一种超越式无级变速系统的制作方法

本实用新型属于机械传动技术领域，具体涉及一种超越式无级变速系统。

背景技术：

行星齿轮传动与普通齿轮传动相比，具有许多独特优点。最显著的特点是在传递动力时可以进行功率分流，并且输入轴和输出轴处在同一水平线上。所以行星齿轮传动现已被广泛应用于各种机械传动系统中的减速器、增速器和变速装置。尤其是因其具有“高载荷、大传动比”的特点而在飞行器和车辆(特别是重型车辆)中得到大量应用。行星齿轮在发动机的扭矩传递上也发挥了很大的作用。由于发动机的转速扭矩等特性与路面行驶需求大相径庭，要把发动机的功率适当地分配到驱动轮，可以利用行星齿轮的上述特性来进行转换。汽车中的自动变速器，也是利用行星齿轮的这些特性，通过离合器和制动器改变各个构件的相对运动关系而获得不同的传动比。

无级变速技术采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配。无级变速汽车是当今汽车发展的主要趋势，目前国内市场上采用无级变速技术的车型已经越来越多。虽然无级变速箱有舒适、效率高及节能等优点，但目前一般的无级变速箱不能承受较大的扭力，不然就是要用较高的油耗作补偿。

为了降低油耗，提高发动机工作效率，根据行星齿轮传动和无级变速技术各自的特点和优点，近年来已不断有人研究如何通过将二者结合以实现扩大发动机无级变速范围的目的。根据行星齿轮传动的工作原理，其传动组合有多种方式，其中扬州大学2019年7月5日获得授权的专利号为201821578844.4，名称为“一种行星传动无级变速器”的专利文献记载了一种行星传动无级变速器，将无级传动机构、变速机构和行星传动机构相结合，内齿轮为可变转速旋转驱动，中心太阳轮为定速驱动，行星架二作为输出构件，行星架二的转速可变。该技术方案中，鉴于无级传动机构的传输特点，输入轴增速时输出轴减速，输入轴减速时输出轴增速，因此，与输入轴相连的太阳轮，和与经过变速机构变速的输出轴间接相连的内齿轮即齿圈做的是相反运动，该技术方案本意是通过太阳轮和齿圈对行星架产生的不同转速形成的速度差来实现无限变速的目的，但太阳轮和齿圈在无级传动机构的介入下已形成自我消耗机构，效率随速度而降低，速度为0时，效率为0，无法应用到车辆等相关机械中。无级传动机构与变速机构在整个变速器中没有起到扩大变速范围的正向作用，整体变速范围及其有限。因此，如何使无级变速机构与行星传动机构通过特定的连接关系有机结合起来，能够充分利用二者优点以实现扩大整个变速系统的变速范围是现有技术需要解决的问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提出一种结构设计合理、可大范围变速的超越式无级变速系统，其具体技术方案如下：

一种超越式无级变速系统，包含壳体、行星齿轮变速机构、机械式无级变速机构、换向机构、第一动力轴和第二动力轴，所述行星齿轮变速机构包含太阳轮、齿圈、行星轮、行星架，所述机械式无级变速机构包含主动轮、从动轮，其特征在于，第一动力轴直接或间接与所述太阳轮相连，所述行星架和齿圈其中之一元件直接或间接与所述主动轮相连，所述行星架和齿圈之另一元件与所述换向机构相连，所述换向机构和所述从动轮直接或间接与第二动力轴相连。

优选地，所述第一动力轴和第二动力轴中一者为输入轴，一者为输出轴。即第一动力轴和第二动力轴任意一端均可作为输入端以实现不同的变速目的。

进一步地，所述行星齿轮变速机构按基本构件分类属于2k-h传动型，具体来说，即2k-h传动型中所有同时包含有太阳轮、齿圈、行星轮、行星架的行星齿轮传动结构均可作为本实用新型的行星齿轮变速机构。

优选地，所述换向机构可以由齿轮传动或带传动或行星齿轮传动实现，如惰轮连接，带传动连接，行星齿轮连接等，其作用之一为调整与所述换向机构相连的所述齿圈或行星架的转向，保证与所述换向机构相连的所述齿圈或行星架的转向和与所述主动轮相连的行星架或齿圈的转向相同，其作用之二为调整与所述换向机构相连的所述齿圈或行星架的速度不大于所述从动轮的转速，以实现所述机械式无级变速器的大范围变速。

进一步地，所述第二动力轴和所述从动轮之间设有第一离合器，所述从动轮和所述壳体之间设有第二离合器，当本实用新型应用于汽车中作为变速箱时，控制第一离合器结合、第二离合器分开可以实现汽车的前进，控制第一离合器分开、第二离合器结合可以实现汽车的倒挡，控制第一离合器和第二离合器都分开时为空档。

与现有技术相比，本实用新型超越式无级变速系统具有以下优点及效果：

1、本实用新型产品结构设计合理，通过将机械式无级变速机构与行星齿轮变速机构的三元件有机连接在一起充分发挥两者的变速优势，实现变速功能的叠加，从而大范围提高整个变速系统的变速范围。

2、应用于汽车领域中，在无级变速的同时可以大幅提高燃油经济性。

3、零件少、体积小，不占用过多空间，可以直接应用于现有车辆。

4、可通过调节合理配比，以减少内部机械式无级变速器的变速范围，从而提高其传动效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例中所提到的表征参数用附图来展现，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例。

图1是本实用新型实施例1立体结构示意图一；

图2是本实用新型实施例1立体结构示意图二；

图3是本实用新型实施例1主视图；

图4是本实用新型实施例2结构简图；

图5是本实用新型实施例3结构简图；

图6是本实用新型实施例4结构简图；

图7是本实用新型实施例5结构简图。

标号说明：

1-行星齿轮变速机构；2-机械式无级变速机构；3-换向机构；4-第一动力轴；5-第二动力轴；6-第一离合器；7-第二离合器；11-太阳轮；12-齿圈；13-行星架；21-主动轮；22-从动轮；31-换向齿轮（组）或传动带。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。各实施例中所涉及的材料或设备如无特别说明，均为市售常规材料或设备，所涉及的检测方法如无特别说明，则均为常规方法。

实施例1：如图1-3所示，一种超越式无级变速系统，包含壳体、ngw型行星齿轮变速机构、机械式无级变速机构、换向齿轮组、输入轴和输出轴，所述ngw型行星齿轮变速机构包含太阳轮、齿圈、行星轮、行星架，所述机械式无级变速机构包含主动轮、从动轮，输入轴直接与所述太阳轮相连，所述行星架直接与所述主动轮相连，所述齿圈与所述换向齿轮（组）相连，所述换向齿轮（组）和所述从动轮均直接与所述输出轴相连。

实施例2：如图4所示，本实施例与实施例1不同的是，换向齿轮（组）替换为传动带。

实施例3：如图5所示，本实施例与实施例1不同的是，在所述输出轴和所述从动轮之间设有第一离合器，在所述从动轮和所述壳体（图中未示出）之间设有第二离合器。

实施例4：如图6所示，本实施例与实施例3不同的是，所述ngw型行星齿轮变速机构替换为双级ngw型行星齿轮。

实施例5：如图7所示，本实施例与实施例1不同的是，所述机械式无级变速器为钢球外锥轮式，所述换向齿轮（组）替换为换向ngw型行星齿轮，且由所述齿圈直接与所述钢球外锥轮式的主动轮（盘）相连，所述行星架直接作为换向ngw型行星齿轮的行星架，换向ngw型行星齿轮的齿圈固定，由其太阳轮完成换向，换向ngw型行星齿轮的太阳轮与所述输出轴相连。

此外，需要说明的是，凡依本实用新型专利构思所述的原理所做的等效或简单变化，均包括在本实用新型专利的保护范围内，本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。