[發明專利]電控調速無級變速系統與控制方法

有效

• 申請號: 201310280454.4
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103335075A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 何耀華
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: F16H3/76
• 分類號: F16H3/76;F16H59/06;F16H61/32
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡琳萍

技術領域

本發明涉及一種無級變速系統，特別是一種利用電控單元調節電機轉速實現無級變速的變速系統與控制方法。

背景技術

動力傳動裝置（或稱機構）是一切機械最基礎的重要組成部分，其功用是將動力源（如發動機或電動機等）發出的動力傳給工作機構（如各類車輛的驅動車輪、艦船的螺旋槳、機床的主軸/刀盤等）。由于動力源的動力學特性（如轉速、轉矩等）往往與工作機構的需求存在較大的差異，為此動力源與工作機構間的動力傳動裝置需具有變速功能，這就是眾多機械中的傳動裝置采用變速器（傳動比可變的傳動裝置）的原因。

目前，各類機械中在用的變速器有機械有級變速器、帶式機械無級變速器（如CVT）、液力無級變速器（如液力變矩器）等多種，其中：機械有級變速器的缺點是變速器的檔位數（變速的級數）有限（最常用的是4～6檔），由于每一個檔位間的速比有較大的級差且換檔過程速比是跳躍性變化，因此其動力傳動特性不夠理想，這正是人們一直希望用無級變速器取代機械有級變速器的直接原因；CVT和液力變矩器具有無級變速的功能，但二者共同的缺點是：①速比變化范圍小，常需要與另一個有級機械變速器配合使用才能夠滿足各類機械中對速比變化范圍的要求；②傳動效率低、能耗大；③結構復雜、制造成本高。因此，亟需一種無極調速系統以克服上述現有各類變速器的不足。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的缺陷，提供一種電控調速無級變速系統與控制方法，結構簡單、制造成本低、傳動效率高、利用齒輪組合即可實現無級變速功能，并能自由靈活切換檔位。

為解決上述技術問題，本發明采取的技術方案如下：

一種電控調速無級變速系統，主要包括調速電機、與調速電機輸出軸連接的減速齒輪、與減速齒輪嚙合的行星齒輪機構、行星齒輪機構行星架中心軸上設置的倒檔齒輪機構、與倒檔齒輪機構的倒檔從動齒輪相連接的輸出軸，以及用于切換檔位的三個嚙合套組件；

其特征在于：行星齒輪機構主要由太陽輪軸、太陽輪、行星架、行星齒輪和齒圈組成，太陽輪通過軸承支承在太陽輪軸上，太陽輪軸也即輸入軸與行星架中心軸在同一直線上間隔分布；太陽輪與行星架行星軸上的行星齒輪嚙合，行星齒輪與齒圈內齒圈嚙合；行星架中心軸通過軸承支承在齒圈中心孔中；行星齒輪機構通過齒圈外齒圈與減速齒輪嚙合；齒圈通過軸承支承在無級變速系統的殼體上；減速齒輪與調速電機的輸出軸相連；

倒檔齒輪機構中，倒檔從動齒輪通過軸承支承在輸出軸上，主體為帶有內齒圈的內齒輪，內齒輪中心軸孔左側設置一圈外嚙合的換擋嚙合齒；主體內齒輪通過一個倒檔過橋齒輪與倒檔主動齒輪嚙合；倒檔從動齒輪內齒輪中心軸孔的左側、輸出軸上設置一號嚙合套組件，一號嚙合套組件由嚙合套齒轂和套設在嚙合套齒轂上的嚙合套組成，嚙合套上的內嚙合齒與嚙合套齒轂上的外嚙合齒嚙合，且嚙合套能夠在嚙合套齒轂上左右自由滑動，與倒檔從動齒輪的換擋嚙合齒嚙合或脫離；嚙合套齒轂固定在輸出軸上；輸出軸和行星架中心軸在同一直線上間隙設置，當一號嚙合套組件中的嚙合套與嚙合套齒轂嚙合并脫離倒檔從動齒輪的換擋嚙合齒時，行星架與輸出軸相互獨立；

行星架中心軸穿過齒圈中心孔后的后端依次裝有二號嚙合套組件、倒檔主動齒輪、以及行星架外嚙合齒；倒檔主動齒輪通過軸承支承在行星架中心軸上，主體為外嚙合齒輪，主體左側為一圈外嚙合的換擋嚙合齒；倒檔主動齒輪通過軸承支承在行星架中心軸上，位于二號嚙合套組件和行星架外嚙合齒之間；二號嚙合套組件由中部的嚙合套齒轂和套設在外部的嚙合套二部分組成，嚙合套齒轂固定在行星架中心軸上；嚙合套上的內嚙合齒與嚙合套齒轂上的外嚙合齒嚙合，且嚙合套能夠在嚙合套齒轂上自由左右滑動與倒檔主動齒輪的換擋嚙合齒輪嚙合或脫離；行星架外嚙合齒固聯在行星架中心軸的末端，一號嚙合套組件的嚙合套左右自由移動時，能夠與行星架外嚙合齒脫離或嚙合；

在太陽輪左側，太陽輪軸上安裝有三號嚙合套組件，三號嚙合套組件由嚙合套齒轂和套設在嚙合套齒轂上的嚙合套組成，嚙合套上的內嚙合齒與嚙合套齒轂上的外嚙合齒嚙合，嚙合套齒轂固定在太陽輪軸上；太陽輪主體為外嚙合齒，主體左側為一圈直徑較小用于外嚙合的換擋嚙合齒；嚙合套能夠在嚙合套齒轂上左右自由滑動與太陽輪的換擋嚙合齒輪嚙合或脫離。

按上述技術方案，三個嚙合套組件的結構相同，且各自的嚙合套齒轂通過鍵或花鍵固定在相應軸上。

一種采用上述變速系統的變速控制方法，通過控制三個嚙合套組件的移動位置，實現變速系統在空擋、前進擋和倒檔之間的自由切換；其特征在于：