CN101900190A

CN101900190A - 汽车无级变速器

Info

Publication number: CN101900190A
Application number: CN 201010283199
Authority: CN
Inventors: 胡捷; 石崇华
Original assignee: CHONGQING JIAKA GEARBOX Co Ltd
Current assignee: CHONGQING JIAKA GEARBOX Co Ltd
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2030-09-16
Also published as: CN101900190B

Abstract

本发明涉及一种适合于载重车的多级复合行星齿轮式高效率大功率无级变速器，包括三个行星减速器J1、J2、J3和输入分流齿轮z1、z2、z3以及关联齿轮z4、z5、z6、z7及调节电机D1、D2。该变速器总的调速范围大，既可实现有级调速、又可实现在每一级之间实现小范围的无级调速，把几级合成起来实现较大范围的无级调速，该装置用发动机齿轮功率分流，再把分流功率加以电控放大、可调控，然后再利用差动运动合成的方式，实现功率再合成达到输出扭矩和转速的交替变化的恒功率输出装置，并实现电子逻辑控制方式适应汽车的运行规律，该装置功率调节用机电刚性方式实现。

Description

汽车无级变速器

技术领域

本发明涉及一种汽车变速器，尤其涉及一种重载汽车无级变速器装置。

背景技术

目前商品类的载重汽车采用手动多级换挡变速（MT）、行星多级液压控制自动换挡变速（AT）、机械多级电子控制换挡变速（AMT）和钢带液压控制无级变速（CVT）等几种形式的变速，前面三种变速装置属于齿轮有级齿轮传动装置，MT操控复杂、劳动强度大，AT、AMT结构复杂、成本高，而且是有级变速使汽车行驶不适应路况、和载荷的变化，CVT虽是一种无级变速器但属于一种摩擦式传动，超过一定载荷下打滑，不适应载重车的重载荷运行，制造成本高。

目前也有较多的关于齿轮式的行星变速器专利问世如：中国专利文献（1） CN101598194 是用一级行星减速器和电机驱动蜗轮、蜗杆进行电动差动复合调速；（2）CN1448646是靠机械摩擦轮反馈行星差动调速，其电动差动复合调速和反馈复合调速原理靠摩擦轮调节来实现行星齿轮的无级传动。这两种形式的行星齿轮传动存在的问题是：第一种简单的一级行星差动复合传动比i=1.2左右，变化太小，且机构只能调速不能增加较大的扭矩，不能给汽车提供良好的恒功率的机构来适应路况的变化，附加电控所需的电驱动功率较大。第二种靠摩擦轮反馈调节的行星无级变速机构存在的问题也存在第一种结构的缺点，且摩擦轮效率低、不适应现代汽车的电子控制变速。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服上述缺陷的汽车用尤其是载重车用无级变速器。

本发明的技术方案为：

一种汽车无级变速器，包括行星减速器J1、行星减速器J2、行星减速器J3和用于输入分流的齿轮z1、齿轮z2、齿轮z3以及关联的齿轮z4、齿轮z5、齿轮z6、齿轮z7及电机D1、电机D2，其特征在于：发动机输出功率w1输入到行星减速器J1，同时W1通过齿轮z1、齿轮z2、齿轮z3并联分配到和行星减速器J2，行星减速器J2是一个升速器，其上设置电机D1，电机D1带自锁，用于调节行星减速器J2的输出转速n5；行星减速器J1是太阳轮输入、行星架输出的行星减速器，其上设置电机D2，电机D2带自锁，用于调节行星减速器J1的输出转速n4；行星减速器J2和行星减速器J1的输出再分别输入到行星减速器J3，行星减速器J3是差动行星减速器，在行星减速器J3的输出处得到一个随电机D1、电机D2正、反转调节变化对应的速度n2，并合成变速器输出功率w2输出。

该无级变速器，优选为行星减速器J1包括输入轴－太阳轮za1组合件、行星架－输出轴组合件、三个小行星齿轮zc1、内齿圈zb1－外齿圈z5组合件；所述输入轴－太阳轮za1组合件通过轴承支撑在变速器壳体及行星架－输出轴组合件上，行星架－输出轴组合件通过轴承支撑变速器壳体上；输入轴—太阳轮za1组合件的太阳轮za1和三个小行星齿轮zc1啮合，三个小行星齿轮zc1的行星轮轴通过轴承支撑在行星架－输出轴组合件上，同时和内齿圈zb1－外齿圈z5组合件啮合；内齿圈zb1－外齿圈z5组合件通过轴承支撑在变速器壳体上。

该无级变速器优选为电机D2输出轴通过平键固定在齿轮轴z6孔中，齿轮轴z6通过轴承支撑在变速器壳体上，齿轮轴z6和行星减速器J1的内齿圈zb1－外齿圈组合件的齿轮z5啮合。

该无级变速器优选为行星减速器J3包括太阳轮za2、行星架－输出轴组合件、三个小行星齿轮zc2、内齿圈zb2－外齿圈z4组合件；所述行星减速器J1的行星架－输出轴组合件右端的花键***行星减速器J3的太阳轮za2内孔中，太阳轮za2通过轴承支撑在变速器壳体上；行星架－输出轴组合件通过轴承支撑在变速器壳体上；所述太阳轮za2和三个小行星齿轮zc2啮合，三个小行星齿轮zc2的行星轮轴通过轴承支撑在行星架－输出轴组合件上，同时和内齿圈zb2－外齿圈z4组合件啮合；内齿圈zb2－外齿圈z4组合件通过轴承支撑在变速器壳体上。

该无级变速器优选为行星减速器J2包括输入轴－行星架组合件、太阳轮za3、三个小行星齿轮zc3、内齿圈zb3－外齿圈z7组合件；所述输入轴—行星架组合件的通过轴承支撑在变速器壳体上，所述太阳轮za3左端通过轴承支撑在输入轴－行星架组合件右内孔，右端通过轴承支撑在变速器壳体上，太阳轮za3的内孔通过花键和电机D1连接；所述太阳轮za3和三个小行星齿轮zc3啮合，三个小行星齿轮zc3的行星轮轴通过轴承支撑在输入轴－行星架组合件上，同时和内齿圈zb3－外齿圈z7组合件内啮合，内齿圈zb3－外齿圈z7组合件通过轴承支撑在变速器壳体上；所述内齿圈zb3－外齿圈z7组合件和行星减速器J3的内齿圈zb2－外齿圈z4组合件外啮合。

该无级变速器优选为所述输入分流齿轮z1、齿轮z2、齿轮z3分别用平键固定在行星减速器J1的输入轴－太阳轮za1组合件、轴、行星减速器J2的输入轴－行星架组合件上，轴通过轴承支撑在变速器壳体上。

本变速器的壳体不是一个整体，从工艺实现的角度考虑，可以根据零件装配的需要采用多个细分的壳体组合形成，如输入分流的齿轮z1、齿轮z2、齿轮z3可布置在一个壳体中，行星减速器J1、行星减速器J2和行星减速器J3可以分别在各自的壳体中。这些是本领域技术人员很容易实现的。

本发明的无级变速器可以达到以下效果和功能：

1）、适合于载重车的多级复合行星齿轮式高效率大功率无级变速器；

2）、该变速器总的调速范围大既可实现有级调速、又可实现在每一级之间实现小范围的无级调速，把几级合成起来实现较大范围的无级调速；

3）、该装置用发动机齿轮功率分流，再把分流功率加以电控放大、可调控，然后再利用差动运动合成的方式，实现功率再合成达到输出扭矩和转速的交替变化的恒功率输出装置，并实现电子逻辑控制方式适应汽车的运行规律。

附图说明

图1为本发明的无级变速器的一个具体实施例的剖视图。

图2为本发明的无级变速器的一个具体实施例的结构简化示意图。

图3为本发明的无级变速器的一个具体实施例的运动传递路线示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的实施。

图2和图3是本变速器的结构简化和运动传递路线示意图。该无级变速器包括三个行星减速器J1、J2、J3和输入分流齿轮z1、z2、z3以及关联齿轮z4、z5、z6、z7及齿轮电机D1、D2。发动机输出功率w1输入到J1行星减速器,再通过齿轮z1、z2、z3并联分配到差动行星减速机构J2，J2是一个升速器，其上有一个带自锁的齿轮电机D1用于调节J2的输出转速n5,J1是一常规的太阳轮输入、行星架输出的行星减速器，其上也有一个带自锁的齿轮电机D2用于调节J1的输出转速n4。J2和J1的输出再分别输入到差动行星减速器J3，在J3的输出处得到一个随齿轮电机D1、D2正、反转调节变化对应的速度n2，再合成变速器输出功率w2输出。

参见图1，是本无级变速器的一个具体实施例的剖视图：

输入轴－太阳轮za1组合件1由轴承支撑在左壳体28、行星减速器J1左壳体30及行星减速器J1的行星架－输出轴组合件4上，行星架－输出轴组合件4通过轴承支撑在行星减速器J1左壳体30和行星减速器J1右壳体8上；输入轴—太阳轮za1组合件1通过太阳轮za132和三个小行星齿轮zc1 2啮合，三个小行星齿轮zc1 2的行星轮轴33通过轴承支撑在行星架－输出轴组合件4上，同时和内齿圈zb1－外齿圈z5组合件3啮合；内齿圈zb1－外齿圈z5组合件3通过轴承支撑在行星减速器J1左壳体30和行星减速器J1右壳体8上。

齿轮电机D2 5左端和壳体6螺钉连接，齿轮电机D2 5的输出轴通过平键固定在齿轮轴z6 7孔中，齿轮轴z6 7通过轴承支撑在壳体6上，壳体6和行星减速器J1左壳体30和行星减速器J1右壳体8通过螺钉连接成一体，齿轮轴z6 7和行星减速器J1的内齿圈zb1－外齿圈组合件3的齿轮z5啮合。

行星减速器J1的行星架－输出轴组合件4右端的花键***行星减速器J3的太阳轮za2 9内孔中，太阳轮za2 9通过轴承支撑在行星减速器J3左壳体15和行星减速器J3右壳体14上。

行星架－输出轴组合件13通过轴承支撑在行星减速器J3左壳体15和行星减速器J3右壳体14上；太阳轮za2 9和三个小行星齿轮zc2 12啮合，三个小行星齿轮zc2 12的行星轮轴10通过轴承支撑在行星架－输出轴组合件13上，同时和内齿圈zb2－外齿圈z4组合件11啮合；内齿圈zb2－外齿圈z4组合件11通过轴承支撑在行星减速器J3左壳体15和行星减速器J3右壳体14上。

齿轮z1 32、齿轮z2 31、齿轮z3 26分别用平键固定在输入轴－太阳轮za1组合件1、轴29、行星减速器J2的输入轴－行星架组合件27上，轴29通过轴承支撑在左壳体28和右壳体25上，行星减速器J2的输入轴—行星架组合件27的左端通过轴承支撑在左壳体28上，输入轴－行星架组合件27通过轴承支撑在行星减速器J2左壳体23和行星减速器J2右壳体17上；太阳轮za3 19左端通过轴承支撑在输入轴－行星架组合件27右内孔，右端通过轴承支撑在行星减速器J2右壳体17上，太阳轮za3 19内孔通过花键和齿轮电机D1 18连接，齿轮电机D1 18外壳通过螺钉和行星减速器J2右壳体17连接，太阳轮za3 19和三个小行星齿轮zc3 22啮合，三个小行星齿轮zc3 22行星轮轴20通过轴承支撑在输入轴－行星架组合件27上，同时和内齿圈zb3－外齿圈z7组合件21内啮合，内齿圈zb3－外齿圈z7组合件21通过轴承支撑在行星减速器J2左壳体23和行星减速器J2右壳体17上；内齿圈zb3－外齿圈z7组合件21和内齿圈zb2－外齿圈z4组合件11外啮合；行星减速器J2左壳体23通过连接筒24和壳体25螺钉连接。

本实施例的具体的运动传递路线如图2和图3所示：

发动机输出转速n1一路经行星减速器J1的传递路线, za1—zc1—zb1至行星架，另外由齿轮电机D2输入z6—z5—zb1这两个运动在与其行星架合成后产生两种结果：1）、由D2－z6—z5－ zb1作用在行星架的运动方向与n1－ za1—zc1—zb1作用在行星架的运动方向相同，该减速器J1增速运动。2）、由D2－z6—z5－ zb1作用在行星架的运动方向与n1－ za1—zc1—zb1作用在行星架的运动方向相反，该减速器J1减速运动。

发动机输出转速n1另一路经齿轮z1—z2—z3至行星减速器J2的传递路线行星架—zc3,另外齿轮电机D1输入由za3—zc3—zb3这两路运动在与其行星架合成后产生两种结果：1）、由D1－ za3—zc3—zb3作用在行星架的运动方向与n1－ z1—z2—z3－ zc3作用在行星架的运动方向相同，该减速器J1增速运动。2）、由D1－ za3—zc3—zb3作用在行星架的运动方向与n1－ z1—z2—z3－ zc3作用在行星架的运动方向相反，该减速器Z3减速运动。最后运动由J1－za2－zc2—zb2和J3—z4－ zb2合成后J3完成输出。

传动比分析：根据图2、图3所示：

齿轮电机D1、D2为定速电机时，正转（+）、反转（-）、停（0）和输出档位（n2）的关系如下表：

从上述逻辑关系表可以看出，通过控制电机D1、D2的正转、反转、停止三个状态就能实现9挡的速度变化。

电机D1、D2为可变速电机时，除了按正转（+）、反转（-）、停（0）和输出档位（n2）的关系调速外，还可根据D1、D2的调速范围那这种档位之间无级变化。

传动比的计算过程如下：

减速器J2：

减速器J1：

减速器J3：

通过对传动比的计算分析，本变速器的调速范围可以是其中一级的变化，也可以是两级协同变化，这样就极大增加了调速范围和调速模式。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims

1.一种汽车无级变速器，包括行星减速器J1、行星减速器J2、行星减速器J3和用于输入分流的齿轮z1、齿轮z2、齿轮z3以及关联的齿轮z4、齿轮z5、齿轮z6、齿轮z7及电机D1和电机D2，其特征在于：发动机输出功率w1直接输入到J1，并通过齿轮z1、齿轮z2、齿轮z3并联分配到行星减速器J2；行星减速器J2是一个升速器，其上设置电机D1，电机D1带自锁，用于调节行星减速器J2的输出转速n5；行星减速器J1是太阳轮输入、行星架输出的行星减速器，其上设置电机D2，电机D2带自锁，用于调节行星减速器J2的输出转速n4；行星减速器J2和行星减速器J1的输出再分别输入到行星减速器J3，行星减速器J3是差动行星减速器，在行星减速器J3的输出处得到一个随电机D1、D2正、反转调节变化对应的速度n2，并合成变速器输出功率w2输出。

2.根据权利要求1所述的汽车无级变速器，其中，行星减速器J1包括有输入轴－太阳轮za1组合件（1）、行星架－输出轴组合件（4）、三个小行星齿轮zc1（2）、内齿圈zb1－外齿圈z5组合件（3）；所述输入轴－太阳轮za1组合件（1）通过轴承支撑在变速器壳体及行星架－输出轴组合件（4）上，行星架－输出轴组合件（4）通过轴承支撑在变速器壳体上；输入轴—太阳轮za1组合件（1）的太阳轮za1和三个小行星齿轮zc1（2）啮合，三个小行星齿轮zc1（1）的行星轮轴（33）通过轴承支撑在行星架－输出轴组合件（4）上，同时和内齿圈zb1－外齿圈z5组合件（3）啮合；内齿圈zb1－外齿圈z5组合件（3）通过轴承支撑在变速器壳体上。

3.根据权利要求2的汽车无级变速器，其中，所述电机D2（5）的输出轴通过平键固定在齿轮轴z6（7）孔中，齿轮轴z6（7）通过轴承支撑在变速器壳体上，齿轮轴z6（7）和行星减速器J1的内齿圈zb1－外齿圈组合件（3）的外齿圈z5啮合。

4.根据权利要求1或2的汽车无级变速器，其中，所述行星减速器J3包括太阳轮za2（9）、行星架－输出轴组合件（13）、三个小行星齿轮zc2（12）、内齿圈zb2－外齿圈z4组合件（11）；所述行星减速器J1的行星架－输出轴组合件（4）右端的花键***行星减速器J3的太阳轮za2（9）内孔中，太阳轮za2（9）通过轴承支撑在变速器壳体上；行星架－输出轴组合件（13）通过轴承支撑在变速器壳体上；所述太阳轮za2（9）和三个小行星齿轮zc2（12）啮合，三个小行星齿轮zc2（12）的行星轮轴（10）通过轴承支撑在行星架－输出轴组合件（13）上，同时和内齿圈zb2－外齿圈z4组合件（11）啮合；内齿圈zb2－外齿圈z4组合件（11）通过轴承支撑在变速器壳体上。

5.根据权利要求1或2的汽车无级变速器，其中，所述行星减速器J2包括输入轴－行星架组合件（27）、太阳轮za3（19）、三个小行星齿轮zc3（22）、内齿圈zb3－外齿圈z7组合件（21）；所述输入轴—行星架组合件（27）的通过轴承支撑在变速器壳体上，所述太阳轮za3（19）左端通过轴承支撑在输入轴－行星架组合件（27）右内孔，右端通过轴承支撑在变速器壳体上，太阳轮za3（19）的内孔通过花键和电机D1（18）连接；所述太阳轮za3（19）和三个小行星齿轮zc3（22）啮合，三个小行星齿轮zc3（22）的行星轮轴（20）通过轴承支撑在输入轴－行星架组合件（27）上，同时和内齿圈zb3－外齿圈z7组合件（21）内啮合，内齿圈zb3－外齿圈z7组合件（21）通过轴承支撑在变速器壳体上；所述内齿圈zb3－外齿圈z7组合件（21）和行星减速器J3的内齿圈zb2－外齿圈z4组合件（11）外啮合。

6.根据权利要求1所述的汽车无级变速器，其中，所述齿轮z1（32）、齿轮z2（31）、齿轮z3（36）分别用平键固定在行星减速器J1的输入轴－太阳轮za1组合件（1）、轴（29）、行星减速器J2的输入轴－行星架组合件（27）上，轴（29）通过轴承支撑在变速器壳体上。