CN1317653A - 过零无级变速器 - Google Patents
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Abstract
一种利用差动轮系进行无级变速和改变转向的装置，由内外中心轮、行星轮、系杆和输入轴等组成，输入轴与内中心轮连接并带动一单向机械无级变速器通过变速器传动轮控制外中心轮转速，在输入轴保持高速运转的同时，系杆输出轴可方便地实现正转——零转——反转的无级变速要求。
Description
本发明内容属于机械工程部件技术领域，涉及一种无级调速装置，特别是一种利用差动轮系进行无级变速和改变转向的装置。
差动轮系目前已被人们用于无级变速传动，由于这种装置可以在带负荷状态下连续平稳地改变转速，加之机构并不复杂，因此在工业上有广泛用途。差动轮系中有一种2K-H型机构，它是由两个中心轮(2K)和一个系杆(H)三个基本构件组成。该机构具有两个活动度，它必须有两个原动件才能确定运动，也就是说当在三个构件中给定其中两个主动轴的转速时，其从动轴的转速是两个主动轴转速的合成。现有技术一般采用两个普通交流电机分别驱动差动轮系的两个中心轮，从而带动系杆获得几种不同的转速，也有在两个两个驱动电机中采用一个小功率直流电机以实现变速的，这一类装置都要用到两个电机分别进行控制，在没有电机或使用电机不方便的情况下使用时，如内燃机在移动情况下使用时，要实现这种无级变速则比较困难。而尤为重要的是：本发明设计人注意到迄今在本领域尚未有利用差动轮系实现正反转过零无级变速的实例及论述。
本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷而提供一种利用差动轮系的过零无级变速器，它可以在输入轴保持高速运转的同时并在其传动机构无任何分离的情况下使输出轴平稳、方便地实现正转——零速——反转的任意工作状态的无级变速过程。
本发明根据2K-H型差动轮系的转速方程式，经过数学推导(推导过程从略)，得出如下结论：对于2K-H型差动轮系而言，当内、外中心轮转向相反时，若内、外轮的线速度相等，则行星轮只有自转，没有公转，系杆不运动；若内、外轮的线速度不相等，则行星轮既有自转，又有公转，系杆有运动。当内中心轮线速度较大时，系杆的转向随内中心轮；当外中心轮速度较大时，系杆的转向随外中心轮。
根据以上推论而设计的技术解决方案是：通过2K-H型差动轮系的输入轴带动一变速装置控制两中心轮之外中心轮的转速，亦即在与内中心轮相连接的输入轴和需要控制转速的外中心轮之间由一直接被输入轴驱动的变速装置，所说的变速装置为一个由单向无级变速器控制机构驱动的单向机械无级变速器，在变速器传动轴的两端连装有一个前传动轮和一个后传动轮，其前传动轮与外中心轮传动接触配合，后传动轮与一个联装在输入轴轴杆后部的传动轮传动接触配合。
以下将结合其对本发明内容做进一步说明。
图1为本发明的一种实施例的工作原理结构示意图。
图2为本发明的另一种实施例的工作原理结构示意图。
参见附图1，该实施例所示的过零无级变速器由内、外中心轮10、7、行星轮8、系杆9和输入轴1组成，输入轴1的前端与内中心轮10轮心相连接并带动一变速装置控制外中心轮7的转速。变速装置包括一个由单向无级变速器控制装置5驱动的单向机械无级变速器4，在变速器5传动轴的前后端分别装有前传动轮6和后传动轮3，它们分别与外中心轮7和输入轴后传动轮2传动接触配合。在上述各构件组成的系统中，变速器前传动轮6、单向无级变速器控制机构5、无级变速器4和变速器后传动轮3共同组成一定轴轮系，它们配合内、外中心轮10、7和行星轮8形成了一个既完整又富有特点的差动轮系。实际应用结构中，差动轮系可以采用齿轮配合结构，也可采用摩擦轮配合结构。
图1所示实施例结构的工作过程是这样的：当动力从输入轴1传入该系统中时，输入轴1上的传动轮2和内中心轮10都随输入轴1向同一方向转动，同时输入轴后传动轮2驱动由构件6、5、4、3组成的定轴轮系工作，使外中心轮7相对内中心轮10独立地转动；当变速器前传动轮6通过外中心轮7所控制的行星轮8的内轮线速与内中心轮10的外轮线速一致时，单向无级变速器4的运转速度在其设计值的中间一定范围内，此时行星轮8只有自转而无公转，系杆9或输出轴11的转速为零；当由构件6、5、4、3组成的定轴轮系在人为或自动控制下使变速器前传动轮6在变速器设计值中间一定范围内做无级增速时，行星轮8将带动系杆9无级地向外中心轮7相同的方向旋转，系杆9将从转速为零无级增速到一定值；反之当由构件6、5、4、3组成的定轴轮系在人为或自动控制下使变速器前传动轮6在变速器设计值中间一定范围内做无级减速时，行星轮8将带动系杆9无级地向外中心轮7相反的方向旋转，系杆9将从转速为零无级减速到一定值。也就是说，在内外两个中心轮10和7相对独立转动且转动相反的过程中，若它们的线速度相等，则行星轮8没有公转，系杆9或输出轴11不动，若它们的线速度不等，则系杆随线速度较快的一个中心轮的方向转动。如此即达到了使变速器输出轴实现正转——零转——反转的无级变速要求。在本发明的应用实施例中，为了分担较大的负荷和减少不平衡惯性力，可以增加数个行星轮和定轴轮系；具体的单向机械无级变速器亦可以有多种多样，它可以是一多盘无级变速器，也可以是链条式或皮带式无级变速器，还可以是由特种电机、电子或液压方式驱动的其它变速装置等等，而用于驱动变速器的单向无级控制机构可为手动或其它自动化控制机构。
根据以上构思方案设计的差动轮系变速器由于可方便实现正转——零转——反转的无级变速要求，因而在实际生产中具有极为广泛的用途。该变速器的结构紧凑、制造工艺性好、价格低廉、易于控制、带负荷情况下变速不会发生传动轮间(啮合齿)的脱离，故传动平稳、无冲击，在不能使用电机的情况下尤为方便。
图2所示实施例结构与图1所示结构的区别是后传动轮3通过一个惰轮12与一个联装在输入轴1轴杆后部的传动轮2传动接触配合。
Claims (6)
1、一种过零无级变速器，由内、外中心轮(10、7)、行星轮(8)、系杆(9)和输入轴(1)组成，输入轴(1)的前端与内中心轮(10)轮心相连接并带动一变速装置控制外中心轮(7)的转速，其特征在于所说的变速装置为一个由单向无级变速器控制机构(5)驱动的单向机械无级变速器(4)，在变速器(4)传动轴的两端连装有一个前传动轮(6)和一个后传动轮(3)，其前传动轮(6)与外中心轮(7)传动接触配合，后传动轮(3)与一个联装在输入轴(1)轴杆后部的传动轮(2)传动接触配合。
2、如权利要求1所述的过零无级变速器，其特征在于后传动轮(3)通过一个惰轮(12)与一个联装在输入轴(1)轴杆后部的传动轮(2)传动接触配合。
3、如权利要求1、2所述的过零无级变速器，其特征在于所说的单向无级变速器(4)为一多盘无级变速器。
4、如权利要求1、2所述的过零无级变速器，其特征在于所说的单向无级变速器(4)为链条式或皮带式无级变速器。
5、如权利要求1、2所述的过零无级变速器，其特征在于由内、外中心轮(10、7)、行星轮(8)、前、后传动轮(6、3)和输出轴传动轮(2)构成的差动轮系采用齿轮配合结构。
6、如权利要求1、2所述的过零无级变速器，其特征在于由内、外中心轮(10、7)、行星轮(8)、前、后传动轮(6、3)和输出轴传动轮(2)构成的差动轮系采用摩擦轮配合结构。
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