專利名稱：全齒輪自動(dòng)無級(jí)變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是機(jī)械變速器，特別是適用于扭力變化頻繁的機(jī)械的全齒輪自動(dòng)無級(jí)變速器。
目前所使用的無級(jí)變速器有機(jī)械式無級(jí)變速器、液壓式無級(jí)變速器和電氣式無級(jí)變速器。在機(jī)械式無級(jí)變速器中，常用的有摩擦輪式無級(jí)變速器、三角帶式無級(jí)變速器、鍵式無級(jí)變速器、離合式無級(jí)變速器。摩擦輪式無級(jí)變速器的工作原理是利用圓錐輪、球式圓盤，通過移動(dòng)摩擦工作點(diǎn)，連續(xù)改變節(jié)圓半徑實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。三角帶式和鍵式無級(jí)變速器均是利用傳動(dòng)帶或傳動(dòng)鍵，靠彈簧力使傳動(dòng)帶或鍵保持適當(dāng)?shù)膹埩Γ瑥亩鴮?shí)現(xiàn)無級(jí)變速。離合式無級(jí)變速是輸入軸的回轉(zhuǎn)動(dòng)先通過曲柄機(jī)構(gòu)變成往復(fù)運(yùn)動(dòng)，再通過改變傳桿的支點(diǎn)調(diào)節(jié)控制往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程，用單向離合器將單向的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出，實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速的無級(jí)變速。這些無級(jí)變速器或因結(jié)構(gòu)的限制，或因適用功率小，或因?qū)εちψ兓姆磻?yīng)不適應(yīng)，因而都不適用于扭力變化頻繁的機(jī)械，如汽車或拖拉機(jī)等扭力變化頻繁的運(yùn)載設(shè)備。液壓式無級(jí)變速器，體積小、慣性小、安裝自由度大，適用于扭力頻繁變化的機(jī)械設(shè)備，但其效率低，成本高，機(jī)件復(fù)雜，難維修。
本實(shí)用新型的目的，就是制造一種全齒輪的自動(dòng)無級(jí)變速器，克服現(xiàn)有無級(jí)變速器效率低、成本高、不適應(yīng)扭力頻繁變化的缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種全齒輪自動(dòng)無級(jí)變速器，主要由輸入軸、輸出軸、行星齒盤通過鍵與輸入軸緊固的A差速器、內(nèi)齒輪通過軸承安裝在輸出軸上并繞輸出軸旋轉(zhuǎn)的B差速器、內(nèi)齒輪通過鍵緊固在輸出軸上并與輸出軸同步旋轉(zhuǎn)的C差速器組成，A、B、C三組差速器共有一個(gè)差速齒圈，A差速器的內(nèi)齒輪通過鍵與B差速器的內(nèi)齒輪緊固，B差速器的右行星齒盤通過鍵與C差速器的左行星齒盤緊固，B差速器中的內(nèi)齒輪齒數(shù)均比A差速器的內(nèi)齒輪齒數(shù)及C差速器的內(nèi)齒輪齒數(shù)少。
采取上述措施的本實(shí)用新型，主要結(jié)構(gòu)是三組差速器共有一個(gè)差速齒圈，通過內(nèi)齒輪和行星齒盤的聯(lián)系，充分利用差速器的原理，根據(jù)扭力變化相應(yīng)進(jìn)行無級(jí)變速，體積小、機(jī)件少、成本低，機(jī)械故障少。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


圖1是本實(shí)用新型的剖示示意圖如
圖1所示，本實(shí)用新型由輸入軸1，A差速器、B差速器、C差速器以及輸出軸15組成。A差速器包括左行星齒盤2、右行星齒盤2’、行星齒3、行星齒軸4、差速齒圈14以及內(nèi)齒輪5，行星齒3及行星齒軸4均有四組繞輸出軸15對(duì)稱排列，工作原理相同，因此只分別對(duì)它們集中一組進(jìn)行描述，左行星齒盤2通過鍵1’與輸入軸1聯(lián)結(jié)，與輸入軸1同步旋轉(zhuǎn)，左行星齒盤2與右行星齒盤2’之間有行星齒軸4連接，行星齒3通過軸承3’安裝在行星齒軸4上，可以繞行星齒軸4旋轉(zhuǎn)，也可隨左行星齒盤2及右行星齒盤2’繞輸出軸15旋轉(zhuǎn)，行星齒3分別與內(nèi)齒輪5、差速齒圈14嚙合，內(nèi)齒輪5通過軸承5’安裝在輸出軸15上，可以繞輸出軸15旋轉(zhuǎn)。B差速器包括左行星齒盤6、右行星齒盤6’、行星齒7、行星齒軸8、差速齒圈14以及內(nèi)齒輪12，行星齒7、行星齒軸8同樣具有四組繞輸出軸15對(duì)稱排列，左行星齒盤6與右行星齒盤6’之間有行星齒軸8連接，行星齒7通過軸承7’安裝在行星齒軸8上，可以繞行星齒軸8旋轉(zhuǎn)，也可隨左行星齒盤6、右行星盤6’繞輸出軸15旋轉(zhuǎn)，行星齒7分別與內(nèi)齒輪12、差速齒圈14嚙合，內(nèi)齒輪12通過軸承12’安裝在輸出軸15上，A差速器的內(nèi)齒輪5通過鍵5’與B差速器的內(nèi)齒輪12緊固，兩者同步繞輸出軸15旋轉(zhuǎn)。C差速器包括左行星齒盤9，右行星齒盤9’、行星齒10、行星齒軸11、差速齒圈14以及內(nèi)齒輪13，行星齒10和行星齒軸11，均為四組繞輸出軸15對(duì)稱排列，左行星齒盤9和右行星齒盤9’通過行星齒軸11連接，行星齒10通過軸承10’安裝在行星齒軸11上，可以繞行星齒軸11旋轉(zhuǎn)，也可以隨左行星齒盤9、右行星齒盤9’繞輸出軸15旋轉(zhuǎn)，行星齒10與差速齒圈14、內(nèi)齒輪13嚙合，內(nèi)齒輪13通過鍵13’與輸出軸15緊固，與輸出軸15同步旋轉(zhuǎn)。C差速器的左行星齒盤9與B差速器的右行星齒盤6’通過鍵6”緊固，兩者同步繞輸出軸15旋轉(zhuǎn)，A、B、C三組差速器共有一個(gè)差速齒圈14，差速齒圈14通過軸承14’和14”安裝在左蓋16和右蓋17上。輸出軸15通過軸承15’、軸承15”安裝在輸入軸1和右蓋17上。
本實(shí)用新型工作時(shí)，動(dòng)力由輸入軸1輸入，通過A差速器的左行星齒盤2、右行星齒盤2’、行星齒3帶動(dòng)內(nèi)齒輪5和差速齒圈14作用一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，由內(nèi)齒輪5通過內(nèi)齒輪12和差速齒圈14一起帶動(dòng)行星齒7和左、右行星齒盤6、6’一起轉(zhuǎn)動(dòng)，在這一動(dòng)力傳導(dǎo)過程中，差速齒圈14對(duì)C差速器的行星齒10沒有力的作用，這是由于差速齒圈帶動(dòng)行星齒10和左、右行星齒盤9、9’轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速低于由內(nèi)齒輪12、行星齒圈14同時(shí)帶動(dòng)的行星齒7和左、右行星齒盤6、6’轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速所致。差速齒圈14在工作過程中，始終受到C差速器行星齒10的作用，這作用力隨著輸出軸15扭力大小的變化而變化，這一作用力的方向和行星齒3對(duì)差速齒圈14作用力的方向一致。
本實(shí)用新型中A差速器的內(nèi)齒輪5的齒數(shù)多于B差速器的內(nèi)齒輪12的齒數(shù)，這是因?yàn)樵诓豢紤]C差速器的情況下，A差速器的左、右行星齒盤2、2’對(duì)B差速器的左右行星齒盤6、6’的傳動(dòng)中，左、右行星齒盤6、6’受到的阻力通過差速齒圈14、內(nèi)齒輪12致內(nèi)齒輪5，此時(shí)行星齒3對(duì)差速齒圈14和內(nèi)齒輪5的傳動(dòng)過程中，差速齒圈14對(duì)行星齒3的阻力大，內(nèi)齒輪5對(duì)行星齒3的阻力小，這個(gè)阻力差是由內(nèi)齒輪5的齒數(shù)和內(nèi)齒輪12齒數(shù)所決定的。為保證使輸出軸15的扭力大于輸入軸1的扭力時(shí)，才出現(xiàn)變速，B差速器的內(nèi)齒輪12的齒數(shù)必須少于A差速器內(nèi)齒輪5的齒數(shù)及C差速器內(nèi)齒輪13的齒數(shù)。本實(shí)用新型輸出軸15的轉(zhuǎn)速與各齒輪齒數(shù)及轉(zhuǎn)速關(guān)系如下設(shè)輸出軸15的轉(zhuǎn)速為E15輸入軸1的轉(zhuǎn)速為 E1內(nèi)齒輪5的轉(zhuǎn)速為 E5內(nèi)齒輪5的齒數(shù)為 n5內(nèi)齒輪12的齒數(shù)為n12差速齒圈14的轉(zhuǎn)速為 E14差速齒圈14的齒數(shù)為 n14內(nèi)齒輪13的齒數(shù)為n13內(nèi)齒輪5在單位時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)的齒數(shù)為E1n14+E1n5-E14n14……①內(nèi)齒輪12在單位時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)的齒數(shù)為(E1n14+E1n5-E14n14)n12n5----(2)]]>內(nèi)齒輪12和差速齒圈14單位時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)的齒數(shù)為(E1n14+E1n5-E14n14)n12n5+E14n14----(3)]]>左、右行星齒盤6、6’的轉(zhuǎn)速為式③除以(n14+n12)……④差速齒圈14和內(nèi)齒輪13單位時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)的齒數(shù)為式④乘以(n14+n13)……⑤內(nèi)齒輪13單位時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪數(shù)為式⑤減E14n14……⑥內(nèi)齒輪13的轉(zhuǎn)速即輸出軸15的轉(zhuǎn)速為式⑥除以n13根據(jù)上述輸出軸15的轉(zhuǎn)速和各齒輪齒數(shù)、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，本實(shí)用新型能根據(jù)輸出軸15扭力變化進(jìn)行自動(dòng)無級(jí)變速的關(guān)鍵在于本實(shí)用新型A、B、C三組差速器共有一個(gè)差速齒圈14，A差速器的內(nèi)齒輪5的齒數(shù)、C差速器內(nèi)齒輪13的齒數(shù)多于B差速器內(nèi)齒輪12的齒數(shù)。在A差速器的傳動(dòng)中，差速齒圈14和內(nèi)齒輪5對(duì)行星齒3的阻力差是由內(nèi)齒輪5和內(nèi)齒輪12決定的，在C差速器的傳動(dòng)中，行星齒10對(duì)差速圈14的作用力，除了與輸出軸15的扭力有關(guān)外，還與內(nèi)齒輪13的齒數(shù)有關(guān)，行星齒10對(duì)差速齒圈14的作用力，可改變差速齒圈14和內(nèi)齒輪5對(duì)行星齒3的阻力差。當(dāng)輸入軸1以一定扭力和轉(zhuǎn)速輸入時(shí)，為了使輸出軸15以相同的扭力和轉(zhuǎn)速輸出，就要使差速齒圈14和內(nèi)齒輪5對(duì)行星齒3的阻力相等，要使其阻力相等，有一個(gè)前提，即內(nèi)齒輪5的齒數(shù)和內(nèi)齒輪13的齒數(shù)均多于內(nèi)齒輪12的齒數(shù)。當(dāng)輸出軸15以最大扭力最低轉(zhuǎn)速輸出時(shí)，A差速器的內(nèi)齒輪5和B差速器的內(nèi)齒輪12不轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)輸出軸的轉(zhuǎn)速為[(n14+n5)(n14+n13)(n14+n12)-(n14+n5)]÷n13]]>即本實(shí)用新型的變速范圍從上式到以與輸入軸1的轉(zhuǎn)速比1∶1轉(zhuǎn)速輸出。因此，在輸出軸15以大于輸入軸1的扭力輸出時(shí)，C差速器的行星齒10對(duì)差速齒圈作用力變大，使差齒圈14和內(nèi)齒輪5對(duì)行星齒3的阻力發(fā)生變化，差速齒圈14對(duì)行星齒3的阻力小于內(nèi)齒輪5對(duì)行星齒3的阻力，差速齒圈14的轉(zhuǎn)速變高，輸出軸15以降低轉(zhuǎn)速增大扭力輸出。輸出軸15的扭力越大，差速齒圈14的轉(zhuǎn)速越高，輸出軸15以越低的轉(zhuǎn)速輸出。
實(shí)施例在本實(shí)用新型中，選差速齒圈14為200齒，內(nèi)齒輪5為100齒，內(nèi)齒輪12為50齒，內(nèi)齒輪13為100齒，按附
圖1的裝配順序裝配，當(dāng)輸入軸1以一定的扭力和轉(zhuǎn)速輸入時(shí)，輸出軸15即以同樣的扭力的轉(zhuǎn)速輸出(此時(shí)摩擦力不計(jì)算在內(nèi))，當(dāng)輸出軸15扭力增大時(shí)，輸入軸1以一定的扭力和轉(zhuǎn)速輸入，輸出軸15以降低的轉(zhuǎn)速增大的扭力輸出。
權(quán)利要求1.一種全齒輪自動(dòng)無級(jí)變速器，主要由輸入軸、輸出軸、行星齒盤通過鍵與輸入軸緊固的A差速器、內(nèi)齒輪通過軸承安裝在輸出軸上并繞輸出軸旋轉(zhuǎn)的B差速器、內(nèi)齒輪通過鍵緊固在輸出軸上并與輸出軸同步旋轉(zhuǎn)的C差速器組成，其特征在于A、B、C三組差速器共有一個(gè)差速齒圈(14)，A差速器的內(nèi)齒輪(5)通過鍵(5’)與B差速器的內(nèi)齒輪(12)緊固，B差速器的右行星齒盤(6’)通過鍵(6”)與C差速器的左行星齒盤(9)緊固。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于B差速器內(nèi)齒輪(12)的齒數(shù)均比A差速器的內(nèi)齒輪(5)的齒數(shù)及C差速器的內(nèi)齒輪(13)的齒數(shù)少。
專利摘要全齒輪自動(dòng)無級(jí)變速器，現(xiàn)有無級(jí)變速器或因結(jié)構(gòu)限制，或因適用功率小，或因?qū)εちψ兓姆磻?yīng)不適應(yīng)，難以適用于扭力變化頻繁的機(jī)械。本實(shí)用新型通過三組差速器中的齒輪相互配合，三組差速器共有一個(gè)差速齒圈，因而可根據(jù)輸出軸(15)的扭力變化自動(dòng)改變輸出軸(15)的輸出轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無級(jí)變速。
文檔編號(hào)F16H37/02GK2252912SQ9522375
公開日1997年4月23日 申請(qǐng)日期1995年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月30日
發(fā)明者張維強(qiáng) 申請(qǐng)人:張維強(qiáng)