矩和传动比。

此外，该变速器可以当作改进的变矩器使用，使用方式是在该变速器动力传递通道一或三中加装一个变速机构。该变速器能够用极少的档位大幅度增加变速范围。

Claims

1.一种变速器，它包括液力变矩器。其特征在于，输入装置(2)与液力变矩器的泵轮(9)连接，输入装置(2)与液力变矩器的涡轮(8)连接。

2.根据权利要求1的变速器。其特征在于，输入装置(2)向液力变矩器的泵轮(9)传递动力的转动方向与输入装置(2)向液力变矩器的涡轮(8)传递动力的转动方向相反。

3.根据权利要求1的变速器。其特征在于，输入装置(2)使用刚性元件与液力变矩器的涡轮(8)连接。

4.根据权利要求3的变速器。其特征在于，输入装置(2)使用刚性元件与液力变矩器的涡轮(8)连接，且该连接仅采用齿轮传动方式不间断的进行动力传递。

5.根据权利要求1的变速器，它包括行星齿轮组。其特征在于，行星齿轮组的行星齿轮架(12)、行星齿轮组的齿圈(15)、行星齿轮组的太阳轮(13)三端都不固定。

6.根据权利要求5的变速器。其特征在于，行星齿轮组一端与输入装置(2)连接，一端与输出装置(3)连接，一端与液力变矩器的涡轮(8)连接。

7.根据权利要求6的变速器。其特征在于，行星齿轮组的齿圈(15)与输入装置(2)连接，行星齿轮组的行星齿轮架(12)与输出装置(3)连接，行星齿轮组的太阳轮(13)与液力变矩器的涡轮(8)连接。

8.根据权利要求1的变速器，它包括差速器。其特征在于，差速器行星齿轮架、差速器左齿轮、差速器右齿轮三端，仅有一端与输出装置(3)连接。

9.根据权利要求8的变速器。其特征在于，差速器一端与输出装置(3)连接，一端与输入装置(2)连接，一端与液力变矩器的涡轮(8)连接。

10.根据权利要求9的变速器。其特征在于，差速器的行星齿轮架与输出装置(3)连接，一个侧齿轮与输入装置(2)连接，一个侧齿轮与液力变矩器的涡轮(8)连接。

11.根据权利要求1的变速器。其特征在于，输入装置(2)使用刚性元件与输出装置(3)连接，且该连接仅采用齿轮传动方式不间断的进行动力传递。

12.根据权利要求1的变速器。其特征在于，该变速器动力传递通道一或三中包含变速机构。