专利名称：行星齿轮多路传动无级变速器的制作方法
技术所属领域本发明涉及无级变速器，具体是一种利用行星齿轮的公转和自转对转矩、转速不同分配的原理实现转矩、转速传动的无级变化。
背景技术：
实现无级变速是汽车工业一直向往的目标，目前的液力自动变速器和电控无级变速器在一定程度上取得了很大发展，但它们也存在一些不足之处1、液力自动变速器传动比不连续，只能实现分段范围内无级变速；液力传动效率低，动力性能与然料经济不理想。2、电控无级变速器因材料原因，目前只能在一些小排量汽车中得以应用，而无法在大排量、大功率汽车中应用。3、它们结构复杂、生产成本高，且维修困难。因以上原因，使得汽车无级变速未能得到普及。
发明内容
本发明的任务是这样完成的用两套(或两套以上)带行星齿轮的机构(行星齿轮机构或差速器)组成无极变速器，一套作输入级并用一个转动部件作主输入齿轮与输入转矩相连，一套做输出级并用一个转动部件作主输出齿轮驱动后级传动机构，将输入级的其余两个转动部件与输出级的其余两个转动部件通过不同的传动比两两相连，组成两组传动路径，并可在前后或传动路径中再安装带行星齿轮的机构或适当的辅助装置，使传动比适时变化，通过两组传动路径以不断变化的传动比、转动速度和转动方式完成对转矩传动的无极变速变矩任务。
所述变速器确定好输入级、输出级后，用输入级的任一个转动部件做主输入齿轮，接受输入转矩，另外两个转动部件做输入级的两个输出齿轮；用输出级的任一个转动部件做主输出齿轮驱动后级传动机构，另外两个转动部件做输出级的两个输入齿轮。用不同的传动比将输入级的两个输出齿轮分别与输出级的两个输入齿轮两两相连，使转矩传动分两条路径传入输出级，一条为低速高矩传动路径，另一条为高速低矩传动路径，构成一组无级变速器。通过转动速度和转动方式不断变化的两条转矩传动路径完成对转矩传动的无极变化。
所述变速器在无级变速器的输入级前再安装一套带行星齿轮的转动机构作驱动级，用驱动级的一个转动部件作输入轮接受输入转矩，用一个作驱动轮经离合器与无级变速器的主输出轮连接，用一个作辅助轮驱动无级变速器的主输入轮，并使辅助轮传动的转矩经无级变速后由无级变速器的主输出轮经离合器传给驱动轮，完成两输出轮转速的协调和转矩的合成，提高无级变速器的提速性能和稳定性能。
所述变速器在无变速器的输出级后再安装一套带行星齿轮的转动机构作辅助级，用辅助级的一个转动部件作输出轮驱动后级传动机构，其余两个作输入轮，用一个输入轮经离合器组分别与低速高矩和高速低矩传动路径相连，用另一个输入轮与主输出轮相连。当起步或车速较低时，即高速低矩传动路径反转时，离合器组与高速低矩传动路径连接，与低速高矩传动路径分离，将部分反转转矩经辅助级传给输出齿轮，减少反转转矩对主输入齿轮的反向驱动；当车速较高时，即高速低矩传动路径可以正转时，离合器组与低速高矩传动路径连接，与高速低矩传动路径分离，一方面将低速高矩传动路径的部分转矩经辅助级输出，提高输出轮的转动速度；另一方面降低低速高矩传动路径的转动速度和传动比，提高高速低矩传动路径的转动速度，通过离合器组不同的连接方式完成无级变速任务，提高无级变速器的提速性能和稳定性能。
所述变速器在无级变速器的输出级后再安装一套带行星齿轮的转动机构作辅助级，用辅助级的一个转动部件作输出轮与主输出轮相连，一个作输入轮经离合器组分别与无级变速器的两条传动路径相连，一个作辅助轮并安装一套转速控制机构协助前两个齿轮变速。当起步或车速较低时，即高速低矩传动路径反转时，输入轮经离合器组与高速低矩传动路径连接，将部分反转转矩经辅助级直接输出，减少反转转矩对主输入齿轮的反向驱动；当车速较高时，即高速低矩传动路径可以正转时，输入轮经离合器组与低速高矩传动路径连接，一方面将低速高矩传动路径的部分转矩经辅助级直接输出，另一方面阻止低速高矩传动路径转动。在变速过程中辅助轮被转速控制机构适当控制以合适的转速转动，并随主输出轮转速的提高，其转速不断下降或锁止，辅助变速器变速。通过离合器组不同的连接方式完成无级变速任务，提高无级变速器的提速性能和稳定性能。
所述变速器由两组无级变速器经中间转换机构串连组成，前组作主动组，后组作辅助组，用主动组的主输入齿轮与输入转矩相连，用辅助组的主输入齿轮经中间转换机构与主动组的两组转矩传动路径相连，辅助组的主输出齿轮经离合器与主动组的主输出齿轮相连。当起步或车速较低时，即主动组高速低矩传动路径反转时，辅助组的主输入齿轮与主动组的高速低矩传动路径连接，与低速高矩传动路径分离，将部分反转转矩经辅助组无级变速器传给输出齿轮，减少反转转矩对主动组主输入齿轮的反向驱动；当车速较高时，即主动组高速低矩传动路径可以正转时，辅助组的主输入齿轮与主动组的低速高矩传动路径连接，与高速低矩传动路径分离，一方面将主动组低速高矩传动路径的部分转矩经辅助组无级变速器变速后输出，另一方面阻止主动组低速高矩传动路径转动，使变速器的提速和稳定性能更好。
所述变速器由两组无级变速器经中间转换机构串连组成，前组作辅助组，后组作主动组。输入转矩同时驱动两组无级变速器的主输入齿轮，用辅助组的主输出齿轮通过中间转换机构与主动组的高速低矩传动路径相连；用主动组的主输出齿轮驱动后级传动机构。当起步或车速较低时，即主动组高速低矩传动路径反转时，中间转换机构将部分反转转矩经辅助组无级变速器传给输入轴，提高输入轴的驱动能力，降低反转转矩的反向驱动力，防止主输入齿轮停转或反转；当车速较高时，即主动组高速低矩传动路径可以正转时，辅助组无级变速器将部分输入转矩变速后经中间转换机构驱动主动组无级变速器的高速低矩传动路径，使变速器的提速性能和高速稳定性能更好。
所述变速器由两组无级变速器组成，一组作主动组，一组作辅助组。将辅助组串连到主动组的低速高矩或高速低矩传动路径中，用辅助组的主输入齿轮与主动组的低速高矩或高速低矩传动路径的前级相连，用辅助组的主输出齿轮与主动组的低速高矩或高速低矩传动路径的后级相连，在不同的变速区和传动环境中，辅助组适时调整传动比，使主动组的低速高矩或高速低矩传动路径的传动比适时调整，满足无级变速器变速的需要。
所述变速器在上述变速器的低速高矩传动路径中安装一套转速控制机构，当输出级的主输出齿轮的转速提高到一定速度后，即高速低矩传动路径可以正向转动后，转速控制机构根据主输出齿轮的转速和阻力转矩大小、输入转矩和转速大小以及工作环境等因素的变化不同程度的锁止，使低速高矩传动路径转速降低，或停止转动，使转矩传动任务更多或全部由高速低矩传动路径传动，使转矩能更稳定的在高速中传动。
所述变速器在无级变速器的低速高矩传动路径中再串连一套(或多套)带行星齿轮的机构作辅助级，构成低速高矩传动路径组。每套辅助级用一个转动部件作输入轮与低速高矩传动路径(或路径组)的前级相连；其余两个作输出轮，用一个输出轮与低速高矩传动路径(或路径组)的后级相连，用另一个输出轮经离合器与主输出齿轮相连，并在该输出轮安装一套转速控制机构，转速控制机构根据输入转矩、阻力转矩的大小和工作环境的变化适时锁止或释放，改变低速高矩传动路径组的传动比，完成无级变速任务，提高无级变速器的提速性能和稳定性能。
所述变速器在无级变速器的高速低矩传动路径中再串连一套(或多套)带行星齿轮的机构作辅助级，构成高速低矩传动路径组。用辅助级的一个转动部件作输入轮与高速低矩传动路径(或路径组)的前级相连，其余两个作输出轮，用一个输出轮与高速低矩传动路径(或路径组)的后级相连，用另一个输出轮经离合器与主输出齿轮或主输入齿轮相连，并在该输出轮和低速高矩传动路径组中分别安装一套转速控制机构，转速控制机构根据输入转矩、阻力转矩的大小和工作环境的变化适时锁止或释放，改变高速低矩传动路径组传动比，完成无级变速任务，提高无级变速器的提速性能和稳定性能。
所述变速器在无级变速器的低速高矩传动路径中再串连一套(或多套)带行星齿轮的机构作辅助级，构成低速高矩传动路径组，用辅助级的一个转动部件作输入轮与低速高矩传动路径(或路径组)的前级相连，其余两个作输出轮，用一个输出轮与低速高矩传动路径(或路径组)的后级相连，用另一个输出轮经离合器与主输出齿轮相连，并在该输出轮安装一套转速控制机构；在高速低矩传动路径中再串连一套(或多套)带行星齿轮的机构作辅助级，构成高速低矩传动路径组，用辅助级的一个转动部件作输入轮与高速低矩传动路径(或路径组)的前级相连，其余两个作输出轮，用一个输出轮与高速低矩传动路径(或路径组)的后级相连，用另一个输出轮经离合器与主输出(或主输入)齿轮相连，并在该输出轮安装一套转速控制机构。所有转速控制机构根据输入转矩、阻力转矩的大小和工作环境的变化适时锁止或释放，使两条转矩传动路径组的传动比适时改变，完成无级变速任务，提高无级变速器的提速性能和稳定性能。
本发明的有益效果是1、充分利用了行星齿轮的公转、自转对转矩、转速的不同分配原理，实现了用固定齿轮完成对转矩传动的无级变速变矩的任务。
2、行星齿轮多路传动无级变速器的传动机构由固定齿数的齿轮组成，它的传动效率高，传动能力强，可用于不同功率的变速变矩传动任务。
3、行星齿轮多路传动无级变速器结构简单，零配件少，辅助及伺服系统少且简单，并都是利用现有技术和产品生产，它的生产成本和设备投资远低于其它无级变速产品。
下面结合附图对发明作进一步的详细说明图1是本发明实施例1的结构示意2是本发明实施例2的结构示意3是本发明实施例3的结构示意4是本发明实施例4的结构示意5是本发明实施例5的结构示意6是本发明实施例6的结构示意7是本发明实施例7的结构示意8是本发明实施例8的结构示意9是本发明实施例9的结构示意10是本发明实施例10的结构示意11是本发明实施例11的结构示意12是本发明实施例12的结构示意13是本发明实施例13的结构示意14是本发明实施例14的结构示意图
具体实施例方式
行星齿轮多路传动无级变速器是根椐行星齿轮机构或差速器在不同的工作环境和控制条件下，行星齿轮将不同程度的自转和公转，使转矩和转速在三个转动部件上实现不同分配的原理而设计的。该变速器是用两套(或两套以上)行星齿轮机构或差速器组成的，用其中一套作输入级，另一套作输出级。在输入级的三个转动部件中任选一个转动部件作主输入齿轮接受动力转矩，其余两个转动部件作输入级的两个输出齿轮；在输出级的三个转动部件中任选一个转动部件作主输出齿轮驱动后级传动机构，其余两个转动部件作输出级的两个输入齿轮。用不同的传动比将输入级的两个输出齿轮分别与输出级的两个输入齿轮两两相连，构成两组转矩传动路径，一组为低速高矩传动路径，另一组为高速低矩传动路径，并可在传动路径中再安装带行星齿轮的机构或适当的辅助装置，使传动比适时变化，或使传动的转矩分散输出。由两组传动路径通过不断变化的转动速度和转动方式以及对两组转矩传动路径的传动比和转速进行适当的控制和调节使输入转矩在输出级输出后实现无级变化。
实施例1结合图1，在输入级行星齿轮机构中任选行星架[1]做输入级行星齿轮机构的主输入齿轮，与转矩动力相连，用输入级行星齿轮机构的太阳轮[10]和齿圈[8]作输入级的两个输出齿轮；在输出级行星齿轮机构中任选行星架[4]做输出级行星齿轮机构的主输出齿轮，驱动后级传动机构，用输出级行星齿轮机构的太阳轮[5]和齿圈[7]作输出级的两个输入齿轮。用输入级行星齿轮机构的输出太阳轮[10]和输出级行星齿轮机构的输入齿圈[7]构成转矩传动的输入级太阳轮输出级齿圈传动路径[2]，作高速低矩传动路径；用输入级行星齿轮机构的输出齿圈[8]和输出级行星齿轮机构的输入太阳轮[5]构成转矩传动的输入级齿圈输出级太阳轮传动路径[3]，作低速高矩传动路径。假设输入转矩是逆时针方向转动，低速高矩传动路径[3]和高速低矩传动路径[2]在输入转矩驱动下均有逆时针方向转动趋势，并驱动主输出齿轮[4]逆时针方向转动。它具体是这样变速的，起步(即加速度很大时)或输出级行星齿轮机构的主输出齿轮[4]的阻力转矩比低速高矩传动路径传动的转矩大时，两路传动路径将输入级行星齿轮机构分配的转矩都传给输出级行星齿轮机构的主输出齿轮[4]，但此时低速高矩传动路径[3]传动的转矩大于高速低矩传动路径[2]传动的转矩，且主输出齿轮[4]后级传动的阻力转矩分配给齿圈[7]的转矩也大于高速低矩传动路径[2]传动的转矩，高速低矩传动路径[2]不能克服低速高矩传动路径[3]的驱动而反转，变为顺时针方向转动，并将低速高矩传动路径[3]传来的转矩与高速低矩传动路径[2]传来的转矩之差传回输入级行星齿轮机构，与输入级行星齿轮机构的主输入齿轮[1]联合驱动低速高矩传动路径[3]，使其转速和转矩同时增加。高速低矩传动路径[2]在反转(顺时针转动)过程中，与主输入齿轮[1]共同作用，使原来的低速高矩传动路径[3]的转矩提高，驱动能力增强，使输出级行星齿轮机构的主输出齿轮[4]所获转矩增大，转速不断提高。随着主输出齿轮[4]的转速不断提高(即加速度不断减小)，它的后级传动阻力转矩不断减小，且分担低速高矩传动路径[3]的传动任务也不断增多，使高速低矩传动路径[2]的反转速度不断减小，直至停止反转。当主输出齿轮[4]的转速提高到一定速度后，高速低矩传动路径[2]传动的转矩已经大于主输出齿轮[4]分配的阻力转矩，高速低矩传动路径[2]将逆时针方向转动，使低速高矩传动路径[3]的转速按比例下降，高速低矩传动路径[2]开始与低速高矩传动路径[3]联合驱动主输出齿轮[4]，使主输出齿轮[4]的转速进一步提高。这样通过高速低矩传动路径[2]的双向转动过程，反转(顺时针方向转动)时，它分担主输出齿轮[4]的转速任务，并将反转力矩传回输入级行星齿轮机构，与输入转矩同时驱动低速高矩传动路径[3]，使低速高矩传动路径[3]的转矩提高，驱动能力增强，使主输出齿轮[4]能低速转动；正转(逆时针转动)时，它将输入级行星齿轮机构分配的输入转矩与低速高矩传动路径[3]联合驱动输出级行星齿轮机构的主输出齿轮[4]，通过转动速度和转动方式不断变化的两条转矩传动路径完成转矩传动的无极变速任务。
实施例2结合图2，在输入级行星齿轮机构中任选齿圈[1]做输入级行星齿轮机构的主输入齿轮，与转矩动力相连，用输入级行星齿轮机构的太阳轮[10]和行星架[3]作输入级的两个输出齿轮；在输出级行星齿轮机构中任选齿圈[5]做输出级行星齿轮机构的主输出齿轮，驱动后级传动机构，用输出级行星齿轮机构的太阳轮[7]和行星架[6]作输出级的两个输入齿轮。用输入级行星齿轮机构的输出太阳轮[10]和输出级行星齿轮机构的输入行星架[6]构成转矩传动的高速低矩传动路径[9]；用输入级行星齿轮机构的输出行星架[3]和输出级行星齿轮机构的输入太阳轮[7]构成转矩传动的低速高矩传动路径[4]。假设输入转矩是逆时针方向转动，在输入转矩驱动下，低速高矩传动路径[4]有逆时针方向转动趋势，高速低矩传动路径[9]有顺时针方向转动趋势，两组转动路径均驱动主输出齿轮[5]顺时针方向转动。在转矩传动过程中，高速低矩传动路径根据输入转矩和转速大小、阻力转矩和转速大小以及工作环境的变化，自动调整转动方式和转动速度，使低速高矩传动路径的转动速度发生相应的变化，完成无级变速变矩任务。
实施例3结合图3，它是在实施例2(或实施例1)的基础上，在无级变速器的输入级前增加一级行星齿轮机构作驱动级。用驱动级的齿圈[17]作输入轮与输入转矩相连，用驱动级的行星架[15]作辅助轮驱动无级变速器的主输入齿轮[1]，用驱动级的太阳轮[14]作驱动轮经离合器[11]与主输出齿轮[5]相连。在一定范围内行星架[15]的转速变化经无级变速器变速变矩后与太阳轮[14]的转速协调同步，完成转矩的合成；当阻力转矩很小，即输出齿轮[14]转速很高时，行星架[15]的转速降低到经无级变速器变到最高转速时还低于太阳轮[14]的转速时，或无级变速器的主输出齿轮[5]传动的转矩很小对驱动轮[14]的影响不大时，离合器[11]分离，同时主输出齿轮[5]或行星架[15]锁止，阻止行星架[15]继续转动，使转矩全部由太阳轮[14]输出。
实施例4结合图4，它是在实施例2(或实施例1)的基础上，在无级变速器的输出级后增加一级行星齿轮机构作辅助级。用辅助级的齿圈[12]作输出齿轮驱动后级传动机构，用辅助级的太阳轮[14]与主输出齿轮[5]相连，用辅助级的行星架[13]经离合器组[11]与输出级的行星架[6]和太阳轮[7]相连。当起步或阻力转矩较大时，即高速低矩传动路径[4]反转时，辅助级行星架[13]经离合器组[11]与输出级的行星架[6]锁止，与太阳轮[7]分离，将高速低矩传动路径[4]的部分反转转矩经辅助级驱动后级传动机构；当转速提高到一定速度时，即高速低矩传动路径可以正转时，辅助级行星架[13]经离合器组[11]与输出级的太阳轮[7]锁止，与行星架[6]分离，将低速高矩传动路径[9]部分转矩经辅助级驱动后级传动机构，分散低速传动路径传动的转矩，使低速高矩传动路径转速降低，使高速低矩传动路径的转速提高，提高变速器的提速和高速稳定性能。
实施例5结合图5，它是在实施例2(或实施例1)的基础上，由两组无级变速器串连组成。用前组作主动组，后组作辅助组，将主动组的主输入齿轮[10]与输入转矩相连，将辅助组的主输入齿轮[5]经离合器组[4]与主动组输出级的行星架[8]和太阳轮[9]相连，用辅助组的主输出齿轮[6]经单向离合器[7]与主动组的主输出齿轮[3]相连。当起步或转速较低时，即主动组高速低矩传动路径[1]反转时，辅助组主输入齿轮[5]经离合器组[4]与主动组行星架[8]锁止，与太阳轮[9]分离，将部分反转转矩经辅助组无级变速器和单向离合器[7]与主动组的主输出齿轮[3]同时驱动后级传动机构，当反转速度降低到经辅助组无级变速器提速后仍达不到主输出齿轮[3]的转速时，离合器组[4]进一步单向锁止，使行星架[8]逐步停止反转；当转速提高到一定速度时，即主动组高速低矩传动路径[1]可以正转时，主输入齿轮[5]经离合器组[4]与主动组太阳轮[9]锁止，与行星架[8]分离，将低速高矩传动路径[2]的部分转矩经变速后传给后级传动机构，并在一定程度上阻止低速高矩传动路径转动，提高变速器的提速和稳定性能，当阻力转矩很小、主输出齿轮[3]的转速很高时，即低速高矩传动路径[2]的转速降低到经辅助组无级变速器提速后达不到主输出齿轮[3]的转速时，离合器组[4]进一步锁止，使太阳轮[9]逐步停止转动，使转矩全部由高速低矩传动路径[1]传动，提高变速器的提速和高速稳定性能。
实施例6结合图6，它是在实施例1、2的基础上，用行星齿轮机构将两组无级变速器串连组成。用前组作辅助组，后组作主动组，用输入转矩同时驱动两组无级变速器的主输入齿轮[1]、[5]，辅助组的主输出齿轮行星架[2]驱动行星齿轮机构的齿圈[3]，行星齿轮机构的行星架[10]和太阳轮[11]经单向离合器组[4]与主动组输入级的太阳轮[9]相连，主动组的主输出齿轮[8]驱动后级传动机构。当起步或转速较低时，即主动组高速低矩传动路径[7]反转时，太阳轮[11]锁止不转动，高速低矩传动路径[7]经单向离合器组[4]与行星架[10]锁止，与太阳轮[11]分离，将部分反转转矩经辅助组反传给输入轴，提高输入轴的驱动能力，当反转速度降低到经辅助组提速后达不到输入轴的转速时，离合器组[4]开始与行星架[10]分离，同时高速低矩传动路径[7]单向锁止逐步停止反转；当转速提高到一定速度时，即主动组高速低矩传动路径[7]可以正转时，行星架[10]锁止停止转动，高速低矩传动路径[7]经离合器组[4]与太阳轮[11]锁止，使输入转矩部分经辅助组变速后驱动主动组的高速低矩传动路径[7]，提高变速器的提速和稳定性能。
实施例7结合图7，它是在实施例1(或实施例2)的基础上，由两组无级变速器串连组成。一组作主动组，一组作辅助组，将辅助组的主输入齿轮[11]与主动组输入级的齿圈[8](或太阳轮[10])相连，用辅助组的主输出齿轮[12]与主动组的输出级的太阳轮[5](或齿圈[71])相连。在不同的变速区和传动环境中，辅助组适时调整传动比，使主动组的低速高矩或高速低矩传动路径的传动比适时调整，满足无级变速器变速的需要。
实施例8结合图8，它是在实施例1(或实施例2、3、4、5、6、7)的基础上，在无级变速器的低速高矩传动路径中安装一套转速控制机构[11]。在低速传动过程中，转速控制机构[11]处于分离状态，不起作用；当输出级差速器的主输出齿轮[4]的转速提高到一定速度(高速低矩传动路径可以正向传动转矩)后，转速控制机构[11]根据主输出齿轮[4]的转速和阻力转矩大小、输入转矩和转速大小以及工作环境等因素的变化，将以不同的液压或气压控制转速控制机构[11]的执行机构使转速控制机构[11]不同程度的锁止，阻止低速高矩传动路径转动，使低速高矩传动路径转速降低或停止转动，使转矩传动任务更多或全部由高速低矩传动路径传动，使转矩传动保持在高传动比中传动，提高传动效率。通过转动速度和转动方式不断变化的两组转矩传动路径以及对传动路径的转速进行适当的控制完成转矩传动的无极变速任务。
实施例9结合图9，它是在实施例1(或实施例2、3、4、7)的基础上，在无级变速器的低速高矩传动路径中增加一级行星齿轮机构作辅助级，构成低速高矩传动路径组。用辅助级的齿圈[12](或太阳轮[14])作输出齿轮与输出级的太阳轮[5]相连，用辅助级的行星架[13]作输入齿轮与输入级的齿圈[8]相连，用辅助级的太阳轮[14](或齿圈[12])经单向离合器[15]与输出级的行星架[4]相连，在辅助级的太阳轮[14](或齿圈[12])上再安装一套转速控制机构[11]。当起步或阻力转矩较大时，即高速低矩传动路径[2]反转时，转速控制机构[11]释放，辅助级太阳轮[14](或齿圈[12])将低速高矩传动路径组的部分转矩经单向离合器[15]直接输出，降低低速高矩传动路径组对高速低矩传动路径的反向驱动；当转速提高到一定速度时，即高速低矩传动路径[2]可以正转时，转速控制机构[11]根据输入转矩和阻力转矩的大小以及工作环境的变化，将辅助级太阳轮[14](或齿圈[12])适时锁止或释放，使低速高矩传动路径组的传动比改变，使变速器保持在合适的变速传动范围内，提高变速器的变速和高速稳定性能。
实施例10结合图10，它是在实施例9的基础上，在无级变速器的低速高矩传动路径中再增加一级行星齿轮机构作第二级辅助级，构成低速高矩传动路径组。用第二辅助级的齿圈[18](或太阳轮[16])作输出齿轮与第一辅助级的输入行星架[13]相连，用第二辅助级的行星架[17]作输入轮与输入级的齿圈[8]相连，用第二辅助级的太阳轮[16](或齿圈[18])经单向离合器[20]与输出级的行星架[4]或第一辅助级的太阳轮[14]相连，在第二辅助级的太阳轮[16](或齿圈[18])上再安装一套转速控制机构[19]。当起步或阻力转矩较大时，即高速低矩传动路径[2]反转时，转速控制机构[11]和[19]分离，辅助级太阳轮[14]和[16](或齿圈[18])将低速高矩传动路径组的部分转矩经单向离合器组[15]和[20]直接输出，降低低速高矩传动路径组对高速低矩传动路径的反向驱动；当转速提高到一定速度时，即高速低矩传动路径[2]可以正转时，转速控制机构[19]和[11]根据输入转矩和阻力转矩的大小以及工作环境的变化，将两辅助级太阳轮[16]和[14]适时锁止或释放，并使低速高矩传动路径组的传动比改变，甚至使原来的高速低矩传动路径组变为低速高矩传动路径组，使原来的低速高矩传动路径组变为高速低矩传动路径组，使变速器保持在合适的变速传动范围内，提高变速器的变速和高速稳定性能。
实施例11结合图11，它是在实施例1(或实施例2、3、4)的基础上，在无级变速器的高速低矩传动路径中增加一级行星齿轮机构作辅助级，构成高速低矩传动路径组。用辅助级的齿圈[17]作输入齿轮与输入级的太阳轮[10]相连，用辅助级的行星架[18]经单向离合器[16]与输出级的行星架[4]相连，用辅助级的太阳轮[19]经齿轮[23]、[21]和[22]与输出级的齿圈[7]相连，在辅助级的行星架[18]上再安装一套转速控制机构[20]，在输出级的太阳轮[5]上再安装一套转速控制机构[24]。当起步或阻力转矩较大时，即高速低矩传动路径组[2]反转时，转速控制机构[20]和[24]分离，辅助级行星架[18]将大量反转转矩经单向离合器[16]直接输出，降低反转转矩对输入齿轮[1]的反向驱动；当转速提高到一定速度时，即高速低矩传动路径组[2]可以正转时，转速控制机构[20]和[24]根据输入转矩和阻力转矩的大小以及工作环境的变化，将辅助级行星架[18]和输出级太阳轮[5]适时锁止或释放，使变速器保持在合适的变速传动范围内，提高变速器的变速和高速稳定性能。
实施例12结合图12，它是结合实施例9(或实施例10)和实施例11，在无级变速器的低速高矩和高速低矩传动路径中分别增加一级(或多级)行星齿轮机构作辅助级。在低速高矩传动路径中，用辅助级的齿圈[12](或太阳轮[14])作输出齿轮与输出级的太阳轮[5]相连，用辅助级的行星架[13]与输入级的齿圈[8]相连，用辅助级的太阳轮[14](或齿圈[12])经单向离合器[15]与输出级的行星架[4]相连，在辅助级的太阳轮[14](或齿圈[12])上再安装一套转速控制机构[11]。在高速低矩传动路径中，用辅助级的齿圈[17]作输入齿轮与输入级的太阳轮[10]相连，用辅助级的行星架[18]经单向离合器[16]与输出级的行星架[4]相连，用辅助级的太阳轮[19]经齿轮[23]、[21]和[22]与输出级的齿圈[7]相连，在辅助级的行星架[18]上再安装一套转速控制机构[20]。当起步或阻力转矩较大时，即高速低矩传动路径组[2]反转时，转速控制机构[11]、[20]释放，低速高矩传动路径组辅助级的太阳轮[14]将低速高矩传动路径的部分转矩经单向离合器[15]直接输出，降低低速高矩传动路径组对高速低矩传动路径组的反向驱动，同时高速低矩传动路径组辅助级的行星架[18]将大量反转转矩经单向离合器[16]直接输出，降低反转转矩对输入齿轮[1]的反向驱动；当转速提高到一定速度时，即高速低矩传动路径组[2]可以正转时，转速控制机构[11]根据输入转矩和阻力转矩的大小以及工作环境的变化，将低速高矩传动路径组的辅助级太阳轮[14]适时锁止或释放，转速控制机构[20]将高速低矩传动路径组辅助级行星架[18]适时锁止或释放，使两组传动路径的传动比交替改变，甚至使高速低矩和低速高矩两条传动路径组相互转变，这样可以灵活的选择和搭配两条传动路径组的传动比，以及对各传动路径组的转速控制机构适时进行控制，并可使两条传动路径组同时处在减速增矩或增速减矩传动范围中，使变速器保持在合适的变速传动范围内，提高变速器的变速和高速稳定性能。它可以通过以下两种方式变速一种方式是将高速低矩传动路径组始终以较低的传动比传动，低速高矩传动路径组始终以较高的传动比传动，变速时只改变它们的传动比，不使两传动路径组相互转变；另一种方式是变速时将高速低矩和低速高矩传动路径组的传动比轮流改变，使高速低矩和低速高矩传动路径组相互转变，在不同的变速区，每条传动路径承担不同的传动任务，即变速时不但改变两条传动路径的传动比，同时也改变它们的传动任务。
实施例13结合图13，它是在实施例11(或实施例2、3、4)的基础上，将辅助级行星架[18]经单向离合器[16]与输入级的行星架[4]相连。当起步或阻力转矩较大时，即高速低矩传动路径组[2]反转时，转速控制机构[20]和[24]分离，辅助级行星架[18]将大量反转转矩经单向离合器[16]传给主输入齿轮[1]，提高主输入齿轮[1]的驱动能力，降低反转转矩对输入齿轮[1]的反向驱动；当转速提高到一定速度时，即高速低矩传动路径组[2]可以正转时，转速控制机构[20]和[24]根据输入转矩和阻力转矩的大小以及工作环境的变化，将辅助级行星架[18]和输出级太阳轮[5]适时锁止或释放，使变速器保持在合适的变速传动范围内，提高变速器的变速和高速稳定性能。
实施例14结合图14，它是在实施例2(或实施例1)的基础上，在无级变速器的输出级后增加一级行星齿轮机构作辅助级。用辅助级的太阳轮[14]作输出齿轮与主输出轮[5]相连，用辅助级的齿圈[12]经离合器组[11]分别与输出级的行星架[6]和太阳轮[7]相连，在辅助级的行星架[13]上安装转速控制机构[15]。当起步或阻力转矩较大时，即高速低矩传动路径[4]反转时，辅助级齿圈[12]经离合器组[11]与输出级的行星架[6]锁止，与太阳轮[7]分离，将高速低矩传动路径[4]的部分反转转矩经辅助级太阳轮[14]直接驱动后级传动机构；当转速提高到一定速度时，即高速低矩传动路径可以正转时，辅助级齿圈[12]经离合器组[11]与输出级的太阳轮[7]锁止，与行星架[6]分离，将低速高矩传动路径[9]的部分转矩经辅助级太阳轮直接驱动后级传动机构，并使低速高矩传动路径转速降低，提高变速器的提速和高速稳定性能。在整个变速过程中，转速控制机构[15]以恒定或变化的阻力阻止辅助级行星架[13]转动甚至停止转动，使行星架[13]以合适的转动速度转动，辅助变速器变速。
权利要求
1.一种根据行星齿轮的自转、公转对转矩、转速不同分配的原理制作无极变速器。其特征是用两套(或两套以上)带行星齿轮的转动机构(行星齿轮机构或差速器)组成无极变速器，一套作输入级并用一个转动部件作主输入齿轮与输入转矩相连，一套作输出级并用一个转动部件作主输出齿轮驱动后级传动机构。将输入级的其余两个转动部件作输入级的两个输出齿轮，将输出级的其余两个转动部件做输出级的两个输入齿轮，并用不同的(或可以变化的)传动比将输入级的两输出齿轮分别与输出级的两输入齿轮两两相连，组成两条转矩传动路径，一条为低速高矩传动路径，另一条为高速低矩传动路径。在不同的环境和控制下，通过高速低矩传动路径的正、反两种转动方式以及两条传动路径不断变化的转动速度(和传动比)完成对输入转矩传动的无极变化。
2.根据权利要求1，在无级变速器的基础上再增加一套或多套带行星齿轮的机构和适当的辅助装置。一方面在高速低矩传动路径反转时，将反转转矩进行适当的处理，降低反转转矩对输入轴的反向(或直接)驱动或提高输入轴的驱动能力；或将低速高矩传动路径中的部分转矩直接输出，降低对高速低矩传动路径的反向驱动，防止输入轴在过大的反转转矩驱动下停转。另一方面在高速低矩传动路径可以正转时，分散低速高矩传动路径的转矩，降低它对主输出轮的驱动能力；或者适时改变低速高矩传动路径或两条传动路径的传动比，使变速器始终处于合适的传动比中，满足无级变速的需要。
3.根据权利要求1、2，结合图3，变速器由一组无级变速器和一套作驱动级的带行星齿轮的机构组成，用驱动级一个转动部件作输入轮接受输入转矩，一个作驱动轮驱动后级传动机构，一个作辅助轮，将驱动级辅助轮传动的转矩经无级变速器变速后经单向离合器与驱动轮相连，使两输出轮的转速同步协调，完成转矩合成，当无级变速器的主输出轮的转速提高到最高速度后仍达不到驱动轮的转速，或主输出轮传动的转矩很小对驱动轮的影响不大时，主输出轮锁止，转矩全部由驱动级传动，完成无级变速任务。
4.根据权利要求1、2，结合图4，在输出级后再安装一套带行星齿轮的机构作辅助级，用辅助级一个转动部件作输出轮，另两个作输入轮，用一个输入轮与主输出轮相连，用另一个输入轮经离合器组分别与无级变速器的两条传动路径相连，低速时与高速低矩传动路径相连，将部分反转转矩直接输出；高速时(即高速低矩传动路径可以正向转动时)与低速高矩传动路径相连，将低速高矩传动路径组的部分转矩直接经辅助级输出，分散低速高矩传动路径传动的转矩，降低低速高矩传动路径的转动速度和传动比，提高高速低矩传动路径的转动速度，完成无级变速任务。
5.根据权利要求1、2，变速器由两组无级变速器组成，一组作主动组，一组作辅助组，在主动组处于不同的变速范围时，辅助组通过不同的传动方式和不同程度的分担主动组不同传动路径的传动任务辅助主动组完成无级变速任务。
6.根据权利要求1、2、5，结合图5，在低变速区时，即主动组高速低矩传动路径反转时，辅助组将主动组高速低矩传动路径的部分反转转矩直接输出，防止输入轴在过大的反转转矩驱动下停转或反转；在高变速区时，即主动组高速低矩传动路径可以正转时，辅助组一方面将主动组低速高矩传动路径的部分转矩变速后输出，另一方面阻止主动组低速高矩传动路径转动，提高变速器的提速和高速稳定性能。
7.根据权利要求1、2、5，结合图6，在低变速区时，即主动组高速低矩传动路径反转时，辅助组将主动组的部分反转转矩传给输入轴，提高输入轴的驱动能力，防止输入轴在过大的反转转矩驱动下停转或反转；在高变速区时，即主动组高速低矩传动路径可以正转时，辅助组将部分输入转矩变速后直接驱动主动组的高速低矩传动路径，提高变速器的提速和高速稳定性能。
8.根据权利要求1、2、5，结合图7，将辅助组串连到主动组的低速高矩或高速低矩传动路径中，在不同的变速区和传动环境中，辅助组适时调整传动比，使主动组的低速高矩或高速低矩传动路径的传动比适时调整，满足无级变速器变速的需要。
9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、11，结合图8，在行星齿轮多路传动无级变速器的低速高矩传动路径中安装一套转速控制机构，当高速低矩传动路径可以正向传动转矩时，转速控制机构根据主输出齿轮的转速、输入转矩转速以及工作环境等因素的变化将不同程度的锁止，使低速高矩传动路径转速降低或停止转动，使输入转矩传动任务更多或全部由高速低矩传动路径传动，提高传动效率。
10.根据权利要求1、2、3、8，结合图9、图10、图11、图1 2、图13，在行星齿轮多路传动无级变速器的低速高矩或高速低矩或同时在两条传动路径中再增加一套或多套带行星齿轮的转动机构(作辅助组)和适当的辅助装置构成传动路径组，用辅助级的两个转动部件分别和原传动路径(或路径组)的前后级串连，用另一个转动部件经单向离合器直接输出(高速低矩传动路径可传给主输入齿轮)，并在该转动部件上安装一套转速控制机构，分别构成低速高矩和高速低矩传动路径组。每组传动路径的转速控制机构根据输入转矩和阻力转矩的大小以及工作环境的变化适时锁止或释放，使两组传动路径的传动比适时改变低速时将部分反转转矩直接输出或传给输入轮，降低反转转矩对输入轮的反向驱动或提高输入轮的驱动能力，或将低速高矩传动路径的部分转矩直接输出，降低对高速低矩传动路径的反向驱动，防止输入轮在过大的反转转矩驱动下停转；高速时各转速控制机构适时锁止或释放，改变各传动路径组的传动比，使变速器保持在合适的变速传动范围中，提高变速器的变速和高速稳定性能。并以以下三种方式变速一种方式是变速时只改变一组传动路径的传动比，而另一组传动路径的传动比保持不变；一种方式是变速时只改变两组传动路径的传动比，不使两传动路径组相互转变；一种方式是变速时将高速低矩和低速高矩传动路径组的传动比在不同的变速区轮流改变，使高速低矩和低速高矩传动路径组相互转变，承担不同的传动任务。通过对两条传动路径组的传动比适时进行改变，可以使两条传动路径组同时处在减速增矩或增速减矩传动范围中，对两传动路径传动比的选择和搭配更加灵活，使变速性能更加可靠。
11.根据权利要求1、2、3，结合图14，在输出级后再安装一套带行星齿轮转动机构的辅助级，用辅助级的一个转动部件作输出轮与主输出轮相连，一个作输入轮经离合器组分别与无级变速器的两条传动路径相连，一个作辅助轮并安装一套转速控制机构协助前两个齿轮变速。当起步或车速较低时，即高速低矩传动路径反转时，输入轮经离合器组与高速低矩传动路径连接，将部分反转转矩经辅助级直接输出，减少反转转矩对主输入齿轮的反向驱动；当车速较高时，即高速低矩传动路径可以正转时，输入轮经离合器组与低速高矩传动路径连接，一方面将低速高矩传动路径的部分转矩经辅助级直接输出，另一方面阻止低速高矩传动路径转动。在变速过程中辅助轮被转速控制机构适当控制以合适的转速转动，并随主输出轮转速的提高，其转速不断下降或锁止，辅助变速器变速，完成无级变速任务。
全文摘要
本发明公开了一种行星齿轮多路传动无极变速器，它是根据行星齿轮在不同环境和控制下不同程度的自转和公转，将转矩、转速不同分配的原理而设计的。它由两套(或两套以上)带行星齿轮的转动机构组成，一套作输入级与输入转矩相连，一套作输出级驱动后级传动机构，中间用不同的传动比将输入级和输出级的两个转动部件两两相连，分别构成低速高矩和高速低矩两组传动路径，并可在无级变速器的前后或传动路径中再安装带行星齿轮的机构和辅助装置以适时改变传动路径的传动比。通过高速低矩传动路径的正、反两种转动方式和适时改变传动路径的传动比，以及对两条传动路径的转速进行适当的控制完成对输入转矩传动的无级变化。它是固定齿数的齿轮无极变速器，它的传动效率高，传动能力强。
文档编号F16H3/44GK101070901SQ20071003480
公开日2007年11月14日 申请日期2007年4月23日 优先权日2007年4月23日
发明者龙宏元 申请人:龙宏元