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[转载]中国司机发明齿轮式无级变速器

(2019-11-03 15:06:47)
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                平衡式行星齿轮无极(级)变速器技术介绍

     问题提出:要用行星齿轮减速机构实现无级变速就需要把固定支点改变成转动可控的支点,但是作用在支点上的力与输出端上的力大小基本一样。怎么样能用一个很小的力控制这个支点的转动就成为研究的课题。

     解决思路:利用一套差速器齿轮组获得一个与支点上大小相等方向相反的力,两个力相互作用形成一个平衡端。平衡端就像一架平衡状态下的天平一样,只需很小的外力就能打破平衡使其转动。通过改变这个力的大小控制平衡端的转速也就是活动支点的转速从而实现输入端与输出端的无级变速。

[转载]中国司机发明齿轮式无级变速器

     原理图说明:1是输入轴13是输出轴。锥形太阳齿轮7和太阳齿轮14通过中间轴固定连接。中间轴15两端分别插在输入轴1与输出轴13中间滑动连接。行星轮支架19与输入轴1与锥形齿轮3和4的连接轴18都是滑动连接。锥形齿轮3和4通过轴固定连接。平衡端支架9与锥形齿圈5固定连接与行星齿轮11滑动连接。平衡端齿轮6与中间轴滑动连接与平衡支架9固定连接。输出轴13与内齿圈10固定连接。16是控制器为阻尼器或电机。

     工作原理:假设锥形齿圈5固定不转,当输入轴1带动锥形齿轮2正方向转动时,通过锥形齿轮3和4使得锥形太阳齿轮7与太阳齿轮14反转,此时锥形齿轮4给了锥形齿圈5一个正方向的力。太阳齿轮14反转促使行星齿轮架9(平衡端支架9)产生一个反转的力,此时这个反转的力与锥形齿圈5上正转的力大小相等、方向相反互相作用形成平衡端,所以锥形齿轮5和平衡支架9不转。这时候只要锥形齿圈5和平衡支架9在外力作用下转动并改变转速,输出端就变速了。形象点说平衡端就像一架平衡状态下的天平,只要给很小的外力就能打破平衡。再通过控制这个很小的力就能控制平衡端的转速从而实现变速。如果用电机控制平衡端反转还能实现离合器的功能。

套用一组数据说明:差速器齿轮组锥形齿轮5为50齿,其他锥形齿轮为10齿。行星减速齿轮组太阳齿轮14与行星齿轮11为10齿,内齿圈太阳轮10为30齿。这时平衡端形成。假设平衡端不动,单位时间内输入轴1正转6圈,锥形太阳齿7与太阳齿14反转4圈,输出轴正转1.33圈。输入输出比为4.5比1,起到减速器的作用。此时若平衡端反转输出端会变慢,当平衡端反转速度与输入端速度达到一定比例时输出端不转,这样就实现了离合器的功能。若平衡端正转并加速则输出端加速,直到输入端、平衡端与输出端速度相同达到一比一的速比。

控制说明:本设计首选阻尼器控制,因为阻尼器控制速度越高其损耗越小。设计时让锥形齿轮5正方向转动的力大于行星齿轮架9反方向的力一点促使平衡端正转。这样只用阻尼器就能控制平衡端实现变速。多余的力也不会浪费,它会转而通过锥形齿轮7最后作用于输出端。电机控制由于需要额外的功率所以会降低效率,但它可以用于离合器的控制。

     效率分析:此技术最关键的是平衡端的稳定性和齿轮的效率。稳定性越好控制其力量越小效率越高。稳定性方面系统必须采用斜齿的方式。齿轮传动中按每经过一级齿轮消耗百分之一的力,那么此结构变速器经过五级齿轮传动在车辆起步时效率接近94%。当车辆速度达到四十公里每小时效率接近97%。当到达八十公里每小时以上的速度时效率接近100%。此时输入端与输出端速度相同,变速器就好似一根传动轴,基本无消耗。再由于此技术是无级变速,变速时平滑不间断,所以能更好的发挥发动机的效率。

技术优势:该技术同时拥有CVT无级变速和齿轮变速的共同优点。所以此技术在提速、大扭矩与高速时更能显示其优越性。此技术还能同时实现离合器的功能。

成本优势:主要部件就是齿轮,控制部件是阻尼器和电机。零部件数量少成本低。

市场优势:此技术不仅能应用在各种车辆上,还能在其他各种需要不同变速比的机械上使用。如果输入端与输出端反用还能成为无级增速器用于大型风力发电机组,使其变速更简单灵活。理论上讲运用飞轮蓄能,然后可以运用此技术把舰载机弹射出去。不仅效率高而且成本低。此技术应用范围广泛,市场巨大!

技术现状:此技术现处于理论阶段,只用简陋的模型进行过理论证明。现已申请专利并公开,正在进行软件设计与模拟。

下面附上一个比较直观的结构草图(齿轮大小比例非实际比例)

[转载]中国司机发明齿轮式无级变速器

    1466061126@qq.com

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