CN1978943A - 一种变速器的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变速器的设计方法，其中变速器的机械传动机构是由多个相互作用共同控制变速器输出结果的动力传递控制单元组成，其每个动力传递控制单元都可以产生两种或两种以上的输出值，本发明还给出了控制动力传递控制单元工作状态的通过锁止结构的结构，其中带有通过结构的锁止件(9、10、11、12、13、33)安装在它的支持件的延伸结构中，与它对应的机械件上有与它上面的通过结构匹配的通过结构，通过锁止件(9、10、11、12、13、33)的位置移动来实现锁止或锁止解除，锁止件(9、10、11、12、13、33)的锁止或锁止解除动作所实现的限制或不限制作用使动力传递控制单元实现不同工作状态。

Description

一种变速器的设计方法

技术领域

本发明涉及一种变速器的设计方法

背景技术

由于技术限制，现今机动车辆上使用的变速器都不超过八个前进档，其变矩范围有限，档位选择少，档位间速比间隔大，限制了机动车辆的经济性能和实用性能，本发明给出一种变速器的设计方法，采用该方法的变速器的变矩范围更宽档位选择更多其速比更紧密。

与现有变速器有关内容请参看人民邮电出版社2003年版《汽车电器与电路》中提到的自动变速器章。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种变矩范围更宽，档位选择更多且速比更紧密的变速器的设计方法。

为了解决上述问题，本发明给出的技术方案是：本设计方法中用来控制变速器输出结果的机械传动机构是出数相互作用共同控制变速器最终输出结果的动力传递控制单元组成，其每个动力传递控制单元均可使输入该动力传递控制单元的动力产生两种以上的输出结果，且在本该计中除与变速器的动力输入轴相连的动力传递控制单元以变速器的动力学输入轴作为该动力传递控制单元的唯一动力输入途径外，其余各动力传递控制单元的唯一动力输出途径均为其上级动力传递控制单元的唯一动力输出途径，除与变速器的动力输出轴相连的动力传递控制单元以变速器的动力输出轴作为该动力传递控制单元唯一动力输出途径外，其余各动力传递控制单元的唯一动力输出途径均成为其下级动力传递控制单元的唯一动力输入途径，这种形式的结构使动力经变速器的后的输出结果其实是动力经过该变速器中所有动力传递控制单元依次不断调整后的结果，因每个动作传递控制单元都有两种或更多种输出结果，所以动力经过一个动力经过一个动力传递控制单元后可能产生两种或更多种输出结果，这些结果在经过其下级动力传递控制单元时，每个值分别又有可能性可生两种或更多种不同的输出结果，这种可能产生的结果随动力通过的动力传递控制单元的增而成几何倍数增加，最后由变速器的动力输出轴将最终结果输出。本发明给出的机械传动机构的结构设计是该结构中作为每个动力传递控制单元的动力输出途径的机械件与作为其下及动力传递控制单元的动力输入途径的机械件是一个整体部位，每个动力传递控制单元中作为该动力传递控制单元动力输入途径的动力输入机械件通过中间齿轮作用于作为该动力传递控制单元动力输出途径的动力输出机械件，通过锁止结构的限制功能间接控制中间齿轮以与动力输入输出机械件同步旋转或是非同步旋转的工作方式介入动力输入机械件和动力输出机械件之间的动力传递，当中间齿轮与动力输入、输出机械件同步旋转时，该动力传递控制单元的传动比值是1，当中间齿轮与动力输入、输出机械件非同步旋转时，该动力传递控制单元的传动比值由动力输入机械件与动力输出机械件的齿比决定。

本发明给出的通过锁止结构的结构设计是4该通过锁止结构由受电液执行机构控制位置变化的带通过结构的锁止件、带通过结构的锁止件的支持件和带有与它们的通过结构匹配的对应机械件，其中锁止件和它的支持件的延伸结构是同一管形结构中两组相互交错的纵向结构，这里所谓的通过结构是指突破锁止件和锁止件的支持件与它们的对应机械件的接触面使它们的接触面扭曲的对应的凹凸结构，例如锁止件和锁止件的支持件的延伸结构上有相应的凹槽结构，与它们对应的机械上有与该凹槽结构匹配的凸起结构，这个凸起结构可在锁止件与锁止件的支持件的延伸结构上的凹槽内运动且不影响它们之间的相互动作，此时就可以看作锁止件和锁止件的支持件与它们对应的机械件之间存在通过结构。当锁止件上的通过结构与与它对应的机械件上的通过结构处于相同平面内时，锁止件上的通过结构与与它对应的机械件上的通过结构不会相互限制，它们之间处于非锁止状态，它们之间的相互作的动作也不受限制，当锁止件上的通过结构与与它对应的机械件上的通过结构不处于相同平面内时，锁止件上的对应机械件上的凸起结构无法通过无对应凹槽的锁止件结构，它们之间处于锁止状态，它们之间的相互动作被彼此限制。本发明给出的具体实施方式中有两种形式的通过锁止结构，第一种是联动通过锁止结构，该结构的锁止件上有内外两组通过结构，锁上件的一个机械动作完成一次锁上，完成一次锁止解除，使锁止件对应的两组通过结构在锁止件的一个行程结束时有且只有一组处于锁止状态，第二种是组合通过锁止结构，它是为实现一定目的(空档)而将联动通过锁止结构中的内外两层通过结构分开在内外两个锁止件中，由两个单独的电液执行机构控制动作，将联动锁止结构中由一个机械动作完成的锁止和锁止解除分成两个单独动作配合完成。

本发明给出的第一种具体结构是，变速器机械传动机构中的动力传递控制单元采用行星齿轮结构，该结构中除与变速器的动输入轴或是动力输出轴相连的动力传递控制单元是以变速器的动力输入轴或是动输出轴作为各自的动力输入途径或是动力输出途径外，其余各动力传递控制单元以与作为上级动力传递控制单元动力输出途径的太阳齿轮(加速动力传递控制单元)或是内齿圈(减速动力传递控制单元)相连成一体的太阳齿轮(减速动力传递控制单元)或是内齿圈(加速动力传递控制单元)作为各动力传递控制单元的动力输入途径，以与作为下级动力传递控制单元动力输入途径的太阳齿轮(加速动力传递控制单元)或是内齿圈(加速动力传递控制单元)相连成一体的太阳齿轮(加速动力传递控制单元)或是内齿圈(减速动力传递控制单元)作为各动力传递控制单元的动力输出途径，中间齿轮是行星齿轮，行星齿轮安装在行星齿轮架上，行星齿轮架向外延伸成半包围作为动力传递控制单元的动力输入、输出途径的的内齿圈件结构，锁止件安装在行星齿轮架的延伸结构中，锁止件和行星齿轮架的延伸结构的内侧和外侧分别与内齿圈件和外壳存在通过结构，由压盘或回位弹簧和电液执行机构控制完成锁止件的位置变化，当锁止件与外壳锁止时，锁止件限制行星齿轮架的动作，行星齿轮以非同步状态介入动力输入件与动力输出件之间的动力传递，当锁止件与内齿圈件锁止时，锁止件使行星齿轮架与动力输入输出机械件同步转动，行星齿轮以同步状态介入动力输入件与动力输出件之间的动力传递，本结构中用来实现动力增速和减速的动力传递控制单元结构相同，二者是彼此的相反动作，当太阳齿轮作为动力输入件时该动力传递控制单元可以使动力减速输出，当太阳齿轮作动力输出件时，该动力传递控制单元可使动力加速输出。

本发明给出的第二个具体结构，变速器机械传动机械中的动力传递控制单元采用行星齿轮结构，该结构中除与变速器动力输入、输出轴相连的动力传递控制单元外，其余各动力传递控制单元以一端为行星齿轮架结构另一端为太阳齿轮结构的齿轮架结构作为各自的动力输入、输出途径，中间齿轮是行星齿轮，行星齿轮安装在行星齿轮架上，行星齿轮架延伸成半包围与行星齿轮啮合的内齿圈的结构，内齿圈延伸成半包围行星齿轮架的延伸结构的结构，锁止件安装在内齿圈的延伸结构上，锁止件与内齿圈的延伸结构和行星具轮的延伸结构和外壳之间存在通过结构，由压盘或回位弹簧和电液执行机构完成控制锁止件的位置变化，当内齿圈与外壳锁止时，行星齿轮以非同步旋转的状态介入该动力传递控制单元动力输入件和动力输出件之间的动力传递，当内齿圈与齿轮架锁止时，行星齿轮同时受行星齿轮和与行星齿轮锁止的内齿圈的作用不能自由旋时，同行星齿轮架同步转动，行星齿轮以同步放置状态介入到动力输入输出途径之间的动力传递。

本发明给出的第三种结构，动力传递控制单元采用蜗轮结构，本结构采用放射布局，既是将多个动力传递控制单元安装在相同平面中，中间齿轮是旋转面与输入输出轴旋转面垂直的蜗轮，其两层蜗轮中间由双面齿圈传递动力，锁止件和蜗轮架的延伸与双面齿圈和外壳之间存在通过结构，由压盘或回位弹簧和电液执行机构完成控制锁止件位置变化控制，当锁止件使蜗轮架与外壳锁止时，中间齿轮蜗轮与双面齿圈非同步旋转，当锁止件使蜗轮架与双面齿圈锁止时，蜗轮与双面齿圈同步旋转，当锁止件使蜗轮架与外壳锁止时，蜗轮与双面齿圈非同步转动。

作为本发明第一种和第二种具体结构的变形结构，锯形齿轮结构和太阳齿轮蜗轮结构也具备相同功能。本发明给出的第三种结构中的蜗轮也可以用行星齿轮替换。

采用本发明的变速器较已有变速器其档位更多，变矩范围更宽，档位间速比更紧密，因此可以更好的满足机动车辆的经济实用性能。

附图说明

图1是本发明给出的第一种具体结构剖视图

图2是本发明给出的第二种具体结构剖视图

图3是本发明给出的第一种具体结构和第二处具体结构的变形结构锯形结构剖视图。

图4是本发明给出的第一种具体结构的变形结构剖视图

图5是本发明给出和第三种具体结构剖视图

图6图1所示的具体结构的局部正面图。

图7是图2所示的具体结构的局部正面图。

图8是图3所示的具体结构的局部正面图。

图9是图4所示的具体结构的局部正面图。

图10是图5所示的具体结构的局部正面图。

图11是本发明给出的联动通过锁止结构局部剖视图

图12是本发明给出的组合通过锁止结构局部剖视图

具体实施方式

为便于说明，在此先从本发明给出的两种通过锁止结构的结构开始说明，如图11所示，是本发明具体设计方案中的联动锁上结构，其中锁止件8安装在行星齿轮架13的延伸结构中，锁止件8和行星齿轮架13的延伸结构是同一管状结构中相互交错的两组纵向结构，该管状结构的内壁与内齿圈19接触，外壁与外壳2接触，锁止件8可在行星齿轮13的延伸结构中滑动使二者的对应关系发生变化，行星齿轮架13的延伸结构上有内侧凹槽27和外侧凹槽26(图中未标出，参见图1)，锁止件8上有内侧凹槽29和外侧凹槽28(图中未标出，参见图1)，锁止件上的内侧凹槽29可与行星齿轮架13的延伸结构上的内侧凹槽27对应处于相同平面，其外侧凹槽28可与行星齿轮架13的延伸结构上的外侧凹槽26对应处于相同平面，但它们一侧凹槽与另一侧凹槽不能同时都对应，同一位置上只能有一侧凹槽对应处于同一平面，外壳2上有与行星齿轮架13的延伸结构上的凹槽26对应的凸起结构滚珠43，内齿圈19上有与行星齿轮架13的延伸结构上的凹槽27对应的凸起结构27对应的起结构滚珠44，滚珠43、44可自由转动但相对于它们的支持件的位置不能移动，当锁止件8与锁止件8的支持件行星齿轮架13的外侧的凹槽26、28对应处于相同平面时，它们之间的内侧凹槽27、29不处于相同平面，外壳3上的滚珠43可以通过锁止8上的外侧凹槽28和行星齿轮架13的延伸结构上的外侧凹槽26，内齿圈19上的滚珠44可以通过行星齿轮架13的延伸结构上的内侧凹槽27，但无法通过与它不在相同平面的锁止件8上的内侧凹槽29，滚珠44无法通过锁止件8与内齿圈19的接触面，内齿圈19上的滚珠44限制了安装在行星齿轮架13的延伸结构上的锁止件8的动作，锁止件8与内齿圈19处于锁止状态，当锁止个8与锁止件8的支持件行星齿轮架13的外侧凹槽26、28不处于相同平面，它们之间的内侧凹槽27、29处于相同平面时，外壳2上的滚珠43可以通过行星齿轮13的延伸结构上的外侧凹槽26但无法通过与它不在相同平面的锁止件8上的外侧凹槽28，滚珠43无法通过锁止件8和外壳2之间的接触面，锁止件8与外壳2处于锁止状态，滚珠43限制锁止件8的动作，内齿圈19上的滚珠44可以通过锁止件8的内侧凹槽29和行星齿轮架13的延伸结构是的内侧凹槽27，由压盘8和电液执行机构11共同完成控制锁止件8的位置变化，当电液执行机构11不作用于锁止件8时，锁止件8有压盘5自身弹力作用下处于与内齿圈19锁止的状态，此时内齿圈19限制锁止件8和锁止件8的支持件行星齿轮架13的动作，行星齿轮架13与内齿圈19同步，当电液执行机构11作用于锁止件8时，锁止件8在作用下克服压盘8的作用力移动位置到锁止位置，此时锁止件8与外壳锁止时，外壳2限制锁止件8和锁止件8的支持件行星齿轮架13的动作，行星齿轮架13与外壳2相对固定位置。

如图12所示是本发明给出的组合锁止结构，其中外锁止件7和内锁止件6共同作用于行星齿轮架12，行星齿轮架12的延伸结构上有内侧凹槽23和外侧凹槽22(图中未标出参见图1)，外锁止件7上何与行星齿轮12的延伸结构上的外侧凹槽22对应的凹槽25(图中未标出参见图1)，内锁止件6上有与行星齿轮架12的延伸结构上的内侧凹槽23对应的凹槽24(图中未标出参见图1)，外壳2上有与行星齿轮架12的延伸结构上的外侧凹槽22对应的的凸起结构滚珠43，内齿圈19上有与行星齿轮架13的延伸结构上的凹槽27对应的凸起结构滚珠43，内齿圈18上有与行星齿轮架12的延伸结构上的内侧凹槽23对应的的凸起结构滚珠43，内齿圈19上有与行星齿轮架13的延伸结构上的凹槽27对应的凸起结构滚珠44，电液执行机构10和回位弹簧30共同控制完成外锁止件7的位置变化，电液执行机构9和压盘4共同控制完成内锁止件6的位置变化，当电液执行机构9、10不作用于锁止件6、7时，外锁止件7与外壳2处于非锁止状态，彼此不受限制，内锁止件6与内齿圈18处于锁状态，内齿圈18限制内锁止件6，内齿圈18限制内锁止件6的支持件行星齿轮架12当电液执行机构9、10作用于锁止件6、7时，外锁止件7与外壳2处于锁止状态，外壳2限制外锁止件7动作，内锁止件6与内齿圈18处于非锁止状态，内齿圈18与内锁止件6彼此不限制，外壳2限制外锁止件7的支持件行星齿轮架12，当只有电液执行机构9作用于锁止件6时，外锁止件7与外壳2处于非锁上状态，内锁止件6与内齿圈件18处于非锁止状态，此时行星齿轮14、15(图中未标出参见图1)处于无支持状态，行齿轮14、15受到的外力被行星齿轮架12的转动抵消。因此行星齿轮14、15无法作用于内齿圈18，动力零传递(空档)。组合通过锁上结构的功能也可以由带中间状态的联动通过锁止结构实现，只要联动通过锁止结构带有一定的锁止行程，在这个行程中间，联动通过锁止结构中的锁止件处于两个锁止端的中间来实现未锁止状态，就可实现动力零传递(空档)。

如图1所示是本发明的第一种具体结构，其中外壳2起支持、保护、固定变速器机械传动机构和电液执行机构9、10、11的作用，在机械传动机构中，输入轴1一端与发动机的动力输出轴相连，另一端的齿轮作为该机械传动机构第一个动力传递控制单元动力输入件通过中间齿轮行星齿轮14、15作用于作为该动力传递控制单元动力输出机械件的内齿圈18，内齿圈18是作为第一个动力传递控制单元的动力输出件的内齿圈部分和作为第二个动力传递控制单元的动力输入件的太阳齿轮部分二者连成的整体结构，负责完成第一个动力传递控制单元的动力输出并将第一个动力传递控制单元输出的动力传递到第二个动力传递控制单元，中间齿轮行星齿轮14、15安装在行星齿轮架12上，行星齿轮架12延伸成半包围内齿圈18的结构，作为实现空档的动力传递控制单元行星齿轮架12上安装有由内锁止件6和外锁止件7组成的组合锁上结构，由电液执行机构9和压盘4控制完成内锁止件6的位置变化，由电液执行机构16和回位弹簧，30控制完成外锁止件7的位置变化，当行星齿轮架12与外壳2锁止时，输入轴1通过非同旋转的中间齿轮行星齿轮14、15作用于内齿圈18，动力传递控制单元处于减速工作状态，其输出动力转速较输入动力转速减慢扭矩增加，当行星齿轮架12与内齿圈18锁止时，由于行星齿轮架12和内齿圈同时作用于行星齿轮14、15，行星齿轮14、15不能相对于行星齿轮架12和内齿圈18转动，输入轴1通过与行星齿轮架12和内齿圈18同步转动的中间齿轮14、15作用于内齿圈18，输入轴1和内齿圈18同步转动，其输入动力和输出动力等转速等扭矩，当行星齿轮架12与外壳3和内齿圈18都不锁止处于自由转动状态时，输入轴1作用于行星齿轮14、15上的作用力被行星齿轮架12的旋转抵消，动力零传递(空档)，内齿圈18将第一个动力传递控制单元的输出动力换化成第二个动力传递控制单元的输入动力，其太阳齿轮部分通过中间齿轮行星齿轮16、17作用于作为第二个动力传递控制动力输出途径的内齿圈19，行星齿轮16、17安装在行星齿轮架13上，行星齿轮架13延伸成半包围内齿圈19的结构，行星齿轮架19的延伸结构内安装有控制第二个动力传递控制单元输出结果的联动锁止结构内的锁止件8，锁止件8由电液执行机构11和压盘5控制位置变化。当行星齿轮架19与外壳2锁上时，该动力传递控制单元处于减速工作状态，当行星齿轮架19与内齿圈19锁上时，该动力传递控制单元处于同速工作状态，内齿圈19将动传入下一个动力传递控制单元重新调整动力转速。经过每个动力传递控制单元的依次不间断调整控制后，动力经变速器动力输出轴3输出。本实施方式中动力传递控制单元的个数由实际需求决定，在本实施方式中，实现动力加速、减速或同步旋转的动力传递控制单元的结构相同，彼此为相反动作，太阳齿轮部分作为动力输入件时，该动力传递控制单元可实现减速或同步动力传递，太阳齿轮部分作为动力输出件时，该动力传递控制单元可实现加速或同步动力传递。

本结构中还可以存在一种特殊的动力传递控制单元，该动力传递控制单元由锥形齿轮作为中间齿轮，动力输出件和动力输入件是等规格的锥形齿轮，该动力传递控制单元只能改变动力的输出方向，由于增加一个可改变转速的动力传递控制单元比单独增加专门控制动力输出方向的动力传递控制单元实现的功能更强，因此该结构只作为选择性存在。

如图2所示是本发明的第二种具体结构，该结构方案中由行星齿轮架20、21作为动力传递控制单元的动力输入、输出途径、行星齿轮架20、21延伸成半包围与行星齿轮14、15、16、17啮合的内齿圈32、33的结构，内齿圈32、33延伸成半包围行星齿轮架20、21的延伸结构，内齿圈32、33的延伸结构安装有锁止件6、7、8锁止件6、7是内齿圈32上的组合锁止结构中的内锁止件和外锁止件，锁止件8是内齿圈33上的联动锁上结构中的锁止件，当锁止件7、8控制内齿圈32、33与外壳2锁止时动力传递控制单元处于减速传递工作状态，当锁止件6、8控制内齿圈32、33与行星齿轮架20、21锁止时，动力传递控制单元处于同速传递工作状态，当锁止件6、7控制内齿圈32处于自由旋转状态时，行星齿轮14、15受到的输入轴1的作用力被内齿圈32的转动抵消，该动力传递控制单元处于动力零传递(空档)状态。该实施方式中的动力传递控制单元的数量由实际需求决定，动力经过所有动力传递控制单元依次连续控整后由输出轴3输出。

如图5所示是本发明给出的第三种具体结构，其中动力传递控制单元采用蜗轮38、3940、41结构，蜗轮38、39、40、41的旋转面与动力输入轴1的旋转面垂直，该结构采用放射布局，可将变速器设计在有限宽度之内，其内层蜗轮结构与外层蜗轮结构之间通过双面齿圈42传递动力，当蜗轮架与双面齿圈42锁止时，蜗轮38、39、40、41与双面齿圈一体旋转，当蜗轮架与外壳2锁止时，蜗轮38、39、40、41与双面齿圈非同步旋转。

作为本发明第一种和第二种结构的变形结构的锥形齿轮34、35和锥形齿轮架36、37结构与蜗轮38、39、40、41太阳齿轮结构也具有同本发给出的前二种结构方案相同的功能。

Claims (2)

1、一种变速器的设计方法，其包括外壳(2)、电液执行机构(9、10、11)和机械传动机构，其特征在于：本设计方法中完成动力传递工作的机械传动机构是由数组相互作用共同控制变速器输出结果的动力传递控制单元组成，其每个动力传递控制单元均可使输入该动力传递控制单元的动力产生两种或两种以上的输出结果，本设计方法中除了与变速器动力输入轴相连的动力传递控制单元以变速器的动力输入轴作为动力输入途径和与变速器动力输出轴相连的动力传递控制单元以变速器的动力输出轴作为动力输出途径外，其余各动力控制单元的唯一动力输出途径均是其下级动力传递控制单元的唯一动力输入途径，各动力传递控制单元的唯一动力输入途径均是其上级动力传递控制单元的唯一动力输出途径。

2、根据权利要求1所述的变速器的设计方法，其特征在于：本设计方法中变速器的变档机构是各动力传递控制单元中控制转换传动比的通过锁止结构，该结构的基本结构是一组通过结构，包括带通过结构的锁止件(6、7、8)、带通过结构的锁止件(6、7、8)的支持机械件和带有与它们的通过结构相匹配的通过结构的对应机械件，其中锁止件(6、7、8)安装在它的支持机械件的延伸结构上，锁止件(6、7、8)与它的支持机械的延伸结构是同一管形结构中两组相互交错的纵向结构，锁止件(6、7、8)可滑动位置使它与它的支持机械件的延伸结构的对应关系发生改变，锁止件(6、7、8)的支持机械件的延伸结构上的通过结构始终与它对应的通过结构处于相同平面之中，当锁止件(6、7、8)上的通过结构与它的支持机械件的延伸结构上的通过结构处于相同平面时，锁止件(6、7、8)上的通过结构与它对应的机械件上的通过结构也处于相同平面内，它们之间处于非锁止状态，二者的相互动作彼此不受限制，当锁止件(6、7、8)上的通过结构与它的支持机械件上的通过结构不处于相同平面时，锁止件(6、7、8)上的通过结构与它对应机械件上的通过结构不处于相同平面内，它们之间处于锁于状态，它们之间的通过结构限制了它们相对的位置变化，它们之间的相对动作因此也被限制。

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