專利名稱：一種鋼球調(diào)速器式自動變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型為ー種鋼球調(diào)速器式自動變速器，其特征是一組鋼球裝配在主動圓盤和從動圓盤之間，發(fā)動機通過主軸直接驅(qū)動主動圓盤，油缸對主動圓盤和從動圓盤施加壓カ將鋼球夾緊，通過鋼球的摩擦力來傳遞動力和扭矩，鋼球的位置可調(diào)，當(dāng)鋼球遠離主軸時，傳動比減小，從動圓盤的轉(zhuǎn)速増加，鋼球接近主軸時傳動比增加，從動圓盤的轉(zhuǎn)速降低，鋼球調(diào)速器的輸出速度連續(xù)可調(diào)，同時變速器保留了自動變速器的檔位，通過鋼球調(diào)速器轉(zhuǎn)速的連續(xù)變化來銜接各個檔位，使檔位切換沒有沖擊且換檔時動カ不間斷，克服了傳統(tǒng)自動變速器換檔時因動カ中斷引起的換檔有頓挫的缺點，換檔平順且具有更優(yōu)的傳動效率。
背景技術(shù)：
當(dāng)前的AT自動變速器都是通過離合器的接合與斷開來完成檔位切換的，各個檔 位之間有轉(zhuǎn)速差，換檔時有頓挫感，另外自動變速器一般體積較大，成本很高，CVT鋼帶式無級變速器沒有明顯的檔位，體積也小巧，輸出速度連續(xù)可調(diào)，但鋼帶容易打滑且容易損壞，載荷不能太高且價格昂貴。AT自動變速器和CVT鋼帶式無級變速器各有優(yōu)缺點，當(dāng)今對于駕駛舒適性和可靠性要求越來越高，不僅豪華車需要高性能的自動變速器，而且越來越多的經(jīng)濟型小轎車上也裝配了自動變速器，各大主機廠都在孜孜不倦的探索，想開發(fā)出ー款兼具兩者優(yōu)點的變速器來滿足消費者的需求。實用新型目的及優(yōu)點本實用新型的鋼球調(diào)速器式自動變速器，在AT自動變速器的基礎(chǔ)上增加了鋼球調(diào)速器，去掉了傳動變速器必不可少的離合器，鋼球調(diào)速器的特征是一組鋼球裝配在主動圓盤和從動圓盤之間，發(fā)動機通過主軸直接驅(qū)動主動圓盤，油缸對主動圓盤施加壓カ將主動圓盤和從動圓盤之間的鋼球夾緊，通過鋼球的摩擦力來傳遞動力和扭矩，鋼球的位置可調(diào)，當(dāng)鋼球遠離主軸時，距離從動圓盤的圓心距減小，變速比減小，從動圓盤的轉(zhuǎn)速増加，當(dāng)鋼球接近主軸時，變速比增加，從動圓盤的轉(zhuǎn)速降低，鋼球調(diào)速器的輸出速度變化連續(xù)可調(diào)，同時變速器保留了自動變速器的檔位，通過鋼球調(diào)速器輸出的連續(xù)變化的轉(zhuǎn)速來銜接各個檔位，使檔位切換沒有沖擊且換檔時動カ不間斷，克服了傳統(tǒng)AT自動變速器換檔時因動カ中斷產(chǎn)生換檔頓挫的缺點，具有更優(yōu)的傳動效率，在一定的車速時，將變速器鎖定在某個固定檔位，動カ不經(jīng)由鋼球調(diào)速器直接由齒輪輸出，即提高了傳動效率又減小了鋼球的磨損，還可以滿足不同路況情況下的行駛要求。

實用新型內(nèi)容鋼球調(diào)速器式自動變速器(見圖I)，其特征是由主軸(I)、ニ軸(2)、三軸(3)、鋼球調(diào)速器(4)、齒輪Zl (5)、齒輪Z2 (6)、齒輪Z3 (7)、齒輪TA (8)、齒輪Z5 (9)、齒輪Z6 (10)、齒輪Z7 (11)、齒輪軸Z8 (12)、齒輪Z9 (13)、齒輪ZlO (14)、齒輪Zll (15)、齒輪Z12 (16)、齒輪213(17)、齒輪214(18)、齒輪215(19)、接合套1(20)、接合套II (21)、接合套III (22)、軸套1(23)、軸套11(24)和軸套111(25)組成，主軸(I)為動カ輸入軸直接與發(fā)動機曲軸連接，主軸(I)、ニ軸(2)、三軸(3)在同一平面上且相互平行間距相等，鋼球調(diào)速器(4)裝配在主軸(I)上，動カ通過鋼球調(diào)速器(4)的從動圓盤I (28)和從動圓盤II (29)輸送給ニ軸(2)和三軸(3)，齒輪Zl (5)與齒輪Z2(6)和齒輪Z3(7)嚙合使ニ軸(2)和三軸(3)同步轉(zhuǎn)動，齒輪Z2^)的齒數(shù)為z2，齒輪Z3(7)的齒數(shù)為z3，z2 = z3，齒輪軸Z8(12)為ー根空心齒輪軸，裝配在三軸(3)上軸承連接，齒輪Z6(10)、齒輪Zll (15)裝配在齒輪軸Z8(12)上花鍵連接，齒輪Z13(17)裝配在齒輪軸Z8 (12)上軸承連接，齒輪Z15 (19)裝配在軸套II (24)上軸承連接，軸套11(24)與齒輪軸Z8(12)上花鍵連接，齒輪Z4(8)裝配在軸套I (23)上軸承連接，軸套1(23)與ニ軸(2)花鍵連接，齒輪Z9 (13)裝配在ニ軸(2)上軸承連接，齒輪Z5 (9)裝配在主軸(I)上軸承連接，齒輪Z7(ll)裝配在軸套111(25)上軸承連接，軸套III (25)與主軸(I)花鍵連接，齒輪ZlO (14)裝配在主軸(I)上軸承連接，齒輪Z12(16)、齒輪Z14(18)裝配在主軸(I)上花鍵連接，齒輪Z4 (8)與齒輪Z5(9)嚙合組成CVT檔無級變速齒輪組，齒輪Z7(ll)與齒輪軸Z8 (12)嚙合為四檔齒輪組，齒輪ZlO (14)和齒輪Zll (15)嚙合三檔齒輪組，齒輪Z12(16)與齒輪Z13(17)嚙合為ニ檔齒輪組，齒輪Z14(18)與齒輪Z15(19)嚙合為ー檔齒輪組，接合套I (20)裝配在齒輪Z4(8)和齒輪Z9(13)之間并與軸套I (23)花鍵 連接，接合套11(21)裝配在齒輪Z13(17)和齒輪Z15(19)之間并與軸套II (24)花鍵連接，接合套III (22)裝配在齒輪Z7 (11)和齒輪ZlO (14)之間并與軸套III (25)花鍵連接，齒輪Z5 (9)為CVT檔輸出齒輪與差速器連接，齒輪Z6 (10)為固定傳動比輸出齒輪與差速器連接，齒輪Z9(13)為倒檔齒輪，接合套1(20)與齒輪Z9(13)接合，其他接合套全斷開，從鋼球調(diào)速器(4)傳遞過來的動カ經(jīng)過齒輪Z9(13)、齒輪Z10、齒輪Z11、齒輪Z6(10)與差速器連接汽車后退，接合套1(20)與齒輪Z4(8)接合為CVT檔，接合套11(21)與齒輪Z15(19)接合為ー檔(固定比)，接合套II (21)與齒輪Z13(17)接合為ニ檔(固定比)，接合套111(22)與齒輪Z10(14)接合為三檔(固定比)，接合套111(22)與齒輪Z7(ll)接合為四檔(固定比)，鋼球調(diào)速器(4)在啟動階段兼具離合器的作用，鋼球與主動圓盤和從動圓盤產(chǎn)生相對滑動，通過滑動摩擦力傳遞動力，相當(dāng)于離合器，傳遞的扭矩逐漸增加，使汽車平順啟動。固定傳動比有4個前進檔ー檔(固定比)當(dāng)汽車起動后鋼球到達“I點”位置吋，撥叉波動接合套II與齒輪Z15 (19)接合，其他接合套全部斷開，油缸斷油，發(fā)動機的動カ經(jīng)由主軸、齒輪Z14(18)、齒輪Z15(19)、齒輪Z6(10)傳遞給差速器；ニ檔(固定比)鋼球到達“2點”位置時，接合套II與齒輪Z13(17)接合，其他接合套全部斷開，油缸斷油，發(fā)動機的動カ經(jīng)由主軸(1)、齒輪212(16)、齒輪213(17)、齒輪26(10)傳遞給差速器；三檔(固定比)鋼球到達“3點”位置時，接合套III與齒輪ZlO (14)接合，其他接合套全部斷開，油缸斷油，發(fā)動機的動カ經(jīng)由主軸(I)、齒輪ZlO (14)、齒輪Zll (15)、齒輪Z6 (10)傳遞給差速器四檔(固定比)鋼球到達“4點”位置時，接合套III與齒輪Z7(ll)接合，其他接合套全部斷開，油缸斷油，發(fā)動機的動カ經(jīng)由主軸(1)、齒輪27(11)、齒輪28(12)、齒輪26(10)傳遞給差速器。鋼球調(diào)速器人為的設(shè)定了 4個檔位(見圖2)，即“O點”到“I點”為ー檔(無級變速)，“ I點”到“2點”為ニ檔(無級變速)，“2點”到“3點”為三檔(無級變速)，“3點”至IJ“4點”為四檔(無級變速)，每個檔的傳動比都是在ー個區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的ー檔(無級變速)鋼球從“O點”到“ I點”，接合套I與齒輪Z4接合，其余接合套全部斷開；ニ檔(無級變速):鋼球從“I點，，到“ 2點”，接合套I與齒輪Z4(8)接合；三檔(無級變速):鋼球從“2點”到“ 3點”，接合套I與齒輪Z4(8)接合；四檔(無級變速)鋼球從“3點”到“ 4點”，接合套I與齒輪Z4(8)接合；倒檔接合套I與齒輪Z9(13)接合，其他接合套全部斷開，鋼球在“O點”，動カ由鋼球調(diào)速器、ニ軸、齒輪Z9 (13)、齒輪ZlO (14)、齒輪Zll (15)，最終驅(qū)動齒輪Z6 (10)，齒輪Z6 (10)驅(qū)動差速器反轉(zhuǎn)，汽車倒退。鋼球調(diào)速器的傳動比“0點”的傳動比為i0，“l(fā)點”的傳動比為il，“2點”的傳動比為i2，“3點”的傳動比為i3，“4點”的傳動比為i4，齒輪Z4、齒輪Z5、齒輪Z6、齒輪Tl、齒輪Z8、齒輪Z9、齒輪Z10、齒輪Z11、齒輪Z12、齒輪Z13、齒輪Z14、齒輪Z15的齒數(shù)分別為z4、z5、z6、z7、z8、z9、zlO、zll、zl2、zl3、zl4、zl5, il = (zl5 · z4) + (zl4 · z6), i2 =(zl3 · z4) -T- (zl2 · z6), i3 = (zlO · z4) + (z9 · z6), i4 = (z8 · z4) + (z7 · z6)。鋼球調(diào)速器(4)(見圖I)由主動圓盤I (26)、主動圓盤II (27)、從動圓盤1(28)、從動圓盤II (29)、鋼球(30)、鋼球座(31)、油缸(32)、油缸活塞(33)、鎖緊螺母(34)組成，主軸(I)、ニ軸(2)、三軸(3)平行且在同一個平面上間距相等，從動圓盤I (28)和從動圓盤11(29)分別裝配在ニ軸(2)、三軸(3)上花鍵連接且可以沿軸向滑動，主動圓盤I (26)裝配 在主軸(I)上花鍵連接且卡在主軸的軸肩上軸向固定，主動圓盤II (27)裝配在主軸(I)花鍵連接且可以沿軸向微小滑動，4個鋼球(30)被分別夾在主動圓盤I (26)、主動圓盤II (27)和從動圓盤I (28)、從動圓盤11(29)之間并對稱布置在主軸(I)的兩側(cè)，油缸(32)置于主動圓盤II (27)的外側(cè)并跟隨主軸(I)同速轉(zhuǎn)動，油缸活塞(33)被鎖緊螺母(34)定位在主軸(I)上,外部的高壓油泵產(chǎn)生的高壓油通過主軸(I)軸心處的油道(35)給油缸(32)供油，油缸(32)推動主動圓盤11(27)將鋼球(30)緊緊壓在從動圓盤1(28)和從動圓盤11(29)上，油缸(32)的支撐カ由鎖緊螺母(34)提供，鋼球在相対的兩個方向施加相同的力，鋼球(30)與鋼球座(31)軸承連接，主動圓盤I (26)、主動圓盤II (27)驅(qū)動鋼球(30)轉(zhuǎn)動，鋼球(30)又帶動從動圓盤I (28)、從動圓盤II (29)轉(zhuǎn)動，最終動カ由從動圓盤I (28)、從動圓盤11(29)傳遞給ニ軸(2)和三軸(3)，鋼球(30)在主動圓盤和從動圓盤上定義了5個接觸點，即“O點”、“ I點”、“ 2點”、“ 3點”、“ 4點”，“O點”為離主軸最近的點，“ 4點”為離主軸最遠的點，鋼球(30)在“O點”和“4點”之間來回移動改變傳動比，鋼球(30)從“O點”向“4點”移動時，輸入半徑逐漸增加，輸出半徑逐漸減小，傳動比逐漸減小，輸出速度逐漸增加，反之，傳動比増加，由于鋼球的變化是連續(xù)的，所以鋼球調(diào)速器(4)的傳動比也是連續(xù)的。鋼球調(diào)速器的控制系統(tǒng)(見圖2)由鋼球座(31)、導(dǎo)軌(36)、拉桿(37)、絲杠(38)、滑塊(39)和電動執(zhí)行器(40)組成，鋼球座(31)裝配在導(dǎo)軌(36)上并可以沿導(dǎo)軌滑動及轉(zhuǎn)動，當(dāng)油缸(32)推動主動圓盤11(27)移動時，鋼球座(31)繞導(dǎo)軌(36)發(fā)生微小轉(zhuǎn)動，導(dǎo)軌(36)與從動圓盤I (28)和從動圓盤II (29)的圓心連線平行，兩端與變速器殼體固定，絲杠(38)垂直于主軸(I)，兩端定位在變速器殼體上可以自由轉(zhuǎn)動，電動執(zhí)行器(40)與絲杠(38)固定連接，滑塊(39)裝配在絲杠(38)上螺紋連接，每個鋼球(30)裝配在一個鋼球座(31)上，鋼球座(31)通過拉桿(37)與滑塊(39)連接，電動執(zhí)行器(40)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，帶動滑塊(39)沿絲杠(38)向上或向下滑動，滑塊(39)通過拉桿(37)帶動鋼球座(31)沿導(dǎo)軌(36)滑動，最終通過電動執(zhí)行器(40)來改變和控制鋼球(30)的位置來控制鋼球調(diào)速器
(4)的傳動比。鋼球的結(jié)構(gòu)(見圖3)的主體為ー個球狀的鋼球，兩側(cè)加工成圓柱軸來安裝軸承，兩側(cè)的圓柱軸同心，鋼球中部弧頂位置加工成一圈圓環(huán)面，圓環(huán)面與圓柱軸軸心平行，圓環(huán)面與主動圓盤和從動圓盤接觸，增加了接觸面積，可以提高鋼球調(diào)速器的載荷，減少打滑。鋼球調(diào)速器式自動變速器的第二種結(jié)構(gòu)(見圖4)，適用于發(fā)動機縱置前輪驅(qū)動車型，由主軸(I)、二軸⑵、三軸(3)、四軸(50)、鋼球調(diào)速器(4)、齒輪Zl (5)、齒輪Z2 (6)、齒輪 Z3 (7)、齒輪 Z21 (51)、齒輪 Z22 (52)、齒輪 Z23 (53)、齒輪 Z24 (54)、齒輪 Z25 (55)、齒輪 Z26 (56)、齒輪 Z27 (57)、齒輪 Z28 (58)、齒輪 Z29 (59)、齒輪 Z30 (60)、齒輪 Z31 (61)、齒輪232(62)、齒輪233(63)、差速器(64)、接合套I (20)、接合套II (21)、接合套III (22)、軸套I (23)、軸套II (24)、軸套111(25)和軸套IV(65)組成，二軸(2)為動力輸入軸與發(fā)動機曲軸連接，鋼球調(diào)速器(4)裝配在主軸(I)上，鋼球調(diào)速器(4)動力的輸入為二軸(2)和三軸
(3)，動力輸出軸為主軸(1)，四軸(50)和主軸(I)同心，四軸(50)和主軸(I)與二軸(2)三軸⑶平行但高度比二軸⑵三軸⑶低，四軸(50)通過軸承與變速器殼體連接，齒輪222(52)、齒輪225(55)、齒輪227(57)、齒輪229(59)和齒輪Z32(62)安裝在四軸(50)上花鍵連接，齒輪Z32(62)為固定比傳動的輸出齒輪與差速器￠4)連接，齒輪Z21(51)與三軸
(3)軸承連接，齒輪Z24(54)與軸套11(24)軸承連接，軸套11(24)與三軸(3)花鍵連接，齒輪Z26(56)安裝在二軸(2)上軸承連接，齒輪Z28 (58)安裝在軸套III (25)上軸承連接，軸套III (25)與二軸(2)花鍵連接，齒輪Zl (5)、齒輪Z2 (6)和齒輪Z3(7)分別裝配在二軸(2)、主軸⑴和三軸(3)上，齒輪Zl (5)、齒輪Z3 (7)與二軸(2)、三軸(3)花鍵連接，齒輪Z2 (6)與主軸(I)軸承連接，齒輪Zl (5)、齒輪Z2 (6)和齒輪Z3 (7)嚙合使二軸(2)三軸
(3)同步，齒輪Z30(60)裝配在軸套I (23)上軸承連接，軸套I (23)與主軸(I)花鍵連接，齒輪Z33(63)裝配在主軸(I)上軸承連接，齒輪Z33 (63)為CVT檔無級變速輸出齒輪與差速器(64)連接，齒輪Z31(61)、齒輪Z23(53)裝配在軸套IV (65)上花鍵連接，軸套IV (65)裝配在二軸(2)上軸承連接，齒輪Z30 (60)為倒檔齒輪，齒輪Z21 (51)與齒輪Z22(52)和齒輪Z23(53)嚙合為一檔齒輪組和倒檔齒輪組，齒輪Z24 (54)與齒輪Z25(55)嚙合為二檔齒輪組，齒輪Z26(56)與齒輪Z27(57)嚙合為三檔齒輪組，齒輪Z28 (58)與齒輪Z29(59)嚙合為四檔齒輪組，齒輪Z30 (60)與齒輪Z31(61)嚙合為倒檔齒輪組，接合套I (20)裝配在齒輪Z33(63)與齒輪Z30(60)之間并與軸套I (23)花鍵連接，接合套II (21)裝配在齒輪Z21(51)與齒輪Z24(54)之間并與軸套II (24)花鍵連接，接合套III (22)裝配在齒輪Z26 (56)與齒輪Z28(58)之間并與軸套III (25)花鍵連接；齒輪Z21、齒輪Z22、齒輪Z23、齒輪Z24、齒輪Z25、齒輪Z26、齒輪Z27、齒輪Z28、齒輪Z29、齒輪Z30、齒輪Z31、齒輪Z32、齒輪Z33的齒數(shù)分別為 z21、z22、z23、z24、z25、z26、z27、z28、z29、z30、z31、z32、z33, z32 = z33。鋼球調(diào)速器式自動變速器第三種結(jié)構(gòu)(見圖5)，適用于對置活塞式發(fā)動機(66)縱置前輪驅(qū)動車型，在圖4所示的第二種鋼球調(diào)速器式自動變速器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，減少了齒輪Zl (5)、齒輪Z2 (6)和齒輪Z3 (7)，其他的齒輪組結(jié)構(gòu)以及主軸(I)、二軸(2)、三軸(3)和四軸(50)的空間結(jié)構(gòu)不變，對置活塞發(fā)動機(66)的兩根曲軸直接與二軸(2)和三軸(3)連接，二軸(2)和三軸(3)為動力輸入軸，差速器￠4)置于變速器的中部，更靠近發(fā)動機，對縱置發(fā)動機在汽車上的空間布置非常有利。鋼球調(diào)速器的第二種結(jié)構(gòu)(見圖6)，主軸(I)、二軸(2)和三軸(3)不在一個平面上，主軸⑴的位置比二軸⑵和三軸⑶低，兩根導(dǎo)軌(36)與主軸⑴圓心到二軸(2)、三軸(3)圓心的連接線平行，導(dǎo)軌(36)兩端固定在變速器的殼體上，鋼球座(31)裝配在導(dǎo)軌(36)上跨過二軸(2)和三軸(3)通過拉桿(37)與滑塊(39)連接，絲杠(38)滑塊(39)以及電控執(zhí)行器(40)的結(jié)構(gòu)相同，控制方式也相同，“I點”的傳動比為iI;“2點”的傳動比為in，“3點”的傳動比為im，“4點”的傳動比為iIV，傳動比I1 = z22/z21,in = z25/z24,I111 = z27/z26, iIV = z29/z28。鋼球調(diào)速器可由多組鋼球、主動圓盤和從動圓盤組成(見圖7、圖8、圖9)，每四個鋼球(30)為一組，除了由一組鋼球組成的鋼球調(diào)速器之外，還包含兩組式鋼球調(diào)速器(見圖7)、三組式鋼球調(diào)速器(見圖8)和四組式鋼球調(diào)速器(見圖9)，在主動圓盤1(26)、主動圓盤11(27)之間增加了一到三中間圓盤(49)，中間圓盤(49)與主軸花鍵連接且可以沿軸向微小滑動，多組鋼球與多組主動圓盤和多組從動圓盤和中間圓盤的結(jié)構(gòu)，可以有更多的接觸點，增加了鋼球與圓盤的接觸面積，可以成倍地提高鋼球調(diào)速器的載荷。

圖I為鋼球調(diào)速器式自動變速器的結(jié)構(gòu)原理圖，由鋼球調(diào)速器(4)和齒輪組構(gòu)成了一款4檔自動變速器。圖2為鋼球調(diào)速器控制系統(tǒng)原理圖，通過調(diào)整鋼球的位置來改變主動圓盤與從動圓盤的接觸半徑來改變傳動比，傳動比連續(xù)可調(diào)。圖3為鋼球結(jié)構(gòu)圖，鋼球與圓盤的接觸面為一個圓環(huán)面，提高了接觸面積。圖4為鋼球調(diào)速器式自動變速器的第二種結(jié)構(gòu)圖，適用于發(fā)動機縱置前輪驅(qū)動車型。圖5為鋼球調(diào)速器式自動變速器的第三種結(jié)構(gòu)圖，適用對置活塞發(fā)動機。圖6為鋼球調(diào)速器的第二種結(jié)構(gòu)圖，主軸、二軸和三軸不在一個平面，便于差速器裝配。圖7為兩組式鋼球調(diào)速器原理圖，有兩個鋼球組。圖8為三組式鋼球調(diào)速器原理圖，有三個鋼球組。圖9為四組式鋼球調(diào)速器原理圖，有四個鋼球組。
具體實施方式
鋼球調(diào)速器的工作原理一組鋼球共4個如圖I所示，被分別夾在主動圓盤和從動圓盤之間，油缸置于主動圓盤II外，當(dāng)油缸加壓時，主動圓盤I和主動圓盤II將鋼球緊緊壓在從動圓盤I和從動圓盤II的正反兩個面上，鋼球座給鋼球提供支撐鋼球只能轉(zhuǎn)動，主動圓盤驅(qū)動鋼球轉(zhuǎn)動，鋼球又驅(qū)動從動圓盤轉(zhuǎn)動，從動圓盤的轉(zhuǎn)動方向與主動圓盤相同，發(fā)動機的動力從主軸傳遞給二軸、三軸輸出，鋼球的位置可調(diào)，電控執(zhí)行器控制絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠帶動滑塊移動，滑塊拖動鋼球架在導(dǎo)軌上滑動，“O點”為鋼球離軸軸心最近的接觸點，“4點”為鋼球距離主軸軸心最遠的接觸點，當(dāng)鋼球從“O點”向“4點”移動時，主動圓盤軸心與鋼球接觸點的半徑增加，從動圓盤軸心與鋼球接觸點的半徑減小，傳動比逐漸減小，從動圓盤的轉(zhuǎn)速不斷增加，反之，鋼球從“4點”向“O點”移動時，變速比逐漸增加，從動圓盤的轉(zhuǎn)速逐漸降低，輸出速度連續(xù)可調(diào)。共有4個鋼球，同側(cè)的每兩個鋼球為一對分別裝配在主軸的兩側(cè)對稱布置，每對鋼球受兩根拉桿牽引，兩根拉桿的長度相等，下端連接鋼球座，上端連接滑塊，絲杠垂直主軸，電動執(zhí)行器驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠驅(qū)動滑塊上下移動，滑塊牽引拉桿使鋼球座沿導(dǎo)軌滑動，滑塊下移，傳動比減小，滑塊上移傳動比增加，這樣的設(shè)計不僅可以使鋼球可以在“O點”與“4點”之間連續(xù)滑動，且主軸左右兩側(cè)的鋼球距離主軸軸心的距離永遠是相同的，不會產(chǎn)生左右兩側(cè)的鋼球轉(zhuǎn)速不一致的情況。鋼球的結(jié)構(gòu)中部為球形，兩側(cè)加工成圓柱軸安放軸承,鋼球通過兩個軸承與鋼球座連接，鋼球的最大的轉(zhuǎn)速是發(fā)動機轉(zhuǎn)速的5倍之多，必須由軸承連接，鋼球的弧頂加工成了圓環(huán)面結(jié)構(gòu)，圓環(huán)面與圓柱軸軸線平行，鋼球的圓環(huán)面與主動圓盤和從動圓盤的接觸為線接觸，與點接觸相比較，接觸面積的增加會使摩擦力增加，使鋼球調(diào)速器可以承受更高的載荷，但是由于工作面的接觸為線接觸，圓盤上各個點的線速度不同，會導(dǎo)致線接觸上的各個點有相對滑動，產(chǎn)生滑動摩擦和能量損耗，加速鋼球的磨損，但適當(dāng)?shù)脑黾右恍﹫A環(huán)的寬度是必要的，既可以使鋼球調(diào)速器的載荷很高，又不會產(chǎn)生很大的摩擦損耗。變速器控制如下，這里只拿圖I所示的鋼球調(diào)速器式自動變速器為例來介紹變速器的檔位控制，其他兩種自動變速器的控制基本相同。汽車啟動，一檔(無級變速)其余所有接合套斷開，撥叉波動接合套I與齒輪Z4 接合，鋼球處于O點起始位置，然后，油缸逐漸加壓，主軸的動力經(jīng)由鋼球調(diào)速器傳遞給從動圓盤I (從動圓盤II) —二軸(三軸)一齒輪Z4(齒輪Z3、Z2、Z1) — Z5—差速器，汽車啟動，當(dāng)鋼球不打滑時，電動執(zhí)行器控制鋼球從“O點”位置向“I點”移動，鋼球調(diào)速器的變速比減小，輸出速度增加，汽車加速。一檔鋼球處于“I點”位置時，齒輪Z15轉(zhuǎn)速與接合套II的轉(zhuǎn)速相同，撥叉波動接合套II與齒輪Z15接合，同時油缸斷油，動力經(jīng)由主軸一齒輪Z14 —齒輪Z15 —齒輪Z6 —差速器，鋼球處于“ I點”位置不動為下一個換檔做準(zhǔn)備，此時為一檔定傳動比傳動。二檔(無級變速)撥叉波動接合套I與齒輪TA接合，其余接合套全部斷開，油缸加壓，主軸的動力經(jīng)由鋼球調(diào)速器傳遞給從動圓盤I (從動圓盤II) —二軸(三軸)一齒輪Z4 (齒輪Z3、Z2、Zl) — Z5 —差速器，鋼球起始位置處于“ I點”位置，電控執(zhí)行器拖動鋼球從“I點”位置往“2點”移動，傳動比減小，輸出速度增加，汽車加速。二檔(固定比)當(dāng)鋼球到“2點”時，齒輪Z13轉(zhuǎn)速與接合套II轉(zhuǎn)速相同，油缸斷油，撥叉波動接合套II與齒輪Z13接合，其余接合套全部斷開，動力經(jīng)由主軸一齒輪Z12 —齒輪Z13 —齒輪Z6 —差速器，鋼球處于“2點”位置不動為下一個換檔做準(zhǔn)備，此時為二檔固定傳動比傳動。三檔(無級變速)撥叉波動接合套I與齒輪Z4接合，其余接合套全部，油缸加壓，主軸的動力經(jīng)由鋼球調(diào)速器傳遞給從動圓盤I (從動圓盤II) —二軸(三軸)一齒輪Z4(齒輪Z3、Z2、Zl) — Z5 —差速器，鋼球初始位置在“2點”位，電控執(zhí)行器拖動鋼球拉桿從“2點”位置往“3點”位置移動，傳動比減小，輸出速度增加，汽車加速。三檔當(dāng)鋼球到“3點”時，齒輪ZlO轉(zhuǎn)速與接合套III轉(zhuǎn)速相同，油缸斷油，其余接合套全部斷開，撥叉波動接合套III與齒輪ZlO接合，動力經(jīng)由主軸一齒輪ZlO —齒輪Zll —齒輪Z6 —差速器，鋼球處于“3點”位置不動為下一個換檔做準(zhǔn)備，此時為二檔固定傳動比傳動。四檔(無級變速)撥叉波動接合套I與齒輪Z4接合，其余接合套全部，油缸加壓，主軸的動力經(jīng)由鋼球調(diào)速器傳遞給從動圓盤I (從動圓盤II) —二軸(三軸)一齒輪Z4(齒輪Z3、Z2、Zl) — Z5 —差速器，鋼球初始位置在“3點”位，電控執(zhí)行器拖動鋼球拉桿從“3點”位置往“4點”位置移動，傳動比減小，輸出速度增加，汽車加速。四檔當(dāng)鋼球到“4點”時，齒輪Z7轉(zhuǎn)速與接合套III轉(zhuǎn)速相同，油缸斷油，其余接合套全部斷開，撥叉波動接合套III與齒輪Z8接合，動力經(jīng)由主軸一齒輪Z7 —齒輪Z8 —齒輪Z6 —差速器，鋼球處于“3點”位置不動為下一個換檔做準(zhǔn)備，此時為二檔固定傳動比傳動。倒檔接合套I與齒輪Z9接合，其余接合套全部斷開，油缸加壓，主軸的動力經(jīng)由鋼球調(diào)速器傳遞給從動圓盤I (從動圓盤II) —二軸(三軸)一齒輪Z9(齒輪Z3、Z2、Z1) — Z5 —差速器，鋼球初始位置在“O點”位，汽車倒退。急加速模式汽車控制器根據(jù)具體的車速，切換到最接近的一個固定比檔位，采用固定傳動比模式加速，例如檔位設(shè)定在一檔、二檔或三檔上不動，汽車急加速前進，急加速模式動力不經(jīng)過鋼球調(diào)速器傳遞動力，鋼球調(diào)速器只相當(dāng)于同步器使用為固定檔位切換提供幫助，可以避免鋼球打滑造成汽車加速無力的弊端，也可以降低鋼球的磨損。中途加速模式當(dāng)汽車的速度由高速降下來后，然后再次重新加速時，汽車控制器 會檢測此時的汽車的速度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、以及各個接合套所處的位置，然后發(fā)出指令控制電控執(zhí)行器使鋼球處于合適的位置，油缸加壓，其余接合套全部斷開，接合套I與齒輪Z4接合，通過鋼球調(diào)速器來給汽車提供動力汽車加速。
權(quán)利要求1.一種鋼球調(diào)速器式自動變速器，其特征是由主軸(I)、二軸(2)、三軸(3)、鋼球調(diào)速器⑷、齒輪Zl (5)、齒輪Z2 (6)、齒輪Z3 (7)、齒輪TA (8)、齒輪Z5 (9)、齒輪Z6 (10)、齒輪 Z7(ll)、齒輪軸 Z8(12)、齒輪 Z9(13)、齒輪 ZlO (14)、齒輪 Zll (15)、齒輪 Z12(16)、齒輪213(17)、齒輪214(18)、齒輪215(19)、接合套1(20)、接合套II (21)、接合套III (22)、軸套1(23)、軸套11(24)和軸套111(25)組成，主軸(I)為動力輸入軸直接與發(fā)動機曲軸連接，主軸(I)、二軸(2)、三軸(3)在同一平面上且相互平行間距相等，鋼球調(diào)速器(4)裝配在主軸(I)上，動力通過鋼球調(diào)速器(4)的從動圓盤I (28)和從動圓盤II (29)輸送給二軸(2)和三軸(3)，齒輪Zl (5)與齒輪Z2(6)和齒輪Z3(7)嚙合使二軸(2)和三軸(3)同步轉(zhuǎn)動，z2 = z3，齒輪軸Z8(12)裝配在三軸(3)上軸承連接，齒輪Z6 (10)、齒輪Zll (15)裝配在齒輪軸Z8(12)上花鍵連接，齒輪Z13 (17)裝配在齒輪軸Z8 (12)上軸承連接，齒輪Z15 (19)裝配在軸套II (24)上軸承連接，軸套II (24)與齒輪軸Z8 (12)上花鍵連接，齒輪Z4 (8)裝配在軸套I (23)上軸承連接，軸套1(23)與二軸(2)花鍵連接，齒輪Z9 (13)裝配在二軸(2)上軸承連接，齒輪Z5(9)裝配在主軸(I)上軸承連接，齒輪Z7(ll)裝配在軸套111(25)上軸承連接，軸套111(25)與主軸(I)花鍵連接，齒輪Z10(14)裝配在主軸(I)上軸承連接，齒輪Z12(16)、齒輪Z14(18)裝配在主軸(I)上花鍵連接，齒輪Z4 (8)與齒輪Z5(9)嚙合組成CVT檔，齒輪Z7(ll)與齒輪軸Z8(12)嚙合為四檔，齒輪Z10(14)和齒輪Zll(15)嚙合三檔，齒輪Z12(16)與齒輪Z13(17)嚙合為二檔，齒輪Z14 (18)與齒輪Z15(19)嚙合為一檔，接合套I (20)裝配在齒輪Z4 (8)和齒輪Z9(13)之間并與軸套I (23)花鍵連接，接合套II (21)裝配在齒輪Z13和齒輪Z15(19)之間并與軸套II (24)花鍵連接，接合套111(22)裝配在齒輪Z7(ll)和齒輪ZlO (14)之間并與軸套III (25)花鍵連接，齒輪Z5 (9)為CVT檔輸出齒輪與差速器連接，齒輪Z6 (10)為固定傳動比輸出齒輪與差速器連接，齒輪Z9 (13)為倒檔齒輪。
2.如權(quán)利要求I所述的鋼球調(diào)速器式自動變速器，其特征是傳動比il=(zl5 z4) -T- (zl4 z6), i2 = (zl3 z4) + (zl2 z6), i3 = (zlO z4) + (z9 z6), i4 =(z8 z4) -T- (z7 z6) o
3.如權(quán)利要求I所述的鋼球調(diào)速器式自動變速器，其特征是鋼球調(diào)速器(4)由主動圓盤I (26)、主動圓盤II (27)、從動圓盤I (28)、從動圓盤II (29)、鋼球(30)、鋼球座(31)、油缸(32)、油缸活塞(33)、鎖緊螺母(34)組成，主軸(I)、二軸(2)、三軸(3)平行且在同一個平面上間距相等，從動圓盤1(28)和從動圓盤11(29)分別裝配在二軸(2)、三軸(3)上花鍵連接且可以沿軸向滑動，主動圓盤1(26)裝配在主軸(I)上花鍵連接且卡在主軸的軸肩上軸向固定，主動圓盤11(27)裝配在主軸(I)花鍵連接且可以沿軸向微小滑動，4個鋼球(30)被分別夾在主動圓盤I (26)、主動圓盤II (27)和從動圓盤I (28)、從動圓盤II (29)之間并對稱布置在主軸(I)的兩側(cè)，油缸(32)置于主動圓盤II (27)的外側(cè)并跟隨主軸(I)同速轉(zhuǎn)動，油缸活塞(33)被鎖緊螺母(34)定位在主軸(I)上，高壓油通過主軸(I)軸心處的油道(35)給油缸(32)供油，油缸(32)推動主動圓盤II (27)將鋼球(30)緊緊壓在從動圓盤1(28)和從動圓盤11(29)上，鋼球(30)與鋼球座(31)軸承連接，主動圓盤I (26)、主動圓盤II (27)驅(qū)動鋼球(30)轉(zhuǎn)動，鋼球(30)又帶動從動圓盤I (28)、從動圓盤II (29)轉(zhuǎn)動，最終動力由從動圓盤I (28)、從動圓盤II (29)傳遞給二軸(2)和三軸(3)，鋼球(30)在“ 0點”和“ 4點”之間來回移動改變傳動比。
4.如權(quán)利要求3所述的鋼球調(diào)速器式自動變速器，其特征是鋼球調(diào)速器(4)的控制系統(tǒng)由鋼球座(31)、導(dǎo)軌(36)、拉桿(37)、絲杠(38)、滑塊(39)和電動執(zhí)行器(40)組成，鋼球座(31)裝配在導(dǎo)軌(36)上并可以沿導(dǎo)軌滑動及轉(zhuǎn)動，導(dǎo)軌(36)與變速器殼體固定，絲杠(38)垂直于主軸(I)，兩端定位在變速器殼體上可以自由轉(zhuǎn)動，電動執(zhí)行器(40)與絲杠(38)固定連接，滑塊(39)裝配在絲杠(38)上螺紋連接，每個鋼球(30)裝配在一個鋼球座(31)上軸承連接，鋼球座(31)通過拉桿(37)與滑塊(39)連接，電動執(zhí)行器(40)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，帶動滑塊(39)沿絲杠(38)向上或向下滑動，滑塊(39)通過拉桿(37)帶動鋼球座(31)沿導(dǎo)軌(36)滑動來控制鋼球(30)位置。
5.如權(quán)利要求3所述的鋼球調(diào)速器式自動變速器，其特征是鋼球(30)的主體為一個球狀的鋼球，兩側(cè)加工成圓柱軸來安裝軸承，兩側(cè)的圓柱軸同心。
6.如權(quán)利要求5所述的鋼球調(diào)速器式自動變速器，其特征是鋼球(30)的中部弧頂位置 加工成一圈圓環(huán)面，圓環(huán)面與圓柱軸軸心平行。
7.如權(quán)利要求I所述的鋼球調(diào)速器式自動變速器，其特征是鋼球調(diào)速器式自動變速器的第二種結(jié)構(gòu)由主軸(I)、二軸(2)、三軸(3)、四軸(50)、鋼球調(diào)速器(4)、齒輪Zl (5)、齒輪 Z2 ￠)、齒輪 Z3 (7)、齒輪 Z21 (51)、齒輪 Z22 (52)、齒輪 Z23 (53)、齒輪 Z24 (54)、齒輪Z25 (55)、齒輪 Z26 (56)、齒輪 Z27 (57)、齒輪 Z28 (58)、齒輪 Z29 (59)、齒輪 Z30 (60)、齒輪231(61)、齒輪232(62)、齒輪233(63)、差速器(64)、接合套I (20)、接合套II (21)、接合套III (22)、軸套I (23)、軸套II (24)、軸套III (25)和軸套IV(65)組成，二軸(2)為動力輸入軸與發(fā)動機曲軸連接，鋼球調(diào)速器(4)裝配在主軸(I)上，鋼球調(diào)速器(4)動力的輸入為二軸⑵和三軸(3)，動力輸出軸為主軸(1)，四軸(50)和主軸(I)同心，四軸(50)和主軸(I)與二軸(2)三軸(3)平行但高度比二軸(2)三軸(3)低，四軸(50)通過軸承與變速器殼體連接，齒輪Z22 (52)、齒輪Z25 (55)、齒輪Z27 (57)、齒輪Z29 (59)和齒輪Z32 (62)安裝在四軸(50)上花鍵連接，齒輪Z32 (62)為固定比傳動的輸出齒輪與差速器￠4)連接，齒輪Z21(51)與三軸(3)軸承連接，齒輪Z24(54)與軸套11(24)軸承連接，軸套11(24)與三軸(3)花鍵連接，齒輪Z26(56)安裝在二軸(2)上軸承連接，齒輪Z28 (58)安裝在軸套III (25)上軸承連接，軸套III (25)與二軸(2)花鍵連接，齒輪Zl (5)、齒輪Z2 (6)和齒輪Z3(7)分別裝配在二軸(2)、主軸⑴和三軸(3)上，齒輪Zl (5)、齒輪Z3 (7)與二軸(2)、三軸(3)花鍵連接，齒輪Z2 (6)與主軸⑴軸承連接，齒輪Zl (5)、齒輪Z2 (6)和齒輪Z3(7)嚙合使二軸(2)三軸(3)同步，齒輪Z30(60)裝配在軸套I (23)上軸承連接，軸套I (23)與主軸(I)花鍵連接，齒輪Z33(63)裝配在主軸(I)上軸承連接，齒輪Z33 (63)為CVT檔無級變速輸出齒輪與差速器￠4)連接，z32 = z33，齒輪Z31(61)、齒輪Z23(53)裝配在軸套IV ￠5)上花鍵連接，軸套IV￠5)裝配在二軸(2)上軸承連接，齒輪Z30 (60)為倒檔齒輪，齒輪Z21 (51)與齒輪Z22(52)和齒輪Z23(53)嚙合，齒輪Z24(54)與齒輪Z25(55)嚙合，齒輪Z26(56)與齒輪Z27(57)嚙合，齒輪Z28(58)與齒輪Z29(59)嚙合，齒輪Z30(60)與齒輪Z31(61)嚙合，接合套I (20)裝配在齒輪Z33(63)與齒輪Z30(60)之間并與軸套1(23)花鍵連接，接合套II (21)裝配在齒輪Z21(51)與齒輪Z24(54)之間并與軸套II (24)花鍵連接，接合套111(22)裝配在齒輪Z26(56)與齒輪Z28(58)之間并與軸套111(25)花鍵連接，傳動比I1=z22/z21, ijj = z25/z24, iin = z27/z26, iIV = z29/z28。
8.如權(quán)利要求7所述的鋼球調(diào)速器式自動變速器，其特征是鋼球調(diào)速器式自動變速器的第三種結(jié)構(gòu)，在鋼球調(diào)速器式自動變速器的第二種結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，減少了齒輪Zl (5)、齒輪Z2(6)和齒輪Z3 (7)，其他的齒輪組結(jié)構(gòu)以及主軸(I)、二軸(2)、三軸(3)和四軸的空間結(jié)構(gòu)不變，對置活塞發(fā)動機出6)的兩根曲軸直接與二軸(2)和三軸(3)連接，二軸(2)和三軸(3)為動力輸入軸。
9.如權(quán)利要求7所述的鋼球調(diào)速器式自動變速器，其特征是鋼球調(diào)速器的第二種結(jié)構(gòu)，主軸(I)與二軸(2)和三軸(3)不在一個平面上，兩根導(dǎo)軌(36)與主軸(I)圓心到二軸(2)、三軸(3)圓心的連接線平行，導(dǎo)軌(36)兩端固定在變速器的殼體上，鋼球座(31)裝配在導(dǎo)軌(36)上跨過二軸(2)和三軸(3)通過拉桿(37)與滑塊(39)連接。
10.如權(quán)利要求I所述的鋼球調(diào)速器式自動變速器，其特征是鋼球調(diào)速器(4)另外還包含兩組式鋼球調(diào)速器、三組式鋼球調(diào)速器和四組式鋼球調(diào)速器，在主動圓盤I (26)、主動圓盤II (27)之間增加了一到三中間圓盤(49)，中間圓盤(49)與主軸(I)花鍵連接且可以沿軸向微小滑動。
專利摘要本實用新型為一種鋼球調(diào)速器式自動變速器，其特征是一組鋼球裝配在主動圓盤和從動圓盤之間，發(fā)動機通過主軸直接驅(qū)動主動圓盤，油缸對主動圓盤和從動圓盤施加壓力將鋼球夾緊，通過鋼球的摩擦力來傳遞動力和扭矩，鋼球的位置可調(diào)，當(dāng)鋼球遠離主軸時，傳動比減小，從動圓盤的轉(zhuǎn)速增加，鋼球接近主軸時傳動比增加，從動圓盤的轉(zhuǎn)速降低，鋼球調(diào)速器的輸出速度連續(xù)可調(diào)，同時變速器保留了自動變速器的檔位，通過鋼球調(diào)速器轉(zhuǎn)速的連續(xù)變化來銜接各個檔位，使檔位切換沒有沖擊且換檔時動力不間斷，克服了傳統(tǒng)自動變速器換檔時因動力中斷引起的換檔有頓挫的缺點，換檔平順且具有更優(yōu)的傳動效率。
文檔編號F16H3/087GK202612523SQ20122012926
公開日2012年12月19日 申請日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者梁天宇 申請人:梁天宇