專利名稱：差速式高效無極變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種無極變速器，具體是ー種根據(jù)摩擦變徑原理來調(diào)節(jié)差速器中兩路行星齒輪轉(zhuǎn)速，使其因公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)不同而產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差異，再將差速器中這兩路轉(zhuǎn)速不同(或相同)的輸出軸通過特定摩擦變速設(shè)備整合在一條輸出軸上，來實(shí)現(xiàn)對扭矩的轉(zhuǎn)遞和轉(zhuǎn)速輸出的無極變化。
背景技術(shù)：
無極變速器被應(yīng)用于エ業(yè)(特別是汽車エ業(yè))中，目前廣泛應(yīng)用的無極變速器主要有三種形式是以 液力自動變速器、電控變速器和摩擦變徑變速器。因液力自動變速器動カ 轉(zhuǎn)遞效率低、能耗較高；電控變速器對原材料要求較高、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；摩擦變徑變速器又難以實(shí)現(xiàn)大扭矩的動カ傳遞等原因，使得上述三種變速器都只能在較小排量的車上使用，難以廣泛推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種傳遞扭矩大、能量損耗小、變速范圍廣、結(jié)構(gòu)簡單、原材料易得、加工エ藝要求低、綜合成本少、能廣泛使用的無極變速器。為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)方案，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的差速式高效無極變速器，由類差速器、中部連接部分和摩擦變徑調(diào)速裝置三部分他組成。所述類差速器部分，與常用差速器的主要區(qū)別是兩組行星齒輪的半徑大小不等且與各自對應(yīng)輸出軸齒輪相連的兩半軸ー軸穿過另ー軸內(nèi)部；所述中部連接部分，主要是由變向齒輪組，另一例是由齒輪和連桿組成，用于連接類差速器和摩擦變徑調(diào)裝置；所述摩擦變徑調(diào)速裝置有兩種形式ー種主要是由兩個(gè)四分這ー圓環(huán)體組成的半圓環(huán)形轉(zhuǎn)動復(fù)合體及兩(或多)個(gè)與這種組合式半圓環(huán)形轉(zhuǎn)動復(fù)合體相接觸的、可轉(zhuǎn)動的摩擦滾輪組成；另ー種主要是由兩組相同的并可以分合的變徑輪、控制變徑輪分合的液壓油泵和金屬帶(或皮帯)組成。采用本發(fā)明的差速式高效無極變速器，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，能量轉(zhuǎn)遞效率高、損耗低，變速范圍廣且平穩(wěn)；因變速部分采用轉(zhuǎn)矩的不對稱雙輸入但輸出轉(zhuǎn)矩只集中在轉(zhuǎn)矩較大輸入軸的同一軸上，固對摩擦變徑部分的要求較底，磨損較小且有較大的轉(zhuǎn)矩輸出；可用常用材料制造，エ藝簡單、綜合成本少。采用本發(fā)明的差速式高效無極變速器主要用于各種大型車輛和需要變速的各種大型機(jī)械設(shè)備上，徹底沖出當(dāng)前這種“摩擦變徑無極變速器不能大功率輸出”的瓶頸。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明。圖I是實(shí)現(xiàn)本差速式高效無極變速器的結(jié)構(gòu)簡圖。圖2是實(shí)現(xiàn)本差速式高效無極變速器的另ー實(shí)施例的結(jié)構(gòu)簡圖。
具體實(shí)施例方式如圖I
I.構(gòu)造說明輸入軸I與差速器殼體2連接；與行星齒輪軸3相連接的較大直徑的行星輪4、5和較小直徑的行星輪6、7都可以各自饒行星齒輪軸3靈活轉(zhuǎn)動。輸出半軸齒輪8 與大行星輪4、5嚙合且同徑；輸出軸齒輪9與小行星齒輪6、7嚙合且同徑。輸出半軸10連接輸出半軸齒輪8并穿入中空的輸出半軸11中。輸出半軸齒輪9、軸11、輸出軸齒輪12同體且都中空。齒輪12、15與齒輪13、14嚙合，齒輪12、13、14、15組成ー齒輪組，以確保輸出半軸11和連接軸16轉(zhuǎn)向相反。中空的連接軸16左右分別連接同樣中空的齒輪15和變徑輪17。輸出半軸10分別穿過3、9、11、12、15、16、17，最后與變徑輪18相連；變徑輪18右接轉(zhuǎn)矩總輸出軸21。圓錐變徑輪17、18的軸切面都是一四分之一圓，它們倆結(jié)合在一起組成一半圓環(huán)形轉(zhuǎn)動復(fù)合體；摩擦滾輪19、20位于這ー球面內(nèi)。摩擦滾輪19、20為ー對協(xié)同的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)輪，接入高壓主動油泵后利用接觸的摩擦力可協(xié)同調(diào)節(jié)在19、20上的有効接觸半徑。2.工作情況說明前端機(jī)械轉(zhuǎn)來的扭矩經(jīng)I帶動2轉(zhuǎn)動。當(dāng)19、20的圓平面平行于10吋，差速器殼中8與4、5及9與6、7間均無相對轉(zhuǎn)動，即差速器不起作用，只起扭矩傳遞作用。協(xié)同調(diào)節(jié)19、20的角度，當(dāng)兩輪位于17的有效半徑大于位于18上的有效半徑吋， 使得差速器殼中8與4、5及9與6、7間均有相對轉(zhuǎn)動，此時(shí)21的轉(zhuǎn)速大于I的轉(zhuǎn)速；當(dāng)兩輪位于17的有效半徑小于位于18上的有效半徑時(shí)(如圖所示之一位置)，也使得差速器殼中8與4、5及9與6、7間均有相對轉(zhuǎn)動，此時(shí)21的轉(zhuǎn)速小于I的轉(zhuǎn)速；
3.變速情況分析設(shè)輸入軸I以轉(zhuǎn)速n輸入。3. I再設(shè)當(dāng)19、20的圓平面平行于10時(shí)，有効半徑都為r。此時(shí)因差速器部分不起作用，故10、11的轉(zhuǎn)速也為n，輸出軸21的輸出轉(zhuǎn)速也為n。3.2調(diào)節(jié)19、20和角度，與3. I相比，設(shè)位于17的有效半徑減小了 1/10，即為 9r/10，則18為llr/10。因中間連接的齒輪12、15的半徑都是對稱的，由差速器的轉(zhuǎn)速特性“兩輸出半軸的轉(zhuǎn)速之和為2n，與行星齒輪自轉(zhuǎn)速度無夫”;可知輸出軸齒輪9的轉(zhuǎn)速則為lln/10，輸出軸齒輪8的轉(zhuǎn)速則為9n/10。這樣，行星輪組6、7和行星輪組4、5除饒行星齒輪軸3公轉(zhuǎn)外，還有一定的自轉(zhuǎn)。此時(shí)，輸出軸21的轉(zhuǎn)速為9n/10，為減速輸出。3. 3調(diào)節(jié)19、20和角度，與3. I相比，設(shè)17有效半徑增加了 1/10，即為llr/10，則 18為9r/10。同理，由差速器的轉(zhuǎn)速特性可知輸出軸齒輪9的轉(zhuǎn)速則為9n/10，輸出軸齒輪8的轉(zhuǎn)速則為lln/10，這樣，行星輪組6、7和行星輪組4、5除饒行星齒輪軸3公轉(zhuǎn)外，還有一定的自轉(zhuǎn)。此時(shí)，輸出軸21的轉(zhuǎn)速為lln/10，為加速輸出。由以上分析可看出在一定的轉(zhuǎn)速n輸入的情況下，經(jīng)此差速式高效無極變速器變速后，可以以大于或小于輸入轉(zhuǎn)速n輸出轉(zhuǎn)速。所以，變速范圍廣。4轉(zhuǎn)矩分配分析。設(shè)差速器中行星輪4、5的半徑為2R，行星輪6、7的半徑為R，輸入軸I的轉(zhuǎn)矩為 M0。則根據(jù)差速器轉(zhuǎn)矩分配特征“無論兩組行星輪的轉(zhuǎn)速是否相同，在半徑相同時(shí)，轉(zhuǎn)矩相差很小，可認(rèn)為是平均分配的”。再據(jù)杠桿原理，軸10獲得的轉(zhuǎn)矩約為2 Mci/^軸11獲得的轉(zhuǎn)矩約為Mq/3。這樣，18獲得的轉(zhuǎn)矩也約為2 M0/3,17獲得的轉(zhuǎn)矩約為Mq/3。其中17所獲得的大小為M0/3的扭矩，在19、20的不斷轉(zhuǎn)動和傳遞下，最終結(jié)合于21，總大小也為M0 (以上各處不記摩擦損失)。
由以上分析可以看出，實(shí)際上經(jīng)過19、20轉(zhuǎn)遞的扭矩較小。所以，本差速式高效無極變速器可用于各種大型車輛和需要變速的大型機(jī)械設(shè)備上，徹底沖出當(dāng)前這種“摩擦變徑無極變速不能大轉(zhuǎn)矩輸出”的瓶頸。本發(fā)明的另一形式如圖2。輸入軸I轉(zhuǎn)動吋，帶動差速器殼2和行星輪軸3作同角速轉(zhuǎn)動。此時(shí)若變速籍26 內(nèi)皮帶(或金屬帶)27位于(由變速定輪17和變速動輪18組成的)上變速輪組的有効半徑和(由變速定輪20和變速動輪19組成的)下變速輪組的有効半徑相同；此時(shí)，大小相同的、 可以3為軸轉(zhuǎn)動的行星輪4、5則與輸出半軸齒輪8 (與4、5嚙合且同徑)無相對轉(zhuǎn)動；大小相同的、可以3為軸轉(zhuǎn)動的行星輪6、7則與輸出半軸齒輪9 (與6、7嚙合且同徑)也無相對轉(zhuǎn)動。半軸齒輪8獲得的轉(zhuǎn)矩由輸出半軸10經(jīng)中有吼的行星輪軸3和中空的小輸出半軸齒輪9、右輸出半軸11和齒輪12，作用于變速定輪20和變速動輪19。小半軸齒輪9獲得的轉(zhuǎn)矩由輸出半軸11經(jīng)ー對相嚙合的齒輪12、13，由連桿14經(jīng)ー對相嚙合的齒輪15、16，再由桿23作用于變速定輪17和變速動輪18。皮帶(或金屬帯)27起變速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)遞的作用。 此兩組轉(zhuǎn)矩最后共同由輸出軸28輸出。當(dāng)泵21帶動變速動輪18在槽24內(nèi)移動的同吋， 泵22則帶動變速動輪19在槽25內(nèi)作反向且同距離的位移；這樣聯(lián)合作用使得上一變速輪組中兩輪距離變大(或小)的同時(shí)，下一變徑輪組中兩輪的距離變小(或大)，從而使與上、下輪組連接的皮帶(或金屬帯)的有効半徑隨之改變。不論哪種變化結(jié)果，都將使得差速器殼中4、5及6、7除同3 —起公轉(zhuǎn)外，8與4、5及9與6、7間均有相對轉(zhuǎn)動。其最終結(jié)果就是 輸出軸28可連續(xù)地以大于或小于輸入軸I的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。 其變速情況分析和轉(zhuǎn)矩分配分析參見前例。上述所述的實(shí)施例只是對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理實(shí)施方式進(jìn)行描述，未對本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前題下，對本發(fā)明做出的變形和改進(jìn)，都應(yīng)作為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明申請保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已全部在權(quán)利要求書描述。
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)摩擦變徑原理和差速器中兩路行星齒輪因公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速差異制成的差速式高效無極變速器；其特征是由摩擦變徑裝置來調(diào)節(jié)差速器中兩路行星齒輪的公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，從而使輸出軸的轉(zhuǎn)速小于、等于或大于輸入軸的轉(zhuǎn)速；由兩路行星齒輪所轉(zhuǎn)遞的并聯(lián)能量，最終會合于輸出軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，結(jié)合圖I、圖2，其特征是此差速式高效無極變速器中的調(diào)速部分可主要由一對圓錐變徑輪和摩擦滾輪組成；或主要由兩對變速輪組及與之相連的皮帶(或金屬帶)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，其特征是所述的差速器部分中，左、右兩半軸齒輪8、9的半徑可不相同；與此兩半軸齒輪分別相連的輸出半軸10、11位于同一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、3，其特征是所述的差速器部分中，輸出軸齒輪8與大行星輪4、5 嚙合且同徑；輸出軸齒輪9與小行星齒輪6、7嚙合且同徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4，其特征是所述的差速器部分中，輸出半軸10分別穿過行星齒輪軸3、輸出軸齒輪9、輸出半軸11、輸出軸齒輪12等,用以和另一輸出半軸11在同一側(cè)形成兩路扭矩輸出路徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4、5，其特征是輸出軸齒輪12后連接由12、13、14、15組成的轉(zhuǎn)向換向齒輪組(如圖I)或連接由13、14、15組成的連桿機(jī)構(gòu)(如圖2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型的差速式高效無極變速器。它主要由輸出軸位于同一端的非對稱式錐齒輪差速器、中間齒輪連接機(jī)構(gòu)和摩擦變徑調(diào)速機(jī)構(gòu)三部分組成。調(diào)節(jié)摩擦變徑調(diào)速機(jī)構(gòu)中摩擦滾輪的角度，就可改變與其連接的左右兩圓錐變徑輪的有効半徑，進(jìn)而使非對稱式錐齒輪差速器中大、小兩組行星輪除繞行星軸公轉(zhuǎn)外，還有一定速度的自轉(zhuǎn)，以此產(chǎn)生輸出軸不同轉(zhuǎn)速的變化，達(dá)到無極變速目的。
文檔編號F16H37/08GK102588546SQ20121005964
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者胡泓海 申請人:胡泓海