專利名稱：一種齒輪無(wú)級(jí)變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無(wú)級(jí)變速器，尤其是涉及一種車用齒輪無(wú)級(jí)變速器。
背景技術(shù)：
汽車的無(wú)級(jí)變速技術(shù)，目前實(shí)際應(yīng)用中多以自動(dòng)變速器模擬無(wú)級(jí)變速，真正具實(shí)用意義的如奧迪公司最新應(yīng)用的Multitronic無(wú)級(jí)變速技術(shù)，而其使用鋼帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)改變不了摩擦傳動(dòng)的本質(zhì)，且該結(jié)構(gòu)要求相當(dāng)尖端的生產(chǎn)技術(shù)，及對(duì)部件、輔助材料提出相當(dāng)苛刻的要求，生產(chǎn)成本高。而在無(wú)級(jí)變速領(lǐng)域中，有帶式無(wú)級(jí)變速、液壓無(wú)級(jí)變速、鋼球無(wú)級(jí)變速、鏈齒無(wú)級(jí)變速、齒輪無(wú)級(jí)變速等，各種結(jié)構(gòu)各有其特點(diǎn)。其中齒輪變速以其傳遞功率大，效率高為特長(zhǎng)，已知的齒輪無(wú)級(jí)變速器，多以行星排齒輪組實(shí)現(xiàn)，而一般的行星排齒輪無(wú)級(jí)變速器，沒(méi)辦法很好地解決使其變速范圍變大的同時(shí)，能保證其高效率地工作；另一方面，行星排固有的轉(zhuǎn)速與扭距的關(guān)系，確定了其工作過(guò)程度中，扭距變化具有一定的跳躍性，這些都是行星排齒輪無(wú)級(jí)變速不能被廣泛應(yīng)用的主要原因。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、傳動(dòng)比大，并能在實(shí)現(xiàn)大變速范圍的同時(shí)高效率地工作，且在變速過(guò)程中，扭距變化平穩(wěn)的齒輪無(wú)級(jí)變速器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的行星齒輪無(wú)級(jí)變速器，包括中心輸入軸、行星架、輸出軸內(nèi)齒圈，三者同軸心可相互相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；中心輸入軸上固裝有主動(dòng)齒輪和輔助齒輪，輔助齒輪的直徑小于主動(dòng)齒輪的直徑；行星架的一端面上有至少一組兩個(gè)相互嚙合、又分別與輸入軸主動(dòng)齒輪、輸出軸內(nèi)齒圈嚙合的行星齒輪，另一端面上裝有行星架內(nèi)齒圈；輸出軸內(nèi)齒圈端面上裝有至少一個(gè)反饋齒輪，其同時(shí)與前述的輔助齒輪及行星架內(nèi)齒圈嚙合。
在上述基礎(chǔ)上，還可進(jìn)一步改進(jìn)1)在輸出軸與行星架之間有負(fù)載反饋液壓阻尼裝置，即輸出軸與行星架之間有一密封液壓阻尼腔，腔內(nèi)加注阻尼液體，輸出軸與行星架之間交叉設(shè)置多片阻尼片。
2)在輸入軸與行星架之間有主控液壓阻尼裝置，即輸入軸與行星架之間有一密封液壓阻尼腔，腔內(nèi)加注阻尼液體，輸入軸與行星架之間交叉設(shè)置多片阻尼片。
本實(shí)用新型的有益效果是由于行星架上裝有反饋齒輪同時(shí)與輔助齒輪及內(nèi)齒圈嚙合，能將輸出軸的轉(zhuǎn)速和扭力變動(dòng)情況反饋到行星架，結(jié)果行星架轉(zhuǎn)速隨輸出軸的負(fù)載狀況變化而變化，最終使得輸出軸轉(zhuǎn)速隨輸出軸的負(fù)載狀況變化而變化，從而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速；如在上述方案中加裝液壓或電控輔助裝置，將大為提高本新型在不同工況下的變速性能；且本新型的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、變速過(guò)程中沒(méi)有挫頓感。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的第一實(shí)施例剖面示意圖。
圖2是
圖1的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的第二實(shí)施例剖面示意圖。
圖4是圖3的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本實(shí)用新型的第三實(shí)施例剖面示意圖。
圖中1中心輸入軸，2行星架，3輸出軸內(nèi)齒圈，4輸入軸主動(dòng)齒輪，5輔助齒輪，6行星齒輪組，7行星架內(nèi)齒圈，8反饋齒輪，9負(fù)載反饋液壓阻尼裝置，10主控液壓阻尼裝置。
具體實(shí)施方式
從
圖1至圖2中可看到，本實(shí)用新型第一實(shí)施例的行星齒輪無(wú)級(jí)變速器，包括固裝有主動(dòng)齒輪4的中心輸入軸1、行星架2和輸出軸內(nèi)齒圈3，三者同軸心可相互相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；在中心輸入軸1上還固裝有輔助齒輪5，其直徑小于主動(dòng)齒輪4的直徑；在行星架2的端面11上，裝有至少一組兩個(gè)相互嚙合、又分別與輸入軸主動(dòng)齒輪4、輸出軸內(nèi)齒圈3嚙合的行星齒輪6，另一端面12上制出內(nèi)齒圈7；輸出軸內(nèi)齒圈3的端面上裝有至少一個(gè)反饋齒輪8，其同時(shí)與前述的輔助齒輪5及行星架內(nèi)齒圈7嚙合。
圖3至圖4所示本實(shí)用新型第二實(shí)施例的行星齒輪無(wú)級(jí)變速器，在所述的輸出軸內(nèi)齒圈3與行星架2之間有負(fù)載反饋液壓阻尼裝置9，即有一密封液壓阻尼腔13，腔內(nèi)加注阻尼液體、輸出軸內(nèi)齒圈3與行星架2之間交叉設(shè)置多片阻尼片14。
圖5為本實(shí)用新型第三實(shí)施例的行星齒輪無(wú)級(jí)變速器，在上述第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述的中心輸入軸1與行星架2之間裝有主控液壓阻尼裝置10，即有一密封液壓阻尼腔15，腔內(nèi)加注阻尼液體、輸入軸與行星架之間交叉設(shè)置多片阻尼片16。
假設(shè)行星架2在以下兩種工狀之間無(wú)級(jí)變動(dòng)，便能完成該設(shè)計(jì)的無(wú)級(jí)變速過(guò)程。兩種工狀過(guò)程如下工狀①設(shè)行星架2沒(méi)有公轉(zhuǎn)，相對(duì)靜止，則該工狀下齒輪組的傳動(dòng)效應(yīng)可視同定軸輪系結(jié)構(gòu)組合，即輸入軸主動(dòng)齒輪4通過(guò)兩個(gè)中間齒輪6，將動(dòng)力傳遞給輸出軸3，此時(shí)傳動(dòng)比最大，是輸出軸內(nèi)齒圈3與輸入軸主動(dòng)齒輪4的直徑比(假設(shè)忽略2個(gè)中間齒輪的直徑影響)，輸出軸3轉(zhuǎn)速最低，扭力最大。
工狀②行星架2連同兩個(gè)行星齒輪6圍繞中心軸公轉(zhuǎn)，并且其公轉(zhuǎn)角速度與輸入軸轉(zhuǎn)速相同，此時(shí)兩個(gè)行星齒輪6沒(méi)有自轉(zhuǎn)，只是圍繞中心軸公轉(zhuǎn)。則該工狀下的行星架2與行星齒輪6可視同為一個(gè)固定支架，輸入軸1通過(guò)該支架直接驅(qū)動(dòng)輸出軸3，此時(shí)輸出軸3轉(zhuǎn)速與輸入軸1轉(zhuǎn)速相同，傳動(dòng)比為1∶1，轉(zhuǎn)速最高，扭力最小。
如何實(shí)現(xiàn)對(duì)行星架在兩種工狀之間的變動(dòng)控制，是實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速的關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)引入了一個(gè)簡(jiǎn)單的中間齒輪，暫且稱之為反饋齒輪8，能將輸出軸3的轉(zhuǎn)速和扭力變動(dòng)情況反饋到行星架2，使行星架2轉(zhuǎn)速隨輸出軸3的工作狀況變化而變化，最終使得輸出軸3轉(zhuǎn)速隨負(fù)載狀況變化而變，從而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。
一.結(jié)構(gòu)示意如
圖1至圖2所示，輸入軸1與輸出軸3在同一軸心上，兩者通過(guò)軸承定位并能相對(duì)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。行星架2通過(guò)軸承裝嵌在輸入軸1上，并能相對(duì)自由轉(zhuǎn)動(dòng)；其中輔助齒輪5固定在輸入軸1上，輸入軸主動(dòng)齒輪4的直徑大于輔助齒輪5的直徑，兩齒輪的直徑比可根據(jù)驅(qū)動(dòng)扭力的大小要求作不同設(shè)定；反饋齒輪8能在繞自身軸心自轉(zhuǎn)的同時(shí)圍繞中心軸公轉(zhuǎn)。
二.工作原理設(shè)輸入軸1按順時(shí)針?lè)较蜷_(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則輔助齒輪5同時(shí)按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。由于起動(dòng)一刻，輸出軸3可視作處于靜止?fàn)顟B(tài)，轉(zhuǎn)速為零，則反饋齒輪8的軸心還未有公轉(zhuǎn)，反饋齒輪8因輔助齒輪5的傳動(dòng)而作反時(shí)針?lè)较蜃赞D(zhuǎn)，并帶動(dòng)行星架2趨于反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)；另一方面，輸入軸主動(dòng)齒輪4同時(shí)通過(guò)行星架2上的兩個(gè)行星齒輪6，帶動(dòng)輸出軸3按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。由于輸出軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)反饋齒輪8在自轉(zhuǎn)的同時(shí)按順時(shí)針?lè)较蚬D(zhuǎn)，反饋齒輪8的公轉(zhuǎn)反饋到行星架2，使得行星架2實(shí)際上是按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，即輸出軸3與行星架2均按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。由于輸入軸主動(dòng)齒輪4的直徑大于輔助齒輪5的直徑，所以輸出軸3的轉(zhuǎn)速比行星架2的轉(zhuǎn)速要快，兩者存在速度差，速度差決定了傳動(dòng)比及扭力的變化，當(dāng)輸出軸3與行星架2的轉(zhuǎn)速差越大，傳動(dòng)比越大，扭力越大。當(dāng)轉(zhuǎn)速差越小，則傳動(dòng)比越小，輸出軸轉(zhuǎn)速越高。速度差的改變，所產(chǎn)生的功率差會(huì)通過(guò)反饋齒輪8、以及兩個(gè)行星齒輪6自行分配到各齒輪的軸心上，并直接通過(guò)軸心將驅(qū)動(dòng)力傳遞給輸出軸3。
負(fù)載的慣性阻力隨運(yùn)動(dòng)速度的高低變動(dòng)而隨之變化，這是一般的物理現(xiàn)象，當(dāng)速度越高，慣性阻力越小，反過(guò)來(lái)說(shuō)，慣性阻力變小，速度將會(huì)提升。根據(jù)該設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，首先輸出軸3由靜止開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則慣性阻力從最大開(kāi)始變小，反映到輸3出軸的轉(zhuǎn)速不斷提升；轉(zhuǎn)速的不斷提升，慣性阻力將不斷減小。因?yàn)檗D(zhuǎn)速與阻力的互動(dòng)效應(yīng)，使得行星架2的轉(zhuǎn)速不斷提升。輸出軸3轉(zhuǎn)速的變化情況，通過(guò)反饋齒輪8的傳動(dòng)，使行星架2的公轉(zhuǎn)速度相應(yīng)變化，即實(shí)現(xiàn)了行星架2在上述兩種工狀之間的自動(dòng)變化，行星架2與反饋齒輪8的組合體現(xiàn)了自動(dòng)變速的隨動(dòng)性。當(dāng)負(fù)載阻力等于輸入軸驅(qū)動(dòng)力時(shí)，輸出軸3將保持在某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。
在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本新型還可作進(jìn)一步的改進(jìn)，加入液壓或電控輔助機(jī)構(gòu)等控制行星架2的轉(zhuǎn)速，將有助于改善該無(wú)級(jí)變速器在不同工狀下的變速性能及扭力輸出。
如圖3和圖4所示的第二實(shí)施例，在輸出軸3與行星架2之間加入一個(gè)負(fù)載反饋液壓阻尼裝置9，即輸出軸3與行星架2之間有一密封液壓阻尼腔13，腔內(nèi)加注阻尼液體，輸出軸3與行星架2之間交叉設(shè)置多片阻尼片14。當(dāng)輸出軸3在低轉(zhuǎn)速區(qū)域工作時(shí)，腔內(nèi)阻尼液處于低壓狀態(tài)而阻尼效應(yīng)不明顯。當(dāng)輸出軸3轉(zhuǎn)速提高，離心力使活塞17向外移動(dòng)壓迫腔內(nèi)阻尼液體，腔內(nèi)壓力增大，增加了輸出軸3與行星架2之的阻尼摩擦力，結(jié)果是輸出軸3更為主動(dòng)地帶動(dòng)行星架2轉(zhuǎn)動(dòng)，并能減少輸出軸3與行星架2的速度差，改善了自動(dòng)提速性能。速度差的改變，所產(chǎn)生的功率差會(huì)通過(guò)反饋齒輪8、及兩個(gè)行星齒輪6自行分配到各齒輪的軸心上，并直接通過(guò)軸心將驅(qū)動(dòng)力傳遞給輸出軸3，也就是提高了在高速段自動(dòng)變速的隨動(dòng)性，改善扭力輸出。
上例僅是針對(duì)提升負(fù)載反饋性能方面作一些改進(jìn)，而圖5所示的第三實(shí)施例，則提出一項(xiàng)“主控式液壓控制”設(shè)計(jì)，意思是在第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在輸入端再加一個(gè)主控液壓阻尼裝置10，即輸入軸1與行星架2之間有一密封液壓阻尼腔15，腔內(nèi)加注阻尼液體，輸入軸1與行星架2之間交叉設(shè)置多片阻尼片16。讓輸入軸1轉(zhuǎn)速的變化主動(dòng)控制行星架2的轉(zhuǎn)速，主控液壓腔與負(fù)載反饋腔是不同步工作，通常情況下是主控液壓腔先起作用，待輸出軸3轉(zhuǎn)速不斷提升，負(fù)載反饋腔才起作用，這是本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例，以齒輪傳動(dòng)為本質(zhì)，液壓控制為輔助手段，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，變速效能好，反應(yīng)迅速，變速過(guò)程中沒(méi)有一般變速器換檔時(shí)的挫頓感。
權(quán)利要求1.一種齒輪無(wú)級(jí)變速器，包括固裝有主動(dòng)齒輪(4)的中心輸入軸(1)、行星架(2)和輸出軸內(nèi)齒圈(3)，三者同軸心可相互相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；其特征是所述的中心輸入軸(1)上還固裝有輔助齒輪(5)，其直徑小于主動(dòng)齒輪(4)的直徑；所述的行星架(2)的端面(11)上，有至少一組兩個(gè)相互嚙合、又分別與輸入軸主動(dòng)齒輪(4)、輸出軸內(nèi)齒圈(3)嚙合的行星齒輪(6)，另一端面(12)上制有內(nèi)齒圈(7)；所述的輸出軸內(nèi)齒圈(3)的端面上裝有至少一個(gè)反饋齒輪(8)，其同時(shí)與前述的輔助齒輪(5)及行星架內(nèi)齒圈(7)嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪無(wú)級(jí)變速器，其特征是所述的輸出軸內(nèi)齒圈(3)與行星架(2)之間有負(fù)載反饋液壓阻尼裝置(9)，即有一密封液壓阻尼腔(13)，腔內(nèi)加注阻尼液體、輸出軸(3)與行星架(2)之間交叉設(shè)置多片阻尼片(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪無(wú)級(jí)變速器，其特征是所述的輸入軸(1)與行星架(2)之間有主控液壓阻尼裝置(10)，即有一密封液壓阻尼腔(15)，腔內(nèi)加注阻尼液體、輸入軸(1)與行星架(2)之間交叉設(shè)置多片阻尼片(16)。
專利摘要一種車用齒輪無(wú)級(jí)變速器，包括裝有主動(dòng)齒輪和輔助齒輪的中心輸入軸、行星架和輸出軸內(nèi)齒圈，行星架上有相互嚙合、又分別與輸入軸主動(dòng)齒輪、輸出軸內(nèi)齒圈嚙合的行星齒輪；所述的輸出軸內(nèi)齒圈端面上裝有反饋齒輪，其同時(shí)與輔助齒輪及行星架內(nèi)齒圈嚙合。由于反饋齒輪能將輸出軸的轉(zhuǎn)速和扭力變動(dòng)情況反饋到行星架，結(jié)果行星架轉(zhuǎn)速隨輸出軸的狀況變化而變化，而輸出軸轉(zhuǎn)速又隨負(fù)載狀況變化而變化。兩者的互動(dòng)效應(yīng)，從而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速；如在此基礎(chǔ)上加裝液壓或電控輔助裝置，將大為提高本新型在不同工況下的變速性能；且本新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、變速過(guò)程中沒(méi)有挫頓感。
文檔編號(hào)F16H3/44GK2758560SQ20042004374
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2004年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月19日
發(fā)明者劉磊 申請(qǐng)人:劉磊