CN2169734Y

CN2169734Y - 用于机动车辆的无级变速装置

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Publication number: CN2169734Y
Application number: CN 93202275
Authority: CN
Inventors: 孙维节
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-01-20
Filing date: 1993-01-20
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2003-01-20

Abstract

一种由周转轮系构成用于机动车辆的变速装置。本实用新型是在第一行星轮系的行星架设置分扭矩输出机构，在周转轮系旁设置由分扭矩输出机构驱动的旁路传动机构，并由旁路传动机构作用于第二行星轮系的行星架。第一和第二行星轮的齿环或为一整体，或相互刚性固定。齿环上还设有棘轮机构。在旁路传动机构或在分扭矩输出机构上设置有可控制其转速的控制装置。

Description

本实用新型涉及一种用于机动车辆的变速装置，确切讲是一种机械式的。由行星轮系构成的，用于机动车辆的无级变速装置。

现有技术中用于机动车辆机械式无级变速器有摩擦轮式和皮带摩擦式两种。前者由于结构复杂、体积庞大，没有得以推广；后者由于承载较小，传动效率低，仅用在摩托车和微型车等轻载车辆上。现技术情况参见《汽车的传动系》（人民交通出版社出版）。

中国发明专利申请91102609.6公开了一种可用于一切需在运动中进行变速的无级变速器。该申请是用一级或一级以上周转轮系构成，并用第一级周转轮系的支架或中心轮作为控制端，用单另设的控制扭矩经蜗轮付输入变速控制，实现输出端的无级变速，但这种变速器无法用于机动车。

作为上述专利申请的改进的91103552.4专利申请所公开的用于运输机械的无级变速器是在一级周转轮系中多设一个带自锁动能的控制端。但是该申请公开的无级变速器仍需要一个单另设置的控制扭矩。

本实用新型的目的在于提供一种适于机动车辆，特别是重载车辆使用的无级变速装置。

本实用新型的目的通过下述措施实现：装置中设有两个行星轮系，其中输入端为第一行星轮系的中心轮，输出端为第二行星轮系的中心轮。并且两行星轮系的齿环相互刚性联接，或者为一个整体。在第一行星轮系的行星架设置有由行星架驱动的分扭矩输出机构，分扭矩输出机构通过旁路传动机构作用于第二行星轮系的行星架。在旁路传动机构上，或者分扭矩输出机构上设置有可控制其转速的控制装置。在行星轮系的齿环上设置有棘轮机构。所述装置工作中输入扭矩既通过两行星轮系输出，又通过分扭矩输出机构及旁路传动机构作用于第二行星轮系的行星架，并通过对旁路传动机构的转矩的控制实现对总输出转矩的无级调整。

本实用新型还可用下述措施实现：

在第一行星轮系的行星架上固定设置齿轮，形成分扭矩输出机构，所述齿轮与旁路传动机构轴上的齿轮相啮合。旁路传动机构轴的另一端设置有齿轮，该齿轮与第二行星轮系的行星架上设置的蜗轮传动付或齿轮传动付的蜗杆轴或者齿轮轴上设置的齿轮啮合。对旁路传动机构的转速控制通过多片制动机构实现。在本实用新型中其旁路传动机构轴的输出端上设有与该轴键配合并可沿其轴向调整位置的一组齿轮，当调整该组齿轮的在一位置时，可使其中一个齿轮直接与行星架上所设的齿轮相啮合；而当调整该组齿轮在另一个位置时，可使其中另一个齿轮通过一个过轮驱动第二行星轮系的行星架。在行星轮系的齿环上设有可调式双向棘轮。采用这种结构可实现倒转输出。

本实用新型中还可在第一行星轮系的行星架上设两个齿轮，在旁路传动机构轴的输入端设两个与轴键配合并可沿轴向调整位置的齿轮，通过沿轴向位置调整，使之两个齿轮中的一个与行星架上固定的相应齿轮啮合。这种结构中，由于与行星架固定的两齿轮与其对应啮合的齿轮速比不同，可使装置有低速和次低速的输出。

附图说明：

图1为本实用新型传动原理图

图2为本实用新型一种带有倒档的结构实施方案的传动原理图

图3为双向棘轮示意图

图4为本实用新型中多片制动器的制动压力与输出转速间函数关系图。

以下结合附图对本实用新型作详细解说：

本实用新型的基本结构（参见图1）是由第一行星系4′、第二行星轮系4″，分扭矩输出机构22′、旁路传动机构14′等构成。其中第一行星轮系4′的中心轮2和第二行星轮系4″的中心轮5分别与输入轴1和输出轴8联接。第一、第二行星轮系上的齿环（即内齿轮）4a和4b位于一个整体上，或者相互刚性联接。第一行星轮系4′的行星架（支架）3′上固定有作为分扭矩输出机构的齿轮22。齿轮22与旁路传动机构轴14上固定的齿轮15啮合。轴14另一端固定有与齿轮10啮合的齿轮11。齿轮10的轴上固定有蜗杆9，并与固定于第二行星轮系4″的行星架6′上的蜗轮7相啮合。轴14上设有由多片制动器构成的轴14转速控制装置18。行星轮系的齿环4上设置有棘轮机构13。

上述结构中的蜗轮7和蜗杆9、齿轮10和11也可用圆柱齿轮替代，这样的结构中也可省去齿轮10。此外也可将制动器18设于轮系4′的行星架3′上，或齿轮22上，这些改变形成本实用新型的另几种不同的形式。

在本实用新型中，经轴1输入的扭矩通过行星轮系和分扭矩输出机构即齿轮22、旁路传动机构的作用经轴8输出。由于控制器18的作用使其输出转速变化。这种变化可分为下述三种状况：

A、控制手柄19位于A位，使控制器18的动片16和定片17间充分接触，并将轴14完全制动。这时由于受齿轮付15和22作用，行星架3′受约束而不转动，而行星轮3在中心轮2作用下的带动齿环4a转动，作为同一整体上的齿环4b同速转动，并通过行星轮6带动中心轮5及轴8将转矩输出。此时本发明的总速比取决于第一行星轮系4′和第二行星轮系4″的速比。当4′速比与4″速比相等时，本实用新型总速比为1：1，类似于直接传动。这种状况相当车辆变速器位于直接档位。

B、控制手柄19位于B位，使多片控制器18的动片16和定片17之间完全脱离，轴14的转动完全不受控制装置18的约束。此时输入扭矩通过中心齿轮2、行星架3′，齿轮22作用于旁路传动机构轴上，并通过齿轮付11、12和蜗轮付7、9作用于第二行星轮系的行星架6′上，并对齿环4b施以反向转动的作用力。由于齿环4上的棘轮机构13的约束，齿环4无法反转，使由旁路传动机构传来的转矩全部作用于中心齿轮5上，并通过轴8输出。此时整个装置的总速比是两行星轮系各自速比，及齿轮付22与15，10与11及蜗轮付7与9中减速比综合作用的结果。当两行星轮系4′与4″的总速比为1时，整个装置速比只取决于齿轮付22与15、10与11和蜗轮付7与9的速比之积，通过适当配齿可使装置总速比满足机动车辆要求的最大速比范围，甚至于更大速比范围。这种状况相当车辆低速档位，由于速比大，输出转速低，其输出扭矩也非常大。

C、控制柄19位于A、B间任一位置时，控制装置18的定片17和动片16之间有适当摩擦力，由于控制装置18的作用使轴14的转速处于最高转速和最低转速间的适当范围内。此时，动力一方面通过旁路传动机构输出，另一方面通过行星系输出。当轴14所受制动作用较小时，动力主要通过旁路传动机构输出，输出转速较小；当轴14所受制动力较大时动力主要通过行星轮系输出，而旁路传动机构只是提供输出转速控制（通过齿环转速控制实现），此时输出转速较大。由此可见控制装置18的制动力由小到大的过程也就是本实用新型输出转速由小变大的全过程。关于这种状况下本实用新型输出转速的变化与控制装置18制动力大小的变化可参见图4所示的函数关系。

此外，在前述第三种状况下，如遇路面阻力增大时，车辆行走系统将向本实用新型的齿环施以反作用力。由于棘轮机构13的作用，阻止了齿环的反转，同时使动力更多的经旁路传机构通过，并输出。

图2的结构是在图1结构基础上增设了倒档和低速、次低速输出机构。由于基本结构与图1及前述内容相同，在此不再赘述。此处仅将倒档、低速和次低速输出机构作一介绍。

图2中第一行星轮系的行星架3′上固定有两齿轮22a和22b，旁路机构轴14的输入端设有与轴键配合并可沿其轴线调整位置的齿轮10、11。在装置中还设有过轮9。其中过轮9上的齿轮9′与第二行星轮系行星架6′上固定的齿轮7啮合。当齿轮组15位于图示位置时，齿轮22a与22b啮合，而15a与22a分离位置时，由于22b与15b间速比较小，此时装置输出次低速。采用这种方式可使车辆在长坡道或沼泽等特殊路面行驶中既可有一定的速度又不必长时间使用多片制动器造成制动器的过热。在轴14的输出端，当齿轮10、11如图2示位置时齿轮11直接与齿轮7啮合，产生正转输出；而当齿轮10、11位置调至齿轮11与齿轮7分离，齿轮10与过轮9啮合，并通过过轮9上的齿轮9′作用于齿轮7上，此时因过轮9作用使装置产生倒转输出。需指出的是在图2结构中行星轮系齿环上的棘轮13应是可调式双向棘轮，即如图3示的棘轮。同时应注意，在倒档输出时一方面要将齿轮组中齿轮10与过轮9啮合，同时需将棘爪换向。实际结构中可将齿轮10、11的调整柄与棘爪调整柄联锁。

本实用新型优点如下：

1、变速过程连续、平稳、无中断、冲出现象，车辆起步加速平稳，既可提高乘坐舒适性又可降低油耗。

2、易于操作。以重载车为例，其档位最多可达十五个，而采用本实用新型时仅需三个档位。行车的高速和低速间的变换只需通过简单控制手柄（也可是通过踏板）19位置实现。因此操作极为简便。

3、由于车辆变速过程平滑连续，起步平稳，可大大减轻传动系统的磨损，延长修理间隙里程。

4、传动可靠、效率较高，可用于重载车辆。

5、本实用新型的另一优点是在陡坡上坡前行状态突然发生发动机熄火，或者其它原因停止前行时会发生后退现象。而且在车辆下坡时发生刹车装置失灵时，还可利用将本实用新型置倒行档位的方式，迅速使车辆制动。这一特点使行车安全得到进一步保证。

实施例1

本例采用图1示结构但原图中蜗轮付换为齿轮付其中各齿轮齿数如下：

中心轮2和5均为16齿，行星轮3和6均为16齿，齿环4a和4b均为48齿，齿轮9和7均为直齿轮，省去伞齿轮10、11轴。齿轮7直接与轴14键配合，齿轮9固定于行星架6′上，齿轮7齿数为51，齿轮9齿数为18，齿轮22为18齿，齿轮15为51齿。本例速比，范围为1－8。

例2

本例采用图2结构，其中：中心轮2、8的齿数为16，行星轮3、6的齿数为16，齿环4a和4b的齿数48、齿轮22a齿数为16，齿轮22b齿数为25，齿轮15a齿数为54，齿轮15b齿数为38，齿轮11齿数为16，齿轮10齿数为16，齿轮7齿数为54，过轮9齿数为22，过轮9上固定并与齿轮7啮合的齿轮9′齿数为22，本例速比范围为1～11.4，其中次低速输出速比为5.13，第一倒档最大速比为11.4；第二倒档最大速比为5.13左右。

Claims

1、由周转轮系构成的用于机动车辆的变速装置，其中输入端为第一行星轮系的中心轮，输出端为第二行星轮系的中心轮，在装置中有另一转矩作用于第二行星轮系的行星架，其特征在于第一、第二得星轮系的齿环相互刚性联接，第一行星轮系的行星架上设置由行星轮架驱动的分扭矩输出机构，该机构通过旁路传动机构作用于第二行星轮系的行星架，在旁路传动机构上设置有可控制其转速的控制装置，行星轮系的齿环上设置有棘轮机构。

2、根据权利要求1所述变速装置，其特征在于在旁路传动机构的分扭矩输出机构上设置有可控制其转速的控制机构。

3、根据权利要求1所述的变速装置，其特征在于分扭矩输出机构为固定于第一行星轮系的行星架上的齿轮，该齿轮与旁路传动机构轴上的齿轮相啮合，旁路传动机构轴的另一端设置有齿轮，该齿轮与第二行星轮系的行星架上设置的蜗轮传动付的蜗杆轴上的齿轮相啮合，在旁路传动机构轴上设置由多片制动机构成的转速控制机构。

4、根据权利要求2所述的变速装置，其特征在于分扭矩输出机构为固定于第一行星轮系的行星架上的齿轮，该齿轮与旁路传动机构轴上的齿轮相啮合，旁路传动机构轴的另一端设置有齿轮，该齿轮与第二行星轮系的行星架上设置的蜗轮传动付的蜗杆轴上的齿轮相啮合，在旁路传动机构轴上设置由多片制动机构成的转速控制机构。

5、根据权利要求1所述的变速装置，其特征在于分扭矩输出机构为固定于第一行星轮系的行星架上的齿轮，该齿轮与旁路传动机构轴上的齿轮相啮合，旁路传动机构轴的另一端设置有齿轮，该齿轮与第二行星轮系的行星架上设置的齿轮传动付的齿轮轴上的齿轮相啮合，在旁路传动轴上设置由多片制动机构构成的转速控制装置。

6、根据权利要求2所述的变速装置，其特征在于分扭矩输出机构为固定于第一行星轮系的行星架上的齿轮，该齿轮与旁路传动机构轴上的齿轮相啮合，旁路传动机构轴的另一端设置有齿轮，该齿轮与第二行星轮系的行星架上设置的齿轮传动付的齿轮轴上的齿轮相啮合，在旁路传动轴上设置由多片制动机构构成的转速控制装置。

7、根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的变速装置，其特征在于旁路传动机构轴的输出端上设有与该轴键配合并可沿轴线方向调整位置的一组齿轮，在一个位置时该齿轮组的一个齿轮直接与第二行星轮系的行星架上所设的齿轮相啮合，在另一位置时，该齿轮组的另一齿轮通过一过轮驱动第二行星轮的行星架上所设的齿轮，行星轮系齿环上设有可调式双向棘轮。

8、根据权利要求7所述的变速装置，其特征在于第一行星轮系的行星架上设有两个齿轮，其上齿轮可与旁路传动机构轴的输入端所设的与轴键配合并可沿轴向调整位置的相应齿轮啮合。