專利名稱：用于機(jī)動車輛的無級變速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于機(jī)動車輛的變速裝置，確切講是一種機(jī)械式的。由行星輪系構(gòu)成的，用于機(jī)動車輛的無級變速裝置。
現(xiàn)有技術(shù)中用于機(jī)動車輛機(jī)械式無級變速器有摩擦輪式和皮帶摩擦式兩種。前者由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，沒有得以推廣；后者由于承載較小，傳動效率低，僅用在摩托車和微型車等輕載車輛上?，F(xiàn)技術(shù)情況參見《汽車的傳動系》(人民交通出版社出版)。
中國發(fā)明專利申請91102609.6公開了一種可用于一切需在運(yùn)動中進(jìn)行變速的無級變速器。該申請是用一級或一級以上周轉(zhuǎn)輪系構(gòu)成，并用第一級周轉(zhuǎn)輪系的支架或中心輪作為控制端，用單另設(shè)的控制扭矩經(jīng)蝸輪付輸入變速控制，實(shí)現(xiàn)輸出端的無級變速，但這種變速器無法用于機(jī)動車。
作為上述專利申請的改進(jìn)的91103552.4專利申請所公開的用于運(yùn)輸機(jī)械的無級變速器是在一級周轉(zhuǎn)輪系中多設(shè)一個(gè)帶自鎖動能的控制端。但是該申請公開的無級變速器仍需要一個(gè)單另設(shè)置的控制扭矩。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種適于機(jī)動車輛，特別是重載車輛使用的無級變速裝置。
本實(shí)用新型的目的通過下述措施實(shí)現(xiàn)裝置中設(shè)有兩個(gè)行星輪系，其中輸入端為第一行星輪系的中心輪，輸出端為第二行星輪系的中心輪。并且兩行星輪系的齒環(huán)相互剛性聯(lián)接，或者為一個(gè)整體。在第一行星輪系的行星架設(shè)置有由行星架驅(qū)動的分扭矩輸出機(jī)構(gòu)，分扭矩輸出機(jī)構(gòu)通過旁路傳動機(jī)構(gòu)作用于第二行星輪系的行星架。在旁路傳動機(jī)構(gòu)上，或者分扭矩輸出機(jī)構(gòu)上設(shè)置有可控制其轉(zhuǎn)速的控制裝置。在行星輪系的齒環(huán)上設(shè)置有棘輪機(jī)構(gòu)。所述裝置工作中輸入扭矩既通過兩行星輪系輸出，又通過分扭矩輸出機(jī)構(gòu)及旁路傳動機(jī)構(gòu)作用于第二行星輪系的行星架，并通過對旁路傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩的控制實(shí)現(xiàn)對總輸出轉(zhuǎn)矩的無級調(diào)整。
本實(shí)用新型還可用下述措施實(shí)現(xiàn)在第一行星輪系的行星架上固定設(shè)置齒輪，形成分扭矩輸出機(jī)構(gòu)，所述齒輪與旁路傳動機(jī)構(gòu)軸上的齒輪相嚙合。旁路傳動機(jī)構(gòu)軸的另一端設(shè)置有齒輪，該齒輪與第二行星輪系的行星架上設(shè)置的蝸輪傳動付或齒輪傳動付的蝸桿軸或者齒輪軸上設(shè)置的齒輪嚙合。對旁路傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速控制通過多片制動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)用新型中其旁路傳動機(jī)構(gòu)軸的輸出端上設(shè)有與該軸鍵配合并可沿其軸向調(diào)整位置的一組齒輪，當(dāng)調(diào)整該組齒輪的在一位置時(shí)，可使其中一個(gè)齒輪直接與行星架上所設(shè)的齒輪相嚙合；而當(dāng)調(diào)整該組齒輪在另一個(gè)位置時(shí)，可使其中另一個(gè)齒輪通過一個(gè)過輪驅(qū)動第二行星輪系的行星架。在行星輪系的齒環(huán)上設(shè)有可調(diào)式雙向棘輪。采用這種結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)倒轉(zhuǎn)輸出。
本實(shí)用新型中還可在第一行星輪系的行星架上設(shè)兩個(gè)齒輪，在旁路傳動機(jī)構(gòu)軸的輸入端設(shè)兩個(gè)與軸鍵配合并可沿軸向調(diào)整位置的齒輪，通過沿軸向位置調(diào)整，使之兩個(gè)齒輪中的一個(gè)與行星架上固定的相應(yīng)齒輪嚙合。這種結(jié)構(gòu)中，由于與行星架固定的兩齒輪與其對應(yīng)嚙合的齒輪速比不同，可使裝置有低速和次低速的輸出。


圖1為本實(shí)用新型傳動原理圖圖2為本實(shí)用新型一種帶有倒檔的結(jié)構(gòu)實(shí)施方案的傳動原理圖圖3為雙向棘輪示意圖圖4為本實(shí)用新型中多片制動器的制動壓力與輸出轉(zhuǎn)速間函數(shù)關(guān)系圖。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作詳細(xì)解說本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)(參見圖1)是由第一行星系4′、第二行星輪系4″，分扭矩輸出機(jī)構(gòu)22′、旁路傳動機(jī)構(gòu)14′等構(gòu)成。其中第一行星輪系4′的中心輪2和第二行星輪系4″的中心輪5分別與輸入軸1和輸出軸8聯(lián)接。第一、第二行星輪系上的齒環(huán)(即內(nèi)齒輪)4a和4b位于一個(gè)整體上，或者相互剛性聯(lián)接。第一行星輪系4′的行星架(支架)3′上固定有作為分扭矩輸出機(jī)構(gòu)的齒輪22。齒輪22與旁路傳動機(jī)構(gòu)軸14上固定的齒輪15嚙合。軸14另一端固定有與齒輪10嚙合的齒輪11。齒輪10的軸上固定有蝸桿9，并與固定于第二行星輪系4″的行星架6′上的蝸輪7相嚙合。軸14上設(shè)有由多片制動器構(gòu)成的軸14轉(zhuǎn)速控制裝置18。行星輪系的齒環(huán)4上設(shè)置有棘輪機(jī)構(gòu)13。
上述結(jié)構(gòu)中的蝸輪7和蝸桿9、齒輪10和11也可用圓柱齒輪替代，這樣的結(jié)構(gòu)中也可省去齒輪10。此外也可將制動器18設(shè)于輪系4′的行星架3′上，或齒輪22上，這些改變形成本實(shí)用新型的另幾種不同的形式。
在本實(shí)用新型中，經(jīng)軸1輸入的扭矩通過行星輪系和分扭矩輸出機(jī)構(gòu)即齒輪22、旁路傳動機(jī)構(gòu)的作用經(jīng)軸8輸出。由于控制器18的作用使其輸出轉(zhuǎn)速變化。這種變化可分為下述三種狀況A、控制手柄19位于A位，使控制器18的動片16和定片17間充分接觸，并將軸14完全制動。這時(shí)由于受齒輪付15和22作用，行星架3′受約束而不轉(zhuǎn)動，而行星輪3在中心輪2作用下的帶動齒環(huán)4a轉(zhuǎn)動，作為同一整體上的齒環(huán)4b同速轉(zhuǎn)動，并通過行星輪6帶動中心輪5及軸8將轉(zhuǎn)矩輸出。此時(shí)本發(fā)明的總速比取決于第一行星輪系4′和第二行星輪系4″的速比。當(dāng)4′速比與4″速比相等時(shí)，本實(shí)用新型總速比為11，類似于直接傳動。這種狀況相當(dāng)車輛變速器位于直接檔位。
B、控制手柄19位于B位，使多片控制器18的動片16和定片17之間完全脫離，軸14的轉(zhuǎn)動完全不受控制裝置18的約束。此時(shí)輸入扭矩通過中心齒輪2、行星架3′，齒輪22作用于旁路傳動機(jī)構(gòu)軸上，并通過齒輪付11、12和蝸輪付7、9作用于第二行星輪系的行星架6′上，并對齒環(huán)4b施以反向轉(zhuǎn)動的作用力。由于齒環(huán)4上的棘輪機(jī)構(gòu)13的約束，齒環(huán)4無法反轉(zhuǎn)，使由旁路傳動機(jī)構(gòu)傳來的轉(zhuǎn)矩全部作用于中心齒輪5上，并通過軸8輸出。此時(shí)整個(gè)裝置的總速比是兩行星輪系各自速比，及齒輪付22與15，10與11及蝸輪付7與9中減速比綜合作用的結(jié)果。當(dāng)兩行星輪系4′與4″的總速比為1時(shí)，整個(gè)裝置速比只取決于齒輪付22與15、10與11和蝸輪付7與9的速比之積，通過適當(dāng)配齒可使裝置總速比滿足機(jī)動車輛要求的最大速比范圍，甚至于更大速比范圍。這種狀況相當(dāng)車輛低速檔位，由于速比大，輸出轉(zhuǎn)速低，其輸出扭矩也非常大。
C、控制柄19位于A、B間任一位置時(shí)，控制裝置18的定片17和動片16之間有適當(dāng)摩擦力，由于控制裝置18的作用使軸14的轉(zhuǎn)速處于最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速間的適當(dāng)范圍內(nèi)。此時(shí)，動力一方面通過旁路傳動機(jī)構(gòu)輸出，另一方面通過行星系輸出。當(dāng)軸14所受制動作用較小時(shí)，動力主要通過旁路傳動機(jī)構(gòu)輸出，輸出轉(zhuǎn)速較小；當(dāng)軸14所受制動力較大時(shí)動力主要通過行星輪系輸出，而旁路傳動機(jī)構(gòu)只是提供輸出轉(zhuǎn)速控制(通過齒環(huán)轉(zhuǎn)速控制實(shí)現(xiàn))，此時(shí)輸出轉(zhuǎn)速較大。由此可見控制裝置18的制動力由小到大的過程也就是本實(shí)用新型輸出轉(zhuǎn)速由小變大的全過程。關(guān)于這種狀況下本實(shí)用新型輸出轉(zhuǎn)速的變化與控制裝置18制動力大小的變化可參見圖4所示的函數(shù)關(guān)系。
此外，在前述第三種狀況下，如遇路面阻力增大時(shí)，車輛行走系統(tǒng)將向本實(shí)用新型的齒環(huán)施以反作用力。由于棘輪機(jī)構(gòu)13的作用，阻止了齒環(huán)的反轉(zhuǎn)，同時(shí)使動力更多的經(jīng)旁路傳機(jī)構(gòu)通過，并輸出。
圖2的結(jié)構(gòu)是在圖1結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增設(shè)了倒檔和低速、次低速輸出機(jī)構(gòu)。由于基本結(jié)構(gòu)與圖1及前述內(nèi)容相同，在此不再贅述。此處僅將倒檔、低速和次低速輸出機(jī)構(gòu)作一介紹。
圖2中第一行星輪系的行星架3′上固定有兩齒輪22a和22b，旁路機(jī)構(gòu)軸14的輸入端設(shè)有與軸鍵配合并可沿其軸線調(diào)整位置的齒輪10、11。在裝置中還設(shè)有過輪9。其中過輪9上的齒輪9′與第二行星輪系行星架6′上固定的齒輪7嚙合。當(dāng)齒輪組15位于圖示位置時(shí)，齒輪22a與22b嚙合，而15a與22a分離位置時(shí)，由于22b與15b間速比較小，此時(shí)裝置輸出次低速。采用這種方式可使車輛在長坡道或沼澤等特殊路面行駛中既可有一定的速度又不必長時(shí)間使用多片制動器造成制動器的過熱。在軸14的輸出端，當(dāng)齒輪10、11如圖2示位置時(shí)齒輪11直接與齒輪7嚙合，產(chǎn)生正轉(zhuǎn)輸出；而當(dāng)齒輪10、11位置調(diào)至齒輪11與齒輪7分離，齒輪10與過輪9嚙合，并通過過輪9上的齒輪9′作用于齒輪7上，此時(shí)因過輪9作用使裝置產(chǎn)生倒轉(zhuǎn)輸出。需指出的是在圖2結(jié)構(gòu)中行星輪系齒環(huán)上的棘輪13應(yīng)是可調(diào)式雙向棘輪，即如圖3示的棘輪。同時(shí)應(yīng)注意，在倒檔輸出時(shí)一方面要將齒輪組中齒輪10與過輪9嚙合，同時(shí)需將棘爪換向。實(shí)際結(jié)構(gòu)中可將齒輪10、11的調(diào)整柄與棘爪調(diào)整柄聯(lián)鎖。
本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)如下1、變速過程連續(xù)、平穩(wěn)、無中斷、沖出現(xiàn)象，車輛起步加速平穩(wěn)，既可提高乘坐舒適性又可降低油耗。
2、易于操作。以重載車為例，其檔位最多可達(dá)十五個(gè)，而采用本實(shí)用新型時(shí)僅需三個(gè)檔位。行車的高速和低速間的變換只需通過簡單控制手柄(也可是通過踏板)19位置實(shí)現(xiàn)。因此操作極為簡便。
3、由于車輛變速過程平滑連續(xù)，起步平穩(wěn)，可大大減輕傳動系統(tǒng)的磨損，延長修理間隙里程。
4、傳動可靠、效率較高，可用于重載車輛。
5、本實(shí)用新型的另一優(yōu)點(diǎn)是在陡坡上坡前行狀態(tài)突然發(fā)生發(fā)動機(jī)熄火，或者其它原因停止前行時(shí)會發(fā)生后退現(xiàn)象。而且在車輛下坡時(shí)發(fā)生剎車裝置失靈時(shí)，還可利用將本實(shí)用新型置倒行檔位的方式，迅速使車輛制動。這一特點(diǎn)使行車安全得到進(jìn)一步保證。
實(shí)施例1本例采用圖1示結(jié)構(gòu)但原圖中蝸輪付換為齒輪付其中各齒輪齒數(shù)如下中心輪2和5均為16齒，行星輪3和6均為16齒，齒環(huán)4a和4b均為48齒，齒輪9和7均為直齒輪，省去傘齒輪10、11軸。齒輪7直接與軸14鍵配合，齒輪9固定于行星架6′上，齒輪7齒數(shù)為51，齒輪9齒數(shù)為18，齒輪22為18齒，齒輪15為51齒。本例速比，范圍為1－8。
例2本例采用圖2結(jié)構(gòu)，其中中心輪2、8的齒數(shù)為16，行星輪3、6的齒數(shù)為16，齒環(huán)4a和4b的齒數(shù)48、齒輪22a齒數(shù)為16，齒輪22b齒數(shù)為25，齒輪15a齒數(shù)為54，齒輪15b齒數(shù)為38，齒輪11齒數(shù)為16，齒輪10齒數(shù)為16，齒輪7齒數(shù)為54，過輪9齒數(shù)為22，過輪9上固定并與齒輪7嚙合的齒輪9′齒數(shù)為22，本例速比范圍為1～11.4，其中次低速輸出速比為5.13，第一倒檔最大速比為11.4；第二倒檔最大速比為5.13左右。
權(quán)利要求1.由周轉(zhuǎn)輪系構(gòu)成的用于機(jī)動車輛的變速裝置，其中輸入端為第一行星輪系的中心輪，輸出端為第二行星輪系的中心輪，在裝置中有另一轉(zhuǎn)矩作用于第二行星輪系的行星架，其特征在于第一、第二得星輪系的齒環(huán)相互剛性聯(lián)接，第一行星輪系的行星架上設(shè)置由行星輪架驅(qū)動的分扭矩輸出機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)通過旁路傳動機(jī)構(gòu)作用于第二行星輪系的行星架，在旁路傳動機(jī)構(gòu)上設(shè)置有可控制其轉(zhuǎn)速的控制裝置，行星輪系的齒環(huán)上設(shè)置有棘輪機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述變速裝置，其特征在于在旁路傳動機(jī)構(gòu)的分扭矩輸出機(jī)構(gòu)上設(shè)置有可控制其轉(zhuǎn)速的控制機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速裝置，其特征在于分扭矩輸出機(jī)構(gòu)為固定于第一行星輪系的行星架上的齒輪，該齒輪與旁路傳動機(jī)構(gòu)軸上的齒輪相嚙合，旁路傳動機(jī)構(gòu)軸的另一端設(shè)置有齒輪，該齒輪與第二行星輪系的行星架上設(shè)置的蝸輪傳動付的蝸桿軸上的齒輪相嚙合，在旁路傳動機(jī)構(gòu)軸上設(shè)置由多片制動機(jī)構(gòu)成的轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變速裝置，其特征在于分扭矩輸出機(jī)構(gòu)為固定于第一行星輪系的行星架上的齒輪，該齒輪與旁路傳動機(jī)構(gòu)軸上的齒輪相嚙合，旁路傳動機(jī)構(gòu)軸的另一端設(shè)置有齒輪，該齒輪與第二行星輪系的行星架上設(shè)置的蝸輪傳動付的蝸桿軸上的齒輪相嚙合，在旁路傳動機(jī)構(gòu)軸上設(shè)置由多片制動機(jī)構(gòu)成的轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速裝置，其特征在于分扭矩輸出機(jī)構(gòu)為固定于第一行星輪系的行星架上的齒輪，該齒輪與旁路傳動機(jī)構(gòu)軸上的齒輪相嚙合，旁路傳動機(jī)構(gòu)軸的另一端設(shè)置有齒輪，該齒輪與第二行星輪系的行星架上設(shè)置的齒輪傳動付的齒輪軸上的齒輪相嚙合，在旁路傳動軸上設(shè)置由多片制動機(jī)構(gòu)構(gòu)成的轉(zhuǎn)速控制裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變速裝置，其特征在于分扭矩輸出機(jī)構(gòu)為固定于第一行星輪系的行星架上的齒輪，該齒輪與旁路傳動機(jī)構(gòu)軸上的齒輪相嚙合，旁路傳動機(jī)構(gòu)軸的另一端設(shè)置有齒輪，該齒輪與第二行星輪系的行星架上設(shè)置的齒輪傳動付的齒輪軸上的齒輪相嚙合，在旁路傳動軸上設(shè)置由多片制動機(jī)構(gòu)構(gòu)成的轉(zhuǎn)速控制裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的變速裝置，其特征在于旁路傳動機(jī)構(gòu)軸的輸出端上設(shè)有與該軸鍵配合并可沿軸線方向調(diào)整位置的一組齒輪，在一個(gè)位置時(shí)該齒輪組的一個(gè)齒輪直接與第二行星輪系的行星架上所設(shè)的齒輪相嚙合，在另一位置時(shí)，該齒輪組的另一齒輪通過一過輪驅(qū)動第二行星輪的行星架上所設(shè)的齒輪，行星輪系齒環(huán)上設(shè)有可調(diào)式雙向棘輪。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變速裝置，其特征在于第一行星輪系的行星架上設(shè)有兩個(gè)齒輪，其上齒輪可與旁路傳動機(jī)構(gòu)軸的輸入端所設(shè)的與軸鍵配合并可沿軸向調(diào)整位置的相應(yīng)齒輪嚙合。
專利摘要一種由周轉(zhuǎn)輪系構(gòu)成用于機(jī)動車輛的變速裝置。本實(shí)用新型是在第一行星輪系的行星架設(shè)置分扭矩輸出機(jī)構(gòu)，在周轉(zhuǎn)輪系旁設(shè)置由分扭矩輸出機(jī)構(gòu)驅(qū)動的旁路傳動機(jī)構(gòu)，并由旁路傳動機(jī)構(gòu)作用于第二行星輪系的行星架。第一和第二行星輪的齒環(huán)或?yàn)橐徽w，或相互剛性固定。齒環(huán)上還設(shè)有棘輪機(jī)構(gòu)。在旁路傳動機(jī)構(gòu)或在分扭矩輸出機(jī)構(gòu)上設(shè)置有可控制其轉(zhuǎn)速的控制裝置。
文檔編號F16H3/44GK2169734SQ9320227
公開日1994年6月22日 申請日期1993年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月20日
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