CN101377226B - 同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器，包括箱体、从动凸轮轴、设置在从动轴上的快挡凸轮顶杆式齿轮超越离合器、慢挡超越离合同步齿轮机构和变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构；本发明采用两组慢挡超越离合器同步齿轮结构，不仅能够实现不切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，还能使车辆在变速过程中不发生顿挫现象，提高传动效率，能将运动阻力传递给变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构，保持弹簧压缩，达到换挡和运行过程平稳。换挡过程平稳无顿挫感，并且齿轮与传动轴直接啮合，传动效率高。

Description

同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器

技术领域

本发明涉及一种机动车或机械动力设备的变速器，特别涉及一种同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器。

背景技术

现有技术中，电动汽车、摩托车、电动自行车基本上都是通过调速手柄或加速踏板直接控制电流或节气门控制速度，或采用手控机械自动变速机构方式实现变速。手柄或加速踏板的操作完全取决于驾驶人员的操作，常常会造成操作与车行状况不匹配，致使发动机熄火或电机运行不稳定，出现堵转现象。

现有技术中，电动汽车、摩托车、电动自行车变速器种类繁多，但万变不离其中，变速器主要包括手动变速器、自动挡变速器和无级变速器。手动变速器靠驾驶人员手动实现变速，对驾驶人员的经验要求非常高，驾驶人员水平的高低直接影响行车的安全和车辆的使用寿命，并且对于没有经验的驾驶人员来说，在车速变化突然时，会使发动机处于非稳态工况下运转，容易出现脱挡、熄火等问题。自动挡变速器的传动比选择和换档是自动进行的，机械变速器每个档位的变换是借助反映发动机负荷和车速的信号系统来控制换档系统的执行元件而实现的，驾驶员只需操纵加速踏板以控制车速。但是，自动挡变速器在换档的时候还是要经过分离和啮合两个过程，需要在换挡前切断驱动力，因此能明显感觉到顿挫感，并且机构复杂，修理困难，同时，由于传感技术的限制，是对速度变化反应较慢，没有手动挡灵敏。无级变速器可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，理论上提高整车的燃油经济性和动力性，改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性，所以在理论上它是理想的机动车传动装置。因此，在现有的踏板摩托车使用较多。但是，无级变速器应用到摩托车等小型车上基本上都使用皮带传动，承载扭矩有限，在需要扭力大时发动机有丢转现象，直接影响电动车的动力性、经济性和安全性。养护费用高，使用寿命比普通变速器短。现有的关于自动挡和无级变速改进的专利很多，但是对以上问题都没有提出实质性的建议或改进。

因此，需要一种自动化自动变速器，能自适应随行驶阻力变化不切断驱动力的情况下自动进行换挡变速，并且传动效率高，解决发动机或电动机扭矩—转速变化小不能满足复杂条件下道路使用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器，采用凸轮顶杆式齿轮超越离合器和同步齿轮传动，不仅能够实现不切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，还能使车辆在变速过程中不发生顿挫现象，提高传动效率，能满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，车速变化稳缓。

本发明的同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器，包括箱体、与箱体滚动配合的从动轴和设置在从动轴上的链轮，还包括并列设置在从动轴上的快挡凸轮顶杆式齿轮超越离合器、慢挡超越离合同步齿轮机构和变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构；所述从动轴为圆周上均布设置有一个以上由高到低的径向凹槽的从动凸轮轴；

a.快挡凸轮顶杆式齿轮超越离合器包括快挡超越离合齿轮、从动凸轮轴、一个以上顶杆、与顶杆数量相同的啮合滚柱、轴向截面为T形的左快挡轴承托环以及右快挡轴承托环、快挡超越离合滚柱、套在从动凸轮轴上的啮合滚柱拨环和快挡变速滚柱；

所述从动凸轮轴外圆周上的径向凹槽与顶杆数量相同，径向凹槽由高到低的方向与从动凸轮轴旋转方向相同，啮合滚柱拨环外圆设置有拨环环形凸台，拨环环形凸台圆周上均布设置有与顶杆数量相同的啮合通孔，啮合滚柱通过啮合通孔放入从动凸轮轴的径向凹槽中，顶杆穿入啮合滚柱拨环上的啮合通孔，顶住啮合滚柱，顶杆另一端顶住与快挡超越离合齿轮保持超越啮合接触状态的快挡超越离合滚柱；

左快挡轴承托环和右快挡轴承托环以T形端面向外的方式分别设置于顶杆以及快挡超越离合滚柱左右两侧，左、右快挡轴承托环外圆托住快挡超越离合滚柱，内圆与啮合滚柱拨环外圆之间通过快挡变速滚柱滚动配合；

b.慢挡超越离合同步齿轮机构包括并列套在从动凸轮轴上的第一慢挡超越离合器和第二慢挡超越离合器，第一慢挡超越离合器与从动凸轮轴间隙配合，第二慢挡超越离合器与从动凸轮轴啮合；

第一慢挡超越离合器包括第一慢挡超越离合齿轮、与第一慢挡超越离合齿轮保持超越啮合状态的第一慢挡超越离合滚柱、第一慢挡超越离合内圈、第一左慢挡轴承托环和第一右慢挡轴承托环；第一慢挡超越离合内圈外圆顶住第一慢挡超越离合滚柱，内圆间隙配合套在从动凸轮轴上，第一左慢挡轴承托环以及第一右慢挡轴承托环分别设置在第一慢挡超越离合滚柱左右两侧；啮合滚柱拨环与第一慢挡超越离合内圈在圆周方向固定配合；；

第二慢挡超越离合器包括第二慢挡超越离合齿轮、与第二慢挡超越离合齿轮保持超越啮合状态的第二慢挡超越离合滚柱、第二慢挡超越离合内圈、第二左慢挡轴承托环和第二右慢挡轴承托环，第二慢挡超越离合内圈外圆顶住第二慢挡超越离合滚柱，内圆啮合配合套在从动凸轮轴上，第二左慢挡轴承托环以及第二右慢挡轴承托环分别设置在第二慢挡超越离合滚柱左右两侧；

c.变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构包括从动凸轮轴、变速圆环体轴向凸轮、变速弹簧和变速滚动体；

变速圆环体轴向凸轮通过变速滚动体与从动凸轮轴之间以径向啮合轴向可移动的方式配合；变速圆环体轴向凸轮与快挡啮合滚柱拨环或第一慢挡超越离合器内圈配合；变速弹簧间隙配合套在从动凸轮轴上，变速弹簧作用在变速圆环体轴向凸轮上，能够使快挡凸轮顶杆式超越离合器啮合。

进一步，所述变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构设置在快挡凸轮顶杆式超越离合器左侧，变速圆环体轴向凸轮包括变速圆环体轴向端面波轮，变速圆环体轴向端面波轮右侧加工有展开形状为等腰梯形的端面波轮，与啮合滚柱拨环左端端面加工的端面波轮啮合，变速圆环体轴向端面波轮与啮合滚柱拨环啮合后端面波轮的波峰和波谷存在距离；变速圆环体轴向端面波轮内圆设置有一个以上与变速滚动体相配合的轴向直槽，从动凸轮轴外圆设置有一个以上与变速滚动体相配合的轴向直槽；变速圆环体轴向端面波轮与从动凸轮轴之间通过变速滚动体以径向啮合轴向可移动的方式配合；变速弹簧紧压变速圆环体轴向端面波轮左端面；变速圆环体轴向端面波轮波峰与传动轴套旋转方向相反一侧紧靠啮合滚柱拨环端面加工的端面波轮波峰与传动轴套旋转方向相同一侧，在变速弹簧作用下使快挡凸轮顶杆式超越离合器啮合；

进一步，所述变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构设置在快挡凸轮顶杆式齿轮超越离合器左侧，变速圆环体轴向凸轮包括变速圆环体轴向凸轮、变速圆环体凸轮座和变速凸轮销；

变速圆环体凸轮座套在从动凸轮轴外圆，内圆设置与变速滚动体相配合的轴向直槽；从动凸轮轴外圆设置有与变速滚动体相配合的轴向直槽；变速圆环体凸轮座与从动凸轮轴之间通过变速滚动体以径向啮合轴向可移动的方式配合；

变速弹簧间隙配合套在从动凸轮轴上，紧靠变速圆环体凸轮座端面；变速圆环体轴向凸轮右端与啮合滚柱拨环左端啮合；

变速圆环体轴向凸轮上设置有一个以上螺旋凸轮槽孔；变速圆环体凸轮座上设置有一个以上变速销孔；变速凸轮销穿过变速圆环体轴向凸轮上螺旋凸轮槽孔插入变速圆环体凸轮座上的变速销孔；螺旋凸轮槽孔的旋转展开方向能够使快挡凸轮顶杆式超越离合器在变速弹簧作用下啮合；

进一步，从动凸轮轴上设置有轴环形凸台，变速圆环体轴向凸轮右端内圆设置有变速环形凸台，变速环形凸台与啮合滚柱拨环左端啮合，变速环形凸台左侧与轴环形凸台之间通过第四平面轴承转动配合，右侧与左快挡轴承托环之间通过第五平面轴承转动配合；

螺旋凸轮槽孔展开方向由左向右与从动凸轮轴旋转方向相反；变速弹簧左侧紧靠变速圆环体凸轮座右端面，右侧紧靠轴环形凸台；

进一步，所述快挡凸轮顶杆式超越离合器为内星轮快挡凸轮顶杆式超越离合器，星轮工作面设置在顶杆与快挡超越离合滚柱接触的端面，顶杆工作端面啮合面一侧设置有径向高度高于快挡超越离合滚柱半径的凸台；

进一步，所述第二慢挡超越离合内圈上设置有圆环体凸台，圆环体凸台顶住第二慢挡超越离合滚柱；第二左慢挡轴承托环和第二右慢挡轴承托环的轴向截面为T形，第二左慢挡轴承托环和第二右慢挡轴承托环以T形端面向外的方式分别设置于圆环体凸台和第二慢挡超越离合滚柱左右两侧，第二左、右慢挡轴承托环内圆与第二慢挡超越离合内圈外圆之间通过慢挡滚柱滚动配合；

第一左慢挡轴承托环与右快挡轴承托环之间设置有第八平面轴承，第一右慢挡轴承托环与第二左慢挡轴承托环之间设置有第六平面轴承，第二右慢挡轴承托环通过第七平面轴承与箱体右端面之间滚动配合。

进一步，所述变速弹簧与变速圆环体凸轮座之间设置有调整锁紧力垫圈，变速弹簧为蝶簧组；

进一步，所述变速圆环体凸轮座和从动凸轮轴轴向直槽分别在圆周上均布；变速滚动体为滚珠，相应的变速圆环体凸轮座和从动凸轮轴的轴向直槽的径向截面为圆弧形，变速滚珠之间设置有变速保持架；

所述变速圆环体轴向凸轮的凸轮槽孔圆周方向均布，相应的变速圆环体凸轮座上的销孔圆周方向均布，从动凸轮轴上的径向凹槽径向截面为直线形；

进一步，所述变速圆环体轴向凸轮或变速圆环体轴向端面波轮外圆通过第三径向轴承与箱体之间滚动配合，变速圆环体轴向凸轮的外圆圆周方向均布设置有一个以上磁钢传感元件，与箱体上的转速霍尔传感器位置对应；从动凸轮轴左右两端通过第二径向轴承和第三径向轴承与箱体转动配合；所述从动凸轮轴为异径轴，轴环形凸台右侧轴段直径大于环形凸台左侧轴段直径；

进一步，所述顶杆的径向截面为T形，啮合滚柱拨环上的顶杆孔径向截面与之相对应为T形；

进一步，所述滚柱拨环与第一慢挡超越离合内圈制成一体；所述变速圆环体轴向凸轮与快挡啮合滚柱拨环之间、第二慢挡超越离合内圈与从动凸轮轴之间均通过花键槽啮合。

本发明的有益效果是：本发明的同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器能够在不需要切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，使发动机或电机负荷变化平缓，机动车辆运行平稳，提高安全性。采用第一慢挡超越离合器和第二慢挡超越离合器并列套在从动凸轮轴上的同步齿轮传动，不仅能够实现不切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，还能使车辆在变速过程中不发生顿挫现象，提高传动效率，能将运动阻力传递给变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构，保持弹簧压缩，达到换挡和运行过程平稳的目的，不仅适合电动自行车及摩托车使用，还适合于汽车上应用。。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明第一种实施例轴向剖面结构示意图；

图2为本发明第二种实施例轴向剖面结构示意图；

图3为图1沿A-A向剖视图；

图4为图1沿B-B向剖视图；

图5为图1沿C-C向剖视图；

图6为图1沿D-D向剖视图；

图7为本发明第一种实施例变速圆环体轴向凸轮俯视图；

图8为本发明第二种实施例啮合滚柱拨环轴向剖面结构示意图；

图9为本发明第二种实施例变速圆环体轴向端面波轮轴向剖面结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，如图所示：本实施例的从动凸轮轴1，工作时右左向右看顺时针旋转。电机设置在箱体外部，从动凸轮轴1两端通过第二径向滚动轴承39、第三径向滚动轴承21与箱体13滚动配合，第三径向滚动轴承21内圈通过定位轴套23套在从动凸轮轴1上，从动凸轮轴1右端伸出箱体13与链轮22通过螺栓24固定配合。

如图1所示，本发明的同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器包括设置在从动凸轮轴1的快挡凸轮顶杆式齿轮超越离合器和慢挡超越离合同步齿轮机构、变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构；

快挡凸轮顶杆式齿轮超越离合器包括快挡超越离合齿轮14、从动凸轮轴1、三个径向截面为T形的顶杆33、三个啮合滚柱32、轴向截面为T形的左快挡轴承托环34以及右快挡轴承托环34a、快挡超越离合滚柱15、套在从动凸轮轴1外圆的啮合滚柱拨环35、快挡变速滚柱47；

从动凸轮轴1外圆周上均布设置有三个由左向右看顺时针方向由高到低的径向截面为直线形的径向凹槽1b，啮合滚柱拨环35圆周上均布设置有三个径向截面为T形的啮合通孔，与T形顶杆33相配合，啮合滚柱32通过啮合通孔放入从动凸轮轴1的径向凹槽中，T形顶杆33小头端穿入啮合滚柱拨环35上的啮合通孔，顶住啮合滚柱32，顶杆33另一端顶住与快挡超越离合齿轮14保持超越啮合接触状态的快挡超越离合滚柱15，星轮工作面设置在快挡顶杆33与快挡超越离合滚柱15接触的端面，快挡顶杆33工作端面啮合面一侧设置有径向高度高于快挡超越离合滚柱15半径的凸台33a；

左快挡轴承托环34和右快挡轴承托环34a以T形端面向外的方式分别设置于顶杆33以及快挡超越离合滚柱15左右两侧，左、右快挡轴承托环外圆托住快挡超越离合滚柱15，内圆与啮合滚柱拨环35外圆之间通过变速滚柱47滚动配合；

慢挡超越离合同步齿轮机构包括并列套在从动凸轮轴1上的第一慢挡超越离合器和第二慢挡超越离合器，第一慢挡超越离合器与从动凸轮轴1间隙配合，第二慢挡超越离合器与从动凸轮轴1通过花键啮合；

第一慢挡超越离合器为内星轮超越离合器，包括第一慢挡超越离合齿轮17、与第一慢挡超越离合齿轮17保持超越啮合状态的第一慢挡超越离合滚柱29、第一慢挡超越离合内圈30、第一左慢挡轴承托环31和第一右慢挡轴承托环31a；第一慢挡超越离合内圈30外圆顶住第一慢挡超越离合滚柱29，内圆间隙配合套在从动凸轮轴1上，第一左慢挡轴承托环31以及第一右慢挡轴承托环31a分别设置在第一慢挡超越离合滚柱29左右两侧；啮合滚柱拨环35与第一慢挡超越离合内圈30制成一体；

第二慢挡超越离合器内星轮超越离合器，包括第二慢挡超越离合齿轮19、与第二慢挡超越离合齿轮19保持超越啮合状态的第二慢挡超越离合滚柱27、第二慢挡超越离合内圈26、轴向截面为T形的第二左慢挡轴承托环28和第二右慢挡轴承托环28a，第二慢挡超越离合内圈26上设置有圆环体凸台26a，圆环体凸台26a顶住第二慢挡超越离合滚柱27；第二左慢挡轴承托环28和第二右慢挡轴承托环28a以T形端面向外的方式分别设置于圆环体凸台26a和第二慢挡超越离合滚柱27左右两侧，第二左、右慢挡轴承托环内圆与第二慢挡超越离合内圈26外圆之间通过慢挡滚柱25滚动配合；

第一左慢挡轴承托环31与右快挡轴承托环34a之间设置有第八平面轴承16，第一右慢挡轴承托环31a与第二左慢挡轴承托环28之间设置有第六平面轴承18，第二右慢挡轴承托环28a通过第七平面轴承20与箱体右端面之间滚动配合。

变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构设置在凸轮顶杆式齿轮超越离合器左侧，包括从动凸轮轴1、变速圆环体轴向凸轮92、变速圆环体凸轮座5、变速凸轮销6、变速蝶簧组8、多个变速滚珠38和第四平面轴承10；

从动凸轮轴1为异径轴，轴上设置有轴环形凸台1a，轴环形凸台1a右侧轴径大于左侧轴径，变速圆环体轴向凸轮92右端内圆设置有变速环形凸台92b，变速环形凸台92b设置有花键槽，与啮合滚柱拨环35左端加工的花键槽啮合，变速环形凸台92b左侧与轴环形凸台1a之间设置有第四平面轴承10，右侧与左快挡轴承托环34之间设置有第五平面轴承12；

变速圆环体轴向凸轮92圆周方向均布设置有三个由左向右沿逆时针方向螺旋展开的凸轮槽孔92a；变速圆环体凸轮座5圆周方向均布设置有三个销孔；变速凸轮销6穿过变速圆环体轴向凸轮92上的螺旋凸轮槽孔插入变速圆环体凸轮座5上的销孔，变速圆环体轴向凸轮92外圆通过第三径向轴承11与箱体13之间滚动配合；

变速圆环体凸轮座5内圆圆周方向均布设置有三条与变速滚珠38相配合的径向截面为圆弧形的轴向直槽；从动凸轮轴1的轴环形凸台1a左侧轴段圆周方向均布设置有三条与变速滚珠38相配合的径向截面为圆弧形的轴向直槽；变速圆环体凸轮座5与从动凸轮轴1之间通过变速滚珠38以径向啮合轴向可移动的方式配合，每对相配合直槽内放有3个变速滚珠38，变速滚珠38之间并设置有保持架4；

变速蝶簧组8间隙配合套在从动凸轮轴1上，右侧紧靠轴环形凸台1a，左侧紧靠变速圆环体凸轮座5右端面；

变速圆环体轴向凸轮92的外圆圆周方向均布设置有一个以上磁钢传感元件37，与箱体上的转速霍尔传感器36位置对应。

当然，以上说明只是起到对本实施例能够清楚说明的作用，并非是对本发明的限制，以上技术特征可以根据现实情况改变。本实施例中变速滚动体并不局限于滚珠，也可以是滚柱，相应的传感凸轮座内圆和传动轴套左侧外圆设置的轴向直槽横截面为矩形，也可以达到同样的效果，但是轴向自由度不如滚珠；变速圆环体轴向凸轮上圆周方向的螺旋展开的凸轮槽不局限均匀分布三条，可以是其他数量，也可以不均匀分布；顶杆33的径向截面不局限于T形，也可以是其他如长方体形状；啮合滚柱拨环35与圆环体轴向凸轮92之间也不局限于花键啮合的方式；变速滚珠38、顶杆33以及轴向直槽的数量都不局限于以上实施方式的数量，都可以改变而同样可以达到发明目的。以上技术特征与本实施例有所不同，但都可以达到发明的目的。

本发明的快挡动力传递路线：

快挡超越离合齿轮14→快挡超越离合滚柱15→快挡T型顶杆33→快挡啮合滚柱32→从动凸轮轴1→链轮22→链条至后轮。

慢挡传递动力传递路线：

第一慢挡超越离合齿轮17和第二慢挡超越离合齿轮19→第一慢挡超越离合滚柱29和第二慢挡超越离合滚柱27→第一慢挡超越离合内圈30和第二慢挡超越离合内圈26→从动凸轮轴1→链轮22→链条至后轮。

本发明的快挡传递阻力传递路线：

经链轮22→从动凸轮轴1→啮合滚柱32→快挡T型顶杆33→快挡超越滚柱15→快挡超越离合齿轮14。

慢挡阻力传递路线：

经链轮22→从动凸轮轴1→第一慢挡超越离合内圈30和第二慢挡超越离合内圈26→第一慢挡超越离合滚柱29和第二慢挡超越离合滚柱27→第一慢挡超越离合齿轮17和第二慢挡超越离合齿轮19。

同时，阻力经轴向直槽1c→变速滚珠38→变速圆环体凸轮座5→变速凸轮销6→变速圆环体轴向凸轮92→压缩变速蝶簧组8。

图2为本发明第二种实施例轴向剖面结构示意图，如图所示：本实施例与第一种实施例的区别为：变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构设置在快挡凸轮顶杆式超越离合器左侧，变速圆环体轴向凸轮92包括变速圆环体轴向端面波轮91，变速圆环体轴向端面波轮91右侧加工有有展开形状为等腰梯形的端面波轮，与啮合滚柱拨环35左端端面加工的端面波轮啮合，变速圆环体轴向端面波轮91与啮合滚柱拨环35啮合后端面波轮的波峰和波谷存在距离；变速圆环体轴向端面波轮91内圆设置有一个以上与变速滚珠38相配合的轴向直槽91a，从动凸轮轴1外圆设置有一个以上与变速滚珠38相配合的轴向直槽1c；变速圆环体轴向端面波轮91与从动凸轮轴1之间通过变速滚珠38以径向啮合轴向可移动的方式配合；变速弹簧8紧压变速圆环体轴向端面波轮91左端面；变速圆环体轴向端面波轮91波峰由左向右看逆时针一侧紧靠啮合滚柱拨环35端面加工的端面波轮波峰由左向右看顺时针一侧，变速弹簧8左侧紧靠调整锁紧力垫圈7，右侧紧靠变速圆环体轴向端面波轮91左端面。在左快挡轴承托环34左侧设置有挡圈40，快挡滚柱拨环35外圆圆周上设置有凹槽，凹槽内嵌有挡片41，挡片41将挡圈40和左快挡轴承托环34轴向固定。

第一种实施例的本机构在运行时：

蝶簧组8依托从动凸轮轴1环形凸台紧推压力调整环7，使变速圆环体凸轮座5、变速凸轮销6沿着从动凸轮轴1轴向直槽向左直线运动，由于变速圆环体轴向凸轮92中凸轮与从动凸轮轴1轴向直槽不在一个运动轨迹上，因此迫使变速圆环体轴向凸轮92逆时针旋转一定角度，带动快挡滚柱拨环35也旋转，使啮合滚柱32沿着从动凸轮轴1中凸轮凹槽中凸轮上升，支撑T型顶杆33和快挡超越离合滚柱15与快挡超越离合齿轮14啮合，形成一个保持一定压力的自动变速机构，并且可以通过增加调整变速矩调整环7高度来调整离合器啮合所需压力，达到传动目的，此时，快挡超越离合齿轮14啮合带动从动凸轮轴1运转，第一慢挡超越离合齿轮17和第二慢挡超越离合齿轮19处于超越状态。

在本发明中，机动车启动时阻力大于驱动力，阻力迫使从动凸轮轴1带动变速圆环体凸轮座5、变速凸轮销6逆时针方向旋转，变速圆环体轴向凸轮92顺时针转动一定角度，快挡滚柱拨环35也沿顺时针移动一定角度，由于从动凸轮轴1中凸轮槽直线呈逆时针由低向高上升，因此啮合滚柱32顺着从动凸轮轴1凹槽下降，T型顶杆33失去支撑，快挡超越离合滚柱15与快挡超越离合齿轮14迅速脱离啮合，同步，第一慢挡超越离合齿轮17以及第二慢挡超越离合齿轮19啮合，继续传递驱动力，因此，自动实现了低速挡起动，缩短了起动时间，减少了起动力，第二慢挡超越离合齿轮19与从动凸轮轴1径向啮合，刚性传动。与此同时，变速圆环体轴向凸轮92上的凸轮推动变速凸轮座5和变速凸轮销6沿凸轮轴1滚珠花键槽直线槽向右轴向移动，压迫蝶簧组8吸收运动阻力矩能量，为恢复快挡挡位传递动力蓄备势能。第一慢挡超越离合内圈30与快挡滚柱拨环35制成一体，保证快挡滚柱拨环35沿顺时针方向转动一定角度，而使蝶簧组8保持压缩状态，避免快挡凸轮顶杆式齿轮超越离合器出现震动现象。

启动成功后，行驶阻力减少，当分力减少到小于变速蝶簧组8所产生的变速蝶簧圆柱凸轮自动变速机构中压力时，因被运动阻力分力压缩而产生变速蝶簧组8推动下，变速圆环体凸轮座5、变速凸轮销6、变速滚珠及滚珠架4向左轴向移动，带动变速圆环体轴向凸轮92、快挡滚柱拨环35、啮合滚柱32顺着从动凸轮轴1凸轮线逆时针旋转，而从动凸轮轴1快挡凸轮凹槽顺时针相对迎着啮合滚柱32顶着快挡T型顶杆33上升，直至快档T型顶杆33顶住快档档超越离合滚柱15，快档超越离合滚柱15锁住快档超越离合器齿轮14。

行驶过程中，随着运动阻力的变化自动换挡原理同上，在不需要剪断驱动力的情况下实现变挡，使整个机车运行平稳，安全低耗。

第二种实施例中换挡原理与第一实施例相同，通过端面波轮完成以上工作。变速圆环体轴向端面波轮91的轴向直槽91a，运动轨迹和变速圆环体轴向端面波轮91波峰侧面轨迹不一致，在变速弹簧8作用下使快挡凸轮顶杆式超越离合器脱开或啮合。

图3为图1沿A-A向剖视图，即为快挡凸轮顶杆式齿轮超越离合器的径向剖面图，本剖面图为由右向左，如图所示，凸轮顶杆式齿轮超越离合器设置在箱体13内，从动凸轮轴1圆周上均布三个逆时针方向由高到低的直线形径向凹槽1b，从动凸轮轴1上的高到低的径向凹槽1b的，啮合滚柱拨环35外圆设置有拨环环形凸台35a，拨环环形凸台35a圆周上均布设置有三个径向通透的啮合通孔，啮合滚柱32通过啮合通孔放入径向凹槽1b中，T形顶杆33小头端穿入啮合滚柱拨环35上的啮合通孔35b，顶住啮合滚柱32，顶杆33另一端顶住与快挡超越离合齿轮14保持超越啮合接触状态的快挡超越离合滚柱15，星轮工作面设置在快挡顶杆33与快挡超越离合滚柱15接触的端面，快挡顶杆33工作端面啮合面一侧设置有径向高度高于快挡超越离合滚柱15半径的凸台33a。

图4为图1沿B-B向剖视图，即为第一慢挡超越离合器的径向剖面图，本剖面图为由右向左，第一慢挡超越离合器为内星轮超越离合器，第一慢挡超越齿轮17内圈与传动凸轮轴1间隙配合，第一慢挡超越离合滚柱29与第一慢挡超越离合齿轮17保持超越啮合状态第一慢挡超越离合内圈30外圆顶住第第一慢挡超越离合滚柱29。

图5为图1沿C-C向剖视图，即为第二慢挡超越离合器的径向剖面图，本剖面图为由右向左，第二慢挡超越离合器为内星轮超越离合器，第二慢挡超越离合内圈26与传动凸轮轴1啮合配合。第二慢挡超越离合滚柱27与第二慢挡超越离合齿轮19保持超越啮合状态，第二慢挡超越离合内圈26上设置有圆环体凸台26a，圆环体凸台26a顶住第二慢挡超越离合滚柱27。

图6为图1沿D-D向剖视图，为自适应圆环体凸轮机构径向剖面图，如图所示，自适应圆环体凸轮机构设置在箱体13内，变速圆环体轴向凸轮92上设置有凸轮槽孔92a；变速圆环体凸轮座5上设置有销孔5a；变速凸轮销6穿过变速圆环体轴向凸轮92上的螺旋凸轮槽孔92a插入变速圆环体凸轮座5上的销孔5a；

变速圆环体凸轮座5内圆设置有径向截面为圆弧形的轴向直槽5b；从动凸轮轴1外圆设置有径向截面为圆弧形的轴向直槽1c；变速滚珠38设置于两直槽之间，对变速圆环体凸轮座5和从动凸轮轴1以径向啮合轴向可移动的方式配合，多个变速滚珠38之间设置有保持架4。

图7为本发明变速圆环体轴向凸轮俯视图，如图所示，变速圆环体轴向凸轮92上设置有又左向右轴向沿逆时针方向螺旋展开的凸轮槽孔92a。

图8为本发明第二种实施例啮合滚柱拨环轴向剖面结构示意图，结合图3，啮合滚柱拨环35外圆设置有拨环环形凸台35a，拨环环形凸台35a圆周上均布设置有3个径向截面为T形的径向通透的啮合通孔35b，左端面加工有端面波轮。

图9为变速圆环体轴向端面波轮轴向剖面结构示意图，如图所示：变速圆环体轴向端面波轮91内圆加工有轴向直槽91a，右端面加工有端面波轮。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (11)

1.一种同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器，包括箱体(13)、与箱体滚动配合的从动轴(1)和设置在从动轴上(1)的链轮(22)，其特征在于：还包括并列设置在从动轴上的快挡凸轮顶杆式齿轮超越离合器、慢挡超越离合同步齿轮机构和变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构；所述从动轴(1)为圆周上均布设置有一个以上由高到低的径向凹槽(1b)的从动凸轮轴；

a.快挡凸轮顶杆式齿轮超越离合器包括快挡超越离合齿轮(14)、从动凸轮轴(1)、一个以上顶杆(33)、与顶杆数量相同的啮合滚柱(32)、轴向截面为T形的左快挡轴承托环(34)以及右快挡轴承托环(34a)、快挡超越离合滚柱(15)、套在从动凸轮轴(1)上的啮合滚柱拨环(35)和快挡变速滚柱(47)；

所述从动凸轮轴(1)外圆周上的径向凹槽(1b)与顶杆(33)数量相同，径向凹槽(1b)由高到低的方向与从动凸轮轴(1)旋转方向相同，啮合滚柱拨环(35)外圆设置有拨环环形凸台(35a)，拨环环形凸台(35a)圆周上均布设置有与顶杆数量相同的啮合通孔(35b)，啮合滚柱(32)通过啮合通孔(35b)放入从动凸轮轴(1)的径向凹槽(1b)中，顶杆(33)穿入啮合滚柱拨环(35)上的啮合通孔(35b)，顶住啮合滚柱(32)，顶杆(33)另一端顶住与快挡超越离合齿轮(14)保持超越啮合接触状态的快挡超越离合滚柱(15)；

左快挡轴承托环(34)和右快挡轴承托环(34a)以T形端面向外的方式分别设置于顶杆(33)以及快挡超越离合滚柱(15)左右两侧，左、右快挡轴承托环外圆托住快挡超越离合滚柱(15)，内圆与啮合滚柱拨环(35)外圆之间通过快挡变速滚柱(47)滚动配合；

b.慢挡超越离合同步齿轮机构与快挡凸轮顶杆式齿轮超越离合器并列设置，慢挡超越离合同步齿轮机构包括并列套在从动凸轮轴(1)上的第一慢挡超越离合器和第二慢挡超越离合器，第一慢挡超越离合器与从动凸轮轴(1)间隙配合，第二慢挡超越离合器与从动凸轮轴(1)啮合；

第一慢挡超越离合器包括第一慢挡超越离合齿轮(17)、与第一慢挡超越离合齿轮(17)保持超越啮合状态的第一慢挡超越离合滚柱(29)、第一慢挡超越离合内圈(30)、第一左慢挡轴承托环(31)和第一右慢挡轴承托环(31a)；第一慢挡超越离合内圈(30)外圆顶住第一慢挡超越离合滚柱(29)，内圆间隙配合套在从动凸轮轴(1)上，第一左慢挡轴承托环(31)以及第一右慢挡轴承托环(31a)分别设置在第一慢挡超越离合滚柱(29)左右两侧；啮合滚柱拨环(35)与第一慢挡超越离合内圈(30)在圆周方向固定配合；

第二慢挡超越离合器包括第二慢挡超越离合齿轮(19)、与第二慢挡超越离合齿轮(19)保持超越啮合状态的第二慢挡超越离合滚柱(27)、第二慢挡超越离合内圈(26)、第二左慢挡轴承托环(28)和第二右慢挡轴承托环(28a)，第二慢挡超越离合内圈(26)外圆顶住第二慢挡超越离合滚柱(27)，内圆啮合配合套在从动凸轮轴(1)上，第二左慢挡轴承托环(28)以及第二右慢挡轴承托环(28a)分别设置在第二慢挡超越离合滚柱(27)左右两侧；

c.变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构包括从动凸轮轴(1)、变速圆环体轴向凸轮(92)、变速弹簧(8)和变速滚动体(38)；

变速圆环体轴向凸轮(92)通过变速滚动体(38)与从动凸轮轴(1)之间以径向啮合轴向可移动的方式配合；变速圆环体轴向凸轮(92)与快挡啮合滚柱拨环(35)配合；变速弹簧(8)间隙配合套在从动凸轮轴(1)上，变速弹簧(8)作用在变速圆环体轴向凸轮(92)上，能够使快挡凸轮顶杆式超越离合器啮合。

2.根据权利要求1所述的同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器，其特征在于：所述变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构设置在快挡凸轮顶杆式超越离合器左侧，变速圆环体轴向凸轮(92)包括变速圆环体轴向端面波轮(91)，变速圆环体轴向端面波轮(91)右侧加工有展开形状为等腰梯形的端面波轮，与啮合滚柱拨环(35)左端端面加工的端面波轮啮合，变速圆环体轴向端面波轮(91)与啮合滚柱拨环(35)啮合后端面波轮的波峰和波谷存在距离；变速圆环体轴向端面波轮(91)内圆设置有一个以上与变速滚动体(38)相配合的轴向直槽(91a)，从动凸轮轴(1)外圆设置有一个以上与变速滚动体(38)相配合的轴向直槽(1c)；变速圆环体轴向端面波轮(91)与从动凸轮轴(1)之间通过变速滚动体(38)以径向啮合轴向可移动的方式配合；变速弹簧(8)紧压变速圆环体轴向端面波轮(91)左端面；变速圆环体轴向端面波轮(91)波峰与传动轴套旋转方向相反一侧紧靠啮合滚柱拨环(35)端面加工的端面波轮波峰与传动轴套旋转方向相同一侧，在变速弹簧(8)作用下使快挡凸轮顶杆式超越离合器啮合。

3.根据权利要求1所述的同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器，其特征在于：所述变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构设置在快挡凸轮顶杆式齿轮超越离合器左侧，变速圆环体轴向凸轮(92)包括变速圆环体轴向凸轮(92)、变速圆环体凸轮座(5)和变速凸轮销(6)；

变速圆环体凸轮座(5)套在从动凸轮轴(1)外圆，内圆设置与变速滚动体(38)相配合的轴向直槽(5b)；从动凸轮轴(1)外圆设置有与变速滚动体(38)相配合的轴向直槽(1c)；变速圆环体凸轮座(5)与从动凸轮轴(1)之间通过变速滚动体(38)以径向啮合轴向可移动的方式配合；

变速弹簧(8)间隙配合套在从动凸轮轴(1)上，紧靠变速圆环体凸轮座(5)端面；变速圆环体轴向凸轮(92)右端与啮合滚柱拨环(35)左端啮合；

变速圆环体轴向凸轮(92)上设置有一个以上螺旋凸轮槽孔(92a)；变速圆环体凸轮座(5)上设置有一个以上变速销孔(5a)；变速凸轮销(6)穿过变速圆环体轴向凸轮(92)上螺旋凸轮槽孔(92a)插入变速圆环体凸轮座(5)上的变速销孔(5a)；螺旋凸轮槽孔(92a)的旋转展开方向能够使快挡凸轮顶杆式超越离合器在变速弹簧(8)作用下啮合。

4.根据权利要求3所述的同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器，其特征在于：从动凸轮轴(1)上设置有轴环形凸台(1a)，变速圆环体轴向凸轮(92)右端内圆设置有变速环形凸台(92b)，变速环形凸台(92b)与啮合滚柱拨环(35)左端啮合，变速环形凸台(92b)左侧与轴环形凸台(1a)之间通过第四平面轴承(10)转动配合，右侧与左快挡轴承托环(34)之间通过第五平面轴承(12)转动配合；

螺旋凸轮槽孔(92a)展开方向由左向右与从动凸轮轴(1)旋转方向相反；变速弹簧(8)左侧紧靠变速圆环体凸轮座(5)右端面，右侧紧靠轴环形凸台(1a)。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器，其特征在于：所述快挡凸轮顶杆式超越离合器为内星轮快挡凸轮顶杆式超越离合器，星轮工作面设置在顶杆(33)与快挡超越离合滚柱(15)接触的端面，顶杆(33)工作端面啮合面一侧设置有径向高度高于快挡超越离合滚柱(15)半径的凸台(33a)。

6.根据权利要求5所述的同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器，其特征在于：所述第二慢挡超越离合内圈(26)上设置有圆环体凸台(26a)，圆环体凸台(26a)顶住第二慢挡超越离合滚柱(27)；第二左慢挡轴承托环(28)和第二右慢挡轴承托环(28a)的轴向截面为T形，第二左慢挡轴承托环(28)和第二右慢挡轴承托环(28a)以T形端面向外的方式分别设置于圆环体凸台(26a)和第二慢挡超越离合滚柱(27)左右两侧，第二左、右慢挡轴承托环内圆与第二慢挡超越离合内圈(26)外圆之间通过慢挡滚柱(25)滚动配合；

第一左慢挡轴承托环(31)与右快挡轴承托环(34a)之间设置有第八平面轴承(16)，第一右慢挡轴承托环(31a)与第二左慢挡轴承托环(28)之间设置有第六平面轴承(18)，第二右慢挡轴承托环(28a)通过第七平面轴承(20)与箱体(13)右端面之间滚动配合。

7.根据权利要求3所述的同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器，其特征在于：所述变速弹簧(8)与变速圆环体凸轮座(5)之间通过调整锁紧力垫圈(7)调整压力，变速弹簧(8)为蝶簧组。

8.根据权利要求7所述的同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器，其特征在于：所述变速圆环体凸轮座(5)和从动凸轮轴(1)轴向直槽分别在圆周上均布；变速滚动体(38)为滚珠，相应的变速圆环体凸轮座(5)和从动凸轮轴(1)的轴向直槽的径向截面为圆弧形，变速滚珠(38)之间设置有变速保持架(4)；

所述变速圆环体轴向凸轮(92)的凸轮槽孔圆周方向均布，相应的变速圆环体凸轮座(5)上的销孔圆周方向均布，从动凸轮轴(1)上的径向凹槽(1b)径向截面为直线形。

9.据权利要求8所述的同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器，其特征在于：所述变速圆环体轴向凸轮(92)外圆通过第三径向轴承(11)与箱体(13)之间滚动配合，变速圆环体轴向凸轮(92)的外圆圆周方向均布设置有一个以上磁钢传感元件(37)，与箱体上的转速霍尔传感器(36)位置对应；从动凸轮轴(1)左右两端通过第二径向轴承(39)和第三径向轴承(21)与箱体(13)转动配合；所述从动凸轮轴(1)为异径轴，轴环形凸台(1a)右侧轴段直径大于环形凸台左侧轴段直径。

10.根据权利要求6所述的同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器，其特征在于：所述顶杆(33)的径向截面为T形，啮合滚柱拨环(35)上的顶杆孔径向截面与之相对应为T形。

11.根据权利要求7所述的同步齿轮驱动扭矩-阻力矩自适应自动换挡变速器，其特征在于：所述啮合滚柱拨环(35)与第一慢挡超越离合内圈(30)制成一体；所述变速圆环体轴向凸轮(92)与啮合滚柱拨环(35)之间、第二慢挡超越离合内圈(26)与从动凸轮轴(1)之间均通过花键槽啮合。

Images