專利名稱：齒輪式汽車自動(dòng)無級(jí)變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種變速器、特別是一種齒輪式汽車自動(dòng)無級(jí)變速器。
目前，比較普遍應(yīng)用的汽車自動(dòng)變速器，主要有液力機(jī)械自動(dòng)變速器和帶式無級(jí)自動(dòng)變速器兩種。其中液力機(jī)械自動(dòng)變速器比較常見。由于液力變扭器(又稱液力變矩器)的變速范圍有限，難以滿足汽車使用要求，并存在傳動(dòng)效率低，燃油消耗量大等缺點(diǎn)。通常這種變速器是由液力變扭器、換檔制動(dòng)帶、換檔離合器、液壓操縱系統(tǒng)、行星齒輪機(jī)構(gòu)等組成。隨之而來，就使整個(gè)變速器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、體積增大、故障率增多、成本增高。其變速過程是通過液壓操縱系統(tǒng)，自動(dòng)地控制換檔制動(dòng)帶和換檔離合器的接合狀態(tài)，來改變行星齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)有級(jí)自動(dòng)變速。
而帶式無級(jí)自動(dòng)變速器，通常是由主動(dòng)帶輪、從動(dòng)帶輪、三角鋼帶(或三角皮帶)、帶輪變徑機(jī)構(gòu)等組成。其變速過程是通過液壓變徑機(jī)構(gòu)(或離心式變徑機(jī)構(gòu))自動(dòng)控制主動(dòng)帶輪，或從動(dòng)帶輪的包角直徑，來改變兩輪之間的傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無級(jí)變速。由于這種變速器是摩擦傳動(dòng)，其最大缺點(diǎn)就是存在打滑現(xiàn)象，使傳動(dòng)效率低、傳動(dòng)功率較小，只能在小功率范圍內(nèi)應(yīng)用。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種以循環(huán)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無級(jí)變速，傳動(dòng)效率高、功率大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理的齒輪式汽車自動(dòng)無級(jí)變速器。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下措施來達(dá)到本實(shí)用新型包括變速器輸入軸、中心輪、齒圈、行星輪、行星架、輸出軸前進(jìn)檔齒輪、輸出軸倒車檔齒輪、變速器輸出軸、中間軸倒車檔齒輪、中間軸前進(jìn)檔齒輪、中間軸傳動(dòng)齒輪、中間軸、變速器殼體，變速器輸入軸、變速器輸出軸、中間軸相互平行地裝于變速器殼體內(nèi)，變速器輸入軸與中心輪連接成一體，行星輪、齒圈依次套裝在變速器輸入軸與中心輪外，齒輪固定在中間軸上，并和齒圈的外齒嚙合，變速器輸出軸與行星架固定連接，齒輪與齒輪連成一體，并固定在變速器輸出軸上，齒輪齒輪連成一體，并活動(dòng)套裝在中間軸上。
本實(shí)用新型的目的還可以通過以下措施來達(dá)到在變速器殼體的中間設(shè)有支承壁，變速器輸出軸承放在支承壁上。齒圈以滾珠軸承裝在變速器輸入軸上。變速器輸入軸、變速器輸出軸、中間軸分別以滾珠軸承支承在變速器殼體上。


圖1、圖2為本實(shí)用新型處于前進(jìn)檔時(shí)的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖3為本實(shí)用新型處于空檔時(shí)的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖4為本實(shí)用新型處于倒車檔時(shí)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
本實(shí)用新型下面將結(jié)合附圖(實(shí)施例)作進(jìn)一步詳述參照
圖1～圖4，本實(shí)用新型包括變速器輸入軸1、中心輪2、齒圈3、行星輪4、行星架5、支承壁6、輸出軸前進(jìn)檔齒輪7、輸出軸倒車檔齒輪8、變速器輸出軸9、中間軸倒車檔齒輪10、中間軸前進(jìn)檔齒輪11、中間軸傳動(dòng)齒輪12、中間軸13、滾珠軸承14、15、變速器殼體16、撥叉17等。
變速器輸入軸1、變速器輸出軸9、中間軸13相互平行地以滾珠軸承支承在變速器殼體16上變速器輸入軸1與中心輪2連接或制成一體，行星輪4套裝在中心輪2外，齒圈3以滾珠軸承裝在變速器輸入軸1上，其內(nèi)齒與行星輪4嚙合。齒輪12固定在中間軸13上，并和齒圈3的外齒嚙合；變速器輸出軸9與行星架5固定連接；齒輪7與齒輪8可制成一體，成為塔齒，并固定在輸出軸9上；為了增強(qiáng)軸的支承剛度，在變速器殼體16的中部設(shè)有支承壁6，支承壁6的軸承座采用對(duì)開式結(jié)構(gòu)，輸出軸9承放在支承壁6的軸承座內(nèi)。齒輪10和齒輪11制成一體為塔齒輪，用花鍵孔套合在中間軸13的外花鍵上，并可作軸向滑動(dòng)。
空檔時(shí)，齒輪10與齒輪8、齒輪11與齒輪7都互不嚙合，齒圈3不受約束力的作用，則行星齒輪機(jī)構(gòu)完全失去傳動(dòng)作用，此時(shí)輸入軸1只能通過中心輪2、行星輪4、齒輪3、齒輪12驅(qū)動(dòng)中間軸13上的塔齒輪空轉(zhuǎn)，而不能驅(qū)動(dòng)輸出軸9，從而中斷了整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞。
在空檔的基礎(chǔ)上，使撥叉17前移(入前進(jìn)檔)，使滑動(dòng)齒輪11與齒輪7嚙合，當(dāng)汽車起步時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)通過離合器驅(qū)動(dòng)輸入軸1，使中心輪2順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)行星輪4。由于變速器處在前進(jìn)檔位置，此時(shí)行星架5依次傳到輸出軸9的傳動(dòng)比最大，阻力小。而齒圈3依次通過齒輪12、11、7傳到輸出軸9的傳動(dòng)比小，反轉(zhuǎn)力矩小，阻力大。所以行星輪4只能繞齒圈3的內(nèi)齒旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)行星架5輸出軸9順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，并依次通過齒輪7、11、12將轉(zhuǎn)矩傳到齒圈3，使齒圈3作順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，并同時(shí)通過行星輪4對(duì)行星架5作相應(yīng)加速，加速后的行星架5帶動(dòng)輸出軸9依次通過齒輪7、11、12、齒圈3、行星輪4，對(duì)行星架5再作進(jìn)一步加速，如此完成一個(gè)變速循環(huán)，使輸出軸9實(shí)現(xiàn)無級(jí)自動(dòng)變速。
當(dāng)加速旋轉(zhuǎn)力矩大于負(fù)載及摩擦阻力時(shí)，汽車就自動(dòng)無級(jí)加速。當(dāng)負(fù)載及摩擦阻力與加速旋轉(zhuǎn)力矩達(dá)到平衡時(shí)，汽車就保持在恒速狀態(tài)。當(dāng)汽車上斜坡遇到較大阻力，或者發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速減慢時(shí)，輸出軸9轉(zhuǎn)速降低，并依次通過齒輪7、11、12、齒圈3、行星輪4，對(duì)行星架5作相應(yīng)減速，旋轉(zhuǎn)力矩隨著轉(zhuǎn)速減慢而增大。
變速器不論工作在高速或者低速狀態(tài)，其各齒輪副之間的傳動(dòng)比保持不變，其變速過程只與輸入軸1、輸出軸9的轉(zhuǎn)速及負(fù)載摩擦阻力有關(guān)。所以，該變速器在變速過程中，無須變換傳動(dòng)齒輪間的傳動(dòng)比，只要控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，便能通過相應(yīng)的變速循環(huán)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無級(jí)變速。
在空檔的基礎(chǔ)上，撥叉17后移，使滑動(dòng)齒輪10與齒輪8嚙合，則行星架5直接傳到輸出軸9的傳動(dòng)比因齒輪8與齒輪10的嚙合而變小，阻力變大。而齒圈3依次通過齒輪12、10、8傳到輸出軸9的傳動(dòng)比最大。所以，行星輪4只能通過齒圈3的內(nèi)齒帶動(dòng)齒圈3逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，并依次通過齒輪12、10、8帶動(dòng)行星架5作逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)通過行星輪4對(duì)齒圈3作逆時(shí)針方向倒轉(zhuǎn)加速。
倒車檔的無級(jí)自動(dòng)變速原理，跟前進(jìn)檔一樣，只是輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向及變速循環(huán)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)路線有所不同，同時(shí)考慮到倒車的安全，倒車速度應(yīng)盡可能低些，倒車檔的傳動(dòng)比要大于前進(jìn)檔。
當(dāng)變速器處在前進(jìn)檔位置時(shí)(
圖1、圖2所示)，設(shè)齒圈3固定不動(dòng)，中心輪2依次通過行星輪4、齒圈3的內(nèi)齒，再由行星架5傳到輸出軸9的總傳動(dòng)比，應(yīng)相當(dāng)于手動(dòng)有級(jí)變速器的一檔傳動(dòng)比，稱為起步傳動(dòng)比。
設(shè)齒輪7與行星架5、輸出軸9斷開，中心輪2固定不動(dòng)。齒輪7依次通過齒輪11、12，齒圈3的內(nèi)外齒，行星輪4、行星架5傳到輸出軸9的總傳動(dòng)比應(yīng)大于起步傳動(dòng)比，稱為加速傳動(dòng)比，加速傳動(dòng)比的大小會(huì)直接影響汽車的加速性能，加速傳動(dòng)比一定要大于起步傳動(dòng)比，否則，變速器不能正常工作。
當(dāng)變速器處在倒車檔位置時(shí)(圖4所示)，中心輪2依次通過行星輪4、齒圈3的內(nèi)外齒、齒輪12、10、8傳到輸出軸9的總傳動(dòng)比應(yīng)大于起步傳動(dòng)比，稱為倒車傳動(dòng)比。
變速器之所以能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)無級(jí)變速，首要條件就是輸出軸9要有足夠大的旋轉(zhuǎn)力矩，才能通過齒輪7、11、12，齒圈3，行星輪4，行星架5帶動(dòng)輸出軸9作相應(yīng)加速。當(dāng)輸入軸1的旋轉(zhuǎn)力矩減弱時(shí)，輸出軸9的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)減慢。而輸出軸9的起步轉(zhuǎn)速，是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輸入軸1依次通過中心輪2、行星輪4、齒圈3的內(nèi)齒，行星架5傳到輸出軸9。汽車在行駛過程中，司機(jī)只要控制發(fā)動(dòng)機(jī)的油門開度，便能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)無級(jí)控制，并通過相應(yīng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制輸出軸9的轉(zhuǎn)速。
輸出軸9的起步轉(zhuǎn)速加上變速循環(huán)機(jī)構(gòu)傳到行星架5的轉(zhuǎn)速，稱為合成轉(zhuǎn)速。同理，輸出軸9的驅(qū)動(dòng)阻力，加上變速循環(huán)機(jī)構(gòu)傳到行星架5的驅(qū)動(dòng)阻力，稱為合成阻力。當(dāng)變速循環(huán)機(jī)構(gòu)完成一個(gè)工作循環(huán)時(shí)，則合成轉(zhuǎn)速就會(huì)相應(yīng)加快，或者減慢，其合成阻力也會(huì)相應(yīng)增大，或者減少。
當(dāng)輸出軸9的旋轉(zhuǎn)扭矩不斷加大(大于負(fù)載及摩擦阻力)，則合成轉(zhuǎn)速也相應(yīng)加快。但并非無限快，因?yàn)?，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)的油門開度達(dá)到最大極限時(shí)，則汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及扭矩也達(dá)到最大極限。而汽車在行駛過程中，除了負(fù)載及摩擦阻力外，還有空氣阻力。汽車慢速行駛時(shí)，空氣阻力很小，但汽車高速行駛時(shí)，空氣阻力變大，將會(huì)成為主要阻力。根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理可知汽車行駛速度越快，空氣阻力越大(即空氣阻力與汽車行駛速度成正比)。所以，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率及轉(zhuǎn)速扭矩達(dá)到最大極限時(shí)，也就是汽車行駛速度的最大極限。
當(dāng)汽車需要加速時(shí)，首先輸出軸9的旋轉(zhuǎn)扭力一定要大于負(fù)載及阻力。當(dāng)輸出軸9的旋轉(zhuǎn)扭力小于負(fù)載及阻力時(shí)，輸出軸9的轉(zhuǎn)速因阻力的作用而減慢，并一直到其旋轉(zhuǎn)扭力所能克服負(fù)載及阻力的范圍內(nèi)保持恒速。
本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)以齒輪傳動(dòng)循環(huán)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無級(jí)變速，傳動(dòng)效率高，功率大，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，工作可靠，壽命長(zhǎng)，故障少，成本低。
權(quán)利要求1.一種齒輪式汽車自動(dòng)無級(jí)變速器，其特征在于包括變速器輸入軸(1)、中心輪(2)、齒圈(3)、行星輪(4)、行星架(5)、輸出軸前進(jìn)檔齒輪(7)、輸出軸倒車檔齒輪(8)、變速器輸出軸(9)、中間軸倒車檔齒輪(1 0)、中間軸前進(jìn)檔齒輪(11)、中間軸傳動(dòng)齒輪(12)、中間軸(13)、變速器殼體(16)，變速器輸入軸(1)、變速器輸出軸(9)、中間軸(13)相互平行地裝于變速器殼體(16)內(nèi)，變速器輸入軸(1)與中心輪(2)連接成一體，行星輪(4)、齒圈(3)依次套裝在變速器輸入軸(1)與中心輪(2)外，齒輪(12)固定在中間軸(13)上，并和齒圈(3)的外齒嚙合，變速器輸出軸(9)與行星架(5)固定連接，齒輪(7)與齒輪(8)連成一體，并固定在變速器輸出軸(9)上，齒輪(10)齒輪(11)連成一體，并活動(dòng)套裝在中間軸(13)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于在變速器殼體(16)的中間設(shè)有支承壁(6)，變速器輸出軸(9)承放在支承壁(6)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于齒圈(3)以滾珠軸承裝在變速器輸入軸(1)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于變速器輸入軸(1)、變速器輸出軸(9)、中間軸(13)分別以滾珠軸承支承在變速器殼體(16)上。
專利摘要一種齒輪式汽車自動(dòng)無級(jí)變速器,其特征在于:包括變速器輸入軸、中心輪、齒圈、行星輪、行星架、輸出軸前進(jìn)檔齒輪、輸出軸倒車檔齒輪、變速器輸出軸、中間軸倒車檔齒輪、中間軸前進(jìn)檔齒輪、中間軸傳動(dòng)齒輪、中間軸、變速器殼體。本實(shí)用新型以齒輪傳動(dòng)循環(huán)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無級(jí)變速,傳動(dòng)效率高,功率大,體積小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理,工作可靠,壽命長(zhǎng),故障少,成本低。
文檔編號(hào)B60K17/28GK2431150SQ0022869
公開日2001年5月23日 申請(qǐng)日期2000年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月4日
發(fā)明者陳記忠 申請(qǐng)人:陳記忠