液控行星輪式無級變速傳動方法

2023-12-09 13:47:31

專利名稱：液控行星輪式無級變速傳動方法
技術領域：
本發明涉及動力機械傳動領域內一種通用的無級變速方法。
目前無級變速傳動方法(根據由華北電力學院吳民強主編的函授大學教材《泵與風機》中第四章有關內容)主要有使用液力偶合器，油膜滑差離合器和電磁滑差離合器三種。液力偶合器由一對靠得很近的渦輪構成主、從動件，主動渦輪高速旋轉帶動流動於二者之間的工作油向從動渦輪傳遞轉矩，調節渦輪內容油量而達到從動件無級變速，液膜滑差離合器的結構類似於一個多片式離合器，在主、從動摩擦片之間充滿工作油，通過一種液壓機構控制油膜的間隙，利用液體粘性和剪切作用，達到傳遞轉矩的無級調節，電磁滑差離合器的結構是由電樞和磁級構成主、從動件，磁極繞組通入直流電後產生極性磁場，套於磁極之外的筒狀電樞旋轉時切割磁力線產生渦流，與磁場相互作用，使電極產生轉矩，通過控制直流電流大小控制從動件轉速。以上三種設備因構造複雜，體積大，造價高，效率低等缺點，目前使用範圍都很局限。
本發明的目的是提供一種在機械領域內通用的簡單可靠的無級變速方法。
本發明的技術方案是液控行星輪式無級變速方法，使用一種行星輪式裝置，其結構是由一個可轉動的中心輪和一個或一個以上行星輪互相嚙合構成一種簡單周轉輪系，行星輪由一個行星架支撐，以中心輪和行星架構成主動件和從動件或相反，由行星輪傳遞轉矩，中心輪和行星輪與外殼嚴密組合，但外殼不影響齒輪的自由轉動，在齒輪嚙合處兩側各留有一定空間並與包括節流閥在內的其它管道相連，形成工作油的循環通道，工作時工作油充滿整個通道，中心輪與每個行星輪嚙合運轉時，以齒輪泵的工作方式迫使工作油量在整個循環通道裡循環流動，根據齒輪泵的工作特性可知，理論上工作油流量與行星輪相對中心輪的轉速成正比。因此通過節流閥對工作油流量的控制就可控制行星輪的轉速，進而可控制中心輪與行星架的相對轉速，達到主動件、從動件傳遞轉矩的無級變速控制。因這種傳動裝置的特點所致，傳動裝置變速控制簡單靈活，分別說明如下(1)中心輪與行星輪外嚙合，外殼為行星架，其上布置有液腔、節流閥和徑向散熱肋或其它散熱方式，壓出室通過節流閥與油腔相通，吸入室與液腔相通構成封閉的工作液循環通道，這樣外殼即是行星架，又是一個轉動的散熱器，當主、從動機轉軸與主、從動件左右同軸連接時，節流閥由固定於可軸向移動圓盤上的柱塞控制，圓盤與轉軸相套，外界通過控制圓盤的軸向位移控制工作油流量，為補償因熱脹冷縮和長期運行少量漏油引起油腔內壓力變化，可在外殼上對稱布置一圓環狀彎管，一端與液腔相連，另一端開口由活塞與大氣相隔，如果只需較細彎管，當開口向下工作油不流出時，可不設置活塞，保證油腔與彎管連接處與大氣壓力相平衡，也可通過軸套結構很容易將油腔與外界油箱相通。另外，當與皮帶、鏈條或齒輪等一起傳動時，變速裝置主、從動件輸出端可不在同軸線雙側布置，這樣變速裝置無輸出端一側的軸線上可布置一空心柱塞節流閥，連接於工作油壓出室和油腔之間，空心柱塞節流閥由空心柱塞與套筒構成，空心柱塞通過在套筒內的軸向位移控制經過節流閥的工作油流量，同時又把油腔與外界油管經空心柱塞導通，以便油腔內液體壓力與容量補償，這樣使傳動方式即靈活又易控制。
(2)中心輪與行星輪外嚙合，外殼為行星架，外殼上不再布置節流閥、油腔及散熱裝置，而是通過外殼從吸入室、壓出室各引出油管經過軸上套筒結構與外界節流閥及油箱相連，對於主、從動件連接端不是雙側布置時，在無連接端一側同樣可在軸線上布置套管結構，把各油管引出與外界油箱及節流閥相連，這樣的連接方法使轉速控制更加容易。
另外，為減少傳動裝置的軸向長度，這裡提供一種方法，即裝置外殼不但是行星架，同時又是彈性柱式聯軸器的半聯軸器之一，這樣和彈性柱式聯軸器有機結合組成無級變速聯軸器。這樣的結構為直接更替正在使用的非變速聯軸器提供了一種途徑。
本發明的優點是巧妙地利用了齒輪泵的工作原理，同時行星輪數目可因需要自由設計，因此使用裝置傳動轉矩大，工作流量小，效率高，結構簡單緊湊，性能可靠，控制機構極其簡單，轉速比範圍接近0--100％，適用於各種形式和各種容量的無級變速傳動，甚至可直接更替正在使用的非變速聯軸器，因此是一種通用的無級變速方法，設計與生產簡單易行，便於標準化、系列化大批量生產。
本發明的


附圖1是行星輪式無級變速聯軸器機構簡圖附圖2是聯軸器A-A剖面結構簡圖附圖3是聯軸器壓力補償器示意圖附圖4是與皮帶聯接的行星輪式無級變速機構簡圖附圖標記1、行星輪 2、工作油吸入室 3、中心輪4、油腔 5、節流閥 6、工作油壓出室 7、行星輪8、工作油吸入室 9、油腔 10、彈性柱銷 11、節流閥12、外殼 13、工作油壓出室 14、聯接端 15、主動機軸16、節流閥控制裝置 17、從動機軸 18、閥杆盤19、活塞架 20、導管 21、彎管 22、活塞 23、皮帶24、套筒 25、軟管 26、油箱 27、控制螺杆28、空心柱塞 29、吸油管 30、壓油管結合附圖實施例進一步說明本發明技術方案如下實施例之一(包括附圖1、2、3)使用液控行星輪無級變速方法設計的一種液控行星輪式無級變速聯軸器，行星輪1和7受外殼12支撐，主動機轉軸15上的半聯軸器通過柱銷10與外殼相聯(在附圖1中為使整圖簡單明了，只用聯接端14來表明二者聯接關係)，當主動機旋轉時，行星輪1和7與中心輪3嚙合轉動，工作油吸入室2和8內的工作油隨輪齒沿外殼壁被擠壓到工作油壓出室6和13，工作油壓出室和吸入室因齒輪嚙合而互相密封，工作油經過節流閥5和11分別進入油腔4和9，接著被吸入工作油吸入室8和2形成循環，控制機構16通過控制閥杆盤18上的閥杆軸向位移來控制節流閥5和11的開度，達到控制工作油流量，當工作油流量減少時，行星輪1和7自轉轉速減小，阻力增加，作用於中心輪3的轉矩增大轉速增加，與之相聯的從動軸17轉速增加，反之亦然，實現轉矩的無級變速傳遞，彎管21通過導管20與油腔相通，並對稱布置，通過活塞22與大氣相隔，保證工作油壓力補償，活塞22是同由活塞架19來約束使其保證對稱的，外殼上可布置散熱肋或散熱蛇形管等裝置，使外殼自身構成一個旋轉散熱器。
這樣實施使無級變速傳動裝置簡單緊湊，易控制，性能可靠，可直接取代舊聯軸器使用，適用範圍廣。
實施例之二(附圖4)使用液控行星輪式無級變速傳動方法設計的一種外殼與皮帶相聯的液控行星輪式無級變速器，外殼12是通過皮帶23與主動機相聯的，從動軸與中心輪相聯，工作油壓出室和吸入室分別由壓油管30和吸油管29導出與套筒24相連，通過控制端27對空心柱塞28的軸向位移來控制壓油管30與套筒24的接口開度，吸油管29通過空心柱塞28和軟管25與外界油箱26相連來補償油腔內工作油壓力變化，這樣安排，使行星輪式無級變速聯軸器更容易控制，也可用鏈條，齒輪等傳動方式代替這裡的皮帶傳動，使其結構更加靈活以適應不同的工作條件，使本發明適用範圍更加廣泛。
權利要求
1.一種無級變速機械傳動方法，使用周轉輪繫結構組成傳動裝置，其特徵是一個中心輪和與之嚙合的行星輪構成周轉輪系，中心輪和支撐行星輪的行星架為主動件和從動件或相反，中心輪和行星輪與外殼嚴密組合，齒輪嚙合部位兩側與外殼分別形成工作液體吸入室和壓出室，與包括節流閥在內的其它工作液體通道相通，形成循環通道，齒輪在運轉過程中迫使工作液體在通道內循環流動，通過節流閥對工作液體流量的控制來控制行星輪的自轉轉速和阻力，從而控制中心輪與行星架之間的相對轉速，達到傳遞轉矩的無級變速控制。
2.如權利要權利1所述方法，其特徵是中心輪與行星輪外嚙合，外殼為行星架，其上布置有液腔、節流閥和散熱裝置，壓出室通過節流閥與液腔相通，液腔與吸入室相通構成封閉的工作液循環通道。
3.如權利要求2所述方法，其特徵是處於同一軸線上的主、從動機轉軸與變速裝置的主、從動件左右相接，節流閥由固定於可軸向移動閥杆盤上的閥杆控制，閥杆盤與轉軸相套，外界通過控制閥杆盤的軸向位移控制工作液體流量。
4.如權利要求3所述方法，其待徵是外殼上對稱布置有環狀彎管，一端與液腔相連，另一端開口由活塞與大氣相隔，若彎管只需很細，開口向下液體也不流出時，可不用活塞，直接與大氣相通，達到液腔與彎管連接處總與大氣壓力相平衡，並可自動補償液腔內液體容量變化。
5.如權利要求2所述方法，其特徵是主、從動件與主、從動機連接端不是同軸線雙側布置，而是以其他方式聯接，在傳動裝置沒有聯接端一側軸線上布置有空心柱塞節流閥，聯接於工作液壓出室和液腔之間，空心柱塞節流閥由空心柱塞與套筒構成，空心柱塞通過在套筒內的軸向位移控制經過節流閥的工作液體流量，同時又把液腔與外界經空心柱塞導通，以便液腔內液體壓力與容量的補償。
6.如權利要求1所述方法，其特徵是行星架即是外殼或外殼的一部分，同時又是彈性柱式聯軸器的半聯軸器之一，無級變速裝置和彈性柱式聯軸器有機組合成為一種行星輪式無級變速聯軸器。
全文摘要
本發明提供了一種在傳動領域內通用的無級變速方法。本發明的目的是為解決傳動領域內現有無級變速方法使用裝置結構複雜,體積龐大,適用範圍窄等弱點而採用簡單周轉輪繫結構,通過控制因齒輪擠壓循環流動的工作液體流量來實現轉矩無級變速調節。使用裝置體積小,性能可靠,易控制,適用範圍非常廣泛。
文檔編號F16H61/00GK1194344SQ9612255
公開日1998年9月30日 申請日期1996年10月12日 優先權日1996年10月12日
發明者張玉良 申請人:張玉良