CN106870659A - 一种无级变速调速装置 - Google Patents

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刘风平
黄冬梅
徐辉
张延功
毕伟
孟祥友
韩密密
李华龙
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Abstract

本发明涉及机械传动技术领域，具体说涉及一种无级变速调速装置。包括输入轴、输出轴、设置在输入轴和输出轴之间的行星轮总成、设置在行星轮总成输出端的能量转换单元、设置在第二转换单元的离合机构。该装置结构紧凑、故障率低，利用能量转换机构储能调节变速比，动能损耗少，有利于能量的回收。

Description

一种无级变速调速装置
技术领域
本发明涉及机械传动技术领域，具体说涉及一种无级变速调速装置。
背景技术
无级变速是指可以连续获得变速范围内任何传动比的变速系统。通过无级变速可以得到传动系与动力机工况的最佳匹配。常见的无级变速器有液力机械式无级变速器和金属带式无级变速器（VDT-CVT）以及可变斜面式无级变速器。现有这些无级变速器不仅结构复杂、故障率高，且由于传动结构的限制，只能采用电机等控制端调整输出的变速比，无法实现能量转换，不利于能量的回收利用。
发明内容
本发明的目的是为解决上述问题提供一种结构紧凑、故障率低、利用能量转换调整变速比的无级变速调速装置。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案是：
本发明所述一种无级变速调速装置，包括输入轴、输出轴、设置在输入轴和输出轴之间的行星轮总成、设置在行星轮总成输出端的能量转换单元、设置在第二转换单元的离合机构。
所述行星轮总成包括轴端齿轮、内轴套、太阳轮、太阳轮同步齿轮、外轴套、内齿圈、内齿圈同步轮、双联行星轮、行星架，所述轴端齿轮固定连接在输入轴的端部，内轴套滑动套装在输入轴上，所述内轴套的两端分别固定连接太阳轮和太阳轮同步齿轮，所述太阳轮和太阳轮同步齿轮均滑动套装在输入轴上；所述外轴套滑动套装在内轴套上，外轴套的两端分别固定连接内齿圈和内齿圈同步轮，所述内齿圈和内齿圈同步轮均滑动套装在内轴套上；在太阳轮与内齿圈之间设置有双联行星轮，所述双联行星轮由两个固定连接在同一轮轴上的齿轮构成，双联行星轮中的一个齿轮同时啮合太阳轮和内齿圈，双联行星轮中的另一个齿轮与轴端齿轮啮合，所述双联行星轮的轮轴通过轴承滑动安装在行星架上，所述行星架上带有外齿圈；输出轴固定安装在行星架的中心位置；
所述能量转换单元包括第一转换单元、第二转换单元以及能量转换控制器，所述能量转换控制器连接在第一转换单元与第二转换单元之间、用于控制第一转换单元与第二转换单元的工作状态，所述第一转换单元安装有第一转换轴，所述第一转换轴上固定安装有输入轴齿轮，所述输入轴齿轮与内齿圈同步轮啮合，所述第二转换单元安装有第二转换轴；所述第二转换轴上安装有离合机构；
所述离合机构包括固定安装在第二转换轴上的主动轮、滑动套装在第二转换轴上的第一啮合轮和第二啮合轮，所述第一啮合轮上设置有用于连接主动轮的第一结合部，第二啮合轮上设置有用于连接主动轮的第二结合部；第一啮合轮与外齿圈啮合，第二啮合轮与太阳轮同步齿轮啮合。
所述第一转换单元和第二转换单元均为泵马达，所述能量转换控制器是用于控制泵马达泵体偏角状态的控制单元。
由于采用了上述结构，该装置结构紧凑、故障率低，利用能量转换机构储能调节变速比，动能损耗少，有利于能量的回收。
附图说明
图1为本发明一个实施例的传动路线结构示意图。
图2是离合器右接合状态的传动路线示意图。
图3是离合器左接合状态的传动路线示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述一种无级变速调速装置包括输入轴1、输出轴5、设置在输入轴1和输出轴5之间的行星轮总成、设置在行星轮总成输出端的能量转换单元、设置在第二转换单元的离合机构。所述行星轮总成包括轴端齿轮A1、内轴套A0、太阳轮2、太阳轮同步齿轮A2、外轴套、内齿圈3、内齿圈同步轮A3、双联行星轮4、行星架6。其中，轴端齿轮A1、太阳轮2、太阳轮同步齿轮A2、双联行星轮4均为圆柱齿轮；内齿圈3是内环面带有齿圈的圆环体，圆环体的一侧面固定连接一圆盘；内齿圈同步轮A3可以根据传动的需要选用圆柱齿轮、圆锥齿轮或者皮带轮。
所述轴端齿轮A1固定连接在输入轴1的端部，并与输入轴1同轴设置，输入轴1旋转的时候带动轴端齿轮A1同步旋转；内轴套A0滑动套装在输入轴1上，两者之间可以自由旋转，内轴套A0与输入轴1之间还可以设置轴承等装置减小摩擦力。所述内轴套A0的两端分别固定连接太阳轮2和太阳轮同步齿轮A2，所述太阳轮2和太阳轮同步齿轮A2均滑动套装在输入轴1上，使内轴套A0、太阳轮2、太阳轮同步齿轮A2连接成为一体并可以同步旋转；所述外轴套滑动套装在内轴套A0上，两者之间可以自由旋转；外轴套的两端分别固定连接内齿圈3和内齿圈同步轮A3，所述内齿圈3和内齿圈同步轮A3均滑动套装在内轴套A0上，使内齿圈3、内齿圈同步轮A3、内轴套A0连接成为一体并可同步旋转；在太阳轮2与内齿圈3之间设置有双联行星轮4，所述双联行星轮4由两个固定连接在同一轮轴上的齿轮构成，双联行星轮4中的一个齿轮同时啮合太阳轮2和内齿圈3，双联行星轮4中的另一个齿轮与轴端齿轮A1啮合，所述双联行星轮4的轮轴通过轴承滑动安装在行星架6上，这样的双联行星轮4在行星架6上有三个，两两之间呈120度夹角均匀分布。输入轴1和轴端齿轮A1旋转的时候，通过与之啮合的双联行星轮4带动内齿圈3和内齿圈同步轮A3旋转；与此同时，双联行星轮4也会通过与之啮合的太阳轮2与太阳轮同步齿轮A2实现传动。
另外，所述行星架6上带有外齿圈A6，用于连接离合机构；输出轴5固定安装在行星架6的中心位置，使输出轴5与外齿圈A6同步旋转。
所述能量转换单元包括第一转换单元12、第二转换单元13以及能量转换控制器16，所述能量转换控制器16连接在第一转换单元12与第二转换单元13之间、用于控制第一转换单元12与第二转换单元13的工作状态，所述第一转换单元12安装有第一转换轴8，所述第一转换轴8上固定安装有输入轴齿轮A8，所述输入轴齿轮A8与内齿圈同步轮A3啮合，本实施例中的输入轴齿轮A8和内齿圈同步轮A3均采用圆柱齿轮，作为另一个实施例，也可以采用圆锥齿轮实现动力的输入；当然，作为又一个实施例，还可以采用皮带轮，通过皮带连接两皮带轮实现动力传递。所述第二转换单元13安装有第二转换轴11；所述第二转换轴11上安装有离合机构；
所述离合机构包括固定安装在第二转换轴11上的主动轮A11、滑动套装在第二转换轴11上的第一啮合轮10和第二啮合轮9，所述第一啮合轮10上设置有用于连接主动轮A11的第一结合部A10，第二啮合轮9上设置有用于连接主动轮A11的第二结合部A9；第一啮合轮10与外齿圈A6啮合，第二啮合轮9与太阳轮同步齿轮A2啮合。该离合机构可以采用现有的摩擦轮式离合器，此时第一结合部A10和第二结合部A9都是可以与主动轮A11结合的摩擦轮，当第一结合部A10与主动轮A11结合的时候第二结合部A9分离，第二转换轴11带动第一啮合轮10、外齿圈A6、行星架6旋转，此时第一转换轴8驱动第一转换单元12，将机械能转化为液压、电力等其它形式的能量，在能量转换控制器16的控制作用下，利用转换后的液压、电能等能量驱动第二转换单元13，通过该第二转换单元13将能力转化为机械能，由第二转换轴11输出，然后通过行星架6传递到输出轴5上。
所述第一转换单元12和第二转换单元13均为泵马达，所述能量转换控制器16是用于控制泵马达泵体偏角状态的控制单元。泵马达是一种兼有液压马达和液压泵功能的液压元件，其工作在液压马达状态的时候可以将高压油的能量转换成转轴旋转的机械能，工作在液压泵状态的时候又可以利用转轴旋转的机械能压缩液压油，产生高压油。能量转换控制器16通过改变泵马达泵体偏角实现其工作状态的转变，使其工作在马达状态或者泵的状态。泵马达的机械结构为现有技术，在此不再赘述。该能量转换控制器16可以采用液压管路实现，也可以采用电磁控制电路。
如图2所示，离合器右接合的时候，能量转换控制器16控制第一转换单元12工作在泵状态，第二转换单元13工作在液压马达状态；此时第二结合部A9和太阳轮2悬空，为表达清楚起见，图2上将其隐藏。输入轴1正转，输入轴1之右端的轴端齿轮A1与双联行星轮4右端齿轮外啮合，双联行星轮4反向旋转。双联行星轮4左端的齿轮与内齿圈3内啮合，驱动内齿圈3反向旋转；内齿圈3带动外轴套和内齿圈同步轮A3反向旋转，内齿圈同步轮A3与输入轴齿轮A8外啮合，输入轴齿轮A8正向旋转；由于此时第一转换单元12的泵马达是在泵的工况下工作，输入轴齿轮A8带动第一转换轴8旋转，可以把输入的机械能转化为液压能，从油箱中吸取液压油、向第二转换单元13的泵马达输出高压油；与此同时，作为第二转换单元13的泵马达工作在液压马达的状态下，将输入的高压油的液压能转变为推动第二转换轴11旋转的机械能。第二转换轴11旋转的时候通过第一啮合轮10带动与之啮合的外齿圈A6以及行星架6、输出轴5旋转。此时输出轴5工作在低速段。
如图3所示，离合器左接合的时候，能量转换控制器16控制第一转换单元12工作在液压马达状态，第二转换单元13工作在液压泵状态；此时第一啮合轮10悬空，为表达清楚起见，图3上将其隐藏。输入轴1正转，输入轴1之右端的轴端齿轮A1与双联行星轮4右端齿轮外啮合，双联行星轮4反向旋转。双联行星轮4左端的齿轮与太阳轮2外啮合，带动太阳轮同步齿轮A2正向旋转，太阳轮同步齿轮A2又带动与之外啮合的第二啮合轮9反向旋转，第二啮合轮9通过离合器带动第二转换轴11同步旋转，由于此时第二转换单元13工作在液压泵的状态下，第二转换轴11旋转的时候第二转换单元13可以把输入的机械能转化为液压能，从油箱中吸取液压油、向第一转换单元12的泵马达输出高压油；与此同时，作为第一转换单元12的泵马达工作在液压马达的状态下，将输入的高压油的液压能转变为推动第一转换轴8旋转的机械能，第一转换轴8通过输入轴齿轮A8带动与之啮合的内齿圈同步轮A3旋转，内齿圈同步轮A3又带动内齿圈3同步旋转。双联行星轮4左端的齿轮与太阳轮2啮合的同时与内齿圈3内啮合，内齿圈3的旋转通过双联行星轮4带动行星架6、输出轴5旋转。此时输出轴5工作在高速段。

Claims (2)

1.一种无级变速调速装置，包括输入轴（1）、输出轴（5）、设置在输入轴（1）和输出轴（5）之间的行星轮总成、设置在行星轮总成输出端的能量转换单元、设置在第二转换单元的离合机构，其特征在于：
所述行星轮总成包括轴端齿轮（A1）、内轴套（A0）、太阳轮（2）、太阳轮同步齿轮（A2）、外轴套、内齿圈（3）、内齿圈同步轮（A3）、双联行星轮（4）、行星架（6），所述轴端齿轮（A1）固定连接在输入轴（1）的端部，内轴套（A0）滑动套装在输入轴（1）上，所述内轴套（A0）的两端分别固定连接太阳轮（2）和太阳轮同步齿轮（A2），所述太阳轮（2）和太阳轮同步齿轮（A2）均滑动套装在输入轴（1）上；所述外轴套滑动套装在内轴套（A0）上，外轴套的两端分别固定连接内齿圈（3）和内齿圈同步轮（A3），所述内齿圈（3）和内齿圈同步轮（A3）均滑动套装在内轴套（A0）上；在太阳轮（2）与内齿圈（3）之间设置有双联行星轮（4），所述双联行星轮（4）由两个固定连接在同一轮轴上的齿轮构成，双联行星轮（4）中的一个齿轮同时啮合太阳轮（2）和内齿圈（3），双联行星轮（4）中的另一个齿轮与轴端齿轮（A1）啮合，所述双联行星轮（4）的轮轴通过轴承滑动安装在行星架（6）上，所述行星架（6）上带有外齿圈（A6）；输出轴（5）固定安装在行星架（6）的中心位置；
所述能量转换单元包括第一转换单元（12）、第二转换单元（13）以及能量转换控制器（16），所述能量转换控制器（16）连接在第一转换单元（12）与第二转换单元（13）之间、用于控制第一转换单元（12）与第二转换单元（13）的工作状态，所述第一转换单元（12）安装有第一转换轴（8），所述第一转换轴（8）上固定安装有输入轴齿轮（A8），所述输入轴齿轮（A8）与内齿圈同步轮（A3）啮合，所述第二转换单元（13）安装有第二转换轴（11）；所述第二转换轴（11）上安装有离合机构；
所述离合机构包括固定安装在第二转换轴（11）上的主动轮（A11）、滑动套装在第二转换轴（11）上的第一啮合轮（10）和第二啮合轮（9），所述第一啮合轮（10）上设置有用于连接主动轮（A11）的第一结合部（A10），第二啮合轮（9）上设置有用于连接主动轮（A11）的第二结合部（A9）；第一啮合轮（10）与外齿圈（A6）啮合，第二啮合轮（9）与太阳轮同步齿轮（A2）啮合。
2.根据权利要求1所述的一种无级变速调速装置，其特征在于：所述第一转换单元（12）和第二转换单元（13）均为泵马达，所述能量转换控制器（16）是用于控制泵马达泵体偏角状态的控制单元。
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