CN103363051A

CN103363051A - 一种钢球调速器式自动变速器

Info

Publication number: CN103363051A
Application number: CN2012100903911A
Authority: CN
Inventors: 梁天宇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-10-23

Abstract

本发明为一种钢球调速器式自动变速器，其特征是一组钢球装配在主动圆盘和从动圆盘之间，发动机通过主轴直接驱动主动圆盘，油缸对主动圆盘和从动圆盘施加压力将钢球夹紧，通过钢球的摩擦力来传递动力和扭矩，钢球的位置可调，当钢球远离主轴时，传动比减小，从动圆盘的转速增加，钢球接近主轴时传动比增加，从动圆盘的转速降低，钢球调速器的输出速度连续可调，同时变速器保留了自动变速器的档位，通过钢球调速器转速的连续变化来衔接各个档位，使档位切换没有冲击且换档时动力不间断，克服了传统自动变速器换档时因动力中断引起的换档有顿挫的缺点，换档平顺且具有更优的传动效率。

Description

一种钢球调速器式自动变速器

技术领域

背景技术

当前的AT自动变速器都是通过离合器的接合与断开来完成档位切换的，各个档位之间有转速差，换档时有顿挫感，另外自动变速器一般体积较大，成本很高，CVT钢带式无级变速器没有明显的档位，体积也小巧，输出速度连续可调，但钢带容易打滑且容易损坏，载荷不能太高且价格昂贵。AT自动变速器和CVT钢带式无级变速器各有优缺点，当今对于驾驶舒适性和可靠性要求越来越高，不仅豪华车需要高性能的自动变速器，而且越来越多的经济型小轿车上也装配了自动变速器，各大主机厂都在孜孜不倦的探索，想开发出一款兼具两者优点的变速器来满足消费者的需求。

发明目的及优点

本发明的钢球调速器式自动变速器，在AT自动变速器的基础上增加了钢球调速器，去掉了传动变速器必不可少的离合器，钢球调速器的特征是一组钢球装配在主动圆盘和从动圆盘之间，发动机通过主轴直接驱动主动圆盘，油缸对主动圆盘施加压力将主动圆盘和从动圆盘之间的钢球夹紧，通过钢球的摩擦力来传递动力和扭矩，钢球的位置可调，当钢球远离主轴时，距离从动圆盘的圆心距减小，变速比减小，从动圆盘的转速增加，当钢球接近主轴时，变速比增加，从动圆盘的转速降低，钢球调速器的输出速度变化连续可调，同时变速器保留了自动变速器的档位，通过钢球调速器输出的连续变化的转速来衔接各个档位，使档位切换没有冲击且换档时动力不间断，克服了传统AT自动变速器换档时因动力中断产生换档顿挫的缺点，具有更优的传动效率，在一定的车速时，将变速器锁定在某个固定档位，动力不经由钢球调速器直接由齿轮输出，即提高了传动效率又减小了钢球的磨损，还可以满足不同路况情况下的行驶要求。

发明内容

钢球调速器式自动变速器(见图1)，其特征是由主轴(1)、二轴(2)、三轴(3)、钢球调速器(4)、齿轮Z1(5)、齿轮Z2(6)、齿轮Z3(7)、齿轮Z4(8)、齿轮Z5(9)、齿轮Z6(10)、齿轮Z7(11)、齿轮轴Z8(12)、齿轮Z9(13)、齿轮Z10(14)、齿轮Z11(15)、齿轮Z12(16)、齿轮Z13(17)、齿轮Z14(18)、齿轮Z15(19)、接合套I(20)、接合套II(21)、接合套III(22)、轴套I(23)、轴套II(24)和轴套III(25)组成，主轴(1)为动力输入轴直接与发动机曲轴连接，主轴(1)、二轴(2)、三轴(3)在同一平面上且相互平行间距相等，钢球调速器(4)装配在主轴(1)上，动力通过钢球调速器(4)的从动圆盘I(28)和从动圆盘II(29)输送给二轴(2)和三轴(3)，齿轮Z1(5)与齿轮Z2(6)和齿轮Z3(7)啮合使二轴(2)和三轴(3)同步转动，齿轮Z2(6)的齿数为z2，齿轮Z3(7)的齿数为z3，z2＝z3，齿轮轴Z8(12)为一根空心齿轮轴，装配在三轴(3)上轴承连接，齿轮Z6(10)、齿轮Z11(15)装配在齿轮轴Z8(12)上花键连接，齿轮Z13(17)装配在齿轮轴Z8(12)上轴承连接，齿轮Z15(19)装配在轴套II(24)上轴承连接，轴套II(24)与齿轮轴Z8(12)上花键连接，齿轮Z4(8)装配在轴套I(23)上轴承连接，轴套I(23)与二轴(2)花键连接，齿轮Z9(13)装配在二轴(2)上轴承连接，齿轮Z5(9)装配在主轴(1)上轴承连接，齿轮Z7(11)装配在轴套III(25)上轴承连接，轴套III(25)与主轴(1)花键连接，齿轮Z10(14)装配在主轴(1)上轴承连接，齿轮Z12(16)、齿轮Z14(18)装配在主轴(1)上花键连接，齿轮Z4(8)与齿轮Z5(9)啮合组成CVT档无级变速齿轮组，齿轮Z7(11)与齿轮轴Z8(12)啮合为四档齿轮组，齿轮Z10(14)和齿轮Z11(15)啮合三档齿轮组，齿轮Z12(16)与齿轮Z13(17)啮合为二档齿轮组，齿轮Z14(18)与齿轮Z15(19)啮合为一档齿轮组，接合套I(20)装配在齿轮Z4(8)和齿轮Z9(13)之间并与轴套I(23)花键连接，接合套II(21)装配在齿轮Z13(17)和齿轮Z15(19)之间并与轴套II(24)花键连接，接合套III(22)装配在齿轮Z7(11)和齿轮Z10(14)之间并与轴套III(25)花键连接，齿轮Z5(9)为CVT档输出齿轮与差速器连接，齿轮Z6(10)为固定传动比输出齿轮与差速器连接，齿轮Z9(13)为倒档齿轮，接合套I(20)与齿轮Z9(13)接合，其他接合套全断开，从钢球调速器(4)传递过来的动力经过齿轮Z9(13)、齿轮Z10、齿轮Z11、齿轮Z6(10)与差速器连接汽车后退，接合套I(20)与齿轮Z4(8)接合为CVT档，接合套II(21)与齿轮Z15(19)接合为一档(固定比)，接合套II(21)与齿轮Z13(17)接合为二档(固定比)，接合套III(22)与齿轮Z10(14)接合为三档(固定比)，接合套III(22)与齿轮Z7(11)接合为四档(固定比)，钢球调速器(4)在启动阶段兼具离合器的作用，钢球与主动圆盘和从动圆盘产生相对滑动，通过滑动摩擦力传递动力，相当于离合器，传递的扭矩逐渐增加，使汽车平顺启动。

固定传动比有4个前进档：一档(固定比)：当汽车起动后钢球到达“1点”位置时，拨叉波动接合套II与齿轮Z15(19)接合，其他接合套全部断开，油缸断油，发动机的动力经由主轴、齿轮Z14(18)、齿轮Z15(19)、齿轮Z6(10)传递给差速器；二档(固定比)：钢球到达“2点”位置时，接合套II与齿轮Z13(17)接合，其他接合套全部断开，油缸断油，发动机的动力经由主轴(1)、齿轮Z12(16)、齿轮Z13(17)、齿轮Z6(10)传递给差速器；三档(固定比)：钢球到达“3点”位置时，接合套III与齿轮Z10(14)接合，其他接合套全部断开，油缸断油，发动机的动力经由主轴(1)、齿轮Z10(14)、齿轮Z11(15)、齿轮Z6(10)传递给差速器：四档(固定比)：钢球到达“4点”位置时，接合套III与齿轮Z7(11)接合，其他接合套全部断开，油缸断油，发动机的动力经由主轴(1)、齿轮Z7(11)、齿轮Z8(12)、齿轮Z6(10)传递给差速器。钢球调速器人为的设定了4个档位(见图2)，即“0点”到“1点”为一档(无级变速)，“1点”到“2点”为二档(无级变速)，“2点”到“3点”为三档(无级变速)，“3点”到“4点”为四档(无级变速)，每个档的传动比都是在一个区间内连续变化的：一档(无级变速)：钢球从“0点”到“1点”，接合套I与齿轮Z4接合，其余接合套全部断开；二档(无级变速)：钢球从“1点”到“2点”，接合套I与齿轮Z4(8)接合；三档(无级变速)：钢球从“2点”到“3点”，接合套I与齿轮Z4(8)接合；四档(无级变速)：钢球从“3点”到“4点”，接合套I与齿轮Z4(8)接合；倒档：接合套I与齿轮Z9(13)接合，其他接合套全部断开，钢球在“0点”，动力由钢球调速器、二轴、齿轮Z9(13)、齿轮Z10(14)、齿轮Z11(15)，最终驱动齿轮Z6(10)，齿轮Z6(10)驱动差速器反转，汽车倒退。

钢球调速器的传动比：“0点”的传动比为i0，“1点”的传动比为i1，“2点”的传动比为i2，“3点”的传动比为i3，“4点”的传动比为i4，齿轮Z4、齿轮Z5、齿轮Z6、齿轮Z7、齿轮Z8、齿轮Z9、齿轮Z10、齿轮Z11、齿轮Z12、齿轮Z13、齿轮Z14、齿轮Z15的齿数分别为z4、z5、z6、z7、z8、z9、z10、z11、z12、z13、z14、z15，i1＝(z15·z4)÷(z14·z6)，i2＝(z13·z4)÷(z12·z6)，i3＝(z10·z4)÷(z9·z6)，i4＝(z8·z4)÷(z7·z6)。

钢球调速器(4)(见图1)由主动圆盘I(26)、主动圆盘II(27)、从动圆盘I(28)、从动圆盘II(29)、钢球(30)、钢球座(31)、油缸(32)、油缸活塞(33)、锁紧螺母(34)组成，主轴(1)、二轴(2)、三轴(3)平行且在同一个平面上间距相等，从动圆盘I(28)和从动圆盘II(29)分别装配在二轴(2)、三轴(3)上花键连接且可以沿轴向滑动，主动圆盘I(26)装配在主轴(1)上花键连接且卡在主轴的轴肩上轴向固定，主动圆盘II(27)装配在主轴(1)花键连接且可以沿轴向微小滑动，4个钢球(30)被分别夹在主动圆盘I(26)、主动圆盘II(27)和从动圆盘I(28)、从动圆盘II(29)之间并对称布置在主轴(1)的两侧，油缸(32)置于主动圆盘II(27)的外侧并跟随主轴(1)同速转动，油缸活塞(33)被锁紧螺母(34)定位在主轴(1)上，外部的高压油泵产生的高压油通过主轴(1)轴心处的油道(35)给油缸(32)供油，油缸(32)推动主动圆盘II(27)将钢球(30)紧紧压在从动圆盘I(28)和从动圆盘II(29)上，油缸(32)的支撑力由锁紧螺母(34)提供，钢球在相对的两个方向施加相同的力，钢球(30)与钢球座(31)轴承连接，主动圆盘I(26)、主动圆盘II(27)驱动钢球(30)转动，钢球(30)又带动从动圆盘I(28)、从动圆盘II(29)转动，最终动力由从动圆盘I(28)、从动圆盘II(29)传递给二轴(2)和三轴(3)，钢球(30)在主动圆盘和从动圆盘上定义了5个接触点，即“0点”、“1点”、“2点”、“3点”、“4点”，“0点”为离主轴最近的点，“4点”为离主轴最远的点，钢球(30)在“0点”和“4点”之间来回移动改变传动比，钢球(30)从“0点”向“4点”移动时，输入半径逐渐增加，输出半径逐渐减小，传动比逐渐减小，输出速度逐渐增加，反之，传动比增加，由于钢球的变化是连续的，所以钢球调速器(4)的传动比也是连续的。

钢球调速器的控制系统(见图2)由钢球座(31)、导轨(36)、拉杆(37)、丝杠(38)、滑块(39)和电动执行器(40)组成，钢球座(31)装配在导轨(36)上并可以沿导轨滑动及转动，当油缸(32)推动主动圆盘II(27)移动时，钢球座(31)绕导轨(36)发生微小转动，导轨(36)与从动圆盘I(28)和从动圆盘II(29)的圆心连线平行，两端与变速器壳体固定，丝杠(38)垂直于主轴(1)，两端定位在变速器壳体上可以自由转动，电动执行器(40)与丝杠(38)固定连接，滑块(39)装配在丝杠(38)上螺纹连接，每个钢球(30)装配在一个钢球座(31)上，钢球座(31)通过拉杆(37)与滑块(39)连接，电动执行器(40)正转或反转，带动滑块(39)沿丝杠(38)向上或向下滑动，滑块(39)通过拉杆(37)带动钢球座(31)沿导轨(36)滑动，最终通过电动执行器(40)来改变和控制钢球(30)的位置来控制钢球调速器(4)的传动比。

钢球的结构(见图3)的主体为一个球状的钢球，两侧加工成圆柱轴来安装轴承，两侧的圆柱轴同心，钢球中部弧顶位置加工成一圈圆环面，圆环面与圆柱轴轴心平行，圆环面与主动圆盘和从动圆盘接触，增加了接触面积，可以提高钢球调速器的载荷，减少打滑。

钢球调速器式自动变速器的第二种结构(见图4)，适用于发动机纵置前轮驱动车型，由主轴(1)、二轴(2)、三轴(3)、四轴(50)、钢球调速器(4)、齿轮Z1(5)、齿轮Z2(6)、齿轮Z3(7)、齿轮Z21(51)、齿轮Z22(52)、齿轮Z23(53)、齿轮Z24(54)、齿轮Z25(55)、齿轮Z26(56)、齿轮Z27(57)、齿轮Z28(58)、齿轮Z29(59)、齿轮Z30(60)、齿轮Z31(61)、齿轮Z32(62)、齿轮Z33(63)、差速器(64)、接合套I(20)、接合套II(21)、接合套III(22)、轴套I(23)、轴套II(24)、轴套III(25)和轴套IV(65)组成，二轴(2)为动力输入轴与发动机曲轴连接，钢球调速器(4)装配在主轴(1)上，钢球调速器(4)动力的输入为二轴(2)和三轴(3)，动力输出轴为主轴(1)，四轴(50)和主轴(1)同心，四轴(50)和主轴(1)与二轴(2)三轴(3)平行但高度比二轴(2)三轴(3)低，四轴(50)通过轴承与变速器壳体连接，齿轮Z22(52)、齿轮Z25(55)、齿轮Z27(57)、齿轮Z29(59)和齿轮Z32(62)安装在四轴(50)上花键连接，齿轮Z32(62)为固定比传动的输出齿轮与差速器(64)连接，齿轮Z21(51)与三轴(3)轴承连接，齿轮Z24(54)与轴套II(24)轴承连接，轴套II(24)与三轴(3)花键连接，齿轮Z26(56)安装在二轴(2)上轴承连接，齿轮Z28(58)安装在轴套III(25)上轴承连接，轴套III(25)与二轴(2)花键连接，齿轮Z1(5)、齿轮Z2(6)和齿轮Z3(7)分别装配在二轴(2)、主轴(1)和三轴(3)上，齿轮Z1(5)、齿轮Z3(7)与二轴(2)、三轴(3)花键连接，齿轮Z2(6)与主轴(1)轴承连接，齿轮Z1(5)、齿轮Z2(6)和齿轮Z3(7)啮合使二轴(2)三轴(3)同步，齿轮Z30(60)装配在轴套I(23)上轴承连接，轴套I(23)与主轴(1)花键连接，齿轮Z33(63)装配在主轴(1)上轴承连接，齿轮Z33(63)为CVT档无级变速输出齿轮与差速器(64)连接，齿轮Z31(61)、齿轮Z23(53)装配在轴套IV(65)上花键连接，轴套IV(65)装配在二轴(2)上轴承连接，齿轮Z30(60)为倒档齿轮，齿轮Z21(51)与齿轮Z22(52)和齿轮Z23(53)啮合为一档齿轮组和倒档齿轮组，齿轮Z24(54)与齿轮Z25(55)啮合为二档齿轮组，齿轮Z26(56)与齿轮Z27(57)啮合为三档齿轮组，齿轮Z28(58)与齿轮Z29(59)啮合为四档齿轮组，齿轮Z30(60)与齿轮Z31(61)啮合为倒档齿轮组，接合套I(20)装配在齿轮Z33(63)与齿轮Z30(60)之间并与轴套I(23)花键连接，接合套II(21)装配在齿轮Z21(51)与齿轮Z24(54)之间并与轴套II(24)花键连接，接合套III(22)装配在齿轮Z26(56)与齿轮Z28(58)之间并与轴套III(25)花键连接；齿轮Z21、齿轮Z22、齿轮Z23、齿轮Z24、齿轮Z25、齿轮Z26、齿轮Z27、齿轮Z28、齿轮Z29、齿轮Z30、齿轮Z31、齿轮Z32、齿轮Z33的齿数分别为z21、z22、z23、z24、z25、z26、z27、z28、z29、z30、z31、z32、z33，z32＝z33。

钢球调速器式自动变速器第三种结构(见图5)，适用于对置活塞式发动机(66)纵置前轮驱动车型，在图4所示的第二种钢球调速器式自动变速器结构的基础上，减少了齿轮Z1(5)、齿轮Z2(6)和齿轮Z3(7)，其他的齿轮组结构以及主轴(1)、二轴(2)、三轴(3)和四轴(50)的空间结构不变，对置活塞发动机(66)的两根曲轴直接与二轴(2)和三轴(3)连接，二轴(2)和三轴(3)为动力输入轴，差速器(64)置于变速器的中部，更靠近发动机，对纵置发动机在汽车上的空间布置非常有利。

钢球调速器的第二种结构(见图6)，主轴(1)、二轴(2)和三轴(3)不在一个平面上，主轴(1)的位置比二轴(2)和三轴(3)低，两根导轨(36)与主轴(1)圆心到二轴(2)、三轴(3)圆心的连接线平行，导轨(36)两端固定在变速器的壳体上，钢球座(31)装配在导轨(36)上跨过二轴(2)和三轴(3)通过拉杆(37)与滑块(39)连接，丝杠(38)滑块(39)以及电控执行器(40)的结构相同，控制方式也相同，“1点”的传动比为i_I，“2点”的传动比为i_II，“3点”的传动比为i_III，“4点”的传动比为i_IV，传动比i_I＝z22/z21，i_II＝z25/z24，i_III＝z27/z26，i_IV＝z29/z28。

钢球调速器可由多组钢球、主动圆盘和从动圆盘组成(见图7、图8、图9)，每四个钢球(30)为一组，除了由一组钢球组成的钢球调速器之外，还包含两组式钢球调速器(见图7)、三组式钢球调速器(见图8)和四组式钢球调速器(见图9)，在主动圆盘I(26)、主动圆盘II(27)之间增加了一到三中间圆盘(49)，中间圆盘(49)与主轴花键连接且可以沿轴向微小滑动，多组钢球与多组主动圆盘和多组从动圆盘和中间圆盘的结构，可以有更多的接触点，增加了钢球与圆盘的接触面积，可以成倍地提高钢球调速器的载荷。

附图说明

图1为钢球调速器式自动变速器的结构原理图，由钢球调速器(4)和齿轮组构成了一款4档自动变速器。

图2为钢球调速器控制系统原理图，通过调整钢球的位置来改变主动圆盘与从动圆盘的接触半径来改变传动比，传动比连续可调。

图3为钢球结构图，钢球与圆盘的接触面为一个圆环面，提高了接触面积。

图4为钢球调速器式自动变速器的第二种结构图，适用于发动机纵置前轮驱动车型。

图5为钢球调速器式自动变速器的第三种结构图，适用对置活塞发动机。

图6为钢球调速器的第二种结构图，主轴、二轴和三轴不在一个平面，便于差速器装配。

图7为两组式钢球调速器原理图，有两个钢球组。

图8为三组式钢球调速器原理图，有三个钢球组。

图9为四组式钢球调速器原理图，有四个钢球组。

具体实施方式

钢球调速器的工作原理：一组钢球共4个如图1所示，被分别夹在主动圆盘和从动圆盘之间，油缸置于主动圆盘II外，当油缸加压时，主动圆盘I和主动圆盘II将钢球紧紧压在从动圆盘I和从动圆盘II的正反两个面上，钢球座给钢球提供支撑钢球只能转动，主动圆盘驱动钢球转动，钢球又驱动从动圆盘转动，从动圆盘的转动方向与主动圆盘相同，发动机的动力从主轴传递给二轴、三轴输出，钢球的位置可调，电控执行器控制丝杠转动，丝杠带动滑块移动，滑块拖动钢球架在导轨上滑动，“0点”为钢球离轴轴心最近的接触点，“4点”为钢球距离主轴轴心最远的接触点，当钢球从“0点”向“4点”移动时，主动圆盘轴心与钢球接触点的半径增加，从动圆盘轴心与钢球接触点的半径减小，传动比逐渐减小，从动圆盘的转速不断增加，反之，钢球从“4点”向“0点”移动时，变速比逐渐增加，从动圆盘的转速逐渐降低，输出速度连续可调。共有4个钢球，同侧的每两个钢球为一对分别装配在主轴的两侧对称布置，每对钢球受两根拉杆牵引，两根拉杆的长度相等，下端连接钢球座，上端连接滑块，丝杠垂直主轴，电动执行器驱动丝杠转动，丝杠驱动滑块上下移动，滑块牵引拉杆使钢球座沿导轨滑动，滑块下移，传动比减小，滑块上移传动比增加，这样的设计不仅可以使钢球可以在“0点”与“4点”之间连续滑动，且主轴左右两侧的钢球距离主轴轴心的距离永远是相同的，不会产生左右两侧的钢球转速不一致的情况。

钢球的结构：中部为球形，两侧加工成圆柱轴安放轴承，钢球通过两个轴承与钢球座连接，钢球的最大的转速是发动机转速的5倍之多，必须由轴承连接，钢球的弧顶加工成了圆环面结构，圆环面与圆柱轴轴线平行，钢球的圆环面与主动圆盘和从动圆盘的接触为线接触，与点接触相比较，接触面积的增加会使摩擦力增加，使钢球调速器可以承受更高的载荷，但是由于工作面的接触为线接触，圆盘上各个点的线速度不同，会导致线接触上的各个点有相对滑动，产生滑动摩擦和能量损耗，加速钢球的磨损，但适当的增加一些圆环的宽度是必要的，既可以使钢球调速器的载荷很高，又不会产生很大的摩擦损耗。

变速器控制如下，这里只拿图1所示的钢球调速器式自动变速器为例来介绍变速器的档位控制，其他两种自动变速器的控制基本相同。

汽车启动，一档(无级变速)：其余所有接合套断开，拨叉波动接合套I与齿轮Z4接合，钢球处于0点起始位置，然后，油缸逐渐加压，主轴的动力经由钢球调速器传递给从动圆盘I(从动圆盘II)→二轴(三轴)→齿轮Z4(齿轮Z3、Z2、Z1)→Z5→差速器，汽车启动，当钢球不打滑时，电动执行器控制钢球从“0点”位置向“1点”移动，钢球调速器的变速比减小，输出速度增加，汽车加速。

一档：钢球处于“1点”位置时，齿轮Z15转速与接合套II的转速相同，拨叉波动接合套II与齿轮Z15接合，同时油缸断油，动力经由主轴→齿轮Z14→齿轮Z15→齿轮Z6→差速器，钢球处于“1点”位置不动为下一个换档做准备，此时为一档定传动比传动。

二档(无级变速)：拨叉波动接合套I与齿轮Z4接合，其余接合套全部断开，油缸加压，主轴的动力经由钢球调速器传递给从动圆盘I(从动圆盘II)→二轴(三轴)→齿轮Z4(齿轮Z3、Z2、Z1)→Z5→差速器，钢球起始位置处于“1点”位置，电控执行器拖动钢球从“1点”位置往“2点”移动，传动比减小，输出速度增加，汽车加速。

二档(固定比)：当钢球到“2点”时，齿轮Z13转速与接合套II转速相同，油缸断油，拨叉波动接合套II与齿轮Z13接合，其余接合套全部断开，动力经由主轴→齿轮Z12→齿轮Z13→齿轮Z6→差速器，钢球处于“2点”位置不动为下一个换档做准备，此时为二档固定传动比传动。

三档(无级变速)：拨叉波动接合套I与齿轮Z4接合，其余接合套全部，油缸加压，主轴的动力经由钢球调速器传递给从动圆盘I(从动圆盘II)→二轴(三轴)→齿轮Z4(齿轮Z3、Z2、Z1)→Z5→差速器，钢球初始位置在“2点”位，电控执行器拖动钢球拉杆从“2点”位置往“3点”位置移动，传动比减小，输出速度增加，汽车加速。

三档：当钢球到“3点”时，齿轮Z10转速与接合套III转速相同，油缸断油，其余接合套全部断开，拨叉波动接合套III与齿轮Z10接合，动力经由主轴→齿轮Z10→齿轮Z11→齿轮Z6→差速器，钢球处于“3点”位置不动为下一个换档做准备，此时为二档固定传动比传动。四档(无级变速)：拨叉波动接合套I与齿轮Z4接合，其余接合套全部，油缸加压，主轴的动力经由钢球调速器传递给从动圆盘I(从动圆盘II)→二轴(三轴)→齿轮Z4(齿轮Z3、Z2、Z1)→Z5→差速器，钢球初始位置在“3点”位，电控执行器拖动钢球拉杆从“3点”位置往“4点”位置移动，传动比减小，输出速度增加，汽车加速。

四档：当钢球到“4点”时，齿轮Z7转速与接合套III转速相同，油缸断油，其余接合套全部断开，拨叉波动接合套III与齿轮Z8接合，动力经由主轴→齿轮Z7→齿轮Z8→齿轮Z6→差速器，钢球处于“3点”位置不动为下一个换档做准备，此时为二档固定传动比传动。倒档：接合套I与齿轮Z9接合，其余接合套全部断开，油缸加压，主轴的动力经由钢球调速器传递给从动圆盘I(从动圆盘II)→二轴(三轴)→齿轮Z9(齿轮Z3、Z2、Z1)→Z5→差速器，钢球初始位置在“0点”位，汽车倒退。

急加速模式：汽车控制器根据具体的车速，切换到最接近的一个固定比档位，采用固定传动比模式加速，例如档位设定在一档、二档或三档上不动，汽车急加速前进，急加速模式动力不经过钢球调速器传递动力，钢球调速器只相当于同步器使用为固定档位切换提供帮助，可以避免钢球打滑造成汽车加速无力的弊端，也可以降低钢球的磨损。

中途加速模式：当汽车的速度由高速降下来后，然后再次重新加速时，汽车控制器会检测此时的汽车的速度、发动机转速、以及各个接合套所处的位置，然后发出指令控制电控执行器使钢球处于合适的位置，油缸加压，其余接合套全部断开，接合套I与齿轮Z4接合，通过钢球调速器来给汽车提供动力汽车加速。

Claims

1.一种钢球调速器式自动变速器，其特征是由主轴(1)、二轴(2)、三轴(3)、钢球调速器(4)、齿轮Z1(5)、齿轮Z2(6)、齿轮Z3(7)、齿轮Z4(8)、齿轮Z5(9)、齿轮Z6(10)、齿轮Z7(11)、齿轮轴Z8(12)、齿轮Z9(13)、齿轮Z10(14)、齿轮Z11(15)、齿轮Z12(16)、齿轮Z13(17)、齿轮Z14(18)、齿轮Z15(19)、接合套I(20)、接合套II(21)、接合套III(22)、轴套I(23)、轴套II(24)和轴套III(25)组成，主轴(1)为动力输入轴直接与发动机曲轴连接，主轴(1)、二轴(2)、三轴(3)在同一平面上且相互平行间距相等，钢球调速器(4)装配在主轴(1)上，动力通过钢球调速器(4)的从动圆盘I(28)和从动圆盘II(29)输送给二轴(2)和三轴(3)，齿轮Z1(5)与齿轮Z2(6)和齿轮Z3(7)啮合使二轴(2)和三轴(3)同步转动，z2＝z3，齿轮轴Z8(12)装配在三轴(3)上轴承连接，齿轮Z6(10)、齿轮Z11(15)装配在齿轮轴Z8(12)上花键连接，齿轮Z13(17)装配在齿轮轴Z8(12)上轴承连接，齿轮Z15(19)装配在轴套II(24)上轴承连接，轴套II(24)与齿轮轴Z8(12)上花键连接，齿轮Z4(8)装配在轴套I(23)上轴承连接，轴套I(23)与二轴(2)花键连接，齿轮Z9(13)装配在二轴(2)上轴承连接，齿轮Z5(9)装配在主轴(1)上轴承连接，齿轮Z7(11)装配在轴套III(25)上轴承连接，轴套III(25)与主轴(1)花键连接，齿轮Z10(14)装配在主轴(1)上轴承连接，齿轮Z12(16)、齿轮Z14(18)装配在主轴(1)上花键连接，齿轮Z4(8)与齿轮Z5(9)啮合组成CVT档，齿轮Z7(11)与齿轮轴Z8(12)啮合为四档，齿轮Z10(14)和齿轮Z11(15)啮合三档，齿轮Z12(16)与齿轮Z13(17)啮合为二档，齿轮Z14(18)与齿轮Z15(19)啮合为一档，接合套I(20)装配在齿轮Z4(8)和齿轮Z9(13)之间并与轴套I(23)花键连接，接合套II(21)装配在齿轮Z13和齿轮Z15(19)之间并与轴套II(24)花键连接，接合套III(22)装配在齿轮Z7(11)和齿轮Z10(14)之间并与轴套III(25)花键连接，齿轮Z5(9)为CVT档输出齿轮与差速器连接，齿轮Z6(10)为固定传动比输出齿轮与差速器连接，齿轮Z9(13)为倒档齿轮。

2.如权利要求1所述的钢球调速器式自动变速器，其特征是传动比i1＝(z15·z4)÷(z14·z6)，i2＝(z13·z4)÷(z12·z6)，i3＝(z10·z4)÷(z9·z6)，i4＝(z8·z4)÷(z7·z6)。

3.如权利要求1所述的钢球调速器式自动变速器，其特征是钢球调速器(4)由主动圆盘I(26)、主动圆盘II(27)、从动圆盘I(28)、从动圆盘II(29)、钢球(30)、钢球座(31)、油缸(32)、油缸活塞(33)、锁紧螺母(34)组成，主轴(1)、二轴(2)、三轴(3)平行且在同一个平面上间距相等，从动圆盘I(28)和从动圆盘II(29)分别装配在二轴(2)、三轴(3)上花键连接且可以沿轴向滑动，主动圆盘I(26)装配在主轴(1)上花键连接且卡在主轴的轴肩上轴向固定，主动圆盘II(27)装配在主轴(1)花键连接且可以沿轴向微小滑动，4个钢球(30)被分别夹在主动圆盘I(26)、主动圆盘II(27)和从动圆盘I(28)、从动圆盘II(29)之间并对称布置在主轴(1)的两侧，油缸(32)置于主动圆盘II(27)的外侧并跟随主轴(1)同速转动，油缸活塞(33)被锁紧螺母(34)定位在主轴(1)上，高压油通过主轴(1)轴心处的油道(35)给油缸(32)供油，油缸(32)推动主动圆盘II(27)将钢球(30)紧紧压在从动圆盘I(28)和从动圆盘II(29)上，钢球(30)与钢球座(31)轴承连接，主动圆盘I(26)、主动圆盘II(27)驱动钢球(30)转动，钢球(30)又带动从动圆盘I(28)、从动圆盘II(29)转动，最终动力由从动圆盘I(28)、从动圆盘II(29)传递给二轴(2)和三轴(3)，钢球(30)在“0点”和“4点”之间来回移动改变传动比。

4.如权利要求3所述的钢球调速器式自动变速器，其特征是钢球调速器(4)的控制系统由钢球座(31)、导轨(36)、拉杆(37)、丝杠(38)、滑块(39)和电动执行器(40)组成，钢球座(31)装配在导轨(36)上并可以沿导轨滑动及转动，导轨(36)与变速器壳体固定，丝杠(38)垂直于主轴(1)，两端定位在变速器壳体上可以自由转动，电动执行器(40)与丝杠(38)固定连接，滑块(39)装配在丝杠(38)上螺纹连接，每个钢球(30)装配在一个钢球座(31)上轴承连接，钢球座(31)通过拉杆(37)与滑块(39)连接，电动执行器(40)正转或反转，带动滑块(39)沿丝杠(38)向上或向下滑动，滑块(39)通过拉杆(37)带动钢球座(31)沿导轨(36)滑动来控制钢球(30)位置。

5.如权利要求3所述的钢球调速器式自动变速器，其特征是钢球(30)的主体为一个球状的钢球，两侧加工成圆柱轴来安装轴承，两侧的圆柱轴同心。

6.如权利要求5所述的钢球调速器式自动变速器，其特征是钢球(30)的中部弧顶位置加工成一圈圆环面，圆环面与圆柱轴轴心平行。

7.如权利要求1所述的钢球调速器式自动变速器，其特征是钢球调速器式自动变速器的第二种结构由主轴(1)、二轴(2)、三轴(3)、四轴(50)、钢球调速器(4)、齿轮Z1(5)、齿轮Z2(6)、齿轮Z3(7)、齿轮Z21(51)、齿轮Z22(52)、齿轮Z23(53)、齿轮Z24(54)、齿轮Z25(55)、齿轮Z26(56)、齿轮Z27(57)、齿轮Z28(58)、齿轮Z29(59)、齿轮Z30(60)、齿轮Z31(61)、齿轮Z32(62)、齿轮Z33(63)、差速器(64)、接合套I(20)、接合套II(21)、接合套III(22)、轴套I(23)、轴套II(24)、轴套III(25)和轴套IV(65)组成，二轴(2)为动力输入轴与发动机曲轴连接，钢球调速器(4)装配在主轴(1)上，钢球调速器(4)动力的输入为二轴(2)和三轴(3)，动力输出轴为主轴(1)，四轴(50)和主轴(1)同心，四轴(50)和主轴(1)与二轴(2)三轴(3)平行但高度比二轴(2)三轴(3)低，四轴(50)通过轴承与变速器壳体连接，齿轮Z22(52)、齿轮Z25(55)、齿轮Z27(57)、齿轮Z29(59)和齿轮Z32(62)安装在四轴(50)上花键连接，齿轮Z32(62)为固定比传动的输出齿轮与差速器(64)连接，齿轮Z21(51)与三轴(3)轴承连接，齿轮Z24(54)与轴套II(24)轴承连接，轴套II(24)与三轴(3)花键连接，齿轮Z26(56)安装在二轴(2)上轴承连接，齿轮Z28(58)安装在轴套III(25)上轴承连接，轴套III(25)与二轴(2)花键连接，齿轮Z1(5)、齿轮Z2(6)和齿轮Z3(7)分别装配在二轴(2)、主轴(1)和三轴(3)上，齿轮Z1(5)、齿轮Z3(7)与二轴(2)、三轴(3)花键连接，齿轮Z2(6)与主轴(1)轴承连接，齿轮Z1(5)、齿轮Z2(6)和齿轮Z3(7)啮合使二轴(2)三轴(3)同步，齿轮Z30(60)装配在轴套I(23)上轴承连接，轴套I(23)与主轴(1)花键连接，齿轮Z33(63)装配在主轴(1)上轴承连接，齿轮Z33(63)为CVT档无级变速输出齿轮与差速器(64)连接，z32＝z33，齿轮Z31(61)、齿轮Z23(53)装配在轴套IV(65)上花键连接，轴套IV(65)装配在二轴(2)上轴承连接，齿轮Z30(60)为倒档齿轮，齿轮Z21(51)与齿轮Z22(52)和齿轮Z23(53)啮合，齿轮Z24(54)与齿轮Z25(55)啮合，齿轮Z26(56)与齿轮Z27(57)啮合，齿轮Z28(58)与齿轮Z29(59)啮合，齿轮Z30(60)与齿轮Z31(61)啮合，接合套I(20)装配在齿轮Z33(63)与齿轮Z30(60)之间并与轴套I(23)花键连接，接合套II(21)装配在齿轮Z21(51)与齿轮Z24(54)之间并与轴套II(24)花键连接，接合套III(22)装配在齿轮Z26(56)与齿轮Z28(58)之间并与轴套III(25)花键连接，传动比iI＝z22/z21，iII＝z25/z24，iIII＝z27/z26，iIV＝z29/z28。

8.如权利要求7所述的钢球调速器式自动变速器，其特征是钢球调速器式自动变速器的第三种结构，在钢球调速器式自动变速器的第二种结构的基础上，减少了齿轮Z1(5)、齿轮Z2(6)和齿轮Z3(7)，其他的齿轮组结构以及主轴(1)、二轴(2)、三轴(3)和四轴的空间结构不变，对置活塞发动机(66)的两根曲轴直接与二轴(2)和三轴(3)连接，二轴(2)和三轴(3)为动力输入轴。

9.如权利要求7所述的钢球调速器式自动变速器，其特征是钢球调速器的第二种结构，主轴(1)与二轴(2)和三轴(3)不在一个平面上，两根导轨(36)与主轴(1)圆心到二轴(2)、三轴(3)圆心的连接线平行，导轨(36)两端固定在变速器的壳体上，钢球座(31)装配在导轨(36)上跨过二轴(2)和三轴(3)通过拉杆(37)与滑块(39)连接。

10.如权利要求1所述的钢球调速器式自动变速器，其特征是钢球调速器(4)另外还包含两组式钢球调速器、三组式钢球调速器和四组式钢球调速器，在主动圆盘I(26)、主动圆盘II(27)之间增加了一到三中间圆盘(49)，中间圆盘(49)与主轴(1)花键连接且可以沿轴向微小滑动。