CN109372970A - 一种恒功率变速器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种恒功率变速器。一种恒功率变速器,包括差动轮系,差动轮系包括内齿圈组件、太阳轮组件和连接有行星轮机构的行星架组件,行星轮机构设置有两种行星轮,包括传动齿轮和密封齿轮,行星架组件包括侧板,侧板和行星轮机构结合内齿圈组件、太阳轮组件形成高低压两种容积单元,两种容积单元之间连接有节流通道。对比在先申请的方案,本发明的主要优点是能提高变速器的密封性能减小节流损耗,从而进一步提高传动效率。
Description
技术领域
本发明涉及传动机械领域,更具体的说,涉及一种恒功率变速器。
背景技术
本人在先同日申请有“一种无级变速器”,发明号和实用新型号分别为2018101117082、2018201977563,本发明依据在先申请的原理,进一步优化后形成一种新的技术方案。
发明内容
针对在先申请的不足或改进,本发明的目的是提供一种恒功率变速器,能进一步简化结构或工艺,并提高容积效率。
本发明的目的是这样实现的:一种恒功率变速器,包括差动轮系,差动轮系包括内齿圈组件、太阳轮组件和连接有行星轮机构的行星架组件,行星轮机构设置有两种行星轮,包括传动齿轮和密封齿轮,行星架组件包括侧板,侧板和行星轮机构结合内齿圈组件、太阳轮组件形成高低压两种容积单元,两种容积单元之间连接有节流通道。
在上述方案的基础上,本发明有以下优选或可选方案:
传动齿轮和密封齿轮的齿顶高系数不同。
侧板包括前侧板、浮动侧板和后侧板,前侧板与后侧板之间连接有行星轮轴,浮动侧板穿置在行星轮轴上。
前侧板与后侧板之间连接有行星轮轴,行星轮通过偏心轴套连接行星轮轴。
行星架组件上设置有填充块或填充柱。
前侧板与后侧板之间连接有套圈,套圈上按需设置有散热片。
附图说明
图1为本发明一种实施方式部分立体结构的剖切示意图;
图2对本发明的辅助说明示意图。
具体实施方式
结合附图,本发明的实施方式如下:
一种恒功率变速器,包括差动轮系,差动轮系包括内齿圈组件、太阳轮组件和连接有行星轮机构的行星架组件,行星轮机构设置有两种行星轮,包括传动齿轮20和密封齿轮19,行星架组件包括侧板,侧板和行星轮机构结合内齿圈组件、太阳轮组件形成高低压两种容积单元,两种容积单元之间连接有节流通道。参见图1,内齿圈组件即内齿圈21,太阳轮组件即太阳轮22及与之连接或固定的输入轴23,行星架组件包括侧板,侧板包括前侧板11、浮动侧板12和后侧板17,前侧板11与后侧板17之间连接有行星轮轴15,浮动侧板12穿置在行星轮轴15上可轴向移动,浮动侧板12与前侧板11之间连接有背压活塞14,当活塞腔内导入高压油液后可压住齿轮端面提高密封性,齿轮即内齿圈21、太阳轮22、传动齿轮20和密封齿轮19;前侧板11与后侧板17之间连接有套圈13,互相通过螺丝固定构成行星架组件,行星轮轴15上也穿置有螺丝以提高连接强度。行星轮机构设置有两种行星轮,包括传动齿轮20和密封齿轮19,传动齿轮20和密封齿轮19使用偏心轴套18套在行星轮轴15上,并通过齿合连接内齿圈21和太阳轮22,后侧板17和浮动侧板12结合内齿圈21、太阳轮22、传动齿轮20、密封齿轮19可构建出高低压两种容积单元,传动齿轮20和密封齿轮19可以分别有多个并且数量相等,互相交错排列,这样构建的高低压容积单元也会增多。两种容积单元之间连接有节流通道,节流通道联通高压容积单元,节流通道上可设置节流阀实现恒功率调速,当差动轮系上套有外壳时,节流通道适宜通过侧板、轴颈引出到外壳上便于节流阀设置。由于内泄本身也是一种节流过程,故节流通道也可以是高低压容积单元之间的泄露通道,或者在侧板上人为设置细小的通道,这种情况不需要使用阀门来调速,这时本发明类似于具有调速能力的联轴器,适用于工况比较简单的条件下。
本发明与在先申请的构造基本类似,主要区别是使用了密封齿轮19来代替隔离块的作用,事先了解在先申请中的构造和方案,有助于更好的理解本发明。
在先申请和本发明的传动原理是一样的,这里再说明一下:
液压传动中有动力单元如油泵以及执行单元如油缸、油马达等,对于执行单元,传动时满足容积最大化原理,这里称之为马达效应,对于动力单元不仅满足马达效应,如果具备条件,还满足泵效应,即驱动动力单元时,如果有多种运动途径产生不同的排量,则会趋向于油液压缩量最小化,泵效应和马达效应的共同目的是相同的,就是使油压最小防止持续上升,所以泵效应其实马达效应的另一种表现,常规的泵类是体现不出泵效应的,因为它们只有一种压缩途径。在先申请中提供了一种排量差的技术方案,侧板和隔离块结合三种齿轮即内齿圈21、太阳轮22和行星轮形成高低压容积单元,当驱动太阳轮22时,行星轮既可以绕本身中心自转,也可以以齿合点为支点做滚动公转,这两种运动方式的力臂是不一样的,显然,作为动力单元时,自转压缩的油量要大于公转,根据泵效应,差动轮系会倾向于公转使行星架组件得到输出力矩。仅仅满足泵效应是不够的,输入端或输出端必须有叠加的合力矩才能有变扭效果,在先申请中,当行星架组件连接负载并顺时针驱动太阳轮22时,高压容积单元只能构建在行星轮的右侧,这时输入力矩、泵力矩和马达力矩方向全部相同,叠加后能使行星架组件能得到方向相同的合力矩输出,当油压不同时合力矩大小也不同,所以能实现变扭,如果高压容积单元构建在行星轮的左侧,即使通过齿轮变位产生泵效应但始终无法有叠加的合力矩输出,这时就是无效的。在先申请的方案已经过实物验证,根据以上所述就容易理解本发明,参见图2,本发明中去掉了隔离块使用密封齿轮19来替代,如果顺时针驱动太阳轮22,(压油QA-吸油QB)>0时传动齿轮20满足泵效应且有合力矩,(吸油QD-压油QC)>0时密封齿轮19满足马达效应,由于马达效应产生的力矩取决于有效排量,而(吸油QD-压油QC)很小,故马达效应因为自干涉产生的反向力矩很小,当总排量关系满足(压油QA-吸油QB)>(吸油QD-压油QC)时,就能实现传动,这时密封齿轮19的作用与在先申请中的隔离块等效。在齿轮一些参数相同的情况下,使传动齿轮20的齿顶高系数大于密封齿轮19,即能满足总排量关系。
在上述方案的基础上,本发明有以下优选或可选方案:
传动齿轮20和密封齿轮19的齿顶高系数不同。这是调节总排量关系较为理想的手段,增大齿轮的压力角可以增大差值。如果齿轮通过变位等手段,在标准中心距下调整排量差使其趋向于零,这时将传动齿轮20的中心距增大,将密封齿轮19的中心距减小后会有(压油QA-吸油QB)>0、(压油QC-吸油QD)>0,这样也能满足泵效应,但这种做法需要增大齿隙,并且齿轮也容易磨损。
侧板包括前侧板11、浮动侧板12和后侧板17,前侧板11与后侧板17之间连接有行星轮轴15,浮动侧板12穿置在行星轮轴15上。浮动侧板12主要起端面补偿的作用,在高压领域已有广泛应用能显著提高容积效率,由于密封齿轮19有齿合密封和端面补偿,其密封效果会优于隔离块的方案。本发明组装后通过磨合或研磨能消除端面和齿合间隙,如果工作时在油液中加入金属自修复剂,可以进一步消除细小间隙并强化接触特性,这也是本发明使用密封齿轮19替代隔离块的重要目的。浮动侧板12可以设置多块,配合多副齿轮组构成串联结构,可以增大传动能力。
前侧板11与后侧板17之间连接有行星轮轴15,行星轮通过偏心轴套18连接行星轮轴15。参见图2,本发明中的齿轮受到油压后,在平面上会产生6个理论接触点a、b、c、d、e、f,但由于实际存在制造或磨损间隙等,这6个点在刚性条件下最多只能有5个接触,即便是同种行星轮当有多个时,每个行星轮的3个点都无法保证同时接触,虽然同种行星轮可以通过磨合改善,但因为接触点的相对位置不同,不同的行星轮磨合也无效。如果使e点不接触相当于密封齿轮19为实心结构,但这种情况下齿合部位受力巨大,为了确保密封效果并支撑行星轮的侧向压力,实际中达到6点接触是有必要的,当行星轮通过偏心轴套18连接行星轮轴15后就能具有了自动调节位置的功能,这个偏心量一般只需很小。工程上,还可以使行星轮轴15悬浮的方法来解决这个问题,即行星轮轴15的两端通过油缸连接侧板,但油缸体积大缺点很多。
行星架组件上设置有填充块或填充柱16。参见图1,填充块或填充柱16连接在侧板之间,目的是填充两种行星轮之间的空隙,减少油液压缩损耗和发热。侧板上可设置离心叶片,并在填充块或填充柱16内设置通道,导入低压冷却油液后可用于散热,或者将冷却油直接充入低压容积单元替换部分热油。
前侧板11与后侧板17之间连接有套圈13,套圈13上按需设置有散热片。套圈13能使行星架组件起到加强连接的作用。由于本发明的内部充满有利于散热金属部件,应用于中小功率时,可通过本身来散热,如泡入油池,或者进一步的在套圈13上设置散热片,以风冷方式来散热。
对比在先申请的方案,本发明的主要优点是能提高变速器的密封性能减小节流损耗,从而进一步提高传动效率。
Claims (6)
1.一种恒功率变速器,包括差动轮系,差动轮系包括内齿圈组件、太阳轮组件和连接有行星轮机构的行星架组件,其特征在于:行星轮机构设置有两种行星轮,包括传动齿轮和密封齿轮,行星架组件包括侧板,侧板和行星轮机构结合内齿圈组件、太阳轮组件形成高低压两种容积单元,两种容积单元之间连接有节流通道。
2.根据权利要求1所述的一种恒功率变速器,其特征在于:传动齿轮和密封齿轮的齿顶高系数不同。
3.根据权利要求1所述的一种恒功率变速器,其特征在于:侧板包括前侧板、浮动侧板和后侧板,前侧板与后侧板之间连接有行星轮轴,浮动侧板穿置在行星轮轴上。
4.根据权利要求1或3所述的一种恒功率变速器,其特征在于:前侧板与后侧板之间连接有行星轮轴,行星轮通过偏心轴套连接行星轮轴。
5.根据权利要求1所述的一种恒功率变速器,其特征在于:行星架组件上设置有填充块或填充柱。
6.根据权利要求3所述的一种恒功率变速器,其特征在于:前侧板与后侧板之间连接有套圈,套圈上按需设置有散热片。
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