自动变速装置的制造方法
【专利摘要】自动变速装置，用在汽车上，壳体上装有动力输入轴、动力输出轴、电机轴，动力输入轴上装有前进档齿轮、同步器和倒退档齿轮，前进档齿轮和倒退档齿轮与动力输入轴为活动连接，同步器在动力输入轴上为轴向滑动式键连接；动力输出轴上装有转动连接的行星架和键连接的第一齿轮、太阳轮，第一齿轮与倒退档齿轮为啮合连接，行星架上装有若干个活动连接的行星轮，各行星轮与太阳轮啮合联接，各行星轮的外侧装有与其啮合联接的齿圈，齿圈与前进档齿轮啮合联接或通过第二齿轮与前进档齿轮啮合联接，行星架与电机轴之间装有齿轮副，齿轮副中的主动齿轮与电机轴键连接，齿轮副中的被动齿轮与行星架同轴、与行星架固连，本实用新型结构简单、重量轻。
【专利说明】
自动变速装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及汽车部件，具体是提供一种自动变速装置。
【背景技术】
[0002] 原有主流的自动变速装置是由液力变扭器通过液力传递和齿轮组合的方式来实 现自动变速动作，该自动变速装置内装有很多套行星齿轮相晒合来增加档位，缺点是变速 器的机构复杂，重量大，增加了油耗。原有的自动变速装置的档位在前进档和倒退档时不踩 刹车和油口也会行驶，问题产生的原因是使用了液力变扭器的强行变换，操作上具有一定 隐患。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的是提供一种自动变速装置，该变速器与汽车其它部件组合使 用，与原有技术自动变速装置相比，本实用新型的变速器结构简单、重量轻、操作安全。
[0004] 本实用新型的技术方案是：自动变速装置，其特征在于:壳体上装有转动连接的动 力输入轴、动力输出轴、电机轴，在动力输入轴上依次装有前进档齿轮、同步器和倒退档齿 轮，其中前进档齿轮和倒退档齿轮与动力输入轴为活动连接，同步器在动力输入轴上为轴 向滑动式键连接;动力输出轴上装有键连接的第一齿轮、键连接的太阳轮和转动连接的行 星架，其中第一齿轮与倒退档齿轮为晒合连接，行星架上装有若干个活动连接的行星轮，各 行星轮与太阳轮晒合连接，各行星轮的外侧装有与其晒合连接的齿圈，齿圈与前进档齿轮 晒合连接或通过第二齿轮与前进档齿轮晒合连接，行星架与电机轴之间装有齿轮副，齿轮 副中的主动齿轮与电机轴键连接，齿轮副中的被动齿轮与行星架同轴、并与行星架固连，所 述的齿轮副是准双曲面齿轮副或蜗轮蜗杆齿轮副。
[0005] 在齿轮副是准双曲面齿轮副的结构中，齿轮副中的主动齿轮与被动齿轮的偏置间 距大于30毫米。
[0006] 所述的壳体上装有辅助电机轴和辅助齿轮副，辅助齿轮副中的主动齿轮与辅助电 机轴键连接，辅助齿轮副中的被动齿轮与齿圈同轴、并与齿圈固连，所述的辅助齿轮副是准 双曲面齿轮副或蜗轮蜗杆齿轮副。
[0007] 本实用新型的工作原理是:倒退时，其输出路径为:动力输入一动力输入轴一同步 器一倒退档齿轮一第一齿轮一动力输出轴一动力输出。前进时，其输出路径为:动力输入一 动力输入轴一同步器一前进档齿轮一第二齿轮一齿圈一行星轮一太阳轮一动力输出轴一 动力输出，或，动力输入一动力输入轴一同步器一前进档齿轮一齿圈一行星轮一太阳轮一 动力输出轴一动力输出，期间，用电机驱动电机轴行星齿轮组中的行星架与齿圈顺向转动， 利用行星齿轮组工作原理，能降低或增加动力输出轴的转速，具体为：当动力从齿圈输入， 从太阳轮输出，行星架锁死时，前进档齿轮的转速按各级齿轮比等比例输出给动力输出轴； 当动力从齿圈输入，从太阳轮输出，行星架与齿圈顺向旋转时，前进档齿轮的转速按各级齿 轮比等比例降速输出给动力输出轴;从而实现无级的自动变速功能。
[000引假设各级齿轮比为等比，动力输入轴为lOOORPM(转/分钟），当电机轴转速为 1000RPM，动力输出轴的转速为0RPM(此时相当于起步档或1档）；当电机轴转速为800RPM，动 力输出轴的转速为200RPM(此时相当于低速档或2档）；当电机轴转速为600RPM，动力输出轴 的转速为400RPM(此时相当于中低速档或3档）；当电机轴转速为300RPM，动力输出轴的转速 为700RPM(此时相当于中高速档或4档）；电机轴转速为0RPM，动力输出轴的转速为1000RPM (此时相当于高速档或5档）。
[0009] 下表是动力输入轴与电机轴的转速关系表：
[0010]
[0011] 其中驱动电机轴的电机的控制单元硬件及控制程序软件由车载电脑集成，车载电 脑收集车辆信息和驾驶者的操作信号(例如变速杆的档位、各踏板的状态、车速等），控制电 机的启、停、转动方向及转速，实现加速、减速、传递发动机的牵引制动力，由此，本技术的自 动变速装置可通过电动同步器推动同步器，衍生出电控的手动挡位，增加驾驶乐趣。
[0012] 本实用新型的优点是:通过电机驱动电机轴控制行星轮绕太阳轮转的转速，从而 增加或降低动力输出轴的转速，实现自动控制的加减变速，与原有技术自动变速装置相比， 本实用新型自动变速装置可W按需要调解档位，变速时冲击力W及发动机旋转的变动较 小，可实现无级变速，因此减少油耗；由于只使用一套行星齿轮组，其结构简单、重量轻，降 低重量后可W降低油耗，在不踩刹车和油口时，电机驱动电机轴使行星轮与齿圈同步转动， 可保持车辆静止不动，操作安全;与原有变速箱相比，本实用新型自动变速装置是连续的变 速，操控舒适，没有动力消耗及摩擦，同步化的机构不产生热量，机械寿命长。
[0013] 在齿轮副是准双曲面齿轮副的结构中，限定的齿轮副中的主动齿轮与被动齿轮的 偏置间距，能进一步保证本变速器有效工作;通过辅助电机驱动辅助电机轴带动辅助齿轮 副牵制动力输出轴的转速，在刹车或减速时能起到辅助制动的作用，原理是:减速时或刹车 时，辅助电机驱动辅助电机轴W低于动力输出轴的转速转动，并逐渐降低转速，从而起到辅 助制动的作用(牵制动力输出轴的转速）。
【附图说明】
[0014] 图1是本实用新型自动变速装置的结构示意图；
[0015] 图2是基于图1结构自动变速装置中行星齿轮组的连接结构示意图；
[0016] 图3是本实用新型自动变速装置的第二种结构示意图；
[0017] 图4是本实用新型自动变速装置的第Ξ种结构示意图；
[0018] 图5是基于图4结构自动变速装置中行星齿轮组的连接结构示意图；
[0019] 图6是本实用新型自动变速装置的第四种结构示意图；
[0020] 图7是准双曲面齿轮副的连接结构示意图；
[0021 ]图8是蜗轮蜗杆齿轮副的连接结构示意图。
[0022] 图中1动力输入轴、2倒退档齿轮、3同步器、4变速手柄、5前进档齿轮、6壳体、7齿 圈、8第二齿轮、9行星轮、10行星架、11齿轮副中的被动齿轮、12离合器、13动力装置、14齿轮 副中的主动齿轮、15电机、16电机轴、17太阳轮、18动力输出轴、19导动轮、20第一齿轮、21齿 圈的外晒合齿牙、22偏置间距、23辅助齿轮副中的被动齿轮、24辅助电机、25辅助电机轴、26 辅助齿轮副中的主动齿轮。
【具体实施方式】
[0023] 自动变速装置（自动变速器），包括壳体，壳体6上装有转动连接的动力输入轴1、动 力输出轴18、电机轴16,与动力输入轴连接的动力源是燃油发动机、电发动机等动力装置 13,动力装置与动力输入轴之间可安装离合器12,电机轴的延伸端与电机15的动力输出端 固连，在动力输入轴上依次装有前进档齿轮5、同步器3和倒退档齿轮2,其中前进档齿轮和 倒退档齿轮与动力输入轴为活动连接，同步器在动力输入轴上为轴向滑动式键连接;动力 输出轴上装有键连接的第一齿轮20、键连接的太阳轮17和转动连接的行星架10,其中第一 齿轮与倒退档齿轮为晒合连接，行星架上装有若干个活动连接的行星轮9，各行星轮与太阳 轮晒合连接，各行星轮的外侧装有与其晒合连接的齿圈7,齿圈与前进档齿轮晒合连接或通 过第二齿轮8与前进档齿轮晒合连接，行星架与电机轴之间装有齿轮副，齿轮副中的主动齿 轮14与电机轴键连接，齿轮副中的被动齿轮11与行星架同轴、并与行星架固连，所述的齿轮 副是准双曲面齿轮副或蜗轮蜗杆齿轮副。
[0024] 所述的壳体上装有辅助电机轴25和辅助齿轮副，辅助齿轮副中的主动齿轮26与辅 助电机轴键连接，辅助齿轮副中的被动齿轮23与齿圈同轴、并与齿圈固连，所述的辅助齿轮 副是准双曲面齿轮副或蜗轮蜗杆齿轮副，辅助电机轴的延伸端与辅助电机24的动力输出端 固连。
[0025] 所述的行星齿轮组，齿圈、太阳轮、行星架和若干个行星轮组成，其中，各行星轮沿 圆周均布，行星架上设有与各行星轮对应的轮轴，各行星轮与对应的轮轴转动连接，各轮轴 与行星架对应的一端与行星架固连，各行星轮一圆周端与齿圈的内晒合齿牙晒合连接、另 一圆周端与太阳轮的外晒合齿牙晒合连接。
[0026] 所述的主动齿轮和被动齿轮组成一组晒合的齿轮副，所述的齿轮副是准双曲面齿 轮副或蜗轮蜗杆齿轮副。
[0027] 所述的同步器为现有成熟技术部件，用于将动力输入轴的动力选择性输送给前进 档齿轮或倒退档齿轮
[0028] 所述的前进档齿轮、同步器、倒退档齿轮组成换挡机构，其中的同步器可W由变速 手柄4推动，也可由电子控制机构推动，当同步器向前进档齿轮方向滑动至止点时与前进档 齿轮动力传递连接，当同步器向倒退档齿轮方向滑动至止点时与倒退档齿轮动力传递连 接。
[0029] 图1至图6展示了四种不同结构的第二齿轮与齿圈的晒合方式，图1、图2中，第二齿 轮一侧固连有导动轮19,第二齿轮通过导动轮与前进档齿轮动力连接，第二齿轮与齿圈的 内晒合齿牙晒合连接，第二齿轮和导动轮的轮轴安装在壳体上，用于将前进档齿轮的动力 传递给齿圈；图3中第二齿轮的外晒合齿牙与前进档齿轮晒合，第二齿轮套在齿圈的外圆面 延伸端上并与齿圈固连，第二齿轮、齿圈、动力输出轴的轴线共轴，用于将前进档齿轮的动 力传递给齿圈；图4、图5中，前进档齿轮直接与齿圈的外晒合齿牙21晒合连接，优点是结构 紧凑，重量轻，图6中，第二齿轮套装在齿圈的延伸部上，并与齿圈的延伸部通过键槽和键固 连，用于将前进档齿轮的动力传递给齿圈，所述的壳体上装有辅助电机轴和辅助齿轮副，辅 助齿轮副中的主动齿轮与辅助电机轴键连接，辅助齿轮副中的被动齿轮与齿圈同轴、并与 齿圈固连，所述的辅助齿轮副是准双曲面齿轮副或蜗轮蜗杆齿轮副。
[0030] 本实用新型自动变速装置利用行星齿轮和变换动力源来实现多样的前进转换和 倒退转换，倒退转换也可W像前进转换的方式操控。动力输出轴也可W用多种附加装置来 实现多样的动力。
[0031] 本实用新型自动变速装置可W不用离合器和其它的制动装置，利用变速动力源实 现变速和制动，结构简单价格便宜。从高档位向低档位转换时，动力从变速动力源传动到行 星齿轮组，微小的动力源也可W实现变速，即变速动力源用小的旋转力也可W实现变速;每 次换挡时不会对车辆和驾驶者产生冲击；
[0032] 本实施例中行星齿轮组由中间的太阳齿轮、两侧连接的多个行星齿轮、最外圈的 齿圈组成，可根据某个齿轮的固定和转动，可W实现减速和加速，前进和倒退。不需要多个 级别的档位，只设置前进档和倒退档即可，操作简单。
[0033] 当驾驶者想要加大输出轴扭矩，减少转速的时候，通过电机驱动电机轴带动准双 曲面齿轮副或蜗轮蜗杆齿轮副使行星架(CARRIER)向齿圈的同方向旋转，通过加大行星架 的转速，达到减少转速的目的。
[0034] 行星轮和齿圈晒合，在齿圈内绕晒合的太阳轮旋转，从齿圈输入的扭矩传动到与 输出轴键连接的太阳轮上，根据行星架(CARRIER)的旋转、行星轮和齿圈的旋转，运时动力 输出轴的扭矩增加，获得低转速的动力特性。
[0035] 当驾驶者想要减少输出轴扭矩，增加转速的时候，通过电机驱动电机轴带动准双 曲面齿轮副或蜗轮蜗杆齿轮副使行星架(CARRIER)向齿圈的同方向旋转，通过减少行星架 的转速，达到增加转速的目的。
[0036] 行星轮和齿圈晒合，在齿圈内绕晒合的太阳轮旋转，从齿圈输入的扭矩传动到与 输出轴键连接的太阳轮上，根据行星架(CARRIER)的旋转、行星轮和齿圈的旋转，运时动力 输出轴的扭矩减少，获得高转速的动力特性。
[0037] 在齿轮副是准双曲面齿轮副的结构中，齿轮副中的主动齿轮与被动齿轮的偏置间 距22大于30毫米。
[0038] 电机和辅助电机是AC电机、DC电机、油压电机等减速电机中的一种。
[0039] 本实用新型自动变速装置的扩展功能：
[0040] 1、适合当做汽车的变速器使用，将汽车发动机的动力输出给动力输入轴即可。
[0041 ] 2、整合在老式汽车变速机构中时，同步器由电子控制机构操作。
[0042] 3、利用汽车动力传递装置(CAR RIIER)内部的主动齿轮的空转及自转同步驱动产 生变速比来区分变速制动装置是机械式变速制动或是根据自动变速箱控制单元(TCU)的变 速制动装置。在电控手、自动挡中，每个档位的变速要求都要由自动变速箱控制单元传送电 子信号，而汽车上所有电控设备操作的实施或信息都要先存储到车载电脑巧CU)内，自动变 速箱控制单元通过电子控制单元化lectronic Control Unit)与变速器控制单元 (Transmission Control化it)进行信息连接，从而利用车载电脑化CU)内预设的程序，设 定、控制及调整自动变速的时机。
[0043] 行星齿轮是当今社会中被广泛使用在工业及汽车领域中的旋转力转换装置。行星 齿轮通过动力源传动的旋转力和旋转速传达到输出轴，根据改变传动比，满足不同条件对 牵引力的需要，满足可能的行驶速度要求。本次提交的行星齿轮方案比现有动力传动方式 更高效、简单、实用。
[0044] 行星齿轮组由太阳轮、行星轮(又称卫星轮）、行星架和齿圈组成。行星轮通过齿圈 输入行星轮输出或行星轮输入齿圈输出，根据齿圈、可W实现输入轴与输出轴脱离刚性传 动关系、输入与输出轴传动比变化，3至6个行星齿轮组合和变速离合器组合可W实现多样 齿轮比和旋转方向。
[0045] 本实用新型特别是在汽车变速器和电动汽车上使用，比现有的变速装置体积相应 变小，旋转力加大因此有很大的提高和效率，具有降低车辆的总体重量和价格上的优势。
【主权项】
1. 自动变速装置，其特征在于:壳体上装有转动连接的动力输入轴、动力输出轴、电机 轴，在动力输入轴上依次装有前进档齿轮、同步器和倒退档齿轮，其中前进档齿轮和倒退档 齿轮与动力输入轴为活动连接，同步器在动力输入轴上为轴向滑动式键连接;动力输出轴 上装有键连接的第一齿轮、键连接的太阳轮和转动连接的行星架，其中第一齿轮与倒退档 齿轮为啮合连接，行星架上装有若干个活动连接的行星轮，各行星轮与太阳轮啮合连接，各 行星轮的外侧装有与其啮合连接的齿圈，齿圈与前进档齿轮啮合连接或通过第二齿轮与前 进档齿轮啮合连接，行星架与电机轴之间装有齿轮副，齿轮副中的主动齿轮与电机轴键连 接，齿轮副中的被动齿轮与行星架同轴、并与行星架固连，所述的齿轮副是准双曲面齿轮副 或蜗轮蜗杆齿轮副。2. 根据权利要求1所述的自动变速装置，其特征在于:在齿轮副是准双曲面齿轮副的结 构中，齿轮副中的主动齿轮与被动齿轮的偏置间距大于30毫米。3. 根据权利要求1或2所述的自动变速装置，其特征在于:所述的壳体上装有辅助电机 轴和辅助齿轮副，辅助齿轮副中的主动齿轮与辅助电机轴键连接，辅助齿轮副中的被动齿 轮与齿圈同轴、并与齿圈固连，所述的辅助齿轮副是准双曲面齿轮副或蜗轮蜗杆齿轮副。
【文档编号】F16H3/30GK205429972SQ201620106471
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】李振鲁
【申请人】李振鲁