[发明专利]永磁柔性锁定及控制无级变速系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种永磁柔性锁定及控制无级变速系统，利用永磁作用力具有非接触的特点，在利用行星齿轮实现同轴减速时，柔性锁定处于高速转动状态且无法通过机械接触固定的行星排的一个元件，使其实现减速功能，利用行星齿轮具有两个自由度的特点进行功率分流和合流，实现主传动路线运动的速比无级变化，分流一部分主传动支路的功率，通过控制传动部分传给主传动另一支路，利用与控制传动部分连接的永磁滑差传动机构封闭行星齿轮差动传动机构，改变永磁滑差传动部分的传递扭矩实现调速，适用于汽车、节能汽车、新能源汽车、城市轨道车辆、风电发电系统、飞行器、机床、工矿机械、工程机械等领域。

背景技术

目前无级变速传动主要是使用摩擦传动方式，或者使用功率分流后组合摩擦传动的方式，使用摩擦传动方式效率低，尺寸大，例如汽车使用的金属带或链式摩擦式无级变速器，就存在和同类变速器比较尺寸较大的问题，同时功率容量较小，不能装备高档轿车(排量＞4.0升)；组合摩擦传动分流式无级变速，扩大了功率容量和速比变化范围，但同时也增加了体积和重量，使得机构复杂，成本升高。

发明内容

本发明目的是针对上述不足之处提供一种永磁柔性锁定及控制无级变速系统，功率主要由行星齿轮机构传动，通过功率分流，在其一条传动支路上设置控制传动行星排，控制传动行星排的内齿圈直接传递动力给主传动部分，另一路连接永磁滑差传动部分，利用永磁传动非接触的特性，释放齿轮无级传动时的速度不匹配后把动力传递给主传动部分，同时设置机构，可以改变永磁传动部分可以传递的扭矩，达到调速和调节输出扭矩的目的，为增加永磁滑差传动部分主从动部分之间的转速差，设置了减速部分，即永磁滑差传动的从动元件通过升速机构把动力传递给主传动部分，具体结构是由两个组合的行星齿轮排组成的主传动部分、一个作为控制传动用的行星排、一个作为升速机构的行星排、升速行星排内齿圈的永磁柔性锁定机构、永磁滑差传动机构和调节永磁传动扭矩大小的机构组成。

为实现上述目的，本发明采用如下技术措施：

永磁柔性锁定及控制无级变速系统，主要功率由主传动部分传递，输入为前行星排行星架，输出为后行星排行星架，主传动部分功率分两条路线传递，一条为前行星排行星架→前行星排内齿圈→后行星排太阳轮→后行星排行星架，另一条为前行星排行星架→前行星排太阳轮→后行星排内齿圈→后行星排行星架，这两条线路的转速相互之间符合行星齿轮运动方程，但是速度可以变化，在元件全部不反转的情况下，其速比变化范围为最大传动比/最小传动比＝α₁·α₂，α₁为前行星排内齿圈齿数与太阳轮齿数的比值，α₂为后行星排内齿圈与太阳轮齿数的比值，如果取α₁和α₂全为2.6，则速比变化范围能达到6.76，超过了金属带或链式汽车用无级变速器的速比变化范围，上述的传动需要实现扭矩的变化，因此设计了控制传动部分，用以调节输出扭矩和速比变化对应，且达到控制调速的目的，其传动路线内部也分为两路，一条为前行星排内齿圈→控制行星排行星架→控制行星排内齿圈→后行星排内齿圈，另一条传动路线为前行星排内齿圈→控制行星排行星架→控制行星排太阳轮→永磁滑差传动装置→升速行星排行星架→升速行星排太阳轮→后行星排内齿圈，永磁滑差传动装置的主从动部件转速不一致，在该对传动部件内部有转速差，且转速差是变化的，这样在主传动部分速比无级变化时，只需要调节永磁滑差传动部分的耦合扭矩即可实现，为达到永磁滑差传动部分主从动部分的转速尽量大，使得系统运行平稳，在永磁滑差传动的输出路线设置有升速机构，通过升速机构把动力传递给主传动部分。其特征在于与前行星排32的行星架31连接的轴1为输入元件，前行星排内齿圈4、前行星排太阳轮2和前行星排行星架31同轴连接安装，后行星排35同轴连接齿轮12为输出元件，后行星排内齿圈14、后行星排太阳轮17和后行星排行星架16同轴连接安装，控制行星排33的行星架25通过与前行星排内齿圈4连接的大圆筒36连接，其输出为控制行星排内齿圈26和控制行星排太阳轮28，控制行星排内齿圈26与后行星排内齿圈14为刚性连接，控制行星排太阳轮28通过永磁滑差传动装置主动部分7和永磁滑差传动装置从动部分8输出动力升速行星排34，升速行星排34的内齿圈21、太阳轮19和行星排22同轴安装，内齿圈21与永磁柔性锁定部分11同轴固定连接，永磁柔性锁定部分10同轴安装于圆筒36外围，永磁柔性锁定部分10固定不动，通过磁力作用使得永磁柔性锁定部分11被作用一扭矩而不能连续转动，输出动力到轴29，用以调节后行星排的扭矩分配，使其符合行星排动力学方程，轴29连接前行星排太阳轮2和后行星排内齿圈14，行星架22与导轨23同轴连接安装，永磁滑差传动装置从动部分8能沿导轨23滑动，永磁滑差传动装置从动部分8同轴连接有操纵杆9，移动操纵杆9即可改变从动部分8的位置，实现永磁滑差传动部分扭矩的改变，实现扭矩在后行星排内齿圈14和后行星排太阳轮17之间的重新分配，达到增大、减小和保持速比的目的。