CN200982392Y - 双变矩器行星齿轮变速机构 - Google Patents
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Abstract
双变矩器行星齿轮变速机构，设有两个带锁止装置的液力变矩器、三排行星齿轮、三个单向超越离合器和传动齿轮构成；源动机输入轴将和第一液力变矩器(G1)的泵轮(B1)连接，第一液力变矩器(G1)的涡轮(T1)与中间轴、齿轮(1)、第一行星排(X1)的太阳轮连接；第一行星排的行星架与第二液力变矩器(G2)的泵轮(B2)连接，第二液力变矩器的涡轮与第二行星排(X2)的行星架连接；第二行星排(X2)的太阳轮与箱体连接，第二行星排(X2)的齿圈与齿轮(4)连接；齿轮(5)与第三行星排(X3)的太阳轮同轴连接，通过单向超越离合器(F3)与箱体连接，第三行星排(X3)的行星架与输出轴连接。
Description
技术领域
本实用新型属于一种液力机械传动机构。尤其是双变矩器行星齿轮无级变速机构。
背景技术
02102051液力无级变矩器，其包括泵轮、涡轮和导轮，导轮分成第一和第二两个导轮，第一导轮(3.1)的出口处于或接近于液力变矩器旋环圆中最大半径处，该导轮叶片出口角为90°±15°，第二导轮(3.2)的进口处于或接近液力变矩器旋环圆中最小半径处。本实用新型的目的是去掉自动变速器(A-T)中的自动多档变速器，仅有液力无级变矩器，根据其内的液体流动状态，提高了液力变矩器的最大变矩比K0同时改善了其效率η特性和穿透性。
CN1288829车速主控式无级变速器，包括行星齿轮机构和液力变矩器，行星齿轮机构包括太阳轮(1)、环齿圈(2)和行星架(3)，液力变矩器(4)包括涡轮和泵轮，行星齿轮机构的动力输入端与发动机相连，其输出端与液力变矩器(4)的泵轮直接或间接地相连，液力变矩器(4)的涡轮与涡轮轴(6)相连，涡轮轴(6)与反馈齿轮(5)相连，并经该涡轮轴(6)与车轮相连输出扭矩，并且所述的反馈齿轮(5)及行星齿轮机构的另一端直接或间接与一过渡齿轮组件(7)相啮合。
200610040368汽车定轴轮系液力传动变速器，由液力变矩器和变速器组成，液力变矩器包括动力连接盘、锁止离合器、涡轮、导轮、泵轮、油泵、导轮座和输入轴，变速器包括设置在箱体内传动轴、各传动齿轮、输出轴、换档离合器以及倒档轴和倒档齿轮，动力连接盘通过锁止离合器与泵轮连接，导轮通过超越离合器固定在导轮座上，固定连接在箱体上导轮座套装在输入轴上，涡轮通过涡轮座固定连接在输入轴上。
200410091595液力行星自动无级变速器，包括换挡器(2)、变矩器离合器(3)和综合液力变矩器(4)，输入轴(1)通过换挡器联接所说的变矩器离合器，该变矩器离合器联接所说的综合液力变矩器，该综合液力变矩器的输出轴联接由齿轮组成的差动行星轮系(17)的主动齿轮(18)，输入轴通过所说的换挡器连接所说的太阳轮(13)。
然而，现有的液力行星自动无级变速器并非做到真正的无级变速，在液力机械传动领域里，液力元件(如液力偶合器、液力变矩器)与机械传动元件相组合的传动模式中，液力元件只起着离合器或局部的无级变速的作用，实际上仍属于有级变速，如汽车上的液力自动变速器。
目前在用的无级变速器还有采用圆锥盘与圆锥盘或传送带与带轮之间的摩擦方式来传递动力，因而传递的功率有限，而且使用寿命受到限制。如汽车上的CVT。而能传递大功率并能无级变速的传动机构才是最理想的机械传动方式。
发明内容
本实用新型目的是：提出一种无级变速机械传动机构。尤其是双变矩器行星齿轮变速机构，能传递大功率并能无级变速的传动机构，通过液力变矩器与行星齿轮机构的有机组合，在设计选定的传动比变化范围内，使得液力变矩器可在变速机构的整个变速过程中，既能在启动时起着离合器的作用，又能在全程起着无级变速的作用。实现既能采用齿轮传动方式传递大功率，又能在整个传动比变化范围内实现传动比连续变化的新型变速机构。尤其是用于汽车的无级变速机构。
本实用新型的技术解决方案是：双变矩器行星齿轮变速机构，源动机输入轴至输出通过下述传动机构：设有两个带锁止装置的液力变矩器、三排行星齿轮(行星排)、三个单向超越离合器和传动齿轮构成；源动机输入轴将和第一液力变矩器G1的泵轮B1连接，第一液力变矩器G1的涡轮T1与与中间轴、齿轮1、第一行星排X1的太阳轮连接；设有齿轮7分别与齿轮1、齿轮2啮合；齿轮2与第一行星排X1的太阳轮同轴；第一行星排X1的行星架与第二液力变矩器G2的泵轮B2连接，第二液力变矩器G2的涡轮T2与第二行星排X2的行星架连接。第二行星排2的太阳轮与箱体连接。第二行星排X2的齿圈与齿轮4连接。
第一行星排X1的齿圈与齿轮3连接，第一行星排X1的齿圈(即齿轮3)分别通过第一、第二单向超越离合器F1、F2与齿轮2、第二行星排X2的齿圈连接。
齿轮3、齿轮4分别与齿轮6和齿轮5啮合。齿轮6还与第三行星排X3的齿圈连接，齿轮5还与行星排X3的太阳轮同轴连接，并通过单向超越离合器F3与箱体连接，第三行星排X3的行星架与输出轴连接。
本实用新型的特点是：实现了一种既能采用齿轮传动方式传递大功率，又能在整个传动比变化范围内实现传动比连续变化的新型变速机构。尤其适用于汽车无级变速使用。
附图说明
图1是本实用新型原理结构示意图
液力变矩器G1-G2、行星齿轮排X1-X3、单向超越离合器F1-F3、齿轮或齿轮组1-7、输入轴S1、中间轴S2、输出轴S3、箱体B。
具体实施方式
图1中使用的主要传动元件有两个带锁止装置的液力变矩器G1-G2、三排行星齿轮X1-X3、三个单向超越离合器F1-F3，及完成动力传动所需的若干组传动齿轮。具体布置见“变速机构原理图”，图中箭头所指方向为在说明旋转方向时，人的视线方向；剖面线方框表示箱体。
图中传动元件的具体连接情况说明如下：输入轴将源动机和液力变矩器G1的泵轮B1连接起来，第一液力变矩器G1的涡轮T1与中间轴、齿轮1、行星排X1(图中X1表示第一行星排)的太阳轮连接。齿轮7分别与齿轮1、齿轮2啮合。所述传动齿轮组由齿轮7和同轴齿轮1、2构成；齿轮7是同轴齿轮对，由齿轮1啮合齿轮7后再与齿轮2啮合。
行星排X1的齿圈与齿轮3连接，并通过单向超越离合器F1、F2分别与齿轮2和行星排X2(图中X2表示第二行星排)的齿圈连接。行星排X1的行星架与液力变矩器G2的泵轮B2连接，液力变矩器G2的涡轮T2与行星排X2的行星架连接。行星排X2的太阳轮与箱体固定连接。行星排X2的齿圈还与齿轮4连接。齿轮3、齿轮4分别与齿轮6和齿轮5啮合。齿轮6与行星排X3(图中X3表示第三行星排)的齿圈连接，齿轮5与行星排X3的太阳轮连接，并通过单向超越离合器F3与箱体连接，行星排3的行星架与输出轴连接。
假设按图中箭头所指方向源动机提供的旋转方向为顺时针方向，即输入轴的旋转方向为顺时针方向。单向超越离合器F1的作用情况是：当齿轮2做顺时针方向旋转时，将带动行星排X1的齿圈(与齿轮3连接)一起做顺时针方向旋转，当齿轮3的转速大于齿轮2的同向转速时，齿轮2将不再有扭矩作用于齿轮3上。单向超越离合器F2的作用情况是：当行星排1的齿圈做顺时针方向旋转的转速大于行星排X2的齿圈(与齿轮4连接)的同向转速时，两齿圈之间不发生相互作用，而当行星排X2的齿圈顺时针方向的旋转转速等于行星排X1的齿圈的同向转速时，前者将带动后者一起同步做顺时针方向的旋转运动。单向超越离合器F3的作用情况是：限制齿轮5(与行星排X3的太阳轮连接)只能做逆时针方向的旋转运动。
动力传递过程说明如下：
第一阶段：源动机通过输入轴带动泵轮B1做顺时针方向旋转。当泵轮B1得到的扭矩足以克服涡轮T1上的负荷时(此时，输出轴上的输出扭矩与输入轴上的输入扭矩之比最大)，涡轮T1开始做顺时针方向旋转，并带动中间轴、齿轮1、行星排X1的太阳轮一起做同向旋转。齿轮1带动齿轮7做逆时针方向旋转，齿轮7带动齿轮2做顺时针方向旋转，齿轮2又通过单向超越离合器F1带动行星排X1的齿圈、齿轮3一起转动。行星排X1的行星架在齿圈及太阳轮的作用下，带动泵轮B2一起转动。此阶段泵轮B2得到的扭矩不足以克服涡轮T2上的负荷，故涡轮T2不旋转。相应地，齿轮4、齿轮5、行星排X3的太阳轮也都不动。齿轮3带动齿轮6及行星排X3的齿圈做逆时针方向的旋转，行星排X3的齿圈又带动行星排X3的行星轮、行星架及与其连接的输出轴一起做逆时针方向的旋转。因行星排X3的太阳轮不动，此时的输出轴转速只取决于行星排X3的齿圈旋转转速。
第二阶段：当泵轮B2得到的扭矩足以克服涡轮T2上的负荷时，涡轮T2开始做顺时针方向旋转，并带动行星排X2的行星架、行星轮、齿圈及齿轮4一起做同向转动，齿轮4带动齿轮5及行星排X3的太阳轮做逆时针方向的旋转运动。与此同时，在第一阶段所形成的另外一路聚集在行星排X3齿圈上的旋转运动仍旧在发挥作用。因此，从此阶段开始输出轴的转速取决于行星排3的齿圈和太阳轮的转速。此阶段随着涡轮T2转速的逐渐增大，直至齿轮4和齿轮3同速。
第三阶段 随着涡轮T2转速的进一步增大，它将通过行星排X2的行星架、行星轮、齿圈带动齿轮4和齿轮3一起转动，齿轮4与齿轮3同步转动，且转速大于齿轮2的同向转速。此阶段从源动机传递过来的动力，只通过行星排X1的太阳轮来向后传递，而不再从齿轮1分流。随着两个液力变矩器G1、G2的涡轮转速进一步增大，直至两个液力变矩器的泵轮和涡轮都锁止，此时的输出轴上的输出扭矩与输入轴上的输入扭矩之比最小，而输出轴上的输出转速与输入轴上的输入转速之比(传动比的倒数)最大。若输出轴的转速仍可以进一步增大，则在后面的动力传递过程中，变速机构的传动比就是锁止时的传动比。
在这三个阶段中，由于液力变矩器具有增扭及能根据涡轮端所承受的负荷大小自动调节涡轮转速和扭矩的特性，因此，从开始起动到最后锁止，液力变矩器1、2始终不断地在根据各自所得到的输入扭矩和变化的负荷扭矩自动调节着涡轮端的输出转速和扭矩。就整个变速机构而言，从输入轴传递到输出轴的转速和扭矩变化规律也具有这样的特性，从而达到无级变速的目的。
本实用新型在具体实施时通过设定传动齿轮的传动比、变矩器的变矩比以及行星排的特性参数可以得到传动比的变化范围：
imax＝K10 i1i2(1+a3)/a3
imin＝i2 i3(1+a3)(a2-a1)/{(i2+i3 a3)(1+a2)}
其中imax、imin分别为输出轴上的输出扭矩与输入轴上的输入扭矩之比的最大和最小值；
K10为变矩器G1的零速工况变矩比；
i1为齿轮1至齿轮2的传动比；
i2为齿轮3至齿轮6的传动比；
i3为齿轮4至齿轮5的传动比；
a1、a2、a3分别为行星排X1、X2、X3的特性参数。
Claims (1)
1、双变矩器行星齿轮变速机构，源动机输入轴至输出轴通过下述传动机构，其特征是设有两个带锁止装置的液力变矩器、三排行星齿轮、三个单向超越离合器和传动齿轮构成；源动机输入轴将和第一液力变矩器(G1)的泵轮(B1)连接，第一液力变矩器(G1)的涡轮(T1)与中间轴、齿轮(1)、第一行星排(X1)的太阳轮连接；设有齿轮(7)与齿轮(1)、齿轮(2)啮合；齿轮(2)与第一行星排(X1)的太阳轮同轴；第一行星排(X1)的行星架与第二液力变矩器(G2)的泵轮(B2)连接，第二液力变矩器(G2)的涡轮(T2)与第二行星排(X2)的行星架连接；第二行星排(X2)的太阳轮与箱体连接，第二行星排(X2)的齿圈与齿轮(4)连接；第一行星排(X1)的齿圈与齿轮(3)连接，第一行星排(X1)的齿圈分别通过第一、第二单向超越离合器(F1、F2)与齿轮(2)、第二行星排(X2)的齿圈连接；齿轮(3)、齿轮(4)分别与齿轮(6)和齿轮(5)啮合，齿轮(6)还与第三行星排(X3)的齿圈连接，齿轮(5)还与第三行星排(X3)的太阳轮同轴连接，并通过单向超越离合器(F3)与箱体连接，第三行星排(X3)的行星架与输出轴连接。
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