CN115325123A

CN115325123A - 一种齿轮传动变速装置和变速箱

Info

Publication number: CN115325123A
Application number: CN202211092029.8A
Authority: CN
Inventors: 陈帅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-09-07
Filing date: 2022-09-07
Publication date: 2022-11-11

Abstract

本发明提供了一种依靠齿轮传递动力的变速装置及变速箱，涉及变速传动领域。变速装置用于动力传递过程中转速和转矩的改变，包含有变速箱、输入轴、输出轴、差速机构、可伸缩万向联轴器、转矩调节盘和控制调节机构，输入轴和动力输出装置通过离合器传动连接，输出轴直接外接驱动机构，控制调节机构用以控制调节输出轴的转速和转矩的改变以适用实际需要，在实际操作中只需控制调节机构线性无极调节输出轴最佳输出功率满足实际需要即可，本发明结构简单、体积小、变速范围大、使用范围广、实用性强、成本和后期维护费用低。

Description

一种齿轮传动变速装置和变速箱

技术领域

本发明属于变速技术领域，具体涉及一种齿轮传动无级变速装置和变速箱。

背景技术

目前燃油车常用的汽车变速器主要为手动换挡变速器（MT）和自动换挡变速器，自动变速器常见的有四种型式：分别是液力自动变速器（AT）、机械无级自动变速器(CVT)、电控机械自动变速器(AMT)、双离合器自动变速器（DSG/DCT）。目前轿车普遍使用的是AT和DSG/DCT。电控机械自动变速器(AMT)实为手动变速器自动化，即由电脑控制实现自动换挡，其优点是实现自动化无须人为操作使开车方便。其缺点是仍然为有极换挡，有动挫感、变速范围小且固定，燃油经济性低。液力自动变速器（AT）结构由液力变矩器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩，其优点为1、因有液体工作介质“软”性连接可提高发动机和传动系统的使用寿命，2、驱动转矩逐渐增加可提高汽车通过性，3、液力变矩器具有良好的自适应性，4、操纵轻便。其缺点是结构复杂，制造成本较高，维修技术也较复杂，传动效率较低等。对液力变矩器而言，最高效率一般只有82%~86%左右，燃油经济性低。机械无级自动变速器(CVT)的优点为可以实现传动比的连续改变，结构简单，体积小，零件少，无动挫感，效率高提高整车的燃油经济性和动力性，改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性。其缺点为传动带容易损坏，并在高速时从动轮和传动带之间易发热，无法承受较大的载荷常用小排量汽车。双离合器自动变速器（DSG/DCT）优点是加速没有动力中断，驾驶乐趣高，比传统手动变速器还快，燃油经济性突出。缺点为结构复杂，价格昂贵，维修成本高。因此到目前没有一种能克服以上缺点的无级变速装置应用于实践，本发明提供一种全新的依靠齿轮传动的无级变速装置和变速箱，以解决现有技术中的难题。

发明内容

本发明是在基于延续以上变速器的优点避免其所有缺点而开发的一种新型无级变速装置，是一种超越现有变速装置的创新。

本发明采用如下技术方案：

在一固定圆心轴O的可转动圆的同一平面内直径上相距固定距离L的两个不同的点A和点B，点A距圆轴心垂直距离L1,点B距圆轴心垂直距离L2,L1+L2=L。同时向点A和点B施加大小相等、方向相同的力F，当点A距圆轴心O的垂直距离L1和点B距圆轴心O的垂直距离L2相等(L1=L2)时，根据杠杆原理圆不转动。当点A距圆轴心O的垂直距离L1大于点B距圆轴心O的垂直距离L2(L1>L2)时，根据杠杆原理圆会顺着作用于点A力F的方向向点B转动。当点A距圆轴心O的垂直距离L1小于点B距圆轴心O的垂直距离L2(L1<L2)时，根据杠杆原理圆会顺着作用于点B力F的方向向点A转动，如图2。

上述原理用到本发明中，转矩调节圆盘中等距离L的两个点A和点B，点A距圆轴心垂直距离L1,点B距圆轴心垂直距离L2,L1+L2=L。点A和点B可沿同一直径方向等距离（点A和点B与圆心位置不同，即L1+L2=L）移动。当输入轴齿轮驱动一差速器齿轮转动，其中差速器一半轴齿轮驱动调节圆盘A点，差速器另一半轴驱动调节圆盘B点，当点A距圆轴心O的垂直距离L1和点B距圆轴心O的垂直距离L2相等(L1=L2)时，差速器两半轴同步转动。当点A距圆轴心O的垂直距离L1大于点B距圆轴心O的垂直距离L2(L1>L2)时，驱动点A的半轴齿轮转动，驱动点B的半轴齿轮不转动或慢转动。当点A距圆轴心O的垂直距离L1小于点B距圆轴心O的垂直距离L2(L1<L2)时，驱动点A的半轴齿轮不转动或慢转动，驱动点B的半轴齿轮转动。所以调节点A和点B在调节圆盘直径上的相对圆轴心位置即可调节差速器两半轴的转速。

本发明的效果：

可实现无级变速传动（图1）

因其动力由齿轮传递，输入轴和输出轴之间由调节系统控制径向调节装置调节在转矩调节盘上相对距离不变的与两差速半轴连接的驱动轴在直径上的位置从而调节两差速半轴齿轮阻力力矩，可在运行中随时调节输出轴转速，动力传递无阶梯式跨越可实现无级变速。

变速范围大

变速装置纯机械制造安装可串并联安装使用，使用范围广，变速范围大。

可承载大转矩应用范围广

因其动力始终由齿轮传递，无其它摩擦类传力配件，可承载大转矩、应用范围广。

效率高、油耗低

齿轮传递动力，传动比恒定，结构紧凑、体积小重量轻传动效率高、油耗低。

结构简单，零件少，故障率低后期维护方便。

附图说明：

图1是本发明的实体结构示意图。

图2是本发明的在圆的直径位置杠杆调节原理图。

图3是本发明的变速调节系统示意图。

具体实施方式：

1、根据设计需要在变速箱18的一端安装输入轴1，变速箱18的另一端安装输出轴17。输入轴1在变速箱18外的一端接动力来源输出，输入轴1在变速箱18内安装输入轴齿轮2，输入轴齿轮2啮合差速主齿轮3，差速主齿轮3通过行星齿轮4驱动差速半轴齿轮5和差速半轴齿轮6，其中差速半轴齿轮6同轴心固定外接转矩调节盘7，差速半轴齿轮5轴通过转矩调节盘7中心连接可伸缩万向联轴器13一端，可伸缩万向联轴器13另一端连接内齿圈12的轴14一端。转矩调节盘7靠输出轴一端直径位置安装径向调节装置9和导轨槽8，径向调节装置9靠近转矩调节盘中心安装滑动轴块11，径向调节装置9可调节滑动轴块11沿导轨槽8直径方向移动。滑动轴块11上等距离通过轴承安装输出齿轮15轴和内齿圈12的轴14另一端，输出齿轮15轴通过可伸缩万向联轴器16连接输出轴17。其一：当输入轴齿轮2驱动差速主齿轮3转动，差速主齿轮3通过行星齿轮4驱动差速半轴齿轮5和差速半轴齿轮6转动，由差速器特性可知，当差速半轴齿轮5给行星齿轮4的阻力等于差速半轴齿轮6给行星齿轮4的阻力时，行星齿轮4驱动差速半轴齿轮5和差速半轴齿轮6同步转动。当差速半轴齿轮5给行星齿轮4的阻力大于差速半轴齿轮6给行星齿轮4的阻力时，差速半轴齿轮5不转动，行星齿轮4对差速半轴齿轮5做滚动运动，并只驱动差速半轴齿轮6转动。当差速半轴齿轮5给行星齿轮4的阻力小于差速半轴齿轮6给行星齿轮4的阻力时，差速半轴齿轮6不转动，行星齿轮4对差速半轴齿轮6轴做滚动运动，并只驱动差速半轴齿轮5转动。其二：转矩调节盘7上安装的径向调节装置9可调节安装有输出齿轮15轴和内齿圈12轴的滑动轴块11沿导轨槽8在直径方向移动，当输出齿轮15轴距转矩调节盘7中心的距离等于内齿圈12轴距转矩调节盘7中心的距离时，差速半轴齿轮5和差速半轴齿轮6对行星齿轮4的阻力相等，输入轴1和输出轴17速比最大，此时输出轴17转速最小转矩最大。径向调节装置9调节滑动轴块11沿导轨槽8在直径方向移动，将输出轴齿轮15轴逐渐远离转矩调节盘7盘中心同时内齿圈12轴逐渐靠近转矩调节盘7中心，由转矩调节盘7连接的半轴齿轮6对行星齿轮4阻力增大，行星齿轮4逐渐只驱动半轴齿轮5转动，进而驱动输出轴17转动，当转矩调节盘7盘调节内齿圈12轴无限靠近转矩调节盘7中心处时，由转矩调节盘7连接的半轴齿轮6对行星齿轮4阻力达到最大，行星齿轮4只驱动半轴齿轮5转动，进而驱动输出轴17转动，此时输入轴1和输出轴17速比最小，此时输出轴17转速最大转矩最小。因此调节转矩调节盘7上的输出轴齿轮15轴和内齿圈12轴相对转矩距调节盘7盘中心位置即可调节输出轴17的转矩和转速。

Claims

1.技术方案：在一固定圆心轴O的可转动圆的同一平面内直径上相距固定距离L的两个不同的点A和点B，点A距圆轴心垂直距离L1,点B距圆轴心垂直距离L2,L1+L2=L，同时向点A和点B施加大小相等、方向相同的力F，当点A距圆轴心O的垂直距离L1和点B距圆轴心O的垂直距离L2相等(L1=L2)时，根据杠杆原理圆不转动，当点A距圆轴心O的垂直距离L1大于点B距圆轴心O的垂直距离L2(L1>L2)时，根据杠杆原理圆会顺着作用于点A力F的方向向点B转动，当点A距圆轴心O的垂直距离L1小于点B距圆轴心O的垂直距离L2(L1<L2)时，根据杠杆原理圆会顺着作用于点B力F的方向向点A转动，上述原理运用到实际中，一种调速装置，差速器一半轴齿轮同轴心外接转矩调节圆盘，矩调节圆盘上等距离L的两个点A和点B，点A距圆轴心垂直距离L1,点B距圆轴心垂直距离L2,L1+L2=L，点A和点B可沿同一直径等距离（点A和点B与圆心距离不同，即L1+L2=L）移动，当输入轴齿轮驱动差速器主齿轮转动，差速器主齿轮通过行星齿轮驱动两半轴齿轮转动，其中一半轴齿轮驱动调节圆盘点A，差速器另一半轴驱动调节圆盘点B，当点A距圆轴心O的垂直距离L1和点B距圆轴心O的垂直距离L2相等(L1=L2)时，差速器两半轴同步转动，当点A距圆轴心O的垂直距离L1大于点B距圆轴心O的垂直距离L2(L1>L2)时，驱动点A的半轴齿轮转动，驱动点B的半轴齿轮不转动或慢转动，当点A距圆轴心O的垂直距离L1小于点B距圆轴心O的垂直距离L2(L1<L2)时，驱动点A的半轴齿轮不转动或慢转动，驱动点B的半轴齿轮转动，所以调节点A和点B在转矩调节圆盘直径上的相对圆轴心位置即可调节差速器两半轴的转速。

2.一种齿轮传动无级变速装置和变速箱，用于调节动力传递过程中转速和转矩，其特征在于，包括：变速箱，变速箱的一端安装输入轴，另一端安装输出轴，输入轴在变速箱外的一端接动力来源输出轴，输入轴在变速箱内的另一端安装输入轴齿轮，输入轴齿轮啮合差速主齿轮，差速主齿轮通过行星齿轮驱动两差速半轴齿轮，其中一差速半轴齿轮同轴心固定外接转矩调节盘，另一差速半轴齿轮轴穿过转矩调节盘中心并通过可伸缩万向联轴器连接内齿圈，转矩调节盘上直径位置安装径向调节装置和导轨槽，径向调节装置靠近转矩调节盘中心安装滑动轴块，滑动轴块通过轴承分别安装与差速半轴齿轮连接的内齿圈轴和输出齿轮轴，输出齿轮轴通过可伸缩万向联轴器连接输出轴，内齿圈齿轮啮合输出轴齿轮，径向调节装置可调节滑动轴块沿导轨槽直径方向移动调节内齿圈轴和输出齿轮轴相对转矩调节盘中心位置，进而调接输出轴转速。

3.根据权利要求2所述，其特征在于，两差速半轴齿轮，其中一差速半轴齿轮同轴心固定外接转矩调节盘，另一差速半轴齿轮轴穿过前一差速半轴齿轮中心通过可伸缩万向联轴器连接内齿圈直接驱动输出轴齿轮，两差速半轴齿轮和转矩调节盘同轴心。

4.根据权利要求2、3所述，其特征在于，转矩调节盘上直径位置安装导轨槽和径向调节装置并滑动轴块，滑动轴块通过轴承分别安装内齿圈轴和输出齿轮轴，径向调节装置可调节滑动轴块带动内齿圈轴和输出齿轮轴沿导轨槽移动，调节内齿圈轴和输出齿轮轴相对于转矩调节盘圆心的位置进而调节内齿圈轴和输出齿轮轴对转矩调节盘的转距。

5.根据权利要求2、3、4所述，其特征在于，转矩调节盘输出齿轮轴距转矩调节盘中心的距离小于或等于内齿圈轴距转矩调节盘中心的距离时，两差速半轴齿轮对行星齿轮的阻力效果相同，输入轴和输出轴速比最大，此时输出轴转速最小转矩最大，径向调节装置调节滑动轴块沿导轨槽在直径方向移动，将输出齿轮轴远离转矩调节盘盘中心同时内齿圈轴靠近转矩调节盘中心，由转矩调节盘连接的半轴齿轮对行星齿轮阻力逐渐增大，行星齿轮逐渐趋向只驱动与输出齿轮轴连接的半轴齿轮转动，进而驱动输出轴转动，当转矩调节盘调节内齿圈轴无限靠近转矩调节盘中心处时，因转矩调节盘连接的半轴齿轮对行星齿轮阻力达到最大，行星齿轮只驱动与输出齿轮轴连接的半轴齿轮转动，进而驱动输出轴转动，此时输入轴和输出轴速比最小，输出轴转速最大转矩最小，因此调节转矩调节盘上的输出齿轮轴和内齿圈轴相对转矩距调节盘盘中心位置即可调节输出轴的转矩和转速。

6.根据权利要求2、3、4、5所述，其特征在于，转矩调节盘直径上安装径向调节装置，径向调节装置可动态线性调节内齿圈轴和输出齿轮轴在转矩调节盘直径位置，即可动态线性调节与转矩调节盘连接的差速半轴齿轮阻力力矩和与输出轴连接的半轴齿轮阻力力矩进而调节输出轴转速，在输入轴转速在某一数值时，当增大内齿圈与转矩调节盘盘中心距离并减小输出齿轮轴与转矩调节盘盘中心距离可增大输入轴对输出轴的驱动力矩减小输出轴转速，当减小内齿圈轴与转矩调节盘盘中心距离并增大输出齿轮轴与转矩调节盘盘中心距离可减小输入轴对输出轴的驱动力矩增加输出轴转速，其调节过程为纯物理线性无级调节。

7.一种变速箱，其特征在于，包括权利1的技术方案和权利2至6所述的变速装置和变速箱。