CN103363090B - 连续换挡变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种连续换档变速器，它可以将传统变速器分离离合器档位交换结合离合器三个动作同时执行，变速基本单元是：拨叉直滑多档位交换齿轮组，一组拨叉沿着直线滑行即可交换多个档位，动力输入通过齿轮(图中7)分配至三个离合器，用中央换挡鼓(17)来控制三个离合器(1,3，5)，同时控制三个齿轮组，两个备档离合器均处于分离状态，中央换挡鼓转动120°便可对其中两个离合器执行分离与结合的动作，同时对另外一个分离离合器下的齿轮组执行同步器换位动作，三个齿轮组公用输出轴齿轮组(11)来完成扭力输出，中央换挡鼓的正反转可以实现加减档，从而实现连续快速加减档位，换档受步进电机(20)准确控制，使输出转速平稳提升，平稳降低。

Description

连续换挡变速器

所属技术领域

本发明涉及汽车行业。可实现变速无需调功率，变速无间断动力输出，是一种换挡速度极快，连续换挡动作平稳，纯机械损耗极小的变速器。可应用于汽车、起重、精密机床的不间断动力变速，也可用于滑翔飞机的起跑加速。

背景技术

当前，汽车(包括重型车)换挡大部分采用手动换挡，而当前的自动变速器一部分采用液力变矩器对动力损耗极大，近几年来新出的自动变速器虽有所改善，但在低速频繁换挡调速时离合器损耗极大，变速箱保护装置不得不将挡位归零，车主无法驾驶。汽车DSG高技术遭质疑。

发明内容

为克服现有手动变速器换挡动作繁多，克服当前自动变速器动力损耗多，及频繁换挡容易出问题等不足，本发明提供一种可连续换挡的自动变速器，它可以将传统变速器分离离合器挡位交换结合离合器三个动作同时执行，实现连续自动换挡，变速器输出速度平稳提升平稳降低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1.变速基本单元——拨叉直滑多挡位交换齿轮组。一组拨叉沿着 直线滑行即可交换多个挡位。

2.本发明采用三个直滑连续换挡齿轮组，每个齿轮组上配一个离合器，与输出轴齿轮组呈Y字星型阵列。动力输入轴将动力分配给三个离合器，这三个离合器分别带动动力一轴、动力二轴、动力三轴齿轮组，这三个齿轮组上面的齿轮都与输出轴齿轮组结合，这样通过控制三个离合器拨叉中的两个一离一合动作，同时执行另外一个保持离合器分离状态下齿轮组的同步器换位动作，来完成挡位交换。

3.本发明采用中央换挡鼓来控制三个离合器，同时控制三个齿轮组，中央换挡鼓转动120°便可对其中两个离合器执行分离与结合的动作，同时对另外一个分离离合器下的齿轮组执行同步器换位动作。中央换挡鼓的正反转可以实现加减挡，从而实现连续快速加减挡位，使输出转速平稳提升，平稳降低。

4.全变速箱挡位排列顺序为：动力一轴首挡为零，动力三轴首末挡为零，动力二轴首挡为倒挡。动力一轴二挡位、动力二轴二挡位、动力三轴二挡位、动力一轴三挡位......动力三轴末挡位分别排列为前进一挡、前进二挡、前进三挡......末挡。

5.本发明有一个中央换挡鼓控制机构，换挡手柄触发控制电路，每触发一次，步进电机就驱动中央换挡鼓转动120°完成一个挡位交换。在全变速箱档位序列中：末挡位和首挡位加极限探测器，使控制电路首挡禁减；末挡禁止加。以保障不会出现机械冲突。

本发明的有益效果是：它可以将传统变速器分离离合器、同步器换位、结合离合器三个动作同时执行，换挡操作简单，换挡动作快， 输出转速可平稳提升平稳降低。

附图说明

一.附图1-1,1-2,1-3是同步器齿轮排列顺序示意图:一组拨叉沿着直线滑行即可交换多个挡位。附图1-1是单轴3挡位同步器齿轮排列顺序示意，附图1-2是单轴4挡位同步器齿轮排列顺序示意，附图1-3是单轴5挡位同步器齿轮排列顺序示意，附图1-1,1-2,1-3中带箭头虚线标注的是动力传输分配路线。动力由轴传至同步齿轮，再有同步套筒分配到相邻的同步齿轮，在带动变速齿轮，变速至输出轴。为避免齿轮冲突，将除首位及末位以外的同步齿轮加厚不同的倍数。附图1-1,1-2,1-3中各部件名称为(附图1-1,1-2,1-3中相同的零件号零件名称相同)：1.变速齿轮(与输出轴齿轮组咬合) 2.同步套筒 3.同步齿轮(通过同步套筒的滑行，与相邻的同步齿轮咬合) 4 换挡拨叉组 附图1-1为三个挡位 1-2为四个挡位 1-3为五个挡位变速齿轮组。

二. 附图 2-1,2-2,2-3是直滑多挡位交换示意图(以三位交换示意)： 附图 2-1,2-2,2-3是对附图说明一中三挡位的一个实例诠释，图1-1,1-2,1-3中着重描述输入轴上的齿轮组与同步套筒在不同挡位上的状态。图2-1,2-2,2-3则以三挡位为例，描述的是螺旋杆在旋转时，带动换挡拨叉组移动，促使同步套筒在同步齿轮上移动，来达到直滑换挡的目的。图2-1是首挡位状态，附图2-2是二挡位状态，附图2-3是末挡位状态，图中( 附图 2-1,2-2,2-3中相同的零件号零件名称相同)：1 输出轴齿轮组 2输入轴齿轮组 3 换挡拨叉组 4  螺旋杆

三.图3是齿轮组Y字星型阵列：本发明是由三个直滑换挡齿轮组与一个输出轴齿轮组组成的变速器。将动力三轴首挡齿轮去掉作为零挡，同时为了避免整个变速器的齿轮冲突将动力一轴的首挡齿轮和动力三轴的末挡齿轮去掉加装首末挡探测器。附图3中所示为：1 动力一轴 2 动力二轴 3 动力三轴 4 倒挡中间齿轮 5 倒挡齿轮 6 前进一挡齿轮 7 前进二挡齿轮 8 前进三挡齿轮 9 前进四挡齿轮 10 前进五挡齿轮 11 输出轴齿轮组 12 换挡拨叉组 13 带齿轮螺旋杆

四. 图 4-1,4-2是中央换挡鼓外形结构图(两幅图所述内容相同，视角不同)：中央换挡鼓在本发明中是一个重要部件，它可以有规律的控制三个离合器和三个换挡拨叉组，它只受控于步进电机，每转动120度就完成一次挡位交换。附图4-1,4-2中所示为(附 图 4-1,4-2中相同的零件号零件名称相同)：1 缺省齿圈(它是控制换挡螺旋杆转动，使换挡拨叉组移动，使同步套筒移动的，缺省角度为2*120°加上两个滑轮位角度 2 升降槽(它是控制离合器拨叉臂升降的，它是一个环扇形楔体，下底面是一个扇环形斜面，中间最深，两端与鼓面齐平，它的扇角为2*120°减去两个滑轮位角度) 3 中心孔 4 轮盘主体 5 螺旋杆解锁凸台 6 受控于步进电机的齿圈

五.图5是离合器拨叉组结构：它受控于中央换挡鼓，在中央换挡鼓转动时，一个拨叉臂分离离合器；一个拨叉臂结合离合器；一个拨叉臂保持离合器分离不变。附图5中所示为：1.顶圈 2 拨叉臂 3  中心支撑架 4 中央换挡鼓 5 轨道滑轮

六. 图 6-1,6-2是换挡执行机构(两幅图所述内容相同，视角不同)：这个执行机构是中央换挡鼓与齿轮组及离合器配合工作的机械部分，除了执行自动换挡外，还要禁止首挡减挡，末挡加挡，以免造成机械冲突。在中央换挡鼓转动时：滑轮位于升降槽中间的那个拨叉臂，会升起顶开离合器，使该离合器分离；中央换挡鼓的转动方向，正指向滑轮位于升降槽那端的那个拨叉臂，会降落，松开离合器，使该离合器结合，该动力轴动力连结传动；中央换挡鼓的转动方向，反对着滑轮位于升降槽那端的那个拨叉臂，会沿鼓面平行滑动，保持该轴离合器分离，此时螺旋杆解锁凸台顶开锁杆键，该轴上的同步器拨叉组受控于该组螺旋杆，此螺旋杆受控于中央换挡鼓的缺省齿圈，从而完成该组同步器换位。因而换挡的分开离合器、同步器换位、结合离合器的三个动作在中央换挡鼓的转动下，分配于三个机械组同时完成。图6-1,6-2中所示为(附 图 6-1,6-2中相同的零件号零件名称相同)：1.步进电机 2 首挡探测器 3 末挡探测器 4 换挡拨叉组 5 离合器拨叉 6 锁杆键 7 螺旋杆 8 中央换挡鼓

七 .图7是总装图(将以上一至六所述零件机构总装起来的)：1 动力一轴离合器 2 动力一轴 3 动力二轴离合器 4 动力二轴 5 动力三轴离合器 6 动力三轴 7 动力输入齿轮轴(与发动机连接) 8 动力一轴齿轮组 9 动力二轴齿轮组 10 动力三轴齿轮组 11 输出轴齿轮组 12 倒挡中间齿轮 13 螺旋杆 14 换挡拨叉组 15 首挡极限探测器(在动力一轴第一档位) 16 末挡极限探测器(在 动力三轴末档位) 17 中央换挡鼓 18 锁杆键 19 离合器拨叉组 20 步进电机

具体实施方式

一.基本挡位交换单元：本发明挡位交换基本单元是直滑多挡位交换齿轮组，一组拨叉沿着直线滑行即可交换多个挡位。为避免齿轮冲突，就将除首位及末位以外的齿轮组加厚不同的倍数。如附图1-1,1-2,1-3，假设一个标准同步齿轮的厚度为x，那么其它同步齿轮的厚度就如图所标注的，并如图中顺序排列，每交换一个挡位，换挡拨叉组就滑行2x的距离。假设换挡拨叉滑行的行程为l，挡位数量为n，那么

l＝[(n-1)×2+3]×x

二.齿轮组挡位阵列：本发明是由三个直滑换挡齿轮组与一个输出轴齿轮组组成的变速器。将动力三轴首挡齿轮去掉作为零挡，同时为了避免整个变速器的齿轮冲突将动力一轴的首挡齿轮和动力三轴的末挡齿轮去掉加装首末挡探测器。本发明总的挡位排列为：1，首挡极限探测器位，2，倒档，3，零挡，4，前进一挡，5，前进二挡......前进N挡，末挡极限探测器位。档位安排如下表所示：

附图3中以三轴三挡位为例，也就是说附图3中只取用了上表中的第一挡位，第二挡位和末挡位。

三.换挡执行机构：本发明使用步进电机作为执行动力，带动中 央换挡鼓转动，中央换挡鼓每转动120度就完成一次挡位交换,中央换挡鼓顺时针转向高挡位加挡，逆时针转向低位减挡。挡位排列顺序为：首挡极限探测器(即动力一轴第一档位)，倒挡，零挡，前进1挡，前进2挡，前进3挡，前进4挡......末挡极限探测器(即动力三轴末档位)。

具体工作原理是；中央换挡鼓转动，它上面的一个轨迹槽也跟着转动，轨迹槽中的滑轮随着转动慢慢升起，使拨叉臂顶开它所对应的离合器；另外一个滑轮则慢慢滑入轨迹槽，使拨叉臂松开它所控制的离合器；还有一个滑轮则没有进入轨迹槽在中央换挡鼓上平稳滑行，这个离合器保持分离不变：此时解锁凸台和缺省齿圈也随着中央换挡鼓转动，解锁凸台顶开解锁键，缺省齿圈带动螺旋杆转动，驱动换挡拨叉执行备用挡位同步器位移。(参考图6-1图6-2图7)

例如，当前挡位在零挡，那么备用挡位就是倒挡和前进一挡，若中央换挡鼓反转，则选用倒挡(结合动力二轴离合器)，备换探测器挡，分离零挡(在动力三轴上)的离合器；若中央换挡鼓正转，则分离动力三轴离合器，选用前进一挡(结合动力一轴离合器)，备换前进二挡变速齿轮。中央换挡鼓继续正转，则结合动力二轴离合器选用前进二挡变速齿轮，松开动力一轴离合器，并备换前进三挡。

四.换挡动力触发，首末挡限位装置：

中央换挡鼓触发机构：它受控于换挡手柄，触发一次，控制电路命令步进电机转动中央换挡鼓120度，完成一次挡位交换。连续触发，连续换挡。当备用挡位选至首挡探测器时，首挡探测器发出信号，禁止 减挡。当备用挡位选至末挡探测器时，末挡探测器发出信号，禁止加挡。

Claims (5)

1.连续换挡变速器，它可以将传统变速器分离离合器、同步器换位、结合离合器三个动作同时执行，其特征是：动力输入分配给三个离合器受力的换挡齿轮组，三个换挡齿轮组共用一个输出齿轮组形成Y字星形阵列，所有换档拨叉组和离合器拨叉受中央换挡鼓控制，中央换挡鼓控制三个离合器拨叉中的两个一离一合动作，同时执行另外一个保持离合器分离状态下齿轮组的同步器换位动作，实现连续自动换挡，变速器输出速度平稳提升或平稳降低。

2.根据权利要求1所述的连续换挡变速器，其特征是：挡位交换基本单元是直滑连续换挡齿轮组，一组换挡拨叉在执行同步器换位动作时，同时同向直线滑行，一组同步器齿圈也同时同向滑行，每滑行一个同步器换位距离，就有唯一的一对挡位齿轮结合。

3.根据权利要求1所述的连续换挡变速器，其特征是：采用三个直滑连续换挡齿轮组，每个齿轮组上配一个离合器，与输出轴齿轮组呈Y字星型阵列，动力输入轴将动力分配给三个离合器，这三个离合器分别带动动力一轴、动力二轴和动力三轴齿轮组，这三个齿轮组上面的齿轮都与输出轴齿轮组结合，这样通过控制三个离合器拨叉中的两个一离一合动作，同时执行另外一个保持离合器分离状态下齿轮组的同步器换位动作，来完成一次挡位交换。

4.根据权利要求1所述的连续换挡变速器，其特征是：使用中央换挡鼓来控制离合器与同步器换位，中央换挡鼓转动120度，使一个离合器分离，一个离合器结合，对另外一个保持分离的离合器所对应的齿轮组执行同步器换位动作，三个动作在中央换挡鼓的转动下同时进行，从而完成一次换挡动作，连续转动N个120度，就连续换N个挡位。

5.根据权利要求1所述的连续换挡变速器，其特征是：挡位排列顺序为：动力一轴首挡为零，为首挡极限探测器位，动力三轴首末挡为零，分别为零挡和末挡极限探测器位，动力二轴首挡为倒挡，动力一轴二挡位、动力二轴二挡位、动力三轴二挡位、动力一轴三挡位......动力二轴末挡位分别排列为前进一挡，前进二挡，前进三挡......末挡，换挡手柄触发控制电路，每触发一次，步进电机就驱动中央换挡鼓转动120°完成一个挡位交换，在动力三轴末挡位和动力一轴首挡位加开关探测器，使控制电路首挡禁减；末挡禁加，以保障不会出现机械冲突。