車用同向多變量齒輪差速無級變速器的製作方法

2023-12-09 12:19:16

專利名稱：車用同向多變量齒輪差速無級變速器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種大扭矩、大功率傳動的汽車用無級變速裝置。
背景技術：
無級變速可提高汽車的駕乘品質、最大程度上提升發動機的傳動能效、節省燃油， 是業界公認的、最理想的汽車變速方式。但目前能在汽車上使用的無級變速器都為機械摩 擦類如CVT、DCT、KRG等。眾所周知，機械摩擦的傳動效能是取決於機械摩擦係數的大小； 大扭矩、大功率、高變比的變量傳動會使機械摩擦類變速器產生高強度的摩擦而使機械加 速磨損而導致機械傳動效能降低、出現故障或快速降低機械的使用壽命，因而目前的摩擦 類無級變速器只能裝配於小排量、機械受力較小的小汽車上使用，若使大排量轎車、SUV、大 巴、乃至重卡實現無級變速、無疑只有採用齒輪嚙合的傳動方式實現。眾所周知，齒輪嚙合 傳動具有傳動扭矩大、效能傳遞高、機械強度高壽命長、技術成熟的特點。但目前的齒輪變 速裝置都為有級變速，即將主動齒輪與一個固定轉速脫離力傳動關係後、與另一個固定轉 速建立力傳動關係、使輸出在有級狀態下變換轉速，而不能使齒輪與齒輪的傳動、形成輸入 在作用力不間斷的嚙合狀態下與若干個輸出轉速值建立傳動關係、使輸出產生轉速的漸變 而形成無級變速。

發明內容
為了能使齒輪與齒輪的傳動、形成輸入在作用力不間斷的嚙合狀態下與若干個輸 出轉速值建立傳動關係、使輸出產生轉速的漸變而形成無級變速，本發明提供一種車用同 向多變量齒輪差速無級變速器。該無級變速器為全定軸齒輪嚙合傳動，輸出可在若干個轉 速值上與輸入同向差速轉動、變量傳動阻力可使齒輪的傳動在作用力不間斷的嚙合狀態下 使輸出產生轉速的漸變、形成無級變速。該變速器的機械強度高、傳功率大、機械使用壽命 長、變速比高。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種車用同向多變量齒輪差速無級 變速器，包括變速器外殼、太陽齒輪、行星齒輪、行星輪架、齒圈輪、輸出齒輪。在外殼內中心 位置轉動的變速器中心軸為輸入軸，太陽齒輪為主動輪、與中心軸同心一體，輸出齒輪在中 心軸上同心轉動，齒圈輪為一端支承、在中心軸上同心轉動，被固定於外殼上的契式定向離 合器定向鎖止的行星輪架、在中心軸上做與中心軸轉向相同的定向同心轉動，行星輪架中 的行星齒輪與太陽齒輪、齒圈輪內齒嚙合傳動，行星齒輪雙聯齒與輸出齒輪嚙合傳動、太陽 齒輪和輸出齒輪的轉向為同向轉動、太陽齒輪至輸出齒輪的嚙合傳動關係為減速傳動，在 輸出端的外殼內壁上固定一套液力齒輪泵，液力齒輪泵傳動齒輪與輸出齒輪雙聯齒嚙合傳 動，在輸入端的外殼內壁上固定一套液油阻尼齒輪泵，阻尼齒輪泵傳動齒輪與齒圈輪雙聯 齒嚙合傳動，阻尼齒輪泵傳動齒輪與泵軸定向脫扣耦合、在齒圈輪與中心軸同向轉動時脫 扣，在阻尼齒輪泵液油輸出與輸入及儲油箱的液油迴路上安裝一套液壓變量閥，閥門的受 推力與閥門彈簧相互作用，在液力齒輪泵輸出與輸入及儲油箱的液油環路上安裝一個液力限量推進器、油路通過其限量孔形成環路，液力限量推進器與液壓變量閥閥門聯動，液力限 量推進器與過量減壓彈簧相互作用，過量減壓彈簧彈力大於閥門彈簧彈力，在行星輪架內 固定一個液油缸、曲軸傳動齒輪與太陽齒輪嚙合，在太陽齒輪轉動時、曲軸帶動曲軸連杆及 液油缸內的活塞將液油缸中的液油推出和吸入、做往復運動，在液油缸液的油出口固定一 個彎通旋轉柱閥、液油通過彎通旋轉柱閥的彎通處被吸入和推出，將彎通旋轉柱閥彎通口 用橡膠囊密封，柱閥傳動齒輪與離心鋼柱上的齒條嚙合，離心鋼柱的離心力與鋼柱彈簧相 互作用。由於行星輪架被外殼上的契式定向離合器鎖止，當汽車起步、發動機帶動中心軸開 始轉動時，太陽齒輪驅動行星齒輪、行星齒輪雙聯齒驅動輸出齒輪做輸出齒輪與太陽齒輪 轉向相同的大扭矩減速傳動，齒圈與之反向空轉。隨著汽車油門加大、發動機轉速升至最高 時，輸出齒輪的轉速升至減速傳動最大值，液力齒輪泵液油的流量遞增，液壓變量閥使阻尼 齒輪泵液油迴路中液油的通過量遞減，阻尼齒輪泵的轉動阻力遞增、齒圈輪的反向轉速遞 減，行星齒輪受齒圈輪轉動阻力的反作用力、開始做與中心軸轉向相同的從動周向轉動、行 星輪架同時隨之轉動；行星齒輪雙聯齒與輸出齒輪的嚙合減速傳動由恆速傳動漸變為變速 傳動。形成中心軸與行星齒輪周轉的同向轉速差遞減和輸出齒輪轉速遞增的增量循環、直 至液壓變量閥閥門關閉液油迴路、齒圈輪停止反向轉動，使行星齒輪從動周轉轉速的形成 最大值。同時，在與行星齒輪周轉同步轉動的行星架中、離心鋼柱上產生的離心力開始大於 鋼柱彈簧的反作用力，致使離心鋼柱開始帶動彎通旋轉柱閥旋轉，致使液油缸至彎通旋轉 柱閥單位面積的液油通過量開始遞減，導致活塞做往復運動、將液油缸內的液油推出和吸 入的頻率遞減，使曲軸傳動齒輪和太陽齒輪的嚙合傳動阻力遞增，造成由行星齒輪周轉帶 動行星輪架做同向空轉、漸變為由行星輪架開始帶動行星齒輪同向周轉的轉動超越，形成 行星輪架轉速的增量循環遞增，直至旋轉彎通柱閥關閉液油的通過。此時活塞停止往復運 動，行星齒輪及行星齒輪雙聯齒停止自轉，行星齒輪和齒圈輪與中心軸的同向轉速差消失。 行星齒輪雙聯齒在中心軸和行星輪架的共同帶動下、周向推動輸出齒輪與中心軸同向同步 的高速轉動，從而完成在齒輪嚙合傳動作用力不間斷的狀態下、輸出齒輪由靜止至高速的 轉動漸變。本發明的有益效果是，該裝置機械強度高、傳動功率大、變速比高、變速性能優，可 使各類汽車實現無級變速，提高其駕乘品質，節省燃油、降低排放。可採用常規材料製造，結 構簡單、產品價格低、使用壽命長。


下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1為該變速器軸向拋面圖。圖2為該變速器實施例軸向拋面圖。圖中1.變速器外殼，2.行星齒輪雙聯齒，3.行星齒輪，4.齒圈輪內齒，5.行星輪 架，6.齒圈輪，7.齒圈輪雙聯齒，8.中心軸，9.輸出齒輪雙聯齒，10.液力齒輪泵傳動齒輪， 11.液力齒輪泵，12.輸出齒輪，13.曲軸傳動齒輪，14.液油，15.彎通旋轉柱閥，16.鋼柱 彈簧，17.液力限量推進器，18.定向脫扣耦合，19.阻尼齒輪泵傳動齒輪，20.終齒花鍵軸， 21.曲軸，22.橡膠囊，23.活塞，24.離心鋼柱，25.柱閥傳動齒輪，26.契式定向離合器， 27.太陽齒輪，28.液油環路，29.液壓變量閥，30.過量減壓彈簧，31.閥門，32.閥門彈簧，33.液油迴路，34.阻尼齒輪泵。
具體實施例方式
一種車用同向多變量齒輪差速無級變速器，包括變速器外殼(1)、太陽齒輪(27)、 行星齒輪(3)、行星輪架(5)、齒圈輪(6)、輸出齒輪(12)。在外殼內的中心位置轉動的變速 器中心軸(8)為輸入軸，太陽齒輪(27)為主動輪、與中心軸(8)同心一體，輸出齒輪(12)在 中心軸(8 )上同心轉動，齒圈輪(6 )為一端支承、在中心軸(8 )上同心轉動，被固定於外殼上 的契式定向離合器(26)定向鎖止的行星輪架(5)、在中心軸(8)上做與中心軸(8)轉向相同 的定向同心轉動，行星輪架(5)中的行星齒輪(3)與太陽齒輪(27)、齒圈輪內齒(4)嚙合傳 動，行星齒輪雙聯齒(2)與輸出齒輪(12)嚙合傳動、太陽齒輪(27)和輸出齒輪(12)的轉向 為同向轉動、太陽齒輪(27)至輸出齒輪(12)的嚙合傳動關係為減速傳動，在輸出端的外殼 內壁上固定一套液力齒輪泵(11 )，液力齒輪泵傳動齒輪(10)與輸出齒輪雙聯齒(9)嚙合傳 動，在輸入端的外殼內壁上固定一套液油阻尼齒輪泵(34)，阻尼齒輪泵傳動齒輪(19)與齒 圈輪雙聯齒(7)嚙合傳動，阻尼齒輪泵傳動齒輪(19)與泵軸定向脫扣耦合(18)、在齒圈輪 與中心軸同向轉動時脫扣，在阻尼齒輪泵液油輸出與輸入及儲油箱的液油迴路(33)上安裝 一套液壓變量閥(29)，閥門(31)的受推力與閥門彈簧(32)相互作用，在液力齒輪泵液油輸 出與輸入及儲油箱的液油環路(28)上安裝一個液力限量推進器(17)、油路通過其限量孔 形成環路，液力限量推進器(17)與液壓變量閥閥門(31)聯動，液力限量推進器(17)與過量 減壓彈簧(30)相互作用，過量減壓彈簧(30)彈力大於閥門彈簧(32)彈力，在行星輪架(5) 內固定一個液油缸、曲軸傳動齒輪(13)與太陽齒輪(27)嚙合，在太陽齒輪(27)轉動時、曲 軸(21)帶動曲軸連杆及液油缸內的活塞(23)將液油缸中的液油(14)推出和吸入、做往復 運動，在液油缸液的油出口固定一個彎通旋轉柱閥(15)、液油(14)通過彎通旋轉柱閥(15) 的彎通處被吸入和推出，將彎通旋轉柱閥彎通口用橡膠囊(22)密封，柱閥轉動齒輪(25)與 離心鋼柱(24)上的齒條嚙合，離心鋼柱(24)的離心力與鋼柱彈簧(16)相互作用。由於行 星輪架(5)被外殼上的契式定向離合器(26)鎖止，當汽車起步、發動機帶動中心軸(8)開 始轉動時，太陽齒輪(27)驅動行星齒輪(3)、行星齒輪雙聯齒(2)驅動輸出齒輪(12)做輸 出齒輪(12)與太陽齒輪(27)轉向相同的大扭矩減速傳動，此時，彎通旋轉柱閥(15)和液 壓變量閥(29)閥門(31)處於開啟狀態，阻尼齒輪泵(34)液油迴路(33)貫通、彎通旋轉柱 閥(15)的彎通與液油缸貫通；與行星齒輪(3)嚙合的齒圈輪(6)做與中心軸(8)轉向相反 的轉動、驅動阻尼齒輪泵(34)做無阻尼狀態的轉動；與太陽齒輪(27)嚙合的曲軸傳動齒輪 (13)帶動曲軸(21)及曲軸連杆、使活塞(23)在液油缸內做無阻力狀態下的往復運動。隨 著汽車油門加大、發動機轉速升至最高時，輸出齒輪(12)的轉速隨之升至減速傳動最大值， 輸出齒輪雙聯齒(9)驅動液力齒輪泵(11)、使液油的流量開始增大，液油對液力限量推進 器(17)的推力開始大於閥門彈簧(32)的反作用力，使液力限量推進器(17)運動、致使液 壓變量閥閥門(31)逐漸減少阻尼齒輪泵液油迴路(33)中液油的通過量，致使阻尼齒輪泵 (34)開始產生背壓、轉動阻力使阻尼齒輪泵和齒圈輪(6)的轉動速度遞減，行星齒輪(3)受 齒圈輪(6)轉動阻力的反作用力、開始做與中心軸(8)轉向相同的從動周向轉動、行星輪架 (5)同時隨之轉動；行星齒輪雙聯齒(2)與輸出齒輪(12)的嚙合減速傳動由恆速傳動漸變 為變速傳動。輸出齒輪(12)的轉速遞增導致液力齒輪泵(11)轉速和液油對液力限量推進器(17)的推力遞增、阻尼齒輪泵(34)液油迴路(33)中的液油在液壓變量閥閥門(31)中的 通過量遞減、阻尼齒輪泵(34)背壓遞增、齒圈輪(6)反向轉速遞減，形成中心軸(8)與行星 齒輪(3)周轉的同向轉速差遞減，直至液壓變量閥閥門(31)關閉液油迴路(33)、齒圈輪(6) 停止反向轉動。此時，繼續升高的油壓使過量減壓彈簧(30)在閥門彈簧(32)壓縮到位後 開始壓縮，使液力齒輪泵液油經減壓通道形成大流量迴路，使液力限量推進器保持恆壓。齒 圈輪(6)停止反向轉動形成行星齒輪(3)從動周轉轉速的最大值。此時，在與行星齒輪(3) 周轉同步轉動的行星輪架(5)中、離心鋼柱(24)上產生的離心力開始大於鋼柱彈簧(16)的 反作用力，致使離心鋼柱(24)開始運動，與離心鋼柱(24)上齒條嚙合的柱閥傳動齒輪(25) 開始隨齒條的運動而轉動、帶動彎通旋轉柱閥(15)旋轉，致使液油缸至彎通旋轉柱閥(15) 彎通單位面積的液油(14)通過量開始遞減，導致活塞(23)做往復運動、將液油缸內的液油 (14)推出和吸入的頻率遞減，使曲軸傳動齒輪(13)和太陽齒輪(27)的嚙合傳動阻力遞增， 造成由行星齒輪(3)周轉帶動行星輪架(5)做同向空轉、漸變為由行星輪架(5)開始帶動行 星齒輪(3)同向周轉的轉動超越，使輸出齒輪(12)的同向轉速不間斷地持續遞增。行星輪 架(5)的轉動超越致使與行星齒輪(3)嚙合的齒圈輪(6)開始與中心軸(8)同向轉動，泵軸 定向脫扣耦合(18)脫扣、齒圈輪(6)空轉。行星輪架(5)的轉動超越致使離心鋼柱(24)的 離心力遞增、液油缸至彎通旋轉柱閥(15)彎通單位面積的液油(14)通過量遞減、曲軸傳動 齒輪(13)和太陽齒輪(27)的嚙合傳動阻力遞增、形成行星輪架轉速的增量循環，直至彎通 旋轉柱閥(15)關閉液油(14)的通過，此時活塞(23)停止往復運動、行星齒輪(3)及行星齒 輪雙聯齒(2)停止自轉、行星齒輪(3)和行星輪架(5)與中心軸(8)的同向轉速差消失、行 星齒輪雙聯齒(2)在中心軸(8)和行星輪架(5)的同步帶動下、周向推動輸出齒輪(12)與 中心軸(8)同步高速轉動。從而，該變速器完成在齒輪嚙合傳動作用力不間斷的狀態下、輸 出齒輪(12)由靜止至高速的轉動漸變。在發動機恆速運轉狀態下、汽車行駛阻力和牽引重 力的任何值的變化都會因輸出齒輪轉速變化導致行星齒輪雙聯齒(2)的自轉與周轉的轉速 變化，從而導致輸出扭矩值的同步變化；當汽車開始爬坡時，輸出齒輪(12)轉速開始下降， 液力齒輪泵(11)轉速同步下降、阻尼齒輪泵(34)轉速同步上升、齒圈輪(6)反向轉速同步 上升、離心鋼柱(24)離心力與行星輪架(5)轉速同步下降、中心軸(8)與行星齒輪(3)的周 向轉差同步上升，行星齒輪雙聯齒(2)與輸出齒輪(12)嚙合減速傳動自轉轉速同步上升， 在發動機轉速不變的狀態下導致輸出扭矩上升。當倒車行駛時，反向傳動聯軸器與終齒花 鍵軸(20)耦合，使倒車行駛產生無級變速。
權利要求
1. 一種車用同向多變量齒輪差速無級變速器，包括變速器外殼(1)、太陽齒輪(27)、行 星齒輪(3)、行星輪架(5)、齒圈輪(6)、輸出齒輪(12)其特徵是在外殼內的中心位置轉動 的變速器中心軸(8)為輸入軸，太陽齒輪(27)為主動輪、與中心軸(8)同心一體，輸出齒輪 (12 )在中心軸(8 )上同心轉動，齒圈輪(6 )為一端支承、在中心軸(8 )上同心轉動，被固定 於外殼上的契式定向離合器(26)定向鎖止的行星輪架(5)、在中心軸(8)上做與中心軸(8) 轉向相同的定向同心轉動，行星輪架(5)中的行星齒輪(3)與太陽齒輪(27)、齒圈輪內齒 (4)嚙合傳動，行星齒輪雙聯齒(2)與輸出齒輪(12)嚙合傳動、太陽齒輪(27)和輸出齒輪 (12)的轉向為同向轉動、太陽齒輪(27)至輸出齒輪(12)的嚙合傳動關係為減速傳動，在輸 出端的外殼內壁上固定一套液力齒輪泵(11)，液力齒輪泵傳動齒輪(10)與輸出齒輪雙聯 齒(9)嚙合傳動，在輸入端的外殼內壁上固定一套液油阻尼齒輪泵(34)，阻尼齒輪泵傳動 齒輪(19)與齒圈輪雙聯齒(7)嚙合傳動，阻尼齒輪泵傳動齒輪(19)與泵軸定向脫扣耦合 (18)、在齒圈輪與中心軸同向轉動時脫扣，在阻尼齒輪泵液油輸出與輸入及儲油箱的液油 迴路(33)上安裝一套液壓變量閥(29)，閥門(31)的受推力與閥門彈簧(32)相互作用，在 液力齒輪泵液油輸出與輸入及儲油箱的液油環路(28 )上安裝一個液力限量推進器、油路通 過其限量孔形成環路，液力限量推進器(17 )與液壓變量閥閥門(31)聯動，液力限量推進器 (17)與過量減壓彈簧(30)相互作用，過量減壓彈簧(30)彈力大於閥門彈簧(32)彈力，在行 星輪架(5)內固定一個液油缸、曲軸傳動齒輪(13)與太陽齒輪(27)嚙合，在太陽齒輪(27) 轉動時、曲軸(21)帶動曲軸連杆及液油缸內的活塞(23)將液油缸中的液油(14)推出和吸 入、做往復運動，在液油缸液油的出口固定一個彎通旋轉柱閥(15)、液油(14)通過彎通旋 轉柱閥(15)的彎通處被吸入和推出，將彎通旋轉柱閥的彎通口用橡膠囊(22)密封，柱閥轉 動齒輪(25)與離心鋼柱(24)上的齒條嚙合，離心鋼柱(24)的離心力與鋼柱彈簧(16)相互 作用。
全文摘要
車用同向多變量齒輪差速無級變速器。一種用於大功率車輛傳動的齒輪無級變速裝置。該裝置的變速方式為齒輪的額定減速和液力阻尼產生的行星同向變量差速、使輸出產生轉速的漸變，輸出轉速和液力阻尼的循環變量導致輸出齒輪在作用力不間斷的嚙合狀態下產生無級變速。該變速器傳動功率大、變速比高、變速性能優、機械強度高，可配置於大排量轎車、SUV、公交大巴、卡車乃至重型汽車使其實現無級變速。該變速器結構簡單、常規材料製造、生產成本低、產品使用壽命長。
文檔編號F16H47/04GK102094955SQ20111005690
公開日2011年6月15日 申請日期2011年2月19日 優先權日2011年2月19日
發明者羅永 申請人:羅永