专利名称：活齿自动变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动变速器，特别涉及一种活齿自动变速器。
背景技术：
汽车采用自动变速器具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优 点，己成为现代轿车配置的一种发展方向。装有自动变速器的汽车能根据路 面状况自动变速变矩，驾驶者可以全神贯地注视路面交通而不会被换挡所扰。 现有的自动变速器主要有以下几种形式AT (液力变扭器自动变速器)、
CVT (机械无级自动变速器)、AMT (电控机械自动变速器)。
AT (液力变扭器自动变速器)由于精度高，控制系统完善，在中高档汽 车中有广泛应用，但是由于它釆用的是液压油来传递动力，存在效率低下， 成本高，换档反映不灵敏等一系列的先天缺陷。这种AT结构的最高效率一般 只有82% 86%左右，而机械传动的效率可达95% 97%。由于传动效率低，使汽 车的燃油经济性有所降低；另外，由于自动变速器的结构复杂，相应的维修 技术也较复杂，要求有专门的维修人员，具有较高的修理水平和故障检査分 析的能力。
CVT (机械无级自动变速器)无疑是变速比较平稳的自动变速器，但是它 也有其弱点， 一是摩擦传动使CVT实现大功率的无极变速传动是极为困难的； 二是摩擦传动使CVT传动功率低是必然的；三是摩擦传动使CVT的效率，功 率明显低于齿轮变速结构，无法相比；四是CVT操控系统复杂，成本高，维
修困难。
AMT (电控机械自动变速器)是在手动变速器的基础上增加自动控制装 置的一种变速器，因此AMT实际上是由一个机器人系统来完成操作离合器和 选档的两个动作。AMT的核心技术是微机控制，电子技术及质量将直接决定 AMT的性能与运行质量。现在的主要问题是换档精确度不高，换挡时的冲击感 太明显，动力中断，驾驶不舒适，技术不够成熟等等。
发明内容
本发明的目的就是提供一种活齿自动变速器，是三维运动的齿轮变速结 构，传动结构优化，可以充分满足发动机传动扭力的要求，并提高效率、降 低能耗。
本发明的活齿自动变速器，包括固定在壳体上的输入轴、输出轴和与之 交叉的复合中间体移动机构，其特征在于复合中间体的中间轴上两端通过轴 承、螺栓将一对容纳活齿的环型体对称装配，复合中间体上还在环形体内侧 分别安装活齿复位盘，并交叉于中间轴在壳体上安装有丝杠和滑轨的移动件 机构，输入轴、输出轴壳体内端分别安装叠式齿盘，叠式齿盘与环形体中活 齿面成5-° 20°夹角设置，并有部分接触；输入、输出轴端的叠式齿盘的直
齿与环形体上的活齿相遇时，圆面相切并迫使活齿沿环形体轴向运动，形成
相适应的齿槽；移动机构驱动复合中间体直线往复运动，并带动两端环形体 沿输入、输出叠式齿盘圆锥母线作径向移动，从而变换叠式齿盘上的直齿与 环型盘内的活齿交替啮合的数量，实现变速的功能。
本发明的活齿自动变速器具有成本低，结构简单，大扭力扭矩大，效率 高，维护、控制方便，实现高可靠性等优点。
本发明中的设计分别具有如下功能输入、输出叠式齿盘上的5、 6盘与 输入、输出轴的装配有一定的间隙并且通过扭力弹簧与输入、输出轴连接， 此种机构形成了在输入、输出轴传递动力的过程中，5、 6盘会根据所夹活齿 的不同做一定的自适应调整，以实现减小冲击与降噪的功能。输入、输出圆 锥盘上的直齿可实现圆弧齿达到传递动力的目的。输入、输出叠式齿盘和中 间体中的环型体位置可以互换，以实现变速变矩的功能。
图1是活齿自动变速器结构剖示图； 图2是环型盘体主视图，；
图3是图2侧剖图； 图4是叠式齿盘5示意图，；
图5是与图4配合使用的叠式齿盘6示意图； 图6是叠式齿盘5、 6圆心处的调整片示意图； 图7是输入、输出圆锥叠式齿盘结构示意图8是中间体的传动机构示意活齿复位盘剖视图9是固定活齿弹簧圈示意复合中间体左视；，
图IO复合中间体剖视为三层叠式盘结构示意图11是环形体中的涨圈挡片主视图12是活齿19、 20主视图13a是叠式齿盘26主视图，图13b是图13a的盘26圆锥剖视图； 图14a是叠式齿盘27主视图，图14b是图14a的盘27圆锥剖视图； 图15a是叠式齿盘28主视图，图15b是图15a的盘28圆锥剖视图；
具体实施例方式
活齿自动变速器，见图l，包括固定在壳体14上的输入轴1、输出轴16 和与之交叉的中间体移动机构，壳体14与轴向端盖13由螺栓4紧固为一体， 其特征在于输入轴1、输出轴16内端分别安装有叠式齿盘5、 6，中间体15 (复合中间体简称中间体)的中间轴17两端通过轴承2、螺栓4将容纳活齿 19、 20的环型体21对称安装组合，还在环形体21内侧分别安装两个活齿复 位盘9，复合中间体15上还有由丝杠12与滑轨11构成的移动机构，垂直于 中间轴17安装在壳体14上；将中间轴17上的对称环型体21的活齿面与其 两端的输入轴1、输出轴16上的叠式齿盘5、 6部分接触，使输入轴1、输出 轴16与复合中间体15的中间轴17成5 20°夹角设置；复合中间体15可与 两端输入轴1、输出轴16作交叉往复移动，输入轴1、输出轴16在壳体14 内端的叠式齿盘5、 6及其对称侧，叠式齿盘5、 6的直齿与环形体21上的活 齿19、 20圆面相切并压下，直齿与活齿相遇形成相适应的齿槽，随轴1、 16 转动的直齿与环型体21内的活齿19、 20动态交替啮合，使活齿19、 20沿环 形体21轴向运动。
本发明的复合中间体15如图9、 IO所示中间体的形状中间体15的 形状:管状外周有垂直于管轴向的对称柄，柄上分别有丝杠12的调速孔和滑 轨11孔。中间轴17装入与中间体15管的中心孔内，两端与环型体21装配， 并由中间轴固定螺栓7紧固。两根滑轨11和丝杠12安装在对称柄的孔中， 并交叉于中间轴17固定在壳体14上，通过控制丝杠12的转动使中间体15
在滑轨ll上直线往复移动。
两个环型体21如图2所示每个环型体21上面均分布着两圈圆柱形齿
槽23、 24，每圈齿槽23、 24内均有圆周相交的轴向通孔，如图3所示为两 个上下不等径圆柱形孔，环形体21的圆心也是两个不等径孔。每面齿槽中插 入多枚可轴向移动的活动齿柱，活齿19、 20为四个不等径圆柱体，见图12: 其大径柱体构成环型体上的齿孔表面，大径凸出部与环型体21上的齿槽配合 传输力矩，中径与环型体相应部分配合起导向作用，尾段与装配在环形体21 上的弹性涨圈8相接触，约束活齿按设计要求运动。活齿19、活齿20的中径 与环型体21槽孔相应部分配合起导向作用，活齿19、活齿20的尾段与装配 在环形体21上的弹性涨圈8相接触，见图ll:约束活齿19、活齿20按设计 要求运动。
两组叠式齿盘5、 6，如图4、 5所示叠式齿盘5 —面圆盘上有沿圆锥 母线分布的直齿，齿的截面宽度不等并有台；齿盘6的圆盘上沿圆锥母线交 替分布直齿和齿孔，直齿的宽度相等，齿孔的尺寸略大于齿盘5上的直齿尺 寸。齿盘5、 6圆心为与调整片形状相同的孔，调整片22见图6:通过调整片 22弹簧25将齿盘5的直齿套入齿盘6的齿孔内组合为叠式齿盘，分别用螺栓 3安装在输入轴1、输出轴16花键上，见图7。花键与输入、输出轴间有一定 的活动空间，通过弹簧使得两个输入、输出叠式齿盘在变速器工作过程中可 以作自适应的调整。
活齿复位盘9如图8所示由圆盘与管构成环台，管内孔壁与外壁均有 各自轴心。活齿复位盘9通过轴承2固定在中间体15的环型体21内侧，并 与中间轴17的轴向呈5 20。夹角，跟环型盘21同步转动。在转动过程中活 齿复位盘9与环型体21中的活齿19、 20尾端摩擦接触，起到推动活齿复位 的作用。
涨圈挡片10如图11所示为环型薄片结构，环面上有两圈孔，弹簧性 涨圈8为环形，置于中间体15内，与被涨圈挡片10—并通过卡簧18固定在 环型盘内侧的中间体15上。弹性涨圈8和涨圈挡片10 —组或多组机构相互 配合与活齿19、 20的尾段相接触，起到固定活齿位置的功能作用。
本发明的变速器中叠式齿盘可以使用两层或两层以上结构。现以三层为
例，如图13a、 b， 14a、 b， 15a、 b所示叠式齿盘上26为沿圆锥母线分布 直齿，在直齿之间有连续的齿孔；叠式齿盘中27的直齿和齿孔相邻，并与另 一对直齿和齿孔之间有空位；叠式齿盘下28为少数直齿均匀分布在圆盘上， 直齿间有较大空位。叠式齿盘各个圆盘一面上均有沿圆锥母线交替分布的直齿、或直齿和齿 孔，叠式齿盘上26、中27、下28依次叠加组合为一体；下盘28上的直齿穿 过中盘27的齿槽，下盘28的直齿穿过中盘27的齿孔，组合后凸出的直齿再 穿过上盘26上的齿槽，在各盘之间安装有弹簧25与调整片22，对称的叠式 齿盘通过由螺栓3装配到输入轴1、输出轴16上，组成三层输入、输出叠式 齿盘。此时随着车速的变化，自动变速机构通过内置芯片和软件的计算并发出 指令通过驱动电机带动蜗杆转动，蜗杆的转动会驱动复合中间体的移动，从 而改变输入与输出圆锥盘的5、 6相切活齿的数量，以达到改变输入与输出盘 转速的变化，造成汽车速度与传递力矩的改变。在输入、输出圆锥盘与活齿相切的过程中，输入、输出盘上的直齿会压 下环型盘上的活动齿柱，随着两个环型盘的转动环型盘与复位盘的夹角不断 变小，在这个连续运动中，被圆锥盘直齿所压下的活齿就会在复位盘的推动 下不断的上移，当复位盘与环型盘夹角变为最小时，活齿就会被复位盘复位 到初始状态下，随着发动机的转动，就形成了连续的运动过程。使用状态时当输入圆锥盘在发动机的带动下开始转动，此时输入叠式齿 盘上的直齿与复合中间体上的输入端环型体上的活齿相切，活齿交替被压下， 相邻没压到的齿柱形成齿槽与叠式齿盘直齿接触，配合传输力矩，带动输出 端的环型体上的活齿与输出轴叠式齿盘相切，达到了传动动力的目的。输入、输出叠式齿盘上的5、 6盘与输入、输出轴有一定的间隙，通过弹 簧与输入、输出轴连接。此种机构形成了在输入、输出轴传递动力的过程中， 5、 6盘会根据所夹活齿的数量不同做一定的自适应调整，以达到减小冲击与 降噪的目的。
权利要求
1、 一种活齿自动变速器，包括固定在外壳上的输入轴、输出轴和与之交 叉的中间体移动机构，其特征在于输入轴、输出轴之间通过叠式齿盘与复合中 间体中环形体上的活齿相啮合，复合中间体的中间轴两端通过轴承、螺栓将 容纳活齿的环型体对称组合，复合中间体上还在环形体内侧分别安装活齿复 位盘，并交叉于中间轴在外壳上安装有丝杠和滑轨的移动机构，输入轴、输 出轴在壳体内端分别安装有啮合的叠式齿盘，叠式齿盘与中间轴两端环形体 中的活齿面成5-° 20°夹角设置，并有部分接触；移动机构使得复合中间体 可与两端输入轴、输出轴作交叉往复移动，叠式齿盘上的直齿可与环型盘内 的活齿动态交替啮合。
2、 根据权利要求l所述的活齿自动变速器，其特征在于两个环型体每个环型体(21)圆心为两个不等径孔，圆周内均分布着两圈齿槽(23)、 (24)， 各齿槽内均有圆周相交的不等径孔，两槽内的孔径不等，各齿槽的孔为轴向 两个不等径通孔;每面齿槽中插入多枚可轴向移动的活齿(19)、 (20)。
3、 根据权利要求l所述的活齿自动变速器，其特征在于活齿(19)、 (20) 形状相同、规格不同，均为圆柱体，有四个不等径，其大径柱体端在齿槽(23)、 (24)内构成环型体上的齿孔表面。
4、 根据权利要求1所述的活齿自动变速器，其特征在于叠式齿盘(5)、 (6)为一组，齿盘(5)—面圆盘上有沿圆锥母线分布的直齿，齿的截面宽度不 等并有台；齿盘(6)的圆盘上沿圆锥母线交替分布直齿和齿孔，齿孔的尺寸略 大于齿盘(5)上的直齿尺寸；齿盘(5)、 (6)圆心为与调整片(22)形状相同的孔， 通过调整片(22)、弹簧(26)将齿盘(5)的直齿套入齿盘(6)的齿孔内组合为叠 式齿盘，两组齿盘分别通过螺栓(25)安装在输入轴(1)、输出轴(16)花键上。
5、 根据权利要求l所述的活齿自动变速器，其特征在于叠式齿盘可以有 两层或两层以上结构各个圆盘一面上均有沿圆锥母线交替分布的直齿、或 直齿和齿孔，叠式齿盘上(26)、中(27)、下(28)依次叠加组合为一体；下盘 (28)上的直齿穿过中盘(27)的齿槽，下盘(28)的直齿穿过中盘(27)的齿孔， 组合后凸出的直齿再穿过上盘(26)上的齿槽，在各盘之间安装有弹簧(25)与 调整片(22)，对称的叠式齿盘通过由螺栓(3)装配到输入轴(1)、输出轴(16) 上，组成三层输入、输出叠式齿盘。'
6、根据权利要求1所述的活齿自动变速器，其特征在于活齿复位盘(9) 由圆盘的环台构成，环台内孔壁和外壁有各自的轴心；活齿复位盘(9)通过轴 承(2)固定在中间体(15)的环型体(21)内侧，并与中间轴(17)轴向呈夹角，跟 环型盘(21)同步转动。
7、根据权利要求l所述的活齿自动变速器，其特征在于涨圈挡片(10)为 环型薄片结构，环面上有两圈圆孔，弹性涨圈(8)为环形，与涨圈挡片(10) — 并通过卡簧(18)固定在环型体(21)内侧的中间体(15)上。
8、根据权利要求l所述的活齿自动变速器，其特征在于中间体(15)的形 状:管状外周有垂直于管轴向的对称柄，柄上分别有丝杠(12)的调速孔和滑轨 (ll)孔，管的中心孔可容纳中间轴(17)。
全文摘要
活齿自动变速器，包括固定在壳体上的输入轴、输出轴和与之交叉的复合中间体移动机构，其特征在于复合中间体的中间轴上两端通过轴承、螺栓将一对容纳活齿的环型体对称装配，中间体上分别安装活齿复位盘，并交叉于中间轴安装有丝杠和滑轨的移动件机构，输入轴、输出轴壳体内端分别安装叠式齿盘，与环形体中活齿面成5-°20°夹角设置，并有部分接触；叠式齿盘的直齿与环形体上的活齿相遇时，形成相适应的齿槽；并带动两端环形体沿叠式齿盘圆锥母线作径向移动，中间体直线往复运动，从而变换叠式齿盘上的直齿与环型盘内的活齿交替啮合的数量，实现变速的功能。成本低，结构简单，大扭力，维护、控制方便实现高可靠性等优点。
文档编号F16H35/00GK101122328SQ20071001234
公开日2008年2月13日 申请日期2007年8月2日 优先权日2007年8月2日
发明者洛长庆, 荆其林 申请人:辽宁新加源环保科技有限公司