CN105179613A - 轴结式无支点无级变速器 - Google Patents

Abstract

一种轴结式无支点无级变速器，它有一个输入轴和一个输出轴，在输入轴上有传递动力的齿轮，在输入轴的外侧安装有若干个变径滚齿轮，变径滚齿轮两端的齿轮与输入轴上的齿轮相啮合，其特殊之处是，输出轴的后端与输入轴的前端装配在一起，在输出轴上有一个齿轮，在变径滚齿轮的外侧还安装有旋转齿圈，旋转齿圈与变径滚齿轮中部的齿轮相啮合，在旋转齿圈上还安装有随动齿圈，在输入轴上还安装有传动齿圈，传动齿圈与变径滚齿轮前端的齿轮相啮合，在传动齿圈上还有若干个短轴，短轴上安装有行星轮，行星轮分别与随动齿圈及输出轴上的齿轮相啮合；优点在于，结构简单，体积小，重量轻，坚固耐用节能效果突出，承载能力高，适用于各种车辆及类似设备。

Description

轴结式无支点无级变速器

技术领域

本发明属于一种以减速为基础的变速装置，特别涉及一种轴结式无支点无级变速器。

背景技术

现有的变速装置主要有两种，一种是手动变速装置，另一种是自动变速装置。手动变速装置由平行设置的输入轴、输出轴及倒挡齿轮轴构成，在输入轴、输出轴及倒挡齿轮轴设置有不同齿数的齿轮，通过拨叉装置使不同齿数的齿轮相啮合，实现换挡变速。自动变速装置是相对于手动变速装置而出现的一种能够自动根据汽车车速和发动机转速来进行自动换挡操纵的变速装置。目前汽车自动变速装置常见的有四种型式，分别是液力自动变速装置(AT)、机械无级自动变速装置(CVT)、电控机械自动变速装置(AMT)和双离合自动变速装置。液力自动变速装置通过液力传动和行星齿轮组合的方式来实现自动变速，一般由液力变矩器、行星齿轮机构、换档执行机构、换档控制系统、换挡操纵机构等装置组成。AT不用离合器换档，档位少变化大，连接平稳，因此操作容易，既给开车人带来方便，也给坐车人带来舒适。但缺点也多，一是对速度变化反应较慢，没有手动变速箱灵敏；二是费油不经济，传动效率低变矩范围有限，近年引入电子控制技术部分改善了这方面的问题；三是机构复杂，修理困难。在液力变扭器内高速循环流动的液压油会产生高温，所以要用指定的耐高温液压油。机械式无级自动变速装置(CVT)将发动机动力经钢带和两个锥轮的槽传递，由初级轮传递到次级轮，再经主减速器传递至驱动车轮，实现动力的传递。由于两个锥轮的中心距是固定的，但其轮在轴上的轴向距离是可变的，所以，钢带与锥轮的接触半径是变化的，因此，传动比是无级可调的。但一般CVT可提供的变化范围是4.69~0.44左右，故它不能满足整车传动比变化范围的要求，所以，在CVT之后需要加装主减速器，以便进一步减速增矩。另外，CVT承载能力较差，不能与大排量发动机匹配。电控机械自动变速装置(AMT)中，大量传感器时刻掌握车辆状态，微机按存储在其中的最佳程序，如最佳换挡规律、离合器最佳接合规律、发动机油门自适应调节规律等对油门开度、离合器接合以及换挡三者进行控制，实现最佳匹配，从而获得优良的行驶性能、平稳起步性能和迅速换挡的能力。双离合器自动变速装置将变速器按奇、偶数分别布置在与两个离合器所连接的两个输入轴上，通过离合器的交替切换完成换挡过程，实现了不中断动力换挡。上述变速装置还存在着一些共同的问题，如体积大、结构复杂、造价高、故障率高、能量损失大等等，难以达到令人满意的使用效果。

中国专利ZL201010141150.6公开了一种“差比携带式减速器”，它有一个输入轴和一个输出轴，在输入轴的前端有传递动力的齿轮，在输出轴上有一个输出轴齿圈，在输入轴的外侧装有若干个变径滚齿轮，变径滚齿轮前端的齿轮分别与输入轴前端的齿轮及输出轴齿圈相啮合，在变径滚齿轮的外侧还装有定齿圈，定齿圈与变径滚齿轮中部的齿轮相啮合，输入轴通过前端传递动力的齿轮带动变径滚齿轮旋转，并使变径滚齿轮在定齿圈内自转和公转，进而携带输出轴齿圈旋转，实现减速功能。该减速器结构简单，体积小，既降低了生产成本，同时，还改变了力的作用方式，减小了动力的损耗，且承载能力高，速比大，而且速比越大，结构越是合理，一般机械设备所要求的速比都能满足。但该专利只是一种减速器，不能起到变速的作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有变速装置存在的结构复杂、体积庞大、制造成本高等问题，对差比携带式减速器加以改进，提供一种结构简单、体积小、造价低的轴结式无支点无级变速器。

本发明有一个输入轴和一个输出轴，在输入轴上有传递动力的齿轮，在输入轴的外侧安装有若干个变径滚齿轮，变径滚齿轮两端的齿轮与输入轴上的齿轮相啮合，其特殊之处是，输出轴的后端与输入轴的前端装配在一起，在输出轴上有一个齿轮，在变径滚齿轮的外侧还安装有旋转齿圈，旋转齿圈与变径滚齿轮中部的齿轮相啮合，在旋转齿圈上还安装有随动齿圈，在输入轴上还安装有传动齿圈，传动齿圈与变径滚齿轮前端的齿轮相啮合，在传动齿圈上还有若干个短轴，短轴上安装有行星轮，行星轮分别与随动齿圈及输出轴上的齿轮相啮合，输入轴通过齿轮带动变径滚齿轮旋转，变径滚齿轮带动传动齿圈、旋转齿圈及随动齿圈旋转，传动齿圈带动行星轮在随动齿圈内自转和公转，进而带动输出轴旋转，实现变速功能。

本发明的工作原理是：

在运转的过程中，由于变径滚齿轮中部齿轮与前、后端齿轮的齿数不同，所以，旋转齿圈及随动齿圈与传动齿圈的转速不同，旋转齿圈及随动齿圈的转速高于传动齿圈，即旋转齿圈及随动齿圈与传动齿圈之间的转速有一个转速差，利用这一特点，让随动齿圈与行星轮啮合，传动齿圈与行星轮接合，这样它们便可各以对方为支点推动行星轮运转，通过行星轮与输出轴的啮合带动输出轴旋转。

本发明的优点在于：

1、结构简单，体积小，重量轻，既节省了材料，降低了生产成本，又减小了装配空间，同时还降低了制造和装配的难度。

2、坚固耐用，改变了力的作用方式，减小了动力的损耗，变速器只是在加速时满速比工作，达到需要的转速后，变速器的运转只是为补足惯力的损失，各部件相对运转幅度很小，几乎是输入与输出的对传，各部件的磨损及动力的损耗非常小，因而非常耐用。

3、由于输入与输出几乎是等同的对传，几乎没有摩擦和力分解的损耗，因而节能效果突出，节能可达30%，节能效果优于DSG技术。

4、承载能力高，其承载能力大于常规变速器的3倍。

5、用途广泛，应用领域宽，特别适用于装配在道路上行驶的各种车辆及类似设备上。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A—A剖视图；

图3是图1的B—B剖视图；

图4是图1的C—C剖视图。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，本发明有一个输入轴13和一个输出轴7，在输入轴13上有传递动力的齿轮13a和齿轮13b；在输入轴13的外侧安装有3个变径滚齿轮3，变径滚齿轮3的数量不限于3个，也可以是4个或5个，根据需要确定，在变径滚齿轮3上有齿轮3a、齿轮3b和齿轮3c，齿轮3a与齿轮3c齿数相同，变径滚齿轮3两端的齿轮3a、齿轮3c分别与输入轴13上的齿轮13a、齿轮13b相啮合；输出轴7的后端通过轴承11与输入轴13的前端装配在一起，且输出轴7和输入轴13的轴线在同一个轴线上；在输出轴7上有一个齿轮7a，在变径滚齿轮3的外侧还安装有旋转齿圈2，旋转齿圈2通过轴承1安装在输入轴13上，在旋转齿圈2上有一个内齿圈2a，旋转齿圈2上的内齿圈2a与变径滚齿轮3中部的齿轮3b相啮合，带动旋转齿圈2旋转；在旋转齿圈2上还安装有随动齿圈6，随动齿圈6通过轴承8输出轴7上，在随动齿圈6上有一个内齿圈6a，旋转齿圈2与随动齿圈6用螺栓12连接在一起；在输入轴13上通过轴承5还安装有传动齿圈4，在传动齿圈4上还有内齿圈4a和3个短轴4b,短轴4b的数量不限于3个，也可以是4个或5个，根据需要确定，传动齿圈4上的内齿圈4a与变径滚齿轮3前端的齿轮3c相啮合，由变径滚齿轮3带动其旋转，在短轴4b上通过轴承9安装有行星轮10，行星轮10分别与随动齿圈6上的内齿圈6a及输出轴7上的齿轮7a相啮合，输入轴13通过齿轮13a、齿轮13b带动变径滚齿轮3旋转，变径滚齿轮3带动传动齿圈4、旋转齿圈2及随动齿圈6旋转，传动齿圈4带动行星轮10在随动齿圈6内自转和公转，进而带动输出轴7旋转，实现变速功能。

本发明的具体工作过程是：当输入轴13旋转时，带动变径滚齿轮3旋转，变径滚齿轮3在旋转齿圈2内自转并公转，变径滚齿轮3自转的方向与输入轴13的旋转方向相反，公转的方向与输入轴13的旋转方向相同，同时，变径滚齿轮3带动旋转齿圈2和传动齿圈4旋转，旋转齿圈2和传动齿圈4的旋转方向与输入轴13的旋转方向相同，随动齿圈6由于固定在旋转齿圈2上，其旋转方向与旋转齿圈2的旋转方向相同，传动齿圈4及随动齿圈6使行星轮10公转并自转，行星轮10自转的方向与输入轴13的旋转方向相反，公转的方向与输入轴13的旋转方向相同，在行星轮10的作用下，输出轴7实现旋转，并与输入轴13的旋转方向相同。

本发明在以下三个条件下具备加速、变速的能力：

1、输出轴与输入轴同方向旋转；

2、变径滚齿轮3、传动齿圈4、旋转齿圈2、随动齿圈6及行星轮10均不固定，旋转齿圈2、随动齿圈6不能与箱体固定或连接，即无任何支点；

3、输出方需保留有惯性的自主运转。

根据以上的条件，首先要说的是，输入总是用最大的速比起动输出，但在运转的过程中，由于输出与输入是同轴、同方向旋转，而且，变速过程不受另外固定支点的限制，所以，给了输出轴跟着输入轴同转的机会，也就是说，在惯性的作用下，输出的自主运转，会与输入相同的转速重叠，跟着输入在不受力的情况下旋转，而输出轴余下的那部分转速，则继续以设定的速比给输出加速，直至输出与输入的转速相近为止。例如，输入是10000转，在惯力的作用下，输出跟了1000转，那么余下的9000转应会以设定的速比继续给输出加速，直到输出的转速相近于10000转，因为运行中会损失一部分动力，这样就实现了变速和加速。即这种加速方式是以惯性为主，只要有惯性就有加速，以此实现加速功能。其实这种方式与常规的加速方式大同小异，常规的加速方式是以最低的转速起速，待其转速升高保有了动能惯性后，接续高速挡位，而在高速加速过程中，真正有加速作用的也是剔除低速遗留下来的那部分转速，余下来的那部分转速才是加速的真正因素，所不同的是，本发明加速的方式只是在惯性的基础上加速，因惯性转动的那部分转速不受约束，是自主运转，并且加速是持续匀速的，故称无级变速器。它不需要改变速比，没有挡位，在受阻时，因惯性的消失会自然减速，但就是在速度骤降的时候，只要不低于设定输出的最低转速，对传输系统和动力不会产生任何损伤。

Claims (1)

1.一种轴结式无支点无级变速器，它有一个输入轴和一个输出轴，在输入轴上有传递动力的齿轮，在输入轴的外侧安装有若干个变径滚齿轮，变径滚齿轮两端的齿轮与输入轴上的齿轮相啮合，其特征在于，输出轴的后端与输入轴的前端装配在一起，在输出轴上有一个齿轮，在变径滚齿轮的外侧还安装有旋转齿圈，旋转齿圈与变径滚齿轮中部的齿轮相啮合，在旋转齿圈上还安装有随动齿圈，在输入轴上还安装有传动齿圈，传动齿圈与变径滚齿轮前端的齿轮相啮合，在传动齿圈上还有若干个短轴，短轴上安装有行星轮，行星轮分别与随动齿圈及输出轴上的齿轮相啮合。