一種連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)，包括通過所共用的行星架相連接的第一行星輪系和第二行星輪系、與行星架相連接的輸出輪、作為第一行星輪系太陽輪的調(diào)速動力輸入軸、用于驅(qū)動第一行星輪系及第二行星輪系的持續(xù)動力輸入切換機構(gòu)、連接于第二行星輪系的低速離合器；所述第一行星輪系與第二行星輪系共用雙聯(lián)行星輪。本發(fā)明利用調(diào)速動力輸入軸在基于不同的行星機構(gòu)元件時會對行星架的輸出產(chǎn)生不同速比這一特點，設(shè)置了低速、中速和高速三個檔位。在由動力源輸入到其持續(xù)動力輸入切換機構(gòu)的轉(zhuǎn)速保持不變的情況下，靠調(diào)速動力輸入軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向的變化，配合以檔位的切換，便可在輸出輪上實現(xiàn)從零到最大轉(zhuǎn)速的無級變速。在整個升速過程中，輸出轉(zhuǎn)速變化平滑，且無動力中斷。減速過程亦然。
【專利說明】一種連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及齒輪傳動機構(gòu)，尤其是輪式機械的行走驅(qū)動機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]齒輪傳動的特點是傳動比固定，若使輸出元件有比較大的變速范圍往往需要設(shè)計包含多個傳動比的變速箱。在檔位切換時，由于元件速度不同步的原因，兩個檔位不能同時傳遞動力，需要先脫開后嚙合，造成輸出動力的中斷。同樣由于速度不同步的原因，換檔會造成機械沖擊，若減小沖擊則需要更多的傳動比，這樣又會使操控更加復雜。
[0003]在輪式機械上，目前多采用液力變矩器和手動換檔齒輪箱作為行走調(diào)速裝置。雖然液力變矩器能夠很好地吸收換檔沖擊，但其工作效率較低，尤其是在行走裝置處于低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)時。換檔時的動力中斷也對輪式機械在坡道上的操作有很大影響。
[0004]對于齒輪變速【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是對行走機械驅(qū)動【技術(shù)領(lǐng)域】，解決換檔時的機械沖擊和動力中斷對于提高設(shè)備可操作性、平穩(wěn)舒適性以及減少能耗都十分必要。
[0005]有鑒于此，針對上述問題，提出一種設(shè)計合理且有效改善上述缺失的連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)，在由動力源輸入到其持續(xù)動力輸入切換機構(gòu)的轉(zhuǎn)速保持不變的情況下，靠調(diào)速動力輸入軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向的變化，配合以檔位的切換，便可在輸出輪上實現(xiàn)從零到最大轉(zhuǎn)速的無級變速。在整個升速過程中，輸出轉(zhuǎn)速變化平滑，且無動力中斷。減速過程亦然。
[0007]為了達成上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，一種連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)，包括通過所共用的行星架相連接的第一行星輪系和第二行星輪系、與行星架相連接的輸出輪、作為第一行星輪系太陽輪的調(diào)速動力輸入軸、用于驅(qū)動第一行星輪系及第二行星輪系的持續(xù)動力輸入切換機構(gòu)、連接于第二行星輪系的低速離合器；所述第一行星輪系與第二行星輪系共用雙聯(lián)行星輪。
[0008]所述第一行星輪系和第二行星輪系均包括太陽輪和內(nèi)齒輪。
[0009]所述第二行星輪系包括安裝在行星架上的行星介輪，行星介輪與第二行星輪系的內(nèi)齒輪即第二內(nèi)齒輪和雙聯(lián)行星輪同時保持嚙合。
[0010]所述第二內(nèi)齒輪與機殼之間設(shè)有低速離合器。
[0011]所述持續(xù)動力輸入切換機構(gòu)可以使其所包含的持續(xù)動力輸入軸以固定的速比驅(qū)動所述第一行星機構(gòu)的內(nèi)齒輪即第一內(nèi)齒輪，由中速離合器控制是否參與驅(qū)動。
[0012]所述持續(xù)動力輸入切換機構(gòu)可以使其所包含的持續(xù)動力輸入軸以固定的速比驅(qū)動所述第二行星機構(gòu)的太陽輪即第二太陽輪，由高速離合器控制是否參與驅(qū)動。
[0013]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明中包含有五個可以以兩個行星輪系中心為軸旋轉(zhuǎn)的元件，分別是兩個行星輪系各自的內(nèi)齒輪、太陽輪以及所共用的行星架。其中，第一行星輪系的太陽輪作為調(diào)速動力輸入軸，所共用的行星架作為輸出元件和輸出軸連接，另外三個元件在參與工作時作為定速元件。定速元件的速度以及是否參與工作由低速離合器以及持續(xù)動力輸入切換機構(gòu)來控制。基于不同的定速元件，調(diào)速動力輸入軸與行星架之間會產(chǎn)生不同的速比。分別給定三個定速元件以相應(yīng)的速度使本發(fā)明有了分別對應(yīng)三個相互銜接的變速范圍的三個檔位。而且對于相鄰的兩個檔位，調(diào)速動力輸入軸與行星架之間速比的正負號相反。因此在整個升速過程中，在持續(xù)動力輸入軸的轉(zhuǎn)速不變的情況下，無論是調(diào)速動力輸入軸轉(zhuǎn)速升高或是降低、正轉(zhuǎn)或是反轉(zhuǎn)都會造成行星架轉(zhuǎn)速的升高，使調(diào)速元件的性能得到充分發(fā)揮。降速過程亦然。另外，雖然在不同的檔位上會有不同的元件脫離工作，但這些元件依然隨行星輪系作無負載從動運轉(zhuǎn)。在相鄰兩個變速范圍的交接點上，即將結(jié)合的兩個無負載元件轉(zhuǎn)速同步，可以先切入即將結(jié)合的兩個元件，再切出即將脫離的兩個元件。因此在換檔過程中，速度無沖擊，動力無中斷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)的傳動原理圖；
圖2為本發(fā)明一種連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)的輸出輪轉(zhuǎn)速與元件速度關(guān)系圖。
[0015]圖中:1，高速主動輪；2，持續(xù)動力輸入軸；3，第二內(nèi)齒輪；4，行星架；5，高速被動輪；6，高速離合器；7，第二太陽輪；8，行星介輪；9，低速離合器；10，雙聯(lián)行星輪；11，調(diào)速動力輸入軸；12，輸出輪；13，第一內(nèi)齒輪；14，中速被動輪；15，中速離合器；16，中速主動輪。
【具體實施方式】
[0016]有關(guān)本發(fā)明的詳細說明及技術(shù)內(nèi)容，配合【專利附圖】

【附圖說明】如下，然而附圖僅提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
[0017]根據(jù)圖1和圖2所示，一種連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)，包括通過所共用的行星架4相連接的第一行星輪系和第二行星輪系、與行星架4相連接的輸出輪12、作為第一行星輪系太陽輪的調(diào)速動力輸入軸11、用于驅(qū)動第一行星輪系及第二行星輪系的持續(xù)動力輸入切換機構(gòu)、連接于第二行星輪系的低速離合器9 ;所述第一行星輪系與第二行星輪系共用雙聯(lián)行星輪10。
[0018]所述第一行星輪系和第二行星輪系均包括內(nèi)齒輪和太陽輪。
[0019]所述第二行星輪系包括安裝在行星架4上的行星介輪8，行星介輪8與第二行星輪系的內(nèi)齒輪即第二內(nèi)齒輪3和雙聯(lián)行星輪10同時保持嚙合
所述低速離合器9設(shè)于第二內(nèi)齒輪3與機殼之間，設(shè)計為常閉式。
[0020]所述持續(xù)動力輸入切換機構(gòu)包括持續(xù)動力輸入軸2、高速主動輪1、高速被動輪5、高速離合器6、中速主動輪16、中速被動輪14、中速離合器15。所述持續(xù)動力輸入軸2與中速主動輪16之間為固定連接；所述所述中速離合器15設(shè)于中速被動輪14與第一行星輪系的內(nèi)齒輪即第一內(nèi)齒輪13之間，設(shè)計為常開式；所述持續(xù)動力輸入軸2與高速主動輪I之間為固定連接；所述高速離合器6設(shè)于高速被動輪5與第二行星輪系的太陽輪即第二太陽輪7之間，設(shè)計為常開式。[0021]如圖1所示，設(shè)持續(xù)動力輸入軸2逆時針方向旋轉(zhuǎn)；起始狀態(tài)低速離合器9結(jié)合，中速離合器15脫開，高速離合器6脫開，整個機構(gòu)處于低速檔位；當調(diào)速動力輸入軸11轉(zhuǎn)速為零時，輸出輪12轉(zhuǎn)速為零。
[0022]上述轉(zhuǎn)速方向是根據(jù)圖1由右向左看，下同；設(shè)逆時針方向為正向。
[0023]1.若使輸出輪12增速，過程如下:
1.1，在低速檔位狀態(tài)下，正向增大調(diào)速動力輸入軸11的轉(zhuǎn)速；
此狀態(tài)下第二內(nèi)齒輪3固定，第一內(nèi)齒輪13和第二太陽輪7自由從動。基于第二內(nèi)齒輪3，調(diào)速動力輸入軸11與行星架4之間速比為負值，行星架4將帶動輸出輪12反向增速；當調(diào)速動力輸入軸11轉(zhuǎn)速正向升高使其轉(zhuǎn)速與持續(xù)動力輸入軸2的轉(zhuǎn)速達到一個特定的比值時，輸出輪12的轉(zhuǎn)速達到低速檔和中速檔變速范圍的交接點，此時第一內(nèi)齒輪13和中速被動輪14之間為零差速；
1.2，令中速離合器15結(jié)合，由于此時第一內(nèi)齒輪13和中速被動輪14之間為零差速，所以中速離合器15的結(jié)合過程無沖擊；
脫開低速離合器9 ；
此時整個機構(gòu)進入中速檔狀態(tài)，由于中速離合器15的結(jié)合早于低速離合器9的脫開，所以整個換檔過程沒有出現(xiàn)動力中斷；
1.3，在中速檔位狀態(tài)下，降低調(diào)速動力輸入軸11的正向轉(zhuǎn)速至零速，再繼續(xù)反向增大其轉(zhuǎn)速；
此狀態(tài)下第一內(nèi)齒輪13通過中速主動輪16和中速被動輪14從持續(xù)動力輸入軸2得到了一個反向固定轉(zhuǎn)速，第二內(nèi)齒輪3和第二太陽輪7自由從動?；诘谝粌?nèi)齒輪13,調(diào)速動力輸入軸11與行星架4之間速比為正值，所以在調(diào)速動力輸入軸11正向減速及反向增速的過程中，行星架4將帶動輸出輪12反向增速；
當調(diào)速動力輸入軸11轉(zhuǎn)速反向升高使其轉(zhuǎn)速與持續(xù)動力輸入軸2的轉(zhuǎn)速達到另一個特定的比值時，輸出輪12的轉(zhuǎn)速達到中速檔和高速檔變速范圍的交接點，此時第二太陽輪7和高速被動輪5之間為零差速；
1.4，令高速離合器6結(jié)合，由于此時第二太陽輪7和高速被動輪5之間為零差速，所以高速離合器6的結(jié)合過程無沖擊；
脫開中速離合器15 ；
此時整個機構(gòu)進入高速檔狀態(tài)，由于高速離合器6的結(jié)合早于中速離合器15的脫開，所以整個換檔過程沒有出現(xiàn)動力中斷；
1.5，在高速檔位狀態(tài)下，降低調(diào)速動力輸入軸11的反向轉(zhuǎn)速至零速，再繼續(xù)正向增大其轉(zhuǎn)速；
此狀態(tài)下第二太陽輪7通過高速主動輪I和高速被動輪5從持續(xù)動力輸入軸2得到了一個反向固定轉(zhuǎn)速，第一內(nèi)齒輪13和第二內(nèi)齒輪3自由從動?；诘诙栞?,調(diào)速動力輸入軸11與行星架4之間速比為負值，所以在調(diào)速動力輸入軸11反向減速及正向增速的過程中，行星架4將帶動輸出輪12反向增速；
在調(diào)速動力輸入軸11的轉(zhuǎn)速反向降低或正向升高的過程中，輸出輪12的轉(zhuǎn)速將達到高速檔變速范圍的高端，也就是整個變速機構(gòu)的最高輸出轉(zhuǎn)速。
[0024]2.若使輸出輪12減速，其過程與過程I相反。換檔過程的要點是:先切入，后脫開，以避免動力中斷。
[0025]圖2表現(xiàn)了在變速過程中各主要元件的轉(zhuǎn)速與輸出輪轉(zhuǎn)速間的對應(yīng)關(guān)系。橫座標:輸出輪轉(zhuǎn)速；縱座標:元件轉(zhuǎn)速。100為持續(xù)動力輸入軸2的對應(yīng)關(guān)系線，101為調(diào)速動力輸入軸11的對應(yīng)關(guān)系線，102為第二太陽輪7的對應(yīng)關(guān)系線，103為第二內(nèi)齒輪3的對應(yīng)關(guān)系線，104為行星架4的對應(yīng)關(guān)系線，105為第一內(nèi)齒輪13的對應(yīng)關(guān)系線。
[0026]本發(fā)明的三個檔位對應(yīng)于三個不同的但相互銜接的變速范圍，在低速范圍內(nèi)，變速器由調(diào)速動力輸入軸11單獨驅(qū)動；在中速范圍和高速范圍，變速器由持續(xù)動力輸入軸2和調(diào)速動力輸入軸11共同驅(qū)動。在相鄰兩個檔位的切換過程中，與此兩個檔位相關(guān)的元件均參與工作，使得換檔過程中保持動力持續(xù)。
[0027]本發(fā)明若采用發(fā)動機驅(qū)動持續(xù)動力輸入軸2、以液壓馬達驅(qū)動調(diào)速動力輸入軸
11、并在輸出端增設(shè)換向機構(gòu)，則非常適用于輪式機械的行走驅(qū)動。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，非用以限定本發(fā)明的專利范圍，其他運用本發(fā)明的專利精神的等效變化，均應(yīng)俱屬本發(fā)明的專利范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)，其特征在于，包括通過所共用的行星架相連接的第一行星輪系和第二行星輪系、與行星架相連接的輸出輪、作為第一行星輪系太陽輪的調(diào)速動力輸入軸、用于驅(qū)動第一行星輪系及第二行星輪系的持續(xù)動力輸入切換機構(gòu)、連接于第二行星輪系的低速離合器；所述第一行星輪系與第二行星輪系共用雙聯(lián)行星輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)，其特征在于，所述第一行星輪系包括內(nèi)齒輪，稱第一內(nèi)齒輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)，其特征在于，所述第二行星輪系包括內(nèi)齒輪，稱第二內(nèi)齒輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)，其特征在于，所述第二行星輪系包括太陽輪，稱第二太陽輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)，其特征在于，所述第二行星輪系包括安裝在行星架上并與雙聯(lián)行星輪保持嚙合的行星介輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3或5所述的一種連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)，其特征在于，所述行星介輪與所述第二內(nèi)齒輪保持嚙合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)，其特征在于，所述低速離合器設(shè)于第二內(nèi)齒輪與機殼之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)，其特征在于，所述持續(xù)動力輸入切換機構(gòu)包括持續(xù)動力輸入軸、安裝于持續(xù)動力輸入軸上的高速主動輪、通過第二太陽輪連接于第二行星輪系的高速被動輪、用于控制高速主動輪和高速被動輪是否參與工作的高速離合器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種連續(xù)動力無級變速傳動機構(gòu)，其特征在于，所述持續(xù)動力輸入切換機構(gòu)包括持續(xù)動力輸入軸、安裝于持續(xù)動力輸入軸上的中速主動輪、通過第一內(nèi)齒輪連接于第一行星輪系的中速被動輪、用于控制中速主動輪和中速被動輪是否參與工作的中速離合器。
【文檔編號】F16H3/76GK103486207SQ201310480709
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月12日
【發(fā)明者】周明輝, 張義華, 張東, 韓斌, 王長江, 高公如 申請人:山東常林機械集團股份有限公司