專利名稱：大功率輸出無級變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無級變速器，具體是一種用摩擦變徑式無級變速器來調(diào)節(jié)錐齒輪差速器中殼體總齒輪及兩路行星齒輪轉(zhuǎn)速，至殼體總齒輪轉(zhuǎn)速的改變使兩路行星齒輪因公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)不同而產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差異，來實(shí)現(xiàn)對扭矩的傳遞和轉(zhuǎn)速輸出的無級變化。
背景技術(shù)：
無級變速器被廣泛應(yīng)用于工業(yè)(特別是汽車工業(yè))中，目前廣泛應(yīng)用的無級變速器主要有三種形式 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力傳遞效率低、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)大扭矩的動力傳遞等原因，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)容本實(shí)用新型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、能大功率輸出的無級變速器，徹底沖出當(dāng)前這種“摩擦變徑無級變速器不能大功率輸出”的瓶頸。為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:大功率輸出無級變器，主要是由錐齒輪差速器和摩擦變徑調(diào)速式無級變速器組成。所述錐齒輪差速器，只是根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，將常用的對稱式錐齒輪差速器作一些簡單的結(jié)構(gòu)上的修改；所述摩擦變徑調(diào)速式無級變速器，目前有多種形式:金屬帶式無級變速器(箱)(英文縮寫式為=VDT-CVT)、滾輪輪盤式無級變速器(簡稱“滾輪式CVT ”)、錐環(huán)式無級變速器(箱)，等等。將所述摩擦變徑調(diào)速式無級變速器(箱)的輸入軸一端作為總輸入軸承接前端動力機(jī)械傳來的扭矩，另一端同錐齒輪差速器中的任一半軸連接，作為一路扭矩傳遞路徑；再將摩擦變徑調(diào)速式無級變·速器(箱)的輸出軸通過錐齒輪連桿機(jī)構(gòu)和錐齒輪差速器中的殼體總軸齒輪相連，作為另一路扭矩傳遞路徑；兩扭矩傳遞路徑匯合于錐齒輪差速器中的另一半軸，此半軸則作為總扭矩輸出軸至后級機(jī)構(gòu)。將所述輸入級錐齒輪差速器系統(tǒng)之殼體總軸作為本大功率輸出無級變器的總輸入軸，承接前端動力機(jī)械傳來的扭矩，將其中一輸出半軸連接到摩擦變徑調(diào)速式無級變速器(箱)的一組變徑輪組后，再接到輸出級錐齒輪差速器之一半軸作為一路扭矩傳遞路徑；將所述輸入級錐齒輪差速器之另一輸出半軸通過錐齒輪連桿機(jī)構(gòu)連接到摩擦變徑調(diào)速式無級變速器(箱)的另一組變徑輪組后，再通過錐齒輪連桿機(jī)構(gòu)接到輸出級錐齒輪差速器之殼體總軸作為另一路扭矩傳遞路徑；兩扭矩傳遞路徑匯合于輸出級差速器系統(tǒng)之另一半軸，作為總輸出扭矩至后級機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型的大功率輸出無級變器主要用于各種車輛和需要變速的各種機(jī)械設(shè)備上，其有益效果是:1、從能量傳遞方面來分析，本大功率輸出無級變器的扭矩主要是經(jīng)錐齒輪差速器來傳遞，其摩擦變徑調(diào)速式無級變速器(箱)獲得的扭矩最終又被高效整合于總輸出軸，固能量傳遞效率高、損耗低、能大功率輸出。2、從組成結(jié)構(gòu)上來講，本大功率輸出無級變器中的錐齒輪差速器，只是根據(jù)需要對現(xiàn)有技術(shù)的對稱式錐齒輪差速器在結(jié)構(gòu)上作少許修改；其摩擦變徑調(diào)速系統(tǒng)又是充分利用現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備，輔助及伺服系統(tǒng)少且簡單；故工藝簡單、技術(shù)成熟、綜合成本少，可用現(xiàn)有設(shè)備大批量生產(chǎn)。3、用于較小輸出功率的車輛上，可顯著降底對摩擦變徑調(diào)速系統(tǒng)設(shè)備中有關(guān)部件間摩擦力的要求并大大提高其使用壽命，間接有效節(jié)油；用于較大輸出功率的車輛上，可有效取代現(xiàn)有的齒輪變速箱，徹底沖出當(dāng)前這種“摩擦變徑無級變速器不能大功率輸出”的瓶頸。4、使用本大功率輸出無級變器的車輛，可同時有效替代現(xiàn)有技術(shù)的變速箱、離合器兩種設(shè)備，達(dá)到一機(jī)二用，且變速范圍廣；因其加、減速都是線性的，固無因突然變速而產(chǎn)生的抖動現(xiàn)象，使所載貨物安全，司、乘人員感覺舒適。
:下面以常用的金屬帶式無級變速器(箱)作為摩擦變徑調(diào)速系統(tǒng)為例，結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。本段刪除。本段刪除。圖1是本大功率輸出無級變器的第一種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)簡圖。圖2是本 大功率輸出無級變器的第二種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)簡圖。圖3 (a)、圖3(b)則是以數(shù)軸形式表述兩種實(shí)施例中總輸出軸與相關(guān)軸的轉(zhuǎn)速關(guān)系。本段刪除。本段刪除。
具體實(shí)施方式
⑴實(shí)施例一(I)系統(tǒng)組成(如圖1):本實(shí)施例的大功率輸出無級變速器主要由金屬帶式無級變速器(箱)298、齒輪連桿機(jī)構(gòu)300和錐齒輪差速器198組成。連桿303兩端對接錐齒輪一301、錐齒輪二 302，三者組成一“工”字型錐齒輪連桿機(jī)構(gòu)300。錐齒輪差速器198與對稱式錐齒輪差速器在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是:殼體總錐齒輪111軸向中空并套接于半軸一 117之上且能相對于半軸一 117自由旋轉(zhuǎn)。(2)機(jī)構(gòu)連接及扭矩傳遞:選定金屬帶式無級變速器(箱)298中輸入軸二 245作為總輸入軸，承接前端機(jī)械傳來的扭矩?？傒斎胼S——輸入軸二 245向右則直接和錐齒輪差速器198之一左半軸——半軸一 117相連，半軸一 117連接于半軸齒輪一 115，以上作為扭矩傳遞的一條路徑也即扭矩傳遞的的主路徑；金屬帶式無級變速器(箱)298中輸出軸一235右端連接一錐齒輪236，再連接齒輪連桿機(jī)構(gòu)300，向后則同殼體總錐齒輪111連接，以上同金屬帶219等組成另一扭矩傳遞路徑也即變速路徑；兩路徑所傳遞的扭矩最終匯合于總輸出軸——半軸二 118。(3)金屬帶式無級變速箱298中金屬帶219工作中所受扭矩大小及傳遞情況分析:由圖1可看出，總輸入軸——輸入軸二 245所獲得前端機(jī)械的扭矩主要通過半軸一 117直接作用于半軸齒輪一 115，再由兩行星齒輪傳遞至總輸出軸——半軸二 118，而實(shí)際上經(jīng)金屬帶219傳遞的扭矩比較小，此部分扭矩又以并聯(lián)形式最后匯合于總輸出軸——半軸二 118。(4)轉(zhuǎn)速分析:設(shè)前端機(jī)構(gòu)帶動總輸入軸——輸入軸二 245以圖1所示方向以η轉(zhuǎn)/分帶動后序系統(tǒng)轉(zhuǎn)動。本實(shí)施例的大功率輸出無級變器，會因錐齒輪236、錐齒輪一 301、錐齒輪二 302、殼體總錐齒輪111四者中任一、任二、任三或全部齒輪半徑的改變而使總輸出軸——半軸二 118的輸出轉(zhuǎn)速情況改變。為使問題最簡化，現(xiàn)只討論錐齒輪236與殼體總錐齒輪111轉(zhuǎn)速相同時的情況，此時需:錐齒輪236與錐齒輪一 301兩者有效半徑之比等于殼體總錐齒輪111與錐齒輪二 302兩者有效半徑之比。在以上前提條件存在時，總輸入軸——輸入軸二 245以圖1所示方向以η轉(zhuǎn)/分帶動后序系統(tǒng)轉(zhuǎn)動時，在無級變速箱298作用下，殼體總錐齒輪111與總輸出軸——半軸二 118的轉(zhuǎn)速關(guān)系如圖3 (a)數(shù)軸所示(圖中，X軸表示殼體總錐齒輪111的轉(zhuǎn)速，Y軸表示總輸出軸——半軸二 118轉(zhuǎn)速)。需說明的是:數(shù)軸中N118的負(fù)方向表示總輸出軸——半軸二 118與總輸入軸——輸入軸二 245作反向的轉(zhuǎn)速。(5)結(jié)論:當(dāng)總輸入軸-輸入軸二 245于圖不方向以η轉(zhuǎn)/分承接前端機(jī)械傳
過來的扭矩帶動后序系統(tǒng)設(shè)備轉(zhuǎn)動時，在無級變速器(箱)298、錐齒輪差速器198等聯(lián)合作用下，總輸出軸一半軸二 118可以以大于、等于或小于η的轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)，也可以以小于η的轉(zhuǎn)速反轉(zhuǎn)，也可以鎖止不轉(zhuǎn)。故此實(shí)施例所示的大功率輸出無級變速器變速范圍廣，并可有效取代離合器和變速箱兩種設(shè)備，達(dá)到一機(jī)二用。(ii)實(shí)施例二 (如圖2)(I)系統(tǒng)組成( 如圖2):本實(shí)施例的大功率輸出無級變速器主要由輸入級錐齒輪差速器196、金屬帶式無級變速器(箱)297、兩個齒輪連桿機(jī)構(gòu)310和320、輸出級錐齒輪差速器197共同組成。其中輸入級錐齒輪差速器196與對稱式錐齒輪差速器的主要區(qū)是:能帶動輸入級錐齒輪差速器196轉(zhuǎn)動的殼體總軸121位于一端,行星齒輪軸一 122有一用于輸出半軸一 127通過的中心通孔1220 ;輸出半軸一 127穿過軸向都中空的半軸齒輪二 126、半軸二 128及半軸連接齒輪1281。輸出級錐齒輪差速器197與對稱式錐齒輪差速器的主要區(qū)是:輸出級殼體總錐齒輪131軸向中空并套接于半軸三137之上且能相對于半軸三137自由旋轉(zhuǎn)。(2)機(jī)構(gòu)連接及扭矩傳遞:輸入級錐齒輪差速器196中輸出半軸一 127向右直接和金屬帶式無級變速器(箱)297中下組變速輪組260的軸連接，再向右則最后連接到輸出級錐齒輪差速器197中半軸三137，半軸三137連接半軸齒輪三135，作為第一路扭矩傳遞路徑；半軸連接齒輪1281連接齒輪連桿機(jī)構(gòu)310，變速輪組250左邊通過變徑輪組輸入錐齒輪256連接錐齒輪連桿機(jī)構(gòu)310，右邊通過變徑輪組輸出錐齒輪257連接到錐齒輪連桿機(jī)構(gòu)320，再由錐齒輪連桿機(jī)構(gòu)320連接到輸出級錐齒輪差速器中殼體總錐齒輪131作為第二路扭矩傳遞路徑。再有一條扭矩傳遞路徑:即金屬帶式無級變速器(箱)297中上、下組變速輪組及金屬帶229組成的變速路徑；由對稱式錐齒輪差速器扭矩分配特性可知，這條路徑傳遞的扭矩較小，并在數(shù)值上第一路徑增加(或減少)的扭矩等于第二路徑減少(或增力口)的扭矩。兩條路徑的扭矩最終匯合于總輸出軸一半軸四138輸出。(3)金屬帶式無級變速器(箱)297中金屬帶229工作中所受扭矩大小及傳遞情況分析:由圖2可看出，工作中兩路扭矩主要是由第一、第二路徑直接傳遞，金屬帶229在實(shí)際工作中只需要前端機(jī)械輸入總扭矩20%以下的扭矩，就足以調(diào)節(jié)輸出半軸一 127及輸出半軸二 128的轉(zhuǎn)速分配。由對稱式錐齒輪差速器扭矩的分配特性可知:這部分由第一路徑增加(或減少)的扭矩在數(shù)值上等于第二路徑減少(或增加)的扭矩；故本實(shí)施例的大功率輸出無級變速器能量損失小、傳遞效率高且能大功率輸出。(4)轉(zhuǎn)速分析:設(shè)前端機(jī)構(gòu)帶動總輸入軸——輸入級錐齒輪差速器的殼體總軸121以圖2所示方向以η轉(zhuǎn)/分帶動后序系統(tǒng)轉(zhuǎn)動。本實(shí)施例的大功率輸出無級變器，會因變徑輪組輸出齒輪257、錐齒輪三321、錐齒輪四322、殼體總錐齒輪131四者中任一、任二、任三或全部齒輪半徑的改變而使總輸出軸——半軸四138的輸出轉(zhuǎn)速情況改變。為使問題最簡化，現(xiàn)只討論半軸連接齒輪1281與輸出級殼體總錐齒輪131有相同角轉(zhuǎn)速的情況，此時再將問題簡化，若:①兩個錐齒輪連桿機(jī)構(gòu)310和320中:錐齒輪一 311、錐齒輪二 312、錐齒輪三321、錐齒輪四322四錐齒輪半徑都相同半軸連接齒輪1281、變徑輪組輸入齒輪256、變徑輪組輸出齒輪257、輸出級殼體總錐齒輪131四齒輪半徑也相同；在以上二種情況同時成立前提下，設(shè)前端機(jī)構(gòu)帶動總輸入軸121以η轉(zhuǎn)/分于圖示方向轉(zhuǎn)動，則輸出半軸一127與總輸出軸——半軸四138的速度變化關(guān)系如圖3b所在的坐標(biāo)系中虛線所示；殼體總錐齒輪131與總輸出軸——半軸四138的速度變化關(guān)系如圖3b所在的坐標(biāo)系中實(shí)線所示
(圖中,X軸表不輸出級殼體總錐齒輪131或輸出半軸一 127的轉(zhuǎn)速,Y軸表不總輸出軸-
半軸四138的轉(zhuǎn)速)。(5)結(jié)論:當(dāng)總輸入軸-輸入級錐齒輪差速器的殼體總軸121于圖不方向以η
轉(zhuǎn)/分承接前端機(jī)械傳過來的扭矩帶動后序系統(tǒng)設(shè)備轉(zhuǎn)動時，在輸入級錐齒輪差速器196、金屬帶式無級變速器(箱)297、兩個齒輪連桿機(jī)構(gòu)310和320、輸出級錐齒輪差速器197等聯(lián)合作用下，總輸出軸一半軸四138可以以大于、等于或小于η的速度正轉(zhuǎn)，也可以小于η的速度反轉(zhuǎn)，也可以鎖止不轉(zhuǎn)。故此實(shí)施例所示的大功率輸出無級變速器變速范圍廣。并可有效取代現(xiàn)有技術(shù)的離合器和變速箱兩種設(shè)備，達(dá)到一機(jī)二用。上述所述的實(shí)施例只是對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理實(shí)施方式進(jìn)行描述，未對本實(shí)用新型的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前題下，對實(shí)用新型做出的變形和改進(jìn)，都應(yīng)作為本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)用新型申請保護(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1.一種大功率輸出無級變速器，主要由摩擦變徑無級變速器和錐齒輪差速器及一組錐齒輪連桿機(jī)構(gòu)組成，其特征是:摩擦變徑無級變速器中一組摩擦變徑輪組所在的軸一端作為總輸入軸承接前端機(jī)械傳來的扭矩，另一端連接錐齒輪差速器之一半軸；摩擦變徑無級變速器中另一組摩擦變徑輪組經(jīng)錐齒輪連桿機(jī)構(gòu)連接到錐齒輪差速器中的殼體總錐齒輪，該錐齒輪差速器中的另一半軸則作此大功率輸出無級變速器的總輸出軸。
2.一種大功率輸出無級變速器，主要由摩擦變徑無級變速器和輸入級錐齒輪差速器、輸出級錐齒輪差速器及兩組錐齒輪連桿機(jī)構(gòu)組成，其特征是:輸入級錐齒輪差速器的殼體總軸作為本大功率輸出無級變速器的總輸入軸，摩擦變徑無級變速器中一組摩擦變徑輪組所在的軸前端連接輸入級錐齒輪差速器中的一輸出半軸，后端連接輸出級錐齒輪差速器中的一半軸；摩擦變徑無級變速器中另一組摩擦變徑輪組所在的軸前端連接輸入級錐齒輪差速器中的另一輸出半軸，后端連接輸出級錐齒輪差速器中的殼體總軸；輸出級錐齒輪差速器中的另一半軸則 作為本大功率輸出無級變速器的總輸出軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率輸出無級變速器，其特征是:錐齒輪差速器(198)的殼體總錐齒輪(111)軸向有一中心通孔(100)并套接于半軸一(117)之上且能相對于半軸一(117)旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率輸出無級變速器，其特征是:輸入級錐齒輪差速器(196)中:行星齒輪軸一(122)有一用于輸出半軸一(127)通過的中心通孔(1220);三者都軸向中空的半軸齒輪二(126)、輸出半軸二(128)及半軸連接齒輪(1281)連接組成一“工”字型結(jié)構(gòu)套接于輸出半軸一(127)之上并能相對于輸出半軸一(127)轉(zhuǎn)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率輸出無級變速器，其征是:輸出級錐齒輪差速器(197)的殼體總錐齒輪(131)軸向有一中心通孔并套接于半軸三(137)之上且能相對于半軸三(137))旋轉(zhuǎn)，半軸四(138)則作為本大功率輸出無級變速器的總輸出軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率輸出無級變速器，其特征是:錐齒輪(1281)與錐齒輪二(312)兩者有效半徑之比等于變徑輪組輸入錐齒輪(256)與錐齒輪一(311)兩者有效半徑之比。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的大功率輸出無級變速器，其摩擦變徑無級變速器可以是金屬帶式無級變速器、滾輪輪盤式無級變速器、錐環(huán)式無級變速器三者中的任一種形式的無級變速器。
專利摘要本實(shí)用新型的大功率輸出無級變速器，主要是由現(xiàn)有技術(shù)的摩擦變徑式無級變速器、錐齒輪連桿機(jī)構(gòu)和錐齒輪差速器等組成。摩擦變徑調(diào)速式無級變速器的輸入軸一端作為總輸入軸，另一端同錐齒輪差速器中的一半軸連接；摩擦變徑調(diào)速式無級變速器的輸出軸通過錐齒輪連桿機(jī)構(gòu)和錐齒輪差速器中的殼體總軸齒輪相連，錐齒輪差速器中的另一半軸作為總扭矩輸出軸。它克服了現(xiàn)有技術(shù)無級變速器普遍存在的操作復(fù)雜、制造成本高、變速范圍窄、效率低、不能大功率輸出等缺點(diǎn)，變速平穩(wěn)并能同時有效取代現(xiàn)有技術(shù)的變速箱和離合器，達(dá)到一機(jī)兩用。本實(shí)用新型可以用在各種類型的車輛及各種機(jī)械設(shè)備上。
文檔編號F16H37/12GK203098779SQ20132000010
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月1日
發(fā)明者胡泓海 申請人:胡泓海