CN105757189A - 一种混合转速比变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合转速比变速器，包括：第一级差速器、第二级差速器、减速器和制动器；第一级差速器为正常装配，两个半轴作为输出轴，分别为第一动力输出轴和第二动力输出轴；第二级差速器以原始的两个输出半轴作为动力输入轴，分别为第一动力输入轴和第二动力输入轴，以此差速器的从动锥齿轮作为动力输出齿轮，原始单独输入轴作为动力输出轴；第一动力输出轴与第一动力输入轴联接传动；第二动力输出轴与减速器输入轴联接，减速器输出轴与第二动力输入轴联接，且位于减速器输出轴与第二动力输入轴联接段设置有制动器；采用上述技术方案的本发明依托“最小能耗原理”设计，利用差速器平衡转矩的特性以及结合减速器和制动器最终实现无级变速。

Description

一种混合转速比变速器
技术领域
本发明涉及无级变速装置，特别涉及一种通过齿轮结构实现无级变速的混合转速比变速器。
背景技术
目前常用的无极变数装置为CVT变速箱，这种变速箱存在以下短板：
作为不间断连续传输方式，CVT比分级固定齿轮传输变速箱更加合理，但是，现有CVT因为没有齿轮，是通过钢带(链)与驱动轮和从动轮“静摩擦力”的接触进行传播方式就会导致效率降低。传输过程中存在以下具体问题：
(1)钢带(链)滑动
钢带由驱动轮向从动轮传输扭矩时，输出轴首先需要把扭矩传递到钢带上，再由钢带把扭矩传输到从动轮，从动轮再通过输出轴把扭矩传递给车轮。在这个过程中，钢带和驱动轮、从动轮都是表面接触，为“打滑”情况提供了结构基本；还有就是在变数箱里存有一定数量的润滑油由于润滑和散热，尽管使用的润滑油摩擦力较大，毕竟润滑油还是有利于产生“滑动”。
(2)钢带张力过大
CVT的钢带张力是非常关键的因素：略松一点会加重打滑现象、甚至无法传输动力，略紧一点又可能导致运行阻力增大、同样会降低传输效率。大家通常会认为CVT变速箱在高速时容易发热的问题是钢带与两个轮子摩擦引起的，其实，钢带绷的过紧也能够导致轮子在运行时产生较多的热量。
钢带张力过大不仅仅可以损失一定的动力而降低传输效率，还会把动能转变成热集聚在变速箱内形成温度上升。
(3)现有钢带传输承载力有限
目前CVT主要用于小功率动力总成，原因之一就是这种传输方式能够承载的动力是有限的。有的企业已经把CVT的承载动力做到了300牛·米，大大增加了动力的覆盖面；从总体上来看，继续提高动力承载的难度将越来越大，生产成本也会大幅提高。
上述这些问题均是采用齿轮传动可避免的，且目前齿轮结构没有一种高效稳定的无极变数结构。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提出一种通过齿轮结构实现无级变速的混合转速比变速器。
为达到以上目的，通过以下技术方案实现的：
一种混合转速比变速器，包括：第一级差速器、第二级差速器、减速器和制动器；
其中，第一级差速器为正常装配，两个半轴作为输出轴，分别为第一动力输出轴和第二动力输出轴；
第二级差速器以原始的两个输出半轴作为动力输入轴，分别为第一动力输入轴和第二动力输入轴，以此差速器的从动锥齿轮作为动力输出齿轮，原始单独输入轴作为动力输出轴，且第一动力输入轴和第二动力输入轴均通过单向旋转机构保证两个轴同向旋转；
第一动力输出轴与第一动力输入轴联接且为1：1传动；
第二动力输出轴与减速器输入轴联接，减速器输出轴与第二动力输入轴联接，且位于减速器输出轴与第二动力输入轴联接段设置有制动器。
采用上述技术方案的本发明，第一级差速器是将动力来源分成两路，一路用于高速比输出，二路用于低速比输出。第二级差速器的作用是将两路不同速度比混合到一起得到需要的转速。
第一个传动路径为：第一动力输出轴和第一动力输入轴所在传动路径；
第二个传动路径为：第二动力输出轴、减速器、制动器和第二动力输入轴所在传动路径；
其中减速器是一个固定比例的减速器(根据实际需求选定)；
制动器的作用是增加其所在路径的转矩来减少此路径的输出转矩,利用差速器平衡转矩的功能,将转矩逐步转移到另一路径中，直到制动器所在路径完全被制动器锁死,转矩全部转移到一路中，实现变速器低速挡到高速档的线性变速过程。相反通过缓慢释放制动器，第二传动路径的转矩逐渐下降，一路转矩也随之下降,直到制动器完全释放，转矩全部由二路输出,输出获得最小转速比。
其制动器的工作要求需要参考第二级差速器输出端负载。
作为优选结构，还包括：设置于第一动力输出轴与第一动力输入轴所在路径轴上的续压泵和储油室；制动器选用液压制动器；
其中，储油室上设置有安全阀门和电控阀门；
储油室分出三条管路分别连接制动器、续压泵和减速器上的机械锁止机构连通，此结构的设计目的在于避免制动器在长时间处于制动状态时产生泄压打滑。
本发明根据“最小能耗原理”设计，利用差速器平衡转矩的特性以及结合减速器和制动器最终实现无级变速。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
本发明共3幅附图,其中：
图1为本发明的两路混合速比时原理结构示意图。
图2为本发明的第一级差速器结构示意图。
图3为本发明的三路混合速比时原理结构示意图。
图中：1、第一级差速器，1.1、第一动力输出轴，1.2、第二动力输出轴，2、第二级差速器，2.1、第一动力输入轴，2.2、第二动力输入轴，3、减速器，4、制动器，C、储油室，Tg2、续压泵，F1、安全阀门，F2、电控阀门。
具体实施方式
如图1和图2所示的一种混合转速比变速器，包括：第一级差速器1、第二级差速器2、减速器3和制动器4；
其中，第一级差速器1为正常装配，两个半轴作为输出轴，分别为第一动力输出轴1.1和第二动力输出轴1.2；
第二级差速器2以原始的两个输出半轴作为动力输入轴，分别为第一动力输入轴2.1和第二动力输入轴2.2，以此差速器的从动锥齿轮作为动力输出齿轮，原始单独输入轴作为动力输出轴，且第一动力输入轴2.1和第二动力输入轴2.2均通过单向旋转机构2.3保证两个轴同向旋转；其中，单向旋转机构2.3优选：单向轴承和棘轮结构；
第一级差速器1和第二级差速器2为相同差速器；
第一动力输出轴1.1与第一动力输入轴2.1联接1：1传动；
第二动力输出轴1.2与减速器3输入轴联接，减速器输出轴与第二动力输入轴2.2联接，且位于减速器输出轴与第二动力输入轴2.2联接段设置有制动器4，减速器输出轴与第二动力输入轴2.2可为同一根轴设计或者两轴同步转动装配设计；
采用上述技术方案的本发明，第一级差速器1是将动力来源分成两路，一路用于高速比输出，二路用于低速比输出；第二级差速器2的作用是将两路不同速度比混合到一起得到需要的转速。
其中，本发明所用差速器只运用其差速功能特性和平衡力矩的特性，不应用其通常配备的减速功能；
第一个传动路径为：第一动力输出轴1.1和第一动力输入轴2.1所在传动路径；
第二个传动路径为：第二动力输出轴1.2、减速器3、制动器4和第二动力输入轴2.2所在传动路径；
其中减速器是一个固定比例的减速器(根据实际需求选定)；
其制动器4的工作要求需要参考第二级差速器2输出端负载，由于第二级差速器2输出端负载在运动起来后(如汽车)，所需负载将会降低，那么就需要对此负载进行检测，然后实时调节制动器4的工作状态；
作为优选结构，还包括：设置于第一动力输出轴1.1与第一动力输入轴2.1所在路径轴上的续压泵Tg2和储油室C；制动器4选用液压制动器；
其中，储油室C上设置有安全阀门F1和电控阀门F2；
储油室C分出三条管路分别连接制动器4、续压泵Tg2和减速器上的机械锁止机构连通；
当制动器4在长时间处于制动状态时，会产生泄压打滑，提出进一步的解决方案：如图1所示，其中B1为第一个传动路径和B2为第二个传动路径中减速器输入轴与第二动力输出轴1.2轴段；B3为第二个传动路径中减速器输出轴与第二动力输入轴2.2轴段：
Q1代表储油室与制动器4连接油路；Q2代表储油室与续压泵Tg2连接油路；Q3代表储油室与减速器上机械锁止机构的连接油路；
变速器在全速工作状态下(单独第一个传动路径传动)F2完全关闭，C中油压达到峰值，制动器4将B2和B3锁死，同时续压泵Tg2连接在B1轴上，B1转速较快，带动续压泵Tg2向储油室C中续压，维持储油室C中压力稳定，Q3连接到减速器的机械锁止机构上，当油压达到一定值时启动锁止装置，或者利用电子检测的方法，检测到B2轴不转动时，启动电控锁止机构，从而提高本发明的可靠性与稳定性。
第二级差速器2起步：制动器4为不工作状态，此时(将第二级差速器2输出端负载设定为G，减速器为1：4减速)第一个传动路径负载为第二级差速器2输出端负载为0.5G，第二传动路径的减速器输出轴与第二动力输入轴2.2所在部分负载为第二级差速器2输出端负载为0.5G，减速器输入轴与第二动力输出轴1.2负载为1/4*0.5G，这样在第一级减速器在平衡转矩的原理下将主要通过第二传动路径作为动力输出部分，与此同时第一个传动路径为低速转动，此时总输出转速为最低转速；
增速过程则通过制动器4增加其所在路径(第二传动路径)的减速器输入轴与第二动力输出轴1.2部分的负载，来减少此路径的输出转矩，利用差速器平衡转矩的功能,将转矩逐步转移到另一路径中(第一个传动路径)，直到制动器4所在路径完全被制动器锁死，转矩全部转移到一路中，实现变速器低速挡到高速档的线性变速过程。相反通过缓慢释放制动器(此时制动器的控制需要实时调整，参照第二级差速器2输出端负载)降低所在路径负载来实现转矩转移最终实现减速。
根据本发明采用的技术方案，也可以设计将动力分成多路，多路混合也需要相应个差速器组合，上述技术方案为两路混合，需要两个差速器，再往后每增加一路都需要增加两个差速器，同时增加对应的减速器和制动器，减速器与制动器装配次序与两路混合时装配次序相同。如附图1是两路混合，附图3是三路混合，也可做多路混合，均需要保证区间差速器用于输入的两个半轴为单向同向旋转，且可一个半轴不转，另一个半轴旋转。
以上所述，仅是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，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上诉揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种混合转速比变速器，其特征在于：包括，第一级差速器(1)、第二级差速器(2)、减速器(3)和制动器(4)；
其中，第一级差速器(1)为正常装配，两个半轴作为输出轴，分别为第一动力输出轴(1.1)和第二动力输出轴(1.2)；
第二级差速器(2)以原始的两个输出半轴作为动力输入轴，分别为第一动力输入轴(2.1)和第二动力输入轴(2.2)，以此差速器的从动锥齿轮作为动力输出齿轮，原始单独输入轴作为动力输出轴，且第一动力输入轴(2.1)和第二动力输入轴(2.2)均通过单向旋转机构(2.3)保证两个轴同向旋转；
第一动力输出轴(1.1)与第一动力输入轴(2.1)联接且为1：1传动；
第二动力输出轴(1.2)与减速器(3)输入轴联接，减速器输出轴与第二动力输入轴(2.2)联接，且位于减速器输出轴与第二动力输入轴(2.2)联接段设置有制动器(4)。
2.根据权利要求1所述的一种混合转速比变速器，其特征在于：还包括，设置于第一动力输出轴(1.1)与第一动力输入轴(2.1)所在路径轴上的续压泵(Tg2)和储油室(C)；制动器(4)选用液压制动器；
其中，储油室(C)上设置有安全阀门(F1)和电控阀门(F2)；
储油室(C)分出三条管路分别连接制动器(4)、续压泵(Tg2)和减速器上的机械锁止机构连通。
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