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行星齿轮式无级变速传动系统

阅读:1021发布:2020-09-26

专利汇可以提供行星齿轮式无级变速传动系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及的是一种行星 齿轮 式无级变速 传动系统 ,适用于各种 汽车 、轨道车辆、 拖拉机 、摩托车等 机动车辆 与 电动车 辆作无级 变速器 。具有无级变速装置,行星排(1)和行星排(4)同轴,行星排(1) 外齿 圈与行星排(4) 太阳轮 做成一体或固接,行星排(1)太阳轮与后行星排(4)外齿圈做成一体或固接;齿轮对(14)和齿轮对(17)在不同车速时分别分流一部分功率到行星排(10)的 行星架 ;行星排(10)与行星排(12)同轴,行星排(10)的外齿圈与行星排(12)的行星架做成一体或固接;行星排(12)太阳轮通过齿轮对(13)输出一部分功率到发 电机 (11),外齿圈通过齿轮对(19)输出一部分功率。,下面是行星齿轮式无级变速传动系统专利的具体信息内容。

1、一种行星齿轮式无级变速传动系统,具有无级变速装置,其特征在于结 构具有主传动部分和控制传动部分组成;主传动部分由主传动部分的前行星排 (1)和主传动部分的后行星排(4)组成,控制传动部分由控制传动部分的后 行星排(10)、控制传动部分的前行星排(12)、发电机(11)、电池(9)和 电动机(8)组成;主传动部分的前行星排(1)和主传动部分的后行星排(4) 同轴,主传动部分的前行星排(1)的外齿圈与主传动部分的后行星排(4)的 太阳轮做成一体或固接,主传动部分的前行星排(1)的太阳轮与主传动部分的 后行星排(4)的外齿圈做成一体或固接,主传动部分的前行星排(1)的行星 架连接轴(18)接受来自发动机的动;主传动部分的后行星排(4)的行星架 连接齿轮(20),所述齿轮(20)输出动力;主传动部分的前行星排(1)的外 齿圈连接第二齿轮对(14)主动齿轮,第二齿轮对(14)从动齿轮连接控制传 动部分的后行星排(10)的行星架,第二齿轮对(14)的主动齿轮通过单向超 越离合器(2)与主传动部分的前行星排(1)外齿圈的轴同轴安装连接;所述连 接轴(18)连接第一齿轮对(17)主动齿轮,第一齿轮对(17)从动齿轮连接 第一离合器(16),所述第一离合器(16)输出端连接控制传动部分的后星排(10) 的行星架;控制传动部分的后行星排(10)的行星架为控制传动部分的功率输 入元件,其太阳轮连接第五齿轮对(6)的主动齿轮,第五齿轮对(6)的从动 齿轮连接主传动部分的后星排(4)的外齿圈,第五齿轮对(6)的主动齿轮与 控制传动部分的后行星排(10)的太阳轮做成一体或固接,第五齿轮对(6)的 从动齿轮与主传动部分的后行星排(4)的外齿圈做成一体或固接,控制传动部 分的后行星排(10)的外齿圈与控制传动部分的前行星排(12)的行星架做成 一体或固接;控制传动部分的前行星排(12)的外齿圈连接第四齿轮对(19) 的主动齿轮,第四齿轮对(19)的主动齿轮与控制传动部分的前行星排(12) 的外齿圈做成一体或固接,第四齿轮对(19)从动齿轮与主传动部分的后行星 排(4)的行星架做成一体或固接;控制传动部分的前行星排(12)的太阳轮连 接第三齿轮对(13)的主动齿轮,第三齿轮对(13)的主动齿轮与控制传动部 分的前行星排(12)的太阳轮做成一体或固接,第三齿轮对(13)从动齿轮与 所述发电机(11)的输入轴做成一体或固接,所述发电机(11)连接所述蓄电 池(9),所述蓄电池(9)连接驱动所述电动机(8),所述电动机(8)通过单 向离合器(7)与主传动部分的后行星排(4)的外齿圈轴相连接;超越离合器 (3)同轴安装在主传动部分的前行星排(1)的外齿圈轴上,第一制动器(5) 同轴安装在主传动部分的后行星排(4)的外齿圈外周,第二制动器(15)同轴 安装在主传动部分的前行星排(1)的外齿圈外周;通过控制所述发电机(11) 的输出扭矩和功率及控制所述电动机(8)的工作与否及功率大小,就能控制该 系统的传动比的变化和大小。
2、根据权利要求1所述的行星齿轮式无级变速传动系统,其特征在于:用 液压取代所述发电机(11),用液压蓄能器取代所述蓄电池(9),用液压达 取代所述电动机(8)。

说明书全文

技术领域

发明涉及的是一种行星齿轮式无级变速传动系统,适用于各种 汽车、轨道车辆、拖拉机、摩托车等机动车辆电动车辆作无级变速 器。

背景技术

当前汽车用的无级变速器主要是金属带形式的无级变速器,其价 格很高,且金属带形式的无级变速不能用于4.0升以上的发动机(目 前高档轿车的自动变速器只能用变矩器加双排行星齿轮的形 式),传动噪声大。汽车用自动变速器目前主要是液力变矩器加双排 行星齿轮形式的,这种结构主要缺点是液力变矩器的效率较低,且不 是真正意义上的无级变速。这两种变速器特别是金属带目前我国没有 自行设计及生产的能力,关键技术掌握在外国人手里。目前国际上研 究的主流是双离合器变速器,但其不是无级变速,无级变速器能与发 动机更好的匹配,乘座舒适性好。

发明内容

专利目的是针对上述不足之处提供一种行星齿轮式无级变速 传动系统,具体结构是由主传动部分和控制传动部分组成。主传动部 分由前后两个行星排同轴组成,控制传动部分由两个同轴行星排、发 电机(或液压)、电池(或液压蓄能器)和电动机(或液压达) 组成;主传动部分的前行星排外齿圈与后行星排太阳轮做成一体或固 接,前行星排太阳轮与后行星排外齿圈做成一体或固接,前行星排行 星架通过轴接收发动机输入的动力,后行星排行星架通过齿轮输出动 力;前行星排太阳轮输出动力直接到后行星排外齿圈,前行星排外齿 圈输出动力到后行星排太阳轮;在前行星排外齿圈与后行星排太阳轮 之间装有一齿轮(该齿轮通过一超越离合器同轴安装在前行星排外齿 圈轴上),与该齿轮啮合的齿轮为控制传动部分的功率输入齿轮之一, 在车辆为中低速时通过该对齿轮啮合分流一部分功率到控制传动部 分;同时还在发动机输入行星架的轴上设有一齿轮,与该齿轮啮合的 齿轮也是控制控制传动部分的输入齿轮之一,在车辆为中高速时该对 啮合齿轮通过接合离合器也可以分流一部分功率到控制传动部分;从 主传动部分前外齿圈与后太阳轮之间的齿轮传来的功率(或从发动机 输入行星架轴上的齿轮输入的功率)输入控制行星排的后行星排行星 架,控制行星排的后排太阳轮连接有一齿轮,与该齿轮啮合的齿轮与 主传动部分后外齿圈做成一体或固接,输出一部分控制传动部分的功 率到主传动部分的后外齿圈;控制传动部分的后外齿圈与控制传动部 分的前行星架做成一体或固接,控制传动部分的前外齿圈连接一齿 轮,该齿轮与主传动部分的后行星排输出行星架连接的齿轮啮合,输 出一部分控制传动部分的功率给主传动部分的后行星排输出行星架; 控制传动部分的前行星排太阳轮连接一齿轮,该齿轮与驱动发电机 (或液压泵)输入轴上安装的齿轮啮合;发电机输出电能蓄电池(或 液压泵输出高压油到液压蓄能器),蓄电池驱动与主传动部分后外齿 圈相连接的电动机(或液压蓄能器驱动与主传动部分后外齿圈相连接 的液压马达),在需要时传递一部分控制传动部分的功率到主传动部 分后行星排外齿圈。通过控制发电机(或液压泵)的输出功率,就可 以控制系统处于加速、减速或匀速不同工况
行星齿轮式无级变速传动系统采取以下方案实现:行星齿轮式无 级变速传动系统结构具有无级变速装置,其特征在于结构具有主传动 部分和控制传动部分组成;主传动部分由前行星排(1)和后行星排 (4)组成,控制传动部分由行星排(10)、行星排(12)、发电机(或 液压泵)(11)、蓄电池(或液压蓄能器)(9)和电动机(或液压马达) (8)组成;主传动部分的行星排(1)和行星排(4)同轴,行星排 (1)的外齿圈与行星排(4)的太阳轮做成一体或固接,行星排(1) 的太阳轮与行星排(4)的外齿圈做成一体或固接,行星排(1)的行 星架轴(18)接收来自发动机的动力,行星排(4)的行星架通过齿 轮(20)输出动力;在车辆为中低速时,行星排(1)的外齿圈连接 齿轮对(14)的主动齿轮,传递一部分功率给控制传动部分,齿轮对 (14)的从动齿轮连接控制传动部分行星排(10)的行星架,齿轮对 (14)的主动齿轮通过单向超越离合器(2)与主传动部分前行星排 外齿圈的轴同轴安装;在中高速时齿轮对(17)从动齿轮连接离合器 (16),离合器(16)接合后把一部分功率传给控制传动部分后行星 排(10)的行星架,齿轮对(17)的主动齿轮安装在主传动部分前行 星排(1)的输入行星架轴(18)上,此时由于超越离合器(2)的存 在,齿轮对(14)不传递动力;控制传动部分后行星排(10)的行星 架为控制传动部分的功率输入元件,行星排(10)太阳轮通过齿轮对 (6)把一部分控制传动的功率传给行星排(4)的外齿圈,齿轮对(6) 的主动齿轮与行星排(10)的太阳轮做成一体或固接,从动齿轮与行 星排(4)的外齿圈做成一体或固接,后行星排(10)的外齿圈与控 制传动部分前行星排(12)的行星架做成一体或固接;前行星排(12) 的外齿圈通过齿轮对(19)输出控制传动部分的一部分功率到行星排 (4)的输出行星架,齿轮对(19)的主动齿轮与行星排(12)的外 齿圈做成一体或固接,其从动齿轮与行星排(4)的行星架做成一体 或固接;前行星排(12)的太阳轮通过齿轮对(13)输出功率到发电 机(或液压泵)(11),齿轮对(13)的主动齿轮与行星排(12)的太 阳轮做成一体或固接,齿轮对(13)的从动齿轮与发电机(或液压泵) (11)的输入轴做成一体或固接,发电机(或液压泵)(11)连接到 蓄电池(或液压蓄能器)(9),蓄电池(或液压蓄能器)(9)连接到 蓄电池(或液压蓄能器)(9),根据需要蓄电池(或液压蓄能器)(9) 驱动蓄电池(或液压蓄能器)(9),电动机(或液压马达)(8)通过 单向离合器(7)与行星排(4)的外齿圈轴相连接;超越离合器(3) 同轴安装在行星排(1)的外齿圈轴上,控制行星排(1)的外齿圈不 能反转,制动器(5)同轴安装在行星排(4)的外齿圈外周,用来制 动行星排(4)的外齿圈,制动器(15)同轴安装在行星排(1)的外 齿圈外周,用来制动行星排(1)的外齿圈。通过控制发电机(或液 压泵)(11)与电动机(或液压马达)(8)的输出扭矩和功率,就能 控制该系统的传动比的变化和大小。
本发明“行星齿轮式无级变速传动系统”是利用目前已成熟的行 星齿轮制造技术和电机、液压驱动及控制技术,经过精心设计后提出 一种新型的车辆用无级变速系统,用于车辆无级变速器后能有效的拓 宽无级变速器的使用范围,同时具有有效降低无级变速器制造和维护 的成本,提高其传动效率,降低其噪声和延长其使用寿命。其工作原 理如下:起步时,主传动部分的后行星排外齿圈制动,动力全部通过 前行星排的外齿圈传给后行星排的太阳轮,通过后行星排的行星架输 出动力,控制传动部分不传递动力;当起步后车辆在中低速范围内, 主传动部分的功率分两路传给后行星排的输出行星架,同时控制传动 部分起作用,控制传动部分输入功率是通过分流一部分主传动部分前 行星排外齿圈的功率,通过控制控制传动部分的发电机(或液压泵) 的输出功率、电动机(或液压马达)的工作与否及输出功率的大小, 改变在主传动部分后行星排的太阳轮与外齿圈的输入扭矩的比例,从 而达到系统速比的无级变化或稳定在一特定的传动比;在车辆速度在 中高速范围内,主传动部分的功率也是分两路传给后行星排的输出行 星架,同时控制传动部分也起作用,控制传动部分输入功率是通过分 流一部分主传动部分前行星排输入行星架的功率,通过控制控制传动 部分的发电机(或液压泵)的输出功率、电动机(或液压马达)的工 作与否及输出功率的大小,改变在主传动部分后行星排的太阳轮与外 齿圈的输入扭矩的比例,从而达到系统速比的无级变化或稳定在一特 定的传动比;在高速不需要变速时(如高速公路工况),控制传动部 分不传递动力,主传动部分前行星排外齿圈被制动,动力经主传动部 分的前太阳轮,后行星排外齿圈,由后行星排行星架输出动力,通过 完全由齿轮传动达到传动效率最高。
本发明行星齿轮式无级变速传动系统特点:
1、本发明用目前技术成熟的行星齿轮技术和电机液压驱动控制 技术,使产品的开发周期短和制造可行性好。
2、不用金属带和液力变矩器等一些国内没有很好掌握的技术, 在制造原材料方面国内生产也没有困难,使该项发明在国内更具有可 行性。
3、用齿轮传动代替金属带和链式的摩擦传动,具有效率高、噪 声低、使用寿命长、传递功率范围宽,体积小的特点。
4、发电机或液压控制传动的功率占发动机输出功率比例很小, 在车速为中低速时,最高占发动机输出功率的5%以下,在车速为中 高速时,最高功率占发动机输出功率的3%以下,高速时为1.5%以 下,因此电机或液压泵的功率及体积都不大。
本发明行星齿轮式无级变速传动系统是针对车辆的复杂使用工 况而设计的无级变速系统,主要用于适用于各种汽车、轨道车辆、拖 拉机、摩托车等机动车辆与电动车辆的无级变速器,特别适合轿车, 也可用于其他车辆,例如重型卡车工程机械等。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明。
附图1是行星齿轮式无级变速传动系统实施实例。

具体实施方式

参照附图1,行星齿轮式无级变速传动系统结构特征为(如附图 1):主传动部分由前行星排(1)和后行星排(4)组成,控制传动部 分由行星排(10)、行星排(12)、发电机(或液压泵)(11)、蓄电池 (或液压蓄能器)(9)和电动机(或液压马达)(8)组成;前行星排 (1)和后行星排(4)同轴,前行星排(1)的外齿圈与后行星排(4) 的太阳轮做成一体或固接,前行星排(1)的太阳轮与后行星排(4) 的外齿圈做成一体或固接,前行星排(1)的行星架轴(18)接收来 自发动机的动力,后行星排(4)的行星架通过齿轮(20)输出动力; 在车辆为中低速时,主传动部分前行星排(1)的前外齿圈通过齿轮 对(14)把一部分功率传给控制传动部分后行星排(10)的行星架, 齿轮对(14)的主动齿轮通过单向超越离合器(2)与主传动部分前 行星排外齿圈的轴相连接;在中高速时齿轮对(17)通过接合离合器 (16)把一部分功率传给控制传动部分后行星排(10)的行星架,齿 轮对(17)的主动齿轮安装在主传动部分前行星排的输入行星架轴上, 此时由于超越离合器(2)的存在,齿轮对(14)不传递动力;控制 传动部分后行星排(10)的行星架为控制传动部分的功率输入元件, 其太阳轮通过齿轮对(6)把一部分控制传动的功率传给行星排(4) 的外齿圈,齿轮对(6)的主动齿轮与行星排(10)的太阳轮做成一 体或固接,从动齿轮与行星排(4)的外齿圈做成一体或固接,后行 星排(10)的外齿圈与控制传动部分前行星排(12)的行星架做成一 体或固接;前行星排(12)的外齿圈通过齿轮对(19)输出控制传动 部分的一部分功率到行星排(4)的输出行星架,齿轮对(19)的主 动齿轮与行星排(12)的外齿圈做成一体或固接,其从动齿轮与行星 排(4)的行星架做成一体或固接;前行星排(12)的太阳轮通过齿 轮对(13)输出功率到发电机(或液压泵)(11),齿轮对(13)的主 动齿轮与行星排(12)的太阳轮做成一体或固接,其从动齿轮与发电 机(或液压泵)(11)的输入轴做成一体或固接,发电机(或液压泵) (11)输出能量到蓄电池(或液压蓄能器)(9),蓄电池(或液压蓄 能器)(9)根据需要驱动电动机(或液压马达)(8),电动机(或液 压马达)(8)通过单向离合器(7)与行星排(4)的外齿圈轴相连接; 超越离合器(3)安装在行星排(1)的外齿圈轴上,控制行星排(1) 的外齿圈不能反转,制动器(5)安装在行星排(4)的外齿圈外周, 用来制动行星排(4)的外齿圈,制动器(15)安装在行星排(1)的 外齿圈外周,用来制动行星排(1)的外齿圈。通过控制发电机(或 液压泵)(11)的输出扭矩和功率,就能控制该系统的传动比的变化 和大小。具体的工作原理如下(见附图1):轴(18)接受来自发动 机的动力,并传递给行星架(1)的行星架,在车辆起步时,主传动 部分的后行星排(4)外齿圈由制动器(5)制动,动力全部通过前行 星排(1)的外齿圈传给后行星排(4)的太阳轮,通过后行星排(4) 的行星架输出动力,发电机或液压泵(11)空转,行星排(10)和行 星排(12)不传递动力,发电机(或液压泵)(11)、电动机(或液压 马达)(8)及蓄电池(或液压蓄能器)(9)不传递动力;当起步后车 辆在中低速范围内,行星排(1)功率分两路传给后行星排(4)的输 出行星架,同时控制传动部分行星排(10)和行星排(12)起作用, 行星排(10)输入功率是通过齿轮对(14)分流一部分主传动部分前 行星排(1)外齿圈的功率,通过控制控制传动部分的发电机(或液 压泵)(11)的输出功率、电动机(或液压马达)(8)的工作与否及 输出功率的大小,改变在主传动部分后行星排(4)的太阳轮与外齿 圈的输入扭矩的比例,从而达到系统速比的无级变化或稳定在一特定 的传动比,此时制动器(5)、制动器(15)松开,超越离合器(2) 和超越离合器(7)传递动力,离合器(16)分离,蓄电池(或液压 蓄能器)(9)起作用;在车辆速度在中高速范围内,主传动部分的功 率也是从前行星排(1)分两路传给后行星排(4)的输出行星架,同 时控制传动部分也起作用,控制传动部分输入功率是通过齿轮对(17) 分流一部分轴(18)输入行星排(1)行星架的功率,通过控制控制 传动部分的发电机(或液压泵)(11)的输出功率、电动机(或液压 马达)(8)的工作与否及输出功率的大小,改变在主传动部分后行星 排(4)的太阳轮与外齿圈的输入扭矩的比例,从而达到系统速比的 无级变化或稳定在一特定的传动比,此时制动器(5)、制动器(15) 松开,超越离合器(2)不传递动力,超越离合器(7)传递动力,离 合器(16)接合,蓄电池(或液压蓄能器)(9)起作用;在高速不需 要变速时,控制传动部分不传递动力,主传动部分前行星排(1)外 齿圈被制动器(15)制动,动力经主传动部分行星排(1)的太阳轮, 行星排(4)外齿圈,由后行星排(4)行星架通过齿轮(20)输出动 力,通过完全由齿轮传动达到传动效率最高。这种方案可以完全用齿 轮传动来代替目前依靠摩擦传动的金属带或链式无级变速器,使车辆 无级传动效率更高,噪声低,寿命长,使无级变速器能在更大发动机 排量的范围内应用。
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