CN111336230B - 一种适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构，括：大齿圈、输出主轴、行星轮副框架、行星轮主框架、行星轮轴、太阳轮轴、行星轮；太阳轮轴与主主动轮连接；输出主轴与次主动轮采用花键结合；液压相位切换机构上还设置有两套液压系统，分别固定在行星轮主框架的两侧，当左侧的液压系统注油时推动大齿圈顺时针转动，当右侧的液压系统注油时推动大齿圈逆时针转动。本发明采用液压切换，利用行星齿轮扩大切换的相位角，实现液压机构调节60°，并行的非圆齿轮副相位可以调节180°，实现并行非圆齿轮副之间相位切换的可控性，该发明对实现非圆齿轮副的速比变换具有重要作用。

Description

一种适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构
技术领域
本发明属于非圆齿轮无级变速技术领域，涉及一种适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构，采用行星齿轮的结构，运用液压方式实现对两个非圆齿轮的相位角精确无级调节。
背景技术
传动装置作为地面机动平台的核心部件，其技术发展直接决定地面机动平台的机动性能，并对地面机动平台的未来发展起着关键推动作用。非圆齿轮无级传动属于齿轮型纯机械传动(简称：G-IVT)，具有传动效率高、承载能力大、速比连续无级调速等独特技术优势，符合地面机动平台传动技术未来发展方向。
非圆齿轮无级传动是通过多分支回路在0～360°范围内功率连续交替传递，实现输入轴到输出轴的运动学恒定变换，从而获得一个恒定速比，其中每个分支回路依靠一个三元件行星排对两级并行的非圆齿轮副非均输出转速进行差速耦合，再由可控超越离合器获得一定转角范围内的恒定速比，其它转角范围该分支各旋转轴系为自由旋转，不进行功率传递，而由其它分支回路进行功率传递，并通过改变这两级并行的非圆齿轮副相位角来进行速比连续调节。
相位角控制的对象是位于中心轴上的两个主动非圆齿轮在周向上的相对位置角度，当主主动轮位置不变，次主动轮顺时针方向旋转实现负相位角，实现负传动比；当次主动轮逆时针方向旋转实现正相位角，实现正传动比。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：获得两个并行的非圆齿轮副的相位切换可控性，设计一种非圆齿轮无级调速机构，采用液压操纵来改变非圆齿轮的相位角。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构，其包括：大齿圈1、输出主轴2、行星轮副框架3、行星轮主框架5、行星轮轴7、太阳轮轴8、行星轮10；大齿圈1的一侧内齿与输出主轴2啮合，另一侧内齿与行星轮10啮合，大齿圈1的外周面上间隔布置有3圈截面为方形的环形凸出部，环形凸出部对应安装在行星轮主框架5内壁上的方形槽内，通过环形凸出部与方形槽的配合，实现大齿圈1在行星轮主框架5内自由转动；行星轮副框架3同轴布置在大齿圈1内并与行星轮主框架5通过螺栓连接，行星轮副框架3的中心孔供输出主轴2通过，行星轮副框架3和行星轮主框架5上沿周向间隔120°开有3组行星轮轴孔，每组行星轮轴孔内安装一个行星轮轴7，每个行星轮轴7上套设一个行星轮10，太阳轮轴8一端通过外齿与三个行星轮10啮合，另一端穿过行星轮主框架5中心孔与主主动轮连接；输出主轴2一端的齿轮通过外齿与大齿圈1内齿啮合，另一端同轴的输出轴端穿过行星轮副框架3、太阳轮轴8后与次主动轮采用花键结合；液压相位切换机构上还设置有两套液压系统，分别固定在行星轮主框架5的两侧，当左侧的液压系统注油时推动大齿圈1顺时针转动，当右侧的液压系统注油时推动大齿圈1逆时针转动。
其中，所述大齿圈1采用锻钢结构，大齿圈1的内齿为渐开线齿轮。
其中，所述行星轮轴7通过行星轮轴固定螺栓4连接行星轮副框架3。
其中，所述行星轮10和行星轮轴7之间安装有滚针轴承6，实现行星轮10在行星轮轴7上自由转动。
其中，所述行星轮副框架3与行星轮10之间、行星轮10与行星轮主框架5之间分别安装有减磨垫9，减磨垫9套设在行星轮轴7上，以防止行星轮10轴向窜动。
其中，两套所述液压系统结构相同，均包括：注油嘴11、液压缸体13、齿圈顶杆14；注油嘴11设置在液压缸体13顶部，齿圈顶杆14可伸缩地设置在液压缸体13内，齿圈顶杆14一端位于液压缸体13内并连接活塞，另一端伸出液压缸体13，以用于推动大齿圈1转动。
其中，所述液压系统还包括：O型圈12，套设在活塞上，对活塞顶部液压油进行密封。
其中，所述大齿圈1外周上相对的两侧各设置一个支耳，支耳位于齿圈顶杆14的伸出端；液压系统通过注油嘴11为液压缸体13进行注油，推动齿圈顶杆14伸出液压缸体13，并推动大齿圈1进行圆周运动。
其中，所述大齿圈1的传动比设置为1:3，大齿圈1每转动1°，太阳轮轴8转动3°。
其中，所述大齿圈1的内齿数为150。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构，采用液压切换，利用行星齿轮扩大切换的相位角，实现液压机构调节60°，并行的非圆齿轮副相位可以调节180°，实现并行非圆齿轮副之间相位切换的可控性，该发明对实现非圆齿轮副的速比变换具有重要作用。
附图说明
图1为本发明适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构截面图。
图2为本发明适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构主视图。
1、大齿圈；2、输出主轴；3、行星轮副框架；4、行星轮轴固定螺栓；5、行星轮主框架；6、滚针轴承；7、行星轮轴；8、太阳轮轴；9、减磨垫；10、行星轮；11、注油嘴；12、O型圈；13、液压缸体；14、齿圈顶杆。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
参照图1和图2所示，本发明适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构包括：大齿圈1、输出主轴2、行星轮副框架3、行星轮主框架5、行星轮轴7、太阳轮轴8、行星轮10；大齿圈1的一侧内齿与输出主轴2啮合，另一侧内齿与行星轮10啮合，大齿圈1的外周面上间隔布置有3圈截面为方形的环形凸出部，环形凸出部对应安装在行星轮主框架5内壁上的方形槽内，通过环形凸出部与方形槽的配合，实现大齿圈1在行星轮主框架5内自由转动；行星轮副框架3同轴布置在大齿圈1内并与行星轮主框架5通过螺栓连接，行星轮副框架3的中心孔供输出主轴2通过，行星轮副框架3和行星轮主框架5上沿周向间隔120°开有3组行星轮轴孔，每组行星轮轴孔内安装一个行星轮轴7，每个行星轮轴7上套设一个行星轮10，太阳轮轴8一端通过外齿与三个行星轮10啮合，另一端穿过行星轮主框架5中心孔与主主动轮连接；输出主轴2一端的齿轮通过外齿与大齿圈1内齿啮合，另一端同轴的输出轴端穿过行星轮副框架3、太阳轮轴8后与次主动轮采用花键结合；液压相位切换机构上还设置有两套液压系统，分别固定在行星轮主框架5的两侧，当左侧的液压系统注油时推动大齿圈1顺时针转动，当右侧的液压系统注油时推动大齿圈1逆时针转动。
大齿圈1采用锻钢结构，大齿圈1的内齿为渐开线齿轮，共150个齿；行星轮轴7通过行星轮轴固定螺栓4连接行星轮副框架3；行星轮主框架5主要起支撑大齿圈1与行星轮10的作用。
在行星轮10和行星轮轴7之间安装有滚针轴承6，实现行星轮10在行星轮轴7上自由转动。
行星轮副框架3与行星轮10之间、行星轮10与行星轮主框架5之间分别安装有减磨垫9，减磨垫9套设在行星轮轴7上，以防止行星轮10轴向窜动。
两套液压系统结构相同，均包括：注油嘴11、O型圈12、液压缸体13、齿圈顶杆14；注油嘴11设置在液压缸体13顶部，齿圈顶杆14可伸缩地设置在液压缸体13内，齿圈顶杆14一端位于液压缸体13内并连接活塞，另一端伸出液压缸体13，以用于推动大齿圈1转动；O型圈12套设在活塞上，实现对活塞顶部液压油的密封。大齿圈1外周上相对的两侧各设置一个支耳，支耳位于齿圈顶杆14的伸出端。液压系统通过注油嘴11为液压缸体13进行注油，当油压足够大的时候，推动齿圈顶杆14伸出液压缸体13，并推动大齿圈1进行圆周运动。
本发明液压相位切换机构的工作原理如下：
1、当工作时，左右两个液压系统同时工作，同时注油，主主动轮行星排与次主动轮行星排处于初始位置，相位角为0。
2、工作时两个液压系统同时充油，当油压一样时，相位角保持0，当左侧的油压大于右侧的油压时，齿圈顶杆14推着大齿圈1顺时针转动。
3、当大齿圈1顺时针转动时，由于行星轮10固定，大齿圈1与行星轮10啮合，行星轮10与太阳轮轴8啮合，实现太阳轮轴8的逆时针转动，大齿圈1通过设置合理的传动比，满足相位角切换范围的需求，在此设置中传动比为1:3，大齿圈1每转动1°，可以实现太阳轮轴转动3°。
4、本结构采用液压系统可以推动大齿圈顺时针转动30°，并推动太阳轮轴转动90°，且转动方向相反，由于太阳轮轴8与主主动轮连接，输出主轴2与次主动轮连接，这样主主动轮行星排与次主动轮行星排有120°的顺时针相位差。
5、当左侧的油压小于右侧的油压时，齿圈顶杆14推着大齿圈1逆时针转动，这样可以实现主主动轮行星排与次主动轮行星排有120°的逆时针相位差。
6、该相位差是通过左右两侧的液压系统液压差实现相位切换机构的调节，两个液压系统相互配合，实现对相位角的控制。
由上述技术方案可以看出，本发明主要针对非圆齿轮无级变速机构，采用液压精确控制两个非圆齿轮副的相位角，实现并行非圆齿轮副之间相位切换的可控性，对实现非圆齿轮副的速比变换具有重要作用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构，其特征在于，包括：大齿圈(1)、输出主轴(2)、行星轮副框架(3)、行星轮主框架(5)、行星轮轴(7)、太阳轮轴(8)和行星轮(10)；大齿圈(1)的一侧内齿与输出主轴(2)啮合，另一侧内齿与行星轮(10)啮合，大齿圈(1)的外周面上间隔布置有3圈截面为方形的环形凸出部，环形凸出部对应安装在行星轮主框架(5)内壁上的方形槽内，通过环形凸出部与方形槽的配合，实现大齿圈(1)在行星轮主框架(5)内自由转动；行星轮副框架(3)同轴布置在大齿圈(1)内并与行星轮主框架(5)通过螺栓连接，行星轮副框架(3)的中心孔供输出主轴(2)通过，行星轮副框架(3)和行星轮主框架(5)上沿周向间隔120°开有3组行星轮轴孔，每组行星轮轴孔内安装一个行星轮轴(7)，每个行星轮轴(7)上套设一个行星轮(10)，太阳轮轴(8)一端通过外齿与三个行星轮(10)啮合，另一端穿过行星轮主框架(5)中心孔与主主动轮连接；输出主轴(2)一端的齿轮通过外齿与大齿圈(1)内齿啮合，另一端同轴的输出轴端穿过行星轮副框架(3)、太阳轮轴(8)后与次主动轮采用花键结合；液压相位切换机构上还设置有两套液压系统，分别固定在行星轮主框架(5)的两侧，当左侧的液压系统注油时推动大齿圈(1)顺时针转动，当右侧的液压系统注油时推动大齿圈(1)逆时针转动。
2.如权利要求1所述的适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构，其特征在于，所述大齿圈(1)采用锻钢结构，大齿圈(1)的内齿为渐开线齿轮。
3.如权利要求1所述的适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构，其特征在于，所述行星轮轴(7)通过行星轮轴固定螺栓(4)连接行星轮副框架(3)。
4.如权利要求1所述的适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构，其特征在于，所述行星轮(10)和行星轮轴(7)之间安装有滚针轴承(6)，实现行星轮(10)在行星轮轴(7)上自由转动。
5.如权利要求1所述的适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构，其特征在于，所述行星轮副框架(3)与行星轮(10)之间、行星轮(10)与行星轮主框架(5)之间分别安装有减磨垫(9)，减磨垫(9)套设在行星轮轴(7)上，以防止行星轮(10)轴向窜动。
6.如权利要求1所述的适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构，其特征在于，两套所述液压系统结构相同，均包括：注油嘴(11)、液压缸体(13)和齿圈顶杆(14)；注油嘴(11)设置在液压缸体(13)顶部，齿圈顶杆(14)可伸缩地设置在液压缸体(13)内，齿圈顶杆(14)一端位于液压缸体(13)内并连接活塞，另一端伸出液压缸体(13)，以用于推动大齿圈(1)转动。
7.如权利要求6所述的适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构，其特征在于，所述液压系统还包括：O型圈(12)，O型圈(12)套设在活塞上，对活塞顶部液压油进行密封。
8.如权利要求7所述的适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构，其特征在于，所述大齿圈(1)外周上相对的两侧各设置一个支耳，支耳位于齿圈顶杆(14)的伸出端；液压系统通过注油嘴(11)为液压缸体(13)进行注油，推动齿圈顶杆(14)伸出液压缸体(13)，并推动大齿圈(1)进行圆周运动。
9.如权利要求7所述的适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构，其特征在于，所述大齿圈(1)的传动比设置为1:3，大齿圈(1)每转动1°，太阳轮轴(8)转动3°。
10.如权利要求2所述的适用于非圆无级变速器的液压相位切换机构，其特征在于，所述大齿圈(1)的内齿数为150。
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