CN104696453A

CN104696453A - 一种复合行星传动的无级变速器

Info

Publication number: CN104696453A
Application number: CN201510059289.9A
Authority: CN
Inventors: 吴志强
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2015-06-10

Abstract

本发明提供了一种复合行星传动的无级变速器，其技术方案要点是，汇矩输入元件（21）与输入轴（1）联接，汇矩输出元件（23）与分矩输入元件（31）联接，分矩输入元件（31）与分矩联接输出元件（34）联接，分矩联接输出元件（34）与变速机构（6）联接,变速机构（6）与可控力矩器（7）联接,可控力矩器（7）与联接件（13）联接,联接件（13）与固定单向离合器（8）联接,固定单向离合器（8 ）与汇矩回流元件（24）联接,分矩输出元件（33）与输出轴（4）联接。

Description

一种复合行星传动的无级变速器

技术领域

本发明属于变速器领域，更具体地说，它是一种用于各种地面车辆、船舶、铁道机车、工程机械、各种航天、航空器、冶金、矿山、石油、化工、轻工、食品、纺织、起重运输机械、机床、机械人以及军工的复合行星传动的无级变速器。

背景技术

目前，常用的无级变速器都是根据摩擦、流体静力学等原理来设计的，它所能传递的功率不大，并且效率不高；另外，这些无级变速器结构复杂，操控麻烦，并需通过昂贵的材料和精密的制造才能实现，因此成本高。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种延长发动机和传动系的使用寿命，结构简单，操控方便，低成本，节能高效的复合行星传动的无级变速器。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案以下：

一种复合行星传动的无级变速器，包括输入轴（1）、输出轴（4）、变速机构（6）、可控力矩器（7）、固定单向离合器（8）、联接件（13），所述固定单向离合器（8）的输入端（81）与固定元件联接, 所述的输入轴（1）与输出轴（4）之间设有若干个汇矩单元（2）和分矩单元（3），所述的汇矩单元（2）包括汇矩输入元件（21）、汇矩行星齿轮（22）、汇矩输出元件（23）、汇矩回流元件（24），分矩单元（3）包括分矩输入元件（31）、分矩行星齿轮（32）、分矩输出元件（33）、分矩联接输出元件（34），各个汇矩单元（2）和分矩单元（3）通过各自配合的元件相互联接，汇矩单元（2）的汇矩输入元件（21）与输入轴（1）联接，汇矩单元（2）的汇矩输出元件（23）与首个分矩单元（3）的分矩输入元件（31）联接，其余各个分矩单元（3）的分矩输入元件（31）与各自上一个分矩单元（3）的分矩联接输出元件（34）联接，最后一个分矩单元（3）的分矩联接输出元件（34）与变速机构（6）的输入端（61）联接, 变速机构（6）的输出端（62）与可控力矩器（7）的输入端（71）联接, 可控力矩器（7）的输出端（72）与联接件（13）联接, 联接件（13）与其它元件以及固定单向离合器（8）的输出端（82）联接, 固定单向离合器（8）的输出端（82）与汇矩单元（2）的汇矩回流元件（24）联接, 各个分矩单元（3）的分矩输出元件（33）与输出轴（4）联接。

所述汇矩单元（2）为差动轮系中的行星齿轮传动机构、少齿差传动机构、摆线针轮行星传动机构或谐波齿轮传动机构。

分矩单元（3）为差动轮系中的行星齿轮传动机构、少齿差传动机构、摆线针轮行星传动机构或谐波齿轮传动机构。

所述汇矩单元（2）为行星齿轮传动机构、少齿差传动机构、摆线针轮行星传动机构或谐波齿轮传动机构，其汇矩输入元件（21）、汇矩输出元件（23）和汇矩回流元件（24）可以从构成上述行星齿轮传动机构、少齿差传动机构、摆线针轮行星传动机构或谐波齿轮传动机构的元件中选用，其起到汇合力矩的作用。

所述分矩单元（3）为行星齿轮传动机构、少齿差传动机构、摆线针轮行星传动机构或谐波齿轮传动机构，其分矩输入元件（31）、分矩输出元件（33）和分矩联接输出元件（34）可以从构成上述行星齿轮传动机构、少齿差传动机构、摆线针轮行星传动机构或谐波齿轮传动机构的元件中选用，其起到分流功率的作用。

所述可控力矩器（7）可选择电控或液控摩擦式离合器、液力偶合器、液力变矩器、液压泵和液压马达；可控力矩器（7）在有转速差的情况下，能把输入力矩自动或被动地输出，其中，如果选择的可控力矩器（7）是偶合器或者是液力变矩器，它可以自动实现输入力矩的输出；如果选择的可控力矩器（7）是各种可控力矩的离合器或液压泵和液压马达，它则需要在人工或电脑的控制下通过改变电流或液压的大小，才能实现输入力矩的输出。

应用于车辆时，本发明能够根据车辆行驶时的速度变化以及受到阻力大小，自动地、无级地改变传动比。

本发明具有以下的优点：

（1）本发明没有其它换档和操纵机构，因此结构简单，有利于降低制造的成本，更易于维修，并且操控方便；

（2）本发明发动机的功率大部分由高效率以及能传递大功率的汇矩单元2和分矩单元3传递，变距和变速是自动完成，能实现高效率、大功率的无级变速传动，并且除了起步以外，都能使发动机在最佳的范围内工作，与其它无级变速器相比，在发动机等效的前提下，它降低了发动机的制造成本；

（3）本发明通过无级变速，使发动机处于经济转速区域内运转，也就是在非常小污染排放的转速范围内工作，避免了发动机在怠速和高速运行时，排放大量废气，从而减少了废气的排放，有利于保护环境；

（4）本发明能利用内部转速差起缓冲和过载保护的作用，有利于延长发动机和传动系的使用寿命，另外，当行驶阻力增大，则能使车辆自动降速，反之则升速，有利于提高车辆的行驶性能；

（5）本发明通过无级变速，使输入功率不间断，可保证车辆有良好的加速性和较高的平均车速，使发动机的磨损减少，延长了大修间隔里程，提高了出车率，有利于提高生产率。

另外，本发明是一种还可用于各种地面车辆、船舶、铁道机车、工程机械、各种航天、航空器、冶金、矿山、石油、化工、轻工、食品、纺织、起重运输机械、机床、机械人以及军工的复合行星传动的无级变速器。

附图说明

图1为本发明实施例的结构图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：

实施例：

如图1中所示，一种复合行星传动的无级变速器，包括输入轴1、输出轴4、变速机构6、可控力矩器7、固定单向离合器8、联接件13，所述固定单向离合器8的输入端81与固定元件联接, 所述的输入轴1与输出轴4之间设有若干个汇矩单元2和分矩单元3，所述的汇矩单元2包括汇矩输入元件21、汇矩行星齿轮22、汇矩输出元件23、汇矩回流元件24，分矩单元3包括分矩输入元件31、分矩行星齿轮32、分矩输出元件33、分矩联接输出元件34，各个汇矩单元2和分矩单元3通过各自配合的元件相互联接，汇矩单元2的汇矩输入元件21与输入轴1联接，汇矩单元2的汇矩输出元件23与首个分矩单元3的分矩输入元件31联接，其余各个分矩单元3的分矩输入元件31与各自上一个分矩单元3的分矩联接输出元件34联接，最后一个分矩单元3的分矩联接输出元件34与变速机构6的输入端61联接, 变速机构6的输出端62与可控力矩器7的输入端71联接, 可控力矩器7的输出端72与联接件13联接, 联接件13与其它元件以及固定单向离合器8的输出端82联接, 固定单向离合器8的输出端82与汇矩单元2的汇矩回流元件24联接, 各个分矩单元3的分矩输出元件33与输出轴4联接。

所述的可控力矩器7可选用液力偶合器。

所述各个需要联接, 而被其它若干元件分隔的元件, 可采用中空的方法, 穿过其它若干元件，与之联接。

首个分矩单元3的分矩输入元件31通过首个分矩单元3的分矩联接输出元件34上的分矩行星齿轮32把传递到此的功率分流为两路，一路流入首个分矩单元3的分矩输出元件33，另一路经过首个分矩单元3的分矩联接输出元件34, 再传递到第二个分矩单元3的分矩输入元件31, 再通过与第二个分矩单元3的分矩联接输出元件34上的分矩行星齿轮32把传递到此的功率分流为两路, 一路流入第二个分矩单元3的分矩输出元件33，另一路流入第二个分矩单元3的分矩联接输出元件34。

由于上述各个元件的转速分配关系可以改变，两路功率流将根据两者之间转速分配的变化而变化，当首个分矩单元3的分矩输出元件33、第二个分矩单元3的分矩输出元件33的转速为零时，其输出功率为零，但力矩不为零，此时，首个分矩单元3的分矩输出元件33、第二个分矩单元3的分矩输出元件33的输入功率则由一定值改变到最大值，所述的一定值指的是当首个分矩单元3的分矩输出元件33、第二个分矩单元3的分矩输出元件33与各自配合的首个分矩单元3的分矩联接输出元件34、第二个分矩单元3的分矩联接输出元件34的转速相同时，两者按行星排力矩比分配输入功率所得的值，所述的最大值指的是由首个分矩单元3的分矩输入元件31、第二个分矩单元3的分矩输入元件31输入的总功率，也就是说，当两路功率发生变化时，传递到首个分矩单元3的分矩输出元件33、第二个分矩单元3的分矩输出元件33以及输出轴4上力矩也随之变化。

发动机的输入功率经输入轴1，再经汇矩单元2的汇矩输入元件21，并通过汇矩单元2的汇矩回流元件24上的汇矩行星齿轮22把功率传递到汇矩单元2的汇矩输出元件23，再传递到首个分矩单元3的分矩输入元件31，并通过首个分矩单元3的分矩联接输出元件34上的分矩行星齿轮32把功率分流为两路，一路流入首个分矩单元3的分矩输出元件33，另一路流入首个分矩单元3的分矩联接输出元件34，再传递到第二个分矩单元3的分矩输入元件31，再通过第二个分矩单元3的分矩联接输出元件34上的分矩行星齿轮32把功率分流为两路, 一路流入第二个分矩单元3的分矩输出元件33，另一路流入第二个分矩单元3的分矩联接输出元件34，第二个分矩单元3的分矩联接输出元件34把功率再分流为两路，一路流入其它元件作功，另一路流入变速机构6的输入端61，经变速机构6的输出端62流入液力偶合器7的输入端71, 再经液力偶合器7的输出端72流入联接件13，联接件13再通过固定单向离合器8的输出端82把功率传递到汇矩单元2的汇矩回流元件24，传递到汇矩单元2的汇矩回流元件24的此路功率和由发动机经输入轴1，再经汇矩单元2的汇矩输入元件21的功率，则全部通过汇矩单元2的汇矩回流元件24上的汇矩行星齿轮22传递到汇矩单元2的汇矩输出元件23，汇矩单元2的汇矩输出元件23再重复上述过程，使传递到首个分矩单元3的分矩输出元件33、第二个分矩单元3的分矩输出元件33上的力矩的功率不断增大，并传递至本发明的输出轴4, 从而实现了把发动机的功率通过输出轴4对外输出。

对于本发明，当输入轴1的转速不变，首个分矩单元3的分矩输出元件33、第二个分矩单元3的分矩输出元件33以及输出轴4上的扭矩随其转速的变化而变化，转速越低，传递到汇矩单元2的汇矩回流元件24 、首个分矩输出元件33、第二个分矩输出元件33以及输出轴4上的扭矩就越大，反之，则越小，从而实现本发明能随车辆行驶阻力的不同而改变力矩以及速度的复合行星传动的无级变速器。

本发明使用时，设发动机的输入功率、输入转速及其负荷不变，即输入轴1的转速与扭矩为常数，汽车起步前，输出轴4的转速为零，当汽车启动，发动机的输入功率经输入轴1，传递到汇矩单元2的汇矩输入元件21，其中，由于此时没有功率流入汇矩单元2的汇矩回流元件24，而且汇矩单元2的汇矩回流元件24与固定单向离合器8输出端82联接，并且固定单向离合器8的输入端81与固定元件联接, 起限制转向的作用，使汇矩单元2的汇矩回流元件24不能与发动机相反的转向转动，转速为零，此时，传递到汇矩单元2的汇矩输入元件21的功率，则通过汇矩单元2的汇矩回流元件24上的汇矩行星齿轮22把功率传递到汇矩单元2的汇矩输出元件23，再传递到分矩单元3的分矩输入元件31，并通过首个分矩单元3的分矩联接输出元件34上的分矩行星齿轮32把功率分流为两路，一路流入首个分矩单元3的分矩输出元件33，另一路流入首个分矩单元3的分矩联接输出元件34，再传递到第二个分矩单元3的分矩输入元件31，再通过第二个分矩单元3的分矩联接输出元件34上的分矩行星齿轮32把功率分流为两路, 一路流入第二个分矩单元3的分矩输出元件33，另一路流入第二个分矩单元3的分矩联接输出元件34，第二个分矩单元3的分矩联接输出元件34把功率流入变速机构6的输入端61，经变速机构6的输出端62流入液力偶合器7的输入端71, 再经液力偶合器7的输出端72流入联接件13，联接件13再把功率分流为两路, 一路流入其它元件作功，另一路流入固定单向离合器8的输出端82，再把功率传递到汇矩单元2的汇矩回流元件24，传递到汇矩单元2的汇矩回流元件24的此路功率和由发动机经输入轴1，再经汇矩单元2的汇矩输入元件21的功率，则全部通过汇矩单元2的汇矩回流元件24上的汇矩行星齿轮22传递到汇矩单元2的汇矩输出元件23，汇矩单元2的汇矩输出元件23再重复上述过程，在各个元件之间不断地进行分矩、变矩以及汇矩的反复循环，使传递到首个分矩单元3的分矩输出元件33、第二个分矩单元3的分矩输出元件33上的力矩的功率不断增大，并传递至本发明的输出轴4, 当传递到输出轴4上的扭矩，经传动系传动到驱动轮上产生的牵引力足以克服汽车起步阻力时，汽车则起步并开始加速，与之相联的首个分矩单元3的分矩输出元件33、第二个分矩单元3的分矩输出元件33以及输出轴4的转速也从零逐渐增加，此时，流入汇矩单元2的汇矩回流元件24的功率逐渐减少，从而使输出轴4的扭矩随着转速的增加而减少。

Claims

1.一种复合行星传动的无级变速器，包括输入轴（1）、输出轴（4）、变速机构（6）、可控力矩器（7）、固定单向离合器（8）、联接件（13），所述固定单向离合器（8）的输入端（81）与固定元件联接, 其特征在于：所述的输入轴（1）与输出轴（4）之间设有若干个汇矩单元（2）和分矩单元（3），所述的汇矩单元（2）包括汇矩输入元件（21）、汇矩行星齿轮（22）、汇矩输出元件（23）、汇矩回流元件（24），分矩单元（3）包括分矩输入元件（31）、分矩行星齿轮（32）、分矩输出元件（33）、分矩联接输出元件（34），各个汇矩单元（2）和分矩单元（3）通过各自配合的元件相互联接，汇矩单元（2）的汇矩输入元件（21）与输入轴（1）联接，汇矩单元（2）的汇矩输出元件（23）与首个分矩单元（3）的分矩输入元件（31）联接，其余各个分矩单元（3）的分矩输入元件（31）与各自上一个分矩单元（3）的分矩联接输出元件（34）联接，最后一个分矩单元（3）的分矩联接输出元件（34）与变速机构（6）的输入端（61）联接, 变速机构（6）的输出端（62）与可控力矩器（7）的输入端（71）联接, 可控力矩器（7）的输出端（72）与联接件（13）联接, 联接件（13）与其它元件以及固定单向离合器（8）的输出端（82）联接, 固定单向离合器（8）的输出端（82）与汇矩单元（2）的汇矩回流元件（24）联接, 各个分矩单元（3）的分矩输出元件（33）与输出轴（4）联接。