CN1243198A - 自动无级变速装置 - Google Patents

Abstract

本发明主要包括离合器、工作油泵、动力感知器、无级变速齿轮组以及换档阀、调节阀、进倒档阀,动力感知器把侦测得的输出轴负载(扭力)信号转变为油压信号送至调节阀左端,调节阀受该油压信号和工作油泵油压信号作用,调节无级变速齿轮组,实施无级变速;优点是具有智能性,即通过一种动力感知器不断侦测输出轴所需的负载(扭力),使本变速装置能输出所需的扭力,能在输入功率不变情况下,根据负载的变化而输出实际所需的扭力及速度。

Description

自动无级变速装置

在大中型面机械变速系统中，变速方式一般有液压、气压及机械三种，其中机械变速效果明显并广泛应用于实践中，如汽车、电梯、建筑用吊车等，这种变速方式有手动和有级自动式二种，如汽车变速器中的手动变速，制作简单，但操作复杂，而自动变速器，只是操作简单，但速效率低，结构复杂，生产技术要求高。

本发发明的目的是提供一种结构简单、操作简便、能在输入变速的同时实施变扭力，以及能在输入速度不变时依据负载状态而自动无级变速的装置。

本发明的方案主要包括离合器A、工作油泵B、动力感知器C、无级变速齿轮组E、G、H、以及换档阀K、调节阀L、进倒档阀，离合器A后面接工作油泵B，工作油泵B后面接动力感知器C，动力感知器C后面接无级变速齿轮组E、G、H，无级变速齿轮组E是低速齿轮组，两端设置有公转油泵D和自转油泵F，无级变速齿轮组G是超速齿轮组，两端也分别设置有公转油泵和自转油泵，无级变速齿轮组H是进倒档齿轮组，在上述动力传递的同时，另有油压传递：离合器A和工作油泵B的液压油路接到换档阀K，工作油泵B和动力感器C的液压油路分别接到调节阀L两端，动力感知器C把侦测得的输出轴负载(扭力)信号转变为油压信号送至调节阀L左端，调节阀L受该油压信号和工作油泵油压信号作用，调节无级变速齿轮组E、G，实施无级变速；其变速过程是：换档阀K卦入进档或倒档后，放松刹车，离合器A的总出油端所有控制阀均处关闭关态，离合器A接合并驱动离合器转子，输入动力穿过工作油泵B传递到动力感知器C，再传至无级变速器齿轮组，经变速齿轮组变速后由动力输出轴出，其中动力感器C在离合器A接合驱动力和换档阀K送来的油压双重作用下，开始感知输出轴的实际负载(扭力)并把该负载信号转换成油压信号送至调节阀L，由于无级变速齿轮组E(低速齿轮组)和超速齿轮组G两组的公转油泵和自转油泵的出油口都接至调节阀L，调节阀L同时受工作油泵B送来的压信号作用而左右移动，同时改变受控公转、自转油泵的出油量大小，即改变了行星齿轮的自转与公转速度，从而实施无级变速。

本发明的优点是：

1，当低速齿轮组的执行件(油泵)和控制件调节阀L磨损而导致变速比不能达到1∶1时，用超速齿轮组可以补充低速齿轮组的不足，不影响变速效率。

2，本发明具有智能性，即通过一种动力感知器不断侦测输出轴所需的负载(扭力)，使本变速装置能输出所需的扭力。

3，用于汽车时，能在输入功率不变情况下，根据负载的变化而输出实际所需的扭力及速度。

4，用于汽车时，当本装置控制件和执行件损坏，尚可以最低速比行驶。

5，在变速过程中，可以不间断的输出动力。

6，当换档手柄卦入档时，可免除踩刹车

7，有显著的省油效果。

8，速度反应灵敏度高。

本发明有如下附图并对附图作简要说明。

附图1是本发明的机械、油压连接方框图。

附图2是本发明的平面组合图。

附图3是发明离合器组合平面图。

附图4是动力感知器正视图。

附图5是附图4的左视图。

附图6是动力感知器中的感知阀块放大示意图。

附图7是无级变速器齿轮组E中的前、后行星齿轮平面图。

附图8是无级变速器齿轮组H中的后行星齿轮与输出齿轮平面图。

下面结合附图对本发明的特征作详细说明。

请参阅附图1、2，本发明主要包括离合器A、工作油泵B、动力感知器C、无级变速齿轮组E、G、H、以及换档阀K、调节阀L、进倒档阀H，离合器A后面接工作油泵B，工作油泵B后面接动力感知器C，动力感知器C后面接无级变速齿轮组E、G、H，无级变速齿轮组E设置有公转油泵D和自转油泵F，无级变速齿轮组G是超速齿轮组，两端也设置有公转和自转油泵，无级变速齿轮组H是进倒档齿轮组，在上述动力传递的同时，另有油压传递：离合器A和工作油泵B的液压油路接到进倒档阀K，工作油泵B和动力感器C的液压油路接到调节阀L，动力感知器C把侦测得的输出轴负载(扭力)信号转变为油压信号送至调节阀L左端，调节阀L受该油压信号和右端工作油泵B的油压信号作用，左右移动而改变无级变速齿轮组E、G的公转油泵、自转油泵的速度，实施无级变速；其变速过程是：换档阀K卦入进档或倒档后，放松刹车，离合器A的总出油端所有控制阀均处关闭关态，离合器A接合并驱动离合器转子，输入动力穿过工作油泵B传递到动力感知器C，再传至无级变速器齿轮组，经变速齿轮组变速后由动力输出轴出，其中动力感器C在离合器A接合驱动力和换档阀K送来的油压双重作用下，开始感知输出轴的实际负载(扭力)并把该负载信号转换成油压信号送至调节阀L左端，由于无级变速齿轮组E(低速齿轮组)和超速齿轮组G两组的公转油泵和自转油泵的出油口都接至调节阀L，调节阀L同时受工作油泵B送来的压信号作用而移动，同时改变受控公转、自转油泵的出油量大小，即改变了行星齿轮的自转与公转速度，从而实施无级变速。

请参阅附图4，动力感知器C包括动力输出板25、动力输入板26、反驱负载板27、感知阀滑块28、缓压弹簧29、感知阀31、反驱感知杆32、正驱感知杆37、感知阀弹簧33、感知阀滑块回压弹簧38、正驱负载板39、工作油进道35、反驱感知传递齿轮36、进出油道30以及出油道34，动力输入板26固定于离合器A转子轴上，动力输出板25固定于无级变速器的输入轴，感知滑块28在离心力作用下在动力输入板26上克服输入感知滑块回位弹簧38的力作径向移动，感知阀工作油进道35的工作油经动力输入板26来自换档阀K，感知阀进出油道30的油经动力输入板26到调节阀L左端，动力输入板26向右连接离合器转子，向左通过缓压弹簧29连接动力输出板25，反驱负载板27在动力输出板25右边，反驱感知杆32在感知阀滑块28的中间偏上方，并可以左右滑动，正驱感知杆37与感知阀31连为一体，在感知阀滑块28在正驱或反驱作用下通过正驱负载板或反驱负载板克服回位弹簧33的力可左右移动，反驱感知杆32、正驱感知杆37之间有定位反驱传递齿36轮，反驱传递齿轮36反驱感知杆32、正驱感知杆37相切啮合；其工作过程中的正驱动时：

在动力源作用下，动力输入板26逆时针转动，通过缓压弹簧29驱动动力输出板25，当输出轴负载(扭力)大时，通过无级娈速齿轮驵E、G、H传到动力感知器C的动力输出板25上，并作用于缓压弹簧29，使缓压弹簧29受压缩加重，正驱感知杆37被正驱负载板39作用克服感知阀回位弹簧33的力，使感知阀31向右移动，感知进出油道30的工作油经感知阀31流向感知出油道34，调节阀L左边油压下降，右边受工作油泵B的油压作用，使调节阀L向左移，导致变速器输轴减速，扭力增加；当输出轴负载(扭力)减小时，通过无级娈速齿轮驵E、G、H传到动力感知器C的动力输出板25上，并作用于缓压弹簧29，使缓压弹簧29受压缩减轻，正驱感知杆37离开正驱负载板39，正驱感知杆37、感知阀31同时受感知阀回位弹簧33作用向左移动，使感知阀工作油进道35与感知阀进出油道30经感阀31接通，此时来自换档阀K的工作油流向调节阀L的左端，调节阀L向右移动，变速器的输出轴转速升高，扭力下降；当输出轴的负载适中时，动力感知器处于中间位置，保持感知阀的进出油道30的油压不变。

反向驱动时：

汽车行驶中松开油门踏板，不刹车，汽车处于滑行状态，此时动力感知器C的动力输出功率大于动力感知器C的动力输入板功率，即变速器的输出轴功率大于发动机输出功率，此时缓压弹簧29压缩，同时反驱杆32被反驱负载板27推移，通过定位反驱感知传递齿轮36，传递正驱感知杆37，感知阀31克服感知阀回位弹簧33向右移动，使进出油道30的调节油经感阀31流入感知阀出油道34，调节阀L左端油压下降，工作油泵的油压推动调节阀L向左移动，输出轴转速下降，利用发动机制动，当当降低车速路面平坦时，发动机制动的时间长，反之，发动机制动时间短。

反驱制动使车输出轴的功率下降，达到动力感知器的动力输入板26和动力输出板25两边的功率相等时，由反驱状态转为正驱状态下的无级变速。

请参阅附图1，无级变速齿轮组E，其是低速齿轮组，位于公转油泵D和自转油泵F之间，其左边是自转油泵F，右边是公转油泵公D，包括输入齿轮40、前行星齿轮41、后行星齿轮44、行星架42、输出齿轮43，输出齿轮43、输入齿轮40与动力感器C及离合器A在同一轴线上，输入齿轮40与动力感知器C的输出板25相固定，输出齿轮43与超速齿轮组G的输入齿轮相固定，后行星齿轮44与前行星齿轮41同轴因定于行星架42上，后行星齿轮44与输出齿轮43啮合，前行星齿轮41与输入齿轮40啮合，在行星架42的左端安装自转油泵F，在行星架42的右端安装公转油泵D，控制行星架42的公转速度即控制行星齿轮的公转速度，自转油泵F的转子同输出齿轮43相固定，转子壳上装有外齿轮并与后行星齿44啮合，控制行星齿轮的自转速度。

无级变速齿轮组G即超速齿轮组位于无级变速齿轮组E的后面，超速齿轮组G的两端设有公转和自转油泵，油泵出口都与调节阀L的油路连接，超速齿轮组G的前行星齿小，后行星齿轮大，输入齿轮大，输出齿轮小，输入齿轮与无级娈速齿轮组E的输出齿轮43固定，输出齿轮与进倒档齿轮组H的输入齿轮46固定，当低速变速比末达到1∶1时，超速齿轮组G的传动比1∶1不变，当低速齿轮组变速比达到1∶1时，超速齿轮组G开始超速变速、变扭力。

无级变速齿轮组H即进倒档阀齿轮组位于超速齿轮组G的后面，包括：行星架45、输入齿轮46、前行星齿轮47、变速器固齿48、滑动锁定齿轮49、滑动环50、后行星齿轮51、输出齿轮外齿52、输出齿轮53及进倒档阀54，前行星齿轮47直径小，后行星齿轮51直径大，前输入齿轮46为外齿式，后输出齿轮53为内齿式，其外面也有小外齿52，后行星齿轮51与输出齿轮53的内齿啮合，滑动锁定齿轮49在行星架45上，可左右滑动，滑动环50在滑动锁定齿轮48槽内滑动，不随滑动锁定齿轮48转动，其工作过程是：当换档阀卦入前进档时，进倒档阀通过滑动环50推动滑动锁定轮49向左移动，与输出齿轮53的外齿轮52接合，行星齿轮51、47自转被锁定，输出轴正转；当换档阀卦入倒档时，滑动锁定齿轮49向右移动，与变速器固齿48接合，行星齿轮公转被锁定，即输出轴反转；操纵换档手柄J，使换档阀K进入所需的档位，然后，调节阀L受动力感器C送来的油压信号及工作油泵B的油压信号，调节变束器的速度变化。

请参阅附图3，离合器A包括有：反驱进油道6、正驱出油道5、反驱出油球阀8、刹车电磁阀9、正驱进油球阀13反驱进油球阀14、反驱出油道15、分室正驱进油球阀18、分室正驱次级进油道19、分室反驱次级进油道20、分室反驱次级进油球阀(21)，其特征在于：刹车电磁阀9置于离合器总出油口的一分支处，换档阀K置于离合器总出油口的另一分支处，正驱出油球阀7在离合器的总出油道5上，正驱进油球阀13在离合器总进油道16上，反驱进油道6一端接正驱进油球阀13的下方，另一端接正驱出油道球阀7的上方，反驱出油道15，一端接正驱进油球阀13的上方，另一端接正驱出油球阀7的下方，反驱出油球阀8在反驱出油道15上，反驱进油球阀14在反驱进油道6上，分室正驱次级进油道19、分室正驱进油球阀18均在分室的左边，分室反驱次级进油道20，分室反驱次级进油球阀21均在分室的右边，处于正驱时，所有反驱球阀均处于关闭装态；处于反驱时，所有正驱球阀处于关闭状态。

上述无级变速齿轮组E、G的变速过程是：

1，低速时

无级变速齿轮组E自转油泵F和公转油泵、超级变速齿轮组G的公转油泵D的出油口处于全开状态，齿轮组自转油泵出油口完全关闭状态，变速器输出轴转速最低，扭力最大，此时超速齿轮组的传动比为1∶1。

2，升速时

低速齿轮组E的行星齿轮41、44公转速度渐渐变小，自转速不变，公转油泵渐渐关闭，自转油泵开度不变，超速齿轮组G的公转油泵出油口全开不变，传动比为1∶1，变速器输出轴传动比小于1，扭力比小1。

3，再升速

低速齿轮组E的行星齿轮41、44公转停止，自转不变，公转油泵关闭，自转油泵出油口开度不变，超速齿轮组G的公转油泵出油口不变，自转油泵出油口关闭，传动比1∶1，变速器输出轴传动比小于2，转速比大于2，扭力比小于2。

4，继续升速

低速齿轮组E的行星齿轮41、44公转速度渐渐上升，自转速度渐渐下降，超速齿轮组G的传动比为1∶1，输出轴传动比小于3，速度比大于3，扭力比小于3。

5，继续升速

低速齿轮组E的行星齿轮41、44公转速度坎阻力，自转速为零，公转油泵全开，自转油泵关闭，此时低速齿轮组E的传动比也为1∶1，与超速齿轮组G传动比相同，变速器输出轴传动比为1∶1，与输入轴速度相等，输出轴扭力等于输入轴扭力。

6，继续升速(超速开始变化)

低速组E的传动比为1∶1，超速齿轮组G的行星齿轮公转速度渐渐下降，自转速度渐渐上升，超速齿轮组G的公转油泵渐渐关闭，自转油泵渐渐打开，此时变速器输出轴传动比小于5，转速比大于5，扭力小于5。

7，最高速

低速齿轮组E的传动比为1∶1，超速齿轮组G的行星齿轮公转停止，自转无阻力，即公转油泵出油口关闭，自转油泵出油口全开，变速器输出轴传动最小，转速最高，扭力最小。

上述附图中其他未说明的标号有：

1  泵叶弹簧    2    泵叶     3    油泵工作室  4  转子壳

5  总出油道    6    反驱出油道  9  刹车电磁阀  10  缓压阀  11    工作油泵缓压阀  12  超负荷保护阀  13  正驱进油球阀  14    反进油球阀  15  反驱出油道  I  无级变速装置机体壳    J  换档手柄

Claims (7)

1，一种自动无级变速装置，主要包括离合器A、工作油泵B、动力感知器C、无级变速齿轮组E、G、H、以及换档阀K、调节阀L、进倒档阀(54)，其特征在于：离合器A后面接工作油泵B，工作油泵B后面接动力感知器C，动力感知器C后面接无级变速齿轮组E、G、H，无级变速齿轮组E是低速齿轮组，两端设置有公转油泵D和自转油泵F，无级变速齿轮组G是超速齿轮组，两端也设置有自转和公转油泵，无级变速齿轮组H是进倒档齿轮组，在上述动力传递的同时，另有油压传递：离合器A和工作油泵B的液压油路接到换档阀K，工作油泵B和动力感器C的液压油路分别接到调节阀L两端，动力感知器C把侦测得的输出轴负载(扭力)信号转变为油压信号送至调节阀L左端，调节阀L受该油压信号和工作油泵油压信号作用，调节无级变速齿轮组E、G，实施无级变速。

2，按权利要求1所述的自动无级变速装置，动力感知器C包括动力输出板(25)、动力输入板(26)，反驱负载板(27)、感知阀滑块(28)、缓压弹簧(29)、感知阀(31)、反驱感知杆(32)、正驱感知杆(37)、感知阀弹簧(33)、感知阀滑块回压弹簧(38)、正驱负载板(39)、反驱感知传递齿轮(36)、进出油道(30)以及出油道(34)，其特征在于：

动力输入板(26)固定于离合器(A)转子轴上，动力输出板(25)固定于无级变速器的输入轴，感知滑块(28)在离心力作用下在动力输入板(26)上克服感知阀滑块回位弹簧(38)的力移动，感知阀工作油进道(35)的工作油经动力输入板(26)流向换档阀L，感知阀进出油道(30)的油经动力输入板(26)到调节阀L，动力输入板(26)向右连接离合器转子，向左通过缓压弹簧(29)连接动力输出板(25)，反驱负载板(27)在动力输出板(25)的右边，正驱负载板(39)在动力输出板(25)的左边，反驱感知杆(32)在感知阀滑块(28)的中间偏上方，并可以左右滑动，正驱感知杆(37)与感知阀(31)连为一体，感知阀滑块(31)在正驱或反驱作用下通过正驱负载板(39)或反驱负载板(27)克服回位弹簧(33)的力可左右移动，反驱感知杆(32)、正驱感知杆(37)之间有定位反驱传递齿(36)轮，反驱传递齿轮(36)同反驱感知杆(32)、正驱感知杆(37)相切啮合。

3，按权利要求1所述的自动无级变速装置，其特征在于：无级变速齿轮组E位于公转油泵D和自转油泵F之间，其左边是自转油泵F，右边是公转油泵公D，包括输入齿轮(40)、前行星齿轮41、后行星齿轮(44)、行星架(42)、输出齿轮(43)，输出齿轮(43)、输入齿轮(40)与动力感器C及离合器A在同一轴线上，输入齿轮(40)与动力感知器C的输出板(25)相固定，输出齿轮(43)与超速齿轮组G的输入齿轮相固定，后行星齿轮(44)与前行星齿轮(41)同轴因定于行星架(42)上，后行星齿轮(44)与输出齿轮(43)啮合，前行星齿轮(41)与输入齿轮(40)啮合，在行星架(42)的左端安装自转油泵F，在行星架(42)的右端安装公转油泵D，自转油泵F的转子同输出齿轮(43)相固定，转子壳上装有外齿轮并与后行星齿(44)啮合，公转油泵D的转子与行星架(42)固定，转子壳与变速体I固定。

4，按权利要求1所述的自动无级变速装置，其特征在于：超速齿轮组G位于无级变速齿轮组E的后面，超速齿轮组G的公转油泵和自转油泵出口都与调节阀L连接，超速齿轮组G的前行星齿轮小，后行星齿轮大，输入齿轮大，输出齿轮小，输入齿轮与无级娈速齿轮组E的输出齿轮(43)固定，输出齿轮与进倒档齿轮组H的输入齿轮(46)固定，当低速变速比末达到1∶1时，超速齿轮组G的传动比1∶1不变，当低速齿轮组变速比达到1∶1时，超速齿轮组G开始超速变速、变扭力。

5，按权利要求1所述的自动无级变速装置，无级变速呛轮组H位于超速齿轮组G的后面，包括：行星架(45)、输入齿轮(46)、前行星齿轮(47)、变速器固齿(48)、滑动锁定齿轮(49)、滑动环(50)、后行星齿轮(51)、输出齿轮外齿(52)、输出齿轮(53)及进倒档阀(54)，其特征在于：前行星齿轮(47)小，后行星齿轮(51)大，前输入齿轮(46)为外齿式，后输出齿轮(53)为内齿式，其外面也有小外齿(52)，后行星齿轮(51)与输出齿轮(53)的内齿啮合，滑动锁定齿轮(49)在行星架(45)上，可左右滑动，滑动环(50)在滑动锁定齿轮(48)槽内滑动，不随滑动锁定齿轮(48)转动，正、反转速比均为1∶1。

6，按权利要求1所述的自动无级变速装置，所述的离合器A包括有：反驱进油道(6)、正驱出油道(5)、反驱出油球阀(8)、刹车电磁阀(9)、正驱进油球阀(13)反驱进油球阀(14)、反驱出油道(15)、正驱出油球阀(7)、分室正驱进油球阀(18)、分室正驱次级进油道(19)、分室反驱次级进油道(20)、分室反驱次级进油球阀(21)，其特征在于：刹车电磁阀(9)置于离合器总出油口的一分支处，换档阀K置于离合器总出油口的另一分支处，正驱出油球阀(7)在离合器的总出油道(5)上，正驱进油球阀(13)在离合器总进油道(16)上，反驱进油道(6)一端接正驱进油球阀(13)的下方，另一端接正驱出油道球阀(7)的上方，反驱出油道(15)，一端接正驱进油球阀(13)的上方，另一端接正驱出油球阀(7)的下方，反驱出油球阀(8)在反驱出油道(15)上，反驱进油球阀(14)在反驱进油道(6)上，分室正驱次级进油道(19)、分室正驱进油球阀(18)均在分室的左边，分室反驱次级进油道(20)，分室反驱次级进油球阀(21)均在分室的右边，处于正驱时，所有反驱球阀均处于关闭装态；处于反驱时，所有正驱球阀处于关闭状态。

7，按权利要求1所述的自动无级变速装置，其特征在于：调节阀L的左端直径大，与动力感器C的出油道相连通，右端直径小，与工作油泵B的出油口相通，调节阀L受两端油压差作用而左右移动，调节无级变速装置的速度和扭力。

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