CN1194344A - 液控行星轮式无级变速传动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在传动领域内通用的无级变速方法。本发明的目的是为解决传动领域内现有无级变速方法使用装置结构复杂,体积庞大,适用范围窄等弱点而采用简单周转轮系结构,通过控制因齿轮挤压循环流动的工作液体流量来实现转矩无级变速调节。使用装置体积小,性能可靠,易控制,适用范围非常广泛。

Description

液控行星轮式无级变速传动方法

本发明涉及动力机械传动领域内一种通用的无级变速方法。

目前无级变速传动方法(根据由华北电力学院吴民强主编的函授大学教材《泵与风机》中第四章有关内容)主要有使用液力偶合器，油膜滑差离合器和电磁滑差离合器三种。液力偶合器由一对靠得很近的涡轮构成主、从动件，主动涡轮高速旋转带动流动于二者之间的工作油向从动涡轮传递转矩，调节涡轮内容油量而达到从动件无级变速，液膜滑差离合器的结构类似于一个多片式离合器，在主、从动摩擦片之间充满工作油，通过一种液压机构控制油膜的间隙，利用液体粘性和剪切作用，达到传递转矩的无级调节，电磁滑差离合器的结构是由电枢和磁级构成主、从动件，磁极绕组通入直流电后产生极性磁场，套于磁极之外的筒状电枢旋转时切割磁力线产生涡流，与磁场相互作用，使电极产生转矩，通过控制直流电流大小控制从动件转速。以上三种设备因构造复杂，体积大，造价高，效率低等缺点，目前使用范围都很局限。

本发明的目的是：提供一种在机械领域内通用的简单可靠的无级变速方法。

本发明的技术方案是：

液控行星轮式无级变速方法，使用一种行星轮式装置，其结构是由一个可转动的中心轮和一个或一个以上行星轮互相啮合构成一种简单周转轮系，行星轮由一个行星架支撑，以中心轮和行星架构成主动件和从动件或相反，由行星轮传递转矩，中心轮和行星轮与外壳严密组合，但外壳不影响齿轮的自由转动，在齿轮啮合处两侧各留有一定空间并与包括节流阀在内的其它管道相连，形成工作油的循环通道，工作时工作油充满整个通道，中心轮与每个行星轮啮合运转时，以齿轮泵的工作方式迫使工作油量在整个循环通道里循环流动，根据齿轮泵的工作特性可知，理论上工作油流量与行星轮相对中心轮的转速成正比。因此通过节流阀对工作油流量的控制就可控制行星轮的转速，进而可控制中心轮与行星架的相对转速，达到主动件、从动件传递转矩的无级变速控制。因这种传动装置的特点所致，传动装置变速控制简单灵活，分别说明如下：

(1)中心轮与行星轮外啮合，外壳为行星架，其上布置有液腔、节流阀和径向散热肋或其它散热方式，压出室通过节流阀与油腔相通，吸入室与液腔相通构成封闭的工作液循环通道，这样外壳即是行星架，又是一个转动的散热器，当主、从动机转轴与主、从动件左右同轴连接时，节流阀由固定于可轴向移动圆盘上的柱塞控制，圆盘与转轴相套，外界通过控制圆盘的轴向位移控制工作油流量，为补偿因热胀冷缩和长期运行少量漏油引起油腔内压力变化，可在外壳上对称布置一圆环状弯管，一端与液腔相连，另一端开口由活塞与大气相隔，如果只需较细弯管，当开口向下工作油不流出时，可不设置活塞，保证油腔与弯管连接处与大气压力相平衡，也可通过轴套结构很容易将油腔与外界油箱相通。另外，当与皮带、链条或齿轮等一起传动时，变速装置主、从动件输出端可不在同轴线双侧布置，这样变速装置无输出端一侧的轴线上可布置一空心柱塞节流阀，连接于工作油压出室和油腔之间，空心柱塞节流阀由空心柱塞与套筒构成，空心柱塞通过在套筒内的轴向位移控制经过节流阀的工作油流量，同时又把油腔与外界油管经空心柱塞导通，以便油腔内液体压力与容量补偿，这样使传动方式即灵活又易控制。

(2)中心轮与行星轮外啮合，外壳为行星架，外壳上不再布置节流阀、油腔及散热装置，而是通过外壳从吸入室、压出室各引出油管经过轴上套筒结构与外界节流阀及油箱相连，对于主、从动件连接端不是双侧布置时，在无连接端一侧同样可在轴线上布置套管结构，把各油管引出与外界油箱及节流阀相连，这样的连接方法使转速控制更加容易。

另外，为减少传动装置的轴向长度，这里提供一种方法，即装置外壳不但是行星架，同时又是弹性柱式联轴器的半联轴器之一，这样和弹性柱式联轴器有机结合组成无级变速联轴器。这样的结构为直接更替正在使用的非变速联轴器提供了一种途径。

本发明的优点是：巧妙地利用了齿轮泵的工作原理，同时行星轮数目可因需要自由设计，因此使用装置传动转矩大，工作流量小，效率高，结构简单紧凑，性能可靠，控制机构极其简单，转速比范围接近0--100％，适用于各种形式和各种容量的无级变速传动，甚至可直接更替正在使用的非变速联轴器，因此是一种通用的无级变速方法，设计与生产简单易行，便于标准化、系列化大批量生产。

本发明的附图说明：

附图1是行星轮式无级变速联轴器机构简图

附图2是联轴器A-A剖面结构简图

附图3是联轴器压力补偿器示意图

附图4是与皮带联接的行星轮式无级变速机构简图

附图标记：1、行星轮 2、工作油吸入室 3、中心轮4、油腔 5、节流阀 6、工作油压出室 7、行星轮8、工作油吸入室 9、油腔 10、弹性柱销  11、节流阀12、外壳 13、工作油压出室  14、联接端 15、主动机轴16、节流阀控制装置 17、从动机轴 18、阀杆盘19、活塞架  20、导管 21、弯管  22、活塞  23、皮带24、套筒  25、软管 26、油箱  27、控制螺杆28、空心柱塞 29、吸油管 30、压油管

结合附图实施例进一步说明本发明技术方案如下：

实施例之一(包括附图1、2、3)：

使用液控行星轮无级变速方法设计的一种液控行星轮式无级变速联轴器，行星轮1和7受外壳12支撑，主动机转轴15上的半联轴器通过柱销10与外壳相联(在附图1中为使整图简单明了，只用联接端14来表明二者联接关系)，当主动机旋转时，行星轮1和7与中心轮3啮合转动，工作油吸入室2和8内的工作油随轮齿沿外壳壁被挤压到工作油压出室6和13，工作油压出室和吸入室因齿轮啮合而互相密封，工作油经过节流阀5和11分别进入油腔4和9，接着被吸入工作油吸入室8和2形成循环，控制机构16通过控制阀杆盘18上的阀杆轴向位移来控制节流阀5和11的开度，达到控制工作油流量，当工作油流量减少时，行星轮1和7自转转速减小，阻力增加，作用于中心轮3的转矩增大转速增加，与之相联的从动轴17转速增加，反之亦然，实现转矩的无级变速传递，弯管21通过导管20与油腔相通，并对称布置，通过活塞22与大气相隔，保证工作油压力补偿，活塞22是同由活塞架19来约束使其保证对称的，外壳上可布置散热肋或散热蛇形管等装置，使外壳自身构成一个旋转散热器。

这样实施使无级变速传动装置简单紧凑，易控制，性能可靠，可直接取代旧联轴器使用，适用范围广。

实施例之二(附图4)：

使用液控行星轮式无级变速传动方法设计的一种外壳与皮带相联的液控行星轮式无级变速器，外壳12是通过皮带23与主动机相联的，从动轴与中心轮相联，工作油压出室和吸入室分别由压油管30和吸油管29导出与套筒24相连，通过控制端27对空心柱塞28的轴向位移来控制压油管30与套筒24的接口开度，吸油管29通过空心柱塞28和软管25与外界油箱26相连来补偿油腔内工作油压力变化，这样安排，使行星轮式无级变速联轴器更容易控制，也可用链条，齿轮等传动方式代替这里的皮带传动，使其结构更加灵活以适应不同的工作条件，使本发明适用范围更加广泛。

Claims (6)

1、一种无级变速机械传动方法，使用周转轮系结构组成传动装置，其特征是：一个中心轮和与之啮合的行星轮构成周转轮系，中心轮和支撑行星轮的行星架为主动件和从动件或相反，中心轮和行星轮与外壳严密组合，齿轮啮合部位两侧与外壳分别形成工作液体吸入室和压出室，与包括节流阀在内的其它工作液体通道相通，形成循环通道，齿轮在运转过程中迫使工作液体在通道内循环流动，通过节流阀对工作液体流量的控制来控制行星轮的自转转速和阻力，从而控制中心轮与行星架之间的相对转速，达到传递转矩的无级变速控制。

2、如权利要权利1所述方法，其特征是：中心轮与行星轮外啮合，外壳为行星架，其上布置有液腔、节流阀和散热装置，压出室通过节流阀与液腔相通，液腔与吸入室相通构成封闭的工作液循环通道。

3、如权利要求2所述方法，其特征是：处于同一轴线上的主、从动机转轴与变速装置的主、从动件左右相接，节流阀由固定于可轴向移动阀杆盘上的阀杆控制，阀杆盘与转轴相套，外界通过控制阀杆盘的轴向位移控制工作液体流量。

4、如权利要求3所述方法，其待征是：外壳上对称布置有环状弯管，一端与液腔相连，另一端开口由活塞与大气相隔，若弯管只需很细，开口向下液体也不流出时，可不用活塞，直接与大气相通，达到液腔与弯管连接处总与大气压力相平衡，并可自动补偿液腔内液体容量变化。

5、如权利要求2所述方法，其特征是：主、从动件与主、从动机连接端不是同轴线双侧布置，而是以其他方式联接，在传动装置没有联接端一侧轴线上布置有空心柱塞节流阀，联接于工作液压出室和液腔之间，空心柱塞节流阀由空心柱塞与套筒构成，空心柱塞通过在套筒内的轴向位移控制经过节流阀的工作液体流量，同时又把液腔与外界经空心柱塞导通，以便液腔内液体压力与容量的补偿。

6、如权利要求1所述方法，其特征是：行星架即是外壳或外壳的一部分，同时又是弹性柱式联轴器的半联轴器之一，无级变速装置和弹性柱式联轴器有机组合成为一种行星轮式无级变速联轴器。

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