CN1823238A - 旋转动力传动装置 - Google Patents
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Abstract
一种具有旋转动力输入端(20)和旋转从动输出端(30)的旋转动力传动装置，动力传动装置能够有选择地改变旋转动力输入端(20)和旋转从动输出端(30)之间的传动比，动力传动装置包括确定旋转动力输入端(20)的主传动轴，具有确定所述旋转从动输出端(30)的旋转输出元件(30)的差动传动组件(40)，差动组件(40)包括第一旋转动力输入端(I1)和分离的第二旋转动力输入端(I2)，第一旋转动力(I1)和第二旋转动力(I2)输入端与所述旋转从动输出元件(30)传动地彼此互连，从而第一旋转动力(I1)和第二旋转动力(I2)输入端的相对旋转的变化导致所述旋转输出元件(30)的旋转变化，以及用于调节第二旋转动力输入端(I2)旋转的可选择操控的旋转调节装置(53，56)，用于有选择地控制旋转输出元件(30)的旋转，差动组件(40)和调节装置(53，56)每个都安装在主传动轴上，使得所述第一旋转动力输入端(I1)和旋转调节装置(53，56)直接被主传动轴驱动。
Description
技术领域
本发明涉及无级变速传动装置。
背景技术
众所周知，无级变速传动装置用于将旋转运动从旋转动力源传输到旋转从动负载，使得负载的转速可以在旋转动力源的给定转速下以连续且可变的方式有选择地改变。
使用中，这种传动装置具有广泛的应用场合；例如，这种传动装置可用于旋转动力源传送可变旋转动力的场合，例如在机动车中，传动装置将旋转动力从发动机传输到机动车的车轮；或者这种传动装置可用于旋转动力源传送恒定旋转动力的场合，例如在机床中，传动装置将恒定的旋转动力从电动机传送到车床的卡盘。
已知的是在EP 0004842中公开的类型的无级变速传动装置，其中传动装置包括具有用于连接到待驱动的负载的旋转动力输出端和用于连接到旋转动力源的旋转动力输入端的行星齿轮组件，旋转动力输入端设置成经由受所述旋转动力输入端驱动的第一和第二动力输入端驱动行星齿轮组件，第一动力输入端经由变速器传动地(drivingly)连接到所述旋转动力输入端，该变速器有选择地操作以改变第一和第二动力输入端的相对转速，从而使所述旋转动力输出端有期望的旋转变化。
EP 0004842中所公开的类型的无级变速传动装置存在一些缺点。例如，传动装置相对复杂，生产起来相对昂贵。该传动装置一般体积较大，当安装在动力系统中时需要相对较大的占用空间。此外，当使该变速传动装置适于特定场合时，组成该变速传动装置的部件的布置使得不易于改变变速传动装置的传动比和/或扭矩传输能力。
发明内容
本发明的总体目的是提供一种EP 0004842中所公开的类型的变速传动装置，但是本发明的变速传动装置没有那么复杂，而是更加小型化，并且更加易于达到使变速传动装置适应特定场合的传动比和/或扭矩传输能力。
根据本发明的一方面，提供了一种具有旋转动力输入端和旋转从动输出端的旋转动力传动装置，动力传动装置能够有选择地改变旋转动力输入端和旋转从动输出端之间的传动比，动力传动装置包括确定旋转动力输入端的主传动轴，具有确定所述旋转从动输出端的旋转输出元件的差动传动组件，差动组件包括第一旋转动力输入端和分离的第二旋转动力输入端，第一和第二旋转动力输入端与旋转从动输出元件传动地彼此互连，从而第一和第二旋转动力输入端的相对旋转的变化导致旋所述转输出元件的旋转变化，以及用于调节第二旋转动力输入端旋转的可选择操控的旋转调节装置，用于有选择地控制旋转输出元件的旋转，差动组件和调节装置每个都安装在主传动轴上，使得第一旋转动力输入端和旋转调节装置直接被主传动轴驱动。
附图说明
下面结合附图描述本发明的各方面，附图中：
图1是根据本发明第一实施例的变速传动装置的示意性轴向截面；
图1a是从箭头A观察的图1的实施例的示意性轴向端视图；
图2是根据本发明第二实施例的变速传动装置的示意性轴向截面；
图2a是从箭头A观察的图2的实施例的示意性轴向端视图；
图3是根据本发明第三实施例的变速传动装置的示意性轴向截面；
图3a是从箭头A观察的图3的实施例的示意性轴向端视图；
图4是根据本发明第四实施例的变速传动装置的示意性轴向截面；
图4a是从箭头A观察的图4的实施例的示意性轴向端视图；
图5是用在图1到4的实施例中的变速器的示意性轴向端视图。
具体实施方式
图1和1a所示的第一实施例10包括旋转动力输入端20和旋转从动输出端30，旋转从动输出端30由旋转动力输入端20经由行星齿轮组件40和变速器50驱动。使用中，旋转动力输入端20传动地连接到诸如电动机或液压马达或发动机的旋转动力源(未示出)，旋转从动输出端30传动地连接到待旋转驱动的负载。例如在机动车应用中，旋转动力源将是内燃机，负载将是机动车的一个或多个车轮。
变速器50包括一对轴向相对的护盖盘(housing disc)51、52。该轴向相对侧的护盖盘51、52每个都包括环形槽53，在所示的实施例中该环形槽53是半圆形横截面。环形槽53具有公共径向中心R，它们一起确定环形腔54。环形腔54内容纳多个轮子56，这些轮子56优选地可旋转地安装在公共框架55上(图5)。每个轮子56与两相对的槽53可旋转地接合，并具有旋转轴AR，可围绕径向中心R调节该旋转轴AR的角度，但要将该旋转轴AR的运动限制在包含护盖盘51、52的旋转轴的平面内。如图5所示，可以设置三个轮子56。每个轮子56围绕安装在托架150上的轮轴59旋转。每个托架150具有可旋转地安装在框架55上的共轴的轴延伸部151，以使托架150可以围绕通过中心点R的旋转轴旋转。每个托架150的轴延伸部151都设置有啮合的伞齿轮154，从而所有的托架150都一致地围绕其轴延伸部的旋转轴旋转，以调节轮子56的角位置。其中一个轴延伸部151经由加伸轴156连接到旋转动力装置(未示出)，从而能够实现托架150和由其支承的轮子56的可变角度调节。优选地，设置了弹性的扭矩调节器351，其保持用于可旋转地驱动所述轴151的预定扭矩，以消除伞齿轮154之间的背隙。扭矩调节器351可以是螺旋弹簧。
优选地，框架55固定到周围的机壳(未示出)以保持静止。优选地，框架55承载可旋转地支承轴25的轴承或衬套155。
护盖盘51传动地连接到可以是例如内燃机的飞轮的动力源(未示出)。可以用多个销钉57实现动力连接。在图1中，护盖盘51构成旋转动力输入端20。主传动轴25从护盖盘51共轴地延伸出。轴25具有放大断面25a，断面25a具有与护盖盘51中的花键相配合的花键。因此护盖盘51和轴25一致地旋转。
护盖盘52通过止推轴承26可旋转地安装在轴25上。
因此，护盖盘51在给定方向的旋转使轮子56旋转并进而使护盖盘52在与护盖盘51的方向相反的方向旋转。护盖盘51、52的旋转相对速度取决于轮子56围绕径向中心R的旋转轴的角位置。例如，每个轮子56都可以进行角度调节，以提供在最大升高比率(由位置MSU所示)和最大下降比率(由位置MSD所示)之间的可变比率变化。
在所示的实施例中，每个槽53的横截面形状都是半圆形。因此，在轮子56围绕中心点R的角度调节范围内，每个轮子56和与轮子接合的相对的槽53的表面之间的面对面载荷是相同的。应当理解，轮子56需要传递的载荷大小将根据其围绕中心点R的角位置而改变，即对于护盖盘51的给定转速，当轮子处于其角度调节的极限MSU、MSD时每个轮子将需要传递最大载荷，当处于这些极限之间的中心点时传递最小载荷。因此，可构想的是，一个或全部两个相对的槽53的横截面形状可以是双曲线或抛物线的，从而随着调节轮子56的角度使其从这些极限之间的中心点向着其MSU或MSD极限运动，每个轮子56与相对的槽53的配合表面之间的接触压力增加。
行星齿轮组件40包括由第一恒星齿轮42确定的第一动力输入端I1、由第二恒星齿轮44确定的从动输出端、以及分别与第一和第二恒星齿轮42、44相啮合的至少一个行星齿轮45。一个或多个行星齿轮45可旋转地安装在由变速器50的从动护盖盘52确定的行星齿轮架上。该护盖盘52确定用于行星齿轮组件40的第二动力输入端I2。
第二恒星齿轮44与旋转从动输出端30传动地联接。例如，如图1所示，旋转从动输出端30由衬套32确定，轮齿形成在衬套32上，以确定第二恒星齿轮44。优选地，设置轴承141，为衬套32提供旋转支承。
如上所述，行星齿轮组件40由两个动力输入端I1、I2可旋转地驱动，并且该组件的作用是差动地组合该两个动力输入端，以可旋转地驱动从动输出端30。
在图1的实施例中，第一动力输入端I1由恒星齿轮42确定，第二动力输入端I2由变速器50的从动护盖盘52确定。
确定第一动力输入端I1的恒星齿轮42直接安装在主传动轴25上，以与其相一致地旋转。
恒星齿轮42安装在形成在主传动轴25上的花键(未示出)上，并可相对于传动轴25轴向移位。
主传动轴25的放大断面25a确定了与护盖盘51邻接配合的轴向邻接挡块(abutment stop)24。轴调节装置80使邻接挡块24与护盖盘51轴向邻接，优选地以螺母81的形式螺旋地支承在形成在主轴25一端的螺纹82上。
位于螺母81和恒星齿轮42之间的是止推轴承90和垫圈91。因此，螺母81的拧紧使护盖盘51、52在压缩力的作用下彼此相向地轴向运动，该压缩力一方面由止推轴承26、90和恒星齿轮42施加，另一方面由轴向邻接挡块24施加。
这使得由护盖盘51、52施加的预定压缩力施加到轮子56上，以保证旋转动力或扭矩的无打滑传输。通过操控轴25一端处的螺母81，便利地实现了预定压缩力的施加，由于恒星齿轮42在轴25上可轴向移位，因此不影响行星齿轮组件。
将理解的是，移除螺母81可以轴向取出恒星齿轮44，取出止推轴承90，取出一个或多个行星齿轮45以及取出恒星齿轮42。换言之，行星齿轮组件40的齿轮部件可容易地移出，并替换为不同直径尺寸的齿轮，从而改变行星齿轮组件的传动比。还能够移出护盖盘52，以允许容易地移出框架55和轮子56组件。
代替使用螺母81来施加压缩力，构想的是，可以使用可选择的装置，例如在传输操作期间施加可变压缩力的液压活塞。
这使得图1所示的可变动力传动装置容易地适于特定场合。
将理解的是，由于到行星齿轮组件的第二动力输入端I2由变速器50的护盖盘52确定，因此与EP 0004842中所公开的类型的可变传动装置相比，图1的可变动力传动装置相对小型化。
在图1的实施例中，行星齿轮45可旋转地支承在从护盖盘52的外轴面60突出的加伸轴49上。从而护盖盘52确定了行星齿轮45的行星齿轮架。
优选地，行星齿轮45是阶梯形齿轮，这提供了传动比的更多选择。
如图1a所示，从动恒星齿轮44由一个或多个行星齿轮45驱动。该一个或多个行星齿轮45由主动恒星齿轮42驱动，可围绕加伸轴49旋转。
如图1a所示，示出恒星齿轮42在顺时针方向旋转。因此，恒星齿轮42的作用是使行星齿轮45根据恒星齿轮42和行星齿轮45之间的传动比以一转速(速度A)逆时针方向旋转。
行星齿轮45还由行星齿轮架(护盖盘52)驱动而在逆时针方向运动，这样使恒星齿轮42在逆时针方向运转。这样做的效果是使行星齿轮45的转速增加了一附加速度(速度B)，使得行星齿轮的合成转速是速度A+速度B的组合。
行星齿轮45在逆时针方向的轨道运动的作用是使恒星齿轮44以速度(速度C)逆时针旋转，该速度取决于恒星齿轮42的轨道速度(即，护盖盘52的转速)。
这与行星齿轮42的旋转运动使恒星齿轮44旋转的旋转方向(即，行星齿轮42使恒星齿轮在顺时针方向旋转)相反。
因此，如果行星齿轮42的组合转速(速度A+速度B)超过了轨道速度(速度C)，则恒星齿轮44将以与行星齿轮42的转速和其轨道速度之间的差成比例的速度在顺时针方向旋转。
相反，如果轨道速度(速度C)超过了组合转速(速度A+速度B)，则恒星齿轮44将以与行星齿轮的转速和轨道速度之间的差成比例的速度在逆时针方向旋转。如果行星齿轮42的轨道速度和转速相等，则恒星齿轮44将不能被旋转地驱动，而是保持静止，即形成空挡状态。
因此，将理解的是，根据恒星齿轮42和护盖盘52的相对转速，行星齿轮45在逆时针或顺时针方向可旋转地驱动恒星齿轮44，或者不旋转地驱动恒星齿轮44(空挡状态)。
可构想的是，行星齿轮组件40的构造可以改变，以提供通过行星齿轮组件40的差动动力传动路径，从而提供用于驱动负载的差动动力/扭矩传动特性。
不同行星齿轮组件构造的示例在图2到4中示出，其中与图1的齿轮组件40中的部件相同的部件用相同的附图标记表示。
在图2所示的实施例100中，旋转动力输出端30由具有径向轮缘132的衬套32确定，径向轮缘132上安装有内齿的环形齿轮135。
在实施例100中，每个行星齿轮45经由加伸轴49由护盖盘52支承，并经由中间行星齿轮145与环形齿轮135传动地连接。每个中间齿轮145经由加伸轴146可旋转地安装在护盖盘52上。
图2的实施例100与实施例10相似的功能在于，环形齿轮135的旋转方向由中间齿轮145的轨道运动使环形齿轮135运动的圆周速度(速度C)和中间齿轮145的旋转运动使环形齿轮135运动的圆周速度(速度A+速度B)之间的差控制。
在图3所示的实施例200中，旋转动力输出端30的径向轮缘132确定了行星齿轮架，一个或多个行星齿轮45经由一个或多个加伸轴49可旋转地安装在该行星齿轮架上。
内齿的环形齿轮152安装在护盖盘52上，并设置成与每个行星齿轮45相啮合。所述每个行星齿轮45依次与恒星齿轮42相啮合。
因此，如图3a所示，逆时针旋转的环形齿轮152(I2)的作用是使每个行星齿轮45在逆时针方向旋转，顺时针旋转的恒星齿轮42(I1)的作用也是使每个行星齿轮45在逆时针方向旋转。如果环形齿轮152和行星齿轮45之间交界处的圆周速度与行星齿轮45和恒星齿轮42之间交界处的圆周速度准确地匹配，则加伸轴49将保持静止并形成“空挡”驱动状态，即动力输出端30将保持静止。
如果行星齿轮45的圆周速度超过恒星齿轮42的圆周速度(由环形齿轮152(I2)得到)，则加伸轴49将使恒星齿轮42在逆时针方向运转，并使旋转输出端30在逆时针方向以与恒星齿轮42和行星齿轮45之间的圆周速度之差成比例的速度旋转。相反，如果行星齿轮45的圆周速度超过环形齿轮152的圆周速度(由环形齿轮152(I2)的转速下降得到)，则加伸轴49将使恒星齿轮42在顺时针方向运转，并使旋转输出端30在顺时针方向以与环形齿轮152和行星齿轮45之间的圆周速度之差成比例的速度旋转。
图4所示的实施例300与实施例200的相似处在于，径向轮缘132确定了行星齿轮架。在实施例300中，外齿的环形齿轮160安装在护盖盘52上并与每个行星齿轮45相啮合。每个行星齿轮45经由中间行星齿轮145传动地与恒星齿轮42相啮合。
实施例300的操作与实施例200的操作相同的是，如果中间行星齿轮145的圆周速度大于恒星齿轮42的圆周速度，则旋转输出端30在逆时针方向旋转，如果行星齿轮45的圆周速度大于环形齿轮160的圆周速度，则旋转输出端30在顺时针方向旋转。
在上面的图1到4的实施例中，第一输入动力I1由恒星齿轮42确定。然而，如图6和7中所示的实施例中的示例所示出的，可构想的是第一输入动力I1可以由行星齿轮架432代替确定。
在第五实施例400中，与前面实施例中的部件相同的部件用相同的附图标记表示。行星齿轮组件40包括承载至少一对行星齿轮45、145的行星齿轮架432。行星齿轮架432安装在轴25上，从而可与轴25一致地旋转，但优选地行星齿轮架432在轴25上可轴向运动，从而可以由轴调节装置80向护盖盘51、52上施加轴向载荷。
每对行星齿轮的行星齿轮45与安装在护盖盘52上的环形齿轮152相啮合，行星齿轮145与衬套32上的恒星齿轮44相啮合。
图7所示的实施例500与实施例400的不同在于，在实施例500中，行星齿轮45与外齿的环形齿轮160以及恒星齿轮44相啮合，即，省去了中间行星齿轮145。
实施例400和500的操作与图1到4所示的前面的实施例的操作相似。总起来说，如图6a和7a所示，行星齿轮45在两个动力源的组合作用下围绕其轴线旋转，两个动力源是由行星齿轮架的旋转引起的转速A和由环形齿轮152或160的旋转引起的转速B。这些转速A、B作用在同一方向，以驱动恒星齿轮44在逆时针方向运转(当轴25在顺时针方向旋转时)。
行星齿轮架432在顺时针方向旋转，从而使行星齿轮45、145在围绕恒星齿轮44的顺时针轨道上运动，并驱动恒星齿轮44以速度C在顺时针方向运动。
在前面图1和2的实施例中可以看出，输出端30的旋转方向和旋转速度将取决于组合速度(A+B)和速度C之间的差。
在参照图1到4所描述的实施例中，示出变速器50的槽53在圆周范围内是半圆形。可构想的是，槽53可具有更短的圆周范围，例如四分之一圆。这分别由图6和7的实施例400、500作为示例示出。
用于在护盖盘51、52之间传输动力的改造的轮子组件WA在图8中示出。与前面附图中所示的部件相同的部件由相同的附图标记表示。
Claims (11)
1.一种旋转动力传动装置，其具有旋转动力输入端和旋转从动输出端，所述动力传动装置能够有选择地改变所述旋转动力输入端和旋转从动输出端之间的传动比，所述动力传动装置包括确定所述旋转动力输入端的主传动轴，具有确定所述旋转从动输出端的旋转输出元件的差动传动组件，所述差动组件包括第一旋转动力输入端和分离的第二旋转动力输入端，所述第一和第二旋转动力输入端与所述旋转从动输出元件传动地彼此互连，从而所述第一和第二旋转动力输入端的相对旋转的变化导致所述旋转输出元件的旋转变化，以及用于调节所述第二旋转动力输入端旋转的可选择操控的旋转调节装置，用于有选择地控制所述旋转输出元件的旋转，所述差动组件和所述调节装置每个都安装在所述主传动轴上，使得所述第一旋转动力输入端和所述旋转调节装置直接被所述主传动轴驱动。
2.根据权利要求1的传动装置，其中，所述旋转调节装置包括具有主动旋转盘的变速器，所述主动旋转盘与从动旋转盘相对，所述相对的盘确定环形腔或部分空间，一个或多个传动轮子位于所述环形腔或部分空间中，以将旋转动力从所述主动盘传输到所述从动盘，所述主动盘安装在所述主传动轴上，以与该主传动轴一致地旋转，所述从动盘安装在所述主传动轴上以相对该主传动轴作旋转运动，所述从动盘确定所述第二旋转动力输入端。
3.根据权利要求2的传动装置，其中，所述差动组件包括行星齿轮组件。
4.根据权利要求3的传动装置，其中，所述行星齿轮组件包括主动恒星齿轮，所述主动恒星齿轮安装在所述主传动轴上，以与所述主传动轴一致地旋转，所述主动恒星齿轮确定所述第一动力输入端。
5.根据权利要求4的传动装置，其中，所述变速器的从动旋转盘确定了行星齿轮架，一个或多个行星齿轮安装在所述行星齿轮架上，以与所述主动恒星齿轮啮合接合。
6.根据权利要求3的传动装置，其中，所述行星齿轮组件包括行星齿轮架，所述行星齿轮架安装在所述主传动轴上，以与所述主传动轴一致地旋转，所述行星齿轮架具有安装在其上的一个或多个行星齿轮，所述行星齿轮架确定所述第一动力输入端。
7.根据权利要求5或6的传动装置，其中，所述旋转输出端由可旋转地安装在所述主传动轴上的衬套确定，所述衬套上安装有与所述一个或多个行星齿轮啮合接合的从动齿轮。
8.根据权利要求4的传动装置，其中，所述旋转输出端由可旋转地安装在所述主传动轴上的衬套确定，所述衬套具有行星齿轮架，所述行星齿轮架上安装有与所述主动恒星齿轮啮合接合的一个或多个行星齿轮，所述变速器的从动盘具有与所述一个或多个行星齿轮啮合接合的齿轮。
9.根据权利要求4到6中任一项的传动装置，其中，所述变速器的从动旋转盘和所述行星齿轮组件的主动恒星齿轮在所述主传动轴上可轴向运动，所述主传动轴具有可调节的轴向压缩装置，可操作该轴向压缩装置使主动恒星齿轮和所述变速器的从动旋转盘向着所述变速器的主动旋转盘轴向运动。
10.根据权利要求8的传动装置，其中，所述轴向压缩装置位于所述主传动轴的终端，移除该轴向压缩装置能够拆卸所述行星齿轮组件。
11.根据权利要求10的传动装置，其中，所述轴向压缩装置包括螺旋地支承在所述主传动轴上的螺母。
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