CN107366719A - 一种基于手自一体无级变速结构上的汽车新驾驶方式 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于手自一体无级变速结构上的汽车新驾驶方式，本发明属于变速器领域。包括伸缩变速杆、微控电动机、圆锥齿轮、制动总缸和离合及管线。所述伸缩变速杆整体位于两圆锥齿轮中间且底部固定在微控电动机的主轴上；其特征在于：还包括伸缩变速杆上惰轮和控制伸缩的第二个微控电动机。驾驶汽车时候，只需方向盘控制方向，脚下一个踏板控制速度，不踩踏板为空挡刹车，本发明运用在汽车时，安全性大幅提高，操作简单化，实用性高，成本低。

Description

一种基于手自一体无级变速结构上的汽车新驾驶方式

技术领域

本发明属于变速器领域，具体涉及一种手自一体无级变速结构。

背景技术

目前变速器，主要为手动变速、自动变速两大类；手自一体的变速器，就是自动变速中的一种变速器的形式；自动变速器在目前市场上经常见到的有普通自动变速、手自一体变速、CVT无级变速；近期又出现了DSG双离合器。变速器在很多领域都需要，例如机动车，机床等需要变速的设备上。

以汽车变速为例，手动变速必须用手拨动变速杆才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，达到变速目的，前提是要踩下离合，才可拨动变速杆。运用在汽车上，维修保养成本低，带来驾驶乐趣，传动效率比自动变速器高，驾驶技术较好条件下，加速、超车时比自动变速车快，省油。 但是操作复杂，恶劣交通状况下下驾驶起来比较累人 。

自动变速则利用行星齿轮机构进行变速，能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速，驾驶者只需要操作加速踏板控制车速即可。操作容易，驾驶舒适，能根据路况自动变速变矩，减少驾驶者疲劳，让开车变得简单，易于新手上路 。

但是其传动效率低，经济性不好，结构复杂，维修成本高。

而手自一体车在手动变速器的基础上增加了自动变速操纵系统而组成，是将汽车的手动换挡和自动换挡结合在一起的变速方式。

解决了手动车的驾驶乐趣和自动车安全省事的矛盾，操作简单，使用方便，燃油经济性好。

但是档位变动时有较强顿挫感，舒适性较差，换挡过程中有可能出现动力中断。

但上述变速结构仍存有以下不足之处：上述变速结构都有档位，档组间传动比有对应关系，不易使每档的速度及牵引力都很理想。

手动换档操纵麻烦，有时要操纵两个变速部分，若为插花换档还不便记忆。 为了减少操纵动作，最好能顺序换档。为此要求重视档次编排，使得每档组传动比全部大于第二档组，达到多数相领排档的变换只需操纵主变速的目的，结构比较复杂。

基于此，申请人考虑设计一种变速结构，其变速结构和操作都简单，可在一定范围内实现任意传动比，维修成本低，经济性好，传动比稳定，应用范围广的手自一体无级变速结构，并在此手自一体无级变速的基础上，进一步把汽车的驾驶操作方式简单化，综合性能大幅提高，但成本更低，满足广大驾驶者更人性化的需求。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本实发明所要解决的技术问题是：如何提供一种变速结构，其变速结构和操作都简单，可在一定范围内实现任意传动比，成本低，传动比稳定，综合性能提高，应用范围广的手自一体无级变速结构，并在变速器基础上，进一步把汽车驾驶的操作简单化，使得驾驶时候操作简单且各方面综合能力比手动挡或者自动挡明显提高。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种手自一体无级变速结构，包括伸缩变速杆、微控电动机、圆锥齿轮、制动总缸和离合及管线所述两个圆锥齿轮轴心线平行，其中一个圆锥的大端和另一个圆锥齿轮小端对应，两个圆锥齿轮的锥度方向相反且锥度的斜边素线相互平行，且所述圆锥齿轮不相接触，两个圆锥齿轮之间采用伸缩变速杆上小惰轮连接，通过伸缩变速杆来移动惰轮的位置。

所述输入轴上圆锥齿轮小端前有一段凹槽区，凹槽区后有同轴心小齿轮其特征在于：还包括此小齿轮相啮合的倒档惰轮。

所述两圆锥齿轮、倒档惰轮的轴都采用深沟滚子轴承固定在箱体侧部，两个圆锥齿轮的轴分别连接着摩擦式离合器，两离合片接触传递动力，用于断开动力的传输，输入圆锥齿轮大端也连接着离合器。

所述伸缩变速杆的底部固定在微控电动机主轴上，所述微控电动机固定于箱体底部，具有自锁功能，其作用在于防止伸缩杆在不必要时转动。

所述底部固定的微控电动机的径向为两个圆锥齿轮锥度方向，其作用可使得伸缩变速杆只能绕着底部微控电动机的径向转动。

所述伸缩变速杆靠近底部微控电动机端可以伸缩。伸缩杆内有弹簧，伸缩杆被弹簧分为两部分，上部分套在下部分里面类似于活塞，在弹力作用下，伸缩杆其默认伸长的作用在于顶着上部分惰轮始终紧紧连接着两个圆锥齿轮或者倒挡惰轮和输出圆锥齿轮。固定在下部分顶端有两跟管线固定端，该管线与电动车或自行车刹车管线相同作用。两管线钢线一端固定在伸缩杆上部分的底部，另一端钢线分别固定在圆锥齿轮输入轴和输出轴的离合片旁滚子轴承上。伸缩杆上部分连接的惰轮可以手动或者微控电动机带动一起沿着杆轴向向底部下降，同时管线裸露钢线被拉长，管线另一端裸露钢线缩短带动离合片远离另一离合片，使得输入轴和输出轴与圆锥齿轮断开，以便变速时摩擦。弹簧下部分的伸缩杆只会沿着圆锥齿轮锥度方向转动。

汽车的油门踏板和制动总缸相互牵制，制动总缸杆连接着管线头，另一端连接着输入圆锥齿轮大端后的离合片，此离合片组默认为不结合状态，当踩下油门时才会结合。作用在于：踩踏踏板既可以控制油门也可以控制该离合。

所述伸缩杆可伸缩部位和惰轮之间部位固定一块摩擦板；其特征在于：所述摩擦板上连接着可以控制伸缩杆上下伸缩的微控微控电动机主轴，此微控电动机整体固定于箱体侧部，此微控电动机的正反转，可使得摩擦板上下移动，从而带动伸缩杆上部分整体沿着杆轴向伸缩，同时一但该微控电动机转动即伸缩杆伸缩时底部微控电动机自锁消除，配合底部微控电动机，最终带动惰轮位置改变，两微控电动机均由计算机控制，类似于数控车床的电动机。

采用本发明的手自一体无级结构后，当选择手动变速时，向伸缩变速杆轴向按下时底部微控电动机自锁消除，输入轴和输出轴断开动力传输，并同时沿着圆锥齿轮锥度方向摆动，当松开手时输入和输出轴上离合片接触，惰轮在伸缩杆默认的弹力下，紧紧啮合着上端齿轮，当惰轮的位置沿着伸缩杆发生变化后，转动比发生变化。

当惰轮的位置移动到输入轴上圆锥齿轮最大端和输出轴上圆锥齿轮最小端时，输出轴输出的转速最高；当惰轮位置移动到输入轴上圆锥齿轮小端和输出轴上圆锥齿轮大端时，输出轴输出的正转速低；当惰轮的位置移动到输入轴上圆锥齿轮小端后的凹槽区时，此时惰轮不会和输入轴上的齿轮相接触，只和输出轴上圆锥齿轮相啮合，属于空档位；当惰轮的位置移动到倒档惰轮处时，惰轮分别啮合于输出轴上圆锥齿轮和倒档惰轮，此时输出轴最低速反转。

当微控电动机接入计算机控制时，变速过程可根据实际需要，由计算机控制两个微控电动机的转动。当摩擦板上相切的微控电动机主轴转动后，使得伸缩变速杆上部分沿着杆轴向下降，带动惰轮位置沿着杆轴线下降，此时底部微控电动机自锁消失，同时底部微控电动机再在一定角度范围内转动，当惰轮到需求位置时，摩擦板上微控电动机主轴在反转后停止转动，惰轮会紧紧啮合于上端齿轮，控制杆沿着杆轴向伸缩的微控电动机停止转动时底部微控电动机自锁，则微伸缩杆不会沿着圆锥齿轮锥度方向移动，同时在弹簧力作用下，杆一直沿着轴向伸长状态，使得惰轮紧紧连接圆锥齿轮或倒挡惰轮。通过计算机控制两个微控电动机的转动，同样可达到上述手动变速时对应的惰轮位置，最终使得传动比在一定范围内任意改变。

附图说明

图1为本发明手自一体无级变速结构的实施例一的结构示意图；

图2为图1中输入轴上齿轮位置图（俯视方向）；

图3为图1中伸缩变速杆细图；

图4为油门和制动踏板简图；

图5为管线拉动离合片简图。

图1至图5中标记为：

1伸缩变速杆；

2输入圆锥齿轮；

21输出圆锥齿轮；

3倒档惰轮；

4惰轮；

5摩擦板；

6小齿轮；

7伸缩杆；

8微控电动机主轴；

9底部固定微控电动机；

10输出轴；

11输入轴；

12倒档惰轮主轴；

13凹槽区；

14箱体侧部；

15弹簧；

16输出管线；

17输入管线；

18正常油门踏板简图；

19制动总缸；

20输入离合片；

22输出离合片；

23输入圆锥齿轮大端后离合片；

24踏板管线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。其中，针对描述采用诸如上、下、左、右等说明性术语，目的在于帮助读者理解，而不旨在进行限制。

实施例一，如图1至图5所示：

基于手自一体无级级变速结构上的新驾驶操作方式，包括伸缩变速杆1、微控电动机和圆锥齿轮，所述伸缩变速杆1整体位于两圆锥齿轮2和圆锥齿轮21中间，伸缩杆7下部分固定在底部微控电动机9的主轴上；其特征在于：还包括伸缩杆7上部分惰轮4、摩擦板5和控制杆伸缩的微控电动机主轴8；所述微控电动机都固定在变速箱体上，微控电动机的转动由目前技术成熟的计算机控制。

采用本发明的手自一体无级变速结构后，当选择手动变速时，向伸缩变速杆1轴向按下，必要时在手动轴向按下伸缩杆时控制杆轴向伸缩的微控电动机可助力，同时伸缩变速杆1底部连接的2根管线钢线裸露被拉动，另一端的拉力分别把连接的摩擦片被拉开，输入轴11和输出轴10动力断开，同时计算机控制的微控电动机主轴8转动，则计算机控制底部微控电动机9自锁消除，并同时沿着圆锥齿轮2和圆锥齿轮21它们相互平行的锥度方向摆动，当达到需要位置时再当松开手，惰轮4在伸缩杆7内默认的弹力下，紧紧啮合着上端齿轮，此时两管线连接滚子轴承旁的摩擦片组在弹力下又紧结合。输出和输入轴可以传递动力。当惰轮4的位置沿着伸缩杆发生变化后，转动比发生变化。

当惰轮4的位置移动到输入圆锥齿轮2最大端和输出圆锥齿轮21最小端时，输出轴10输出的转速最高；当惰轮4位置移动到输入圆锥齿轮2小端和输出圆锥齿轮21大端时，输出轴10输出的正转速最低；当惰轮4的位置移动到输入轴11上圆锥齿轮小端后的凹槽区13时，此时惰轮4不会和输入轴11上的齿轮相接触，只和输出轴10上圆锥齿轮相啮合，属于空档位；当惰轮4的位置移动到倒档惰3轮处时，惰轮4分别啮合于输出圆锥齿轮21和倒档惰轮3，此时输出轴10低速反转。

当需要自动变速时，两微控电动机接入计算机控制，变速过程可根据实际需要，由计算机控制两个微控电动机的转动。当摩擦板5相切的微控电动机主轴8转动后，使得伸缩变速杆1上端下降，带动惰轮4位置沿着杆轴线下降，此后底部微控电动机9自锁消失，输入和输出轴动力暂时断开，当摩擦板5上微控电动机主轴8再反转，输入和输出轴上摩擦片组结合，惰轮4会紧紧啮合于上端齿轮，控制杆轴向伸缩的微控电动机停止转动，则底部微控电动机9自锁后，伸缩杆1就不会沿着仅能沿着圆锥锥度方向转动，惰轮只会紧紧连接两圆锥齿轮或者圆锥齿轮或者倒挡惰轮。通过计算机控制两个微控电动机的转动，同样可达到上述手动变速时对应的惰轮4位置，最终使得传动比在一定范围内任意改变。

采用此手自一体无级变速结构，驾驶者可以获得手动挡时快感，或者自动变速的便捷，或者自动变速时随时可以强行手动变速，以自动为主手动为辅。但是注意计算机可以控制好每次移动惰轮的量，也可以修正，但是手动变速时注意不要在低速时突然大量变为高速变档，可能会使得发动机突然超负荷停止，原理跟目前手动挡一样。不管什么方式变速，都不需要在汽车内离合踏板，基于手自一体无级变速基础上，可去掉目前汽车内的离合踏板和制动踏板，需要油门踏板18和制动总缸19的配合。油门踏板18为正常的油门踏板无需改变结构和原理，目前的刹车大多采用制动总缸控制，当脚不踩踏油门踏板18时，此时制动总缸19处于紧紧的刹车状态，并且惰轮4此时候处于空挡区13。当慢慢踩下油门踏板时，制动总缸被油门踏板8牵制，反向拉动制动总缸，即慢慢松开刹车，在继续微微踩油门踏板8时，发动机转速依然最低，但此时惰轮4移动到输入圆锥齿轮几小端，既是挂上最低正转速档位，同时由于踏板连接的钢杆牵制制动总缸，使得刹车慢慢松开，同时也拉动管线的钢线，致使管线另一端两离合片24默认分离的离合片组慢慢结合可使得汽车在最低档位半联动状态下，该离合片组和输入输出轴上离合片组不同在于管线拉动一个离合片时为结合，此时汽车可以非常低速前进，此后离合片24紧紧结合，继续踩踏板，发动机转速提高，计算机或人控制变速杆使得惰轮位置改变，达到无级变速。

最终驾驶者只需要手握方向盘控制方向，脚下一个踏板控制速度即可，即使一只脚的残疾人。在等待红灯时，下坡停车时，或者临时下车等场合，无需手刹也无需按任何操作，只要不踩踏板就是空挡刹车刹死状态。同时在安全上也进一步提升，遇到有突发情况时，只需迅速松开踏板，计算机会在很短时间内快速多次变化传动比，配合不踩踏板时刹车，使其最短时间内最大化刹住车。在突发情况时，时间就是生命，普通车辆遇到突发情况时，需要右脚转移到刹车踏板上，需要耗费一定时间，这可能是致命的，并且急踩刹车效果也不如手自一体无级变速结构通过计算机短时间内多次改变传动比和发动机转速配合以及不踩踏板为刹车状态停下车时间快，很多疲劳者或者吃了药物等情况下反应迟钝，不用踩刹车的好处，可想而知。在加速度上，此结构也比手动挡或者一般的多档自动挡车明显提高，猛踩油门，发动机转速迅速提高同时计算机可短时间内多次改变传动比，顿挫感无明显感受，加速度可根据发动机情况等用计算机控制，加速度可大幅度相比手动挡和多级自动挡提高。

以上仅是本发明优选的实施方式，此方式成本较低，制造极易实现，需指出是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，上述变形和改进的技术方案应同样视为落入本申请要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种手自一体无级变速结构，包括伸缩变速杆、微控电动机、圆锥齿轮、制动总缸和离合及管线，所述伸缩变速杆整体位于两圆锥齿轮中间且底部固定在微控电动机的主轴上；其特征在于：还包括伸缩变速杆上惰轮和控制伸缩的两个微控电动机；所述微控电动机都固定在变速箱体上，微控电动机的转动由目前技术成熟的计算机控制。

2.根据权利要求1所述的手自一体多级变速结构，其特征在于：所述两个圆锥齿轮轴心线平行，其中一个圆锥的大端和另一个圆锥齿轮小端对应，两个圆锥齿轮的锥度方向相反且锥度的斜边素线相互平行，且所述圆锥齿轮不相接触，两个圆锥齿轮之间采用伸缩变速杆上小惰轮连接，通过伸缩变速杆来移动惰轮的位置。

3.根据权利要求1所述的手自一体多级变速结构，所述输入轴上圆锥齿轮小端前有一段凹槽区，凹槽区后有同轴心小齿轮其特征在于：还包括此小齿轮相啮合的倒档惰轮。

4.根据权利要求3所述的手自一体多级变速结构，其特征在于：所述两圆锥齿轮、倒档惰轮的轴都采用深沟滚子轴承固定在箱体侧部，两个圆锥齿轮的轴分别连接着摩擦式离合器，两离合片接触传递动力，用于断开动力的传输，输入圆锥齿轮大端也连接着离合器。

5.根据权利要求1所述的手自一体多级变速结构，所述伸缩变速杆的靠近底部可伸缩且底部固定在微控电动机主轴上，所述微控电动机固定于箱体底部，具有自锁功能，其作用在于防止伸缩杆在不必要时转动，且所述微控电动机的径向为两个圆锥齿轮锥度方向，其作用可使得伸缩变速杆只能绕着底部微控电动机的径向转动。

6.根据权利要求1所述的手自一体多级变速结构，汽车的油门踏板和制动总缸相互牵制，制动总缸杆连接着管线头，另一端连接着输入圆锥齿轮大端后的离合片，此离合片组默认为不结合状态，当踩下油门时才会结合，作用在于：踩踏踏板既可以控制油门也可以控制离合。

7.根据权利要求1所述的手自一体多级变速结构，所述伸缩杆可伸缩部位和惰轮之间部位固定一块摩擦板，其作用在于：所述摩擦板上连接着可以控制伸缩杆上下伸缩的微控微控电动机主轴，此微控电动机的正反转，可使得摩擦板上下移动，从而带动伸缩杆上端沿着轴向伸缩，配合底部微控电动机，最终带动惰轮位置改变。