CN202719078U - 机械变矩器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械变矩器，其包括一输入锥齿轮、一输出锥齿轮、一制动器、一行星轮架、多个行星锥齿轮及行星锥齿轮轴；所述多个行星锥齿轮，分别通过行星锥齿轮轴，沿行星轮架的径向枢固定于行星轮架外缘；所述输入锥齿轮，在所述行星轮架的一侧与所述多个行星锥齿轮啮合；所述输出锥齿轮，在所述行星轮架的另一侧与所述多个行星锥齿轮啮合；所述输入锥齿轮与所述输出锥齿轮齿数相同；所述制动器，用来限制行星轮架的转动。本实用新型的机械变矩器，能应用于自动变速器，并且传动效率高，结构紧凑，拆装容易，维修方便。

Description

机械变矩器

技术领域

本实用新型涉及车用机械，特别涉及一种机械变矩器，该种机械变矩器能应用于自动变速器。 

背景技术

自动挡的汽车由于发动机和自动变速器之间没有离合器，他们之间的连接通常是靠液力变矩器来实现的。液力变矩器的作用一是传递转速和扭矩，二是使发动机和自动变速器之间的连接成为非刚性的以方便自动变速器自动换挡。 

发动机动力输出之后，带动泵轮，泵轮搅动液力变矩器中的自动变速器油（ATF），带动涡轮转动，ATF在变矩器壳体中是一个循环的动作，由于泵轮旋转时的离心力，ATF会在泵轮的作用下，甩向外侧，冲向前方的涡轮，再流向轴心位置，回到泵轮一侧，如此周而复始的循环，将动力传向与齿轮箱连接的涡轮。 

导轮是存在于泵轮和涡轮之间的一个部件，用于调节壳体中ATF液流方向，防止ATF在经过涡轮再循环回泵轮时与泵轮旋转方向相反而造成冲击。在泵轮与涡轮转速差较大时，动力输出的扭矩也变大了，此时的液力变矩器相当一个无级变速器，通过转速差来提升扭矩，此时导轮处于固定状态，用以调节ATF回流；而当转速差降低，涡轮泵轮耦合或锁止时，扭矩接近对等，无需增矩，导轮随泵轮和涡轮同向转动，避免自身搅动ATF，造成动力的损耗。 

液力变矩器，液体从泵轮以高速推动涡轮转动，同时液流也冲击导轮，使输出扭矩大于输入扭矩，能够通过液力变矩实现增扭使汽车从静止到低速时平稳起步，并且在加速过程中，较大动力输出时，也能起到增大扭矩 的作用。 

液力变矩器虽然可以实现增扭效果，但是存在如下缺点： 

1.传动效率低，动力损耗较多。液力变矩器是通过液流来传递扭矩，而液流传递扭矩损耗大量能量，因此液力变矩器的传动效率低。 

2.径向尺寸较大。为了满足大功率传动要求，液力变矩器通常径向尺寸较大，这样不利于实现变矩器的轻量化和小型化生产。 

3.维修不便，维修成本高。液力变矩器是一个整体，不可拆卸。维修时需要用专门设备切开，而且维修后需要进行高精度的定位和焊接，工艺要求很高，难度大，维修成本高。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种机械变矩器，能应用于自动变速器，并且传动效率高，结构紧凑，拆装容易，维修方便。 

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种机械变矩器，其包括一输入锥齿轮、一输出锥齿轮、一制动器、一行星轮架、多个行星锥齿轮及行星锥齿轮轴； 

所述多个行星锥齿轮，分别通过行星锥齿轮轴，沿行星轮架的径向枢固定于行星轮架外缘； 

所述输入锥齿轮，在所述行星轮架的一侧与所述多个行星锥齿轮啮合； 

所述输出锥齿轮，在所述行星轮架的另一侧与所述多个行星锥齿轮啮合； 

所述输入锥齿轮与所述输出锥齿轮齿数相同； 

所述制动器，用来限制行星轮架的转动。 

所述制动器，可以包括一制动鼓、一制动带、一制动执行机构； 

所述制动鼓，为圆环形，其内缘沿径向分布有多个圆洞； 

所述行星轮架，其外缘与所述制动鼓相对应沿径向分布有多个圆洞， 所述行星轮架固定于所述制动鼓内； 

所述多个行星锥齿轮，分别通过行星锥齿轮轴枢固定于所述制动鼓及行星轮架上的相对应圆洞之间； 

所述制动带，设置在所述制动鼓外缘； 

所述制动执行机构，同所述制动带相连，用于带动所述制动带压紧或松开所述制动鼓外缘。 

所述制动鼓的外缘表面可以涂有摩擦材料。 

所述制动执行机构，可以具有长短不同的两个连接臂； 

所述制动带，可以包括第一弧带、第二弧带、制动带固定轴； 

所述制动带固定轴，用于固定在自动变速箱壳体上； 

所述第一弧带、第二弧带的一端通过制动带固定轴枢固定于一起，第一弧带、第二弧带的另一端分别同所述制动执行机构的长短不同的两个连接臂枢固定在一起。 

所述制动鼓，可以包括外环制动鼓、内环制动鼓； 

所述外环制动鼓上部的内径小于下部的内径，并在上部同下部邻接处沿轴向形成有多个半圆形凹槽； 

所述内环制动鼓，其内径等于所述外环制动鼓上部的内径，其外径小于等于所述外环制动鼓下部的内径，所述内环制动鼓一侧沿轴向形成有与所述外环制动鼓上部上的多个半圆形凹槽相对应的多个半圆形凹槽； 

所述内环制动鼓与所述外环制动鼓拼合在一起，所述内环制动鼓一侧的多个半圆形凹槽同所述外环制动鼓上部上的多个半圆形凹槽共同组合构成制动鼓内缘沿径向分布的多个圆洞。 

行星锥齿轮及行星锥齿轮轴的个数可以为2个、3个4个、5个或6个。 

较佳的，所述多个行星锥齿轮，均匀枢固定于行星轮架外缘。 

本实用新型的机械变矩器，输入锥齿轮用于与发动机输出端相连，接收发动机扭矩；输出锥齿轮用于与自动变速器的输入轴相连，将扭矩输出 给自动变速器；多个行星锥齿轮与输入锥齿轮啮合，并同时与输出锥齿轮啮合，将发动机扭矩由输入锥齿轮传递给输出锥齿轮；所述多个行星锥齿轮均布固定于所述行星轮架上，可以自转，也可随行星轮架公转；所述制动鼓与所述行星轮架联接固结为一体；所述制动带顶端固定于自动变速器壳体，底端与制动执行机构相连，所述制动执行机构通过拉紧制动带，使制动带与制动鼓产生一定程度的摩擦，进而对制动鼓产生摩擦力矩，限制行星轮架的转动；当制动鼓被制动带完全制动时，行星轮架固定不转动，由于输入锥齿轮与输出锥齿轮齿数相同，输出锥齿轮输出扭矩为发动机扭矩；当制动鼓部分制动时，行星轮架被附加上摩擦力矩，输出锥齿轮输出的扭矩为发动机扭矩与此摩擦力矩之和，从而可以通过调节此摩擦力矩大小来进行增矩；当制动带不对制动鼓进行制动时，行星轮架可以自由转动，输出锥齿轮不输出扭矩。这样，当汽车稳速行驶时，制动带对制动鼓完全制动，发动机扭矩直接传递给自动变速器，当汽车起步时，制动带对制动鼓部分制动，发动机扭矩通过变矩器增矩后传递给自动变速器，当发动机处于怠速状态时，制动带不对制动鼓进行制动，此时没有扭矩传递给自动变速器，从而实现发动机到自动变速器的转速和扭矩的传递，并使发动机和自动变速器之间的连接成为非刚性的，方便了自动变速器自动换挡。 

本实用新型的机械式变矩器，可以用于自动变速器，并且相比液力变矩器而言，由于不存在液力损失，提高了传动效率，传动效率可达到80%以上；由于主要是由几个锥齿轮完成扭矩传递，结构紧凑，降低了径向尺寸，有利于实现变矩器的轻量化和小型化，并且拆装容易，维修方便，可有效降低变矩器的生产和维护成本。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面对本实用新型所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用 新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1是本实用新型的机械变矩器一实施例的结构示意图； 

图2是本实用新型的机械变矩器一实施例的爆炸视图； 

图3是本实用新型的机械变矩器一实施例的制动器的爆炸图； 

图4是本实用新型的机械变矩器一实施例的制动带及制动执行机构的爆炸图； 

图5是本实用新型的机械变矩器一实施例的外环制动鼓的截面图； 

图6是本实用新型的机械变矩器的应用于自动变速器的示意图； 

图7是本实用新型的机械变矩器的增矩原理图。 

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。 

实施例一 

机械变矩器，其结构如图1、图2所示，包括一输入锥齿轮6、一输出锥齿轮8、一制动器、一行星轮架5、多个（如2个、3个4个、5个或6个）行星锥齿轮4（锥齿轮为分度曲面为圆锥面的齿轮，又叫伞齿轮）及行星锥齿轮轴41； 

所述多个行星锥齿轮4，分别通过行星锥齿轮轴41，沿行星轮架5的径向枢固定于行星轮架5外缘；较佳的，所述多个行星锥齿轮4均匀枢固定于行星轮架5外缘； 

所述输入锥齿轮6，在所述行星轮架5的一侧与所述多个行星锥齿轮4啮合； 

所述输出锥齿轮8，在所述行星轮架5的另一侧与所述多个行星锥齿轮4啮合； 

所述输入锥齿轮6与所述输出锥齿轮8齿数相同； 

所述制动器，用来限制行星轮架5的转动。 

实施例二 

基于实施例一的机械变矩器，所述制动器，如图2、图3所示，包括一制动鼓3、一制动带2、一制动执行机构7； 

所述制动鼓3，为圆环形，其内缘沿径向分布有多个圆洞，较佳的，其外缘表面涂有摩擦材料；

所述行星轮架5，其外缘与所述制动鼓3相对应沿径向分布有多个圆洞，所述行星轮架5固定于所述制动鼓3内； 

所述多个行星锥齿轮4，分别通过行星锥齿轮轴41枢固定于所述制动鼓3及行星轮架5上的相对应圆洞之间； 

所述制动带2，设置在所述制动鼓3外缘； 

所述制动执行机构7，同所述制动带2相连，用于带动所述制动带2压紧或松开所述制动鼓3外缘。 

实施例三 

基于实施例二的机械变矩器，如图2、图3、图4所示， 

所述制动执行机构7，具有的长短不同的两个连接臂71,72； 

所述制动带2，包括第一弧带21、第二弧带22、制动带固定轴23； 

所述制动带固定轴23，用于固定在自动变速箱壳体上； 

所述第一弧带21、第二弧带22的一端通过所述制动带固定轴23枢固定于一起，第一弧带21、第二弧带22的另一端分别同所述制动执行机构7的长短不同的两个连接臂71,72枢固定在一起。 

实施例四 

基于实施例二的机械变矩器，所述制动鼓3，如图2、图3、图4、图 5所示， 

包括外环制动鼓31、内环制动鼓32； 

所述外环制动鼓31上部的内径小于下部的内径，并在上部的同下部邻接处沿轴向形成有多个半圆形凹槽311； 

所述内环制动鼓32，其内径等于所述外环制动鼓32上部的内径，其外径小于等于所述外环制动鼓31下部的内径，所述内环制动鼓32一侧沿轴向形成有与所述外环制动鼓31上部上的多个半圆形凹槽311相对应的多个半圆形凹槽322； 

所述内环制动鼓32与所述外环制动鼓31拼合在一起，所述内环制动鼓32一侧的多个半圆形凹槽322同所述外环制动鼓31上部上的多个半圆形凹槽311共同组合构成制动鼓3内缘沿径向分布的多个圆洞。 

本实用新型的机械变矩器，可以应用于自动变速器。图6为本实用新型的机械变矩器应用于自动变速器的示例，发动机输出端与本实用新型的机械变矩器连接，传递扭矩，经过变矩之后，将动力传递给自动变速器。 

本实用新型的机械变矩器的增矩原理如图7所示，T_e为发动机输出扭矩，T_o为该机械变矩器的输出扭矩，T_b为制动鼓的制动力矩，F为输入锥齿轮与行星锥齿轮啮合时的啮合力，F_o为输出锥齿轮与行星锥齿轮啮合时的啮合力，r为输入锥齿轮和输入锥齿轮的半径。 

输入锥齿轮与行星锥齿轮啮合时的啮合力F可由下式计算： 

$F=\frac{T_e}{r}---\left(1\right)$

制动鼓的制动力矩T_b可由下式计算： 

T_b＝(F_o-F)r    (2) 

那么，所述机械变矩器的输出扭矩T_o为： 

$T_o=F_{o}r=(\frac{T_b}{r}+F)r=T_e+T_b---\left(3\right)$

式(3)说明，当制动带对制动鼓进行制动时，输出锥齿轮输出扭矩为发 动机扭矩与制动产生的制动力矩之和，从而可以通过调节制动时的制动力矩大小来进行增矩。 

本实用新型的机械变矩器，输入锥齿轮用于与发动机输出端相连，接收发动机扭矩；输出锥齿轮用于与自动变速器的输入轴相连，将扭矩输出给自动变速器；多个行星锥齿轮与输入锥齿轮啮合，并同时与输出锥齿轮啮合，将发动机扭矩由输入锥齿轮传递给输出锥齿轮；所述多个行星锥齿轮均布固定于所述行星轮架上，可以自转，也可随行星轮架公转；所述制动鼓与所述行星轮架联接固结为一体；所述制动带顶端固定于自动变速器壳体，底端与制动执行机构相连，所述制动执行机构通过拉紧制动带，使制动带与制动鼓产生一定程度的摩擦，进而对制动鼓产生摩擦力矩，限制行星轮架的转动；当制动鼓被制动带完全制动时，行星轮架固定不转动，由于输入锥齿轮与输出锥齿轮齿数相同，输出锥齿轮输出扭矩为发动机扭矩；当制动鼓部分制动时，行星轮架被附加上摩擦力矩，输出锥齿轮输出的扭矩为发动机扭矩与此摩擦力矩之和，从而可以通过调节此摩擦力矩大小来进行增矩；当制动带不对制动鼓进行制动时，行星轮架可以自由转动，输出锥齿轮不输出扭矩。这样，当汽车稳速行驶时，制动带对制动鼓完全制动，发动机扭矩直接传递给自动变速器，当汽车起步时，制动带对制动鼓部分制动，发动机扭矩通过变矩器增矩后传递给自动变速器，当发动机处于怠速状态时，制动带不对制动鼓进行制动，此时没有扭矩传递给自动变速器，从而实现发动机到自动变速器的转速和扭矩的传递，并使发动机和自动变速器之间的连接成为非刚性的，方便了自动变速器自动换挡。 

本实用新型的机械式变矩器，可以用于自动变速器，并且相比液力变矩器而言，由于不存在液力损失，提高了传动效率，传动效率可达到80%以上；由于主要是由几个锥齿轮完成扭矩传递，结构紧凑，降低了径向尺寸，有利于实现变矩器的轻量化和小型化，并且拆装容易，维修方便，可有效降低变矩器的生产和维护成本。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。 

Claims (7)

1.一种机械变矩器，其特征在于，包括一输入锥齿轮、一输出锥齿轮、一制动器、一行星轮架、多个行星锥齿轮及行星锥齿轮轴；

所述多个行星锥齿轮，分别通过行星锥齿轮轴，沿行星轮架的径向枢固定于行星轮架外缘；

所述输入锥齿轮，在所述行星轮架的一侧与所述多个行星锥齿轮啮合；

所述输出锥齿轮，在所述行星轮架的另一侧与所述多个行星锥齿轮啮合；

所述输入锥齿轮与所述输出锥齿轮齿数相同；

所述制动器，用来限制行星轮架的转动。

2.根据权利要求1所述的机械变矩器，其特征在于，

所述制动器，包括一制动鼓、一制动带、一制动执行机构；

所述制动鼓，为圆环形，其内缘沿径向分布有多个圆洞；

所述行星轮架，其外缘与所述制动鼓相对应沿径向分布有多个圆洞，所述行星轮架固定于所述制动鼓内；

所述多个行星锥齿轮，分别通过行星锥齿轮轴枢固定于所述制动鼓及行星轮架上的相对应圆洞之间；

所述制动带，设置在所述制动鼓外缘；

所述制动执行机构，同所述制动带相连，用于带动所述制动带压紧或松开所述制动鼓外缘。

3.根据权利要求2所述的机械变矩器，其特征在于，

所述制动鼓的外缘表面涂有摩擦材料。

4.根据权利要求2所述的机械变矩器，其特征在于，

所述制动执行机构，具有长短不同的两个连接臂；

所述制动带，包括第一弧带、第二弧带、制动带固定轴；

所述制动带固定轴，用于固定在自动变速箱壳体上；

所述第一弧带、第二弧带的一端通过制动带固定轴枢固定于一起，第 一弧带、第二弧带的另一端分别同所述制动执行机构的长短不同的两个连接臂枢固定在一起。

5.根据权利要求2所述的机械变矩器，其特征在于，

所述制动鼓，包括外环制动鼓、内环制动鼓；

所述外环制动鼓上部的内径小于下部的内径，并在上部同下部邻接处沿轴向形成有多个半圆形凹槽；

所述内环制动鼓，其内径等于所述外环制动鼓上部的内径，其外径小于等于所述外环制动鼓下部的内径，所述内环制动鼓一侧沿轴向形成有与所述外环制动鼓上部上的多个半圆形凹槽相对应的多个半圆形凹槽；

所述内环制动鼓与所述外环制动鼓拼合在一起，所述内环制动鼓一侧的多个半圆形凹槽同所述外环制动鼓上部上的多个半圆形凹槽共同组合构成制动鼓内缘沿径向分布的多个圆洞。

6.根据权利要求1到5任一项所述的机械变矩器，其特征在于，

行星锥齿轮及行星锥齿轮轴的个数为2个、3个4个、5个或6个。

7.根据权利要求1到5任一项所述的机械变矩器，其特征在于，所述多个行星锥齿轮，分别通过行星锥齿轮轴，沿行星轮架的径向均匀枢固定于行星轮架外缘。 

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