CN1262403A - 汽车用液力机械无级变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车用液力机械无级变速器,它包括:装有单向超越离合器的液力变矩器,变矩器内各涡轮用轴和轴套相连接的输出齿轮机构,常啮合塔形齿轮传动机构,湿式多片双向离合器。在汽车运行过程中,随外界阻力矩的变化,工作涡轮的转速将发生变化,此时,哪个涡轮与泵轮的转速滑差最大,并且与外界阻力矩相匹配,那么该涡轮在液流动能的作用下,将自动投入工作,从而实现无级变速的目的。

Description

汽车用液力机械无级变速器
本发明涉及一种汽车用液力机械无级变速器，尤其是一种综合式液力变矩器与常啮合塔形齿轮机构相结合的无级变速器。
现有的无级变速器种类有限，特别是用液力偶合器或液力变矩器与齿轮机构相结合对外输出动力的无级变速器，目前世界上还没有。而应用比较广泛的是电子控制自动变速器，其结构比较复杂，制造成本高，在自动换档时，存在动力终断现象，使油耗增加。维修时需要专用的检测设备，不利于推广和应用。
本发明的目的是提供一种汽车用液力机械无级变速器，其速比是无级变化的。该无级变速器允许发动机的功率和汽车所需功率之间自由地协同工作，使发动机在任何工况时(起步除外)都以最大功率工作，从而提高汽车的动力性，经济性和通过性。
本发明的目的是通过如下结构实现的，它包括：综合式液力变矩器，常啮合塔形齿轮机构，湿式多片双向离合器，液压阀和油泵，所述综合式液力变矩器由一个泵轮7和三个涡轮2，4，6组成，其中，低速区涡轮2装有单向超越离合器3，高速区涡轮4装有单向超越离合器5，三个涡轮分别用低速区输出轴8和高速区输出轴套9超速区输出轴套10与输出齿轮13，12，11相连接，所述的塔形传动齿轮26，27，28分别与对应的齿轮13，12，11常啮合，所述的湿式多片双向离合器的两侧分别装有前进档输出齿轮14和倒档输出齿轮20，前进档液压活塞16和倒档液压活塞18的形状为圆环状。
采用上述结构之后，发动机输出的动力，经综合式液力变矩器，将形成三个速度和扭矩区间，即低速区，高速区，和超速区，由三个大小不等的齿轮分别对外输出，所有齿轮都是常啮合式，不存在动力间断及齿轮啮合时的冲击。该无级变速器只有必不可少的三个档位，即前进档，空档和倒档。档位变换由电磁液压阀(图中未示出)或手动液压阀完成。双向离合器的液压动力和变速器的全部润滑以及变矩器内油液的冷却循环均靠油泵提供。双向离合器两侧分别安装有前进档和倒档输出齿轮，运行时前进速度和倒车速度相同，使汽车的机动性得到提高。该无级变速器与各国应用的电子控制自动变速器相比，结构简单，零部件少，加工容易，制造成本低。无论在哪个速度区，其速比总是无级变化的，并且三个速度和扭矩区间的过渡，其速比也是无级变化的。
下面结合附图对本发明的具体实施案作进一步详细的说明。
本发明的整体结构如图所示，泵轮输入轴1通过变矩器壳体与泵轮7相连接，对变矩器内各涡轮提供动力。低速区涡轮2固定在单向超越离合器3的外座圈上，单向超越离合器3的内座圈是花键轴套，它与低速区输出轴8和低速区输出齿轮13刚性连接。高速区涡轮4固定在单向超越离合器5的外座圈上，单向超越离合器5的内座圈是花键轴套，它与高速区输出轴套9和高速区输出齿轮12刚性连接。超速区涡轮6与超速区输出轴套10和超速区输出齿轮11刚性连接。低速区传动齿轮26，高速区传动齿轮27，超速区传动齿轮28，由大到小成塔形，固定在中间轴23上，并且与输出齿轮13，12，11常啮合。前进档传动齿轮25固定在中间轴23上，并与前进档输出齿轮14常啮合，前进档输出齿轮14与前进档离合器15相连接。湿式多片双向离合器油缸体固定在变速器壳体上，前进档液压活塞16和倒档液压活塞18的形状为园环状，并用螺钉与其相贴合的两块离合器压板相连接，倒档传动齿轮22也固定在中间轴23上，并与倒档惰轮21常啮合，而倒档惰轮21和倒档输出齿轮20常啮合，组成倒档输出机构。油泵29由泵轮7提供动力，其中一部分液压油首先进入蓄压器(图中未出示)，蓄压器提供的高压油经输油管路(图中未示出)进入液压阀24，液压阀24向多片双向离合器油缸输送动力油，使离合器接合或分离。
上述是该无级变速器的整体结构，其工作原理如下。
低速区工作原理：
发动机起动后，泵轮7将随发动机曲轴同步旋转，变矩器内的液体在泵轮7的带动下受离心力作用，将按图中箭头所示方向流动，由此产生液流动能，当司机欲使汽车起步时，首先操作电磁液压阀(图中未示出)或手动液压阀24，使液体压力作用在前进档液压活塞16的园环形端面上，活塞16在液压作用下向左移动，通过压板使离合器15结合，然后踏加速踏板，使泵轮7的转速提高，与此同时，作用在涡轮2，4，6上的动力矩加大，而路面阻力矩将通过前进档输出齿轮14和前进档传动齿轮25作用在中间轴23上，固定在中间轴23上的塔形传动齿轮26，27，28由于大小不同，所传递的阻力也不相同(注：阻力矩相同)，齿轮26与齿轮13为常啮合，作用在齿轮13上的阻力矩最小，因此与之相连接的涡轮2首先转动，对外传递力矩，此时，汽车速度较低，称为低速区。
当涡轮2工作时，涡轮4超越。由于齿轮速比的作用，涡轮6的转速比涡轮2的转速低，并且与泵轮7的旋转方向相同，起导轮及低速区助力作用。
高速区工作原理：
汽车起步后，路面阻力矩将减小，随泵轮7的进一步加速，涡轮2的转速也将提高，当涡轮2与泵轮7接近或达到偶合工况时，涡轮2和泵轮7与涡轮4的转速滑差达到最大值，由于液流动能的作用，涡轮4将自动投入工作，并通过高速区输出齿轮12向外输出动力矩，汽车进入高速区行驶。
高速区工作的同时，涡轮2和泵轮7同速，同向转动，涡轮2不产生动力矩和阻力矩。其原因是，与齿轮13相连的低速区输出轴8由于单项超越离合器3的作用将超越旋转。涡轮6仍与泵轮7同向转动，但由于齿轮速比的作用，转速较低，因而可起导轮作用，能够增大高速区涡轮4的输出动力矩。
超速区工作原理：
随着汽车行驶速度的提高，外界阻力矩也遂渐减小，涡轮4的转速也将提高，当涡轮4与涡轮2和泵轮7的转速接近或达到偶合工况时，泵轮7和涡轮2涡轮4与超速区涡轮6的转速滑差也将达到最大值，同样由于液流动能的作用，超速区涡轮6将自动投入工作，汽车进入超速区行驶。
超速区工作的同时，齿轮12带动高速区输出轴套9在单项超越离合器5的作用下超越旋转，齿轮13和输出轴8仍处于超越状态，因而，涡轮2和涡4均不产生动力矩和阻力矩，此时，液力变矩器在液力偶合器状态下工作，随泵轮7转速的提高，涡轮6对外输出的动力矩将随之增大，汽车的行驶速度将进一步提高。
减速工作原理：
在汽车正常行驶时，外界阻力矩是动态参数，当外界阻力矩增大时，如果加速踏板的位置不变，汽车行驶速度必然降低，即某个传递动力矩的涡轮转速必然降低，此时，哪个涡轮的转速与泵轮的转速滑差最大，哪个涡轮就会在液流动能的作用下自动投入工作，因此，不需要任何控制机构来限定应用哪一速度区工作，从而达到汽车无级变速的目的。
如果应用倒档，只需按前述方法操作液压阀24，使倒档离合器19结合，前进档便随之断开，倒档投入工作，倒车速度和前进速度相同，使汽车的机动性得到增强。
综上所述，该汽车用液力机械无级变速器的工作原理可归纳如下：在汽车加速和减速过程中，哪个涡轮与泵轮的转速滑差最大，并且与外界阻力矩相匹配，那么，该涡轮在液流动能的作用下，将自动投入工作。但在汽车起步(不良路面)和低速区时，超速区涡轮6由于受路面阻力矩过载的影响，此时不会直接投入工作，主要起导轮和助力作用。没有投入工作的涡轮，运转状态有两种，其一是超越，其二是与泵轮同向转动，均不产生运动阻力。

Claims (5)

1.一种汽车用液力机械无级变速器，它包括：综合式液力变矩器，常啮合塔形齿轮机构，湿式多片双向离合器。
2.根据权力要求1所述的汽车用液力机械无级变速器，其特征在于：综合式液力变矩器由一个泵轮7和三个涡轮2，4，6组成，其中，低速区涡轮2装有单向超越离合器3，高速区涡轮4装有单向超越离合器5，三个涡轮分别用低速区输出轴8和高速区输出轴套9超速区输出轴套10与输出齿轮13，12，11相连接。
3.根据权力要求1所述的汽车用液力机械无级变速器，其特征在于：塔形传动齿轮26，27，28分别与输出齿轮13，12，11常啮合。
4.根据权力要求1所述的汽车用液力机械无级变速器，其特征在于：湿式多片双向离合器的两侧分别装有前进档输出齿轮14和倒档输出齿轮20。
5.根据权力要求1所述的汽车用液力机械无级变速器，其特征在于：湿式多片双向离合器的前进档液压活塞16和倒档液压活塞18的形状为圆环状。
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