专利名称：行星液动式无级变速器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变速器，具体涉及一种采用阻力油泵的行星齿轮无级自动变速器。
目前的自动变速器，一般为液力行星变速器，它采用液力变矩器驱动行星齿轮变速机构，利用摩擦制动或超越离合器等执行机构实现行星排间的自动换档，实际上大部分都是有级自动变速器。它的液力变矩器的传动效率低，制造难度大，而自动执行机构结构复杂，对摩擦制动件结合面的材料要求高，因而制造成本高，不利于在我国的普及应用。
本实用新型目的是提供一种能够传递大功率、结构简单、又能实现自动无级变速的变速器。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种行星液动式无级变速器，包括输入轴、行星变速部分、档位控制机构、输出轴和阻力油泵部分，所述阻力油泵部分包括阀体，阀体内安装有油泵，并设有进油口、出油通道和旁路油道，旁路油道上设有可旋转的挂档阀门，挂档阀门通过挂档控制杆与档位控制机构连接，出油通道上设有阻力调整装置，包括控制阀、回位簧和拉杆控制阀通过拉杆连接一个控制装置，阀体上油泵的一侧设有两个单向离合器、一个传递齿轮和一个离合器驱动齿轮，两个单向离合器中的一个直接驱动油泵，另一个通过传递齿轮改变转向后驱动油泵，离合器驱动齿轮与所述行星变速部分连接。
上述技术方案中，所述“挂档阀门通过挂档控制杆与档位控制机构连接”是指档位控制机构可以通过旋转挂档控制杆控制挂档阀门，从而开启或闭合旁路油道。
上述技术方案中，为了在负荷减小(如汽车下坡、机械加工结束)时产生制动力，还可以包括一个负荷平衡部分，所述负荷平衡部分包括曲轴连动齿轮、带有凹轨的制动动作杆、滑动套筒、回位簧、传动轴连动齿轮和至少两组离心拔杆、平衡爪与离心块，曲轴连动齿轮与减速大齿轮连接，滑动套筒上设有拔杆槽和斜向的滑槽并套在制动动作杆上，回位簧设于滑动套筒与曲轴连动齿轮之间，离心拔杆通过轴安装在曲轴连动齿轮上，拔杆一端伸入滑动套筒的拔杆槽内，平衡爪上设有三组凸键，分别卡入滑动套筒的滑槽、制动动作杆的凹轨和离心块的沟槽内，离心块设在传动轴连动齿轮上，传动轴连动齿轮与输出大齿轮连接，在阻力油泵部分还设有连杆，连杆的中部由轴固定在阀体上，连杆的上端与控制阀的一端转动连接，制动动作杆与所述连杆的下端接触。所述“制动动作杆与所述连杆的下端接触”是指制动动作杆向连杆方向运动时，可以与连杆下端接触并推动连杆转动，当制动动作杆向远离连杆方向运动时，可以与连杆接触，也可以与连杆分离，连杆的下端可以设置与制动动作杆配合的凹面以提高可靠性。
上述技术方案中，设有三组离心拔杆、平衡爪和离心块，且分别相对于制动动作杆对称分布时为最佳。
上述技术方案中，为简化结构，所述负荷平衡部分可以安装在阻力油泵的阀体上，阀体上可以开有孔，使行星变速部分的中间轴从孔中穿过，形成整体安装效果，节省空间。
上述技术方案中，所述控制装置可以为真空气室，真空气室内设有真空膜片并通过真空管与发动机的进气支管相连接，拉杆的一端伸入真空气室，与真空膜片连接。所述控制装置可以为电磁阀。所述控制装置还可以为蜗轮蜗杆装置。
上述技术方案中，所述曲轴连动齿轮与减速大齿轮间的连接以及传动轴连动齿轮与输出大齿轮间的连接可以是直接连接，可以通过过渡齿轮连接，也可以用等速万向节通过过渡齿轮连接。
上述技术方案中，为方便加工和安装，可以将所述挂档阀门设置在出油通道和旁路油道的交叉处，挂档阀门上开有两个孔，一个孔与出油通道连通，另一个孔可通过旋转挂档阀门连通或闭合旁路油道。
本实用新型工作原理是本实用新型适用于需要进行无级变速的各类机械作变速器，以用作汽车变速器为例，行星变速部分可以采用现有技术中的任一种(实施例中给出了一种行星变速部分的结构)，现有技术中通常采用摩擦阻力或超越离合器对行星变速部分提供阻力，本实用新型用阻力油泵部分对行星变速部分提供特定的阻力，从而达到无级、均匀变速的目的，其中的阻力一方面由外加信号如发动机进气支管中的真空度来调节，一方面由内部的负荷平衡部分采集曲轴和输出大齿轮的转速情况进行调整。下面以汽车的四种工况为例叙述1、空档时，阀体中的挂档阀门是打开的，起动发动机，动力经输入轴进入行星变速系统，一路经主行星架和行星轮传递给阻力油泵，带动油泵工作，另一路经副行星架和行星轮传递给输出大齿轮，由于挂档阀门开启，旁路油道畅通，所以即使控制阀受到发动机真空度的控制，油泵也不会在旋转时产生阻力，同时与其连动的行星架随中间轴上的太阳轮一起转动，与传动系相连的输出大齿轮在车身自重的阻力下静止，变速器无动力输出；2、起步、加速和正常行驶将挂档杆推至前进档位置，挂档阀门关闭旁路油道，阻力油泵只有通向控制阀的一个出油通道，踩下油门，发动机转速升高，随着进气支管中真空度的增加，真空膜片带动控制阀压缩回位簧，向关闭出油口的方向移动，阻力油泵因出油口截面逐渐变得狭窄而产生旋转阻力，此阻力通过行星轮系使输出大齿轮转动，当该力增大到足以克服路面的行驶阻力时车辆起步；此后随着进气支管真空度的进一步增大，油泵阻力也增大，车速也相应提高，同时，负荷平衡器中与输出大齿轮连动的离心块也开始旋转，产生的离心力使平衡爪向外扩张并带动制动动作杆推动连杆，使控制阀向关闭出油口的方向移动，但由于此时发动机转速较高，真空度较大，在此加速过程中制动动作杆始终慢于真空膜片对控制阀的作用，由此加速，当油门开度一定时，进气管中的真空度也保持不变，相应的油泵阻力也保持不变，汽车恒速行驶；3、上坡行驶(输出轴负荷增大)在遇到上坡时，逐渐增大的行驶阻力，将通过传动系反应到发动机的曲轴上，于是发动机转速开始下降，同时进气管中的真空度也开始降低，控制阀在回位簧的作用下向扩大阻力油泵出油口的方向移动，从而减小阻力油泵的旋转阻力，即行星轮系受到的阻力减小，发动机得以提高转速，以获得足够的功率；4、下坡行驶(输出轴负荷减小)汽车下坡时，油门踏板放松，发动机便立即向降低至怠速状态过渡，转速开始下降，由主行星架驱动的阻力油泵的转速也会下降，当控制阀开度一定的情况下，油泵阻力也会减小，为此设置的负荷平衡部分，下坡滑行时，与传动轴连动的离心块的离心力随滑速的加快而加大，使与其连动的制动动作杆运动，推动连杆使控制阀向关闭出油口的方向运动，同时，与减速大齿轮连动的曲轴连动齿轮因发动机转速的下降而转速变慢，安装其上的离心拔杆便在回位簧的作用下拔动滑动套筒运动，通过平衡爪使制动动作杆推动连杆使控制阀向关闭出油口的方向运动，两者结合用以补偿因转速下降而导致的油泵阻力的下降，使油泵的阻力保持在一定的范围内，从而在发动机转速下降前提供应有的制动阻力。上述工作原理是以发动机进气管中的真空度控制变速的，也可以用电磁阀或蜗轮蜗杆装置控制阻力油泵的阻力大小以实现变速。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点1、由于本实用新型采用油泵的旋转阻力控制行星齿轮机构实现变速，而油泵阻力的产生是通过逐渐改变其出油口截面而实现的，因而不存在制动件和摩擦件的结合与分离，实现了真正的无级变速；2、由于不需要利用摩擦件和制动件进行变速，因而降低了对齿轮的加工和材料要求，从而减少了成本；3、行星机构和阻力油泵是以油门踏板控制的进气管中的真空度为依据进行自动的变速，因而操作简单，易于控制；4、在变速过程中，油泵阻力是依据真空讯号而逐渐变化的，所以变速过程较为平滑；5、由于负荷平衡部分的设置，本实用新型是以发动机的工作特性为依据，根据工况需要可以自动地实现输出轴的负荷与发动机的扭矩的最佳匹配，所以燃料经济性好；6、本实用新型在空档状态下无动力输出，所以无需在发动机与变速器之间安装离合器。
附
图1为本实用新型实施例的结构示意图；附图2为本实用新型实施例中阻力油泵部分示意图；附图3为本实用新型实施例中负荷平衡部分示意图；附图4为本实用新型实施例中平衡爪的主视图；附图5为图4的俯视图。
其中[1]、输入轴；[2]、输入齿轮；[3]、减速大齿轮；[4]、中间轴；[5]、主行星架；[6]、行星轮；[7]、太阳轮；[8]、副行星架；[9]、行星轮；[10]、太阳轮；[11]、输出大齿轮；[12]、输出轴；[13]、阻力油泵部分；[14]、负荷平衡部分；[15]、阀体；[16]、油泵；[17]、进油口；[18]、出油通道；[19]、旁路油道；[20]、挂档阀门；[21]、控制阀；[22]、回位簧；[23]、拉杆；[24]、连杆；[25]、轴；[26]、单向离合器；[27]、离合器驱动齿轮；[28]、孔；[29]、挂档控制杆；[30]、档位控制机构；[31]、真空气室；[32]、真空膜片；[33]、真空管；[34]、曲轴连动齿轮；[35]、制动动作杆；[36]、滑动套简；[37]、回位簧；[38]、传动轴连动齿轮；[39]、离心拔杆；[40]、平衡爪；[41]、离心块；[42]、拔杆槽；[43]、滑槽；[44]、凹轨；[45]、凸键。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述实施例一参见附
图1至附图5所示，一种行星液动式无级变速器，包括输入轴1、行星变速部分、阻力油泵部分13、负荷平衡部分14、档位控制机构30和输出轴12，其中行星变速部分包括输入齿轮2、减速大齿轮3、中间轴4、由主行星架5、太阳轮7、行星轮6构成的主行星排，由副行星架8、太阳轮10、行星轮9构成的副行星排和输出大齿轮11，减速大齿轮3通过一侧的内齿圈与输入齿轮2啮合，同时通过内花键与中间轴4的外花键啮合，主行星架5和副行星架8套于中间轴4上，两个太阳轮7、10通过内花键与中间轴4的外花键啮合，输出大齿轮11与副行星架8上的行星轮9啮合，此部分通过中间轴4套于输出轴上，输出轴通过两只圆锥滚子轴承支撑于壳内；行星变速部分也可以采用现有的其它行星变速结构，相应的执行机构由阻力油泵部分替代；所述阻力油泵部分13包括阀体15，阀体15内安装有油泵16，油泵16为耐高压齿轮油泵，阀体15上设有进油口17、出油通道18和旁路油道19，旁路油道19和出油通道18的交汇处安装有挂档阀门20，挂档阀门20上设有两个孔，小孔设在旁路油道19一侧，大孔设在出油通道18一侧，通过旋转打开和关闭旁路油道19，但不影响出油通道18的畅通，并通过挂档控制杆29与档位控制机构30连接，出油通道18上设有阻力调整装置，包括控制阀21、回位簧22、拉杆23和连杆24，连杆24的中部由轴25固定在阀体15上，控制阀21通过拉杆23连接一个控制装置，控制阀21的另一端与连杆24上端转动连接，阀体15上油泵16的一侧设有两个单向离合器26、一个传递齿轮和一个离合器驱动齿轮27，两个单向离合器26中的一个通过油泵驱动齿轮与油泵输入轴连接，另一个通过传递齿轮改变转向后再经油泵驱动齿轮与油泵输入轴连接，离合器驱动齿轮27与所述行星变速部分连接，由主行星架5上的内齿圈通过过渡轮带动，单向离合器26中的任一只的结合与否由主行星架5的旋转方向决定，而油泵16的旋转方向始终保持不变；
所述负荷平衡部分14包括曲轴连动齿轮34、带有凹轨44的制动动作杆35、滑动套筒36、回位簧37、传动轴连动齿轮38和三组离心拔杆39、平衡爪40与离心块41，离心拔杆39、平衡爪40与离心块41分别围绕制动动作杆35对称分布，曲轴连动齿轮34通过过渡齿轮与减速大齿轮3连接，滑动套筒36上设有拔杆槽42和斜向的滑槽43并套在制动动作杆35上，回位簧37设于滑动套筒36与曲轴连动齿轮34之间，离心拔杆39通过轴安装在曲轴连动齿轮34上，拔杆一端伸入滑动套筒36的拔杆槽42内，平衡爪40上设有三组凸键45，分别卡入滑动套筒36的滑槽43、制动动作杆35的凹轨44和离心块41的沟槽内，离心块41设在传动轴连动齿轮38上，传动轴连动齿轮38通过过渡齿轮与输出大齿轮11连接，制动动作杆35与所述连杆24的下端接触。所述负荷平衡部分14安装在阻力油泵的阀体15的下端。
所述控制装置为真空气室31，真空气室31内设有真空膜片32并通过真空管33与发动机的进气支管相连接，拉杆23的一端伸入真空气室31，与真空膜片32连接。
权利要求1.一种行星液动式无级变速器，包括输入轴[1]、行星变速部分、档位控制机构[30]和输出轴[12]，其特征在于它还包括阻力油泵部分[13]，所述阻力油泵部分[13]包括阀体[15]，阀体[15]内安装有油泵[16]，并设有进油口[17]、出油通道[18]和旁路油道[19]，旁路油道[19]上设有可旋转的挂档阀门[20]，挂档阀门[20]通过挂档控制杆[29]与档位控制机构[30]连接，出油通道[18]上设有阻力调整装置，包括控制阀[21]、回位簧[22]和拉杆[23]，控制阀[21]通过拉杆[23]连接一个控制装置，阀体[15]上油泵[16]的一侧设有两个单向离合器[26]、一个传递齿轮和一个离合器驱动齿轮[27]，两个单向离合器[26]中的一个直接驱动油泵[16]，另一个通过传递齿轮改变转向后驱动油泵[16]，离合器驱动齿轮[27]与所述行星变速部分连接；
2.根据权利要求1所述的行星液动式无级变速器，其特征在于它还包括一个负荷平衡部分[14]，所述负荷平衡部分[14]包括曲轴连动齿轮[34]、带有凹轨[44]的制动动作杆[35]、滑动套筒[36]、回位簧[37]、传动轴连动齿轮[38]和至少两组离心拔杆[39]、平衡爪[40]与离心块[41]，曲轴连动齿轮[34]与减速大齿轮[3]连接，滑动套筒[36]上设有拔杆槽[42]和斜向的滑槽[43]并套在制动动作杆[35]上，回位簧[37]设于滑动套筒[36]与曲轴连动齿轮[34]之间，离心拔杆[39]通过轴安装在曲轴连动齿轮[34]上，拔杆一端伸入滑动套筒[36]的拔杆槽[42]内，平衡爪[40]上设有三组凸键[45]，分别卡入滑动套筒[36]的滑槽[43]、制动动作杆[35]的凹轨[44]和离心块[41]的沟槽内，离心块[41]设在传动轴连动齿轮[38]上，传动轴连动齿轮[38]与输出大齿轮[11]连接，在阻力油泵部分[13]还设有连杆[24]，连杆[24]的中部由轴[25]固定在阀体[15]上，连杆[24]的上端与控制阀[21]的一端转动连接，制动动作杆[35]与所述连杆[24]的下端接触。
3.根据权利要求2所述的行星液动式无级变速器，其特征在于设有三组离心拔杆[39]、平衡爪[40]和离心块[41]，且分别相对于制动动作杆[35]对称分布。
4.根据权利要求2所述的行星液动式无级变速器，其特征在于所述曲轴连动齿轮[34]与减速大齿轮[3]间的连接以及传动轴连动齿轮[38]与输出大齿轮[11]间的连接可以是直接连接，可以通过过渡齿轮连接，也可以用等速万向节通过过渡齿轮连接。
5.根据权利要求2至4所述的行星液动式无级变速器，其特征在于所述负荷平衡部分[14]安装在阻力油泵的阀体[15]上。
6.根据权利要求1所述的行星液动式无级变速器，其特征在于所述控制装置为真空气室[31]，真空气室[31]内设有真空膜片[32]并通过真空管[33]与发动机的进气支管相连接，拉杆[23]的一端伸入真空气室[31]，与真空膜片[32]连接。
7.根据权利要求1所述的行星液动式无级变速器，其特征在于所述控制装置为电磁阀。
8.根据权利要求1所述的行星液动式无级变速器，其特征在于所述控制装置为蜗轮蜗杆装置。
9.根据权利要求1所述的行星液动式无级变速器，其特征在于所述挂档阀门[20]设置在出油通道[18]和旁路油道[19]的交叉处，挂档阀门[20]上开有两个孔，一个孔与出油通道[18]连通，另一个孔可通过旋转挂档阀门[20]连通或闭合旁路油道[19]。
专利摘要一种无级变速器,包括输入、输出轴、行星变速部分和档位控制机构,特征为:还有阻力油泵部分包括油泵、进油口、出油通道和旁路油道,旁路油道设有可旋转的挂档阀门通过挂档控制杆与档位控制机构连接,出油通道设有阻力调整装置,包括控制阀、回位簧和拉杆,控制阀通过拉杆连接一个控制装置,油泵的一侧设有两个单向离合器、传递齿轮和离合器驱动齿轮,两个单向离合器中的一个直接驱动油泵,另一个通过传递齿轮改变转向后驱动油泵,离合器驱动齿轮与行星变速部分连接。它能够传递大功率、结构简单、又能实现自动无级变速。
文档编号F16H3/72GK2425237SQ00220360
公开日2001年3月28日 申请日期2000年5月17日 优先权日2000年5月17日
发明者李闯 申请人:李闯