专利名称：封闭式齿啮合传动无级变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变速器，特别是涉及机械无级变速器。
背景技术：
中国专利公开号CN101435493A公开了一种齿啮合传动无级变速器专利申请，其齿啮合传动无级变速器传递扭矩大、不打滑、变速功耗小、结构简单等优点，其变速器在固定场所使用时其敞开式结构是安装、维修方便、制造成本低等优点但是用在机动车上时噪声大、没有润滑系统、电气控制系统和全自动控制系统等不够完善。
发明内容
为了用在机动车时降低噪声和克服上述缺点本发明改进上述齿啮合传动无级变速器，采用封闭式箱型壳体结构和安装润滑系统和电气控制系统和自动控制系统和输入轴和主动增縮齿轮轴之间安装离合器用原动机与变速器之间接合与分离。 变速器在高速转速下快速变速时增縮齿轮和齿形链更稳定、顺理、低噪声的啮合采用托起齿形链的固定齿轮向增大的增縮齿轮方向自动移动技术使增縮齿轮和齿形链的啮合角始终大使高转速下不卡住，另外齿形链的结构进一步改进使变速器性能更加完善。
图1是本发明的封闭式齿啮合传动无级变速器中齿形链移动用部件示意图。 图2是本发明的增縮齿轮正反转用摩擦片制动器控制部件示意图。 图3是本发明的增縮齿轮电气控制的电路图。 图4是本发明的增縮齿轮正反转的电气控制的电路图。 图5是本发明的自动变速控制系统的结构框图。 图中1壳体、2轴承、3输入轴、4输出轴、5主动增縮齿轮、6从动增縮齿轮、7上固定架、8下固定架、9齿形链、10齿轮、11齿轮、12齿条、13上移动架、14下移动架、15蜗轮、16电动机、17行程开关、18行程开关、19连接板、20输出大齿轮、21反转输出小齿轮、22摩擦片制动器、23压盘、24杠杆、25牵引电磁铁线圈、26电磁铁芯、27离合器、28正转输出小齿轮、29摩擦片制动器、30压盘、31杠杆、32牵引电磁铁线圈、33电磁铁芯、34接触开关、35齿身、36斜齿、37小轴、38内链板、39外链板、40选挡模式传感器、41发动机转速传感器、42油门开度传感器、43行车速度传感器、44扭矩计算器、45控制单元、46变速器、47增縮齿轮状态传感器、48故障显示器。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的实施方式进一步描述。 本发明的封闭式齿啮合传动无级变速器其外壳1是立体几何体形状的箱形壳体结构，其壳体是一个整体式或两个或两个以上的分割部件连接组成，其变速器壳体的一种外面结构是全封闭的壳体外面露出输入轴、输出轴、油孔、电线接头，另一种结构是上述组 成结构以外壳体外面上还有一个或一个以上的窗口 ，其窗口是用盖板和衬垫用螺丝安装窗 口上密闭，其窗口的盖板是安装、维修零件时打开，封闭式壳体上安装轴承，其轴承内径里 安装输入轴、输出轴，其封闭式壳体内安装变速器各部件，其壳体内壁上安装四个轴承，其 内径里分别安装主动增縮齿轮5、从动增縮齿轮6，壳体内输入轴上安装离合器27输出轴上 安装同轴式正反转换挡齿轮系，其结构是结合图2来说明，输出大齿轮20的一侧啮合的反 转小齿轮21上连接摩擦片制动器22，其制动器摩擦片上紧贴压盘23，其压盘一侧可以旋 转，其压盘压紧时反转制动器制动输出轴反转，其压盘是杠杆24连接，其杠杆是电磁铁芯 26联接，其铁芯是牵引电磁铁线圈25内径里安放，其线圈后部有接触开关，上述部件组成 反转制动器控制系统。 输出轴另一侧上安装正传输出小齿轮28是输出大齿轮20的一侧啮合，其齿轮连 接正传控制用摩擦片制动器29，其制动器制动片上紧贴压盘30，其压盘接触面是可以旋 转，其压盘压紧时输出轴正转，其压盘是杠杆31联接，其杠杆是电磁铁芯33连接，其铁芯是 牵引电磁铁线圈32的内径里安放。 其正反转制动器的电气控制是结合图4电路图来说明。 首先反转控制是有电流的常开按钮SB3按下，此时常开触头接通另一个常闭触头 断开使SB4按钮侧电源切断，电流经过SB3使中间继电器线圈K5吸合，其继电器触头接通 使大电流继电器K7的线圈通电并其继电器触头接通、牵引电磁铁线圈25通电，其线圈产生 强磁场吸引电磁铁芯26，其铁芯拉动杠杆24，其杠杆一侧压紧压盘23其压盘压紧制动器摩 擦片使反转制动器22制动输出轴反转。正转制动器电控制是按钮开关SB4按时其开关常 开触头接通常闭触头分开使反转侧SB3电路切断，其SB4触头接通中间继电器线圈K6其继 电器触头闭合接通大电流继电器线圈K8，其继电器触头接通牵弓|电磁铁线圈32通电，其线 圈产生强磁场吸引电磁铁芯33.其铁芯拉动杠杆31，其杠杆一侧压紧压盘30，其压盘压紧 制动器29的摩擦片使正传摩擦片制动器29制动，输出轴正传。
其正反转制动器都松时输出轴是空挡。 上述电气控制结构可以用电-液压控制替代，此时牵引电磁铁线圈是用电磁阀来
替代，控制用压力油是直通式旋转阀或直角式旋转阀进入轴上的液压缸后推动活塞杠杆，
其压力油是电磁阀来控制，其压力大时摩擦片紧就是制动器制动、反之制动松开。 上述摩擦片制动器可以用磁性离合器替代。 托起齿形链移动部件结构是结合图1来说明。 壳体内安装的上固定架7，其上安装电动机16(M3)其电动机轴连接蜗杆齿轮其齿 轮啮合蜗轮15，其蜗轮啮合上移动架13上固定安装的齿条12，其移动架有轮子在固定架导 槽上能来回移动，其移动架是电动机16的正反转来回移动；其移动架上安装齿轮IO，其齿 轮上啮合齿形链9，其齿轮轴是通过弹簧接触移动架，因此对齿形链有张紧作用。
齿轮10啮合齿形链往增大的增縮齿轮方向自动移动使增縮齿轮和齿形链的啮合 角始终大在高转速快速变速时不卡住，其齿形链啮合主动增縮齿轮5和从动增縮齿轮6，其 两个增縮齿轮上各安装增大或縮小控制用电动机或液压缸活塞，上固定架7两侧适当的位 置上安装行程开关17 (SQ2)和18 (SQ1)，下固定架8上安放下移动架14，其下移动架和上移 动架是用连接板19连接，其上下移动架同时来回移动，下移动架上安装托起齿形链的齿轮ll，其齿轮轴是用弹簧接触移动架，因此对齿形链有张紧作用。 上述移动架不用电动机16可以用压力油来移动，此时要安装液压缸、活塞杠杆和 电磁阀，其电磁阀来控制移动架移动，其电磁阀是原电动机16接线上连接。
增縮齿轮电气控制是结合图3电路图说明。 需要主动增縮齿轮增大时也就是传动比增加时按下按钮SB1，其常开触头接通常 闭触头断开使传动比縮小的控制按钮SB2侧电源切断，按钮SB1的常开触点接通后电流经 过行程开关SQ1 (18)接通中间继电器线圈Kl，其继电器触头接通大电流继电器线圈K3，其 继电器触头接通直流电动机Ml 、 M2、 M3通电转动，其3个电动机的参数是一样，此时主动增 縮齿轮上安装的电动机M1是正转转动弧线槽盘使主动增縮齿轮增大，电动机M2是从动增 縮齿轻上安装的，此时电动机M2是反转转动弧线槽盘使从动增縮齿轮縮小，此时上固定架 上安装的移动用电动机M3 (16)是正转，其电动机转动蜗轮，其蜗轮啮合齿条12移动使安装 齿条的移动架往主动增縮齿轮方向移动，如果移动架推开行程开关SQ1(18)时其接头断开 整个SB1侧没有电流3个电动机M1、M2、M3都停转运时正好主动增縮齿轮最大，从动增縮齿 轮最小，如果移动架推开行程开关之前任意时刻松开按钮SB1时主动、从动增縮齿轮就此 变速比转动。 主动、从动增縮齿轮的增大最大和縮小最小时其增縮齿轮上的活动齿的移动距离 是一样，可是移动架移动距离比活动齿的移动距离长，解决方法是要调整电动机M3轴上连 接的蜗杆齿轮和蜗轮的传动比使移动架推开行程开关时增縮齿轮正好最大为好。
要主动增縮齿轮縮小从动增縮齿轮增大时，就是传动比减小时按下按钮SB2其常 开触头接通同时常闭触头断开SB1侧电流切断，SB2触头流过的电流经过行程开关SQ2 (17) 后接通中间继电器线圈K2其继电器触头接通大电流继电器线圈K4，其继电器触头接通电 动机M1、 M2、 M3，此时从动增縮齿轮上安装的电动机M2是正转转动弧线槽盘使从动增縮齿 轮增大，主动增縮齿轮上安装的电动机Ml是反转转动弧线槽盘使主动增縮齿轮縮小，使传 动比减小，此时电动机M3(16)是反转使安装托齿轮10的移动架往从动增縮齿轮方向移动， 其移动架推开行程开关SQ2 (17)为止，其行程开关推开之前任意时刻松开按钮SB2时主动、 从动增縮齿轮就此变速比转动。 上述电气控制是电动机的正反转来控制增縮齿轮的增大或縮小和移动架移动，还 可以压力油来控制，此时电动机是用电磁阀来替代，即原电动机接线接到电磁阀、主动、从 动增縮齿轮轴上各安装直通式旋转阀，其旋转阀进的压力油进液压缸通过活塞杠杆控制弧 线槽盘旋转使增縮齿轮的增大或縮小和移动架移动，其压力油的压力大小是电磁阀控制并 规定值内任意达到所要的变速比和移动架的移动距离。 增縮齿轮的润滑结构是主动、从动增縮齿轮下方装润滑油的容器，增縮齿轮和齿 形链浸在润滑油中，其增縮齿轮旋转时润滑油飞溅各零件进行润滑，另一种方法是安装油 泵，其油泵抽润滑油后喷在增縮齿轮和各零件进行润滑，其作用是减小摩擦力降低噪音和 降温。 齿形链的单个齿块是齿身35、其齿身上的斜齿36、齿身两侧面的小轴37、小轴上 安装的内链板38和外链板39组成，其齿形链是根据需要的长度多个单个齿块连接组成，其 斜齿是可以用直齿、人字齿、弧齿替代。 封闭式齿啮合传动无级变速器的自动换挡控制是首先根据行车速度、油门开度两参数确定换挡规律并嵌入控制单元，车行驶过程中发动机转速传感器信号和油门开度信号 送给扭矩计算器并计算出扭矩信号、行车速度信号、油门开度信号以及增縮齿轮状态信号 分别送给控制单元，其控制单元分析发动机扭矩信号得到的提供加速度的大小，结合车速 信号和油门开度信号根据已经确定的换挡规律判断出变速器是否需要换挡、需要时刻其控 制单元给变速器发出指令使变速器完成换挡。 下面结合图5进一步说明，首先确定电气控制或自动控制，电气控制时按钮SB1、 SB2来操纵电动机或电磁阀控制变速器的换挡和速比变换，自动控制时按下自动控制按钮 后先确定前进挡或倒挡，此时按前进挡或倒挡按钮开关，其换挡模式信号40送给控制单元 45，控制单元指令相应的前进挡或倒挡开关接通，按前进挡按钮接通时控制单元45直接控 制，按倒挡按钮时倒挡控制信号送给控制单元45，其控制单元根据预设定的参数控制主动 增縮齿轮的最大速比变换范围减小原来正常值的1/2或1/2以下使不让主动增縮齿轮增大 到最大使变速器输出轴的转速配合倒车时的车速。 发动机转速传感器41的信号和油门开度传感器42信号送给扭矩计算器44，其扭 矩计算器计算出的加速度的大小以及车速传感器43信号，油门开度传感器42信号分别送 给控制单元，其控制单元判断加速或减速。 增縮齿轮状态传感器47是主要由齿形链压力传感器、活动齿位置传感器组成，其 活动齿位置传感器安装在弧线槽盘上，其活动齿位置信号送给控制单元，其控制单元根据 已设定的参数计算出速比变换范围正确与否，并加上上述加速或减速综合判断并指令变速 器46完成速比变换或换挡。 齿形链压力传感器是安装在齿轮10的轴下部，其压力信号送给控制单元，其压力 已规定范围内时控制单元正常工作，如果齿形链松或断开时其压力信号超过规定值或没 有，此时控制单元指令变速器输入轴上的离合器27分离使断开原动机与变速器的连接切 断动力，并指令显示器48显示相应的故障码。 上述换挡模式传感器、车速传感器、发动机转速传感器、油门开度传感器、增縮齿 轮状态传感器和润滑油温度和数量传感器等信号超出预定值或出故障时其信号送给控制 单元，其控制单元比较已嵌入的规定值计算后判断故障状态并指令变速器46变速或换空 挡，显示器48显示相应的故障码。 上述封闭式齿啮合传动无级变速器结构简单、制造成本低，能用电气控制或自动 控制，其变速器任意大小机动车上使用。
权利要求
一种封闭式齿啮合传动无级变速器，主要包括输入轴、主动增缩齿轮、从动增缩齿轮、齿形链、输出轴组成的，其特征是主要由封闭式壳体(1)、改进型齿形链和其齿形链啮合的齿轮(10)、(11)和其齿轮移动用构件和润滑系统、电气控制系统、自动控制系统组成。
2. 根据权利要求1所述的封闭式齿啮合传动无级变速器其特征是封闭的壳体是立体几何体形状的箱形结构，其壳体是一个整体式或2个或2个以上的 分割部件连接组成，其壳体外面露出输入轴、输出轴、油孔、电线接头、另一种壳体外面是上 述组成结构以外壳体外面还有一个或一个以上的窗口 ，其窗口是盖板和衬垫密封。
3. 根据权利要求1所述的封闭式齿啮合传动无级变速器，其特征是齿形链的单个齿块是齿身(35)上的斜齿(36)、小轴(37)、内链板(38)、外链板(39)组 成，其斜齿是用直齿、人字齿、弧齿替代。
4. 根据权利要求1所述的封闭式齿啮合传动无级变速器，其特征是 壳体内安装的上下固定架(7)、 (8)上分别安装上下移动架(13)、 (14)，其上固定架(7)上安装电动机(16)，其电动机的正反转使移动架来回移动，其固定架两侧安装行程开 关(17)和(18)，上移动架上安装齿条(12)，上下移动架有轮子，其轮子在上下固定架内的 导槽上移动，上下移动架上安装齿轮(10)、 (ll)，其两个齿轮轴是分别用弹簧接触移动架， 其两个齿轮啮合齿形链，上下移动架用连接板(19)连接，上述用电动机的正反转使移动架 移动的结构是可以用压力油控制的液压缸，活塞杠杆推动移动架的结构替代。
5. 根据权利要求1所述的封闭式齿啮合传动无级变速器，其特征是 增縮齿轮下方有装润滑油的容器，增縮齿轮和齿形链浸在润滑油中，另一种润滑方法是安装油泵，其油泵抽润滑油喷在增縮齿轮和零件上润滑。
6. 根据权利要求1所述的封闭式齿啮合传动无级变速器，其特征是 变速器输出轴正反转电气控制是反转时按下(SB3)按钮，其触头流过的电流接通中间继电器线圈(K5)，其继电器触头接通大电流继电器线圈(K7)其继电器触头接通牵引电磁 铁线圈(25)通电，其线圈吸引电磁铁芯(36)，其铁芯拉动杠杆(24)，其杠杆压紧压盘(23)， 其压盘压紧摩擦片使反转制动器(22)制动输出轴反转，要输出轴正转时按下(SB4)按钮， 其触头接通中间继电器线圈(K6)，其继电器接通大电流继电器线圈(K8)，其继电器触头 接通牵引电磁线圈(32)通电吸引电磁铁芯(33)，其铁芯拉动杠杆(31)，其杠杆压紧压盘 (30)，其压盘压紧摩擦片使正转制动器(29)制动，输出轴正转，上述正反转电气控制是可 以用电-液压控制替代，此时牵引电磁铁线圈是电磁阀替代，其电磁阀控制压力油，其压力 油推动活塞杠杆来制动摩擦片制动器使输出轴正反转，上述用制动器正反转的部件可以用 磁性离合器替代。
7. 根据权利要求1所述的封闭式齿啮合传动无级变速器，其特征是 增縮齿轮增大或縮小和移动架、齿形链移动的电气控制是变速比增大时按下按钮(SB1)此时电流经过行程开关(18)接通中间继电器线圈(Kl)，其继电器触头接通大电流继 电器线圈(K3)，其继电器触头接通3个电动机(M1、M2、M3)转动，此时主动增縮齿轮上安装 的电动机(Ml)是正转，其增縮齿轮是增大，从动增縮齿轮上安装的电动机(M2)是反转，其 增縮齿轮是縮小，因此变速比增大，此时上固定架上安装的电动机(M3)是正转使移动架往 主动增縮齿轮方向移动，要变速比减小时按下按钮(SB2)，此时电流经过行程开关(17)后接通中间继电器线圈(K2)，其继电器触头接通大电流继电器线圈(K4)，其继电器触头接通 3个电机(M1、M2、M3)旋转，此时主动增縮齿轮上安装的电动机(Ml)是反转，其增縮齿轮縮 小，从动增縮齿轮上安装的电动机(M2)是正转，其增縮齿轮是增大，因此变速比减小，此时 固定架上安装的电动机(M3)是反转使移动架往从动增縮齿轮方向移动，上述电气控制可 以用电_压力油控制来替代，此时电动机接线接到电磁阀，其电磁阀来控制压力油，其压力 油通过液压缸、活塞、杠杆控制增縮齿轮的增大或縮小和移动架的移动。
8.根据权利要求1所述的封闭式齿啮合传动无级变速器，其特征是变速器自动控制 是首先根据车速、油门开度参数确定换挡规律并嵌入控制单元(45)，先按下自动控制按钮 后再选择前进挡或倒挡，前进挡时其换挡模式信号(40)送给控制单元(45)，其控制单元相 应的前进挡程序控制，此时发动机转速传感器(41)的信号和油门开度传感器(42)的信号 送给扭矩计算器(44)，其扭矩计算器计算出的扭矩信号和车速(43)信号、油门开度(42)信 号分别送给控制单元(45)，其控制单元根据上述信号和已确定的换挡规律分析后判断是否 换挡，在需要时刻给控制部件发出指令变速器(46)完成换挡，倒挡时换挡模式信号(40)按 倒挡模式信号送给控制单元，其控制单元根据预设定的参数控制主动增縮齿轮的最大增大 范围减小到正常值的1/2或1/2以下使变速器的输出轴转速配合倒车时车速，增縮齿轮状 态传感器(47)是主要由齿形链压力传感器、活动齿位置传感器组成，其活动齿位置传感器 是安装在弧线槽盘上，其活动齿位置信号送给控制单元，其控制单元根据上述信号和已嵌 入的参数作比较分析后判断速比变换范围正确与否，齿形链压力传感器是齿轮(10)轴下 部安装，其压力信号送给控制单元，其信号规定范围内时控制单元指令变速器正常工作，其 压力信号超出规定范围时控制单元指令离合器(27)分离断开动力，并指令显示器(48)显 示故障码，上述换挡模式传感器、车速传感器、发动机转速传感器和润滑油温度和数量传感 器信号超出规定值或出故障时其信号送给控制单元，其控制单元比较已嵌入的规定值后计 算并判断故障状态并指令控制部件使变速器变速或空挡，并指令显示器(48)显示相应的 故障码。
全文摘要
本发明涉及机械无级变速器，本发明是一种封闭式齿啮合传动无级变速器。中国专利公开号CN101435493A公开了一种齿啮合传动无级变速器，其变速器是敞开式结构，噪声大、没有润滑系统、电控制系统和自动控制系统等不够完善，为解决上述缺点本发明采用封闭式壳体结构和齿形链往增大的增缩齿轮方向自动移动的技术和安装润滑系统和电控制系统、全自动控制系统使本发明的封闭式齿啮合传动无级变速器更适合大小机动车上使用，而且传递扭矩大、不打滑、结构简单、紧凑、造价低。
文档编号F16H57/04GK101725681SQ200910262010
公开日2010年6月9日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者金哲根 申请人:金哲根