CN105782363B

CN105782363B - 多源变速器

Info

Publication number: CN105782363B
Application number: CN201410820582.8A
Authority: CN
Inventors: 韩奎义
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2019-01-18
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: CN105782363A

Abstract

一种多源变速器，由N个子变速器、N个超越离合器和终输出轴及支承部件构成(N是正整数且不等于1)，使N个子变速器与N个动力源对应啮合，从N个动力源输入动力，使N个子变速器具有不同的变速比，输出N种不同的转速和扭矩，传递到N个超越离合器，N个超越离合器共轴于终输出轴上，利用超越离合器的特性和有序的启动和关闭动力源，就可以实现N级连续变速。与现有的机械变速器不同，本发明可以使变速级次达到几十级甚至几百级，避免了设备的复杂程度随变速级次的增加而恶性增加，可以大幅度拓宽变速范围，变速动作迅速连续，动力输出平顺性改善。本发明可以满足某些特定场合下对传动和变速方面的特殊要求，完成现有的变速器无法实现的任务。

Description

多源变速器

技术领域

本发明涉及一种多源变速器。所谓多源，是指不同于现有的变速器只能对应一个动力源，本发明可以对应N个动力源，从N个动力源获得动力。

本文中，N是正整数且不等于1。

背景技术

“动力源+变速器”动力系统应用十分广泛，但现有的变速器存在局限性：其一是变速级次有限，比如汽车变速器通常不超过5级。欲使变速级次进一步增加，其复杂程度将恶性激增，反而丧失实用性；其二是总变速范围有限，原因是每一个变速级次提升转速的增量是有限的，如果增量过大，变速时产生的冲击也大，可能对设备造成破坏性损害，故而总变速范围受限于变速级次的多少；其三是动力输出的平顺性有缺陷，现有的变速器在变速前必须先切断动力，造成输出转速骤减，变速以后输出转速又陡然跃升，二者峰值叠加出现，对动力的平顺输出造成恶劣影响。

因此，在一些特定场合无法采用现有的变速器传递动力。比如，在时间t内，使一个装置从静止状态V₀加速到目标速度V，需要动力系统提供连续变速。其一，如果从V₀到V足够宽泛，现有的变速器的变速范围不足以满足；其二，如果t值很小，现有的变速器无法在t时内完成全部变速动作；其三，若给该装置施加的加速度为a，则该装置所受过载为a/g，当a/g值已接近该装置所能承受过载的极限时，现有的变速器动力不能平顺输出的缺陷，可能导致该装置所受过载瞬间激增而产生损坏。

目前，解决此类问题的办法是采用蒸汽动力系统，但该系统庞大繁琐，配套设施复杂，运行效率低下，维护成本高昂，消耗大量的淡水等等，特别是动力输出能力已达极限，已不能胜任更高一级的任务。因此，必须寻找一种更加有效的动力方式。虽然研制中的电磁动力方式被寄予厚望，但是在电能储存释放、电磁屏蔽等方面还存在诸多困难，其制造成本也是一个十分棘手的问题。

发明内容

为解决现有的变速器存在的局限性，本发明提供一种多源变速器，能够大幅度增加变速级次，使变速级次达到几十级甚至几百级，变速范围更加宽泛，变速动作连续迅速，动力输出平顺性也有所改善。

本发明由N个子变速器(T₁、T₂、T₃……T_n)、N个超越离合器(C₁、C₂、C₃……C_n)和终输出轴(Z)及其支承部件组成。

上述子变速器是现有的普通变速器，每个子变速器包含一个动力输入端、一个动力输出端和一套用以改变输入轴与输出轴传动比的齿轮装置，N个子变速器共有N个动力输入端和N个动力输出端。

使N个子变速器(T₁、T₂、T₃……T_n)具有不同的变速比，其变速比若分别以i₁、i₂、i₃……i_n表示，即：i₁≠i₂≠i₃……≠i_n；

使N个子变速器(T₁、T₂、T₃……T_n)的动力输入端分别与N个动力源(E₁、E₂、E₃……E_n)的输出端对应啮合，以输入动力；

使N个子变速器(T₁、T₂、T₃……T_n)的动力输出端分别与N个超越离合器(C₁、C₂、C₃……C_n)对应啮合，以传递动力；

使N个超越离合器(C₁、C₂、C₃……C_n)与终输出轴(Z)单向结合且传递扭矩的方向一致，根据超越离合器的特性，终输出轴(Z)的转速可以超越N个超越离合器(C₁、C₂、C₃……C_n)；

N个子变速器(T₁、T₂、T₃……T_n)分别从N个动力源(E₁、E₂、E₃……E_n)输入动力，由于N个子变速器(T₁、T₂、T₃……T_n)的变速比存在i₁≠i₂≠i₃……≠i_n，因此共有N种不同的转速分别传递到N个超越离合器(C₁、C₂、C₃……C_n)；

N个超越离合器(C₁、C₂、C₃……C_n)共轴于终输出轴(Z)上，当超越离合器的转速高于终输出轴(Z)时，超越离合器可以驱动终输出轴(Z)旋转，当超越离合器的转速低于终输出轴(Z)时，超越离合器被终输出轴(Z)超越，成为无效动力；当有两个或多个子变速器的动力同时传递到超越离合器时，只有转速最高者能够驱动终输出轴(Z)旋转，余者皆被终输出轴(Z)超越，成为无效动力。

N是正整数且≠1。

故而，按照一定的规则有序的切换动力源，就可以在终输出轴(Z)上实现变速。

本发明的优点在于：

1、本发明通过引入N个动力源、N个子变速器、N个超越离合器，使其组合运用实现变速，大幅度增加了变速级次，拓宽了变速范围，简化了设备结构，避免了设备的复杂程度随变速级次的增加而恶性增加；

2、变速过程就是动力源的启动和关闭过程，变速迅速连续；

3、在终输出转速一定时，变速级次越多(N值越大)，可以使每级变速提升转速的增量变小，弱化变速过程产生的转速跃升，且变速是在下一级动力源运行后才关闭上一级动力源，动力始终保持没有间断，动力输出的平顺性得到改善；

4、结构简单，性能可靠。

因此，本发明以上特点，可以满足某些特定场合下对传动系统的特殊要求，完成现有的变速器无法实现的任务。

附图说明

下面结合附图(附图为求简明支承部件略去不画)对本发明进一步说明：

附图1是本发明的结构示意图，T₁、T₂、T₃……T_n分别表示N个子变速器，C₁、C₂、C₃……C_n分别表示N个超越离合器，Z表示终输出轴。

N个子变速器(T₁、T₂、T₃……T_n)的动力输出端与N个超越离合器(C₁、C₂、C₃……C_n)对应啮合，N个超越离合器(C₁、C₂、C₃……C_n)共轴于终输出轴(Z)上。

附图2是本发明配置动力源的示意图，E₁、E₂、E₃……E_n分别表示N个动力源，N个子变速器(T₁、T₂、T₃……T_n)的动力输入端与其对应啮合。

具体实施方式

举例说明：

假设本发明的N值为50，即：

该多源变速器由50个子变速器(T₁、T₂、T₃……T₅₀)、50个超越离合器(C₁、C₂、C₃……C₅₀)和终输出轴(Z)及其支承部件组成，可以实现50级变速。

每个子变速器包含一个动力输入端、一个动力输出端和一套用以改变输入轴与输出轴传动比的齿轮装置，50个子变速器共有50个动力输入端和50个动力输出端。

使50个子变速器(T₁、T₂、T₃……T₅₀)具有不同的变速比，其变速比若分别以i₁、i₂、i₃……i₅₀表示，即：i₁≠i₂≠i₃……≠i₅₀，且使i₁、i₂、i₃……i₅₀满足i₁＞i₂＞i₃……＞i₅₀条件。

以50个电机作为动力源，分别以E₁、E₂、E₃……E₅₀表示，且设50个动力源电机的输出转速相等，输出功率可以满足负荷要求。

使50个子变速器(T₁、T₂、T₃……T₅₀)的动力输入端分别与50个动力源电机(E₁、E₂、E₃……E₅₀)对应啮合，以输入动力。

使50个子变速器(T₁、T₂、T₃……T₅₀)的动力输出端分别与50个超越离合器(C₁、C₂、C₃……C₅₀)对应啮合，以传递动力。

使50个超越离合器(C₁、C₂、C₃……C₅₀)共轴于终输出轴(Z)上，与终输出轴(Z)是单向结合且传递扭矩的方向一致，根据超越离合器的特性，终输出轴(Z)的转速可以超越N个超越离合器(C₁、C₂、C₃……C₅₀)。

以V₁、V₂、V₃……V₅₀分别表示50个子变速器(T₁、T₂、T₃……T₅₀)的输出转速，因为i₁＞i₂＞i₃……＞i₅₀，故V₁＜V₂＜V₃……＜V₅₀。

以V表示终输出轴(Z)的转速。

按以下秩序运行：

启动动力源电机E₁，动力传递至子变速器T₁，在此改变转速后，其输出转速为V₁，然后传递到超越离合器C₁，C₁驱动终输出轴(Z)，此时V与V₁关联，其他超越离合器处于静止状态，被终输出轴(Z)超越。

接着再启动动力源电机E₂，动力传递至子变速器T₂，在此改变转速后，其输出转速为V₂，然后传递到超越离合器C₂，由于i₁＞i₂，故V₁＜V₂，根据超越离合器的特性，C₂超越C₁驱动终输出轴(Z)，此时V与V₂关联，C₁被终输出轴(Z)超越，E₁成为无效动力，可以将其关闭，第一级变速完成；

接着再启动动力源电机E₃，动力传递至子变速器T₃，在此改变转速后，其输出转速为V₃，然后传递到超越离合器C₃，因为i₂＞i₃，故V₂＜V₃，根据超越离合器的特性，C₃超越C₂驱动终输出轴(Z)，此时V与V₃关联，C₂被终输出轴(Z)超越，E₂成为无效动力，可以将其关闭，第二级变速完成；

依次类推，再启动动力源电机E₄……关闭动力源电机E₃……直至启动动力源电机E₅₀……关闭动力源电机E₄₉，这样，在终输出轴(Z)上实现了从1级到50级的连续的变速。

在动力源电机的功率满足负荷要求和额定电压给定的情况下，电机从静止状态到达到额定转速所需时间极小，假设该值为q，在前一个动力源电机达到额定转速时，立即启动下一个动力源电机，实现N级变速总耗时为qN。若在前一个动力源电机尚未达到额定转速就启动下一个动力源电机，q值可以有部分重叠，这样实现N级变速的总耗时可以小于qN。

以上所述示例仅为本发明的诸多可应用实例之一，并不用以限制本发明，凡根据本发明技术实质所做修改、添加、置换之类的等效变化，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种多源变速器，由N个子变速器(T₁、T₂、T₃……T_n)、N个超越离合器(C₁、C₂、C₃……C_n)和终输出轴(Z)及其支承部件构成，其特征是：所述N个子变速器(T₁、T₂、T₃……T_n)均包含一个动力输入端、一个动力输出端和一套用以改变输入轴与输出轴传动比的齿轮装置，故所述N个子变速器(T₁、T₂、T₃……T_n)共有N个动力输入端和N个动力输出端，其N个动力输入端与N个动力源对应啮合，以输入动力，其N个动力输出端与所述N个超越离合器(C₁、C₂、C₃……C_n)对应啮合，以传递动力，所述N个超越离合器(C₁、C₂、C₃……C_n)共轴于所述终输出轴(Z)上，其中，所述N值是正整数且不等于1。

2.根据权利要求1所述的多源变速器，其特征是：所述N个子变速器(T₁、T₂、T₃……T_n)具有不同的传动比，其传动比若分别以i₁、i₂、i₃……i_n表示，即：i₁≠i₂≠i₃……≠i_n。

3.根据权利要求1所述的多源变速器，其特征是：所述N个超越离合器(C₁、C₂、C₃……C_n)与所述终输出轴(Z)是单向结合且传递扭矩的方向一致，所述终输出轴(Z)的转速可以超越所述N个超越离合器(C₁、C₂、C₃……C_n)。