七功能自動無級變速橋的製作方法

2023-10-18 04:35:54 2

專利名稱：七功能自動無級變速橋的製作方法
技術領域：
本發明是對本人2003年申報的專利申請號為「03103931.6」的發明專利《五功能自動無級變速器》的改進補充和完善，使之結構更簡單緊湊，工藝性更好，性能更佳，但結構原理卻完全不同於前者。
本發明屬於變速器械類，特別是以熱機為動力及以電機為動力的自動、非自動變速器械。
公知的以熱機為動力的自動無級變速器中①摩擦傳動(VCT)；②液力傳動(AT)；③電控機械自動變速器(AMT)；④齒輪式無級變速器(G-CVT)，其中較為理想的是「液力傳動」，它由增速裝置，液力偶合器或變矩器，齒輪變速箱及液壓元件等組成，這種變速器傳動效率低，結構複雜，製造成本高，且浪費燃油，而公知的以電動機為動力的無級變速器中應用較多的是摩擦式機械無級變速器，由摩擦輪與摩擦元件組成，它傳動效率低，壽命短，且不易廣泛應用。
本發明的目的在於克服以上不足之處，提供一種結構簡單，工作可靠，效率高，功能齊全，能夠普遍應用於各種需要變速的器械上的變速器。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的，該七功能自(他)動無級變速橋(器)，由裝在橋殼內的脈衝發出器，脈衝放大執行機構，脈衝調控器等構成。其中脈衝發生器分為楔鍵式(圖4、圖5)，螺杆式(圖6)和曲軸式(圖23)等三種形式。脈衝放大執行機構分為撥杆式(圖2、圖23)和線聯式(圖22、圖24)兩種形式。脈衝調控器分為自動調控器(

圖13～圖20)和他動調控器(圖21、圖22、圖23)等。和發動機直聯的輸入軸在其尾部串聯有脈衝調控器(A、B、C型，簡稱調控器，下同)的作用下，在一定的轉速下，能夠把直軸自動無級的變成工況所需曲拐半徑的曲軸及可逆，通過脈衝放大執行機構變為螺紋式雙向可控超越離合器(簡稱離合器，下同)，即半軸的單向脈衝轉動。調控器根據輸出軸的轉速，自動無級的改變著曲拐半徑，也就自動無級的改變了半軸的轉速。在實用中，可根據需要組裝成輸出軸數量不等的，轉速及轉向相同或不同的變速裝置。可廣泛應用在以熱機為動力和以電機為動力的器械上。
本發明有以下附1-汽車七功能自動無級變速橋原理結構中1-輸入軸；m-平衡重；2-滑塊；3-撥杈；3.1-與撥杈一體的撥杆；4-螺紋式雙向可控超越離合器；4.1-驅動杆；4.2-關節軸承；5-半軸；6-驅動輪；F-制動器；A、B、C-不同形式的調控器；I、II、III-表示當量曲軸上的三個曲拐。
圖2-撥杆式脈衝放大執行機械示意中7-上楔鍵條；7』-下楔鍵條；8-撥杈機構擺動軸中心；圖3-圖2中C-C剖視4-楔鍵式脈衝發生器(異向同動式)圖中；1.2-與輸入軸一體的彈簧座；9-彈簧；a-楔鍵角；2.1-滑滾園；1.1-滑滾園限位條。
圖5-楔鍵式脈衝發生器(同向異動式)圖6-螺柱式脈衝發生器結構示意中；T2-螺柱；T1-撓性體(或齒條齒輪)；O1O2-曲拐偏心位移量；T3-墊片。
圖7-輸入軸變徑(曲拐半徑)後的當量曲軸示意中；R-(變成曲軸後的)曲拐半徑。
圖8-圖5中B-B剖面圖中；h-與O1O2相同，變成曲軸後曲拐偏心位移量。
圖9-圖8的A向視10-同軸式制動器。圖中F1-動片，F2-靜片；F3-制動動力源。
圖11-制動器縱向剖面圖12-異軸式制動器。圖中F4-與半軸一體的齒輪；F5-制動器軸齒輪；F6-制動軸；F-摩擦片箱。
圖13-A型直拉式自動調控器。圖中7.1-聯杆；A1-拉力線(繩)；A2-支架；A3-飛塊；A4-盤；A5-導杆；A6-滑輪軸；A7-滑輪圖14-A型行程放大式調控器。
圖中A6-公用軸；A7-大輪；A8-小輪；A9、A10-裹繞在兩個小輪上的拉線；A1、A11-裹繞在兩個大輪上的拉線。
圖15-圖14的B向視16-B型螺杆式自動調控器。圖中；B1-螺杆；B2-齒條；B1.1-柱齒輪。
圖17-圖16的D向視18-B型螺杆式行程放大調控器。圖中B4-大徑齒輪；A5-小徑裹繞輪。
圖19-圖18的E向視圖。圖中B5-復位彈簧；B5.1-彈簧座。
圖20-C型電磁式自動調控器圖中C1-導向杆；C2-導向槽；C3-軸承外圈；C4-雙向止推軸承；C5-軸承內圈；C6-銜鐵；C7-電磁鐵。
圖21-C型他動無級調控器圖中C8-螺母座；C9-雙向止推螺母；C9.1-螺母把柄。
圖22-平行軸他動無級變速器結構原理示意中9.2、9.2′-上、下彈簧；10-聯接彈簧的拉線；10』-兩個(4及3.2)擺動體間的連線；3.2-扇輪撥杆；11-輸出軸；4-離合器；12-撥杆擺動中心。
圖23-曲軸式他動無級變速器結構原理中12-主擺杆；12』-付擺杆；12.1-柱形滑塊(一園柱體兩邊削平)；13-曲軸；13.1-銷軸。
圖24-非平行軸他動無級變速器原理示意圖。圖中；14-滑輪。
圖25-圖23中的C-C剖面；圖中12-主(付)擺杆；12.1-(兩面削平)柱形滑塊；13-曲拐軸頸；13.1-曲軸主軸頸；O1-主軸頸中心線；O2-曲拐軸頸中心線；e-曲拐半徑。
現結合實施例作進一步說明。
實施例1汽車七功能自動無級變速橋一百多年來，全世界的汽車人都在為汽車能使用上一種滿意的無級變速箱而奮鬥著。
而本發明人認為，汽車根本就不需要專用的變速箱，而是把現在汽車驅動橋中間的球形牙包變成箱形，所有變速零部件(無齒輪)全部裝在驅動橋中的箱內。即在兩個(變短了)半軸原來裝半軸齒輪處各裝上一個本人發明的「螺紋式雙向可控超越離合器，(發明專利號02108356.8以下簡稱離合器)，在兩個離合器中間置有一根與發動機轉速同步的輸入軸，在一定的轉速時能把本來是平直的軸變成工況所需曲拐半徑的曲軸，且可逆。曲軸迫使撥杆產生擺動帶動離合器，使兩個半軸各自獨立的按照所需旋轉方向產生脈衝轉動。自動無級的改變曲拐半徑，也就自動無級的改變了撥杆的擺幅，也就是自動無級的改變了半軸旋轉速度。
所謂「七功能」，是指用少量的普通精度的(無齒輪)機械零部件組合成的裝在驅動橋箱內的機構，具有現在汽車的①離合器，②自動無級變速器，③減速器，④差速器，⑤制動器的功能，另外還具有現在汽車無法具有的⑥原地轉向(彎)功能，即汽車轉彎半徑小(理論半徑為零)，⑦單邊輪通過(只要有一邊的驅動輪與路石稍有磨擦即可通過)等功能。還有所傳遞的功率、扭矩可以不受限制的特點等。
如圖1所示，輸入軸1與發動機直聯，軸上串裝有三個滑塊2，中間的為工作用滑塊，兩邊的為平衡用滑塊，軸1的橫剖面為一矩形剖面(圖8示)，軸的上下面各有一V形槽，槽中各裝有楔鍵條7及7』(圖4、圖8示)，楔鍵條上有夾角為a的楔鍵與各自的滑滾圓2.1相配裝，2.1在限位條1.1的限制下(圖9示)，只有順著限位條示的方向位移的自由，這樣當上下楔鍵條7及7』同時軸向位移時，在同一個滑滾圓中上下楔鍵的楔角方向相反，於是滾滑園2.1的圓心便與軸1的中心線產生偏心距為h的分離，三個滑塊中，中間的h與兩邊的h方向相反且在同一平面，於是輸入軸1就變成了如圖7所示的平面曲軸。同理，圖6所示的螺杆式結構也可得到圖7示的曲軸。圖5所示的同向異動式結構也同樣可得到圖7示的曲軸。
輸入軸1與發動機直聯，轉速低於怠速轉速n1時，調控器(A、B、C型)產生的拉力F＜彈簧9(圖4示)的預緊彈力，則輸入軸仍保持最初的平直狀態，即發動機在空轉。但當轉速＞n1後，平直的輸入軸便向曲軸轉化，且曲拐半徑的大小與發動機轉速的高低成正比。
當輸入軸1上的曲軸形成後，其轉動就迫使聯裝在其上的滑滾圓2.1，滑塊2產生擺動。滑塊2間隙配合的裝在撥杈3的杈中，其擺動迫使與撥杈3一體的撥杆3.1在撥杈機構軸心8的限制下。只能作往復擺動，就成了擺動放大執行機構。帶動離合器上的驅動杆4.1使離合器4進行正常的工作。即半軸5進行著微觀上的交替脈衝轉動，由於系統質量慣性的原因，在宏觀上表現出的是各自獨立的均勻的旋轉運動。
調控器是怎樣工作的呢？A型直拉式調控器如圖13所示，楔鍵條7及7』的聯杆7.1上聯有撓性體A1，其繞在支架A2的滑輪A7上，與相應的飛塊A3相聯，飛塊A3套裝在導向杆A5上，導向杆A5聯在圓盤A4上。A4與支架A2都聯在輸入軸1上，即導向杆A5與輸入軸1一起旋轉，飛塊A3的離心力變為對聯杆7.1的軸向拉力，楔鍵條7及7′克服了彈簧9的彈力產生軸向位移，迫使三個滑滾圓2.1徑向位移，形成圖7所示的曲軸，顯然曲軸中的曲拐半徑R與飛塊A3徑向位移成正比，而A3的徑向位移又是跟發動機轉數成正比，也即離合器每次往復擺動的幅度與發動機轉速成正比，也即半軸5的轉數與發動機轉速成正比。
在圖4、圖5中，在一般情況下，楔鍵條7及7』的楔角a值在5～7°範圍內能夠自鎖，若此時飛滾動園2.1的位移量不能滿足需要，則加大a值，為了仍能自鎖，可把楔鍵條7及7′的摩擦表面製成一定的形狀等的花紋或在摩擦部位附著高摩擦係數材料等方法來增大摩擦表面間的摩擦係數，增大a角值後仍能夠可靠性的增加自鎖。
若增大摩擦表面摩擦係數的方法不適用時，可採用圖14、圖15所示輪系放大的方式來保證飛塊A3行程不變，而楔鍵條7及7′的行程足夠大。也可採用圖16、圖17中示的螺旋式調控器；飛塊A3的徑向位移，先由齒條B2變為長齒輪B1.1的旋轉運動，由於螺杆B1與長齒輪是一體，B1的旋轉則變為楔鍵條7及7′的軸向位移。同理當飛塊A3行程受限制時通過輪系的放大作用來滿足螺杆B1有足夠的轉數，使楔鍵條7及7′得到足夠的位移行程。
除了直拉式及輪條放大式調控方式外，還可採用如圖20所示的電磁式調控器。圖中，導向杆C1與軸承外圈C3相聯，且插在軸嚮導向槽C2中，軸承內圈C5與楔鍵條7及7』相聯，銜鐵C6一頭與軸承外圈C3相聯，另一頭置於螺旋管式直流電磁鐵C7中，電磁鐵C7中所需的直流電由汽車上的直流發電機供給，當電磁鐵線圈匝數一定時，發電機供給的電流強度與發電機也即與發動機轉速成正比，也即電磁鐵C7對銜鐵C6產生的吸力與發電機轉速即發動機轉速成正比，當吸力≤彈簧9的預緊力時，銜鐵C6不產生軸向移動，當吸引力＞彈簧9的預緊力後，則銜鐵C6帶動楔鍵條7及7』產生軸向位移，且位移量與發動機轉速成正比。軸承內圈C5隨楔鍵條7及7』，也即隨著輸出軸1高速轉動，由於滾珠C4的分離作用，軸承外圈C3因導向杆C1隻能在導向槽C2中作軸向位移，與外圈C3相聯的銜鐵C6也只能作軸向位移。
上述三種調控器都是只控制油門的大小無級變化，也就決定了車速快慢的無級變化。
七種功能是怎樣實現的呢？
①離合器功能——前述中講到，當發動機轉速低於怠速轉數時，飛塊A3產生的離心拉力或電磁鐵C7產生的吸引力均≤彈簧9的預緊力，則輸入軸1仍為一平直軸，即發動機(輸入軸)在空轉。也即撥杈3不工作，半軸當然與發動機轉動無關，相當於動力切斷，當發動機轉速＞怠速轉速時，飛塊A3產生的離心拉力或電磁鐵C7產生的吸引力＞彈簧9的預緊力，即楔鍵條7及7』產生軸向位移，原來的平直的輸入軸1變成了曲軸，且曲拐半徑的大小與輸入軸1的轉速成正比，輸入軸1上的曲拐迫使撥杈3、撥杆3.1開始擺動，帶動離合器也即半軸作脈衝轉動，即動力接通。在平常工況下發動機轉數≤怠速轉數，則動力切斷，發動機轉數＞怠速轉數則動力接通。
②無級變速器。③減速器功能——由於曲拐半徑是隨A3的離心拉力或C7的吸引力的大小而變大或變小，即撥杆3.1的擺動幅度，也即離合器4，半軸5每次脈衝轉動的角度與發動機轉速成正比，發動機轉速隨油門無級的變化而變化，這樣，油門的無級的變化就使半軸5也自動無級的改變著脈衝轉動轉數。也就是把發動機的高速轉動變成了半軸5的低速脈衝轉動。擺幅大則半軸轉數高，否則相反。
④差速器功能——由於兩個離合器是交替間歇工作的，這樣半軸也就作交替間歇的脈衝轉動，由於是交替脈衝轉動，即一根半軸為主動，與此同時，另一半軸就成了被動，被動服從主動，這樣兩個半軸在伺一時刻的脈衝轉動就可以有差異而互不幹涉了。即起到了差速器的作用。
⑤制動器——如圖10、圖11、圖12所示，半軸5上聯著的動摩擦盤(片)F1，跟與橋體相聯的靜摩擦盤(片)F2軸向相間混裝，動力源F3利用氣、液、電磁、機械或者其複合來使摩擦盤(片)壓緊或分離來對半軸5產生制動或半制動，既可用來當作下坡緩行器，亦可用作制動器。當然也可以採用徑向夾盤式摩擦離合器來作為制動器。
⑥原地轉向(彎)功能——由於兩根半軸5上各裝有一個螺紋式雙向可控超越離合器，在一般情況下，汽車僅靠把握方向盤就可實現轉彎(向)，在特殊情況下如路面狹窄處不允許汽車有足夠的地面來轉向(彎)，此時駕駛員只需動一下方向控制杆，使裝在兩半軸上的螺紋式雙向可控超越離合器中的一個仍保持正轉，另一個則反轉就可，理論上此時的車輛轉彎半徑可以等於零，可以以驅動橋中心為圓心，旋轉到任意角度。
⑦單邊輪可通過功能——現在的汽車若遇到一邊的驅動輪掉進摩擦力極小的水、冰、雪、泥、沙等地方，就很難通過，而本發明中，由於兩根半軸各自獨立的作著交替脈衝轉動，此時只要兩個驅動輪中有一邊與路面還有摩擦力，而另一邊輪即是完全失掉與路面的摩擦力，汽車仍然可在與路面還有摩擦力的驅動輪的驅動下前進。
實施例2活塞式可變壓縮比機、泵利用圖4、圖5、圖6、圖8所示的原理，可製成圖7示的任意拐數，任意曲拐半徑的平面拐曲軸，也可製成拐數為任意個，曲拐半徑為任意值的非平面拐曲軸，利用圖21所示的結構，手動或機動的轉動手輪C9.1，就可無級的改變曲軸的曲拐半徑，即改變了曲拐偏心圓直徑，通過連杆就改變了活塞了衝程，就可製成無級調節壓縮比的活塞式泵、機類機械，如活塞式可變壓縮比壓縮機，活動塞式可變壓縮比發動機，活塞式可變壓縮比泵或液馬達等。
實施例3摩託車、漁船類中小功率無級變速器1、輸入軸與輸出軸相行時a、可變曲拐半徑式在圖21中，扭動手輪C9.1，使楔鍵條7及7』產生軸向位移，輸入軸1變成了曲軸，在圖22所示中，兩弧輪用兩根撓性體10及10』相聯，其中撓性體10除一端與離合器4相聯外，另一端與彈簧9.2及9.2』相聯，而彈簧的另一端與機體相聯，無級的扭動手輪C9.1，就可得到輸出軸11的無級的脈衝轉動。
b、曲軸式如圖23所示中間的擺杆12為工作擺杆，兩邊的擺杆12』為平衡擺杆，三個擺杆的後部都聯在與機體相聯的銷軸13.1上，中間貫穿一個三曲拐的平面曲軸13，三個曲拐中，中間的拐向同兩邊的拐向相間180°，中間的擺杆12的頂頭聯著離合器4，無級的扭轉螺杆B1，即無級的改變曲軸13至銷軸13.1間的距離H，就可無級的改變擺杆12的擺動角度，也即無級的改變了輸出軸11的脈衝轉數。
2、輸入軸與輸出軸非平行時如圖24所示，撓性體10一頭與機體上的彈簧9.2或9.2』相聯，一頭與離合器4相聯；另一撓性體10』一頭與離合器4相聯，中間繞在滑輪14上與輸入軸1上的弧形擺杆相聯，輸入軸1與輸出軸11間的夾角可以是任意值，用撓性體(10』)繞在滑輪(14)上來改變力的傳遞方向。
實施例4三無式抽油機這裡的抽油機是指石油工業中油田上採油用的抽油機。三無式是指抽油機無減速器，衝程、衝次均可無級調節的新型抽油機，圖23就是其主要結構部分示圖，其詳細情況另有專述。
實施例5無級減速器如圖23所示，可製造出大(特大)功率，大(特大)扭矩的脈衝式無級減速器，其詳細情況另有專述。
權利要求
1.一種有七個功能的自(他)動無極變速橋(器)，橋殼內裝有脈衝發生器，脈衝放大執行機構，脈衝調控器等，其特徵在於輸入軸(1)上貫穿著三個滑塊(2)，其中位居中間的為工作用滑塊，位居兩邊的為平衡用滑塊，每個滑塊都套裝在各自的撥杈(3)中，與撥杈一體的撥杆(3.1)通過驅動杆(4.1)來把動力傳給離合器(4)，輸入軸(1)尾部串裝有脈衝調控器(A、B、C型)。
2.根據權利要求1所述的自動無級變速橋，其脈衝發生器是楔鍵式，其特徵在於輸入軸(1)上下兩個楔鍵條(7、7′)置在與其斷面形狀相吻的V形槽中，其表面磨擦付可以是光面直接磨擦，也可以是表面上附有高磨擦係數材料的磨擦，還可以是制有一定花紋表面的磨擦。
3.根據權利要求1所述的自動無級變速橋，其脈衝發生器是螺杆式的，其特徵在於輸入軸(1)上的每個滑塊(2)心部的滑滾園(2.1)的中心有螺杆(T2)垂直旋合在輸入軸(1)上的螺孔中，旋轉螺杆即可改變滑塊(2)的脈衝擺動幅度(2×O2O1)。
4.根據權利要求1所述的無級變速器，其脈衝發生器為曲軸式，其特徵為在同一平面上有三個根部聯在同一根銷軸(13.1)上的中間為槽式(圖25)的擺杆(12、12′)，一根平面三拐曲軸(13)穿過三個擺杆，三曲拐的曲軸中，中間的曲拐與兩邊的兩個曲拐方向相反，每個曲拐上都套有滑塊(12.1)，調節曲軸(13)到固定銷軸(13.1)之間的距離H，就可改變擺杆(12、12′)頭部的擺動幅度(弧弦長)。
5.根據權利要求1所述的自動無級變速橋中採用的脈衝調控器是直流電磁鐵式，其特徵在於楔鍵條(7、7′)與雙向止推軸承(C4)的內圈(C5)相聯，銜鐵(C6)與軸承外圈(C3)相聯，其外圈上固有導向杆(C1)插在與橋體一體的導向槽(C2)中，銜鐵(C6)插在和橋體相聯的螺管式直流電磁鐵的螺管(C7)中。
6.根據權利要求1所述的無級變速橋中，採用的脈衝調控器是機械離心直拉式，其特徵在於與輸入軸(1)相聯的伸出的支梁(A2)上聯有外緣凸出的園盤(A4)，園盤外緣上聯有導杆(A5)，導杆上套裝有兩個飛塊(A3)，撓性體(A1)一頭和兩個楔鍵條(7、7′)的聯杆(7.1)相聯，再繞過支架上的滑輪(A7)，另一頭和飛塊(A3)相聯。
7.根據權利要求1所述的他動無級變速器，採用的脈衝調控器是他動式，其特徵在於楔鍵條(7、7′)與滾動軸承(C4)的內圈(C5)相聯，外圈(C3)上的導向杆(C1)插入與機體固聯的導向槽(C2)中，外圈中心處聯有螺杆(B1)，螺杆上套有螺母(C9)，螺母外園上有雙向止推槽面，套在與機體一體的擋板(C8)上，螺母上固聯有手把輪(C9.1)。
8.根據權利要求1及權利要求7所述的他動無級變速器，其特徵在於輸入軸(1)與輸出軸(11)是平行的，弧形擺杆(3.2)與離合器(4)用撓性體(10、10′)相聯，其中兩邊的撓性體(10)的頭部與彈簧(9.2、9.2′)相聯，而彈簧與機體聯結，撓性體(10′)只聯接擺杆(3.2)與離合器(4)，當輸入軸(1)與輸出軸(11)是非平行時，弧形擺杆(3.2)與離合器(4)的聯動用的撓性(10′)繞在滑輪(14)上來改變力的傳遞方向。
全文摘要
一種具有七個功能並有多種特別性能的汽車驅動橋，橋中的輸入軸是一根能根據工況需要，把直軸自動無級的變成曲拐半徑能變化的曲軸，曲軸帶動撥杆及聯在其上的離合器作可變擺幅的擺動，從而實現兩根半軸各自獨立的脈衝轉動。本發明結構簡單緊湊，工作可靠，成本低，壽命長，機械效率高。可廣泛應用在與熱機、電機匹配的器械上。
文檔編號B60B35/12GK1719071SQ20051008575
公開日2006年1月11日 申請日期2005年8月8日 優先權日2005年8月8日
發明者劉建堂 申請人:劉建堂