双齿圈偏心旋转无级变速法
技术领域
本发明是一种双齿圈偏心旋转无级变速法,其涉及一种无级变速的方法,特别是涉及一种采用全齿轮啮合传动的双齿圈偏心旋转无级变速法,该无级变速法应用于燃油汽车动力系统、混合动力汽车动力系统、电动汽车动力系统、以及机械领域无级变速装置。
背景技术
应用于汽车领域的CVT无级变速器采用压力钢带或者链条与两个锥轮的V形槽壁之间产生的摩擦力传递转矩,应用于机械领域的行星摩擦式机械无级变速器也采用摩擦力传递转矩,现有无级变速器技术通过摩擦力传递的转矩小,无法应用于大功率燃油汽车动力系统和大型机械的无级变速装置,并且采用摩擦力传递转矩时容易产生更多的热量,压力钢带和链条结构单薄,温升过高容易导致压力钢带或者链条损坏,在内燃发动机急加速时摩擦面会产生滑动,导致加速度滞后现象,影响驾驶体验。
申请公布号CN110953308A的齿圈偏心旋转无级变速法和申请公布号CN110848348A的齿圈偏心旋转无级变速机构,分别是一种采用全齿轮啮合传动的无级变速法和无级变速机构,该无级变速技术方案不能实现内燃发动机不停机时零转速输出,不能实现无级变速机构输入轴不改变旋转方向时改变输出轴旋转方向。申请公布号CN110953311A的齿圈偏心旋转无级变速系统,该无级变速技术方案能够实现内燃发动机不停机时零转速输出,该无级变速技术方案采用两个齿圈偏心旋转无级变速机构和一个申请公布号是CN109854681A的双锥齿差速减速机构,该系统缺点是结构复杂、成本高,不利于全齿轮啮合传动无级变速法的推广应用。
由于汽车行业新排放标准的发布实施,汽车行业现状是电动汽车技术尚未成熟之际,燃油汽车领域已经面临危机。降低燃油发动机污染物排放量的核心是研发一种全新的变速器,确保燃油发动机始终在经济转速区域内运行的前提下,实现内燃发动机不停机时零转速输出,并且能够从零转速逐渐提高输出转速至巡航速度,才能降低其污染物排放量,在电动汽车技术完全成熟之前,该技术方案具有更高的实际应用价值,若该技术方案在上述优点的基础上还具有结构简单、成本低的优点,则无论是燃油汽车动力系统、混合动力汽车动力系统、电动汽车动力系统、以及机械领域无级变速装置,都需要这种低成本的、能够实现内燃发动机或者电动机不停机时零转速输出、能够在无级变速机构输入轴不改变旋转方向时改变输出轴旋转方向、采用全齿轮啮合传动的无级变速技术方案。
电动汽车也需要减速器优化其性能,电动机无论是工作在恒转矩模式还是恒功率模式,除了转矩恒定或者功率恒定之外,另外两个参数转速、功率或者转速、转矩都是同时变化调整,采用普通减速器的电动汽车无法实现三个参数分别调整,若采用全齿轮啮合传动的无级变速法的电动汽车能够实现三个参数分别调整,则该技术方案能够推动电动汽车技术的完善。
发明内容
本发明的目的是克服现有无级变速器技术通过摩擦力传递转矩小的缺点,以及克服普通CVT无级变速器无法实现内燃发动机不停机时零转速输出的缺点,提供一种采用全齿轮啮合传动的双齿圈偏心旋转无级变速法,该无级变速法具有结构简单、成本低、传递转矩大的优点,能够确保燃油发动机始终在经济转速区域内运行的前提下,实现内燃发动机不停机时零转速输出,并且能够从零转速逐渐提高输出转速至巡航速度,能够在无级变速机构输入轴不改变旋转方向时改变输出轴旋转方向,若燃油汽车配置该无级变速机构,能够提高该燃油汽车燃油效率、降低污染物排放。本发明的实施方案如下:
所述无级变速法的技术方案包括摆动行星支架部件、摆动行星齿轮部件、固定齿圈部件。摆动行星支架部件包括摆动行星支架、轴承、摆动齿圈。摆动行星齿轮部件包括铰链部件、行星齿轮一、过渡齿轮、传动行星齿轮二,铰链部件包括固定轴、行星轴一、过渡齿轮轴、传动行星轴二、齿轮连接板一、齿轮连接板二、齿轮连接板三。固定齿圈部件包括固定盘、固定齿圈、销、行星支架二、定位行星轴二、定位行星齿轮二。固定齿圈部件安装在摆动行星支架部件轴向一端的径向内侧,摆动行星齿轮部件安装在固定齿圈部件和摆动行星支架部件的径向内侧。摆动行星支架部件、摆动行星齿轮部件、固定齿圈部件组成双齿圈偏心旋转行星齿轮减速器,所述减速器固定件是固定齿圈,主动件是摆动行星支架,从动件是摆动齿圈,摆动齿圈的齿数小于固定齿圈的齿数,摆动齿圈的四分之一齿数b小于固定齿圈的四分之一齿数a。
所述减速器有零转速输出运行状态、反向偏心运行状态、同心运行状态、正向偏心运行状态四种工作状态。所述减速器在零转速输出运行状态时,摆动齿圈与固定齿圈不同心,摆动行星支架驱动摆动齿圈围绕摆动齿圈轴线自转的同时,摆动齿圈还会围绕固定齿圈轴线公转,若某个时刻摆动行星支架沿着摆动行星支架正向旋转方向旋转四分之一圈,摆动行星支架驱动摆动齿圈围绕固定齿圈轴线沿着摆动行星支架正向旋转方向公转的齿数等于摆动齿圈的四分之一齿数b与摆动齿圈偏心移动时的偏心距离除以齿距所得到的摆动齿圈的偏心齿数c之和,与此同时,过渡齿轮通过传动行星齿轮二与固定齿圈啮合并驱动行星齿轮一旋转,行星齿轮一驱动摆动齿圈围绕摆动齿圈轴线沿着摆动齿圈正向旋转方向自转的齿数等于固定齿圈的四分之一齿数a,摆动齿圈正向旋转方向与摆动行星支架正向旋转方向相反,若调整摆动齿圈偏心移动时的偏心距离,使摆动齿圈的四分之一齿数b与摆动齿圈的偏心齿数c之和等于固定齿圈的四分之一齿数a,由于摆动齿圈自转方向与公转方向相反,并且摆动齿圈公转的齿数等于摆动齿圈自转的齿数,摆动齿圈实际旋转速度为零,此时摆动齿圈的偏心齿数c的数值称之为零转速偏心齿数,所述减速器主动件摆动行星支架沿着摆动行星支架正向旋转方向旋转四分之一圈,其从动件摆动齿圈实际旋转速度为零,实现所述无级变速法技术方案在原动机不停机时零转速输出目的。
所述减速器在反向偏心运行状态时,摆动齿圈与固定齿圈不同心,若调整摆动齿圈偏心移动时的偏心距离,使摆动齿圈的偏心齿数c的数值小于零转速偏心齿数,并且摆动齿圈的偏心齿数c大于零,则摆动齿圈的四分之一齿数b与摆动齿圈的偏心齿数c之和小于固定齿圈的四分之一齿数a,由于摆动齿圈自转方向与公转方向相反,并且摆动齿圈公转的齿数小于摆动齿圈自转的齿数,摆动齿圈实际旋转方向与自转方向相同,即摆动齿圈实际旋转方向沿着摆动齿圈正向旋转方向旋转,摆动齿圈实际旋转的齿数等于摆动齿圈自转的齿数与摆动齿圈公转的齿数之差,即摆动齿圈实际旋转的齿数等于固定齿圈的四分之一齿数a减去摆动齿圈的四分之一齿数b减去摆动齿圈的偏心齿数c,若改变摆动齿圈偏心移动时的偏心距离能够改变摆动齿圈的偏心齿数c,即改变摆动齿圈实际旋转速度,实现所述无级变速法技术方案的无级变速目的。
所述减速器在同心运行状态时,摆动齿圈的摆动齿圈轴线与固定齿圈的固定齿圈轴线重合,摆动齿圈的偏心齿数c等于零,由于摆动齿圈自转方向与公转方向相反,并且摆动齿圈公转的齿数小于摆动齿圈自转的齿数,摆动齿圈实际旋转方向与自转方向相同,即摆动齿圈实际旋转方向沿着摆动齿圈正向旋转方向旋转,摆动齿圈实际旋转的齿数等于摆动齿圈自转的齿数与摆动齿圈公转的齿数之差,即摆动齿圈实际旋转的齿数等于固定齿圈的四分之一齿数a减去摆动齿圈的四分之一齿数b。所述减速器从零转速输出运行状态、反向偏心运行状态、同心运行状态的变化过程中,摆动齿圈的偏心齿数c的数值从等于零转速偏心齿数逐渐减小至零,随着摆动齿圈的偏心齿数c的数值逐渐减小,摆动齿圈实际旋转速度逐渐增大。
所述减速器在正向偏心运行状态时,摆动齿圈与固定齿圈不同心,并且摆动齿圈的偏心齿数c的数值大于零转速偏心齿数,摆动齿圈的四分之一齿数b与摆动齿圈的偏心齿数c之和大于固定齿圈的四分之一齿数a,由于摆动齿圈自转方向与公转方向相反,并且摆动齿圈公转的齿数大于摆动齿圈自转的齿数,摆动齿圈实际旋转方向与公转方向相同,即摆动齿圈实际旋转方向沿着摆动行星支架正向旋转方向旋转,摆动齿圈实际旋转的齿数等于摆动齿圈公转的齿数与摆动齿圈自转的齿数之差,即摆动齿圈实际旋转的齿数等于摆动齿圈的四分之一齿数b加上摆动齿圈的偏心齿数c减去固定齿圈的四分之一齿数a,若调整摆动齿圈偏心移动时的偏心距离,随着摆动齿圈的偏心齿数c的数值逐渐增大,摆动齿圈实际旋转速度逐渐增大。
所述减速器在反向偏心运行状态时摆动齿圈实际旋转方向与正向偏心运行状态时摆动齿圈实际旋转方向相反,通过改变摆动齿圈偏心移动时的偏心距离能够改变摆动齿圈的偏心齿数c,若摆动齿圈的偏心齿数c的数值小于零转速偏心齿数时,所述减速器处于反向偏心运行状态,若摆动齿圈的偏心齿数c的数值大于零转速偏心齿数时,所述减速器处于正向偏心运行状态,通过改变摆动齿圈偏心移动时的偏心距离能够改变摆动齿圈实际旋转方向,实现所述无级变速法技术方案在无级变速机构输入轴不改变旋转方向时改变输出轴旋转方向目的。
摆动行星支架沿着轴向依次有支架板一、支架板二、支架板三,支架板一呈环形,其径向中心是支架中心孔一,支架板二呈环形,其径向中心是支架中心孔二,支架中心孔二径向内侧有支架固定凸台,支架固定凸台上有轴向的支架固定孔一,支架板三呈圆盘形,其径向中心是支架中心孔三,支架中心孔三呈长圆形,支架板一轴向外侧一端有支架筒一,支架筒一呈圆筒形,支架板一与支架板二之间有支架筒二,支架筒二截面呈半环形,支架筒二截面开口处在支架板一与支架板二之间形成支架装配孔一,支架板二与支架板三之间有支架筒三,支架筒三截面呈半环形,支架筒三截面开口处在支架板二与支架板三之间形成支架装配孔二。摆动齿圈呈圆筒形,其径向内表面是内齿轮。
摆动行星支架部件的轴承安装在摆动行星支架的支架筒一径向内侧,摆动齿圈安装在轴承径向内侧,摆动齿圈与摆动行星支架同心。
固定盘呈圆盘形,其径向中心有轴向的内花键,固定盘轴向端面外侧边缘均布有若干个销孔一,固定盘一个端面有呈环形的支架槽,支架槽位于内花键与若干个销孔一之间。固定齿圈呈环形,其径向内表面是内齿轮,固定齿圈轴向端面外侧边缘均布有若干个销孔二。行星支架二呈环形,其轴向端面外侧边缘均布有三个或者三个以上支架固定孔二。定位行星轴二呈圆柱形,其轴向一端是轴肩。定位行星齿轮二是外齿轮,其径向中心有中心孔。固定轴呈圆柱形,其靠近轴向一端的径向外表面有外花键。
固定齿圈部件的定位行星轴二安装在定位行星齿轮二的中心孔中,使定位行星轴二没有轴肩的一端安装固定在行星支架二的支架固定孔二中,行星支架二安装在固定盘的支架槽中,固定齿圈安装在固定盘有支架槽的一端,使两个或者两个以上的定位行星齿轮二与固定齿圈啮合,销的一端安装固定在固定盘的销孔一中,销的另一端安装固定在固定齿圈的销孔二中,固定轴的外花键安装在固定齿圈部件的固定盘的内花键中,固定齿圈与固定轴同心,固定齿圈部件安装在摆动行星支架部件的摆动行星支架的支架板二与支架板三之间。
行星轴一呈圆柱形,其轴向一端是轴肩。传动行星轴二、过渡齿轮轴呈圆柱形。行星齿轮一、过渡齿轮、传动行星齿轮二是外齿轮,其径向中心均有中心孔。齿轮连接板一、齿轮连接板二、齿轮连接板三呈长圆形,齿轮连接板一径向一端有一个铰链孔一,其径向另一端有一个铰链孔二。齿轮连接板二径向一端有一个铰链孔三,其径向另一端有一个铰链孔四。齿轮连接板三径向一端有一个铰链孔五,其径向另一端有一个铰链孔六。
摆动行星齿轮部件的固定轴安装在摆动行星支架部件的摆动行星支架径向内侧,并且固定轴一端穿过摆动齿圈径向内侧,固定轴另一端穿过摆动行星支架的支架中心孔三径向内侧,行星轴一依次安装在行星齿轮一的中心孔中和齿轮连接板一的铰链孔一中,行星轴一没有轴肩的一端安装固定在摆动行星支架的支架固定孔一中,行星齿轮一轴向一端与过渡齿轮啮合,行星齿轮一轴向另一端与摆动行星支架部件的摆动齿圈啮合,过渡齿轮轴轴向中间位置依次安装在过渡齿轮的中心孔中和齿轮连接板一的铰链孔二中,过渡齿轮轴轴向一端安装固定在齿轮连接板二的铰链孔三中,过渡齿轮轴轴向另一端安装固定在齿轮连接板三的铰链孔五中,传动行星轴二轴向中间位置安装在传动行星齿轮二的中心孔中,传动行星轴二轴向一端安装固定在齿轮连接板三的铰链孔六中,传动行星轴二轴向另一端安装固定在行星支架二的一个支架固定孔二中,传动行星齿轮二轴向一端与过渡齿轮啮合,传动行星齿轮二轴向另一端与固定齿圈部件的固定齿圈啮合,固定轴轴向中间位置安装在齿轮连接板二的铰链孔四中。两个或者两个以上的定位行星齿轮二与一个传动行星齿轮二组成行星齿轮二。
双齿圈偏心旋转行星齿轮减速器运行过程是:所述减速器的固定轴固定不动,固定齿圈依次通过销、固定盘安装在固定轴上,固定齿圈固定不动,固定齿圈轴线固定不动,固定齿圈与固定轴同心,所述减速器在运行时原动机驱动摆动行星支架旋转,摆动齿圈与摆动行星支架同心,若摆动行星支架与固定轴之间产生径向移动,则摆动行星支架驱动摆动齿圈以固定齿圈的固定齿圈轴线为基准产生偏心移动,摆动齿圈偏心移动时的偏心距离除以齿距得到摆动齿圈的偏心齿数c,所述减速器的从动件是摆动齿圈,铰链部件确保摆动齿圈、行星齿轮一、过渡齿轮、传动行星齿轮二、固定齿圈依次啮合,两个或者两个以上的定位行星齿轮二确保传动行星齿轮二与固定齿圈啮合,若某个时刻摆动行星支架沿着摆动行星支架正向旋转方向旋转四分之一圈,摆动行星支架驱动摆动齿圈围绕固定齿圈轴线沿着摆动行星支架正向旋转方向公转,摆动齿圈从旋转起始点D至旋转终止点E旋转的齿数等于摆动齿圈的四分之一齿数b与摆动齿圈的偏心齿数c之和,与此同时,摆动行星支架分别通过行星轴一、行星齿轮一、过渡齿轮驱动传动行星齿轮二 围绕固定齿圈的固定齿圈轴线旋转,使传动行星齿轮二沿着传动行星齿轮二正向旋转方向旋转,传动行星齿轮二驱动过渡齿轮沿着过渡齿轮正向旋转方向旋转,过渡齿轮驱动行星齿轮一沿着行星齿轮一正向旋转方向旋转,行星齿轮一驱动摆动齿圈围绕摆动齿圈轴线沿着摆动齿圈正向旋转方向自转,摆动齿圈自转的齿数等于固定齿圈的四分之一齿数a,摆动齿圈自转方向与公转方向相反,通过改变摆动齿圈偏心移动时的偏心距离能够改变摆动齿圈的偏心齿数c,若摆动齿圈的偏心齿数c等于零转速偏心齿数,摆动齿圈的四分之一齿数b与摆动齿圈的偏心齿数c之和等于固定齿圈的四分之一齿数a,摆动齿圈公转的齿数等于摆动齿圈自转的齿数,摆动齿圈实际旋转速度为零,所述减速器处于零转速输出运行状态。
若摆动齿圈的偏心齿数c小于零转速偏心齿数,并且摆动齿圈的偏心齿数c大于零,摆动齿圈的四分之一齿数b与摆动齿圈的偏心齿数c之和小于固定齿圈的四分之一齿数a,摆动齿圈公转的齿数小于摆动齿圈自转的齿数,摆动齿圈实际旋转方向与自转方向相同,即摆动齿圈实际旋转方向沿着摆动齿圈正向旋转方向旋转,摆动齿圈实际旋转的齿数等于摆动齿圈自转的齿数与摆动齿圈公转的齿数之差,即摆动齿圈实际旋转的齿数等于固定齿圈的四分之一齿数a减去摆动齿圈的四分之一齿数b减去摆动齿圈的偏心齿数c,所述减速器处于反向偏心运行状态。
若摆动齿圈的偏心齿数c等于零,摆动齿圈的四分之一齿数b小于固定齿圈的四分之一齿数a,摆动齿圈公转的齿数小于摆动齿圈自转的齿数,摆动齿圈实际旋转方向与自转方向相同,即摆动齿圈实际旋转方向沿着摆动齿圈正向旋转方向旋转,摆动齿圈实际旋转的齿数等于摆动齿圈自转的齿数与摆动齿圈公转的齿数之差,即摆动齿圈实际旋转的齿数等于固定齿圈的四分之一齿数a减去摆动齿圈的四分之一齿数b,所述减速器处于同心运行状态。
所述减速器从零转速输出运行状态、反向偏心运行状态、同心运行状态的变化过程中,通过改变摆动齿圈偏心移动时的偏心距离,使摆动齿圈的偏心齿数c的数值从等于零转速偏心齿数逐渐减小至零,随着摆动齿圈的偏心齿数c的数值逐渐减小,摆动齿圈实际旋转速度逐渐增大。
若摆动齿圈的偏心齿数c大于零转速偏心齿数,摆动齿圈的四分之一齿数b与摆动齿圈的偏心齿数c之和大于固定齿圈的四分之一齿数a,摆动齿圈公转的齿数大于摆动齿圈自转的齿数,摆动齿圈实际旋转方向与公转方向相同,即摆动齿圈实际旋转方向沿着摆动行星支架正向旋转方向旋转,摆动齿圈实际旋转的齿数等于摆动齿圈公转的齿数与摆动齿圈自转的齿数之差,即摆动齿圈实际旋转的齿数等于摆动齿圈的四分之一齿数b加上摆动齿圈的偏心齿数c减去固定齿圈的四分之一齿数a,所述减速器处于正向偏心运行状态,若调整摆动齿圈偏心移动时的偏心距离,随着摆动齿圈的偏心齿数c的数值逐渐增大,摆动齿圈实际旋转速度逐渐增大。
所述无级变速法技术方案的摆动行星支架部件、摆动行星齿轮部件、固定齿圈部件组成双齿圈偏心旋转行星齿轮减速器,所述减速器固定件是固定齿圈,主动件是摆动行星支架,从动件是摆动齿圈,通过改变摆动齿圈偏心移动时的偏心距离能够改变摆动齿圈的偏心齿数c,若摆动齿圈的偏心齿数c等于零转速偏心齿数,摆动齿圈实际旋转速度为零,所述减速器处于零转速输出运行状态,若摆动齿圈的偏心齿数c小于零转速偏心齿数,所述减速器处于反向偏心运行状态,摆动齿圈实际旋转方向与自转方向相同,若摆动齿圈的偏心齿数c等于零,所述减速器处于同心运行状态,若摆动齿圈的偏心齿数c大于零转速偏心齿数,所述减速器处于正向偏心运行状态,摆动齿圈实际旋转方向与公转方向相同。调整摆动齿圈偏心移动时的偏心距离,能够使所述减速器在上述运行状态之间进行转换,分别实现所述无级变速法技术方案在原动机不停机时零转速输出目的、无级变速目的、以及无级变速机构输入轴不改变旋转方向时改变输出轴旋转方向目的。所述无级变速法技术方案的传动部件采用全齿轮啮合传动,其传递转矩大、响应速度快、摩擦损耗小、传动效率高,能够应用于燃油汽车动力系统、混合动力汽车动力系统、电动汽车动力系统、以及机械领域无级变速装置。采用所述无级变速法技术方案的电动汽车能够实现输出功率、输出转矩、输出转速三个参数分别调整。例如,在电动汽车加速爬坡时,需要同时增加电动汽车的输出功率、输出转矩,电动汽车爬坡时所需要的输出转速一定会低于没有坡度路面的巡航速度,此时使电动机工作在恒转矩模式,增大电动机输出功率,则电动机输出转速也增加,所述减速器使电动汽车的输出转速降低至加速爬坡所需要的速度,并且所述减速器实现全齿轮啮合传动无级变速,随着电动汽车输出转速降低电动汽车的输出转矩也会增加,则电动汽车的输出功率、输出转矩、输出转速能够实现三个参数分别调整,提高电动汽车动力性能。
附图说明
图1是所述无级变速法技术方案在反向偏心运行状态时所述减速器的轴测图。
图2是摆动齿圈的轴测图。
图3是所述无级变速法技术方案在反向偏心运行状态时所述减速器的轴测剖视图。
图4是所述无级变速法技术方案在同心运行状态时所述减速器的轴测剖视图。
图5是固定齿圈部件的轴测剖视图。
图6是固定盘的轴测图。
图7是摆动行星齿轮部件的轴测图。
图8是铰链部件的轴测图。
图9是固定轴的轴测图。
图10是行星轴一的轴测图。
图11是传动行星轴二或者过渡齿轮轴的轴测图。
图12是定位行星轴二的轴测图。
图13是齿轮连接板一的轴测图。
图14是齿轮连接板二的轴测图。
图15是齿轮连接板三的轴测图。
图16是所述无级变速法技术方案在零转速输出运行状态时齿轮啮合的示意图,此时摆动齿圈实际旋转速度为零。
图17是所述无级变速法技术方案在反向偏心运行状态时齿轮啮合的示意图,此时摆动齿圈实际旋转方向与摆动行星支架正向旋转方向相反。
图18是所述无级变速法技术方案在同心运行状态时齿轮啮合的示意图,此时摆动齿圈实际旋转方向与摆动行星支架正向旋转方向相反。
图19是所述无级变速法技术方案在正向偏心运行状态时齿轮啮合的示意图,此时摆动齿圈实际旋转方向与摆动行星支架正向旋转方向相同。
图16至图19中小写字母分别是固定齿圈的四分之一齿数a、摆动齿圈的四分之一齿数b、摆动齿圈偏心移动时的偏心距离除以齿距所得到的摆动齿圈的偏心齿数c,大写字母分别是摆动行星支架部件驱动摆动行星齿轮部件旋转九十度的旋转起始点D、旋转终止点E。
图中标注有摆动行星支架1、轴承2、摆动齿圈3、行星齿轮一4、齿轮连接板三5、过渡齿轮6、传动行星轴二7、固定齿圈8、齿轮连接板一9、齿轮连接板二10、固定轴11、固定齿圈轴线12、摆动齿圈轴线13、过渡齿轮轴14、行星轴一15、固定盘16、行星支架二17、传动行星齿轮二18、定位行星轴二19、定位行星齿轮二20、销21、支架固定凸台22、支架固定孔一23、支架筒三24、支架中心孔三25、支架板二26、支架装配孔二27、支架板三28、支架中心孔二29、支架筒一30、支架板一31、支架中心孔一32、支架筒二33、支架装配孔一34、支架固定孔二35、销孔一36、内花键37、支架槽38、外花键39、轴肩40、铰链孔一41、铰链孔二42、铰链孔三43、铰链孔四44、铰链孔五45、铰链孔六46、行星齿轮一正向旋转方向47、过渡齿轮正向旋转方向48、传动行星齿轮二正向旋转方向49、摆动齿圈正向旋转方向50、摆动行星支架正向旋转方向51。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步叙述。参照图3、图4、图16至图19,所述无级变速法的技术方案包括摆动行星支架部件、摆动行星齿轮部件、固定齿圈部件。摆动行星支架部件包括摆动行星支架1、轴承2、摆动齿圈3。摆动行星齿轮部件包括铰链部件、行星齿轮一4、过渡齿轮6、传动行星齿轮二18,铰链部件包括固定轴11、行星轴一15、过渡齿轮轴14、传动行星轴二7、齿轮连接板一9、齿轮连接板二10、齿轮连接板三5。固定齿圈部件包括固定盘16、固定齿圈8、销21、行星支架二17、定位行星轴二19、定位行星齿轮二20。固定齿圈部件安装在摆动行星支架部件轴向一端的径向内侧,摆动行星齿轮部件安装在固定齿圈部件和摆动行星支架部件的径向内侧。摆动行星支架部件、摆动行星齿轮部件、固定齿圈部件组成双齿圈偏心旋转行星齿轮减速器,所述减速器固定件是固定齿圈8,主动件是摆动行星支架1,从动件是摆动齿圈3,摆动齿圈3的齿数小于固定齿圈8的齿数,摆动齿圈的四分之一齿数b小于固定齿圈的四分之一齿数a。
所述减速器有零转速输出运行状态、反向偏心运行状态、同心运行状态、正向偏心运行状态四种工作状态。所述减速器在零转速输出运行状态时,摆动齿圈3与固定齿圈8不同心,摆动行星支架1驱动摆动齿圈3围绕摆动齿圈轴线13自转的同时,摆动齿圈3还会围绕固定齿圈轴线12公转,若某个时刻摆动行星支架1沿着摆动行星支架正向旋转方向51旋转四分之一圈,摆动行星支架1驱动摆动齿圈3围绕固定齿圈轴线12沿着摆动行星支架正向旋转方向51公转的齿数等于摆动齿圈的四分之一齿数b与摆动齿圈3偏心移动时的偏心距离除以齿距所得到的摆动齿圈的偏心齿数c之和,与此同时,过渡齿轮6通过传动行星齿轮二18与固定齿圈8啮合并驱动行星齿轮一4旋转,行星齿轮一4驱动摆动齿圈3围绕摆动齿圈轴线13沿着摆动齿圈正向旋转方向50自转的齿数等于固定齿圈的四分之一齿数a,摆动齿圈正向旋转方向50与摆动行星支架正向旋转方向51相反,若调整摆动齿圈3偏心移动时的偏心距离,使摆动齿圈的四分之一齿数b与摆动齿圈的偏心齿数c之和等于固定齿圈的四分之一齿数a,由于摆动齿圈3自转方向与公转方向相反,并且摆动齿圈3公转的齿数等于摆动齿圈3自转的齿数,摆动齿圈3实际旋转速度为零,此时摆动齿圈的偏心齿数c的数值称之为零转速偏心齿数,所述减速器主动件摆动行星支架1沿着摆动行星支架正向旋转方向51旋转四分之一圈,其从动件摆动齿圈3实际旋转速度为零,实现所述无级变速法技术方案在原动机不停机时零转速输出目的。
所述减速器在反向偏心运行状态时,摆动齿圈3与固定齿圈8不同心,若调整摆动齿圈3偏心移动时的偏心距离,使摆动齿圈的偏心齿数c的数值小于零转速偏心齿数,并且摆动齿圈的偏心齿数c大于零,则摆动齿圈的四分之一齿数b与摆动齿圈的偏心齿数c之和小于固定齿圈的四分之一齿数a,由于摆动齿圈3自转方向与公转方向相反,并且摆动齿圈3公转的齿数小于摆动齿圈3自转的齿数,摆动齿圈3实际旋转方向与自转方向相同,即摆动齿圈3实际旋转方向沿着摆动齿圈正向旋转方向50旋转,摆动齿圈3实际旋转的齿数等于摆动齿圈3自转的齿数与摆动齿圈3公转的齿数之差,即摆动齿圈3实际旋转的齿数等于固定齿圈的四分之一齿数a减去摆动齿圈的四分之一齿数b减去摆动齿圈的偏心齿数c,若改变摆动齿圈3偏心移动时的偏心距离能够改变摆动齿圈的偏心齿数c,即改变摆动齿圈3实际旋转速度,实现所述无级变速法技术方案的无级变速目的。
所述减速器在同心运行状态时,摆动齿圈3的摆动齿圈轴线13与固定齿圈8的固定齿圈轴线12重合,摆动齿圈的偏心齿数c等于零,由于摆动齿圈3自转方向与公转方向相反,并且摆动齿圈3公转的齿数小于摆动齿圈3自转的齿数,摆动齿圈3实际旋转方向与自转方向相同,即摆动齿圈3实际旋转方向沿着摆动齿圈正向旋转方向50旋转,摆动齿圈3实际旋转的齿数等于摆动齿圈3自转的齿数与摆动齿圈3公转的齿数之差,即摆动齿圈3实际旋转的齿数等于固定齿圈的四分之一齿数a减去摆动齿圈的四分之一齿数b。所述减速器从零转速输出运行状态、反向偏心运行状态、同心运行状态的变化过程中,摆动齿圈的偏心齿数c的数值从等于零转速偏心齿数逐渐减小至零,随着摆动齿圈的偏心齿数c的数值逐渐减小,摆动齿圈3实际旋转速度逐渐增大。
所述减速器在正向偏心运行状态时,摆动齿圈3与固定齿圈8不同心,并且摆动齿圈的偏心齿数c的数值大于零转速偏心齿数,摆动齿圈的四分之一齿数b与摆动齿圈的偏心齿数c之和大于固定齿圈的四分之一齿数a,由于摆动齿圈3自转方向与公转方向相反,并且摆动齿圈3公转的齿数大于摆动齿圈3自转的齿数,摆动齿圈3实际旋转方向与公转方向相同,即摆动齿圈3实际旋转方向沿着摆动行星支架正向旋转方向51旋转,摆动齿圈3实际旋转的齿数等于摆动齿圈3公转的齿数与摆动齿圈3自转的齿数之差,即摆动齿圈3实际旋转的齿数等于摆动齿圈的四分之一齿数b加上摆动齿圈的偏心齿数c减去固定齿圈的四分之一齿数a,若调整摆动齿圈3偏心移动时的偏心距离,随着摆动齿圈的偏心齿数c的数值逐渐增大,摆动齿圈3实际旋转速度逐渐增大。
所述减速器在反向偏心运行状态时摆动齿圈3实际旋转方向与正向偏心运行状态时摆动齿圈3实际旋转方向相反,通过改变摆动齿圈3偏心移动时的偏心距离能够改变摆动齿圈的偏心齿数c,若摆动齿圈的偏心齿数c的数值小于零转速偏心齿数时,所述减速器处于反向偏心运行状态,若摆动齿圈的偏心齿数c的数值大于零转速偏心齿数时,所述减速器处于正向偏心运行状态,通过改变摆动齿圈3偏心移动时的偏心距离能够改变摆动齿圈3实际旋转方向,实现所述无级变速法技术方案在无级变速机构输入轴不改变旋转方向时改变输出轴旋转方向目的。
参照图1至图15,摆动行星支架1沿着轴向依次有支架板一31、支架板二26、支架板三28,支架板一31呈环形,其径向中心是支架中心孔一32,支架板二26呈环形,其径向中心是支架中心孔二29,支架中心孔二29径向内侧有支架固定凸台22,支架固定凸台22上有轴向的支架固定孔一23,支架板三28呈圆盘形,其径向中心是支架中心孔三25,支架中心孔三25呈长圆形,支架板一31轴向外侧一端有支架筒一30,支架筒一30呈圆筒形,支架板一31与支架板二26之间有支架筒二33,支架筒二33截面呈半环形,支架筒二33截面开口处在支架板一31与支架板二26之间形成支架装配孔一34,支架板二26与支架板三28之间有支架筒三24,支架筒三24截面呈半环形,支架筒三24截面开口处在支架板二26与支架板三28之间形成支架装配孔二27。摆动齿圈3呈圆筒形,其径向内表面是内齿轮。
摆动行星支架部件的轴承2安装在摆动行星支架1的支架筒一30径向内侧,摆动齿圈3安装在轴承2径向内侧,摆动齿圈3与摆动行星支架1同心。
固定盘16呈圆盘形,其径向中心有轴向的内花键37,固定盘16轴向端面外侧边缘均布有若干个销孔一36,固定盘16一个端面有呈环形的支架槽38,支架槽38位于内花键37与若干个销孔一36之间。固定齿圈8呈环形,其径向内表面是内齿轮,固定齿圈8轴向端面外侧边缘均布有若干个销孔二。行星支架二17呈环形,其轴向端面外侧边缘均布有三个或者三个以上支架固定孔二35。定位行星轴二19呈圆柱形,其轴向一端是轴肩40。定位行星齿轮二20是外齿轮,其径向中心有中心孔。固定轴11呈圆柱形,其靠近轴向一端的径向外表面有外花键39。
固定齿圈部件的定位行星轴二19安装在定位行星齿轮二20的中心孔中,使定位行星轴二19没有轴肩40的一端安装固定在行星支架二17的支架固定孔二35中,行星支架二17安装在固定盘16的支架槽38中,固定齿圈8安装在固定盘16有支架槽38的一端,使两个或者两个以上的定位行星齿轮二20与固定齿圈8啮合,销21的一端安装固定在固定盘16的销孔一36中,销21的另一端安装固定在固定齿圈8的销孔二中,固定轴11的外花键39安装在固定齿圈部件的固定盘16的内花键37中,固定齿圈8与固定轴11同心,固定齿圈部件安装在摆动行星支架部件的摆动行星支架1的支架板二26与支架板三28之间。
行星轴一15呈圆柱形,其轴向一端是轴肩40。传动行星轴二7、过渡齿轮轴14呈圆柱形。行星齿轮一4、过渡齿轮6、传动行星齿轮二18是外齿轮,其径向中心均有中心孔。齿轮连接板一9、齿轮连接板二10、齿轮连接板三5呈长圆形,齿轮连接板一9径向一端有一个铰链孔一41,其径向另一端有一个铰链孔二42。齿轮连接板二10径向一端有一个铰链孔三43,其径向另一端有一个铰链孔四44。齿轮连接板三5径向一端有一个铰链孔五45,其径向另一端有一个铰链孔六46。
摆动行星齿轮部件的固定轴11安装在摆动行星支架部件的摆动行星支架1径向内侧,并且固定轴11一端穿过摆动齿圈3径向内侧,固定轴11另一端穿过摆动行星支架1的支架中心孔三25径向内侧,行星轴一15依次安装在行星齿轮一4的中心孔中和齿轮连接板一9的铰链孔一41中,行星轴一15没有轴肩40的一端安装固定在摆动行星支架1的支架固定孔一23中,行星齿轮一4轴向一端与过渡齿轮6啮合,行星齿轮一4轴向另一端与摆动行星支架部件的摆动齿圈3啮合,过渡齿轮轴14轴向中间位置依次安装在过渡齿轮6的中心孔中和齿轮连接板一9的铰链孔二42中,过渡齿轮轴14轴向一端安装固定在齿轮连接板二10的铰链孔三43中,过渡齿轮轴14轴向另一端安装固定在齿轮连接板三5的铰链孔五45中,传动行星轴二7轴向中间位置安装在传动行星齿轮二18的中心孔中,传动行星轴二7轴向一端安装固定在齿轮连接板三5的铰链孔六46中,传动行星轴二7轴向另一端安装固定在行星支架二17的一个支架固定孔二35中,传动行星齿轮二18轴向一端与过渡齿轮6啮合,传动行星齿轮二18轴向另一端与固定齿圈部件的固定齿圈8啮合,固定轴11轴向中间位置安装在齿轮连接板二10的铰链孔四44中。两个或者两个以上的定位行星齿轮二20与一个传动行星齿轮二18组成行星齿轮二。
参照图3、图4、图16至图19,双齿圈偏心旋转行星齿轮减速器运行过程是:所述减速器的固定轴11固定不动,固定齿圈8依次通过销21、固定盘16安装在固定轴11上,固定齿圈8固定不动,固定齿圈轴线12固定不动,固定齿圈8与固定轴11同心,所述减速器在运行时原动机驱动摆动行星支架1旋转,摆动齿圈3与摆动行星支架1同心,若摆动行星支架1与固定轴11之间产生径向移动,则摆动行星支架1驱动摆动齿圈3以固定齿圈8的固定齿圈轴线12为基准产生偏心移动,摆动齿圈3偏心移动时的偏心距离除以齿距得到摆动齿圈的偏心齿数c,所述减速器的从动件是摆动齿圈3,铰链部件确保摆动齿圈3、行星齿轮一4、过渡齿轮6、传动行星齿轮二18、固定齿圈8依次啮合,两个或者两个以上的定位行星齿轮二20确保传动行星齿轮二18与固定齿圈8啮合,若某个时刻摆动行星支架1沿着摆动行星支架正向旋转方向51旋转四分之一圈,摆动行星支架1驱动摆动齿圈3围绕固定齿圈轴线12沿着摆动行星支架正向旋转方向51公转,摆动齿圈3从旋转起始点D至旋转终止点E旋转的齿数等于摆动齿圈的四分之一齿数b与摆动齿圈的偏心齿数c之和,与此同时,摆动行星支架1分别通过行星轴一15、行星齿轮一4、过渡齿轮6驱动传动行星齿轮二18 围绕固定齿圈8的固定齿圈轴线12旋转,使传动行星齿轮二18沿着传动行星齿轮二正向旋转方向49旋转,传动行星齿轮二18驱动过渡齿轮6沿着过渡齿轮正向旋转方向48旋转,过渡齿轮6驱动行星齿轮一4沿着行星齿轮一正向旋转方向47旋转,行星齿轮一4驱动摆动齿圈3围绕摆动齿圈轴线13沿着摆动齿圈正向旋转方向50自转,摆动齿圈3自转的齿数等于固定齿圈的四分之一齿数a,摆动齿圈3自转方向与公转方向相反,通过改变摆动齿圈3偏心移动时的偏心距离能够改变摆动齿圈的偏心齿数c,若摆动齿圈的偏心齿数c等于零转速偏心齿数,摆动齿圈的四分之一齿数b与摆动齿圈的偏心齿数c之和等于固定齿圈的四分之一齿数a,摆动齿圈3公转的齿数等于摆动齿圈3自转的齿数,摆动齿圈3实际旋转速度为零,所述减速器处于零转速输出运行状态。
若摆动齿圈的偏心齿数c小于零转速偏心齿数,并且摆动齿圈的偏心齿数c大于零,摆动齿圈的四分之一齿数b与摆动齿圈的偏心齿数c之和小于固定齿圈的四分之一齿数a,摆动齿圈3公转的齿数小于摆动齿圈3自转的齿数,摆动齿圈3实际旋转方向与自转方向相同,即摆动齿圈3实际旋转方向沿着摆动齿圈正向旋转方向50旋转,摆动齿圈3实际旋转的齿数等于摆动齿圈3自转的齿数与摆动齿圈3公转的齿数之差,即摆动齿圈3实际旋转的齿数等于固定齿圈的四分之一齿数a减去摆动齿圈的四分之一齿数b减去摆动齿圈的偏心齿数c,所述减速器处于反向偏心运行状态。
若摆动齿圈的偏心齿数c等于零,摆动齿圈的四分之一齿数b小于固定齿圈的四分之一齿数a,摆动齿圈3公转的齿数小于摆动齿圈3自转的齿数,摆动齿圈3实际旋转方向与自转方向相同,即摆动齿圈3实际旋转方向沿着摆动齿圈正向旋转方向50旋转,摆动齿圈3实际旋转的齿数等于摆动齿圈3自转的齿数与摆动齿圈3公转的齿数之差,即摆动齿圈3实际旋转的齿数等于固定齿圈的四分之一齿数a减去摆动齿圈的四分之一齿数b,所述减速器处于同心运行状态。
所述减速器从零转速输出运行状态、反向偏心运行状态、同心运行状态的变化过程中,通过改变摆动齿圈3偏心移动时的偏心距离,使摆动齿圈的偏心齿数c的数值从等于零转速偏心齿数逐渐减小至零,随着摆动齿圈的偏心齿数c的数值逐渐减小,摆动齿圈3实际旋转速度逐渐增大。
若摆动齿圈的偏心齿数c大于零转速偏心齿数,摆动齿圈的四分之一齿数b与摆动齿圈的偏心齿数c之和大于固定齿圈的四分之一齿数a,摆动齿圈3公转的齿数大于摆动齿圈3自转的齿数,摆动齿圈3实际旋转方向与公转方向相同,即摆动齿圈3实际旋转方向沿着摆动行星支架正向旋转方向51旋转,摆动齿圈3实际旋转的齿数等于摆动齿圈3公转的齿数与摆动齿圈3自转的齿数之差,即摆动齿圈3实际旋转的齿数等于摆动齿圈的四分之一齿数b加上摆动齿圈的偏心齿数c减去固定齿圈的四分之一齿数a,所述减速器处于正向偏心运行状态,若调整摆动齿圈3偏心移动时的偏心距离,随着摆动齿圈的偏心齿数c的数值逐渐增大,摆动齿圈3实际旋转速度逐渐增大。