技术领域
本发明涉及机械变矩装置,更具体地说,涉及一种行星齿轮变矩器。
背景技术
汽车使用的
液力变矩器是一种能够随着汽车行驶阻力的变化而自动改变变 矩系数的无级
变速器,液力变矩是通过导轮的变矩作用实现的。液体从
泵轮以 高速和高压推动
涡轮旋转,同时液体从涡轮流向导轮时,给导轮一个冲击力, 则导轮通过液体给涡轮一个反作用冲击力,增大了涡轮
扭矩,使
输出轴扭矩能 够大于
输入轴扭矩。泵轮转速不变时,输出轴扭矩随涡轮转速而变化,涡轮转 速降低,输出轴扭矩增大;反之,涡轮转速增高,输出轴扭矩减小。当需要更 大的输出轴扭矩时,就需要提高泵轮转速,导致导轮承受过高的冲击而发热烧 损。事实上,当汽车更大负载时,连给三次油,即发生“烧片”(泵轮、导轮及 涡轮烧损)。因此也限制了液力变矩器的变矩范围,增扭系数K≤8(K=涡轮扭 矩/泵轮扭矩)再有,液力变矩器是一个不可拆卸的整体,维修时需要采用专用 设备将其切割剖开,维修后在进行高
精度的
定位和
焊接,工艺难度大,要求高。
发明内容
本发明提供一种行星齿轮变矩器,解决液力变矩器上述技术
缺陷问题。
本发明通过如下技术方案实现,单个行星齿轮中由
太阳轮、内齿轮、行星 轮、
行星架、
行星轮轴、输入轴及输出轴构成,行星轮数量在3-12之间,齿轮 可采用直齿、斜齿或人字齿,本发明采用A、B两个单个行星齿轮排组成双联行 星齿轮系;输入轴与内齿轮或输入轴与太阳轮或输出轴与输入轴或输出轴与内 齿轮或输出轴与太阳轮之间安装
锁止
离合器;所述双联行星齿轮系,将A行星 齿轮排作输入星齿轮排,B行星齿轮排作输出星齿轮排,B排太阳
轮齿增加齿数 或B排内轮齿减少齿数或B排太阳轮减少齿数,同时B排内齿轮减少齿数或B 排太阳轮增加齿数,同时B排内齿轮减少齿数;将改变齿数的B行星齿轮排作 输入星齿轮排,A行星齿轮排作输出星齿轮排。
行星齿轮变矩器基于以下工作原理:单个行星齿轮相当于一个由多个等臂 杠杆共用一个
支点(行星齿轮轴),叠合而成的杠杆多聚体。如果支点(行星齿 轮轴)随杠杆的活动而活动,杠杆(行星齿轮)无法实现传力;当支点(行星 齿轮轴)被约束时,杠杆(行星齿轮)可以实现传力。双联行星齿轮系输入轴 的扭矩动力传入A排行星齿轮,行星齿轮传力于内齿轮和太阳轮,分解为两个 大小相等的力,此两个力传送到B排行星齿轮,通过改变太阳轮或者内轮齿的 齿数(或者同时改变此两个轮的齿数),控制一个力大于或小于另一个力,较大 的力为主动力,与输入动力同方向,较小的力为从动力,与输入动力方向相反, 利用行星轮公转和自转的功能将力合成后输出,实现输出轴输出等量扭矩或输 出增大扭矩。
在行星齿轮变矩器中安装锁止离合器,自动控制锁止离合器,当汽车有载 荷时,将锁止离合器分离,使行星齿轮变矩器充分发挥自动适应行驶阻力变化 的特点;当行驶阻力很小时,将锁止离合器结合,使输入轴与输出轴成为刚性 连接,即直接机械传动。
本发明与液力变矩器比较,具有以下技术优势:①不会发生烧损;②结构 简单、紧凑;③齿轮系统强度高,经久耐用,工作稳定;④增扭范围大,K≥8~ 15;⑤传力效率高,近80%~90%;⑥维修方便。
附图说明
图1增加B排太阳轮齿数的行星齿轮变矩器运动简图
图2减少B排内齿轮齿数的行星齿轮变矩器运动简图
图3增加B排太阳轮齿数减少内齿轮齿数的行星齿轮变矩器运动简图
图4减少B排太阳轮齿数减少内齿轮齿数的行星齿轮变矩器运动简图
图5图1行星齿轮变矩器中的输入轴作输出轴、输出轴作输入轴的运动简图
图6图2行星齿轮变矩器中的输入轴作输出轴、输出轴作输入轴的运动简图
图7图3行星齿轮变矩器中的输入轴作输出轴、输出轴作输入轴的运动简图
图8图4行星齿轮变矩器中的输入轴作输出轴、输出轴作输入轴的运动简图
图9输入轴与内齿轮之间安装锁止离合器
图10输入轴与太阳轮之间安装锁止离合器
图11输出轴与输入轴之间安装锁止离合器
图12输出轴与内齿轮之间安装锁止离合器
图13输出轴与太阳轮之间安装锁止离合器
具体实施方式
下面结合附图和具体
实施例对本发明作进一步详细描述。
附图中,星齿轮变矩器由A排行星齿轮输入轴1、行星架2、行星轮轴3、 行星轮4、内齿轮5、太阳轮6;B排行星齿轮内齿轮7、太阳轮8、行星轮轴9、 行星轮10、行星架11、输出轴12、锁止离合器13构成;行星轮数量在3-12之 间;齿轮可为直齿、斜齿或人字齿。
图1中,输入轴1输入扭矩,输入力通过行星架2、行星轮轴3、行星轮4 传到内齿轮5和太阳轮6,被分解为两个大小相等的力,内齿轮5传入内齿轮7 的力不变,太阳轮6传入太阳轮8的力由于太阳轮8的齿数增加而变小。图2 中,输入轴1输入扭矩,输入力通过行星架2、行星轮轴3、行星轮4传到内齿 轮5和太阳轮6,被分解为两个大小相等的力,内齿轮5传入内齿轮7的力由于 内齿轮7齿数减少而变大,太阳轮6传入太阳轮8的力不变。图3中,输入轴1 输入扭矩,输入力通过行星架2、行星轮轴3、行星轮4传到内齿轮5和太阳轮 6,被分解为两个大小相等的力,内齿轮5传入内齿轮7的力由于内齿轮7齿数 减少而变大,太阳轮6传入太阳轮8的力由于太阳轮8的齿数增加而变小。对 上述三种模式,当输出轴12空
载荷时,行星轮10公转和微量自转,公转转速 基本等于输入轴1转速,由行星架11、输出轴12,对输入扭矩等量输出。当输 出轴12有载荷时,行星轮10当支点轴被约束,由于内齿轮7的作用力大于太 阳轮8的作用力,使行星轮10沿内齿轮7的作用力方向产生自转,同时公转速 度降低,输出扭矩赠大,自转速越高,输出扭矩越大。
图4中,输入轴1输入扭矩,输入力通过行星架2、行星轮轴3、行星轮4 传到内齿轮5和太阳轮6,被分解为两个大小相等的,内齿轮5传入内齿轮7的 力由于内齿轮7齿数减少而变大,太阳轮6传入太阳轮8的力由于太阳轮8的 齿数减少而变大。如果内齿轮7与内齿轮5齿数减少的比例和太阳轮8与太阳 轮6齿数减少的比例为相同比例,则本齿轮系不可能改变输出扭矩;如果内齿 轮7与内齿轮5齿数减少的比例大于太阳轮8与太阳轮6齿数减少的比例,使 内齿轮7的作用力大于太阳轮8的作用力,使行星轮10沿内齿轮7的作用力方 向产生自转,同时公转速度降低,输出扭矩赠大,自转速越高,输出扭矩越大; 如果内齿轮7与内齿轮5齿数减少的比例小于太阳轮8与太阳轮齿数减少的比 例,使内齿轮7的作用力小于太阳轮8的作用力,使行星轮10沿太阳轮8的作 用力方向产生自转,同时公转速度降低,输出扭矩赠大,自转速越高,输出扭 矩越大。
图5、图6、图7分别是将图1、图2、图3中的输入轴作输出轴、输出轴 作输入轴,相当于分别对图1、图2、图3中行星齿轮变矩器进行逆向操作,不 同的是太阳轮6的作用力大于内齿轮5的作用力,使行星轮4沿太阳轮6的作 用力方向产生自转,同时公转速度降低,输出扭矩赠大,自转速越高,输出扭 矩越大。
图8是将图4中行星齿轮变矩器中的输入轴作输出轴、输出轴作输入轴, 相当于对图4中行星齿轮变矩器逆向操作,不同的如果内齿轮5与内齿轮7齿 数增加的比例大于太阳轮6与太阳轮5齿数增加的比例,使太阳轮6的作用力 大于内齿轮5的作用力,使行星轮4沿太阳轮6的作用力方向产生自转,同时 公转速度降低,输出扭矩赠大,自转速越高,输出扭矩越大;如果内齿轮5与 内齿轮7齿数增加的比例小于太阳轮6与太阳轮5齿数增加的比例,使内齿轮5 的作用力大于太阳轮6的作用力,使行星轮4沿内齿轮5的作用力方向产生自 转,同时公转速度降低,输出扭矩赠大,自转速越高,输出扭矩越大。
图9~图13中,输入轴与内齿轮或输入轴1与太阳轮或输出轴与输入轴或 输出轴与内齿轮或输出轴与太阳轮之间安装锁止离合器13;输入轴与输出轴之 间安装锁止离合器13,在变矩状态下,将锁止离合器13分离,齿轮系有公转和 自转运动,输出轴转速与扭矩随载荷变化而变化;在锁止状态下,将锁止离合 器13结合,齿轮系只有公转运动,输出轴转速与扭矩等于输入轴转速与扭矩。
行星齿轮变矩器不仅可以取代现在汽车用液力变矩器,并且可以用于任何 机械设备的变矩装置。