原理簡述

如圖1中所示第一行星齒輪的主要作用是機械分流提高效率。

第二行星齒輪第三行星齒輪構(gòu)成無極調(diào)速裝置的循環(huán)功率。

第四行星齒輪控制第二太陽輪.第三太陽輪之間的轉(zhuǎn)速差，以控制輸出

1功率循環(huán)差值輸出原理

行星齒輪當行星架做為主動元件時，內(nèi)齒圈太陽輪為從動元件，內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速為零太陽輪的轉(zhuǎn)動力為1內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)動力為2，當內(nèi)齒圈的角速度與太陽輪的角速度相等時轉(zhuǎn)動力同為1，中間成線性變化。

行星齒輪當行星架做為從動元件時，內(nèi)齒圈太陽輪為主動元件內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速為零太陽輪的轉(zhuǎn)動力為1內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)動力為0。5，當內(nèi)齒圈的角速度與太陽輪的角速度相等時轉(zhuǎn)動力同為1，中間成線性變化。

兩組行星齒輪內(nèi)齒圈、行星架、太陽輪，其中兩組相連接形成一定的傳動差。另一組通過調(diào)速裝置連接，通過調(diào)速電機的速度變化控制太陽輪、行星架、內(nèi)齒圈三者的速度變化。兩組行星齒輪構(gòu)成一個循環(huán)功率流，構(gòu)思為：內(nèi)齒圈、行星架、太陽輪在一組行星齒輪上作為主動元件，在另一組行星齒輪上作為從動元件，在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，作為主動元件受到的阻力小于作為從動件獲得的動力，差值即為輸出。在轉(zhuǎn)速變化到作為主動件和作為從動件動力和阻力相等時為自鎖點。一組為反饋元件在一組行星齒輪上位從動所獲得的轉(zhuǎn)矩與在另一組行星齒輪作為主動元件所付出轉(zhuǎn)矩相等，第三組作為輸入元件作為輸入元件在一組行星齒輪上位從動所獲得的轉(zhuǎn)矩小于在另一組行星齒輪作為主動元件所付出的轉(zhuǎn)矩。

2轉(zhuǎn)動控制原理

兩行星齒輪內(nèi)齒圈行星架分別相連，太陽輪通過一調(diào)速裝置相連。假設(shè)第二內(nèi)齒圈5與第三內(nèi)齒圈10的基圓直徑均為1， 第二太陽輪7與第三太陽輪12的基圓直徑分別為0.31和0.3，那么第二行星架8的直徑為0.655，第三行星架9的直徑為0.65，由于服從行星架的轉(zhuǎn)動行程等于內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)動行程與太陽輪轉(zhuǎn)動行程之和的一半這一規(guī)律，帶入圓周公式計算可得，當?shù)谝惶�陽�?旋轉(zhuǎn)一圈且第二內(nèi)齒圈5與第三內(nèi)齒圈10不轉(zhuǎn)時，第二太陽輪7將旋轉(zhuǎn)4.2258圈，第三太陽輪12將旋轉(zhuǎn)4.3333圈；當?shù)谝惶�陽�?旋轉(zhuǎn)一圈且第二內(nèi)齒圈5與第三內(nèi)齒圈10旋轉(zhuǎn)0.5圈時，第二太陽輪7將旋轉(zhuǎn)2.61圈，第三太陽輪12將旋轉(zhuǎn)2.6666圈當?shù)谝惶�陽�?旋轉(zhuǎn)一圈且第二內(nèi)齒圈5與第三內(nèi)齒圈10旋轉(zhuǎn)1圈時，第二太陽輪7將旋轉(zhuǎn)1圈，第三太陽輪12將旋轉(zhuǎn)1圈。由此不難看出，改變相應(yīng)直徑后，第二太陽輪7與第三太陽輪12之間的轉(zhuǎn)速差與第二內(nèi)齒圈5和第三內(nèi)齒圈10的輸出轉(zhuǎn)速存在對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，也就是說，只要控制了第二太陽輪7與第三太陽輪12之間的轉(zhuǎn)速差就控制了第二內(nèi)齒圈5和第三內(nèi)齒圈10的輸出轉(zhuǎn)速。當然，第二太陽輪7與第三太陽輪12之間的轉(zhuǎn)速差不僅可通過自身直徑參數(shù)的改變（行星齒輪機構(gòu)各主要部件之間需滿足一定的參數(shù)關(guān)系），而且也可通過調(diào)速機構(gòu)的控制來實現(xiàn)，為真正實現(xiàn)無級調(diào)速奠定了結(jié)構(gòu)條件與控制條件的基礎(chǔ)。只需很小的功率就可實現(xiàn)控制.

第二第三行星齒輪實現(xiàn)傳動差的方式舉例說明第二行星齒輪內(nèi)齒圈為99齒太陽輪為41齒第三行星齒輪內(nèi)齒圈為102齒太陽輪42齒，當內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速為零時，兩太陽輪的角速度差約1.4%。

如果17-調(diào)速行星齒輪；18-調(diào)速齒輪的大小與第二第三行星齒輪的傳動差設(shè)置匹配得當，在一個轉(zhuǎn)動方向上使 16-第四行星輪的自轉(zhuǎn)抵消大部分公轉(zhuǎn)可減小控制功率。

電氣控制方面只需在第二內(nèi)齒圈和第二太陽輪上設(shè)置測速的霍爾傳感器，用單片機或PLC控制控制電機的電流即可實現(xiàn)對輸出13的控制。

還可通過電流監(jiān)控監(jiān)控輸出轉(zhuǎn)矩，也可對最大電流的控制對齒輪進行保護，如果用直驅(qū)電機，當電機斷電即可實現(xiàn)動力源與負載的斷開。如果在反饋軸上加裝發(fā)電機即可實現(xiàn)混動功能，因為發(fā)電機的輸出比較容易控制，可實現(xiàn)部分反饋部分發(fā)電，沒有豐田THS系統(tǒng)在某西工況下的結(jié)構(gòu)鎖定，使混動效率更高。

由于該無級變速裝置輸出范圍大約在0-0.8之間，且0-0.2之間效率較低建議配兩檔AMT變速箱使工作區(qū)始終處于高效區(qū)，可通過控制電流的設(shè)置有效消除AMT的頓挫。

3效率估算

如圖2所示對無級變速組件的效率估算，太陽輪直徑區(qū)0.4內(nèi)齒圈取1 單級行星齒輪效率取97%其中10%為軸承等不變損耗，方法為計算輸出值和損耗值之和除以輸出值，且齒面損耗隨著輸出增加爾減小因為當行星架內(nèi)齒圈太陽輪的角速度相等時沒有齒面損失。如果行星架固定行星齒輪的效率取97%,內(nèi)齒圈固定行星架輸入太陽輪輸出效率取95.5%，內(nèi)齒圈固定太陽輪輸入行星架輸出效率取97.75%，第四行星齒輪內(nèi)齒圈太陽輪的相對運動很小效率取99%。那么三個行星齒輪損失之和為7.75%。內(nèi)齒圈太陽輪各轉(zhuǎn)一圈行程之和為4.396.不重合度系數(shù)當內(nèi)齒圈輸出為零時系數(shù)為1，輸出為0.1 0.2 0.3 0.4 0.5.......不重合度系數(shù)為0.9 0.80.7 0.6 0.5

效率=（第二內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)矩—第三內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)矩）*第二內(nèi)齒圈行程/（第二內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)矩—第三內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)矩）*第二內(nèi)齒圈行程+4.396*0.0775*不重合度系數(shù)

無級變速部分輸入為               1     1  1    1     1   1

無級變速部分輸入為時輸出分別為   0.1  0.2  0.3  0.5   0.7   0.8

輸出效率                       0.57 0.723 0.793  0.856 88  0.877

以上為無級變速組件的效率，加上分流行星齒輪效率更高，但分流行星齒輪對低效區(qū)有所放大。以上只是初略估算以論證可行性。(附循環(huán)功率圖）

注：以下專利去年12月已申報尚未公開，為去年7月申報專利的升級版，去年七月申報的專利實用新型已授權(quán) 名稱一種機械式無級變速器授權(quán)公告號:212717847U

  ，發(fā)明專利在公示期名稱一種無級變速器、無級變速方法及運用 公開號111765222A

可在專利之星網(wǎng)站查到。