专利名称：行星齿轮无级变速装置的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车无级变速装置，特别是一种行星齿轮无级变速装置。
背景技术：
无级变速系统对汽车工业来说是十分重要的，它不但能使汽车发动机在各种工作条件下始终保持最高效率，而且能使发动机降低耗油率，减少排放废气中的有毒气体，避免 产生空气污染。例如专利97109147. I锥轮无级变速装置、专利98800604. 9环型无级变速传动装置等，它们的应用，促进了汽车工业的发展。然而到目前为止，世界上这些具有市场竞争力的无级变速系统仅仅只是用在轻型小汽车上，这对汽车工业的发展不能不说是一个限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种行星齿轮无级变速装置，它以齿轮、齿轮架、轴构成的行星齿轮组件为基础，由2-3个行星齿轮组件及内齿圈组成一个行星齿轮无级变速机构，再由2个行星齿轮无级变速机构组成行星齿轮无级变速装置，当一个行星齿轮组件由静态变为动态时便可改变输出轴的转速，使变速装置的输入轴和输出轴的转速与扭矩的比值产生连续变化，从而实现无级变速。本发明由两个以齿轮、齿轮架、轴、内齿圈构成的行星齿轮无级变速机构串级组成，第一齿轮11装在第一轴6上通过第一滚子10与第一轴6作滚动配合，第二齿轮76装在第二轴78上通过第二滚子77与第二轴78作滚动配合，第一齿轮11与第二齿轮76啮合，第一轴6的两端分别固定在第一齿轮架7、第二齿轮架12的第一轴孔8、第二轴孔13上,第二轴78的两端分别固定在第一齿轮架7、第二齿轮架12的第三轴9、第四轴孔14上，构成第一个行星齿轮组件，第一齿轮架7装在固定在输入轴2的防磨套3上通过第三滚子4与防磨套3作滚动配合，第二齿轮架12装在第三齿轮架15上通过第四滚子75与第三齿轮架
15作滚动配合，第一齿轮11与固定在输入轴2上的第三齿轮5哨合,第二齿轮76与固定在第一带盘输出轴66上的第一内齿圈67啮合；第四齿轮19装在第三轴17上通过第五滚子18与第三轴17作滚动配合，第三轴17的中段固定在第四齿轮架20的第六轴孔21上，第三轴17的一端固定在第三齿轮架15的第五轴孔16上、构成第二个行星齿轮组件，输入轴2上的第五齿轮73与第四齿轮19啮合，第四齿轮19与固定在第二齿轮架12上的第二内齿圈74啮合；第六齿轮24装在第三轴17上通过第六滚子23与第三轴17作滚动配合,第七齿轮71装在第四轴72上通过第七滚子70与第四轴72作滚动配合，第六齿轮24与第七齿轮71啮合，第三轴17的另一端固定在第五齿轮架25的第七轴孔26上，第四轴72的两端分别定在第四齿轮架20、第五齿轮架25的第八轴孔22、第九轴孔27上构成第三个行星齿轮组件，第六齿轮24与输入轴2上的第五齿轮73啮合，第七齿轮71与固定在第一带盘输出轴66上的第一内齿圈67哨合,第五齿轮架25装在第一带盘输出轴66上通过第八滚子69与第一带盘输出轴66作滚动配合,第一带盘输出轴66装在输入轴2上通过第九滚子68与输入轴2作滚动配合，构成第一个行星齿轮无级变速机构；当输入轴2上的第三齿轮5、第五齿轮73作为始端输入，第一带盘输出轴66作为终端输出时，这个行星齿轮无级变速机构是一个独立的无级变速器；第八齿轮33装在第五轴31上通过第十滚子32与第五轴31作滚动配合，第九齿轮62装在第六轴63上通过第^^一滚子64与第六轴63作滚动配合,第八齿轮33与第九齿轮62啮合，第五轴31的两端分别固定在第六齿轮架28、第七齿轮架34的第十轴孔29、第^^一轴孔35上,第六轴63的两端分别固定在第六齿轮架28、第七齿轮架34的第十二轴孔30、第十三轴孔36上，构成另外第一个行星齿轮组件，第八齿轮33与固定在第一带盘输出轴66上的第十齿轮37啮合，第九齿轮62与第三内齿圈61啮合，第三内齿圈61固定在第四内齿圈56上，第六齿轮架28装在第一带盘输出轴66上通过第十二滚子65与第一带盘输出轴66作滚动配合，第七齿轮架34与第八齿轮架39接合通过第十三滚子60作滚动配合；第^^一齿轮44装在第七轴42上通过第十四滚子43与第七轴42作滚动配合，第十二齿轮57装在第八轴59上通过第十五滚子58与第八轴59作滚动配合,第^ 齿轮44与第十二齿轮57啮合，第七轴42的两端分别固定在第八齿轮架39、第九齿轮架45的第十四轴孔40、第十五轴孔46上，第八轴59的两端分别固定在第八齿轮架39、第九齿轮架45的第十六轴孔41、第十七轴孔47上，构成另外第二个行星齿轮组件，第十一齿轮44与第 一带盘输出轴66上的第十四齿轮54啮合，第十二齿轮57与固定在第七齿轮架34上的第十三齿轮38和固定在第二带盘输出轴49上的第四内齿圈56啮合，第九齿轮架45装在第二带盘输出轴49上通过第十六滚子48与第二带盘输出轴49作滚动配合,第二带盘输出轴49装在输入轴2上通过第十七滚子53与输入轴2作滚动配合，止桩52将第二带盘输出轴49与输入轴2定位,构成第二个行星齿轮无级变速机构；当两个固定在一起的第三内齿圈61和第四内齿圈56制造成一个整体内齿圈时,这个内齿圈同样与第九齿轮62和第十二齿轮57啮合，当第一带盘输出轴66上的第十齿轮37、第十四齿轮54作为始端输入，第二带盘输出轴49作为终端输出时，这个行星齿轮无级变速机构又是一个独立的无级变速器；上述两个行星齿轮无级变速机构由固定在输入轴2、盖板80上的轴承I和固定在第二带盘输出轴49、壳体55上的轴承50支承在壳体55内，轴封51、轴封81、，螺丝79将壳体55、盖板80紧固起来，构成行星齿轮无级变速装置。本发明设计合理，工作稳定可靠，传动精确，传动力矩大，它能按比例扩大应用到任何类型的发动机上，是摩托车、汽车乃至铁路牵引机车工业全面进入无级变速时代的一种理想的用途广泛的无级变速装置。
图I是本发明的结构剖视图；图2是本发明A-A剖视图；图3是本发明齿轮架第七主视图；图4是本发明齿轮架第十二主视图；图5是本发明B-B首I]视图；图6是本发明齿轮架第十五主视图；图7是本发明齿轮架第二十主视图；图8是本发明C-C剖视图9是本发明齿轮架第二十五主视图；图10是本发明D-D剖视图；图11是本发明齿轮架第二十八主视图；图12是本发明齿轮架第三十四主视图；图13是本发明齿轮架第三十四G-G剖视图；图14是本发明E-E首I]视图；图15是本发明F-F首I]视图；图16是本发明齿轮架第三十九主视图； 图17是本发明齿轮架第三十九H-H剖视图；图18是本发明齿轮架第四十五主视图。
具体实施例方式本发明中各种零部件分别用金属、橡胶材料制造的标准件，熟练技工可按图1-18装配生产。本发明继承了行星齿轮传动机构的所有优点，与普通行星齿轮减速器相比，它的齿轮架和内齿圈均处于自由状态，因此如何控制齿轮架的运动姿态，使它能够将输入轴输入的转速与扭矩传递给内齿圈，实现无级变速，这就是行星齿轮无级变速装置的关键所在。我们知道行星齿轮结构的传动特性设太阳轮与内齿圈传动比为5 1，当太阳轮输入转速、行星齿轮处于原位作自转时，内齿圈输出转速，这时太阳轮与内齿圈的传动比为5 1，当太阳轮输入转速，内齿圈处于静止状态时，行星齿轮在自转的同时产生绕太阳轮轴线为中心的与太阳轮相同转向的公转，这时太阳轮与行星齿轮的传动比(5+1) 1，即6 I ；当太阳轮输入转速，内齿圈处于静止状态时，行星齿轮在自转的同时产生绕太阳轮轴线为中心的相对于太阳轮转向的逆向公转，这时太阳轮与行星齿轮的传动比为(5-1) 1，即4 I。本发明所述的两个行星齿轮无级变速机构，如图1、2、5、8、10、14、15所示，它们结构最大的区别在于以第十三齿轮38替代第二内齿圈74并与第十二齿轮57啮合，但它们的结构特点和工作原理完全一样的，以第一个行星齿轮无级变速机构为例，如图1-9所示，设第三齿轮5齿数为40齿,第五齿轮73齿数为20齿,第一内齿圈67齿数为100齿,第二内齿圈74齿数为80齿，即第三齿轮5与第一内齿圈67的传动比为2. 5 1，第五齿轮73与第一内齿圈67的传动比为5 1，第五齿轮73与第二内齿圈74的传动比为4 I ;当第三齿轮5与第五齿轮73输入转速时，由第一齿轮11、第二齿轮76、第一轴6、第二轴78、第一齿轮架7、第二齿轮架12构成的第一个行星齿轮组件，第二内齿圈74，由第六齿轮24、第七齿轮71、第三轴17、第四轴72、第四齿轮架20、第五齿轮架25、构成的第三个行星齿轮组件便产生相对于第三齿轮5、第五齿轮73转向的逆转力，这样它们的传动比分别是第三齿轮5与由第一齿轮11、第二齿轮76、第一轴6、第二轴78、第一齿轮架7、第二齿轮架12构成的第一个行星齿轮组件的传动比为(2. 5-1) I,即I. 5 I,第五齿轮73与由第六齿轮24、第七齿轮71、第三轴17、第四轴72、第四齿轮架20、第五齿轮架25构成的第三个行星齿轮组件的传动比为(5-1) 1，即4 1，第五齿轮73与第二内齿圈74的传动比为4 I加第五齿轮73与由第六齿轮24、第七齿轮71、第三轴17、第四轴72、第四齿轮架20、第五齿轮架25构成的第三个行星齿轮组件的传动比4 : 1，即2 : 1，由于第二内齿圈74固定在第二齿轮架12上，而且它们又存在速比差，即1.5 : I与2 : I的比差，因此它们就出现互相制约而无法同时作相对于第三齿轮5、第五齿轮73转向的逆转，与此同时第三齿轮架15、第四齿轮架20、第五齿轮架25处于静态，第六齿轮24、第七齿轮71作自转，第一内齿圈67按设定传动比5 I输出转速，第四齿轮19作自转，第二内齿圈74按设定传动比4 I作相对于第五齿轮73转向的逆转，而第三齿轮5的一半齿数即20齿与第五齿轮73同步产生作用，另外的一半齿数20齿与第一内齿圈67的传动比为5 : I驱动由第一齿轮11、第二齿轮76、第一轴6、第二轴78、第一齿轮架7、第二齿轮架12构成的第一个行星齿轮组件以(5-1) I的传动比与第二内齿圈74同步逆转，这样便实现了第三齿轮5、第五齿轮73输入转速、第一内齿圈67输出转速，也是上述第一个行星齿轮无级变速机构实现无级变速的必要条件；它的无级变速过程如下当第三齿轮5、第五齿轮73输入的扭矩等于驱动第一内齿圈67所需扭矩的五分之一时,第三齿轮架15、第四齿轮架20、第五齿轮架25处于静态、第四齿轮19、第六齿轮24、第七齿轮71作自转，由第一齿轮11、第二齿轮76、第一轴6、第二轴78、第一齿轮架7、第二齿轮12构成的第一个行星齿轮组件及固定在第二齿轮架12上的第二内齿圈74同步作相对于第三齿轮5、第五齿轮73转向的逆转，第一内齿圈67按设定速比输出转速，这时第三齿轮5、第五齿轮73与第一内齿圈67的转速与扭矩的比值最大；当第三齿轮5、第五齿轮73输入的扭矩大于驱动第一内齿圈67所需扭矩的五分之一、小于一时，大于五分之一，小于一这部分扭矩变为加速度，受这部分扭矩的作用，第三齿轮架15、第 四齿轮架20、第五齿轮架25由静态变为动态，第四齿轮19、第六齿轮24、第七齿轮71在自转的同时产生绕第三齿轮5、第五齿轮73轴线为中心的与第三齿轮5、第五齿轮73相同转向的公转，以第一齿轮11、第二齿轮76、第一轴6、第二轴78、第一齿轮架7、第二齿轮架12构成的行星齿轮组件及固定在第二齿轮架12上的第二内齿圈74在作相对于第三齿轮5、第五齿轮73转向逆转的同时逐渐减速，这时第三齿轮5、第五齿轮73与第一内齿圈67的转速与扭矩的比值便产生连续变化；当第三齿轮5、第五齿轮73输入的扭矩与驱动第一内齿圈67所需扭矩相等、等于一时，第三齿轮5、第五齿轮73、第一齿轮架7、第二齿轮架12、第三齿轮架15、第四齿轮架20、第五齿轮架25、第一内齿圈67、第二内齿圈74 —起同步转动，这时第三齿轮5、第五齿轮73与第一内齿圈67的转速与扭矩的比值最小，即I : 1，这样便实现无级变速了。在实际应用中，本发明所述的两个行星齿轮无级变速机构可以任意选择一个。
权利要求
1.一种行星齿轮无级变速装置，由两个以齿轮、齿轮架、轴、内齿圈构成的行星齿轮无级变速机构串级组成，其行征是第一齿轮11装在第一轴6上通过第一滚子10与第一轴6作滚动配合，第二齿轮76装在第二轴78上通过第二滚子77与第二轴78作滚动配合，第一齿轮11与第二齿轮76哨合,第一轴6的两端分别固定在第一齿轮架7、第二齿轮架12的第一轴孔8、第二轴孔13上，第二轴78的两端分别固定在第一齿轮架7、第二齿轮架12的第三轴9、第四轴孔14上，构成第一个行星齿轮组件，第一齿轮架7装在固定在输入轴2的防磨套3上通过第三滚子4与防磨套3作滚动配合，第二齿轮架12装在第三齿轮架15上通过第四滚子75与第三齿轮架15作滚动配合，第一齿轮11与固定在输入轴2上的第三齿轮5啮合，第二齿轮76与固定在第一带盘输出轴66上的第一内齿圈67啮合；第四齿轮19装在第三轴17上通过第五滚子18与第三轴17作滚动配合，第三轴17的中段固定在第四齿轮架20的第六轴孔21上，第三轴17的一端固定在第三齿轮架15的第五轴孔16上、构成第ニ个行星齿轮组件，输入轴2上的第五齿轮73与第四齿轮19啮合，第四齿轮19与固定在第二齿轮架12上的第二内齿圈74啮合；第六齿轮24装在第三轴17上通过第六滚子23与第三轴17作滚动配合，第七齿轮71装在第四轴72上通过第七滚子70与第四轴72作滚动配合，第六齿轮24与第七齿轮71卩齿合,第三轴17的另一端固定在第五齿轮架25的第七轴孔26上，第四轴72的两端分别定在第四齿轮架20、第五齿轮架25的第八轴孔22、第九轴孔27上构成第三个行星齿轮组件,第六齿轮24与输入轴2上的第五齿轮73啮合,第七齿轮71与固定在第一带盘输出轴66上的第一内齿圈67卩齿合,第五齿轮架25装在第一带盘输出轴66上通过第八滚子69与第一带盘输出轴66作滚动配合,第一带盘输出轴66装在输入轴2上通过第九滚子68与输入轴2作滚动配合，构成第一个行星齿轮无级变速机构；当输入轴2上的第三齿轮5、第五齿轮73作为始端输入，第一带盘输出轴66作为终端输出时，这个行星齿轮无级变速机构是ー个独立的无级变速器；第八齿轮33装在第五轴31上通过第十滚子32与第五轴31作滚动配合,第九齿轮62装在第六轴63上通过第^^一滚子64与第六轴63作滚动配合,第八齿轮33与第九齿轮62 B齿合,第五轴31的两端分别固定在第六齿轮架28、第七齿轮架34的第十轴孔29、第^^一轴孔35上,第六轴63的两端分别固定在第六齿轮架28、第七齿轮架34的第十二轴孔30、第十三轴孔36上，构成另外第一个行星齿轮组件，第八齿轮33与固定在第一带盘输出轴66上的第十齿轮37啮合，第九齿轮62与第三内齿圈61啮合，第三内齿圈61固定在第四内齿圈56上，第六齿轮架28装在第一带盘输出轴66上通过第十二滚子65与第一带盘输出轴66作滚动配合，第七齿轮架34与第八齿轮架39接合通过第十三滚子60作滚动配合；第^^一齿轮44装在第七轴42上通过第十四滚子43与第七轴42作滚动配合，第十二齿轮57装在第八轴59上通过第十五滚子58与第八轴59作滚动配合，第i^一齿轮44与第十二齿轮57啮合，第七轴42的两端分别固定在第八齿轮架39、第九齿轮架45的第十四轴孔40、第十五轴孔46上，第八轴59的两端分别固定在第八齿轮架39、第九齿轮架45的第十六轴孔41、第十七轴孔47上，构成另外第二个行星齿轮组件，第i^一齿轮44与第一带盘输出轴66上的第十四齿轮54啮合，第十二齿轮57与固定在第七齿轮架34上的第十三齿轮38和固定在第二带盘输出轴49上的第四内齿圈56啮合，第九齿轮架45装在第二带盘输出轴49上通过第十六滚子48与第二带盘输出轴49作滚动配合，第二带盘输出轴49装在输入轴2上通过第十七滚子53与输入轴2作滚动配合，止桩52将第二带盘输出轴49与输入轴2定位,构成第二个行星齿轮无级变速机构；当两个固定在一起的第三内齿圈61和第四内齿圈56制造成ー个整体内齿圈时,这个内齿圈同样与第九齿轮62和第十二齿轮57啮合，当第一带盘输出轴66上的第十齿轮37、第十四齿轮54作为始端输入，第二带盘输出轴49作为终端输出时，这个行星齿轮无级变速机构又是ー个独立的无级变速器；上述两个行星齿轮无级变速机构由固定在输入轴2、盖板80上的轴承I和固定在第二带盘输出轴49、壳体55上的轴承50支承在壳体55内，轴封51、轴封81，螺丝79将壳体55、盖板80紧固起来，构成行星齿轮无级变速装置。全文摘要
一种行星齿轮无级变速装置，由两个以齿轮、齿轮架、轴、内齿圈构成的行星齿轮无级变速机构串级组成，以齿轮、齿轮架、轴构成的行星齿轮组件为基础，由2-3个行星齿轮组件及内齿圈组成一个行星齿轮无级变速机构，再由2个行星齿轮无级变速机构组成行星齿轮无级变速装置，当一个行星齿轮组件由静态变为动态时便可改变输出轴的转速，使变速装置的输入轴和输出轴的转速与扭矩的比值产生连续变化，从而实现无级变速。
文档编号F16H3/76GK102678851SQ20121018256
公开日2012年9月19日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者姚保民 申请人:姚保民