專利名稱：液控行星輪式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動(dòng)力機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)一種通用的無(wú)級(jí)變速方法。
目前無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)方法(根據(jù)由華北電力學(xué)院吳民強(qiáng)主編的函授大學(xué)教材《泵與風(fēng)機(jī)》中第四章有關(guān)內(nèi)容)主要有使用液力偶合器，油膜滑差離合器和電磁滑差離合器三種。液力偶合器由一對(duì)靠得很近的渦輪構(gòu)成主、從動(dòng)件，主動(dòng)渦輪高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)流動(dòng)于二者之間的工作油向從動(dòng)渦輪傳遞轉(zhuǎn)矩，調(diào)節(jié)渦輪內(nèi)容油量而達(dá)到從動(dòng)件無(wú)級(jí)變速，液膜滑差離合器的結(jié)構(gòu)類似于一個(gè)多片式離合器，在主、從動(dòng)摩擦片之間充滿工作油，通過(guò)一種液壓機(jī)構(gòu)控制油膜的間隙，利用液體粘性和剪切作用，達(dá)到傳遞轉(zhuǎn)矩的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，電磁滑差離合器的結(jié)構(gòu)是由電樞和磁級(jí)構(gòu)成主、從動(dòng)件，磁極繞組通入直流電后產(chǎn)生極性磁場(chǎng)，套于磁極之外的筒狀電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)切割磁力線產(chǎn)生渦流，與磁場(chǎng)相互作用，使電極產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，通過(guò)控制直流電流大小控制從動(dòng)件轉(zhuǎn)速。以上三種設(shè)備因構(gòu)造復(fù)雜，體積大，造價(jià)高，效率低等缺點(diǎn)，目前使用范圍都很局限。
本發(fā)明的目的是提供一種在機(jī)械領(lǐng)域內(nèi)通用的簡(jiǎn)單可靠的無(wú)級(jí)變速方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是液控行星輪式無(wú)級(jí)變速方法，使用一種行星輪式裝置，其結(jié)構(gòu)是由一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的中心輪和一個(gè)或一個(gè)以上行星輪互相嚙合構(gòu)成一種簡(jiǎn)單周轉(zhuǎn)輪系，行星輪由一個(gè)行星架支撐，以中心輪和行星架構(gòu)成主動(dòng)件和從動(dòng)件或相反，由行星輪傳遞轉(zhuǎn)矩，中心輪和行星輪與外殼嚴(yán)密組合，但外殼不影響齒輪的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在齒輪嚙合處兩側(cè)各留有一定空間并與包括節(jié)流閥在內(nèi)的其它管道相連，形成工作油的循環(huán)通道，工作時(shí)工作油充滿整個(gè)通道，中心輪與每個(gè)行星輪嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，以齒輪泵的工作方式迫使工作油量在整個(gè)循環(huán)通道里循環(huán)流動(dòng)，根據(jù)齒輪泵的工作特性可知，理論上工作油流量與行星輪相對(duì)中心輪的轉(zhuǎn)速成正比。因此通過(guò)節(jié)流閥對(duì)工作油流量的控制就可控制行星輪的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而可控制中心輪與行星架的相對(duì)轉(zhuǎn)速，達(dá)到主動(dòng)件、從動(dòng)件傳遞轉(zhuǎn)矩的無(wú)級(jí)變速控制。因這種傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)所致，傳動(dòng)裝置變速控制簡(jiǎn)單靈活，分別說(shuō)明如下(1)中心輪與行星輪外嚙合，外殼為行星架，其上布置有液腔、節(jié)流閥和徑向散熱肋或其它散熱方式，壓出室通過(guò)節(jié)流閥與油腔相通，吸入室與液腔相通構(gòu)成封閉的工作液循環(huán)通道，這樣外殼即是行星架，又是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的散熱器，當(dāng)主、從動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸與主、從動(dòng)件左右同軸連接時(shí)，節(jié)流閥由固定于可軸向移動(dòng)圓盤上的柱塞控制，圓盤與轉(zhuǎn)軸相套，外界通過(guò)控制圓盤的軸向位移控制工作油流量，為補(bǔ)償因熱脹冷縮和長(zhǎng)期運(yùn)行少量漏油引起油腔內(nèi)壓力變化，可在外殼上對(duì)稱布置一圓環(huán)狀彎管，一端與液腔相連，另一端開(kāi)口由活塞與大氣相隔，如果只需較細(xì)彎管，當(dāng)開(kāi)口向下工作油不流出時(shí)，可不設(shè)置活塞，保證油腔與彎管連接處與大氣壓力相平衡，也可通過(guò)軸套結(jié)構(gòu)很容易將油腔與外界油箱相通。另外，當(dāng)與皮帶、鏈條或齒輪等一起傳動(dòng)時(shí)，變速裝置主、從動(dòng)件輸出端可不在同軸線雙側(cè)布置，這樣變速裝置無(wú)輸出端一側(cè)的軸線上可布置一空心柱塞節(jié)流閥，連接于工作油壓出室和油腔之間，空心柱塞節(jié)流閥由空心柱塞與套筒構(gòu)成，空心柱塞通過(guò)在套筒內(nèi)的軸向位移控制經(jīng)過(guò)節(jié)流閥的工作油流量，同時(shí)又把油腔與外界油管經(jīng)空心柱塞導(dǎo)通，以便油腔內(nèi)液體壓力與容量補(bǔ)償，這樣使傳動(dòng)方式即靈活又易控制。
(2)中心輪與行星輪外嚙合，外殼為行星架，外殼上不再布置節(jié)流閥、油腔及散熱裝置，而是通過(guò)外殼從吸入室、壓出室各引出油管經(jīng)過(guò)軸上套筒結(jié)構(gòu)與外界節(jié)流閥及油箱相連，對(duì)于主、從動(dòng)件連接端不是雙側(cè)布置時(shí)，在無(wú)連接端一側(cè)同樣可在軸線上布置套管結(jié)構(gòu)，把各油管引出與外界油箱及節(jié)流閥相連，這樣的連接方法使轉(zhuǎn)速控制更加容易。
另外，為減少傳動(dòng)裝置的軸向長(zhǎng)度，這里提供一種方法，即裝置外殼不但是行星架，同時(shí)又是彈性柱式聯(lián)軸器的半聯(lián)軸器之一，這樣和彈性柱式聯(lián)軸器有機(jī)結(jié)合組成無(wú)級(jí)變速聯(lián)軸器。這樣的結(jié)構(gòu)為直接更替正在使用的非變速聯(lián)軸器提供了一種途徑。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是巧妙地利用了齒輪泵的工作原理，同時(shí)行星輪數(shù)目可因需要自由設(shè)計(jì)，因此使用裝置傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，工作流量小，效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，性能可靠，控制機(jī)構(gòu)極其簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)速比范圍接近0--100％，適用于各種形式和各種容量的無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)，甚至可直接更替正在使用的非變速聯(lián)軸器，因此是一種通用的無(wú)級(jí)變速方法，設(shè)計(jì)與生產(chǎn)簡(jiǎn)單易行，便于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化大批量生產(chǎn)。
本發(fā)明的


附圖1是行星輪式無(wú)級(jí)變速聯(lián)軸器機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖附圖2是聯(lián)軸器A-A剖面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖附圖3是聯(lián)軸器壓力補(bǔ)償器示意圖附圖4是與皮帶聯(lián)接的行星輪式無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖附圖標(biāo)記1、行星輪 2、工作油吸入室 3、中心輪4、油腔 5、節(jié)流閥 6、工作油壓出室 7、行星輪8、工作油吸入室 9、油腔 10、彈性柱銷 11、節(jié)流閥12、外殼 13、工作油壓出室 14、聯(lián)接端 15、主動(dòng)機(jī)軸16、節(jié)流閥控制裝置 17、從動(dòng)機(jī)軸 18、閥桿盤19、活塞架 20、導(dǎo)管 21、彎管 22、活塞 23、皮帶24、套筒 25、軟管 26、油箱 27、控制螺桿28、空心柱塞 29、吸油管 30、壓油管結(jié)合附圖實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明技術(shù)方案如下實(shí)施例之一(包括附圖1、2、3)使用液控行星輪無(wú)級(jí)變速方法設(shè)計(jì)的一種液控行星輪式無(wú)級(jí)變速聯(lián)軸器，行星輪1和7受外殼12支撐，主動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸15上的半聯(lián)軸器通過(guò)柱銷10與外殼相聯(lián)(在附圖1中為使整圖簡(jiǎn)單明了，只用聯(lián)接端14來(lái)表明二者聯(lián)接關(guān)系)，當(dāng)主動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，行星輪1和7與中心輪3嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，工作油吸入室2和8內(nèi)的工作油隨輪齒沿外殼壁被擠壓到工作油壓出室6和13，工作油壓出室和吸入室因齒輪嚙合而互相密封，工作油經(jīng)過(guò)節(jié)流閥5和11分別進(jìn)入油腔4和9，接著被吸入工作油吸入室8和2形成循環(huán)，控制機(jī)構(gòu)16通過(guò)控制閥桿盤18上的閥桿軸向位移來(lái)控制節(jié)流閥5和11的開(kāi)度，達(dá)到控制工作油流量，當(dāng)工作油流量減少時(shí)，行星輪1和7自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速減小，阻力增加，作用于中心輪3的轉(zhuǎn)矩增大轉(zhuǎn)速增加，與之相聯(lián)的從動(dòng)軸17轉(zhuǎn)速增加，反之亦然，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的無(wú)級(jí)變速傳遞，彎管21通過(guò)導(dǎo)管20與油腔相通，并對(duì)稱布置，通過(guò)活塞22與大氣相隔，保證工作油壓力補(bǔ)償，活塞22是同由活塞架19來(lái)約束使其保證對(duì)稱的，外殼上可布置散熱肋或散熱蛇形管等裝置，使外殼自身構(gòu)成一個(gè)旋轉(zhuǎn)散熱器。
這樣實(shí)施使無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)單緊湊，易控制，性能可靠，可直接取代舊聯(lián)軸器使用，適用范圍廣。
實(shí)施例之二(附圖4)使用液控行星輪式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)方法設(shè)計(jì)的一種外殼與皮帶相聯(lián)的液控行星輪式無(wú)級(jí)變速器，外殼12是通過(guò)皮帶23與主動(dòng)機(jī)相聯(lián)的，從動(dòng)軸與中心輪相聯(lián)，工作油壓出室和吸入室分別由壓油管30和吸油管29導(dǎo)出與套筒24相連，通過(guò)控制端27對(duì)空心柱塞28的軸向位移來(lái)控制壓油管30與套筒24的接口開(kāi)度，吸油管29通過(guò)空心柱塞28和軟管25與外界油箱26相連來(lái)補(bǔ)償油腔內(nèi)工作油壓力變化，這樣安排，使行星輪式無(wú)級(jí)變速聯(lián)軸器更容易控制，也可用鏈條，齒輪等傳動(dòng)方式代替這里的皮帶傳動(dòng)，使其結(jié)構(gòu)更加靈活以適應(yīng)不同的工作條件，使本發(fā)明適用范圍更加廣泛。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)級(jí)變速機(jī)械傳動(dòng)方法，使用周轉(zhuǎn)輪系結(jié)構(gòu)組成傳動(dòng)裝置，其特征是一個(gè)中心輪和與之嚙合的行星輪構(gòu)成周轉(zhuǎn)輪系，中心輪和支撐行星輪的行星架為主動(dòng)件和從動(dòng)件或相反，中心輪和行星輪與外殼嚴(yán)密組合，齒輪嚙合部位兩側(cè)與外殼分別形成工作液體吸入室和壓出室，與包括節(jié)流閥在內(nèi)的其它工作液體通道相通，形成循環(huán)通道，齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中迫使工作液體在通道內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，通過(guò)節(jié)流閥對(duì)工作液體流量的控制來(lái)控制行星輪的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和阻力，從而控制中心輪與行星架之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速，達(dá)到傳遞轉(zhuǎn)矩的無(wú)級(jí)變速控制。
2.如權(quán)利要權(quán)利1所述方法，其特征是中心輪與行星輪外嚙合，外殼為行星架，其上布置有液腔、節(jié)流閥和散熱裝置，壓出室通過(guò)節(jié)流閥與液腔相通，液腔與吸入室相通構(gòu)成封閉的工作液循環(huán)通道。
3.如權(quán)利要求2所述方法，其特征是處于同一軸線上的主、從動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸與變速裝置的主、從動(dòng)件左右相接，節(jié)流閥由固定于可軸向移動(dòng)閥桿盤上的閥桿控制，閥桿盤與轉(zhuǎn)軸相套，外界通過(guò)控制閥桿盤的軸向位移控制工作液體流量。
4.如權(quán)利要求3所述方法，其待征是外殼上對(duì)稱布置有環(huán)狀彎管，一端與液腔相連，另一端開(kāi)口由活塞與大氣相隔，若彎管只需很細(xì)，開(kāi)口向下液體也不流出時(shí)，可不用活塞，直接與大氣相通，達(dá)到液腔與彎管連接處總與大氣壓力相平衡，并可自動(dòng)補(bǔ)償液腔內(nèi)液體容量變化。
5.如權(quán)利要求2所述方法，其特征是主、從動(dòng)件與主、從動(dòng)機(jī)連接端不是同軸線雙側(cè)布置，而是以其他方式聯(lián)接，在傳動(dòng)裝置沒(méi)有聯(lián)接端一側(cè)軸線上布置有空心柱塞節(jié)流閥，聯(lián)接于工作液壓出室和液腔之間，空心柱塞節(jié)流閥由空心柱塞與套筒構(gòu)成，空心柱塞通過(guò)在套筒內(nèi)的軸向位移控制經(jīng)過(guò)節(jié)流閥的工作液體流量，同時(shí)又把液腔與外界經(jīng)空心柱塞導(dǎo)通，以便液腔內(nèi)液體壓力與容量的補(bǔ)償。
6.如權(quán)利要求1所述方法，其特征是行星架即是外殼或外殼的一部分，同時(shí)又是彈性柱式聯(lián)軸器的半聯(lián)軸器之一，無(wú)級(jí)變速裝置和彈性柱式聯(lián)軸器有機(jī)組合成為一種行星輪式無(wú)級(jí)變速聯(lián)軸器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在傳動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)通用的無(wú)級(jí)變速方法。本發(fā)明的目的是為解決傳動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)現(xiàn)有無(wú)級(jí)變速方法使用裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積龐大,適用范圍窄等弱點(diǎn)而采用簡(jiǎn)單周轉(zhuǎn)輪系結(jié)構(gòu),通過(guò)控制因齒輪擠壓循環(huán)流動(dòng)的工作液體流量來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩?zé)o級(jí)變速調(diào)節(jié)。使用裝置體積小,性能可靠,易控制,適用范圍非常廣泛。
文檔編號(hào)F16H61/00GK1194344SQ9612255
公開(kāi)日1998年9月30日 申請(qǐng)日期1996年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月12日
發(fā)明者張玉良 申請(qǐng)人:張玉良