一种无级变速器系统的制作方法

文档序号:16442160发布日期:2018-12-28 21:23阅读:161来源:国知局
一种无级变速器系统的制作方法

本发明涉及车辆制动装备技术领域,具体涉及一种无级变速器。

背景技术

车辆在行驶过程中经常会遇到以下问题,下长坡使用刹车过程中因刹车片发热造成制动力不足,尤其大型车,尽管加装淋水装置为刹车片降温,可还是有很多车辆在下长坡时因发热造成制动力不足发生事故;而车辆在上坡时,传统的档位变速器常出现使用一个较高档位时发动机功率略显不足,降低一档位时发动机不能同时在既最高效又经济的工况运行;换档时须配合使用离合器切断动力,操作不够简便;而当前市面所见车辆中,操作简便的无级变速器相对于传统档位变速器来说存在一些缺点无法在大型车辆普及使用;例如当前市面所见车辆中应用最广的无级变速器有cvt系统和at系统,cvt系统以可变直径轮配合金属带构造而成,变速平稳但不能承载大扭矩,而且维护成本比传统有级变速器高;at系统通过一个液力转扭矩装置来实现变速,该装置的基本原理是可不间断循环的油泵,其结构复杂,加工精度要求很高不易制造,从而价格高昂,而且变速过程中会因液体的运动造成大大超出传统变速器齿轮摩擦的动力损失,而在其基础上升级出的amt系统实质上只能算作可平稳变速的传统档位变速器,并且在档位转换时通过液力转扭矩装置过渡阶段仍存在较大动力损失;由于上述原因,以上两种变速系统都不能在大型车辆上得到普及;即便在小型车辆上使用也存在经济性比传统变速器差的问题。总结起来,这类变速器的变速原理最终都是先设定输入与输出的转速比例,当某载荷在该设定速度比上需要多大的驱动力矩,就通过发动机给予其所须力矩。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题,提供一种无级变速器,先设定第一输入轴能够作用于输出轴的驱动力,当某载荷在该力矩驱动下能以多高的转速转动,输出轴就在多高的转速上转动;从而防止刹车片发热造成制动力不足。

为实现上述目的,达到上述技术效果,本发明是通过以下技术方案来实现:

一种无级变速器,其中,包括用于传递力矩的动力分流通道和平衡循环通道、以及以串连方式连接于所述分流通道和平衡循环通道形成的环路中的弹力部件;所述动力分流通道由输入轴、输出轴、行星轮系、及至少一个循环接纳部件构成并具有一个分流溢出端和至少一个循环接纳端;所述平衡循环通道由至少一个力矩融合部件和至少一组旁路循环部件构成并具有一个融合接纳端和至少一个平衡循环瑞,所述平衡循环通道的融合接纳端与所述动力分流通道的分流溢出端连接,所述平衡循环通道的平衡循环端与所述动力分流通道的循环接纳端连接,所述平衡循环通道通过转动将来自所述分流溢出端的力矩恒定平衡地循环回分流通道并对动力分流通道正向作用。

所述的无级变速器,其中,行星轮系设置在输入轴与输出轴之间构造出具有分流溢出端和循环接纳端的动力分流通道,在输出轴受载荷影响转速下降时通过行星轮系中行星齿轮重新分配其公转与自转比例将输入动力分流后溢出;在平衡循环通道与动力分流通道围出的环路中以串连方式连入弹力部件使输入轴与输出轴在动力传递时实现柔性驱动,协调动力分流通道中齿轮的齿数比例,使通道中行星轮系的行星齿公转与自转比例改变时,对连接在弹力部件接两端同轴心旋转的两个力矩部件保持恒定同步。

所述的无级变速器,其中,所述行星轮系由一个行星架和至少一个行星齿轮、至少一个行星轴和至少一个中心齿轮构成,所述平衡循环通道的力矩融合部件与动力分流通道中行星轮系的行星架同轴心旋转设置,所述旁路循环部件中至少部分构件的旋转与分流通道的行星架的旋转为不同轴心设置,并且该构件不以动力分流通道中的行星架为中心绕行星架公转。

所述的无级变速器,其中,所述旁路循环部件包括设置于平衡循环通道的由动力分流通道分流溢出端刚性驱动转动的第一传动轴、可转动的设置于第一传动轴上的第一平衡齿轮,所述第一传动轴向外周延伸有轴连接端,所述第一平衡齿轮端面上设置有齿轮连接端,所述弹力部件为两端设置有铰接块的弹簧,弹簧通过铰接块分别与轴连接端、齿轮连接端铰接。

所述的无级变速器,其中,所述行星轮系包括第一行星架、第一中心齿轮、穿透第一行星架腔室可转动的第一行星轴、设置于第一行星轴上的第一行星齿轮和第二行星齿轮,其中,所述第一中心齿轮和第一行星齿轮位于第一行星架腔室内,动力分流通道的输入轴伸入第一行星架腔室内与第一中心齿轮固定连接,第一行星轴与输入轴设置方向垂直,第一行星齿轮固定连接在第一行星轴内端且与第一中心齿轮啮合,第二行星齿轮固定连接在第一行星轴外端;

所述动力分流通道的输出轴与第一行星架同心固定连接。

作为本技术方案的进一步优化,所述第一行星架外套装有第一齿圈和第二齿圈,该第一齿圈和第二齿圈同心固定连接且可相对于行星架转动,其中,第一齿圈与第二行星齿轮啮合;

所述输入轴前端固定连接有第一齿轮,所述平衡循环通道的第一传动轴上设置有第一溢入齿轮,第一溢入齿轮固定连接在第一传动轴上且与第二齿圈相啮合,第一平衡齿轮与第一齿轮相啮合;第一传动轴、第一溢入齿轮、第一平衡齿轮将溢出力矩循环回到动力分流通道的输入轴上,并且正向驱动所连接部件。

作为本技术方案的进一步优化,所述第一行星轴上的第二行星齿轮设置为两个,所述第一行星架外套装有第一齿圈、第二齿圈、第三齿圈、第四齿圈,第一齿、第二齿圈可转动的套装第一行星架上且位于第一行星轴前侧,该第一齿圈、第二齿圈同心固定连接,该第一齿圈与第二行星齿轮的其中一个啮合;第三齿圈、第四齿圈可转动的套装于第一行星架上且位于第一行星轴的后侧,该第三齿圈、第四齿圈同心固定连接,该第三齿圈与第二行星齿轮另一个啮合,所述平衡循环通道的第一传动轴上设置有第一溢入齿轮,第一溢入齿轮固定连接在第一传动轴上且与第二齿圈相啮合,第一平衡齿轮与第四齿圈相啮合;第一传动轴、第一溢入齿轮、第一平衡齿轮将溢出力矩循环回到动力分流通道的输入轴上,并且正向驱动所连接部件。

作为本技术方案的进一步优化,所述动力分流通道包括第一行星架、与第一行星架同心固定连接的输出轴、伸入第一行星架腔室内的输入轴,另外还包括

第一中心齿轮,与伸入第一行星架腔室内的输入轴固定连接;

第一行星轴,穿透第一行星架腔壁且与输入轴垂直并可在它所在的腔壁孔中转动;第一行星齿轮、第二行星齿轮、第五行星齿轮,该第一行星齿轮固定连接在第一行星轴内端且与第一中心齿轮啮合;该第二行星齿轮固定连接在第一行星轴中部,第五行星齿轮18固定连接在第一行星轴外端;

第二行星轴,平行于第一行星轴且插装于第一行星架上;

第三行星齿轮、第四行星齿轮,该第三行星齿轮固定连接在第二行星轴内端,该第四行星齿轮固定连接在第二行星轴外端,所述第四行星齿轮和第五行星齿轮相啮合;

第一齿圈、第二齿圈、第三齿圈、第四齿圈,第一齿圈、第二齿圈同圆心固定连接并可转动的套装在第一行星架上,该第一齿圈与第二行星齿轮啮合;第三齿圈、第四齿圈同圆心固定连接并可转动的套装在第一行星架上,该第三齿圈与第三行星齿轮啮合;

所述平衡循环通道包括第一传动轴、第一溢入齿轮、第一平衡齿轮;第一传动轴与输出轴平行设置;第一溢入齿轮固定连接在第一传动轴上且与第二齿圈相啮合,第一平衡齿轮可转动的套装在第一传动轴上并与第四齿圈相啮合;第一传动轴、第一溢入齿轮、第一平衡齿轮将溢出力矩循环回到动力分流通道的循环回输入轴上,并且正向驱动所连接部件。

作为本技术方案的进一步优化,所述动力分流通道包括第一行星架,与第一行星架同心固定连接的输出轴,该输出轴上设置有第二齿轮,伸入第一行星架腔室内的输入轴,输入轴的前端固定连接有第一齿轮;

第一中心齿轮,与伸入第一行星架腔室内的输入轴固定连接;

第一行星轴,穿透第一行星架腔壁且与输入轴垂直并可在它所在的腔壁孔中转动;

第一行星齿轮、第二行星齿轮,该第一行星齿轮固定连接在第一行星轴内端且与第一中心齿轮啮合;该第二行星齿轮固定连接在第一行星轴外端;

第一齿圈、第二齿圈,可转动的套装第一行星架上且位于第一行星轴前侧,该第一齿圈、第二齿圈同心固定连接,该第一齿圈与第二行星齿轮啮合;

所述平衡循环通道包括第一传动轴、第二传动轴以及与第一传动轴、第二传动轴可转动连接的差速器、套装在差速器且与差速器固定连接的第四齿圈;第一传动轴和第二传动轴与第一输入轴平行设置,第一传动轴上可转动的设置有第一平衡齿轮,第一平衡齿轮与第二齿轮传动连接,第一传动轴与第一平衡齿轮间设置有弹簧;第二传动轴上固定设置有第三齿轮,第三齿轮与第一齿轮传动连接,第二齿圈与第四齿圈传动连接。

所述的无级变速器,其中,第一齿圈、第二齿圈可转动的套装第一行星架上且位于第一行星轴前侧,该第一齿圈、第二齿圈同心固定连接,该第一齿圈与第二行星齿轮的其中一个啮合;第三齿圈、第四齿圈可转动的套装第一行星架上且位于第一行星轴的后侧,该第三齿圈、第四齿圈同心固定连接,该第三齿圈与第二行星齿轮的另一个啮合;

所述平衡循环通道包括操纵杆、第一传动轴、第二传动轴、第二行星架、第二行星轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、套装在第二行星架且固定连接的第一平衡齿轮;第一传动轴和第二传动轴与输入轴平行设置,第一传动轴上可转动的设置有第一溢入齿轮,第一溢入齿轮与第二齿圈传动连接,第一平衡齿轮与第四齿圈传动连接;第二锥齿轮与伸入第二行星架腔室内的第二传动轴固定连接,第三锥齿轮与伸入第二行星架腔室内的第一传动轴固定连接,第一锥齿轮活动套装在第二行星轴上并分别与第二锥齿轮、第三锥齿轮啮合;操纵杆与第二传动轴间设置有弹簧。

所述的无级变速器,其中,所述动力分流通道包括第一行星架、与第一行星架同心固定连接的输出轴,伸入第一行星架腔室内的输入轴;输出轴上固定有第二齿轮;输入轴承上固定有第一齿轮;

第一中心齿轮、第二中心齿轮、第一行星齿轮、第一行星轴、第一齿圈,第一中心齿轮与伸入第一行星架腔室内的输入轴固定连接,第二中心齿轮与伸入第一行星架腔室内的输出轴固定连接;第一行星轴穿透第一行星架腔壁且与输入轴垂直并可在它所在的腔壁孔中转动;第一行星齿轮固定连接在第一行星轴内侧且与第一中心齿轮、第二中心齿轮啮合;第一齿圈设置在第一行星架外周;

所述平衡循环通道包括第二行星架、第二行星轴、第一传动轴、第二传动轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮、设置在第二行星架周部的第五齿圈;第二锥齿轮与伸入第二行星架腔室内的第二传动轴固定连接,第三锥齿轮与伸入第二行星架腔室内的第一传动轴固定连接,第一锥齿轮活动套装在第二行星轴上并分别与第二锥齿轮、第三锥齿轮啮合;第一传动轴上设置有第一溢入齿轮,该第一溢入齿轮与第一齿轮相啮合,第二传动轴上可转动的套设有第一平衡齿轮,该第一平衡齿轮与第二齿轮相啮合,第五齿圈与第一齿圈啮合;该第一平衡齿轮与第二传动轴间设置有弹簧。

与现有技术相比,本发明具有的优点和积极效果是:

本发明的无级变速器,能够适应输入力矩和载荷阻力的即时变化,基于输入输出相互作用力矩进行随时调节,从而防止刹车片发热造成制动力不足。且本发明无极变速器结构简单,成本较低且其操作简便,适于在大型车辆上普及。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图;

图2为本发明弹力部件的主视结构示意图;

图3为本发明弹力部件的俯视结构示意图;

图4为本发明实施例2的结构示意图;

图5为本发明实施例3的结构示意图;

图6为本发明实施例4的结构示意图;

图7为本发明实施例5的结构示意图;

图8为本发明实施例6的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

除非另有定义,本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明无级变速器至少包括输入轴、输出轴、弹力部件、至少一个行星轮系、至少一个力矩融合部件、至少一个旁路循环部件、至少一个循环接纳部件;在输入轴与输出轴之间连入一个由中心齿轮、行星齿轮、行星架、行星轴构成的行星轮系,使输入轴的输入动力在经过所述行星轮系向输出轴传递过程中,通过行星轮系中行星轴和行星齿轮的公转和自转将动力分流为两路输出;第一路输出端连接至输出轴,当输出轴受载荷影响与输入轴速比发生变化:时,通过所述行星轴和行星齿轮公转和自转比例的改变将输入动力沿第二路输出溢出,从而保证输出轴与输入轴能够以任何一个速比旋转;第二路输出的溢出端连接一条至少由一个力矩融合部件和旁路循环部件构成的平衡循环通道,所述平衡循环通道具有一个融合接纳端和至少一个循环平衡端,力矩融合部件作为融合接纳端与所述动力分流通道中行星架可同心旋转的设置并与所述分流通道溢出端连接,用于使所述旁路循环部件能够通过该力矩融合部件不间断的同时接纳来自分流通道中行星轴自转或/和公转所溢出的力矩;所述旁路部件与分流通道中的行星架的旋转不同轴心设置并且不以行星架为中心绕行星架公转,其一端连接作为循环通道融合接纳端的力矩融合部件,另一端作为循环平衡端通过所述循环接纳端连接到输入轴或/和输出轴或动力分流通道的行星轴或中心齿轮;循环接纳部件作为分动力流通道的循环力矩接纳端与行星轴或输入轴或输出轴或中心齿轮同轴心固定连接,其目的是将动力分流通道的溢出力矩通过所述循环通道循环回动力分流通道并对动力分流通道产生有效的正向驱动作用,进而使输入动力被完整的利用;此时的动力分流通道与循环通道围出至少一个环路,在该环路中以串连方式接入弹力部件,用以实现输入轴与输出轴间的柔性驱动,所述串连方式是指:弹力部件连接在通道中同轴心相对自由旋转的两个力矩部件之间,其弹力驱动它所连接的两个部件同轴心的向相反方向转动;换而言之:同轴心设置且相互可自由旋转的两个力矩部件中的主动力矩部件上的力矩必须通过弹力部件的弹力才能传递到被动力矩部件上来驱动被动力矩部件旋转;例如图5所示在轴上向外周延伸有轴连接端,在齿轮端面上设置有齿轮连接端,所述弹力部件两端设置有铰接块,弹力部件通过铰接块分别与轴连接端、齿轮连接端铰接,;显而易见,当该弹力部件以串连方式连入通道中时,该弹性部件两端的受力就代表了输入轴作于输出轴的驱动力,或者说是输出轴作用于输入轴的阻力;在此状况下输入轴转动时,输出轴会因通道中齿轮齿数合适与否出现三种状况:1,齿轮齿数不合适,输出轴速度变化导致动力分流通道行星轴自转与公转比例改变时,对连接在弹力部件两端的主动力矩部件和被动力矩部件产生的影响不平衡,输出轴速度减慢时,所述主动力矩部件在其它力矩部件的带动下转速小于被动力矩部件在其它力矩部件带动下的转速,那么串连在它们之间的弹力部件可以持续申长,同时弹力持续减弱;当弹力部件申长到不能再申长时,弹力作用到主动力矩部件和被动为矩部的力矩会减弱为零;换言之,主动力矩部件通过弹力部件作用到被动力矩部件上的力矩为零;由于弹为部件的弹力代表了输入轴作用到输出轴上的力矩,所以在此种状况时,不论输出轴上有多大的输入动力,输入轴也不能驱动输出轴转动,输出轴上有多大阻力,也不能作用于输入轴;该种情况显然不能使变速器无级输出动力;2,齿轮齿数不合适,输出轴速度减慢导致动为分流通道行星轴自转与公转比例改变时,对连接在弹力部件两端的主动力矩部件和被动力矩部件产生的影响不平衡,输出轴速度减慢时所述主动力矩部件在其它力矩部件的驱动下转速大于被动力矩部件在其它力矩部件驱动下的转速,那么串连在主动力矩部件与被动力矩部件之间的弹力部件被持续压缩,弹力持续增加,即输入轴作用到输出轴上的力矩持续增加,直到该力矩能够驱动输出轴与输入轴同速转动;显而易见,以上两种状况时,输出轴都不能无级输出动力;3,齿轮齿数比例合适;输出轴速度变化导致分流通道行星轴自转与公转比例改变时,对通道中连接在所述弹力部件两端的主动力矩部件与被动力矩部件产生的影响相同,则所述主动力矩部件与被动力矩部件会保持恒定同步;换而言之:在前述第三种情况时,所述平衡循环通道恒定平衡的循环了等于弹力部件弹力的溢出力矩;前面所述恒定同步是指:即使去掉弹力部件断开所述主动力矩部件与被动力矩部件之间的连接,它们分别在其它力矩部件的带动下同轴心旋转时依旧必然的同步;显然在此状况时,输出轴与输入轴不论以任何速比转动,弹力部件在主动力矩部件与被动力矩部件之间的长度保持恒定不变,也可以说弹力部件的弹力保持恒定不变;由于弹力部件的弹力代表了输入轴与输出轴之间的相互作用力矩,所以所述弹力部件的弹力恒定不变时,输入轴作用到输出轴上的驱动力也保持恒定不变;输出轴上的载荷阻力增大,则其转速下降,载荷阻力减小,则转速上升;换而言之:输入轴作用到输出轴的力矩通过协调齿轮齿数到合适比例来保持恒定不变,输出轴在所述弹力部件被保持不变的力矩能够驱动的转速上转动;需要明确说明的是,在部分实施例中,所述平衡循环通道的旁路循环部件可直接通过连接所述循环接纳端将力矩恒定平衡地向动力分流通道循环,如实施例1,而在部分实施例中,由于受动力分流通道中行星轮系运转性质限制,所述旁路循环部件在直接连接所述循环接纳端不能对分流通道产生正向作用或不能使平衡循环通道恒定平衡的循环动力分流通道的溢出力矩,这时就需通过在旁路循环部件与循环接纳部件间加入连接第二行星轮系或第二融合部件的方式来解决;如实施例2、3、4……;显而易见:通过协调通道中齿轮齿数到合适比例使所述弹力部件的弹力保持不变来实现无级变速;在本实施方式中所述“连接”的目的是使相连接的第一力矩部件和第二力矩部件能够相互传递力矩,应根据实际需要做广义理解,可以是固定连接、啮合连接、活销连接或通过其它力矩传递介质实现驱动的间接等方式连接;

下面通过优选实施例对本发明方案进一步说明。

实施例1

如图1和2、3所示,本实施例的无级变速器,包括如下技术方案:

该无级变速器,包括一个动力分流通道和一个平衡循环通道;

所述动力分流通道包括第一行星架6;

与第一行星架6同心固定连接的第一输出轴2,伸入第一行星架6腔室内的第一输入轴1,该第一输入轴1的前端固定连接有第一齿轮13;

第一中心齿轮3,与伸入第一行星架6腔室内的第一输入轴1固定连接;

第一行星轴5,穿透第一行星架6腔壁且与第一输入轴1垂直并可在它所在的腔壁孔中转动;

第一行星齿轮4、第二行星齿轮7,该第一行星齿轮4固定连接在第一行星轴5内端且与第一中心齿轮啮合;该第二行星齿轮7固定连接在第一行星轴外端;

第一齿圈8、第二齿圈9,可转动的套装第一行星架6上且位于第一行星轴5前侧,该第一齿圈8、第二齿圈9同心固定连接,该第一齿圈8与第二行星齿轮7啮合;

所述平衡循环通道包括第一传动轴11、第一溢入齿轮10、第一平衡齿轮12;第一传动轴11与第一输出轴1平行设置,第一溢入齿轮10固定连接在第一传动轴11上且与第二齿圈9相啮合,第一平衡齿轮12可转动的套装在第一传动轴11上并与第一齿轮13相啮合;所述第一平衡齿轮12与第一传动轴11之间设置有弹簧14以实现第一平衡齿轮12与第一传动轴11相互单向驱动;第一传动轴11、第一溢入齿轮10、第一平衡齿轮12将溢出力矩循环回到动力分流通道的循环回第一输入轴上,并且正向驱动所连接部件。

所述平衡循环通道以串连方式连接入有弹力部件,该弹力部件的两端的转速一致;如图2和3的所示,弹力部件为弹簧14,旁路循环部件包括由动力分流通道分流溢出端刚性驱动转动的平衡循环通道的第一传动轴11作为传动轴、可转动的设置于平衡循环通道的传动轴上的第一平衡齿轮12作为主动齿轮,第一传动轴11向外周延伸有轴连接端111,第一平衡齿轮12在端面设置有齿轮连接端121,所述弹簧14两端设置有铰接块并通过铰接块分别与轴连接端、齿轮连接端铰接。

该结构中的第一平衡齿轮12与第一传动轴11,该连接方式使弹簧14代表了第一输入轴1通过其所在通道作用于第一输出轴2的力矩;在此结构中,由第一输出轴2、第一中心齿轮3、第一行星齿轮4、第一行星轴5、第一行星架6组成了一条行星分速通道,在输出轴受载荷影响不能随第一输入轴转动时,通过作为分流溢出端的第一行星轴5的自转使第一输入轴1的转动得以保持,并通过以第二行星齿轮7、第一齿圈8和第二齿圈9、第一溢入齿轮10、第一传动轴11、弹簧14、第一平衡齿轮12和第一齿轮13形成的循环通道将行星轴自转时的外溢力矩循环回第一输入轴,调整通道中齿轮齿数比例,使第一输出轴2能够与第一输入轴1以任何一个速比转动,例如将齿轮齿数调整为:第一中心齿轮齿数÷第一行星齿轮齿数=第一齿圈齿数÷第二行星齿轮齿数,同时第一平衡齿轮齿数÷第一齿轮齿数=第一溢入齿轮齿数÷第二齿圈齿数;当通道中的齿轮在这种比例时,不论输出轴与第一输入轴的转速处于任何一个速比点位上转动,循环通道的转动都与它所连接着的输出轴转动吻合;例如为了计算简便设定:第一中心齿轮与行星齿轮齿数为1:1,第一齿圈齿数与第二行星齿轮齿数也为1:1,第一溢入齿轮齿数与第二齿圈齿数也为1:1,第一平衡齿轮齿数与第一齿轮齿数也为1:1;根据齿轮齿数比例计算可知,第一输入轴每转动一周,如果输出轴也转动一周,则行星轴公转一周并带动第一齿圈也转动一周,而如果输出轴不转动,由于中心齿轮与行星齿轮齿数比为1:1,所以行星轴自转一周,行星齿轮与齿圈齿数也为1:1,所以第一齿圈在行星轴自转的驱动下也还是转动一周,如果输出轴转动半周,行星轴公转半周同时自转半周,行星轴的公转驱动第一齿圈转动半周,同时其自转又驱动第一齿圈转动半周,第一齿圈依旧转动一周。

此结构中,第一齿圈8的转动计算方法为:第一齿圈8的转动周数=第一输出轴1转动周数一第一行星架6转动周数x第一中心齿轮齿数÷第一行星齿轮齿数x第二行星齿轮齿数÷第一齿圈齿数+第一行星架6转动周数;行星架与输出轴是固定连接的;显而易见,不论输出轴与输出轴处于任何速比点位转动,第一齿圈8在通过以第二齿圈9、第一溢入齿轮10、第一传动轴11、第一平衡齿轮12、第一齿轮13形成的循环通道连接到第一输入轴时,都与第一输入轴保持在转动吻合的平衡状态。

换而言之,在输出轴与第一输入轴速比发生变化时,通过分速通道中行星轴在自转方式与公转方式之间的转动比例的重新分配,使循环通道的转动始终与第一输入轴保持平衡;通过前面所述可以明显看出,第一输入轴转动时,输出轴可以随第一输入轴转动,也可以静止不转,那么它究竟转与不转或转动多少则取决于第一输入轴通过所述的两条力矩通道给予它多少的驱动力,根据弹簧在通道中的连接方式可看出,动力在传递过程中是必须经过弹簧传递的,那么弹簧的弹力大小直接决定了第一输入轴对输出轴的作用力矩的大小;

具体来说,在此结构中,如果暂且去掉弹簧,第一输入轴转动时,动力可经第一输出轴1、第一中心齿轮、第一行星齿轮4、第一行星轴5的公转向第一行星架6传递的并带动第一齿圈8转动(行星轴的公转即是行星架的转动,同时也是输出轴的转动),也可以经第一输出轴1、第一中心齿轮、第一行星齿轮4、行星轴的自转向第一齿圈8传递并带动第一齿圈8转动;当第一输入轴转动时,输出轴不论转动或不转动又或者转动多少,第一输入轴都会通过第一齿圈8和第二齿圈9、第一溢入齿轮10带动第一传动轴11转动,并且根据齿轮齿数比例计算可知:第一传动轴11与第一输入轴驱动下的第一平衡齿轮12保持恒同步;换而言之:输出轴与第一输入轴以任何速比转动,第一平衡齿轮12上的弹力连接端与第一传动轴11上的弹力连接端之间在转动过程中的相对位置不变。

在汽车后桥的差速器使用经验中可知,在该结构的行星齿轮组中,动力倾向于沿低阻力通道传递;所以在第一输入轴转动时,第一行星架6受输出轴载荷阻力影响,动力优先通过行星轴的自转带动第一齿圈8和第一传动轴11转动;由于在去掉弹簧后第一传动轴11在不计摩擦的情况时阻力为0,所以不管输出轴上承载阻力有多大,第一输入轴此时受到的阻力为0(不计摩擦),或者说不论输入动力有多大,此时作用到行星架上的力为0;当在第一传动轴11和第一平衡齿轮12之间连接弹簧后,弹簧的弹力作用趋于驱动第一传动轴11和第一平衡齿轮12向相反方向转动;根据前述可知第一传动轴11与第一平衡齿轮12的转动是恒定同步的,所以弹簧一端的弹力如果通过第一传动轴11对第一齿圈8的转动形成阻力时,另一端则必然通过第一平衡齿轮12对第一输入轴的转动产生驱动力,如果以第一传动轴11的轴心为原点,径向垂直交差的两条线形成坐标,当第一平衡齿轮12的弹簧连接端与第一传动轴11的弹簧连接端在坐标内象限位置互换后,弹簧的弹力会在对第一输入轴形成阻力的同时对第一齿圈8形成驱动力,但对变速器效果一样,即可以把第一传动轴11看作第一输入轴;由于动力优先沿第一行星轴5自转传递到第一齿圈8,所以弹簧14对第一齿圈8形成的阻力也会优先对第一行星轴5的自转起作用,当第一行星轴自转受阻时,动力便开始选择通过另一通道传递,即对行星架6(输出轴)产生驱动作用,也可以说是对行星轴的公转产生驱动力,当输入动力作用于第一行星架6的力矩等于行星轴自转受到的阻力时,弹力就同时通过第一齿圈8对行星轴的自转和公转都产生阻力;弹簧对第一齿圈8的阻力最终会通过第一行星轴5作用到第一输入轴并对第一输入轴产生阻力,而同时弹簧的另一端又通过第一平衡齿轮12和第一齿轮13对第一输入轴产生驱动力,通过齿轮齿数比计算可知,在该种齿数比例时,不论弹簧弹力大小,对第一输入轴形成的阻力与驱动力都相等,所以可以说弹簧对第一输入轴的阻力作用为0,它只是迫使动力沿行星轴的公转传递来带动第一齿圈8转动。

显而易见,当弹簧以该连接方式存在时第一输入轴对输出轴间就产生了等于弹簧弹力的驱动力,由此说明弹簧在力矩传递通道中对力矩起到了导向作用,它指导了输入动力必须经行星架传递;它在对行星轴的自转产生阻力时不对第一输入轴产生阻力作用;依据前述,如果弹簧的弹力被设定为10牛顿,第一输入轴的输入动力如果刚好也为10牛顿,则第一输入轴作用于输出轴的驱动力将也为10牛顿,如果此时载荷以等于第一输入轴转速的速度转动对输出轴形成的阻力也刚好等于或小于10牛顿,则输入输随然不能驱动行星轴通过自转带动第一齿圈8转动,但是可以驱动行星轴完全公转来带动第一齿圈8转动;即输出轴以等于第一输入轴的转速转动,行星轴不自转而随星架的转动完全的公转;如果此时又增加了一些载荷,输出轴以等于第一输入轴的转速转动时形成的阻力大于10牛顿,则第一输入轴不能转动,因为行星轴的自转方向上的阻力也有10牛顿,第一输入轴输入的动力作用于行星轴时不能使行星轴自转,那么输入动力就只有驱动行星轴完全公转,行星轴完全公转的阻力大于10牛顿,所以行星轴也不能公转,显而易见,此时第一输入轴既不能驱动行星轴公转也不能驱动行星轴自转,那么第一输入轴就只有不转;而如果此时也增加第一输入轴的动力使其大于弹簧的弹力10牛顿,则第一输入轴作用于输出轴的力仍然为等于弹力的10牛顿,但此时就算输出轴承载的阻力大到足以使输出轴保持静止状态或倒转状态,第一输入轴将仍能够通过驱动行星轴自转对弹簧进行压缩而转动,弹簧又将该力矩传递回第一输入轴,而在第一输入轴通过行星轴自转压缩弹簧转动时又通过带动第一平衡齿轮12的转动在弹簧另一端为弹簧施放出伸长空间;根据前述可知第一输入轴转动时不论通过行星轴自转还是公转带动第一齿圈8转动,第一传动轴11与第一平衡齿轮12之间的弹簧连接端的相对位置在转动过程中恒定不变,所以也可换而言之说:第一输入轴对弹簧一端的压缩和对另一端的施加量相等,因此弹簧会始终保持其设定的弹力;当第一输入轴动力大于弹力能够驱动星轴自转时,行星轴也就可以不完全公转而只做部分的公转;根据牛顿力学可知:同一质量的物体在运动速度降低时所需的作用力矩也会降低,所以输出轴承载的载荷阻力也会随着输出轴转速降低而减小;当输入动力大于弹簧弹力10牛顿时,只要载荷对第一输入轴形成的静止阻力小于10牛顿,在弹簧弹力的引导作用下,第一输入轴都可以驱动输出轴以10牛顿力所能驱动转速转动,输出轴与第一输入轴之间的转速差通过行星轴分配其自转与公转之间的比例来得到平衡;当载荷阻力静止时都大于弹簧弹力时,第一输入轴正转,输出轴可出现倒转现象;综合上述可以说明,在该结构的该齿轮齿数比例时,弹簧以该种方式连接在力矩传递通道其弹力就代表了第一输入轴与输出轴之间的最大作用力,由于不论第一输入轴与输出轴以任何速比点位转动,弹簧的连接端的相对位置都不发生变化,说明弹簧的弹力不变,进一步说明不论第一输入轴输入力矩和输出轴载荷阻力有多大,它们之间的相互作用力都只等于弹簧的设定弹力;在实际使用中,弹簧的弹力设置应略小于第一输入轴的输入动力,以便在输出轴承载载荷超出第一输入轴最大受力范围时,第一输入轴仍能转动;在此实施例中,输出轴会因载荷阻力的减小而转速提高,而第一输入轴的承载能力却不会因输出轴转速下降而提高。

实施例2

如图4所示,本实施例的无级变速器,包括如下技术方案:

在输入轴(1)与输出轴(2)之间连入一个行星轮系(3),输入轴(1)与行星轮系(3)的中心齿轮(301)和循环接纳部件(6)同轴心固定连接,输出轴(2)与行星轮系(3)的行星架(304)同心固定连接,行星齿轮(302)啮合中心齿轮(301),行星轴(303)可旋转的装于行星架(304)上,其两端分别同心固定连接行星齿轮(302)和(305);由输入轴(1)、输出轴(2)、行星轮系(3)、循环接纳部件(6)形成一条传递力矩的动力分流通道,通过行星轮系中行星齿轮(302)、(305)和行星轴(303)的公转和自转将输入动力分为两路输出,第一路通过行星架(304)向输出轴传递,在输出轴(2)受载荷影响转速低于输入轴(1)或停止不转甚至出现倒转时,动力通过行星齿轮(305)自转溢出形成第二路输出,行星齿轮(305)与循环接纳部件之间通过由融合力矩部件(4)和旁路部件(5)形成的循环通道连接,用以将所述溢出动力循环回动力分流通道并对动为分流通道正向作用,进而使动力能够得到完整利用;所述力矩融合部件由锥齿圈(401)和直齿圈(402)同心固定连接组成,融合力矩部件(4)可旋转的与行星架(304)同旋转中心设置,其锥齿圈(401)与行星轮系(3)的第二行星齿轮(305)啮合连接,用于能够不间断的接收行星齿轮(305)公转到各个方位的自转溢出力矩;由齿轮(501)、(503)和轴(502)组成旁路部件(5),齿轮(501)同心的固定连接在轴(502)一端并与齿圈(402)啮合连接,齿轮(503)同心的套装于轴(502)上并能够在轴上转动,同时啮合循环接纳部件(6);弹簧作为弹力部件(9)以串连方式连接于轴(502)与齿轮(503)之间;所述弹簧的串连方式如图5所示:轴(502)向外周延申有轴连接端,齿轮(503)端面设置有齿轮连接端,弹簧两端分别通过铰块与轴连接端和齿轮连接端连接;弹簧以串连方式连接在轴(502)和点轮(503)之间的目的是:使轴(502)在旋转时,其驱动力矩只有通过弹力部件(9)才能传递到齿轮(503)上并驱动齿轮(503)随轴(502)同轴心旋转,轴(502)作为主动力矩部件,齿轮(503)作为被动力矩部件,它们之间通过弹簧实现相互单向的柔性驱动,从而使弹簧两端所受的力矩能够代表输入轴作用到输出轴的驱动力或输出轴作用到输入轴的载荷阻力;在此结构状中,所述动力分流通道与所述平衡循环通道共同围出一个环路,弹簧也可以串连在环路中的其它位置两个力矩部件之间,但要保证连接在弹簧两端的主动力短部件和被动力矩部件在同一轴心线上旋转;弹簧的串连方式也不限于图5所示,所述串连方式的功能性表现在于弹簧发出的弹力驱动连接在它两端同轴心可相对自由旋转的两个力矩部件向相反方向旋转;驱在此种结构中,行星架(304)转速在高于中心齿轮(302)转速时行星齿轮和行星轴的公转与自转速度成正比,反之,行星架转速在低于中心齿轮转速时,行星齿轮和行星轴的公转和自转速度成反比;由此,输出轴转速与输入轴转速相比发生降低变化时会因通道中齿轮齿数比例不同出现三种情况;下面举例来说,为了说明时计算简便明了和便于理解,在该举例时齿轮齿数比例多以1:1设置,但其显然不限于说明时的比例;

第一种情况:连接在弹簧第一端的主动力矩部件在其它力矩部件的驱动下旋转速度低于被动力矩部件在其它力矩部件带动下的旋转速度;这种情况时,输入轴不会有驱动力作用于输出轴;例如当中心齿轮(301)齿数与行星齿轮(302)齿数比例为1:1,行星齿轮(305)齿数与齿圈(401)齿数比例为1:2,齿圈(402)齿数与齿轮(501)齿数比例为1:1,齿轮(503)齿数与齿轮(601)齿数比例为1:1时,输入轴每转动一周,会在驱动中心齿轮(301)旋转一周的同时通过齿轮(601)驱动齿轮(503)转动一周,如果此时同轴心固定连接着输出轴(2)的行星架(304)也与输入轴同速转动(即也跟随输入轴转动一周),则行星齿轮(302)和行星轴(303)及行星齿轮(305)不自转而随行星架(304)的转动公转一周;根据图中结构可显而易见,当行星齿轮(302)不自转而完全的公转时行星齿轮(302)、(305)、行星轴(303)可视为一体的旋转,由于行星齿轮(305)不自转,所以不论它与齿圈(401)的齿数比是多少,齿圈(401)和(402)在行星齿轮(305)的公转带动下也必然的旋转一周,又因为齿圈(402)与齿轮(501)齿数比是1:1,所以轴(502)在齿轮(501)的驱动下也必然旋转一周,此时的轴(502)与齿轮(601)是同步旋转的;但当输出轴转速不与输入轴同速转动时,轴(502)与齿轮(601)的转动将不会同步;例如当输出轴转速为0时,行星架(304)的转速自然也为0,行星齿轮(302)、(305)、行星轴(303)必然公转也为0,但它们在中心齿轮(301)的驱动下可以自转,由于中心齿轮(301)与行星齿轮齿数比是1:1,所以它们在中心齿轮的驱动下自转一周,又因行星齿轮(305)与齿圈(401)的齿数比例为1:2,所以行星轴(303)和行星齿轮(305)自转一周时会驱动齿圈(401)和(402)转动0.5周,齿圈(402)与齿轮(501)齿数比例为1:1,所以轴(502)在齿轮(501)驱动下也必然转动0.5周,通过以上计算可显而易见,在前述齿轮齿数比情况下,输出轴转速在与输入轴相同转速时连接在弹簧两端的主动力矩部件(502)与被动力矩部件(503)同步转动;然而当输出轴转速在低于输入轴转速时,主动力矩部件(502)的转速也低于被动力矩部件(503)的转速,根据前述弹簧在通道中的串连方式可知:主动力矩部件与被动力矩部件之间是柔性的且相互单向的驱动,所以当所述主动力矩部件在其它力矩部件的驱动下转速低于被动力矩部件在其它力矩部件的驱动下的转速时,串连在它们之间的弹簧长度持续申长,同时弹力持续降低,直至弹簧长度申尽,弹簧作用到被动力矩部件上的弹力降低为零,根据前述,弹簧的弹力代表了输入轴作用到输出轴上的驱动力或者说是输出轴作用到输入轴上的载荷阻力,所以当弹簧长度申尽时,输入轴与输出轴之间的相互作用力矩也为零;即输出轴转速可以持续降低,直到不转甚至出现倒转;换而言之,不论输入轴上有多大动力,也不能作用于输出轴,输出轴上有多大阻力也不能作用于输入轴;

第二种情况:连接在弹簧第一端的主动力矩部件在其它力矩部件的驱动下旋转速度高于被动力矩部件在其它力矩部件带动下的旋转速度;这种情况时,输出轴在受载荷阻力影响时只能与输入轴以同样转速旋转;例如当中心齿轮(301)齿数与行星齿轮(302)齿数比例为1:1,行星齿轮(305)齿数与齿圈(401)齿数比例为2:1,齿圈(402)齿数与齿轮(501)齿数比例为1:1,齿轮(503)齿数与齿轮(601)齿数比例为1:1时,输入轴每转动一周,会在驱动中心齿轮(301)旋转一周的同时通过齿轮(601)驱动齿轮(503)转动一周,如果此时同轴心固定连接着输出轴(2)的行星架(304)也与输入轴同速转动(即也跟随输入轴转动一周),则行星齿轮(302)和行星轴(303)及行星齿轮(305)仍然不自转而随行星架(304)的转动公转一周;根据图中结构可显而易见,当行星齿轮(302)不自转而完全的公转时行星齿轮(302)、(305)、行星轴(303)同样可视为一体的旋转,由于行星齿轮(305)不自转,所以不论它与齿圈(401)的齿数比是多少,齿圈(401)和(402)在行星齿轮(305)的公转带动下也必然的旋转一周,又因为齿圈(402)与齿轮(501)齿数比是1:1,所以轴(502)在齿轮(501)的驱动下也必然旋转一周,此时的轴(502)与齿轮(601)是同步旋转的;但当输出轴转速不与输入轴同速转动时,轴(502)与齿轮(601)的转动将不会同步;例如当输出轴转速降低为0时,行星架(304)的转速自然也为0,行星齿轮(302)、(305)、行星轴(303)必然公转也为0,但它们在中心齿轮(301)的驱动下可以自转,由于中心齿轮(301)与行星齿轮齿数比是1:1,所以它们在中心齿轮的驱动下自转一周,又因行星齿轮(305)与齿圈(401)的齿数比例为2:1,所以行星轴(303)和行星齿轮(305)自转一周时会驱动齿圈(401)和(402)转动2周,齿圈(402)与齿轮(501)齿数比例为1:1,所以齿圈(402)转动2周时会通过齿轮(501)驱动轴(502)也转动2周,通过以上计算可显而易见,在前述齿轮齿数比情况下,输出轴转速在与输入轴相同转速时连接在弹簧两端的主动力矩部件(502)与被动力矩部件(503)同步转动,输出轴转速在低于输入轴转速时,主动力矩部件(502)的转速高于被动力矩部件(503)的转速,根据前述弹簧在通道中的串连方式可知:主动力矩部件与被动力矩部件之间是柔性的且相互单向的驱动,所以当所述主动力矩部件在其它力矩部件的驱动下转速高于所述被动力矩部件在其它力矩部件的驱动下的转速时转速时,串连在它们之间的弹簧长度持续被压缩,同时弹力持续升高,由于弹簧的弹力代表了输入轴作用到输出轴的驱动力或者说是输出轴作用到输入轴的阻力,所以弹力的持续升高即是输入轴作用到输出轴后驱动力的升高,根据牛顿力学可知,在现实环境中,同质量的物体运动速度会随其受驱动的增大而加快,所以当弹簧弹力升高持续时,输出轴转速持续加快;如果此时输入力矩足够大,则当弹簧弹力升高到足以驱动输出轴以与输入轴同样的转速转动时,行星齿轮(302)、(305)和行星轴(303)回复不自转而完全公转状态,连接在弹簧两端的主动部力矩部件和被动力矩部件重新同步旋转,弹簧弹力稳定,输出轴转速保持与输入轴同速转动;如果输入轴动力不够大,把弹簧压缩到弹力与输入动力相等时,仍然不能驱动输出轴与输入轴同速转动,则输入轴即无法通过继续压缩弹簧与输出轴保持异速转动,也无法驱动输出轴与自己同速转动,则输入轴将无法转动,换而言之,输入轴要么驱动输出轴同速转动,要么不能驱动输出轴转动;显而易见,以上两种情况时,输出轴都无法实现无级变速输出;

第三种情况:连接在弹簧第一端的主动力矩部件在其它力矩部件的驱动下旋转速度等于被动力矩部件在其它力矩部件带动下的旋转速度;例如当中心齿轮(301)齿数与行星齿轮(302)齿数比例为1:1,行星齿轮(305)齿数与齿圈(401)齿数比例也为1:1,齿圈(402)齿数与齿轮(501)齿数比例为1:1,齿轮(503)齿数与齿轮(601)齿数比例为1:1时,输入轴每转动一周,会在驱动中心齿轮(301)旋转一周的同时通过齿轮(601)驱动齿轮(503)转动一周,如果此时同轴心固定连接着输出轴(2)的行星架(304)也与输入轴同速转动(即也跟随输入轴转动一周),则行星齿轮(302)和行星轴(303)及行星齿轮(305)不自转而随行星架(304)的转动公转一周;根据图中结构可显而易见,当行星齿轮(302)不自转而完全的公转时行星齿轮(302)、(305)、行星轴(303)同样可视为一体的旋转,由于行星齿轮(305)不自转,所以不论它与齿圈(401)的齿数比是多少,齿圈(401)和(402)在行星齿轮(305)的公转带动下也必然的旋转一周,又因为齿圈(402)与齿轮(501)齿数比是1:1,所以轴(502)在齿轮(501)的驱动下也必然旋转一周,此时的轴(502)与齿轮(601)是同步旋转的;当输出轴转速不与输入轴同速转动时,轴(502)与齿轮(601)的转动将仍然保持同步;例如当输出轴转速为0时,行星架(304)的转速自然也为0,行星齿轮(302)、(305)、行星轴(303)必然公转也为0,但它们在中心齿轮(301)的驱动下可以自转,由于中心齿轮(301)与行星齿轮齿数比是1:1,所以它们在中心齿轮的驱动下自转一周,又因行星齿轮(305)与齿圈(401)的齿数比例为1:1,所以行星轴(303)和行星齿轮(305)自转一周时会驱动齿圈(401)和(402)仍然转动一周,齿圈(402)与齿轮(501)齿数比例为1:1,所以齿圈(402)通过齿轮(501)驱动轴(502)依旧转动一周;通过计算可以看出,当齿轮齿数在上述合适比例时,不论输出轴是与输入轴同样转速转动,还是输入轴转动时输出轴不转动,连接在弹簧两端的所述主动力矩部件与被动力矩部件始终同步转动;当齿轮齿数比例能够使输入轴与输出轴既在转速为1:1时保持所述主动力矩部件与被动力矩部件同步转动,又能够使输入轴与输出轴在1:0的转速上保持所述主动力矩部件与被动力矩部件同步转动时,该组齿数比例便能够在输出轴与输入轴以任何速比转动时均保证所述主动力矩部件与被动力矩部件同步转动;以输入轴每转动一周,输出轴便转动0.5周为例,输入轴驱动中心齿轮(301)旋转一周的同时通过齿轮(601)驱动齿轮(503)旋转一周,当输出轴转动0.5周时,输入轴转动的一周相对于输出轴转动的0.5周来说多转了0.5周,即输入轴转动周数减去输出轴转动周数;输出轴随输入轴转动的0.5周是不需要行星齿轮(302)、(305)和行星轴(303)自转的,相当于输入轴、输出轴、整个行星轮系一体转动;而输入轴比输出轴多转的0.5周就需要通过行星齿轮(302)、(305)、和行星轴(303)自转来保证输入轴与输出轴的差异化转动;此时的行星齿轮和行星轴在公转0.5周的同时自转0.5周,其自转周数的计算方法为:(【输入轴转动的周数】sr一【输出轴转动的周数】sc)x【中心齿轮(301)齿数】sz÷【行星齿轮(302)齿数】sn,由于z和n比例是1:1,所以行星齿轮(302)、(305)和行星轴(303)的自转=(1一0.5)x1÷1=0.5周,行星齿轮(305)与齿圈(401)齿数比是1:1,所以行星齿轮(305)自转的0.5周能驱动齿圈(401)和(402)也转动0.5周,加上行星齿轮(305)在公转时带动齿圈(401)和(402)转动的0.5周时,齿圈(401)和(402)在行星齿轮后驱动下共转动一周;行星齿轮(305)齿数用sw表示,齿圈(401)用sq表示,则齿圈(401)和(402)转动周数=(sr一sc)xsz÷sn×sw÷sq+sc;代入各齿数比例即(1一0.5)x1÷1×1÷1+0.5=1周;齿圈(402)与齿轮(501)齿数比例为1:1,则齿圈(402)通过齿轮(501)驱动轴(502)仍然转动一周;通过上述计算明显看出:在输出轴与输出轴速比发生变化过程中,输出轴的速度变化导致行星轮系(3)中的行星齿轮和行星轴自转与公转比例也发生了变化,但通过选择合适的齿数比例,使行星齿轮公转方向驱动力矩融合部件(4)转动量减少的同时,在其自转方向又能够增加等量的驱动,从而保证输出轴速度变化时,平衡循环通道的循环恒定平衡;综上所述可显而易见,不论输出轴与输入轴以任何速比转动,通道中连接在弹簧两端的主动力矩部件与被动力矩部件恒定的同步;由于弹簧在通道中是串连方式连接,其两端的受力代表输入轴通过弹簧所在通道作用到输出轴的驱动力,所以当所述主动力矩部件与被动矩部件恒定同步转动时,弹簧在力矩传递通道中的长度恒定保持在接入时的状态不变,理所当然其弹力也保持在接入时的大小恒定不变,弹簧的弹力代表着输入轴作用到输出轴的驱动力,当弹簧弹力恒定不变时,说明输入轴作用到输出轴上的驱动力恒定不变;简而言之,当通道中齿数在该合适的比例时,不论输入轴与输出轴以任何速比转动,输入轴作用到输出轴上的驱动力或输出轴作用到输入轴上的阻力都保持在弹簧被串连入通道时的弹力状态上恒定不变;那么,输出轴就在所述弹簧被保持的弹力所能驱动的转速上转动;需要进一步明确指出的是齿轮齿数的合适比例不限于实施例中所使用的比例;例如在前述第一种情况中,把中心齿轮(301)齿数与行星齿轮(302)齿数的比例调整为2:1,在前述第二种情况中,把中心齿轮(301)齿数与行星齿轮(302)齿数的比例调整为1:2;再例如:当中心齿轮(301)与行星齿轮(302)齿数比设定为1:5时,把行星齿轮(305)与齿圈(401)的齿数比调整到5:1,其他齿数比例不变;综上所述:调整齿轮齿数比例的目的是使通道中连接在弹力部件两端的主动力矩部件与被动力矩部件在输出轴与输入轴速比改变时,仍然保持恒定的同步转动,从而限定输入轴能够作用到输出轴上的力矩;显而易见,所述恒定同步是指即使去掉弹簧断开该处连接,在输出轴速度改变时,所述主动力矩部件和被动力矩部件在其它力矩部件的驱动下必然同步转动,当它们恒定同步时,就完成了对输入轴能够作用到输出轴上的力矩的限定;在此原理的指导下,该变速器结构可以衍生出多种不同的形式,下面对较典型的几种结构作简单说明;显然这些结构和所示结构中所使用的齿数比例并不能代表全部本发明的保护范围;

实施例3

作为对实施例2的进一步优化,可以通过增加一组行星轴和行星齿轮来达到通道中各齿轮的对称布置。如图5、2、3所示,本实施例的无级变速器,包括如下技术方案:

所述动力分流通道包括第一行星架6;

与第一行星架6同心固定连接的第一输出轴2,伸入第一行星架6腔室内的第一输入轴1;

第一中心齿轮3,与伸入第一行星架6腔室内的第一输入轴1固定连接;

第一行星轴5,穿透第一行星架6腔壁且与第一输入轴1垂直并可在它所在的腔壁孔中转动;第一行星齿轮4、第二行星齿轮7、第五行星齿轮18,该第一行星齿轮4固定连接在第一行星轴内端且与第一中心齿轮3啮合;该第二行星齿轮7固定连接在第一行星轴5中部,第五行星齿轮18固定连接在第一行星轴5外端;

第二行星轴20,垂直于第一输入轴同时平行于第一行星轴5的插装于第一行星架6上;第三行星齿轮15、第四行星齿轮19,该第三行星齿轮15固定连接在第二行星轴内端,该第四行星齿轮19固定连接在第二行星轴20外端;所述第四行星齿轮19和第五行星齿轮18相啮合;

第一齿圈8、第二齿圈9、第三齿圈16、第四齿圈17,第一齿圈8、第二齿圈9同圆心固定连接并可转动的套装在第一行星架6上,该第一齿圈8与第二行星齿轮7啮合;第三齿圈16、第四齿圈17同圆心固定连接并可转动的套装在第一行星架6上,该第三齿圈16与第三行星齿轮15啮合;

所述平衡循环通道包括第一传动轴11、第一溢入齿轮10、第一平衡齿轮12;第一传动轴11与第一输出轴1平行设置;第一溢入齿轮10固定连接在第一传动轴11上且与第二齿圈9相啮合,第一平衡齿轮12可转动的套装在第一传动轴11上并与第四齿圈17相啮合;所述第一平衡齿轮12与第一传动轴11之间设置有弹簧14以实现第一平衡齿轮12与第一传动轴11相互单向驱动;第一传动轴11、第一溢入齿轮10、第一平衡齿轮12将溢出力矩循环回到动力分流通道的循环回第一输入轴上,并且正向驱动所连接部件。

第一输入轴1伸入第一行星架6腔室内与第一中心齿轮3固定连接,第一行星轴5穿透第一行星架6腔壁与第一输入轴垂直并可在它所在的腔壁孔中转动,第一行星齿轮4固定连接第一行星轴5内端并啮合第一中心齿轮3,第二行星齿轮7固定连接第一行星轴5外端中部,第一齿圈8与第二齿圈9同圆心固定连接并可转动的套装第一行星架6上,第二行星齿轮7啮合第一齿圈8,第五行星齿轮18也与第一行星轴5外端固定连接并啮合第四行星齿轮19,第二行星轴20垂直于第一输入轴同时平行于第一行星轴5的插装于第一行星架6上,并可在它所在的插孔中转动,其外端固定连接第三行星齿轮15和第四行星齿轮19,第三行星齿轮15啮合第三齿圈16,第三齿圈16与第四齿圈17同圆心固定连接并可转动的套装在第一行星架6上第二行星轴20后侧,第一溢入齿轮10固定第一传动轴11并啮合第二齿圈9,第一平衡齿轮12可转动的套装在第一传动轴11另一端并啮合第四齿圈17,第一平衡齿轮12与第一传动轴11之间通过弹簧14连接以实现相互单向驱动,第一输出轴2与第一行星架6同心固定连接;此实施例是在以实施例一和二的原理为基础增加一条行星分速通道构成;在此结构中,由第一输入轴1、第一中心齿轮3、第一行星齿轮4、第一行星轴5、第一行星架6构成第一行星分速通道,第一行星轴5作为第一行星分速分速端,在第一行星架6受输出轴载荷影响不转动时将动为通过其自转溢出,并同时通过由第二行星齿轮7、第一齿圈8和第二齿圈9、第一溢入齿轮10、第一传动轴11、第一平衡齿轮12、弹簧14、第四齿圈17和第三齿圈16、第三行星齿轮15、第二行星轴20、第一行星架6构成的第二分速通道将来自第一分速通道的溢出动力输回第一行星架6,从而继续向输出轴传递,第二行星轴20作为第二行星分速端,在输出轴不转动时将动力继续溢出,并通过由第四行星齿轮19和第五行星齿轮18构成的循环通道将力矩循环回动力分速通道力矩输入端(本结构是将动力循环回第二行星分速通道输入端,也可以去掉第五行星齿轮18,用一个与第一齿圈8和第二齿圈9一样结构的齿圈组通过其它轴及齿轮等力矩传动部件将力矩循环回第一输入轴1);为了保证输出轴在与第一输入轴速比发生变化时各通道间转动能够平衡,各齿轮齿数比应满足如下要求:第一齿圈8齿数÷行星齿轮,第二行星齿轮7齿数=第三齿圈16齿数÷第三行星齿轮15齿数×第四行星齿轮19齿数÷行星当轮第五行星齿轮18齿数,同时第一溢入齿轮10齿数÷第二齿圈9齿数=第一平衡齿轮12齿数÷第四齿圈17齿数;在该比例时,第一输入轴转动,不论输出轴与第一输入轴以任何速比转动,各通道间的转动都处于平衡状态;例如:设定第二行星齿轮7与第一齿圈8之间的齿数比例为1:5,第二齿圈9与第一溢入齿轮10的齿数比例为1:1,则第三行星齿轮15与第三齿圈16之间的齿数比例如果为1:5,那么第五行星齿轮18与第四行星齿轮19之间的齿数比就必须为1:1,第二齿圈9与第一溢入齿轮10齿数比为1:1,则第四齿圈17与第一平衡齿轮12的齿数比也必须为1:1;为了计算简便设定第一中心齿轮3与第一行星齿轮4齿数比例也为1:1;根据齿轮齿数比计算可知,当第一输入轴1每转动一周,如果第一输出轴2也转动一周,则第一行星轴5和第二行星轴20的自转都为0周,并且都随行星架公转一周,第一齿圈8与第二行星齿轮7之间不发生转动,第一齿圈8和第三齿圈16都在行星轴公转带动下随第一行星架6转动一周,;如果输出轴停止转动,则行星轴的公转即为0周,第一行星轴5在第一输入轴驱动下自转一周,其计算为第一输入轴转动周数×第一中心齿轮3齿数÷第一行星齿轮4齿数,第二行星轴20在第一行星轴5自转驱动下也转动一周,其计算为:第一行星轴5自转周数×第五行星齿轮18齿数÷第四行星齿轮19齿数;此时第一齿圈8转动0.2周,即行星轴自转周数x第二行星齿轮7齿数÷第一齿圈8齿数,第三齿圈16也转动0.2周,其计算为行星轴自转周数x第一行星轴5齿数÷行星齿一轮第三齿圈16齿数;如果输出轴转动0.5周,则第一齿圈8转动首先在行星轴公转驱动下转动0.5周,第一行星架6与第一输入轴转动相差的0.5周通过行星轴自转来平衡,行星轴自转0.5周又带动第一齿圈8转动0.1,则此时第一齿圈8共转动0.6周,即在行星轴公转带动下转动的0.5周+在行星轴自转带动下的0.1周,第三齿圈16显然也转动0.6周;第一溢入齿轮10与第二齿圈9齿数比为1:1,第一平衡齿轮12与第四齿圈17齿数比为1:1,显而易见,即使去掉弹簧,第一输入轴与输出轴不论处于任一速比,第一平衡齿轮12与第一传动轴11间的弹簧连接端相对位置在转动过程中都不变化,也就是说各通道间达到了平衡循环的状态。

实施例4:

作为对实施例3的进一步优化,两个行星轴也可以不在一个行星架上,如图6所示,包括如下技术方案:

输入轴(1)连接至行星系(3)的中心齿轮(301),输出轴(303)连接至行星架(304);行星轴(303)贯穿行星架(304)腔壁并可在该穿孔中旋转,其腔内端同轴心固接啮合着中心齿轮(301)的行星齿轮(302),外端同轴心固定连接行星齿轮(305),力矩融合部件(4)的齿圈(401)和齿圈(402)同心固定连接后套装于行星架(304)上并可在行星架上转动的啮合旁路部件的齿轮(501),在该实施例中,由循环接纳部件(601)与输出轴连接,根据图中结构和行星轮系运动性质可明显看出,当输出轴转速降为零时,循环接纳部件转速必然为零,与它啮合的齿轮(503)也必然转速为零;在该图中,如果还以齿轮(501)同轴心固定连接轴(502),则行星齿轮的自转仍会通过齿圈(401)、(402)驱动齿轮(501)和轴(502)至少不为零的转动,则旁路部件直接连接循环接纳部件(601)时,不可能有合适的齿数比例满足前述原理中作为主动力矩部件的轴(502)与作为被动力矩部件的齿轮(503)能够恒定同步的要求,所以需要在平衡循环通道中增添第二行星轮系将动力分流通道的溢出力矩再次分流并通过分流后产生的第二循环平衡端向与输入轴同轴心固定连接的循环接纳部件(602)传递;即如图中所示:齿轮(501)与第二行星轮系(7)的行星架(704)同心固定连接,行星齿轮(702)同心的套装于行星轴(703)上并可在行星轴上转动,行星轴(703)沿径向贯串行星架(704)并与行星架固定连接,中心齿轮(701)和(705)与行星架(704)同心可旋转的啮合在行星齿轮(702)两侧,中心齿轮(701)与轴(502)同心固定连接,齿轮(503)套装于轴(502)上并可在轴(502)上转动,其间串连方式接入弹簧(9),齿轮(503)与齿轮(601)啮合,中心齿轮(705)同心的固定连接在轴(504)一端,齿轮(505)固定连接在轴(504)另一端并啮合齿轮(602);根据前述该种无级变速器原理,同样需要通过协调通道中齿轮齿数比例把连接在弹簧两端的主动力矩部件和被动力矩部件控制在恒定同步状态;在该结构中,首先要保证输出轴与输入轴速比为0:1时,弹力部件(9)两端的齿轮(503)与轴(502)同步转动,即轴出轴转速为0,齿轮(503)转速显然也得为0,那么就要求轴(502)的转速也必须为0,则此时就需要齿圈(402)与齿轮(501)的转动刚好吻合;例如:如果设定中心齿轮(301)齿数与行星齿轮(302)齿数的比例为1:5,行星齿轮(305)齿数与齿圈(401)齿数比例为1:1,那么由于输出轴转速为0时行星架(304)转速为0,则行星齿轮公转为0,所以齿圈(402)的转速=输入轴转速x中心齿轮(301)齿数÷行星齿轮(302)齿数×行星齿轮(305)齿数÷齿圈(401)齿数,即当输入轴转动1周输出轴转动0周时,齿圈(401)和(402)转动1x1÷5×1÷1=0.2周;如果此时输入轴通过齿轮(602)、(505)、轴(504)、中心齿轮(705)、行星齿轮(702)、行星齿轮(703)、行星架(704)驱动齿轮(501)也转动0.2周,那么齿圈(402)与齿轮(501)的齿数比例必需在1:1才能转动吻合,才能满足输入轴转动而输出轴不转动时,连接在弹簧两端的齿轮(503)和轴(502)同步的要求;当然如果通过齿轮(602)、(505)、轴(504)、中心齿轮(705)、行星齿轮(702)、行星齿轮(703)、行星架(704)驱动齿轮(501)转动1周,则齿圈(402)与齿轮(501)的齿数比显然就要改为5:1才能达到转动吻合;图中的轴(502)、(504)、中心齿轮(701)、(705)、行星齿轮(702)、行星轴(703)、行星架(704)显然是一般车用后桥的差速器结构,所以它具有差速器的运动性质,即当轴(502)转动为0时,轴(504)每转动1周,则行星架(704)随轴(504)转动0.5周;显然当输入轴转动1周而轴(502)不转时,行星架(704)和齿轮(501)的转动周数=输入轴转动周数×齿轮(602)齿数÷齿轮(505)齿数÷2;综上所述可得:想要在输入轴转动而输出轴不转动的情况下使齿轮(503)与轴(502)同步,就要保证齿圈(402)与齿轮(501)的转动吻合;如果中心齿轮(301)与行星齿轮齿数比例设定为1:5,行星齿轮(305)与齿圈(401)齿数比例没定为1:1,齿轮(602)齿数与齿轮(505)齿数比例为1:2.5时,齿圈(402)与齿轮(501)都转动0.2周,则齿圈(402)与齿轮(501)齿数比例在1:1时能够满足要求,当齿轮(602)齿数与齿轮(505)齿数比例为1:1时,齿轮(501)转动0.5周,则齿圈(402)与齿轮(503)的齿数比例在5:2时能满足要求,显然当齿轮(602)与齿轮(505)齿数比例为1:2时,齿圈(402)与齿轮(503)的齿数比例需改为5:4才能满足要求,总之根据齿轮间力矩传递时的一般转动规律通过计算保证齿圈(402)与齿轮(501)转动吻合即可,即在此实施例中,输入轴转速x行星齿轮(301)齿数÷行星齿轮(302)齿数×行星齿轮(305)齿数÷齿圈(401)齿数x齿圈(402)齿数=输入轴转速x齿轮(602)齿数÷齿轮(505)齿数÷2×齿轮(501)齿数;此时的齿数比例只达到了输出轴与输入轴以0:1速比时,弹簧(9)的长度不变,但同时还要求输出轴与输入轴的速比在1:1时,连接在弹簧(9)两端的齿轮(503)和轴(502)仍然同步;当输出轴与输入轴速比为1:1时可看作是它们在一体的转动,则输入轴转动1周,行星齿轮(301)、(305)和行星轴(303)不自转而完全随行星架公转1周,则齿圈(401)和(402)在行星齿轮(305)公转驱动下也必然转动1周;如果此时中心齿轮(301)与行星齿轮(302)的齿数比例还设为1:5,行星齿轮(305)与齿圈(401)的齿数比例还为1:1,则由前述可知当齿轮(602)与齿轮(505)齿数比例为1:2时,则输入轴与输出轴每转动1周,轴(504)转动0.5周,行星架(704)和齿轮(501)转动0.25周,齿圈(402)与齿轮(501)的齿数比例应为5:4,输入轴通过齿圈(402)、齿轮(501)驱动行星架(704)转动1.25周,同时通过齿轮(602)、(505)驱动轴(504)转动0.5周,则轴(502)必然要转动2周,即行星架(704)转动周数1.25一轴(504)转动周数0.5+行星架(704)周数1.25=2周;此时想要让齿轮(503)与轴(502)同步转动,则齿轮(601)与齿轮(503)的齿数比例必须为2:1才能使输出轴在转动1周的情况下驱动齿轮(503)转动2周,从而保证齿轮(503)与轴(502)在输出轴与输入轴速比为1:1时也能同步;继续前述比例,显而易见,当齿轮(602)与齿轮(505)齿数比例为1:1时,输入轴与输出轴每转动1周驱动轴(504)转动1周,行星架(704)和齿轮(501)则转动0.5周,齿圈(402)在行星齿轮(305)自转驱动下转0.2周,想让齿圈(402)与齿轮(501)转动的0.5周吻合,则齿圈(4o2)与齿轮(501)的齿数比例应为5:2,输入轴会通过齿圈(402)、齿轮(501)驱动行星架(704)转动2.5周,同时通过齿轮(602)、(505)驱动轴(504)转动1周,则轴(502)必然要转动4周,即行星架(704)转动周数2.5一轴(504)周数1+行星架(704)周数2.5=4周;此时想要让齿轮(503)与轴(502)同步转动,则齿轮(601)与齿轮(503)的齿数比例必须为4:1才能使输出轴在转动1周的情况下驱动齿轮(503)转动4周;综合上述实施例可显而易见,每个实施例都有很多种合适的齿轮齿数比例组合,且各实施例的结构不同,得到合适的齿数比例的计算方法也不同,但最终目的是要保证通道中弹力部件的弹力在输出轴与输入轴不论处于任何速比其弹力大小都不变。

实施例5:

作为对实施例4的进一步优化,可以通过加装一个力矩导入装置来替代通道中的弹簧的作用,并以弹力形式对第一输入轴与输出轴之间的相互作用力矩进行随时调节,用以使该无级变速器可以适应输入力矩和载荷阻力的即时变化,如图7所示,本实施例的无级变速器,包括如下技术方案:

该无级变速器,包括一个动力分流通道和一个平衡循环通道

所述动力分流通道包括第一行星架6;

与第一行星架6同心固定连接的第一输出轴2,伸入第一行星架6腔室内的第一输入轴1;

第一中心齿轮3,与伸入第一行星架6腔室内的第一输入轴1固定连接;

第一行星轴5,穿透第一行星架6腔壁且与第一输入轴1垂直并可在它所在的腔壁孔中转动;

第一行星齿轮4、第二行星齿轮7,该第一行星齿轮4固定连接在第一行星轴内端且与第一中心齿轮3啮合;该第二行星齿轮7固定连接在第一行星轴5外端;

第一齿圈8、第二齿圈9、第三齿圈16、第四齿圈17,第一齿圈8、第二齿圈9可转动的套装第一行星架6上且位于第一行星轴5前侧,该第一齿圈8、第二齿圈9同心固定连接,该第一齿圈8与第二行星齿轮7的其中一个啮合;第三齿圈16、第四齿圈17可转动的套装第一行星架上且位于第一行星轴5的后侧,该第三齿圈16、第四齿圈17同心固定连接,该第三齿圈16与第二行星齿轮7的另一个啮合;

所述平衡循环通道包括操纵杆28、第一传动轴11、第二传动轴21、第二行星架23、第二行星轴20、第一锥齿轮25、第二锥齿轮24、第三锥齿轮26、套装在第二行星架23且固定连接的第一平衡齿轮12;第一传动轴11和第二传动轴21与第一输入轴1平行设置,第一传动轴11上可转动的设置有第一溢入齿轮10,第一溢入齿轮10与第二齿圈9传动连接,第一平衡齿轮12与第四齿圈17传动连接;第二锥齿轮24与伸入第二行星架23腔室内的第二传动轴21固定连接,第三锥齿轮26与伸入第二行星架23腔室内的第一传动轴11固定连接,第一锥齿轮25活动套装在第二行星轴20上并分别与第二锥齿轮24、第三锥齿轮26啮合;操纵杆28与第二传动轴21间设置有弹簧14。

本结构中,第一传动轴11、第二传动轴21、第二行星架23、第二行星轴20、第一锥齿轮25、第二锥齿轮24、第三锥齿轮26组成差速器结构,第一传动轴11固定连接第一溢入齿轮10,第一平衡齿轮12与第二行星架23同心固定连接,弹簧14连接于操纵杆28和第二传动轴21的连接端之间;根据实施例四中所述差速器的转动性质,当通过操纵杆将力矩经由弹簧沿驱动输出轴方向作用于第二传动轴21时,第二行星架23带动带动第一平衡齿轮12对输出轴产生驱动力,当第一平衡齿轮12受到来自输出轴的载荷阻力时,经由弹簧作用于第二传动轴21的弹力通过第一传动轴11和第一溢入齿轮10给予第二齿圈9阻力,此时经由弹簧作用于该差速器中第二传动轴21的力便可与之前弹簧对第二齿圈9和第一输出轴2产生的力矩在方向作用上一样,同时调整第一平衡齿轮12与第四齿圈17齿数使之达到第一传动轴11的第一平衡齿轮12在保证变速器各通道平衡的状态时第二传动轴21仍处于静止状态,例如第二齿圈9与第一溢入齿轮10齿数如果为1:1,则第四齿圈17与第一平衡齿轮12的齿数比应调整为1:2,因为第一传动轴11转动一周,要想让第二传动轴21不转动,则差速器包壳必须转动0.5周,第一平衡齿轮12也转动0.5周,该0.5周要起到第一传动轴11原先直接通过弹簧驱动第一平衡齿轮12转动一周时对第四齿圈17的驱动周数,那么第一平衡齿轮12的齿数就必须是第四齿圈17齿数的2倍;此时的变速器在转动过程中,不论第一输入轴与输出轴以任何速比转动,第二传动轴21就能够始终保持不转状态,但当有力矩作用于第二传动轴21时,力矩又可通过差速器进入通道中并起到原本弹簧的作用,第二传动轴21受到多大的弹力,第一输入轴通过以差速器构成的力矩导入装置所在的通道作用于输出轴的力就有多大;由于变速器在转动过程中弹簧14始终不须跟随第一传动轴11和第一平衡齿轮12转动,同时又能将弹力作用到第一传动轴11和第一平衡齿轮12之间,所以便可以随时对弹簧的弹力进行调整以控制第一输入轴与输出轴之间相互作用的力矩大小,从而实现对变速器的输出速度控制。

实施例6:

作为对实施例4的进一步优化,本无级变速器可以由两个差速器平行设置组成,如图8所示,本实施例的无级变速器,包括如下技术方案:

无级变速器包括一个动力分流通道和一个平衡循环通道

所述动力分流通道包括第一行星架6、与第一行星架6同心固定连接的第一输出轴2,伸入第一行星架6腔室内的第一输入轴1;第一输出轴2上固定有第二齿轮27;第一输入轴承1上固定有第一齿轮13;

第一中心齿轮3、第二中心齿轮29、第一行星齿轮4、第一行星轴5、第一齿圈8,第一中心齿轮3与伸入第一行星架6腔室内的第一输入轴1固定连接,第二中心齿轮29与伸入第一行星架6腔室内的第一输出轴2固定连接;第一行星轴5穿透第一行星架6腔壁且与第一输入轴1垂直并可在它所在的腔壁孔中转动;第一行星齿轮4固定连接在第一行星轴1内侧且与第一中心齿轮3、第二中心齿轮29啮合;第一齿圈8设置在第一行星架6外周;

所述平衡循环通道包括第二行星架23、第二行星轴20、第一传动轴11、第二传动轴21、第一锥齿轮25、第二锥齿轮24、第三锥齿轮26、设置在第二行星架23周部的第五齿圈30;第二锥齿轮24与伸入第二行星架23腔室内的第二传动轴21固定连接,第三锥齿轮26与伸入第二行星架23腔室内的第一传动轴11固定连接,第一锥齿轮25活动套装在第二行星轴20上并分别与第二锥齿轮24、第三锥齿轮26啮合;第一传动轴11上设置有第一溢入齿轮10,该第一溢入齿轮10与第一齿轮13相啮合,第二传动轴21上可转动的套设有第一平衡齿轮12,该第一平衡齿轮12与第二齿轮27相啮合,第五齿圈30与第一齿圈8啮合;该第一平衡齿轮12与第二传动轴间设置有弹簧14。

第一输入轴1、第一输出轴2、第一中心齿轮3、第一行星齿轮4、第一行星轴5、第一行星架6、第二中心齿轮29组成一个差速器,第一传动轴11、第三锥齿轮26、第二锥齿轮24、第二行星轴20、第二行星架23、第二锥齿轮24、第二传动轴21组成另一个差速器,两个差速器通过第一齿圈8、第五齿圈30、第一溢入齿轮10、第一平衡齿轮12、第一齿轮13、第二齿轮27连接在一起;各部件的连接关系如下,输入轴固定连接第一中心齿轮3,第一行星齿轮4与第一行星轴5滑动连接并同时啮合第一中心齿轮3和第二中心齿轮29,第一行星轴5穿过第一行星架6并与行星架固定连接在一起,第二中心齿轮29和第二齿轮27同时固定连接第一输出轴2,第一齿圈8固定套装于第一行星架6外,第一齿轮13固定连接第一输入轴1并与第一溢入齿轮10啮合,第一传动轴11同时固定连接第一溢入齿轮10和第三锥齿轮26,第二锥齿轮24与第二行星轴20固定连接并同时啮合第三锥齿轮26和第二锥齿轮24,齿轮第二传动轴21固定连接第二锥齿轮24,第五齿圈30套装于第二第二行星架23上并固定然后啮合第一齿圈8,第一平衡齿轮12可转动的套装于第二传动轴21上,弹簧14的一端连接到齿轮第二传动轴21的径向突起连接端上,另一端连接到第一平衡齿轮12靠近第二传动轴21径向突起端一侧的轴向突起连接端上,当齿轮第二传动轴21转动时,其驱动力通过弹簧对第一平衡齿轮12进行驱动,第一平衡齿轮12啮合第二齿轮27;第一输入轴1转动时,动力可通过以第一中心齿轮3、第一行星齿轮4、第一行星轴5、第一行星架6、第二中心齿轮29组成的第一力矩传递通道传递到第一输出轴2;在第一输出轴2出现转动速度降低或停止甚至倒转情况与输入轴的转动产生速差时,该速差通过作为速差平衡端的第一第一齿圈8转动速度降低获得平衡;同时输入轴输入的动力也可以通过连接着第一齿圈8的第五齿圈30、第二行星架23、第二行星轴20、第二锥齿轮24、第三锥齿轮26和第二锥齿轮24、齿轮第二传动轴21、弹簧14、第一平衡齿轮12、第二齿轮27组成的第二通道传递至第一输出轴2,第三锥齿轮26作为溢出端通过第一传动轴11、第一溢入齿轮10、第一齿轮13与输入轴连接组成平衡循环通道;为了计算简单和说明的便于理解,现设定齿轮第一中心齿轮3和第二中心齿轮29的齿数相等,齿轮(13)和(17)的齿数相等,第一齿圈8、第一齿轮13、第二齿轮27、第一溢入齿轮10、第一平衡齿轮12、第五齿圈30的齿数相等;当第一输入轴1每转动一周,如果第一输出轴2也跟随一周,则固定连接行星架的第一齿圈8也转动一周,第一行星齿轮4不自转而跟随第一行星架6公转一周;此时由于固定连接第二行星架23的第五齿圈30齿数与第一齿圈8齿数相等,所以第五齿圈30与第二行星架23也转动一周,第二锥齿轮24不自转而随第二行星架23公转一周,显而易见,第一传动轴11与齿轮第二传动轴21也必然的转动一周;而如果第一输出轴2受载荷影响不能转动时,会对第一差速通道的速差平衡端(即第一齿圈8)及第二通道的转动产生影响,使第一齿圈8只能转动0.5周,此时第五齿圈30也只转0.5周,第一平衡齿轮12必然的不转动,齿轮第二传动轴21在弹簧以第一平衡齿轮12为支点对其形成足够阻力后也必然不转动,溢出端(即第三锥齿轮26)则会带动第一传动轴11必然的转动一周,第一齿轮13与第一溢入齿轮10齿数相等,所以溢出端的转动与输入轴的转动吻合;显而易见,输出轴速度降低对速差平衡端产生影响使速差平衡端速度降低的同时,又通过对第二差速通道影响溢出端使其转动在通过平衡循环通道后与输入端转动仍然保持平衡;输出轴在受到来自两条动力分流通道的力之后,既可以跟随输入轴转动,也可以停止不转;但其究竞转与不转或转动多少则取决于弹簧通过通道中旁路循环部件给于输出轴的驱动力,弹簧的连接方式决定了输入的力必须经过弹簧作用于输出轴,或者理解为载荷对输出轴形成的阻力经过弹簧作用于输出轴;弹簧的弹力限定了输入轴对输出轴的驱力和输出轴对输入轴的阻力;具体的说:假设输入力矩足够大,对输出轴产生的驱动力也只等于弹簧的弹力;载荷会对输出轴的转动形成阻力,同样质量的载荷对输出轴形成的阻力与输出轴转速成正比,所以输出轴转速越高,需要的力矩越大,即弹簧的弹力越大输出轴的转速越高,直到它跟输入轴的转速一样高;换而言之,弹簧把输出轴的转动以其弹力能及的转速极限提高;通道中的齿轮齿数比例也可以不是1:1关系,例如:设定第一齿圈8与第五齿圈30的齿数比为1:2,输入轴转动一周,输出轴不转动时,则第一行星架6带动第一齿圈8转动0.5周,那么第五齿圈30转动0.25周,第二锥齿轮24、第二传动轴21、第一平衡齿轮12受第一输出轴2影响不转动,则第三锥齿轮26带动第一传动轴11转动0.5周,由于输入轴通过第一齿轮13啮合第一溢入齿轮10与第一传动轴11连接,所以输入轴转动的1周要与第一传动轴11转动的0.5周对应吻合,那么第一齿轮13与第一溢入齿轮10的齿数比应为1:2,在此情况下,如果弹簧弹力足以驱动第一输出轴2与第一输入轴1同步的转动1周,则行星架6带动第一齿圈8也转动1周,第五齿圈30与第二行星架23则转动0.5周,第一传动轴11在第一输入轴1的带动下也转动0.5周,此时的第二传动轴21带动弹簧14并通过弹簧驱动第一平衡齿轮12也转动0.5周,第一输出轴2转动的1周要对应吻合第一平衡齿轮12的0.5周,所以第二齿轮27与第一平衡齿轮12此时的齿数比也必须为1:2才能使溢出端的转动在输出轴以任何速度转动时,溢出端的转动都与输入轴的转动吻合;在此结构中,第一行星架6也可作为输出轴使用。

可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

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