CN102252078A - 一种汽车无级自动变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车无级自动变速器，它包括曲柄连杆机构，曲柄连杆机构通过连接件带动第一导向杆在第一导轨内上下往复移动，导向杆下方设置杠杆，杠杆设有支点，杠杆可相对支点转动，杠杆一端通过第一连杆与导向杆连接，杠杆另一端通过第二连杆与第二导向杆连接，第二导向杆竖直设置在杠杆的上方，第二导向杆可沿第二导轨上下往复移动，第二导向杆的同侧上下分别设有可绕自身转轴自由旋转的第一齿轮和第二齿轮，两齿轮上设有第一链条，驱动链条外侧两边分别啮合有外径大小相同的第三齿轮和第四齿轮。本发明采用齿轮链条机构将杠杆从动末端运动行程转变为输出轴的转动行程，而非靠摩擦实现，不会出现打滑情况，可避免转矩损失，动力传递效率高。

Description

一种汽车无级自动变速器

技术领域

本发明涉及一种变速器，具体涉及一种汽车机械式无级自动变速器。

背景技术

搭载自动变速器的汽车与搭载手动变速器的相比，有比较明显的优点，自动变速器不仅操作简单，省去频繁换档的动作，而且发动机可以始终处于最佳转速，达到省油的目的。目前使用较多的汽车自动变速器有行星齿轮式和链条式两种。行星齿轮式不能实现无级变速，只能在特定的几个档位之间实现自动变速，且结构复杂，制造难度很高，维修困难；链条式虽然能够实现无级变速，但结构也很复杂，动力传递靠V型轮与金属链条之间的摩擦力来实现，链条容易打滑，传递的转矩不大，V型轮对链条的夹紧力不好控制，维修也很困难，两种变速器都存在一定的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，且传动效率很高的无级自动变速器。

本发明采用的技术方案：

一种汽车无级自动变速器，它包括曲柄连杆机构，曲柄连杆机构通过连接件带动第一导向杆在第一导轨内上下往复移动，导向杆下方设置杠杆，杠杆设有支点，杠杆可相对支点转动，杠杆一端通过第一连杆与导向杆连接，杠杆另一端通过第二连杆与第二导向杆连接，第二导向杆竖直设置在杠杆的上方，第二导向杆可沿第二导轨上下往复移动，第二导向杆的同侧上下分别设有可绕自身转轴自由旋转的第一齿轮和第二齿轮，两齿轮上设有第一链条，驱动链条外侧两边分别啮合有外径大小相同的第三齿轮和第四齿轮，所述的第四齿轮为双齿齿轮，其中一条齿与第一链条啮合，第三齿轮内部一端通过第一单向离合器设有第一固定轴，第三齿轮内部另一端通过第二单向离合器设有动力输出轴，第四齿轮内部通过第三单向离合器设有第二固定轴，所述的动力输出轴外侧位于第三齿轮侧面通过第四单向离合器设有第五齿轮，第五齿轮与第四齿轮的第二条齿外侧设有第二链条，所述的动力输出轴一端插入第一固定轴内部，其可绕第一固定轴转动。

上述的第三齿轮和第四齿轮位置互换。

上述的第二单向离合器和第四单向离合器为一整体。

上述的支点包括轴套，轴套两端设有滑块，所述的杠杆穿过轴套，杠杆可在轴套内滑动和转动。

上述的第一、第二、第三、第四单向离合器均为楔块式单向离合器。

本发明取得的技术效果：

1、本发明采用齿轮链条机构将杠杆从动末端运动行程转变为输出轴的转动行程，而非靠摩擦实现，不会出现打滑情况，可避免转矩损失，动力传递效率高。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是图1中A-A处的剖面图(图中所有单向离合器均为楔块式单向离合器，仅画出楔块，以下所有涉及到单向离合器的图中同此说明)；

图3是图1中B-B处的剖面图；

图4是图1中动力输出轴11处齿轮组半剖结构示意图；

图5是图1中支点7的结构示意图；

图6是单向离合器对齿轮转动的锁止和不锁止示意图，箭头表零件运动方向；

图7是齿轮10和22通过各自的单向离合器都能够锁止动力输出轴11，但齿轮10和22间互不影响的示意图，箭头表示零件运动方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

参见图1-7，一种汽车无级自动变速器，它包括曲柄连杆机构1，曲柄连杆机构通过连接件2带动第一导向杆4在第一导轨3内上下往复移动，导向杆下方设置杠杆6，杠杆设有支点7，杠杆可相对支点转动，杠杆一端通过第一连杆5与导向杆连接，杠杆另一端通过第二连杆8与第二导向杆17连接，第二导向杆竖直设置在杠杆的上方，第二导向杆可沿第二导轨13上下往复移动，第二导向杆的同侧上下分别设有可绕自身转轴自由旋转的第一齿轮9和第二齿轮14，两齿轮上设有第一链条12，驱动链条外侧两边分别啮合有外径大小相同的第三齿轮10和第四齿轮16，所述的第三齿轮和第四齿轮位置可以互换。所述的第四齿轮为双齿齿轮，其中一条齿与第一链条啮合，第三齿轮内部一端通过第一单向离合器19设有第一固定轴20，第三齿轮内部另一端通过第二单向离合器21设有动力输出轴11，第四齿轮内部通过第三单向离合器24设有第二固定轴23，所述的动力输出轴外侧位于第三齿轮侧面通过第四单向离合器18设有第五齿轮22，第五齿轮与第四齿轮的第二条齿外侧设有第二链条15，所述的动力输出轴一端插入第一固定轴内部，其可绕第一固定轴转动。上述第二单向离合器和第四单向离合器可以制成一整体。所述的第一、第二、第三、第四单向离合器均为楔块式单向离合器。

本发明中,与发动机输出端相联的液力变矩器将动力传给曲柄连杆机构1,曲柄连杆机构驱动第一导向杆4作来回的直线运动(图中为竖直方向运动), 第一导向杆4再通过第一连杆5驱动杠杆6的主动末端(图中杠杆的左端)绕杠杆支点7来回摆动,杠杆左侧末端在图中竖直方向的行程由曲柄连杆机构1中的曲柄决定，在杠杆运动的时候,杠杆左侧末端的水平方向位移量很小,可由第一连杆5吸收,第一导向轨3的作用就是保证第一导向杆4只在图中竖直方向运动。杠杆6从动末端(杠杆右侧)绕支点7摆动的行程跟杠杆支点7位置有关,只要一定范围内连续直线移动杠杆支点7位置,杠杆6从动末端即可在一定范围内获得连续变化的往复摆动行程。

参见图5，所述的支点包括轴套26，轴套两端设有滑块25，所述的杠杆穿过轴套，杠杆可在轴套内滑动和转动，滑块25有固定不动的滑道（图中未示出）。支点7的移动可以由液压机构或齿轮实现。滑块25有固定不动的滑道，只可以在图5中箭头所示方向(杠杆轴线方向)由液压机构或者齿轮驱动，且轴套26与杠杆转轴7连接在一起，这样，滑块25就可以带动转轴7和轴套26一起沿图中箭头方向运动，从而改变杠杆支点7的位置。滑块的最佳位置(也就是杠杆支点的最佳位置)可以由油门位置传感器和轮速传感器采集的信号共同控制确定。

杠杆6从动末端往复运动的行程可通过图1中的右侧的链条齿轮机构转变为动力输出轴11的转动行程。杠杆6通过第二连杆8驱动第二导向杆17。第二导向轨13固定不动,其作用就是保证第二导向杆17只在图中竖直方向运动。第一齿轮9与第二齿轮14大小形状一样，两齿轮中心的连线与第二导向杆17轴线平行，两齿轮的转轴都装在第二导向杆17上的同一侧，这样两齿轮随第二导向杆一起沿竖直方向往复运动，也可以绕齿轮自身转轴自由旋转。环形的第一链条12将第一齿轮9和第二齿轮14连在一起。第三齿轮10与第四齿轮16的转轴为不动件，第三齿轮10与第四16都与第一链条12外啮合，由第一链条驱动(图3中第四齿轮16左边的齿与第一链条12啮合)。第三齿轮10与第四齿轮16只能绕转轴单向转动，转动方向相同。下面假设第三齿轮10和第四齿轮16只能逆时针转动分析机构的运动。第三齿轮10通过单向第一单向离合器19装在第一固定轴20上，第四齿轮16通过第三单向离合器24装在第二固定轴23上。11为变速器动力输出轴，动力输出轴11的一端嵌入固定转轴20内(如图4)，可转动，动力输出轴11与第一固定轴20共轴线。第三齿轮10还通过第二单向离合器21装在动力输出轴11上，第五齿轮22也通过第四单向离合器18装在动力输出轴11上，动力输出轴可相对于第二齿轮10和第二齿轮22逆时针转动，第二齿轮10和第五齿轮22则可相对于动力输出轴11顺时针转动。环形的第二链条15将第四齿轮16与第五齿轮22连在一起(图3中齿轮16右边的齿与15捏合)。

当杠杆从动末端(杠杆右侧)通过第二连杆8驱动第二导向杆17向下运动时，第一链条12对第四齿轮16在啮合点处有一向下拉力，第一齿轮16有顺时针转动的趋势，但由于单向第三离合器24的作用，顺时针方向被锁止，第四齿轮16不能转动，第一链条12与第四齿轮16啮合点位置不变。第一链条12同时对第三齿轮10在啮合点处也有一向下拉力，此时第一单向离合器19不起作用，第三齿轮10逆时针转动，第三齿轮10与第一链条12啮合点转动的行程为第二导向杆17运动行程的2倍。在第二单向离合器21的作用下，第三齿轮10与动力输出轴11被锁止，第三齿轮与动力输出轴11一起以等转速逆时针转动，但动力输出轴11相对于第五齿轮22是逆时针转动，所以第五齿轮22不动，第二链条15未转动。当第二导向杆17运动到最底端极限位置时，齿轮10刚好停止转动。过了最底端极限位置后，第二导向杆17将马上向上运动。

在杠杆从动末端驱动第二导向杆17向上运动时，第一链条12对第三齿轮10在啮合点处有一向上的拉力，第三齿轮10有顺时针转动的趋势，但是由于第一单向离合器19的作用，顺时针方向被锁止，第三齿轮10不能转动，第一链条12与第三齿轮10的啮合点位置不动。第一链条12同时对第四齿轮16在啮合点处也有一向上拉力，此时第三单向离合器24不起作用，第四齿轮16逆时针转动，第四齿轮16与第一链条12啮合点转动的行程为第二导向杆17运动行程的2倍。第四齿轮16通过第二链条15带动第五齿轮22一起逆时针转动。在第四单向离合器18的作用 ，第五齿轮22与动力输出轴11被锁止，第五齿轮22与动力输出轴一起以等转速逆时针转动。但动力输出轴相对于第三齿轮10是逆时针转动，所以第三齿轮10不动。

通过以上分析，在第二导向杆17的往复运动中，动力输出轴11一直保持旋转。第二导向杆向下运动时，动力输出轴11由第三齿轮10驱动，第二导向杆向上运动时，动力输出轴11由第四齿轮16驱动。

汽车的前进后倒退可通过一组行星排齿轮来实现。该行星排的太阳轮与动力输出轴11相连，作为永久主动件，齿圈作为永久被动件输出动力，行星架在前进时与太阳轮通过片式离合器连接在一起，行星排转速与动力输出轴11相同直接输出转速，方向不变，传动比为1。倒车时通过片式制动器将行星架固定，齿圈与动力输出轴11转向相反，且齿圈转速低于动力输出轴11的转速，传动比小于1，符合倒车时候的工况。

本发明为了实现无级变速，采用杠杆原理，杠杆主动末端(杠杆的动力输入端)做来回的往复运动。连续移动杠杆的支点，杠杆主动末端的运动行程基本不变，杠杆从动末端(杠杆的动力输出端)即可获得连续变化的运动行程。再将此杠杆从动末端的行程转变为输出轴的固定比例转动行程输出，即可实现无级变速。假设杠杆从动末端运动一个周期的最大的运动行程为S1，最小运动行程为S2，S2/S1=m，分别对应的输出轴的转动行程为kS1,kS2，k为常数，当杠杆转轴（支点）的位置在一定范围内发生连续变化时候，杠杆从动末端的运动行程由S1变为nS1，m＜n＜1，n可以在m与1之间连续变化，对应的输出轴的转动行程在kS1与kS2之间连续变化。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (5)

1.一种汽车无级自动变速器，其特征在于：它包括曲柄连杆机构（1），曲柄连杆机构通过连接件（2）带动第一导向杆（4）在第一导轨（3）内上下往复移动，导向杆下方设置杠杆（6），杠杆设有支点（7），杠杆可相对支点转动，杠杆一端通过第一连杆（5）与导向杆连接，杠杆另一端通过第二连杆（8）与第二导向杆（17）连接，第二导向杆竖直设置在杠杆的上方，第二导向杆可沿第二导轨（13）上下往复移动，第二导向杆的同侧上下分别设有可绕自身转轴自由旋转的第一齿轮（9）和第二齿轮（14），两齿轮上设有第一链条（12），驱动链条外侧两边分别啮合有外径大小相同的第三齿轮（10）和第四齿轮（16），所述的第四齿轮为双齿齿轮，其中一条齿与第一链条啮合，第三齿轮内部一端通过第一单向离合器（19）设有第一固定轴（20），第三齿轮内部另一端通过第二单向离合器（21）设有动力输出轴（11），第四齿轮内部通过第三单向离合器（24）设有第二固定轴（23），所述的动力输出轴外侧位于第三齿轮侧面通过第四单向离合器（18）设有第五齿轮（22），第五齿轮与第四齿轮的第二条齿外侧设有第二链条（15），所述的动力输出轴一端插入第一固定轴内部，其可绕第一固定轴转动。

2.根据权利要求1所述的汽车无级自动变速器，其特征在于：所述的第三齿轮和第四齿轮位置互换。

3.根据权利要求1所述的汽车无级自动变速器，其特征在于：所述的第二单向离合器和第四单向离合器为一整体。

4.根据权利要求1或2或3所述的汽车无级自动变速器，其特征在于：所述的支点包括轴套（26），轴套两端设有滑块（25），所述的杠杆穿过轴套，杠杆可在轴套内滑动和转动。

5.根据权利要求1或2或3所述的汽车无级自动变速器，其特征在于：所述的第一、第二、第三、第四单向离合器均为楔块式单向离合器。

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