专利名称：一种汽车无级变速器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及车用变速器，特别是涉及无级变速的汽车变速器。
背景技术：
现有技术中，CN101769336A中记载的无级变速器，是一种行星齿轮变速器。主要内容是输入轴驱动第一行星齿轮系中的太阳轮和第二行星齿轮系中的星轮支架；由伺服电机驱动第一行星齿轮支架，使齿圈无级变速；第一第二齿圈固定连接或者由蜗杆蜗轮连接， 配合第二星轮，使第二太阳轮上的输出轴速度可变。该方案实际上不适用于车辆驱动。车辆在行驶的过程中，由于惯性、重力等原因，牵引变速器、发动机的情况随时都会出现，第二支架上的星轮有如杠杆，齿圈上的负载作用力会突然反向，负荷剧增，需要额外足够大的功率支持才能维持原速度不变；存在明显的安全隐患。行星轮系用于车辆无级变速时，由于互相关联，状态多变，难以取得预期效果。
发明内容本发明的目的，是充分利用行星齿轮系统的特长，克服固有局限，使无级变速与动力传送互不干扰；负载突变时不影响动力输送和无级变速；小功率变速执行装置就能胜任；兼有坡路安全行车的自动缓速功能，暂停行驶时机构自锁的自动驻车功能；结构简单安全可靠；适用于车辆驱动。所选定的设计方案能够达到预定目标。在该技术方案内，一种汽车无级变速器，主要由主动轴、输出轴，前、后蜗杆、蜗轮、行星齿轮、轮圈等组成。具有二组蜗杆、蜗轮和至少一组行星齿轮；前蜗轮和前行星架同轴固定连接，或者齿轮传动连接；后蜗轮与输出轴传动连接。还包括一个旋转速度监控环；前蜗杆、蜗轮、行星齿轮、监控环等组成无级变速系统；监控环固定在前行星架上。在旋转速度监控环上，具有传感器可检测的编码构造。所述后蜗轮和输出轴，由二个中间齿轮、和至少一个双联齿轮传动连接；中间齿轮分别与后蜗轮同轴固定连接，与输出轴传动连接。后轮圈与输出轴、中间齿轮与输出轴之间，还包含有前、后超越离合器的传动连接。前超越离合器连接后轮圈与后行星架；后超越离合器连接中间齿轮与后行星架； 后齿圈与后轮圈固定连接，后太阳轮与输出轴固定连接。 后行星架超越后轮圈时，前超越离合器脱离。后超越离合器以略大于后轮圈的速度同向旋转；后行星架滞后时，后超越离合器脱离。还包括多片离合器；所述多片离合器是可控的旋转多片离合器，控制前、后轮圈的传动连接。[0014]还包括单向制动器，连接后轮圈与机架，后轮圈不能逆转。简要说明如下汽车无级变速器由无级变速系统和自动限速系统组成。包含电磁或者液压控制的多片离合器、超越离合器、单向制动器等构件。所述后蜗轮和输出轴的传动连接，包括蜗轮、输出轴同轴固定连接；齿轮传动连接；包含超越离合器的传动连接；或者还包含有前进、倒车、空档等选择装置的传动连接。前蜗杆、前蜗轮啮合；二个中间齿轮a和b分别与前蜗轮、前行星架同轴固定连接； 中间齿轮a、b啮合，或者由至少一个双联齿轮连接中间齿轮a和b ；前太阳轮与主动轴固定连接；前齿圈、前轮圈固定连接。后蜗杆、蜗轮啮合；固定在后蜗杆轴上的传动轮，与后轮圈上的齿圈啮合；蜗杆在轴上或者可以有限滑动，蜗杆一端或二端设置定位压簧。二个中间齿轮c和d，中间齿轮c 与后蜗轮同轴固定连接；后行星架上具有轴向突出的环状构造；由前超越离合器连接后行星架和后轮圈，后行星架超越后轮圈时离合器脱离；及后超越离合器连接后行星架和中间齿轮d，中间齿轮d超越后行星架时离合器脱离；中间齿轮c和d啮合，或者由至少一个双联齿轮连接中间齿轮c和d。中间齿轮d以略大于后轮圈的速度同向旋转。后齿圈固定在后轮圈上，后太阳轮与输出轴固定连接。可控的旋转多片离合器控制前、后轮圈的连接和分离，控制动力的离合。单向制动器例如楔块超越离合器连接后轮圈与机架，后轮圈逆转时自锁。前蜗杆蜗轮、行星架、行星齿轮等组成无级变速系统。蜗杆由控制装置驱动。蜗杆蜗轮的特征是，动力不能逆向传送，系统自锁；而旋转蜗杆而且蜗轮旋转方向与压力方向一致时，却可以轻松退出自锁，不需要很大的功率。在行星齿轮系统中，控制行星架相对于主动轴的旋转速度，即星轮的公转速度，可以使轮圈的旋转速度连续变化，即无级变速；其中，在行星架与主动轴旋转方向相同，速度从行星架静止至齿圈停止旋转的一段运动区间以内，且非负载反拖时，由于方向一致，有效控制所需要的力很小，适用于车辆无级变速。一个小功率的电机就能使蜗杆轻松旋转；即使在重载的情况下，也是如此，能获得满意的无级变速效果。齿轮传送时动力损失很小；经蜗轮隔离，传动和变速也不会互相牵扯。从零开始的速度变化范围，也足以符合汽车变速器的要求。为了使行星架的旋转方向与主动轴一致、相对速度始终处于上述有效区间以内， 一个旋转速度监控环固定在行星架上。旋转速度监控环上具有环状分布、传感器可检测的齿和凹槽；或者是其他适用的机械、磁或光电码构造；产生的电信号用于闭环精确控制，防止齿圈越过静止点反转。当变速控制装置脱出上述有效区间运行时，实际上是要求控制装置在变速的同时驱动负载，因此有可能过载失控，危及行车安全。负载速度大于变速器输出，前蜗轮受力方向反转时，就会出现这种情况。后蜗杆蜗轮、行星齿轮等组成的自动限速系统，使变速系统上作用力状态不变，不会脱出有效区间。当动力从主动轴输入，前后轮圈旋转速度大于输出轴时，前超越离合器接合，锁定后行星架；后超越离合器脱离空转；从输出轴上输出动力；由于负载惯性、重力等原因使输出轴转速过快，即反而被负载牵引时，后行星架旋转速度大于轮圈，前超越离合器脱离，后行星架解锁，发动机参与制动；后超越离合器结合，强制后行星架同步旋转，在继续行驶的同时，限制车速进一步上升；负载牵引力经后蜗轮隔离，后星轮反转方向，已不能拖曳前后轮圈旋转，变速系统受力状态不变；控制装置负荷稳定，不会失控。变速器也因此具有自动缓速的功能发动机速度不变，车辆不会越走越快，下坡路上也是如此；发动机减速，变速器立即迅速消耗负载势能，强制车辆同步。限速系统是在转差很小时介入和退出， 承受的不是冲击，缓速过程是线性的。当脱离动力停车时，轮圈不能逆转，后行星架亦被锁定，固定了输出轴，车辆不会滑动，不需要另设锁止器，具有自动驻车功能。只需要增加同步器和齿轮等部件连接后太阳轮和输出轴，就能使变速器具有前进、倒车和空档等输出功能。也可以很方便的增加效果逼真的模拟手动档。前后轮圈是连接无级变速系统和自动限速系统的传动构件，前轮圈前后是相对独立的变速系统和限速系统；改变其前后无级变速系统和自动限速系统之间的空间关系，例如输入、输出同轴、平行或者相交；简单方便。本实用新型所取得的有益效果是，结构简单重量轻，动力传送与变速均为齿轮钢性连接，互不干扰；变速所需要的控制功率很小；同时拥有AT、CVT两类变速器所长；独有的实际效果与电涡流、液力缓速器相当的自动限速功能，停车时机构自锁的自动驻车功能，均有利于行车安全；支持混合或者单独的电、液控制；适用于轻重各种车辆，越野车辆，特别是未来车载能源有限的电动车。
图1是汽车变速器简图。图中1、前轮圈；2、前蜗杆；3、前蜗轮；4、中间齿轮a ；5、中间齿轮b ；6、前行星架；7、主动轴；8、多片离合器；9、前齿圈；10、前星轮；11、前太阳轮；12、单向制动器；13、后齿圈；14、后星轮；15、后行星架；16、后超越离合器；17、后太阳轮；18、后轮圈；19、前超越离合器；20、双联齿轮；21、中间齿轮c ；22、中间齿轮d ；23、传动轮；24、后蜗杆；25、后蜗轮；26、输出轴。
具体实施方式
如图1所示主动轴7、前太阳轮11固定连接；动力从主动轴7输入；前蜗杆2是变速控制输入； 前蜗轮3、中间齿轮a 4同轴固定连接；中间齿轮b 5、前行星架6同轴固定连接；中间齿轮 a、b啮合；前星轮10连接前太阳轮11和前齿圈9 ；前轮圈1、前齿圈9固定连接；可控的多片离合器8控制前轮圈1、后轮圈18的连接和分离；是变速器的动力离合装置。后轮圈18、 后齿圈13固定连接；前超越离合器19连接后轮圈18与后行星架15 ；后行星架15超越后轮圈18时脱离。后轮圈18与传动轮23啮合；传动轮23固定在后蜗杆M的轴上；后蜗杆 24、后蜗轮25啮合；中间齿轮c 21与后蜗轮25同轴固定连接；后超越离合器16连接后行星架15与中间齿轮d 22;中间齿轮d 22超越后行星架15时后超越离合器16脱离。双联齿轮20连接中间齿轮c和d ；后星轮14连接后齿圈13和后太阳轮17 ；后太阳轮17、输出轴26固定连接。单向制动器12连接后轮圈18与机架，使后轮圈18不能逆转。图中，旋转速度监控环没有画出。具有多个双联齿轮时，采用并联的形式连接中间齿轮c和d。必要时使用多个蜗杆。后行星齿轮组也可以采用下述连接形式前超越离合器19连接后轮圈18与后齿圈13、后超越离合器16连接中间齿轮d 22与后齿圈13，后太阳轮17、输出轴沈固定连接； 使用同步器组成的连接装置连接后行星架15与机架，或者连接后行星架15与输出轴沈，或者脱离连接空转，使变速器具有前进、倒车和空档等档位。在不改变前述连接的情况下，采用连接装置和一组行星齿轮连接后太阳轮17和输出轴26，也能得到需要的档位。
权利要求1.一种汽车无级变速器，主要由主动轴、输出轴，前、后蜗杆、蜗轮、行星齿轮、轮圈等组成；其特征是具有二组蜗杆、蜗轮和至少一组行星齿轮；前蜗轮和前行星架同轴固定连接，或者齿轮传动连接；后蜗轮与输出轴传动连接。
2.如权利要求1所述一种汽车无级变速器，其特征是还包括一个旋转速度监控环；前蜗杆、蜗轮、行星齿轮、监控环等组成无级变速系统；监控环固定在前行星架上。
3.如权利要求2所述一种汽车无级变速器，其特征是在旋转速度监控环上，具有传感器可检测的编码构造。
4.如权利要求1所述一种汽车无级变速器，其特征是所述后蜗轮和输出轴，由二个中间齿轮、和至少一个双联齿轮传动连接；中间齿轮分别与后蜗轮同轴固定连接，与输出轴传动连接。
5.如权利要求4所述一种汽车无级变速器，其特征是后轮圈与输出轴、中间齿轮与输出轴之间，还包含有前、后超越离合器的传动连接。
6.如权利要求5所述一种汽车无级变速器，其特征是前超越离合器连接后轮圈与后行星架；后超越离合器连接中间齿轮与后行星架；后齿圈与后轮圈固定连接，后太阳轮与输出轴固定连接。
7.如权利要求6所述一种汽车无级变速器，其特征是后行星架超越后轮圈时，前超越离合器脱离。
8.如权利要求6所述一种汽车无级变速器，其特征是后超越离合器以略大于后轮圈的速度同向旋转；后行星架滞后时，后超越离合器脱离。
9.如权利要求1所述一种汽车无级变速器，其特征是还包括多片离合器；所述多片离合器是可控的旋转多片离合器，控制前、后轮圈的传动连接。
10.如权利要求1所述一种汽车无级变速器，其特征是还包括单向制动器，连接后轮圈与机架，后轮圈不能逆转。
专利摘要本实用新型涉及汽车无级变速器，由蜗轮蜗杆、行星齿轮等组成无级变速与自动限速系统，使动力传送与无级变速互不干扰；负载、路况突变时不会失控，速度变化范围从零至全速；变速所需要的控制功率很小；停车时机构自锁自动驻车，不会滑动和溜坡；具有自动限速功能，发动机速度不变，车辆不会越走越快，下坡路上也是如此，效果与缓速器相当；结构简单重量轻，控制简易可靠，适用于越野车辆，特别是未来车载能源有限的电动车。
文档编号F16H61/00GK202284629SQ201120412698
公开日2012年6月27日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年9月24日
发明者顾愈宝 申请人:顾愈宝