CN103727184A - 行星齿轮无级变速器 - Google Patents

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Abstract

行星齿轮无级变速器由行星齿轮机构和控制机构两部分组成，控制机构主要由三角转子、类圆环盘、底板、阀门和储液罐组成；行星齿轮机构的一个基本元件与类圆环盘连接，另一个基本元件带动三角转子旋转，并且与三角转子、类圆环盘和底板构成三个空间，并通过油道和阀门与储液罐相连，第三个基本元件作为输入元件或输出元件；行星齿轮机构运动时，空间的容积发生变化，空间内液体通过进油或出油以适应容积的变化；如果连续减小阀门的开度，液体来不及进入或排出空间，三角转子将会带动类圆环盘以不同的速度旋转，由于三角转子和类圆环盘分别连接着行星齿轮机构的基本元件，这就实现了行星齿轮机构中两基本元件的相对速度连接变化，实现无级变速。

Description

行星齿轮无级变速器
技术领域
本发明涉及一种能连续改变传动比的行星齿轮无级变速装置，属于机械传动领域。
背景技术
目前，广泛采用的无级变速的方法有以钢带为传动介质的CVT无级变速器、以液体为传动介质的液力变矩器、纽芬奇式无级变速器。
CVT无级变速器在工作中是靠钢带的压力来传递动力的，对钢带的要求非常高，这也限制了CVT变速器的应用范围；液力变矩器的工作是利用液体的动能，其传递效率很低，而且改变传动比范围也很有限；纽芬奇式无级变速器利用钢球传递扭矩，其传动比变化范围有限，而且只能传递很小的扭矩。
利用行星齿轮的无级变速器有电磁式无级变速器、内啮合式行星齿轮无级变速器等，但它们都有不同程度的不足，比如电磁式无级变速器在工作的过程中需要提供额外的电能。
发明内容
为了克服上述几种无级变速器的不足，本发明提供了一种行星齿轮无级变速器，该无级变速器不仅可以实现无级变速，而且还能在较大的范围内改变传动比，同时可以传递较大扭矩，并且不额外消耗能量。
众所周知，行星齿轮机构中的三个基本元件是太阳轮、行星架和内齿圈，如果将其中一个元件作为输入元件，另一个元件作为输出元件，固定第三个元件，就可以得到一个固定的传动比；如果第三个元件不是被完全固定，而是与输入元件或输出元件以连续可变的相对速度旋转，那么就能得到连续变化的传动比。
本发明采用的技术方案是由行星齿轮机构和控制机构两部分组成，行星齿轮机构由太阳轮、行星架、内齿圈和行星轮组成，控制机构主要由三角转子、类圆环盘、底板、阀门和储液罐组成；行星齿轮机构的一个基本元件与类圆环盘连接，另一个基本元件通过齿轮带动三角转子旋转，并且与三角转子、类圆环盘和底板构成三个空间，空间内充满液体，并通过油道和阀门与储液罐相连，第三个基本元件作为输入元件或输出元件；行星齿轮机构运动时，空间的容积发生变化，空间内液体通过进油或出油以适应容积的变化；如果连续减小阀门的开度，液体来不及进入或排出空间，三角转子将会带动类圆环盘以不同的速度旋转，由于三角转子和类圆环盘分别连接着行星齿轮机构的基本元件，这就实现了行星齿轮机构中两基本元件的相对速度连接变化，实现无级变速。
下面仅以将行星架作为输入元件、太阳轮作为输出元件、并以在内齿圈与行星架之间形成容积可变的空间为例，来说明本发明的技术方案。
太阳轮1与安装在行星架3上的行星齿轮2连接，行星齿轮2与内齿圈4连接；内齿圈4还连接单向离合器6，内齿圈4通过连接螺钉5与类圆环盘7连接，行星架3上装有齿轮19，与齿轮19相连接的是三角转子18，三角转子18的三个顶点接触类圆环盘7的内壁，类圆环盘7的内壁有着特殊的形状，能够使三角转子18在旋转的过程中始终与类圆环盘7的内壁接触，三角转子18和类圆环盘7的一部分在行星架3和底板10之间，这样，三角转子18、类圆环盘7、行星架3和底板10之间就构成了三个空间17，空间17通过底板10上的进油孔21、进油管20或出油孔12、出油管13与储液罐16相通，在出油管13上设置阀门15，阀门15由阀门控制柄14控制其开度，底板10通过滑片8和调整螺钉9连接在类圆环盘7上，底板10上还有导向销钉11通过类圆环盘7上的槽22 使底板10与类圆环盘7同心转动。
当行星架3作为输入元件旋转时，行星架3上的齿轮19会一起旋转，齿轮19带动三角转子18旋转，此时空间17的容积将发生变化。
当阀门15完全开启，空间17内的液体将通过进油孔21、进油管20进入，通过出油孔12、出油管13排出，类圆环盘7在运动阻力和单向离合器6的共同作用下将保持不动。
当转动阀门控制柄14使阀门15的开度变化时，液体流过阀门15的阻尼力将变化，当阻尼力的作用效果大于运动阻力时，类圆环盘7将会被液体的阻尼力带动，随三角转子18一起旋转，由于三角转子18连接行星架3、类圆环盘7连接内齿圈4，所以此时相当于行星架3和内齿圈4同时旋转；改变阀门15的开度大小，其阻尼力的大小也改变，内齿圈4和行星架之间的相对速度也改变，这样就实现了传动比的连接变化，达到无级变速的目的。
以上描述中，如果将行星齿轮机构中的太阳轮和内齿圈作为输入输出元件，或是将行星架和内齿圈作为输入输出元件，只需要做适当的调整和适当的连接，也可以得到连续变化的传动比，达到无级变速的目的。
附图说明
图1是本发明的剖面图（未剖油路部分）。
图2是本发明控制机构的右视图（未表示油路部分）。
图3是本发明的实施例一。
图4是本发明的实施例二。
图5是滑片部分的放大图。
图6是阀门部分的放大图。
具体实施方式
 下面结合附图，以行星架3作为输入元件、太阳轮1作为输出元件为例，来进一步说明本发明的实施方式。
当需要最小的传动比时，储液罐16内加入适量液体，将阀门15完全开启；以行星架3作为输入元件，行星架3将会带动齿轮19，齿轮19带动三角转子18转动，空间17的容积将会发生变化，储液罐16里的液体通过进油管20、进油孔21进入以适应容积的变大，液体通过出油孔12、出油管13排出到储液罐16里以适应容积的变小；类圆环盘7在运动阻力和单向离合器6的作用下保持固定不动，行星架3通过行星齿轮2带动太阳轮1转动；此时的传动情况是内齿圈4不动，行星架3带动太阳轮1，传动比为最小，如图3所示。
当需要传动比从小变化到大时，储液罐16里加入适量液体，将阀门15从渐渐关小；以行星架3作为输入元件，行星架3带动齿轮19，齿轮19带动三角转子18，空间17的容积将会发生变化，此时由于阀门15将出油管13的截面积变小，液体阻尼力的增大，液体不能及时的通过出油孔12和出油管13被排出到储液罐16里以适应容积的变小，类圆环盘7在液力的作用下被带动旋转，其旋转的速度与阀门15的开启位置相关联，由于三角转子18与行星架3相连，类圆环盘7与内齿圈4相连，此时行星架3和内齿圈4之间发生相对旋转，旋转的相对速度与阀门15的开启位置相关，如果阀门15连续改变开启位置，那么两者之间的相对速度也连续变化，从而得到从小到大连续变化的传动比，实现无级变速的目的；此时的传动情况是行星架3作为输入元件转动，内齿圈4以与行星架3相对可变的速度旋转，太阳轮1输出，如图4所示。
当需要直接传动时，将阀门15完全关闭；此时行星架3、内齿圈4和太阳轮1形成一个整体，传动比为1。

Claims (4)

1.一种行星齿轮无级变速器，其特征在于：由行星齿轮机构和控制机构两部分组成，控制机构主要由三角转子、类圆环盘、底板、阀门和储液罐组成；行星齿轮机构中的一个基本元件与类圆环盘连接，另一个基本元件带动三角转子旋转，并且与三角转子、类圆环盘和底板构成空间，此空间在行星齿轮机构运动时会发生容积变化。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮无级变速器，其特征还在于：类圆环盘的内壁有着特殊的形状，三角转子在旋转的过程中，它的三个顶点与类圆环盘的内壁始终保持接触。
3.根据权利要求1或2所述的行星齿轮无级变速器，其特征还在于：空间通过进油孔、进油管或出油孔、出油管与储液罐相连，在出油管上设置可以调节开度的阀门。
4.根据权利要求1所述的行星齿轮无级变速器，其特征还在于：在与类圆环盘连接的行星齿轮上设置单向离合器。
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