CN107228162A - 行星齿轮无级变速装置 - Google Patents

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Abstract

一种行星齿轮无级变速装置,包括有行星齿轮机构，无级变速器，无级变速器的输入轴通过第一齿轮组与太阳轮连接，无级变速器的输出轴通过第二齿轮组与齿圈连接，动力通过太阳轮与由无级变速器驱动的齿圈传递给行星架，本行星齿轮无级变速装置具有传动效率处于高效区间变矩系数范围宽，传递扭力大，不仅可以增加输出扭矩，也可以提高输出转速，不仅结合了现有无级变速器的优点，同时还提高现有无级变速器的传输功率，传输扭力及传输效率。

Description

行星齿轮无级变速装置
技术领域
本发明涉及动力传动领域，具体来说涉及无级变速装置，可作为减速机，变速器等传动装置应用。
背景技术
无级变速器主要有液力传动的无级变速器，如液力耦合器、液力变矩器，可变调流量泵等；机械传动的无级变速器，如摩擦式无级变速器，锥环式无级变速器，齿链式无级变速器，带式无级变速器，V型带式无级变速器等；电力传动的无级变速器，如变速直流电机，变速交流电机等。作为目前已经广泛应用的CVT无级变速部分由油泵，主动轮，金属带，从动轮和控制油缸组成,主动轮和从动轮的直径在一定的范围内可连续变化，从而实现传动比的连续变化，传动比由液压控制系统,根据行驶路况来调节CVT的传动比一般在0.4-7之间变化,CVT需要离合器以保证汽车起步平稳, CVT传动存在传动时传递扭力偏小易打滑，传动比变化时需要速比调节装置通过程序运算结果来执行控制，不适宜剧烈变化传动时工作。液力变矩器由泵轮，涡轮，导轮组成，不仅能传递转矩，还能在泵轮转速和转矩不变的前提下改变涡轮转矩的大小。液力变矩器主要通过液体流体与导轮的作用状态调节液力变矩器的传动比，且传动比为小于等于1的连续可变的数，液力变矩器处于高效率工作时的变矩系数较小，过大的变矩系数使液力变矩器的效率明显降低，泵轮对涡轮有扭力输出时，涡轮转速小于泵轮。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种传动效率处于高效区间变矩系数范围宽，传递扭力大，不仅可以增加输出扭矩，也可以提高输出转速的行星齿轮无级变速传动装置，不仅结合了现有无级变速器的优点，同时还提高现有无级变速器的传输功率，传输扭力及传输效率。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：行星齿轮无级变速装置包括有第一行星齿轮机构，无级变速器，所述的无级变速器的输入轴通过第一齿轮组与第一行星齿轮机构的太阳轮连接，所述的无级变速器的输出轴通过第二齿轮组与第一行星齿轮机构的齿圈连接，动力通过第一行星齿轮机构的太阳轮与由无级变速器驱动的第一行星齿轮机构的齿圈传递给第一行星齿轮机构的行星架。
作为对本发明的改进，所述的行星齿轮无级变速装置上还设置有第二行星齿轮机构，第一行星齿轮机构的太阳轮通过第三齿轮组与第二行星齿轮机构的太阳轮连接，第一行星齿轮机构的行星架通过第四齿轮组与第二行星齿轮机构的齿圈连接，动力通过第二行星齿轮的太阳轮输入由第二行星齿轮的行星架输出。
作为对本发明的改进，在所述的无级变速器的速比为1时，齿圈与太阳轮转速比范围在0.1至10之间。
作为对本发明的改进，在所述的无级变速器的输入轴上设置有前级离合器，在所述的无级变速器的输出轴上设置有次级离合器，在所述的齿圈上设置有齿圈离合器，在所述的行星架上设置有行星架离合器；当齿圈离合器结合时，齿圈固定，前级离合器和次级离合器分离，动力由太阳轮输入，由行星架减速后输出，传动比为固定值；当行星架离合器结合时，行星架和齿圈结合锁定或者行星架和太阳轮结合锁定，前级离合器和次级离合器分离，动力由太阳轮输入，由行星架等速输出，传动比为1。
作为对本发明的改进，所述的无级变速器为液力传动的无级变速器，如液力耦合器、液力变矩器，可变调流量泵无级变速器等。
作为对本发明的改进，所述的无级变速器为液力耦合器或液力变矩器时，当行星架和太阳轮转速比接近1时，无级变速器的泵轮与涡轮转速比范围在1.1-10之间。
作为对本发明的改进，所述的无级变速器为机械传动的无级变速器，如摩擦式无级变速器，锥环式无级变速器，齿链式无级变速器，带式无级变速器，V型带式无级变速器等。
所述的无级变速器为电力传动的无级变速器，如变速直流电机，变速交流电机等。
作为对本发明的改进在所述的齿圈上设置有电机，电机驱动齿圈并对行星架施加作用力或在齿圈被动驱动转动时作为发电机使用回收动能并存储电能。
采用以上技术方案的有益效果是：该行星齿轮无级变速装置由行星齿轮机构与无级变速器的组合方式实现，和目前的自动变速器行星齿轮机构与液力变矩器串联的组合方式不同的是，无及变速器设置在行星齿轮的内部，通过设置在无级变速器输入端和输出端的齿轮组使太阳轮和齿圈连接一起，并通过无级变速器由太阳轮向齿圈传递扭力。由于行星齿轮中的行星架的输出扭力由太阳轮和齿圈的共同决定，所以通过调节无级变速器可调节行星架的输出速度和输出扭力。当齿圈与太阳轮旋转方向一致时，随着齿圈转速的增加，分配在齿圈上的功率增加的同时行星架的输出转速增加扭力减少。当无级变速由液力变矩器构成时，由于液力变矩器具有自动适应性，即随着外部阻力的变化，在一定范围内自动地改变涡轮轴上的输出力矩和转速，并处于稳定工作状态的能力，所以可无需电子计算单元，执行单元根据实际负载所需扭矩自动调节行星架的输出扭矩和转速。在齿圈转速较低时，齿圈输出较高扭矩，所需功率占总的行星齿轮无级变速装置输入总功率比重较小，假设为25%，同时假设该状态时液力变矩器的效率为50%，在设定齿轮机构传动效率约等于100%的情况下，本行星齿轮无级变速装置也将获得75%的传动效率；在齿圈转速较高时，齿圈输出较低扭矩，所需功率占总的行星齿轮无级变速装置输入总功率比重较大，假设为40%，同时假设该状态时液力变矩器的效率为80%，在设定齿轮机构传动效率约等于100%的情况下，本行星齿轮无级变速装置也将获得90%的传动效率，极大的提高了单独使用液力变矩器时的输出效率，输出功率及输出扭力。当本发明的行星齿轮无级变速装置外还嵌套设置有第二行星齿轮机构时，无级变速器将用较小的可变传输功率控制更大的输出功率，更高的输出效率，同时使整个系统都获得高效的无级变速工作效果。
附图说明
图1是本发明一种实施例的分解结构示意图。
图2是本发明另一种实施例的分解结构示意图。
图中标记是：
1-太阳轮，11-第一齿轮组，
2-齿圈，12-第二齿轮组，21-齿圈离合器，
3-行星架，31-行星架离合器，
5-无级变速器，51-前级离合器，52-次级离合器。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的行星齿轮无级变速装置的优选实施方式。
请参见图1，图1揭示的一种行星齿轮无级变速装置，所述的行星齿轮无级变速装置包括有第一行星齿轮机构，无级变速器5，所述的无级变速器5的输入轴通过第一齿轮组11与太阳轮1连接，所述的无级变速器5的输出轴通过第二齿轮组12与齿圈2连接，动力通过太阳轮1与由无级变速器5驱动的齿圈2传递给行星架3。作为对本发明的改进，无级变速器5的输入轴上设置有前级离合器51，在所述的无级变速器5的输出轴上设置有次级离合器52，在所述的齿圈2上设置有齿圈离合器21，在所述的行星架3上设置有行星架离合器31；当齿圈离合器21结合时，齿圈2固定，前级离合器51和次级离合器52分离，动力由太阳轮1输入，由行星架3减速后输出，传动比为固定值；当行星架离合器31结合时，行星架3和齿圈2结合锁定或者行星架3和太阳轮1结合锁定，前级离合器51和次级离合器52分离，动力由太阳轮1输入，由行星架3等速输出，传动比为1。当行星齿轮无级变速装置启动时，行星架3的所需的转动扭矩较大，无级变速器5通过前级离合器51和次级离合器52断开并停止工作，设置在齿圈上的电机5对行星架施加作用力，当电机被动驱动转动时可发电并存储电能，比如齿圈2逆时针旋转及行星架需要制动时。
优选的，所述的无级变速器5的速比为1时，齿圈2与太阳轮1转速比范围在0.1至10之间。
优选的，所述的无级变速器5为液力传动的无级变速器，如液力耦合器、液力变矩器，可变调流量泵无级变速器等。
优选的，所述的无级变速器5为液力耦合器或液力变矩器时，行星架3和太阳轮1转速比接近1时，无级变速器的泵轮与涡轮转速比范围在1.1-10之间。
优选的，所述的无级变速器（5）为机械传动的无级变速器，如摩擦式无级变速器，锥环式无级变速器，齿链式无级变速器，带式无级变速器，V型带式无级变速器（现在汽车上常用的CVT无级变速器）等。
优选的，所述的无级变速器（5）为电力传动的无级变速器，如变速直流电机，变速交流电机等。
请参见图2，图2是本发明的行星齿轮无级变速装置的第二种实施例，所述的行星齿轮无级变速装置包括有第一行星齿轮机构，无级变速器5，第二行星齿轮机构，所述的无级变速器5的输入轴通过第一齿轮组11与第一行星齿轮机构的太阳轮1连接，所述的无级变速器5的输出轴通过第二齿轮组12与第一行星齿轮机构的齿圈2连接，第一行星齿轮机构的太阳轮通过第三齿轮组与第二行星齿轮机构的太阳轮连接，第一行星齿轮机构的行星架3通过第四齿轮组与第二行星齿轮机构的齿圈连接，动力通过第二行星齿轮的太阳轮输入由第二行星齿轮的行星架输出。
当无级变速器与行星齿轮的太阳轮与齿圈通过啮合的齿轮组传动时，动力由齿圈输入由行星架输出；
当无级变速器与行星齿轮的太阳轮与行星架通过啮合的齿轮组传动时，动力由太阳轮输入由齿圈输出；
当无级变速器与行星齿轮的太阳轮与行星架通过啮合的齿轮组传动时，动力由行星架输入由齿圈输出；
当无级变速器与行星齿轮的齿圈与行星架通过啮合的齿轮组传动时，动力由齿圈输入由太阳轮输出；
当无级变速器与行星齿轮的齿圈与行星架通过啮合的齿轮组传动时，动力由行星架输入由太阳轮输出；
以上这几种组合方式是本发明的简单衍生组合方式，上述组合同样在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种行星齿轮无级变速装置，其特征在于：所述的行星齿轮无级变速装置包括有第一行星齿轮机构，无级变速器（5），所述的无级变速器（5）的输入轴通过第一齿轮组（11）与第一行星齿轮机构的太阳轮（1）连接，所述的无级变速器（5）的输出轴通过第二齿轮组（12）与第一行星齿轮机构的齿圈（2）连接，动力通过第一行星齿轮机构的太阳轮（1）与由无级变速器（5）驱动的第一行星齿轮机构的齿圈（2）传递给第一行星齿轮机构的行星架（3）。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮无级变速装置，其特征在于：所述的行星齿轮无级变速装置上还设置有第二行星齿轮机构，第一行星齿轮机构的太阳轮（1）通过第三齿轮组与第二行星齿轮机构的太阳轮连接，第一行星齿轮机构的行星架（3）通过第四齿轮组与第二行星齿轮机构的齿圈连接，动力通过第二行星齿轮的太阳轮输入由第二行星齿轮的行星架输出。
3.根据权利要求1所述的行星齿轮无级变速装置，其特征在于：所述的无级变速器（5）的速比为1时，齿圈（2）与太阳轮（1）转速比范围在0.1至10之间。
4.根据权利要求1所述的行星齿轮无级变速装置，其特征在于：所述的无级变速器（5）为液力传动的无级变速器，如液力耦合器、液力变矩器，可变调流量泵无级变速器等。
5.根据权利要求4所述的行星齿轮无级变速装置，其特征在于：所述的无级变速器（5）为液力耦合器或液力变矩器时，行星架（3）和太阳轮（1）转速比接近1时，无级变速器的泵轮与涡轮转速比范围在1.1-10之间。
6.根据权利要求1所述的行星齿轮无级变速装置，其特征在于：在所述的无级变速器（5）的输入轴上设置有前级离合器（51），在所述的无级变速器（5）的输出轴上设置有次级离合器（52），在所述的齿圈（2）上设置有齿圈离合器（21），在所述的行星架（3）上设置有行星架离合器（31）；当齿圈离合器（21）结合时，齿圈（2）固定，前级离合器（51）和次级离合器（52）分离，动力由太阳轮（1）输入，由行星架（3）减速后输出，传动比为固定值；当行星架离合器（31）结合时，行星架（3）和齿圈（2）结合锁定或者行星架（3）和太阳轮（1）结合锁定，前级离合器（51）和次级离合器（52）分离，动力由太阳轮（1）输入，由行星架（3）等速输出，传动比为1。
7.根据权利要求1所述的行星齿轮无级变速装置，其特征在于：所述的无级变速器（5）为机械传动的无级变速器，所述无级变速器是摩擦式无级变速器、锥环式无级变速器、齿链式无级变速器、带式无级变速器或V型带式无级变速器。
8.根据权利要求1所述的行星齿轮无级变速装置，其特征在于：所述的无级变速器（5）为电力传动的无级变速器，电力传动的电机是变速直流电机或变速交流电机。
9.根据权利要求1至4中任何一项权利要求所述的行星齿轮无级变速装置，其特征在于：在所述的齿圈（2）上设置有电机，电机驱动齿圈（2）并对行星架（3）施加作用力或在齿圈（2）被动驱动时作为发电机使用回收动能并存储电能。
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