CN210600054U - 一种3自由度全齿轮无级变速器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的提供一种3自由度全齿轮无级变速器装置(CVT)技术，本技术装置在中心轴线上由前向后依序设置3种自由度的齿轮扭矩传递技术，第1自由度由：输入轴上设置的旋转轮盘，旋转轮盘上分别设置加速齿轮及减速齿轮，第2自由度由：行星齿轮结构组成，行星齿轮中心齿轮，输出盘上设置行星齿轮，第3自由度由：旋转套筒，旋转套筒前端设置加速齿轮内齿圈，后端设置行星齿轮内齿圈，3种自由度技术装置相互之间根据扭矩力变化，是相互匹配的，本无级变速器时时刻刻将发动机变化的功率和扭矩，以及车辆行驶的各种不同的行驶阻力完好匹配，本技术装置可广泛适用于：摩托车、大客车、大货车、国防、坦克车、机械制造等有关领域。

Description

一种3自由度全齿轮无级变速器装置

技术领域

本实用新型涉及无级变速器(CVT)技术领域，一种3自由度全齿轮无级变速器装置。

背景技术

汽车行驶的速度及变化和发动机无级转速与汽车自身无级行驶两大特性所决定，这就要求汽车的变速器要达到无级变速比，(continuously vatable Transmission)简称“CVT”技术。自汽车诞生近300多年后的今天，汽车还没有使用上满意的无级变速器，中大重型车辆使用的是齿轮变速器，是多级的6速--24 速变速器，现有的无级变速器(CVT)技术只能在小功率范围内用，大功率的汽车无法使用，这是大功率汽车的无奈和缺憾，虽然世界各大汽车厂商对无级变速器(CVT)表现了极大的关注，投入大量的财力和专家进行研发，极度重视(CVT)在汽车领域的实用化进程，但至今仍无好的成果和科研项目，这是世界范围尚未根本解决的难题，也是汽车变速器(CVT)研发的终极目标，目前较普遍应用的汽车变速器有三种，《1》以日本为代表的钢盘、钢带式无级变速器(CVT)技术，因只能在小功率范围内应用，多数装在小型车辆上，大型客车及重型货车不能推广应用，《2》以美国欧洲为代表的有级自动变速器(AT)技术，因自动变速器传递小功率，传递效率低，结构复杂，成本高，多数装在高等级小型车上，大、中重型车辆不能使用，《3》现有大功率的重型货车最广泛的是使用传统的齿轮变速器，齿轮变速器以功率大，效率高，工作可靠等显著优点依然占领着重型汽车的主要地位，缺点是虽着发动机的功率加大，拉运吨位增加，变速器由6速向24速发展，变速器由双轴向三轴发展。成本加大，同时驾驶员要随时根据车辆的行驶速度及发动机的转速，频繁的变换工作档位，以确保发动机与车辆行驶的速度完好匹配，这就要求驾驶人员身体素质要好，并且有丰富的驾驶经验。

发明内容

本实用新型的目的是通过以下措施来实现的，无级变速器装置分别由以下的零部件组成，动力输入轴(1)、动力输入轴上设置的装配花键(2)、动力输入轴上设置的旋转轮盘(3)、齿轮轴上设置的装配花键(4)、加速齿轮(5)、齿轮轴(6)、齿轮轴后端设置的减速小齿轮(7)、行星齿轮装置的挡板(8)、行星齿轮(9)、行星齿轮滚针轴承(10)、行星齿轮轴(11)、行星齿轮输出盘中心轴承(12)、行星齿轮输出盘(13)、输入轴与联动轮之间的滚针轴承(14)、联动轮后端设置行星齿轮装置的中心齿轮(15)、联动轮前端设置的减速大齿轮(16)、设置在旋转套筒上的行星齿轮装置内齿圈(17)、旋转套筒(18)、设置在旋转套筒前端加速齿轮内齿圈(19)、旋转轮盘上设置的齿轮轴滚针轴承(20)、齿轮轴上的装配螺栓(21)、联动轮(22)、减速内齿圈(23)、组成，本技术装置在一条中心轴线上，由前向后依序设置3种自由度技术装置的无级变速器 (CVT)，第1自由度技术装置：动力输入轴，动力输入轴上通过装配花键设置的旋转轮盘，旋转轮盘上设置齿轮轴，齿轮轴是通过滚针轴承设置在旋转轮盘上，装配螺栓将加速齿轮装配在齿轮轴前端的花键轴上，齿轮轴的后端设置减速小齿轮，加速齿轮上的齿与旋转套筒前端设置的加速内齿圈的齿吻合传递扭矩，减速小齿轮上的齿与联动轮前端设置的减速大齿轮上的齿传递减速扭矩，联动轮与输入轴之间设置有滚针轴承，第2自由度是由行星齿轮技术装置完成的，当减速小齿轮传动减速大齿轮转动，同时转动的还有设置在联动轮后端的行星齿轮的中心齿轮，中心齿轮与行星齿轮是齿与齿之间相互传动扭矩的工作关系，行星齿轮是设置在行星齿轮输出盘与行星齿轮挡板中间的行星齿轮轴上，行星齿轮与行星齿轮轴中间设置有滚针轴承，第3自由度由旋转套筒技术装置完成的，旋转套筒前端设置加速齿轮内齿圈，旋转套筒后端设置行星齿轮内齿圈，行星齿轮的齿是沿着行星齿轮内齿圈的齿逐齿滚动造成行星齿轮输出盘旋转，完成车辆的起步、低速至高速的无级变速工作过程，当减速小齿轮设置成与减速大齿轮传递扭矩减速时是I型技术装置，当减速小齿轮设置成与减速内齿圈传递扭矩减速时是II型技术装置。

所述的一种3自由度全齿轮无级变速器装置，设置在动力输入轴上的旋转轮盘，受发动机转速快与慢的控制，是主动旋转的，而设置在旋转轮盘上的齿轮轴及齿轮轴前端设置的加速齿轮，与旋转套筒前端设置的加速内齿圈，两者的齿在工作滚动中，加速齿轮受到加速内齿圈快与慢各种阻力限制，是被动在其加速内齿圈齿的滚道上转动的，但是，加速齿轮将被动得到的转速通过齿轮轴后端设置的减速小齿轮，是主动将转速传递给设置在联动轮前端的减速大齿轮。

附图说明

图1是本实用新型一种3自由度全齿轮无级变速器装置，主要零部件结构设置剖面装配图。

图2是本实用新型一种3自由度全齿轮无级变速器装置，第1自由度结构设置主要零部件：I型技术装置，设置在动力输入轴(1)上的旋转轮盘(3)、动力输入轴(1)与旋转轮盘(3)之间设置的装配花键(2)、齿轮轴设置的装配花键(4)、加速齿轮(5)、齿轮轴(6)、齿轮轴后端设置减速小齿轮(7)、输入轴与联动轮之间设置的滚针轴承(14)、联动轮后端设置行星齿轮装置的中心齿轮(15)、联动轮前端设置的减速大齿轮(16)、设置在旋转套筒上的行星齿轮装置内齿圈旋转轮盘上设置的齿轮轴滚针轴承(20)、齿轮轴前端设置的装配螺栓(21)，设置装配示意图。

图3是本实用新型一种3自由度全齿轮无级变速器装置，II型技术装置的剖面结构设置装配图。

图4是本实用新型一种3自由度全齿轮无级变速器装置，动力输入轴(1)、齿轮轴上设置的装配花键(4)、加速齿轮(5)、齿轮轴(6)、旋转轮盘(3)、设置在旋转套筒上的加速齿轮内齿圈(19)，A-A剖面结构设置装配图。

图5本实用新型一种3自由度全齿轮无级变速器装置，第2自由度行星齿轮结构：动力输入轴(1)、动力输入轴(1)与联动轴(22)之间设置的滚针轴承(14)、行星齿轮(9)、行星齿轮(9)与行星轮轴(11)之间设置的滚针轴承(10)、行星齿轮轴(11)、联动轮(22)上设置的中心齿轮(15)、行星齿轮输出盘(13)、设置在旋转套筒后端上的行星齿轮内齿圈(17)、主要结构设置 B-B剖面示意图。

图6是本实用新型一种3自由度全齿轮无级变速器装置，第1自由度动力输入轴、旋转轮盘结构和第3自由度旋转套筒结构相互匹配工作过程，→箭头表示第1自由度动力输入轴、旋转轮盘结构零部件工作过程及旋转方向，

箭头表示第3自由度旋转套筒结构，工作过程及旋转方向、停止、单向转动、反向转动。

图7是本实用新型一种3自由度全齿轮无级变速器装置，第2自由度行星齿轮结构和第3自由度旋转套筒结构相互匹配工作过程，→箭头表示第2自由度行星齿轮结构零部件工作过程及旋转方向，

箭头表示，第3自由度旋转套筒结构工作过程及旋转方向，停止、单向转动、反向转动。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方式作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1……图6所示，本实用新型是一种3自由度全齿轮无级变速器装置，本实施例是针对城市公交客车大型货车所设计的做详细说明，本无级变速器装置在一条中心轴线上，由前向后依序设置动力输入轴(1)，动力输入轴(1)上通过装配花键(2)设置旋转轮盘(3)，旋转轮盘(3)上，设置齿轮轴(6)，齿轮轴(6)是通过滚针轴承(20)设置在旋转轮盘(3)上，加速齿轮(5)由装配螺栓(21)安装在齿轮轴(6)前端的花键轴(4)上，齿轮轴(6)后端设置减速小齿轮(7)，加速齿轮(5)上的齿与旋转套筒(18)前端设置的加速内齿圈(19)上的齿吻合传递扭矩，减速小齿轮(7)上的齿与联动轮(22)前端设置的减速大齿轮(16)传递减速扭矩，联动轮(22)与动力输入轴(1)之间设置有滚针轴承(14)，当减速小齿轮(7)转动减速大齿轮(16)，同时转动的还有设置在联动轮(22)后端的行星齿轮结构的中心齿轮(15)，中心齿轮(15) 与行星齿轮(9)是齿与齿之间相互传递扭矩的工作关系，行星齿轮输出盘(13)前端设置行星齿轮挡板(8)，行星齿轮(9)是分别设置在行星齿轮输出盘(13) 与行星齿轮挡板(8)中间的行星齿轮轴(11)上，行星齿轮(9)与行星齿轮轴(11)中间设置有滚针轴承(10)，动力输入轴(1)后端与行星齿轮输出盘 (13)前端两者的中心轴线上设置有中心轴承(12)，旋转套筒(18)前端设置加速内齿圈(19)，旋转套筒(18)后端设置行星齿轮结构内齿圈(17)，发动机起动，发动机转速在胎速时无级变速器处在胎速工作的状态，动力输入轴(1) 及旋转轮盘(3)开始转动并产生旋转运动力，设置在旋转轮盘(3)上的齿轮轴(6)，前端带着加速齿轮(5)，后端带着减速小齿轮(7)，沿着自己的轨道开始旋转运动，此时的旋转套筒(18)处在停止状态，带着旋转力的加速齿轮 (5)与处在停止状态的加速内齿圈(19)相遇，造成加速齿轮(5)沿着加速内齿圈(19)圆形齿道开始被动自转，自转的同时设置在齿轮轴(6)，后端的减速小齿轮也开始转动，设置在联动轮(22)前端的减速大齿轮(16)上的齿与减速小齿轮(7)上的齿开始做减速旋转，减速旋转的联动轮(22)，后端设置的行星齿轮结构中心齿轮(15)同时同速旋转，此时的行星齿轮结构已全部进入工作状态，因此时发动机的转速处在胎述状态，所产生功率很小，在此情况下加速齿轮(5)在加速内齿圈(19)滚道上滚齿时，没有对加速内齿圈(19) 产生足够的反驱动扭力，同时设置在行星齿轮输出盘(13)上的行星齿轮(9)，所产生的驱动扭力，大于反驱动扭力，行星齿轮(9)在转动的情况下，没有驱动输出盘转动使车辆起步，而是带动行星齿轮结构的内齿圈(17)向相反方向转动，同时向相反方向转动的还有旋转套筒(18)，加速齿轮内齿圈(19)，加速齿轮内齿圈(19)，反转造成了加速齿轮(15)在滚道上滚齿的转速加快，综上所述是本无级变速器3种自由度驱动扭力与反驱动扭力工作循环的全过程，当发动机加速旋转功率加大，动力输入轴(1)旋转轮盘(3)加速齿轮(5)旋转驱动扭力同时加大、加快，加速齿轮(5)将正在反转的加速齿轮内齿圈(19) 改变由反向转动，向停止转动，再向加速齿轮(5)同向转动，当行星齿轮(9) 产生的驱动扭力与行星齿轮结构的行星齿轮内齿圈(17)产生同向和力时，输出盘(13)转动使车辆平稳起步，随着发动机继续加速，输入轴(1)的转速迅速提升，此时的旋转套筒(18)前后两端设置的内齿圈，也同时同向加速旋转，输出轴(13)的输出转速也越来越快，加速推动车辆行驶，当车辆高速行驶时，无级变速器在一条中心轴线上，在发动机的带动下，输入轴(1)及输出盘(13) 是同速同向旋转的，无级变速器所有设置的结构，进入了高速旋转休眠期，当车辆在行驶中遇到行驶阻力和制动减速时，无级变速器所有设置的结构开始无级变速的工作，无级变速器是设置在输入轴(1)与输出盘(13)中间的扭矩传感器，它将发动机的功率和扭矩通过无级变速器传给输出盘(13)，输出盘(13) 带动车辆平稳起步，加速推动车辆行驶，反之又将车辆行驶中的各种不同的行驶阻力传给输入轴(1)，无级变速器时时刻刻将发动机变化的功率和扭矩以及车辆行驶的各种不同的行驶阻力完好的匹配。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对发明精神做举例说明，本实用新型所属技术领域的技术人员可以对描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求所定义的范围。

尽管本文较多的使用了，动力输入轴(1)、动力输入轴上设置的装配花键 (2)、动力输入轴上设置的旋转轮盘(3)、齿轮轴上设置的装配花键(4)、加速齿轮(5)、齿轮轴(6)、齿轮轴后端设置的减速小齿轮(7)、行星齿轮装置的挡板(8)、行星齿轮(9)、行星齿轮滚针轴承(10)、行星齿轮轴(11)、行星齿轮输出盘中心轴承(12)、行星齿轮输出盘(13)、输入轴与联动轮之间的滚针轴承(14)、联动轮后端设置行星齿轮装置的中心齿轮(15)、联动轮前端设置的减速大齿轮(16)、设置在旋转套筒上的行星齿轮装置内齿圈(17)、旋转套筒(18)、设置在旋转套筒前端加速齿轮内齿圈(19)、旋转轮盘上设置的齿轮轴滚针轴承(20)、齿轮轴上的装配罗栓(21)、联动轮(22)、减速内齿圈 (23)、等术语，但不排除使用其他术语的可能性，使用这些术语仅仅是为了更方便的描述和解释本实用新型的本质：把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (2)

1.一种3自由度全齿轮无级变速器装置，其特征在于：无级变速器装置分别由以下的零部件组成，动力输入轴(1)、动力输入轴上设置的装配花键(2)、动力输入轴上设置的旋转轮盘(3)、齿轮轴上设置的装配花键(4)、加速齿轮(5)、齿轮轴(6)、齿轮轴后端设置的减速小齿轮(7)、行星齿轮装置的挡板(8)、行星齿轮(9)、行星齿轮滚针轴承(10)、行星齿轮轴(11)、行星齿轮输出盘中心轴承(12)、行星齿轮输出盘(13)、输入轴与联动轮之间的滚针轴承(14)、联动轮后端设置行星齿轮装置的中心齿轮(15)、联动轮前端设置的减速大齿轮(16)、设置在旋转套筒上的行星齿轮装置内齿圈(17)、旋转套筒(18)、设置在旋转套筒前端加速齿轮内齿圈(19)、旋转轮盘上设置的齿轮轴滚针轴承(20)、齿轮轴上的装配螺栓(21)、联动轮(22)、减速内齿圈(23)、组成，本技术装置在一条中心轴线上，由前向后依序设置3种自由度技术装置的无级变速器(CVT)，第1自由度技术装置：动力输入轴，动力输入轴上通过装配花键设置的旋转轮盘，旋转轮盘上设置齿轮轴，齿轮轴是通过滚针轴承设置在旋转轮盘上，装配螺栓将加速齿轮装配在齿轮轴前端的花键轴上，齿轮轴的后端设置减速小齿轮，加速齿轮上的齿与旋转套筒前端设置的加速内齿圈的齿吻合传递扭矩，减速小齿轮上的齿与联动轮前端设置的减速大齿轮上的齿传递减速扭矩，联动轮与输入轴之间设置有滚针轴承，第2自由度是由行星齿轮技术装置完成的，当减速小齿轮传动减速大齿轮转动，同时转动的还有设置在联动轮后端的行星齿轮的中心齿轮，中心齿轮与行星齿轮是齿与齿之间相互传动扭矩的工作关系，行星齿轮是设置在行星齿轮输出盘与行星齿轮挡板中间的行星齿轮轴上，行星齿轮与行星齿轮轴中间设置有滚针轴承，第3自由度由旋转套筒技术装置完成的，旋转套筒前端设置加速齿轮内齿圈，旋转套筒后端设置行星齿轮内齿圈，行星齿轮的齿是沿着行星齿轮内齿圈的齿逐齿滚动造成行星齿轮输出盘旋转，完成车辆的起步、低速至高速的无级变速工作过程，当减速小齿轮设置成与减速大齿轮传递扭矩减速时是I型技术装置，当减速小齿轮设置成与减速内齿圈传递扭矩减速时是II型技术装置。

2.按照权利要求1所述的一种3自由度全齿轮无级变速器装置，其特征在于：设置在动力输入轴上的旋转轮盘，受发动机转速快与慢的控制，是主动旋转的，而设置在旋转轮盘上的齿轮轴及齿轮轴前端设置的加速齿轮，与旋转套筒前端设置的加速内齿圈，两者的齿在工作滚动中，加速齿轮受到加速内齿圈快与慢各种阻力限制，是被动在其加速内齿圈齿的滚道上转动的，但是，加速齿轮将被动得到的转速通过齿轮轴后端设置的减速小齿轮，是主动将转速传递给设置在联动轮前端的减速大齿轮。

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