汽车行星无级变速器的制作方法

专利名称：汽车行星无级变速器的制作方法
汽车行星无级变速器1、 技术领域汽车驾驶具有变速传动，常有齿轮啮合手动换挡和液力机械传动自动换挡的有级 变速，还有多种类无级变速。从发动机到车轮驱动的传动系统应装置减变速和差速器，传动链有分部组合或合为一 体的结构。摩擦传动实现减变速具有多种形状的行星轮等传动元件，还有加压机构和 调速装置，尤其是具有充分弹性变形的多行星轮实现多点传力柔性传动的汽车行星无 级变速器。2、 背景技术齿轮传动具有高效率和大功率，但很难实现无级变速这个主题，液力机械传动自 动换档改善了操纵但却增加油耗，造价和使用成本弁高。有级变速与行驶特性难以匹 配，影响到汽车的普通应用。无级变速获得了传动性能与汽车万有特性需求实现最佳匹配，使燃油经济性和驾 驶舒适达到良好状态。目前应用较多的金属带式CVT仍优缺掺半，带在调速轴向分合 移动时出现偏移，造成带的扭曲，传动发生冲击，噪声增大，降低了平稳性，带的寿 命会急剧下降。这种变速器起步性能感到滞涩，带的压紧消耗着动能。由于带链由几 百件推块串联组装，传动转矩由推块与槽面的摩擦力传递，由于串联关系作用力是一 传至二， 二再传至三这般接力式传递中存在着较多的损耗，每推块上产生的推移力不 能算术相加，所以尽管参与传力的推块较多，但独立作用相加相乘的并不多，因而总 功率受到限制。寻找和研制高性能无级变速器是现代汽车发展必然趋势，是市场需求和效益目标， 是有效降低油耗改善驾驶性能达到更舒适和安全的重要途径。3、 目的本发明以行星传动的一系列优势采用多点传力的柔性传动实现大功率大变速比恒 功率髙效率和高寿命为一身的结构，提供简化、节能、制造容易、成本降低、产销普及的汽车行星无级变速器。本变速器单机单级输出转速已经达到输入转速直至零转， 縮短了传动链，提高效率、节省空间、降低成本，使驾驶汽车成为十分简单轻松愉快
老少皆宜，实现了驾驶乐趣。 4、实现本发明的方法开发汽车无级变速传动意义和效益巨大，但必须要达到的技术性能是现有各类变 速器难以突破的鸿沟。齿轮因有固化的齿形能传递大功率，而摩擦轮的光滑工作面传 动柔性圆滑平顺更适合汽车行驶，却须提高承载能力。以往摩擦副常釆用硬钢对硬钢 的刚性传动，尤其是两凸相触既使在巨大压紧力下其弹性变形微乎其微，应力高度集 中，接触应力高，容易发热和磨损，寿命普遍较短。经研究发现，摩擦传动具有潜在 优势，当摩擦副制成受压紧力时产生足以补偿制造和装配误差的弹性变形，降低刚性， 达到以柔克刚，增大触点接触受力面积，使传动柔性化，减少冲击和振动。采用相对 较低的压紧力而要获得较大的传动力是利用柔者在刚者的挤压下产生弹性变形，触点 间产生微凸坡角和凹凸共曲，传动时具有当量性啮合作用提高推动力。由于形成凹凸 共曲油膜易于形成并保持较大的膜厚比，油膜的牵引传动大幅度提高承载力。 摩擦传动必须接触才会产生，而元件触点间是零距离，所以相关尺寸精度和形位偏差 无丝毫误差。装配中和运动时要实现多方一致性，阜靠精密加工无法生效，应利用调 整补偿时刻按实际距离及变化自动到位才有实效，这就是本发明利用弹性变形及最佳 滑动率获取高效率实现大功率。本发明采用较大圆径的主动轮以较大力臂达到较小的圆周力，同时在主动轮圆周 上装有数量众多的行星轮，使每一个行星轮是在独立性各自工作成为并联式传动，单 个力矩能以算术式相加相乘。据此本变速器将输入功率分二支经行星轮分汇流转换后 又传到同一输出轴，所以同时独立传力的触点增加一倍，以一个分支16个行星轮计， 输出轴的总转矩-PiX64 (P!为每个寧擦接触点能传动的圆周力，R为主动轮工作半 径)。按P,-2Q0N， R-0.15m计，总转距M=200X64X0.15=1920Nm (低速区)。摩擦传动更容易实现高效率，尤其是多行星轮高速转动，效率高于行星齿轮传动， 可达到0.98以上。这是因为齿轮利用浮动机构还未能均布载荷，每一个行星齿轮不可 能瞬时完全同步，而且齿槽的气液或齿面振波造成各种阻耗，降低了传动效率。而光 滑工作面的摩擦轮就没有该类耗损，惯性力也充分利用，还有着瞬间的接连不断而频 繁的弹性回弹力的效应作用。行星轮的形状结构和分支传动及达到的弹性变形和最佳滑动率实现了高效率大 功率是本发明的最主要特征和实破点。其次是行星轮工作面上无心轴，调速位移达到全半径，实现输出转速等于输入转
速直至零转，从而简化了传动链，也是本发明的突出贡献。大功率无级变速还要解决 其他一些技术难题，本变速器的销套结构和尺寸形状有多钟形式，与H字型行星轮中 间凹槽与中部心轴联动。0字型行星轮常以外圆与销套外圆传力相滚动，所以销套变 为外径小而长的滚动套。还有是将各销套制成一个销孔板，以同一圆板对应销孔套入 各销轴，而每一行星轮的中部心轴所对应位置制成滑移槽，行星轮中部心轴正好装入 对应的槽中传递力矩，调速时行星轮于槽中滑移，这样的圆板式结构能减小行星轮与 销套间的运动撞击，降低噪声。但是行星轮的回转离心力直接作用于外压圈上不能与 圆周力形成合力，但是降低噪声，常用于功率较小的传动。 5、主要技术措施 (1)大功率汽车传动系统受到空间限制其结构紧凑轻巧十分重要，行星式传动尤其是多点传 力的弹性摩擦轮传动，实物制造证实是最理想的机型。无级变速最易于实现的是摩擦 副传动，而采用齿轮啮合力图也能实现大功率无级变速的尝试至今未得成果。以前从 齿轮传动强求是想靠齿轮的大模数就有大力矩可推动的能力，却因固化的刚性齿制造 成"无级"是得不偿失。摩擦传动需要压紧才能产生摩擦力，单点的传力能力受材料 许用接触应力的限制，势必大量增加传力点，这就要多行星轮多点出力。但是摩擦副 的零距离接触对多行星轮传力的存在多方"一致性"难题，否则行星轮越多，参差越 不齐，被动件阻力矩迫使传动失效，变为画蛇添足的后果。本发明采用弹性体行星轮实行刚柔配对达到柔性传动，将一系列难题迎刃而解。 单一性圆周上呈圆弧曲面的主动轮和外库圈保留实体刚性结构为刚者，而数量达拾几 件或几拾件外形尺寸相同的行星轮从通常的刚性件改为柔性件。钢质工作面具有高硬 度又有韧性，却以薄壁成为易于变形的弹性体，与主动轮和外压圈的实心厚度相比， 行星轮的柔度增大，相互压紧时行星轮的接触相关尺寸及工作面上各接触受力点能以 柔让刚，刚为凸柔为凹，形成凸凹共曲的传动副。能以自身的柔度达到可变性的行星 轮，尽管件数众多却能压縮成等距离而完成触点二元件间零距接合，偏差大的多压縮， 避免了快与慢间的碰撞减小了噪声，达到了传动更圆滑平稳使行驶舒适柔和。从发动机经前进或倒挡离合器传到变速器输入轴，输入轴与二套分支变速机件并 列进行二路分汇流转换，每一套的二个主动轮与输入轴键联接，夹紧行星轮时二个接 触点同时产生摩擦力。二个外压圈控制了行星轮的径向外移，由于外压圈不作转动， 所以行星轮自转时即作公转将力矩传到销轴和输出盘。二输出盘连接于同一输出轴上，
二分支的转矩又集中到输出机构。这样输入轴将发动机的总功率分配到二套分支，各 分支将转矩再分散到各个行星轮，几拾件行星轮与主动轮和外压圈的所有接触点产生 摩擦力，每一个触点应力小发热温升低耐磨寿命高，每个行星轮达到各自独立产生转 矩后又相加一起。输出轴又与起步离合器联接，结合时传递发动机的转矩，分离时让车轮在惯矩作 用继续前进，滑行阻力矩更小行驶节油更佳。主动轮、行星轮、外压圈以及销轴销套的传力均发生于同一个回转截面中形成平 面力系，是大幅度提高效率的最主要原因。行星轮的形状结构有多种形式，如H字型和O字型的轴向截面。H字型是二锥 工作面上无心轴，工作半径从中心顶锥零半径直至边缘的全半径，中间制成凹槽，由 中部心轴相连接二側锥体成为一个行星轮。O字型是二件薄壁锥体组合，锥面上无心 轴，工作半径同样从中心顶锥直至外圆边缘的全半径，二个半体锥套合(滑动配合) 成为完整的行星轮，两侧对称的二工作锥面。而在空腔里装有一对碟簧始终压开半锥。 装配后在压紧力作用时更能产生弹性变形。并且在接触受力时易于形成凹凸共曲，大 幅度提高承载力。H字型或O字型的行星轮其自重应控制，达到离心力适当并能与圆周力合成，达 到高效率推力矩。薄壁型弹性体对于滚动摩擦副提高摩擦力作用显著，这种因变形而 成的柔度不但使传动柔和、平顺、圆滑，行驶舒适，而且接触点的凹凸共曲和回弹力 的微动作用大幅度提高了效率，这与乒乓球、兰球的回弹力有些相似，均起到难以估 量的效能。H字型中部心轴直径小，与大直径的销套外圆接触传力，销套自转速达到十分缓 慢，减少了各种损耗。O字型由于薄壁易形成凹凸共曲和回弹力。加上由腔内的碟簧控制弹性变形，所 以变形性能更好。优质钢制行星轮经热处理工作面具有高硬度高耐磨获得高寿命，还能让主动轮和 外压圈因刚柔配对也显著提高寿命。本变速器在紧凑结构条件下能传递较大的功率。以输入转速为1500、 2000、 3000、 4500r/min时分别达到对应功率45、 60、 90、 135Kw变速器的外形尺寸《350 400mm， 可以前驱动或后驱动，也可前后同时同速驱动，只需输入轴同时传动前后桥，采用相 同变速器输出转速同步同速运行。
变速器本身的变减速简化了传动链，从发动机输出齿轮一边传到油泵，另一边将 主动力传入轴上的两套液压式摩擦离合器，控制前进与倒车或者空档。传动轴的输出 可以与多套无级变速器同步同向旋转连接。这样一个发动机能够同时同向同速同转矩 驱动多个车轮，数量从二个至几个。而每一对驱动轮的传动状况完全相同，这是世界 首创。加上输出转速单机单级以输入转速直到零转；弹性变形行星轮的独立性并联传 力的突破；实现大规模集成传动创造新概念。发动机有单缸和多缸，多缸才能突破大 功率，电路有串通并联，并联能同时分路传输。但是只有本发明同时驱动众多车轮作 相同变速行驶，实现无级变速器的功率不受限制。由于大功率传动需要巨大的压紧力， 本发明采用多组小型对合碟簧加压于移动外压圈的端面上，不但压紧力大小不受限制， 并且经久耐用不消耗动能还具有过载保护功能。行星轮向低转速调时使可移动的外压 圈再度压縮端面上的碟簧组，压紧力按设计增大，这正是低转速增大了的转矩所需要 的压紧力，达到完全恒功率传动。大功率传动调速操纵控制又要轻松省力，本发明由于采用大蜗轮或大齿轮齿条大减速比传动，加上行星柃的楔角较大，所以操纵灵^省力，便于自动控制。蜗轮或者 齿轮轴孔制成螺旋传动，使一个主动轮相对于另一固定主动轮作轴向分合位移，完成 快速或缓慢变速，传动稳定平滑。大功率还要解决维修简便使用成本低才能产生高效益。由于本变速器不是依靠牵 引液的高摩擦系数来提高传动能力的，变速器的润滑与轴承和齿轮的润滑相同，润滑 简便又充分。 (2)、大变速比解决了大功率后要求既结构紧凑又具有大的变速范围。由于行星轮工作锥面上无 心轴，接触点位移达到全半径，变速比与行星轮外径尺寸大小无关，能够采用小外径 来增加行星轮的件数，又能结构紧凑。这是本发明的重大贡献。无级变速就是传动元件工作半径逐点不间断变动，工作半径平滑增减，转速连续 升降。转矩增减与转速变化成恒功率圆滑变动提高行驶舒适性。无级变速范围越大行 驶平滑这种感觉越好，尤其是本变速器达到从输入转速至零转，是所有其他变速种类 无法实现的。由于行星轮工作面上无心轴使二个主动轮和二个外压圈的圆弧工作面具 有更宽的及其内外的延伸和过渡保护带，减小了磨损增强寿命，避免在极限转速工作 时出现意外故障。最高速时行星轮的中心锥顶处即半径为零点与主动轮固定接触点重合，其距离变
速器中心轴线为H，而行星轮外径边缘半径为R点与外压圈固定触点重合，至中心轴 线的距离为H2，这时输出转速=输入转速。最低转速是行星轮径向外移，中心锥顶与 外压圈固定接触点重合，行星轮自转半径=0，输出转速为零。发动机经适当减速直接输入变速器，转速常用2000 4500r/min的高速段，也可以 低速输入。输出传动比1产0.9~0.99为上限，12=0.03~0为低速限。由于滑动率和效率在 低速区尤其是接近零转时变动较大，停车前实际转矩下降很多，稍加制动就会停车。 而起步后稍加速转矩迅速增大，起步时具有大力矩和缓速，这是本变速器特性。以高速上极限调至低速下极限，调速蜗轮1/3~1/2转，操纵时间在4~6秒钟。由 于起步离合器安装到驱动桥差速器上，脱离时车轮几乎无动力传递，这有利于滑行， 节油更明显。本变速的机械特性与行驶需求特性十分匹配，以功率1.5千瓦的4极电 动机传动的小功率实试说明如下(

图11)输入1500r/min,最高输出转速1300-1350 r/min,最低转速为40~50 r/min。中高 速效率》0.9~0.98以上，滑动率高速区宜控制到5%以下，中速区(30(K800r/min段) 滑动率为8%~10%, 200 r/min以下段可达15~20%。滑动率与压紧力大小相关，过高 的压紧力虽使滑动率减小，但发热多磨损快耗损严重。当滑动率过大时，摩擦副会出 现严重损坏，所以压紧力和载荷以及控制的滑动率要协调合理才能获得最佳变速传动。 以1500 r/min输入转速，输出转速为950~100 r/min为常用区段，最佳滑动率为8~15%， 效率和承载力处于更稳定状态。G)、恒功率动力由输入轴输入带动键联接的二个主动轮。二个主动轮同时夹紧着所有行星 轮，由于外压圈不转动，所以行星轮作公转运动，将转矩传到一组销套和销轴。销轴 与输出盘固连一体，所以输出盘就旋转作功。这里的输出盘就是差速器中的大齿轮使 汽车行驶。二个主动轮以摩擦力传动行星轮，行星轮以中部心轴或者外圆滚动传递到 销套，销套对销轴回转的同时推动销轴作圆周运动。向低调速，行星轮径向外移，回 转力臂增大，并且可移动的外压圈向碟簧再压縮迫使碟簧压紧力增大，输出转速降低 时转矩升高。向高速调则相反。二个主动轮一个与输入轴固连，另一个作轴向调速移动，由蜗杆蜗轮或齿条齿轮 同步操纵自动控制，多套性变带器的调速由同轴多付相同齿转传递。由于蜗轮轴孔制 成螺旋传动，调速时轴向进合或者退离使二个主动轮对一组行星轮的夹紧推移或松开， 让碟簧变形力将行星轮回位。可移动外压圈受行星轮的推力产生对碟簧组再压紧或者
放松，压紧力增大或减小，所有工位达到恒功率传动。所有变动均是逐渐逐而哮续， 这正是汽车行驶需要提供的圆滑平稳性基本条件。(4) 、高效率传动效率对任何传动系统都很重要，从发动机到驱动车轮减变速环节越少越优。 发动机输出齿轮和前进和倒车离合器联动，或空档。变速器的二个主动轮将主动轴转 矩分配到各行星轮，经行星轮工作半径大小变动达到无级变速后又汇集到输出盘上。 各作用力发生在同一个回转平面上成为平面力系。由于弹性体行星轮个个传力，减少 了阻矩是高效的主因。多行星轮的齿轮副必有浮动机构防止偏载，但比较弹性行星轮 的均布性和一致性。前者差于后者，所以摩擦传动比齿轮传动效率更高。行星轮以中部小轴与销套外圆滚动传力到输出盘，销套不承受转矩仅中间传递推 力，所以不论是低速或较高转速自转其耗阻很少。变速器的二个分支输出盘联接同一输出管轴上，由于每个行星轮传力的独立性及 变速的一致性，达到相加相乘，各个行星轮的分力矩相加成一个大力矩。向低转速调，行星轮径向外移，回转力臂增大，'与力臂夹角在70°-90°间，各回 转力矩的惯性作用相加，行星轮的离心力高速时离心力较大却又可以与圆周力合成， 所以高转速区效率高达0.98以上。在中、低速区，离心力按角速度的平方数值减少， 离心力成为较小推力，作用到碟簧上，而这时因碟簧受到外压圈的位移，压紧力成倍 增大，主动轮上的压紧力同步增大。离心力能与圆周力合成，共同形成推力增大转矩， 是高效原因之一。变速器采用弹性体行星轮依靠弹性回弹力提高摩擦力又相对降低压 紧力，减少损耗也是高效率第二因素。(5) 、高寿命通常的产品几乎都是硬钢对硬钢的刚性摩擦副，所需的压紧力是圆周力的几拾 倍。所以接触应力过高是寿命短的主要原因。本变速器采用弹性体的众多行星轮充分分汇流传递，所以接触应力较低是高寿命 的主因。摩擦副刚柔配对达到柔和化传动，触点凹凸共曲增大工作接触受力面。润滑充分， 油膜发挥牵引传力，也提高了使用寿命。通常的变速器行星轮带连体心轴由于轴径限制了位移，为获取较大的变速范围只 得将主动轮或外压圈的工作面宽度縮小到十分窄小，(仅约1毫米)。而本变速器的行 星轮二个工作锥无心轴，二个主动轮和二个外压圈具有宽工作面和大曲率圆弧曲线，
在径向上下留有延伸和过渡带保护层，有效提高使用寿命。行星轮顶尖处由于曲率半 径小耐摩性最弱，可以采用组合结构将锥顶部分制成高硬度材质减缓磨损。或者将行 星轮作为相对性半易损件，适当年限更换而提高整机寿命。 (6)、调速控制汽车行驶安全可靠最为重要。操纵简单、轻松省力便于电脑控制，消除紧张程度， 具有多种保护十分必要。本变速器调速控制采用蜗轮或齿轮传动，经久耐用不易发生 故障。从高速至低速调速时间仅几秒能够快速敏捷。变速器动力切断后能迅速停止转 动，无惯性爬行。在低速到停转，动力矩会自然变小，稍加制动便停转靠位。而起动 升速，转矩快速增大直至最高扭矩，所以慢速起步并逐渐加快。汽车作为普及化现代交通工具必是低成本才能让大众买得起。同时是低消耗节能型也用得起。还要绝对安全人人能操纵。并且驾驶要舒畅才能实现驾驶乐趣。 6、实质性的进步以往人们认为摩擦传动难能实现大功率和高效率传动，所以常以齿轮承担汽车的 减变速。因为齿轮有固化刚性齿形能承受传递较大的推力，但却很难进行无级变速， 而且不可避免地存在冲击、振动及噪声较大。对于汽车行驶更要平顺和圆滑，达到驾驶舒适和安全。摩擦传动由于工作面是平滑的所以传动具有柔和性平顺性，其最易实现多点传力与无级变速。齿轮受齿数不能 太少的限制，而摩擦件行星轮的尺寸可以任意縮小，在相同外形时，摩擦传动可有更 多行星轮参加传动来提高承载能力。本发明将发动机的大功率分散到多分支传动，每一分支又有众多行星轮处于独立 性产生摩擦力，这些力矩又以相加汇集于同一输出机构，几拾件行星轮传递一个大转 矩，每个受力点上的压紧力较小形成的接触应力也较小。由于数目众多，必需是弹性 体行星轮，这正是本发明的特征。解决了大功率后又达到了高效率，这是采用弹性变形的回弹力和最佳滑动率的结果。薄壁型又与碟簧相组合，行星轮的工作厚度能较大范围自行补偿调整，并始终产 生压紧力与二个主动轮和二个外压圈相接触，达到运行中没有"被动"件减少阻力矩。行星轮二工作锥面上无心轴，调速中触点位移既工作半径从O到全半径，输出转 速等于输入转速直至零转，实现最大的恒功率传动的变速范围。采用多组小型碟簧加压，达到压紧力不受限制，且经久耐用又不消耗功能，这比 液压压紧更有利。
几乎所有的汽车变速器是无法与驱动桥制为一体的，而本发明将减变速和差速器 共用机壳，双重功能而节省空间，縮短传动链提高效率。驱动轮通常是减速器齿轮直 联传动，所以驱动有着齿轮冲动影响。而本变速器以摩擦传动的柔和性最后传递到驱 动轮，因而行驶最平稳舒适。齿轮传动及通常的摩擦轮传动均是刚性传动，唯有本变 速器是刚柔配对达到柔性传动。本发明因发现了提高滚动摩擦力的机理，创新了结构和特征形状，能以摩擦传动 的新优势取代齿轮传动，尤其是以柔克刚应用于汽车传动必需的柔性，这就是本发明 的实质性进步。 7、实施例以下结合附图详细说明本变速器的内容和具体细节，实施本变速器的最有效途径。 附图1是变速器O字型轴向截面图，半锥体1和3工作锥面上无心轴，工作半径从锥 顶尖O半径直至外圆的全半径。二半工作锥相滑动套后合为一个行星轮，内中装一对 合的碟簧2 ,碟簧始终产生推力使二锥的间距增大，在二个主动轮或外压圈组成夹紧 间距触点产生压力，其弹性变形量更大(既碟簧变形量)而壁厚可以更以利于工作面 受力而出现凹凸共曲接触状态，形成的传动回弹力更有效增大摩擦力传递提高承载能 力。附图2是变速器H字型轴向截面图，二外侧工作锥面上无心轴，中间部分是制 成凹槽形中空，只留中部小心轴将二侧半锥体固连为一整体行星轮。二侧工作锥壁厚按压紧力大小确定，达到适合的弹性变形值又便于调速中行星轮 的位移。由于碟簧压紧力始终与转速升降转矩增减相一致，所以选用较大的楔角，常 用半楔<1=8-12° , H字型行星轮中部心部及二侧半锥体壁厚应均称避免热处理应力集 中，防止产生裂纹。材料要硬度和韧性双高，还要一定值的弹性变量。图3是O字型行星轮1工作中推动销套2的传动示意图。行星轮回转时产生了 离心力，作径向外移势必推开销套的阻挡，因而形成离心力和圆周力合成为更大的推 动力(合力)。图4是H字型行星轮在中部心轴与外径较大的销套接触传动状况示意图，这时 的销套形状如一个垫片，插入在行星轮中间的凹槽里。所以销套的自转因大减速变得 十分缓慢回转，并将行星轮的推力传递到销轴及其输出盘上，各种阻耗降低，效率高。图5是高速区行星轮对二个主动轮和二个外压圈相关工位示意图，图中1是主动 轮，2是外压圈，A点是主动轮固定触点与行星轮中心线处接触，B点是外压圈固定触点与行星轮最外径边缘处接触，这时的速比<formula>formula see original document page 13</formula>输出转 速=输入转速。图6是低速区行星轮对二个主动轮和二个外压圈的相关工位示意图，图中1是主动轮，2是外压圈，A点是主动轮与行星轮的最外缘处接触，这时的行星轮中心线已H2r0 0经移动到外压圈固定的触点上，所以其自转工作半径r(TO。速比l2=^^^=~5^=0 输出转速为零转。图7是变速器行星轮与销套每对各自独立式并联传力及其离心力F和圆周力P 组成的合力Q发生在同一回转平面上形成平面力系，提高效率的工作原理示意分析。图8是变速器的另外一种相当于销套功能的圆板图，圆板1的各孔对应配套于输 出盘上固连的销轴上，而各缺口型的滑槽正让各行星轮的中部心轴卡进于槽中二侧留 有间隙。行星轮2是H字型结构。图9是行星轮与圆板装配后的轴向截面示意图。行星轮插在圆板后二锥面分在二 侧，与二个主动轮和二个外压圈的接触传动没有产生影响。图10是以4极电动机1.5千瓦的传动一个实验型变速器的特性曲线图，该变速 器的结构和工作机理与汽车行星无级变速器相同，是说明汽车行星无级变速器具有很 高的承载力和效率的实例。附图11是汽车行星无级变速器的机构图，变速器和差速器制成集成式驱动桥， 其可布置在前后或中间驱动车轮，或者多对安装，能同时同向同步同速将同一发动机 的总功率分散传递到多对驱动轮。图中1是输出轴兼离合器从动件组合，2是离合器活塞组件，3离合器主动件与 输出管式轴和输出盘联接，4管式输出轴，5左输出盘，6固定式主动轮，7碟簧组，8 左端盖，9移动外压圈，IO销套，11固定式外压圈，12—组销套，13—组行星轮， 14移动主动轮，15调速蜗轮，16输入大齿轮，17输入小齿轮，18螺旋副移动座，19 左右输入轴，20中间壳体，21右端盖，22右输出盘，23右半桥，24右支轴承，25 差速器齿轮组，26油封装置，27轴承，28密封装置，29轴承，30左半桥，31蜗杆。发动机输出齿轮与前进挡和倒挡齿轮并离合器联动，控制前进、倒挡或空挡。小 齿轮17与齿轮16的减速比按车速与发动机高速确定。齿轮16以键同连接左右输入轴 19， 二对合主动轮6和14夹紧着一组行星轮13，并将推压到二个外压圈9和11的工 作面上，由于碟簧组压紧可移动的外压圈9，因二外压圈9和11不作转动，行星轮13 便作公转运行，这时行星轮13在中部心轴或外圆径与一组销套10相传动，销套10
活动套在销轴12上，销轴12固连在输出盘5或22上，二个输出盘5和22同紧配在 输出轴4上成为一回转体，输出轴4端部又连接一主动半离合器3在油压力将摩擦片 压紧后传动到离合器从动件1即组成的输出组合，带动腔内的一组差速齿轮25，最终 传动到半轴及驱动车轮。行星轮13是中间滚动体，是重要又数目众多机件，在适当年限后可以移开外压 圈，扩大间距时更换行星轮13。轴承27、 29支承输出轴组合体既从动离合器外壳， 进入离合器的压力油由该外壳通进，以左右密封装置26和28在端盖轴孔与输出轴外 圆间。附图12是发动机输出锥齿轮与前进挡及到挡锥齿轮离合器共同体联动，图中1 发动机，2发动机齿轮，3倒挡离合器及锥齿轮，4前进挡离合器及锥齿轮，5输入锥 齿轮，6驱动桥壳体，7驱动轮。 .由于变速器具有很大的减速比，使传动系统可以不再设置减速档，将变速器与驱 动桥组合为一体，减少所占空间，縮短传动环节，提高效率又降低成本。从发动机输 出齿轮分别有锥齿轮啮合与前进和倒挡离合器联动，这样可简化结构。也可以由圆柱 斜齿轮传入，但二套离合器分别布置，变速器的输入转速可以更高些。变速器的输出轴由左右二半与起步离合器联结，驱动轮的传动更圆滑平顺，摩擦 传动的柔和性更高。因为从变速器后到驱动轮没有通常的锥齿轮减速传动这一环节， 也就不会有齿轮啮合的振动影响了 。
权利要求
1、汽车变速传动具有减变速和差速器，从发动机输出到减变速转换再传到差速器和半轴驱动车轮，尤其是变速器直联发动机与驱动桥合成一体，其特征是变速器由并联的二分支弹性体行星轮分汇流变速，钢制薄壁型弹性结构形状的行星轮各独立性并联传力到一组销轴销套，又汇集到输出盘，二个输出盘联接到同一输出轴，输出轴的端部连接起步离合器的主动件，而离合器的从动件再与内腔装有差速齿轮的另一端管状输出轴左半段构成差速器大齿圈功能，一套差速齿轮与二条半轴联接，变速器与驱动桥组合一体的汽车行星无级变速器。
2、 根据权利要求1所述的汽车行星无级变速器，其特征是摩擦传动的弹性体行星 轮是钢制薄壁型二外侧工作锥面上无心轴的H字型轴向截面形状或O字型轴向截面形 状，受到二个主动轮和二个外压圈压紧，行星轮的被夹厚度自行补偿调整，行星轮上 的接触摩擦传力点，既工作半径达到锥面顶尖从0半径至最外圆边缘的全半径。
3、 根据权利要求1所述的汽车行星无级变速器，其特征是H字型轴向截面行星 轮二侧半锥体中间制成凹槽，由直径较小的中部心轴将两侧半锥体固连成一个整体， 中部小心轴外圆与销套外圆接触滚动或者让中部心轴卡进圆板销套相应的滑槽中传递 力矩，而O字型轴向截面行星轮由薄壁二半锥相滑动套合一起，外锥工作面上无心轴， 内腔装有碟簧总是将二半锥压开，受到二主动轮和二外压圈压紧，锥体厚度受力变形， 各行星轮自行补偿调整工作间距。
4、 根据权利要求1所述的汽车行星无级变速器，其特征是各行星轮回转圆周间均 布一组销轴和销套，销轴固连在输出盘上，而销套有多种形状，与H字型行星轮的是 垫圈状，与O字型行星轮的是套筒状，还有圆板对应滑槽状，二个主动轮， 一组行星 轮及销轴销套力矩传递发生在同一个中心截面成为回转面上的平面力系。
5、 根据权利要求1所述的汽车行星无级变速器,其特征是行星轮由钢质制成薄壁 型弹性体的多种形状结构，易于受压紧力而弹性变形，在接触点上易于形成微凸坡角 和凹凸共曲，滚动摩擦时易于产生弹性回弹力，运行中控制在规定数值的滑动率。
6、 根据权利要求1所述的汽车行星无级变速器，其特征是变速器将发动机转矩由 前进和倒挡离合器联动式输入后分给二个并列式无级变速分支，各自并联的独立分汇 流转矩转换，二个分支并列独立传力又相同传动到一个输出轴，输出轴与起步离合器 联接，起步离合器的从动件兼有差速器大齿圈传动，内腔的一套差速齿轮与二条半轴 联接驱动车轮，驱动桥外壳既是变速器的共同外壳，将减变速和差速合为同一总成。
7、 根据权利要求1所述的汽车行星无级变速器，其特征是发动机输出齿轮同时传 动两套由前进和倒挡离合器联接一起的二锥齿轮，具有前进、倒挡和空挡三功能，传 动轴二端可同时驱动前后车轮成为前后双驱动桥。
8、 根据权利要求1所述的汽车行星无级变速器，其特征是发动机总功率被分配到 多对驱动轮，每一驱动桥里有二分支摩擦式行星轮无级变速并列传动件，二套蜗杆蜗 轮传动与同一条传动轴齿轮联接，相同调速位移，所有行星轮在相同工位及工作半径， 一个发动机可以将功率分配到二个或多个驱动桥完成同一工作状态无级变速。
9、 根据权利要求1所述的汽车行星无级变速器，其特征是采用摩擦式行星传动多 分支多行星轮多点传力，弹性体行星轮为中间滚动沐，与相配的主动轮及外压圈那种 刚度相比行星轮为柔者，而主动轮和外压圈是刚性件，相对柔度即易于变形度有较大 相差，相互压紧时以柔让刚，刚柔挤压接触，形成柔性传动。
全文摘要
汽车传动系统具有减变速，常有手动或自动齿轮换挡的有级变速，还有汽车行星无级变速器。多行星轮多点传力的柔性传动，多分支并列成回转平面上分汇流转换，每每并联而独立传递又合成同一输出轴达到大功率无级变速。数目众多弹性体行星轮均布于刚性主动轮圆周工作面上受压紧点接触，刚柔配对以柔让刚凹凸共曲降低接触应力，弹性变形使所有传力件自相补偿调整，消除运动中的偏差，实现多方一致性，提高效率和寿命；行星轮工作锥面上无心轴变速位移达全半径变速比突破；多组小型碟簧加压不耗动力；蜗轮与螺旋副调速省力易控制；弹性摩擦副的回弹提高承载力；以行星轮小外径增多件数实现功率的突破；大变速范围使行驶更柔和平顺；利用离心力获得高效率低油耗；结构简化效益显著。
文档编号F16H37/00GK101398067SQ200810081499
公开日2009年4月1日 申请日期2008年2月20日 优先权日2008年2月20日
发明者陈广强 申请人:陈广强