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