專利名稱：汽車用不間斷動力的齒輪變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車用的多檔齒輪變速器，特別是在不需切斷動力時就可以換檔改變傳動比的齒輪變速器。
背景技術(shù)：
已有的汽車用齒輪變速器，大多為有級式變速器，可按構(gòu)造分為移動齒輪式、常嚙合齒輪式和行星齒輪式三種。都有相對傳遞動力的軸，即主動軸和從動軸，主動軸和從動軸之間帶有至少兩檔常嚙合的圓形齒輪機(jī)構(gòu)(特指前進(jìn)檔)，為了能夠在不同的傳動比的兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)之間變換，必須在變換時將齒輪變速器與動力部分切斷。一般都是在齒輪變速器與動力機(jī)構(gòu)之間設(shè)有操縱離合器(如摩擦片離合器)，在變速換檔時將齒輪變速器與動力機(jī)構(gòu)之間的離合器分離，解除動力傳遞才可以變速換檔，自動檔的齒輪變速器，相互嚙合的行星齒輪機(jī)構(gòu)，通過氣壓或液壓控制系統(tǒng)的離合器操縱機(jī)構(gòu)，通過聯(lián)動機(jī)構(gòu)控制同轉(zhuǎn)向輸出的兩檔離合器同時動作，一個檔的離合器接合另一個檔的離合器分離，形成換檔。換檔過程要么換檔過程兩個離合器有暫時的同時分離或同時半聯(lián)動接合狀態(tài)。再加上該系統(tǒng)中的液力偶合器和液力變扭器在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)傳動效率極低，制造成本高。這樣變速器既操縱復(fù)雜，又降低了傳動效率，浪費(fèi)能源。已有的單向傳遞反饋可控傳動機(jī)構(gòu)和鋼帶離合器，是在離合器片總成到變速箱一軸齒輪的傳動鏈設(shè)置單向傳遞扭矩機(jī)構(gòu)，單向傳遞扭矩機(jī)構(gòu)包括棘輪機(jī)構(gòu)、單向嚙合機(jī)構(gòu)和鋼帶離合器及其他超越離合器等，可以統(tǒng)稱為超越離合器或單向傳遞扭矩機(jī)構(gòu)。這種傳動機(jī)構(gòu)，在換檔變速時只要減少動力的傳遞或降低主動軸的轉(zhuǎn)速，就可以使單向傳遞扭矩機(jī)構(gòu)的主動件與從動件單向分離，斷開動力傳動，從而就可以進(jìn)行換檔變速。但是這種機(jī)構(gòu)在變速過程，也還要長時間的斷開動力的傳動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是要解決汽車的齒輪變速器在變速過程要間斷動力傳遞的問題，提供一種檔位之間的變換但不須間斷動力的汽車齒輪變速器。
本發(fā)明的不間斷動力的汽車齒輪變速器，有齒輪箱體，齒輪箱體通過軸承設(shè)置著包含輸入軸、輸出軸在內(nèi)的至少兩根軸，軸帶有常嚙合的齒輪構(gòu)成齒輪機(jī)構(gòu)，在輸入軸到輸出軸的傳動鏈含有同轉(zhuǎn)向輸出的至少兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)，其特征在于在輸入軸到輸出軸的傳動鏈還含有作為過渡檔的非圓齒輪機(jī)構(gòu)，而且是同轉(zhuǎn)向輸出的相鄰兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)與一個同轉(zhuǎn)向輸出的非圓齒輪機(jī)構(gòu)對應(yīng)配置；非圓齒輪機(jī)構(gòu)的最大傳動比大于與其對應(yīng)配置的相鄰兩個檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)中低速檔的傳動比，非圓齒輪機(jī)構(gòu)的最小傳動比小于與其對應(yīng)配置的相鄰兩個檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)中高速檔的傳動比；相鄰兩檔的兩個圓形齒輪機(jī)構(gòu)和對應(yīng)配置的一個作為過渡檔的非圓齒輪機(jī)構(gòu)中，每個齒輪機(jī)構(gòu)都各有一個齒輪與軸或軸與軸之間通過滾柱式超越離合器或楔塊式超越離合器聯(lián)接，滾柱式超越離合器或楔塊式超越離合器還帶有離合器操縱機(jī)構(gòu)；離合器操縱機(jī)構(gòu)含有作用在滾柱式超越離合器或楔塊式超越離合器接合元件上的撥爪、控制撥爪相對于滾柱式超越離合器的星輪作周向擺動的控制銷或控制撥爪相對于楔塊式超越離合器的帶有凹圓弧的環(huán)作周向擺動的控制銷、與星輪或帶有凹圓弧的環(huán)作軸向滑動套接的滑環(huán)、與滑環(huán)滑動聯(lián)接的撥桿，滑環(huán)與控制銷聯(lián)接，從控制銷到撥桿之間的傳動鏈里帶有使滑環(huán)回位的彈性件；離合器操縱機(jī)構(gòu)的撥桿之間帶有聯(lián)動機(jī)構(gòu)。達(dá)通過操縱機(jī)構(gòu)使超越離合器處于分離狀態(tài)，超越離合器就不能正常自動接合，稱之處于非工作狀態(tài)。相反通過操縱機(jī)構(gòu)可以恢復(fù)超越離合器處于自動結(jié)合、自動分離的工作狀態(tài)。為了明了地說明本發(fā)明，下面先以齒輪機(jī)構(gòu)都是一對齒輪或相當(dāng)于一對齒輪構(gòu)成的齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行說明。這樣非圓齒輪機(jī)構(gòu)的最大傳動比大于與其對應(yīng)配置的圓形齒輪機(jī)構(gòu)中相對低速檔的傳動比，非圓齒輪機(jī)構(gòu)的最小傳動比小于與其對應(yīng)配置的圓形齒輪機(jī)構(gòu)中相對高速檔的傳動比，對于齒輪機(jī)構(gòu)都為一對齒輪的，就是非圓齒輪機(jī)構(gòu)主動齒輪節(jié)曲線最小向徑小于與其對應(yīng)配置的兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)中低速檔主動齒輪的節(jié)圓半徑，非圓齒輪機(jī)構(gòu)主動齒輪節(jié)曲線最大向徑大于與其對應(yīng)配置的兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)中高速檔主動齒輪的節(jié)圓半徑。在變速器穩(wěn)定的傳遞動力時，其中一檔的圓形齒輪機(jī)構(gòu)的超越離合器接合保持這一檔傳遞動力，其他齒輪機(jī)構(gòu)的超越離合器自動分離(超越)或在離合器操縱機(jī)構(gòu)控制下處于分離狀態(tài)。從這一檔向相鄰的其他檔齒輪變速，也就是在兩檔常嚙合的圓形齒輪機(jī)構(gòu)之間進(jìn)行換檔。如從這一檔向相鄰的高速檔換檔，也就是低速檔向相鄰的高速檔換檔，啟動聯(lián)動機(jī)構(gòu)帶動該相鄰兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)的離合器操縱機(jī)構(gòu)及與其對應(yīng)的非圓齒輪機(jī)構(gòu)離合器操縱機(jī)構(gòu)。在相應(yīng)非圓齒輪機(jī)構(gòu)主動輪嚙合到節(jié)曲線最小向徑(以下將節(jié)曲線向徑簡稱為半徑)附近時，非圓齒輪機(jī)構(gòu)的超越離合器實(shí)現(xiàn)超越并使控制銷離開，使該超越離合器恢復(fù)到工作狀態(tài)。該非圓齒輪機(jī)構(gòu)主動輪的嚙合半徑增加到要大于低速檔主動齒輪節(jié)圓半徑(以下簡稱半徑)，非圓齒輪機(jī)構(gòu)的超越離合器就自動接合增速(角速度)傳遞動力，并同時自動使低速檔的超越離合器分離。在相應(yīng)非圓齒輪機(jī)構(gòu)增速傳遞動力后期，其主動齒輪嚙合到最大半徑附近，高速檔的超越離合器實(shí)現(xiàn)超越并使控制銷離開，使該超越離合器恢復(fù)到工作狀態(tài)。非圓齒輪機(jī)構(gòu)主動齒輪的嚙合半徑減到等于并要小于高速檔主動齒輪半徑，高速檔的超越離合器就自動接合傳遞動力，并自動使非圓齒輪機(jī)構(gòu)的超越離合器分離，實(shí)現(xiàn)可以不間斷動力的換檔。在換檔后通過非圓齒輪的離合器操縱機(jī)構(gòu)的鎖住機(jī)構(gòu)彈性自動回位，控制銷回位到限制撥爪擺動的位置，使非圓齒輪機(jī)構(gòu)的超越離合器保持分離狀態(tài)。從高速檔向低速檔變速，過程相反。動作聯(lián)動機(jī)構(gòu)后，先撥動高速檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)滑環(huán)，使高速檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)超越離合器的控制銷要回到控制位置；后撥動非圓齒輪機(jī)構(gòu)的滑環(huán)，使非圓齒輪機(jī)構(gòu)超越離合器的控制銷要離開控制位置。非圓齒輪機(jī)構(gòu)主動齒輪半徑嚙合到最大半徑附近以外的大部分位置，非圓齒輪機(jī)構(gòu)主動齒輪嚙合半徑小于高速檔主動齒輪半徑，其超越離合器就要超越并且控制銷迅速離開控制位置，使超越離合器處于工作狀態(tài)的待接合狀態(tài)。當(dāng)非圓齒輪機(jī)構(gòu)主動齒輪半徑嚙合到最大半徑附近位置，由于非圓齒輪機(jī)構(gòu)的主動齒輪最大半徑將要大于高速檔主動齒輪半徑，便可以使非圓齒輪超越離合器自動處于接合狀態(tài)開始傳遞動力，并使高速檔主動齒輪的超越離合器自動超越，轉(zhuǎn)換的非常平穩(wěn)。高速檔主動齒輪的超越離合器自動超越后，其操縱機(jī)構(gòu)彈性件的作用使控制銷處于限制撥爪擺動位置，保持超越離合器的分離狀態(tài)。同樣，當(dāng)非圓齒輪機(jī)構(gòu)的主動齒輪嚙合半徑轉(zhuǎn)到接近最小半徑附近時，由于低速檔的超越離合器一直處于超越的待接合狀態(tài)，非圓齒輪機(jī)構(gòu)主動齒輪半徑嚙合到等于并要小于低速檔主動齒輪半徑，低速檔的超越離合器又自動接合并使非圓齒輪機(jī)構(gòu)的超越離合器又自動超越，形成平穩(wěn)的換檔過程。利用非圓齒輪機(jī)構(gòu)的離合器操縱機(jī)構(gòu)的鎖住機(jī)構(gòu)彈性回位特性，在非圓齒輪機(jī)構(gòu)的超越離合器超越分離狀態(tài)下控制銷回到限制撥爪擺動的位置，從而保持著分離狀態(tài)。這樣，利用非圓齒輪機(jī)構(gòu)具有非等角速傳動的特性和超越離合器自動離合的特性，非圓齒輪機(jī)構(gòu)角速度增高的傳遞過程來過渡相應(yīng)兩檔圓形齒輪之間由低到高的變速，用非圓齒輪機(jī)構(gòu)角速度降低的傳遞過程來過渡兩檔圓形齒輪之間由高到低的變速，使變速過程保持著動力的傳遞，也就實(shí)現(xiàn)了汽車齒輪變速器不間斷動力的變速換檔。在不需要超越離合器參與工作時，就可以通過離合器操縱機(jī)構(gòu)解除超越離合器的接合元件的工作狀態(tài)，也就是被迫使超越離合器處于分離狀態(tài)。在換檔過程中，相應(yīng)的目的檔齒輪和相配的非圓齒輪的超越離合器需要參與工作時，就可以通過離合器操縱機(jī)構(gòu)實(shí)時恢復(fù)超越離合器的接合元件的工作狀態(tài)，并隨后實(shí)時解除超越離合器的接合元件的工作狀態(tài)。
兩檔以上的多檔變速圓形齒輪變速器任意相鄰兩檔變速結(jié)構(gòu)采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，變速過程同上述相類似。下面還是先以超越離合器都設(shè)置在主動軸與相應(yīng)的齒輪來說明本發(fā)明。將超越離合器設(shè)置在從動齒輪與從動軸或軸與軸之間的，形成的變速過程及結(jié)果都是相同的，只是超越離合器的工作過程是在從動軸與從動齒輪之間或軸與軸進(jìn)行的。下面敘述的各齒輪機(jī)構(gòu)齒輪半徑的關(guān)系都是主動輪的半徑之間的關(guān)系，從動齒輪之間的半徑關(guān)系正好同主動齒輪之間的半徑關(guān)系相反。
離合器操縱機(jī)構(gòu)是對離合器的離合進(jìn)行人為的操縱或控制的機(jī)構(gòu)，使得離合器按照人們的需要處于離或者合的狀態(tài)，所以離合器操縱機(jī)構(gòu)也稱控制結(jié)構(gòu)。離合器操縱機(jī)構(gòu)可以根據(jù)不同的超越離合器選用不同的操縱機(jī)構(gòu)，對于已有的超越離合器，如棘輪超越離合器、轉(zhuǎn)鍵超越離合器、滾珠或滾柱或楔塊超越離合器，可以選用已有的相應(yīng)操縱機(jī)構(gòu)。操縱機(jī)構(gòu)也稱控制結(jié)構(gòu)，如撥動棘爪、壓簧的桿，控制轉(zhuǎn)鍵轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)，控制滾珠或滾柱或楔塊的撥爪機(jī)構(gòu)等，可以選用本申請人以前申請的單向傳遞反饋可控的傳動機(jī)構(gòu)中單向嚙合器(超越離合器)的操縱機(jī)構(gòu)和鋼帶單向嚙合器的操縱機(jī)構(gòu)，也可以設(shè)計(jì)新的離合操縱機(jī)構(gòu)。人們操縱離合器操縱機(jī)構(gòu)，可以直接用手搬動離合器操縱機(jī)構(gòu)，還可以通過機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)控制，也可以通過液壓聯(lián)動機(jī)構(gòu)、氣壓聯(lián)動傳動機(jī)構(gòu)控制，還可以用電控制電機(jī)、電磁鐵等聯(lián)動機(jī)構(gòu)。也可以在操縱機(jī)構(gòu)設(shè)置電動件、液壓件、氣動件，用這些驅(qū)動件形成的相應(yīng)的離合器操縱機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的方案中，離合器操縱機(jī)構(gòu)之間聯(lián)有機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)或電磁聯(lián)動機(jī)構(gòu)或液壓聯(lián)動機(jī)構(gòu)或氣壓聯(lián)動機(jī)構(gòu)。如把原傳遞動力的圓形齒輪機(jī)構(gòu)的檔位稱作起始檔，將要變到的圓形齒輪機(jī)構(gòu)的檔位稱作目的檔，將與兩檔的兩個圓形齒輪機(jī)構(gòu)相配的非圓齒輪稱作過渡檔。這樣聯(lián)動機(jī)構(gòu)的控制程序是起始檔超越離合器處于待分離狀態(tài)→過渡檔超越離合器處于待接合狀態(tài)→目的檔超越離合器處于待接合狀態(tài)?？梢栽谙噜弮蓹n圓形齒輪機(jī)構(gòu)的操縱機(jī)構(gòu)和相應(yīng)過渡檔非圓齒輪機(jī)構(gòu)之間單獨(dú)設(shè)置聯(lián)動機(jī)構(gòu)，也可以把各聯(lián)動機(jī)構(gòu)聯(lián)接成整體的聯(lián)動機(jī)構(gòu)。同樣為了準(zhǔn)確地控制非圓齒輪機(jī)構(gòu)的超越離合器，通過簡單的聯(lián)動機(jī)構(gòu)就可以保證非圓齒輪機(jī)構(gòu)一次完成過渡工作。非圓齒輪機(jī)構(gòu)的離合器操縱機(jī)構(gòu)的滑環(huán)與滾柱式超越離合器的星輪之間，或非圓齒輪機(jī)構(gòu)的離合器操縱機(jī)構(gòu)的滑環(huán)與楔塊式超越離合器帶有凹圓弧的環(huán)之間，還帶有限制滑環(huán)軸向回位的鎖住機(jī)構(gòu)，鎖住機(jī)構(gòu)帶有與撥爪控制端作周向位置變化聯(lián)動的解鎖機(jī)構(gòu)。
如非圓齒輪超越離合器操縱機(jī)構(gòu)的滑環(huán)設(shè)置一個杠桿，杠桿帶有回位彈簧，杠桿的一端與控制銷后段之間設(shè)置滾珠，控制銷后段開有與滾珠對應(yīng)的凹槽，杠桿的另一端與星輪的卡座對應(yīng)或與帶有凹圓弧的環(huán)的卡座對應(yīng)，構(gòu)成了鎖住機(jī)構(gòu)及解鎖機(jī)構(gòu)。再如非圓齒輪超越離合器操縱機(jī)構(gòu)的撥爪外緣上另有一斜槽結(jié)構(gòu)，星輪或帶有凹圓弧的環(huán)帶有凸圓，星輪或帶有凹圓弧的環(huán)通過凸圓與滑環(huán)滑動套接，凸圓帶有鎖住滑環(huán)的滑鍵，滑鍵與斜槽結(jié)構(gòu)對應(yīng)相聯(lián)，斜槽結(jié)構(gòu)構(gòu)成了與撥爪周向擺動角度變化聯(lián)動的解鎖機(jī)構(gòu)。
所謂非圓齒輪機(jī)構(gòu)，就是相對嚙合的偏心齒輪和橢圓齒輪、方齒輪等齒輪，在一圈的傳動過程中，主動齒輪做等角速轉(zhuǎn)動而從動齒輪的轉(zhuǎn)動是非等角速轉(zhuǎn)動的，角速度逐漸變小又逐漸變大或逐漸變大又逐漸變小或者幾個逐漸變大又逐漸變小過程是周期循環(huán)的。在一圈的轉(zhuǎn)動過程有兩個或兩個以上的逐漸變大又逐漸變小過程的，經(jīng)過一個角速度逐漸變小又逐漸變大或逐漸變大又逐漸變小過程就能完成一次不間斷傳遞動力的平穩(wěn)過渡變速過程，既換檔一次。本發(fā)明中所指的非圓齒輪主要是連續(xù)回轉(zhuǎn)的非圓齒輪。不連續(xù)回轉(zhuǎn)的非圓齒輪只能進(jìn)行一次換檔，再需要換檔時還要重新擺正不連續(xù)回轉(zhuǎn)的非圓齒輪的位置，才能進(jìn)行。
對于超越離合器，有的也稱單向傳遞扭矩機(jī)構(gòu)。對于只是單向傳遞動力的變速器，超越離合器只要為單向超越離合器，就可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。如果是雙向傳遞動力的變速器，超越離合器則為雙向超越離合器。雙向超越離合器可以是兩個方向相反的單向超越離合器的接合，也可以單個設(shè)計(jì)雙向超越離合器。這時雙向超越離合器的雙向都需要帶有操縱機(jī)構(gòu)，通過控制操縱機(jī)構(gòu)，保證一個方向處于穩(wěn)定的分離來實(shí)現(xiàn)另一方向的超越離合的正常工作狀態(tài)。對于本發(fā)明用于汽車變速器，為了防止汽車在冰滑路面行使時側(cè)滑調(diào)向，利用發(fā)動機(jī)制動，也要常采用雙向超越離合器。
本發(fā)明優(yōu)選用的摩擦式超越離合器主要是滾珠式超越離合器或滾柱式超越離合器或楔塊超越離合器，而且摩擦式超越離合器為帶撥爪摩擦式超越離合器，帶撥爪摩擦式超越離合器的離合器操縱機(jī)構(gòu)為撥爪及控制撥爪擺動位置的控制機(jī)構(gòu)?？刂茡茏[動位置的控制機(jī)構(gòu)是使撥爪處于或不處于限制滾珠、滾柱或楔塊工作狀態(tài)的工作機(jī)構(gòu)。所謂撥爪就是已有帶撥爪的滾柱式超越離合器的撥爪，或者楔塊雙向超越離合器的撥叉(也有稱撥爪的)，像撥爪和撥叉類似，可以統(tǒng)一稱撥爪。撥爪的爪設(shè)置在滾柱所在的楔槽里或楔塊所在環(huán)槽里，位于滾柱或楔塊的外側(cè)，或者撥爪的爪位于滾柱或楔塊端面的開口，或者套在滾柱或楔塊斷面的凸起。超越離合器為滾柱式超越離合器時，撥爪的爪設(shè)置在滾柱所在的楔槽，撥爪的控制端與帶有楔槽的星輪控制腔插接，控制端與控制腔之間的空間對應(yīng)設(shè)置可以插入或撥出的控制銷，控制銷可以通過彈簧與滑環(huán)聯(lián)接。也可以控制銷直接與滑環(huán)聯(lián)接，彈性元件為彈性撥桿，或撥桿帶有回位彈簧。為了保證控制銷更準(zhǔn)確有效的工作，控制銷前端帶有與撥爪控制端對應(yīng)的凸起，以保證在撥爪控制端擺動后才能確保控制銷離開或回位。同樣，撥爪與控制銷前端凸起對應(yīng)位置，也就是控制端位置最好帶有傾角；星輪或帶有凹圓弧的環(huán)相對撥爪的位置帶有控制腔。為了使非圓齒輪在不參與工作時不隨傳遞動力的軸轉(zhuǎn)動，本發(fā)明最好是非圓齒輪所在的軸與圓形齒輪所在的軸之間設(shè)有操縱離合器。可以將單個的非圓齒輪機(jī)構(gòu)所在的軸段與圓形齒輪所在的軸段之間設(shè)有操縱離合器，最好是將所有的非圓齒輪機(jī)構(gòu)集中在一對(兩根)軸，圓形齒輪機(jī)構(gòu)集中設(shè)置在另一對軸，非圓齒輪機(jī)構(gòu)所在的一對(兩根)軸與圓形齒輪機(jī)構(gòu)所在的另一對(另兩根)軸為對應(yīng)傳動關(guān)系聯(lián)接，并且通過操縱離合器聯(lián)接。非圓齒輪所在的軸段或軸與圓形齒輪所在的軸段或軸，可以同軸線分布，如通過操縱離合器聯(lián)接的對接軸，可以用通過操縱離合器聯(lián)接的相互套接的軸；也可以是平行軸線分布的，非圓齒輪所在的兩根軸段或軸與圓形齒輪所在的兩根軸段或軸都是對應(yīng)通過齒輪等相同傳動關(guān)系的傳動機(jī)構(gòu)聯(lián)接，使非圓齒輪所在的一根軸段或軸與圓形齒輪所在的對應(yīng)聯(lián)接軸段或軸傳動關(guān)系等同于非圓齒輪所在的另一根軸段或軸與圓形齒輪所在的對應(yīng)聯(lián)接軸段或軸傳動關(guān)系。這也就是非圓齒輪機(jī)構(gòu)所在的一對(兩根)軸與圓形齒輪機(jī)構(gòu)所在的另一對(另兩根)軸為對應(yīng)傳動關(guān)系聯(lián)接，也就是對應(yīng)軸可以是同步傳動，相當(dāng)于是同軸，或者對應(yīng)軸是同傳動比轉(zhuǎn)向相對的傳動聯(lián)接，非圓齒輪機(jī)構(gòu)所在的一對(兩根)軸傳動關(guān)系與圓形齒輪機(jī)構(gòu)所在的另一對(另兩根)軸的傳動關(guān)系相同。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有汽車在變速過程不間斷傳遞動力，使從動軸先向要變的速度過渡變化后，再由目的檔的圓形齒輪機(jī)構(gòu)傳遞動力；機(jī)械磨損和損耗大大降低，提高了變速器的效率，減少了變速過程的能量損耗，并使傳遞動力更加平穩(wěn)。


附圖表示了本發(fā)明的不間斷動力的汽車齒輪變速器結(jié)構(gòu)示意圖和部分結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖1是一種三個檔不間斷動力的汽車齒輪變速器傳動系統(tǒng)簡圖，圖2是這種汽車傳動系統(tǒng)換檔過程傳動比的變化曲線圖，圖3是這種三個檔不間斷動力的汽車齒輪變速器中聯(lián)動機(jī)構(gòu)、各離合器操縱機(jī)構(gòu)、從動軸、各從動齒輪及超越離合器的部分結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是各檔從動齒輪和超越離合器及部分離合器操縱部件的組裝圖，圖5是各檔從動齒輪和超越離合器及部分離合器操縱部件的分解圖，圖6是可連續(xù)回轉(zhuǎn)非圓齒輪機(jī)構(gòu)從動齒輪和超越離合器及部分離合器操縱部件的組裝圖，圖7是可連續(xù)回轉(zhuǎn)非圓齒輪機(jī)構(gòu)從動齒輪和超越離合器及部分離合器操縱部件的分解圖，圖8-12這種三個檔不間斷動力的齒輪變速器在換檔過程聯(lián)動機(jī)構(gòu)及各離合器操縱機(jī)構(gòu)變化過程的示意圖；圖13、14、15帶撥爪雙向超越離合器三種狀態(tài)原理示意圖；圖16、17、18、19、20是另一種聯(lián)動拉桿式三個檔不間斷動力的齒輪變速器在換檔過程聯(lián)動機(jī)構(gòu)及各離合器操縱機(jī)構(gòu)變化過程的示意圖；圖21是四個檔變速不間斷動力的汽車齒輪變速器原理示意圖，圖22.1、22.2、22.3是帶有撥爪的楔塊式雙向超越離合器及部分操縱機(jī)構(gòu)三種狀態(tài)的剖視圖；圖23是帶有撥爪的滾柱式雙向超越離合器及操縱機(jī)構(gòu)主局部剖視圖，圖24是帶有撥爪的滾柱式雙向超越離合器及操縱機(jī)構(gòu)B-B向剖視圖，圖25是帶有撥爪的滾柱式雙向超越離合器及操縱機(jī)構(gòu)A向局部剖視圖，圖23.1為非圓齒輪機(jī)構(gòu)所用帶有撥爪的滾柱式雙向超越離合器及操縱機(jī)構(gòu)局部剖主視圖，圖23.2為這種非圓齒輪機(jī)構(gòu)所用帶有撥爪的滾柱式雙向超越離合器及操縱機(jī)構(gòu)局部剖俯視圖；圖26是三個檔不間斷動力的齒輪變速器中非圓齒輪軸與圓形齒輪軸之間操縱離合器分離狀態(tài)的示意圖，圖27是三個檔不間斷動力的齒輪變速器中非圓齒輪軸與圓形齒輪軸之間通過操縱離合器接合狀態(tài)的示意圖。下面接合附圖的實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
具體實(shí)施例實(shí)施例一、一種汽車用不間斷動力的齒輪變速器，有齒輪箱體，齒輪箱體通過軸承至少設(shè)置著兩根軸，兩根軸帶有設(shè)置著嚙合的圓形齒輪和嚙合的非圓齒輪，還設(shè)置著倒檔軸及倒檔過橋齒輪。相對轉(zhuǎn)動的一軸I、二軸II之間帶有三個檔常嚙合的圓形齒輪機(jī)構(gòu)，這三個檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)的每相鄰兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)還配置有一個非圓齒輪機(jī)構(gòu)，非圓齒輪機(jī)構(gòu)也是常嚙合的設(shè)置在相對轉(zhuǎn)動的一軸I、二軸II。圓形齒輪機(jī)構(gòu)、非圓齒輪機(jī)構(gòu)中的主動齒輪4a′、4b′、4d′、5a′、5b′與一軸固定聯(lián)接，圓形齒輪機(jī)構(gòu)、非圓齒輪機(jī)構(gòu)中的從動齒輪4a、4b、4d、5a、5b與二軸II通過滾柱式超越離合器聯(lián)接。超越離合器還帶有撥爪及其控制銷等構(gòu)成的操縱機(jī)構(gòu)。在相鄰兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)和配置的非圓齒輪機(jī)構(gòu)中，主動齒輪5a′、5b′的最小半徑分別小于相鄰兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)中低速檔的主動齒輪4a′、4b′的半徑，其最大半徑分別大于相鄰兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)中高速檔的主動齒輪4b′、4d′的半徑。在相鄰兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)和對應(yīng)配置的非圓齒輪機(jī)構(gòu)中，非圓齒輪機(jī)構(gòu)的從動齒輪5a、5b的最小半徑小于對應(yīng)相鄰兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)的高速檔從動齒輪的半徑，其最大半徑大于對應(yīng)相鄰兩檔齒輪機(jī)構(gòu)的低速檔從動齒輪的半徑?？刂茡茏[動位置的控制銷是使撥爪處于或不處于限制滾珠、滾柱或楔塊工作狀態(tài)的操縱機(jī)構(gòu)的主要部件。非圓齒輪超越離合器操縱機(jī)構(gòu)的撥爪控制機(jī)構(gòu)為使超越離合器處于接合狀態(tài)時即處于待分離狀態(tài)，并且在進(jìn)入分離狀態(tài)后即構(gòu)成穩(wěn)定分離狀態(tài)的聯(lián)動機(jī)構(gòu)。各滾柱式超越離合器的撥爪控制機(jī)構(gòu)之間帶有著聯(lián)動機(jī)構(gòu)。這樣，每相鄰兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)起始檔、目的檔及配置的非圓齒輪機(jī)構(gòu)過渡輪的超越離合器操縱機(jī)構(gòu)之間帶有按照控制程序控制的聯(lián)動機(jī)構(gòu)，控制程序是起始檔超越離合器處于待分離狀態(tài)→過渡輪超越離合器處于待接合狀態(tài)→目的檔超越離合器處于待接合狀態(tài)。過渡輪為非圓齒輪在本發(fā)明中作為過渡檔的齒輪的一種簡稱，A、變速器及操縱機(jī)構(gòu)的換檔機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)圖1為變速器的傳動系統(tǒng)簡圖。一軸為輸入軸I，二軸為輸出軸II。齒輪4a-4a’為一檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)的齒輪組，傳動比為i1。齒輪4b-4b’為二檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)的齒輪組，傳動比為i2(即i1＞i2)。齒輪4c-4c’為三檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)的齒輪組，傳動比為i3(即i1＞i2＞i3)；齒輪5a-5a’、5b-5b’分別是用來實(shí)現(xiàn)換檔的非圓齒輪機(jī)構(gòu)的兩組非圓齒輪。兩組非圓齒輪的傳動比分別為i4和i5。其中i4在i4min和i4max間連續(xù)周期性變化，且i4min略小于i2，而i4max略大于i1；i5在i5min和i5max間連續(xù)周期性變化，且i5min略小于i3，而i5max略大于i2，如圖12所示。齒輪4a’、4b’、4c’、5a’、5b’與輸入軸固聯(lián)在一起，而齒輪4a、4b、4c、5a、5b通過由變速輪及各操縱機(jī)構(gòu)控制的超越離合器與輸出軸II相聯(lián)接。
換檔結(jié)構(gòu)可由聯(lián)動機(jī)構(gòu)、操縱機(jī)構(gòu)、滾柱式超越離合器(在此實(shí)施例簡稱離合器)構(gòu)成。如圖3所示，圖中齒輪是簡化表示的，換檔機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)主要包括換檔控制輪57及其鎖位裝置(圖中未示出)，換檔軸58，撥叉及撥叉彈簧(在撥叉轉(zhuǎn)軸內(nèi)，圖中未示出)，各檔的圓形齒輪離合器組(見圖4、圖5)，可連續(xù)回轉(zhuǎn)的非圓齒輪離合器組(見圖6、圖7)，動力軸56(輸出軸)等。另外4a、4b、4c分別為一、二、三檔圓形齒輪，5a為一、二檔對應(yīng)的過渡輪，5b為二、三檔對應(yīng)的過渡輪。過渡輪是可連續(xù)回轉(zhuǎn)的非圓齒輪另一種稱呼。圖中各齒輪均與輸入軸上固定的相應(yīng)齒輪保持正常嚙合關(guān)系(見圖1，圖3中輸入軸及其上的齒輪均未在圖中畫出)。
換檔控制輪57受換檔操縱機(jī)構(gòu)(可為手動的操縱桿或自動操縱機(jī)構(gòu))控制發(fā)生轉(zhuǎn)動，并帶動換檔軸58轉(zhuǎn)動。在換檔軸58上與換檔撥叉相應(yīng)位置的不同相位上有凸起結(jié)構(gòu)，用以在適當(dāng)時機(jī)撥動撥叉。撥叉(3a、3b、3c、3d、3e)被撥動時，帶動相應(yīng)操縱機(jī)構(gòu)的滑環(huán)(類似撥動撥檔環(huán))動作，以控制相應(yīng)的超越離合器恢復(fù)或?qū)⒁謴?fù)自動接合再自動分離的工作狀態(tài)。而未受到換檔軸上凸起部分作用的撥叉，均在撥叉彈簧的作用下處于使滑環(huán)向齒輪靠緊的位置，使相應(yīng)的超越離合器被控制在穩(wěn)定的分離狀態(tài)。換檔控制輪57、換檔軸58及凸起結(jié)構(gòu)構(gòu)成了聯(lián)動機(jī)構(gòu)。
B、帶有操縱機(jī)構(gòu)的可控超越離合器的構(gòu)成a)各檔圓形齒輪配套的可控超越離合器組(以下簡稱常規(guī)輪離合器組)常規(guī)輪離合器組由動力軸(圖中未畫出)、圓形齒輪51、撥爪控制組件及滾柱52、滑環(huán)53、邊檔54等主要部件組成，圖4為裝配結(jié)構(gòu)，圖5為各件拆分狀態(tài)。
動力軸56與圓形齒輪通過帶撥爪控制組件的滾柱式超越離合器主件聯(lián)接，形成可控超越離合器的主體。動力軸為圓截面軸，超越離合器的外套是由內(nèi)側(cè)是星輪結(jié)構(gòu)的齒輪構(gòu)成，動力軸與星輪結(jié)構(gòu)之間配有滾柱和相間的爪，爪的外端為連成一體的環(huán)，環(huán)帶有作為控制端的擺桿。這樣就構(gòu)成具有外星輪結(jié)構(gòu)的摩擦式超越離合器，超越離合器帶有受控制的撥爪。撥爪的爪與動力軸外圓接觸，能通過摩擦方式與動力軸56保持同向運(yùn)動趨勢。通過對撥爪外緣上凸出部位控制端的控制，以達(dá)到控制離合器是否處于工作狀態(tài)，能否實(shí)現(xiàn)從圓形齒輪到動力軸的動力傳遞。
滑環(huán)空套在帶有星輪結(jié)構(gòu)的齒輪輪轂的外圓面上，只可相對圓形齒輪作軸向滑動。其滑動行程由齒輪的端面和邊檔加以限制?；h(huán)上面對齒輪一側(cè)有兩個對稱布置的帶鉤的凸起，構(gòu)成控制銷，用以控制撥爪相對星輪結(jié)構(gòu)的位置?？刂其N(與滑環(huán)之間可以含彈簧)、滑環(huán)及撥桿構(gòu)成了控制機(jī)構(gòu)，撥爪、控制銷(控制銷和滑環(huán)之間可以含彈簧)、滑環(huán)、撥桿(可以是彈性撥桿)構(gòu)成了操縱機(jī)構(gòu)。
b)非圓齒輪配套的可控超越離合器組(以下簡稱過渡輪離合器組)過渡輪離合器組由動力軸56(圖6、7中未畫出該軸)、非圓齒輪71、滾柱撥爪控制組件72、滑鍵73、滑環(huán)74、邊檔75等主要部件組成，圖6為裝配狀態(tài)，圖7為其各件拆分狀態(tài)。
同樣是滑環(huán)套在圓形齒輪輪轂的外圓面上，可相對圓形齒輪做軸向滑動。其滑動行程受齒輪的端面、滑鍵和邊檔的限制；滑環(huán)上面相對齒輪一側(cè)有兩個對稱布置的帶鉤凸起，構(gòu)成控制銷，用以控制撥爪相對星輪結(jié)構(gòu)的位置，用以對撥爪的位置加以限制。動力軸與非圓齒輪通過滾柱、撥爪控制組件聯(lián)接，形成可控超越離合器的主體。動力軸為圓截面軸，非圓齒輪內(nèi)側(cè)是星輪結(jié)構(gòu)，動力軸與星輪結(jié)構(gòu)之間配有滾柱和相間的爪，爪的外端為連為一體的環(huán)及作為控制端的擺桿，構(gòu)成了帶撥爪具有外星輪結(jié)構(gòu)的摩擦式超越離合器。同時撥爪與動力軸間通過接觸摩擦方式保持同向轉(zhuǎn)動趨勢。通過滑環(huán)端面的控制銷對撥爪外緣上凸出控制端的控制，以達(dá)到控制離合器是否處于工作狀態(tài)，能否從非圓齒輪到動力軸的動力傳遞。
撥爪外緣上另有一斜槽結(jié)構(gòu)，與齒輪輪轂的滑鍵相聯(lián)，構(gòu)成了限制滑環(huán)軸向回位的鎖住機(jī)構(gòu)及與撥爪控制端相對星輪作周向變化聯(lián)動的解鎖機(jī)構(gòu)。通過聯(lián)動機(jī)構(gòu)及撥叉帶動滑環(huán)離開撥爪后，當(dāng)撥爪處于使齒輪與動力軸分離狀態(tài)時，滑鍵向側(cè)向凸出處于高位，限制滑環(huán)回位與撥爪的靠近；而當(dāng)撥爪處于使齒輪與動力軸接合狀態(tài)時，斜槽結(jié)構(gòu)隨撥爪回擺，滑鍵被斜槽結(jié)構(gòu)撥回鍵槽內(nèi)處于低位，不限制滑環(huán)與撥爪的靠近。滑環(huán)及控制銷與撥爪靠近后，當(dāng)使齒輪與動力軸實(shí)現(xiàn)自動分離狀態(tài)時，撥爪控制端與星輪的空腔邊之間的間隙增大，控制銷插入撥爪擺桿的空當(dāng)使撥爪處于使齒輪與動力軸保持分離狀態(tài)。這相當(dāng)在上述的圓形齒輪機(jī)構(gòu)超越離合器撥爪控制機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上增加了由斜槽結(jié)構(gòu)、滑鍵構(gòu)成的鎖住機(jī)構(gòu)及解鎖機(jī)構(gòu)，形成使超越離合器處于接合狀態(tài)時即處于待分離狀態(tài)，并且在進(jìn)入分離狀態(tài)后立即構(gòu)成穩(wěn)定分離狀態(tài)的機(jī)構(gòu)。撥爪的斜槽結(jié)構(gòu)、滑鍵、邊檔、滑環(huán)及帶鉤凸起構(gòu)成了非圓齒輪超越離合器操縱機(jī)構(gòu)撥爪的控制機(jī)構(gòu)。
C、換檔過程說明假設(shè)該汽車齒輪變速器首先處于一檔工作，動力軸56處于最低工作轉(zhuǎn)速(見圖8)。此時，與齒輪4a對應(yīng)的撥叉3a受換檔軸上的凸起作用，4a上的滑環(huán)及控制銷離開控制位置，脫離對撥爪及滾柱的作用，該離合器處于穩(wěn)定接合狀態(tài)。其余各撥叉處于受撥叉彈簧控制狀態(tài)，其對應(yīng)的滑環(huán)控制相應(yīng)的撥瓜使各離合器保持分離，所以其余離合器處于穩(wěn)定分離狀態(tài)。
換檔軸由一檔標(biāo)識位置轉(zhuǎn)動到二檔標(biāo)識位置的轉(zhuǎn)動過程中，首先撥叉3a失去換檔軸的控制，在彈簧的作用下，發(fā)生轉(zhuǎn)動并將齒輪4a輪轂上的滑環(huán)壓向撥爪。由于齒輪4a的超越離合器主從動件相對運(yùn)動沒有發(fā)生變化，撥爪的位置亦未發(fā)生變化，滑環(huán)上的控制銷還不能都進(jìn)入控制間隙，此時的狀態(tài)為待分離狀態(tài)，一旦撥爪的相對擺動量允許控制銷進(jìn)入，則會使該超越離合器進(jìn)入穩(wěn)定分離狀態(tài)。
換檔軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動，接著會對撥叉3d作用，使過渡輪5a的滑環(huán)及控制銷有拉出的趨勢?？刂其N一旦撥出過渡輪5a則會處于待接合狀態(tài)，條件成就將會自動接合接替齒輪4a實(shí)現(xiàn)動力傳遞功能。(見圖9)由于成對的過渡輪5a實(shí)現(xiàn)的是變速比傳動，其傳動比最大值大于一檔的傳動比，而其最小值小于二檔的傳動比。如果此時非圓齒輪5a的角速度低于動力軸的角速度，軸的摩擦力矩使撥爪相對星輪擺動，開口增大，使滑環(huán)凸起上的控制銷與撥爪脫開，滑環(huán)即被拉出，5a上的離合器就會進(jìn)入接合狀態(tài)，并處于待分離狀態(tài)。如果過渡輪5a的角速度高于動力軸的角速度，摩擦力矩使撥爪鉤住滑環(huán)上凸起的鉤，滑環(huán)暫時不能拉出，只有達(dá)到前述狀態(tài)時，滑環(huán)才會被拉出。
滑環(huán)被拉出后，在過渡輪的傳動比減小到與一檔傳動比相同并要大于時，過渡輪接過對動力軸的控制權(quán)，動力軸的轉(zhuǎn)速會隨之提高。此時摩擦力矩會使4a齒輪的撥爪與星輪相對擺動，開口增大，4a齒輪的離合器自動分離，而且4a上滑環(huán)的帶鉤凸起被壓入，使離合器的分離進(jìn)入穩(wěn)定分離狀態(tài)。此后動力軸的轉(zhuǎn)速會隨過渡輪的速度而變化。
由于換檔軸在此位置沒有停留，故撥叉3d隨即失去換檔軸的控制，被撥叉彈簧推回，過渡輪5a的離合器即進(jìn)入待分離狀態(tài)。為了避免該離合器未經(jīng)過接合狀態(tài)又馬上被鎖住，由撥爪的斜槽控制的滑動鍵在撥叉3d轉(zhuǎn)動一定角度后即被彈出。限制了撥叉的回位。只有當(dāng)撥爪確實(shí)發(fā)生一定的轉(zhuǎn)角，限位鍵才被斜槽壓回，撥叉及滑環(huán)被撥叉彈簧或單設(shè)的回位彈簧71推回，保證5a的離合器適時處于待分離狀態(tài)。
換檔軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動至二檔工作位置時(見圖10)由換檔輪定位裝置鎖止，此時撥叉3b被推開，并使齒輪4b上的滑環(huán)有被拉開的趨勢。同樣，由于此時齒輪4b的轉(zhuǎn)速高于動力軸56的轉(zhuǎn)速，摩擦力矩使其上的撥爪與滑環(huán)上控制銷的鉤住，滑環(huán)還不能立即被拉出。受過渡輪控制的動力軸56的轉(zhuǎn)速逐漸升高，當(dāng)動力軸的速度高于齒輪4b的轉(zhuǎn)速時，摩擦力矩使撥爪與星輪相對擺動，開口增大，使滑環(huán)上控制銷的鉤與撥爪脫開，滑環(huán)在撥叉彈簧作用下向外移開，撥爪隨即處于無限制狀態(tài)(即待接合狀態(tài))，過渡輪帶動動力軸56的速度下降至小于齒輪4b的轉(zhuǎn)速時，4b的離合器轉(zhuǎn)入接合狀態(tài)，動力軸56的速度改由齒輪4b控制；于此同時，齒輪5a的離合器自動分離，摩擦力矩使5a上的撥爪與星輪相對擺動，開口增大，5a上的滑環(huán)壓入撥爪與星輪的間隙，并使5a的離合器處于穩(wěn)定分離狀態(tài)。以上實(shí)現(xiàn)了從一檔到二檔的換檔過程。
從二檔至一檔的換檔過程與一檔至二檔的換檔過程相反。
二檔、三檔間的換檔過程(見圖11、12)與一檔、二檔的換檔過程相似，所不同之處在于起始檔和目的檔不同，過渡輪5b替換5a參與換檔過程。
換檔過程實(shí)際輸入軸與輸出軸間的傳動比變化關(guān)系如圖2中虛線所示，實(shí)現(xiàn)了不間斷動力的換檔過程。
D、其他說明上述討論基本上是在輸入軸與輸出軸的動力方向關(guān)系保持不變的前提下進(jìn)行的，可以以帶撥爪滾柱式超越離合器為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)。但在某些實(shí)際實(shí)用領(lǐng)域中，兩軸的動力方向關(guān)系可能會隨時發(fā)生逆轉(zhuǎn)，此時結(jié)構(gòu)中所采用的離合器應(yīng)為帶撥爪雙向超越離合器，具體結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)較上述離合器的結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜一些。當(dāng)汽車的齒輪變速器各檔和過渡檔齒輪機(jī)構(gòu)中采用帶撥爪滾柱式雙向超越離合器(見圖13、14、15)或帶撥爪楔塊式雙向超越離合器(見圖28)時，該變速裝置可利用發(fā)動機(jī)制動和實(shí)現(xiàn)不間斷制動力的連續(xù)增減檔，如重載車輛下長陡坡和冰雪路面的行駛，均能滿足工作要求。
實(shí)施例二、一種汽車用不間斷動力的齒輪變速器，有齒輪箱體、齒輪箱體的軸承設(shè)置著兩根轉(zhuǎn)動軸I、II，相對轉(zhuǎn)動的軸之間帶有三對不同傳動比的圓形齒輪，構(gòu)成了三個檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)。每相鄰兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)的相對轉(zhuǎn)動的軸之間還設(shè)置著相應(yīng)的成對非圓齒輪構(gòu)成非圓齒輪機(jī)構(gòu)。圓形齒輪機(jī)構(gòu)、非圓齒輪機(jī)構(gòu)中的主動齒輪與主動轉(zhuǎn)動軸固定聯(lián)接，圓形齒輪機(jī)構(gòu)、非圓齒輪機(jī)構(gòu)中的從動動齒輪4a、4b、4d、5a、5b與從動轉(zhuǎn)動軸II通過滾柱式超越離合器(見圖23、24、25、23.1、23.2)聯(lián)接，在兩根轉(zhuǎn)動軸I、II之間形成了五個常嚙合的齒輪機(jī)構(gòu)。在超越離合器還帶有平移撥叉、滑環(huán)及其控制銷構(gòu)成的操縱機(jī)構(gòu)。在每個相鄰圓形齒輪機(jī)構(gòu)和配置的非圓齒輪機(jī)構(gòu)中，主動齒輪5a′、5b′的最小半徑小于相鄰圓形齒輪機(jī)構(gòu)中低速檔主動齒輪的半徑，其最大半徑大于相鄰圓形齒輪機(jī)構(gòu)中高速檔主動齒輪的半徑。在相鄰圓形齒輪機(jī)構(gòu)和配置的非圓齒輪機(jī)構(gòu)中，從動齒輪5a、5b的最小半徑小于相鄰圓形齒輪機(jī)構(gòu)中高速檔從動齒輪的半徑，其最大半徑大于相鄰圓形齒輪機(jī)構(gòu)中低速檔從動齒輪的半徑。也可以說超越離合器為帶撥爪滾柱式超越離合器，操縱機(jī)構(gòu)為撥爪及控制撥爪擺動位置的控制機(jī)構(gòu)?？刂茡茏χ芟驍[動位置的機(jī)構(gòu)是使撥爪處于或不處于限制滾柱工作狀態(tài)的控制機(jī)構(gòu)，見圖23。非圓齒輪超越離合器的控制機(jī)構(gòu)為使超越離合器處于接合狀態(tài)時即處于待分離狀態(tài)，并且在進(jìn)入分離狀態(tài)后即構(gòu)成穩(wěn)定分離狀態(tài)的機(jī)構(gòu)，圖23.1、23.2；也就是先使撥爪不處于限制滾珠、滾柱或楔塊工作狀態(tài)，在超越離合器進(jìn)入接合狀態(tài)后又進(jìn)入分離狀態(tài)時，使撥爪處于限制滾珠、滾柱或楔塊工作狀態(tài)的連動控制機(jī)構(gòu)，最后使超越離合器處于穩(wěn)定的分離狀態(tài)。這種非圓齒輪的超越離合器操縱機(jī)構(gòu)是在圓形齒輪的操縱機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上增加了鎖住機(jī)構(gòu)及解鎖機(jī)構(gòu)，是在兩個并排控制銷對應(yīng)的位置設(shè)置一個杠桿，杠桿帶有回位彈簧；杠桿的一端與并排的控制銷后段對應(yīng)，并分別與兩控制銷后段之間設(shè)置滾珠，兩控制銷后段開有凹槽；杠桿的另一端與軸或軸套的彈簧卡對應(yīng)。這些部件與滑環(huán)、帶彈簧的控制銷一起構(gòu)成了非圓齒輪超越離合器撥爪的控制機(jī)構(gòu)，與撥爪一起形成了使超越離合器處于接合狀態(tài)時即處于待分離狀態(tài)，并且在進(jìn)入分離狀態(tài)后即構(gòu)成穩(wěn)定分離狀態(tài)的機(jī)構(gòu)。彈簧卡、滾珠、凹槽、杠桿及回位彈簧構(gòu)成了滑環(huán)與星輪之間限制滑環(huán)軸向回位的鎖住機(jī)構(gòu)及與撥爪擺動位置變化聯(lián)動的解除鎖止機(jī)構(gòu)。，圖23.1、23.2內(nèi)所示的鎖住機(jī)構(gòu)及解鎖機(jī)構(gòu)也適用于楔塊式超越離合器各滾柱式超越離合器的撥爪控制機(jī)構(gòu)之間帶有著聯(lián)動機(jī)構(gòu)。這樣，每相鄰兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)起始檔、目的檔及配置的非圓齒輪機(jī)構(gòu)過渡輪的超越離合器操縱機(jī)構(gòu)之間帶有按照控制程序控制的聯(lián)動機(jī)構(gòu)，控制程序是起始檔超越離合器處于待分離狀態(tài)→過渡輪超越離合器處于待接合狀態(tài)→目的檔超越離合器處于待接合狀態(tài)。
這種汽車用不間斷動力齒輪變速器的換檔裝置結(jié)構(gòu)可由聯(lián)動機(jī)構(gòu)、各操縱機(jī)構(gòu)、各滾柱式超越離合器(以下可以簡稱離合器)構(gòu)成，如圖16所示(圖中齒輪是簡化的)。主要包括換檔控制拉桿71及其滑動斜銷裝置72和滑動撥叉73及平行滑軸74構(gòu)成的聯(lián)動機(jī)構(gòu)；還包括各檔的齒輪離合器組75，可連續(xù)回轉(zhuǎn)的非圓齒輪離合器組76，動力軸77(輸出軸)等。另外1a、1b、1c分別為一、二、三檔圓形齒輪，2a為一二檔間過渡輪(過渡輪是可連續(xù)回轉(zhuǎn)的非圓齒輪另一種稱呼)。2b為二三檔間過渡輪。圖中各齒輪均與輸入軸上固定的相應(yīng)齒輪保持正常嚙合關(guān)系。
換檔控制拉桿71受換檔操縱機(jī)構(gòu)(可為手動或自動)控制發(fā)生移動，并帶動滑動斜銷裝置72的相應(yīng)滑動斜銷向下移動或回位，使得相應(yīng)的滑動撥叉73沿著平行滑軸74移動或回位，帶動相應(yīng)離合器上的滑環(huán)(滑環(huán))動作，以控制相應(yīng)的超越離合器恢復(fù)工作狀態(tài)或?qū)⒁謴?fù)自動接合再自動分離的工作狀態(tài)，或者控制相應(yīng)的超越離合器回到保持分離的狀態(tài)。在需要換檔時，拉桿71撥動撥叉73，帶動相應(yīng)離合器上的滑環(huán)動作，以控制相應(yīng)的超越離合器操縱機(jī)構(gòu)動作或?qū)⒁獎幼?；而未受到拉桿及滑動斜銷作用的撥叉，均在撥叉彈簧的作用下處于使滑環(huán)向齒輪靠緊的位置，使相應(yīng)的超越離合器被控制在穩(wěn)定的分離狀態(tài)，這就是聯(lián)動機(jī)構(gòu)的基本過程。換檔控制拉桿71、滑動斜銷裝置72、滑動撥叉73、平行滑軸74及滑環(huán)構(gòu)成了聯(lián)動機(jī)構(gòu)。
聯(lián)動機(jī)構(gòu)在從一檔換到二檔再從二檔換到三檔過程的動作過程是按照圖16-圖20過程進(jìn)行的，并且就完成了相應(yīng)的不間斷動力的換檔。各相鄰檔位的操縱機(jī)構(gòu)和超越離合器的變換過程與實(shí)施例二的過程一樣。
齒輪4a、4b、4d的超越離合器，由與齒輪固定聯(lián)接的外殼14、與軸II連為一體的星輪13、設(shè)置在星輪與外殼之間的滾柱16構(gòu)成。星輪與外殼之間還帶有撥爪15，撥爪的爪分布在各滾柱之間。撥爪的控制端插入星輪的控制腔11、12。星輪還套有軸向滑動的滑環(huán)(結(jié)構(gòu)與撥檔套、換檔圈相似)17，滑環(huán)通過彈簧設(shè)置著與控制腔對應(yīng)的控制銷18、19?？刂其N18、19分別與控制腔12、11對應(yīng)。彈簧、滑環(huán)、控制銷、控制腔、撥爪構(gòu)成了操縱機(jī)構(gòu)。彈簧、滑環(huán)、控制銷構(gòu)成了撥爪相對星輪控制腔擺動位置的控制機(jī)構(gòu)。各超越離合器的這種滾柱式雙向超越離合器，是用于轉(zhuǎn)動的軸雙向傳遞動力。如果只是單向傳遞動力，只需使用一個方向的部件。也可以采用單向超越離合器，也就相當(dāng)于將上述雙向超越離合器的控制腔一側(cè)空腔11或12用固定物堵死其中一處的情況。
偏心齒輪5a、5b的最大半徑(指節(jié)曲線向徑)分別大于齒輪4a、4b的半徑(指節(jié)圓半徑)，偏心齒輪5a、5b的最小半徑分別小于齒輪4b、4d的半徑，偏心齒輪5a、5b的AO、BO半徑分別等于齒輪4b、4d的半徑，偏心齒輪5a、5b的CO、DO半徑等于齒輪4a、4b的半徑。齒輪4a、4b、4d超越離合器操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參見圖23、24、25，它們結(jié)構(gòu)是一樣的。在設(shè)計(jì)控制空間11、12寬度和控制銷19、18厚度及其前端止退鉤時，要達(dá)到當(dāng)控制銷19、18全進(jìn)入空間11、12后，撥爪15只有擺動到或要靠近控制銷19時控制銷18則才能退出控制空間12；反之撥爪15只有擺動到或要靠近控制銷18時，控制銷19則才能退出控制空間11；否則控制銷19、18一個也退不出各自的控制空間。當(dāng)其中一個控制銷退出后，撥爪15擺動角度就可以大于上述的角度，更有利于退出另一控制銷。非圓齒輪機(jī)構(gòu)的超越離合器及操縱機(jī)構(gòu)與齒輪4a、4b、4d超越離合器及操縱機(jī)構(gòu)大至一樣，只是在圓形齒輪超越離合器及操縱機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上增加一個鎖住機(jī)構(gòu)及解鎖機(jī)構(gòu)(見圖23.1、23.2)。當(dāng)要從低速檔的圓形齒輪機(jī)構(gòu)傳遞動力變換到高速檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)3、6傳遞動力，就要利用非圓齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動角速度逐漸變大過程。動力傳遞的方向是由軸I向軸II傳遞。這時齒輪4a的超越離合器處于接合狀態(tài)，齒輪4b、5a的超越離合器都處于分離狀態(tài)。撥動齒輪4a、4b、5a超越離合器的各操縱機(jī)構(gòu)，使齒輪4b、5a的滑環(huán)先后都向背離件13的方向移動，還可以使齒輪4a的滑環(huán)向著件13的方向移動。要使4b齒輪控制銷19和18退出超越離合器的控制空間11和12。齒輪4b的半徑大于齒輪4a的半徑，所以這時候齒輪4b的轉(zhuǎn)速是低于軸II轉(zhuǎn)速的，所以控制銷18暫時退不出空間12，只是彈簧被壓縮等待時機(jī)自動退出，這時候控制銷19則退出控制空間11。齒輪4a的超越離合器處于接合狀態(tài)，齒輪4a超越離合器中的控制銷19進(jìn)入空間11，控制銷18暫時沒進(jìn)入空間12，只是彈簧被壓縮等待時機(jī)自動進(jìn)入。齒輪5a的超越離合器處于分離狀態(tài)，齒輪5a的超越離合器控制機(jī)構(gòu)要控制銷19和18退出超越離合器的控制空間11、12。由于這時候齒輪5a與齒輪2嚙合轉(zhuǎn)動，由D轉(zhuǎn)到C的這段區(qū)間，因?yàn)辇X輪5a的嚙合半徑小于齒輪4a的半徑，所以這時候齒輪5a的轉(zhuǎn)速(角速度)是高于軸II轉(zhuǎn)速(角速度)，所以控制銷19暫時退不出空間11只是彈簧被壓縮等待時機(jī)自動退出，控制銷18則退出控制空間12。當(dāng)齒輪5a與齒輪2嚙合轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)到由C轉(zhuǎn)到A的這段區(qū)間，齒輪5a的嚙合半徑逐漸由小變大，角速度也逐漸由大變小并且一開始就要小于軸II角速度，這時齒輪5a就從齒輪4a接過傳遞動力的權(quán)力(任務(wù))，并使齒輪4a超越離合器自動超越。同時齒輪4a超越離合器的操縱機(jī)構(gòu)的控制銷18在彈簧的作用下自動進(jìn)入空間12，齒輪4a的超越離合器處于分離狀態(tài)。當(dāng)齒輪5a嚙合轉(zhuǎn)動，嚙合由A轉(zhuǎn)到B的這段區(qū)間，齒輪5a的嚙合半徑是大于齒輪4b的半徑，這時候齒輪4b的轉(zhuǎn)速是高于軸II轉(zhuǎn)速的，所以齒輪4b超越離合器的操縱機(jī)構(gòu)的控制銷18在彈簧的做用下自動退出空間12。同時操縱齒輪5a的超越離合器操縱機(jī)構(gòu)使齒輪5a的滑環(huán)都向著件13的方向移動，使控制銷19進(jìn)入空間11，控制銷18暫時沒進(jìn)入空間12，只是彈簧被壓縮等待時機(jī)自動進(jìn)入。當(dāng)齒輪5a與齒輪2嚙合轉(zhuǎn)動，由B轉(zhuǎn)到D的這段區(qū)間，齒輪5a的嚙合半徑一開始要小于齒輪4b的半徑，這時候齒輪4b的轉(zhuǎn)速是要小于軸II轉(zhuǎn)速的，齒輪4b超越離合器處于接合狀態(tài)并使齒輪5a的超越離合器自動超越。這時齒輪4b就完全從齒輪5a接過傳遞動力的權(quán)力(任務(wù))。由B轉(zhuǎn)到D的這段區(qū)間，齒輪5a的嚙合半徑是小于齒輪4b的半徑，這時候齒輪5a的轉(zhuǎn)速是高于軸II轉(zhuǎn)速，使控制銷18在彈簧的做用下自動進(jìn)入空間12、使齒輪5a的超越離合器處于分離狀態(tài)。這樣從低速檔的圓形齒輪機(jī)構(gòu)傳遞動力變換到高速檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)，傳遞動力的任務(wù)就在不間斷動力的前提下完成了。降檔的操縱程序是相反的，分別操縱各超越離合器的操縱機(jī)構(gòu)，就可在不間斷動力的前提下，從起始檔到過渡的非圓齒輪再到目的檔，只是各超越離合器的兩個控制銷動作順序相反。反向傳遞動力的升檔操作程序與正向傳遞動力升檔操作程序一樣，也只是各超越離合器的兩個控制銷動作順序相反。以上相鄰兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)和對應(yīng)的非圓齒輪機(jī)構(gòu)各超越離合器的操縱機(jī)構(gòu)的操控，用聯(lián)動機(jī)構(gòu)(圖16-20、參見8-12)來一次完成，這時的非圓齒輪機(jī)構(gòu)超越離合器的操縱機(jī)構(gòu)采用如圖23.1、23.2的結(jié)構(gòu)，也可采用如圖6、7的結(jié)構(gòu)。
如圖23.1、23.2的結(jié)構(gòu)，非圓齒輪機(jī)構(gòu)超越離合器的操縱機(jī)構(gòu)是在上述齒輪5a操縱機(jī)構(gòu)的滑環(huán)設(shè)置一個杠桿，杠桿帶有回位彈簧；杠桿的一端與并排的控制銷后段凹槽對應(yīng)，并且兩者之間分別設(shè)置滾珠；杠桿的另一端與軸或軸套的彈簧卡對應(yīng)。這些部件形成了一個鎖住機(jī)構(gòu)及解鎖機(jī)構(gòu)，并與齒輪5a的滑環(huán)、帶彈簧的控制銷一起構(gòu)成了非圓齒輪5a超越離合器撥爪的控制機(jī)構(gòu)。
當(dāng)要從高速檔的圓形齒輪機(jī)構(gòu)傳遞動力變到低速檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)傳遞動力，主要利用偏心齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動角速度逐漸變小過程。齒輪4a的超越離合器處于接合狀態(tài)，并在相對轉(zhuǎn)動的軸I、II之間傳遞動力。齒輪5a、4b的超越離合器處于分離狀態(tài)。撥動齒輪4a、5a、4b超越離合器的聯(lián)動機(jī)構(gòu)，使齒輪5a超越離合器的換檔圈移動，要退出超越離合器的控制銷。由于齒輪5a超越離合器處于超越狀態(tài)機(jī)率較大，控制銷很快就退出，超越離合器中的控制銷18或19退出空間11或12。這就是當(dāng)齒輪5a嚙合轉(zhuǎn)動，由A轉(zhuǎn)到C轉(zhuǎn)到D再轉(zhuǎn)到B或由B轉(zhuǎn)到D轉(zhuǎn)到C再轉(zhuǎn)到A，齒輪5a的超越離合器一直經(jīng)過n向超越狀態(tài)，控制銷18或19很容易退出空間12或11。同時聯(lián)動機(jī)構(gòu)并使齒輪4b超越離合器的換檔圈移動，要插入超越離合器的控制銷。接著當(dāng)齒輪5a嚙合轉(zhuǎn)動，由B轉(zhuǎn)到A或由A轉(zhuǎn)到B，其嚙合半徑由OB到OA或OA到OB，嚙合轉(zhuǎn)動半徑大于齒輪4b半徑，一開始就使齒輪5a的超越離合器接合，由偏心齒輪機(jī)構(gòu)傳遞動力，同時就使齒輪4b的超越離合器達(dá)到超越狀態(tài)，并使齒輪4b超越離合器的控制銷插入超越運(yùn)動移動出的控制腔空間11或12，兩控制銷都插入控制腔空間11和12，使齒輪4b保持著分離狀態(tài)。偏心齒輪機(jī)構(gòu)傳遞動力后不久，就使從動軸8角速度逐漸減小。同時齒輪5a的操縱機(jī)構(gòu)的控制銷已全部退出控制腔，如圖23.1、23.2表示的解鎖機(jī)構(gòu)使滑環(huán)開始向件13回位靠近，控制銷一個進(jìn)入控制腔、另一個要進(jìn)入控制腔。當(dāng)齒輪5a由A轉(zhuǎn)到C或由B轉(zhuǎn)到D，其嚙合半徑由OA到OC或OB到OD，嚙合轉(zhuǎn)動半徑逐漸減小，齒輪4a的超越離合器一直處于n向超越，該超越離合器的控制銷如果沒有退出控制腔，就會在聯(lián)動機(jī)構(gòu)已經(jīng)產(chǎn)生的控制銷彈簧力作用下退出相應(yīng)控制腔的空間。當(dāng)齒輪5a由C轉(zhuǎn)到D或由D轉(zhuǎn)到C，其嚙合半徑由OC到OD或OD到OC，嚙合半徑要小于齒輪4a半徑，一開始就使齒輪4a的超越離合器接合傳遞動力，齒輪4a的傳遞動力又反過來使齒輪5a形成超越，齒輪5a操縱機(jī)構(gòu)的連動機(jī)構(gòu)使控制銷插入齒輪5a超越離合器的控制腔，使齒輪5a保持著雙向超越的分離狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)動力傳遞不間斷的變速過程。
權(quán)利要求1.一種汽車用不間斷動力的齒輪變速器，有齒輪箱體，齒輪箱體通過軸承設(shè)置著包含輸入軸、輸出軸在內(nèi)的至少兩根軸，軸帶有常嚙合的齒輪構(gòu)成齒輪機(jī)構(gòu)，從輸入軸到輸出軸的傳動鏈含有同轉(zhuǎn)向輸出的至少兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)，其特征在于從輸入軸到輸出軸的傳動鏈還含有作為過渡檔的非圓齒輪機(jī)構(gòu)，而且是同轉(zhuǎn)向輸出的相鄰兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)與一個同轉(zhuǎn)向輸出的非圓齒輪機(jī)構(gòu)對應(yīng)配置；非圓齒輪機(jī)構(gòu)的最大傳動比大于與其對應(yīng)配置的相鄰兩個檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)中相對低速檔的傳動比，非圓齒輪機(jī)構(gòu)的最小傳動比小于與其對應(yīng)配置的相鄰兩個檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)中相對高速檔的傳動比；相鄰兩檔的兩個圓形齒輪機(jī)構(gòu)和對應(yīng)配置的一個作為過渡檔的非圓齒輪機(jī)構(gòu)中，每個齒輪機(jī)構(gòu)都各有一個齒輪與軸或軸與軸之間通過滾柱式超越離合器或楔塊式超越離合器聯(lián)接，滾柱式超越離合器或楔塊式超越離合器還帶有離合器操縱機(jī)構(gòu)；離合器操縱機(jī)構(gòu)含有作用在滾柱式超越離合器或楔塊式超越離合器接合元件上的撥爪、控制撥爪相對于滾柱式超越離合器的星輪周向擺動的控制銷或控制撥爪相對于楔塊式超越離合器的帶有凹圓弧的環(huán)周向擺動的控制銷、與星輪或帶有凹圓弧的環(huán)只軸向滑動套裝的滑環(huán)、與滑環(huán)滑動聯(lián)接的撥桿，滑環(huán)與控制銷聯(lián)接，從控制銷到撥桿之間的傳動鏈里帶有使滑環(huán)回位的彈性件；離合器操縱機(jī)構(gòu)的撥桿之間帶有聯(lián)動機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所說的不間斷動力的齒輪變速器，其特征在于非圓齒輪超越離合器的離合器操縱機(jī)構(gòu)的滑環(huán)與星輪之間或滑環(huán)與帶有凹圓弧的環(huán)之間還帶有限制滑環(huán)軸向回位的鎖住機(jī)構(gòu)，鎖住機(jī)構(gòu)帶有與拔爪作周向擺動變化聯(lián)動的解鎖機(jī)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所說的不間斷動力的齒輪變速器，其特征在于非圓齒輪超越離合器操縱機(jī)構(gòu)的滑環(huán)設(shè)置一個杠桿，杠桿帶有回位彈簧，杠桿的一端與控制銷后段之間設(shè)置滾珠，控制銷后段開有與滾珠對應(yīng)的凹槽，杠桿的另一端與星輪的卡座對應(yīng)或與帶有凹圓弧的環(huán)的卡座對應(yīng)，構(gòu)成了鎖住機(jī)構(gòu)及解鎖機(jī)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求2所說的不間斷動力的齒輪變速器，其特征在于非圓齒輪超越離合器操縱機(jī)構(gòu)的撥爪外緣上另有一斜槽結(jié)構(gòu)，星輪或帶有凹圓弧的環(huán)帶有凸圓，星輪或帶有凹圓弧的環(huán)通過凸圓與滑環(huán)滑動套接，凸圓帶有鎖住滑環(huán)的滑鍵，滑鍵與斜槽結(jié)構(gòu)對應(yīng)相聯(lián)，斜槽結(jié)構(gòu)構(gòu)成了與拔爪作周向擺動變化聯(lián)動的解鎖機(jī)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所說的不間斷動力的齒輪變速器，其特征在于控制銷前端帶有與拔爪控制端對應(yīng)的凸起。
6.如權(quán)利要求5所說的不間斷動力的齒輪變速器，其特征在于撥爪與控制銷前端凸起對應(yīng)位置帶有傾角。
7.如權(quán)利要求6所說的不間斷動力的齒輪變速器，其特征在于星輪或帶有凹圓弧的環(huán)相對撥爪的位置帶有控制腔。
8.如權(quán)利要求2或3或4所說的不間斷動力的齒輪變速器，其特征在于離合器操縱機(jī)構(gòu)之間聯(lián)有機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)或電磁聯(lián)動機(jī)構(gòu)或液壓聯(lián)動機(jī)構(gòu)或氣壓聯(lián)動機(jī)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1或2或3或4所說的不間斷動力的齒輪變速器，其特征在于非圓齒輪所在的軸與圓形齒輪所在的軸之間設(shè)有操縱離合器。
10.如權(quán)利要求9所說的不間斷動力的齒輪變速器，其特征在于非圓齒輪機(jī)構(gòu)所在的軸與圓形齒輪機(jī)構(gòu)所在的軸為平行軸線或同軸線設(shè)置的，非圓齒輪機(jī)構(gòu)所在的軸與圓形齒輪機(jī)構(gòu)所在的軸是對應(yīng)傳動關(guān)系的聯(lián)接，并且通過操縱離合器聯(lián)接。
專利摘要不間斷動力的齒輪變速器有齒輪箱體，軸承設(shè)置著至少兩根軸，軸帶有齒輪構(gòu)成齒輪機(jī)構(gòu)，含有至少兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)，還含有作為過渡檔的非圓齒輪機(jī)構(gòu)，兩檔圓形齒輪機(jī)構(gòu)與一個非圓齒輪機(jī)構(gòu)對應(yīng)配置；非圓齒輪機(jī)構(gòu)的最大傳動比大于對應(yīng)的低速檔的傳動比，最小傳動比小于高速檔的傳動比；每個齒輪機(jī)構(gòu)都各有一個齒輪與軸或軸與軸之間通過超越離合器聯(lián)接，超越離合器還帶有操縱機(jī)構(gòu)；操縱機(jī)構(gòu)由撥爪、控制銷、滑環(huán)、撥桿構(gòu)成，從控制銷到撥桿之間的傳動鏈里帶有使滑環(huán)回位的彈性件；撥桿之間帶有聯(lián)動機(jī)構(gòu)。利用變化的傳動比不間斷的過渡起始檔到目的檔，并同步自動接合分離轉(zhuǎn)換，變速效率高、能耗小、換檔平穩(wěn)。
文檔編號B60W10/02GK2753925SQ20042007072
公開日2006年1月25日 申請日期2004年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月18日
發(fā)明者楊斌彬 申請人:楊斌彬