無級變速器的制作方法

本發明涉及一種機械傳動裝置，特別是涉及一種柔性啟動的無級變速器。

背景技術：

在傳動領域，變速器在汽車領域應用最為廣泛。目前，汽車變速器按照操縱方式分為：手動變速器(MT)、自動變速器(AT)和手動自動一體變速器。隨著汽車日新月異的快速發展，自動變速器由于其操縱簡單已經逐步占領了汽車主流，而自動變速器汽車通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達到變速的目的。

自動變速器又分為液力自動變速器(AT)、電控機械式自動變速器(AMT)和無級變速器(CVT)，其中應用最為廣泛、裝車率最多的部件是液力變矩器，但現有的變速器普遍存在以下問題：

(1)現有的手動變速器(MT)主要通過調節不同齒輪組合來更換擋位；現有的電控機械式自動變速器(AMT)在傳統干式離合器和手動齒輪變速器的基礎上，加裝電子控制系統，將手動換檔機構改造成自動換檔機構，從而實現自動換檔的有級式機械自動變速器，其缺點是不能提供柔性傳動、無法實現無級變速、控制結構復雜。

(2)現有的液力變速器包括液力變矩器以及在液力變矩器基礎上增加控制的變速器，如液力自動變速器(AT)，液力變矩器是動力通過殼體相連的泵輪，泵輪攪動變矩器中的油液，通過導輪帶動渦輪轉動，渦輪將動力輸出，其缺點是當液力變矩器的泵輪和渦輪的轉速差接近同步時，會喪失傳動能力，無法實現同步；為了改善液力變矩器存在的以上問題，增加控制系統時，又帶來系統復雜，制造成本高的問題。

(3)現有的無級變速器(CVT)采用傳動摩擦力和工作直徑可變的主、從動輪相配合的傳動帶來傳遞動力，可以實現傳動比的連續改變，從而得到傳動系與發動機工況的最佳匹配，其缺點是不能提供柔性零啟動，不能提供較大的扭力，受力變化頻繁時，易打滑。

(4)現有國內專利授權號為CN 102606709 B的專利液力同步雙速器，該液力同步雙速器工作時，驅動裝置帶動輸入軸7驅動內箱體2轉動，同時將存放于外箱體1內的工作液體利用工作泵輸送到內箱體2中，在內箱體2剛剛開始轉動時，由于輸出軸8上載有負荷，使與輸出軸8固定連接的大齒圈14不轉動，行星輪11、換向輪12、斗輪軸10和斗輪9跟隨內箱體支架19一起繞輸出軸8公轉；同時，斗輪9高速繞斗輪軸10自轉。隨著內箱體2的繼續轉動，容納在內箱體2內的液體由于離心力的作用在內箱體2內形成圓環狀液面。當液面達到預定高度時，液體進入各個斗輪成凹形的斗輪葉片22內。進入斗輪葉片22內的液體由于離心力的作用迫使斗輪9的自轉速度逐漸下降直至自轉停止，此過程中，輸出軸8轉速逐漸上升，最終輸入軸7、內箱體2、行星輪11、斗輪9、換向輪、12、大齒圈14和輸出軸8都以相同的速度轉動，實現了負荷的軟啟動。以上可以看出，貼在內箱體2的內表面上的液體的液位決定了離心力的大小，而離心力的大小進一步決定了輸出軸8能否與輸入軸7同步旋轉。輸出軸8越趨于與輸入軸7同步轉動，輸出軸8與輸入軸7之間的滑差越小。如圖7所示，液力同步雙速器在工作過程中，電流互感器604測量的電機上的電流達到設定值，例如大于或等于120A時(步驟701)以及Pt100鉑熱電阻602測量的外箱體1或內箱體2內液體的溫度達到設定的值，例如大于或等于70℃時(步驟703)，會將信號傳遞給單片機601，單片機601進而通過電磁制動器15控制制動輪16(步驟702)，制動輪16與太陽輪13開始嚙合，從而對太陽輪13進行制動，太陽輪13進一步將制動力依次傳遞到換向輪12、行星輪11、大齒圈14，最后到達輸出軸8，降低輸出軸轉速以增加扭矩；同時，單片機601將信號傳遞給電磁閥609，電磁閥609開啟，通過固定勺管18和出油管路17將內箱體的液體排空，這樣就減小了功率損失。在電磁制動器15制動后，整套參與制動的齒輪機構實際上就是一個常用的行星齒輪減速器結構。

該液力同步雙速器的缺點是，斗輪與油液之間的平衡力有限，只能在油液對斗輪的最大平衡力內變矩；輸出軸需要大于油液與斗輪的最大平衡力所能提供扭矩時，需將內箱體的油液排空，參與制動的齒輪機構是一個常用的行星齒輪減速器結構，不具備柔性傳動功能；整個控制系統屬于電子控制系統，且控制、制動等裝置結構復雜。

技術實現要素：

本發明就是要解決現有的手動變速器(MT)不能提供柔性傳動，控制復雜；液力變速器同步時喪失傳動能力，不能同步；液力自動變速器控制系統復雜，成本高；無級變速器(CVT)不能提供柔性零啟動，不能提供較大的扭力，受力變化頻繁時，易打滑；液力同步雙速器斗輪與油液之間的平衡力有限，只能在油液對斗輪的最大平衡力內變矩；輸出軸需要大于油液與斗輪的最大平衡力所能提供扭矩時，需將內箱體的油液排空，參與制動的齒輪機構是一個常用的行星齒輪減速器結構，不具備柔性傳動功能；整個控制系統屬于電子控制系統，且控制、制動等裝置結構復雜的技術問題，提供一種不僅能在油液對斗輪的最大平衡力內變矩，輸出軸需要大于油液與斗輪的最大平衡力所能提供扭矩時，不需將內箱體的油液排空，不需要齒輪機構參與制動，實現連續變速和寬范圍變矩，具備柔性傳動功能，不需要再增加控制系統，結構簡單的無級變速器。

為此，本發明的技術方案是，一種無級變速器，包括輸入端行星齒輪組和輸出端行星齒輪組，輸入端行星齒輪組和輸出端行星齒輪組之間設有腔體行星架，腔體行星架包括腔體輸入端蓋、腔體輸出端蓋，腔體輸入端蓋和腔體輸出端蓋之間固定設有斗輪腔體殼體，輸入端行星齒輪組內側與腔體輸入端蓋連接，輸出端行星齒輪組內側與腔體輸出端蓋連接，斗輪腔體殼體內部一側設有斗輪行星齒輪組。

輸入端行星齒輪組包括輸入端太陽輪和輸入端行星輪，輸入端太陽輪中間設有輸入軸，輸入端太陽輪與輸入端行星輪嚙合連接，輸入端行星輪中間設有行星輪連接軸，行星輪連接軸穿過腔體輸入端蓋，與腔體輸入端蓋旋轉連接，輸入軸穿過腔體輸入端蓋，輸入軸與腔體輸入端蓋旋轉連接；行星輪連接軸穿過腔體輸出端蓋，行星輪連接軸與腔體輸出端蓋旋轉連接。

輸出端行星齒輪組包括輸出端太陽輪和輸出端行星輪，輸出端太陽輪中間設有輸出軸，輸出端太陽輪和輸出端行星輪嚙合連接，輸出端行星輪與穿過腔體輸出端蓋的行星輪連接軸固定連接；輸出軸穿過腔體輸出端蓋進入斗輪腔體殼體內部，輸出軸與腔體輸出端蓋旋轉連接。

斗輪行星齒輪組包括斗輪太陽輪和斗輪行星輪，斗輪太陽輪和斗輪行星輪嚙合連接，斗輪太陽輪與進入斗輪腔體殼體內部的輸出軸固定連接；斗輪行星輪中間設有斗輪行星輪軸，斗輪行星輪軸一端設于腔體輸出端蓋上，斗輪行星輪軸另一端設有斗輪。

優選地，斗輪腔體殼體內部另一側設有襯套，襯套與穿過腔體輸入端蓋的輸入軸一側旋轉連接，斗輪行星輪軸穿過襯套，斗輪行星輪軸與襯套旋轉連接。

優選地，輸入端行星齒輪組的輸入端行星輪為3個以上。

優選地，輸出端行星齒輪組的輸出端行星輪為3個以上。

優選地，斗輪行星齒輪組的斗輪行星輪為3個以上。

優選地，位于斗輪腔體殼體內部的輸入軸上設有斗輪。

一種無級變速器，包括輸入端行星齒輪組和斗輪行星齒輪組，輸入端行星齒輪組內側設有腔體行星架，斗輪行星齒輪組內側設有輸出端行星齒輪組；腔體行星架包括腔體輸入端蓋、腔體輸出端蓋，腔體輸入端蓋和腔體輸出端蓋之間固定設有斗輪腔體殼體；

輸入端行星齒輪組包括輸入端太陽輪和輸入端行星輪，輸入端太陽輪中間設有輸入軸，輸入端太陽輪與輸入端行星輪嚙合連接，輸入端行星輪中間設有行星輪連接軸，行星輪連接軸穿過腔體輸入端蓋和斗輪腔體殼體，行星輪連接軸與腔體輸入端蓋和斗輪腔體殼體為旋轉連接；

斗輪行星齒輪組包括斗輪太陽輪和斗輪行星輪，斗輪太陽輪和斗輪行星輪嚙合連接，斗輪太陽輪中間設有輸出軸，輸出軸穿過腔體輸出端蓋，輸出軸和腔體輸出端蓋旋轉連接，斗輪行星輪中間設有斗輪行星輪軸，斗輪行星輪軸穿過腔體輸出端蓋和斗輪腔體殼體，斗輪行星輪軸和腔體輸出端蓋和斗輪腔體殼體旋轉連接，位于斗輪腔體內部的斗輪行星輪軸上設有斗輪；

輸出端行星齒輪組包括輸出端太陽輪和輸出端行星輪，輸出端太陽輪和輸出端行星輪嚙合連接，輸出端行星輪與穿過腔體輸入端蓋和斗輪腔體殼體的行星輪連接軸固定連接，輸出端太陽輪與穿過腔體輸出端蓋的輸出軸固定連接。

優選地，輸入端行星齒輪組的輸入端行星輪為3個以上。

優選地，輸出端行星齒輪組的輸出端行星輪為3個以上。

優選地，斗輪行星齒輪組的斗輪行星輪為3個以上。

本發明有益效果是，由于無級變速器包括輸入端行星齒輪組和輸出端行星齒輪組，輸入端行星齒輪組和輸出端行星齒輪組之間設有腔體行星架，腔體行星架包括腔體輸入端蓋、腔體輸出端蓋，腔體輸入端蓋和腔體輸出端蓋之間固定設有斗輪腔體殼體，輸入端行星齒輪組內側與腔體輸入端蓋連接，輸出端行星齒輪組內側與腔體輸出端蓋連接，斗輪腔體殼體內部一側設有斗輪行星齒輪組，在啟動時可以實現零速啟動和無外阻力啟動，傳動過程柔性，可實現增矩成倍設定，變矩范圍大，額定工況同步，不需要控制裝置，自適應調節，實現大范圍扭矩與速度的自動匹配，可實現大功率柔性傳動場合。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的軸測圖；

圖2是本發明實施例1的另一軸側圖；

圖3是本發明實施例1的主視圖；

圖4是本發明實施例1的后視圖；

圖5是本發明實施例1的側視圖；

圖6是本發明實施例2的示意圖；

圖7是本發明實施例2的主視圖；

圖8是本發明實施例2的軸測圖；

圖9是本發明實施例2的另一軸測圖。

圖中符號說明：

101、輸入端行星齒輪組；102、輸出端行星齒輪組；103、斗輪行星齒輪組；104、腔體行星架；1、輸入軸；2、輸入端太陽輪；3、輸入端行星輪；4、行星輪連接軸；5、軸承；6、腔體輸入端蓋；7、斗輪；8、斗輪行星輪；9、斗輪太陽輪；10、輸出端太陽輪；11、輸出軸；12、襯套；13、腔體輸出端蓋；14、斗輪腔體殼體；15、輸出端行星輪；16、斗輪腔體內部油液；17、斗輪行星輪軸。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步描述。

實施例1

如圖1-圖5所示，是本發明一種無級變速器的一種實施例，設有輸入端行星齒輪組101和輸出端行星齒輪組102，輸入端行星齒輪組101和輸出端行星齒輪組102之間設有腔體行星架104，腔體行星架104包括腔體輸入端蓋6、腔體輸出端蓋13，腔體輸入端蓋6和腔體輸出端蓋13之間固定設有斗輪腔體殼體14，輸入端行星齒輪組101內側與腔體輸入端蓋6連接，輸出端行星齒輪組102內側與腔體輸出端蓋13連接，斗輪腔體殼體14內部一側設有斗輪行星齒輪組103；輸入端行星齒輪組101包括一個輸入端太陽輪2和三個輸入端行星輪3，輸入端太陽輪2中間設有輸入軸1，輸入端太陽輪2與輸入端行星輪3嚙合連接，輸入端行星輪3中間設有行星輪連接軸4，行星輪連接軸4穿過腔體輸入端蓋6，行星輪連接軸4與腔體輸入端蓋6旋轉連接，輸入軸1穿過腔體輸入端蓋6，輸入軸1與腔體輸入端蓋6旋轉連接；行星輪連接軸4穿過腔體輸出端蓋6，行星輪連接軸4與腔體輸出端蓋6旋轉連接；輸出端行星齒輪組102包括一個輸出端太陽輪10和三個輸出端行星輪15，輸出端太陽輪10中間設有輸出軸11，輸出端太陽輪10和輸出端行星輪15嚙合連接，輸出端行星輪15與穿過腔體輸出端蓋13的行星輪連接軸4固定連接；輸出軸11穿過腔體輸出端蓋13進入斗輪腔體殼體14內部，輸出軸11與腔體輸出端蓋13旋轉連接；斗輪行星齒輪組103包括一個斗輪太陽輪9和六個斗輪行星輪8，斗輪太陽輪9和斗輪行星輪8嚙合連接，斗輪太陽輪9與進入斗輪腔體殼體14內部的輸出軸11固定連接；斗輪行星輪8中間設有斗輪行星輪軸17，斗輪行星輪軸17一端設于腔體輸出端蓋13上旋轉連接，斗輪行星輪軸17另一端設于腔體輸入端蓋6上旋轉連接，斗輪腔體殼體14內部的斗輪行星輪軸17上固定設有斗輪7；斗輪腔體殼體14內部另一側設有襯套12，襯套12與穿過腔體輸入端蓋6的輸入軸1一側旋轉連接，斗輪行星輪軸17穿過襯套12，斗輪行星輪軸17與襯套12旋轉連接，襯套12與腔體輸入端蓋6之間含有適量斗輪腔體內部油液16，斗輪腔體殼體14內部的輸入軸1上設有斗輪7。

斗輪行星輪8和斗輪7也可以做成一體結構，斗輪7另一端可以采取懸臂結構，也可以采用支撐結構，適應各種體積要求不同的變速器。

本實施例中，輸入端太陽輪2的齒數是35，輸入端行星輪3的齒數是70；輸出端行星輪15的齒數是35，輸出端太陽輪10的齒數是70。輸出軸11輸出扭矩的范圍是輸入軸1提供扭矩的4倍。

斗輪行星輪8的齒數是20，斗輪太陽輪9的齒數是50，斗輪齒輪組103可提供給輸出軸11的最大平衡扭矩范圍是斗輪7組合受到斗輪腔體內部油液16阻力扭矩的2.5倍。

其運行過程是：啟動時，設定動力順時針輸入，動力從輸入軸1輸入，帶動輸入端太陽輪2順時針旋轉，輸入端太陽輪2帶動輸入端行星輪3逆時針旋轉，通過固連的行星輪連接軸4，帶動輸出端行星輪15旋轉，在輸出端太陽輪10受到來自輸出軸11的阻力，輸出端行星輪15繞輸出端太陽輪10逆時針公轉，帶動腔體行星架104的逆時針公轉，進而帶動斗輪行星輪8逆時針自轉，進而帶動斗輪7逆時針自轉，斗輪7逆時針自轉轉數超出腔體行星架104逆時針公轉轉數，斗輪7逆時針自轉在斗輪腔體殼體14內受斗輪腔體內部油液16阻力形成扭矩，此阻力包括斗輪腔體殼體14公轉形成的液重力、離開斗輪7油液噴射給相連斗輪7的液動力和斗輪7與斗輪腔體殼體14之間油液的液粘力，扭矩通過斗輪行星輪8和斗輪太陽輪9的變徑成倍傳輸給斗輪太陽輪9固連的輸出軸11，斗輪太陽輪9受輸出軸11阻力不動，根據牛頓第三定律，此扭矩轉化為阻止腔體行星架104逆時針公轉的扭矩，進而帶動輸出端行星輪15對輸出端太陽輪10受力，輸出端太陽輪10帶動輸出軸11輸出動力，斗輪腔體內部油液16對斗輪7的阻力開始是0，隨著腔體行星架104公轉速度增大，斗輪腔體內部油液16對斗輪7的阻力成倍增大，進而輸出端太陽輪10帶動輸出軸11旋轉，進而通過輸出軸11輸出動力。

上述過程：啟動初期，本實施例1無級變速器不受外界阻力，零速啟動；啟動中期，斗輪7組合受到的阻力勻速提升，最終輸出端行星輪15通過輸出端太陽輪10驅動輸出軸11柔性啟動；額定工況，速度與扭矩相對穩定，斗輪7受力平衡不自轉，相互間的齒輪不轉動，整體實現動力的同步傳輸，趨近于1:1傳動；受力不平衡時，自動調節扭矩與速度平衡，本實施例1無級變速器輸出軸11輸出扭矩是輸入軸1提供最大扭矩的4倍。

可以根據不同應用領域的需要，改變輸入端太陽輪2的齒數和輸入端行星輪3的齒數以及其它傳動付的傳動比，從而優化調整需要達到的扭矩大小，實現多種轉速和扭矩的輸出。

實施例2

圖6-圖9是本發明的實施例2，設有輸入端行星齒輪組101和斗輪行星齒輪組103，輸入端行星齒輪組101內側設有腔體行星架104，腔體行星架104包括腔體輸入端蓋6、腔體輸出端蓋13，腔體輸入端蓋6和腔體輸出端蓋13之間固定設有斗輪腔體殼體14，腔體輸出端蓋13和斗輪腔體殼體14之間設有輸出端行星齒輪組102；輸入端行星齒輪組101包括輸入端一個太陽輪2和三個輸入端行星輪3，輸入端太陽輪2中間設有輸入軸1，輸入端太陽輪2與輸入端行星輪3嚙合連接，輸入端行星輪3中間設有行星輪連接軸4，行星輪連接軸4穿過腔體輸入端蓋6和斗輪腔體殼體14，行星輪連接軸4與腔體輸入端蓋6和斗輪腔體殼體14為旋轉連接；斗輪行星齒輪組103包括一個斗輪太陽輪9和九個斗輪行星輪8，斗輪太陽輪9和斗輪行星輪8嚙合連接，斗輪太陽輪9中間設有輸出軸11，輸出軸11穿過腔體輸出端蓋13，輸出軸11和腔體輸出端蓋13旋轉連接，斗輪行星輪8中間設有斗輪行星輪軸17，斗輪行星輪軸17穿過腔體輸出端蓋13和斗輪腔體殼體14，斗輪行星輪軸17與腔體輸出端蓋13和斗輪腔體殼體14旋轉連接，斗輪行星輪軸17另一端設于腔體輸入端蓋6上旋轉連接，斗輪腔體殼體14內部的斗輪行星輪軸17上固定設有九個斗輪7；輸出端行星齒輪組102包括一個輸出端太陽輪10和三個輸出端行星輪15，輸出端太陽輪10和輸出端行星輪15嚙合連接，輸出端行星輪15與穿過腔體輸入端蓋6和斗輪腔體殼體14的行星輪連接軸4固定連接，輸出端太陽輪10與穿過腔體輸出端蓋13的輸出軸11固定連接，斗輪腔體殼體14內含有適量斗輪腔體內部油液16。

實施例2是在實施例1的基礎上，將行星輪連接軸4由原來的斗輪腔體殼體14的外部內移到斗輪腔體殼體14內部，斗輪腔體殼體14中心斗輪7取消，由此帶來的是輸入端行星齒輪組101、輸出端行星齒輪組102的齒輪直徑變小，但是相互的直徑比例不受影響；斗輪行星齒輪組103與輸出端行星齒輪組102位置互換；斗輪行星齒輪組103外徑變大，斗輪7數量增多，斗輪腔體內部油液16離心加速度變大，斗輪7因此受到的液重力、液粘力、液動力增大；襯套12與斗輪腔體殼體14合并為斗輪腔體殼體14。

本實施例2中，輸入端太陽輪2的齒數是20，輸入端行星輪3的齒數是40；輸出端行星輪15的齒數是20，輸出端太陽輪10的齒數是40。輸出軸11輸出扭矩的范圍是輸入軸1提供扭矩的4倍。

斗輪行星輪8的齒數是25，斗輪太陽輪9的齒數是75，斗輪齒輪組103可提供給輸出軸11的最大平衡扭矩范圍是斗輪7組合受到斗輪腔體內部油液16阻力扭矩的3倍。

其運行過程是：啟動時，設定動力順時針輸入，動力從輸入軸1輸入，帶動輸入端太陽輪2順時針旋轉，輸入端太陽輪2帶動輸入端行星輪3逆時針旋轉，通過固連的行星輪連接軸4，帶動輸出端行星輪15旋轉，在輸出端太陽輪10受到來自輸出軸11的阻力，輸出端行星輪15繞輸出端太陽輪10逆時針公轉，帶動腔體行星架104的逆時針公轉，進而帶動斗輪行星輪8逆時針自轉，進而帶動斗輪7逆時針自轉，斗輪7逆時針自轉轉數超出腔體行星架104逆時針公轉轉數，斗輪7逆時針自轉在斗輪腔體殼體14內受斗輪腔體內部油液16阻力形成扭矩，此阻力包括斗輪腔體殼體14公轉形成的液重力、離開斗輪7油液噴射給相連斗輪7的液動力和斗輪7與斗輪腔體殼體14之間油液的液粘力，扭矩通過斗輪行星輪8和斗輪太陽輪9的變徑成倍傳輸給斗輪太陽輪9固連的輸出軸11，斗輪太陽輪9受輸出軸11阻力不動，根據牛頓第三定律，此扭矩轉化為阻止腔體行星架104逆時針公轉的扭矩，進而帶動輸出端行星輪15對輸出端太陽輪10受力，輸出端太陽輪10帶動輸出軸11受力，斗輪腔體內部油液16對斗輪7的阻力開始是0，隨著腔體行星架104公轉速度增大，斗輪腔體內部油液16對斗輪7的阻力成倍增大，形成輸出端太陽輪10帶動輸出軸11旋轉，進而通過輸出軸11輸出動力。

上述過程：啟動初期，本實施例2無級變速器不受外界阻力，零速啟動；啟動中期，斗輪7組合受到的阻力勻速提升，最終輸出端行星輪15通過輸出端太陽輪10驅動輸出軸11柔性啟動；額定工況，速度與扭矩相對穩定，斗輪7受力平衡不自轉，相互間的齒輪不轉動，整體實現動力的同步傳輸，趨近于1:1傳動；受力不平衡時，自動調節扭矩與速度平衡，本實施例2無級變速器輸出軸11輸出扭矩的范圍是輸入軸1提供扭矩的4倍以上。

惟以上所述者，僅為本發明的具體實施例而已，當不能以此限定本發明實施的范圍，故其等同組件的置換，或依本發明專利保護范圍所作的等同變化與修改，皆應仍屬本發明權利要求書涵蓋之范疇。