[实用新型]全齿轮速度自适应无级变速器

说明书

技术领域

本实用新型属于机械制造领域，本实用新型总地涉及一种由具有无级变速功能的子机构构成的、输出转速随负载变化而自动相应变化的全齿轮机械变速机构，确切地，当然可以构成一种全齿轮速度自适应无级变速器。

背景技术

在生产与生活的许多场合，都需要对动力机的输出进行调整后再传动到工作机，以适应工作机的各种不同的甚至动态变化的负载状况。因此，变速器就成为动力系统的一个重要组成部分，其效率、适应性、成本等对整机产生较大的影响。

现实使用的变速器，可以分为有级与无级两大类。

通过各种不同轮径的组合变化，配对直接啮合传动，或借由链、带、环等传动，可实现有级变速。其本质是对负载的变化范围作分段的概括，以有级的传动比方案解决无级的负载要求。可见没有对动力机的功率充分利用。

而现实使用的无级变速器(请参见《机械无级变速器》ISBN 7-111-08743-7，周有强主编，机械工业出版社2001年6月第一版。作为已知技术，专业技术人员熟知或容易理解这些机构，为简化说明书，本实用新型说明书不再一一例举解释书中所载各种结构的原理)，结构形式多样，但除了液力耦合器及液力变矩器外，都通过接触半径的变化实现变速，并且，其中除了齿链式具有以摩擦为主的部分的“啮合”特点外，几乎都是依靠摩擦或拖动油膜来传递载荷的，因而其传动效率、使用寿命、承载能力等方面存在问题；有些无级变速器如齿链式的输入轴转速不允许太高，否则会损坏机件或降低寿命。

其中应用于车用无级变速器的具有代表性的结构形式有(请参见《汽车构造》吉林大学汽车工程系编著陈家瑞主编人民交通出版社2006年5月第五版ISBN978-7-114-05710-6，第74页至112页)：自动变速器(AT，液力变矩，分段无级，该书第74页至106页)；无级变速器(CVT，该书第106页至112页)等。这些无级变速器中，AT的核心元件为液力变矩器，结构复杂，制造工艺要求高，扭矩变化范围小，效率较低损耗较高，在某些行驶工况下，反应迟滞(该书第76至88页)；CVT的核心元件为摩擦副，造成既需要摩擦来实现传动、又不希望摩擦导致机件磨损和功率损耗的矛盾。这些技术特征成为这一类变速器的结构共生的不足。

同时，这些无级变速机构，一般都不能独立适应于负载变化范围较大的现实使用要求，而往往作为核心元件，须配合一组周转轮系作为必要的辅助机构，借由辅助机构内部通过制动、离合等达成的速度有级变化(该书第75至76页，第88页至93页)，再配合复杂的液压控制系统、传感器、微电脑等(该书第93至106页)构成的对辅助机构实施控制的控制系统，才能实现其现实应用。

由此可见，现实使用的无级变速器，其产生速度无级变化的核心元件、协助核心元件实现使用价值的辅助机构和对辅助机构的控制系统，都存在一定的局限性。

发明内容

本实用新型的全齿轮速度自适应无级变速器，提出了一种不再局限于通过接触半径(齿数、链轮半径或摩擦半径)的变化实现传动比变化的思路，设计了由周转轮系构成的扭矩/速度分配机构与同样由周转轮系构成的扭矩/速度合成机构，对接构成具有过载保护功能的全齿轮无级变速机构作为核心元件(在本实用新型中称其为子机构)；进而对使用中可能遇到的负载作相对大小的分段，通过同时采用几个这样的子机构，经过不同的简单变速后，使每个子机构可以对不同大小的负载中对应的一种负载大小情况产生传动和过载保护，从而整体而言构成一个完整的新技术方案，实现输出速度对负载的自动变化适应。

需要明确的是，本实用新型述及的负载变化是负载相对于动力的变化，当负载本身未变而动力变大时，即为负载相对的变小。

较好的是，本实用新型的技术方案构造简单，工作可靠。

较好的是，本实用新型具有恒功率特征，在动力功率大于阻力功率的必要前提下，根据负载的变化，自动趋向于以最大输出速度工作；即当负载相对变大(比如车辆爬坡或钻头推进过快)，输入动力无法维持此前转速时，被迫降速以实现传动，即变速过程可以以自适应的方式实现最大的可能速度；当阻力矩相对变小，转速将自动上升，因而直接表现为动力利用率高。

较好的是，当阻力矩超出设计承载范围即过载时，本实用新型具有过载保护功能，此时在其输出轴上有设计最大极限输出扭矩，但是由于过载，输出轴停止转动，动力在其内部循环，而不会导致作为动力机的内燃机熄火或电机堵转烧毁。