无级变速器

阅读:908发布:2020-05-13

专利汇可以提供无级变速器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种无级 变速器 ,包括有同轴且相互套装的外 太阳轮 和内太阳轮和一组或多组传 力 单元,传力单元包括传力轮、 支撑 轮和推力轮装置,内太阳轮上设置有传力轮内腔、推力轮装置内腔和支撑轮内腔,传力轮设置于传力轮内腔中,支撑轮装置设置于支撑轮装置内腔中;内太阳轮与 输入轴 是刚性连接机构或一体化刚性结构,外太阳轮与 输出轴 是刚性连接机构或一体化刚性结构,输入轴和输出轴为同轴结构。本发明能使输入轴的功率通过传力单元传到输出轴上,通过调整推力轮装置的作用力来调整输入轴作用于输出轴功率的大小,根据 能量 守恒原理和转矩公式,得出输出和输入速比的自适应连续变化,实现了连续无级变速。,下面是无级变速器专利的具体信息内容。

1.无级变速器,其特征在于:包括有外太阳轮,设置于外太阳轮内周且与外太阳轮同轴的内太阳轮,以及一组或多组传单元;所述的传力单元包括传力轮、支撑轮和推力轮装置,所述的内太阳轮上设置有传力轮内腔、支撑轮内腔和推力轮装置内腔,所述的传力轮设置于传力轮内腔中,所述的支撑轮设置于支撑轮内腔中,所述的推力轮装置设置于推力轮装置内腔中;所述的推力轮装置包括推力轮和推力装置,推力轮的轮轴两端均与推力装置接触;所述的传力轮的外周是传动面或传力轮的外周和内周均是传动面,传力轮的外周与外太阳轮的内周内啮合,支撑轮位于传力轮的外周且与传力轮外周的三点至六点之间的区域外啮合,推力轮位于传力轮的内周且与传力轮内周的十二点至六点之间的区域内啮合或所述的推力轮位于传力轮的外周且与传力轮外周的六点至十二点之间的区域外啮合;所述的支撑轮的轮轴与内太阳轮为刚性连接结构或刚性一体化结构,所述的内太阳轮与输入轴是刚性连接机构或一体化刚性结构,所述的外太阳轮与输出轴是刚性连接机构或一体化刚性结构,所述的输入轴和输出轴为同轴结构。
2.根据权利要求1所述的一种无级变速器,其特征在于:所述的传力轮外周与外太阳轮的内周内啮合的方式选用齿轮啮合或摩擦轮啮合。
3.根据权利要求1所述的无级变速器,其特征在于:所述的推力轮与传力轮之间、支撑轮与传力轮之间的啮合方式选用齿轮啮合、摩擦轮啮合或光滑轮啮合。
4.根据权利要求1所述的无级变速器,其特征在于:所述的推力装置设置于内太阳轮内,内太阳轮内设置有滑槽组,滑槽组包括有上下对应的两个滑槽,所述的推力装置包括有设置于对应滑槽内的推力件和推动推力件向滑槽顶端移动的传力装置,所述的推力轮的轮轴两端伸入到对应滑槽位于滑槽顶端和推力件顶端之间的区域内,且与推力件顶端接触。
5.根据权利要求4所述的无级变速器,其特征在于:所述的传力装置选用液压传力装置、弹簧弹力压缩装置或电机传力装置。

说明书全文

无级变速器

技术领域

[0001] 本发明涉及机械变速传动领域,具体是一种无级变速器

背景技术

[0002] 目前车辆上配备的变速器形式有AT、DCT、CVT和IVT等形式,其工作原理均是利用杠杆原理传递变换扭矩和速率,结构和控制复杂且传递效率低、速比变化范围窄。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种无级变速器,通过调整推装置的作用力,即可使输入轴的功率传递到输出轴上,根据能量守恒原理和转矩公式,得出输出和输入速比的自适应连续变化、实现功率的最佳匹配、实现连续无级变速。
[0004] 本发明的技术方案为:无级变速器,包括有外太阳轮,设置于外太阳轮内周且与外太阳轮同轴的内太阳轮,以及一组或多组传力单元;所述的传力单元包括传力轮、支撑轮和推力轮装置,所述的内太阳轮上设置有传力轮内腔、支撑轮内腔和推力轮装置内腔,所述的传力轮设置于传力轮内腔中,所述的支撑轮设置于支撑轮内腔中,所述的推力轮装置设置于推力轮装置内腔中;所述的推力轮装置包括推力轮和推力装置,推力轮的轮轴两端均与推力装置接触;所述的传力轮的外周是传动面或传力轮的外周和内周均是传动面,传力轮的外周与外太阳轮的内周内啮合,支撑轮位于传力轮的外周且与传力轮外周的三点至六点之间的区域外啮合,推力轮位于传力轮的内周且与传力轮内周的十二点至六点之间的区域内啮合或所述的推力轮位于传力轮的外周且与传力轮外周的六点至十二点之间的区域外啮合;所述的支撑轮的轮轴与内太阳轮为刚性连接结构或刚性一体化结构,所述的内太阳轮与输入轴是刚性连接机构或一体化刚性结构,所述的外太阳轮与输出轴是刚性连接机构或一体化刚性结构,所述的输入轴和输出轴为同轴结构。
[0005] 所述的传力轮外周与外太阳轮的内周内啮合的方式选用齿轮啮合或摩擦轮啮合。
[0006] 所述的推力轮与传力轮之间、支撑轮与传力轮之间的啮合方式选用齿轮啮合、摩擦轮啮合或光滑轮啮合。
[0007] 所述的推力装置设置于内太阳轮内,内太阳轮内设置有滑槽组,滑槽组包括有上下对应的两个滑槽,所述的推力装置包括有设置于对应滑槽内的推力件和推动推力件向滑槽顶端移动的传力装置,所述的推力轮的轮轴两端伸入到对应滑槽位于滑槽顶端和推力件顶端之间的区域内,且与推力件顶端接触。
[0008] 所述的传力装置选用液压传力装置、弹簧弹力压缩装置或电机传力装置。
[0009] 本发明的优点:本发明使得通过一组或多组传力单元组成的无级变速器,通过推力轮装置形成的作用力即能把输入轴的动力传递到输出轴,实现自适应连续无级变速,并具有系统结构简单、制造成本低的优点。
附图说明
[0010] 图1是本发明实施例1的横剖结构原理示意图。
[0011] 图2是本发明实施例1中的推力轮和支撑体的连接结构示意图。
[0012] 图3是本发明实施例1中的A-A纵剖结构原理示意图。
[0013] 图4是本发明实施例1中的B-B纵剖结构原理示意图。
[0014] 图5是本发明实施例2的横剖结构原理示意图。
[0015] 图6是本发明实施例3的横剖结构原理示意图。
[0016] 图7是本发明实施例4的横剖结构原理示意图。
[0017] 图8是本发明实施例4中传力轮的结构剖面示意图。
[0018] 图9是本发明实施例4中传力轮与推力轮的连接结构示意图。
[0019] 图10是本发明实施例5的横剖结构原理示意图。

具体实施方式

[0020]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0021] 实施例1见图1-图4,一种无级变速器,包括有外太阳轮7,设置于外太阳轮7内周且与外太阳轮7同轴的内太阳轮6,以及一组传力单元4;传力单元4包括传力轮1、支撑轮2和推力轮装置5,推力轮装置5包括推力轮3、支撑54(推力件)和波纹管52;内太阳轮6上设置有传力轮内腔、推力轮内腔和支撑轮装置内腔,传力轮1设置于传力轮内腔中,支撑轮2设置于支撑轮内腔中,推力轮3设置于传力轮1内周,支撑块54和波纹腔体52设置于推力轮装置内腔中;传力轮1的内周是光滑面、摩擦面或齿面(本实施例中为光滑面),传力轮1伸出到内太阳轮6外的外齿13与外太阳轮7的内齿73啮合,支撑轮2位于传力轮1的外周且与传力轮外齿的三点至六点的区域范围外啮合,推力轮3位于传力轮1的内周且与传力轮1内周十二点至六点的区域内贴合;支撑轮的轮轴21与内太阳轮6是刚性连接机构或一体化刚性结构,传力轮内腔中位于传力轮1的两侧装有平面推力轴承8用以保持传力轮1的工作姿态;波纹管52是带有波纹状可伸缩的管状结构,支撑块54是一个长方形结构,内太阳轮内的推力轮内腔设置有滑槽组,滑槽组包括有上下对应的两个滑槽55,滑槽55约束支撑块54只能沿传力轮1的圆心O2和推力轮的圆心O3的连线方向上前后移动,而不能自转,推力轮3的轮轴31两端伸入到推力轮内腔中,支撑块54的前端的圆弧面支撑传力轮的轮轴31,波纹管52的一端密封,另一端抵住支撑块54的外端,波纹管52的内腔51与高压油口53相通,高压油由输入轴61上的高压油输入口50导入后经高压油口53进入波纹管52的内腔51;n1表示内太阳轮6的旋转方向,图中,标号22表示支撑轮的滚针轴承,32表示推力轮3的滚针轴承,61表示输入轴,62表示输出轴,63表示外壳,65表示支撑轴承,66表示前端盖。
[0022] (1)工作原理:内太阳轮6的圆心为O1,传力轮1的圆心为O2,推力轮3的圆心为O3,高压油的压力使波纹管52受力伸长、形成一个作用于支撑块54的推力F,当推力轮3的轮轴31受到支撑块54的作用力F向滑槽55顶端推动时,F作用力通过推力轮3作用到传力轮1上,传力轮1得到一个由O2指向O3的作用力F,传力轮与外太阳轮的啮合点设为D点,传力轮与支撑轮的啮合点设为E点,推力轮与传力轮内贴合的位置是传力轮三点钟位置,设作用轮1的圆心O2到D点和E点的垂直距离分别为L1和L2,作用点D到外太阳轮的中心O1的距离为R,则F作用力在D点对外太阳轮形成的切向推力为:
F2=F*L2/L1  ①,
设作用力F在外太阳轮上形成的旋转力矩为T1,则:
T1=F2*R
T1=F*R*L2/L1  ②,
(2)、扭矩输出和变速的分析与计算说明:
设传力轮1给外太阳轮7提供的旋转力矩为T1,内太阳轮6的转速为n1,根据转动功率公式可知内太阳轮6作用到外太阳轮7上的旋转功率P1为:
P1=T1*n1/9550  ③,
设外太阳轮7的旋转功率为P2,阻力矩为T2,转速为n2,则外太阳轮7的旋转功率表示为:
P2=T2*n2/9550  ④,
根据能量守恒定律得出:
 P2=P1*η  ⑤,
其中η为内太阳轮6和外太阳轮7之间的功率传递效率,由公式③、④、⑤推出外太阳轮7的输出转速为:
n2 =η*n1*T1 / T2  ⑥,
由公式⑥可以看出,在传力轮1提供的输出功率P1一定的条件下外太阳轮7的转速与其外太阳轮的外负荷阻力矩T2成反比,外太阳轮7的阻力矩T2大,则外太阳轮7的转速慢,外太阳轮7的阻力矩T2小,则外太阳轮7的转速快,当外太阳轮7的阻力负荷T2等于传力轮1提供的旋转扭矩T1时(此时的效率为100%),外太阳轮7和内太阳轮6的转速同步,由此实现了连续无级速度变换。
[0023] 实施例2见图5,一种无级变速器,一种无级变速器,包括有外太阳轮7,设置于外太阳轮7内周且与外太阳轮7同轴的内太阳轮6,以及一组传力单元4;传力单元4包括传力轮1、支撑轮2和推力轮装置5,推力轮装置5包括推力轮3、支撑块54和弹簧52;内太阳轮6上设置有传力轮内腔、推力轮装置内腔和支撑轮内腔,传力轮1设置于传力轮内腔中,支撑轮2设置于支撑轮内腔中,推力轮3设置于传力轮1内周,支撑块54和弹簧52设置于推力轮装置内腔中;传力轮1的内周是光滑面、摩擦面或齿面,传力轮1的外周为啮合齿面,传力轮1伸出到内太阳轮6外的外齿部分与外太阳轮7的内齿啮合,支撑轮2与传力轮1外齿的三点至六点之间的区域外啮合,推力轮3位于传力轮1的内周且与传力轮1内周的十二点至六点之间的区域贴合,推力轮3的轮轴31与内太阳轮6是刚性连接机构或一体化刚性结构,支撑轮2的轮轴21与内太阳轮6为刚性连接结构或刚性一体化结构;内太阳轮内的推力轮内腔设置有滑槽组,滑槽组包括有上下对应的两个支撑块滑槽55和上下对应的两个弹簧滑槽51,每个支撑块滑槽55均与对应的弹簧滑槽51连通,每个支撑块滑槽55内均设置有支撑块54,弹簧滑槽51内设置有弹簧52,弹簧52的一端抵住弹簧滑槽51内壁,另一端抵住支撑块54的外端,推力轮3的轮轴31两端伸入到推力轮内腔中,支撑块54前端的圆弧面支撑传力轮3的轮轴31。工作时弹簧52挤压支撑体54,支撑体54通过推力轮的轮轴31把弹簧力传递到推力轮3上。
[0024] 图中,66表示外壳的前端盖。
[0025] 本实施例的工作原理分析方法和实施例1相同。
[0026] 实施例3见图6,一种无级变速器,包括有外太阳轮7,设置于外太阳轮7内周且与外太阳轮7同轴的内太阳轮6,以及一组传力单元4,传力单元4包括传力轮1、支撑轮2和推力轮装置5;推力轮装置5包括推力轮3、支撑块54(推力件)和波纹管52;内太阳轮6上设置有传力轮内腔、推力轮装置内腔和支撑轮内腔,传力轮1设置于传力轮内腔中,支撑轮2设置于支撑轮内腔中,推力轮装置5设置于推力轮装置内腔中;传力轮1伸出到内太阳轮6外的外齿与外太阳轮7的内齿啮合,支撑轮2位于传力轮1的外周且与传力轮外齿的三点至六点的区域范围外啮合,推力轮3位于传力轮1的外周且与传力轮1外周六点至十二点的区域外贴合;支撑轮的轮轴
21与内太阳轮6是刚性连接机构或一体化刚性结构;波纹管52是带有波纹状可伸缩的管状结构,支撑块54是一个长方形结构,内太阳轮内的推力轮内腔设置有滑槽组,滑槽组包括有上下对应的两个滑槽55,滑槽55约束支撑块54只能沿传力轮1的圆心O2和推力轮的圆心O3的连线方向上前后移动,而不能自转,推力轮3的轮轴31两端伸入到滑槽55内位于支撑块54的前侧,支撑块54前端的圆弧面支撑传力轮的轮轴31,波纹管52的一端密封,另一端抵住支撑块54的外端,波纹管52的内腔51与高压油口53相通,高压油由输入轴61上的高压油输入口50导入后经高压油口53进入波纹管52的内腔51;n1表示内太阳轮6的旋转方向,图中,标号31表示推力轮3的轮轴,标号21表示支撑轮2的轮轴,66表示外壳的前端盖。
[0027] 传力轮1与外太阳轮7的啮合点为E, 传力轮1与支撑轮2的啮合点为D,推力轮3的推力方向为推力轮圆心O3指向传力轮圆心O2的方向,其推力方向与内太阳轮的圆心O1和传力轮的圆心O2连线的垂线有一夹a,其推力F在平方向上的分力为F*COSa,根据实施例1的力矩推导公式②可以推出推力F在啮合点E上对外太阳轮7形成的旋转力矩为:T1=F*COSa*R*L2/L1
上式中L1和L2分别为传力轮1的圆心O2到E点和D点的垂直距离,R为作用点E到外太阳轮的中心O1的距离。
[0028] 扭矩输出和变速的分析与计算说明与实施例1工作原理的(2)相同。
[0029] 实施例4见图7,一种无级变速器,包括有外太阳轮7,设置于外太阳轮7内周且与外太阳轮7同轴的内太阳轮6,以及三组传力单元4,每组传力单元4均包括传力轮1、支撑轮2和推力轮装置
5,推力轮装置5包括推力轮3、支撑块54和波纹管52;每组传力单元4内均设置有传力轮装置内腔、推力轮内腔和支撑轮内腔;每个传力轮1设置于对应的传力轮内腔中,每个支撑轮2设置于对应的支撑轮内腔中,推力轮3设置于对应的传力轮1内周,支撑块54和波纹腔体52设置于对应的推力轮装置内腔中;传力轮1的外周横向分割为上、中、下三个部分(见图8和图
9),上、下两部分的外周设置为外齿周11,中间部分的外周为光滑圆周面12,支撑轮2和推力轮3的外周面均为光滑圆周面;传力轮1上、下部分伸出到内太阳轮6外的外齿与外太阳轮7的内齿啮合,支撑轮2位于传力轮1的外周且与传力轮1中间部分的三点至六点之间的区域贴合,推力轮3位于传力轮1的内周且与传力轮1内周的十二点至六点之间的区域贴合;支撑轮2的轮轴21与内太阳轮6为刚性连接结构或刚性一体化结构,波纹管52是带有波纹状可伸缩的管状结构,支撑块54是一个长方形结构,内太阳轮内的推力轮内腔设置有滑槽组,滑槽组包括有上下对应的两个滑槽55,滑槽55约束支撑块54只能沿传力轮1的圆心和推力轮的圆心的连线方向上前后移动,而不能自转,推力轮3的轮轴31两端伸入到推力轮内腔中,支撑块54的前端的圆弧面支撑传力轮的轮轴31,波纹管52的一端密封,另一端抵住支撑块54的外端,波纹管52的内腔51与高压油口53相通,高压油由输入轴上的高压油输入口导入后经高压油口53进入波纹管52的内腔51;图中,标号32表示推力轮3的滚针轴承,标号22表示支撑轮2的滚针轴承,66表示外壳的前端盖。
[0030] 本实施例的工作原理分析方法和实施例1相同。
[0031] 实施例5见图10,一种无级变速器,包括有外太阳轮7,设置于外太阳轮7内周且与外太阳轮7同轴的内太阳轮6,以及三组传力单元4,每组传力单元4均包括传力轮1、支撑轮2和推力轮装置5,推力轮装置5包括推力轮3、支撑块54和波纹管52;每组传力单元4内均设置有传力轮内腔、推力轮装置内腔和支撑轮内腔;每个传力轮1设置于对应的传力轮内腔中,每个支撑轮2设置于对应的支撑轮内腔中,推力轮装置5设置于对应的推力轮装置内腔中;传力轮1的外周横向分割为上、中、下三个部分(见图8和图9),上、下两部分的外周设置为外齿周11,中间部分的外周为光滑圆周面12,支撑轮2和推力轮3的外周面均为光滑圆周面;传力轮1上、下部分伸出到内太阳轮6外的外齿与外太阳轮7的内齿啮合,支撑轮2位于传力轮1的外周且与传力轮1中间部分的三点至六点之间的区域贴合,推力轮3位于传力轮1的外周且与传力轮1外周的六点至十二点之间的区域贴合;支撑轮2的轮轴21与内太阳轮6为刚性连接结构或刚性一体化结构,波纹管52是带有波纹状可伸缩的管状结构,支撑块54是一个长方形结构,内太阳轮内的推力轮内腔设置有滑槽组,滑槽组包括有上下对应的两个滑槽55,滑槽55约束支撑块54只能沿传力轮1的圆心和推力轮3的圆心的连线方向上前后移动,而不能自转,推力轮3的轮轴31两端伸入到推力轮内腔中,支撑块54的前端的圆弧面支撑传力轮的轮轴31,波纹管52的一端密封,另一端抵住支撑块54的外端,波纹管52的内腔51与高压油口53相通,高压油由输入轴上的高压油输入口导入后经高压油口53进入波纹管52的内腔51;图中,标号32表示推力轮3的滚针轴承,标号22表示支撑轮2的滚针轴承,66表示外壳的前端盖。
[0032] 本实施例的工作原理分析方法和实施例4相同。
[0033] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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