CN206770580U - 一种无级变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及变速器领域，具体涉及一种无级变速器，包括行星齿轮机构、发电机、电动机、动力输入机构以及动力输出机构，行星齿轮机构包括太阳轮、行星架、转动设于行星架上的行星轮以及设于外侧并由行星轮驱动的行星圈。通过将太阳轮与动力输入机构驱动连接，电动机及行星架均与动力输出机构驱动连接，行星圈与所述发电机驱动连接，不再需要使用液力变矩器、离合器、动力电池组等部件，节省了成本，提高了可靠性、耐用性和稳定性，也将更加节能环保。通过将发电机与电动机电连接，并所述发电机与所述电动机之间设置用于控制发电机输出给电动机的输出功率大小的控制单元，可降低控制单元的软件复杂程度，从而缩短研发周期，且便于推广运用。

Description

一种无级变速器

技术领域

本实用新型涉及变速器领域，具体涉及一种无级变速器。

背景技术

无级变速是指可以连续获得变速范围内任何传动比的变速系统。通过无级变速可以得到传动系与发动机工况的最佳匹配。

现有的无级变速器主要包括CVT变速器及ECVT变速器。CVT变速器主要包括主动轮组、从动轮组、金属带和液压泵等基本部件。且CVT变速器起步或加速时，金属带带容易出现打滑，导致动力传递受到影响，从而影响加速感受。其次是CVT传动带容易损坏，无法承受较大的载荷，这会影响到车主的使用以及维修成本增加。而ECVT由于没有液力变矩器缓冲，完全依靠电机及动力电池组调速，因此对于变速器控制单元的软件设定要求非常高。另外，ECVT对于电机的可靠性、功率与运行精度要求也非常高，普通自动变速器如果个别电磁阀失效还能勉强行驶，ECVT上的电机一旦失效，变速器就会完全停摆，这也是ECVT潜在的风险。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种无级变速器，克服现有的CVT变速器及ECVT变速器存在的缺陷。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无级变速器，包括行星齿轮机构、发电机、电动机、动力输入机构以及动力输出机构，所述行星齿轮机构包括太阳轮、行星架、转动设于行星架上的行星轮以及设于外侧并由行星轮驱动的行星圈，所述太阳轮与所述动力输入机构驱动连接，所述电动机 及行星架均与所述动力输出机构驱动连接，所述行星圈与所述发电机驱动连接，所述发电机与所述电动机电连接，且所述发电机与所述电动机之间设有用于控制发电机输出给电动机的输出功率大小的控制单元。

本实用新型的更进一步优选方案是：所述发电机和所述电动机同轴设置，且所述发电机的动力输入轴与所述电动机的动力输出轴之间设有用于连接或断开彼此的锁止机构。

本实用新型的更进一步优选方案是：所述行星圈外表面设有外齿，所述发电机的动力输入轴上设有与所述行星圈外表面的外齿相啮合的发电机驱动齿轮。

本实用新型的更进一步优选方案是：所述电动机的动力输出轴上设有电动机驱动齿轮，所述动力输出机构包括一与所述电动机驱动轮相啮合的动力输出齿轮。

本实用新型的更进一步优选方案是：所述行星架包括一圆形驱动部，所述圆形驱动部的外表面设有与所述动力输出轮相啮合的外齿。

本实用新型的有益效果在于，通过将太阳轮与动力输入机构驱动连接，电动机及行星架均与动力输出机构驱动连接，行星圈与所述发电机驱动连接，不再需要使用液力变矩器、离合器、动力电池组等部件，节省了成本，提高了可靠性、耐用性和稳定性，也将更加节能环保。通过将所述发电机与所述电动机电气连接，并所述发电机与所述电动机之间设置用于控制发电机输出给电动机的输出功率大小的控制单元，可降低控制单元的软件复杂程度，从而缩短研发周期，且便于推广运用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型的无级变速器总体机构示意图；

图2是本实用新型的无级变速器动力输入端结构示意图；

图3是本实用新型的无级变速器动力输出端结构示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

如图1-3所示，本实用新型的无级变速器，包括行星齿轮机构1、发电机2、电动机3、动力输入机构4以及动力输出机构5，所述行星齿轮机构1包括太阳轮11、行星架12、转动设于行星架12上的行星轮13以及设于外侧并由行星轮13驱动的行星圈14，所述太阳轮11与所述动力输入机构4驱动连接，所述电动机3及行星架12均与所述动力输出机构5驱动连接，所述行星圈14与所述发电机2驱动连接，所述发电机2与所述电动机3电连接，且所述发电机2与所述电动机3之间设有用于控制发电机2输出给电动机3的输出功率大小的控制单元6。通过将太阳轮11与动力输入机构4驱动连接，电动机3及行星架12均与动力输出机构5驱动连接，行星圈14与所述发电机2驱动连接，不再需要使用液力变矩器、离合器、动力电池组等部件，节省了成本，提高了可靠性、耐用性和稳定性，也将更加节能环保。通过将所述发电机2与所述电动机3电连接，并所述发电机2与所述电动机3之间设置用于控制发电机2输出给电动机3的输出功率大小的控制单元6，可降低控制单元6的软件复杂程度，从而缩短研发周期，且便于推广运用。此外，本实用新型的无级变速器与现有的ECVT的不同之处还包括：ECVT中的电机既是变速箱部件，也是直接驱动车辆的动力部分，对电机的要求和成本更高，本实用新型的电机(发电机 2和电动机3)只是调速部件，对电机(发电机2和电动机3)的要求更低、成本也更低。

如图1-3所示，为进一步达到高效节能的目的，所述发电机2和所述电动机3同轴设置，且所述发电机2的动力输入轴与所述电动机3的动力输出轴之间设有用于连接或断开彼此的锁止机构7。当电动机3转速逐步加快，最终电动机3转速接近发电机2转速时，通过锁止机构7锁止所述发电机2的动力输入轴与所述电动机3的动力输出轴，使发动机通过动力输入机构4输入的所有动力均通过机械传动驱动动力输出机构5。优选的，所述行星圈14外表面设有外齿，所述发电机2的动力输入轴上设有与所述行星圈14外表面的外齿相啮合的发电机驱动齿轮21。所述电动机3的动力输出轴上设有电动机驱动齿轮31，所述动力输出机构5包括一与所述电动机驱动齿轮31相啮合的动力输出齿轮51。所述行星架12包括一圆形驱动部，所述圆形驱动部的外表面设有与所述动力输出轮51相啮合的外齿。

本实用新型的无级变速器运用功率分流传动的原理，将传动功率分解分流为两路，两路传动相互形成闭环，运行过程保持动态平衡，并以小功率调速元件(即发电机2、电动机3)来控制大功率(即行星齿轮机构1)传动，达到功率不间断输出，输出转速连续提高达到两路输出转速动态平衡的最佳时速。

如图1-3所示，由动力输入机构4将发动机的机械动力输入行星齿轮机构1，带动太阳轮11转动。在行星齿轮机构1中将出现两种运行状态：一路是太阳轮11带动行星轮13转动，行星轮13带动行星圈14转动，行星圈14带动发电机驱动齿轮21转动，发电机驱动齿轮21带动发电机2运转，发电机2经控制单元6推动电动机3及电动机驱动齿轮31转动，电动机驱动齿轮31带动动力输出轮51动(下称一路)即：太阳轮11—行星轮13—行星圈14-- 发电机驱动轮21—控制单元6—电动机驱动轮31--动力输出轮51。二路是太阳轮11带动行星轮13转动，行星轮13带动行星架12转动，行星架12带动动力输出轮51转动，(下称二路)即：太阳轮11—行星轮13--行星架12--动力输出轮51。两种状态从行星轮13分离，最终到动力输出轮51会合，共同推动车辆运行。

上述行星齿轮机构1的这两种运行状态主要是通过连接在发电机2和电动机3之间的控制单元6进行控制，过程和原理如下：(1)汽油机启动，控制单元6处于断开状态，车辆处于静止不动。此时“二路”存在阻力而静止不动。“一路”由于控制单元6处于断开状态，发电机2空载，既没有电流输出，也不产生旋转阻力，此时。只有太阳轮11—行星轮13—行星圈14--发电机驱动轮21在转动，电动机驱动轮31和动力输出轴静止不动。(2)接通控制单元6，此时，连接发电机2和电动机3的控制单元6导通，发电机2发生机械能到电能的转换，并输出电压电流，通过控制单元6的调整驱动电动机3，又完成电能到机械能转换，通过电动机驱动轮31驱动动力输出轴。同时，发电机2输出电压电流时，产生与输出电流大小成正比的转动阻力，这个转动阻力反向推动“二路”机械转动。从而达到“一路”“二路”共同推动动力输出轴的效果。(3)随着控制单元6的导通率的增加，输出的电压或电流会有所加大，电动机3的转速也逐步加速，同时，发电机2的转动阻力也同步推动“二路”机械加快转速，同步推动动力输出轮51转动，达到无级变速的目的。(4)随着“一路”“二路”共同推动动力输出轴的转速不断提高。“一路”中的行星圈14和发电机2转速将逐步下降，而“一路”中的电动机3转速逐步加快，最终电动机3转速接近发电机2转速，此时，通过锁止机构7锁止所述发电机2的动力输入轴与所述电动机3的动力输出轴，使发动机通过动力输入机构4 输入的所有动力均通过机械传动驱动动力输出机构5，进一步达到高效节能的目的。

所述控制单元6的主要作用是联通发电机2和电动机3。当发动机启动，发动机驱动太阳轮11—行星轮13—行星圈14—发电机2转动。转动的发电机2输出电流电压，由控制单元6通过整流滤波变频后驱动与之相连接的电动机3，共同推动动力输出轮51。如果通过对太阳轮11—行星轮13—行星圈内外齿14--行星架12的齿比作优化设计，将太阳轮11与发电机驱动轮21的转速比设计为1：2.5--3，此时，发电机2将有2.5—3倍汽油机的转速。在车辆低速时，发电机2转速最高，输出电能效率最好，通过机械能到电能的转换和电机转换的效率最高，而在车辆高速时，通过锁止机构7锁止所述发电机2的动力输入轴与所述电动机3的动力输出轴，进一步提高机械效率和节能效果。

应当理解的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种无级变速器，包括行星齿轮机构、发电机、电动机、动力输入机构以及动力输出机构，所述行星齿轮机构包括太阳轮、行星架、转动设于行星架上的行星轮以及设于外侧并由行星轮驱动的行星圈，其特征在于：所述太阳轮与所述动力输入机构驱动连接，所述电动机及行星架均与所述动力输出机构驱动连接，所述行星圈与所述发电机驱动连接，所述发电机与所述电动机电连接，且所述发电机与所述电动机之间设有用于控制发电机输出给电动机的输出功率大小的控制单元。

2.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征在于：所述发电机和所述电动机同轴设置，且所述发电机的动力输入轴与所述电动机的动力输出轴之间设有用于连接或断开彼此的锁止机构。

3.根据权利要求2所述的无级变速器，其特征在于：所述行星圈外表面设有外齿，所述发电机的动力输入轴上设有与所述行星圈外表面的外齿相啮合的发电机驱动齿轮。

4.根据权利要求3所述的无级变速器，其特征在于：所述电动机的动力输出轴上设有电动机驱动齿轮，所述动力输出机构包括一与所述电动机驱动齿轮相啮合的动力输出齿轮。

5.根据权利要求4所述的无级变速器，其特征在于：所述行星架包括一圆形驱动部，所述圆形驱动部的外表面设有与所述动力输出轮相啮合的外齿。