变径齿轮无级变速器制造技术

本发明专利技术提出一种变径齿轮无级变速器,由变速级和放大级串联组成，变速级是一个由若干个齿轮瓣组成的可变径内齿圈、3个可变径行星齿轮组、以及一个输出太阳齿轮组成的行星齿轮变速机构；放大级为一个标准的固定传动比行星齿轮变速器，其将变速级输出的连续变化的变比根据需要进行合适放大倍数的放大，既可以通过不同的放大级放大倍数也可以通过不同的输入转速组合成任意的调速范围；譬如，本公司制作的原理样机，其放大级变比为5.5倍，输入转速为3000转/分钟，则输出轴输出转速为‑1600转/分钟至+5200转/分钟无级连续变化，由于输出转速可以趋近于零，故扭矩可以趋近于无穷大，这个特性的意义十分重大，可以带来整个工业的革命性变革。

Variable Diameter Gear CVT

【技术实现步骤摘要】
变径齿轮无级变速器
本专利技术涉及的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。变径齿轮无级变速器即是这样一台变速器，其全范围调速，没有死点；其为纯齿轮调速，没有摩擦损耗，效率高；更加可贵的是：其操作只需改变变径控制盘的角度即可全范围调速，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。本专利技术提出的变径齿轮无级变速器，由变速级和放大级串联组成。变速级是一个由若干个齿轮瓣组成的可变径内齿圈、可变径行星齿轮组、以及一个输出太阳齿轮组成的行星齿轮变速机构。齿轮瓣通过变径控制盘的角度变化，可以径向滑动，组成不同半径的内齿圈，可变径行星齿轮组，由行星架、自由摆臂、中心变速齿轮、自由行星齿轮组成；行星架为具有多个框架臂的支架，其中心轴为输入轴；其工作时，随输入轴高速旋转，旋转时，安装在框架臂顶端的自由摆臂，因离心力的作用，会向外张开；张开时，安装在自由摆臂顶端的自由行星齿轮在保持与中心变速齿轮啮合的同时，会围绕中心变速齿轮旋转，旋转的结果是：自由行星齿轮会贴紧可变径内齿圈，与任意半径的内齿圈的齿轮瓣保持啮合；在行星架逆时针旋转时，因内齿圈固定，自由行星齿轮在逆时针公转的同时，还会顺时针自转；自由行星齿轮顺时针自转会带动中心变速齿轮逆时针旋转，中心变速齿轮逆时针旋转会带动输出轴太阳齿轮顺时针旋转，这样的结果是：输出轴太阳齿轮与行星架的转向相反，输出轴太阳齿轮的线速度为中心变速齿轮公转线速度减去中心变速齿轮自转线速度；这样，通过合理设定中心变速齿轮大齿轮和小齿轮的半径，配置合适的变比，即可实现通过改变内齿圈的半径，实现输出轴转速从正转到反转的平滑过渡；因从正转到反转必然通过零转速，故转速趋于零时，扭矩趋于无穷大。放大级为一个标准的固定传动比行星齿轮变速器，其将变速级输出的从正到负的较小变比根据需要进行合适的放大，这样，可以通过不同放大级变比或者不同的输入转速组合成任意的调速范围。譬如，本公司成功制作的原理样机，其放大级变比为5.5倍，输入转速为3000转/分钟，则输出轴输出转速为-1670转/分钟至+5200转/分钟无级连续变化。本专利技术所达到的有益效果是：变速器是机械设备和各种交通工具上不可缺少的，传统的变速器是通过不同半径的齿轮啮合，利用杠杆的原理来实现变速的。因为齿轮的半径无法改变，故变速器的传动比通常都是固定不变的。然而人们经常需要改变负载的转速，因变速器传动比不可变，只好改变原动机的转速。于是出现了调速电动机，变频器；汽车上出现了有档位的变速箱。但这些方法都存在不足之处。各种电动机调速器、变频器不仅价格昂贵，而且故障率高，寿命短。更加严重的是，它们是电网谐波污染的最大污染源。汽车的变速是必须的，从手动变速到自动变速，其均为有档变速；CVT变速器虽然能够实现无级变速，但其是靠皮带来传递扭矩的，存在摩擦损耗，效率低，传递扭矩小，不适合大排量汽车，而且其调速范围有限，无法实现全范围无级调速。为了能够拥有一个真正意义上的无级变速器，全世界的汽车厂商一百多年来一直都在不断地探索，耗资万亿，但时至今日没有实质进展。本专利技术的变径齿轮无级变速器，为纯齿轮传动的无级变速器，具有普通变速器同样的效率，无档位全范围无级调速，转速可以从正转连续平滑过渡到反转，具有非空档零转速输出，同时实现输出扭矩趋近于无穷大。其体积小（只有汽车自动变速箱体积的1/5）、重量轻（大概相当于汽车自动变速箱重量的1/10）、控制简单（没有汽车自动变速箱的各种复杂电子、电磁、液压控制，只需调整变径控制盘的角度从0-30度的变化，即可实现全范围无级调速）、其简单的结构可以方便地与发动机或者电动机做成一体。本专利技术的变径齿轮无级变速器，全球首创，世界领先。其意义极其重大！其转速趋于零时扭矩趋于无穷大的特性，必将带来革命性的工业变革！其完美的连续调速性能，必将取代变频器，不仅节省大笔资金，而且彻底消除了变频器对电网的严重谐波污染，从根本上解决了困扰全世界的谐波污染问题。用在汽车上，汽车的性能将产生质的飞跃，汽车的发动机再也不用加减油门了，发动机始终工作在最优转速上，从而大幅度节能；由于连续调速的特性，使得在汽车下坡或者减速刹车时的动能回收变得简单和方便，此举更能大幅度地节省能源。安装了变径齿轮无级变速器的汽车，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，改为速度控制踏板控制变速器的变比；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，只需一个速度控制踏板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，与本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变径齿轮无级变速器，其包括：可变径内齿圈、自由行星齿轮组、输出轴太阳齿轮、放大级行星齿轮变速器；其特征在于：所述可变径内齿圈，由若干个相同的齿轮瓣组成，齿轮瓣沿滑道可以径向移动，移动时组成不同半径的内齿圈；所述自由行星齿轮组，由行星架、自由摆臂、中心变速齿轮、自由行星齿轮组成；所述行星架为具有2个或者3个框架臂的支架，其中心轴为输入轴；框架臂顶点设有圆孔，圆孔内镶有轴承，轴承两侧各装一个齿轮，大齿轮与自由行星齿轮啮合，小齿轮与输出太阳齿轮啮合；所述自由摆臂，为一槽型平板，一端设有圆孔，圆孔与框架臂顶端圆孔同轴心，另一端设有一固定轴，轴上装有轴承，轴承上套装一个自由行星齿轮，自由行星齿轮与中心变速齿轮的大齿轮啮合，其可以围绕中心变速齿轮的大齿轮自由旋转。

【技术特征摘要】
1.一种变径齿轮无级变速器，其包括：可变径内齿圈、自由行星齿轮组、输出轴太阳齿轮、放大级行星齿轮变速器；其特征在于：所述可变径内齿圈，由若干个相同的齿轮瓣组成，齿轮瓣沿滑道可以径向移动，移动时组成不同半径的内齿圈；所述自由行星齿轮组，由行星架、自由摆臂、中心变速齿轮、自由行星齿轮组成；所述行星架为具有2个或者3个框架臂的支架，其中心轴为输入轴；框架臂顶点设有圆孔，圆孔内镶有轴承，轴承两侧各装一个齿轮，大齿轮与自由行星齿轮啮合，小齿轮与输出太阳齿轮啮合；所述自由摆臂，为一槽型平板，一端设有圆孔，圆孔与框架臂顶端圆孔同轴心，另一端设有一固定轴，轴上装有轴承，轴承上套装一个自由行星齿轮，自由行星齿轮与中心变速齿轮的大齿轮啮合，其可以围绕中心变速齿轮的大齿轮自由旋转。2.根据权利要求1所述的变径齿轮无级变速器，其组成可变径内齿圈的齿轮瓣，为于半径较大的内齿圈上截取的一段内齿轮，多个齿轮瓣可以组成一个完整的内齿圈；齿轮瓣平面中心设有一固定轴，固定轴安装在外壳端盖上的径向滑槽内，外壳端盖的外侧设有变径控制盘，变径控制盘与输入轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖敏，肖瑶，刘犁，
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