CN217898713U - 一种用于汽车的自动变速箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于变速箱领域，尤其是一种用于汽车的自动变速箱，包括A齿轮柱本体、B齿轮柱本体和倒挡系统本体，所述A齿轮柱本体上设有动力输入端和动力输出端，动力输入端连接顺时针转动的发动机输出端，所述A齿轮柱本体中设有第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第三驱动齿轮、第四驱动齿轮，所述A齿轮柱本体中还设有三个依次穿插在第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第三驱动齿轮、第四驱动齿轮中单向顺时针防逆转的第一内缘棘轮、第二内缘棘轮、第三内缘棘轮，所述A齿轮柱本体的整体结构为第一驱动齿轮与第一内缘棘轮的传动轴为一体，第一内缘棘轮顺时针防逆转衔接与外筒轴固定连接的第二驱动齿轮。

Description

一种用于汽车的自动变速箱

技术领域

本实用新型涉及变速箱技术领域，尤其涉及一种用于汽车的自动变速箱。

背景技术

普通家用汽车的自动挡汽车有AT、DCT和CVT三种自动变速箱，而这三种普遍的自动变速箱均为国外的发明创造，国内并没有一种自我发明的汽车自动变速箱。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决汽车能够自动根据车速和发动机转速来进行自动换挡操纵，而提出的一种用于汽车的自动变速箱。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种用于汽车的自动变速箱，包括A齿轮柱本体(2)、B齿轮柱本体(1)和倒挡系统本体(5)，所述A齿轮柱本体(2)上设有动力输入端(10)和动力输出端(3)，动力输入端(10)连接顺时针转动的发动机输出端，所述A齿轮柱本体(2)中设有第一驱动齿轮(A1)、第二驱动齿轮(A2)、第三驱动齿轮(A3)、第四驱动齿轮(A4)，所述A齿轮柱本体(2)中还设有三个依次穿插在第一驱动齿轮(A1)、第二驱动齿轮(A2)、第三驱动齿轮(A3)、第四驱动齿轮(A4)中的单向顺时针防逆转的第一内缘棘轮(D1)、第二内缘棘轮(D2)、第三内缘棘轮(D3)，所述A齿轮柱本体(2)的整体结构为第一驱动齿轮 (A1)与第一内缘棘轮(D1)的传动轴(J1)为一体，第一内缘棘轮(D1)顺时针防逆转衔接第二驱动齿轮(A2)，第二驱动齿轮(A2)与第二内缘棘轮(D2)的传动轴(J1)为一体，第二内缘棘轮(D2)顺时针防逆转衔接第三驱动齿轮(A3)，第三驱动齿轮(A3)与第三内缘棘轮(D3)的传动轴(J1)为一体，第三内缘棘轮(D3)顺时针防逆转衔接第四驱动齿轮(A4)，第四驱动齿轮(A4)通过第二倒车机构离合器(R2)与动力输出端(3)合为一体，第一内缘棘轮(D1)、第二内缘棘轮(D2)、第三内缘棘轮(D3)的结构相同，其分解为，传动轴(J1)与棘爪盘(J5)固定为一体，止逆爪(J3)与棘爪盘(J5)通过轴承(O)连接，形成一组转动副，与圆筒型内缘棘齿(J2)发生逆时针无干扰顺时针防逆止的转动关系，圆筒型内缘棘齿(J2)与外筒轴(J4)固定为一体，外筒轴(J4)与动力输出端的相邻的驱动齿轮固定为一体，单向顺时针防逆转内缘棘轮两侧的驱动齿轮满足相对顺时针驱动，相对逆时针无干扰的运动关系，所述B齿轮柱本体(1)中设有第一变速齿轮(B1)、第二变速齿轮 (B2)、第三变速齿轮(B3)、第四变速齿轮(B4)，所述B齿轮柱本体(1)中设有三个依次穿插在第一变速齿轮(B1)、第二变速齿轮(B2)、第三变速齿轮(B3)、第四变速齿轮 (B4)中的第一离合器(C1)、第二离合器(C2)、第三离合器(C3)，离合器在汽车中的应用广泛，是技术非常成熟的部件，离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用，使两者之间可以分离，又可接合，在本实用新型中的主体离合器与普通离合器的用途作用相同，主要用于相邻变速齿轮之间的分离和接合，在本实用新型中倒挡系统的两个离合器与普通离合器的用途作用相同，用于B齿轮柱本体(1)和A齿轮柱本体(2)与倒挡系统的分离和接合，第一离合器(C1)、第二离合器(C2)、第三离合器(C3)为主体离合器连接行车电脑(8)，行车电脑根据汽车的行驶速度，自动控制各主体离合器的接合与分离，A 齿轮柱本体(2)与B齿轮柱本体(1)中的所有齿轮与该齿轮段轴的连接关系均为固定结构，不存在滚动和滑动的运动关系。

所述A齿轮柱本体(2)与所述B齿轮柱本体(1)通过支架(9)进行固定。

所述第一驱动齿轮(A1)、第二驱动齿轮(A2)、第三驱动齿轮(A3)、第四驱动齿轮(A4)与第一变速齿轮(B1)、第二变速齿轮(B2)、第三变速齿轮(B3)、第四变速齿轮 (B4)横向对应啮合在一起形成四组横向齿轮组单元的齿轮传动副，第一驱动齿轮(A1) 与第一变速齿轮(B1)形成第一个齿轮组单元，第二驱动齿轮(A2)与第二变速齿轮(B2) 形成第二个齿轮组单元，第三驱动齿轮(A3)与第三变速齿轮(B3)形成第三个齿轮组单元，第四驱动齿轮(A4)与第四变速齿轮(B4)形成第四个齿轮组单元。四组横向齿轮组单元全部通过支架(9)进行分段固定，且四组横向齿轮组单元介入动力传送时，共有八种组合方式，即，四组横向齿轮组单元都不介入动力传送，仅通过三个单向顺时针防逆转内缘棘轮进行动力直传的模式；第一个横向齿轮组单元通过单向顺时针防逆转的第一内缘棘轮(D1)衔接第二个横向齿轮组单元的动力传送组合；第一个横向齿轮组单元通过单向顺时针防逆转的第一内缘棘轮(D1)和第二内缘棘轮(D2)延顺衔接第三个横向齿轮组单元的动力传送组合；第一个横向齿轮组单元通过单向顺时针防逆转的第一内缘棘轮(D1)、第二内缘棘轮(D2)、第三内缘棘轮(D3)延顺衔接第四个横向齿轮组单元的动力传送组合；第二个横向齿轮组单元通过单向顺时针防逆转的第二内缘棘轮(D2)衔接第三个横向齿轮组单元的动力传送组合；第二个横向齿轮组单元通过单向顺时针防逆转的第二内缘棘轮(D2)、第三内缘棘轮(D3)衔接第四个横向齿轮组单元的动力传送组合；第三个横向齿轮组单元通过单向顺时针防逆转的第三内缘棘轮(D3)衔接第四个横向齿轮组单元的动力传送组合；第一个横向齿轮组单元通过接合的第一离合器(C1)与第二个横向齿轮组单元形成动力传送子组合，然后通过单向顺时针防逆转的第二内缘棘轮(D2)，衔接第三个横向齿轮组单元通过第二离合器(C2)与第四个横向齿轮组单元形成动力传送的子组合，形成复合动力传送组合。

所述A齿轮柱本体(2)包含动力输出端(3)和动力输入端(10)，其运行关系是每组横向齿轮组单元通过单向顺时针防逆转第一内缘棘轮(D1)、第二内缘棘轮(D2)、第三内缘棘轮(D3)对动力传输的自动介入和分离来实现同轴不同速的运行机构；所述B齿轮柱本体(1)通过第一离合器(C1)、第二离合器(C2)、第三离合器(C3)的分离和接合来改变横向齿轮组单元的运转速度，从而对输出速度进行排列分配。

所述倒挡系统本体(5)中设有A齿轮柱末端齿轮(7)和第二倒车机构离合器(R2)，B齿轮柱末端齿轮(4)和第一倒车机构离合器(R1)，以及换向齿轮(6)。

从动力输入端到动力输出端的四个横向齿轮组单元中，驱动齿轮和变速齿轮之间的齿比是依次递增的关系，且每组横向齿轮组单元的齿比都不大于1。

B齿轮柱中的某个主体离合器接合后，使该离合器的前后两个变速齿轮将拥有同轴的转速，由于每组横向齿轮组单元的齿比是递增关系，所以靠近动力输出端的横向齿轮组单元的齿比更大，同转速下更大的齿比，将为该横向齿轮组单元在B齿轮柱上的驱动齿提供更大的转速，所以驱动齿更大的输出转速，将通过驱动齿两侧的单向顺时针防逆转内缘棘轮结构进行前后自动分配，从而实现本汽车的自动变速箱的变速。

升挡后在每组单向顺时针防逆转内缘棘轮介入后，驱动齿轮与动力输出侧的后一组驱动齿轮的运行关系详细解析如下：

升挡后，主体离合的接合和分离重新排列，A齿轮柱中拥有更快转速的驱动齿轮与动力输出端的单向顺时针防逆转内缘棘齿发生相对顺时针的运动关系时，由于与驱动齿轮为一体的轴与动力输出端的棘轮传动轴为同轴，所以此刻的棘轮传动轴拥有与该驱动齿轮相同快的转速，因为棘轮中的传动轴与棘齿盘为固定结构，且该棘轮为单向顺时针防逆转型，所以更快的转速会让棘齿盘通过轴承驱动止逆爪与内缘棘齿发生顺时针锁死，此刻内缘棘齿拥有更快的顺时针转速，由于内缘棘齿与外筒轴为一体，外筒轴与动力输出侧相连的驱动齿轮轴为一体，此刻更快的转速传递给靠近动力输出端的后一组横向齿轮组单元，以此类推，更快的转速可以通过A齿轮柱向动力输出端传递或连环传递更快的转速，达到加速的效果。

升挡后在每组单向顺时针防逆转内缘棘轮介入后，驱动齿轮与动力输入侧的下一组驱动齿轮的运行关系详细解析如下：

升挡后，主体离合的接合和分离重新排列，A齿轮柱中拥有更快转速的驱动齿轮与动力输入端的单向顺时针防逆转内缘棘齿发生相对逆时针的运动关系时，与驱动齿轮固定的驱动齿轮轴与动力输入侧的单向顺时针防逆转内缘棘轮的外筒轴为一体保持一定的转速，外筒轴与内缘棘齿为一体保持一定的转速，但内缘棘齿与顺时针止逆爪发生逆时针运动关系，止逆爪不会锁止，所以单向顺时针防逆转内缘棘轮的前后传动无传动衔接，所以加速后的驱动齿轮与动力输入侧的前一组驱动齿轮的运行不受影响。

降挡后在每组单向顺时针防逆转内缘棘轮介入后，驱动齿轮与动力输出侧的后一组驱动齿轮的运行关系详细解析如下：

降挡后，主体离合的接合和分离重新排列，动力输出端的转速开始降速，A齿轮柱中靠近动力输出端的后一组驱动齿轮出现减速现象，该阶段有大于和等于该驱动齿轮转速的两个过程，在降挡初期后一组驱动齿轮的转速大于该驱动齿轮时，由于单向顺时针防逆转内缘棘轮的作用，后一组驱动齿轮和动力输出端将保持一致的减速过程，直至降至下一挡位的转速，否则保持更快的转速，当速度降至下一挡转速时，驱动齿轮之间的单向顺时针防逆转内缘棘轮的逆止爪与内缘棘齿锁死，后一组驱动齿轮与该驱动齿轮保持该挡位的一定转速。

降挡后在每组单向顺时针防逆转内缘棘轮介入后，驱动齿轮与动力输入侧的前一组驱动齿轮的运行关系详细解析如下：

降挡后，主体离合的接合和分离重新排列，该驱动齿轮出现持续降速，由于单向顺时针防逆转棘轮的作用，驱动齿轮之间的单向顺时针防逆转内缘棘轮的逆止爪与内缘棘齿锁死，该驱动齿轮降速直至与A齿轮柱中靠近动力输入端驱动齿轮的转速相同为止。

本实用新型中，所述本汽车的自动变速箱，具有如下优点：

1、本汽车的自动变速箱拥有更为合理的换挡机制。单向顺时针防逆转内缘棘轮只有在驱动齿轮降速时才会自动介入，当高速挡向低速挡切入时，低挡位转轴都会保持一个合理的跟进速度，如此一来，变速箱内不会出现棘轮暴力介入的问题，从而提高了本汽车的自动变速箱的使用寿命。

2、动力传送模式简单，动力传递效率高。本汽车的自动变速箱的动力输出为直齿传送，所以动力流失相对较小，所以动力传递效率高也是本汽车的自动变速箱的一个优势。

3、本汽车的自动变速箱的挡位多换挡换速相对平稳。不包括倒车挡，仅三级排列，本汽车的自动变速箱就能达到8个挡位，而四级排列，本汽车的自动变速箱更是可达16 个前进挡位。一定动力的发动机匹配多挡位的变速箱，可区分出更多的动力分段，动力分段多意味着提速更轻松，所以即使马力小的发动机在提速方面都能游刃有余。

4、平顺的动力输出可使发动机的油耗更少。本汽车的自动变速箱的动力分段多，让小马力发动机的加速游刃有余，不会存在轰油不走的情况，再加上变速箱的传动高效率，本汽车的自动变速箱从本质上就做到了省油这一点。

5、结构简单换挡逻辑清晰，拥有更长的使用寿命。本汽车的自动变速箱的主体分为 A、B两排齿轮柱，不存在软类、链类驱动件。本汽车的自动变速箱所用部件除齿轮以外，只有技术成熟的离合器，以及广大应用的内缘棘轮结构。

6、棘轮的结构简单，制造方便，运行可靠。针对于因为棘爪介入时冲击较大，通常只适用于低速运动和低负荷运行的缺点，做以下解释：在本汽车的自动变速箱的变速机构中，驱动齿轮的运转速度很快，但在前后邻近的驱动齿轮之间却时刻保持着较小的相对速度，所以棘轮在本汽车的自动变速箱的棘轮运行机构中只存在相对的低速运动，所以在切换挡位时，内缘棘轮中的棘爪与齿面不会出现暴力啮合的情况，更不存在棘爪冲击大的问题。

7、动力输出的可调整性。在本汽车的自动变速箱正式安装使用前，我们可对A、B柱对应齿轮的齿比进行调整，数组不同的齿轮齿比，就会拥有各异的动力输出曲线。除齿轮齿比调节输出转速的曲线以外，还可以通过挡位的控制进行调节，仅四级排列的本汽车的自动变速箱就拥有16个前进挡，其中数个挡位的取舍不会影响变速箱的整体性能。假如该变速箱舍去第3、5、6、15四个挡位，剩下的12个挡位就能形成符合部分驾驶员的驾驶模式。

8、拥有较强的适应能力。本汽车的自动变速箱的挡位变化多，更为细腻的动力分段让它拥有更强的适应能力，本汽车的自动变速箱可以让发动机更快适应当前的运行速度，尤其是对小马力发动机的匹配，均衡的动力需求可让发动机不再无力。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为离合器输出转速曲线图一；

图3为离合器输出转速曲线图二。

图中：1 B齿轮柱本体、2 A齿轮柱本体、3动力输出端、4 B齿轮柱末端齿轮、5倒挡系统本体、6换向齿轮、7 A齿轮柱末端齿轮、8行车电脑、9支架、10动力输入端、 R1第一倒车机构离合器、R2第二倒车机构离合器、A1第一驱动齿轮、A2第二驱动齿轮、 A3第三驱动齿轮、A4第四驱动齿轮、B1第一变速齿轮、B2第二变速齿轮、B3第三变速齿轮、B4第四变速齿轮、C1第一离合器、C2第二离合器、C3第三离合器、D1第一内缘棘轮、D2第二内缘棘轮、D3第三内缘棘轮。内缘棘轮(D1)、(D2)、(D3)的结构相同，其详细分解为，(J1)为传动轴、(J5)为棘爪盘、(J3)为止逆爪、(O)为轴承、(J2)为圆筒型内缘棘齿、(J4)为外筒轴。

具体实施方式

参照图1-3，一种用于汽车的自动变速箱，包括A齿轮柱本体2、B齿轮柱本体1和倒挡系统本体5，A齿轮柱本体2上设有动力输入端10和动力输出端3，动力输入端10 连接顺时针转动的发动机输出端，A齿轮柱本体2中设有第一驱动齿轮A1、第二驱动齿轮A2、第三驱动齿轮A3、第四驱动齿轮A4，A齿轮柱本体2中还设有三个依次穿插在第一驱动齿轮A1、第二驱动齿轮A2、第三驱动齿轮A3、第四驱动齿轮A4中的单向顺时针防逆转的第一内缘棘轮D1、第二内缘棘轮D2、第三内缘棘轮D3，A齿轮柱本体2的整体结构为第一驱动齿轮A1与第一内缘棘轮D1的传动轴为一体，第一内缘棘轮D1顺时针防逆转衔接第二驱动齿轮A2，第二驱动齿轮A2与第二内缘棘轮D2的传动轴为一体，第二内缘棘轮D2顺时针防逆转衔接第三驱动齿轮A3，第三驱动齿轮A3与第三内缘棘轮D3的传动轴为一体，第三内缘棘轮D3顺时针防逆转衔接第四驱动齿轮A4，第四驱动齿轮A4通过第二倒车机构离合器R2与动力输出端3合为一体，B齿轮柱本体1中设有第一变速齿轮B1、第二变速齿轮B2、第三变速齿轮B3、第四变速齿轮B4，B齿轮柱本体1中设有三个依次穿插在第一变速齿轮B1、第二变速齿轮B2、第三变速齿轮B3、第四变速齿轮B4 中的第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3，第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3连接行车电脑，行车电脑根据汽车的行驶速度，自动控制各主体离合器接合与分离的状态，A齿轮柱本体2中由于单向顺时针防逆转第一内缘棘轮D1、第二内缘棘轮D2、第三内缘棘轮D3的作用，第一驱动齿轮A1、第二驱动齿轮A2、第三驱动齿轮A3、第四驱动齿轮A4之间全部不能相对逆时针转动，只能相对顺时针转动。A齿轮柱本体(1) 与B齿轮柱本体(2)中的所有齿轮与该齿轮段轴的连接关系均为固定结构，不存在滚动和滑动的运动关系。

本实用新型中，A齿轮柱本体2与B齿轮柱本体1通过支架9进行固定。

本实用新型中，第一驱动齿轮A1、第二驱动齿轮A2、第三驱动齿轮A3、第四驱动齿轮A4与第一变速齿轮B1、第二变速齿轮B2、第三变速齿轮B3、第四变速齿轮B4横向对应啮合在一起形成四组横向齿轮组单元，第一驱动齿轮A1与第一变速齿轮B1形成第一个齿轮组单元，第二驱动齿轮A2与第二变速齿轮B2形成第二个齿轮组单元，第三驱动齿轮 A3与第三变速齿轮B3形成第三个齿轮组单元，第四驱动齿轮A4与第四变速齿轮B4形成第四个齿轮组单元。

本实用新型中，倒挡系统本体5中设有A齿轮柱末端齿轮7和第二倒车机构离合器R2，B齿轮柱末端齿轮4和第一倒车机构离合器R1，以及换向齿轮6。

此变速箱的工作原理是通过第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3的分离和接合来完成变速，变速过程分段细腻逻辑清晰，B齿轮柱中的速度变化通过离合器的平顺传递更是妙不可言。第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3的分离和接合来改变横向齿轮组单元的运转速度，从而对输出速度进行排列分配，这种特殊的排列组合有着八种排列方式。

本汽车的自动变速箱的结构简洁，但运行模式变化多端。离合器的数量越多，它的排列方式将以数倍增加，挡位也同样倍增。所以我们将用主体离合器的数量来定义本汽车的自动变速箱的级别。

本汽车的自动变速箱最低可为“一级”，理论上最高无上限。一级变速箱只有2个前进变换挡，不具代表性。我们这里直接从有8个前进变换挡的“三级排列”说起，8个前进变换挡中有一个原始速度即发动机转速，剩下的7个前进挡都是通过3个离合器特殊排列完成。三级排列之所以变速平顺，是因为在一定动力值中，供切换的挡位多，产生更多的速度分段，拥有足够的变速台阶。

本汽车的自动变速箱的一个优势在于，在拥有牢靠的传动效率同时，还拥有更多的挡位台阶，本汽车的自动变速箱每加入一个离合器，变速箱的挡位都会呈一倍的增长。

例：一级排列，含一个离合器共2个挡位；

二级排列，含两个离合器共4个挡位；

三级排列，含三个离合器共8个挡位；

四级排列，含四个离合器共16个挡位；

……

三级排列中，本汽车自动变速箱的各挡位数据对照表:

假设：发动机原始转速为r m/s

A、B齿齿轮齿比：

且

表一

(注①：输出转速相同说明两挡的最终齿比相同，如果改变齿轮齿比将不会出现相同输转速。)

离合器前后速差:速差的数据大小意味着变挡过程中介入离合器的平稳度，数值越小、递变越均匀表示变速箱的平稳和匀称。

与前挡速差:此数据是变速箱性能的具体体现，换挡速度的平稳过度，才是自动变速箱最本质的价值。导致汽车在行驶过程中顿挫的原因有很多，但与前挡速差的数据考据价值相对较大。本汽车自动变速箱的A齿轮柱与B齿轮柱中齿轮组单元的齿齿比都可以调节，可合理换算出一个趋向更为平滑的与前挡速差曲线，相对平滑的与前挡速差曲线以及多挡位分速能满足汽车行驶的平缓变速的需求。

本汽车的自动变速箱的变速过程:以表一的三级排列来分析，各挡位齿轮齿比转换如下，

变速箱切换1挡，变速器不介入工作，主体离合器不介入工作，四组横向齿轮组单元都不介入动力传送，仅通过三个单向顺时针防逆转内缘棘轮进行动力直传，A齿轮柱以原始转速r传递至输出转轴(3)，输出转速处于(0～r)m/s。

变速箱切换2挡时，行车电脑传出指令，接合主体离合器C3，此刻A齿轮柱中的驱动齿轮A3以对应齿轮齿比(1/3)传递到变速齿轮B3的转速为1/3r，由于变速齿轮B3和 B4之间的主体离合器C3接合，所以变速齿轮B3和B4同轴同速，所以此刻变速齿轮B4 的转速同样是1/3r，变速齿轮B4通过第四横向齿轮组单元以4倍的齿比传递给驱动齿轮 A4，此刻驱动齿轮A4的转速为4/3r，A齿轮柱中转速为4/3r的驱动齿轮A4与转速为r 的驱动齿轮A3在单向顺时针防逆转内缘棘轮D3处发生相对逆时针的转动脱离，所以驱动齿轮A3与A4的转动互不干扰，驱动齿轮A4以4/3r的转速传递给动力输出端(3)，输出转速达到1.333r。

变速箱切换3挡时，行车电脑传出指令，接合主体离合器C2，此刻A齿轮柱中的驱动齿轮A2以对应齿轮齿比(1/2)传递到变速齿轮B2的转速为1/2r，由于变速齿轮B2和 B3之间的主体离合器C2接合，所以变速齿轮B2和B3同轴同速，所以此刻变速齿轮B3 的转速同样是1/2r，变速齿轮B3通过第三横向齿轮组单元以3倍的齿比传递给驱动齿轮 A3，此刻驱动齿轮A3的转速为3/2r，A齿轮柱中转速为3/2r的驱动齿轮A3与转速为r 的驱动齿轮A2在单向顺时针防逆转内缘棘轮D2处发生相对逆时针的转动脱离，所以驱动齿轮A2与A3的转动互不干扰，驱动齿轮A3以3/2r的转速通过单向顺时针防逆转内缘棘轮D3进行动力直传，将转速传递给动力输出端(3)，输出转速达到1.5r。

变速箱切换4挡时，行车电脑传出指令，接合主体离合器C1，此刻A齿轮柱中的驱动齿轮A1以对应齿轮齿比(1r)传递到变速齿轮B1的转速为1r，由于变速齿轮B1和B2 之间的主体离合器C1接合，所以变速齿轮B1和B2同轴同速，所以此刻变速齿轮B2的转速同样是1r，变速齿轮B2通过第二横向齿轮组单元以2倍的齿比传递给驱动齿轮A2，此刻驱动齿轮A2的转速为2r，A齿轮柱中转速为2r的驱动齿轮A2与转速为1r的驱动齿轮 A1在单向顺时针防逆转内缘棘轮D1处发生相对逆时针的转动脱离，所以驱动齿轮A1与 A2的转动互不干扰，驱动齿轮A2以2r的转速通过单向顺时针防逆转内缘棘轮D2和D3 进行动力直传，将转速传递给动力输出端(3)，输出转速达到2r。

变速箱处于5挡时，行车电脑传出指令，接合主体离合器C2和C3，此刻A齿轮柱中的驱动齿轮A2以对应齿轮齿比(1/2)传递到变速齿轮B2的转速为1/2r，由于变速齿轮 B2和B3之间的主体离合器C2接合，B3和B4之间的主体离合器C3接合,所以变速齿轮 B2、B3和B4同轴同速，所以此刻变速齿轮B4的转速同样是1/2r，变速齿轮B4通过第四横向齿轮组单元以4倍的齿比传递给驱动齿轮A4，此刻驱动齿轮A4的转速为2r，A齿轮柱中转速为2r的驱动齿轮A4与转速为3/2r(该转速参考3挡的转速变化)的驱动齿轮A3 在单向顺时针防逆转内缘棘轮D3处发生相对逆时针的转动脱离，所以驱动齿轮A3与A4 的转动互不干扰，同理驱动齿轮A2与A3的转动互不干扰，驱动齿轮A4以2r的转速传递给动力输出端(3)，输出转速达到2r(5挡与4挡的转速一样，是因为各横向齿轮组单元的齿轮齿比之间为整倍数，具体可通过调整任意齿比来改变各挡的输出转速)。

变速箱切换6挡时，行车电脑传出指令，接合主体离合器C1和C3，此刻A齿轮柱中的驱动齿轮A1以对应齿轮齿比(1r)传递到变速齿轮B1的转速为1r，由于变速齿轮B1和 B2之间的主体离合器C1接合，所以变速齿轮B1和B2同轴同速，所以此刻变速齿轮B2 的转速同样是1r，变速齿轮B2通过第二横向齿轮组单元以2倍的齿比传递给驱动齿轮A2，此刻驱动齿轮A2的转速为2r，A齿轮柱中转速为2r的驱动齿轮A2与转速为1r的驱动齿轮A1在单向顺时针防逆转内缘棘轮D1处发生相对逆时针的转动脱离，所以驱动齿轮A1 与A2的转动互不干扰，驱动齿轮A2以2r的转速通过单向顺时针防逆转内缘棘轮D2进行动力直传，将2r的转速传递给驱动齿A3，此刻A齿轮柱中的驱动齿轮A3以对应齿轮齿比(1/3)传递到变速齿轮B3的转速为2/3r，由于变速齿轮B3和B4之间的主体离合器C3 接合，所以变速齿轮B3和B4同轴同速，所以此刻变速齿轮B4的转速同样是2/3r，变速齿轮B4通过第四横向齿轮组单元以4倍的齿比传递给驱动齿轮A4，此刻驱动齿轮A4的转速为8/3r，A齿轮柱中转速为8/3r的驱动齿轮A4与转速为2r的驱动齿轮A3在单向顺时针防逆转内缘棘轮D3处发生相对逆时针的转动脱离，所以驱动齿轮A3与A4的转动互不干扰，驱动齿轮A4以8/3r的转速传递给动力输出端(3)，输出转速达到2.667r。

变速箱切换7挡时，行车电脑传出指令，接合主体离合器C1和C2，此刻A齿轮柱中的驱动齿轮A1以对应齿轮齿比(1r)传递到变速齿轮B1的转速为1r，由于变速齿轮B1和 B2之间的主体离合器C1接合，变速齿轮B2和B3之间的主体离合器C2接合，所以变速齿轮B1、B2和B3同轴同速，所以此刻变速齿轮B3的转速同样是1r，变速齿轮B3通过第三横向齿轮组单元以3倍的齿比传递给驱动齿轮A2，此刻驱动齿轮A2的转速为3r，A 齿轮柱中转速为3r的驱动齿轮A3与转速为2r(该转速参考4挡的转速变化))的驱动齿轮 A2在单向顺时针防逆转内缘棘轮D1处发生相对逆时针的转动脱离，所以驱动齿轮A2与 A3的转动互不干扰，同理驱动齿轮A1与A2的转动互不干扰，驱动齿轮A3以3r的转速通过单向顺时针防逆转内缘棘轮D3进行动力直传，将转速传递给动力输出端(3)，输出转速达到3r。

变速箱切换8挡时，行车电脑传出指令，接合主体离合器C1、C2和C3，此刻A齿轮柱中的驱动齿轮A1以对应齿轮齿比(1r)传递到变速齿轮B1的转速为1r，由于变速齿轮 B1和B2之间的主体离合器C1接合，变速齿轮B2和B3之间的主体离合器C2接合，变速齿轮B3和B4之间的主体离合器C3接合，所以变速齿轮B1、B2、B3和B4同轴同速，所以此刻变速齿轮B4的转速同样是1r，变速齿轮B4通过第四横向齿轮组单元以4倍的齿比传递给驱动齿轮A4，此刻驱动齿轮A4的转速为4r，A齿轮柱中转速为4r的驱动齿轮 A4与转速为3r(该转速参考7挡的转速变化))的驱动齿轮A3在单向顺时针防逆转内缘棘轮D3处发生相对逆时针的转动脱离，所以驱动齿轮A3与A4的转动互不干扰，同理驱动齿轮A2与A3的转动互不干扰，驱动齿轮A1与A2的转动互不干扰，驱动齿轮A4以4r的转速通过单向顺时针防逆转内缘棘轮D4进行动力直传，将转速传递给动力输出端(3)，输出转速达到4r。

本汽车的自动变速箱的基本运行理论已通过证实，为得到一台性能更为优异的三级变速箱，需要对所有齿轮组单元的齿齿比进行调整。在图2中，可以实现输出速度的稳步递增，但递增的转速曲线存在一定波动。为获取一组更为优异的转速曲线，就应从密切相关的4个齿轮组单元的齿齿比中寻找答案。

如图3所示，本汽车的自动变速箱将以均衡平顺的速度将发动机的转速传递给车轮，图Ⅱ是理想的转速曲线，齿比的实际推算存在一定困难。如果本汽车的自动变速箱直接引用图Ⅰ的转速曲线也不失为个好办法，也可以在允许的条件下对齿轮组单元的齿齿比进行微调，也可得到较为理想的转速曲线。

另一种方法也能实现变速箱输出转速的平稳曲线，那就是直接引用四级变速箱，即便任取一组不同的齿轮比速，也可得到一个转速递增曲线图。四级变速箱多达16个前进挡位，对个别挡位的取舍，可得到小于16个挡位的转速理想曲线图。

四级排列可有16个挡位任由分配，其中的分配方式和分配操作都是由电脑控制。在预想的驾驶体感中，这种挡位曲线加速图，将会出现在汽车主屏中可供司机选择。近十种驾驶模式大可适应不同的行驶路段，可以选择“弹射起步”，也可选择“后劲十足”，“稳扎稳打”也不失为一个很好的选择。

关于倒挡的设计，变速箱末端设有倒挡系统，当变速箱为前进挡时，离合器R1为常断开离状态，R2为常接合状态。当变速箱为倒车挡时，离合器R1为常接合状态，R2为常分离状态。

倒车挡的切换方式一般都有离合器的加入，这不旦保证了切换的平顺性，也延长了变速箱的使用寿命。如图所示，前进挡正常运行时，离合器R1处于分离状态，倒车系统不介入齿轮B柱的动力单元，离合器R2接合，齿轮A柱传送的动力将正常输出。切入倒车挡时，离合器R2分离，输出端隔断齿轮A柱动力，接合离合器R1，齿轮B柱的动力介入倒挡系统，动力经过倒挡齿轮组之间的传导方向转换后，完成汽车倒车操作。齿轮B柱介入倒车系统，同时也介入了排列速变，此时的倒车系统也会呈现数个挡位，保证了倒车的平顺行驶。

每台发动机的动力输出各不相同，本汽车的自动变速箱拥有多个挡位提供匹配，多种选择可让发动机扬长避短，充分激发发动机的潜能。本汽车的自动变速箱的动力要求包容性大，将来定会成为一般发动机的最佳拍挡。

Claims (5)

1.一种用于汽车的自动变速箱，其特征在于，包括A齿轮柱本体(2)、B齿轮柱本体(1)和倒挡系统本体(5)，所述A齿轮柱本体(2)上设有动力输入端(10)和动力输出端(3)，动力输入端(10)连接顺时针转动的发动机输出端，所述A齿轮柱本体(2)中设有第一驱动齿轮(A1)、第二驱动齿轮(A2)、第三驱动齿轮(A3)、第四驱动齿轮(A4)，所述A齿轮柱本体(2)中还设有三个依次穿插在第一驱动齿轮(A1)、第二驱动齿轮(A2)、第三驱动齿轮(A3)、第四驱动齿轮(A4)中的单向顺时针防逆转的第一内缘棘轮(D1)、第二内缘棘轮(D2)、第三内缘棘轮(D3)，所述A齿轮柱本体(2)的整体结构为第一驱动齿轮(A1)与第一内缘棘轮(D1)的传动轴(J1)为一体，第一内缘棘轮(D1)顺时针防逆转衔接第二驱动齿轮(A2)，第二驱动齿轮(A2)与第二内缘棘轮(D2)的传动轴(J1)为一体，第二内缘棘轮(D2)顺时针防逆转衔接第三驱动齿轮(A3)，第三驱动齿轮(A3)与第三内缘棘轮(D3)的传动轴(J1)为一体，第三内缘棘轮(D3)顺时针防逆转衔接第四驱动齿轮(A4)，第四驱动齿轮(A4)通过第二倒车机构离合器(R2)与动力输出端(3)合为一体，第一内缘棘轮(D1)、第二内缘棘轮(D2)、第三内缘棘轮(D3)的结构相同，其分解为，传动轴(J1)与棘爪盘(J5)固定为一体，止逆爪(J3)与棘爪盘(J5)通过轴承(O)连接，形成一组转动副，与圆筒型内缘棘齿(J2)发生逆时针无干扰顺时针防逆止的转动关系，圆筒型内缘棘齿(J2)与外筒轴(J4)固定为一体，外筒轴(J4)与动力输出端的相邻的驱动齿轮固定为一体，单向顺时针防逆转内缘棘轮两侧的驱动齿轮满足相对顺时针驱动，相对逆时针无干扰的运动关系，所述B齿轮柱本体(1)中设有第一变速齿轮(B1)、第二变速齿轮(B2)、第三变速齿轮(B3)、第四变速齿轮(B4)，所述B齿轮柱本体(1)中设有三个依次穿插在第一变速齿轮(B1)、第二变速齿轮(B2)、第三变速齿轮(B3)、第四变速齿轮(B4)中的第一离合器(C1)、第二离合器(C2)、第三离合器(C3)，第一离合器(C1)、第二离合器(C2)、第三离合器(C3)为主体离合器连接为主体离合器连接行车电脑(8)，行车电脑根据汽车的行驶速度，自动控制各主体离合器的接合与分离，A齿轮柱本体(2)与B齿轮柱本体(1)中的所有齿轮与该齿轮段轴的连接关系均为固定结构，不存在滚动和滑动的运动关系。

2.根据权利要求1所述的一种用于汽车的自动变速箱，其特征在于，所述A齿轮柱本体(2)与所述B齿轮柱本体(1)通过支架(9)进行固定；所述第一驱动齿轮(A1)、第二驱动齿轮(A2)、第三驱动齿轮(A3)、第四驱动齿轮(A4)之间全部不能相对逆时针转动，只能相对顺时针转动。

3.根据权利要求1所述的一种用于汽车的自动变速箱，其特征在于，所述第一驱动齿轮(A1)、第二驱动齿轮(A2)、第三驱动齿轮(A3)、第四驱动齿轮(A4)与第一变速齿轮(B1)、第二变速齿轮(B2)、第三变速齿轮(B3)、第四变速齿轮(B4)横向对应啮合在一起形成四组横向齿轮组单元的齿轮传动副，第一驱动齿轮(A1)与第一变速齿轮(B1)形成第一个齿轮组单元，第二驱动齿轮(A2)与第二变速齿轮(B2)形成第二个齿轮组单元，第三驱动齿轮(A3)与第三变速齿轮(B3)形成第三个齿轮组单元，第四驱动齿轮(A4)与第四变速齿轮(B4)形成第四个齿轮组单元；四组横向齿轮组单元全部通过支架(9)进行分段固定，且四组横向齿轮组单元介入动力传送时，共有八种组合方式，即，四组横向齿轮组单元都不介入动力传送，仅通过三个单向顺时针防逆转内缘棘轮进行动力直传的模式；第一个横向齿轮组单元通过单向顺时针防逆转的第一内缘棘轮(D1)衔接第二个横向齿轮组单元的动力传送组合；第一个横向齿轮组单元通过单向顺时针防逆转的第一内缘棘轮(D1)和第二内缘棘轮(D2)延顺衔接第三个横向齿轮组单元的动力传送组合；第一个横向齿轮组单元通过单向顺时针防逆转的第一内缘棘轮(D1)、第二内缘棘轮(D2)、第三内缘棘轮(D3)延顺衔接第四个横向齿轮组单元的动力传送组合；第二个横向齿轮组单元通过单向顺时针防逆转的第二内缘棘轮(D2)衔接第三个横向齿轮组单元的动力传送组合；第二个横向齿轮组单元通过单向顺时针防逆转的第二内缘棘轮(D2)、第三内缘棘轮(D3)衔接第四个横向齿轮组单元的动力传送组合；第三个横向齿轮组单元通过单向顺时针防逆转的第三内缘棘轮(D3)衔接第四个横向齿轮组单元的动力传送组合；第一个横向齿轮组单元通过闭合的第一离合器(C1)与第二个横向齿轮组单元形成动力传送子组合，然后通过单向顺时针防逆转的第二内缘棘轮(D2)，衔接第三个横向齿轮组单元通过第二离合器(C2)与第四个横向齿轮组单元形成动力传送的子组合，形成复合动力传送组合。

4.根据权利要求1所述的一种用于汽车的自动变速箱，其特征在于，所述A齿轮柱本体(2)包含动力输出端(3)和动力输入端(10)，其运行关系是每组横向齿轮组单元通过单向顺时针防逆转第一内缘棘轮(D1)、第二内缘棘轮(D2)、第三内缘棘轮(D3)对动力传输的自动分离和接合来实现同轴不同速的运行机构；所述B齿轮柱本体(1)通过第一离合器(C1)、第二离合器(C2)、第三离合器(C3)的分离和接合来改变横向齿轮组单元的运转速度，从而对输出速度进行排列分配。

5.根据权利要求1所述的一种用于汽车的自动变速箱，其特征在于，所述倒挡系统本体(5)中设有A齿轮柱末端齿轮(7)和第二倒车机构离合器(R2)，B齿轮柱末端齿轮(4)和第一倒车机构离合器(R1)，以及换向齿轮(6)。

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