多层变径齿轮无级变速器制造技术

本发明专利技术提出一种多层变径齿轮无级变速器,变速器由输入级多层行星齿轮组、输出级多层行星齿轮组和一根多层中间轴齿轮组组成；具有大于100个不同传动比的档位，可用于汽车，涵盖了汽车起步至最高车速段的所有传动比，档位之间传动比均匀变化；并有倒档和空档设置；其为纯机械结构、构造简单、体积小、重量轻、造价低廉；其控制方式简单，采用手轮控制，手轮向前滚动传动比减小车速增，手轮向后滚动传动比增大车速减。

Multilayer Variable Diameter Gear CVT

The invention provides a multi-layer variable diameter gear continuously variable transmission, which is composed of input stage multi-layer planetary gear set, output stage multi-layer planetary gear set and a multi-layer intermediate shaft gear set. It has more than 100 gears with different transmission ratios and can be used in automobiles, covering all transmission ratios from the start to the highest speed range of automobiles, and the transmission ratios between gears vary evenly, with reverse and empty gears. It has simple mechanical structure, simple structure, small volume, light weight and low cost. Its control mode is simple, and it adopts handwheel control. The handwheel forward rolling transmission ratio reduces the speed increase, while the handwheel backward rolling transmission ratio increases the speed decrease.

【技术实现步骤摘要】
多层变径齿轮无级变速器
本专利技术涉及的多层变径齿轮无级变速器，属于机械制造和汽车制造

技术介绍
了解汽车的人都知道，汽车发动机的转速，都有一个最经济、最高效的转速段，在这个转速段，油耗最低，扭矩最大。变速器的作用是在保持发动机转速尽可能工作在高效速度段的情况下，还能保证汽车以不同的速度行驶。例如，大多数发动机最佳转速区间在2000转-4000转/分钟，但是汽车是需要在不同速度下行驶的，为了既能改变汽车的行驶速度，又能保持发动机的最佳转速，人们开始采用机械变速器来改变输出轴的转速，来适应路况和行驶速度的需求。但是，目前技术的变速器，其传动比受到限制，一般的手动档变速器，最高速档传动比为0.85，最低速档传动比为4，主减速比为4，这意味着，在最高档，如果发动机转速3000转/分钟，车轮直径0.7米，车速为3000/0.85/4*3.14*0.7*60=116公里/小时，如果此时需要200公里/小时的速度，就只好加大油门提高发动机转速到5200转/分钟了。如果起步时变速箱在1档，发动机转速在3000转/分，则扭矩增大了4倍，车速为3000/4/4*3.14*0.7=24.7公里/小时=6.87米/秒，相当于百米运动员的速度，显然这个速度是不适于起步的，所以只好降低发动机转速。而发动机在低速段和高速段都是不经济的，而且扭矩低，变速器增大的4倍扭矩，由于发动机转速的降低，又打了很大的折扣。为了解决这个问题，一些车采用了液力变矩器，液力变矩器虽然可以部分解决低速时的增扭问题，但是其传动效率低，占用空间大，而且只能低速时起作用，高速时需锁止。为了让发动机工作在最佳转速，人们在变速器上下了很大的功夫。最初的手动变速箱，因换档时有顿挫感，换档时机难以把握，逐渐被自动变速箱所取代。自动变速箱因结构复杂、体积大、造价高、油耗高而正在面临考验。最新推出的CVT变速器，由于采用无级变速的原理，得到业界的广泛重视，各国均投入巨资研发，但时至今日，并没有太大的突破。纵观以上变速器，其最大的问题在于，其归根到底，还是有档变速，在各个档位上，发动机的转速还是需要改变的，否则车速无法连续调节，档位也无法衔接。即使是CVT变速器，其无级变速的区间也是有限的，高速段和低速段同样需要调整发动机转速来适应车速和路况。而且其为摩擦传动，效率低、易损坏、输出扭矩受限。如果有一台真正的全范围无级变速器，以上的问题将迎刃而解。多层变径齿轮无级变速器即是这样一台变速器，它档位多，档位之间速度差很小而且级差均匀，传动比范围广，其为纯齿轮调速，没有摩擦损耗，效率高；更加可贵的是：其操作通过一个手轮全部解决，简单、直接；无需离合器、电磁阀，也不需要电子、液压、气动控制；体积小、重量轻、造价低廉。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种高性能的无级变速器。本专利技术提出的多层变径齿轮无级变速器，其变速器由2个多层行星齿轮组和一根多层中间轴齿轮组组成；具有大于100个不同传动比的档位，涵盖汽车起步至最高车速段的所有传动比，档位之间传动比均匀变化；其结构简单、体积小、重量轻、造价低廉。本专利技术所达到的有益效果是：安装了多层变径齿轮变速器的汽车，可以是这样的，发动机转速无需调整，以固定的最佳转速运行。取消油门踏板，改为手轮控制变速器的变比。取消离合器、取消液力变矩器、取消复杂的变速箱液压控制系统和电子控制系统，因发动机定转速运行，也可以部分取消或者简化发动机的电喷控制系统。采用了这样的无级变速器，车的操纵变得简单，只需一个速度控制手轮即可控制汽车实现加速、减速、刹车、空档、倒车的所有动作。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：附图1多层变径齿轮无级变速器总装系统结构图附图2输入级行星齿轮组装配结构图附图3输出级行星齿轮组装配结构图附表1图中：90、外壳；93、外壳中心支架；91、外壳右端盖；92、外壳左端盖；30、输入级多层太阳齿轮组；31、输出级多层太阳齿轮组；50、输入轴；60、输出轴；70、中间轴；40、输入级多层中间轴齿轮组；41、输出级多层中间轴齿轮组；11、输入级控制齿轮1；12、输入级控制齿轮2；13、输出级控制齿轮1；14、输出级控制齿轮2；80、档位控制轴；100、输入级行星齿轮左端面圆环；101、第1层输入级行星齿轮组；102、第2层输入级行星齿轮组；103、第3层输入级行星齿轮组；104、第4层输入级行星齿轮组；105、第5层输入级行星齿轮组；106、第6层输入级行星齿轮组；107、第7层输入级行星齿轮组；108、第8层输入级行星齿轮组；109、第9层输入级行星齿轮组；110、第10层输入级行星齿轮组；111、输入级行星齿轮右端面圆环；112、太阳齿轮、113、行星齿轮；114、行星齿轮轴；115、行星齿轮支架圆环；116、轴承；117、连接销轴；200、输出级行星齿轮左端面圆环；201、第1层输出级行星齿轮组；202、第2层输出级行星齿轮组；203、第3层输出级行星齿轮组；204、第4层输出级行星齿轮组；205、第5层输出级行星齿轮组；206、第6层输出级行星齿轮组；207、第7层输出级行星齿轮组；208、第8层输出级行星齿轮组；209、第9层输出级行星齿轮组；210、第10层输出级行星齿轮组；211、第11层输出级行星齿轮组；212、输出级行星齿轮右端面圆环。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。优选实施例1如图1-3及附表1所示，一种多层变径齿轮无级变速器，输入级由10层行星齿轮组组成，输出级由11层行星齿轮组组成，所有齿轮模数均为2；输入级分为11个档位，第11档为空档，第1层101传动比为1，为第10档，；第2层102传动比为1.07，为第8档；第3层103传动比为1.11，为第6档；第4层104传动比为1.18，为第4档；第5层105传动比为1.24，为第2档；第6层106传动比为1.04，为第9档；第7层107传动比为1.09，为第7档；第8层108传动比为1.17，为第5档；第9层109传动比为1.20，为第3档；第10层110传动比为1.27，为第1档；输出级也分为11个档位，第1层201传动比为1，为第10档，；第2层202传动比为1.69，为第8档；第3层203传动比为2.89，为第6档；第4层204传动比为4.84，为第4档；第5层205传动比为8.10，为第2档；第6层206传动比为-2.8，为倒档；第7层207传动比为1.30，为第9档；第8层208传动比为2.23，为第7档；第9层209传动比为3.72，为第5档；第10层210传动比为6.29，为第3档；第11层211传动比为10.75，为第1档；档位传动比变化范围在1-13.68之间；档位的调整，由档位控制齿轮组来实现，档位控制齿轮组由4个控制齿轮组成，其中，输入级控制齿轮1（11）与输入级控制齿轮2（12）啮合，均为11齿；输出级控制齿轮1（13）与输出级控制齿轮2（14）啮合，输出级控制齿轮1（13）为11齿；输出级控制齿轮2（14）本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层变径齿轮无级变速器，其并非严格意义上的无级变速，只是档位多，档位之间转速差很小，且级差基本相等，档位数量可以无限增加，档位足够多的情况下，基本等同于无级变速；其包括：外壳、输入级行星齿轮组、输出级行星齿轮组、中间轴齿轮组、档位控制齿轮组；其特征在于：所述输入级行星齿轮组和输出级行星齿轮组，包括：多层太阳齿轮、多层行星齿轮、多层行星齿轮支架；输入级多层太阳齿轮为N个不同直径的圆柱直齿轮同轴叠加而成， N个齿轮叠加后的中心轴为输入轴；输出级多层太阳齿轮为N+1个不同直径的圆柱直齿轮同轴叠加而成，N+1个齿轮叠加后的中心轴为输出轴；所述行星齿轮为普通圆柱直齿轮，其厚度略小于单个太阳齿轮，数量与太阳齿轮相同；其与太阳齿轮啮合；所述行星齿轮支架，为厚度与太阳齿轮厚度相同，内径大于同层太阳齿轮外径，外径小于同层相互啮合的太阳齿轮直径加上2倍同层行星齿轮直径的圆环，圆环数量与太阳齿轮数量相同，每个圆环上都有一个或者多个开口和圆孔，开口宽度略大于同层行星齿轮直径，开口用于放置行星齿轮，圆孔中镶有轴承；用于安装固定行星齿轮和连接叠加后的行星齿轮架；输入级N个圆环相互错开相同角度叠加装配，输出级N+1个圆环相互错开相同角度叠加装配，行星齿轮安装在圆环开口的中心，行星齿轮轴插入上下圆环的轴承内孔中；叠加后的行星齿轮支架圆环的上下各有一个端面圆环，端面圆环内孔直径与输入、输出轴直径相同，外径等于最大行星齿轮支架圆环外径；端面圆环可以绕输入、输出轴旋转，行星齿轮支架通过行星齿轮轴和连接销轴与上下端面圆环连接，所述中间轴齿轮组为2N+1个普通圆柱型直齿轮同轴叠加而成的齿轮组，N个齿轮与输入级行星齿轮组齿轮啮合，N+1个齿轮与输出级行星齿轮组齿轮啮合；所述外壳为封闭筒型,筒型的两端设有端盖,每个端盖上开有3个圆孔，圆孔内镶有轴承,筒型外壳的中心位置设有一个固定支架,支架上设有轴承,输入级行星齿轮组的输入轴,一端插入外壳中心固定支架的轴承内孔,另一端从外壳端盖上的轴承内孔穿出,与发动机输出轴相连; 输出级行星齿轮组的输出轴,一端插入外壳中心固定支架的轴承内孔,另一端从另一侧外壳端盖上的轴承内孔穿出,与输出传动轴相连;中间轴的两端分别插入外壳的端面轴承内孔中,其N个齿轮与输入级行星齿轮组的N个行星齿轮啮合,另外N+1个齿轮与输出级行星齿轮组的N+1个行星齿轮啮合，所述档位控制齿轮组，由具有N+1个轮齿的4个控制齿轮组成，4个控制齿轮模数相同，其中输出级控制齿轮2的N个轮齿被削掉，只保留一个轮齿，输入级控制齿轮1和输出级控制齿轮1分别安装于输入轴和输出轴端面圆环外面，输入级控制齿轮2与输入级控制齿轮1啮合，输出级控制齿轮2与输出级控制齿轮1啮合，输入级控制齿轮2和输出级控制齿轮2固定套装在档位控制轴上，档位控制轴的两端从外壳端盖的两个轴承内孔中穿出；穿出的档位控制轴上装有链轮或者齿轮，与控制手轮相连；旋转控制手轮可以操纵档位控制轴旋转，档位控制轴转动360/(N+1)度，输入级行星齿轮组变换一个档位，转动360度，输出级行星齿轮组变换一个档位；顺时针旋转一周，档位加速方向变化N个，顺时针旋转N周档位加速方向变化N*N个，逆时针旋转一周，档位减速方向变化N个，逆时针旋转N周档位减速方向变化N*N个，档位控制轴每旋转一周，其在N+1的位置上都为空档。...

【技术特征摘要】
1.一种多层变径齿轮无级变速器，其并非严格意义上的无级变速，只是档位多，档位之间转速差很小，且级差基本相等，档位数量可以无限增加，档位足够多的情况下，基本等同于无级变速；其包括：外壳、输入级行星齿轮组、输出级行星齿轮组、中间轴齿轮组、档位控制齿轮组；其特征在于：所述输入级行星齿轮组和输出级行星齿轮组，包括：多层太阳齿轮、多层行星齿轮、多层行星齿轮支架；输入级多层太阳齿轮为N个不同直径的圆柱直齿轮同轴叠加而成，N个齿轮叠加后的中心轴为输入轴；输出级多层太阳齿轮为N+1个不同直径的圆柱直齿轮同轴叠加而成，N+1个齿轮叠加后的中心轴为输出轴；所述行星齿轮为普通圆柱直齿轮，其厚度略小于单个太阳齿轮，数量与太阳齿轮相同；其与太阳齿轮啮合；所述行星齿轮支架，为厚度与太阳齿轮厚度相同，内径大于同层太阳齿轮外径，外径小于同层相互啮合的太阳齿轮直径加上2倍同层行星齿轮直径的圆环，圆环数量与太阳齿轮数量相同，每个圆环上都有一个或者多个开口和圆孔，开口宽度略大于同层行星齿轮直径，开口用于放置行星齿轮，圆孔中镶有轴承；用于安装固定行星齿轮和连接叠加后的行星齿轮架；输入级N个圆环相互错开相同角度叠加装配，输出级N+1个圆环相互错开相同角度叠加装配，行星齿轮安装在圆环开口的中心，行星齿轮轴插入上下圆环的轴承内孔中；叠加后的行星齿轮支架圆环的上下各有一个端面圆环，端面圆环内孔直径与输入、输出轴直径相同，外径等于最大行星齿轮支架圆环外径；端面圆环可以绕输入、输出轴旋转，行星齿轮支架通过行星齿轮轴和连接销轴与上下端面圆环连接，所述中间轴齿轮组为2N+1个普通圆柱型直齿轮同轴叠加而成的齿轮组，N个齿轮与输入级行星齿轮组齿轮啮合，N+1个齿轮与输出级行星齿轮组齿轮啮合；所述外壳为封闭筒型,筒型的两端设有端盖,每个端盖上开有3个圆孔，圆孔内镶有轴承,筒型外壳的中心位置设有一个固定支架,支架上设有轴承,输入级行星齿轮组的输入轴,一端插入外壳中心固定支架的轴承内孔,另一端从外壳端盖上的轴承内孔穿出,与发动机输出轴相连;输出级行星齿轮组的输出轴,一端插入外壳中心固定支架的轴承内孔,另一端从另一侧外壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖敏，
申请(专利权)人：大连嘉宏至伟新技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21