CN203130944U - 大范围大功率无级变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大范围大功率无级变速器，包括：无级变速器单元和变速范围放大器单元，无级变速器单元的动力输入轴与发动机第一曲轴齿轮连接，其变速转矩输出齿轮与变速范围放大器单元的第一定轴双联齿轮连接；变速范围放大器单元包括第一定轴双联齿轮、与第一定轴双联齿轮连接的双联行星齿轮、以及与双联行星齿轮连接的第二定轴双联齿轮，双联行星齿轮和发动机第二曲轴齿轮连接，双联行星齿轮绕第一定轴双联齿轮的中心轴公转。本实用新型中，恒定的转速经过一个小范围无极变速器单元的变速后，再经变速范围放大器单元将变速范围放大到合适的范围；理论上变速放大范围是无限的，可以把速度由0变到某一定值，传动功率大，适用范围广。

Description

大范围大功率无级变速器

技术领域

本实用新型涉及无级变速技术，特别是涉及一种大范围大功率无级变速器。

背景技术

现在汽车换挡多数采用手动挡有级变速器、自动挡有级变速器和摩擦式无级变速器，各种机械设备也需要变速器的支持，而且需要速度的连续变化。就汽车而言，未来汽车变速器自动化将更加普遍，无级变速器不仅能使汽车适应不同的工况，而且能有效的减少能源的消耗，对电动汽车等效果更为明显。目前的无级变速器多采用摩擦传动，有传动功率不大，变速器体积大，变速范围太小，磨损严重等缺点。

实用新型内容

（一）要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种传动功率大、变速范围大的无级变速器。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种大范围大功率无级变速器，其包括：无级变速器单元和变速范围放大器单元，所述无级变速器单元的动力输入轴与发动机第一曲轴齿轮连接，其变速转矩输出齿轮与变速范围放大器单元的第一定轴双联齿轮连接；所述变速范围放大器单元包括所述第一定轴双联齿轮、与所述第一定轴双联齿轮连接的双联行星齿轮、以及与所述双联行星齿轮连接的第二定轴双联齿轮，所述双联行星齿轮和发动机第二曲轴齿轮连接，所述双联行星齿轮绕第一定轴双联齿轮的中心轴公转。

其中，所述无级变速器单元包括：

变位动力盘，其中心轴与所述第一曲轴齿轮连接；

多个变径卡齿臂，间隔布置在所述变位动力盘上，每个变径卡齿臂的一端通过定轴可转动地安装在所述变位动力盘上，另一端安装卡齿；

定轴卡齿轮，设置在所述变位动力盘的外围，且与所述变位动力盘偏心设置，其内壁上设置有齿；

变速转矩输出齿轮，设置在所述定轴卡齿轮的外壁上且与所述定轴卡齿轮同轴设置。

其中，所述无级变速器单元还包括：

限制轴，设置在每个变径卡齿臂上，且靠近所述卡齿；

固定轨道，设置在所述变位动力盘和定轴卡齿轮之间，且与所述变位动力盘和定轴卡齿轮均偏心设置，其中心偏离的方向与所述变位动力盘中心偏离的方向一致；

在所述变位动力盘带动变径卡齿臂转动的过程中，所述变位动力盘和定轴卡齿轮中心偏向的区域内，所述限制轴被所述固定轨道卡挡，所述卡齿与所述定轴卡齿轮的内壁齿啮合。

其中，所述定轴卡齿轮的外壁上间隔设置有多个凸台，所述变速转矩输出齿轮内壁上间隔设置有多个凸起，所述凸起嵌入相邻凸台之间的凹槽内，且所述凸起与其两侧的凸台壁之间分别设置有第一弹簧。

其中，任一所述变径卡齿臂的定位轴和与其相邻的变径卡齿臂的中部通过第二弹簧连接。

其中，所述变径卡齿臂的自由端部设置有卡齿槽，所述卡齿嵌入卡齿槽内，且所述卡齿的一端可转动地安装在该卡齿槽内。

其中，所述变位动力盘的中心轴通过第一连接齿轮与所述第一曲轴齿轮连接。

其中，所述第一定轴双联齿轮的齿轮通过第二连接齿轮与所述变速转矩输出齿轮连接，所述第一定轴双联齿轮的齿轮与双联行星齿轮的齿轮啮合，双联行星齿轮的齿轮与第二定轴双联齿轮的齿轮啮合，第二定轴双联齿轮的齿轮作为变速转矩输出齿轮。

其中，所述第二曲轴齿轮啮合第三连接齿轮，所述第三连接齿轮啮合发动机输出齿轮，所述发动机输出齿轮通过行星架连接双联行星齿轮，使所述双联行星齿轮与所述发动机输出齿轮同轴。

其中，所述行星架的轮轴穿过所述第一定轴双联齿轮的中心轴线，使所述第一定轴双联齿轮与所述发动机输出齿轮同轴。

（三）有益效果

上述技术方案所提供的大范围大功率无级变速器，可用于自行车，模型等轻型机械，也可以用于汽车等重型机械的变速领域，通过将无级变速器单元与变速范围放大器单元相结合，（，实现恒定的转速经过一个小范围无极变速器单元的变速后，再经变速范围放大器单元将变速范围放大到合适的范围；理论上变速范围放大器单元的变速放大范围是无限的，可以把速度由0变到某一定值，变速范围大，传动功率大，适用范围广。

附图说明

图1为本实用新型实施例中小范围无极变速器的结构图；

图2为本实用新型实施例中变速范围放大器的示意图；

图3为本实用新型实施例中总变速机构的连接和原理图；

图4为本实用新型实施例中小范围无极变速器第一输出齿轮6与变速范围放大器第二定轴双联齿轮15-15＇随卡齿工作半径变化的变化关系图；

图5为本实用新型实施例中卡齿与定轴卡齿轮的联合区示意图；

图6为本实用新型实施例中变径卡齿臂的结构图。

其中，1：变位动力盘；2：变径卡齿臂；3：卡齿；4：定轴卡齿轮；5：第一弹簧；6：变速转矩输出齿轮；7：固定轨道；8：限制轴；9：定轴；10：第二弹簧；11：第一曲轴齿轮；12：第一连接齿轮；12＇：第二连接齿轮；13-13＇：第一定轴双联齿轮；14-14＇：双联行星齿轮；15-15＇：第二定轴双联齿轮；16：第二曲轴齿轮；17：第三连接齿轮；18：发动机输出齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参照图1至图6所示，本实施例提供了一种大范围大功率无级变速器，包括两大部分，分别为无级变速器单元和变速范围放大器单元，无级变速器单元的结构示意图如图1所示，其为小范围无级变速器，变速范围放大器单元的结构示意图如图2所示，其与无级变速器单元相结合，能够实现变速范围的放大。具体地，如图3所示，所述无级变速器单元的动力输入轴与发动机第一曲轴齿轮11连接，其变速转矩输出齿轮6与变速范围放大器单元的第一定轴双联齿轮13-13＇连接；所述变速范围放大器单元包括所述第一定轴双联齿轮13-13＇、与所述第一定轴双联齿轮13-13＇连接的双联行星齿轮14-14＇、以及与所述双联行星齿轮14-14＇连接的第二定轴双联齿轮15-15＇，所述双联行星齿轮14-14＇和发动机第二曲轴齿轮16连接，所述双联行星齿轮14-14＇绕第一定轴双联齿轮13-13＇的中心轴公转，上述所述的“连接”有选为齿轮之间的啮合，以实现转矩的传递。

参照图1和图3，本实施例的所述无级变速器单元包括：

变位动力盘1，其中心轴通过第一连接齿轮12与所述第一曲轴齿轮11连接实现连接发动机输出的转矩，并连接变径卡齿臂2，通过其圆心的位置移动，改变距卡齿3的工作半径，其可沿径向方向平动；

多个变径卡齿臂2，间隔布置在所述变位动力盘1上，每个变径卡齿臂2的一端通过定轴9可转动地安装在所述变位动力盘1上，另一端安装卡齿3；使卡齿3在联合区与定轴卡齿轮4啮合，在非联合区与定轴卡齿轮4分离，变径卡齿臂2可绕定轴9旋转一定角度，其机构如图6所示；

卡齿3：在联合区与定轴卡齿轮4结合，传递由变位动力盘传来的转矩。所述变径卡齿臂2的自由端部设置有卡齿槽，所述卡齿3嵌入卡齿槽内，且所述卡齿3的一端可转动地安装在该卡齿槽内，以实现卡齿3可在变径卡齿臂2中的卡齿槽中小范围的转动从而使卡齿3与定轴卡齿轮4正确结合，其机构如图5和6所示；

定轴卡齿轮4，设置在所述变位动力盘1的外围，且与所述变位动力盘1偏心设置，其内壁上设置有齿，该齿用于与卡齿3啮合，接受来自卡齿3传来的转矩并绕轴转动，所述定轴卡齿轮4的外壁上间隔设置有多个凸台，所述变速转矩输出齿轮6内壁上间隔设置有多个凸起，所述凸起嵌入相邻凸台之间的凹槽内，且所述凸起与其两侧的凸台壁之间分别设置有第一弹簧5；

第一弹簧5，连接定轴卡齿轮4和变速转矩输出齿轮6，减少卡齿3与定轴卡齿轮4结合时的冲击力和振动；

变速转矩输出齿轮6，安装在所述定轴卡齿轮4的外壁上且与所述定轴卡齿轮4同轴设置，输出经变速后的转矩；

固定轨道7，设置在所述变位动力盘1和定轴卡齿轮4之间，且与所述变位动力盘1和定轴卡齿轮4均偏心设置，其中心偏离的方向与所述变位动力盘1中心偏离的方向一致；用于确定卡齿3的最大轨迹，将卡齿3和定轴卡齿轮4结合或者分离，结合时的区域叫联合区A，分离时的区域叫非联合区（A区域以外的区域），如图5所示；

限制轴8，设置在每个变径卡齿臂2上，且靠近所述卡齿3，使变径卡齿臂2在固定轨道7内转动，和固定轨道7一起限制变径卡齿臂2的最大轨迹；优选地，固定轨道7内圆以内的区域相对于固定轨道7凹陷，在所述变位动力盘1带动变径卡齿臂2转动的过程中，到达联合区时，所述限制轴8被所述固定轨道7卡挡，所述卡齿3与所述定轴卡齿轮4的内壁齿啮合；

定轴9，固定在变位动力盘1上用以连接变径卡齿臂2，并使变径卡齿臂2绕其轴线转动；

第二弹簧10，连接任一所述变径卡齿臂2的定位轴9和与其相邻的变径卡齿臂2的中部，在发动机停机或没有动力输入时，使在联合区的卡齿3和定轴卡齿轮4在弹簧力的作用下结合，并在发动机工作或有动力输入时起到减震作用。

上述无级变速器单元的工作原理为：通过改变变位动力盘1的径向偏移量e（如图1所示）使变径卡齿臂2的工作半径（在联合区的卡齿到变位动力盘之间的平均距离）改变，从而改变联合区卡齿3与定轴卡齿轮4结合点线速度，实现无级变速。

卡齿3进入联合区时，卡齿3外轮廓开始和定轴卡齿轮4的内轮廓相交，但不一定结合，这是因为受前面相结合的卡齿的影响。当前面相结合的卡齿3过了联合区的中心后，其工作半径在固定轨道7的限制下变小，变径卡齿臂2将向变位动力盘1靠拢，卡齿3速度变小，并产生向运动方向相反的位移，这使得定轴卡齿轮4转速下降，有利于后面进入联合区的卡齿3平稳的和定轴卡齿轮4结合。第一弹簧5将定轴卡齿轮4的不稳定转速平稳的传递到变速转矩输出齿轮6上，使变速转矩输出齿轮6平稳转动。

参照图2和图3，本实施例变速范围放大器单元包括以下部分：

第一定轴双联齿轮13-13＇，其齿轮13通过第二连接齿轮12＇与所述变速转矩输出齿轮6连接，用以接受经无级变速器单元变速后变速转矩输出齿轮6传递的转矩，其齿轮13＇和双联行星齿轮14-14＇上的齿轮14啮合；

双联行星齿轮14-14＇，其齿轮14＇与第二定轴双联齿轮15-15＇的齿轮15啮合；

第二定轴双联齿轮15-15＇，其齿轮15＇是变速范围放大器单元最终的输出齿轮。

双联行星齿轮14-14＇通过行星架H连接发动机输出齿轮18，所述发动机输出齿轮18啮合第三连接齿轮17，所述第三连接齿轮17啮合第二曲轴齿轮16，使所述双联行星齿轮14-14＇与所述发动机输出齿轮18同轴，发动机输出齿轮18接受发动机传递的转矩使行星架H上的双联齿轮14-14＇绕其轴旋转；所述行星架H的轮轴还穿过所述第一定轴双联齿轮13-13＇的中心轴线，使所述第一定轴双联齿轮13-13＇与所述发动机输出齿轮18同轴，最终实现第一定轴双联齿轮13-13＇、定轴双联齿轮14-14＇和发动机输出齿轮18三者同轴。

行星齿轮架H绕齿轮18的轴线旋转，其转速只由发动机飞轮输出的转速决定，在发动机输出转速一定时，定轴双联齿轮14-14＇上的齿轮14和14＇绕自身轴的转速只由齿轮13＇的转速决定。

上述变速范围放大器的工作原理为：发动机输出齿轮18接受发动机输出的转速，此转速只由发动机决定，第一定轴双联齿轮13-13＇上的齿轮13接受来自无级变速器单元改变后转速绕其轴旋转，并带动行星架H上的双联行星齿轮14-14＇绕其轴线转动，齿轮14和齿轮13＇啮合，齿轮14＇和齿轮15啮合，齿轮15的转速是由齿轮14＇绕其自身轴的转速和行星架H的转速共同决定的。当发动机转速不变时，发动机输出齿轮18的转速一定，齿轮14＇绕其自身轴的转速和行星架H的转速只由第一定轴双联齿轮13-13＇的转速决定，第一定轴双联齿轮13-13＇的转速是由无级变速器的改变后转速决定的。当无极变速器的卡齿工作半径一定时，齿轮15的转速就完全决定了。当无极变速器改变输出到齿轮13的转速时，齿轮15的转速随之改变。无极变速器的变速是随卡齿工作半径的线性变化而线性变化的，最终输出齿轮15的转速变是随齿轮13转速的线性变化而线性变化的。无极变速器对速度变化是从某一大于0的值到另一个大于0的值。而变速范围放大器对速度的变化是从0到某一定值，它们的关系可见图4。

设卡齿的工作半径有b1和b2，两个时刻b1<b2，b1为联合区卡齿最小工作半径，b2为卡齿最大工作半径。

当为b1时：无极变速器单元输出的转速最小，传到齿轮18的转速也最小，齿轮13的转速由发动机决定，这时通过适当的传动比可使齿轮2转速为0，卡齿的工作半径有b1变为b2时，齿轮18的转速变快，齿轮18多转的齿数将由齿轮15输出，于是齿轮15的转速就变为一定值，从0到某一定值实现无极变速。

将本实施例的大范围大功率无级变速器应用于自行车、汽车等变速时，变位传动盘1通过第一连接齿轮12和发动机的第一曲轴齿轮11相连，变速范围放大器单元上的发动机输出齿轮18通过第三连接齿轮17和发动机的第二曲轴齿轮16相连，发动机或动力装置启动后变位动力盘1在液压或人力的作用下产生相对于定轴卡齿轮4轴线的偏移e，使输出到齿轮15的转速改变，最终由齿轮15＇传递到车轮上。

由以上实施例可以看出，本实用新型实施例通过将无级变速器单元与变速范围放大器单元相结合，能够用于自行车，模型等轻型机械，也可以用于汽车等重型机械的变速领域，恒定的转速经过一个小范围无极变速器单元的变速后，再经变速范围放大器单元将变速范围放大到合适的范围；理论上变速范围放大器单元的变速放大范围是无限的，可以把速度由0变到某一定值，变速范围大，传动功率大，适用范围广。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种大范围大功率无级变速器，其特征在于，包括：无级变速器单元和变速范围放大器单元，所述无级变速器单元的动力输入轴与发动机第一曲轴齿轮（11）连接，其变速转矩输出齿轮（6）与变速范围放大器单元的第一定轴双联齿轮（13-13＇）连接；所述变速范围放大器单元包括所述第一定轴双联齿轮（13-13＇）、与所述第一定轴双联齿轮（13-13＇）连接的双联行星齿轮（14-14＇）、以及与所述双联行星齿轮（14-14＇）连接的第二定轴双联齿轮（15-15＇），所述双联行星齿轮（14-14＇）和发动机第二曲轴齿轮（16）连接，所述双联行星齿轮（14-14＇）绕第一定轴双联齿轮（13-13＇）的中心轴公转。

2.如权利要求1所述的大范围大功率无级变速器，其特征在于，所述无级变速器单元包括：

变位动力盘（1），其中心轴与所述第一曲轴齿轮（11）连接；

多个变径卡齿臂（2），间隔布置在所述变位动力盘（1）上，每个变径卡齿臂（2）的一端通过定轴（9）可转动地安装在所述变位动力盘（1）上，另一端安装卡齿（3）；

定轴卡齿轮（4），设置在所述变位动力盘（1）的外围，且与所述变位动力盘（1）偏心设置，其内壁上设置有齿；

变速转矩输出齿轮（6），设置在所述定轴卡齿轮（4）的外壁上且与所述定轴卡齿轮（4）同轴设置。

3.如权利要求2所述的大范围大功率无级变速器，其特征在于，所述无级变速器单元还包括：

限制轴（8），设置在每个变径卡齿臂（2）上，且靠近所述卡齿（3）；

固定轨道（7），设置在所述变位动力盘（1）和定轴卡齿轮（4）之间，且与所述变位动力盘（1）和定轴卡齿轮（4）均偏心设置，其中心偏离的方向与所述变位动力盘（1）中心偏离的方向一致；

在所述变位动力盘（1）带动变径卡齿臂（2）转动的过程中，所述变位动力盘（1）和定轴卡齿轮（4）中心偏向的区域内，所述限制轴（8）被所述固定轨道（7）卡挡，所述卡齿（3）与所述定轴卡齿轮（4）的内壁齿啮合。

4.如权利要求2所述的大范围大功率无级变速器，其特征在于，所述定轴卡齿轮（4）的外壁上间隔设置有多个凸台，所述变速转矩输出齿轮（6）内壁上间隔设置有多个凸起，所述凸起嵌入相邻凸台之间的凹槽内，且所述凸起与其两侧的凸台壁之间分别设置有第一弹簧（5）。

5.如权利要求2所述的大范围大功率无级变速器，其特征在于，任一所述变径卡齿臂（2）的定位轴（9）和与其相邻的变径卡齿臂（2）的中部通过第二弹簧（10）连接。

6.如权利要求2所述的大范围大功率无级变速器，其特征在于，所述变径卡齿臂（2）的自由端部设置有卡齿槽，所述卡齿（3）嵌入卡齿槽内，且所述卡齿（3）的一端可转动地安装在该卡齿槽内。

7.如权利要求2所述的大范围大功率无级变速器，其特征在于，所述变位动力盘（1）的中心轴通过第一连接齿轮（12）与所述第一曲轴齿轮（11）连接。

8.如权利要求1所述的大范围大功率无级变速器，其特征在于，所述第一定轴双联齿轮（13-13＇）的齿轮（13）通过第二连接齿轮（12＇）与所述变速转矩输出齿轮（6）连接，所述第一定轴双联齿轮（13-13＇）的齿轮（13＇）与双联行星齿轮（14-14＇）的齿轮（14）啮合，双联行星齿轮（14-14＇）的齿轮（14＇）与第二定轴双联齿轮（15-15＇）的齿轮（15）啮合，第二定轴双联齿轮（15-15＇）的齿轮（15＇）作为变速转矩输出齿轮。

9.如权利要求8所述的大范围大功率无级变速器，其特征在于，所述第二曲轴齿轮（16）啮合第三连接齿轮（17），所述第三连接齿轮（17）啮合发动机输出齿轮（18），所述发动机输出齿轮（18）通过行星架（H）连接双联行星齿轮（14-14＇），使所述双联行星齿轮（14-14＇）与所述发动机输出齿轮（18）同轴。

10.如权利要求9所述的大范围大功率无级变速器，其特征在于，所述行星架（H）的轮轴穿过所述第一定轴双联齿轮（13-13＇）的中心轴线，使所述第一定轴双联齿轮（13-13＇）与所述发动机输出齿轮（18）同轴。

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