TWI761381B

TWI761381B - 原始移位系統

Info

Publication number: TWI761381B
Application number: TW106136462A
Authority: TW
Inventors: 煥雄曾; 國洪曾
Original assignee: 煥雄曾; 國洪曾
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2022-04-21
Also published as: JP6998010B2; JP2018071785A; DE102017119799A1; CN107975578B; KR20180045812A; TW201825808A; CN107975578A

Abstract

一種關於改進的無段自動變速器的移位系統可包含一動力輸出組件、一動力輸入組件、一套環組件，及一連接組件以連接該動力輸出組件與動力輸入組件。該移位系統非常優越，因其僅使用齒輪和液壓來傳遞動力，可用於從低扭矩到重載的任何扭矩情況，如大型客運汽車、大型卡車和重型機械。此外，不需要使用額外的能量來保持變速器在結合時“足夠緊”以防止其“滑動”，且可增加動力傳遞的整體效率。

Description

原始移位系統

本發明關於一種用於車輛的移位系統，特別是一種關於具有簡易結構、改進的無段自動變速器的移位系統，該改進的無段自動變速器比傳統的無段自動變速器更耐用，可用於產生更高的扭矩。

一般來說，自動變速器基本上就是調節轉換器，其獨立逐步或無級地改變作為當前或預期操作條件函數的當下傳動比，這些操作條件諸如部分負載、推力和環境參數，後者比如溫度、空氣壓力和濕度。該組中包括基於電動，氣動，流體動力學或流體靜力學原理，或這些原理組合的調節轉換器。

無段自動變速器通常包括可以從原動機接收扭矩的一第一軸、是或可以與第一軸平行的一第二軸、在兩軸的每一個之上的可調節滑輪或滑輪，及一無盡柔性元件（如鏈條或皮帶，以下簡稱鏈條），連接該二滑輪以便當第一軸由原動機驅動時，將扭矩從第一軸傳遞到第二軸。兩個滑輪是可調節的，為此，每個滑輪包括固定到相應軸上的一第一錐形凸緣，及可與第一凸緣一起旋轉的一第二錐形凸緣，該第二錐形凸緣相對於相應軸軸向移動，朝向及遠離相應的第一凸緣。滑輪的這種可調節性使得鏈條可以將其一個環形部分徑向向內移向一個軸，而其它環形部分徑向向外移動並遠離另一個軸，反之亦然。

無段自動變速器通常優於自動變速器，後者採用結合所謂的旁路或鎖止離合器的動力學變矩器，其理由是因為進入不同齒輪比的變化總是逐漸發生而無任何可觀的衝擊，無段自動變速器提供為機動車輛的乘客提供更大的舒適度。此外，在動力傳動中使用無段自動變速器意謂大大地節省汽車的燃料需求。

然而，由於無段自動變速器使用“錐形皮帶輪”概念或皮帶／鏈條驅動系統的物理限制，傳統的無段自動變速器只能用於小型乘用車和輕型機械等低扭矩情況。此外，無段自動變速器的錐體或帶／鏈條必須保持緊密，以便提供足夠的摩擦力以能夠成功地傳遞動力並防止“滑動”。用於保持錐體和皮帶／鏈條緊密的這種能量實際上是浪費能量的另一種形式，從而降低總體效率。

此外，在傳統的無段自動變速器中，從油門踏板壓低到車子加速時，存在“滯後”時間，這也是由於傳統的無段自動變速器系統的錐形皮帶輪或皮帶／鏈條的物理限制導致加速度較慢和扭矩不足。另外，傳統的無段自動變速器也有噪音、振動和粗糙度的問題。由於傳統的無段自動變速器的結構複雜，其可靠性和耐久性降低。因此，仍然需要一種改進的移位系統來克服上述問題。

本發明是於2015年9月20日提交的序號第14/859,302號的部份延續案（CIP），等待核准中，其通過引用併入本文。

本發明的目的是提供一種關於改進的無段自動變速器的移位系統，該無段自動變速器僅使用齒輪和液壓來傳遞動力，可用於從低扭矩到重載的任何扭矩情況，如大型客運汽車、大型卡車和重型機械。

本發明的另一個目的是提供一種關於改進的無段自動變速器的移位系統，該無段自動變速器僅使用齒輪和液壓來傳遞動力，所以沒有必要使用額外的能量來保持變速器“足夠緊”，以防止任何“滑動”。

本發明的又一個目的是提供一種關於改進的無段自動變速器的移位系統，該無段自動變速器僅使用齒輪和液壓來傳遞動力，所以功率的傳遞是即時的，不會受到加速度的“滯後”的影響，從而提高傳動系統的控制、效率和安全性。

本發明的再一個目的是提供一種關於改進的無段自動變速器的移位系統，該無段自動變速器僅使用齒輪和液壓來傳遞動力，以消除傳統無段自動變速器中與加速相關的噪聲，振動和粗糙度問題。

本發明的又再一個目的是提供一種關於改進的無段自動變速器的移位系統，該無段自動變速器具有相當簡單的結構而更加可靠耐用，且製造成本可以大大降低。

本發明的又再一個目的是提供一種關於環保的無段自動變速器的移位系統，無段自動變速器無論速度和條件如何，都可以設計成最合適和最有效率的傳動比，以降低能耗。

本發明的又再一個目的是提供一種關於改進的無段自動變速器的移位系統，該無段自動變速器僅使用齒輪和液壓來傳遞動力，可以用於自動賽車或爬山等場合，因為它具有瞬時和相當加速的能力。

各種實施例由本文提供的附圖和描述中展示。然而，應當理解，本發明不限於附圖中所示和具體描述的實施方式。

下文的詳細說明是根據本發明的態樣提供的示例性裝置的描述，並不意在表示本發明可以被準備或利用的唯一形式。應當理解，相同或等效的功能和組件也可以由旨在包含在本發明的精神和範圍內的不同實施例來實現。

除非另有定義，本文使用的所有技術和科學術語與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的具有相同的含義。儘管與本發明相似或等同的任何方法、裝置和材料可用於本發明的實踐或測試中，但是現在描述示例性方法、裝置和材料。

所提及的所有出版物通過引用併入本文，目的是描述和揭露例如可以結合當前描述的發明使用的出版物中描述的設計和方法。上文、下文和整個文本中列出或討論的出版物僅因在本申請案提交之前揭露而提供。本文中的任何內容都不得被解釋為承認發明人憑藉先前的發明而無權提前公開此揭露內容。

如在本說明書和整個申請專利範圍中所使用的，“一”和“該”的含義包括提及複數，除非上下文另有明確規定。此外，如在本文的描述和整個申請專利範圍中所使用的，術語“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等應被理解為是開放式的，即意味著包括但不限於。如在本說明書和所有申請專利範圍中所使用的，除非上下文另有明確規定，否則“在”包含“在其內”與“在其上”。

可以理解，雖然術語第一、第二等。可用於描述各種元件，這些元件不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元素與另一個元素區分開。例如，第一元件可以被稱為第二元件，並且類似地，第二元件可以被稱為第一元件，而不脫離實施例的範圍。如本文所使用的，術語“和／”包括一個或多個相關列出的項目的任何和所有組合。

應當理解，當元件被稱為被“連接”或“耦合”到另一元件時，它可以直接連接或耦合到另一個元件，或者可以存在中間元件。相反，當元件被稱為“直接連接”或“直接耦合”到另一元件時，不存在中間元件。

一方面，如圖1至圖3所示，一移位系統可包括一動力輸出組件100、一動力輸入組件200、一套環組件300，及一連接組件400，該連接組件400連接動力輸出組件100與動力輸入組件200。在一實施例中，該移位系統係關於無段自動變速器。動力輸出組件100可包括透過一第一軸7與一第一齒輪3連接的一第一飛輪1，及透過一第二軸8與一第二齒輪4連接的一第二飛輪2。在一實施例中，第一飛輪1能與一主桿9上方的一主桿齒條10結合，而第二飛輪2能與主桿9底部的主桿齒條10結合。

主桿9透過一樞轉鉸鏈13樞軸連接一連桿11以形成一樞轉機構12，因此當動力由動力輸入組件200產生時，該動力能用來透過連接組件400驅動連桿11。在一實施例中，主桿9朝向一方向15移動，如圖1到圖3所示，且該主桿10以”齒條和小齒輪”的方式與第一飛輪1及第二飛輪2進行結合。與此同時，第二飛輪2以及第二齒輪4透過第二軸8以順時針方式旋轉，第二齒輪4可透過一輸出軸6來驅動輸出齒輪5以逆時針方式旋轉來與至少一輸出齒輪5進行結合。輸入齒輪5也與該第一齒輪3結合以驅動第一齒輪3以及第一飛輪1以順時針方式旋轉，然而，當主桿9朝向方向15移動時，第一飛輪1應該以逆時針方式旋轉。由於以不同方向旋轉的兩個不同的動量同時應用於第一飛輪1，第一飛輪1可能會變成閒置。值得注意的是主桿9配置以與複數個滑動輪31，沿著主桿9每一側的一軌道17滑動。

在另一實施例中，主桿9朝向如圖1到圖3所示的一方向14移動，且主桿10以“齒條與小齒輪"的方式與第一飛輪1及第二飛輪2進行結合。現階段中，第一飛輪1以及第一齒輪3透過第一軸7以順時針方式旋轉，且第一齒輪3可透過一輸出軸6來驅動輸出齒輪5以逆時針方式旋轉來與至少一輸出齒輪5進行結合。輸入齒輪5也與第二齒輪4結合以驅動第二齒輪4以及第二飛輪2以順時針方式旋轉，然而，當主桿9朝向方向14移動時，第二飛輪2應該以逆時針方式旋轉。由於以不同方向旋轉的兩個不同的動量同時應用於第二飛輪2，第二飛輪2可能會變成閒置。

值得注意的是不管主桿9的移動方向如何，如圖4所示，第一齒輪3及第二齒輪4始終以順時針方式旋轉，且輸出齒輪5總是以逆時針方式旋轉。然後動力可以透過輸出軸6以逆時針方式輸出。

復見圖1，動力輸入組件200可包含一輸入齒輪29、一輸入軸30與一動力源40。在一實施例中，輸入齒輪29與一減速器28結合。一主旋轉軸21的一端插入減速器28的中心，另一端與一旋轉臂18連接，所以旋轉臂18可以由減速器28透過主旋轉軸21驅動。

動力輸入組件200可進一步包含一液壓缸27該液壓缸27耦接一液壓定位桿22，且液壓缸27的移動是由一控制單元33所管理，液壓定位桿22連接到一端板25。如圖5所示，動力輸入組件200可具有一套環組件300，其可包括一前套環26、一中套環34、一後套環35及一滑動套環36。滑動套環36配置以於主旋轉軸21上滑動及轉動，且該前套環26與後套環35兩者皆耦接滑動套環36，所以三個套環（26、35、36）能以一個單元於主旋轉軸21上旋轉。值得注意的是中套環34是一個非旋轉套環並為前套環26與後套環35包夾，中套環34也能於主旋轉軸21上滑動。滑動套環36配置以在主旋轉軸21上往復滑動，因為中套環34到端板25且該端板25由液壓缸27所移動。

動力輸入組件200也能包括一第一擔架19，該第一擔架19一端連接到一上凸緣24’（於一滑動袖套20上），另一端連接到滑動套環36的一上部24；而一第二擔架19’一端連接到一下凸緣23’（一滑動袖套20’），另一端連接到滑動套環36的一下部23。在一實施例中，擔架（19、19’）被佈置成如圖1所示的V形構造。在另一實施例中，動力輸入組件200可包含一唧筒39，透過液壓油管32與38以供應油至液壓缸27與控制單元33。

在一示例實施例中，當液壓缸27朝向旋轉臂18移動時，它透過液壓定位桿22推動端板25，且進一步朝向旋轉臂18推動滑動套環36。與此同時，因為擔架（19、19’）樞軸連接該滑動套環36的上部與下部（24、23）以及上凸緣與下凸緣（24’、23’），滑動袖套20與20’接著被驅動以分別在旋轉臂18上上下移動，如圖6所示。現階段中，旋轉臂18上擔架（19、19’）間的距離增加，這類似於具有較高速度但較低扭矩的車輛變速器中的“上移”。

另一方面，當液壓缸27縮回以自旋轉臂18拉回該端板25，滑動套環36亦由旋轉臂18拉回，進一步驅動擔架19與19’在旋轉臂18上彼此靠近，如圖7所示。現階段中，旋轉臂18上擔架（19、19’）間的距離減少，其類似於具有較低速度但較高扭矩的車輛變速器中的“下降”。

請參閱圖8，一參數R可被定義為Rx／R₀ ，其中Rx為變數，指出旋轉臂18中間部分與上（或下）凸緣部分間的距離，R₀ 是第一飛輪1或第二飛輪2的半徑。如上所討論，當液壓缸27朝向旋轉臂18移動時，旋轉臂18上擔架19與19’的距離增加，意即Rx如圖8所示般增加。假設R₀ 是定值，我們可以得出結論所得的參數R越高，變速器可以提供的速度更高以及扭矩更低。反之，當參數R較低時，表示速度較低但扭矩較高。

連接組件400可包括旋轉臂18、滑動袖套20上的上凸緣24’、滑動袖套20’上的下凸緣23’、一平衡銷37及自上凸緣24’對面延伸的一曲柄銷16。曲柄銷16樞軸連接連桿11，故動力輸入組件200產生的動力能被傳輸到動力輸出組件100。

圖9到圖12顯示動力是如何透過改進的無段自動變速器，由動力輸入組件200傳輸至動力輸出組件100。旋轉臂18由0度（平行連桿11）開始，而當動力從動力輸入組件200開始輸出時，主旋轉軸21被驅動來旋轉旋轉臂18至90度，也就是垂直於主旋轉軸21，接著180度及270度以完成整個動力傳輸週期。在動力傳輸週期期間，連桿11被驅動來移動主桿9去驅動第一飛輪1與第二飛輪2，並如上所述般進一步及於輸出齒輪5與輸出軸6。

相較於傳統的無段自動變速器，本發明非常優越，因為本發明中的改進的無段自動變速器僅利用齒輪和液壓來傳遞動力。進一步來說，其速度與扭矩可由擔架19與19’在旋轉臂18上的開展程度來管理，而旋轉臂18由液壓缸27所控制，其不需要使用額外的能量來保持變速器在結合時“足夠緊”以防止其“滑動”，且將增加功率傳輸的總體效率。

已經通過上述描述和說明陳述了本發明，應當理解，這些是本發明的示例，並且不被認為是限制性的。因此，本發明不被認為是受前述描述的限制，而是包括任何均等物。

1‧‧‧第一飛輪2‧‧‧第二飛輪3‧‧‧第一齒輪4‧‧‧第二齒輪5‧‧‧輸出齒輪6‧‧‧輸出軸7‧‧‧第一軸8‧‧‧第二軸9‧‧‧主桿10‧‧‧主桿齒條11‧‧‧連桿12‧‧‧樞轉機構13‧‧‧樞轉鉸鏈14‧‧‧方向15‧‧‧方向16‧‧‧曲柄銷17‧‧‧軌道18‧‧‧旋轉臂19‧‧‧第一擔架19’‧‧‧第二擔架20‧‧‧滑動袖套20’‧‧‧滑動袖套21‧‧‧主旋轉軸22‧‧‧液壓定位桿23‧‧‧下部23’‧‧‧下凸緣24‧‧‧上部24’‧‧‧上凸緣25‧‧‧端板26‧‧‧前套環27‧‧‧液壓缸28‧‧‧減速器29‧‧‧輸入齒輪30‧‧‧輸入軸31‧‧‧滑動輪32‧‧‧液壓油管33‧‧‧控制單元34‧‧‧中套環35‧‧‧後套環36‧‧‧滑動套環37‧‧‧平衡銷38‧‧‧液壓油管39‧‧‧唧筒40‧‧‧動力源100‧‧‧動力輸出組件200‧‧‧動力輸入組件300‧‧‧套環組件400‧‧‧連接組件Rx‧‧‧旋轉臂中間部分與上（或下）凸緣部分間的距離R₀‧‧‧第一飛輪或第二飛輪的半徑

［圖1］是本發明中關於改進無段自動變速器的移位系統的示意圖。［圖2］是本發明中動力輸出組件的示意圖。［圖3］是本發明中動力輸出組件的主桿和飛輪的示意圖。［圖4］是本發明中動力輸出組件的第一和第二齒輪及輸出齒輪的示意圖。［圖5］是本發明中的套環組件的示意圖。［圖6］是在本發明當旋轉臂上的擔架打開以達到高速低扭矩目標時的動力輸入組件的示意圖。［圖7］是本發明當擔架在旋轉臂上相互移動，以達成高扭矩和低速度的目標的動力輸入組件的示意圖［圖8］說明本發明中的參數R。［圖9］是本發明當旋轉臂平行於連桿時，關於改進的無段自動變速器的移位系統的示意圖。［圖10］是本發明當旋轉臂旋轉到平行於連桿時，關於改進的無段自動變速器的移位系統的示意圖。［圖11］是本發明當旋轉臂從圖9旋轉180度時，關於改進的無段自動變速器的移位系統的示意圖。［圖12］是本發明當旋轉臂從圖9旋轉270度時，關於改進的無段自動變速器的移位系統的示意圖。

1‧‧‧第一飛輪

2‧‧‧第二飛輪

3‧‧‧第一齒輪

4‧‧‧第二齒輪

5‧‧‧輸出齒輪

6‧‧‧輸出軸

7‧‧‧第一軸

8‧‧‧第二軸

9‧‧‧主桿

10‧‧‧主桿齒條

11‧‧‧連桿

12‧‧‧樞轉機構

13‧‧‧樞轉鉸鏈

14‧‧‧方向

15‧‧‧方向

16‧‧‧曲柄銷

17‧‧‧軌道

18‧‧‧旋轉臂

19‧‧‧第一擔架

19’‧‧‧第二擔架

20‧‧‧滑動袖套

20’‧‧‧滑動袖套

21‧‧‧主旋轉軸

22‧‧‧液壓定位桿

23‧‧‧下部

23’‧‧‧下凸緣

24‧‧‧上部

24’‧‧‧上凸緣

25‧‧‧端板

26‧‧‧前套環

27‧‧‧液壓缸

28‧‧‧減速器

29‧‧‧輸入齒輪

30‧‧‧輸入軸

31‧‧‧滑動輪

32‧‧‧液壓油管

33‧‧‧控制單元

34‧‧‧中套環

35‧‧‧後套環

36‧‧‧滑動套環

37‧‧‧平衡銷

38‧‧‧液壓油管

39‧‧‧唧筒

40‧‧‧動力源

100‧‧‧動力輸出組件

200‧‧‧動力輸入組件

300‧‧‧套環組件

400‧‧‧連接組件

Claims

一種關於無段自動變速器的移位系統，包含：一動力輸入組件，具有一動力源、一液壓動力傳動系統、一主旋轉軸與一擔架組件；一動力輸出組件，具有透過一第一軸與一第一齒輪連接的一第一飛輪、透過一第二軸與一第二齒輪連接的一第二飛輪、一主桿、一輸出齒輪及一輸出軸，其中該第一飛輪與在該主桿上方的一主桿齒條結合，而該第二飛輪與在該主桿底部的一主桿齒條結合；一套環組件具有一滑動套環，該滑動套環配置以於該主旋轉軸上滑動並與該擔架組件連接；一連接組件具有一旋轉臂、複數個連接該擔架組件並套於該旋轉臂上的滑動袖套，及一曲柄銷，該曲柄銷自該旋轉臂上的該滑動袖套延伸並與一連桿連接，該連桿與該主桿連接；其中在該動力輸入組件中的該液壓動力傳動系統具有至少一液壓缸，一液壓定位桿從該液壓缸延伸，該液壓定位桿另一端配置以連接至一端板以控制該擔架組件之移動，其中該擔架組件具有一第一擔架，該第一擔架與該滑動套環的一上部於一端連接，並與該旋轉臂上的一上滑動袖套連接；及一第二擔架，該第二擔架與該滑動套環的一下部於一端連接，並與該旋轉臂上的一下滑動袖套連接，其中該旋轉臂配置以循環的方式旋轉以驅動該連桿與該主桿，進一步驅動該第一與第二齒輪及該輸出齒輪，該改進的無段自動變速器所提供的速度與扭矩由該旋轉臂上的該第一與第二擔架間的距離所控制。
如申請專利範圍第1項所述的關於無段自動變速器的移位系統，其中該第一與第二飛輪以齒條和小齒輪的方式與該主桿的該主桿齒條結合。
如申請專利範圍第1項所述的關於無段自動變速器的移位系統，其中該動力輸入組件進一步包含自該動力源延伸並連接一輸入齒輪的一輸入軸，該輸入齒輪與一減速器結合。
如申請專利範圍第3項所述的關於無段自動變速器的移位系統，其中該主旋轉軸由該減速器所驅動。
如申請專利範圍第1項所述的關於無段自動變速器的移位系統，其中該液壓定位桿的一端與該液壓缸耦接，而另一端與該端板連接，該液壓缸透過液壓油來驅動該液壓定位桿從該液壓缸中伸出與縮回，當該液壓定位桿從該液壓缸中伸出時，該液壓定位桿會將該端板推向該旋轉臂，並進一步推動該滑動套環朝向該旋轉臂時，連接該滑動套環的上部與下部的該第一與第二擔架以及該滑動袖套的上部與下部皆被驅動以於該旋轉臂上分別上下移動來增加其間的距離。
如申請專利範圍第1項所述的關於無段自動變速器的移位系統，其中當該液壓定位桿從該液壓缸中縮回時，該液壓定位桿會將該端板與該滑動套環從該旋轉臂拉回，進而驅動該第一與第二擔架在該旋轉臂上彼此靠近。