无级变速器的制作方法

本发明涉及一种机械传动装置，特别是涉及一种柔性启动的无级变速器。

背景技术：

在传动领域，变速器在汽车领域应用最为广泛。目前，汽车变速器按照操纵方式分为：手动变速器(MT)、自动变速器(AT)和手动自动一体变速器。随着汽车日新月异的快速发展，自动变速器由于其操纵简单已经逐步占领了汽车主流，而自动变速器汽车通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速的目的。

自动变速器又分为液力自动变速器(AT)、电控机械式自动变速器(AMT)和无级变速器(CVT)，其中应用最为广泛、装车率最多的部件是液力变矩器，但现有的变速器普遍存在以下问题：

(1)现有的手动变速器(MT)主要通过调节不同齿轮组合来更换挡位；现有的电控机械式自动变速器(AMT)在传统干式离合器和手动齿轮变速器的基础上，加装电子控制系统，将手动换档机构改造成自动换档机构，从而实现自动换档的有级式机械自动变速器，其缺点是不能提供柔性传动、无法实现无级变速、控制结构复杂。

(2)现有的液力变速器包括液力变矩器以及在液力变矩器基础上增加控制的变速器，如液力自动变速器(AT)，液力变矩器是动力通过壳体相连的泵轮，泵轮搅动变矩器中的油液，通过导轮带动涡轮转动，涡轮将动力输出，其缺点是当液力变矩器的泵轮和涡轮的转速差接近同步时，会丧失传动能力，无法实现同步；为了改善液力变矩器存在的以上问题，增加控制系统时，又带来系统复杂，制造成本高的问题。

(3)现有的无级变速器(CVT)采用传动摩擦力和工作直径可变的主、从动轮相配合的传动带来传递动力，可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，其缺点是不能提供柔性零启动，不能提供较大的扭力，受力变化频繁时，易打滑。

(4)现有国内专利授权号为CN 102606709 B的专利液力同步双速器，该液力同步双速器工作时，驱动装置带动输入轴7驱动内箱体2转动，同时将存放于外箱体1内的工作液体利用工作泵输送到内箱体2中，在内箱体2刚刚开始转动时，由于输出轴8上载有负荷，使与输出轴8固定连接的大齿圈14不转动，行星轮11、换向轮12、斗轮轴10和斗轮9跟随内箱体支架19一起绕输出轴8公转；同时，斗轮9高速绕斗轮轴10自转。随着内箱体2的继续转动，容纳在内箱体2内的液体由于离心力的作用在内箱体2内形成圆环状液面。当液面达到预定高度时，液体进入各个斗轮成凹形的斗轮叶片22内。进入斗轮叶片22内的液体由于离心力的作用迫使斗轮9的自转速度逐渐下降直至自转停止，此过程中，输出轴8转速逐渐上升，最终输入轴7、内箱体2、行星轮11、斗轮9、换向轮、12、大齿圈14和输出轴8都以相同的速度转动，实现了负荷的软启动。以上可以看出，贴在内箱体2的内表面上的液体的液位决定了离心力的大小，而离心力的大小进一步决定了输出轴8能否与输入轴7同步旋转。输出轴8越趋于与输入轴7同步转动，输出轴8与输入轴7之间的滑差越小。如图7所示，液力同步双速器在工作过程中，电流互感器604测量的电机上的电流达到设定值，例如大于或等于120A时(步骤701)以及Pt100铂热电阻602测量的外箱体1或内箱体2内液体的温度达到设定的值，例如大于或等于70℃时(步骤703)，会将信号传递给单片机601，单片机601进而通过电磁制动器15控制制动轮16(步骤702)，制动轮16与太阳轮13开始啮合，从而对太阳轮13进行制动，太阳轮13进一步将制动力依次传递到换向轮12、行星轮11、大齿圈14，最后到达输出轴8，降低输出轴转速以增加扭矩；同时，单片机601将信号传递给电磁阀609，电磁阀609开启，通过固定勺管18和出油管路17将内箱体的液体排空，这样就减小了功率损失。在电磁制动器15制动后，整套参与制动的齿轮机构实际上就是一个常用的行星齿轮减速器结构。

该液力同步双速器的缺点是，斗轮与油液之间的平衡力有限，只能在油液对斗轮的最大平衡力内变矩；输出轴需要大于油液与斗轮的最大平衡力所能提供扭矩时，需将内箱体的油液排空，参与制动的齿轮机构是一个常用的行星齿轮减速器结构，不具备柔性传动功能；整个控制系统属于电子控制系统，且控制、制动等装置结构复杂。

技术实现要素：

本发明就是要解决现有的手动变速器(MT)不能提供柔性传动，控制复杂；液力变速器同步时丧失传动能力，不能同步；液力自动变速器控制系统复杂，成本高；无级变速器(CVT)不能提供柔性零启动，不能提供较大的扭力，受力变化频繁时，易打滑；液力同步双速器斗轮与油液之间的平衡力有限，只能在油液对斗轮的最大平衡力内变矩；输出轴需要大于油液与斗轮的最大平衡力所能提供扭矩时，需将内箱体的油液排空，参与制动的齿轮机构是一个常用的行星齿轮减速器结构，不具备柔性传动功能；整个控制系统属于电子控制系统，且控制、制动等装置结构复杂的技术问题，提供一种不仅能在油液对斗轮的最大平衡力内变矩，输出轴需要大于油液与斗轮的最大平衡力所能提供扭矩时，不需将内箱体的油液排空，不需要齿轮机构参与制动，实现连续变速和宽范围变矩，具备柔性传动功能，不需要再增加控制系统，结构简单的无级变速器。

为此，本发明的技术方案是，一种无级变速器，包括输入端行星齿轮组和输出端行星齿轮组，输入端行星齿轮组和输出端行星齿轮组之间设有腔体行星架，腔体行星架包括腔体输入端盖、腔体输出端盖，腔体输入端盖和腔体输出端盖之间固定设有斗轮腔体壳体，输入端行星齿轮组内侧与腔体输入端盖连接，输出端行星齿轮组内侧与腔体输出端盖连接，斗轮腔体壳体内部一侧设有斗轮行星齿轮组。

输入端行星齿轮组包括输入端太阳轮和输入端行星轮，输入端太阳轮中间设有输入轴，输入端太阳轮与输入端行星轮啮合连接，输入端行星轮中间设有行星轮连接轴，行星轮连接轴穿过腔体输入端盖，与腔体输入端盖旋转连接，输入轴穿过腔体输入端盖，输入轴与腔体输入端盖旋转连接；行星轮连接轴穿过腔体输出端盖，行星轮连接轴与腔体输出端盖旋转连接。

输出端行星齿轮组包括输出端太阳轮和输出端行星轮，输出端太阳轮中间设有输出轴，输出端太阳轮和输出端行星轮啮合连接，输出端行星轮与穿过腔体输出端盖的行星轮连接轴固定连接；输出轴穿过腔体输出端盖进入斗轮腔体壳体内部，输出轴与腔体输出端盖旋转连接。

斗轮行星齿轮组包括斗轮太阳轮和斗轮行星轮，斗轮太阳轮和斗轮行星轮啮合连接，斗轮太阳轮与进入斗轮腔体壳体内部的输出轴固定连接；斗轮行星轮中间设有斗轮行星轮轴，斗轮行星轮轴一端设于腔体输出端盖上，斗轮行星轮轴另一端设有斗轮。

优选地，斗轮腔体壳体内部另一侧设有衬套，衬套与穿过腔体输入端盖的输入轴一侧旋转连接，斗轮行星轮轴穿过衬套，斗轮行星轮轴与衬套旋转连接。

优选地，输入端行星齿轮组的输入端行星轮为3个以上。

优选地，输出端行星齿轮组的输出端行星轮为3个以上。

优选地，斗轮行星齿轮组的斗轮行星轮为3个以上。

优选地，位于斗轮腔体壳体内部的输入轴上设有斗轮。

一种无级变速器，包括输入端行星齿轮组和斗轮行星齿轮组，输入端行星齿轮组内侧设有腔体行星架，斗轮行星齿轮组内侧设有输出端行星齿轮组；腔体行星架包括腔体输入端盖、腔体输出端盖，腔体输入端盖和腔体输出端盖之间固定设有斗轮腔体壳体；

输入端行星齿轮组包括输入端太阳轮和输入端行星轮，输入端太阳轮中间设有输入轴，输入端太阳轮与输入端行星轮啮合连接，输入端行星轮中间设有行星轮连接轴，行星轮连接轴穿过腔体输入端盖和斗轮腔体壳体，行星轮连接轴与腔体输入端盖和斗轮腔体壳体为旋转连接；

斗轮行星齿轮组包括斗轮太阳轮和斗轮行星轮，斗轮太阳轮和斗轮行星轮啮合连接，斗轮太阳轮中间设有输出轴，输出轴穿过腔体输出端盖，输出轴和腔体输出端盖旋转连接，斗轮行星轮中间设有斗轮行星轮轴，斗轮行星轮轴穿过腔体输出端盖和斗轮腔体壳体，斗轮行星轮轴和腔体输出端盖和斗轮腔体壳体旋转连接，位于斗轮腔体内部的斗轮行星轮轴上设有斗轮；

输出端行星齿轮组包括输出端太阳轮和输出端行星轮，输出端太阳轮和输出端行星轮啮合连接，输出端行星轮与穿过腔体输入端盖和斗轮腔体壳体的行星轮连接轴固定连接，输出端太阳轮与穿过腔体输出端盖的输出轴固定连接。

优选地，输入端行星齿轮组的输入端行星轮为3个以上。

优选地，输出端行星齿轮组的输出端行星轮为3个以上。

优选地，斗轮行星齿轮组的斗轮行星轮为3个以上。

本发明有益效果是，由于无级变速器包括输入端行星齿轮组和输出端行星齿轮组，输入端行星齿轮组和输出端行星齿轮组之间设有腔体行星架，腔体行星架包括腔体输入端盖、腔体输出端盖，腔体输入端盖和腔体输出端盖之间固定设有斗轮腔体壳体，输入端行星齿轮组内侧与腔体输入端盖连接，输出端行星齿轮组内侧与腔体输出端盖连接，斗轮腔体壳体内部一侧设有斗轮行星齿轮组，在启动时可以实现零速启动和无外阻力启动，传动过程柔性，可实现增矩成倍设定，变矩范围大，额定工况同步，不需要控制装置，自适应调节，实现大范围扭矩与速度的自动匹配，可实现大功率柔性传动场合。

附图说明

图1是本发明实施例1的轴测图；

图2是本发明实施例1的另一轴侧图；

图3是本发明实施例1的主视图；

图4是本发明实施例1的后视图；

图5是本发明实施例1的侧视图；

图6是本发明实施例2的示意图；

图7是本发明实施例2的主视图；

图8是本发明实施例2的轴测图；

图9是本发明实施例2的另一轴测图。

图中符号说明：

101、输入端行星齿轮组；102、输出端行星齿轮组；103、斗轮行星齿轮组；104、腔体行星架；1、输入轴；2、输入端太阳轮；3、输入端行星轮；4、行星轮连接轴；5、轴承；6、腔体输入端盖；7、斗轮；8、斗轮行星轮；9、斗轮太阳轮；10、输出端太阳轮；11、输出轴；12、衬套；13、腔体输出端盖；14、斗轮腔体壳体；15、输出端行星轮；16、斗轮腔体内部油液；17、斗轮行星轮轴。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1

如图1-图5所示，是本发明一种无级变速器的一种实施例，设有输入端行星齿轮组101和输出端行星齿轮组102，输入端行星齿轮组101和输出端行星齿轮组102之间设有腔体行星架104，腔体行星架104包括腔体输入端盖6、腔体输出端盖13，腔体输入端盖6和腔体输出端盖13之间固定设有斗轮腔体壳体14，输入端行星齿轮组101内侧与腔体输入端盖6连接，输出端行星齿轮组102内侧与腔体输出端盖13连接，斗轮腔体壳体14内部一侧设有斗轮行星齿轮组103；输入端行星齿轮组101包括一个输入端太阳轮2和三个输入端行星轮3，输入端太阳轮2中间设有输入轴1，输入端太阳轮2与输入端行星轮3啮合连接，输入端行星轮3中间设有行星轮连接轴4，行星轮连接轴4穿过腔体输入端盖6，行星轮连接轴4与腔体输入端盖6旋转连接，输入轴1穿过腔体输入端盖6，输入轴1与腔体输入端盖6旋转连接；行星轮连接轴4穿过腔体输出端盖6，行星轮连接轴4与腔体输出端盖6旋转连接；输出端行星齿轮组102包括一个输出端太阳轮10和三个输出端行星轮15，输出端太阳轮10中间设有输出轴11，输出端太阳轮10和输出端行星轮15啮合连接，输出端行星轮15与穿过腔体输出端盖13的行星轮连接轴4固定连接；输出轴11穿过腔体输出端盖13进入斗轮腔体壳体14内部，输出轴11与腔体输出端盖13旋转连接；斗轮行星齿轮组103包括一个斗轮太阳轮9和六个斗轮行星轮8，斗轮太阳轮9和斗轮行星轮8啮合连接，斗轮太阳轮9与进入斗轮腔体壳体14内部的输出轴11固定连接；斗轮行星轮8中间设有斗轮行星轮轴17，斗轮行星轮轴17一端设于腔体输出端盖13上旋转连接，斗轮行星轮轴17另一端设于腔体输入端盖6上旋转连接，斗轮腔体壳体14内部的斗轮行星轮轴17上固定设有斗轮7；斗轮腔体壳体14内部另一侧设有衬套12，衬套12与穿过腔体输入端盖6的输入轴1一侧旋转连接，斗轮行星轮轴17穿过衬套12，斗轮行星轮轴17与衬套12旋转连接，衬套12与腔体输入端盖6之间含有适量斗轮腔体内部油液16，斗轮腔体壳体14内部的输入轴1上设有斗轮7。

斗轮行星轮8和斗轮7也可以做成一体结构，斗轮7另一端可以采取悬臂结构，也可以采用支撑结构，适应各种体积要求不同的变速器。

本实施例中，输入端太阳轮2的齿数是35，输入端行星轮3的齿数是70；输出端行星轮15的齿数是35，输出端太阳轮10的齿数是70。输出轴11输出扭矩的范围是输入轴1提供扭矩的4倍。

斗轮行星轮8的齿数是20，斗轮太阳轮9的齿数是50，斗轮齿轮组103可提供给输出轴11的最大平衡扭矩范围是斗轮7组合受到斗轮腔体内部油液16阻力扭矩的2.5倍。

其运行过程是：启动时，设定动力顺时针输入，动力从输入轴1输入，带动输入端太阳轮2顺时针旋转，输入端太阳轮2带动输入端行星轮3逆时针旋转，通过固连的行星轮连接轴4，带动输出端行星轮15旋转，在输出端太阳轮10受到来自输出轴11的阻力，输出端行星轮15绕输出端太阳轮10逆时针公转，带动腔体行星架104的逆时针公转，进而带动斗轮行星轮8逆时针自转，进而带动斗轮7逆时针自转，斗轮7逆时针自转转数超出腔体行星架104逆时针公转转数，斗轮7逆时针自转在斗轮腔体壳体14内受斗轮腔体内部油液16阻力形成扭矩，此阻力包括斗轮腔体壳体14公转形成的液重力、离开斗轮7油液喷射给相连斗轮7的液动力和斗轮7与斗轮腔体壳体14之间油液的液粘力，扭矩通过斗轮行星轮8和斗轮太阳轮9的变径成倍传输给斗轮太阳轮9固连的输出轴11，斗轮太阳轮9受输出轴11阻力不动，根据牛顿第三定律，此扭矩转化为阻止腔体行星架104逆时针公转的扭矩，进而带动输出端行星轮15对输出端太阳轮10受力，输出端太阳轮10带动输出轴11输出动力，斗轮腔体内部油液16对斗轮7的阻力开始是0，随着腔体行星架104公转速度增大，斗轮腔体内部油液16对斗轮7的阻力成倍增大，进而输出端太阳轮10带动输出轴11旋转，进而通过输出轴11输出动力。

上述过程：启动初期，本实施例1无级变速器不受外界阻力，零速启动；启动中期，斗轮7组合受到的阻力匀速提升，最终输出端行星轮15通过输出端太阳轮10驱动输出轴11柔性启动；额定工况，速度与扭矩相对稳定，斗轮7受力平衡不自转，相互间的齿轮不转动，整体实现动力的同步传输，趋近于1:1传动；受力不平衡时，自动调节扭矩与速度平衡，本实施例1无级变速器输出轴11输出扭矩是输入轴1提供最大扭矩的4倍。

可以根据不同应用领域的需要，改变输入端太阳轮2的齿数和输入端行星轮3的齿数以及其它传动付的传动比，从而优化调整需要达到的扭矩大小，实现多种转速和扭矩的输出。

实施例2

图6-图9是本发明的实施例2，设有输入端行星齿轮组101和斗轮行星齿轮组103，输入端行星齿轮组101内侧设有腔体行星架104，腔体行星架104包括腔体输入端盖6、腔体输出端盖13，腔体输入端盖6和腔体输出端盖13之间固定设有斗轮腔体壳体14，腔体输出端盖13和斗轮腔体壳体14之间设有输出端行星齿轮组102；输入端行星齿轮组101包括输入端一个太阳轮2和三个输入端行星轮3，输入端太阳轮2中间设有输入轴1，输入端太阳轮2与输入端行星轮3啮合连接，输入端行星轮3中间设有行星轮连接轴4，行星轮连接轴4穿过腔体输入端盖6和斗轮腔体壳体14，行星轮连接轴4与腔体输入端盖6和斗轮腔体壳体14为旋转连接；斗轮行星齿轮组103包括一个斗轮太阳轮9和九个斗轮行星轮8，斗轮太阳轮9和斗轮行星轮8啮合连接，斗轮太阳轮9中间设有输出轴11，输出轴11穿过腔体输出端盖13，输出轴11和腔体输出端盖13旋转连接，斗轮行星轮8中间设有斗轮行星轮轴17，斗轮行星轮轴17穿过腔体输出端盖13和斗轮腔体壳体14，斗轮行星轮轴17与腔体输出端盖13和斗轮腔体壳体14旋转连接，斗轮行星轮轴17另一端设于腔体输入端盖6上旋转连接，斗轮腔体壳体14内部的斗轮行星轮轴17上固定设有九个斗轮7；输出端行星齿轮组102包括一个输出端太阳轮10和三个输出端行星轮15，输出端太阳轮10和输出端行星轮15啮合连接，输出端行星轮15与穿过腔体输入端盖6和斗轮腔体壳体14的行星轮连接轴4固定连接，输出端太阳轮10与穿过腔体输出端盖13的输出轴11固定连接，斗轮腔体壳体14内含有适量斗轮腔体内部油液16。

实施例2是在实施例1的基础上，将行星轮连接轴4由原来的斗轮腔体壳体14的外部内移到斗轮腔体壳体14内部，斗轮腔体壳体14中心斗轮7取消，由此带来的是输入端行星齿轮组101、输出端行星齿轮组102的齿轮直径变小，但是相互的直径比例不受影响；斗轮行星齿轮组103与输出端行星齿轮组102位置互换；斗轮行星齿轮组103外径变大，斗轮7数量增多，斗轮腔体内部油液16离心加速度变大，斗轮7因此受到的液重力、液粘力、液动力增大；衬套12与斗轮腔体壳体14合并为斗轮腔体壳体14。

本实施例2中，输入端太阳轮2的齿数是20，输入端行星轮3的齿数是40；输出端行星轮15的齿数是20，输出端太阳轮10的齿数是40。输出轴11输出扭矩的范围是输入轴1提供扭矩的4倍。

斗轮行星轮8的齿数是25，斗轮太阳轮9的齿数是75，斗轮齿轮组103可提供给输出轴11的最大平衡扭矩范围是斗轮7组合受到斗轮腔体内部油液16阻力扭矩的3倍。

其运行过程是：启动时，设定动力顺时针输入，动力从输入轴1输入，带动输入端太阳轮2顺时针旋转，输入端太阳轮2带动输入端行星轮3逆时针旋转，通过固连的行星轮连接轴4，带动输出端行星轮15旋转，在输出端太阳轮10受到来自输出轴11的阻力，输出端行星轮15绕输出端太阳轮10逆时针公转，带动腔体行星架104的逆时针公转，进而带动斗轮行星轮8逆时针自转，进而带动斗轮7逆时针自转，斗轮7逆时针自转转数超出腔体行星架104逆时针公转转数，斗轮7逆时针自转在斗轮腔体壳体14内受斗轮腔体内部油液16阻力形成扭矩，此阻力包括斗轮腔体壳体14公转形成的液重力、离开斗轮7油液喷射给相连斗轮7的液动力和斗轮7与斗轮腔体壳体14之间油液的液粘力，扭矩通过斗轮行星轮8和斗轮太阳轮9的变径成倍传输给斗轮太阳轮9固连的输出轴11，斗轮太阳轮9受输出轴11阻力不动，根据牛顿第三定律，此扭矩转化为阻止腔体行星架104逆时针公转的扭矩，进而带动输出端行星轮15对输出端太阳轮10受力，输出端太阳轮10带动输出轴11受力，斗轮腔体内部油液16对斗轮7的阻力开始是0，随着腔体行星架104公转速度增大，斗轮腔体内部油液16对斗轮7的阻力成倍增大，形成输出端太阳轮10带动输出轴11旋转，进而通过输出轴11输出动力。

上述过程：启动初期，本实施例2无级变速器不受外界阻力，零速启动；启动中期，斗轮7组合受到的阻力匀速提升，最终输出端行星轮15通过输出端太阳轮10驱动输出轴11柔性启动；额定工况，速度与扭矩相对稳定，斗轮7受力平衡不自转，相互间的齿轮不转动，整体实现动力的同步传输，趋近于1:1传动；受力不平衡时，自动调节扭矩与速度平衡，本实施例2无级变速器输出轴11输出扭矩的范围是输入轴1提供扭矩的4倍以上。

惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。