專利名稱：齒輪式汽車自動無級變速器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種變速器、特別是一種齒輪式汽車自動無級變速器。
目前，比較普遍應用的汽車自動變速器，主要有液力機械自動變速器和帶式無級自動變速器兩種。其中液力機械自動變速器比較常見。由于液力變扭器(又稱液力變矩器)的變速范圍有限，難以滿足汽車使用要求，并存在傳動效率低，燃油消耗量大等缺點。通常這種變速器是由液力變扭器、換檔制動帶、換檔離合器、液壓操縱系統(tǒng)、行星齒輪機構(gòu)等組成。隨之而來，就使整個變速器的結(jié)構(gòu)復雜化、體積增大、故障率增多、成本增高。其變速過程是通過液壓操縱系統(tǒng)，自動地控制換檔制動帶和換檔離合器的接合狀態(tài)，來改變行星齒輪機構(gòu)的傳動比，實現(xiàn)有級自動變速。
而帶式無級自動變速器，通常是由主動帶輪、從動帶輪、三角鋼帶(或三角皮帶)、帶輪變徑機構(gòu)等組成。其變速過程是通過液壓變徑機構(gòu)(或離心式變徑機構(gòu))自動控制主動帶輪，或從動帶輪的包角直徑，來改變兩輪之間的傳動比，實現(xiàn)自動無級變速。由于這種變速器是摩擦傳動，其最大缺點就是存在打滑現(xiàn)象，使傳動效率低、傳動功率較小，只能在小功率范圍內(nèi)應用。
本實用新型的目的在于提供一種以循環(huán)機構(gòu)實現(xiàn)自動無級變速，傳動效率高、功率大、結(jié)構(gòu)簡單合理的齒輪式汽車自動無級變速器。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達到本實用新型包括變速器輸入軸、中心輪、齒圈、行星輪、行星架、輸出軸前進檔齒輪、輸出軸倒車檔齒輪、變速器輸出軸、中間軸倒車檔齒輪、中間軸前進檔齒輪、中間軸傳動齒輪、中間軸、變速器殼體，變速器輸入軸、變速器輸出軸、中間軸相互平行地裝于變速器殼體內(nèi)，變速器輸入軸與中心輪連接成一體，行星輪、齒圈依次套裝在變速器輸入軸與中心輪外，齒輪固定在中間軸上，并和齒圈的外齒嚙合，變速器輸出軸與行星架固定連接，齒輪與齒輪連成一體，并固定在變速器輸出軸上，齒輪齒輪連成一體，并活動套裝在中間軸上。
本實用新型的目的還可以通過以下措施來達到在變速器殼體的中間設有支承壁，變速器輸出軸承放在支承壁上。齒圈以滾珠軸承裝在變速器輸入軸上。變速器輸入軸、變速器輸出軸、中間軸分別以滾珠軸承支承在變速器殼體上。


圖1、圖2為本實用新型處于前進檔時的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖3為本實用新型處于空檔時的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖4為本實用新型處于倒車檔時的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
本實用新型下面將結(jié)合附圖(實施例)作進一步詳述參照
圖1～圖4，本實用新型包括變速器輸入軸1、中心輪2、齒圈3、行星輪4、行星架5、支承壁6、輸出軸前進檔齒輪7、輸出軸倒車檔齒輪8、變速器輸出軸9、中間軸倒車檔齒輪10、中間軸前進檔齒輪11、中間軸傳動齒輪12、中間軸13、滾珠軸承14、15、變速器殼體16、撥叉17等。
變速器輸入軸1、變速器輸出軸9、中間軸13相互平行地以滾珠軸承支承在變速器殼體16上變速器輸入軸1與中心輪2連接或制成一體，行星輪4套裝在中心輪2外，齒圈3以滾珠軸承裝在變速器輸入軸1上，其內(nèi)齒與行星輪4嚙合。齒輪12固定在中間軸13上，并和齒圈3的外齒嚙合；變速器輸出軸9與行星架5固定連接；齒輪7與齒輪8可制成一體，成為塔齒，并固定在輸出軸9上；為了增強軸的支承剛度，在變速器殼體16的中部設有支承壁6，支承壁6的軸承座采用對開式結(jié)構(gòu)，輸出軸9承放在支承壁6的軸承座內(nèi)。齒輪10和齒輪11制成一體為塔齒輪，用花鍵孔套合在中間軸13的外花鍵上，并可作軸向滑動。
空檔時，齒輪10與齒輪8、齒輪11與齒輪7都互不嚙合，齒圈3不受約束力的作用，則行星齒輪機構(gòu)完全失去傳動作用，此時輸入軸1只能通過中心輪2、行星輪4、齒輪3、齒輪12驅(qū)動中間軸13上的塔齒輪空轉(zhuǎn)，而不能驅(qū)動輸出軸9，從而中斷了整個傳動系統(tǒng)的動力傳遞。
在空檔的基礎上，使撥叉17前移(入前進檔)，使滑動齒輪11與齒輪7嚙合，當汽車起步時，發(fā)動機通過離合器驅(qū)動輸入軸1，使中心輪2順時針方向旋轉(zhuǎn)，帶動行星輪4。由于變速器處在前進檔位置，此時行星架5依次傳到輸出軸9的傳動比最大，阻力小。而齒圈3依次通過齒輪12、11、7傳到輸出軸9的傳動比小，反轉(zhuǎn)力矩小，阻力大。所以行星輪4只能繞齒圈3的內(nèi)齒旋轉(zhuǎn)，帶動行星架5輸出軸9順時針方向旋轉(zhuǎn)，并依次通過齒輪7、11、12將轉(zhuǎn)矩傳到齒圈3，使齒圈3作順時針方向旋轉(zhuǎn)，并同時通過行星輪4對行星架5作相應加速，加速后的行星架5帶動輸出軸9依次通過齒輪7、11、12、齒圈3、行星輪4，對行星架5再作進一步加速，如此完成一個變速循環(huán)，使輸出軸9實現(xiàn)無級自動變速。
當加速旋轉(zhuǎn)力矩大于負載及摩擦阻力時，汽車就自動無級加速。當負載及摩擦阻力與加速旋轉(zhuǎn)力矩達到平衡時，汽車就保持在恒速狀態(tài)。當汽車上斜坡遇到較大阻力，或者發(fā)動機轉(zhuǎn)速減慢時，輸出軸9轉(zhuǎn)速降低，并依次通過齒輪7、11、12、齒圈3、行星輪4，對行星架5作相應減速，旋轉(zhuǎn)力矩隨著轉(zhuǎn)速減慢而增大。
變速器不論工作在高速或者低速狀態(tài)，其各齒輪副之間的傳動比保持不變，其變速過程只與輸入軸1、輸出軸9的轉(zhuǎn)速及負載摩擦阻力有關(guān)。所以，該變速器在變速過程中，無須變換傳動齒輪間的傳動比，只要控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速，便能通過相應的變速循環(huán)機構(gòu)，實現(xiàn)自動無級變速。
在空檔的基礎上，撥叉17后移，使滑動齒輪10與齒輪8嚙合，則行星架5直接傳到輸出軸9的傳動比因齒輪8與齒輪10的嚙合而變小，阻力變大。而齒圈3依次通過齒輪12、10、8傳到輸出軸9的傳動比最大。所以，行星輪4只能通過齒圈3的內(nèi)齒帶動齒圈3逆時針方向旋轉(zhuǎn)，并依次通過齒輪12、10、8帶動行星架5作逆時針方向旋轉(zhuǎn)，同時通過行星輪4對齒圈3作逆時針方向倒轉(zhuǎn)加速。
倒車檔的無級自動變速原理，跟前進檔一樣，只是輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向及變速循環(huán)機構(gòu)的傳動路線有所不同，同時考慮到倒車的安全，倒車速度應盡可能低些，倒車檔的傳動比要大于前進檔。
當變速器處在前進檔位置時(
圖1、圖2所示)，設齒圈3固定不動，中心輪2依次通過行星輪4、齒圈3的內(nèi)齒，再由行星架5傳到輸出軸9的總傳動比，應相當于手動有級變速器的一檔傳動比，稱為起步傳動比。
設齒輪7與行星架5、輸出軸9斷開，中心輪2固定不動。齒輪7依次通過齒輪11、12，齒圈3的內(nèi)外齒，行星輪4、行星架5傳到輸出軸9的總傳動比應大于起步傳動比，稱為加速傳動比，加速傳動比的大小會直接影響汽車的加速性能，加速傳動比一定要大于起步傳動比，否則，變速器不能正常工作。
當變速器處在倒車檔位置時(圖4所示)，中心輪2依次通過行星輪4、齒圈3的內(nèi)外齒、齒輪12、10、8傳到輸出軸9的總傳動比應大于起步傳動比，稱為倒車傳動比。
變速器之所以能夠?qū)崿F(xiàn)自動無級變速，首要條件就是輸出軸9要有足夠大的旋轉(zhuǎn)力矩，才能通過齒輪7、11、12，齒圈3，行星輪4，行星架5帶動輸出軸9作相應加速。當輸入軸1的旋轉(zhuǎn)力矩減弱時，輸出軸9的轉(zhuǎn)速也相應減慢。而輸出軸9的起步轉(zhuǎn)速，是由發(fā)動機驅(qū)動輸入軸1依次通過中心輪2、行星輪4、齒圈3的內(nèi)齒，行星架5傳到輸出軸9。汽車在行駛過程中，司機只要控制發(fā)動機的油門開度，便能對發(fā)動機的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)無級控制，并通過相應的傳動機構(gòu)控制輸出軸9的轉(zhuǎn)速。
輸出軸9的起步轉(zhuǎn)速加上變速循環(huán)機構(gòu)傳到行星架5的轉(zhuǎn)速，稱為合成轉(zhuǎn)速。同理，輸出軸9的驅(qū)動阻力，加上變速循環(huán)機構(gòu)傳到行星架5的驅(qū)動阻力，稱為合成阻力。當變速循環(huán)機構(gòu)完成一個工作循環(huán)時，則合成轉(zhuǎn)速就會相應加快，或者減慢，其合成阻力也會相應增大，或者減少。
當輸出軸9的旋轉(zhuǎn)扭矩不斷加大(大于負載及摩擦阻力)，則合成轉(zhuǎn)速也相應加快。但并非無限快，因為，汽車發(fā)動機構(gòu)的油門開度達到最大極限時，則汽車發(fā)動機的轉(zhuǎn)速及扭矩也達到最大極限。而汽車在行駛過程中，除了負載及摩擦阻力外，還有空氣阻力。汽車慢速行駛時，空氣阻力很小，但汽車高速行駛時，空氣阻力變大，將會成為主要阻力。根據(jù)空氣動力學原理可知汽車行駛速度越快，空氣阻力越大(即空氣阻力與汽車行駛速度成正比)。所以，汽車發(fā)動機的功率及轉(zhuǎn)速扭矩達到最大極限時，也就是汽車行駛速度的最大極限。
當汽車需要加速時，首先輸出軸9的旋轉(zhuǎn)扭力一定要大于負載及阻力。當輸出軸9的旋轉(zhuǎn)扭力小于負載及阻力時，輸出軸9的轉(zhuǎn)速因阻力的作用而減慢，并一直到其旋轉(zhuǎn)扭力所能克服負載及阻力的范圍內(nèi)保持恒速。
本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點以齒輪傳動循環(huán)機構(gòu)實現(xiàn)自動無級變速，傳動效率高，功率大，體積小，結(jié)構(gòu)簡單合理，工作可靠，壽命長，故障少，成本低。
權(quán)利要求1.一種齒輪式汽車自動無級變速器，其特征在于包括變速器輸入軸(1)、中心輪(2)、齒圈(3)、行星輪(4)、行星架(5)、輸出軸前進檔齒輪(7)、輸出軸倒車檔齒輪(8)、變速器輸出軸(9)、中間軸倒車檔齒輪(1 0)、中間軸前進檔齒輪(11)、中間軸傳動齒輪(12)、中間軸(13)、變速器殼體(16)，變速器輸入軸(1)、變速器輸出軸(9)、中間軸(13)相互平行地裝于變速器殼體(16)內(nèi)，變速器輸入軸(1)與中心輪(2)連接成一體，行星輪(4)、齒圈(3)依次套裝在變速器輸入軸(1)與中心輪(2)外，齒輪(12)固定在中間軸(13)上，并和齒圈(3)的外齒嚙合，變速器輸出軸(9)與行星架(5)固定連接，齒輪(7)與齒輪(8)連成一體，并固定在變速器輸出軸(9)上，齒輪(10)齒輪(11)連成一體，并活動套裝在中間軸(13)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于在變速器殼體(16)的中間設有支承壁(6)，變速器輸出軸(9)承放在支承壁(6)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于齒圈(3)以滾珠軸承裝在變速器輸入軸(1)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于變速器輸入軸(1)、變速器輸出軸(9)、中間軸(13)分別以滾珠軸承支承在變速器殼體(16)上。
專利摘要一種齒輪式汽車自動無級變速器,其特征在于:包括變速器輸入軸、中心輪、齒圈、行星輪、行星架、輸出軸前進檔齒輪、輸出軸倒車檔齒輪、變速器輸出軸、中間軸倒車檔齒輪、中間軸前進檔齒輪、中間軸傳動齒輪、中間軸、變速器殼體。本實用新型以齒輪傳動循環(huán)機構(gòu)實現(xiàn)自動無級變速,傳動效率高,功率大,體積小,結(jié)構(gòu)簡單合理,工作可靠,壽命長,故障少,成本低。
文檔編號B60K17/28GK2431150SQ0022869
公開日2001年5月23日 申請日期2000年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月4日
發(fā)明者陳記忠 申請人:陳記忠