CN102094945A - 大功率无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明为汽车用齿链式无极变速器，齿链围绕在多个可以单向转动的行星齿轮上，各个行星齿轮能在驱动轮上相应的径向滑槽内移动，通过改变行星齿轮的公转直径实现无极变速。行星齿轮的单向离合器内设有开锁钥匙，齿链在与行星齿轮啮合与分离时，能驱动开锁钥匙使离合器保持在单向锁止状态或无锁止状态。本发明突破了无极变速只能是摩擦传力的传统理论，解决了利用齿轮进行无极变速的难题，可有效提高无极变速器的传递功率，具有传力大、转速高、运转平稳和工作可靠等优点。

Description

大功率无级变速器

技术领域

本发明属于机械变速器领域，具体为一种大功率汽车无级变速器。

背景技术

无极变速是汽车变速器发展的终极目标。现有无级变速器的原理都是摩擦传递动力方式，所传递的动力都比较小。实现大功率无级变速器的根本方式应该是齿轮传动，而这个问题一直没有得到有效解决。如一种滑片齿带式无级变速器，齿带上的滑片可以嵌入驱动轮上的径向滑槽内起齿传动的作用，滑片可以在滑槽内移动以改变驱动半径而实现无极变速。这种结构由于滑片与滑槽在啮合与脱离时，二者的运动方向不协调，一个为圆周方向，另一个为圆周的切线方向，致使二者运动相互干涉，不能适应高转速及大功率的需要。另一种转盘滚轮滑片式无级变速器，转盘上有许多齿形凹坑，滚轮的周向均布有许多滑片，工作时滑片可以嵌入齿形凹坑内起齿传动的作用，通过改变滚轮与转盘的接触半径实现无极变速。这种结构在高速转动时，滑片在惯性力的作用下会在转盘面上做不规则跳动，使其不能及时或不能嵌入齿形凹坑内而打滑，也不能适应高转速及大功率的需要。第三种是用于脚踏自行车的齿链式无极变速器，齿链围绕在多个可以单向转动的行星齿轮上，各个行星齿轮能在驱动轮上相应的径向滑槽内移动，通过改变行星齿轮的公转直径实现无极变速。这种结构的不足在于：一是，行星齿轮单向离合器的锁止滑块容易滑动，不能传递较大的动力；二是，由于行星齿轮公转直径的无极变化，会改变行星齿轮与齿链在非啮合状态下，齿与齿槽之间的对应位置，致使二者在啮合过程中发生碰撞干涉，即使采用了有弹簧回位的退让间隙，也不能消除此碰撞干涉，还会由于此退让间隙造成运转振动；三是，多个行星齿轮所围成的旋转平面不是圆形而是多边形，导致在工作时齿链与旋转平面的切点不固定，使切点产生径向跳动，引起齿链震动并造成齿链的松紧度产生周期性变化。这些都不能满足高速大功率传递动力的需要。目前，汽车无级变速器只能用于中小排量的小型汽车上。

综上所述，解决大功率无极变速的动力传递一直是一个世界性的难题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述难题，提供一种能传递大扭矩的高速大功率无极变速器。

本发明的基本实施方案为：主、从动传动轴上均装有驱动轮和调速盘，驱动轮上设有多个均匀分布的径向滑槽，调速盘上设有与径向滑槽等量的渐开线状斜向槽孔，每个径向滑槽和斜向槽孔内均装有行星齿轮，行星齿轮轴同时位于径向滑槽和斜向槽孔内并能在其中移动，但不能在径向滑槽内转动；行星齿轮与其轴之间设有单项离合器；齿链围绕在各个行星齿轮上并连接主、从动传动轴；调速盘与调速驱动机构连接并能相对于驱动轮转动，当调速盘转动时斜向槽孔拨动行星齿轮轴和行星齿轮沿径向滑槽移动，从而改变行星齿轮的公转直径，实现无极调速。行星齿轮单向不转动时，便起固定齿轮的传力作用；当有变径运动时，行星齿轮即反方向转动，便可调节各个行星齿轮之间的齿链长度。为了保持齿链的松紧度不变，主、从动传动轴的变径方向应同时反向进行。本发明的特征之一为：单向离合器的锁止滑块为自锁摆销，自锁摆销能以其支撑点为圆心进行摆动，自锁摆销的长度大于其支撑点与行星齿轮轴表面之间的径向距离，其长度方向与行星齿轮的径向方向之间有一个夹角。自锁摆销锁止时能与转动件之间产生自锁效果，以防止离合器打滑，增大传递动力；特征之二为：单向离合器内设有开锁钥匙，开锁钥匙的一端与自锁摆销接触，另一端能与齿链接触；齿链在与行星齿轮啮合与分离时，能驱动开锁钥匙使其拨动自锁摆销保持在单向锁止位置或脱离此位置，即行星齿轮与齿链在啮合状态下，离合器有单向锁止功能，在非啮合状态下离合器不具有锁止功能，行星齿轮为双向都能转动的自由状态；自由状态下的行星齿轮在与齿链啮合接触过程中，可双向自由摆动角度，能随动调整对准齿和齿孔的位置，从而实现顺畅啮合，消除碰撞干涉；特征之三为：行星齿轮的两侧均设有锥面驱动轮和调速盘，两侧的锥面相夹中间形成“V”形环槽，齿链位于“V”形环槽内，齿链的两侧设有与“V”形环槽相适应的斜面；“V”形环槽将齿链的多边形弧段整形为圆形弧段，可提高运转的平顺性。变速时，调速控制机构驱动调速盘转动和驱动轮轴向移动，以改变行星齿轮的公转直径和“V”形槽的宽窄。

本发明的第二个方案以第一个方案为基础，行星齿轮与其轴之间设有阻尼弹簧，以限制行星齿轮在自由状态下，因离心力而引起的飞转现象，有利于减弱与齿链啮合时的碰撞。

本发明的第三个方案以第一个或第二个方案为基础，自锁摆销与行星齿轮轴的摩擦副表面设有牙纹，以增加锁止效果。两个摩擦表面上的牙纹方向或相同，或不同。

本发明的第四个方案以第一或第二或第三个方案为基础，调速盘通过螺杆与传动轴套接，调速盘在轴向移动的同时还做旋转运动。

本发明的优点在于：第一，传力大、转速高。本发明突破了无极变速只能是摩擦传力的传统理论，解决了利用齿轮进行无极变速的难题，可有效提高无极变速器的传递功率。第二，变速比大，应用范围宽。对于汽车用金属带式无级变速器而言，若想通过增大驱动轮直径欲提高传动比时，因“V”形槽的宽度也会随之增大，将导致金属带过宽、强度下降，致使动力传递受限，产生打滑现象，从而制约了变速比的增大。本发明在齿链增宽时不存在打滑问题，因而，可以有较大的变速比。第三，工作可靠不打滑。本发明对电控与液压控制机构的精度要求不高，有利于降低制造成本和提高工作可靠性。

附图说明

图1工作原理图

1.斜向槽孔  2.齿链  3.行星齿轮  4.调速盘  5.主动传动轴  6.从动传动轴

图2驱动轮

7.径向槽孔  8.驱动轮

图3单向离合器

9.离合器室  10.分离弹簧  11.自锁摆销  12.压紧弹簧  13.楔块

图4开锁钥匙

13.楔块  14.凸缘  15.开锁钥匙

图5链轮装配图

2.齿链  3.行星齿轮  4.调速盘  7.径向槽孔  8.驱动轮  15.开锁钥匙  16.斜面17.推边  18.定位套  19.锥面  20.回位弹簧  21.行星齿轮轴  22.滚珠轴承

图6齿链

2.齿链  16.斜面

图7行星齿轮轴端部

23.圆柱段  24.滑块段

图8液压调速示意图

2.齿链  5.主动传动轴  6.从动传动轴  4a.调速盘固定部分  4b.调速盘可动部分  8a.驱动轮固定部分  8b.驱动轮可动部分  25.液压缸  26.螺杆

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

见图1和图2，主动传动轴(5)和从动传动轴(6)上都装有调速盘(4)和驱动轮(8)，驱动轮位于调速盘的背面，行星齿轮(3)的轴穿过调速盘上的斜向槽孔(1)位于驱动轮的径向滑槽(7)内，齿链(2)围绕在行星齿轮上并通过调速盘和驱动轮连接主、从动传动轴。见图3，行星齿轮的轴孔内设有离合器室(9)，室内设有自锁摆销(11)，自锁摆销通过压紧弹簧(12)和分离弹簧(10)进行定位安装并能以其支撑点为圆心进行摆动。自锁摆销的长度大于其支撑点与行星齿轮轴表面之间的径向距离，其长度方向与行星齿轮的径向方向之间有一个夹角。如图3所示，当行星齿轮顺时针转动时，自锁摆销向夹角减小的方向摆动，即产生自锁效果，从而限制行星齿轮的转动；当行星齿轮逆时针转动时，自锁摆销反向摆动，即不发生自锁现象，行星齿轮便可自由转动。自锁摆销与行星齿轮轴的摩擦副表面设有牙纹。

开锁钥匙(15)上设有楔块(13)和凸缘(14)，见图4，开锁钥匙通过定位套(18)安装在行星齿轮轴(21)上并可做轴向移动，见图5。齿链(2)上设有推边(17)，当齿链与行星齿轮啮合时，推边与凸缘接触将楔块(13)推进离合器室，楔块通过推挤压紧弹簧(12)将自锁摆销压紧在行星齿轮轴表面，见图3，此时，行星齿轮便具有了单向锁止功能；当齿链与行星齿轮脱离啮合时，自锁摆销便在回位弹簧(20)的作用下回位，见图5，楔块即解除对自锁摆销的限位，在分离弹簧(10)的作用下，见图3，自锁摆销脱离与行星齿轮轴表面的接触，行星齿轮便处于双向都能转动的自由状态。回位弹簧(20)与行星齿轮轴表面接触兼起阻尼弹簧的作用。

行星齿轮轴的端部设有圆柱段(23)和滑块段(24)，见图7，分别位于调速盘的斜向槽孔和驱动轮的径向滑槽内。调速盘与驱动轮之间可设有滚珠轴承(22)。定位套(18)用于行星齿轮和开锁钥匙的轴向定位，见图5。

驱动轮和调速盘的工作面均为锥面(19)，两侧的锥面相对中间形成一个“V”形槽，齿链和行星齿轮位于此“V”形槽内，见图5和图8。齿链的两侧设有与“V”形槽相吻合的斜面(16)，见图5和图6。

驱动轮和调速盘均由固定部分和可动部分构成，见图8。驱动轮可动部分(8b)与液压缸(25)连接，变径调节时，在液压油的驱动下做轴向移动。调速盘可动部分(4b)通过螺杆(26)与传动轴套接，在轴向移动的同时还做旋转运动。变径时，驱动轮固定部分(8a)与传动轴之间没有相对运动，调速盘固定部分(4a)只有旋转运动。主、从动传动轴上的驱动轮和调速盘的结构相同，布置位置和运动方向相反，见图8。

Claims (4)

1.一种大功率无级变速器，主、从动传动轴上均装有驱动轮和调速盘，驱动轮上设有多个均匀分布的径向滑槽，调速盘上设有与径向滑槽等量的渐开线状斜向槽孔，每个径向滑槽和斜向槽孔内均装有行星齿轮，行星齿轮轴同时位于径向滑槽和斜向槽孔内并能在其中移动，但不能在径向滑槽内转动；行星齿轮与其轴之间设有单项离合器；齿链围绕在各个行星齿轮上并连接主、从动传动轴；调速盘与调速驱动机构连接并能相对于驱动轮转动，其特征之一为：单向离合器的锁止滑块为自锁摆销，自锁摆销能以其支撑点为圆心进行摆动，自锁摆销的长度大于其支撑点与行星齿轮轴表面之间的径向距离，其长度方向与行星齿轮的径向方向之间有一个夹角；特征之二为：单向离合器内设有开锁钥匙，开锁钥匙的一端与自锁摆销接触，另一端能与齿链接触，齿链在与行星齿轮啮合与分离时，能驱动开锁钥匙使其拨动自锁摆销保持在单向锁止位置或脱离此位置；特征之三为：行星齿轮的两侧均设有锥面驱动轮和调速盘，两侧的锥面相夹中间形成“V”形环槽，齿链位于“V”形环槽内，齿链的两侧设有与“V”形环槽相适应的斜面。

2.如权利要求1所述的大功率无级变速器，其特征在于行星齿轮与其轴之间设有阻尼弹簧。

3.如权利要求1或2所述的大功率无级变速器，其特征在于自锁摆销与行星齿轮轴的摩擦副表面设有牙纹。

4.如权利要求1或2或3所述的大功率无级变速器，其特征在于调速盘通过螺杆与传动轴套接，调速盘在轴向移动的同时还做旋转运动。

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