CN2480615Y

CN2480615Y - 一种汽车机械自动变速器

Info

Publication number: CN2480615Y
Application number: CN 00248872
Authority: CN
Inventors: 陈伯恒
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2000-10-16
Publication date: 2002-03-06
Anticipated expiration: 2010-10-16

Abstract

本实用新型公开了一种汽车机械自动变速器。其主要特征是:在中间轴上,依次装有其固定盘与输入端上快速离合器的外星轮及具有离心推进机构的快速离合器机构的快速离合器的加长外星轮固定在一起的快速离合器机构、具有离心推进与弹性压紧机构的摩擦离合器机构、具有离心推进机构的快速离合器机构、其组合外星轮与机架作固定连接的由离心推进螺旋机构与由传统汽车行星变速机构改制的由多个快速离合器机构组合进行档位控制的的传统汽车行星变速机构。

Description

一种汽车机械自动变速器

本实用新型是属于机械领域的一种汽车机械自动变速器。

在汽车设计领域中，随着人们需求的不断提高，具有自动变速功能的汽车尤其是轿车越来越受到了青睐。就汽车自动变速器的设计方案而言，目前世界上大多是采用具有液力变扭器及作为辅助部件的离合器、行星轮系及复杂的控制系统等组成的液力自动变速器，这种变速器虽说有许多的优点，但同时，也不可避免的存在着一定的缺点，如：耗油量大、机构复杂制造难度大、重量大、不宜维修、对大型车辆不适用等。由于目前我国的汽车工业相对还比较落后，制造工艺水平相对也比较低，所以在生产过程中，其复杂的制造工艺可以说在一定程度上已经影响了我国汽车工业的发展速度。

本实用新型的目的是提出一种结构简单、性能可靠、制造难度低、耗油量低、对大、小型车辆均适用的一种汽车机械自动变速器的原理性技术方案。

本实用新型是这样实现的，机构主要由快速离合器机构(B7)、具有离心推进与弹性压紧机构的摩擦离合器机构(B8)、具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)、离心推进螺旋机构(B9)与由传统汽车行星变速机构改制的由多个快速离合器机构组合进行档位控制的的传统汽车行星变速机构(58)、手动档位控制机构(B10)及输入轴(10)、中间轴(26)、输出轴(82)等组成，其特征在于：

(a)快速离合器机构是由星轮为外星轮结构的单向超越离合器机构改制而成，在外星轮(21)中滚柱(18)工作位置上处于滚柱(18)轴线中部且沿外星轮(21)切线方向偏离滚柱(18)轴线一给定距离处，沿外星轮(21)径向对应制有多个由外向内的阶梯通孔，阶梯通孔中装有小端直径满足当其沿阶梯通孔向下运动时可将滚柱顶离工作位置的条件的且大端顶部具有直径小于其大端直径的球面的阶梯圆柱形的顶销(20)，顶销(20)的小端圆柱上，套装有直径大于阶梯通孔小端直径且小于阶梯通孔大端直径的压缩弹簧(19)，在外星轮(21)的外圆上，套装有内孔与外星轮(21)外圆作动配合的且在与各顶销(20)对应处制有直径只允许顶销(20)上端的球面部分通过的孔的并可在由外力作用下沿外星轮(21)轴线作轴向移动或转动的外形成圆环形或桶行或阶梯圆柱形离合套，在滚柱(18)两端侧装有上端部分圆柱面与外星轮(21)作静配合的下端与滚柱(18)端面下部对齐的限位销(17)，下端固定安装在外星轮(21)外圆上的离合套定位销(1)的上端穿过离合套上的沿其工作时的运动方向制成的限制离合套运动位置的通槽中，星轮为外星轮的快速离合器机构中的滚柱(18)与弹簧顶紧机构(95)可直接采用单向超越离合器中的标准结构，外星轮(21)可采用标准结构或采用标准结构与其以顶销(20)的轴向中心线为旋转轴的镜像机构二者复合而成的机构；

(b)快速离合器机构(B7)的离合套(2)的外形成阶梯圆柱形，在由外力驱动的拨叉销(3)与复位弹簧(7)的弹性力的作用下沿外星轮(21)轴线作轴向移动，其一侧小外圆上制有的环形槽中装有拨叉销(3)，其中心处制有的大孔套装在外星轮(21)的外圆上，小孔套装在外端与快速离合器的内环制成一体的输入轴(10)上；

(c)具有离心推进与弹性压紧机构的摩擦离合器机构(B8)是在安装有传统多片摩擦离合器机构的摩擦片(37)的与部分摩擦片(37)作花键连接的轴的输出端伸出的支撑离合器的轴上，依次装有通过键与轴连接的摩擦片挡板(38)、套装在轴上的离合器压缩弹簧(39)及与轴作螺纹连接的弹簧压紧螺母(40)，在其摩擦离合器机构的另一端伸出的支撑离合器的轴上套装的内侧与部分摩擦片(37)的外圆处作键连接的摩擦片压紧盘(36)的外侧制有由其中心向外侧延伸的圆锥面，在圆锥面外侧，套装有其内侧端面紧靠在压紧盘(36)外侧小直径处端面上的且固定在与快速离合器的外星轮(21)相对固定的机体上的中间制有通孔的阶梯圆柱形的固定盘(22)，在压紧盘(36)与固定盘(22)中间固定盘(22)的小外圆上装有多个由沿径向固定在固定盘大外圆内侧端面与小外圆上或与固定盘(22)制成一体的多个矩形隔板隔开的圆球形的离心球(24)，在固定盘(22)外侧装有外星轮(21)与它作固定连接、内环与动力输入轴(10)作固定连接的快速离合器机构(B7)；

(d)具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)是在快速离合器输出端一侧的轴上，依次装有套装在轴上的压缩弹簧(44)、通过键连接并能在轴上滑动的外侧制有由其中心向外侧延伸的圆锥面的外径可使其内侧端面上部在给定轴向位置上与离合方式为离合套沿其轴线旋转的快速离合器的旋转离合套(28)端面接触的圆盘形摩擦盘(30)、多个安放在摩擦盘(30)圆锥面一侧的离心球(31)、通过键安装在轴上其离心球(31)一侧制有多个将离心球(31)相互隔开的隔板的圆盘形小固定盘(32)、与轴通过螺纹连接装在小固定盘(32)外侧的调节螺母(45)，快速离合器的旋转离合套(28)的另一侧装有上端套装在离合套(28)上的沿其旋转方向制有的腰形长孔中的且下部固定在加长外星轮(25)上的定位销(27)及沿旋转离合套(28)旋转方向一端固定在加长外星轮(25)上另一端固定在旋转离合套(28)上的复位弹簧(91)，快速离合器的内环(41)固定在轴上；

(e)离心推进螺旋机构(B9)与由传统汽车行星变速机构改制的由多个快速离合器机构组合进行档位控制的的传统汽车行星变速机构(58)是将多个快速离合器的外星轮制成一体组成同轴的组合外星轮(54)，组合外星轮(54)与机架做固定联结，可沿组合外星轮(54)轴线转动的桶形组合离合套(56)上控制各快速离合器上各组顶柱径向位置的通孔按组合离合套(56)转至或轴向移动至任意位置时只存在允许一个快速离合器的一组顶销进入其上的通孔中或没有顶销进入其上的通孔中两种可能的特定的间隔沿其轴的旋转方向或轴向或轴的旋转方向与轴向复合的规律分布，其置于输出轴(82)一侧的底面中部制有非自锁的大导程的螺旋线的螺孔，各快速离合器的内环按倒档、空挡、一档直至最高档的规律分别固定在传统汽车行星变速机构中各级变速时需通过制动装置与机架固定连接的轮系中的各部位的外圆上，组合外星轮(54)与套装在输出轴(82)上的阶梯圆柱形支座(60)的大端内侧作固定连接，在输出轴(82)的输出侧上，由内向外依次装有套装在支座(60)小圆柱上的变速压缩弹簧(63)、内侧顶在变速压缩弹簧(63)外侧的且内孔与支座(60)的小圆柱做作滑键连接的外圆上制有的螺纹与组合离合套(56)上的螺孔作配合的外侧端面处通过钢球(62)与离心推进机构内侧做滚动配合的螺套(64)及运动方向朝着变速压缩弹簧(63)压紧方向的离心推进机构，在组合离合套(56)底部外侧直径较大的位置附近，固定装有一根处于当其被向上拉动时组合离合套(56)沿变速机构输出转速升高的方向转动的位置上的变速钢丝绳(66)，在组合离合套(56)的圆周上装有一个一端固定在其圆周上另一端固定在机架上且拉紧方向与变速钢丝绳拉紧方向相反的拉伸弹簧(84)或在机构中装有两端分别固定在组合外星轮(54)或支座(60)与组合离合套(56)上的扭簧；

(f)手动档位控制机构(B10)是为变速机构的1档、空档及倒档而设计的由装在变速箱上部的手动换档支架(71)上的平行于输出轴的孔中的固定装有变速钢丝绳(66)外端的并在其内侧附近的圆周上制有与各档位置相对应的半球形定位孔的且外侧较细轴部穿过固定在手动换档支架(71)上的支承套(78)的固定装有旋转手轮(80)的阶梯圆柱形手动变速轴(72)与装在手动换档支架(71)上位置与手动变速轴(72)上的半球形定位空位置相对应的一个球头的圆柱形换档定位销(73)及依次装在换档定位销后面的换档压缩弹簧(74)与压紧调整螺钉(75)组成，支承套(78)的内测，装有套装在手动变速轴(72)上的压缩弹簧(77)；

(g)汽车机械自动变速器的组合结构为：在汽车动力输入轴(10)的动力输出端上，固定装有初始状态为接合状态的其离合套(2)为轴向移动式的并通过拨叉环及带有钢丝螺套的钢丝拉线(14)与汽车的制动踏板连接的快速离合器机构(B7)的内环，在一端通过轴承连接安装在输入轴(10)的输入端上另一端作为传统汽车行星变速机构的输入端的且结构上符合具有离心推进与弹性压紧机构的摩擦离合器机构(B8)与具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)对轴的安装结构要求的中间轴(26)上，依次装有其固定盘(22)与输入端上快速离合器机构(B7)的外星轮(21)及具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)的快速离合器的加长外星轮(25)固定在一起的快速离合器机构(B7)、具有离心推进与弹性压紧机构的摩擦离合器机构(B8)、具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)、其组合外星轮(54)与机架作固定连接的由离心推进螺旋机构(B9)与由传统汽车行星变速机构改制的由多个快速离合器机构组合进行档位控制的的传统汽车行星变速机构(58)，手动档位控制机构(B10)固定在与机架作固定连接变速箱右箱体(55)上方，其位置使换档钢丝绳(66)保持与输出轴(82)的轴线垂直。可将输入轴(10)与快速离合器机构(B7)的内环制成两体并做固定安装，由通过螺钉(6)固定在变速箱左箱体(16)上的轴承座(15)中的轴承(8)做支承，轴承(8)的左侧依次装有密封圈(9)、轴承盖(13)、档圈(11)，离合套(2)的左侧小外圆上制有环形槽，中心处制有大孔可装入套装在输入轴(10)上的复位弹簧(7)的阶梯通孔，复位弹簧(7)装入后由档圈(12)限制在离合套(2)左侧的孔中。离合套(2)左侧的小外圆上套装有圆环形拨叉环(4)，拨叉环(4)的右侧周定装有下端圆柱装入离合套(2)上的环形槽中的拨叉销(3)，左侧与轴承座(15)通过键(5)作滑动连接。具有钢丝螺套钢丝拉线(14)一端的钢丝拉线穿过轴承座(15)固定在拨叉环(4)上，外面套装的钢丝螺套的端面紧顶在轴承座(15)上，其另一端与汽车的制动踏板接通，加长外星轮(25)的右侧通过螺钉(90)与圆盘形支承座(29)作固定连接；支承座(29)的中心处，通过轴承(43)套装在中间轴(26)上；离合套(28)的外圆上制有沿旋转方向的通槽，其内通过固定在加长外星轮(25)上的弹簧挂销(92)、(95)挂装有拉伸弹簧(91)；固定盘(22)通过轴承(35)及起固定作用的螺母(34)套装在中间轴(26)上；具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)中的内环(41)与中间轴通过花键机构连接在一起，并由螺母(42)固定在中间轴(26)上，变速器的四档变速的快速离合器采用离合套(48)为轴向移动的快速离合器完成，在组合离合套(56)的外端部，设计出一组按变速规律排列的凸台，并在组合外星轮(54)的内侧外圆处与连接盘(52)连接处与凸台对应的位置上，沿轴向钻一组通过二者的通孔并装一组可穿过通孔且长于通孔长度的顶柱(53)，使顶柱(53)一端顶在组合离合套(56)的外端面或凸台上，另一端顶在离合套(48)的端面上，内环(49)与中间轴(26)采用花键连接，其两端分别装有档圈(46)、(47)，复位弹簧(50)外端装有档圈(51)，在组合离合套(56)的内端，装有下端紧装在组合外星轮(54)内端附近圆柱面上的档销(59)，组合外星轮(54)通过螺钉(83)与圆盘形支座(60)作固定连接，支座(60)的中心处，通过轴承(61)套装在中间轴(26)上；变速钢丝绳(66)通过小轴(65)挂在组合离合套(56)上；变速钢丝绳紧定螺钉(76)将变速钢丝绳(66)紧定在手动变速轴(72)上，销(79)将旋转手轮(80)、手动变速轴(72)连接在一起；支承套(78)通过螺钉(94)固定在手动换档支架(71)上，变速箱左箱体(16)、变速箱右箱体(55)通过处在两者之间的中间制有大通孔的圆盘形连接盘(52)及螺栓螺母组(86)、(87)固定连接在一起，输出轴(82)的输出端，通过轴承(81)套装在变速箱右箱体(55)的输出端一侧的孔中，拉伸弹簧(84)一端挂在固定在变速箱右箱体(55)上的弹簧挂钩(85)上，另一端固定在组合离合套(56)上；小端紧装在外星轮(57)上的限位销(89)，其大端套装在离合套(48)上的沿轴向制出的通槽中，手动换档机构(B10)的高度应以驾驶员操作方便的高度为准。快速离合器机构中的外星轮(21)可采用标准结构与其以顶销(20)的轴向中心线为旋转轴的镜像机构二者复合而成的机构。工作前，先调整好弹簧压紧螺母(40)使具有离心与弹性压紧机构的摩擦离合器机构(B8)处于半离合状态，也就是调至快速离合器(B7)接合后不至于使汽车发动机在遇到较大的阻力时熄火的状态。在将具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)中的固定盘(32)通过调节螺母(45)调至使摩擦盘(30)内侧的端面与旋转离合套(28)外侧端面相距一给定距离的位置上，并使作用在摩擦盘(30)上的压缩弹簧(44)具有一定的予压力。工作时，汽车发动机在空挡起动，这时，踩住汽车的制动(刹车)踏板并通过旋转手轮(80)将变速器转至一挡的位置，由于制动踏板与快速离合器(B7)的离合套(2)是通过具有钢丝螺套的钢丝拉线(14)接通的，所以，当踩下制动踏板时，离合套(2)使快速离合器(B7)处于脱开状态，当松开制动踏板时，离合套(2)在复位弹簧(7)的作用下被顶至顶销(20)顶部进入其上的通孔中的接合状态，这时，快速离合器(B7)与输入轴(10)接通，变速机构开始工作，中间轴(26)也开始在具有离心推进与弹性压紧机构的摩擦离合器机构(B8)的作用下转动，机构中的离心推进机构也开始工作，随着离心球(24)位置的不断升高，压紧盘(36)将逐步的压紧机构中的摩擦片(37)，这时中间轴的转速也在逐步的提高，当外界阻力较大时，可踩动汽车的加速踏板帮助起步，当中间轴的转速达到一定的数值时，具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)中的摩擦盘(30)也在离心球(31)的作用下移动至与机构中的旋转离合套(28)处于摩擦接合的位置，由于这时旋转离合套(28)的转速与输入轴的转速相同，而摩擦盘(30)的转速与中间轴(26)的转速相同且相对较低，所以，这时旋转离合套(28)开始在摩擦盘(30)的作用下沿输入轴的反方向转动，由于定位销(27)的作用，当旋转离合套(28)转至使快速离合器接合的位置时被止动，所以，这时具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)处于接合状态，并与输入轴作刚性连接及同步转动，而具有离心推进与弹性压紧机构的摩擦离合器机构(B8)暂时时效，中间轴(26)进入与输入轴(10)同步转动且刚性联结的状态，这时汽车的起步工作完成。随着汽车行驶速度的增加，位于输出轴(82)上的离心推进机构与螺旋机构(B9)将带动组合离合套(56)沿变速器档位升高的方向转动，从而完成换档工作，由于快速离合器中的顶销上装有压缩弹簧，所以当组合离合套(56)进行脱档动作时会受到大于其空转时的阻力，这就使得它在脱档时蓄积了一定的能量，一旦脱档完成，就会快速的跳转到下一高档位，使汽车能较平稳的行驶。行驶中，当踩动制动踏板时，快离合器机构(B7)立刻处于脱开状态，这时组合离合套(56)在拉伸弹簧(84)的作用下转到相应的档位上。

由于本实用新型中的快速离合器机构具有单向超越离合器机构离合速度快、抗冲击性能好、离合套(99)操作力小等特点；具有快速离合器的汽车机械自动变速器由于省掉了传统汽车自动变速器中的液力传动系统，所以具有结构简单、性能可靠、节能效果好、制造难度低、对大、小型车辆均适用等特点。因此，实施后，可在一定程度上缩小我国在汽车制造业上与国外在技术上的差距，所以说，本实用新型实施后，将会收到比较积极的效果。

本实用新型有9个附图，其中：图1是一种汽车机械自动变速器的基本原理示意图，图2是一种汽车机械自动变速器的基本结构示意图，图3是图2的标记为J的局部放大图，图4是图2的标记为K的局部放大图，图5是图2的标记为L的局部放大图，图6是图2的A-A剖视图，图7是图2的B--B剖视图，图8是图2的E--E剖视图；图9是图2的(B7)采用双向制动时的E-E剖视图。各图中：(1)离合套定位销、(2)离合套、(3)拨叉销、(4)拨叉环、(5)键、(6)螺钉、(7)复位弹簧、(8)轴承、(9)密封圈、(10)输入轴、(11)档圈、(12)档圈、(13)轴承盖、(14)具有钢丝螺套的钢丝拉线、(15)轴承座、(16)变速箱左箱体、(17)限位销、(18)滚柱、(19)压缩弹簧、(20)顶销、(21)外星轮、(22)固定盘、(23)螺钉、(24)离心球、(25)加长外星轮、(26)中间轴、(27)定位销、(28)旋转离合套、(29)支承座、(30)摩擦盘、(31)离心球、(32)小固定盘、(33)轴承、(34)螺母、(35)轴承、(36)压紧盘、(37)摩擦片、(38)摩擦片档板、(39)离合器压缩弹簧、(40)弹簧压紧螺母、(41)内环、(42)螺母、(43)轴承、(44)压缩弹簧、(45)调节螺母、(46)档圈、(47)档圈、(48)离合套、(49)内环、(50)复位弹簧、(51)档圈、(52)连接盘、(53)顶柱、(54)组合外星轮、(55)变速箱右箱体、(56)组合离合套、(57)外星轮、(58)离心推进螺旋机构(B9)与传统汽车行星变速机构改制的由多个快速离合器机构组合进行档位控制的的传统汽车行星变速机构、(59)档销、(60)支座、(61)轴承、(62)钢球、(63)变速压缩弹簧、(64)螺套、(65)小轴、(66)变速钢丝绳、(67)摩擦盘、(68)离心球、(69)固定盘、(70)调节螺母、(71)手动换档支架、(72)手动变速轴、(73)换档定位销、(74)换档压缩弹簧、(75)压紧调整螺钉、(76)变速钢丝绳紧定螺钉、(77)压缩弹簧、(78)支承套、(79)销、(80)旋转手轮、(81)轴承、(82)输出轴、(83)螺钉、(84)拉伸弹簧、(85)弹簧挂钩、(86)螺栓螺母组、(87)螺栓螺母组、(88)垫圈、(89)限位销、(90)螺钉、(91)拉伸弹簧、(92)弹簧挂销、(93)螺钉、(94)弹簧挂销、(95)弹簧顶紧机构、(B1)、(B2)、(B3)、(B4)外星轮为组合外星轮(54)的四联的组合快速离合器机构、(B5)离合套(48)为轴向移动的快速离合器、(B6)具有离心推进机构的快速离合器机构、(B7)快速离合器机构、(B8)具有离心推进与弹性压紧机构的摩擦离合器机构、(B9)离心推进螺旋机构、(B10)手动档位控制机构、(C)具有(49)功能的行星机构中的四档变速盘、(E)具有(57)功能的太阳轮、(F)、(G)、(J)是太阳轮，(P)、(Q)、(S)、(T)是行星轮，(H1)、(H2)、(H3)、(H4)是转臂，(K)、(L)、(M)、(N)是内齿轮。

下面，我们结合一个实施例来综合叙述一下汽车机械自动变速器的具体实施情况。

在图1中：(B1)、(B2)、(B3)、(B4)是外星轮为组合外星轮(54)的四联的快速离合器机构，其中的组合外星轮(54)是与机架作固定联结的，内环分别与内齿轮(N)、(M)、(L)及太阳轮(E)作固定联结或制成一体，所以这时的离合过程实际上是一个制动过程。(B5)是离合套(48)为轴向移动的快速离合器，其外星轮(57)与太阳轮(E)作固定联结，其内环(49)与四档变速盘(C)作固定联结，(E)、(F)、(G)、(J)是太阳轮，(P)、(Q)、(S)、(T)是行星轮，(H1)、(H2)、(H3)、(H4)是转臂，(K)、(L)、(M)、(N)是内齿轮。从图1中可以看出这是一种由行星齿轮机构组成的变速装置的传动简图，它是由三个简单的2K-H行星齿轮机构通过一定的方式联结而成的，当它们与图中的四个具有星轮为与机架作固定连接的组合外星轮(54)的且组合离合套(56)为沿轴线旋转式的快速离合器和一个具有星轮为外星轮的离合套(48)为轴向移动式的且内环(49)与中间轴(26)作固定联结的快速离合器配合使用时，就可以使变速器具有五种不同的速度，既四个前进挡和一个倒挡。例如：设(E)＝22、(F)＝19(G)＝28、(J)＝41、(K)＝76、(L)＝93、(M)＝92、(N)＝93，那麽其具体的工作情况如下：

第一挡：它是通过其它快速离合器脱开B2制动得到的。B2被制动后，内齿轮M、K、转臂H2以及太阳轮J都和机架固定。这是除了由M、G、H3构成2K-H机构外，其余三组行星齿轮机构均处于空转状态。这样得到的第一挡的速比为：

(i_(26)(82))_一挡＝1-i^H3 _GM＝1-(-Z_M/Z_G)＝1-(-92/28) ＝4.286

第二挡：它是通过其它快速离合器脱开B3的制动得到的。当B3被制动后，使得内齿轮L和机架固定，可以看出这时由构件F、L、H2和构件G、M、H3构成的两组2K-H机构参与了运动和功率的传递。其余两组2K-H机构则处于空转状态。对由构件F、L、H2组成的2K-H机构，根据公式可知H2的转速为：

n_H2＝n_p/1-i^H2 _FL＝n_F/[1-(-93/19)]＝(19/112)n_F

式中 i^H2 _FL是转化机构的基本速比。

构件G、M、H3又组成了一个差动行星齿轮机构，其中G、M是两个输入构件，H3是输出构件。根据公式可以求出此差动机构中构件H3的转速n_H3＝[n_Mi^H3 _GM-n_G]/(i^H3 _GM-1)

因为M与H2为同一构件，故n_M＝n_H2；G与F也为同一构件，故n_G＝n_F将此关系连同上面求得的n_H2＝(19/112)n_F和基本速比i^H3 _GM＝-Z_M/Z_G＝-92/28一起代入上式后即得：

n_H3＝[(19n_F/112)(-92/28)-n_F]＝(1221/3360)n_F

因此第二挡的速比为：(i_(26)(82))_二挡＝n_F/n_H3＝2.752

第三挡：它是通过其它快速离合器脱开B4制动得到的，B4被制动后，就使得太阳轮E与机架固定，这时传递运动和功率的是由构件E、K、F、L、H2和G、M、H3分别组成的三组2K-H机构。从图4中可以看出，输出轴II的转速是由G、M、H3组成的差动机构中G和M的转速决定的。而G的转速就是输入轴I的转速，所以求这一挡速比的关键在于求出M的转速n_M来。又因为M、H2和K为同一构件，故n_M＝n_H2＝n_K。所以我们应首先通过机构EKH1和FLH2确定出K的转速n_K。

对行星齿轮机构EKH1可用差动机构的公式来计算各构件的转速，按公式有：

n_H1＝[n_Ki^H1 _EK-n_E]/(i^H1 _EK-1)＝(38/49)n_K

对行星齿轮机构FLH2也是一个差动机构，按公式有：

n_L＝[n_F+n_H2(i^H2 _FL-1)]/i^H2 _FL＝-19[n_F-(112/19)n_H2]/93＝-19[n_F-(112/19)n_K]/93

因为n_H1＝n_L，故上述二式的数值相等，则有：

(38/49)n_K＝-19[n_F-(112/19)n_K]/93

简化后可得：n_K＝0.474n_F

求出n_K后，就可按公式求出GMH3这个差动轮系的速比关系了：

n_H3＝[n_Mi^H3 _GM-n_G]/(i^H3 _GM-1)

考虑到n_M＝n_K n_G＝n_F，则三挡输出轴的转速n_H3即为：

II_H3＝[0.474n_F(-92/28)-n_F]/[(-92/28)-1]＝0.596n_F

这时就可得到第三挡时的速比：

(i_(26)(82))_三挡＝n_F/n_H3＝n_F/0.596n_F＝1.67

第四挡：如果将其它快速离合器脱开，B5接合上，则太阳轮E和中间轴(26)上的F、G便成为一体了。这时除最后面一个行星齿轮机构作空转外，前面三个都是锁住的，因此各齿轮之间不能产生任何相对运动，所以中间轴(26)与输出轴(82)也被锁成一体成为直接传动了。所以在第四挡的速比为：

(i_(26)(82))_四挡＝1

倒挡：需要使用道挡时，将其它快速离合器脱开，将B1制动，这时内齿轮N与机架固定，则参加运动和功率传递的就剩下GMH3和JNH4所组成的两个行星齿轮机构了。同理，因为GMH3是一个差动行星齿轮机构，故转数n_M和n_H3均为未知数；而JNH4为一普通的行星齿轮机构，所以可先从JNH4着手找出它们的速比关系。

在机构JNH4中，根据公式可知构件J的转速为：

n_J＝n_H4(1-i^H4 _JN)＝n_H4[1-(-93/41)]

＝(134/41)n_H4

对于GMH3这个差动机构，其构件G的转速根据公式有：

n_G＝n_Mi^H3 _GM-n_H3(i^H3 _GM-1)

＝(-92/28)n_M-(-92/28-1)n_H3

＝(-23/7)n_M+(30/7)n_H3

因为n_M＝n_J，n_H3＝n_H4，代入上式后则为：

n_G＝-6.453n_H4

这时就可以求出倒挡时的速比为：

(i_(26)(82))_倒挡＝n_G/n_H4＝-6.453n_H4/n_H4＝-6.453

式中的负号表示中间轴(26)与输出轴(82)轴转向相反，故可实现倒挡。

在图2中可以看到，这种汽车机械自动变速器主要由快速离合器机构(B7)、具有离心推进与弹性压紧机构的摩擦离合器机构(B8)、具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)、离心推进螺旋机构(B9)与由传统汽车行星变速机构改制的由多个快速离合器机构组合进行档位控制的的传统汽车行星变速机构(58)、手动档位控制机构(B10)及输入轴(10)、中间轴(26)、输出轴(82)等组成，其特征在于：

(a)快速离合器机构是由星轮为外星轮结构的单向超越离合器机构改制而成，在外星轮(21)中滚柱(18)工作位置上处于滚柱(18)轴线中部且沿外星轮(21)切线方向偏离滚柱(18)轴线一给定距离处，沿外星轮(21)径向对应制有多个由外向内的阶梯通孔，阶梯通孔中装有小端直径满足当其沿阶梯通孔向下运动时可将滚柱顶离工作位置的条件的且大端顶部具有直径小于其大端直径的球面的阶梯圆柱形的顶销(20)，顶销(20)的小端圆柱上，套装有直径大于阶梯通孔小端直径且小于阶梯通孔大端直径的压缩弹簧(19)，在外星轮(21)的外圆上，套装有内孔与外星轮(21)外圆作动配合的且在与各顶销(20)对应处制有直径只允许顶销(20)上端的球面部分通过的孔的并可在由外力作用下沿外星轮(21)轴线作轴向移动或转动的外形成圆环形或桶行或阶梯圆柱形离合套，在滚柱(18)两端侧装有上端部分圆柱面与外星轮(21)作静配合的下端与滚柱(18)端面下部对齐的限位销(17)，下端固定安装在外星轮(21)外圆上的离合套定位销(1)的上端穿过离合套上的沿其工作时的运动方向制成的限制离合套运动位置的通槽中，星轮为外星轮的快速离合器机构中的滚柱(18)与弹簧顶紧机构可直接采用单向超越离合器中的标准结构，外星轮(21)可采用标准结构或采用标准结构与其以顶销(20)的轴向中心线为旋转轴的镜像机构二者复合而成的机构；

((e)离心推进螺旋机构(B9)与由传统汽车行星变速机构改制的由多个快速离合器机构组合进行档位控制的的传统汽车行星变速机构(58)是将多个快速离合器的外星轮制成一体组成同轴的组合外星轮(54)，组合外星轮(54)与机架做固定联结，可沿组合外星轮(54)轴线转动的桶形组合离合套(56)上控制各快速离合器上各组顶柱径向位置的通孔按组合离合套(56)转至或轴向移动至任意位置时只存在允许一个快速离合器的一组顶销进入其上的通孔中或没有顶销进入其上的通孔中两种可能的特定的间隔沿其轴的旋转方向或轴向或轴的旋转方向与轴向复合的规律分布，其置于输出轴(82)一侧的底面中部制有非自锁的大导程的螺旋线的螺孔，各快速离合器的内环按倒档、空挡、一档直至最高档的规律分别固定在传统汽车行星变速机构中各级变速时需通过制动装置与机架固定连接的轮系中的各部位的外圆上，组合外星轮(54)与套装在输出轴(82)上的阶梯圆柱形支座(60)的大端内侧作固定连接，在输出轴(82)的输出侧上，由内向外依次装有套装在支座(60)小圆柱上的变速压缩弹簧(63)、内侧顶在变速压缩弹簧(63)外侧的且内孔与支座(60)的小圆柱做作滑键连接的外圆上制有的螺纹与组合离合套(56)上的螺孔作配合的外侧端面处通过钢球(62)与离心推进机构内侧做滚动配合的螺套(64)及运动方向朝着变速压缩弹簧(63)压紧方向的离心推进机构，在组合离合套(56)底部外侧直径较大的位置附近，固定装有一根处于当其被向上拉动时组合离合套(56)沿变速机构输出转速升高的方向转动的位置上的变速钢丝绳(66)，在组合离合套(56)的圆周上装有一个一端固定在其圆周上另一端固定在机架上且拉紧方向与变速钢丝绳拉紧方向相反的拉伸弹簧(84)或在机构中装有两端分别固定在组合外星轮(54)或支座(60)与组合离合套(56)上的扭簧；

(g)汽车机械自动变速器的组合结构为：在汽车动力输入轴(10)的动力输出端上，固定装有初始状态为接合状态的其离合套(2)为轴向移动式的并通过拨叉环及带有钢丝螺套的钢丝拉线(14)与汽车的制动踏板连接的快速离合器机构(B7)的内环，在一端通过轴承连接安装在输入轴(10)的输入端上另一端作为传统汽车行星变速机构的输入端的且结构上符合具有离心推进与弹性压紧机构的摩擦离合器机构(B8)与具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)对轴的安装结构要求的中间轴(26)上，依次装有其固定盘(22)与输入端上快速离合器机构(B7)的外星轮(21)及具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)的快速离合器的加长外星轮(25)固定在一起的快速离合器机构(B7)、具有离心推进与弹性压紧机构的摩擦离合器机构(B8)、具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)、其组合外星轮(54)与机架作固定连接的由离心推进螺旋机构(B9)与由传统汽车行星变速机构改制的由多个快速离合器机构组合进行档位控制的的传统汽车行星变速机构(58)，手动档位控制机构(B10)固定在与机架作固定连接变速箱右箱体(55)上方，其位置使换档钢丝绳(66)保持与输出轴(82)的轴线垂直。

在图3中：输入轴(10)与快速离合器机构(B7)的内环制成一体，由通过螺钉(6)固定在变速箱左箱体(16)上的轴承座(15)中的轴承(8)做支承，轴承(8)左侧依次装有密封圈(9)、轴承盖(13)、档圈(11)，快速离合器机构中的离合套(2)采用轴向移动式的机构，下端固定安装在外星轮(21)外圆上的离合套定位销(1)的上端穿过离合套(2)上的沿轴向制成的通槽中，可起到限制离合套(2)轴向位置的作用，离合套(2)的左侧小外圆上制有环形槽，中心处制有可装入套装在输入轴(10)上的复位弹簧(7)的通孔，复位弹簧(7)装入后由档圈(12)限制在离合套(2)左侧的通孔中。离合套(2)左侧的小外圆上套装有圆环形拨叉环(4)，拨叉环(4)的右侧固定装有下端圆柱装入离合套(2)上的环形槽中的拨叉销(3)，左侧与轴承座(15)通过键(5)作滑动连接。具有钢丝螺套钢丝拉线(14)一端的钢丝拉线穿过轴承座(15)固定在拨叉环(4)上，外面套装的钢丝螺套的端面紧顶在轴承座(15)上，其另一端与汽车的制动踏板接通，使制动踏板可在刚开始制动时先拉动离合套(2)。

在图3、图4与图5中：在一端通过轴承(33)连接安装在输入轴(10)的输入端上另一端作为传统汽车行星变速机构的输入端的且结构上符合具有离心推进与弹性压紧机构的摩擦离合器机构(B8)与具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)对轴的结构要求的中间轴(26)上，依次装有其固定盘(22)与输入端上快速离合器(B7)的外星轮及具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)的快速离合器的外星轮通过螺钉(23)固定在一起的快速离合器(B7)、具有离心推进与弹性压紧机构的摩擦离合器机构(B8)、具有离心推进机构的快速离合器机构(B9)、其组合外星轮(54)与机架作固定连接的由离心推进机构与螺旋机构控制其组合离合套(56)的多个快速离合器机构组合而成的汽车行星变速机构的档位控制机构进行档位控制的传统的汽车行星变速机构、固定在与机架作固定连接的具有快速离合器的汽车机械自动变速器的变速箱右箱体(55)上方或机架上其位置使换档钢丝绳(66)保持与输出轴(82)的轴线垂直方向的手动档位控制机构(B10)。

在图4中：加长外星轮(25)的右侧通过螺钉(90)与圆盘形支承座(29)作固定连接，支承座(29)的中心处，通过轴承(43)套装在中间轴(26)上。固定盘(22)通过轴承(35)及起固定作用的螺母(34)套装在中间轴(26)上，机构(B6)中的内环(41)与中间轴通过花键机构连接在一起，并由螺母(42)固定在中间轴(26)上，调节螺母(45)的作用是调节小固定盘(32)的轴向位置。变速器的四档变速的快速离合器采用(B7)的结构，内环(49)与中间轴(26)采用花键连接，档圈(46)、(47)、(51)分别起到限制内环(49)及复位弹簧(50)轴向位移的作用。档销(59)的作用是限制组合离合套(56)前进方向的极限位置。组合外星轮(54)通过螺钉(83)与圆盘形支座(60)作固定连接，支座(60)的中心处，通过轴承(61)套装在中间轴(26)上。变速器的四档的变速，采用离合套(48)为轴向移动的快速离合器完成，在组合离合套(56)的外端部，设计出一组按规律排列的凸台，并在机架或变速箱上与之对应的位置上，沿轴向装一组可穿过机架或变速箱箱体或连接盘(52)的顶柱(53)，使顶柱(53)一端顶在组合离合套(56)的外端面或凸台上，另一端顶在离合套(48)的端面上，内环(49)与中间轴(26)采用花键连接，其两端分别装有档圈(46)、(47)，复位弹簧(50)外端装有档圈(51)。安装在离合套(48)与顶柱(53)之间的垫圈(88)，可改善离合套(48)与顶柱(53)之间的摩擦环境。小端紧装在外星轮(57)上的限位销(89)，其大端套装在离合套(48)上的沿轴向制出的通槽中，其作用是限制离合套(48)的轴向位置。

在图5与图6中：小轴(65)的作用是将变速钢丝绳(66)挂在组合离合套(56)上。摩擦盘(67)、离心球(68)、固定盘(69)、调节螺母(70)是组成驱动组合离合套(56)旋转的离心推进机构。变速钢丝绳紧定螺钉(76)的作用是将变速钢丝绳(66)紧定在手动变速轴(72)上，销(79)的作用是将旋转手轮(80)、手动变速轴(72)连接在一起。支承套(78)通过螺钉(94)固定在手动换档支架(71)上变速箱左箱体(16)、变速箱右箱体(55)通过处在而者之间的中间制有大通孔的圆盘形连接盘(52)及螺栓螺母组(86)、(87)固定连接在一起。输出轴(82)的输出端，通过轴承(81)套装在变速箱右箱体(55)的输出端一侧的孔中，拉伸弹簧(84)一端挂在固定在变速箱右箱体(55)上的弹簧挂钩(85)上，另一端固定在组合离合套(56)上，其作用是使组合离合套(56)可以顺利复位。支承套(78)通过螺钉(93)固定在手动换档支架(71)上。

在图7中：离合套(28)的外圆上制有沿旋转方向的通槽，其内通过固定在加长外星轮(25)上的弹簧挂销(92)、(94)挂装有拉伸弹簧(91)。

在图8及图9中分别表示的是快速离合器机构采用单向制动时的情况与快速离合器机构采用双向制动时的情况，弹簧顶紧机构(93)采用标准结构。

总之，在具体实施时，应根据上述原理性方案灵活应用，如：可将离合套为轴向移动式的快速离合器的外星轮与汽车底盘固定在一起，将其内环与汽车的车轮或轮轴固定在一起，将离合套的控制拉线与汽车制动踏板接通，并调至使其在制动踏板踏到最底部时离合套开始接通快速离合器的位置，这时，就可起到在紧急制动的作用。又如：手动档位控制机构(B10)一般情况下，可设计成较传统的通过杠杆机构及定位机构组合而成的通过变速杆直拉变速的机构，也可设计成电动控制的机构；具有离心推进与弹性压紧机构的摩擦离合器机构(B8)中的摩擦片(37)也可设计成传统的单片摩擦片的机构，其机构中的离心推进机构在可能的情况下，也可用传统的离心离合器机构替代；快速离合器(B7)的开合控制也可采用电磁阀来控制或简单的液压或气动技术控制；组合快速离合器机构在这里实际上相当于一个制动器，应根据所选行星轮系的不同而决定其制动的方向是双向还是单向，如采用双向制动，其外星轮应采用以单向制动的快速离合器的顶销的径向中心线为旋转轴的镜像机构二者复合而成的机构；变速器的变速箱一般情况下也可制成一体的；另外，这种变速器还有一个特点，就是当汽车在下坡时由于车速在不断的加快，这时，可能会出现车轮反过来驱动变速器的情况，当出现这种情况时，快速离合器机构(B7)与具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)中的快速离合器机构会失去作用，使变速机构与输入轴(10)脱开，如在这种情况下不希望变速机构与输入轴(10)脱开的话，快速离合器机构(B7)中的外星轮(21)应采用标准结构与其以顶销的径向中心线为旋转轴的镜像机构二者复合而成的机构，既双向制动机构，再将具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)中的加长外星轮(25)改成由两个外星轮的缺口部分沿旋转方向磋开一定的位置，并按一正一反的方向固定组合在一起，再将内环(41)的宽度加大一倍，并使定位销(27)的在拉伸弹簧(91)的作用下其初始位置定位在处于反向制动的位置即可；对于车速较高的大型车或有特殊要求的车辆，为降低变速器的制造难度，也可考虑在变速器的前面增加一个减速器；由于变速器的空档、一档及倒档的位置是由手动档位控制机构(B10)控制的，空档的位置在中间，而且是处在没有顶销进入离合套上的起定位作用的孔中的位置上，所以手动换档机构中定位机构的弹性阻力一般应比其他档位上的弹性阻力及拉伸弹簧(84)的弹性恢复力大，这样才能克服作用在组合离合套(56)上的拉伸弹簧(84)的弹性恢复力的作用；因为倒档的位置在空挡位置的另一侧，为了避免误操作，手动变速轴(72)上倒档位置的定位孔一般不应与其它档位的定位孔在同一轴截面上，可沿轴向移动一段距离，使得换档时必须将手动变速轴(72)沿轴向拉动一段距离才能将倒档挂上，从而起到防止误操作的效果；作用在倒档快速离合器机构中顶销(20)上的压缩弹簧(19)对顶销的作用力应足够大，以防止快速离合器在倒档加速时在离心推进螺旋机构(B9)的作用下误脱档；一般情况下，当汽车暂时停止行驶时，变速器的档位处在一档位置即可，如希望这时档位处在空挡位置时，可将手动变速轴(72)上一挡定位位置上的定位孔制成深度较小的形式，使组合离合套(56)处于拉伸弹簧(84)刚刚拉不脱的状态，这样一来，当汽车在行驶中制动停车时，组合离合套(56)就会在拉伸弹簧(84)弹性恢复力的加速作用下自动跳会空挡位置；对具有离心推进与弹性压紧机构的摩擦离合器机构(B8)的设计可采用比较灵活的方法，应尽量采用目前比较成熟的技术，比如说对于离心推进机构，目前各类离合器中的带有离心机构或说带有离心锤的机构很多，应尽量借用，摩擦片也可采用单片的形式；对于本实用新型中其他机构中的离心推进机构，在设计上就比较简单了，因为它们只是控制机构中快速离合器上的离合套的运动，所以控制力相对很小，因此在借用现有成熟技术方面就更加方便；离心推进螺旋机构(B9)的螺旋机构也可采用凸轮机构替代；拉伸弹簧(84)一般情况下可采用两端分别固定在组合外星轮(54)或支座(60)与组合离合套(56)上的扭簧替代；在变速器的行星机构的选择方面，应考虑尽量采用使组合离合套只用一种运动方式就可完成所有变速动作的方式，因为只采用轴向移动或轴向转动的形式会使结构比较简单。例如可采用具有三个前进档的传统辛普森式自动变速器的行星机构等。由于机构中的制动系统与加速系统是相对独立的，不会出现行驶中因误操作而造成的问题，所以，为了便于驾驶员尤其是初学者使用，建议在驾驶员脚下设计出对称的左右两套加速与制动踏板，使操作更加方便省力。

Claims

1、一种具汽车机械自动变速器，主要由快速离合器机构(B7)、具有离心推进与弹性压紧机构的摩擦离合器机构(B8)、具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)、离心推进螺旋机构(B9)与由传统汽车行星变速机构改制的由多个快速离合器机构组合进行档位控制的的传统汽车行星变速机构(58)、手动档位控制机构(B10)及输入轴(10)、中间轴(26)、输出轴(82)等组成，其特征在于：

2、根据权利要求1所述的一种汽车机械自动变速器，其特征在于：可将输入轴(10)与快速离合器机构(B7)的内环制成两体并做固定安装，由通过螺钉(6)固定在变速箱左箱体(16)上的轴承座(15)中的轴承(8)做支承，轴承(8)的左侧依次装有密封圈(9)、轴承盖(13)、档圈(11)，离合套(2)的左侧小外圆上制有环形槽，中心处制有大孔可装入套装在输入轴(10)上的复位弹簧(7)的阶梯通孔，复位弹簧(7)装入后由档圈(12)限制在离合套(2)左侧的通孔中；离合套(2)左侧的小外圆上套装有圆环形拨叉环(4)，拨叉环(4)的右侧固定装有下端圆柱装入离合套(2)上的环形槽中的拨叉销(3)，左侧与轴承座(15)通过键(5)作滑动连接。具有钢丝螺套钢丝拉线(14)一端的钢丝拉线穿过轴承座(15)固定在拨叉环(4)上，外面套装的钢丝螺套的端面紧顶在轴承座(15)上，其另一端与汽车的制动踏板接通，加长外星轮(25)的右侧通过螺钉(90)与圆盘形支承座(29)作固定连接；支承座(29)的中心处，通过轴承(43)套装在中间轴(26)上；离合套(28)的外圆上制有沿旋转方向的通槽，其内通过固定在加长外星轮(25)上的弹簧挂销(92)、(95)挂装有拉伸弹簧(91)；固定盘(22)通过轴承(35)及起固定作用的螺母(34)套装在中间轴(26)上；具有离心推进机构的快速离合器机构(B6)中的内环(41)与中间轴通过花键机构连接在一起，并由螺母(42)固定在中间轴(26)上，变速器的四档变速的快速离合器采用离合套(48)为轴向移动的快速离合器完成，在组合离合套(56)的外端部，设计出一组按变速规律排列的凸台，并在组合外星轮(54)的内侧外圆处与连接盘(52)连接处与凸台对应的位置上，沿轴向钻一组通过二者的通孔并装一组可穿过通孔且长于通孔长度的顶柱(53)，使顶柱(53)一端顶在组合离合套(56)的外端面或凸台上，另一端顶在离合套(48)的端面上，内环(49)与中间轴(26)采用花键连接，其两端分别装有档圈(46)、(47)，复位弹簧(50)外端装有档圈(51)，在组合离合套(56)的内端，装有下端紧装在组合外星轮(54)内端附近圆柱面上的档销(59)，组合外星轮(54)通过螺钉(83)与支座(60)作固定连接，支座(60)的内侧中心处，通过轴承(61)套装在中间轴(26)上；变速钢丝绳(66)通过小轴(65)挂在组合离合套(56)上；变速钢丝绳紧定螺钉(76)将变速钢丝绳(66)紧定在手动变速轴(72)上，销(79)将旋转手轮(80)、手动变速轴(72)连接在一起；支承套(78)通过螺钉(94)固定在手动换档支架(71)上，变速箱左箱体(16)、变速箱右箱体(55)通过处在而者之间的中间制有大通孔的圆盘形连接盘(52)及螺栓螺母组(86)、(87)固定连接在一起，输出轴(82)的输出端，通过轴承(81)套装在变速箱右箱体(55)的输出端一侧的孔中，拉伸弹簧(84)一端挂在固定在变速箱右箱体(55)上的弹簧挂钩(85)上，另一端固定在组合离合套(56)上；小端紧装在外星轮(57)上的限位销(89)，其大端套装在离合套(48)上的沿轴向制出的通槽中，手动换档机构(B10)的高度应以驾驶员操作方便的高度为准。