專利名稱：多功能自動無級變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于變速器，特別是以熱機為動力的自動無級變速器，以電動機為動力的他動無級或有級變速器。
公知的以熱機為動力的自動無級變速器中較為理想的是液力機械式，由增速裝置、液力偶合器或變矩器、齒輪變速箱及液壓元件等組成。它傳動效率低、燃油經(jīng)濟性差、結(jié)構(gòu)復雜、制造成本高等缺點，限制其廣泛應(yīng)用。公知的以電動機為動力的無級變速器中應(yīng)用較多的是摩擦式機械無級變速器，由摩擦輪與摩擦元件等組成。它傳動效率低，壽命短，也不宜廣泛應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于克服以上不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，效率高，功能齊全，能夠普通應(yīng)用于各種需要變速的器械上的變速器。
在本發(fā)明中，輸入軸(1)上鉸裝有圓形斜盤(2)，斜盤(2)的外圓上固裝有雙向止推軸承(3)，軸承(3)的外圈上固有若干根徑向擺桿，其中有專用來導向的擺桿一端部在固定的導向槽(5)中滑動，擺桿上裝有類似關(guān)節(jié)軸承的軸承(9)，軸承(9)上鉸裝有連桿(6)，連桿的另一端鉸裝在雙向可控超越離合器(7)或(12)上，調(diào)速器(8)與輸入軸(1)聯(lián)接，輸入軸(1)的內(nèi)孔中裝有調(diào)速軸(14)或(16)，雙向可控超越離合器(7)或(12)裝在輸出軸(10)或(11)上。
自輸入軸(1)傳人的轉(zhuǎn)動，通過斜盤(2)、擺桿(4)帶動連桿(6)往復移動，從而推動離合器(7)或(12)作脈沖轉(zhuǎn)動，單個或若干個離合器的交替擺動，推動輸出軸(10)或(11)作高頻脈沖轉(zhuǎn)動。改變斜盤傾角即可改變速比，從而達到變速的目的。
本發(fā)明為機械式自動無級變速技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡單、零部件少，且精度要求不高，因而降低了制造成本，使用維修簡便，由于傳動鏈短，從而提高了系統(tǒng)的機械效率，實現(xiàn)節(jié)能。
本發(fā)明用于汽車其特點是1、集“離合器、變速器、減速器、差速器”四位為一體。
2、集“離合器、變速器、減速器”三位為一體。
本發(fā)明用于汽車，可使汽車具有以下優(yōu)點1、發(fā)動機始終在最佳油耗區(qū)工作，車速從0～最高速，根據(jù)工況全部自動無級變速，自動空檔，自動滑行，隨意制動緩行。
2、扭矩大(理論扭矩為無限大)。
3、汽車轉(zhuǎn)彎半徑小(理論轉(zhuǎn)彎半徑為0)。
4、汽車緊急制動時滑行距離小(約為現(xiàn)有距離的1/2)。
5、燃料節(jié)約率在20%以上。
6、平均車速提高10%以上，發(fā)動機壽命增加47%，驅(qū)動橋壽命增加93%。
7、零件總數(shù)，總重量約為現(xiàn)有技術(shù)綜合件成本的10%～50%。
本發(fā)明有以下附1是集離合器、變速器、減速器、差速器四位一體式的多功能自動無級變速器示意圖。其中(1)輸入軸、(2)斜盤、(3)雙向止推軸承、(4)擺桿、(5)導向槽、(6)連桿、(7)雙向可控超越離合器、(8)調(diào)速器、(9)關(guān)節(jié)軸承(10)、輸出軸(a)及(b)下坡緩行器。β-斜盤傾斜角。
圖2是集離合器、變速器、減速器三位一體式自動無級變速器示意圖，其中(11)高頻脈沖輸出軸。
圖3是與

圖1功能相同的四位一體式自動無級變速器示意圖，區(qū)別在于其中(12)為復合式雙向可控超越離合器，使輸出軸(10)的脈沖數(shù)提高一倍。
圖4為偏心調(diào)速軸結(jié)構(gòu)示意圖，其中(13)是與斜盤(2)為一體的圓弧體，(14)偏心調(diào)速軸、(15)平底頂銷、(0)斜盤中心與輸入軸中心線交接交匯點、(01)頂銷中心連線與輸入軸中心線交匯點、(e)偏心軸偏心距、(H)銷軸與頂銷兩平面間距離。
圖5是雙面鋸齒式調(diào)速軸結(jié)構(gòu)示意圖，其中(16)雙面鋸齒式調(diào)速軸(17)斜面式頂銷。
圖6是偏心式調(diào)速軸的調(diào)速器結(jié)構(gòu)示意圖。其中(18)復位彈簧(19)齒條導向用的導桿或?qū)Р邸?20)與齒條(22)一體的離心飛塊。(21)與偏心式調(diào)速軸(14)一體的齒輪、(22)齒條、(23)調(diào)速盤。
圖7為雙面鋸齒式調(diào)速軸的調(diào)速器示意圖。其中(24)中心為內(nèi)螺紋與雙面鋸齒調(diào)速軸一體的軸端螺桿(25)旋合的齒輪。
下面結(jié)合附圖詳細闡述
具體實施例方式實施例1，如圖1所示，動力輸入軸(1)上對稱鉸裝兩個斜盤(2)，斜盤(2)外圓上套裝雙向止推軸承(3)，軸承(3)外圈上固裝有兩根對稱的擺桿(4)，專用來導向的擺桿(4)的末端插入與箱體一體的導向槽(5)，關(guān)節(jié)軸承(9)套裝在擺桿(4)上，軸承(9)上套裝有連桿(6)，連桿(6)的另一端套裝在雙向可控超越離合器(7)上。
工作時發(fā)動機與輸入軸(1)直聯(lián)同步，帶動斜盤(2)轉(zhuǎn)動，由于雙向止推軸承(3)的原因。在斜盤傾角β大于0的情況下，擺桿(4)只在導槽(5)中作2β角的擺動，由于離合器(7)是雙向可控的，在一個方向上仍是單向超越離合器，于是通過連桿(6)便帶動超越離合器(7)作單向的2β′角的脈沖轉(zhuǎn)動，脈沖數(shù)等于發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)，頻率較高，這樣輸出軸(10)受系統(tǒng)質(zhì)量慣性力的作用，也就連續(xù)脈沖旋轉(zhuǎn)。斜盤傾角β愈大，每次作用的結(jié)果使離合器(7)脈沖的作用角2β′也就愈大，輸出軸(10)脈沖轉(zhuǎn)速也就愈高，改變斜盤(2)的傾角β角，也就改變了輸出軸(10)的轉(zhuǎn)速。β角等于0時，輸出軸轉(zhuǎn)速就不受發(fā)動機的作用，也就等于0。
斜盤(2)的傾角β角的大小是由調(diào)速器(8)來決定。
圖4為偏心調(diào)速軸結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為與圖4相配套的離心調(diào)速器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖(4)中，輸入軸(1)的內(nèi)孔裝有偏心調(diào)速軸(14)，在距斜盤(2)與輸入軸(1)鉸接中心0相距H處，即偏心圓軸頸的兩側(cè)裝有平底頂銷(15)，頂銷(15)的外露兩端裝在和斜盤(2)一體的圓弧體(13)內(nèi)，兩頂銷的長度+偏心圓直徑等于圓弧體(13)的內(nèi)直徑，偏心軸(14)的轉(zhuǎn)動，即帶動兩個頂銷(15)聯(lián)動一伸一縮，由于有力臂H的存在，頂銷(15)的聯(lián)動伸縮，可使斜盤傾角β角隨之改變。
偏心調(diào)速軸(14)的轉(zhuǎn)動是由調(diào)速器(8)來控制的。
圖6中的調(diào)速盤(23)與輸入軸(1)的后端固聯(lián)，導桿或?qū)Р?19)與盤(23)固聯(lián)，齒條(22)裝在導桿或?qū)Р?19)上，齒條(22)與偏心軸(14)一體的齒輪(21)相嚙合，齒條(22)一端的飛塊(20)又與齒條(22)為一體，這樣當輸入軸(1)與調(diào)速盤(23)一起轉(zhuǎn)動時，飛塊(20)在離心力的作用下，沿著導向桿或槽(19)向外滑移，裝在齒條一側(cè)的彈簧(18)受到壓縮，當離心力及各種阻力與彈簧平衡時，齒輪(21)即偏心軸(14)便轉(zhuǎn)至一定位置，也即斜盤傾角β為一定值，當輸入軸(1)即調(diào)速盤(23)轉(zhuǎn)速升高或降低時，離心力與彈簧(19)的彈力均發(fā)生變化，建立新的平衡，斜盤傾角β角亦隨之增大或減小，輸入軸(1)轉(zhuǎn)速的高低，簡略地說取決于油門的大小，這樣控制油門的大小就控制了輸出軸轉(zhuǎn)速的高低。
本發(fā)明中，用于調(diào)速的裝置方案有兩套，一是前述的圖4與圖6為一套的轉(zhuǎn)動偏心軸調(diào)速法。二是圖5與圖7為一套的軸向移動雙面鋸齒軸調(diào)速法，雙面鋸齒軸(16)的軸向移動是靠圖7中齒條帶動齒輪(24)轉(zhuǎn)動，齒輪(24)中心內(nèi)螺紋的旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動與軸(16)一體的螺桿(25)來完成。
本發(fā)明的一個特點是保證發(fā)動機始終在最佳油耗區(qū)工作，即發(fā)動機的最佳油耗區(qū)起點轉(zhuǎn)速為n1，把彈簧(18)的預緊彈力調(diào)至與n1轉(zhuǎn)速下齒條(22)及飛塊(20)的離心力相等，這樣發(fā)動機轉(zhuǎn)速在低于n1的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動，齒條(22)不會帶動偏心軸(14)轉(zhuǎn)動，或鋸齒軸(16)作軸向移動，斜盤傾角β＝0。也即發(fā)動機在空轉(zhuǎn)，輸出軸(10)或(11)不動。只有當發(fā)動機轉(zhuǎn)速高于n1后，發(fā)動機才對輸出軸(10)或(11)輸出功。
對以熱機為動力的汽車而言，輸出軸(10)就是汽車中的半軸，整個變速器就裝在汽車的后橋中，變速器殼體就是汽車后橋的中間部分。
由于輸出軸(10)即半軸裝有超越離合器(7)，這樣在下坡及由高速到低速即車輛本身功能大于發(fā)動機輸出功時，車輛可自動滑行，避免了悶車現(xiàn)象，當下長、大坡時，由于不能利用發(fā)動機磨擦功來減速，為安全下坡，則啟用下坡緩行器(a)(b)，(a)(b)為油缸或液胎作用的剎車瓦或帶，(a)(b)由駕駛員操縱，亦可作為后輪的制動裝置。
當需要切斷動力時，則把油門減小，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于n1即可。
當油門不變時，簡略的認為發(fā)動機發(fā)出的功率不變，此時汽車在平直的路面上行駛，行駛阻力與發(fā)動機功率相平衡，則汽車勻速前進，當下坡時，阻力減小，發(fā)動機功率大于阻力則自動加速，上坡時，行駛阻力增大發(fā)動機功率小于阻力則自動降速，增大扭矩。
由于兩根半軸各自獨立的裝有超載離合器汽車在轉(zhuǎn)彎時，兩半軸轉(zhuǎn)速一快一慢，轉(zhuǎn)速較快的半軸上的離合器處于超越狀態(tài)，轉(zhuǎn)速較慢的半軸上的超越離合器處于工作狀態(tài)，故可起到差速器的作用。
本發(fā)明由于傳動鏈短，又可自動滑行，自動變速，自動在最佳油耗區(qū)工作，故機械效率高，節(jié)能性好。
另外，由于輸出軸(10)或(11)上各自裝有雙向可控超越離合器(7)或(12)，這樣當汽車轉(zhuǎn)彎角度較大時(如180°)可使一半軸正轉(zhuǎn)，另一半軸反轉(zhuǎn)，這樣從理論上講轉(zhuǎn)彎半徑R＝0，另外由于輸出軸上裝有發(fā)明者自己發(fā)明的“低副式超越離合器”(另有專利)，當緊急制動時，可把兩個離合器全改為反作用，這樣汽車在慣性力作用下向前滑沖，與半軸相聯(lián)的兩車輪則向后倒轉(zhuǎn)，結(jié)果使汽車滑行距離大為縮小，避免撞車撞物等，使制動安全性大為提高。
實施例2，如圖2所示，原理如前所述，區(qū)別在于圖1中輸入軸(1)和兩根輸出軸(10)在同一平面上，而圖2中只有一根輸出軸(11)，且和輸入軸(1)不在同一個平面，又只是集離合器、變速器、減速器三位一體式。另外，輸出軸(11)上裝有兩個雙向可控超越離合器(7)，交替對軸(11)作用，使軸(11)受到的脈沖數(shù)比圖1中軸(10)受到的脈沖數(shù)高一倍，輸出均勻性更高。
若用于汽車，則軸(11)就是與差速器殼一體的軸。
若用于大型減速器，軸(11)就是兩頭輸出動力的軸。
實施例3，如圖3所示，基本上與圖1相同，區(qū)別在于離合器(12)為復合式雙向可控超越離合器，所謂復合式是指公知的超越離合器中在同一個外圈中裝有兩個互不干涉的內(nèi)星輪，即在同一時刻一個超超一個工作，使輸出軸(10)，也具有軸(11)那樣的輸出均勻性。
若用于汽車，輸出軸(10)也是半軸。
本發(fā)明中，輸出軸上由于裝的是雙向可控超越離合器，改變離合器作用或超越的方向，就可實現(xiàn)輸出軸的反轉(zhuǎn)，即倒車。
本發(fā)明中使用的雙向可控超越離合器，可以是公知的滾柱式雙向可控超越離合器，而發(fā)明者的用意是采用自己發(fā)明的“低副式超越離合器”中的雙向可控式，該發(fā)明另有專利。
圖1中，二個斜盤同時單獨對一個離合器作用，使兩輸出軸(10)同時脈沖轉(zhuǎn)動，用于汽車則象青蛙那樣跳躍，稱謂蛙式傳動。
若把圖1中連桿鉸連位置改變?yōu)閮蓚€斜盤同時對一個離合器作用，即在同一時刻兩個離合器中，一個在工作，一個在超越，這樣汽車在微觀上就象鴨子走路一樣，搖擺前進，稱謂鴨式傳動。
鴨式和蛙式傳動適于城市用輕型客、貨、汽車和船只，小功率減速器。
圖2、圖3適用于載重汽車，越野汽車，大型汽車、機車、坦克、大型艦船、大型減速器。若把上述機構(gòu)中，去掉自動調(diào)速器(8)，調(diào)速軸(14)的轉(zhuǎn)動，調(diào)速軸(16)的軸向移動以外力來實現(xiàn)，則成為他動自動無級變速器。適用于以電機為動力的如機床、工程機械各類器械。
若把上述機構(gòu)中，去掉自動調(diào)速器(8)調(diào)速軸(14)及(16)，用螺絲、墊片等方法來改變斜盤傾角β角，則成為簡式他動無級變速器或減速器，適用于不經(jīng)常改變速比的器械，如與抽油機配套的減速器。若把斜盤(2)與輸入軸(1)不是鉸連而是固聯(lián)，即β角固定不變，則成為定速比減速器，適用于卷揚機、電梯、吊車、抽油機等工程機械用減速器。
權(quán)利要求
1.一種多功能自動無級變速器，由輸入軸(1)，雙向可控超越離合器(7)或(12)，輸出軸(10)或(11)，調(diào)速器(8)等組成，本發(fā)明的技術(shù)特征是輸入軸(1)上鉸裝有圓斜盤(2)，斜盤(2)的外圓上裝有雙向止推軸承(3)，軸承(3)外圈上固裝有若干根擺桿(4)，其端部或?qū)Ｓ米鲗虻臄[桿在導向槽(5)中滑動，擺桿(4)上套裝有類似關(guān)節(jié)軸承的軸承(9)，軸承(9)上鉸裝有連桿(6)，連桿(6)的另一端鉸裝在雙向可控超越離合器(7)或(12)上，調(diào)速器(8)與輸入軸(1)固聯(lián)，輸入軸(1)的中心內(nèi)孔中裝有調(diào)速軸(14)或(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征是①通過斜盤(2)的中心(0)，在斜盤的徑向，在(0)的兩側(cè)用銷軸把斜盤(2)與輸入軸(1)鉸連，且銷軸孔中心連線與頂銷孔(15)或(17)的中心連線在相距H處垂直，②與斜盤(2)一體的圓弧面(13)，圓弧面的內(nèi)直徑等于兩邊的頂銷長度+偏心圓直徑或鋸齒軸斜面的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征是①輸入軸(1)的中心內(nèi)孔中裝有偏心(或凸輪)式調(diào)速軸(14)，及靠偏心圓的轉(zhuǎn)動驅(qū)動的平底頂銷(15)的聯(lián)動一伸一縮來改變斜盤傾角β，頂銷(15)與偏心圓接觸處裝有滑靴或直接接觸，②輸入軸(1)的中心內(nèi)孔中裝有雙面鋸齒式調(diào)速軸(16)，改變斜盤傾角β是靠雙面鋸齒軸(16)的軸向位移，鋸齒斜面驅(qū)動斜面頂銷(17)的聯(lián)動一伸一縮來實現(xiàn)，雙面鋸齒式調(diào)速軸的特征是在圓軸或非圓軸同一徑向?qū)ΨQ于軸線開有兩個方向相反的具有一定斜面的缺口，其斜面與斜面頂銷上的斜面相吻合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征是調(diào)速器(8)為機械離心式，即調(diào)速盤(23)與輸入軸(1)固聯(lián)，飛塊(20)與齒條(22)為一體，齒條(22)由固裝在調(diào)速盤(23)上的導桿或?qū)Р?19)來導向，齒條(22)驅(qū)動位于調(diào)速軸(16)或(14)上的齒輪(24)或(21)，齒條向外伸移靠飛塊(20)的離心力，復位靠復位彈簧(18)的彈力，其中①齒輪(21)與偏心調(diào)速軸(14)為一體，在齒條(22)的作用下，只相對于輸入軸(1)作相對轉(zhuǎn)動，②齒輪(24)中心為內(nèi)螺紋孔，與雙面鋸齒式調(diào)速軸(16)一端的螺桿(25)旋配，齒輪(24)轉(zhuǎn)動，也即內(nèi)螺紋轉(zhuǎn)動，驅(qū)動調(diào)速軸(16)一端的螺桿(25)旋配，齒輪(24)轉(zhuǎn)動，驅(qū)動調(diào)速軸(16)只相對輸入軸(1)作軸向位移。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征是在同一軸線方向有兩根輸出軸(10)，每根輸出軸(10)上裝有一個雙向可控超越離心合器(7)，①由一個斜盤(2)來驅(qū)動，②由兩個斜盤(2)來驅(qū)動，③每根輸出軸(10)上，裝有一個復式雙向可控超越離合器(12)，由兩個斜盤(2)來驅(qū)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征是只有一根輸出軸(11)上裝有兩個雙向可控超越離合器(7)由兩上斜盤(2)來驅(qū)動，即每個斜盤驅(qū)動與它通過連桿相鉸連的離合器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征是輸入軸(1)與輸出軸(10)或(11)，①在同一平面上，②不在同一平面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征是以調(diào)速器(8)的離心力來驅(qū)動調(diào)速軸(14)或(16)改變斜盤(2)傾斜角β的即成為自動無級變速器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征是，不是用調(diào)速器(8)的離心力，而是用其它力通過調(diào)速軸(14)或(16)，或用其它方法如螺紋、墊片等不通過調(diào)速軸(14)或(16)來改變斜盤傾斜角β的則成為他動無級變速器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征是斜盤(2)與輸入軸(1)是固定聯(lián)接的，即斜盤傾斜角β是不可變的則成為定速比減速器。
全文摘要
一種多功能自動無級變速器，輸入軸上鉸裝有可調(diào)傾斜角的圓斜盤及隨斜盤的轉(zhuǎn)動而往復移動的擺桿、連桿，連桿推動裝在輸出軸上的超越離合器，從而輸出轉(zhuǎn)速。改變斜盤傾角，即可改變速比。本發(fā)明可以實現(xiàn)自動無級或他動無級變速及減速。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，壽命長，成本低，機械效率高，可以廣泛應(yīng)用在與熱機、電動機匹配的器械上。
文檔編號F16H37/00GK1107212SQ9411068
公開日1995年8月23日 申請日期1994年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月8日
發(fā)明者劉建堂 申請人:劉建堂