相交轴式行星摩擦机械无级变速器及其无级变速方法 |
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| 申请号 | CN201510191634.4 | 申请日 | 2015-04-15 | 公开(公告)号 | CN105570420A | 公开(公告)日 | 2016-05-11 |
| 申请人 | 夏兴旺; | 发明人 | 夏兴旺; | ||||
| 摘要 | 一种相交轴式行星摩擦机械无级 变速器 及其无级变速方法，它不使用 离合器 ，它的正负 传动比 都可以无穷大，“ 前进档 ”、“空档(P档)”和“倒挡”无缝衔接。该变速器可以用 电动机 驱动第二摩擦盘(26)或齿圈(12)或 太阳轮 (15)进行混动。该变速器结构简单、成本低、变速范围大、传动效率高。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种变速器，它包括摩擦盘(6)、行星摩擦轮(8)、行星轴(9)、行星架(10)、行星轮(11)，它还包括齿圈(12)或太阳轮(15)，其特征在于，摩擦盘(6)与行星摩擦轮(8)接触，行星摩擦轮(8)可轴向移动，行星摩擦轮(8)与行星轴(9)键连接，行星轴(9)与行星轮(11)连接，行星轮(11)与齿圈(12)或太阳轮(15)啮合；行星轴(9)安装在行星架(10)上；行星轴(9)的轴心线与摩擦盘(6)的轴心线相交于一点。 |
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| 说明书全文 | 相交轴式行星摩擦机械无级变速器及其无级变速方法技术领域背景技术[0002] 目前的机械无级变速器主要有金属带式无级变速器、行星摩擦式无级变速器、摩擦盘式无级变速器等，但这些变速器要么结构复杂、成本高，要么变速范围小、承载能力差。 发明内容[0003] 为了解决现有机械无级变速器结构复杂、成本高、变速范围小等问题，本发明提供一种机械无级变速器。它结构简单、成本低、变速范围大、承载能力强、传动效率高。 [0004] 该变速器通过以下方式实现： [0005] 一种变速器，它包括摩擦盘(6)、行星摩擦轮(8)、行星轴(9)、行星架(10)、行星轮(11)，它还包括齿圈(12)或太阳轮(15)，摩擦盘(6)与行星摩擦轮(8)接触，行星摩擦轮(8)可轴向移动，行星摩擦轮(8)与行星轴(9)键连接，行星轴(9)与行星轮(11)连接，行星轮(11)与齿圈(12)或太阳轮(15)啮合；行星轴(9)安装在行星架(10)上；行星轴(9)的轴心线与摩擦盘(6)的轴心线相交于一点。 [0006] 行星轴(9)的轴心线与摩擦盘(6)的轴心线垂直。 [0007] 摩擦盘(6)可轴向移动。行星架(10)可轴向移动。 [0008] 摩擦盘的接触面是凹面。 [0009] 摩擦盘的接触面包括内弧面或内锥面或两者都包括。如图1所示。 [0010] 它包括第二摩擦盘(26)，摩擦盘(6)和第二摩擦盘(26)对称布置。如图1所示。 [0011] 第二摩擦盘(26)可轴向移动。第二摩擦盘(26)的接触面与摩擦盘(6)的接触面相同。 [0012] 输入轴(2)与第二摩擦盘(26)连接。如图5所示。 [0013] 输入轴(2)与行星架(10)连接，并使第二摩擦盘(26)的转速始终为行星架(10)的转速的2倍。 [0015] 它还包括电动机，电动机驱动第二摩擦盘(26)或齿圈(12)或太阳轮(15)。 [0016] 行星架(10)与输入轴(2)连接。 [0018] 它包括太阳轮(15)，行星轮(11)与太阳轮(15)啮合。太阳轮(15)、行星架(10)和摩擦盘(6)三端，一端与输入轴(2)连接，一端与变速器壳(1)连接，一端与输出轴(3)连接。 [0019] 输入轴(2)与行星架(10)连接；太阳轮(15)和摩擦盘(6)两个自由度，一个自由度与变速器壳(1)连接，一个自由度与输出轴(3)连接。 [0020] 输入轴(2)与行星架(10)连接，太阳轮(15)与输出轴(3)连接，摩擦盘(6)与变速器壳(1)连接。如图5所示。 [0021] 行星摩擦轮(8)与摩擦盘(6)的最小传动比≤行星轮(11)与太阳轮(15)的传动比。 [0022] 它包括齿圈(12)，行星轮(11)与齿圈(12)啮合。齿圈(12)、行星架(10)和摩擦盘(6)三端，一端与输入轴(2)连接，一端与变速器壳(1)连接，一端与输出轴(3)连接。 [0023] 输入轴(2)与行星架(10)连接；齿圈(12)和摩擦盘(6)两个自由度，一个自由度与变速器壳(1)连接，一个自由度与输出轴(3)连接。 [0024] 输入轴(2)与行星架(10)连接，摩擦盘(6)与输出轴(3)连接，齿圈(12)与变速器壳(1)连接。如图1所示。 [0025] 行星轮(11)与齿圈(12)的传动比≤行星摩擦轮(8)与摩擦盘(6)的最大传动比。 [0026] 它包括螺旋键(14)，行星摩擦轮(8)与行星轴(9)通过螺旋键(14)连接。如图4所示。 [0027] 它还包括行星轴套管(31)、行星架液压套管(32)，行星架液压套管(32)设置在行星架(10)上，行星架液压套管(32)与行星轴套管(31)套接，行星轴套管(31)与行星摩擦轮(8)固连，行星摩擦轮(8)与行星轴(9)键连接，行星轴(9)具有中空管，行星轴套管(31)形成的腔通过行星轴(9)的中空管与齿轮箱连通。如图12所示。 [0028] 一种无级变速方法，它包括摩擦盘(6)、行星摩擦轮(8)、行星轴(9)、行星架(10)、行星轮(11)，它还包括齿圈(12)或太阳轮(15)，摩擦盘(6)与行星摩擦轮(8)接触，行星摩擦轮(8)可轴向移动，行星摩擦轮(8)与行星轴(9)连接，行星轴(9)与行星轮(11)连接，行星轮(11)与齿圈(12)或太阳轮(15)啮合；行星轴(9)安装在行星架(10)上；行星轴(9)的轴心线与摩擦盘(6)的轴心线相交于一点；通过行星摩擦轮(8)轴向移动改变摩擦盘(6)的作用半径进行变速。附图说明 [0029] 图1：变速器实例一结构图 [0030] 1、变速器壳 [0031] 2、输入轴 [0032] 3、输出轴 [0033] 4、液压套筒(与变速器壳(1)固连) [0034] 5、液压套筒(与摩擦盘(6)固连) [0035] 6、摩擦盘 [0036] 7、轴承 [0037] 8、行星摩擦轮(与行星轴( )键连接) [0038] 9、行星轴 [0039] 10、行星架 [0040] 11、行星轮 [0041] 12、齿圈(与变速器壳(1)连接) [0042] 20、差速器太阳齿轮 [0043] 21、差速器行星齿轮 [0044] 26、第二摩擦盘 [0045] 图2：变速器实例一结构图 [0046] 图3：变速器实例一行星架的一种具体形式的轴向视图 [0047] 图4：变速器实例一行星轴与螺旋键外观图 [0048] 14、螺旋键 [0049] 图5：变速器实例二结构图 [0050] 15、太阳轮 [0051] 16、输入齿轮(向第二摩擦盘(26)和行星架(10)传递动力，并使第二摩擦盘(26)的转速始终为行星架(10)的转速的2倍) [0052] 图6：变速器实例二行星轴、行星轮、行星摩擦轮外观图 [0053] 图7：变速器实例二行星架的一种具体形式的轴向视图 [0054] 图8：变速器实例三结构图 [0056] 图9：变速器实例四结构图 [0057] 图10：变速器实例五结构图 [0058] 图11：变速器实例六结构图 [0059] 图12：变速器实例七结构图 [0060] 31、行星轴套管 [0061] 32、行星架液压套管 [0062] 33、油路 [0063] 图13：变速器实例八结构图 [0064] 图14：变速器实例八齿圈结构简图 [0065] 34、近心端 [0066] 35、远心端 [0067] 36、中圆 具体实施方式[0068] 以下将通过实例来解释本发明内容，本实例仅为阐明本发明的实施方案，并非用以限制本发明。需说明，以下实例及图中，与本发明非直接相关的元件已省略，且图中各元件尺寸仅为求容易理解，并非用以限制实际比例。 [0069] 其中，实例一至实例七为变速器实例；实例一至实例八均为应用该无级变速方法的实例。 [0070] 为了更好的说明本发明设定以下参数： [0071] A：行星轮(11)与齿圈(12)的传动比。 [0072] B：行星轮(11)与太阳轮(15)的传动比。 [0073] C：行星摩擦轮(8)与摩擦盘(6)的最小传动比(行星摩擦轮(8)最靠近摩擦盘(6)轴心时)。如图1、图5所示。 [0074] D：行星摩擦轮(8)与摩擦盘(6)的最大传动比(行星摩擦轮(8)处于摩擦盘(6)外缘时)。如图2所示。 [0075] W：反向传动比，即输出轴(3)与输入轴(2)的传动比。 [0076] 该变速器包括摩擦盘(6)、行星摩擦轮(8)、行星轴(9)、行星架(10)、行星轮(11)，它还包括齿圈(12)或太阳轮(15)，摩擦盘(6)与行星摩擦轮(8)接触，行星摩擦轮(8)可轴向移动，行星摩擦轮(8)与行星轴(9)键连接，行星轴(9)与行星轮(11)连接，行星轮(11)与齿圈(12)或太阳轮(15)啮合；行星轴(9)安装在行星架(10)上；行星轴(9)的轴心线与摩擦盘(6)的轴心线相交于一点。 [0077] 该变速器实例一通过以下方式实现： [0078] 它包括齿圈(12)，行星轮(11)与齿圈(12)啮合。 [0079] 输入轴(2)与行星架(10)连接，摩擦盘(6)与输出轴(3)连接，齿圈(12)与变速器壳(1)连接。如图1所示。 [0080] 行星轴(9)的轴心线与摩擦盘(6)的轴心线垂直。 [0081] 摩擦盘(6)可轴向移动。如图1、图2所示。 [0082] 摩擦盘的接触面是凹面。摩擦盘的接触面包括内弧面或内锥面或两者都包括。如图1所示。 [0083] 它包括第二摩擦盘(26)，摩擦盘(6)和第二摩擦盘(26)对称布置。如图1所示。 [0084] 第二摩擦盘(26)可轴向移动。第二摩擦盘(26)的接触面与摩擦盘(6)的接触面相同。 [0085] 它还包括差速器，差速器行星齿轮(21)安装在行星架(10)上，两个差速器太阳齿轮(20)分别与摩擦盘(6)和第二摩擦盘(26)连接。如图1所示。这样有利于提高变速器的承载能力。 [0087] 它包括螺旋键(14)，行星摩擦轮(8)与行星轴(9)通过螺旋键(14)连接。如图4所示。由于螺旋键(14)的切线与行星轴(9)的轴心线呈一定夹角，变速器运转时，螺旋键(14)会给行星摩擦轮(8)一个轴向的使行星摩擦轮(8)向外移动的力。这样，在行星摩擦轮(8)公转速度较低离心力不足时，提供额外的使行星摩擦轮(8)向外移动的力，避免打滑。 [0088] 行星轮(11)与齿圈(12)的传动比≤行星摩擦轮(8)与摩擦盘(6)的最大传动比。 [0089] 当行星轮(11)与齿圈(12)的传动比和行星摩擦轮(8)与摩擦盘(6)的传动比相等时，变速器传动比无穷大，即相当于“空档”。当行星摩擦轮(8)向内移动时，变速器传动比逐渐减小。 [0090] 当行星轮(11)与齿圈(12)的传动比小于行星摩擦轮(8)与摩擦盘(6)的最大传动比时，变速器传动比可以是负值，即相当于“倒挡”。 [0091] 以A＝3，D＝4，C＝1为例，变速器的传动比范围为：+∞-0.5和-∞--4。 [0092] W的范围为：2--0.25。 [0093] 该变速器实例二通过以下方式实现： [0094] 它包括太阳轮(15)，行星轮(11)与太阳轮(15)啮合。 [0095] 输入轴(2)与行星架(10)连接，太阳轮(15)与输出轴(3)连接，摩擦盘(6)与变速器壳(1)连接。 [0096] 行星轴(9)的轴心线与摩擦盘(6)的轴心线垂直。 [0097] 摩擦盘(6)可轴向移动。 [0098] 摩擦盘的接触面是凹面摩擦盘的接触面包括内弧面或内锥面或两者都包括。如图1所示。 [0099] 它包括第二摩擦盘(26)，摩擦盘(6)和第二摩擦盘(26)对称布置。如图1所示。 [0100] 第二摩擦盘(26)可轴向移动。第二摩擦盘(26)的接触面与摩擦盘(6)的接触面相同。 [0101] 输入轴(2)与第二摩擦盘(26)连接。如图5所示。 [0102] 输入轴(2)与行星架(10)连接，并使第二摩擦盘(26)的转速始终为行星架(10)的转速的2倍。 [0103] 摩擦盘向外移动时，行星摩擦轮(8)依靠公转产生的离心力向外移动进行变速；摩擦盘向内移动时，摩擦盘挤压行星摩擦轮(8)，使行星摩擦轮(8)向内移动进行变速。 [0104] 行星摩擦轮(8)与摩擦盘(6)的最小传动比≤行星轮(11)与太阳轮(15)的传动比。 [0105] 当行星轮(11)与太阳轮(15)的传动比和行星摩擦轮(8)与摩擦盘(6)的传动比相等时，变速器传动比无穷大，即相当于“空档”。当行星摩擦轮(8)向外移动时，变速器传动比逐渐减小。 [0106] 当行星摩擦轮(8)与摩擦盘(6)的最小传动比小于行星轮(11)与太阳轮(15)的传动比时，即C＜B时，变速器传动比可以是负值，即相当于“倒挡”。 [0107] 以B＝1，C＝0.7，D＝4为例，变速器的传动比范围为：+∞-0.333和-∞--3.333。 [0108] W的范围为：3--0.3。 [0109] 该变速器实例三 [0110] 该变速器包括弹簧(30)，弹簧(30)支撑在行星摩擦轮(8)与行星架(10)之间。摩擦盘的接触面是平面，摩擦盘将行星摩擦轮(8)压紧，摩擦盘(6)和第二摩擦盘(26)不可轴向移动。行星架(10)的转速增加，行星摩擦轮(8)的离心力增加，行星摩擦轮(8)向外移动，挤压弹簧(30)，进行变速；行星架(10)的转速减小，行星摩擦轮(8)的离心力减小，行星摩擦轮(8)受弹簧(30)的作用向内移动，进行变速。如图8所示。 [0111] 该变速器实例四 [0112] 该变速器行星轴(9)的轴心线与摩擦盘(6)的轴心线相交于一点。但行星轴(9)的轴心线与摩擦盘的轴心线不垂直。摩擦盘的接触面是平面，摩擦盘不可轴向移动，行星架(10)、输出轴(3)或齿圈(12)或太阳轮(15)可轴向移动，摩擦盘将行星摩擦轮(8)压紧。如图9所示。另外实例四的摩擦盘的接触面也可以是锥面，并用弹簧(30)支撑在行星摩擦轮(8)与行星架(10)之间。实例四的摩擦盘的接触面也可以是内锥面，行星轴(9)的倾斜方向与图 9所示相反。 [0113] 该变速器实例五 [0114] 该变速器行星轴(9)的轴心线与摩擦盘(6)的轴心线相交于一点。行星轴(9)的轴心线与摩擦盘(6)的轴心线不垂直。摩擦盘(6)的接触面是凹面，摩擦盘(6)或行星架(10)可轴向移动。如图10所示。实例五还可以包括第二摩擦盘(26)，第二摩擦盘(26)的接触面是锥面。实例五还可以输入轴与第二摩擦盘(26)连接。实例五将部分离心力转化为对摩擦盘(6)的压力，可提高承载扭矩。 [0115] 该变速器实例六 [0116] 该变速器包括弹簧(30)，弹簧(30)支撑在行星摩擦轮(8)与行星架(10)之间。摩擦盘的接触面是锥面。摩擦盘可轴向移动。采用液压控制摩擦盘向外移动时，行星摩擦轮(8)受弹簧(30)的作用向内移动，进行变速；摩擦盘向内移动时，摩擦盘挤压行星摩擦轮(8)，使行星摩擦轮(8)向外移动进行变速。如图11所示。 [0117] 该变速器实例七 [0118] 该变速器它还包括行星轴套管(31)、行星架液压套管(32)，行星架液压套管(32)设置在行星架(10)上，行星架液压套管(32)与行星轴套管(31)套接，行星轴套管(31)与行星摩擦轮(8)固连，行星摩擦轮(8)与行星轴(9)键连接，行星轴(9)具有中空管，行星轴套管(31)形成的腔通过行星轴(9)的中空管与齿轮箱连通。如图12所示。行星轴(9)的轴心线与摩擦盘(6)的轴心线垂直。摩擦盘(6)可轴向移动。摩擦盘(6)的接触面是锥面。摩擦盘(6)的接触面还可以是平面或凹面。 [0119] 另外，实例一也可以固定摩擦盘(6)，齿圈(11)与输出轴(3)连接；还可以如实例二那样输入轴(2)与第二摩擦盘(26)连接，并使第二摩擦盘(26)的转速是行星架(10)的转速的2倍。 [0120] 实例二也可以固定太阳轮(15)，摩擦盘(6)与输出轴(3)连接。但是，这样输出轴(3)不能位于摩擦盘轴心线上，必然要增加一级齿轮传动，增加摩擦损耗。我个人认为实例一和实例二最具有代表性，其中又以实例二结构最简单。 [0121] 实例三至实例七也同样可以用齿圈(11)代替太阳轮(15)。弹簧(30)支撑在行星摩擦轮(8)与行星轮(11)之间。 [0122] 实例七结构相对复杂，但其适合低转速大扭矩工况。 [0123] 此外，两个变速器正反配合使用，变速器的传动比范围为：-∞-+∞。 [0124] 该无级变速方法实例八 [0125] 它包括摩擦轮(6)、行星摩擦轮(8)、行星轴(9)、行星架(10)、行星轮(11)、齿圈(12)，摩擦轮(6)与行星摩擦轮(8)接触，行星摩擦轮(8)可轴向移动，行星摩擦轮(8)与行星轴(9)连接，行星轴(9)与行星轮(11)连接，行星轮(11)与齿圈(12)啮合；行星轴(9)安装在行星架(10)上；行星轴(9)的轴心线与摩擦盘(6)的轴心线相交于一点。行星轮(11)是标准齿轮；齿圈(12)具有侧齿，侧齿的近心端(34)为负变位齿轮，远心端(35)为正变位齿轮，中圆(36)位置为标准齿轮，齿形由近心端(34)到远心端(35)逐渐变化且齿高相等、齿顶在同一平面上。这样能够在不影响运转的情况下，对与该齿圈(12)侧齿啮合的行星轮(11)进行轴向移动。 [0126] 该变速器“空档”时它的传动比可以无穷大，并可以逐渐的改变传动比。该变速器的“空档”即是“空档”也是“P档”。因为“空档”时，该变速器的反向传动比为0，即输出轴(3)与输入轴(2)的传动比为0。因此变速器处于“空档”时，不能从输出轴(3)输入动力。有了这个变速器以后再也不用担心坡道熄火，因为该变速器的传动比可以无穷大，变速器可以根据车速、发动机转速等改变传动比，使传动比无限的增大，即使发动机怠速，再大的坡度都不会熄火。当坡道刹车停车时，变速器会在车速为0时置入空档，然后你可以大胆的抬起刹车，尽管变速器处于“空档”也不会溜车，即使发动机熄火也不会溜车。坡道起步时，点火，踩油门前进，就这样简单。除了要停车的时候需要踩刹车，整个过程中都不再需要踩刹车。 |
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