專利名稱：一種錐齒輪氣墊自動無級變速機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種具有寬幅緩沖性能的，能主動和自動變速的變速機(jī)構(gòu)；其主要特征是用四組錐齒輪星輪系雙列串聯(lián)，并通過一組氣墊機(jī)構(gòu)對各星輪系的側(cè)輪或星架進(jìn)行制動，而達(dá)到前進(jìn)、空檔、倒向、高速、低速以及無級微調(diào)的目的。
根據(jù)吉林工業(yè)大學(xué)汽車教研室編《汽車構(gòu)造》下冊(人民交通出版社1976年·北京)一書第58頁記載的紅旗牌小客車的液力機(jī)械無級變速器的結(jié)構(gòu)和性能，并與《自動變速器手冊》記載的國外的36136E豐田－F(MODEL－F)、36257E皇冠(CROWN)、36264E陸地巡洋艦(LAND CROISER)等轎車的自動變速器相比；豐田的變速器的結(jié)構(gòu)、性能和造價(jià)與紅旗小客車的變速器相近；皇冠和陸地巡洋艦的變速器有所改進(jìn)，主要是改變了自動變速器中液力變扭器的輸出方式，一般是在液力變扭器一側(cè)并聯(lián)一個多片離合器或一組差動星輪系，既可間接驅(qū)動，又能直接驅(qū)動；但在提高了功率輸出的同時又增加了造價(jià)和操作的復(fù)雜性；豐田的變速器一般在8000元左右，而皇冠和陸地巡洋艦的變速器高達(dá)一萬至二萬元以上。目前市場上的自動無級變速器仍然離不開利用多片離合器作變檔操作用液力變扭器作各檔之間的無級變速。
本實(shí)用新型的任務(wù)是根據(jù)上述已有產(chǎn)品的不足之處，設(shè)計(jì)一種起動平穩(wěn)，無級調(diào)速能取任一最大值和任一最小值，無中介能耗、無易損件、無特殊工藝要求、操作簡便、安全可靠、造價(jià)低(一般在三千元左右)、維修費(fèi)用少的變速機(jī)構(gòu)。
本實(shí)用新型以下述設(shè)計(jì)方案來實(shí)現(xiàn)以上所述任務(wù)
一種錐齒輪氣墊自動無級變速機(jī)構(gòu)，它主要由輸入軸，第一中間軸、第二中間軸、輸出軸，四組錐齒輪星輪系(以下簡稱一、二、三四星輪系)和一套對四組星輪系進(jìn)行緩沖制動的氣墊機(jī)構(gòu)組成，其特征在于(一)輸入軸與輸出軸的中心軸線重合，第一中間軸與第二中間軸的中心軸線重合，第一中間軸與輸入軸對應(yīng)平行，第二中間軸與輸出軸對應(yīng)平行；第一星輪系組裝在輸入軸上，第二星輪系組裝在第一中間軸上，第三星輪系組裝在第二中間軸上，第四星輪系組裝在輸出軸上；(二)輸入軸分為兩段，前半段的一端與發(fā)動機(jī)固定連接，另一端與第一星輪系左側(cè)錐齒輪尾部通過花鍵固定連接，錐齒輪尾部通過球軸承被殼體支承，輸入軸后半段的一端穿入左側(cè)錐齒輪大小端面的中心并通過滾針軸承與其滑配合，另一端通過滾針軸承與右側(cè)錐齒輪滑配合，并通過軸承被殼體支承，輸入軸后半段的中部通過花鍵與第一星輪系的星架固定連接，第一星輪系的星輪通過滾珠與星架滑配合，并與左側(cè)錐齒輪和右側(cè)錐齒輪常嚙合；(三)第一中間軸的中部通過花鍵與第二星輪系的星架固定連接，星輪通過滾珠與星架滑配合，并與左側(cè)錐齒輪和右側(cè)錐齒輪常嚙合，左側(cè)錐齒輪通過滾針軸承與第一中間軸滑配合，又通過變速齒輪被輸入軸前半段驅(qū)動，并通過球軸承被殼體支承，第二星輪系的右側(cè)錐齒輪通過滾針軸承與第一中間軸滑配合，其尾部通過花鍵與第二中間軸固定連接，并通過球軸承被殼體支承；(四)第二中間軸通過花鍵與第三星輪系的星架固定連接，星輪通過滾珠與星架滑配合，并與左側(cè)錐齒輪和右側(cè)錐齒輪常嚙合，左右側(cè)錐齒輪的尾部的連體齒輪分別以高速比和低速比向第四星輪系輸入扭矩，左右側(cè)錐齒輪通過滾針軸承與第二中間軸滑配合，第二中間軸的兩端通過球軸承被殼體支承。
(五)第四星輪系的左右側(cè)錐齒輪的連體齒輪與第三星輪系左右側(cè)錐齒輪的連體齒輪常嚙合，并通過滾針軸承與輸出軸滑配合，輸出軸通過花鍵與第四星輪系的星架固定連接，星輪通過滾珠與星架滑配合，并與左右側(cè)錐齒輪常嚙合。輸出軸兩端通過球軸承被殼體支承，并在右端通過萬向節(jié)驅(qū)動后橋；(六)氣墊機(jī)構(gòu)主要由四個油泵(以下簡稱第一油泵、第二油泵、第三油泵、第四油泵)，一個蓄能器、兩個二位四通閥、兩個一位二通閥、一個溢流閥、一個節(jié)流閥和供連接油通路的連通管組成，第一油泵通過油泵傳動齒輪與第一星輪系的右側(cè)錐齒輪的連體齒輪常嚙合，第二油泵的傳動齒輪與第二星輪系固定在第二中間軸上的齒輪常嚙合，第三油泵的傳動齒輪與第三星輪系右側(cè)錐齒輪的連體齒輪常嚙合，第四油泵的傳動齒輪與第四星輪系左側(cè)錐齒輪的連體齒輪常嚙合，四個油泵的進(jìn)油口與儲油箱的底部連通，第一油泵和第二油泵的壓油出口分別與第一個二位四通閥的兩個進(jìn)油口連通。第三、第四油泵的壓油出口分別與第二個二位四通閥的兩個進(jìn)油口連通，兩個二位四通閥的中心出油口都與蓄能器油室連通，左側(cè)出油口均回流儲油箱上部。在蓄能器油室進(jìn)油管道上裝有溢流閥和節(jié)流閥，在第三、第四油泵的壓油出口管道上分別裝有一個一位二通閥。
現(xiàn)結(jié)合附圖
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述對附圖中各構(gòu)件標(biāo)號的說明1－輸入軸2－第一星輪系星架
3－第一星輪系左側(cè)錐齒輪4－第一星輪系星輪5－第二星輪系星輪6－第二星輪系星架7－第二星輪系左側(cè)錐齒輪8－以花鍵固定在第二星輪系左側(cè)錐齒輪尾部的園柱齒輪9－以花鍵固定在第一中間軸上的圓柱齒輪10－第一中間軸11－變速器殼體12－第一油泵壓油出口與第一個二位四通閥右側(cè)入油口的連通管13－第二油泵14－第二油泵傳動齒輪15－與儲油箱下部連通的第二油泵進(jìn)油口16－第二油泵壓油出口與第一個二位四通閥左側(cè)入油口的連通管17－第一個二位四通閥的中心柱塞18－第一個二位四通閥19－第一個二位四通閥左側(cè)回流油箱上部的出油口20－第一個二位四通閥中心出油口與蓄能器油室連通管21－第三油泵22－第三油泵與儲油箱底部連通進(jìn)油口23－溢流閥和節(jié)流閥回流儲油箱的出油口24－節(jié)流閥(進(jìn)油口與蓄能器油室相通)25－溢流閥(進(jìn)油口與蓄能器油室相通)26－變速器殼體潤滑油的放油口
27－第三油泵傳動齒輪28－蓄能器油室入油口29－蓄能器油室30－蓄能器油氣隔離游動活塞31－第二中間軸32－蓄能器氣室33－第三星輪系右側(cè)錐齒輪34－蓄能器35－第二二位四通閥右側(cè)入油口與第三油泵壓油出口的連通管36－第二二位四通閥中心出油口與蓄能器油室入口的連通管37－第二二位四通閥38－第二二位四通閥回流儲油箱的左側(cè)出油口39－第二二位四通閥中心柱塞40－第四油泵壓油出口與第二二位四通閥左側(cè)入油口的連通管41－第四油泵與儲箱底部連通的進(jìn)油口42－第四油泵43－第四油泵傳動齒輪44－第四星輪系右側(cè)錐齒輪45－第一油泵傳動齒輪46－第一油泵與儲油箱底部連通的進(jìn)油口47－第一油泵48－第四星輪系星架49－第四星輪系左側(cè)錐齒輪50－輸出軸
51－第四星輪系星輪52－第三星輪系星輪53－第三星輪系星架54－第三星輪系左側(cè)錐齒輪55－與輸入軸右端以花鍵固定連接的傳動齒輪56－與第二中間軸以花鍵固定連接的傳動齒輪57－第一星輪系右側(cè)錐齒輪58－位于連通管35之間的一位二通閥59－位于連通管40之間的一位二通閥60－第二星輪系右側(cè)錐齒輪根據(jù)各構(gòu)件標(biāo)號說明各構(gòu)件之間的靜、動態(tài)關(guān)系1.空檔、前進(jìn)檔、倒檔的功能說明發(fā)動機(jī)通過輸入軸1的前半段，使3按順時針方向轉(zhuǎn)動，并帶動4使57按逆時針方向轉(zhuǎn)動，并通過45使油泵47轉(zhuǎn)動，向18壓油，此時19處于開路，變速器處于空檔；當(dāng)17向左推動一個管道直徑的距離則19關(guān)閉，20處于開路，并向29壓油，30上升，使32內(nèi)氣壓升高，使油泵47逐漸停止轉(zhuǎn)動，57隨即被制動，4開始在57上滾動，從而帶動2按順時針方向轉(zhuǎn)動，通過55帶動56，又通過31帶動53轉(zhuǎn)動；又因54的連體齒輪的直徑大于49的連體齒輪的直徑；33的連體齒輪的直徑小于44的連體齒輪的直徑，左側(cè)的阻力大于右側(cè)的阻力，故53使52在54上滾動，并帶動33轉(zhuǎn)動，又通過44、51、48使輸出軸以低速比起動車輛；當(dāng)17從空檔位置向右推動一個管道直徑的距離，則16與19形成閉路，與20形成開路；12與19仍處于開路，57、45處于空轉(zhuǎn)；油泵13通過16、20向32壓油，30逐漸上升使32中的氣壓逐漸升高，從而使，13，14，9，10和6逐漸停止轉(zhuǎn)動，此時發(fā)動機(jī)通過1、61、8、7，5使60反向轉(zhuǎn)動，又通過31、53、52、33、44、51、48、50以低速比起動倒車。
2、自動調(diào)速的說明自動調(diào)速特別實(shí)用于停車和起動頻繁的行駛環(huán)境和路況良好的高速公路，因停車和起動都不必調(diào)整檔位；由于第三星輪系54的連體齒輪的直徑大于33的連體齒輪的直徑，故53能向第四星輪系輸入兩種扭矩，即左側(cè)的高速比和右側(cè)的低數(shù)比；而第四星輪系能將兩種速比合而為1，合成速比的大小是根據(jù)后橋阻力的大小而定；后橋阻力大時(即車輛在起動時)，合成的速比小即扭矩大，車輛能以低速比大扭矩起動；起動后由于慣性力矩的作用，阻力逐漸減小，53從左側(cè)高速比的輸出量逐漸增大。
3、主動變速的說明主動變速適合于路況不良，上坡和下坡的行駛環(huán)境，因自動調(diào)速是利用慣性力矩的反饋?zhàn)饔茫朐诓涣悸窙r和上坡時輸出高速比就要對3，4星輪系的右側(cè)進(jìn)行制動，強(qiáng)制53從左側(cè)以高速比輸出扭矩；37與13相同，39向左推是使21制動33和44強(qiáng)制高速輸出，向右推是使42制動49和54(強(qiáng)制低速輸出)；59和58是兩個一位二通閥，能分別對強(qiáng)制高速和強(qiáng)制低速進(jìn)行無級微調(diào)；59的微調(diào)操作是先關(guān)閉40的通路然后從左側(cè)放油口逐漸向41進(jìn)油口放油，放油口愈大高速比下降愈大，同理；58右側(cè)的放油口愈大低速比向高速比回升愈大。25是溢流閥是限制32中氣壓在一定的安全范圍，24是節(jié)流閥，與駐車空擋操作和腳踏離合器操作相連。主管臨時停車和駐車空擋功能，23是24和25回流儲油箱的出油口。
以下結(jié)合附圖描述實(shí)施例說明書附圖為原理結(jié)構(gòu)圖，與實(shí)際設(shè)計(jì)尺寸比例為線尺寸31(不包括間隙，滾珠，滾針，花鍵和殼體厚度)；實(shí)際設(shè)計(jì)外形尺寸為380×250×145(不包括殼體和氣墊機(jī)構(gòu))；4個星輪系的八個星輪的設(shè)計(jì)尺寸與北京212后橋兩個星輪相同，4個星輪系的八個側(cè)輪的設(shè)計(jì)尺寸與北京212后橋的兩個半軸齒輪相同，4個星輪系的星架通花鍵分別與輸入軸，第一、二中間軸，輸出軸固定連接，與星輪滑配合的軸徑設(shè)計(jì)尺寸與北京212后橋的一字軸相同，因星架不懸空，因此除去了北京212后橋的差速器殼體。因北京212后橋的差速器運(yùn)轉(zhuǎn)速度低，而本實(shí)用新型的星輪系轉(zhuǎn)速較高，故各零部件的表面處理不同。
以BJ212的發(fā)動機(jī)最大扭矩172N·m＝17kgfm為標(biāo)準(zhǔn)，選用油泵CB－R2.5；每分鐘流量2.5升，工作壓力25公斤cm2，轉(zhuǎn)速1450轉(zhuǎn)／分，蓄能器有效容積100ml(根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第77頁－化工出版社)以上設(shè)計(jì)適合于微型車和一般中型載重車本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是起動平穩(wěn)，能自動和主動無級變速，無中介能耗，無易損件，無特殊工藝要求，操作簡便，安全可靠，維修費(fèi)用少，造價(jià)低(一般在三仟元以下)；是申請?zhí)枮?1214544.7的第二種最佳設(shè)計(jì)方案；與申請?zhí)枮?1230206.2相比，本實(shí)用新型的軸向尺寸略大，但高和寬的尺寸較小。少一個蓄能器，多兩個微調(diào)閥。本實(shí)用新型與申請?zhí)枮?1230206.2，是申請?zhí)枮?1214544.7的兩種最佳設(shè)計(jì)方案，各種車型可根據(jù)外形尺寸的需要分別選用；兩種氣墊機(jī)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際操作需要，揚(yáng)長避短。
權(quán)利要求一種錐齒輪氣墊自動無級變速機(jī)構(gòu)，它主要由輸入軸，第一中間軸、第二中間軸、輸出軸，四組錐齒輪星輪系(以下簡稱一、二、三四星輪系)和一套對四組星輪系進(jìn)行緩沖制動的氣墊機(jī)構(gòu)組成，其特征在于(一)輸入軸與輸出軸的中心軸線重合，第一中間軸與第二中間軸的中心軸線重合，第一中間軸與輸入軸對應(yīng)平行，第二中間軸與輸出軸對應(yīng)平行；第一星輪系組裝在輸入軸上，第二星輪系組裝在第一中間軸上，第三星輪系組裝在第二中間軸上，第四星輪系組裝在輸出軸上；(二)輸入軸分為兩段，前半段的一端與發(fā)動機(jī)固定連接，另一端與第一星輪系左側(cè)錐齒輪尾部通過花鍵固定連接，錐齒輪尾部通過球軸承被殼體支承，輸入軸后半段的一端穿入左側(cè)錐齒輪大小端面的中心并通過滾針軸承與其滑配合，另一端通過滾針軸承與右側(cè)錐齒輪滑配合，并通過軸承被殼體支承，輸入軸后半段的中部通過花鍵與第一星輪系的星架固定連接，第一星輪系的星輪通過滾珠與星架滑配合，并與左側(cè)錐齒輪和右側(cè)錐齒輪常嚙合；(三)第一中間軸的中部通過花鍵與第二星輪系的星架固定連接，星輪通過滾珠與星架滑配合，并與左側(cè)錐齒輪和右側(cè)錐齒輪常嚙合，左側(cè)錐齒輪通過滾針軸承與第一中間軸滑配合，又通過變速齒輪被輸入軸前半段驅(qū)動，并通過球軸承被殼體支承，第二星輪系的右側(cè)錐齒輪通過滾針軸承與第一中間軸滑配合，其尾部通過花鍵與第二中間軸固定連接，并通過球軸承被殼體支承；(四)第二中間軸通過花鍵與第三星輪系的星架固定連接，星輪通過滾珠與星架滑配合，并與左側(cè)錐齒輪和右側(cè)錐齒輪常嚙合，左右側(cè)錐齒輪的尾部的連體齒輪分別以高速比和低速比向第四星輪系輸入扭矩， 左右側(cè)錐齒輪通過滾針軸承與第二中間軸滑配合，第二中間軸的兩端通過球軸承被殼體支承；(五)第四星輪系的左右側(cè)錐齒輪的連體齒輪與第三星輪系左右側(cè)錐齒輪的連體齒輪常嚙合，并通過滾針軸承與輸出軸滑配合，輸出軸通過花鍵與第四星輪系的星架固定連接，星輪通過滾珠與星架滑配合，并與左右側(cè)錐齒輪常嚙合，輸出軸兩端通過球軸承被殼體支承，并在右端通過萬向節(jié)驅(qū)動后橋；(六)氣墊機(jī)構(gòu)主要由四個油泵(以下簡稱第一油泵、第二油泵、第三油泵、第四油泵)，一個蓄能器、兩個二位四通閥、兩個一位二通閥、一個溢流閥、一個節(jié)流閥，和供連接油通路的連通管組成，第一油泵通過油泵傳動齒輪與第一星輪系的右側(cè)錐齒輪的連體齒輪常嚙合，第二油泵的傳動齒輪與第二星輪系固定在第二中間軸上的齒輪常嚙合，第三油泵的傳動齒輪與第三星輪系右側(cè)錐齒輪的連體齒輪常嚙合，第四油泵的傳動齒輪與第四星輪系左側(cè)錐齒輪的連體齒輪常嚙合，四個油泵的進(jìn)油口與儲油箱的底部連通，第一油泵和第二油泵的壓油出口分別與第一個二位四通閥的兩個進(jìn)油口連通，第三、第四油泵的壓油出口分別與第二個二位四通閥的兩個進(jìn)油口連通，兩個二位四通閥的中心出口都與蓄能器油室連通，左側(cè)出油口均回流儲油箱上部，在蓄能器油室進(jìn)油管道上裝有溢流閥和節(jié)流閥，在第三、第四油泵的壓油出口管道上分別裝有一個一位二通閥。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種具有緩沖性能的，能主動和自動無級變速的變速機(jī)構(gòu)，特別適用于重負(fù)荷的運(yùn)輸、起重、礦山及耕作機(jī)械的無級變速；它主要用四組錐齒輪星輪系的串并組合，并通過氣墊機(jī)構(gòu)制約星輪系中的側(cè)輪或星架而達(dá)到緩沖、變速、前進(jìn)、倒向的目的；它起動平穩(wěn)，能自動和主動無級變速、無中介能耗、無易損件、無特殊工藝要求、操作筒便、維修費(fèi)用少、造價(jià)低。
文檔編號F16H47/00GK2112033SQ9220048
公開日1992年8月5日 申請日期1992年1月8日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月8日
發(fā)明者黃明鑫 申請人:黃明鑫