專利名稱：皮帶-差動(dòng)齒輪變速箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的裝置與車輛用的變速箱有關(guān)，它包括一個(gè)差動(dòng)齒輪組，一個(gè)皮帶變速器和一個(gè)速度方向變換器。這個(gè)裝置可以把發(fā)動(dòng)機(jī)的功率適當(dāng)?shù)貍鬟f到輸出軸上。
b)已有技術(shù)作為一個(gè)車輛所使用的傳動(dòng)機(jī)械，一個(gè)寬的傳動(dòng)比范圍是所需要的，低的傳動(dòng)比可以向輸出軸提供大扭矩(低轉(zhuǎn)速);高的傳動(dòng)比可以在保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行的前提下向輸出軸提供高轉(zhuǎn)速。此外，傳動(dòng)比之間盡可能的平滑過(guò)渡，傳動(dòng)機(jī)械的高效率及耐久性也都是需要的。目前所使用的齒輪變速箱效率高，壽命長(zhǎng)，但是所能實(shí)現(xiàn)的變速是相隔較寬的幾個(gè)級(jí)別的跳躍。皮帶變速箱可以提供無(wú)級(jí)變速，但是其中所使用的皮帶易于損壞，需要較多的維修工作。有些建議(如美國(guó)專利4090320號(hào))試圖同時(shí)使用上述兩種裝置提供一種傳動(dòng)比寬，經(jīng)久耐用的變速箱。但是，該專利所建議的機(jī)構(gòu)其傳動(dòng)比與壽命還需要進(jìn)一步改善。
發(fā)明綜述本發(fā)明的目的是提供一種高效率的，經(jīng)久耐用的，傳動(dòng)比之間的過(guò)渡足夠平滑的，具有很寬傳動(dòng)比的變速箱。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的皮帶-差動(dòng)齒輪變速箱包括下列部件一個(gè)變速箱輸入軸;一個(gè)變速箱輸出軸;一個(gè)差動(dòng)齒輪組，它通過(guò)三個(gè)軸與其它部件相連接(這三個(gè)軸分別稱為差動(dòng)齒輪組第一軸，差動(dòng)齒輪組第二軸，差動(dòng)齒輪組第三軸。值得指出，這些稱謂只是為了敘述的方便。只要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整變速箱某些齒輪的齒輪比以及中介齒輪的個(gè)數(shù)，這三個(gè)軸的任一個(gè)原則上都可以作為差動(dòng)齒輪組第一軸，或第二軸，或第三軸.);一個(gè)自身傳動(dòng)比連續(xù)可調(diào)的皮帶變速器，它包括兩個(gè)皮帶輪和一條把這兩個(gè)皮帶輪聯(lián)系在一起的皮帶;一個(gè)可以做正反向耦合(各只需一個(gè)傳動(dòng)比)和零耦合(不互相耦合)的速度方向變換器;以及若干離合器和(或)止動(dòng)閘。該發(fā)明的特征在于變速箱輸入軸通過(guò)一個(gè)離合器有選擇地與差動(dòng)齒輪組第一軸互相耦合;變速箱輸入軸還通過(guò)速度方向變換器和皮帶變速器(這兩者的次序并無(wú)重要性)與差動(dòng)齒輪組第二軸互相耦合;差動(dòng)齒輪組第三軸作為變速箱輸出軸;最后還有兩個(gè)止動(dòng)閘分別能夠鎖停差動(dòng)齒輪組第一軸和差動(dòng)齒輪組第二軸。
如上構(gòu)形的變速箱裝置可以實(shí)現(xiàn)以下幾種傳動(dòng)模式(敘述次序由倒退-零-低-高-很高的前進(jìn)速度)1)倒退模式變速箱輸入軸與差動(dòng)齒輪組第一軸互相退耦(相應(yīng)離合器斷開(kāi))，差動(dòng)齒輪組第一軸被止動(dòng)閘鎖停，變速箱輸入軸通過(guò)皮帶變速器以及處于反向耦合狀態(tài)的速度方向變換器與差動(dòng)齒輪組第二軸互相耦合(差動(dòng)齒輪組第二軸的止動(dòng)閘處于釋放狀態(tài))，從而差動(dòng)齒輪組第三軸(即變速箱輸出軸)向后倒轉(zhuǎn)。改變皮帶變速器的自身傳動(dòng)比(皮帶變速器的兩個(gè)皮帶輪的轉(zhuǎn)速比)，整個(gè)變速箱的傳動(dòng)比隨之改變。
2)慢進(jìn)模式除開(kāi)速度方向變換器處于正向耦合狀態(tài)之外，其它部件如同處于倒退模式中，把皮帶變速器的自身傳動(dòng)比由低調(diào)高，整個(gè)變速箱的傳動(dòng)比也隨之調(diào)高。
3)前進(jìn)模式差動(dòng)齒輪組第一軸的止動(dòng)閘處于釋放狀態(tài)，變速箱的輸入軸與差動(dòng)齒輪組第一軸之間的離合器耦合(該耦合使差動(dòng)齒輪組第三軸有向前轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì));變速箱的輸入軸還通過(guò)皮帶變速器以及處于反向耦合狀態(tài)的速度方向變換器與差動(dòng)齒輪組第二軸耦合(該耦合使差動(dòng)齒輪組第三軸有向后轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì))。差動(dòng)齒輪組第三軸(即變速箱輸出軸)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是向前的運(yùn)動(dòng)，把皮帶變速器的自身傳動(dòng)比由高調(diào)低，整個(gè)變速箱的傳動(dòng)比將隨之變高。
4)正常巡行模式差動(dòng)齒輪組第一軸的止動(dòng)閘處于釋放狀態(tài)，變速箱的輸入軸與差動(dòng)齒輪組第一軸之間的離合器耦合，速度方向變換器處于零耦合狀態(tài)，差動(dòng)齒輪組第二軸被其止動(dòng)閘鎖停，此時(shí)，變速箱輸入軸與變速箱輸出軸之間的耦合是簡(jiǎn)單的齒輪耦合。
5)特快模式除開(kāi)速度方向變換器處于正向耦合狀態(tài)之外，其它部件如同處于前進(jìn)模式中。把皮帶變速器的自身傳動(dòng)比由低調(diào)高，整個(gè)變速箱的傳動(dòng)比會(huì)隨之變得很高。
作為一個(gè)選擇，前述慢進(jìn)模式的最大速度和前進(jìn)模式的最小速度最好都選為車輛正常巡行速度的一半(兩個(gè)速度之間的一個(gè)小的重迭也許是必要的)。這樣，不僅能保證這兩個(gè)模式之間平滑的過(guò)渡，而且能使皮帶變速器在各模式中承受的最大功率不超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。在前進(jìn)模式的速度范圍內(nèi)，隨著車輛速度的增加，皮帶變速器承受的功率將迅速地減小。在特快模式的速度范圍內(nèi)，皮帶變速器承受的功率與發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率相比更小。在正常巡行模式中，皮帶變速器處于鎖停狀態(tài)。
速度方向變換器可以是這樣一種裝置，它包括兩個(gè)軸向一致的齒輪和一個(gè)雙向離合器。這兩個(gè)齒輪通過(guò)一個(gè)中介齒輪互相嚙合。雙向離合器可以有選擇地與這兩個(gè)齒輪中的一個(gè)耦合，也可以與這兩個(gè)齒輪都不耦合。
速度方向變換器也可以是另一種裝置，它包括一個(gè)簡(jiǎn)單的離合器和一個(gè)能做軸向移動(dòng)的齒輪。該齒輪能有選擇地與兩個(gè)與其它部件相耦合的各做正反向轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪之中的一個(gè)相嚙合。
差動(dòng)齒輪組可以由一個(gè)簡(jiǎn)單的行星齒輪組組成。該行星齒輪組包括一個(gè)環(huán)齒輪，一個(gè)中心齒輪和一個(gè)裝有若干行星齒輪的框架，它們分別裝在三根軸上，一個(gè)好的選擇是，這三根軸依次是差動(dòng)齒輪組第一軸，差動(dòng)齒輪組第二軸和差動(dòng)齒輪組第三軸。
由這些敘述可以看出，該變速箱的變速比范圍很寬(大約是皮帶變速器自身傳動(dòng)比的三倍)，各傳動(dòng)模式之間的過(guò)渡比較平滑。由于在車輛行駛的大多數(shù)時(shí)間里，由齒輪傳遞功率的大部份或全部，皮帶變速器只傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率的一小部份或完全不傳遞功率，所以整個(gè)變速箱的壽命較長(zhǎng)，效率也較高。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明附

圖1是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的皮帶-差動(dòng)齒輪變速箱的第一個(gè)例子的示意圖。附圖2是第二個(gè)例子的示意圖。
發(fā)明實(shí)例詳細(xì)說(shuō)明在附圖1所示的皮帶-差動(dòng)齒輪變速箱中，行星齒輪組4包括環(huán)齒輪5;中心齒輪7和裝有若干行星齒輪的框架6，環(huán)齒輪5(及其軸)通過(guò)離合器3可以與變速箱輸入軸1互相耦合，框架6裝在變速箱輸出軸9上，中心齒輪7裝在軸8上，環(huán)齒輪5可以被止動(dòng)閘10鎖停，中心齒輪7和軸8可以被止動(dòng)閘11鎖停，速度方向變換器17由齒輪18，19，20以及雙向離合器21組成，其中齒輪18與裝在變速箱輸入軸1上的齒輪2嚙合，齒輪20通過(guò)齒輪19與齒輪18相嚙合，雙向離合器21既能使軸16與齒輪18耦合(此時(shí)速度方向變換器17處于反向耦合狀態(tài))，又能使軸16與齒輪20耦合(此時(shí)速度方向變換器17處于正向耦合狀態(tài))，也能使軸16與齒輪18，20均不耦合(此時(shí)速度方向變換器17處于零耦合狀態(tài))。皮帶變速器12由有三角槽并且槽寬可調(diào)的皮帶輪13，14以及三角皮帶15組成，若皮帶輪13的槽變寬，皮帶輪14的槽變窄，皮帶變速器12的自身傳動(dòng)比(皮帶輪14與皮帶輪13的轉(zhuǎn)速比)變小，反之則變大，皮帶輪13和14分別裝在軸16和軸8上。
在附圖1所示的皮帶-差動(dòng)齒輪變速箱中，可以實(shí)現(xiàn)以下幾種傳動(dòng)模式
1)倒退模式離合器3處于非耦合狀態(tài)，止動(dòng)閘10鎖停環(huán)齒輪5，止動(dòng)閘11釋放，速度方向變換器17處于反向耦合狀態(tài)，改變皮帶變速器12的自身傳動(dòng)比，整個(gè)變速箱的傳動(dòng)比隨之改變。
2)慢進(jìn)模式離合器3處于非耦合狀態(tài)，止動(dòng)閘10鎖停環(huán)齒輪5，止動(dòng)閘11釋放，速度方向變換器17處于正向耦合狀態(tài)，把皮帶變速器12的自身傳動(dòng)比由低調(diào)高，整個(gè)變速箱的傳動(dòng)比也隨之調(diào)高。
3)前進(jìn)模式離合器3處于耦合狀態(tài)，止動(dòng)閘10釋放環(huán)齒輪5，止動(dòng)閘11處于釋放狀態(tài)，速度方向變換器17處于反向耦合狀態(tài)，把皮帶變速器12的自身傳動(dòng)比由高調(diào)低，整個(gè)變速箱的傳動(dòng)比將隨之變高。
4)正常巡行模式止動(dòng)閘10處于釋放狀態(tài)，離合器3處于耦合狀態(tài)，速度方向變換器17處于零耦合狀態(tài)，中心齒輪7被止動(dòng)閥11鎖停，此時(shí)，變速箱輸入軸1與變速箱輸出軸9之間的耦合是簡(jiǎn)單的齒輪耦合。
5)特快模式離合器3處于耦合狀態(tài)，止動(dòng)閘10釋放，止動(dòng)閘11釋放，速度方向變換器17處于正向耦合狀態(tài)，把皮帶變速器12的自身傳動(dòng)比由低調(diào)高，整個(gè)變速箱的傳動(dòng)比將隨之變得很高。
在典型的應(yīng)用例子中，慢進(jìn)模式的最大速度和前進(jìn)模式的最小速度選為車輛正常巡行速度的一半，這樣，能保證這兩個(gè)模式之間平滑的過(guò)渡，而且皮帶變速器在各模式中承受的最大功率均不超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。在前進(jìn)模式的速度范圍內(nèi)，隨著車輛速度的增加，皮帶變速器承受的功率將迅速地減小。在特快模式的速度范圍內(nèi)，皮帶變速器承受的功率與發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率相比也相當(dāng)小，在正常巡行模式中，皮帶變速器處于鎖停狀態(tài)。
在典型的應(yīng)用例子中，皮帶變速器的自身傳動(dòng)比大約為6∶1，整個(gè)變速箱的傳動(dòng)比大約為18∶1，在車輛啟動(dòng)的階段中以及在向正常巡行模式過(guò)渡的階段中，該變速箱各有一個(gè)小的不平滑的過(guò)程。
在附圖2所示的皮帶-差動(dòng)齒輪變速箱中，速度方向變換器17包括離合器22以及一個(gè)可以做軸向移動(dòng)的齒輪23。當(dāng)齒輪23與裝在變速箱輸入軸1上的齒輪2相嚙合，離合器22處于耦合狀態(tài)的時(shí)候，該速度方向變換器17處于反向耦合狀態(tài);當(dāng)齒輪23向左方移動(dòng)，通過(guò)中介齒輪24與裝在變速箱輸入軸1上的齒輪25相嚙合，離合器22處于耦合狀態(tài)的時(shí)候，該速度方向變換器17處于正向耦合狀態(tài);當(dāng)離合器22處于非耦合狀態(tài)的時(shí)候，該速度方向變換器17處于零耦合狀態(tài)。該變速箱其它部件的情況與附圖1的變速箱類似，該變速箱的各傳動(dòng)模式的情況與附圖1的變速箱的有關(guān)模式相同。
以上實(shí)例僅僅是本發(fā)明原則的示范和解釋，專利保護(hù)的范圍見(jiàn)于本發(fā)明的權(quán)利要求書。
權(quán)利要求
1.一種皮帶--差動(dòng)齒輪變速箱，它包括下列部件一個(gè)變速箱輸入軸；一個(gè)變速箱輸出軸；一個(gè)差動(dòng)齒輪組，它通過(guò)三個(gè)軸與其它部件相連接(這三個(gè)軸分別稱為差動(dòng)齒輪組第一軸，差動(dòng)齒輪組第二軸，差動(dòng)齒輪組第三軸，值得指出，這些稱謂只是為了敘述的方便，只要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整變速箱某些齒輪的齒輪比以及中介齒輪的個(gè)數(shù)，這三個(gè)軸的任一個(gè)原則上都可以作為差動(dòng)齒輪組第一軸，或第二軸，或第三軸)；一個(gè)傳動(dòng)比連續(xù)可調(diào)的皮帶變速器，它包括兩個(gè)皮帶輪和一條把這兩個(gè)皮帶輪聯(lián)系在一起的皮帶；一個(gè)可以做正反向耦合(各只需一個(gè)傳動(dòng)比)和零耦合(不互相耦合)的速度方向變換器；以及若干離合器和(或)止動(dòng)閘，該發(fā)明的特征在于變速箱輸入軸通過(guò)一個(gè)離合器有選擇地與差動(dòng)齒輪組第一軸互相耦合；變速箱輸入軸還通過(guò)速度方向變換器和皮帶變速器(這兩者的次序并無(wú)重要性)與差動(dòng)齒輪組第二軸互相耦合；差動(dòng)齒輪組第三軸作為變速箱的輸出軸；最后還有兩個(gè)止動(dòng)閘分別能夠鎖停差動(dòng)齒輪組第一軸和差動(dòng)齒輪組第二軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶-差動(dòng)齒輪變速箱，它的差動(dòng)齒輪組是一個(gè)簡(jiǎn)單的行星齒輪組。該行星齒輪組包括一個(gè)環(huán)齒輪，一個(gè)中心齒輪和一個(gè)裝有若干行星齒輪的框架，它們分別裝在三根軸上，這三根軸依次是差動(dòng)齒輪組第一軸，差動(dòng)齒輪組第二軸和差動(dòng)齒輪組第三軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶-差動(dòng)齒輪變速箱，它的速度方向變換器包括兩個(gè)軸向一致的齒輪和一個(gè)雙向離合器。這兩個(gè)齒輪通過(guò)一個(gè)中介齒輪互相嚙合，雙向離合器可以與這兩個(gè)齒輪中的一個(gè)耦合，也可以與這兩個(gè)齒輪都不耦合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶-差動(dòng)齒輪變速箱，它的速度方向變換器包括一個(gè)簡(jiǎn)單的離合器和一個(gè)能做軸向移動(dòng)的齒輪。
全文摘要
本發(fā)明結(jié)合使用無(wú)級(jí)變速的皮帶變速器和差動(dòng)齒輪組，提供一種高效率的，經(jīng)久耐用的，傳動(dòng)比之間的過(guò)渡足夠平滑的，具有很寬傳動(dòng)比的變速箱。這種變速箱適于在車輛上使用。
文檔編號(hào)F16H37/02GK1062409SQ9010974
公開(kāi)日1992年7月1日 申請(qǐng)日期1990年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月10日
發(fā)明者陳昌曄 申請(qǐng)人:陳昌曄