專利名稱：雙腔半環面型功率分流無級變速器的制作方法
技術領域：
本發明涉及傳動系中的變速機構，具體講就是無級變速器。
背景技術：
現已裝車使用的金屬帶式無級變速器，由于金屬間摩擦系數的限定以及帶抗拉能 力的制約，使得其在大扭矩傳遞中一直沒有獲得突破性進展。與金屬帶式無級變速器相比， 牽引式半環面型無級變速器借助牽引油在輸入錐盤、傳力滾輪和輸出錐盤接觸區間的牽引 性能傳遞運動和動力，極大地改善了接觸面間的摩擦條件，提高了半環面型無級變速器的 承載能力，適用于中、大排量轎車。由于受牽引油剪切極限和運動構件材料的抗彎曲強度極 限的限制，僅由牽引式半環面型無級變速器傳遞的扭矩無法滿足工程機械工作時對大扭矩 的需求。
發明內容
本發明的目的就是基于半環面型無級變速器提供一種功率分流無級變速器，適于 工程機械需求的大扭矩傳遞。實現本發明目的的技術解決方案為一種功率分流無級變速器，包括一組牽引驅 動的雙腔半環面型無級變速單元、一組二自由度的差動輪系以及定軸輪系和輸出換向機 構。其中雙腔半環面型無級變速單元包括2個輸入錐盤(6a、6b)、2個輸出錐盤(8a、8b)和 6個傳力滾輪(7) ；二自由度的差動輪系包括中心輪(11)、第二齒輪(12)、行星輪(13)和行 星架(14)；定軸輪系由第一齒輪(9)、第八齒輪(29)、第一副軸(28)、第七齒輪(26)、第二 換向輪(27)和第二齒輪(12)組成；換向機構由第三齒輪(15)、第三主軸(16)、第二離合器 (17)、第四主軸(18)、第四齒輪(19)、第五齒輪(20)、輸出軸(21)、第三離合器(22)、第五主 軸(23)、第六齒輪(24)、第一換向輪(25)組成。發動機的功率輸入后分為兩部分一部分經 主軸傳遞至差動輪系的中心輪，另一部分通過雙腔半環面型無級變速單元、定軸輪系傳遞 至第二齒輪；這兩部分功率匯流后從行星架輸出，經換向機構實現輸出軸的正反向旋轉。本發明所述的無級變速器中起功率匯流作用的2K-H型差動輪系被第一、二主軸、 雙腔半環面型無級變速單元以及定軸輪系封閉，形成一個閉環系統；封閉系統內部功率以 功率循環或功率分流表現，若功率循環，將加大構件的載荷，加劇構件的磨損，產生較大的 振動和噪音，嚴重降低傳動系統的性能；若功率分流，輸入功率將通過雙路徑傳遞，減小各 構件承受的轉矩，提高系統的傳遞效率。為了避免該閉環系統內部發生功率循環，保證實 現功率分流，所設計的雙腔半環面型功率分流無級變速器中定軸輪系齒輪的外嚙合數為奇 數。本發明所述的無級變速器在設計上滿足定軸輪系齒輪的外嚙合數為奇數，將不僅 實現輸入功率的正向分流，而且保證起功率匯流作用的2K-H型差動輪系中心輪和第二齒 輪的輸入扭矩同向，從而保證2K-H型差動輪系行星架的輸出扭矩大小為中心輪和第二齒 輪的輸入扭矩大小之和，方向與中心輪或第二齒輪的輸入扭矩反向。因此，所設計的無級變速器具有傳遞大扭矩的能力。 本發明所述的無級變速器與現有技術相比，其顯著優點為(1)設計上定軸輪系 的奇數次外嚙合保證了封閉的系統內部實現功率分流，克服了僅由半環面型無級變速器不 能傳遞較大扭矩的缺陷，滿足了工程機械對大扭矩的需求。(2)通過設計功率分流機構，提 高了系統的傳動效率和系統所能傳遞的最大功率。
圖1是本發明的功率流程圖2是本發明的傳動機構原理示意圖3是本發明的傳動機構中2K-H型差動輪系簡圖。
具體實施例方式
參見圖1、2，雙腔半環面型功率分流無級變速器，包括一組牽弓I驅動的雙腔半環面型無 級變速單元、一組二自由度的差動輪系以及定軸輪系和輸出換向機構。其中，雙腔半環面 型無級變速單元包括2個輸入錐盤(6a、6b)、2個輸出錐盤(8a、8b)和6個傳力滾輪(7)，由 輸入錐盤(6a)和輸出錐盤(8a)形成一個半環面型腔，在該型腔內對稱地分布3個傳力滾 輪(7)；同樣地，由輸入錐盤(6b)和輸出錐盤(8b)形成一個半環面型腔，在該型腔內對稱 地分布3個傳力滾輪(7)；定軸輪系由第一齒輪(9)、第八齒輪(29)、第一副軸(28)、第七齒 輪(26)、第二換向輪(27)和第二齒輪(12)組成；二自由度的差動輪系包括中心輪(11)、第 二齒輪(12)、行星輪(13)和行星架(14);換向機構由第三齒輪(15)、第三主軸(16)、第二離 合器(17)、第四主軸(18)、第四齒輪(19)、第五齒輪(20)、輸出軸(21)、第三離合器(22)、 第五主軸(23)、第六齒輪(24)、第一換向輪(25)組成。發動機的功率經輸入軸(1)、第一 離合器(2)和第一主軸(3)后分為兩部分一部分經第二主軸(10)傳遞至中心輪(11)，另 一部分通過雙腔半環面型無級變速單元的輸入錐盤(6a、6b)、傳力滾輪(7)、輸出錐盤(8a、 8b)以及組成定軸輪系的第一齒輪(9)、第八齒輪(29)、第一副軸(28)、第七齒輪(26)、第二 換向輪(27)傳遞至第二齒輪(12);這兩部分功率匯流于差動輪系，從行星架(14)輸出，流 經第三主軸(16)、接合的第二離合器(17)、第四主軸(18)、第四齒輪(19)、第五齒輪(20)， 經輸出軸(21)反向輸出，或流經第三主軸(16)、第三齒輪(15)、第一換向輪(25)、第六齒輪 (24)、第五主軸(23)，接合的第三離合器(22)，經輸出軸(21)正向輸出。選擇型號為YC6A200L-T20的柴油機提供雙腔半環面型功率 分流無級變速器的輸入功率，其中柴油機的標定功率為148kW，標定轉 速2200r/min，最大扭矩730N · m ；2K-H型差動輪系第二齒輪(12)的齒數
Z12 =58、中心輪(11)的齒數z =20以及行星輪(13)的齒數b =1 ；雙腔半環面型無級
變速單元的高效率傳動比Ae〖-L〗，定軸輪系的傳動比i = 一|。在不考慮齒輪傳動中能 量損失的情況下，通過對2K-H型差動輪系建立能量守恒和力矩平衡求得當雙腔半環面型 無級變速單元的傳動比A = ~OJ5時,2K-H型差動輪系第二齒輪(12)上的輸入功率Jf12與中
心輪(11)上的輸入功率 之比· = ·，第二齒輪(12)的輸入扭矩和中心輪(11)的
U1112輸入扭矩Tn之比為
權利要求
1.一種傳遞大扭矩的功率分流無級變速器由雙腔半環面型無級變速單元、定軸輪系、 I-H型差動輪系和換向機構組成，其中雙腔半環面型無級變速單元包括輸入錐盤(6)、傳 力滾輪(7)和輸出錐盤(8) ；二自由度的差動輪系包括中心輪(11)、第二齒輪(12)、行星 輪(13)和行星架(14)；定軸輪系由第一齒輪(9)、第八齒輪(29)、第一副軸(28)、第七齒輪 (26)、第二換向輪(27)和第二齒輪(12)組成；換向機構由第三齒輪(15)、第三主軸(16)、 第二離合器(17)、第四主軸(18)、第四齒輪(19)、第五齒輪(20)、輸出軸(21)、第三離合器 (22)、第五主軸(23)、第六齒輪(24)、第一換向輪(25)組成；其特征在于輸入功率分兩路 傳遞，其中一路經由第一主軸(3)和第二主軸(10)傳遞至I-H型差動輪系的中心輪(11)， 另一路經過雙腔半環面型無級變速單元、定軸輪系傳遞到觀-H型差動輪系的第二齒輪 (12)；兩路傳輸功率在I-H型差動輪系內匯合，由行星架(14)輸出。
2.根據權利要求1所述的功率分流無級變速器，其特征在于起功率匯流作用的觀-H 型差動輪系被第一主軸(3)、雙腔半環面型無級變速單元、定軸輪系以及第二主軸(10)封 閉，形成一個閉環系統；為了避免閉環系統內部發生功率循環，保證封閉系統內部實現功率 分流，提高系統的傳遞效率，定軸輪系的傳動比必須為負值，即要求該定軸輪系中齒輪的外 嚙合數為奇數。
3.根據權利要求1所述的功率分流無級變速器，其特征在于定軸輪系的傳動比為負 值，除了實現封閉系統內部功率分流外，還使得觀-H型差動輪系中心輪(11)和第二齒輪 (12)的輸入扭矩同向，保證了 I-H型差動輪系行星架(14)輸出扭矩的大小為中心輪(11) 和第二齒輪(12)輸入扭矩的大小之和，方向與中心輪(11)和第二齒輪(12)的輸入扭矩反向。全文摘要
本發明涉及一種傳遞大扭矩的功率分流無級變速器。該無級變速器由牽引驅動的雙腔半環面型無級變速單元、定軸輪系、二自由度的差動輪系和換向機構組成。輸入功率分兩路傳輸其中一路經由主軸傳遞至差動輪系的中心輪，另一路經過雙腔半環面型無級變速單元、定軸輪系傳遞到差動輪系的第二齒輪，這兩部分功率在差動輪系匯合后經行星架輸出。本發明使輸入扭矩的一部分由第二主軸承受，減少了無級變速單元承受的扭矩，因此該機構具備傳遞大扭矩的能力。設計上，定軸輪系中齒輪的奇數次外嚙合，不僅保證了封閉系統內部實現功率分流，而且保證了差動輪系大扭矩輸出。為了滿足工程機械運行中前進和后退的要求，該裝置在輸出時設置了換向機構。
文檔編號F16H37/08GK102146997SQ201110083958
公開日2011年8月10日 申請日期2011年4月6日 優先權日2011年4月6日
發明者姚進, 張慶功, 李華 申請人:四川大學