永磁柔性鎖定及控制無級變速系統的製作方法

2023-05-11 01:31:36 1

專利名稱：永磁柔性鎖定及控制無級變速系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種永磁柔性鎖定及控制無級變速系統，利用永磁作用力具有非接觸的特點，在利用行星齒輪實現同軸減速時，柔性鎖定處於高速轉動狀態且無法通過機械接觸固定的行星排的一個元件，使其實現減速功能，利用行星齒輪具有兩個自由度的特點進行功率分流和合流，實現主傳動路線運動的速比無級變化，分流一部分主傳動支路的功率，通過控制傳動部分傳給主傳動另一支路，利用與控制傳動部分連接的永磁滑差傳動機構封閉行星齒輪差動傳動機構，改變永磁滑差傳動部分的傳遞扭矩實現調速，適用於汽車、節能汽車、新能源汽車、城市軌道車輛、風電發電系統、飛行器、工具機、工礦機械、工程機械等領域。
背景技術：
目前無級變速傳動主要是使用摩擦傳動方式，或者使用功率分流後組合摩擦傳動 的方式，使用摩擦傳動方式效率低，尺寸大，例如汽車使用的金屬帶或鏈式摩擦式無級變速器，就存在和同類變速器比較尺寸較大的問題，同時功率容量較小，不能裝備高檔轎車(排量> 4. O升)；組合摩擦傳動分流式無級變速，擴大了功率容量和速比變化範圍，但同時也增加了體積和重量，使得機構複雜，成本升高。

發明內容
本發明目的是針對上述不足之處提供一種永磁柔性鎖定及控制無級變速系統，功率主要由行星齒輪機構傳動，通過功率分流，在其一條傳動支路上設置控制傳動行星排，控制傳動行星排的內齒圈直接傳遞動力給主傳動部分，另一路連接永磁滑差傳動部分，利用永磁傳動非接觸的特性，釋放齒輪無級傳動時的速度不匹配後把動力傳遞給主傳動部分，同時設置機構，可以改變永磁傳動部分可以傳遞的扭矩，達到調速和調節輸出扭矩的目的，為增加永磁滑差傳動部分主從動部分之間的轉速差，設置了減速部分，即永磁滑差傳動的從動元件通過升速機構把動力傳遞給主傳動部分，具體結構是由兩個組合的行星齒輪排組成的主傳動部分、一個作為控制傳動用的行星排、一個作為升速機構的行星排、升速行星排內齒圈的永磁柔性鎖定機構、永磁滑差傳動機構和調節永磁傳動扭矩大小的機構組成。為實現上述目的，本發明採用如下技術措施永磁柔性鎖定及控制無級變速系統，主要功率由主傳動部分傳遞，輸入為前行星排行星架，輸出為後行星排行星架，主傳動部分功率分兩條路線傳遞，一條為前行星排行星架一前行星排內齒圈一後行星排太陽輪一後行星排行星架，另一條為前行星排行星架一前行星排太陽輪一後行星排內齒圈一後行星排行星架，這兩條線路的轉速相互之間符合行星齒輪運動方程，但是速度可以變化，在元件全部不反轉的情況下，其速比變化範圍為最大傳動比/最小傳動比=a j · α 2, a j為前行星排內齒圈齒數與太陽輪齒數的比值，α 2為後行星排內齒圈與太陽輪齒數的比值，如果取\和α2全為2. 6，則速比變化範圍能達到6. 76，超過了金屬帶或鏈式汽車用無級變速器的速比變化範圍，上述的傳動需要實現扭矩的變化，因此設計了控制傳動部分，用以調節輸出扭矩和速比變化對應，且達到控制調速的目的，其傳動路線內部也分為兩路，一條為前行星排內齒圈一控制行星排行星架一控制行星排內齒圈一後行星排內齒圈，另一條傳動路線為前行星排內齒圈一控制行星排行星架一控制行星排太陽輪一永磁滑差傳動裝置一升速行星排行星架一升速行星排太陽輪一後行星排內齒圈，永磁滑差傳動裝置的主從動部件轉速不一致，在該對傳動部件內部有轉速差，且轉速差是變化的，這樣在主傳動部分速比無級變化時，只需要調節永磁滑差傳動部分的耦合扭矩即可實現，為達到永磁滑差傳動部分主從動部分的轉速儘量大，使得系統運行平穩，在永磁滑差傳動的輸出路線設置有升速機構，通過升速機構把動力傳遞給主傳動部分。其特徵在於與前行星排32的行星架31連接的軸I為輸入元件，前行星排內齒圈4、前行星排太陽輪2和前行星排行星架31同軸連接安裝，後行星排35同軸連接齒輪12為輸出元件，後行星排內齒圈14、後行星排太陽輪17和後行星排行星架16同軸連接安裝，控制行星排33的行星架25通過與前行星排內齒圈4連接的大圓筒36連接，其輸出為控制行星排內齒圈26和控制行星排太陽輪28，控制行星排內齒圈26與後行星排內齒圈14為剛性連接，控制行星排太陽輪28通過永磁滑差傳動裝置主動部分7和永磁滑差傳動裝置從動部分8輸出動力升速行星排34，升速行星排34的內齒圈21、太陽輪19和行星排22同軸安裝，內齒圈21與永磁柔性鎖定部分11同軸固定連接，永磁柔性鎖定部分10同軸安裝於圓筒36外圍，永磁柔性鎖定部分10固定不動，通過磁力作用使得永磁柔性鎖定部分11被作用一扭矩而不能連續轉動，輸出動力到軸29，用以調節後行星排的扭矩分配，使其符合行星排動力學 方程，軸29連接前行星排太陽輪2和後行星排內齒圈14，行星架22與導軌23同軸連接安裝，永磁滑差傳動裝置從動部分8能沿導軌23滑動，永磁滑差傳動裝置從動部分8同軸連接有操縱杆9，移動操縱杆9即可改變從動部分8的位置，實現永磁滑差傳動部分扭矩的改變，實現扭矩在後行星排內齒圈14和後行星排太陽輪17之間的重新分配，達到增大、減小和保持速比的目的。該方法具體包括以下步驟I)最大傳動比的實現是接合後制動器13，分離前制動器5，使得前行星排太陽輪2和後行星排內齒圈14停止轉動，動力傳動路線為輸入軸I —前行星排行星架31 —前行星排行星輪3 —前行星排內齒圈4 —前行星排連接圓筒36 —後行星排太陽輪17 —後行星排行星齒輪15 —後行星排行星架16 —齒輪12輸出。2)最小傳動比的實現是分離後制動器13，接合前制動器5，使得前行星排內齒圈4和後行星排太陽輪17停止轉動，動力傳動路線為輸入軸I —前行星排行星架31 —前行星排行星輪3 —前行星排太陽輪2 —單向超越離合器30 —軸29 —後行星排內齒圈14 —後行星排行星齒輪15 —後行星排行星架16 —齒輪12輸出。3)無級變速傳動時，動力傳遞到前行星排行星齒輪3後分2路傳動，其中一條路線為前行星排內齒圈4 —前行星排連接圓筒36 —後行星排太陽輪17，另一條路線為前行星排太陽輪2 —單向超越離合器30 —軸29 —後行星排內齒圈14，在後行星排行星齒輪15處匯合；同時控制傳動部分起作用，其傳動路線為前行星排內齒圈4 —前行星排連接圓筒36 —連接圓板24 —控制行星排行星架25 —控制行星排行星輪27，其後動力也分為兩路，一條路線為控制行星排內齒圈26 —軸29，另一條路線為控制行星排太陽輪28 —永磁滑差傳動裝置主動部分7 —永磁滑差傳動裝置從動部分8 —升速行星排行星架22 —升速行星排行星輪20 —升速行星排太陽輪19 —軸29，根據需要把一部分扭矩從前行星排內齒圈4轉移到後行星排內齒圈14，實現運動和扭矩都無級變化。4)操縱杆9軸向一道改變永磁滑差傳動裝置從動部分8的軸向位置，實現從永磁滑差傳動裝置某時刻能傳遞的最大扭矩的變化。永磁柔性鎖定及控制無級變速系統是採取以下方案實現永磁柔性鎖定及控制無級變速系統具體結構是是由兩個組合的行星齒輪排組成的主傳動部分、一個作為控制傳動用的行星排、永磁滑差傳動機構、調節永磁傳動扭矩大小的機構、一個升速行星排和永磁柔性鎖定機構組成；其特徵在於軸(I)為動力輸入軸，齒輪(12)為輸出元件，前行星排內齒圈
(4)、前行星排太陽輪(2)和前行星排行星架(31)同軸連接安裝，後行星排內齒圈(14)、後行星排太陽輪(17)和後行星排行星架(16)同軸連接安裝，控制行星排內齒圈(26)、控制行星排太陽輪(28)和控制行星排行星架(25)同軸連接安裝，升速行星排內齒圈(21)、升速行星排太陽輪(19)和升速行星排行星架(22)同軸連接安裝，前行星排(32)、後行星排(35)、控制行星排(33)和升速行星排(34)同軸安裝，所述軸(I)同軸連接安裝所述前行星 排(32)的所述前行星排行星架(31)，所述前行星排行星架(31)安裝有前行星排行星齒輪
(3)，所述前行星排行星齒輪(3)與所述前行星排內齒圈(4)、所述前行星排太陽輪(2)嚙合，所述前行星排內齒圈(4)外圍同軸安裝有制動器(5)，所述前行星排內齒圈(4)同軸連接圓筒(36)，所述圓筒(36)同軸連接安裝大圓板(37)，所述大圓板(37)同軸連接安裝所述後行星排太陽輪(17)，所述前行星排太陽輪(2)同軸連接安裝單向超越離合器(30)，所述單向超越離合器(或者為單向軸承)(30)同軸連接安裝軸(29)，所述軸(29)同軸連接安裝連接板(18)，所述連接板(18)同軸連接安裝後行星排內齒圈(14)，所述後行星排內齒圈(14)與後行星排行星齒輪(15)嚙合，所述後行星排內齒圈(14)外圍同軸安裝有制動器
(13)，所述後行星排行星齒輪(15)安裝在所述後行星排行星架(16)上，所述後行星排行星架(16)與所述齒輪(12)同軸連接安裝，在所述圓筒(36)內部安裝有所述控制行星排(33)和所述升速行星排(34)，所述圓板(24)同軸連接安裝所述控制行星排行星架(25)，所述控制行星排行星架(25)上裝有控制行星排行星齒輪(27)，所述控制行星排行星齒輪(27)與所述控制行星排內齒圈(26)、所述控制行星排太陽輪(28)嚙合，所述控制行星排內齒圈
(26)同軸連接安裝連接圓板(6)，所述連接圓板(6)同軸連接安裝所述軸(29)，所述控制行星排太陽輪(28)同軸連接安裝永磁滑差傳動裝置主動部分(7)，所述永磁滑差傳動裝置主動部分(7)同軸安裝永磁滑差傳動裝置從動部分(8)，所述永磁滑差傳動裝置從動部分(8)同軸連接有導軌(23)，所述導軌(23)同軸固定連接所述升速行星排行星架(22)，所述永磁滑差傳動裝置從動部分(8)同軸安裝操縱杆(9)，所述升速行星排內齒圈(21)外圍同軸安裝有永磁柔性鎖定部分(11)，所述永磁柔性鎖定部分(11)和安裝與所述圓筒(36)外面的永磁柔性鎖定固定部分(10)同軸安裝，所述永磁滑差傳動裝置主動部分(7)和所述永磁滑差傳動裝置從動部分(8)可以分為多層，如圖5所示，所述永磁滑差傳動裝置主動部分(7)內同軸周向安裝有長永磁體(38)，所述永磁滑差傳動裝置從動部分(8)同軸周向安裝有寬永磁體(39)，所述永磁柔性鎖定固定部分(10)安裝有寬永磁體(41)，所述永磁柔性鎖定部分(11)安裝有長永磁體(40)，所述圓筒(36)上開設有槽(42)，所述操縱杆(9)通過所述槽(42)伸出所述圓筒(36)外面，所述永磁滑差傳動裝置從動部分(8)外圍設置有板(43)，所述板(43)開設有孔(44)，所述導軌(23)同軸連接安裝所述孔(44)，升速行星排太陽輪(19)同軸連接安裝所述軸(29)。本發明「永磁柔性鎖定及控制無級變速系統」是利用行星齒輪分流傳動和永磁傳動裝置的組合結構，採用了永磁柔性鎖定結構，經過精心設計後提出一種無級變速系統，適用於汽車、節能汽車、新能源汽車、城市軌道車輛、風電發電系統、飛行器、工具機、工礦機械、工程機械等領域，能有效提高系統的效率和實現與發動機的最佳匹配。本發明永磁柔性鎖定及控制無級變速系統的特點I、本發明採用永磁傳動裝置來實現控制傳動部分分配的扭矩，從而達到調速目的，永磁傳動裝置的主從動部分具有轉速差，而永磁傳動由於是非接觸傳動，不存在磨損，實現傳動速比和扭矩無級變化。2、永磁傳動部分傳遞的扭矩及功率佔整體傳遞的扭矩及功率的較小比例，所以儘管永磁傳動裝置在傳動時有滑差，降低了效率，而整體效率會較高，理論計算高於目前金屬帶或鏈式車用無級變速器的摩擦傳動效率92%。 3、本發明把兩個主傳動行星排、一個控制行星排、一個升速行星排和永磁滑差傳動裝置全部同軸設計，達到體積小、重量輕、成本低的目的。4、通過改變永磁滑差傳動裝置主從動元件的相對位置，非常簡便的實現了傳遞扭矩的無級變化，這主要是永磁傳動裝置的軸向位移與其所能傳遞的最大扭矩線性好，使得操縱易實現自動控制且性能好。5、設計了永磁柔性鎖定機構，達到非接觸鎖定升速行星排內齒圈的目的，實現了永磁滑差傳動裝置主從動部分較大的轉速差，從而獲得較高頻率的永磁扭矩使得系統更平穩，且具有更大的無級變速範圍。本發明涉及的是一種永磁柔性鎖定及控制無級變速系統，利用單排行星齒輪具有兩個自由度的特點進行功率分流和合流，實現主傳動路線運動的速比無級變化，分流一部分主傳動支路的功率，通過控制傳動部分傳給主傳動另一支路，在控制傳動部分設有永磁傳動，利用永磁傳動的滑差傳動釋放齒輪傳動在無級變速時的不同步，改變永磁傳動部分的傳遞扭矩實現調速，適用於汽車、節能汽車、新能源汽車、城市軌道車輛、風電發電系統、飛行器、工具機、工礦機械、工程機械等領域，特別適合汽車及新能源汽車。


以下將結合附圖對本發明作進一步說明。附圖I 附圖7是永磁柔性鎖定及控制無級變速系統實施實例，本發明的實際使用並不局限於實施例。
具體實施例方式參照附圖I 附圖7，永磁柔性鎖定及控制無級變速系統結構特徵為(如附圖I 附圖7):前行星排內齒圈4齒數為78、前行星排太陽輪2齒數為30，前行星排行星輪3齒數為24，後行星排內齒圈14齒數為78、後行星排太陽輪17齒數為30，後行星排行星齒輪15齒數為24，控制行星排內齒圈26齒數為109，控制行星排太陽輪28齒數為81，控制行星排行星齒輪27的齒數為14，永磁傳動裝置主動部分7內安裝的長永磁體32尺寸為30mmX IOmmX5mm,永磁傳動裝置從動部分8內安裝的寬永磁體33尺寸為28mmX IImmX 5mm ;永磁體極性安排為間隔排列，兩個永磁體之間的間隙為3mm,如圖6所示；永磁傳動裝置主動部分10和永磁傳動裝置從動部分11可以分為多層，如圖5所示，每層之間的徑向間隙為I. 2mm，永磁柔性鎖定部分11上安裝的永磁體尺寸為80mmX 30mmX 8mm,永磁柔性鎖定部分10上安裝的永磁體尺寸為90mmX 32mmX 8mm。·
權利要求
1.永磁柔性鎖定及控制無級變速系統，具有速比可以無級變化的傳動裝置，其特徵在於結構是由軸(I)為動力輸入軸，齒輪(12)為輸出元件，前行星排(32)、後行星排(35)、控制行星排(33)和升速行星排(34)同軸安裝，所述軸(I)同軸連接安裝前行星排行星架(31)，所述前行星排行星架(31)安裝有前行星排行星齒輪(3)，所述前行星排行星齒輪(3)與前行星排內齒圈(4)、前行星排太陽輪(2)嚙合，所述前行星排內齒圈⑷外圍同軸安裝有制動器(5)，所述前行星排內齒圈(4)同軸連接圓筒(36)，所述圓筒(36)同軸連接安裝大圓板(37)，所述大圓板(37)同軸連接安裝後行星排太陽輪(17)，所述前行星排太陽輪(2)同軸連接安裝單向超越離合器(30)，所述單向超越離合器(30)同軸連接安裝軸(29)，所述軸(29)同軸連接安裝連接板(18)，所述連接板(18)同軸連接安裝後行星排內齒圈(14)，所述後行星排內齒圈(14)與後行星排行星齒輪(15)嚙合安裝，所述後行星排內齒圈(14)外圍同軸安裝有制動器(13)，所述後行星排行星齒輪(15)安裝在後行星排行星架(16)上，所述後行星排行星架(16)與所述齒輪(12)同軸連接安裝，在所述圓筒(36)內部安裝有所述控制行星排(33)和所述升速行星排(34)，圓板(24)同軸連接安裝控制行星排行星架(25)，所述控制行星排行星架(25)上裝有控制行星排行星齒輪(27)，所述控制行星排行星齒輪(27)與控制行星排內齒圈(26)、控制行星排太陽輪(28)嚙合安裝，所述控制行星排內齒圈(26)同軸連接安裝連接圓板￠)，所述連接圓板￠)同軸連接安裝所述軸(29)，所述控制行星排太陽輪(28)同軸連接安裝永磁滑差傳動裝置主動部分(7)，所述永磁滑差傳動裝置主動部分(7)同軸安裝永磁滑差傳動裝置從動部分(8)，所述永磁滑差傳動裝置從動部分(8)同軸連接有導軌(23)，升速行星排內齒圈(21)外圍同軸安裝有永磁柔性鎖定部分(11)，所述永磁柔性鎖定部分(11)和安裝於所述圓筒(36)外面的永磁柔性鎖定固定部分(10)同軸安裝，所述導軌(23)同軸連接安裝升速行星排行星架(22)，升速行星排太陽輪(19)同軸連接安裝所述軸(29)。
2.根據權利要求I所述的永磁柔性鎖定及控制無級變速系統，其特徵在於所述永磁滑差傳動裝置主動部分(7)和所述永磁滑差傳動裝置從動部分(8)可以分為多層。
3.根據權利要求I所述的永磁柔性鎖定及控制無級變速系統，其特徵在於所述單向超越離合器(30)可以為單向軸承。
4.根據權利要求I所述的永磁柔性鎖定及控制無級變速系統，其特徵在於所述永磁滑差傳動裝置從動部分(8)同軸安裝操縱杆(9)。
5.根據權利要求I所述的永磁柔性鎖定及控制無級變速系統，其特徵在於所述圓筒(36)上開設有槽(42)，所述操縱杆(9)通過所述槽(42)伸出所述圓筒(36)外面。
6.根據權利要求I所述的永磁柔性鎖定及控制無級變速系統，其特徵在於所述永磁滑差傳動裝置從動部分(8)外圍設置有板(43)，所述板(43)開設有孔(44)，所述導軌(23)同軸連接安裝孔(44)。
7.根據權利要求I所述的永磁柔性鎖定及控制無級變速系統，其特徵在於所述永磁滑差傳動裝置主動部分(7)內同軸周向安裝有長永磁體(38)，所述永磁滑差傳動裝置從動部分(8)同軸周向安裝有寬永磁體(39)，所述永磁柔性鎖定固定部分(10)安裝有寬永磁體(41)，所述永磁柔性鎖定部分(11)安裝有長永磁體(40)。
全文摘要
本發明涉及的是磁柔性鎖定及控制無級變速系統，具體結構是由兩個組合的行星齒輪排組成的主傳動部分、一個作為控制傳動用的行星排、一個作為升速用的行星排、永磁柔性鎖定機構、永磁傳動機構和調節永磁傳動扭矩大小的機構組成，特別適用於汽車做變速器使用，其結構特徵在於控制行星排33的太陽輪28通過永磁傳動裝置主從動元件7和8，反饋扭矩給後行星排內齒圈14，在滑差下傳遞扭矩，永磁柔性鎖定機構11和12實現鎖定升速行星排內齒圈21。
文檔編號F16H3/72GK102943850SQ201210487448
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者鄒政耀 申請人:鄒政耀