[实用新型]双向汇流行星排组的分流分段式机械无级自动变速器

说明书

本实用新型涉及机械(动力)传动系统，具体是指双向汇流行星排组的分流分段式机械无级自动变速器。

在机械系统中通常需要把动力源的运动、能量及功率等通过传动子系统加以传递、转换与调节，最后传送到执行机构以某种需要的形式输出。通常传动系统中最重要的一环就是变速器，它的功能是改变传动比从而使：执行机构按预期的规律输出运动和功率；动力源的工作特性与负载的特性动态地实现匹配，以保证整个机械大系统正常运转。

从理论上讲，机械式无级自动变速器(CVT)具有最完美的特性，与其他有级的手动或自动变速器相比较，它能连续平滑地改变速比，如车用CVT因而就可使发动机负荷始终和路面行驶阻力按选定的模式达到最佳匹配，且使发动机一直保持在准稳态工况，从而带来有害排放降低、整车动力性和燃油经济性提高、行驶平顺及操纵方便等诸多好处。然而，由于各类CVT实际上都是基于摩擦传动的，一般具有下列的不足之处：第一，机械效率低于齿轮传动，且一般除了在速比为1的邻近区域为较高效区(效率为90％左右)之外，在其他速比区域效率还将下降，越是远离高效区则效率下降越显著；第二，在转矩及转速较大等情况下将出现摩擦传动副打滑、不能正常工作的现象，即传递转矩和功率的能力有限；第三，可用的变速比范围(即最大速比i_max与最小速比i_min的比值R_b)有限，往往不能满足所要求的速比变化范围。因而CVT一般只适合于所需功率和速比范围不大的小排量轿车和摩托车，以及其他只需传递较小功率的用途或场合。

迄今为止，人们已探索及采用了一些旨在弥补CVT上述这些不足之处的各种方案。图1、图2所示的两种方案，见于机械工业出版社出版、阮忠唐主编的《机械无级变速器》一书，典型地代表了现有解决方案的一般原理。图1中I、H分别为输入与输出轴，t、j、q、x分别为行星排的太阳轮、行星架、齿圈和行星轮，1、2、3、4和5为其他齿轮，CVT为挠带式无级变速器。这类方案的共同特点为动力源的功率以定轴齿轮系或行星排等分成两路甚至多路，CVT只传递分流功率中的一路，然后通过功率汇流环节实现变速和传递功率的功能。图1所示方案，可以扩大速比范围，理论上可达到Rb=0～∞甚至Rb=-∞～+∞，但系统内存在较大的功率循环，通过CVT的功率流比输入或输出的功率还要大许多，系统的机械效率变得更为低下。图2所示方案，通过适当选择一个或一组对应于CVT自身速比范围而言，没有或只有较小内部功率循环的行星排来汇流，可以在一定程度上达到减小CVT负荷、提高变速器系统传递功率的能力及整体效率之目的。所存在的问题主要有，第一，这类系统的速比变化范围比CVT自身的速比范变化围还要缩小许多，影响了其可应用性；第二，CVT负荷减小的幅度、系统传递功率能力及整体效率提高的幅度等都不够大，相对于系统复杂程度的提高而言，有得不偿失之嫌。以一个实际钢带式CVT的仿真计算为例：其自身的速比变化范围为0.45～2.22，即R_b=2.22/0.45=4.9382，已适合一般轿车要求的范围；若采取类似于图2的方法构成两路甚至三路分、汇流变速器系统，即使对行星排传动方案、构件参数等进行全面优化，在保证总效率比单纯采用CVT有所提高的前提下，能达到的R_b最大值约为3.5，已几乎不能满足一般轿车的要求，此时CVT所承担传递的功率随其工作速比变化而变化，约为发动机输出总功率的64～90％。由此可见，CVT的工作条件虽得到了改善，但设计上仅能按不同速比下负荷率的最小降幅或负载能力的最小升幅为10％作为依据，基本上还不能采用较小规格的CVT或增大系统的公称承载能力，尚不足以平衡R_b减小和系统成本提高等造成的代价。产生综上所述固有矛的主因，是现有各种“功率分流+CVT+行星汇流”方案的传动比要么正比于要么反比于CVT的传动比，即只有一个正向或反向的汇流行星排(组)所致。

本实用新型的目的在于针对上述现有技术存在的缺点和不足，提出一种正、反双向汇流行星排组的分流分段式机械无级自动变速器，使之既具备机械式有级变速器传动效率高、许用传递功率和速比变化范围大等优点，又保留CVT速比连续可调的特性，解决现有各种“功率分流+CVT+行星汇流”方案所无法回避的上述固有矛盾。

本实用新型的目的是通过以下措施来实现的：

双向汇流行星排组的分流分段式机械无级自动变速器，它包括功率分流、单向汇流行星排组和机械式无级自动变速器CVT等基本组成部分，其特征在于：