純齒輪式車用無擋變速裝置的製作方法

2023-05-30 15:05:06 3

專利名稱：純齒輪式車用無擋變速裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種變速裝置，尤其是涉及一種汽車上使用的純齒輪式車用無擋變速裝置。
背景技術：
目前，在汽車行業，"無級變速技術"是制約汽車發展的關鍵技術之一。自"九*五" 期間，轎車無級自動變速器的研究和開發已經被列入國家的重大科技攻關計劃。汽車工業現 有車用AT、 CVT、 IVT、盤式等諸多無級變速器存在很多不足結構複雜，以摩擦傳動為本質 ，未能很好地解決傳動盤夾緊力、金屬鏈靜摩擦力、中間傳動裝置能耗與傳動效率之間的矛 盾。1、摩擦傳動CVT:摩擦傳動原理很簡單，實現無級變速也比較方便。主要結構有V型
橡膠帶式、金屬帶式、多盤式、鋼球式、滾輪轉盤式等。特徵是靠摩擦力實現動力傳遞。摩
擦傳動CVT實現大功率、高效率的無級變速傳動是極其困難的。2、液力傳動主要結構有液
粘調速、液力變扭、油馬達等。特徵是以液體為介質實現動力傳遞。而且液力變扭器對加工 精度要求極高，製造工藝複雜，增加了成本。傳動效率低，油耗高是液力自動變速箱不可克
服的缺點。這種的自動變速箱(AT)，主要利用液力變扭器配合差動輪系齒輪箱實現換擋功 能。3、電磁傳動主要結構有變頻調速、直流電機調速、調速電機等。這種方式的應用比
較普遍。其優點是應用方便，其缺點是效率太低，系統過於複雜，成本也較高。4、電控自 動變速箱電控自動變速箱簡稱"AMT"和(AT) —樣，不是無級變速箱，是自動控制的有 級變速箱。其設計上的難點在於自動控制的參量太多，最困難的是離合器"離和合"中間過 程的控制(所謂的半離掛)。雖然世界上許多國家投入了對電控自動變速箱(AMT)的研究與 開發，但一直未見批量生產的報導，足見其進展的艱難。5、目前唯一實現無級變速的就是 金屬帶/鏈無級變速器，它代表著當前世界最高技術水準；但仍未能真正突破傳統無級變速 器的致命障礙，性能低、成本高、效率低、壽命短；附加能量耗損高，機構複雜化，故障多 ，重量、體積大、維護成本大。
綜上所述金屬帶式無級變速箱(VDT-CVT)和滾輪轉盤式無級變速箱(Extroid CVT)等是 低效率的摩擦無級變速且結構複雜。進一步提高傳動效率和傳動功率都是極為困難的。

實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單的純齒輪式車用無擋變速裝置。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是純齒輪式車用無擋變速裝置，包括轉
動設置在變速箱體上的主動軸與從動軸，在變速箱體內設置有變速控制機構，伸入變速 箱體內的主動軸上固定連接有滑動件，滑動件上滑動連接主驅動軸，伸入變速箱體內的從動 軸上轉動連接有滑動件，滑動件上滑動連接從驅動軸，從驅動軸與主驅動軸之間通過連動機 構相互連接，從驅動軸上轉動連接連動齒輪，連動齒輪通過輸出機構與從動軸傳動連接，主 驅動軸、從驅動軸連接在變速控制機構上。通過設置在變速箱體內主驅動軸、從動軸上的滑 動件，使得變速箱體內的連動機構部件可以在滑動件上任意滑動而實現變速控制，其結構簡 單，能實現任意傳動比的調節，特別是最大力矩和最小力矩瞬時轉換，且中間傳遞無皮帶輪 、金屬鏈及其它中間傳動裝置，所以其傳遞效率極高，中間幾乎無動力損失；特別是大功率 傳遞，絕不會出現打滑，穩定可靠；並能應付急劇提升功率的工作要求。其原理是在一個恆 定動力的作用下齒輪既自轉又公轉，其公轉的圓周大小受變速控制機構的隨意調節，自轉和 公轉是相關聯的，改變公轉的線變速就改變了其自轉的線變速，從而實現無擋變速。
進一步的是，所述連動機構包括分別與主驅動軸以及從驅動軸轉動連接的連杆、固定套 接在主驅動軸上的主驅動齒輪、轉動套接在從驅動軸上的從驅動齒輪、從驅動齒輪上固定復 合的連動齒輪，主驅動軸上的主驅動齒輪與從驅動軸上的從驅動齒輪相互嚙合為一體。
進一步的是，所述滑動件均採用滑槽，且主驅動軸、從驅動軸與滑槽的連接部分均為矩 形立方體。
進一步的是，所述變速控制機構包括主齒輪齒條機構、從齒輪齒條機構，變速驅動裝置 ，主齒輪齒條機構的主驅動齒條與主驅動軸固定連接，從齒輪齒條機構的從驅動齒條與從驅 動軸固定連接，主齒輪齒條機構、從齒輪齒條機構分別與變速驅動裝置相連。
進一步的是，所述變速驅動裝置包括變速驅動齒輪、與變速驅動齒輪相嚙合的主變速齒 條及從變速齒條。
進一步的是，在主齒輪齒條機構中，與主驅動齒條嚙合的齒輪上複合設置傳動齒輪，並 與齒輪固定為一體，在主動軸上轉動連接有滑槽軸，傳動齒輪轉動連接在滑槽軸上，在滑槽 軸上滑動連接有與傳動齒輪嚙合的主連動齒條；在主動軸上轉動連接有滑槽軸，主驅動齒條與滑槽軸滑動連接，在主動軸上滑動套接有雙層轉動環，主變速齒條通過連杆與雙層轉動環 的內層固定連接，主連動齒條與雙層轉動環的外層固定連接，主動軸與雙層轉動環的內 層之間可轉動連接，雙層轉動環外層與內層之間可轉動連接，主變速齒條與主連動齒條之間 平行設置。
進一步的是，在從齒輪齒條機構中，與從驅動齒條嚙合的齒輪上複合設置傳動齒輪，並 與齒輪固定為一體，在從動軸上轉動連接有滑槽軸，傳動齒輪轉動連接在滑槽軸上，在滑槽 軸上滑動連接有與傳動齒輪嚙合的從連動齒條；在從動軸上轉動連接有滑槽軸，從驅動齒條 與滑槽軸滑動連接，在從動軸上滑動套接有雙層轉動環，從變速齒條通過連杆與雙層轉動環 的內層固定連接，從連動齒條與雙層轉動環的外層固定連接，從動軸與雙層轉動環的內層之 間可轉動連接，雙層轉動環外層與內層之間可轉動連接，從變速齒條與從連動齒條之間平行 設置。
進一步的是，在以上的技術方案中，連動齒輪與從動軸傳動連接的輸出機構包括固定配 合設置在中間轉軸上的中間傳動齒輪、固定配合在從動軸上的輸出齒輪；中間轉軸與從驅動 軸之間轉動連接有連杆，中間轉軸與從動軸之間也轉動連接有連杆；連動齒輪與中間傳動齒 輪嚙合，中間傳動齒輪與輸出齒輪嚙合。
本實用新型的有益效果是通過設置在變速箱體內從動軸上的滑動件，使得變速箱體內 的連動機構可以在滑動件上任意滑動而實現變速控制，其結構簡單，能實現任意傳動比的調 節，特別是最大力矩和最小力矩瞬時轉換，且中間傳遞無皮帶輪、金屬鏈及其它中間傳動裝 置，所以其傳遞效率極高，中間幾乎無動力損失；特別是大功率傳遞，絕不會出現打滑，穩 定可靠；並能應付急劇提升功率的工作要求。無需離合器離合，實現待速。尤其適合在汽車 的變速裝置上面推廣使用。


圖1是本實用新型的整體結構簡圖。
圖2是本實用新型實施例連動機構與輸出機構之間連接關係結構簡圖。
圖3是驅動軸與滑槽的截面結構簡圖。
圖4是圖7的A — A方向剖視圖。
圖中標記為，從動軸l、主動軸2、滑動件3、滑動件4、從驅動齒輪5、主驅動齒輪6、從 驅動軸7、主驅動軸8、連杆9、變速箱體IO、連動齒輪ll、主齒輪齒條機構14、從齒輪齒條機構15、變速驅動裝置16、變速驅動齒輪17、主變速齒條18、從變速齒條19、主驅動齒條20 、從驅動齒條21、齒輪22、傳動齒輪23、主連動齒條24、齒輪25、傳動齒輪26、從連動 齒條27、中間傳動齒輪28、連杆29、中間轉軸30、輸出齒輪31、連杆32、雙層轉動環33、滑 槽軸34、滑槽軸35、滑槽軸36、滑槽軸37、雙層轉動環38。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
如圖1 圖2所示，本實用新型的純齒輪式車用無擋變速裝置，包括轉動設置在變速箱體 10上的主動軸2與從動軸1，在變速箱體10內設置有變速控制機構，伸入變速箱體10內的主動 軸2上固定連接有滑動件4，滑動件4上滑動連接有主驅動軸8，伸入變速箱體10內的從動軸1 上轉動連接有滑動件3，滑動件3上滑動連接從驅動軸7，從驅動軸7與主驅動軸8之間通過連 動機構相互連接，從驅動軸7上轉動連接連動齒輪11，連動齒輪ll通過輸出機構與從動軸l傳 動連接，主驅動軸8、從驅動軸7連接在變速控制機構上。通過設置在從動軸1上的滑動件3， 使得變速箱體10內的連動機構部件可以在滑動件3上任意滑動而實現變速控制，其結構簡單 ，能實現任意傳動比的調節，且中間傳遞無皮帶輪、金屬鏈及其它中間傳動裝置，所以其傳 遞效率極高，中間幾乎無動力損失；特別是大功率傳遞，絕不會出現打滑，穩定可靠；特別 是實現了最大力矩和最小力矩瞬時轉換，能應付急劇提升功率的工作要求。其原理是在一個 恆定動力的作用下齒輪既自轉又公轉，其公轉的圓周大小受變速控制機構的隨意調節，自轉 和公轉是相關聯的，改變公轉的線變速就改變了其自轉的線變速，從而實現無擋變速。
在上述實施方式中，如圖2所示，所述連動機構包括分別與主驅動軸8以及從驅動軸7轉 動連接的連杆9、固定套接在主驅動軸8上的主驅動齒輪6、轉動套接在從驅動軸7上的從驅動 齒輪5、從驅動齒輪5上固定複合的連動齒輪11，主驅動軸8上的主驅動齒輪6與從驅動軸7上 的從驅動齒輪5相互嚙合為一體。
在上述實施方式中，如圖l-圖2所示，由於滑動件4固定連接在主動軸2上，使得在主動 軸2轉動時滑動件4也轉動，並通過設置的連杆9，帶動轉動連接在從動軸1上的滑動件3轉動 ，同時，主驅動軸8與滑動件4滑動連接，主驅動齒輪6固定套接在主驅動軸8上，從驅動軸7 與滑動件3滑動連接，從驅動齒輪5轉動套接在從驅動軸7上，使得機構在工作時，主驅動齒 輪6隻能繞主動軸2公轉而不能在滑動件4上自轉，它帶動從驅動齒輪5既繞從動軸1公轉，又 在滑動件3上相對於滑動件3自轉，且主驅動齒輪6與從驅動齒輪5嚙合的點既是主驅動齒輪6 上的一個點又是從驅動齒輪5上的一個點，因此，主驅動齒輪6帶動從驅動齒輪5繞從動軸1公轉，同時在滑動件3上相對於滑動件3以從驅動軸7為中心自轉，走過的弧長始終相等，另外還需加上主驅動齒輪6與從驅動齒輪5嚙合走過的弧長。其條件是主驅動軸8在滑動件4上 滑動的最大距離小於等於從驅動齒輪5、主驅動齒輪6中較大齒輪的半徑，當主驅動軸8在滑 動件4上滑動的最大距離大於從驅動齒輪5與主驅動齒輪6中較大齒輪半徑時，從驅動齒輪5繞 從動軸l公轉走過的弧長在增加，而從驅動齒輪5半徑是固定的，它自轉走過的弧長就不會再 增加，變速範圍不會再增加。所以，在一定範圍內，當通過在滑動件4上滑動主驅動軸8而改 變主驅動軸8到主動軸2的距離時，就改變了主驅動齒輪6的線速度，同時改變了從驅動齒輪5 的線速度，從驅動齒輪5上固定複合的連動齒輪11通過輸出機構改變從動軸1的輸出速度，達 到變速的目的。換句話講，可以看成為，從驅動齒輪5是與一個以主動軸2到主驅動軸8之間 的滑槽距離為半徑的齒輪嚙合的，通過改變這個齒輪的半徑大小達到變速的目的。其中，主 驅動軸8在滑動件4上、從驅動軸7在滑動件3上的同步滑動是通過變速控制機構驅動實現的。在以上的實施方式中，實現主驅動軸8與從驅動軸7在滑動件4與滑動件3上滑動的方式有 多種方式可以實現，如在主驅動軸8與從驅動軸7上裝上套管連接在滑動件4與滑動件3上的形 式實現其滑動。作為優選的方式，如圖3、圖4所示，所述滑動件4與滑動件3為滑槽，這樣， 將主驅動軸8與從驅動軸7連接在滑槽中滑動，其動作可靠。而在前面的實施方式中，實現主 驅動軸8、從驅動軸7與滑槽滑動連接的方式也很多，如將主驅動軸8、從驅動軸7與滑槽的相 配合部分採用十字形立方體等，這裡主驅動軸8、從驅動軸7與滑槽的相配合部分均採用矩形 立方體作為優選方式，其加工製作簡單，可有效降低生產製造成本。在圖l-圖2的實施方式中，變速控制機構可以是直接通過電機變速的方式實現變速，也 可以是採用凸輪機構等實現主驅動軸8與從驅動軸7分別在滑動件4與滑動件3上滑動而實現變 速，作為優選的實施方式，所述變速控制機構包括主齒輪齒條機構14、從齒輪齒條機構15， 變速驅動裝置16，主齒輪齒條機構14的主驅動齒條20與主驅動軸8固定連接，主齒輪齒條機 構14在主驅動軸8的帶動下隨滑動件4繞主動軸2旋轉，從齒輪齒條機構15的從驅動齒條21與 從驅動軸7固定連接，從齒輪齒條機構15在從驅動軸7的帶動下隨滑動件3繞從動軸1旋轉，主 齒輪齒條機構14、從齒輪齒條機構15分別與變速驅動裝置16相連。通過主齒輪齒條機構14的 工作而帶動主驅動軸8在滑動件4上滑動，從而實現變速；而從齒輪齒條機構15的工作帶動從 驅動軸7在滑動件3上同步滑動，使得保持整個機構能作整周轉動，從而實現整個機構的變速控制。驅動裝置16可以是通過電機帶動相應齒輪齒條機構的齒輪轉動實現，作為優選的實 施方式，如圖1所示，所述變速驅動裝置16包括變速驅動齒輪17、與變速驅動齒輪17相嚙合 的主變速齒條18及從變速齒條19，且兩齒條平行設置。為了達到更好的變速控制效果，在主齒輪齒條機構14中，與主驅動齒條20嚙合的齒輪 22上複合設置傳動齒輪23，並與齒輪22固定為一體，在主動軸2上轉動連接有滑槽軸34，傳 動齒輪23轉動連接在滑槽軸34上，在滑槽軸34上滑動連接有與傳動齒輪23嚙合的主連動齒條 24;在主動軸2上轉動連接有滑槽軸36，主驅動齒條20與滑槽軸36滑動連接，在主動軸2上滑 動套接有雙層轉動環33，主變速齒條18通過連杆與雙層轉動環33的內層固定連接，主連動齒 條24與雙層轉動環33的外層固定連接，主動軸2與雙層轉動環33的內層之間可轉動連接，雙 層轉動環33外層與內層之間可轉動連接，主變速齒條18與主連動齒條24之間平行設置。同樣 ，在從齒輪齒條機構15中，與從驅動齒條21嚙合的齒輪25上複合設置傳動齒輪26，並與齒輪 25固定為一體，在從動軸1上轉動連接有滑槽軸35，傳動齒輪26轉動連接在滑槽軸35上，在 滑槽軸35上滑動連接有與傳動齒輪26嚙合的從連動齒條27;在從動軸l上轉動連接有滑槽軸 37，從驅動齒條21與滑槽軸37滑動連接，在從動軸1上滑動套接有雙層轉動環38，從變速齒 條19通過連杆與雙層轉動環38的內層固定連接，從連動齒條27與雙層轉動環38的外層固定連 接，從動軸1與雙層轉動環38的內層之間可轉動連接，雙層轉動環38外層與內層之間可轉動 連接，從變速齒條19與從連動齒條27之間平行設置。在圖1中，當變速驅動齒輪17沿順時針方向轉動時，主變速齒條18上行，通過雙層轉動 環33帶動隨滑動件4繞主動軸2旋轉的主齒輪齒條機構14中的主連動齒條24上行，使得齒輪22 沿逆時針方向轉動，從而帶動主驅動齒條20外移，使得主驅動軸8的軸心線遠離主動軸2，同 時，變速驅動齒輪17沿順時針方向轉動時，從變速齒條19下行，通過雙層轉動環38帶動隨滑 動件3繞從動軸1旋轉的從齒輪齒條機構15中的從連動齒條27下行，使得齒輪25沿順時針方向 轉動，從而帶動從驅動齒條21外移，使得從驅動軸7的軸心線遠離從動軸1，實現增速；相反 ，當需要減速時，可將驅動齒輪17沿逆時針方向轉動即可。在上述實施例中，連動齒輪ll與從動軸l轉動連接的輸出機構的實現方式有多種形式， 如可以採用鏈條傳動或皮帶輪傳動等方式。而作為優選的實施方式，如圖1—圖2所示，連動 齒輪11與從動軸1傳動連接的輸出機構包括固定配合設置在中間轉軸30上的中間傳動齒輪28 、固定配合在從動軸1上的輸出齒輪31;中間轉軸30與從驅動軸7之間轉動連接有連杆29，中 間轉軸30與從動軸1之間轉動連接連杆32;連動齒輪11與中間傳動齒輪28嚙合，中間傳動齒輪28與輸出齒輪31嚙合，由於連杆的作用使嚙合牢不可分離。當主動軸2轉動後，驅動連動 機構工作，使得連動齒輪11轉動並帶動中間傳動齒輪28轉動，驅動輸出齒輪31轉動，從而帶 動從動軸1轉動，實現將主動軸2的輸入轉速從中間的機構變速後由從動軸1輸出。
權利要求1.純齒輪式車用無擋變速裝置，包括轉動設置在變速箱體(10)上的主動軸(2)與從動軸(1)，在變速箱體(10)內設置有變速控制機構，其特徵是伸入變速箱體(10)內的主動軸(2)上固定連接有滑動件(4)，滑動件(4)上滑動連接主驅動軸(8)，伸入變速箱體(10)內的從動軸(1)上轉動連接有滑動件(3)，滑動件(3)上滑動連接從驅動軸(7)，從驅動軸(7)與主驅動軸(8)之間通過連動機構相互連接，從驅動軸(7)上轉動連接連動齒輪(11)，連動齒輪(11)通過輸出機構與從動軸(1)傳動連接，主驅動軸(8)、從驅動軸(7)連接在變速控制機構上。
2. 如權利要求l所述的純齒輪式車用無擋變速裝置，其特徵是所述 連動機構包括分別與主驅動軸(8)以及從驅動軸(7)轉動連接的連杆(9)、固定套接在 主驅動軸(8)上的主驅動齒輪(6)、轉動套接在從驅動軸(7)上的從驅動齒輪(5)、從 驅動齒輪(5)上固定複合的連動齒輪(11)，主驅動軸(8)上的主驅動齒輪(6)與從驅 動軸(7)上的從驅動齒輪(5)相互嚙合為一體。
3. 如權利要求l所述的純齒輪式車用無擋變速裝置，其特徵是所述 滑動件(4)與滑動件(3)為滑槽，且主驅動軸(8)、從驅動軸(7)與滑槽的連接部分均 為矩形立方體。
4. 如權利要求l所述的純齒輪式車用無擋變速裝置，其特徵是所述 變速控制機構包括主齒輪齒條機構(14)、從齒輪齒條機構(15)，變速驅動裝置(16)， 主齒輪齒條機構(14)的主驅動齒條(20)與主驅動軸(8)固定連接，從齒輪齒條機構( 15)的從驅動齒條(21)與從驅動軸(7)固定連接，主齒輪齒條機構(14)、從齒輪齒條 機構(15)分別與變速驅動裝置(16)相連。
5. 如權利要求4所述的純齒輪式車用無擋變速裝置，其特徵是所述 變速驅動裝置(16)包括變速驅動齒輪(17)、與變速驅動齒輪(17)相嚙合的主變速齒條 (18)及從變速齒條(19)。權利要求6如權利要求5所述的純齒輪式車用無擋變速裝置，其特徵是在主 齒輪齒條機構(14)中，與主驅動齒條(20)嚙合的齒輪(22)上複合設置傳動齒輪( 23)，並與齒輪(22)固定為一體，在主動軸(2)上轉動連接有滑槽軸(34)，傳動齒輪(23)轉動連接在滑槽軸(34)上，在滑槽軸(34)上滑動連接有與傳動齒輪(23)嚙合的 主連動齒條(24);在主動軸(2)上轉動連接有滑槽軸(36)，主驅動齒條(20)與滑槽 軸(36)滑動連接，在主動軸(2)上滑動套接有雙層轉動環(33)，主變速齒條(18)通 過連杆與雙層轉動環(33)的內層固定連接，主連動齒條(24)與雙層轉動環(33)的外層 固定連接，主動軸(2)與雙層轉動環(33)的內層之間可轉動連接，雙層轉動環(33)夕卜 層與內層之間可轉動連接，主變速齒條(18)與主連動齒條(24)之間平行設置。權利要求7如權利要求5所述的純齒輪式車用無擋變速裝置，其特徵是在從 齒輪齒條機構(15)中，與從驅動齒條(21)嚙合的齒輪(25)上複合設置傳動齒輪(26) ，並與齒輪(25)固定為一體，在從動軸(1)上轉動連接有滑槽軸(35)，傳動齒輪(26 )轉動連接在滑槽軸(35)上，在滑槽軸(35)上滑動連接有與傳動齒輪(26)嚙合的從連 動齒條(27);在從動軸(1)上轉動連接有滑槽軸(37)，從驅動齒條(21)與滑槽軸( 37)滑動連接，在從動軸(1)上滑動套接有雙層轉動環(38)，從變速齒條(19)通過連 杆與雙層轉動環(38)的內層固定連接，從連動齒條(27)與雙層轉動環(38)的外層固定 連接，從動軸(1)與雙層轉動環(38)的內層之間可轉動連接，雙層轉動環(38)外層與 內層之間可轉動連接，從變速齒條(19)與從連動齒條(27)之間平行設置。權利要求8根據權利要求1 7中任意一項權利要求所述的純齒輪式車用無擋變 速裝置，其特徵是連動齒輪(11)與從動軸(1)傳動連接的輸出機構包括固定配合設置 在中間轉軸(30)上的中間傳動齒輪(28)、固定配合在從動軸(1)上的輸出齒輪(31) ;中間轉軸(30)與從驅動軸(7)之間轉動連接有連杆(29)，中間轉軸(30)與從動軸(1)之間轉動連接連杆(32);齒輪(11)與中間傳動齒輪(28)嚙合，中間傳動齒輪( 28)與輸出齒輪(31)嚙合。
專利摘要本實用新型公開一種純齒輪式車用無擋變速裝置，優點是結構簡單，該純齒輪式車用無擋變速裝置，包括轉動設置在變速箱體上的主動軸與從動軸，在變速箱體內設置有變速控制機構，伸入變速箱體內的主動軸上固定連接有滑動件，滑動件上滑動連接主驅動軸，伸入變速箱體內的從動軸上轉動連接有滑動件，滑動件上滑動連接從驅動軸，從驅動軸與主驅動軸之間通過連動機構相互連接，從驅動軸上轉動連接連動齒輪，連動齒輪通過輸出機構與從動軸傳動連接，主驅動軸、從驅動軸連接在變速控制機構上。能瞬時實現最大力矩與最小力矩轉變，應付急劇提升功率的要求。尤其適合在汽車變速裝置上推廣使用。
文檔編號F16H37/12GK201170303SQ200720201238
公開日2008年12月24日 申請日期2007年10月29日 優先權日2007年10月29日
發明者王哲夫 申請人:王哲夫