[实用新型]全齿轮自动无级变速器

说明书

本实用新型涉及的是机械变速器，特别是适用于扭力变化频繁的机械的自动无级变速器。

目前所使用的无级变速器有机械式无级变速器、液压式无级变速器和电气式无级变速器。在机械式无级变速器中，常用的有摩擦轮式无级变速器、三角带式无级变速器、链式无级变速器、离合式无级变速器。摩擦轮式无级变速器的工作原理是利用圆锥轮、球式圆盘，通过移动摩擦工作点，连续改变节圆半径实现无级变速。三角带式和链式无级变速器均是利用传动带或传动链，靠弹簧力使传动带或链保持适当的张力，从而实现无级变速。离合式无级变速是输入轴的回转运动先通过曲柄机构变成往复运动，再通过改变传动杆的支点调节控制往复运动的行程，用单向离合器将单向的回转运动输出，实现输出转速的无级变速。这些无级变速器或因结构的限制，或因适用功率小，或因对扭力变化的反应不适应，因而都不适用于扭力变化频繁的机械，如汽车或拖拉机等扭力变化频繁的运载设备。液压式无级变速器，是将液压泵和液压马达连接，通过调节流量，改变泵的压力，从而调节输出转矩，实现无级变速。液压式无级变速器，体积小、惯性小、安装自由度大，适用于扭力频繁变化的机械设备，但其效率低，成本高，机件复杂，难维修。

本实用新型的目的，就是制造一种全齿轮的自动无级变速器，克服现有无级变速器效率低、成本高、不适应扭力频繁变化的缺点。

本实用新型的目的是这样实现的：一种全齿轮式自动无级变速器，主要出输入轴，通过键与输入轴紧固的A差速器，通过轴承安装在输入轴上的B差速器、与输入轴平行的第二轴、通过键固定在第二轴上的C差速器、大齿轮及输出轴组成，A差速器和C差速器分别设置有两套组合齿，这两套组合齿对应啮合，A差速器一侧组合齿和B差速器的一侧侧齿紧固为一体，在B差速器的行星齿盘外设置一与大齿轮啮合的齿圈。

采取上述措施的本实用新型，主要结构是三套差速器通过两套组合齿的啮合机和一组行星齿盘的传动，充分利用差速器的原理，根据扭力变化相应进行无级变速，变速范围宽、体积小、机件少、成本低，机械故障少。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详述。

图1是本实用新型的剖示示意图。

如图1所示，本实用新型由输入轴1、通过健紧固在输入轴1上的相交轴2、通过轴套安装在相交轴2上的行星齿轮2-1及由相交轴2、行星齿轮2-1组成的行星齿盘3、安装在输入轴1上的侧齿4、5、组合齿6、7、与输入轴1平行安装的第二轴8、通过键紧固在第二轴8上的相交轴9、通过轴套安装在相交轴9上的行星齿轮9-1及由相交轴9、行星齿轮9-1组成的行星齿盘10、安装在第二轴8上的侧齿11、12、组合齿13、14、通过键紧固在第二轴8上的大齿轮15、安装在输入轴1上的相交轴16、通过轴套安装在相交轴16上的行星齿轮16-1及由相交轴16、行星齿轮16-1组成的行星齿盘17、安装在行星齿盘17外与相交轴16连为一体并与大齿轮15啮合的齿圈18、安装在输入轴1并与组合齿7连为一体的侧齿19、侧齿20以及与侧齿20连为一体的输出轴21组成。组合齿6、7、侧齿19、20和相交轴16均通过轴承安装在输入轴1上绕输入轴1旋转。组合齿13、14也通过轴承安装在第二轴8上绕第二轴8旋转。行星齿盘3、侧齿4、5共同组成了A差速器。行星齿盘10、侧齿11、12共同组成了C差速器。行星齿盘17、侧齿19、20共同组成了B差速器。在A差速器的侧齿4、5上，设置有组合齿6、7，在C差速器的侧齿11、12上设置有组合齿13、14，A差速器上的组合齿6、7与C差速器上的组合齿13、14对应啮合。B差速器的侧齿19与A差速器的组合齿7通过键连为一体，两齿转速相等。B差速器的行星齿盘17外的齿圈18、与大齿轮15啮合并且齿数相等，转速相等，大齿轮15和C差速器中的相交轴9均通过键紧固在第二轴8上，绕第二轴8旋转，因此大齿轮15和C差速器中的行星齿盘10转速相等，也就是齿圈18和C差速器的行星齿盘10转速相等，即行星齿盘10和行星齿盘17转速相等。侧齿4、5与组合齿6、7为一体，侧齿11、12与组合齿13、14为一体，因此侧齿与组合齿转速相等。根据差速器的差速原理，当一个行星齿盘有两个侧齿时，设行星齿盘转速为S，侧齿转速分别为S侧1、S侧2，那么设组合齿6、7的齿数均为n，组合齿13、14的齿数均为n1，则行星齿盘3的转速为 S 3 = S 6 + S 7 2 ; ]]>行星齿盘10的转速为： S 10 = S 3 n n 1 , ]]>行星齿盘17的转速S17＝S10，即 S 17 = S 3 n n 1 , ]]>这一转速关系是由组合齿6、7和组合齿13、14的齿数所决定，而与A差速器和C差速器的差速无关， S 17 = S 3 n n 1 ]]>的转速关系在任何差速中不变。输出轴21的转速输出有两种情况，一种情况是输出轴21所需扭力小于输入轴1的扭力，第二种情况是输出速21所需扭力等于或大于输入轴1的扭力。在第一种情况下，首先是行星齿盘17及齿圈18受到阻力，通过大齿轮15、行星齿盘10、组合齿13、14使组合齿6、7受到相同的阻力。行星齿盘3传动组合齿6、7等速转动，侧齿19也与之等速，但行星齿盘17和齿圈18的转速为 S 17 = S 3 n n 1 , ]]>这一转速高于侧齿19的转速，高转速的行星齿盘17对低转速的侧齿19产生一个使其提高转速的力，这个力通过侧齿19和组合齿7的联结，使组合齿7受到阻力小于组合齿6所受到的阻力，组合齿7与组合齿6产生差速，随着阻力的变化，组合齿7和侧齿19的转速会逐渐达到行星齿盘17的转速，因此得出：输出轴21所需扭力小于输入轴1的扭力时，输出轴21的最高转速为倍输入轴1的转速，即第二种情况是输出轴21扭力等于或大于输入轴1的扭力，此时行星齿盘17、齿圈18受到一个增大的阻力，通过大齿轮15、行星齿盘10、组合齿13、14使组合齿6、7受到的阻力相同增大，同时由于输出轴21所需扭力增大，行星齿盘17对侧齿19及组合齿7产生一个使其提高转速的力，这个力随着输出轴21所需的扭力越大，组合齿6和组合齿7所受到的阻力差就越大、差速越大，输出轴21的转速变低，当组合齿7的转速是行星齿盘3的转速的2倍时，即是输出轴21的最低转速，此时为最大扭力。根据差速器的差速原理，输出轴21转速S21＝2S17-S19(S17-行星齿盘17的转速，S侧19—侧齿19的转速)。根据上述关系，当输出轴21为最低转速，最大扭力时为 S 21 = 2 n n 1 S 1 - 2 S 1 ]]>(S1-输入轴1的输入转速，n-组合齿6、组合齿7的齿数，n1-组合齿13、组合齿14的齿数)。在上述情况下为避免输出轴21的转速为零，n必须大于n1。综上所述，本实用新型随着扭力的变化，在 S 21 = n n 1 S 1 ]]>和 S 21 = 2 n n 1 S 1 - 2 S 1 ]]>范围内可无级变速。

本实用新型主要是根据差速原理，利用三组差速器的相应配合根据扭力变化实现无级变速。本实用新型中侧齿4和侧齿5的齿数相等，组合齿6和组合齿7的齿数相等，侧齿11和侧齿12的齿数相等，组合齿13和组合齿14的齿数相等，组合齿6和组合齿7的齿数多于组合齿13和组合齿14的齿数，侧齿19和侧齿20的齿数相等，大齿轮15和齿圈18的齿数相等。