专利名称：一种连续动力无级变速传动机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及传动机构，具体地说是一种用于轮式机械的连续动力无级变速传动机构。
背景技术：
齿轮传动的特点是传动比固定，若使输出元件有比较大的变速范围往往需要设计包含多个传动比的变速箱。在档位切换时，由于元件速度不同步的原因，两个档位不能同时传递动力，需要先脱开后啮合，造成输出动力的中断。同样由于速度不同步的原因，换档会造成机械冲击，若减小冲击则需要更多的传动比，这样又会使操控更加复杂。在轮式机械上，目前多采用液力变矩器和手动换档齿轮箱作为行走调速装置。虽然液力变矩器能够很好地吸收换档冲击，但其工作效率较低，尤其是在行走装置处于低转 速大转矩状态时。换档时的动力中断也对轮式机械在坡道上的操作有很大影响。对于齿轮变速技术领域，尤其是对行走机械驱动技术领域，解决换档时的机械冲击和动力中断对于提高设备可操作性、平稳舒适性以及减少能耗都十分必要。有鉴于此，针对上述问题，提出一种设计合理且有效改善上述缺失的连续动力无级变速传动机构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续动力无级变速传动机构，在持续动力输入轴的转动速度和转动方向均保持不变的情况下，仅靠调速动力输入轴的速度变化以及离合器的离合便可实现输出轴从反向最大速度到正向最大速度的全程无级变速，整个过程输出速度变化平稳、无动力中断。反方向变速亦然。为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种连续动力无级变速传动机构，包括分别与持续动力输入轴保持齿轮啮合的反向同步齿轮和正向同步齿轮、通过调速动力输入轴相连接的第一行星轮系和第二行星轮系、与输出轴保持齿轮啮合的传动齿轮；所述反向同步齿轮和正向同步齿轮之间设置有双向同步离合器并通过该离合器连接至第二行星轮系，所述传动齿轮一方面通过输出切换离合器与第一行星轮系连接，另一方面通过第二内齿轮与第二行星轮系连接。所述第一行星轮系和第二行星轮系均包括太阳轮、行星架和内齿轮，两套行星轮系的共用太阳轮轴作为调速动力输入轴。所述第一行星轮系中的内齿轮即第一内齿轮为固定设计，所述第二行星轮系中的内齿轮即第二内齿轮与传动齿轮固定连接。所述用来与正反向同步齿轮脱开或结合的双向同步离合器连接在第二行星轮系的行星架即第二行星架上；所述用来与传动齿轮脱开或结合的输出切换离合器连接在第一行星轮系的行星架即第一行星架上。所述反向同步齿轮通过换向齿轮与持续动力输入轴保持齿轮啮合。
所述反向同步齿轮和正向同步齿轮均以固定速比与持续动力输入轴保持齿轮啮合；所述传动齿轮输出轴之间以固定速比保持齿轮啮合。相较于现有技术，本发明具有以下有益效果
本发明充分利用行星传动的特性，在不同的变速阶段用不同的行星机构元件驱动输出轴，使得无论调速动力输入轴的速度升高还是降低都造成输出轴速度的升高，而且第二套行星机构变速是以第一套行星机构变速范围的终点为起点，实现了变速范围的累加，使得调速动力输入元件的调速能力得到最大发挥。同时，在第二行星架上设有一个双向同步离合器，不仅保证了两套行星机构的无冲击和无动力中断的切换，也可使变速器的正反向输出都有同样大的变速范围。无论是输出轴正向旋转或是反向旋转，双向各有一个特定的速度节点，该两节点便是第一套行星轮系和第二套行星轮系变速范围的交接点。在节点上，增速时第二行星架上的双向同步离合器与正向或反向同步齿轮速度同步；减速时第一行星架上的动力切换离合器与传动齿轮速度同步。由于离合器两旋转零件速度同步，可以先将即将进入工作的一套行星机构的离合器结合，再将即将脱离工作的另一套行星机构的离合器脱开。保证了机 械换档过程的动力连续，且无冲击。
图I为本发明一种连续动力无级变速传动机构的结构传动原理 图2为本发明一种连续动力无级变速传动机构的输出线速度与元件速度关系图。图中1，反向同步齿轮；2，双向同步离合器；3，正向同步齿轮；4，第二行星架；5，第二内齿轮；6，输出轴；7，第一行星架；8，调速动力输入轴；9，第一内齿轮；10，输出切换离合器；11，传动齿轮；12，持续动力输入轴；13，换向齿轮。
具体实施例方式有关本发明的详细说明及技术内容，配合
如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。根据图I-图2所示，一种连续动力无级变速传动机构，包括分别与持续动力输入轴12保持齿轮啮合的反向同步齿轮I和正向同步齿轮3、通过调速动力输入轴8相连接的第一行星轮系和第二行星轮系、与输出轴6保持齿轮啮合的传动齿轮11 ;所述反向同步齿轮和正向同步齿轮之间设置有双向同步离合器2并通过该离合器连接至第二行星轮系，所述传动齿轮一方面通过输出切换离合器10与第一行星轮系连接，另一方面通过第二内齿轮5与第二行星轮系连接。所述反向同步齿轮I通过换向齿轮13与持续动力输入轴12保持齿轮啮合。第一行星轮系和第二行星轮系均包括太阳轮、行星架和内齿轮，两套行星轮系的共用太阳轮轴作为调速动力输入轴8。第一行星轮系中的内齿轮即第一内齿轮9为固定设计，所述第二行星轮系中的内齿轮即第二内齿轮5与传动齿轮11固定连接。用来与正反向同步齿轮脱开或结合的双向同步离合器连接在第二行星轮系的行星架即第二行星架上；所述用来与传动齿轮脱开或结合的输出切换离合器连接在第一行星轮系的行星架即第一行星架上。反向同步齿轮和正向同步齿轮均以固定速比与持续动力输入轴保持齿轮啮合；所述传动齿轮输出轴之间以固定速比保持齿轮啮合。如图I所示,设持续动力输入轴12逆时针方向旋转；起始状态调速动力输入轴8转速为零，双向同步离合器2和输出切换离合器10均处于脱开状态，此状态下输出轴6转速为零。上述转速方向是根据图I由右向左看，下同；设逆时针方向为正向。I，若使输出齿轮轴6正向增速，过程如下
I. 1，输出切换离合器10闭合，第一行星轮系进入工作状态；
I. 2，反向增大调速动力输入轴8的转速；
I. 3,由于第一内齿轮9固定,调速动力输入轴8会驱动第一行星架7反向增速；由于输 入切换离合器已闭合，传动齿轮11和第二内齿轮5也随着第一行星架7反向增速；传动齿轮11驱动输出轴6正向增速；
I. 4，同时第二内齿轮5和调速动力输入轴8共同驱动第二行星架4反向增速；
I. 5，当第二行星架4速度增至与正向同步齿轮3同步时，先将双向同步离合器2与正向同步齿轮3结合，再将输出切换离合器10脱开。此时机械换档已完成，第一行星轮系脱离工作状态，第二行星轮系进入工作状态。在此换档过程中动力输出无中断。I. 6，降低调速动力输入轴8转速至零再继续增速至正向最大转速，此过程中第二内齿轮5和传动齿轮11持续反向增速，从而驱动输出轴6持续正向增速。2，若使输出轴6减速，其过程和过程I相反。机械换档阶段的要点是先闭合输出切换尚合器10，再脱开双向问步尚合器2。3，输出轴反向增速与降速的过程和过程I与2基本相同，只是调速动力输入轴8的转速方向与其在相应过程中的转速方向相反，且在机械换档过程中，双向同步离合器2要与反向同步齿轮I相结合或脱开。图2表现了在变速过程中各主要元件的旋转速度与输出速度间的对应关系。横座标输出线速度；纵座标变速器元件转速。101为调速动力输入轴8的对应关系线，102为第一行星架7的对应关系线，103为输出轴6的对应关系线，104为第二行星架4的对应关系线，105为第二内齿轮5的对应关系线。两个行星齿轮系工作于不同的变速范围。在低速范围内，变速器由调速动力输入轴单独驱动；在高速范围内，变速器由持续动力输入轴和调速动力输入轴共同驱动。在某个速度节点上，两行星轮系切换，切换点上两行星轮系共同驱动输出轴。该传动形式若采用发动机驱动持续动力输入轴、液压马达驱动调速动力输入轴，则非常适用于轮式机械的行走驱动。以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。
权利要求
1.一种连续动力无级变速传动机构，其特征在于，包括分别与持续动力输入轴保持齿轮啮合的反向同步齿轮和正向同步齿轮、通过调速动力输入轴相连接的第一行星轮系和第二行星轮系、与输出轴保持齿轮啮合的传动齿轮；所述反向同步齿轮和正向同步齿轮之间设置有双向同步离合器并通过该离合器连接至第二行星轮系，所述传动齿轮一方面通过输出切换离合器与第一行星轮系连接，另一方面通过第二内齿轮与第二行星轮系连接。
2.根据权利要求I所述的一种连续动力无级变速传动机构，其特征在于，所述第一行星轮系和第二行星轮系均包括太阳轮、行星架和内齿轮，两套行星轮系的共用太阳轮轴作为调速动力输入轴。
3.根据权利要求2所述的一种连续动力无级变速传动机构，其特征在于，所述第一行星轮系中的内齿轮即第一内齿轮为固定设计，所述第二行星轮系中的内齿轮即第二内齿轮与传动齿轮固定连接。
4.根据权利要求2所述的一种连续动力无级变速传动机构，其特征在于，所述用来与正反向同步齿轮脱开或结合的双向同步离合器连接在第二行星轮系的行星架即第二行星架上；所述用来与传动齿轮脱开或结合的输出切换离合器连接在第一行星轮系的行星架即第一行星架上。
5.根据权利要求I所述的一种连续动力无级变速传动机构，其特征在于，所述反向同步齿轮通过换向齿轮与持续动力输入轴保持齿轮啮合。
6.根据权利要求I所述的一种连续动力无级变速传动机构，其特征在于，所述反向同步齿轮和正向同步齿轮均以固定速比与持续动力输入轴保持齿轮啮合；所述传动齿轮输出轴之间以固定速比保持齿轮啮合。
全文摘要
本发明公开了一种连续动力无级变速传动机构，包括分别与持续动力输入轴保持齿轮啮合的反向同步齿轮和正向同步齿轮、通过调速动力输入轴相连接的第一行星轮系和第二行星轮系、与输出轴保持齿轮啮合的传动齿轮；所述反向同步齿轮和正向同步齿轮之间设置有双向同步离合器并通过该离合器连接至第二行星轮系，所述传动齿轮一方面通过输出切换离合器与第一行星轮系连接，另一方面通过第二内齿轮与第二行星轮系连接。本发明在持续动力输入轴的转动速度和转动方向均保持不变的情况下，仅靠调速动力输入轴的速度变化以及离合器的离合便可实现输出轴从反向最大速度到正向最大速度的全程无级变速，整个过程输出速度变化平稳、无动力中断。反方向变速亦然。
文档编号F16H3/76GK102777555SQ20121028582
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月13日 优先权日2012年8月13日
发明者周明辉 申请人:山东常林机械集团股份有限公司