汽車用自動無級變速器的製作方法

2023-09-19 08:27:40 1

專利名稱：汽車用自動無級變速器的製作方法
技術領域：
本發明屬於汽車用自動無級變速器，尤其是涉及自動檔乘用車。
背景技術：
目前國內外各大廠商設計並製造的自動檔乘用車，其變速器均採用液力耦合變 扭、齒輪制動變速、液壓操控換檔的方法。這樣的方法存在以下缺點①液力耦合的效率相 對較低；②變速器的結構相對較為複雜；③換檔的控制系統相對較為複雜；④變速的平滑 性相對較差；⑤變速器的輸出扭矩、轉速、及功率對車輛阻力及發動機輸出功率的匹配性相 對較差。

發明內容
本發明所要解決的技術問題主要是目前自動檔乘用車變速器存在的以下問題① 液力耦合的效率較低；②結構較複雜；③換檔的控制系統較複雜；④變速的平滑性較差；⑤ 輸出扭矩、轉速、及功率對車輛阻力及發動機輸出功率的匹配性較差。本發明解決以上問題所採用的技術方案是①採取電磁感應耦合傳遞功率的方法 代替液力耦合；②採取無級改變耦合半徑變速的方法代替齒輪制動有級變速；③採取反作 用力、正壓力、軸向力、彈性恢復力動態平衡，從而自動調節耦合半徑的方法代替換檔控制 系統。本發明與現有技術相比具有如下優點①效率較高，有利於降低燃油消耗；②結 構和控制簡單，有利於降低產品成本和價格；③由於結構簡單，因而可靠性高、壽命長；④ 由於結構簡單，因而維護保養簡單、維修成本低；⑤變速的平滑性好，因而車輛行駛平穩； ⑥由於反作用力、正壓力、軸向力、彈性恢復力動態平衡，能夠適時調節耦合半徑，因此變速 器輸出的扭矩、轉速、及功率亦能隨時自動調節，既能適應車輛阻力的變化，又能適應發動 機轉速的變化，使發動機的工作及車輛的行駛始終處於最佳匹配狀態；⑦配備本發明的自 動無級變速器後，車輛的操控將較為簡單。除倒車需要一個檔位外，其它如上坡、下坡、平 路、加速、減速、停車等，均不需其它操作，只需加減油門並適當輔以剎車即可。


圖1為本發明主要結構隱去極靴後的示意圖；圖2為本發明主要結構未隱去極靴的示意圖；圖3至圖7為磁路方向及磁場變化過程示意圖；圖8為磁鐵受力分析示意圖；圖9為本發明兩套主動軸配置隱去極靴後的示意圖；圖10為本發明兩套主動軸配置的二級組合隱去極靴後的示意圖；圖11為主動軸上螺旋槽示意圖；圖12為磁鐵孔內螺旋稜示意圖。
具體實施例方式本發明的具體實施方式
結合

如下。(一)、如圖1所示，從動盤1由鐵磁材料製作，並在其上兩側表面鑲嵌網條狀導電 材料。但靠近圓心處不鑲嵌。( 二)、主動軸以套為單位，每套兩根，由軸2和軸3組成，分別靠近從動盤1的平 面對稱布置在從動盤1的兩側，且其軸線垂直於從動盤1的迴轉中心線。(三)、軸2表面製作有右螺旋槽，其上從靠近從動盤1的圓心處向外依次所裝的 主要零件有固定其上的錐齒輪4、右旋磁鐵5、右旋扭壓簧6、固定其上的同步齒輪7。其中 右旋磁鐵5內孔是由非導磁材料製作，並且孔內表面製作有右螺旋稜，與軸2表面右螺旋槽 相配合，且為間隙配合，可沿螺旋槽滑動。右旋扭壓簧6的簧絲端頭，一端插在同步齒輪7 端面的小孔上，一端插在右旋磁鐵5端面的小孔上。它的彈性恢復力使磁鐵5受到沿著軸 2螺旋槽旋轉著移向從動盤1圓心處的作用。(四)、軸3表面製作有左螺旋槽，其上從靠近從動盤1的圓心處向外依次所裝的 主要零件有左旋磁鐵8、左旋扭壓簧9、固定其上的同步齒輪10。同步齒輪10與同步齒輪 7的主要尺寸相同。左旋磁鐵8與右旋磁鐵5的主要結構相同，只是孔內表面製作的是左螺 旋稜，與軸3表面左螺旋槽相配合，且為間隙配合，可沿螺旋槽滑動。左旋扭壓簧9的簧絲 端頭，一端插在同步齒輪10端面的小孔上，一端插在左旋磁鐵8端面的小孔上。它的彈性 恢復力使磁鐵8受到沿著軸3螺旋槽旋轉著移向從動盤1圓心處的作用。(五)、如圖2所示，在磁鐵5和磁鐵8的外側，沿著磁鐵可以軸向移動的範圍，對 稱布置有四塊極靴11，均由鐵磁材料製作，尺寸完全相同。極靴11與磁鐵5、磁鐵8及從動 盤1之間靠近但不接觸，而是留有氣隙。磁鐵5、磁鐵8與從動盤1之間靠近但也不接觸，而 是留有氣隙。(六)、通過同步齒輪7與同步齒輪10嚙合位置的選擇，保證磁鐵5和磁鐵8在旋 轉時，相對於從動盤1的某一半徑處，一塊磁鐵的N極靠近從動盤1，則另一塊磁鐵的S極靠 近從動盤1，使磁力線能夠橫向穿過從動盤1。其磁路方向及磁場的變化過程如圖3至圖7 所示。以下是本發明汽車用自動無級變速器的工作過程說明。(一 )、在汽車發動機沒有點火的靜止狀態下，由於扭壓簧6和扭壓簧9彈性恢復 力R的作用，使得磁鐵5和磁鐵8停止在靠近從動盤1圓心處的位置。(二)、當發動機點火後工作在怠速狀態時，在輸入錐齒輪12的驅動下，錐齒輪4 及軸2旋轉，裝在軸2上的右旋磁鐵5、右旋扭壓簧6及固定其上的同步齒輪7也一起旋轉。 通過與同步齒輪7的嚙合，同步齒輪10帶動軸3及其上的左旋扭壓簧9、左旋磁鐵8相對 於軸2對稱旋轉。由於此時發動機怠速，所以磁鐵5和磁鐵8的轉速均不高，再加上從動盤 1靠近圓心處未鑲嵌導電材料，或採用其它材料使此處電阻較大，因此雖然由於磁鐵5和磁 鐵8的旋轉造成穿過從動盤1的磁通量的周期性變化，並在從動盤1的對應位置感應出周 期性變化的電動勢，但從動盤1上的感生電流並不大，因此感生電流所受到的磁場作用力 還不足以使從動盤1轉動起來。(三)、如果發動機轉速逐漸提高，則磁鐵5和磁鐵8轉速也增加，相應的磁通量變化率、從動盤1上的感應電動勢、感生電流、感生電流在磁場中所受到的作用力、感生電流 對磁鐵5和磁鐵8的反作用力T都將逐漸增加。同時，軸2和軸3的螺旋槽對磁鐵5和磁 鐵8所產生的正壓力K也將增加。在T和K的共同作用下，離開從動盤1圓心處的軸向力 F也增加。如圖8所示，當此軸向力F增大到足以克服扭壓簧6和扭壓簧9的彈性恢復力R 時，磁鐵5和磁鐵8就產生軸向移動，增加了在從動盤1上的作用半徑，因此增加了對從動 盤1所作用的電磁轉矩，直到使從動盤1轉動起來。由於從動盤1的轉速和轉矩輸出，使汽 車逐漸起步。(四)、當發動機穩定在某提高了的轉速下後，隨著從動盤1轉速的逐漸提高，與磁 鐵5和磁鐵8在對應處的線速度逐漸接近，相應導電條上磁通量的變化率也逐漸變小，於是 感應電動勢、感生電流、從動盤1所受到的電磁轉矩都將逐漸變小，直到與阻力矩相平衡。 於是從動盤1便在某轉速下穩定轉動，汽車也在某速度下穩定行駛。(五)、當要想提高車速時，可以踩下油門踏板增加發動機轉速，磁鐵5和磁鐵8的 轉速也跟著增加，相應導電條上磁通量的變化率、感應電動勢、感生電流、、從動盤1所受到 的電磁轉矩都將增加，於是從動盤1轉速便逐漸提高，一直達到較高轉速下新的平衡。汽車 便在提高後的速度下穩定行駛。(六)、當要降低車速時，可以抬高油門踏板降低發動機轉速，磁鐵5和磁鐵8的轉 速也跟著降低，相應導電條上磁通量的變化率、感應電動勢、感生電流、、從動盤1所受到的 電磁轉矩都將減小，於是從動盤1的轉速便降低，達到較低轉速下新的平衡。汽車便在降低 後的速度下穩定行駛。同樣道理，如需停車或滑行，則將油門踏板徹底鬆開，汽車便在發動 機怠速阻力的作用下逐漸減速滑行並停止。(七)、當發動機速度不變的前提下，汽車遇到上坡等阻力增加的情況時，從動盤1 隨著汽車速度的減緩而轉速下降，但由於磁鐵5和磁鐵8的轉速未減，相應導電條上磁通量 的變化率則增加，造成感應電動勢、感生電流、磁場對感生電流的作用力、感生電流對磁鐵5 和磁鐵8的反作用力T、磁鐵5和磁鐵8所受到軸2和軸3螺旋槽的正壓力K相應都增加。 在T和K的共同作用下，離開從動盤1圓心處的軸向力F也增加，並克服扭壓簧6和扭壓簧 9的彈性恢復力R。於是磁鐵5和磁鐵8軸向移動，在從動盤1上的作用半徑增大，其結果 是從動盤1輸出的扭矩增加，直到與阻力矩在較低轉速下達到平衡為止。當發動機速度不變而汽車上坡結束、阻力減小時，根據同樣的道理，變速器將自動 回到扭矩較小而轉速較高的狀態。根據上述分析可知，本發明的汽車用自動無級變速器，能夠在發動機轉速不變的 情況下，自動調節輸出的扭矩和轉速，以適應汽車阻力的變化；而在正常行駛阻力不變的情 況下，油門的控制只影響車速的變化，不影響扭矩的變化。因此，駕駛員只需根據車速的需 要調節油門或適當輔以剎車即可，而扭矩的大小則由變速器自動匹配到最佳狀態。根據變速器所需傳遞總扭矩大小的不同，從動盤直徑的設計可大可小，主動軸也 可以多套配置。如圖9所示即為兩套主動軸配置。根據減速比和變速比的各種需要，本發明可以多級組合。如圖10所示即為兩套配
置的二級組合。本發明還可配置自動離合器，在從動盤1達到較高轉速後，將輸入錐齒輪12與從 動盤1直接聯結，使傳動效率更高。
權利要求
一種汽車用自動無級變速器，其結構由主動部分(包括輸入錐齒輪、主動軸、磁鐵、極靴、扭壓簧、同步齒輪)和從動盤等主要零部件組成。其特徵是(一).主動部分與從動盤之間採取電磁感應耦合傳遞功率；(二).採取無級改變耦合半徑的方法變扭、變速；(三).採取反作用力、正壓力、軸向力、彈性恢復力動態平衡的方法自動調節耦合半徑。
2.如權利要求1所述的汽車用自動無級變速器，其附加的技術特徵是主動軸表面制 作有螺旋槽，磁鐵孔內表面製作有螺旋稜。槽和稜相互作用時，使磁鐵不但受到產生旋轉的 周向力，還受到產生滑動的軸向力。
3.如權利要求1所述的汽車用自動無級變速器，其附加的技術特徵是採用磁鐵旋轉 的方法，使穿過從動盤的磁通量發生周期性變化，從而在從動盤的導電條上產生感生電流。
4.如權利要求1所述的汽車用自動無級變速器，其附加的技術特徵是極靴沿磁鐵軸 向移動的整個範圍布置，並且固定不動。
5.如權利要求1所述的汽車用自動無級變速器，其附加的技術特徵是針對每塊磁鐵， 極靴分為兩部分，且中間留有足夠大的間隙，使磁力線不能在兩塊極靴間直接短路，而只能 穿過從動盤構成磁迴路。
6.如權利要求1所述的汽車用自動無級變速器，其附加的技術特徵是左旋磁鐵配套 左旋扭壓簧，右旋磁鐵配套右旋扭壓簧。磁鐵所受到扭壓簧的彈性恢復力由伸張力和扭轉 力疊加而成。伸張力增加時扭轉力減弱，扭轉力增加時伸張力減弱。兩者綜合作用的結果， 使磁鐵在各位置所受的彈性恢復力基本一致。因此，磁鐵位置只受汽車阻力變化的影響，基 本呈線性關係。
全文摘要
本發明公開了一種汽車用自動無級變速器，用於解決現有自動檔汽車變速器液力耦合效率低、變速結構複雜、換檔控制複雜等問題。本發明採取電磁感應耦合傳遞功率的方法代替液力耦合；採取無級改變耦合半徑變速的方法代替齒輪制動有級變速；採取反作用力、正壓力、軸向力、彈性恢復力動態平衡，從而自動調節耦合半徑的方法代替換檔控制系統。其結構由主動部分(包括輸入錐齒輪、主動軸、磁鐵、極靴、扭壓簧、同步齒輪)和從動盤等主要零部件組成。
文檔編號H02K49/10GK101951117SQ201010161789
公開日2011年1月19日 申請日期2010年5月4日 優先權日2010年5月4日
發明者王培森 申請人:王培森