专利名称：一种无级变速器的制作方法
技术领域：
本发明属于变速器领域，更具体地说，它是一种用于各种地面车辆、船舶、 铁道机车、工程机械、各种航天、航空器、冶金、矿山、石油、化工、轻工、食 品、纺织、起重运输机械、机床、机械人以及军工的无级变速器。
技术背景目前，常用的无级变速器都是根据摩擦、流体静力学等原理来设计的，它所能传递的功率不大，并且效率不高；另外，这些无级变速器结构复杂，搡控麻烦，并需通过昂贵的材料和精密的制造才能实现，因此成本高。发明内容本发朋克服了现有技术的不足，提供了一种延长发动机和传动系的使用寿 命，结构简单，操控方便，低成本，节能高效的无级变速器。为了实现本发明的目的，本发明釆用的技术方案以下一种无级变速器，它包括输入轴(1)、联接器(4)、单向离合器(5)、空、 倒档机构(7)、输出轴(8)，所述单向离合器(5)的输出端(52)与输入轴(1) 联接，空、倒档机构(7)的输出端(72)与输出轴(8)联接，所述的输入轴(l) 与输出轴(8)之间设有一个由若干依次联接的行星排(3)、公共输出轴(6)以 及单向元件(9)组成的变矩单元(2),所述的行星排(3)包括输入元件(31)、 输出元件(32)、公共输出元件(33)、行星齿轮(34),首个行星排(3)的输入 元件(31)与输入轴(1)联接，其余行星排(3)的输入元件(31)与各自上一个行星排(3)的输出元件(32)联接，最后一个行星排(3)的输出元件(32)与联 接器(4)的输入端(41)联接，联接器(4)的输出端(42)与本发明以外的若 干元件联接，联接器(4 )的公共输出端(43 )与首个行星排(3 )的输入元件(31 ) 联接，若干行星排(3)的公共输出元件(33)与各自相配合的单向元件(9)的 输入端(91)联接，若干单向元件(9)的输出端(92)分别与公共输出轴(6) 联接，公共输出轴(6)的一端与空、倒档机构(7)的输入端(71)联接，另一端 则与单向离合器(5)的输入端(51)联接，其中，首个行星排(3)的输入元件(31)为变矩单元(2)的输入端(21)，最后一个行星排(3)的输出元件(32)为 变矩单元(2)的输出端(22)，公共输出轴(6)为变矩单元(2)的公共输出端(23)。所述若干行星排(3)的公共输出元件(33)为同一元件，即共用公共输出 元件(123)，其一端(1231)与单向元件(9)的输入端(91)联接，单向元件 (9)的输出端(92)与公共输出轴(6)联接，公共输出轴(6)则与空、倒档机 构(7 )的输入端(71)联接；其另 一端(1232 )与单向离合器(5 )的输入端(51) 联接，其中，首个行星排(3 )的输入元件(31)为变矩单元(2 )的输入端(21), 最后一个行星排(3)的输出元件(32)为变矩单元(2)的输出端(22)，公共 输出轴(6)为变矩单元(2)的公共输出端(23)。所述若干行星排(3 )的共用公共输出元件(123 )的一端(1231)直接与空、 倒档机构(7)的输入端(71)联接,其中，首个行星排(3)的输入元件(31)为 变矩单元(2)的输入端(21)，最后一个行星排(3)的输出元件(32)为变矩 单元(2)的输出端(22)，共用公共输出元件(123)的一端(1231)为变矩单 元(2)的公共输出端(23)。所述变矩单元(2 )与联接器(4 )之间设有一个变矩单元(2 ),首个变矩单 元(2)的输入端(21)与输入轴(1)联接，首个变矩单元(2)的输出端(22) 与第二个变矩单元(2 )的输入端(21)联接，第二个变矩单元(2 )的输出端(22 ) 与联接器(4)的输入端(41)联接，联接器(4)的输出端(42)与本发明以外 的若干元件联接，联接器(4)的公共输出端(43)与首个变矩单元(2)的输入 端(21)联接，首个变矩单元(2)的公共输出端(23)的一端与空、倒档机构 (7)的输入端(71)联接，另一端则与单向离合器(5)的输入端(51)联接，第 二个变矩单元(2)的公共输出端(23)与首个变矩单元(2)的输入端(21)。所述联接器(4)的输出端(42)与单向元件(9)的输入端(91)联接，单 向元件(9)的输出端(92)与本发明以外的若干元件联接。所述本发明以外的若干元件为单向离合器、液力偶合器、液力变矩器、液压 泵和液压马达，它们的输出端(102)与本发明的输出轴(8)联接。所述单向元件(9)为单向离合器、液力偶合器、液力变矩器或液压泵和液 压马达。所述行星排(3)为行星齿轮传动机构、少齿差传动机构、摆线针轮行星传 动机构或谐波齿轮传动机构，行星排(3)的输入元件(31)、输出元件(32)、公 共输出元件(33)、行星齿轮(34)，由上述传动机构的三元件中选用，其中，当 公共输出元件(33)的转速为零时，输出元件(32)的转速方向不变；此时,当 输出元件(32)的扭矩增大，此行星排(3)为增矩排，起增矩的作用；当输出元 件(32)的转速升高，此行星排(3)为升速排，起升速的作用。本发明应用于车辆时，能够根据车辆行驶时的速度变化以及受到阻力大小， 自动地、无级地改变传动比。本发明具有以下的优点(l)本发明除了空、倒档机构以外，没有其它换档和操纵机构，因此结构简 单，有利于降低制造的成本，更易于维修，并且操控方便；(2 )本发明的发动机功率全部或大部分由高效率以及能传递大功率的行星排 传递，变矩和变速是自动完成，能实现高效率、大功率的无级变速传动，并且除 了起步以外，都能使发动机在最佳范围内工作，与其它无级变速器相比，在发动 机等效的前提下，它降低了发动机的制造成本；(3)本发明通过无级变速，使发动机处于经济转速区域内运转，也就是在非 常小污染排放的转速范围内工作，避免了发动机在怠速和高速运行时，排放大量 废气，从而减少了废气的排放，有利于保护环境；(4) 本发明能利用内部转速差起缓冲和过载保护的作用，有利于延长发动机 和传动系的使用寿命，另外，当行驶阻力增大，则能使车辆自动降速，反之则升 速，有利于提高车辆的行驶性能；(5) 本发明通过无级变速，使输入功率不间断，可保证车辆有良好的加速性 和较高的平均车速，使发动机的磨损减少，延长了大修间隔里程，提高了出车率， 有利于提髙生产率。另外，本发明是一种还可用于各种地面车辆、船舶、铁遒机车、工程机械、 各种航天、航空器、冶金、矿山、石油、化工、轻工、食品、纺织、起重运输机 械、机床、机械人以及军工的无级变速器。
图i为本发明实施例一的结构图；图2为本发明实施例二的结构图；图3为本发明实施例三的结构图； 图4为本发明实施例四的结构图； 图5为本发明实施例五的结构图； 图6为本发明实施例六的结构图；具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明 实施例一如图1中所示， 一种无级变速器，它包括输入轴l、联接器4、单向离合器 5、空、倒档机构7、输出轴8，所述单向离合器5的输出端52与输入轴1联接， 空、倒档机构7的输出端72与输出轴8联接，所述的输入轴1与输出轴8之间 设有一个由两个依次联接的行星排3、公共输出轴6以及单向元件9组成的变矩 单元2，所述的行星排3包括输入元件31、输出元件32、公共输出元件33、行 星齿轮34,首个行星排3的输入元件31与输入轴1联接，第二个行星排3的输 入元件31与首个行星排3的输出元件32联接，第二个行星排3的输出元件32 与联接器4的输入端41联接，联接器4的输出端42与本发明以外的若干元件联 接，联接器4的公共输出端43与首个行星排3的输入元件31联接，两个行星 排3的公共输出元件33与各自相配合的单向元件9的输入端91联接，两个单向 元件9的输出端92分别与公共输出轴6联接，公共输出轴6的一端与空、倒档机 构7的输入端71联接，另 一端则与单向离合器5的输入端51联接。所述的联接器4、单向元件9选用单向离合器。输入功率由变矩单元2的首个行星排3的输入元件31分流为两路， 一路流 入它的公共输出元件33，另 一路经过它的输出元件32流入第二个行星排3的输入元件31，并在此行星排3中重复上述分流过程。由于各个行星排3之间的元件转速分配关系可以改变，两路功率流将根据两 者之间转速分配的变化而变化，当公共输出元件33转速为零时，其输入功率为 零，但力矩不为零，此时，各个行星排3的输出元件32的输入功率则由一定值 改变到最大值，所述的一定值指的是当各个行星排3的输出元件32与各自的公 共输出元件33的转速相同时，两者按行星排力矩比分配输入功率所得的值，所 述的最大值指的是由发动机或各自上一个行星排3的输出元件32输入的总功率， 也就是说，当两路功率发生变化时，各个行星排3的输出元件32将起变矩或改 变功率的作用，使其传递到下一个行星排3或联接器4的力矩经分矩后，再传递 到各自的公共输出元件33或首个行星排3的输入元件31的力矩也随之变化，也 就是说，输出轴8上的力矩也随之变化。发动机的输入功率经首个行星排3的输入元件31分流为两路， 一路流入它 的公共输出元件33，另一路经它的输出元件32流入第二个行星排3的输入元件 31，此功率再分流为两路，并重复上述分流过程，最后，传递到第二个行星排3 的输出元件32的功率，再传递到联接器4的输入端41，又分流为两路， 一路经联 接器4的输出端42流入本发明以外的若干元件，另一路经联接器4的公共输出 端43流入首个行星排3的输入元件31与发动机的输入功率汇流，并重复上述分 流过程，而分别流入两个行星排3的公共输出元件33的功率，则各自通过与其相 配合的单向元件9流入公共输出轴6，公共输出轴6再通过空、倒档机构7流入 本发明的输出轴8，从而实现了把发动机的功率通过输出轴8对外输出。 实施例二如图2中所示，它包括输入轴1、联接器4、单向离合器5、空、倒档机构7、输出轴8，所述单向离合器5的输出端52与输入轴1联接，空、倒档机构7的 输出端72与输出轴8联接，所述的输入轴1与输出轴8之间设有一个由两个依 次联接的行星排3、公共输出轴6以及单向元件9组成的变矩单元2，所述的行 星排3包括输入元件31、输出元件32、公共输出元件33、行星齿轮34，首个行 星排3的输入元件31与输入轴1联接，第二个行星排3的输入元件31与首个行 星排3的输出元件32联接，第二个行星排3的输出元件32与联接器4的输入 端41联接，联接器4的输出端42与本发明以外的若干元件联接，联接器4的公 共输出端43与首个行星排3的输入元件31联接，两个行星排3的公共输出元 件33为同一元件，即共用公共输出元件123，其与单向元件9的输入端91联接， 单向元件9的输出端92与公共输出轴6联接，公共输出轴6的一端与空、倒档机 构7的输入端71联接，另 一端则与单向离合器5的输入端51联接。 所述的联接器4、单向元件9选用单向离合器。其中，本实施例与实施例一的不同在于两个行星排3的公共输出元件33为 同 一元件，即共用公共输出元件123，从而减少了 一个单向元件9。输入功率由变矩单元2的首个行星排3的输入元件31分流为两路， 一路流 入它的公共输出元件33，即共用公共输出元件123，另一路经过它的输出元件32 流入第二个行星排3的输入元件31，并在此行星排3中重复上述分流过程。由于各个行星排3之间的元件转速分配关系可以改变，两路功率流将根据两 者之间转速分配的变化而变化，当共用公共输出元件123的转速为零时，其输入 功率为零，但力矩不为零，此时，各个行星排3的输出元件32的输入功率则由一定值改变到最大值，所述的一定值指的是当各个行星排3的输出元件32与各 自的公共输出元件33的转速相同时，两者按行星排力矩比分配输入功率所得的值，所述的最大值指的是由发动机或各自上一个行星排3的输出元件32输入的 总功率，也就是说，当两路功率发生变化时，各个行星排3的输出元件32将起 变矩或改变功率的作用，使其传递到下一个行星排3或联接器4的力矩经分矩后， 再传递到共用公共输出元件123或首个行星排3的输入元件31的力矩也随之变 化，也就是说,输出轴8上的力矩也随之变化。发动机的输入功率经首个行星排3的输入元件31分流为两路， 一路流入共 用公共输出元件123，另一路经它的输出元件32流入第二个行星排3的输入元件 31，此功率再分流为两路，并重复上述分流过程，最后，传递到第二个行星排3 的输出元件32的功率再传递到联接器4的输入端41，又分流为两路， 一路经联 接器4的输出端42流入本发明以外的若干元件，另 一路经联接器4的公共输出 端43流入首个行星排3的输入元件31与发动机的输入功率汇流，并重复上述分 流过程，而分别流入两个行星排3的共用公共输出元件123的功率，则通过单向 元件9流入公共输出轴6,公共输出轴6再通过空、倒档机构7流入本发明的输 出轴8，从而实现了把发动机的功率通过输出轴8对外输出。 实施例三如图3中所示，本实施例只是把实施例二中的两个行星排3的共用公共输出 元件123的一端1231直接与空、倒档机构7的输入端71联接，从而减少了单向 元件9和公共输出轴6,其工作原理以及所实现的功能与作用不变。实施例四如图4中所示，它包括输入轴l、联接器4、单向离合器5、空、倒档机构7、 输出轴8，所述单向离合器5的输出端52与输入轴1联接，空、倒档机构7的 输出端72与输出轴8联接，所述的输入轴1与输出轴8之间设有两个变矩单元2，其中，首个变矩单元2为实施例三所述的变矩单元2，第二个变矩单元2为实 施一所述的变矩单元2，首个变矩单元2的输入端21与输入轴1联接，首个输出 端22与第二个变矩单元2的输入端21联接，第二个变矩单元2的输出端22与联 接器4的输入端41联接，联接器4的输出端42与本发明以外的若干元件联接，联 接器4的公共输出端43与首个变矩单元2的输入端21联接，首个变矩单元2的 公共输出端23，即共用公共输出元件123，其一端与空、倒档机构7的输入端71 联接，另 一端则与单向离合器5的输入端51联接，第二个变矩单元2的公共输出 端23与首个变矩单元2的输入端21联接。所述的联接器4、单向元件9选用单向离合器。本实施例与上述实施例的不同在于增加了一个变矩单元2，而两个变矩单元 2的工作原理不变。发动机的输入功率由首个变矩单元2输入端21分流为两路， 一路流入它的 公共输出端23，即共用公共输出元件123，另 一路经过它的输出端22流入与第二 个变矩单元2的输入端21，并在第二个变矩单元2中重复上述分流过程，联接器 4的输入端41把由第二个变矩单元2的输出端22流入的功率，再分流为两路， 一路经联接器4的输出端42流入本发明以外的若干元件，另一路经联接器4的 公共输出端43流入首个变矩单元2的输入端21与发动机的输入功率汇流，并重 复上述分流过程，而流入第二个变矩单元2的公共输出端23的功率，也流入首个 变矩单元2的输入端21与发动机的输入功率汇流，并重复上述分流过程，而流 入首个变矩单元2的公共输出端23，即共用公共输出元件123的功率，则通过空、 倒档机构7流入本发明的输出轴8,从而实现了把发动机的功率通过输出轴8对 外输出。实施例五如图5中所示，本实施例只是减少了实施例四中的联接器4，第二个变矩单 元2的输出端22直接与本发明以外的若干元件联接，而其余各部份元件的工作原 理以及所实现的功能与作用不变。实施例六如图6中所示，本实施例的液力偶合器10为上述各实施例中所述的本发明 以外的若干元件，其输入端101与联接器4的输出端42联接，其输出端102与输 出轴8联接，使输入到联接器4的输出端42的功率经液力偶合器10，再传递到 输出轴8，而本实施例与上述各实施例的其余各部份元件的工作原理以及所实现 的功能与作用不变。对于本发明，当输入轴l的转速不变，输出轴8上的扭矩随其转速的变化而 变化，转速越低，输出轴8上的扭矩就越大，反之，则越小，从而实现本发明能 随车辆行驶速度和阻力的不同改变力矩的无级变速器。本发明使用时，设发动机的输入功率、输入转速以及其负荷不变，即输入轴 l的转速与扭矩为常数，汽车起步前，输出轴8的转速为零，当汽车启动，因输 出轴8静止不动，即变矩单元2的公共输出端23或首个变矩单元2的公共输出 端23静止不动，当本发明为权利要求1至3或6所述的无级变速器时，发动机的 功率全部流入变矩单元2的输出端22，因变矩单元2中的若干增矩排的增矩作用， 使传递到变矩单元2的输出端22和公共输出端23的扭矩增大，其中，若干增 矩排或其和若干升速排，两路扭矩中的一路，都传递到变矩单元2的公共输出端 23，另 一路扭矩经若干行星排3后，传递到变矩单元2的输出端22，再传递到联接器4后，再分为两路， 一路传递到本发明以外的若干元件作功，另一路传递到变矩单元2的输入端21，与发动机的输入扭矩实现汇合；当本发明为权利要求4或5 所述的无级变速器时，发动机的功率全部流入首个变矩单元2的输出端22,因变 矩单元2中的若干增矩排的增矩作用，使传递到变矩单元2的输出端22和公共 输出端23的扭矩增大，其中，若干增矩排或其和若干升速排，两路扭矩中的一 路，都传递到首个变矩单元2的公共输出端23，另一路扭矩经若干行星排3后，传 递到首个变矩单元2的输出端22，再传递到第个变矩单元2的输入端21，其再 把扭矩分为两路， 一路传递到第个变矩单元2的公共输出端23，另一路则传递 到第个变矩单元2的输出端22，再经联接器4把扭矩分为两路，一路传递到本 发明以外的若干元件作功，另一路传递到首个变矩单元2的输入端21，与发动机 的输入扭矩实现汇合，当本发明为权利要求5所述的无级变速器时，传递到第 个变矩单元2的输出端22的扭矩,则直接传递到本发明以外的若干元件作功；当 若干路扭矩在变矩单元2的输入端21或首个变矩单元2的输入端21与发动机的 输入扭矩实现汇合后，则在各个元件之间不断地进行分矩、变矩以及汇矩的反复 循环，使传递到变矩单元2的公共输出端23或首个变矩单元2的公共输出端23 的扭矩不断增大，并通过空、倒档机构7传递到输出轴8，当传递到输出轴8上 的扭矩,经传动系传动到驱动轮上产生的牵引力足以克服汽车起步阻力时，汽车 则起步并开始加速，与之相联的变矩单元2的公共输出端23或首个变矩单元2 的公共输出端23的转速也从零逐渐增加，此时，功率分为两路，流入变矩单元 2或首个变矩单元2中的若干增矩排的功率逐渐减少，从而，使其的增矩作用逐 渐减少，输出轴8的输入扭矩也随着转速的增加而减少，当输入轴8与变矩单元 2的输入端21或首个变矩单元2的输入端21的转速相同时，若千增矩排不再起 增矩作用。
权利要求
1. 一种无级变速器，包括输入轴(1)、联接器(4)、单向离合器(5)、空、倒机构(7)、输出轴(8)，所述单向离合器(5)的输出端(52)与输入轴(1)联接，空、倒档机构(7)的输出端(72)与输出轴(8)联接，其特征在于所述的输入轴(1)与输出轴(8)之间设有一个由若干依次联接的行星排(3)、公共输出轴(6)以及单向元件(9)组成的变矩单元(2)，所述的行星排(3)包括输入元件(31)、输出元件(32)、公共输出元件(33)、行星齿轮(34)，首个行星排(3)的输入元件(31)与输入轴(1)联接，其余行星排(3)的输入元件(31)与各自上一个行星排(3)的输出元件(32)联接，最后一个行星排(3)的输出元件(32)与联接器(4)的输入端(41)联接，联接器(4)的输出端(42)与本发明以外的若干元件联接，联接器(4)的公共输出端(43)与首个行星排(3)的输入元件(31)联接，若干行星排(3)的公共输出元件(33)与各自相配合的单向元件(9)的输入端(91)联接，若干单向元件(9)的输出端(92)分别与公共输出轴(6)联接，公共输出轴(6)的一端与空、倒档机构(7)的输入端(71)联接，另一端则与单向离合器(5)的输入端(51)联接，其中，首个行星排(3)的输入元件(31)为变矩单元(2)的输入端(21)，最后一个行星排(3)的输出元件(32)为变矩单元(2)的输出端(22)，公共输出轴(6)为变矩单元(2)的公共输出端(23)。
2. 根据权利要求l所述的无级变速器，其特征在于所述若干行星排(3) 的公共输出元件(33 )为同一元件，即共用公共输出元件(123 )，其一端(1231) 与单向元件(9)的输入端(91)联接，另一端(1232 )与单向离合器(5)的输 入端(51)联接，其中，首个行星排(3 )的输入元件(31)为变矩单元(2 )的输入端(21)，最后一个行星排(3 )的输出元件(32)为变矩单元(2 )的输出端(22 )， 公共输出轴(6)为变矩单元(2)的公共输出端(23)。
3. 根据权利要求2所述的无级变速器，其特征在于所述若干行星排(3) 的共用公共输出元件(123)的一端(1231)直接与空、倒档机构(7)的输入端(71 )联接,其中，首个行星排(3 )的输入元件(31)为变矩单元(2 )的输入端(21), 最后一个行星排(3)的输出元件(32)为变矩单元(2)的输出端(22)，共用公 共输出元件(123)的一端(1231)为变矩单元(2)的公共输出端(23)。
4. 根据权利要求1至3任一项所述的无级变速器，其特征在于所述变矩 单元(2)与联接器(4)之间设有一个变矩单元(2),首个变矩单元(2)的输 入端(21)与输入轴(1)联接，此变矩单元(2)的输出端(22)与第二个变矩 单元(2)的输入端(n)联接，第二个变矩单元(2)的输出端(22)与联接器(4)的输入端(41)联接，联接器(4)的输出端"2)与本发明以外的若干元 件联接，联接器(4)的公共输出端(")与首个变矩单元(2)的输入端(n) 联接，首个变矩单元(2)的公共输出端(23)的一端与空、倒档机构(7)的输 入端(71)联接，另一端则与单向离合器(5)的输入端(51)联接，第二个变矩 单元(2)的公共输出端(23)与首个变矩单元(2)的输入端(21)。
5. 根据权利要求4所述的无级变速器，其特征在于所述第二个变矩单元 (2)的输出端(22)直接与本发明以外的若干元件联接。
6. 根据权利要求5所述的无级变速器，其特征在于所述本发明以外的若 干元件为单向离合器、液力偶合器、液力变矩器或液压泵和液压马达，它们的输 出端(102)与本发明的输出轴(8)联接。
7. 根据权利要求1至2所述的，其特征在于所述单向元件(9)为单向离合器、液力偶合器、液力变矩器或液压泵和液压马达。
8.根据权利要求1至6所述的，其特征在于所述行星排(3)为行星齿轮 传动机构、少齿差传动机构、摆线针轮行星传动机构或谐波齿轮传动机构。
全文摘要
本发明提供了一种无级变速器，旨在提供一种延长发动机和传动系的使用寿命，结构简单，操控方便，低成本，节能高效的无级变速器。其技术方案要点是，它包括输入轴、联接器、单向离合器、空、倒档机构、输出轴，单向离合器5的输出端52与输入轴1联接，空、倒档机构7的输出端72与输出轴8联接，所述的输入轴1与输出轴8之间设有一个由两个依次联接的行星排3、公共输出轴6以及单向元件9组成的变矩单元2，变矩单元2的输入端21与输入轴1联接，变矩单元2的输出端22与联接器4，其输出端42与本发明以外的若干元件联接，变矩单元2的公共输出端23的一端与空、倒档机构7的输入端71联接，另一端则与单向离合器5的输入端51联接。
文档编号F16H3/44GK101235877SQ200710026699
公开日2008年8月6日 申请日期2007年2月2日 优先权日2007年2月2日
发明者吴志强 申请人:吴志强