CN202418448U - 复合式自动无级变速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型复合式自动无级变速装置，涉及机械变装置，该装置包括前置分解机构、多功能联动机构、助力与调控机构及单向超越离合器，前置分解机构包括前行星架、前齿圈与中置太阳轮组件、前、后太阳轮组件，多功能联动机构包括多功能行星架组件、后置双齿圈与输出齿轮组件、后置三联齿轮组件，助力与调控机构包括复分齿圈与助力行星支架组件，单向超越离合器包括安装在复分齿圈与助力行星支架组件上的单向超越离合器Ⅰ和安装在后置双齿圈与输出齿轮组件上的单向超越离合器Ⅱ。本装置由前置同向分解、双路复合、因应分解、择优复合四个步骤实现变速过程，本实用新型具有性能稳定、变速范围大、提速快、传动效高等优点。

Description

复合式自动无级变速装置

技术领域

本实用新型涉及一种动力机械变装置，特别适用于机动车、船等动力机械传动领域内的一种自动无级变速装置。

背景技术

当前动力机械传动领域内采用的纯齿轮自动变速器，由于其变速稳定、噪声低、传动效率高、使用寿命长等优点被经济价值较高的机械设备所采用，但纯齿轮无级变速器始终无法解决操控机构复杂、不易加工生产、造成成本过高、维修不便等诸多困扰。钢链式和皮带式自动无级变速器，虽然具有自动无级变速性能，但它们使用寿命短，与纯齿轮自动变速器相比耗损较大，变速稳定性受使用周期增长而降低等负面影响，由于纯齿轮自动变速器、钢链式和皮带式自动无级变速器存在上述缺点是目前仍然难以被普及和推广应用的根本原因所在。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有相关技术缺陷，提供一种具有齿轮自动变速的优点，又有钢链式和皮带式自动无级变速的特点，结构简单、变速范围大、平顺、无顿挫感、且具有较好的节能降耗的复合式自动无级变速装置。

本实用新型为实现上述目的采用的技术方案是：一种复合式自动无级变速装置，该装置包括前置分解机构、多功能联动机构、助力与调控机构及单向超越离合器，

所述前置分解机构包括前行星架、前齿圈与中置太阳轮组件、前、后太阳轮组件，前行星架包括前行星齿轮及支承前行星齿轮的前行星支架，前齿圈与中置太阳轮组件包括前齿圈和中置太阳轮，前、后太阳轮组件包括前太阳轮和后太阳轮；

所述多功能联动机构包括多功能行星架组件、后置双齿圈与输出齿轮组件、后置三联齿轮组件，多功能行星架组件包括多功能行星支架、支承在多功能行星支架前端的中置行星齿轮、支承在多功能行星支架中部的调制行星齿轮、支承在多功能行星支架后端的复分行星齿轮、与中置行星齿轮相啮合的中置固定齿圈，后置双齿圈与输出齿轮组件包括由后置前齿圈、助力齿圈组成的双齿圈以及与双齿圈后端相连接的输出齿轮，后置三联齿轮组件包括后置三联前太阳轮、后置三联中间太阳轮和后置三联后齿轮；

所述助力与调控机构包括复分齿圈与助力行星支架组件，复分齿圈与助力行星支架组件包括助力行星支架、设置在助力行星支架前端的复分齿圈、支承在助力行星支架后端的助力行星齿轮；

所述单向超越离合器包括安装在复分齿圈与助力行星支架组件上用于超越后置三联太阳轮组件时起离合作用的单向超越离合器Ⅰ和安装在后置双齿圈与输出齿轮组件上用于限制其正转的单向超越离合器Ⅱ；

    所述前行星齿轮分别与前齿圈和前太阳轮相啮合，所述中置行星齿轮分别与中置太阳轮和中置固定齿圈相啮合，所述调制行星齿轮分别与后太阳轮和后置前齿圈相啮合，所述复分行星齿轮分别与后置三联前太阳轮和复分齿圈相啮合，所述助力行星齿轮分别与助力齿圈和后置三联中间太阳轮相啮合。

其中所述前置分解机构、多功能联动机构、助力与调控机构及单向超越离合器中的各元件除中置固定齿圈不能转动，其余各元件都在共同一固定轴线转动。

其中所述前齿圈与中置太阳轮组件的前齿圈外径大于中置太阳轮外径，前太阳轮外径大于后太阳轮外径。

其中所述单向超越离合器Ⅰ和单向超越离合器Ⅱ分别为滚柱斜槽式单向超越离合器或楔块式单向超越离合器。

其中所述中置行星齿轮为双联齿轮，双联齿轮包括中置小行星齿轮和中置大行星齿轮，中置行星齿轮中的中置大行星齿轮分别与所述中置太阳轮和中置大齿圈相啮合，中置行星齿轮中的中置小行星齿轮与中置小齿圈相啮合，中置大齿圈上设有用于制动中置大齿圈的制动器。

其中所述中置小齿圈上设有用于配合限制中置小齿圈逆转的单向超越离合器Ⅲ。

其中所述单向超越离合器Ⅲ为滚柱斜槽式单向超越离合器或楔块式单向超越离合器。

由于采用上述结构，本实用新型之复合式自动无级变速装置与现有其它同类技术相比较有如下有益效果：1、具有齿轮自动变速的优点，又有钢链式和皮带式自动无级变速的特点；2、结构简单、方法独特：本实用新型采用内啮式行星齿轮结构的复合式自动无级变速装置，它由前置分解机构、多功能联动机构、助力与调控机构，以及起辅助作用的单向超越离合器组合连接而成，利用分解出来的两路动力在传递过程中的交会与结合处，进行复合、再分解、再复合，随转速增益变化 自主完成自动无级变速过程，因此，不需要设置齿轮自动变速所需的自动换挡控制机构，本实用新型复合式自动无级变速装置加工生产方便，成本低、变速性能稳定可靠，提速快、传动效率高、使用寿命长、适用性强、不需专门培训便可进行维护、易保养；3、变速范围大、平顺、无顿挫感：本实用新型复合式自动无级变速装置可将改变相关齿轮尺寸大小或用双联齿轮作中置行星齿轮，双联齿轮中的小齿轮由单向超越离合器用于限制其逆转，制动器用于制动或解除与大齿轮相啮合的中置大齿圈制动，来改变其变速范围，以有效地达成动力源与变速器间在不同载荷和路况的匹配；4、本实用新型之复合式自动无级变速装置通过分解、复合、再分解、再复合的双动力复合驱动方式的特殊变速结构，尤其在机动车的使用上，可根据机动车的载荷和行驶的路况，利用其变速由高至低，择优复合的特点，用较低的发动机输入转速，维持较高的车速，从而达到节能降耗的效果；5、适用性强，性价高：根据以上所述的优点，在实际应用中可增加相应配的器件便可满足实用需要，如机动车变速器，增加制动器和换挡机构等装置便可满足机动车的前进与倒车需要，本无级变速器不需配置专用的齿轮自动变速换挡控制动机构，用简单的单向超越离合器，便可完成自动无级变速过程，受地理和气候条件影响较小，因此，它变速性能稳定、可靠。尤其适用于机动车的自动或半自动无级变速器之用，加上本复合式自动无级变速装置所具变速范围大，能耗少、传动效率高、变速平顺、无顿挫感、提速快、 造价低、使用维修方便等优点，极大地提高整车的性价比和司剩人员的舒适感，满足广大客户地要求。

下面结合附图和实施例对本实用新型复合式自动无级变速装置作进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型复合式自动无级变速装置的结构原理简图；

图2是本实用新型复合式自动无级变速装置实施例一的结构原理简图；

图3是本实用新型复合式自动无级变速装置实施例二的结构原理简图。

主要元件标号说明：1-前行星架，11-前行星齿轮，12-前行星支架， 2-前齿圈与中置太阳轮组件，21-前齿圈，22-中置太阳轮，3-前、后太阳轮组件，31-前太阳轮，32-后太阳轮，4-多功能行星架组件， 41-中置行星齿轮，411-中置小行星齿轮， 412-中置大行星齿轮，413-中置小齿圈，414-中置大齿圈，42-调制行星齿轮，43-复分行星齿轮，44-多功能行星支架，45-中置固定齿圈，5-后置双齿圈与输出齿轮组件，51-后置前齿圈，52-助力齿圈，53-输出齿轮， 6-复分齿圈与助力行星支架组件，61-复分齿圈，62-助力行星支架，63-助力行星齿轮，7-后置三联齿轮组件，71-后置三联前太阳轮，72-后置三联中间太阳轮，73-后置三联后齿轮，81-长啮合套，82-输出轮，83-换挡操纵机构，84-中间惰齿轮，B1-制动器，B2-制动器，B3-制动器， F1-单向超越离合Ⅰ，F2-单向超越离合器Ⅱ，F3-单向超越离合器Ⅲ。

具体实施方式

实施例一：如图2所示，本实用新型复合式自动无级变速装置，该装置包括前置分解机构、多功能联动机构、助力与调控机构及单向超越离合器，在本实施例中，复合式无级变速装置运用于机动车上的自动无级变速器中，自动无级变速器中还设有与本实用新型复合式无级变速装置配套使用的换挡机构。

所述前置分解机构包括前行星架1、前齿圈与中置太阳轮组件2、前、后太阳轮组件3，前行星架1包括前行星齿轮11及支承前行星齿轮11的前行星支架12，前齿圈与中置太阳轮组件2包括前齿圈21和中置太阳轮22，前齿圈21外径大于中置太阳轮22外径，前、后太阳轮组件3包括前太阳轮31和后太阳轮32，前太阳轮31外径大于后太阳轮32外径。

所述多功能联动机构包括多功能行星架组件4、后置双齿圈与输出齿轮组件5、后置三联齿轮组件7，多功能行星架组件4包括多功能行星支架44、支承在支架44前端的中置行星齿轮41、支承在多功能星支架44中部的调制行星齿轮42、支承在多功能行星支架44后端的复分行星齿轮43、与中置行星齿轮41相啮合的中置固定齿圈45，后置双齿圈与输出齿轮组件5包括由前后设置的后置前齿圈51、助力齿圈52组成的双齿圈以及与双齿圈后端相连接的输出齿轮53，后置三联齿轮组件7包括后置三联前太阳轮71、后置三联中间太阳轮72和后置三联后齿轮73。

所述助力与调控机构包括复分齿圈与助力行星支架组件6，复分齿圈与助力行星支架组件6包括助力行星支架62、设置在助力行星支架62前端的复分齿圈61、支承在助力行星支架62后端的助力行星齿轮63。

所述单向超越离合器包括安装在复分齿圈与助力行星支架组件6上用于超越后置三联齿轮组件7时起离合作用的单向超越离合器ⅠF1和安装在后置双齿圈与输出齿轮组件5上用于限制其正转的单向超越离合器ⅡF2。所述单向超越离合器ⅠF1和单向超越离合器ⅡF2可采用滚柱斜槽式单向超越离合器或楔块式单向超越离合器。

所述换挡机构包括：用于制动前齿圈与中置太阳轮组件2的制动器B1，用于制动多功能行星支架44的制动器B2，长啮合套81，中间惰齿轮84和输出轴82，换挡操纵机构83。制动器B1和制动器B2可采用片式制动器或带式制动器。

所述前行星齿轮11为单齿轮，前行星齿轮11分别与前齿圈21和前太阳轮31相啮合，所述中置行星齿轮41为单齿轮，中置行星齿轮41分别与中置太阳轮22和中置固定齿圈45相啮合，所述调制行星齿轮42分别与后太阳轮32和后置前齿圈51相啮合，所述复分行星齿轮43分别与后置三联前太阳轮71和复分齿圈61相啮合，所述助力行星齿轮63分别与助力齿圈52和后置三联中间太阳轮72相啮合。中间惰齿轮84和长啮合套81相啮合。上述各齿轮都处于常啮合状态。所述前置分解机构、多功能联动机构、助力与调控机构及单向超越离合器中的各元件除中置固定齿圈45不能转动，其余各元件都在共同一固定轴线转动。

本实用新型复合式自动无级变速装置，由前置同向分解、双路复合、因应分解、择优复合四个步骤实现自动无级变速过程，在变速过程中输出转速随输入转速增益变化而递进自行完成整个无级变速过程。即具体为以下四步： 

（一）前置同向分解：当换挡操纵机构83进入前进挡状态时，前行星支架12将输入动力经前行星齿轮11同向分解出A、B两路动力，A路动力经前齿圈与中置太阳轮组件2传至中置行星齿轮41上，B路动力由前、后太阳轮组件3传至调制行星齿轮42上，由于前齿圈与中置太阳轮组件2的前齿圈21外径大于中置太阳轮22外径，前太阳轮31外径大于后太阳轮32外径，A、B两路动力传递的是经变矩后增大的动力，改变力矩的大小，基本决定了变速比的范围。

（二）双路复合：A、B两路动力通过中置行星齿轮41和调制行星齿轮42将动力复合在多功能行星支架44上，得到加强的A路动力在多功能行星支架44上形成一个低转速大扭矩的动力，为A路动力中复分行星齿轮43在进行因应分解时提供足够的动力支持，A路动力作为基础动力使用；B路动力中的调制行星齿轮42 与A路动力复合后产生逆转，将动力传至后置双齿圈与输出齿轮组件5 上，并使B路动力形成调制和助力双重功能；

（三）因应分解：A路动力通过支承在多功能行星支架44上的复分行星齿轮43进行分解，复分行星齿轮43将A路动力分解成A1和A2两路动力，A1路动力由复分行星齿轮43传至后置三联前太阳轮71上，A2路动力经复分行星齿轮43将动力传至复分齿圈与助力行星架组件6上，B路动力由后置双齿圈与输出齿轮组件5中的助力齿圈52把动力传至助力行星齿轮63上与A2路动力混合，这时A1路动力回馈与后置三联齿轮组件7相连接的负载状况，为A、B两路动力对载荷在不同状况下做出自主选取最佳应对模式提供准确信息；

（四）择优复合：根据发动机与变速器的匹配要求，以及当时发动机与变速器的工作状况， 择优地选取复合方式。步骤（四）中择优复合的几种方式具体为：

（1）起步或重载低速运行阶段：当A1路动力传到后置三联前太阳轮71上，A1路动力不能直接驱动负载、暂停转动，A2路动力传至复分齿圈与助力行星支架组件6上，安装在复分齿圈与助力行星支架组件6上的单向超越离合器ⅠF1将后置三联齿轮组件7锁住并带其转动，B路动力由后置双齿圈与输出齿轮组件5上的助力齿圈52传至助力行星齿轮63上，这时由于B路动力与A2路动力转动方向相反，A2路动力大于B路动力，B路动力只能通过助力行星齿轮63将动力复合至后置三联中间太阳轮72上，A1、A2、B路各动力共同将动力复合在后置三联齿轮组件7上，此时输出的是一个低转速、大扭矩的动力；

（2）中级加速阶段：随着输入转速的升高，B路动力开始增大反制A2路动力的力度，迫使A1路和B路动力在后置三联齿轮组件7上加快转速，并与A2路动力形成速差，这时A2路动力转速小于后置三联齿轮组件7，安装在复分齿圈与助力行星支架组件6上的单向超越离合器ⅠF1自动解除对后置三联齿轮组件7的锁住而分离，A2路动力经助力行星齿轮63分解出两路动力，分别传至后置双齿圈与输出齿轮组件5和后置三联中间太阳轮72上，B路动力不敌A2路动力使复分齿圈与助力行星支架组件6产生正转时，这时被安装在后置双齿圈与输出齿轮组件5上的单向超越离合器ⅡF2锁止，A2路动力通过助力行星齿轮63将动力复合在后置三联中间太阳轮72上；

（3）高级加速阶段：当输入转速达到可促使后置双齿圈与输出齿轮组件5发生逆转时，B路动力由原来的反制调控到主动介入，原来经助力行星齿轮63复合在后置三联中间太阳轮72上的动力继读工作，这时由于A路多功能行星支架44正转，多功能行星支架44作为B路动力对复分行星齿轮43动力传递的随动支架使用，在A、B两路动力一正一反的相互间的优势互补作用下，使得复合在后置三联齿轮组件7上的输出转速随转速增益变化达到最高，便完成自动无级变速整个自动无级变速过程。

（4）速度维持阶段：由于本实用新型采用的是行星齿轮结构的多行星齿轮排的变速机构，通过复合、再分解、再复合、自动增益递进的方法，输出转速由高至低自动选取地进行自动无级变速过程，因此，当机动车在运行当中，可根据实际路况，用较低输入转速维持较高的机动车运行时速，从而达到节能降耗的经济效果。由于B路动力的适时调制作用来实现不同阶段的变速要求，这样输出的转速经过宽泛多点的分解与复合后，都能达到发动机与变速器的最佳匹配效果，从而完成整个无级自动变速过程。

复合式自动无级变速装置，由前置分解出来的A、B两路动力通过在动力传递过程中的交会与结合处来自主组合完成复合与分解工作，自动因应不同工况形成速差，输出转速随输入转速增益递进择优选取支持动力源与变速器的匹配要求，达到最佳转速输出效果。

倒车挡的工作原理：当换挡操纵机构83挂入倒车挡位置，制动器B1、制动器B2分别将前齿圈与中置太阳轮组件2和多功能行星支架44制动，动力由前行星架1中的前行星齿轮11，经前、后太阳轮组件3传至多功能行星架组件4中的调制行星齿轮42上，发生逆转的动力传至后置双齿圈与输出齿轮组件5中的输出齿轮53传至长啮合套81、输出轴82上，从而实现倒车作业。

实施例二：如图3所示，本实用新型复合式自动无级变速装置，它与上述实施例一不同在于：中置行星齿轮41为双联齿轮，双联齿轮包括中置小行星齿轮411和中置大行星齿轮412，中置行星齿轮41中的中置大行星齿轮412分别与中置太阳轮22和中置大齿圈414相啮合，中置行星齿轮41中的中置小行星齿轮411与中置小齿圈413相啮合。所述中置小齿圈413上设有用于配合限制中置小齿圈413逆转的单向超越离合器ⅢF3，中置大齿圈414上设有用于制动中置大齿圈414的制动器B3，中置大齿圈414用于制动中置大齿圈414时配合制动器B3使用。所述单向超越离合器ⅢF3为滚柱斜槽式单向超越离合器或楔块式单向超越离合器，所述制动器B3为片式制动器或带式制动器。中置行星齿轮41为双联齿轮是为了提高复合在多功能行星架44上的动力，增加A路动力在复分行星齿轮分解出来的动力，以便更好地满足机动车在超载和不同路况专门设计的，它增加了一组机动车的变速比，在运行时、为机动车提供对载荷大小或不同路况的最佳选择，从而达到更经济、安全的目的。当制动器B3对与中置大齿轮412相啮合的中置大齿圈414制动时，它的变速比较小。当制动器B3对中置大齿轮412相啮合的中置大齿圈414解除制动时，与中置小行星齿轮411相啮合的中置小齿圈413被单向超越离合器ⅢF3限制其逆转，这时它的变速比较大。其它自动无级变速过程与实施例一相同，在此不再重述。

Claims (7)

1.一种复合式自动无级变速装置，其特征在于，该装置包括前置分解机构、多功能联动机构、助力与调控机构及单向超越离合器，

所述前置分解机构包括前行星架(1)、前齿圈与中置太阳轮组件(2)、前、后太阳轮组件(3)，前行星架(1)包括前行星齿轮(11)及支承前行星齿轮(11)的前行星支架(12)，前齿圈与中置太阳轮组件(2)包括前齿圈(21)和中置太阳轮(22)，前、后太阳轮组件(3)包括前太阳轮(31)和后太阳轮(32)；

所述多功能联动机构包括多功能行星架组件(4)、后置双齿圈与输出齿轮组件(5)、后置三联齿轮组件(7)，多功能行星架组件(4)包括多功能行星支架(44)、支承在多功能行星支架(44)前端的中置行星齿轮(41)、支承在多功能行星支架(44)中部的调制行星齿轮(42)、支承在多功能行星支架(44)后端的复分行星齿轮(43)、与中置行星齿轮(41)相啮合的中置固定齿圈(45)，后置双齿圈与输出齿轮组件(5)包括由后置前齿圈(51)、助力齿圈(52)组成的双齿圈以及与双齿圈后端相连接的输出齿轮(53)，后置三联齿轮组件(7)包括后置三联前太阳轮(71)、后置三联中间太阳轮(72)和后置三联后齿轮(73)；

所述助力与调控机构包括复分齿圈与助力行星支架组件(6)，复分齿圈与助力行星支架组件(6)包括助力行星支架(62)、设置在助力行星支架(62)前端的复分齿圈(61)、支承在助力行星支架(62)后端的助力行星齿轮(63)；

所述单向超越离合器包括安装在复分齿圈与助力行星支架组件(6)上用于超越后置三联齿轮组件（7）时起离合作用的单向超越离合器Ⅰ（F1）和安装在后置双齿圈与输出齿轮组件(5)上用于限制其正转的单向超越离合器Ⅱ（F2）；

    所述前行星齿轮(11)分别与前齿圈(21)和前太阳轮(31)相啮合，所述中置行星齿轮(41)分别与中置太阳轮(22)和中置固定齿圈(45)相啮合，所述调制行星齿轮(42)分别与后太阳轮(32)和后置前齿圈(51)相啮合，所述复分行星齿轮(43)分别与后置三联前太阳轮(71)和复分齿圈(61)相啮合，所述助力行星齿轮(63)分别与助力齿圈(52)和后置三联中间太阳轮(72)相啮合。

2.如权利要求1所述的复合式自动无级变速装置，其特征在于，所述前置分解机构、多功能联动机构、助力与调控机构及单向超越离合器中的各元件除中置固定齿圈(45)不能转动，其余各元件都在共同一固定轴线转动。

3.如权利要求1所述的复合式自动无级变速装置，其特征在于，所述前齿圈与中置太阳轮组件(2)的前齿圈（21）外径大于中置太阳轮（22）外径，前太阳轮（31）外径大于后太阳轮（32）外径。

4.如权利要求1所述的复合式自动无级变速装置，其特征在于，所述单向超越离合器Ⅰ（F1）和单向超越离合器Ⅱ（F2）分别为滚柱斜槽式单向超越离合器或楔块式单向超越离合器。

5.如权利要求1所述的复合式自动无级变速装置，其特征在于，所述中置行星齿轮(41)为双联齿轮，双联齿轮包括中置小行星齿轮(411)和中置大行星齿轮(412)，中置行星齿轮(41)中的中置大行星齿轮(412)分别与所述中置太阳轮(22)和中置大齿圈(414)相啮合，中置行星齿轮(41)中的中置小行星齿轮(411)与中置小齿圈(413)相啮合，中置大齿圈（414）上设有用于制动中置大齿圈（414）的制动器（B3）。

6.如权利要求5所述的复合式自动无级变速装置，其特征在于，所述中置小齿圈（413）上设有用于配合限制中置小齿圈逆转的单向超越离合器Ⅲ（F3）。

7.如权利要求5所述的复合式自动无级变速装置，其特征在于，所述单向超越离合器Ⅲ（F3）为滚柱斜槽式单向超越离合器或楔块式单向超越离合器。

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