一種齒輪步進式無級變速裝置的製作方法
2023-05-20 00:33:31 2
專利名稱：一種齒輪步進式無級變速裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種變速裝置，具體地說是一種結構簡單、變速範圍大的齒輪步進式無級變速裝置。
背景技術：
隨著工業化進程的進一步深化，變速器廣範的應用在各種場合和領域，最常見的是用於各種車輛等機械設備上。變速器分有級和無級二種變速形式，在當今的汽車領域裡大部份是應用有級變速器。又因有級變速器的效率沒有無級變速器的效率高，所以在汽車製造業裡人們一直在研究和開發著可靠耐用的無級變速器來替代現有的有級變速器。現今應用在汽車上的無級變速器，已知的只有鋼帶式無級變速器在少量地應用，其表現出優越的性能是有級變速器無可比擬的，但也存在一些問題，如易打滑、磨損大、壽命短、難以在大排量的汽車上應用等。所以人們一直都及力地研究和開發，力爭能開發出一種能彌補以上不足的無級變速器。
發明內容
本發明的目的是提供一種結構簡單、變速範圍大的齒輪步進式無級變速裝置。
為了達到上述目的要求，本發明採用如下方案實現一種齒輪步進式無級變速裝置，主要包括行星齒輪系與單向軸承即單向離合器，該齒輪系包括一連接動力輸入端的主動太陽輪，沿主動太陽輪周邊嚙合有3至6個輸出行星輪，輸出行星輪安裝在行星輪架上，行星輪架與動力輸出端固定連接，各輸出行星輪共同嚙合於一齒圈中，單向軸承即單向離合器設置於齒圈上。
作為對上述方案的一種改進，主動太陽輪前方固定連接一輸入軸，行星輪架固定連接一輸出軸，在輸入軸上還設置有調速太陽輪，調速太陽輪外嚙合有3至6個調速行星輪，調速行星輪安裝在行星輪架上，行星輪架與輸入軸固定連接，各調速行星輪共同嚙合於齒圈嚙合內，單向軸承即單向離合器、齒圈、調速太陽輪、主動太陽輪、行星輪架以及輸出軸、輸入軸為同一軸心設置。
同時，上述方案也可作如下改進，在主動太陽輪前方固定連接一輸入軸，行星輪架固定連接一輸出軸，在輸入軸上還設置有調速太陽輪，調速太陽輪外嚙合有3至6個調速行星輪，各調速行星輪安裝在行星輪架上，調速行星輪的公轉直徑大於行星輪的公轉直徑，各輸出行星輪與齒圈嚙合，在輸出軸上固定有一輸出太陽輪，輸出太陽輪外嚙合有3至6個行星輪，行星輪的行星輪架固定於齒圈中，調速行星輪與行星輪共同內嚙合於一齒圈中，兩齒圈、單向軸承即單向離合器、調速太陽輪、主動太陽輪、輸出太陽輪、行星輪架以及輸出軸、輸入軸為同一軸心設置本發明原理新穎、簡捷實用，結構簡單，易製造、成本低、容易控制，可有效實現無級變速，變速範圍大，強度高，可大功率傳動
附圖1為本發明基本步進原理結構示意圖；附圖2為本發明其中一種基本結構示意圖；附圖3為本發明另一種基本結構示意圖；附圖4為本發明具體實施例一結構示意圖；附圖5為本發明具體實施例二結構示意圖。
具體實施例方式
為了便於理解，下面將結合具體實施例及附圖對本發明結構原理作進一步詳細描敘首先對步進原理以及基本結構進行敘述如附圖1，附圖2，附圖3所示，為本發明一較簡單的結構形式，主要包括行星輪系與單向軸承即單向離合器組成的基本裝置結構。齒輪系包括一連接動力輸入端的主動太陽輪31，沿主動太陽輪31周邊嚙合有3至6個輸出行星輪41，輸出行星輪41安裝在行星輪架51上，行星輪架51與動力輸出端連接，各輸出行星輪41共同內嚙合於一齒圈101中，在齒圈101上還設置有實現齒圈101單向轉動的單向軸承即單向離合器111。
本發明是一種齒輪步進式無及變速裝置，其輸出行星輪41和行星輪架51為輸出端，行星輪架51的公轉速度為輸出轉速，主動太陽輪31為輸入端，齒圈101作為變速時用的輸入端，驅動齒圈101的動力可以從輸入軸或輸出軸取得，齒圈101旋轉的方向是跟動太陽輪31同一方向。單向軸承即單向離合器111是套裝在齒圈101上或與齒圈101固接的構件上，使齒圈101隻能單方向旋轉。假設把主動太陽輪31的轉速和輸出行星輪41的公轉比設定在3.5∶1，齒圈101的轉速和輸出行星輪41公轉的速比是1∶0.7。如果把主動太陽輪31的轉速恆定在某個值上，如1000轉/分，齒圈101不加入運轉，此時輸出行星輪41公轉的轉速為286轉/分，輸出端的轉速為最慢、扭力最大。當要提高輸出端的轉速時，只需使齒圈101具有一定的轉速，齒圈101的轉速就會通過行星輪41把轉速按速比加到輸出端上，比如齒圈101的轉速為200轉/分，則輸出行星輪41的公轉就增加了200轉/分×0.7＝140轉/分的轉速，加上原來輸出行星輪41公轉的轉速286轉/分，輸出行星輪41公轉的轉速就提高到286轉/分+140轉/分＝426轉/分，整個輸出的轉速就提高了。如果齒圈101加入1400轉/分，輸出行星41的公轉就達到1266轉/分，輸出端的轉速就達到了高速。
在低速到高速的整個步進變速過程中(除了最低和最高速)，齒圈101的運轉是不斷地在旋轉、停頓這兩者之間交替、變換。具體情況為提速或穩定在某一速度的情況下，又因為要克服輸出端的阻力，齒圈101的扭力又無法克服這個阻力時，這時的單向軸承即單向離合器111會自動閉鎖住齒圈101使其不能反轉(阻力反彈)，這樣主動太陽輪31就有了一個及為短暫和穩固的借力點來驅動輸出行星輪41的自轉和帶動51的公轉，至輸出行星架51阻力的減小，齒圈101的旋轉則遞進，到了齒圈101不能克服輸出端的阻力時，單向軸承即單向離合器111又會自動閉鎖住齒圈101使其不能反轉(阻力反彈)，克服輸出端的阻力又由主動太陽輪和輸出行星輪41來完成，到輸出端的阻力減小，齒圈101再次遞進，在遞進的過程中，阻力大時遞進的跨度就小，阻力小時遞進的跨度就大，產生了從低速到高速整個變速過程轉速比的連貫。就這樣步步漸進的步進運轉，在步進的運轉中，在不同的轉速裡齒圈101可以得到主太陽輪31扭力的支持，同樣主太陽輪31又能得到齒圈101轉速的支持，兩個轉速的相熔和互補即產生了無級變速的效果。
實施例一如附圖4所示，本裝置主要包括支撐架11，支撐架11內安裝有行星齒輪系，齒輪系包括主動太陽輪31，主動太陽輪31固定連接輸入軸21，沿主動太陽輪31周邊嚙合有3至6個輸出行星輪41，輸出行星輪41安裝在行星輪架51上，行星輪架51連接輸出軸61，在主動太陽輪31前方的輸入軸21上還設置有一調速太陽輪71，調速太陽輪71外嚙合有3至6個調速行星輪91，調速行星輪91安裝在行星輪架81上，行星輪架81固定於輸入軸21上，調速行星輪91、輸出行星輪41與齒圈101嚙合，有單向軸承即單向離合器111安裝在齒圈101上，單向軸承即單向離合器111固定於支撐架內，調速太陽輪71、主動太陽輪31、行星輪架81、51以及輸出軸61、輸入軸21、齒圈101、單向軸承即單向離合器111為同一軸心設置。
其工作過程和原理如下輸入軸21、行星架81、主動太陽輪31一起按順時針方向旋轉，主動太陽輪31帶動各輸出行星輪41各自反時針方向旋轉同時輸出行星輪41整體沿齒圈101的內圈順時針方向公轉，輸出行星輪41的整體公轉帶動行星輪架51和輸出軸61轉動，此時齒圈101的反轉被單向軸承即單向離合器111鎖定，輸出軸61就有動力輸出。齒圈101如果沒有加入順時方向旋轉，則沒有用於提速的動力(即齒圈101是不轉動的)，我們可以設定此時輸出軸61的轉速最慢、扭力最大，即作為一檔的轉速輸出。輸入軸21的旋轉同時帶動行星輪架81同方向旋，再帶動調速行星輪91各自反時針方向旋轉和調速行星輪91整體沿齒圈101的內圈順時針方向的公轉，調速行星輪91再帶動調速太陽輪71作高速順時針方向旋轉。當輸出軸61需要克服大的阻力時，齒圈101的反轉是被單向軸承即單向離合器111鎖定的，這樣就可以提供一個暫時固定的借力點，給反時針旋轉的輸出行星輪41來推動行星輪架51和輸出軸61作順時針方向低速、大扭力地旋轉。如果輸出軸61的阻力不大需要把輸出的轉速提高，則可以利用一制動機構，根據輸出軸61轉速的需求來調節調速太陽輪71的轉速，調速太陽輪71所被制動的轉速就會經過調速行星輪91傳遞給齒圈101，齒圈101再帶動輸出行星41，轉速按設定的速比順時方向旋轉傳遞到輸出軸61上，並與輸出軸61原有的轉速累加，輸出軸61的轉速就提高了。調速太陽輪71的轉速被控制的越多，加在輸出軸61的轉速就越多，反之調速太陽輪71的轉速越快，輸出軸61的轉速就越慢。這樣就很有效地、能不間斷地改變輸出的轉速和扭力，達到無級變速的目的。
實施例二；如附圖5所示，本無級變速裝置主要包括支撐架11、支撐架11內安裝有行星齒輪系，齒輪系包括主動太陽輪31，主動太陽輪31固定連接在輸入軸21，沿主動太陽輪31周邊嚙合有3至6個輸出行星輪41，輸出行星輪41安裝在行星輪架51上，行星輪架51連接輸出軸61，在主動太陽輪31前方的輸入軸21上還設置有一調速太陽輪71，調速太陽輪71外嚙合有3至6個調速行星輪92，各調速行星輪92安裝在行星輪架51上，調速行星輪92的公轉直徑大於行星輪41的公轉直徑，各輸出行星輪41與齒圈101嚙合，在輸出軸61上固定有輸出太陽輪122，輸出太陽輪122外嚙合有3至6個行星輪131，行星輪131的行星輪架固定於齒圈101中，齒圈101安裝有單向軸承即單向離合器111，單向軸承即單向離合器111固定於支撐架內，調速行星輪92與行星131同時嚙合於齒圈141中，調速太陽輪71、主動太陽輪31、輸出太陽輪122、行星輪架51、輸出軸61、輸入軸21、齒圈141、101、單向軸承即單向離合器111為同一軸心設置。
其工作過程和原理如下輸入軸21、主動太陽輪31、按順時針方向旋轉，主動太陽輪31帶動輸出行星輪41各自反時針方向旋轉同時輸出行星輪41整體沿齒圈101內圈順時針方向公轉，輸出行星輪41的整體公轉帶動行星架51和輸出太陽輪122以及輸出軸61轉動，此時齒圈101的反向被單向軸承即單向離合器111鎖定，輸出軸61就有動力輸出。齒圈101如果沒有加入順時針方向旋轉，則沒有提速用的動力，此時輸出軸61的轉速是最慢、扭力最大，同時行星輪架51的旋轉帶動輸出太陽輪122同方向旋轉及調速行星輪92各自反時針方向旋轉和整體沿齒圈141內圈順時針方向公轉，調速行星輪92再帶動調速太陽輪71作高速順時針方向旋轉，輸出太陽輪122順時針方向的旋轉帶動著行星輪131反時針方向旋轉，行星輪131反時針方向的旋轉推動齒圈141也反時針方向放轉，其動力再經過調速行星輪92傳到調速太陽輪71上，調速太陽輪71的轉速會進一步加快。如果輸出軸61需要克服很大的阻力時，調速太陽輪71就不加以控制任意地自由旋轉，齒圈101的反轉是被單向軸承即單向離合器111鎖住，這樣就可以提供一個暫時穩固的借力點給反時針旋轉的輸出行星輪41來推動行星架51和輸出軸61順時針方向以低速、大扭力旋轉。如果輸出軸61的阻力不大需要把輸出的轉速提高，則可利用制動機構，根據輸出軸61轉速的需求來控制調速太陽輪71的轉速，調速太陽輪71被控制的轉速經過調速行星輪92帶動齒圈141、行星輪131、齒圈101、再帶動輸出行星輪41，把控制到調速太陽輪71的轉速按設定的速比(循環衰減)順時針方向加到輸出軸61上，並和輸出軸61原有的轉速相累加，輸出的轉速就提高了。調速太陽輪71的轉速被控制的越多加到輸出軸61上的轉速就越快，反之，調速太陽輪71的轉速越快，輸出軸61的轉速就越慢，這樣就很有效地、能不間斷地改變輸出的轉速和扭力，達到無級變速的目的。
上述的制動機構，可以是一種負載的液壓泵或是電機和發電機。以上所述的變速裝置都有著很好滑行慣性，可更有效的減少能耗。
上述的實施例僅為本發明具體實現的部份形式，在不脫離本發明結構原理上的任何的顯而易見的轉換均在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種齒輪步進式無級變速裝置，主要包括行星齒輪系與單向軸承即單向離合器(111)，其特徵在於該齒輪系包括一連接動力輸入端的主動太陽輪(31)，沿主動太陽輪(31)周邊嚙合有3至6個輸出行星輪(41)，輸出行星輪(41)安裝在行星輪架(51)上，行星輪架(51)與動力輸出端固定連接，各輸出行星輪(41)共同嚙合於一齒圈(101)中，單向軸承即單向離合器(111)設置於齒圈(101)上。
2.根據權利要求1所述的齒輪步進式無級變速裝置，其特徵在於主動太陽輪(31)前方固定連接一輸入軸(21)，行星輪架(51)固定連接一輸出軸(61)，在輸入軸(21)上還設置有調速太陽輪(71)，調速太陽輪(71)外嚙合有3至6個調速行星輪(91)，調速行星輪(91)安裝在行星輪架(81)上，行星輪架(81)與輸入軸(21)固定連接，各調速行星輪(91)共同嚙合於齒圈(101)嚙合內，單向軸承即單向離合器(111)、齒圈(101)、調速太陽輪(71)、主動太陽輪(31)、行星輪架(81、51)以及輸出軸(61)、輸入軸(21)為同一軸心設置。
3.根據權利要求1所述的齒輪步進式無級變速裝置，其特徵在於主動太陽輪(31)前方固定連接一輸入軸(21)，行星輪架(51)固定連接一輸出軸(61)，在輸入軸(21)上還設置有一調速太陽輪(71)，調速太陽輪(71)外嚙合有3至6個調速行星輪(92)，各調速行星輪(92)安裝在行星輪架(51)上，調速行星輪(92)的公轉直徑大於行星輪(41)的公轉直徑，各輸出行星輪(41)與齒圈(101)嚙合，在輸出軸(61)上固定有一輸出太陽輪(122)，輸出太陽輪(122)外嚙合有3至6個行星輪(131)，行星輪(131)的行星輪架固定於齒圈(101)中，調速行星輪(92)與行星輪(131)共同內嚙合於一齒圈(141)中，齒圈(141)、齒圈(101)、單向軸承即單向離合器(111)、調速太陽輪(71)、主動太陽輪(31)、輸出太陽輪(122)、行星輪架(51)以及輸出軸(61)、輸入軸(21)為同一軸心設置。
全文摘要
一種齒輪步進式無級變速裝置，主要包括行星齒輪系與單向軸承即單向離合器，該齒輪系包括一連接動力輸入端的主動太陽輪，沿主動太陽輪周邊嚙合有3至6個輸出行星輪，輸出行星輪安裝在行星輪架上，行星輪架與動力輸出端固定連接，各輸出行星輪共同嚙合於一齒圈中，單向軸承設置於齒圈上。輸出行星輪和行星輪架為輸出端，行星輪架的公轉速度為輸出轉速，主動太陽輪為輸入端，齒圈作為變速時用的輸入端，驅動齒圈的動力可以從輸入軸即輸出軸取得，齒圈旋轉的方向跟主動太陽輪一致，單向軸承是套裝在齒圈上或與齒圈固接的構件上，可使齒圈只能單方向旋轉。本發明通過簡單的結構達到了無級變速的目的，具有結構簡單、變速範圍大等優點。
文檔編號F16H3/44GK1880801SQ20061010126
公開日2006年12月20日 申請日期2006年6月27日 優先權日2006年1月14日
發明者秦桂強 申請人:秦桂強