CN2758560Y - 一种齿轮无级变速器 - Google Patents

Abstract

一种车用齿轮无级变速器，包括装有主动齿轮和辅助齿轮的中心输入轴、行星架和输出轴内齿圈，行星架上有相互啮合、又分别与输入轴主动齿轮、输出轴内齿圈啮合的行星齿轮；所述的输出轴内齿圈端面上装有反馈齿轮，其同时与辅助齿轮及行星架内齿圈啮合。由于反馈齿轮能将输出轴的转速和扭力变动情况反馈到行星架，结果行星架转速随输出轴的状况变化而变化，而输出轴转速又随负载状况变化而变化。两者的互动效应，从而自动实现无级变速；如在此基础上加装液压或电控辅助装置，将大为提高本新型在不同工况下的变速性能；且本新型的结构简单、变速过程中没有挫顿感。

Description

一种齿轮无级变速器

技术领域

本实用新型涉及一种无级变速器，尤其是涉及一种车用齿轮无级变速器。

背景技术

汽车的无级变速技术，目前实际应用中多以自动变速器模拟无级变速，真正具实用意义的如奥迪公司最新应用的Multitronic无级变速技术，而其使用钢带传动的结构特点改变不了摩擦传动的本质，且该结构要求相当尖端的生产技术，及对部件、辅助材料提出相当苛刻的要求，生产成本高。而在无级变速领域中，有带式无级变速、液压无级变速、钢球无级变速、链齿无级变速、齿轮无级变速等，各种结构各有其特点。其中齿轮变速以其传递功率大，效率高为特长，已知的齿轮无级变速器，多以行星排齿轮组实现，而一般的行星排齿轮无级变速器，没办法很好地解决使其变速范围变大的同时，能保证其高效率地工作；另一方面，行星排固有的转速与扭距的关系，确定了其工作过程度中，扭距变化具有一定的跳跃性，这些都是行星排齿轮无级变速不能被广泛应用的主要原因。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于提供一种结构简单、成本低、传动比大，并能在实现大变速范围的同时高效率地工作，且在变速过程中，扭距变化平稳的齿轮无级变速器。

为实现上述目的，本实用新型的行星齿轮无级变速器，包括中心输入轴、行星架、输出轴内齿圈，三者同轴心可相互相对转动；中心输入轴上固装有主动齿轮和辅助齿轮，辅助齿轮的直径小于主动齿轮的直径；行星架的一端面上有至少一组两个相互啮合、又分别与输入轴主动齿轮、输出轴内齿圈啮合的行星齿轮，另一端面上装有行星架内齿圈；输出轴内齿圈端面上装有至少一个反馈齿轮，其同时与前述的辅助齿轮及行星架内齿圈啮合。

在上述基础上，还可进一步改进：

1)在输出轴与行星架之间有负载反馈液压阻尼装置，即输出轴与行星架之间有一密封液压阻尼腔，腔内加注阻尼液体，输出轴与行星架之间交叉设置多片阻尼片。

2)在输入轴与行星架之间有主控液压阻尼装置，即输入轴与行星架之间有一密封液压阻尼腔，腔内加注阻尼液体，输入轴与行星架之间交叉设置多片阻尼片。

本实用新型的有益效果是：由于行星架上装有反馈齿轮同时与辅助齿轮及内齿圈啮合，能将输出轴的转速和扭力变动情况反馈到行星架，结果行星架转速随输出轴的负载状况变化而变化，最终使得输出轴转速随输出轴的负载状况变化而变化，从而自动实现无级变速；如在上述方案中加装液压或电控辅助装置，将大为提高本新型在不同工况下的变速性能；且本新型的结构较简单、变速过程中没有挫顿感。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的第一实施例剖面示意图。

图2是图1的立体结构示意图。

图3是本实用新型的第二实施例剖面示意图。

图4是图3的立体结构示意图。

图5是本实用新型的第三实施例剖面示意图。

图中：1中心输入轴，2行星架，3输出轴内齿圈，4输入轴主动齿轮，5辅助齿轮，6行星齿轮组，7行星架内齿圈，8反馈齿轮，9负载反馈液压阻尼装置，10主控液压阻尼装置。

具体实施方式

从图1至图2中可看到，本实用新型第一实施例的行星齿轮无级变速器，包括固装有主动齿轮4的中心输入轴1、行星架2和输出轴内齿圈3，三者同轴心可相互相对转动；在中心输入轴1上还固装有辅助齿轮5，其直径小于主动齿轮4的直径；在行星架2的端面11上，装有至少一组两个相互啮合、又分别与输入轴主动齿轮4、输出轴内齿圈3啮合的行星齿轮6，另一端面12上制出内齿圈7；输出轴内齿圈3的端面上装有至少一个反馈齿轮8，其同时与前述的辅助齿轮5及行星架内齿圈7啮合。

图3至图4所示本实用新型第二实施例的行星齿轮无级变速器，在所述的输出轴内齿圈3与行星架2之间有负载反馈液压阻尼装置9，即有一密封液压阻尼腔13，腔内加注阻尼液体、输出轴内齿圈3与行星架2之间交叉设置多片阻尼片14。

图5为本实用新型第三实施例的行星齿轮无级变速器，在上述第二实施例的基础上，所述的中心输入轴1与行星架2之间装有主控液压阻尼装置10，即有一密封液压阻尼腔15，腔内加注阻尼液体、输入轴与行星架之间交叉设置多片阻尼片16。

假设行星架2在以下两种工状之间无级变动，便能完成该设计的无级变速过程。两种工状过程如下：

工状①：设行星架2没有公转，相对静止，则该工状下齿轮组的传动效应可视同定轴轮系结构组合，即输入轴主动齿轮4通过两个中间齿轮6，将动力传递给输出轴3，此时传动比最大，是输出轴内齿圈3与输入轴主动齿轮4的直径比(假设忽略2个中间齿轮的直径影响)，输出轴3转速最低，扭力最大。

工状②：行星架2连同两个行星齿轮6围绕中心轴公转，并且其公转角速度与输入轴转速相同，此时两个行星齿轮6没有自转，只是围绕中心轴公转。则该工状下的行星架2与行星齿轮6可视同为一个固定支架，输入轴1通过该支架直接驱动输出轴3，此时输出轴3转速与输入轴1转速相同，传动比为1∶1，转速最高，扭力最小。

如何实现对行星架在两种工状之间的变动控制，是实现无级变速的关键。本设计引入了一个简单的中间齿轮，暂且称之为反馈齿轮8，能将输出轴3的转速和扭力变动情况反馈到行星架2，使行星架2转速随输出轴3的工作状况变化而变化，最终使得输出轴3转速随负载状况变化而变，从而自动实现无级变速。

一.结构示意

如图1至图2所示，输入轴1与输出轴3在同一轴心上，两者通过轴承定位并能相对自由转动。行星架2通过轴承装嵌在输入轴1上，并能相对自由转动；其中辅助齿轮5固定在输入轴1上，输入轴主动齿轮4的直径大于辅助齿轮5的直径，两齿轮的直径比可根据驱动扭力的大小要求作不同设定；反馈齿轮8能在绕自身轴心自转的同时围绕中心轴公转。

二.工作原理

设输入轴1按顺时针方向开始转动，则辅助齿轮5同时按顺时针方向转动。由于起动一刻，输出轴3可视作处于静止状态，转速为零，则反馈齿轮8的轴心还未有公转，反馈齿轮8因辅助齿轮5的传动而作反时针方向自转，并带动行星架2趋于反时针方向转动；另一方面，输入轴主动齿轮4同时通过行星架2上的两个行星齿轮6，带动输出轴3按顺时针方向转动。由于输出轴3的转动，带动反馈齿轮8在自转的同时按顺时针方向公转，反馈齿轮8的公转反馈到行星架2，使得行星架2实际上是按顺时针方向转动，即输出轴3与行星架2均按顺时针方向转动。由于输入轴主动齿轮4的直径大于辅助齿轮5的直径，所以输出轴3的转速比行星架2的转速要快，两者存在速度差，速度差决定了传动比及扭力的变化，当输出轴3与行星架2的转速差越大，传动比越大，扭力越大。当转速差越小，则传动比越小，输出轴转速越高。速度差的改变，所产生的功率差会通过反馈齿轮8、以及两个行星齿轮6自行分配到各齿轮的轴心上，并直接通过轴心将驱动力传递给输出轴3。

负载的惯性阻力随运动速度的高低变动而随之变化，这是一般的物理现象，当速度越高，惯性阻力越小，反过来说，惯性阻力变小，速度将会提升。根据该设计的结构特点，首先输出轴3由静止开始转动，则惯性阻力从最大开始变小，反映到输3出轴的转速不断提升；转速的不断提升，惯性阻力将不断减小。因为转速与阻力的互动效应，使得行星架2的转速不断提升。输出轴3转速的变化情况，通过反馈齿轮8的传动，使行星架2的公转速度相应变化，即实现了行星架2在上述两种工状之间的自动变化，行星架2与反馈齿轮8的组合体现了自动变速的随动性。当负载阻力等于输入轴驱动力时，输出轴3将保持在某一稳定转速。

在上述结构的基础上，本新型还可作进一步的改进，加入液压或电控辅助机构等控制行星架2的转速，将有助于改善该无级变速器在不同工状下的变速性能及扭力输出。

如图3和图4所示的第二实施例，在输出轴3与行星架2之间加入一个负载反馈液压阻尼装置9，即输出轴3与行星架2之间有一密封液压阻尼腔13，腔内加注阻尼液体，输出轴3与行星架2之间交叉设置多片阻尼片14。当输出轴3在低转速区域工作时，腔内阻尼液处于低压状态而阻尼效应不明显。当输出轴3转速提高，离心力使活塞17向外移动压迫腔内阻尼液体，腔内压力增大，增加了输出轴3与行星架2之的阻尼摩擦力，结果是输出轴3更为主动地带动行星架2转动，并能减少输出轴3与行星架2的速度差，改善了自动提速性能。速度差的改变，所产生的功率差会通过反馈齿轮8、及两个行星齿轮6自行分配到各齿轮的轴心上，并直接通过轴心将驱动力传递给输出轴3，也就是提高了在高速段自动变速的随动性，改善扭力输出。

上例仅是针对提升负载反馈性能方面作一些改进，而图5所示的第三实施例，则提出一项“主控式液压控制”设计，意思是在第二实施例的基础上，在输入端再加一个主控液压阻尼装置10，即输入轴1与行星架2之间有一密封液压阻尼腔15，腔内加注阻尼液体，输入轴1与行星架2之间交叉设置多片阻尼片16。让输入轴1转速的变化主动控制行星架2的转速，主控液压腔与负载反馈腔是不同步工作，通常情况下是主控液压腔先起作用，待输出轴3转速不断提升，负载反馈腔才起作用，这是本实用新型的最佳实施例，以齿轮传动为本质，液压控制为辅助手段，结构简单，变速效能好，反应迅速，变速过程中没有一般变速器换档时的挫顿感。

Claims (3)

1、一种齿轮无级变速器，包括固装有主动齿轮(4)的中心输入轴(1)、行星架(2)和输出轴内齿圈(3)，三者同轴心可相互相对转动；其特征是：所述的中心输入轴(1)上还固装有辅助齿轮(5)，其直径小于主动齿轮(4)的直径；所述的行星架(2)的端面(11)上，有至少一组两个相互啮合、又分别与输入轴主动齿轮(4)、输出轴内齿圈(3)啮合的行星齿轮(6)，另一端面(12)上制有内齿圈(7)；所述的输出轴内齿圈(3)的端面上装有至少一个反馈齿轮(8)，其同时与前述的辅助齿轮(5)及行星架内齿圈(7)啮合。

2、根据权利要求1所述的齿轮无级变速器，其特征是：所述的输出轴内齿圈(3)与行星架(2)之间有负载反馈液压阻尼装置(9)，即有一密封液压阻尼腔(13)，腔内加注阻尼液体、输出轴(3)与行星架(2)之间交叉设置多片阻尼片(14)。

3、根据权利要求1所述的齿轮无级变速器，其特征是：所述的输入轴(1)与行星架(2)之间有主控液压阻尼装置(10)，即有一密封液压阻尼腔(15)，腔内加注阻尼液体、输入轴(1)与行星架(2)之间交叉设置多片阻尼片(16)。

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