CN1773142A - 速度反馈无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明机械变速装置，涉及一种速度反馈无级变速器，其中有挡位状态选择器和具有速度反馈功能的无级变速器两个组成部分，是由行星轮系经串联连接而成。驾驶员可根据实际使用意图操控，实现任意工作状态下的无级变速功能。本发明可用于传递很大的功率和扭矩；实现了相当宽泛范围传动比比值的无级变速；具有结构紧凑，使用维修简单，利于普及推广应用，使用寿命长等优点。

Description

速度反馈无级变速器

技术领域

本发明属于机械变速装置，特别是涉及一种速度反馈无级变速器.

背景技术

传统的汽车变速传动技术(MT)是采取三轴多挡主、被动齿轮配对，依靠同步器结合拨叉、拨杆机构靠人工操作的有级换挡。

现代汽车自动变速器技术(AT)采用电子智能程序控制下的伺服机构，通过物理信号比对方法实现自动换挡，但其实质仍属于有级变速器。但它因为液力变矩器的体积庞大，存在动力传递效率低以及它的齿轮机构复杂，其油路、电路也非常复杂，不易掌握使用维修技术，加之制造成本高，所能实现的最大传动比有限等原因，严重影响和束缚了该技术的使用。

再就是智能变径轮盘与传动带间靠摩擦传动的无级变速技术(CVT)，其先天性致命缺陷就是由于摩擦力有限的缘故，造成功率、扭矩传输能力有限，传动钢带的工作寿命短，该技术的发展举步维艰。

自从有汽车制造史以来，汽车的无级变速就是人们梦寐以求的实现目标.真正意义上的无级变速应具有构造的简单化、转速和扭矩的传输不受局限、动力传输效率高、工作的可靠性高、寿命长久。

面对无级变速器发展研究的困难局面，必须要大胆创新，探寻新思想技术的突破点.本发明的思想贡献在于，克服了纯齿轮传动机构不可能实现无级变速的旧思想束缚，运用系统工程理论为指导思想，全方位分析了作为无级变速器这一工作系统的逐个环节及其内在联系，抓住事物本质的东西，以此建立了一套全新理念的称之为速度反馈无级变速器的工作系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种速度反馈无级变速器，由挡位状态选择器部分和无级变速器部分组成。

挡位状态选择器部分避开了离合器主被动部件均处于运动状态下的复杂油路、机油密封等问题，提高了使用时的可靠性和延长了工作寿命。通过超越离合器一的运用，实现了靠惯性节油滑行功能，在超速挡状态下实现了发动机低工作转速即可保持车辆高速行驶，从而达到节油、环保、降低发动机磨损延长其工作寿命的目的。

无级变速器部分是由纯齿轮传动，实现了在传递大功率、大扭矩工作条件下的无级变速；驾驶员可根据使用意图来实现任意工作状态下的无级变速功能。

本发明的技术方案是这样实现的：

速度反馈无级变速器的挡位状态选择器，是机械式换挡装置，由一级行星轮系和几组离合器以及两个单向超越离合器并结合相应机件而构成。

该级行星轮系的行星架通过轴承，一侧支撑在前端盖上，另一侧支撑在二级行星架前架上，二级行星架前架通过轴承套装在主轴上；该级行星轮系的齿圈前轮的外花键上套装着内摩擦片，与嵌装在前壳体前端的外摩擦片交错安装，跟安装在前端盖上的液压柱塞(内设回位拉簧)配合工作构成该级的齿圈离合器；该级行星架的前架外侧制有凸齿，它与嵌装在前端盖上的行星架离合器卡环(附设回位拉簧)配合，在行星架液压离合器柱塞的驱动下，实现对该级行星架的离合控制；该级行星架后架套装着齿圈后架，在齿圈后架上制有凸齿，以便与倒挡选择器滑动卡环相啮合，从而实现倒车挡位；该级行星架后架还套装着单向离合器一，单向离合器一的外圈上制有凸齿，用于和倒挡选择器滑动卡环相啮合，实现正向行驶挡位。正、倒挡位的变换，依赖于倒挡选择器液压柱塞驱动倒挡选择器滑动卡盘移动，从而带动倒挡选择器滑动卡环移动，倒挡选择器滑动卡环在附设的回位拉簧的作用下复位；主轴上制有两段外花键，第一段用于连接动力输入的部件，第二段用于带动换挡滑动套筒旋转工作；高速换挡滑动套筒与二级行星架前架通过花键连接，即可以互相带动旋转运动，也可以相对轴向滑动；换挡滑动套筒与高速换挡滑动套筒通过一轴承搭接在一起，在前端盖内的环形液压柱塞推动力作用下而做轴向移动换挡，并在回位弹簧的作用下可以进行回位；二级行星架前架同时又是挡位状态选择器的动力输出部件。

挡位状态选择器和无级变速器通过轴承套装在主轴上，主轴既是动力传输件又是核心承重件，它由首至尾贯穿其中。

速度反馈无级变速器的无级变速器，是纯齿轮传动的机械式无级变速器，其中包括主变速器和速度反馈器，它们是由行星轮系串联连接而成。

主变速器采用次级太阳齿轮与上一级行星架相连接，次级行星架与上一级齿圈相连接的串联连接方式，其所需串联级数，取决于应用对象所需传动比值而设定，其传动比值与串联级数成正比关系。主变速器首级太阳齿轮承接动力输入，末级行星架承担动力输出，末级齿圈通过附设齿轮承受速度反馈信号控制。

速度反馈器的速度反馈可分为前端速度反馈和后端速度反馈，两个途径的速度反馈信号集中综合作用于主变速器末级齿圈上的附设齿轮处，从而实现主变速器的无级变速功能。

速度反馈器的后端反馈器部分由一个行星轮系承当，该行星轮系的行星架与主变速器的末级行星架相连接；该行星轮系的齿圈与速度反馈无级变速器的动力输出轴为一体；该行星轮系的齿圈同时附设一齿轮与之连接，此齿轮与主变速器末级齿圈上的附设齿轮相啮合，成为它的太阳齿轮；该行星轮系的太阳齿轮与主变速器末级齿圈相连接。后端速度反馈器其实质为一差速器机构，通过它：其一实现了进一步的变速并对外输出动力的功能；其二实现了反映工作负载工作转速及扭矩的变化状况并反馈给主变速器的末级齿圈。其三实现了将主变速器末级齿圈工作转速变化的信息叠加给动力输出和后端速度反馈，促使速度反馈无级变速器的变速比进一步发生变化.

速度反馈器的前端速度反馈器部分也属于差速器的机构形式。它是在主变速器的基础上增设某些机件，构成新的差速器机构，用于提取主变速器在实际工作中的转速、扭矩变化信息，并通过主变速器末级齿圈上的附设齿轮反馈作用于主变速器末级齿圈.经过前、后端速度反馈器综合作用，即可随机实现速度反馈无级变速器的无级变速功能。

速度反馈器的前端速度反馈器部分首先设一行星轮系，使其行星架与挡位状态选择器的动力输出轴相连接，作为无级变速器的动力输入端；该行星轮系的太阳齿轮与主变速器的太阳齿轮相连接，作为主变速器的动力输入端；该行星轮系的齿圈与下一级行星轮系构成的差速器的行星架相连。所谓下一级行星轮系构成的差速器，它的太阳齿轮与主变速器的第一级行星轮系的行星架相连；它的齿圈与主变速器的末级齿圈上所附设的齿轮相啮合的齿圈相连接。这样一来，前端速度反馈器提取了主变速器的前端两处的工况信息，并通过主变速器末级齿圈上附设的齿轮反馈作用于主变速器末级齿圈.如果针对工作对象设计目标的需要，还可以依此类推的办法，向后依次提取主变速器的逐级工况信息。

与主变速器末级齿圈上所附设的齿轮相啮合的齿圈分别受两个离合器的控制，一个用于控制无级变速器在正向旋转工作时的止逆旋转；另一个用于控制无级变速器在反向旋转工作时的止逆旋转。

从无级变速器的机构设置来看，主变速器的传动比相对来说设置的比较大，因为在车辆起动初期，车辆的起动阻力矩比较大，这时正需要主变速器的较大传动比来参加工作.而此时前端速度反馈器所能提取的反馈力矩，不足以克服作用于主变速器末级齿圈所附设的齿轮上的反向力矩，为防止该齿圈发生倒转，故需要设置一单向超越离合器.当车辆起步后，随着车速的提高，后端速度反馈器的反馈速度同时提高，促使主变速器的末级齿圈转速跟着提高，形成促使主变速器的传动比朝着减小的趋势变化.如此，前端速度反馈器便能提取到较前增大的扭矩，进而实施反馈。当此种情形持续循环下去，在前、后速度反馈器的综合反馈作用下，由前端速度反馈器所提供的反馈力矩足以克服其反转力矩时，前端速度反馈器所反馈的转速就会叠加给主变速器末级齿圈，进而会进一步促使主变速器的传动比进一步减小。而主变速器末级齿圈转速的提高会通过与其相连接的后端速度反馈太阳齿轮进一步叠加给后端速度反馈器，再通过后端速度反馈器实施速度反馈。这就道出了无级变速器在速度反馈的作用下所实现的无级变速过程。

本发明的积极效果在于驾驶员可以根据实际使用意图操控挡位信号控制器，即可实现任意工作状态下的无级变速功能。它是一种以纯齿轮传动机构构成的无级变速器，实现了真正意义上的无级变速；它可用于传递很大的功率和扭矩；它可以很容易的实现相当宽泛范围的传动比比值的无级变速；它的机械传动效率非常高；整个无级变速过程完全是依靠机构自身的机制自然连续性地来实现的；结构十分紧凑而坚固，适用范围相当广泛，且易于实施；使用维修技术十分简单易学，有利于普及、推广应用，且节省费用；较现有无级变速技术增加了锁止挡、拖发动挡、惯性滑行等功能；既使用方便又节油、环保，也大大的提高了工作的可靠性，同时延长了汽车使用寿命。

附图说明：

图1是速度反馈无级变速器主变速器原理图；

图2是速度反馈无级变速器无级变速器原理图；

图3是速度反馈无级变速器挡位状态选择器原理图；

图4是速度反馈无级变速器原理图；

图5是速度反馈无级变速器结构装配图；

图6是速度反馈无级变速器系统工作图。

具体实施方式：

下面结合附图以汽车为例对本发明作进一步的描述：

如图5所示，速度反馈无级变速器可划分为挡位状态选择器和无级变速器两个组成部分。而无级变速器可区分为主变速器部分和速度反馈器部分，其中速度反馈器部分包括前端速度反馈器与后端速度反馈器。

装配关系：

挡位状态选择器部分是在一级行星轮系基础上，辅助配置若干个不同类型的离合器，通过控制相应离合器的工作状态来达到对一级太阳齿轮、一级行星架、一级齿圈和二级行星架运动状态的控制，从而实现速度反馈无级变速器对不同挡位工作状态的选择。

如图5所示，将滚动轴承分别嵌入一级行星架前架49和一级行星架后架65的轴承孔内，再将一级太阳齿轮63和一级行星齿轮62的轴肩分别嵌入一级行星架前架49对应的轴承内圈孔中。将回位弹簧支撑坐43、回位弹簧47和高速换挡滑动套筒48依次放入一级行星架后架65的内腔，此后，将一级行星架后架65上的轴承内圈孔分别对准一级太阳齿轮63和一级行星齿轮62的轴肩并使其嵌套好，再通过连接螺栓将一级行星架前架49和一级行星架后架65连接在一起。把一级齿圈后架64连同中心孔处的轴承一起套装在一级行星架后架65上，一级齿圈前轮60与一级齿圈后架64通过连接螺栓连接在一起。

在一级行星架后架65的外凸齿处嵌套上带有内拉簧的倒挡选择器滑动卡环45后，再套装上倒挡选择器滑动卡盘67。在一级行星架后架65的外花键处套装上单向离合器一内圈68、单向离合器一外套(含棘爪部分)46、滚动轴承、单向离合器一固定环44、单向离合器一定位卡环42。单向离合器一外套46、滚动轴承、单向离合器一固定环44通过连接螺钉连接在一起。

高速换挡滑动套筒48前端制有外键齿，并与一级太阳齿轮63内孔处的内键齿啮合。高速换挡滑动套筒48前端的内孔处，嵌入滚动轴承，换挡滑动套筒61的后端部便嵌入该滚动轴承内圈孔中，换挡滑动套筒61前端部的外键齿与一级行星架前架49内孔处的内键齿相啮合。

在二级行星架前架轮体1的中心孔前、后端嵌入滚动轴承，并在其前端的滚动轴承前面装上二级行星架前架中心轴承定位卡环66，在二级行星架前架轮体1的外花键筒根部套装上滚动轴承。随后将其由后向前伸入一级行星架后架65中心孔中，使一级行星架后架65的尾端环槽套在二级行星架前架轮体1外花键筒根部的滚动轴承上。伸入的时候，注意确保二级行星架前架轮体1的外花键与高速换挡滑动套筒48的内花键正确啮合，确保倒挡选择器滑动卡环45与二级行星架前架轮体1的滑动槽正确配合，并将倒挡选择器滑动卡环45所带有的内拉簧与二级行星架前架轮体1连接好。

将主轴53由前往后穿过换挡滑动套筒61、高速换挡滑动套筒48、二级行星架前架轮体1的中心孔，直到使主轴53的外花键与换挡滑动套筒61的内花键相互配合好。

将前壳体41液压柱塞腔内放置上带有密封环的倒挡选择器柱塞69，再在回位拉簧预留孔中放置并连接好回位拉簧。然后将其由后向前套在已组装的一级行星轮系部分，并使前壳体中部的内花键与倒挡选择器滑动卡盘67上的外花键配合好。此后在前壳体41前端的内花键处放入一级齿圈离合器摩擦片定位环59，再依次交替地放入一级齿圈离合器外摩擦片51和一级齿圈离合器内摩擦片50，在放入一级齿圈离合器内摩擦片50时，应注意保持使一级齿圈离合器内摩擦片50的内花键与一级齿圈前轮60上的外花键配合好。再就是把环形密封涵放入在前壳体41前端的密封涵环槽内。

在前端盖58的液压油腔内分别放入带有密封环和回位弹簧的一级齿圈离合器柱塞57，放入带有密封环的环形柱塞55，放入带有密封环的一级行星架离合器柱塞56，再在前端盖58上的内花键处嵌入一级行星架离合器卡环52，并使事先放在对应孔中的回位弹簧与一级行星架离合器卡环52连接好。在前端盖58的外环带处套装上一级行星架前架49的支撑轴承，在前端盖58的内环带处嵌入主轴53的定位轴承。随后，将经过组装的前端盖58由前向后套装在主轴53上，并注意使一级行星架前架49与对应的支撑轴承搭接好。将前端盖支撑轴承嵌入前端盖58的中心孔内，以支承主轴53。通过螺栓连接把前端盖58和前壳体41连接在一起。将带有密封涵的前轴承固定盖54拧入前端盖58的中心孔内。

无级变速器部分，是在主变速器的基础上配置了前端速度反馈器和后端速度反馈器以及两处离合器。

在二级行星架前架轮体1的后中心孔轴承后面，向主轴53上套上间隔环，接下来再套上中心孔嵌有轴承的二级太阳齿轮2。将轴肩套有轴承的二级行星齿轮3嵌接于二级行星架前架轮体1的对应轴承孔处，然后将带有中心轴承的二级行星架后架4按对应轴承孔的位置，扣合在二级行星齿轮3的轴肩轴承上。通过螺栓连接把二级行星架前架轮体1和二级行星架后架4连接在一起。将中心孔带有轴承的三级行星架前架二级齿圈一体轮5嵌入二级行星架后架中心轴承孔。使二级行星齿轮3与二级太阳齿轮2、三级行星架前架二级齿圈一体轮5的齿圈正确啮合。

将间隔环套在主轴53上，再将中心孔前端带有轴承的三级太阳齿轮轴6套在主轴53上。将两侧轴肩套有轴承的三级行星齿轮7的轴承嵌入三级行星架前架二级齿圈一体轮5上所对应的轴承孔内。将带有中心轴承的三级行星架后架8套在三级太阳齿轮轴6上，并保持该架上的行星齿轮轴承孔与三级行星齿轮轴承嵌合好，然后通过连接螺栓将三级行星架前架二级齿圈一体轮5与三级行星架后架8连接在一起。将带有中心轴承的三级齿圈轮体9套在三级太阳齿轮轴6上，并使三级齿圈轮体9上的齿圈与三级行星齿轮7啮合好。将四级行星架前架11中心孔处的内花键齿嵌套在三级太阳齿轮轴6后端处的花键上，随后将轴承嵌入三级太阳齿轮轴6后端处的中心孔中。将后端带有轴承的四级太阳齿轮轴12套在主轴53上并由后向前推进，穿过三级太阳齿轮轴6和三级行星架前架二级齿圈一体轮5上所带有的轴承及其间隔环内孔，直至将四级太阳齿轮轴12前端的花键齿插入二级太阳齿轮2的花键槽中，并搭接在前面的滚动轴承外圈上。

将间隔环套在主轴53上，将两侧轴肩套有轴承的四级行星齿轮13的轴承嵌入四级行星架前架11上所对应的轴承孔内。将带有中心轴承的四级行星架后架14套在主轴53上，并保持该架上的行星齿轮轴承孔与四级行星齿轮轴承嵌合好，然后通过连接螺栓将四级行星架前架11与四级行星架后架14连接在一起。将中心孔带有轴承的五级行星架前架四级齿圈一体轮15套在主轴53上，并使五级行星架前架四级齿圈一体轮15上的齿圈与四级行星齿轮啮合好。将后端带有轴承的五级太阳齿轮轴16套在主轴53上并由后向前推进，穿过五级行星架前架四级齿圈一体轮15上所带有的轴承内孔，直至将五级太阳齿轮轴16前端的花键齿插入四级行星架后架的花键槽中，并搭接在前面的滚动轴承外圈上。

将两侧轴肩套有轴承的五级行星齿轮17的轴承嵌入五级行星架前架15上所对应的轴承孔内。将前端中心孔带有轴承的五级行星架后架19套在主轴53上，并保持该架上的行星齿轮轴承孔与五级行星齿轮轴承嵌合好，然后通过连接螺栓将五级行星架前架四级齿圈一体轮15与五级行星架后架19连接在一起。将中心孔带有轴承的六级行星架前架五级齿圈一体轮18套在五级行星架后架19上，并使六级行星架前架五级齿圈一体轮18上的齿圈与五级行星齿轮啮合好。

将制有外花键齿的六级齿圈21嵌入制有内花键齿的三级齿圈轮体9的内花键槽内。将两侧轴肩套有轴承的六级行星齿轮22的轴承嵌入六级行星架前架五级齿圈一体轮18上所对应的轴承孔内。将六级行星架后架23的轴承孔套合在六级行星齿轮22的轴承上，通过连接螺栓将六级行星架前架五级齿圈一体轮18与六级行星架后架23连接在一起。将中心孔带有轴承的六级太阳齿轮轴24套在五级行星架后架19上，并使它与六级行星齿轮22啮合好。将间隔环和中心孔带有轴承的七级行星架前架26套在五级行星架后架19上。将后端中心孔带有轴承的七级太阳齿轮轴27由后向前套在五级行星架后架19上，并向前推进，穿过七级行星架前架26的中心轴承孔和前面的间隔环以及六级太阳齿轮轴24的中心轴承孔，直至将七级太阳齿轮轴27前端的花键齿插入进六级行星架前架五级齿圈一体轮18中心孔处的键齿槽中。将两侧轴肩套有轴承的七级行星齿轮28的轴承嵌入七级行星架前架26上所对应的轴承孔内。将七级行星架后架29的轴承孔套合在七级行星齿轮28的轴承上，通过连接螺栓将七级行星架前架26与七级行星架后架29连接在一起。将间隔环套在主轴53上，再将中心孔带有轴承的七级齿圈输出轴一体轮30套在主轴53上，并使其齿圈与七级行星齿轮28的轮齿啮合好，同时使其前端的内花键与六级太阳齿轮轴24上制有的外花键配合好。

将前端带有密封环和单向超越离合器二10棘爪的后壳体套在三级齿圈轮体上，并使单向超越离合器二10的棘爪与三级齿圈轮体9上的棘轮配合好。通过连接螺栓将前壳体41与后壳体39连接在一起。将带有密封环的倒挡控制器液压柱塞25装进后壳体39后端的液压油腔内，将回位拉簧装进后壳体39后端的弹簧孔中。再将制有外花键的倒挡控制器活动卡环37嵌入后壳体39后端的内花键槽中，使回位拉簧与后壳体39和倒挡控制器活动卡环37连接好。

将中心孔带有轴承的三六级齿圈支撑轮31由后向前套在七级齿圈输出轴一体轮30上，并使其上的内花键与六级齿圈上的外花键配合好。将密封环嵌入后壳体39后端的密封环槽中。

将中心孔带有轴承和密封环的后端盖33套在七级齿圈输出轴一体轮30上，通过连接螺栓将后端盖33与后壳体39连接在一起。

前端盖58、前壳体41、后壳体39上的液压机油螺孔处均以空心螺栓配合接油管头和密封垫圈连接。

工作关系：

如图1所示，速度反馈无级变速器的主变速器是由行星轮系串联连接而成的.主变速器采用次级太阳齿轮与上一级行星架相连接，次级行星架与上一级齿圈相连接的串联连接方式，其所需串联级数，取决于应用对象所需传动比值而设定，其传动比值与串联级数成正比关系。主变速器首级太阳齿轮承接动力输入，末级行星架承担动力输出，末级齿圈承受速度反馈信号控制。主变速器的末级齿圈上设有附设齿轮，通过它接受速度反馈控制信号。

对应于图5所示，由四级太阳齿轮12、四级行星齿轮13、五级行星架四级齿圈一体轮15组成主变速器的一级行星轮系；由五级太阳齿轮16、五级行星齿轮17、六级行星架前架五级齿圈一体轮18组成主变速器的次级行星轮系(本实施例的主变速器暂设为二级)。其中，四级太阳齿轮12与二级太阳齿轮2通过键齿啮合的方式连接在一起，作为主变速器初级的动力输入端；四级行星架后架14与五级太阳齿轮16通过键齿啮合的方式连接在一起，传递着主变速器级间的转速、扭矩变化的信息；五级行星架后架19与末级行星架后架29通过键齿啮合的方式连接在一起，作为主变速器的动力输出；五级行星架四级齿圈一体轮15起到可以将五级行星架的转速反馈回给四级齿圈的作用，可见主变速器本身就是建立在速度反馈机制基础之上的，只不过速度反馈无级变速器的传动比的大小的设计，主要靠调整主变速器的级数为主要着眼点的缘故，故称之为主变速器。六级行星架前架五级齿圈一体轮18与末级太阳齿轮27通过键齿啮合的方式连接在一起，起到反馈工作负载的转速、扭矩信息的作用，同时它还负有最为重要的使命，即反馈六级行星齿轮22传递来的来自于前、后端速度反馈器所反馈的工况信息。

如图2所示，速度反馈器的速度反馈可分为前端速度反馈和后端速度反馈，两个途径的速度反馈信号集中综合作用于主变速器末级齿圈上的附设齿轮处，从而实现主变速器的无级变速功能。

速度反馈器的后端反馈器部分由一个行星轮系承当，该行星轮系的行星架与主变速器的末级行星架相连接；该行星轮系的齿圈与速度反馈无级变速器的动力输出轴为一体；该行星轮系的齿圈同时附设一齿轮与之连接，此齿轮与主变速器末级齿圈上的附设齿轮相啮合，成为它的太阳齿轮；该行星轮系的太阳齿轮与主变速器末级齿圈相连接。后端速度反馈器其实质为一差速器机构，通过它：其一实现了进一步的变速并对外输出动力的功能；其二实现了反映工作负载工作转速及扭矩的变化状况并反馈给主变速器的末级齿圈。对应于图5所示，末级行星架后架29与五级行星架后架19通过键齿啮合的方式连接在一起，接受主变速器输出的动力；末级齿圈输出轴一体轮30起到速度反馈无级变速器向外输出动力的同时，又通过六级太阳齿轮24间接向六级行星架前架五级齿圈一体轮18反馈负载转速、扭矩方面的信息。末级太阳齿轮27与六级行星架前架五级齿圈一体轮18通过键齿相啮合连接，起到反馈转速和扭矩的作用；

速度反馈器的前端速度反馈器部分也属于差速器的机构形式.它是在主变速器的基础上增设某些机件，构成新的差速器机构，用于提取主变速器在实际工作中的转速、扭矩变化信息，并通过主变速器末级齿圈上的附设齿轮反馈作用于主变速器末级齿圈。经过前、后端速度反馈器综合作用，即可随机实现速度反馈无级变速器的无级变速功能。速度反馈器的前端速度反馈器部分首先设一行星轮系，使其行星架与挡位状态选择器的动力输出轴相连接，做为无级变速器的动力输入端；该行星轮系的太阳齿轮与主变速器的太阳齿轮相连接，做为主变速器的动力输入端；该行星轮系的齿圈与下一级行星轮系构成的差速器的行星架相连。所谓下一级行星轮系构成的差速器，它的太阳齿轮与主变速器的第一级行星轮系的行星架相连；它的齿圈与主变速器的末级齿圈上所附设的齿轮相啮合的齿圈相连接。这样一来，前端速度反馈器提取了主变速器的前端两处的工况信息，并通过主变速器末级齿圈上附设的齿轮反馈作用于主变速器末级齿圈.如果针对工作对象设计目标的需要，还可以依此类推的办法，向后依次提取主变速器的逐级工况信息。对应于图5所示，二级太阳齿轮2通过键齿的方式与四级太阳齿轮12相连接，作为主变速器的动力输入端。二级行星架前架轮体1与二级行星架后架4通过连接螺栓配合二级行星齿轮3联结在一起，构成二级行星架，承接挡位状态选择器传输给它的动力。而三级行星架前架二级齿圈一体轮5起到提取并反馈主变速器前端转速、扭矩变化信息的作用。三级太阳齿轮6与四级行星架前11通过键齿的方式相连接，接受主变速器初级行星架的速度反馈，并通过三级行星齿轮7把来自于前、后方面的反馈信息通过三级齿圈轮体9传递给六级齿圈21，同时通过六级行星齿轮22将反馈信息反馈给六级行星架前架五级齿圈一体轮18，造成在适当时机表现出参与无级变速的变速功能。

如图5所示，三级齿圈轮体9受单向离合器二10的控制，用于控制无级变速器在正向旋转工作时的止逆旋转；三、六级齿圈支撑轮31通过内花键与六级齿圈21连接，其上制有凸键齿用于与倒挡控制器活动卡环37相啮合，并在回位拉簧和倒挡控制器液压柱塞25的驱动下，构成倒挡控制离合器，用于控制无级变速器在反向旋转工作时的止逆旋转。

从无级变速器的机构设置来看，主变速器的传动比相对来说设置的比较大，因为在车辆起动初期，车辆的起动阻力矩比较大，这时正需要主变速器的较大传动比来参加工作.而此时前端速度反馈器所能提取的反馈力矩，不足以克服作用于主变速器末级齿圈所附设的齿轮上的反向力矩，为防止该齿圈发生倒转，故需要设置一单向超越离合器.当车辆起步后，随着车速的提高，后端速度反馈器的反馈速度同时提高，促使主变速器的末级齿圈转速跟着提高，形成促使主变速器的传动比朝着减小的趋势变化。如此前端速度反馈器便能提取到较前增大的扭矩进而实施反馈.当此种情形持续循环下去，在前、后速度反馈器的综合作用下，前端速度反馈器所提供的反馈力矩足以克服其反转力矩时，前端速度反馈器所反馈的转速就会叠加给主变速器末级齿圈，进而会进一步增进主变速器的传动比进一步减小。而主变速器末级齿圈转速的提高会通过与其相连接的太阳齿轮进一步叠加给后端速度反馈器，再通过后端速度反馈器实施速度反馈.这就道出了无级变速器在速度反馈的作用下所实现的无级变速过程。

如图6所示，速度反馈无级变速器的工作，是在一个系统的支持下进行的。A阀、B阀、C阀、D阀、E阀是五个相同的三通电磁切换阀门，当某阀门处于开时，液压机油将从高压储油罐经过该阀门流进速度反馈无级变速器对应的液压油腔，进而驱动相应的柱塞工作。当该阀门切换成关闭状态时，对应的液压油腔中的高压机油便经回油管路流回到集油器中，再被机油泵泵回高压储油罐内。

挡位状态选择器的工作就是通过操控挡位控制器，对A阀、B阀、C阀、D阀、E阀五个相同的三通电磁切换阀门的工作状态进行控制，从而对相应的离合器实施工作状态的控制，达到对速度反馈无级变速器的挡位选择的目的。

A阀开时，在一级齿圈离合器柱塞57的推力作用下，一级齿圈离合器内摩擦片50与一级齿圈离合器外摩擦片51被夹持住，达到制动一级齿圈的目的。A阀关时，在回位拉簧的作用下，便解除了对一级齿圈的制动.

B阀开时，一级行星架离合器卡环52被液压柱塞推动而移向一级行星架前架49，使两者间的凸齿相啮合，达到制动一级行星架的目的。B阀关时，在回位拉簧的作用下，便解除了对一级行星架的制动。

C阀开时，在环形柱塞55的推动下，换挡滑动套筒61带动滚动轴承和高速换挡滑动套筒48沿轴向向后移动，于此同时换挡滑动套筒61上的外键齿逐渐脱离一级行星架前架上的内键齿，高速换挡滑动套筒48上的外键齿逐渐脱离一级太阳齿轮63上的内键齿，而回位弹簧随之被压缩。随着移动到一定程度，达到二者都处于完全脱离啮合的状态。进一步移动，换挡滑动套筒61上的外键齿进入与一级太阳齿轮63上的内键齿相啮合的状态，从而完成一次换挡过程。当C阀关时，在回位弹簧的张力作用下，沿相反的过程完成换挡复位过程。

D阀开时，在倒挡选择器柱塞69的推动下，倒挡选择器滑动卡盘67带动倒挡选择器滑动卡环45向前移动，倒挡选择器滑动卡环45上的内键齿与单向离合器一外套46上的外键齿脱离啮合。进一步向前移动，倒挡选择器滑动卡环45上的内键齿与一级齿圈后架64上的外键齿相啮合。D阀关时，在回位拉簧的作用下，沿相反的过程恢复到原来的状态。

E阀开时，在倒挡控制器液压柱塞25的推动力作用下，倒挡控制器活动卡环37向后移动，并与三六级齿圈支撑轮31上的外凸齿相啮合，达到制动六级齿圈21的目的。E阀关时，在回位拉簧的作用下倒挡控制器活动卡环37向前移动，恢复原来状态，解除了对六级齿圈21的制动。

挡位控制器将各种挡位涉及的电路编组组合设置，通过操控挡位控制器，即可进行换挡操作。

本实施方案的挡位控制器编设为八个挡位选择状态编组：当进入某一挡位时，该挡位所编入的三通电磁切换阀门处于开的状态，当退出某一挡位时，该挡位所编入的三通电磁切换阀门处于关的状态，与其相对应的离合器的工作状态就被得以控制，挡位状态选择器的相关机件就会随之跟着相应动作，产生对不同挡位进行选择的效果.

1.锁止挡编组：A阀、B阀、D阀；

2.倒拖动挡编组：B阀、C阀、D阀：

3.正拖动挡编组：A阀；

4.倒挡编组：B阀、C阀、D阀、E阀；

5.空挡编组：C阀；

6.牵引挡编组：A阀、C阀；

7.前进挡编组：此组为汽车行驶过程中长久挡位，出于节约蓄电池电量的考虑，编设为空组合；

8.超速挡编组：A阀。

本发明的积极效果在于驾驶员可以根据使用意图操控挡位控制器，即可实现任意工作状态下的无级变速功能。它是一种以纯齿轮传动机构构成的无级变速器，实现了真正意义上的无级变速；它可用于传递很大的功率和扭矩；它可以很容易的实现相当宽泛范围的传动比比值的无级变速；它的机械传动效率非常高；整个无级变速过程完全是依靠机构自身的机制自然连续性地来实现的；结构十分紧凑而坚固，适用范围相当广泛，且易于实施；使用维修技术十分简单易学，有利于普及、推广应用，且节省费用；较现有无级变速技术增加了锁止挡、拖发动、滑行等功能；既使用方便又节油环保，也大大的提高了工作的可靠性，同时延长了汽车使用寿命.

本专利技术广泛适用于汽车、轮船、铁路机车、矿山机械、纺织、冶金轧钢、石油钻探、起重设备等机械传动装置。

Claims (4)

1.速度反馈无级变速器，其特征在于包括无级变速器部分及挡位状态选择器部分：

无级变速器部分是一种齿轮传动机械式结构，它是由行星轮系串联连接而成，包括主变速器和前、后端速度反馈器：

主变速器是由四级太阳齿轮轴(12)与二级太阳齿轮(2)通过花键配合的方式连接在一起，并通过两端轴承支撑套装在主轴(53)上；中心孔装有轴承的四级行星架前架(11)套装在四级太阳齿轮轴(12)上；中心孔装有轴承的四级行星架后架(14)套装在主轴(53)上；两侧轴肩套有轴承的四级行星齿轮(13)分别嵌装在四级行星架前架(11)和四级行星架后架(14)所对应的轴承孔内，四级行星架前架(11)和四级行星架后架(14)通过连接件连接在一起；四级行星齿轮(13)与四级太阳齿轮轴(12)的齿轮相啮合；四级太阳齿轮轴(12)后端中心孔处的轴承与四级行星架后架(14)中心孔处的轴承之间装有间隔环；四级行星架后架(14)与五级太阳齿轮轴(16)通过花键配合的方式连接在一起，并通过轴承套装在主轴(53)上；中心孔处装有轴承的五级行星架四级齿圈一体轮(15)套装在五级太阳齿轮轴(16)上，五级行星架四级齿圈一体轮(15)的齿圈与四级行星齿轮(13)相啮合；两侧轴肩套有轴承的五级行星齿轮(17)分别嵌装在五级行星架四级齿圈一体轮(15)和五级行星架后架(19)所对应的轴承孔内，五级行星架四级齿圈一体轮(15)和五级行星架后架(19)，通过连接件连接在一起，五级行星架后架(19)通过中心孔两端的轴承套装在主轴(53)上，五级太阳齿轮轴(16)后端中心孔处的轴承与五级行星架后架(19)中心孔前端的轴承之间装有间隔环；五级行星齿轮(17)与五级太阳齿轮轴(16)上的齿轮相啮合；中心孔处装有轴承的六级行星架五级齿圈一体轮(18)套装在五级行星架后架(19)上；六级行星架五级齿圈一体轮(18)上的齿圈与五级行星齿轮(17)相啮合；两侧轴肩套有轴承的六级行星齿轮(22)分别嵌装在六级行星架五级齿圈一体轮(18)和六级行星架后架(23)所对应的轴承孔内，六级行星架五级齿圈一体轮(18)和六级行星架后架(23)，通过连接件连接在一起；

后端速度反馈器是由七级行星架后架(29)与五级行星架后架(19)通过花键配合的方式连接在一起，通过五级行星架后架(19)两端中心孔处的轴承套装在主轴(53)上；两侧轴肩套有轴承的七级行星齿轮(28)分别嵌装在七级行星架前架(26)和七级行星架后架(29)所对应的轴承孔内，七级行星架前架(26)和七级行星架后架(29)，通过连接件连接在一起；七级太阳齿轮轴(27)与六级行星架五级齿圈一体轮(18)通过花键配合连接在一起，并通过各自中心孔处的轴承套装在五级行星架后架(19)上；七级行星架前架(26)通过轴承支撑在七级太阳齿轮轴(27)上；六级太阳齿轮轴(24)通过轴承套装在七级太阳齿轮轴(27)上，六级太阳齿轮轴(24)上的齿轮与六级行星齿轮(22)相啮合；六级太阳齿轮轴(24)上后端的轴承与七级行星架前架(26)中心孔处的轴承之间装有间隔环；将中心孔装有轴承的七级齿圈输出轴一体轮(30)套装在主轴(53)上，七级行星齿轮(28)分别与七级太阳齿轮轴(27)上的齿轮和七级齿圈输出轴一体轮(30)上的齿圈相啮合；五级行星架后架(19)上后端的轴承与七级齿圈输出轴一体轮(30)上前端的轴承之间装有间隔环；六级太阳齿轮轴(24)上后端的外花键与七级齿圈输出轴一体轮(30)上的内花键相配合连接在一起；

前端速度反馈器是由二级行星架前架轮体(1)通过其中心孔前、后端处的轴承套装在主轴(53)上，其前端处的轴承前部设有二级行星架前架中心轴承定位卡环(66)，其后端处的轴承后部设有与二级太阳齿轮(2)中心轴承之间的间隔环；两侧轴肩套有轴承的二级行星齿轮(3)分别嵌入二级行星架前架轮体(1)和二级行星架后架(4)所对应的轴承孔内，用连接件将二级行星架前架轮体(1)和二级行星架后架(4)连接在一起；二级行星架后架(4)通过中心轴承支撑在三级行星架前架二级齿圈一体轮(5)上；三级行星架前架二级齿圈一体轮(5)通过中心轴承支撑在四级太阳齿轮轴(12)上；二级行星齿轮(3)分别与二级太阳齿轮(2)和三级行星架前架二级齿圈一体轮(5)上的齿圈相啮合；三级太阳齿轮轴(6)通过中心轴承支撑在四级太阳齿轮轴(12)上，其前端中心轴承与三级行星架前架二级齿圈一体轮(5)后端中心轴承之间装有间隔环；三级行星架后架(8)通过中心轴承支撑在三级太阳齿轮轴(6)上；两侧轴肩套有轴承的三级行星齿轮(7)分别嵌入三级行星架前架二级齿圈一体轮(5)和三级行星架后架(8)所对应的轴承孔内，用连接件将三级行星架前架二级齿圈一体轮(5)和三级行星架后架(8)连接在一起；三级齿圈轮体(9)通过中心轴承支撑在三级太阳齿轮轴(6)上，三级行星架后架(8)和三级齿圈轮体(9)的中心轴承之间装有间隔环；六级齿圈(21)通过外花键与三级齿圈轮体(9)的内花键配合连接在一起，六级齿圈(21)的齿圈与六级行星齿轮相啮合；三六级齿圈支撑轮(31)通过中心轴承套装在七级齿圈输出轴一体轮(30)上，并使六级齿圈(21)通过外花键与七级齿圈输出轴一体轮(30)上的内花键配合连接在一起；中心带有密封环、轴承和间隔环的后端盖(33)套装在七级齿圈输出轴一体轮(30)上，三六级齿圈支撑轮(31)的中心轴承与后端盖(33)的中心轴承之间装有间隔环；后壳体(39)前、后端装有密封环，并分别通过连接件与后端盖(33)和前壳体(41)相连接；后壳体(39)的后端部液压柱塞腔内装有带密封环的倒挡控制器液压柱塞(25)和与后壳体(39)后端部内花键相配合的制有外花键的倒挡控制器活动卡环(37)以及回位拉簧(38)；后壳体(39)的前端装有单向离合器二(10)；

挡位状态选择器部分，是一种机械式选换挡装置，是由一级行星轮系辅之以离合器而构成：

由两侧轴肩带有轴承的一级行星齿轮(62)和一级太阳齿轮(63)相啮合，通过轴承支撑在一级行星架前架(49)和一级行星架后架(65)对应的轴承孔内，将一级行星架前架(49)与一级行星架后架(65)用连接件连接在一起；一级齿圈后架(64)连同轴承套装在一级行星架后架(65)上，在一级齿圈前轮(60)与一级行星齿轮(62)啮合后用连接件将一级齿圈后架(64)和一级齿圈前轮(60)连接在一起，构成一级行星轮系；在一级行星架后架(65)的外花键处套装上单向离合器一的单向离合器一内圈(68)、单向离合器一外套(46)、单向离合器一固定环(44))的组合体和单向离合器一定位卡环(42)；二级行星架前架轮体(1)通过其中心孔前、后端处的轴承套装在主轴(53)上，其前端处的轴承前部设有二级行星架前架中心轴承定位卡环(66)；一级行星架后架(65)的后端通过轴承支撑在二级行星架前架轮体(1)上，一级行星架前架(49)通过轴承支撑在前端盖(58)上；高速换挡滑动套筒(48)通过内花键套在二级行星架前架轮体(1)的外花键上，其前端的凸齿与一级太阳齿轮(63)的内凸齿相啮合；回位弹簧支撑坐(43)装在一级行星架后架(65)的中心孔后部，回位弹簧(47)分别支撑在回位弹簧支撑坐(43)和高速换挡滑动套筒(48)上；在二级行星架前架轮体(1)上装有倒挡选择器滑动卡环(45)和回位拉簧，回位拉簧一端系于倒挡选择器滑动卡环(45)上，另一端系于二级行星架前架轮体(1)上；前壳体(41)液压油腔内装有带密封环的倒挡选择器柱塞(69)；前壳体(41)中部的内花键处装有制有外花键的倒挡选择器滑动卡盘(67)；换挡滑动套筒(61)通过内花键套在制有外花键的主轴(53)上；换挡滑动套筒(61)的后端与高速换挡滑动套筒(48)的前端通过轴承互相搭接在一起；前壳体(41)前端的内花键处装有制有外花键的一级齿圈离合器外摩擦片和一级齿圈离合器外摩擦片定位环(59)；一级行星架前架(49)前端制有外花键，其上安装有带有内花键的一级齿圈离合器内摩擦片；前端盖(58)通过其中心孔的轴承支撑套在主轴(53)上，在最前面的两个轴承之间装有间隔环；前轴承固定盖(54)内嵌有密封环，并通过罗纹连接固定在前端盖(58)上；前端盖(58)与前壳体(41)之间装有机油密封条，并用连接件连接在一起；前端盖(58)上装有带有密封环和回位拉簧的一级齿圈离合器柱塞(57)；前端盖(58)上装有带有密封环的环形柱塞(55)；前端盖(58)上装有带有密封环的一级行星架离合器柱塞(56)、回位拉簧、一级行星架离合器卡环(52)。

2.根据权利要求1所述的速度反馈无级变速器，其特征在于：主轴(53)既是动力传输件又是机体内部机件的支撑件，贯穿其中，机件通过滚动轴承套在主轴(53)上，前端盖(58)、后端盖(33)两处均以滚动轴承来支撑并定位主轴(53)，再以前轴承固定盖(54)固定之。

3.根据权利要求1所述的速度反馈无级变速器，其特征在于：主变速器行星轮系的级数设定，取决于设计目标对传动比值的需要而定，行星轮系的级数与传动比值成正比关系；前端速度反馈器的信息提取点的设定，取决于设计目标对传动反馈响应率的需要而定，信息提取点数与传动反馈响应率成正比关系。

4.根据权利要求1所述的速度反馈无级变速器，其特征在于：机体是由前端盖(58)、前壳体(41)、后壳体(39)、后端盖(33)通过连接件连接组装起来的，彼此之间都布置有机油密封环；对应A、B、C、D、E液压机油孔处都布置有空心连接螺栓吸油管接头。

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