专利名称：一种齿轮无级变速器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无级变速器，尤其是涉及一种车用齿轮无级变速器。
背景技术：
汽车的无级变速技术，目前实际应用中多以自动变速器模拟无级变速，真正具实用意义的如奥迪公司最新应用的Multitronic无级变速技术，而其使用钢带传动的结构特点改变不了摩擦传动的本质，且该结构要求相当尖端的生产技术，及对部件、辅助材料提出相当苛刻的要求，生产成本高。而在无级变速领域中，有带式无级变速、液压无级变速、钢球无级变速、链齿无级变速、齿轮无级变速等，各种结构各有其特点。其中齿轮变速以其传递功率大，效率高为特长，已知的齿轮无级变速器，多以行星排齿轮组实现，而一般的行星排齿轮无级变速器，没办法很好地解决使其变速范围变大的同时，能保证其高效率地工作；另一方面，行星排固有的转速与扭距的关系，确定了其工作过程度中，扭距变化具有一定的跳跃性，这些都是行星排齿轮无级变速不能被广泛应用的主要原因。
实用新型内容本实用新型的目的，在于提供一种结构简单、成本低、传动比大，并能在实现大变速范围的同时高效率地工作，且在变速过程中，扭距变化平稳的齿轮无级变速器。
为实现上述目的，本实用新型的行星齿轮无级变速器，包括中心输入轴、行星架、输出轴内齿圈，三者同轴心可相互相对转动；中心输入轴上固装有主动齿轮和辅助齿轮，辅助齿轮的直径小于主动齿轮的直径；行星架的一端面上有至少一组两个相互啮合、又分别与输入轴主动齿轮、输出轴内齿圈啮合的行星齿轮，另一端面上装有行星架内齿圈；输出轴内齿圈端面上装有至少一个反馈齿轮，其同时与前述的辅助齿轮及行星架内齿圈啮合。
在上述基础上，还可进一步改进1)在输出轴与行星架之间有负载反馈液压阻尼装置，即输出轴与行星架之间有一密封液压阻尼腔，腔内加注阻尼液体，输出轴与行星架之间交叉设置多片阻尼片。
2)在输入轴与行星架之间有主控液压阻尼装置，即输入轴与行星架之间有一密封液压阻尼腔，腔内加注阻尼液体，输入轴与行星架之间交叉设置多片阻尼片。
本实用新型的有益效果是由于行星架上装有反馈齿轮同时与辅助齿轮及内齿圈啮合，能将输出轴的转速和扭力变动情况反馈到行星架，结果行星架转速随输出轴的负载状况变化而变化，最终使得输出轴转速随输出轴的负载状况变化而变化，从而自动实现无级变速；如在上述方案中加装液压或电控辅助装置，将大为提高本新型在不同工况下的变速性能；且本新型的结构较简单、变速过程中没有挫顿感。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的第一实施例剖面示意图。
图2是
图1的立体结构示意图。
图3是本实用新型的第二实施例剖面示意图。
图4是图3的立体结构示意图。
图5是本实用新型的第三实施例剖面示意图。
图中1中心输入轴，2行星架，3输出轴内齿圈，4输入轴主动齿轮，5辅助齿轮，6行星齿轮组，7行星架内齿圈，8反馈齿轮，9负载反馈液压阻尼装置，10主控液压阻尼装置。
具体实施方式
从
图1至图2中可看到，本实用新型第一实施例的行星齿轮无级变速器，包括固装有主动齿轮4的中心输入轴1、行星架2和输出轴内齿圈3，三者同轴心可相互相对转动；在中心输入轴1上还固装有辅助齿轮5，其直径小于主动齿轮4的直径；在行星架2的端面11上，装有至少一组两个相互啮合、又分别与输入轴主动齿轮4、输出轴内齿圈3啮合的行星齿轮6，另一端面12上制出内齿圈7；输出轴内齿圈3的端面上装有至少一个反馈齿轮8，其同时与前述的辅助齿轮5及行星架内齿圈7啮合。
图3至图4所示本实用新型第二实施例的行星齿轮无级变速器，在所述的输出轴内齿圈3与行星架2之间有负载反馈液压阻尼装置9，即有一密封液压阻尼腔13，腔内加注阻尼液体、输出轴内齿圈3与行星架2之间交叉设置多片阻尼片14。
图5为本实用新型第三实施例的行星齿轮无级变速器，在上述第二实施例的基础上，所述的中心输入轴1与行星架2之间装有主控液压阻尼装置10，即有一密封液压阻尼腔15，腔内加注阻尼液体、输入轴与行星架之间交叉设置多片阻尼片16。
假设行星架2在以下两种工状之间无级变动，便能完成该设计的无级变速过程。两种工状过程如下工状①设行星架2没有公转，相对静止，则该工状下齿轮组的传动效应可视同定轴轮系结构组合，即输入轴主动齿轮4通过两个中间齿轮6，将动力传递给输出轴3，此时传动比最大，是输出轴内齿圈3与输入轴主动齿轮4的直径比(假设忽略2个中间齿轮的直径影响)，输出轴3转速最低，扭力最大。
工状②行星架2连同两个行星齿轮6围绕中心轴公转，并且其公转角速度与输入轴转速相同，此时两个行星齿轮6没有自转，只是围绕中心轴公转。则该工状下的行星架2与行星齿轮6可视同为一个固定支架，输入轴1通过该支架直接驱动输出轴3，此时输出轴3转速与输入轴1转速相同，传动比为1∶1，转速最高，扭力最小。
如何实现对行星架在两种工状之间的变动控制，是实现无级变速的关键。本设计引入了一个简单的中间齿轮，暂且称之为反馈齿轮8，能将输出轴3的转速和扭力变动情况反馈到行星架2，使行星架2转速随输出轴3的工作状况变化而变化，最终使得输出轴3转速随负载状况变化而变，从而自动实现无级变速。
一.结构示意如
图1至图2所示，输入轴1与输出轴3在同一轴心上，两者通过轴承定位并能相对自由转动。行星架2通过轴承装嵌在输入轴1上，并能相对自由转动；其中辅助齿轮5固定在输入轴1上，输入轴主动齿轮4的直径大于辅助齿轮5的直径，两齿轮的直径比可根据驱动扭力的大小要求作不同设定；反馈齿轮8能在绕自身轴心自转的同时围绕中心轴公转。
二.工作原理设输入轴1按顺时针方向开始转动，则辅助齿轮5同时按顺时针方向转动。由于起动一刻，输出轴3可视作处于静止状态，转速为零，则反馈齿轮8的轴心还未有公转，反馈齿轮8因辅助齿轮5的传动而作反时针方向自转，并带动行星架2趋于反时针方向转动；另一方面，输入轴主动齿轮4同时通过行星架2上的两个行星齿轮6，带动输出轴3按顺时针方向转动。由于输出轴3的转动，带动反馈齿轮8在自转的同时按顺时针方向公转，反馈齿轮8的公转反馈到行星架2，使得行星架2实际上是按顺时针方向转动，即输出轴3与行星架2均按顺时针方向转动。由于输入轴主动齿轮4的直径大于辅助齿轮5的直径，所以输出轴3的转速比行星架2的转速要快，两者存在速度差，速度差决定了传动比及扭力的变化，当输出轴3与行星架2的转速差越大，传动比越大，扭力越大。当转速差越小，则传动比越小，输出轴转速越高。速度差的改变，所产生的功率差会通过反馈齿轮8、以及两个行星齿轮6自行分配到各齿轮的轴心上，并直接通过轴心将驱动力传递给输出轴3。
负载的惯性阻力随运动速度的高低变动而随之变化，这是一般的物理现象，当速度越高，惯性阻力越小，反过来说，惯性阻力变小，速度将会提升。根据该设计的结构特点，首先输出轴3由静止开始转动，则惯性阻力从最大开始变小，反映到输3出轴的转速不断提升；转速的不断提升，惯性阻力将不断减小。因为转速与阻力的互动效应，使得行星架2的转速不断提升。输出轴3转速的变化情况，通过反馈齿轮8的传动，使行星架2的公转速度相应变化，即实现了行星架2在上述两种工状之间的自动变化，行星架2与反馈齿轮8的组合体现了自动变速的随动性。当负载阻力等于输入轴驱动力时，输出轴3将保持在某一稳定转速。
在上述结构的基础上，本新型还可作进一步的改进，加入液压或电控辅助机构等控制行星架2的转速，将有助于改善该无级变速器在不同工状下的变速性能及扭力输出。
如图3和图4所示的第二实施例，在输出轴3与行星架2之间加入一个负载反馈液压阻尼装置9，即输出轴3与行星架2之间有一密封液压阻尼腔13，腔内加注阻尼液体，输出轴3与行星架2之间交叉设置多片阻尼片14。当输出轴3在低转速区域工作时，腔内阻尼液处于低压状态而阻尼效应不明显。当输出轴3转速提高，离心力使活塞17向外移动压迫腔内阻尼液体，腔内压力增大，增加了输出轴3与行星架2之的阻尼摩擦力，结果是输出轴3更为主动地带动行星架2转动，并能减少输出轴3与行星架2的速度差，改善了自动提速性能。速度差的改变，所产生的功率差会通过反馈齿轮8、及两个行星齿轮6自行分配到各齿轮的轴心上，并直接通过轴心将驱动力传递给输出轴3，也就是提高了在高速段自动变速的随动性，改善扭力输出。
上例仅是针对提升负载反馈性能方面作一些改进，而图5所示的第三实施例，则提出一项“主控式液压控制”设计，意思是在第二实施例的基础上，在输入端再加一个主控液压阻尼装置10，即输入轴1与行星架2之间有一密封液压阻尼腔15，腔内加注阻尼液体，输入轴1与行星架2之间交叉设置多片阻尼片16。让输入轴1转速的变化主动控制行星架2的转速，主控液压腔与负载反馈腔是不同步工作，通常情况下是主控液压腔先起作用，待输出轴3转速不断提升，负载反馈腔才起作用，这是本实用新型的最佳实施例，以齿轮传动为本质，液压控制为辅助手段，结构简单，变速效能好，反应迅速，变速过程中没有一般变速器换档时的挫顿感。
权利要求1.一种齿轮无级变速器，包括固装有主动齿轮(4)的中心输入轴(1)、行星架(2)和输出轴内齿圈(3)，三者同轴心可相互相对转动；其特征是所述的中心输入轴(1)上还固装有辅助齿轮(5)，其直径小于主动齿轮(4)的直径；所述的行星架(2)的端面(11)上，有至少一组两个相互啮合、又分别与输入轴主动齿轮(4)、输出轴内齿圈(3)啮合的行星齿轮(6)，另一端面(12)上制有内齿圈(7)；所述的输出轴内齿圈(3)的端面上装有至少一个反馈齿轮(8)，其同时与前述的辅助齿轮(5)及行星架内齿圈(7)啮合。
2.根据权利要求1所述的齿轮无级变速器，其特征是所述的输出轴内齿圈(3)与行星架(2)之间有负载反馈液压阻尼装置(9)，即有一密封液压阻尼腔(13)，腔内加注阻尼液体、输出轴(3)与行星架(2)之间交叉设置多片阻尼片(14)。
3.根据权利要求1所述的齿轮无级变速器，其特征是所述的输入轴(1)与行星架(2)之间有主控液压阻尼装置(10)，即有一密封液压阻尼腔(15)，腔内加注阻尼液体、输入轴(1)与行星架(2)之间交叉设置多片阻尼片(16)。
专利摘要一种车用齿轮无级变速器，包括装有主动齿轮和辅助齿轮的中心输入轴、行星架和输出轴内齿圈，行星架上有相互啮合、又分别与输入轴主动齿轮、输出轴内齿圈啮合的行星齿轮；所述的输出轴内齿圈端面上装有反馈齿轮，其同时与辅助齿轮及行星架内齿圈啮合。由于反馈齿轮能将输出轴的转速和扭力变动情况反馈到行星架，结果行星架转速随输出轴的状况变化而变化，而输出轴转速又随负载状况变化而变化。两者的互动效应，从而自动实现无级变速；如在此基础上加装液压或电控辅助装置，将大为提高本新型在不同工况下的变速性能；且本新型的结构简单、变速过程中没有挫顿感。
文档编号F16H3/44GK2758560SQ20042004374
公开日2006年2月15日 申请日期2004年3月19日 优先权日2004年3月19日
发明者刘磊 申请人:刘磊