全自动齿轮无级变速器的制作方法

1.本实用新型涉及一种机械类无级变速器，特别涉及一种全自动齿轮无级变速器。


背景技术：

2.目前的传动带式无级变速，是用工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，但承载能力小、寿命短。现行汽车自动变速器，体积大、零件多、造价高，控制系统复杂。现有的一些公开的齿轮无级变速器设计，理论上很完美，但实用性不够。因此开发一种传动比连续、承载力大、安全可靠、机构简单、加工方便、造价低廉的无级变速器，成为机械行业急需解决的问题。本发明只用一排行星齿轮与加速飞轮、超速离合器组合便可满足上述要求。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，并提供一种全自动齿轮无级变速器，它将设计所需的最高转速输出与最大扭矩输出轮系结合形成混合轮系，在工作过程中，直接根据负载变化完全自动的实现无级变速。
4.本实用新型采用的技术方案如下：
5.全自动齿轮无级变速器，由输入轴、太阳轮、行星齿轮、齿圈架齿轮、内齿圈、行星架齿轮、输出轴齿轮、输出小齿轮、辅助大齿轮、超速离合器、加速飞轮、驱动盘齿轮、辅助小齿轮、箱体、飞轮轴组成；
6.输入轴穿过固定在箱体上的轴承后，再穿过齿圈架齿轮及行星架齿轮进入输出轴，输入轴和输出轴相互自由转动，输出轴的输出端穿过箱体上固定的轴承后伸出箱体外，输入轴与太阳轮固定在一起，太阳轮与行星齿轮相啮合，行星齿轮与内齿圈相啮合，内齿圈与齿圈架齿轮固定在一起，行星齿轮通过固定在行星架齿轮上的行星架齿轮轴与行星架齿轮连接，行星齿轮在行星架齿轮轴上自由转动，输出小齿轮固定在输出轴上，输出小齿轮与辅助大齿轮相啮合，辅助大齿轮在飞轮轴上自由转动；
7.超速离合器由外圈、内圈、斜齿、钢球组成，斜齿固定在外圈上，钢球在外圈和内圈之间的空隙中自由活动，内圈和外圈上都开有螺孔，外圈通过螺孔与辅助大齿轮用螺栓固定连接在一起，内圈通过螺孔与飞轮外壳用螺栓固定连接在一起；超速离合器与辅助大齿轮同轴；
8.加速飞轮由飞轮外壳和飞轮驱动盘组成，飞轮驱动盘装在飞轮外壳内，飞轮驱动盘固定连接驱动盘齿轮，飞轮外壳与飞轮轴固定在一起，飞轮驱动盘与飞轮外壳同轴但自由转动，驱动盘齿轮与行星架齿轮相啮合；
9.飞轮外壳与辅助小齿轮同轴并固定在一起，辅助小齿轮与齿圈架齿轮相啮合，飞轮轴两端通过轴承固定在箱体上。
10.所述加速飞轮为机械离心加速飞轮，飞轮驱动盘内焊有相互垂直的4条隔板，形成4个小箱体，小箱体内装有4块相同的离心压块自由活动。
11.所述加速飞轮为液压加速飞轮，液压泵固定在飞轮外壳上,液压泵由液压齿轮、液
压泵壳、液压管道、管盖、管柄、弹簧组成，两个液压齿轮在密闭的液压泵壳里相互啮合，齿轮轴与齿轮固定一起架在液压泵壳上自由转动，其中一个齿轮轴的一端延伸至液压泵壳外，液压泵壳内有密封圈，延伸至壳外的齿轮轴上固定有传动齿轮与驱动盘齿轮13啮合，液压泵的液压管道是闭合循环的，油入口、油出口均开在液压泵内侧，与液压管道相通，在油出口两侧的液压管道口安装两个活动的管盖，管盖后方固定管柄，管盖相互对称，管盖前端呈坡型挨在一起，管柄伸入液压管道内，管柄上装有弹簧，弹簧一端顶住管盖，弹簧另一端固定在液压管道内壁上。
12.所述加速飞轮为电磁加速飞轮，将永磁铁固定装在飞轮外壳内，飞轮驱动盘上焊接磁头架，磁头架上固定装有线圈磁头。
13.本实用新型的优点在于：1、本实用新型部件都是通过传统的啮合、焊接、螺栓方法连接的，工艺简单可靠；2、加速飞轮有多种备件，如；机械离心加速飞轮、液压加速飞轮、电磁加速飞轮等，用以适应不同情况需要，为变速器向高端、智能化发展提供了平台；3、本实用新型能根据负载的变化，实现无级变速。
附图说明
14.图1为本实用新型整体结构示意图；
15.图2为本实用新型超速离合器结构示意图；
16.图3(a)为本实用新型机械离心加速飞轮主视图；
17.图3(b)为本实用新型机械离心加速飞轮右视图；
18.图4(a)为本实用新型液压加速飞轮主视图；
19.图4(b)为本实用新型液压加速飞轮右视图；
20.图4(c)为本实用新型齿轮液压泵结构示意图；
21.图4(d)为图4(c)的a部放大图；
22.图5(a)为本实用新型电磁加速飞轮主视图；
23.图5(b)为本实用新型电磁加速飞轮右视图；
24.图5(c)为本实用新型电磁加速飞轮外壳结构示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
26.如图1所示，全自动齿轮无级变速器，由输入轴1、太阳轮2、行星齿轮3、齿圈架齿轮4、内齿圈5、行星架齿轮6、输出轴7、输出小齿轮8、辅助大齿轮9、超速离合器10、加速飞轮、驱动盘齿轮13、辅助小齿轮14、箱体15、飞轮轴16组成；
27.输入轴1穿过固定在箱体15上的轴承后，再穿过齿圈架齿轮4及行星架齿轮6进入输出轴7，起到输入动力和支撑作用，输入轴1和输出轴7相互自由转动，输出轴7的输出端穿过箱体15上固定的轴承后伸出箱体15外，输入轴1与太阳轮2固定在一起，太阳轮2与行星齿轮3相啮合，行星齿轮3与内齿圈5相啮合，内齿圈5与齿圈架齿轮4固定在一起，行星齿轮3通过固定在行星架齿轮6上的行星架齿轮轴与行星架齿轮6连接，行星齿轮3在行星架齿轮轴上自由转动，输出小齿轮8固定在输出轴7上，输出小齿轮8与辅助大齿轮9相啮合，辅助大齿轮9在飞轮轴16上自由转动；
28.如图2所示，超速离合器10由外圈101、内圈102、斜齿103、钢球104组成，斜齿103固定在外圈101上，钢球104在外圈101和内圈102之间的空隙中自由活动，内圈102和外圈101上都开有螺孔105，外圈101通过螺孔105与辅助大齿轮9用螺栓固定连接在一起，内圈102通过螺孔105与飞轮外壳11用螺栓固定连接在一起；超速离合器10与辅助大齿轮9同轴；
29.加速飞轮由飞轮外壳11和飞轮驱动盘12组成，飞轮驱动盘12装在飞轮外壳11内，飞轮驱动盘12固定连接驱动盘齿轮13，飞轮外壳11与飞轮轴16固定在一起，飞轮驱动盘12与飞轮外壳11同轴但自由转动，驱动盘齿轮13与行星架齿轮6相啮合；
30.飞轮外壳11与辅助小齿轮14同轴并固定在一起，辅助小齿轮14与齿圈架齿轮4相啮合，飞轮轴16两端通过轴承固定在箱体15上。
31.如图3（a）
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（b）所示，所述加速飞轮为机械离心加速飞轮，飞轮驱动盘12内焊有相互垂直的4条隔板121，形成4个小箱体，小箱体内装有4块相同的离心压块122自由活动。
32.其工作原理是；动力经输入轴1输入，带动太阳轮2工作，太阳轮2与行星齿轮3、内齿圈5是相互啮合的，通过行星架齿轮6将减速后的动力经输出轴7输出做功。这实际上就是一个行星齿轮的工作过程。接下来，经由与输出轴7固定一起的输出小齿轮8将动力传给辅助大齿轮9，辅助大齿轮9通过超速离合器10的外圈将动力传给超速离合器10的内圈102，内圈102带动飞轮外壳11及与之同轴的辅助小齿轮14将动力输入给与之相啮合的齿圈架齿轮4，齿轮架齿轮4带动内齿圈5、行星齿轮3、行星架齿轮6、输出轴7及输出小齿轮8再次输出动力，形成一次闭环式动力传递；同时行星架齿轮6也将动力传递给与之啮合的驱动盘齿轮13，带动飞轮驱动盘12旋转做功，飞轮驱动盘12上的离心压块122产生离心压力，压在飞轮外壳11上，推动飞轮外壳11转动，这时飞轮外壳11与飞轮驱动盘12及离心压块122整体形成一个加速飞轮，这个加速飞轮带动与之同轴固定连接的辅助小齿轮14，再一次将动力回输给齿圈架齿轮4，齿圈架齿轮4带动内齿圈5、行星齿轮3、行星架齿轮6、输出轴7、输出小齿轮8做功输出动力，形成第二次闭环式动力传递。由于行星架齿轮6大于驱动盘齿轮13，这个动力传递会使飞轮加速，故称之为加速飞轮。这个加速度会使变速器全面加速，直至输出速度与输入速度相同为止。
33.由于辅助大齿轮9是由输出小齿轮8传递动力的，因此转速慢于加速飞轮，这两者之间的速度差是通过超速离合器10解决的。辅助大齿轮9转动时带动超速离合器10的外圈101转动，外圈101上的斜齿103压迫钢球104，钢球104压力推动内圈102转动，内圈102带动飞轮外壳11转动，内圈102和外圈101旋转方向相同。内圈102速度高于外圈101时，钢球104被带到宽松区域自由转动，不会对外圈101产生摩擦压力，内圈102可以超过外圈101的速度旋转。运动速度快，负载阻力变小，加速飞轮转速会越来越快，反之会越来越慢。由于超速离合器10的作用，形成加速飞轮与辅助大齿轮9高低速并存的现象。另变速器里运用飞轮技术，是发挥飞轮能量存储器及转动惯量的功能，当变速器加速或降速时，飞轮能把能量存储或释放，用来减少变速器波动，保持平顺运转。
34.如图4（a）
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（d）所示，所述加速飞轮为液压加速飞轮，液压泵19固定在飞轮外壳11上,液压泵19由液压齿轮191、液压泵壳192、液压管道194、管盖196、管柄197、弹簧198组成，两个液压齿轮191在密闭的液压泵壳192里相互啮合，齿轮轴与液压齿轮191固定一起架在液压泵壳192上自由转动，其中一个齿轮轴的一端延伸至液压泵壳192外，液压泵壳192内有密封圈18，防止漏油，延伸至壳外的齿轮轴上固定有传动齿轮17与驱动盘齿轮13啮合，液压
泵19的液压管道194是闭合循环的，油入口193、油出口195均开在液压泵19内侧，与液压管道194相通，在油出口195两侧的液压管道口安装两个活动的管盖196，管盖196后方固定管柄197，管盖196相互对称，管盖196前端呈坡型挨在一起，管柄197伸入液压管道194内，管柄197上装有弹簧198，弹簧198一端顶住管盖196，弹簧198另一端固定在液压管道194内壁上。
35.在驱动盘齿轮13带动下，液压齿轮191旋转，带动液压油自油入口193进入，油出口195压出，经液压管道194流回油入口193，如此循环往复。在开始慢速时，不对飞轮产生推动作用，当液压齿轮191速度加快，液压加大，油流速加快，由于两个管盖196坡型对称形成v字型，油压力一大，会把管盖196推开压向液压管道口，同时由于液压管道194内油流速加快，对管盖196产生吸引作用，在油压力和吸引力的作用下，管盖196克服弹簧198阻力，堵住液压管道194的油出口195，阻止油液流动，致齿轮泵19压力增大，这个力传给加速飞轮，推动飞轮转动，飞轮带动同轴的辅助小齿轮14及与辅助小齿轮14啮合的齿圈架齿轮4转动，齿圈架齿轮4带动内齿圈5、行星架齿轮6及与行星架齿轮6固定连接一起的输出轴7将动力输出。齿轮泵19在低速时管盖196不会封堵油出口，油液流动顺畅，压力不大，只有转速达到一定值时，才能使管盖196克服弹簧198阻力封堵油出口，使油泵压力增大，推动飞轮由慢到快，直至达到最大输出速度。
36.如图5（a）
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（c）所示，所述加速飞轮为电磁加速飞轮，将永磁铁125固定装在飞轮外壳11内，飞轮驱动盘12上焊接磁头架123，磁头架123上固定装有线圈磁头124。
37.在飞轮驱动盘12静止时，装在飞轮外壳11上的永磁铁125也会对用钢片叠成的线圈磁头124产生吸力，当驱动盘齿轮13在行星架齿轮6带动下，转动力大于永磁铁125的吸力后，飞轮驱动盘12带动线圈磁头124切割磁力线产生电流，使线圈磁头124产生磁力，速度越快，电流越强，磁力越大，不论与飞轮外壳11上的永磁铁125同性相斥，还是异性相吸，都会对飞轮外壳11产生推动或牵引作用，这个力量会使飞轮渐渐加速，直至达到与输入速度相同为止。
38.本实用新型的液压泵19与永磁铁125、线圈磁头124数量，可根据动力要求设计时决定多少。本变速器将动力分为三路输出，一路是输出轴7输出，连接负载做功和反馈阻力大小到变速器；二路由输出小齿轮8输出，经由辅助大齿轮9和加速飞轮及辅助小齿轮14将动力传回给变速器，以保障最低转速和最大扭力输出；三路由行星架齿轮6输出经由飞轮驱动盘12带动飞轮及辅助小齿轮14将动力传回变速器，以保障变速器速度渐变到最高速输出。三路输出各司其职，又相互作用，目的相同，使得复杂的由低速到高速、由高速到低速不断的速度无级变化功能得以实现。