CN107401594A - 一种泵‑差动轮系组合式无级变速器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种泵‑差动轮系组合式无级变速器。一种泵‑差动轮系组合式无级变速器，包括外壳、容积泵和差动轮系，容积泵包括转子和定子，差动轮系包括两个中心轮和连接有行星轮的行星架，容积泵和差动轮系分别与外壳构成可转动连接，转子和定子分别连接行星架和中心轮之一，容积泵上的高压油道连接节流调速回路，低压油道连接油池。本发明中的容积泵和差动轮系均可以传递大的功率和扭矩，通过差动轮系对传动比的放大作用后，可以大大减小泵的最大节流排量以及转速差，从而显著提高了变速器的传动效率，适应了高速、高效传动的要求。本发明适用于经常需要调速、对传动比要求不高的动力传递系统中。
Description
技术领域
本发明涉及传动机械领域，更具体地说，涉及一种泵-差动轮系组合式无级变速器。
背景技术
目前已知的各种机械式无极变速器，几乎都要靠摩擦来传递动力，传递扭矩有限是通病，而使用液压传动的变速器主要为泵-马达组合，这种组合无论是通过变量调速还是定量节流调速，传动效率都会随传动比的减小、转速的升高而降低，主要原因是转速升高后系统的机械损耗和流阻损耗会持续增大。由于摩擦传动无法传递大的扭矩，液压传动难以应用在高速、高效领域，故传动用无级变速器一直困扰业界成为难题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种泵-差动轮系组合式无极变速器，不仅能传递大的功率和扭矩，还能应用在高速、高效领域。
本发明的目的是这样实现的：一种泵-差动轮系组合式无级变速器，包括外壳、容积泵和差动轮系，容积泵包括转子和定子，差动轮系包括两个中心轮和连接有行星轮的行星架，容积泵和差动轮系分别与外壳构成可转动连接，转子和定子分别连接行星架和中心轮之一，容积泵上的高压油道连接节流调速回路，低压油道连接油池。
在上述方案的基础上，本发明有以下优选方案：
两个中心轮的分度圆大小不同，分度圆大的中心轮和行星架分别连接转子和定子，分度圆小的中心轮与外壳构成可转动连接。
行星轮包括分度圆大小不同的小齿轮和大齿轮，两者合并为一体结构，小齿轮连接分度圆大的中心轮，大齿轮连接分度圆小的中心轮。
容积泵为滑片泵。
低压油通过单向阀和/或截止阀连接油池。
转子和定子之间、或者容积泵和差动轮系之间、或者差动轮系的两个部件之间连接有锁止离合器。
容积泵或差动轮系上连接有涡轮。
差动轮系上连接有电机。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的剖切结构示意图。
具体实施方式
本人同日申请有‘一种泵式无级变速器’，这种变速器可以仅用一台容积泵即可实现无级调速，调速原理为：容积泵由转子和定子两大部分组成，转子和定子分别作为输入端和输出端，当泵上高压油道连接节流调速回路后，驱动转子或定子，控制节流排量即可使转子和定子做同向差速运动，传动比取决于节流排量的大小，如果将压力油全部排出，传动比为0，反之为1。由于节流调速回路的效率很低，在传动比较大时，需要排出大部分压力油造成变速器效率低下，为解决这个问题，本发明在泵式无级变速器的基础上引入差动轮系，构成一种泵-差动轮系组合式变速器，在调速范围不变的情况下可以最大限度的减小节流排量，从而提高变速器的传动效率。
结合附图，本发明的实施方式如下：
一种泵-差动轮系组合式无级变速器，包括外壳、容积泵和差动轮系，容积泵包括转子和定子，差动轮系包括两个中心轮和连接有行星轮19的行星架18，容积泵和差动轮系分别与外壳构成可转动连接，转子和定子分别连接行星架18和中心轮之一，容积泵上的高压油道6连接节流调速回路，低压油道5连接油池3。参见图1，外壳由两个端盖1和壳体2使用螺丝连接构成；容积泵使用双作用滑片泵，包括转子和定子，转子为叶轮11，定子由泵盖8、配流盘9和泵壳10使用螺丝连接构成；差动轮系包括两个中心轮和连接有行星轮19的行星架18，两个中心轮即太阳轮17和外齿圈20，外齿圈20使用螺丝连接泵壳10固定，叶轮11和行星架18分别使用花键连接芯轴16，泵盖8、泵壳10、太阳轮17与芯轴16构成同心铰接。容积泵和差动轮系分别与外壳构成可转动连接，即泵盖8和太阳轮17分别与端盖1铰接，泵盖8用于构成输入端连接原动机，太阳轮17用于构成输出端连接负载。转子和定子分别连接行星架18和中心轮之一，包括四种连接方式：一、转子连接行星架18，定子连接外齿圈20；二、转子连接外齿圈20，定子连接行星架18；三、转子连接行星架18，定子连接太阳轮17；四、转子连接太阳轮17，定子连接行星架18。图1所示即为第一种连接方式，连接方式取决于容积泵的结构、配流方式以及差动轮系的布局等。泵盖8上的高压油道6通过配流盘9联通泵的高压工作区，高压油道6通过轴颈连接固定在外壳上的节流调速模块7，即容积泵上的高压油道6连接节流调速回路，节流调速模块7上设有调速阀和溢流阀；泵盖8上的低压油道5通过配流盘9联通泵的低压工作区，低压油道5通过轴颈连接到外壳内的油池3，即低压油道5连接油池3。节流调速回路排出的油液也可以直接导入低压油道5，主要缺点是不利于散热。
由于复合轮系可以认为是差动轮系的延伸和扩展，故根据实际的不同需要，本发明可以使用复合轮系。
根据图1实施例，当太阳轮17不动即传动比为0时，泵的最大节流排量＝太阳轮17齿数/(太阳轮17齿数+外齿圈20齿数)，调整太阳轮17和外齿圈20的齿数可以使最大节流排量尽可能小，从而显著提高容积泵的传动效率，故差动轮系在这里起到放大调速范围的作用。实际中由于整个高压回路的容积效率难以做到100％，加上泵的流量脉动等因素，如果最大节流排量设置过小的话会使传动比变化过于敏感。要提高传动效率就必须减小最大节流排量，而最大节流排量主要取决于整个高压回路的泄漏量，故泵的容积效率在本发明中具有关键意义。
本发明和现有E-CVT的结构及调速原理相似，区别在于E-CVT使用电机作为调速机构，而本发明使用带节流调速回路的油泵作为调速机构，故体积较为小巧使用也更方便。
在上述方案的基础上，本发明有以下优选方案：
两个中心轮的分度圆大小不同，分度圆大的中心轮和行星架18分别连接转子和定子，分度圆小的中心轮与外壳构成可转动连接。即图1所示的连接方式，也是本发明在实际中倾向采用的主要实施方式，优点是容易获得更小的节流排量。
行星轮19包括分度圆大小不同的小齿轮和大齿轮，两者合并为一体结构，小齿轮连接分度圆大的中心轮，大齿轮连接分度圆小的中心轮。当最大节流排量被设置得较小时，太阳轮17的齿数会很少，或者外齿圈20的齿数会很多，故可以通过行星轮19来优化结构。
容积泵为滑片泵。滑片泵的优点是各项性能比较均衡，使用双作用滑片泵后，可以平衡径向受力，这样容易通过增加轴向长度来增加泵的排量，有利于减小径向尺寸并提高容积效率。
低压油通5过单向阀4和/或截止阀连接油池3。本发明在传动时，如果撤去动力后输入端转速会迅速降低，设置单向阀4后，主要作用是可以防止输入端转速低于输出端，当并联增加截止阀后，打开截止阀可以使输出端转动时保持输入端不动。
转子和定子之间、或者容积泵和差动轮系之间、或者差动轮系的两个部件之间连接有锁止离合器。本发明在传动比最小为1时，泵和差动轮系上没有任何相对运动部件，故可以达到离合器的传动效率。由于实际中泄漏很难避免，会使传动比无法达到1造成最高传动效率下降，如果泵的容积效率不高，特别是经差动轮系放大调速范围后，实际可调最小传动比与一比一的差距也随之增大，这时实际最高传动效率与理论有一定的差距，使用锁止离合器对提高效率有较大的帮助。本实施例的锁止离合器连接在差动轮系的两个部件之间，见图1，太阳轮17和行星架18的端面上分别设有配合齿，太阳轮17可以轴向移动，即太阳轮17和行星架18构成锁止离合器，图1中，锁止离合器处于离状态。执行方式如下：当节流调速模块7排出的压力油为零时，如果容积泵低压油道5连接的油路上设置有单向阀4，撤去或减小原动机的输入动力后，使负载带动原动机转动，传动比会迅速接近于1，这时，电磁阀12上的柱销将油液顶入端盖1与太阳轮17构成的活塞腔13内，由于太阳轮17上设有逆止阀14，压力油会推动太阳轮17使其与行星架18接触锁合，芯轴16上的油道联通高压油道6，油腔15内的油液可以通过控制节流调速模块7排出，当打开离合器时，只需控制电磁阀12即可。
容积泵或差动轮系上连接有涡轮。涡轮通过液力透平用于回收节流排能，当涡轮效率较高，成本较低时，本发明可以考虑泵-差动轮系-涡轮组合式结构。
差动轮系上连接有电机。即太阳轮17上连接有电机，太阳轮17作为输出端，可使本发明用于混动系统中，电机既可以作为电动机又可以作为发电机。
本发明可以使用任何种类的容积泵，本领域的人员根据以上所述容易理解本发明的技术方案，故采用其他结构的实施方式不再赘述。
本发明中的容积泵和差动轮系均可以传递大的功率和扭矩，通过差动轮系对传动比的放大作用后，可以大大减小泵的最大节流排量以及转速差，从而显著提高了变速器的传动效率，适应了高速、高效传动的要求。本发明适用于经常需要调速、对传动比要求不高的动力传递系统中。
Claims (8)
1.一种泵-差动轮系组合式无级变速器，包括外壳、容积泵和差动轮系，容积泵包括转子和定子，差动轮系包括两个中心轮和连接有行星轮的行星架，其特征在于：容积泵和差动轮系分别与外壳构成可转动连接，转子和定子分别连接行星架和中心轮之一，容积泵上的高压油道连接节流调速回路，低压油道连接油池。
2.根据权利要求1所述的一种泵-差动轮系组合式无级变速器，其特征在于：两个中心轮的分度圆大小不同，分度圆大的中心轮和行星架分别连接转子和定子，分度圆小的中心轮与外壳构成可转动连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种泵-差动轮系组合式无级变速器，其特征在于：行星轮包括分度圆大小不同的小齿轮和大齿轮，两者合并为一体结构，小齿轮连接分度圆大的中心轮，大齿轮连接分度圆小的中心轮。
4.根据权利要求1所述的一种泵-差动轮系组合式无级变速器，其特征在于：容积泵为滑片泵。
5.根据权利要求1所述的一种泵-差动轮系组合式无级变速器，其特征在于：低压油道通过单向阀和/或截止阀连接油池。
6.根据权利要求1所述的一种泵-差动轮系组合式无级变速器，其特征在于：转子和定子之间、或者容积泵和差动轮系之间、或者差动轮系的两个部件之间连接有锁止离合器。
7.根据权利要求1所述的一种泵-差动轮系组合式无级变速器，其特征在于：容积泵或差动轮系上连接有涡轮。
8.根据权利要求2所述的一种泵-差动轮系组合式无级变速器，其特征在于：差动轮系上连接有电机。
Priority Applications (1)
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2017
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |