专利名称：中置式行星齿轮两挡自动变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机动车或机械动力设备的变速器，特别涉及一种中置式行 星齿轮两挡自动变速器。
背景技术：
现有技术中，电动汽车、摩托车、电动自行车基本上都是通过调速手柄或 加速踏板直接控制电流或节气门控制速度，或采用手控机械自动变速机构方式 实现变速。手柄或加速踏板的操作完全取决于驾驶人员的搡作，常常会造成操 作与车行状况不匹配，致使发动机熄火或电机运行不稳定，出现堵转现象。
机动车需要实现对电流或节气门的智能化控制控制，而负荷、扭矩或转速 是重要的参数。对这个指标的测量普遍采用多种传感器分别获得相关参数，再 进行判断。如采用节气门位置传感器和速度传感器来判断负荷，或采用进气歧 管压力传感器和转速传感器判断负荷。这两种负荷检测系统均是在传感器不直 接参与传动、车辆没有承受载荷的情况下间接侧得，并且是在发动;f几上获得信 息。这种测量对发动机的一致性要求严格，往往厂家无法保证。专利号为
ZL200520009329. 0、名称为"摩托车霍尔差动式自适应传动传感装置"的实用 新型专利公开了 一种自适应传动传感装置，该装置能在直接参与传动的同时， 同步检测扭矩和速度信号，为摩托车控制器提供数据，使控制系统具备了自适 应的功能。但是，这种装置不具备自动换挡功能，并且从结构上设计是安装在 轮毂上的，小型摩托车或电动自行车重量较轻，如果安装在后轮中央处重心后 倾，对安全行^_性带来影响，并且不能自动换挡。
其他由乘骑者在不知晓行驶阻力的情况下，仅根据经验操作控制的变速装
置，难免存在以下问题l.在启动、上坡和大负载时、由于《亍驶阻力增加，迫使 电机或发动机转速下降在低效率区工作，造成电池增大供电电流工况下，电机堵 转、发热、甚至停止转动或者发动机熄火。2.由于没有才几械变速器调整扭矩和 速度，完全依赖电池大电流供电必然缩短电池使用寿命，只能在平原地区推广 使用，不能满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，缩小了使用范围；3.轮毂式电 机一般安装在后轮中央处重心后倾，对安全行驶带来不利影响；4.驱动轮处安装 空间小，安装了电机后很难再容纳自动变速器和其它新技术；5.不具备自适应 的功能，不能自动检测、修正和排除驾驶员的操作错误；6.在车速变化突然时， 会使发动机或电机处于非稳态工况下运转，必然造成发动机或电机功率与行驶 阻力难以匹配。7.续行距离短、爬坡能力差，适应范围小。
因此，需要一种中置式自动变速器，能自适应随行驶阻力变化不切断驱动 力的情况下自动进行换挡变速，解决发动机或电动机扭矩一转速变化小不能满 足复杂条件下道路使用的问题，并且安装所需空间小。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种中置式行星齿轮两挡自动变速器，能 够使发动机或电机输出功率与车辆行驶状况始终处于最佳匹配状态，实现车辆 驱动力矩与综合行驶阻力的平衡控制；能够在不需要切断驱动力的情况下自适 应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，能满足山区、丘陵和重负荷条件下使用， 车速变化稳緩；同时，本发明的变速器体积小、结构紧凑，安装方式为中置式， 重心不会后倾，有利于安全行驶。
本发明的中置式行星齿轮两挡自动变速器，包括动力装置、固定设置在动 力装置定子上的固定轴、套在固定轴上与固定轴转动配合的传动轴套和与传动 轴套固定连接的动力输出轮，还包括固定设置在固定轴左端的固定架、固定设 置在固定架右端的内齿圈、固定设置在内齿圈右端的支撑套；动力装置设置在 固定架和内齿圈与固定轴形成的空腔内；在内齿圈和支撑套与固定轴形成的空
腔内设置有行星齿轮变速机构和自适应自动换挡变速总成；
a. 行星齿轮变速机构包括固定架、内齿圏、外齿圈、 一个以上行星齿轮轴、 与内齿圈、外齿圈啮合并套在行星齿轮轴上与之转动配合的行星齿轮、与行星 齿轮并列固定设置在行星齿轮轴上的行星架、快挡传动套和慢挡传动套；行星 齿轮和行星架数量与行星齿轮轴相同；
外齿圈与固定轴转动配合，外齿圈左端与动力装置的转子在圆周方向上固 定配合，右端与快挡传动套在圆周方向上固定配合；4亍星架公转圓周外圆与慢 挡传动套在圓周方向上固定配合；
b. 自适应自动换挡变速总成包括快挡凸轮顶杆式超越离合器、慢挡超越离 合器和变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构；
I. 快挡凸轮顶杆式超越离合器包括与快挡传动套固定连接的快挡超越离 合外环、传动轴套、 一个以上快挡顶杆、与顶杆数量相同的快挡啮合滚柱、轴 向截面为T形的左快挡轴承托环以及右快挡轴承托环、快挡超越离合滚柱、套 在传动轴套上的快挡啮合滚柱拨环和快挡变速滚柱；
所述传动轴套外圆周上均布加工有与快挡顶杆数量相同的圆周方向由高到 低的快挡径向凸轮槽，快挡径向凸轮槽由高到低的方向与传动轴套旋转方向相 同；快挡啮合滚柱拨环外圆加工有快挡拨环环形凸台，快挡拨环环形凸台圆周 上均布加工有与快挡顶杆数量相同的快挡啮合通孔，快挡啮合滚柱通过快挡啮 合通孔放入传动轴套的径向凸轮槽中，快挡顶杆穿入快挡啮合滚柱拨环上的快 挡啮合通孔，顶住快挡啮合滚柱，快挡顶杆另一端顶住与快挡超越离合外环保 持超越啮合接触状态的快挡超越离合滚柱；
左快挡轴承托环和右快挡轴承托环以T形端面向外的方式分别设置于快挡 顶杆与快挡超越离合滚柱左右两侧，左、右快挡轴承托环外圆托住快挡超越离 合滚柱，内圆与快挡啮合滚柱拨环外圆之间通过快挡变速滚柱滚动配合；
II. 慢挡超越离合器与快挡凸轮顶杆式超越离合器并列设置，包括与慢挡 传动套固定连接的慢挡超越离合外环、与慢挡超越离合外环保持超越啮合接触
状态的慢挡超越离合滚柱和外圆设置有内圈环形凸台的慢挡超越离合器内圈；
慢挡超越离合器内圈间隙配合套在传动轴套外圆，外圆设置有内圈环形凸 台，内圈环形凸台外圆顶住慢挡超越离合滚柱；慢挡超越离合器内圏左端与快 挡啮合滚柱拨环右端在圓周方向固定连接；
右快挡轴承托环与慢挡超越离合器之间在圆周方向上可做相对运动配合；
III.变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构包括传动轴套、变速圆环体轴向 凸轮机构、变速弹簧和变速滚动体；
变速圆环体轴向凸轮机构通过变速滚动体与传动轴套之间以径向啮合轴向 可移动的方式配合；变速圓环体轴向凸轮机构与慢挡超越离合器内圏互相配合； 变速弹簧间隙配合套在传动轴套上，变速弹簧作用在变速圓环体轴向凸轮机构 上，能够使快挡凸轮顶杆式超越离合器啮合；
c.动力输出轮与传动轴套在圓周方向上固定配合。
进一步，所述变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构设置在慢挡超越离合器 右侧，变速圓环体轴向凸轮机构包括变速圆环体轴向端面波轮，变速圆环体轴 向端面波轮左侧加工有展开形状为等腰梯形的端面波轮，与慢挡超越离合器内 圈端面加工的端面波轮啮合，变速圓环体轴向端面波轮与慢挡超越离合器内圈 啮合后端面波轮的波峰和波谷存在距离；变速圆环体轴向端面波轮内圆设置有 一个以上与变速滚动体相配合的轴向直槽，传动轴套外圆设置有一个以上与变 速滚动体相配合的轴向直槽；变速圆环体轴向端面波轮与传动轴套之间通过变 速滚动体以径向啮合轴向可移动的方式配合；变速弹簧紧压变速圆环体轴向端 面波轮右端面；变速圆环体轴向端面波轮波峰与传动轴套旋转方向相反一侧与 慢挡超越离合器内圈端面加工的端面端面波轮波峰与传动轴套旋转方向相同一 侧紧靠，在变速弹簧作用下使快挡凸轮顶杆式超越离合器啮合；
进一步，所述变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构设置在慢挡超越离合器 右侧，变速圓环体轴向凸轮机构包括变速圆环体轴向凸轮、变速圓环体凸轮座、 变速凸轮销；
变速圆环体凸轮座套在传动轴套的外圓，内圆设置有一个以上与变速滚动
体相配合的轴向直槽；传动轴套外圆设置有一个以上与变速滚动体相配合的轴 向直槽；变速圆环体凸轮座与传动轴套之间通过变速滚动体以径向啮合轴向可 移动的方式配合；
变速弹簧间隙配合套在传动轴套上，紧压变速圆环体凸轮座；变速圆环体 轴向凸轮与慢挡超越离合器内圏在圓周方向固定配合；变速圆环体轴向凸轮上 设置有一个以上螺旋凸轮槽孔；变速圆环体凸轮座上设置有一个以上变速销孑L; 变速凸轮销穿过变速圆环体轴向凸轮上螺旋凸轮槽孔插入变速圆环体凸轮座上 的变速销孔；螺旋凸轮槽孔的旋转展开方向能够使快挡凸轮顶杆式超越离合器 在变速弹簧作用下啮合；
进一步，所述传动轴套上固定设置有轴套环形凸台，变速圆环体轴向凸轮
左端内圆加工有变速环形凸台，变速环形凸台与慢挡超越离合器内圈径向啮合， 右侧与轴套环形凸台之间设置有第五平面轴承，左侧与右慢挡轴承托环内圆端
面上设置的环形凸台之间设置第六平面轴承；
变速弹簧间隙配合套在传动轴套外圓，左端紧压变速圆环体凸轮座；螺旋
凸轮槽孔的旋转展开方向与传动轴套旋转方向相反；
进一步，所述快挡凸轮顶杆式超越离合器为内星轮快挡凸轮顶杆式超越离 合器，星轮工作面设置在快挡顶杆与快挡超越离合滚柱接触的端面，快挡顶杆 工作端面啮合面一侧设置有径向高度高于快挡超越离合滚柱半径的凸台；
进一步，所述慢挡超越离合器还包括轴向截面为T形的左慢挡轴承托环和 右慢挡轴承托环；
左慢挡轴承托环和右慢挡轴承托环以T形端面向外的方式分别设置于慢挡 超越离合器内圈的内圈环形凸台与慢挡超越离合滚柱左右两侧，左、右慢挡轴 承托环外圆托住慢挡超越离合滚柱，内圆与慢挡超越离合器内圈外圆之间通过 慢挡变速滚柱滚动配合；右快挡轴承托环与左慢快挡轴承托环之间设置有第四 平面轴承；
进一步，所述传动轴套左端与之固定设置有左传动轴套轴承4乇环，左传动 轴套轴承托环右端内圆设置有环形凸台i，环形凸台I )左侧依次设置有套在
固定轴上的第一平面轴承、第二径向轴承；环形凸台I右侧与快挡啮合滚柱拨 环之间设置有第二平面轴承；
传动轴套右端与之啮合设置有右传动轴套轴承托环，右传动轴套轴承托环 右端内圆设置有环形凸台II,环形凸台II右侧依次设置有套在固定轴上的第三 平面轴承、第三径向轴承和轴承轴向定位环；右传动轴套轴承托环外圆与支撑 套右端内圆之间转动配合；
所述变速弹簧变速弹簧右端紧靠环形凸台II左侧，左端紧靠变速圆环体凸 轮座或变速圓环体轴向端面波轮右端面；
进一步，所述变速弹簧与环形凸台n之间还设置有压紧力调整环所述变速
弹簧为蝶簧组；
进一步，还包括套在支撑套外圆的动力输出轮传动套，动力输出轮传动套 右端通过传动轴套右轴承托环与传动轴套在圓周方向固定连接，左端与动力输 出轮固定连接，动力输出轮内圆与支撑套外圓之间通过滚针轴承配合；所述动 力输出轮为链轮；
进一步，所述行星齿轮轴与行星齿轮之间通过第四径向滾动轴承配合；右 传动轴套轴承托环和支撑套之间通过聚四氟乙烯轴套转动配合；
所述变速圆环体凸轮座或变速圆环体轴向端面波轮和传动轴套轴向直槽在 圆周上均布，变速滚动体为滚珠，相应的变速圆环体凸轮座或变速圆环体轴向 端面波轮和传动轴套的轴向直槽的径向截面为圆孤形，变速滚珠之间设置有保 持架；所述变速圆环体轴向凸轮的凸轮槽孔圆周方向均布，相应的变速圆环体 凸轮座上的销孔圆周方向均布，传动轴套上的快挡径向凸轮槽为径向截面为直 线形；
所述行星齿轮轴在行星齿轮公转圆周上均布；所述外齿圈与快挡传动套通 过环形啮合套进行啮合连接，环形啮合套外圆与行星架公转内圆之间通过行星
架滚柱滚动配合；
进一步，所述快挡顶杆径向截面为T形，快挡啮合滚柱拨环啮合通孔径向 截面与之相对应为T形；
进一步，所述动力装置为电机，电机左端盖和右端盖分别固定连接在转子 两侧，通过第五径向轴承和第一径向轴承与固定轴滚动配合，电机的定子设置 在电机左端盖和右端盖与转子形成的转子腔内；第一径向轴承与第二径向轴承 之间设置有定位轴套，外齿圈间隙配合套在定位轴套外圓，左端与电机右端盖 啮合连接。
本发明的有益效果是本发明的中置式行星齿轮两挡自动变速器采用行星 齿轮变速机构和自适应自动换挡变速总成，能够使发动才/L或电机输出功率与车 辆行驶状况始终处于最佳匹配状态，实现车辆驱动力矩与综合行驶阻力的平衡 控制。能够在不需要切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡 变速。同时，本发明的变速器内传动方式为非齿轮刚性传动，大大提高了传动 效率，不但有利于车辆和机械动力设备高效节能，还能控制车辆减少排放，大 大提高车辆的动力性、经济性、驾驶安全性和舒适性。由于能够在不切断驱动 力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，可以满足山区、丘陵和 重负荷条件下使用，使发动机或电机负荷变化平緩，机动车辆运行平稳，提高 安全性。本发明的变速器由于减少了齿轮啮合机构，因而体积小、结构紧凑。 安装方式为中置式，重心不会后倾，有利于安全行驶，适合电动自行车及小型摩 托车体积小轻便的特点。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。 图1为本发明第一种实施例轴向剖面结构示意图; 图2为本发明第二种实施例轴向剖面结构示意图; 图3为图l沿A-A向剖—见图； 图4为图1沿B-B向剖视图； 图5为图1沿C-C向剖视图； 图6为图l沿D-D向剖视图7为本发明的啮合滚柱拨环轴向剖面结构示意图8为本发明变速圆环体轴向凸轮俯视图9为为本发明第二种实施例慢挡超越离合器内圏；
图IO本发明第二种实施例变速圆环体轴向端面波轮结构图。
具体实施例方式
图1为本发明的轴向剖面结构示意图，如图所示本实施例的动力i殳备为 电机，工作时由左向右看顺时针旋转。
中置式行星齿轮两挡自动变速器包括与电机定子51固定设置的固定轴1、 套在固定轴1上与固定轴1转动配合的传动轴套28、与传动轴套28固定连接的 动力输出链轮20、通过啮合轴套2固定连接在固定轴1左端的固定架3、通过 螺钉固定设置在固定架3右端的内齿圈11、通过螺钉固定连接在内齿圈11右端 的支撑套12;电机左端盖4和右端盖9分别通过螺钉固定连接在转子5两侧， 通过第五径向轴承56和第一径向轴承54与固定轴1滚动配合，电机的定子51 设置在电机左端盖4和右端盖9与转子5形成的空腔内。
在内齿圈11和支撑套12与固定轴1形成的空腔内设置有行星齿轮变速机 构和自适应自动换挡变速总成。
行星齿轮变速机构包括固定架3、内齿圈ll、外齿圈6、行星齿轮轴7、与 内、外齿圈啮合并套在行星齿轮轴7上与之通过第四径向滚动轴承53转动配合 的行星齿轮8、与行星齿轮8并列固定连接在行星齿轮轴7上的行星架10、快 挡传动套48和慢挡传动套13。
第一径向轴承54右端设置有定位轴套50，传动轴套28左端与之啮合固定 设置有左传动轴套轴承托环15,左传动轴套轴承托环15右端内圆设置有环形凸
台I 15a，环形凸台I 15a左侧依次设置有套在固定轴1上的第一平面轴承14、 第二径向滚动轴承49和定位轴套50;
传动轴套28右端与之啮合设置有右传动轴套轴承托环32，右传动轴套轴承 托环32右端内圆设置有环形凸台II 32a，环形凸台II 32a右侧依次设置有套在固 定轴1上的第三平面轴承55、第三径向滚动轴承58和轴 fi轴向定位环31;轴 承轴向定位环31右侧通过螺母固定；右传动轴套轴承托环32外圆与支撑套12 右端内圆之间通过聚四氟乙烯轴套57转动配合。
外齿圈6套在定位轴套50外圆与其间隙配合，电机右端盖9与外齿圈6左 端啮合，外齿圈6右端与快挡传动套48通过环形啮合套41啮合，环形啮合套 41外圆与行星架IO之间通过行星架滚柱52滚动配合；行星架IO右端与慢挡传 动套13通过螺钉固定连接；
自适应自动换挡变速总成包括快挡凸轮顶杆式超越离合器、慢挡凸轮顶杆 式超越离合器和变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构；
快挡凸轮顶杆式M离合器包括与快挡传动套48通过螺钉40a固定连接的 快挡超越离合外环18、传动轴套28、三个径向截面为T形的快挡顶杆45、三个 快挡啮合滚柱46、轴向截面为T形的左快挡轴承托环47以及右快挡轴承托环 47a、快挡超越离合滚柱17、套在传动轴套28上的快挡啮合滚柱拨44和快挡变 速滚柱19;
传动轴套28外圓周上均布加工有三个在圆周方向上顺时针由高到低的直线 形快挡径向凸轮槽28b，快挡啮合滚柱拨环44外圆加工有快挡拨环环形凸台 44a,快挡拨环环形凸台44a圆周上均布加工有三个径向截面为T形的快挡啮合 通孔44b,快挡啮合滚柱46通过快挡啮合通孔44b放入传动轴套28的径向凸轮 槽28b中，快挡顶杆45T形小头穿入快挡啮合滚柱拨环44上的快挡啮合通孔44b， 顶住快挡啮合滚柱46，快挡顶杆45T形大头端顶住与快挡超越离合外环18保持 超越啮合接触状态的快挡超越离合滚柱17,所述快挡凸轮顶杆式超越离合器为 内星轮快挡凸轮顶杆式超越离合器，星轮工作面设置在快挡顶杆45与快挡超越
离合滚柱17接触的端面，快挡顶杆45工作端面啮合面一侧^i殳置有径向高度高 于快挡超越离合滚柱17半径的凸台45a。
左快挡轴承托环47和右快挡轴承托环47a以T形端面向外的方式分别设置 于快挡顶杆45与快挡超越离合滚柱17左右两侧，左、右快挡轴承托环外圆托 住快挡超越离合滚柱17,内圆与快挡啮合滚柱拨环44外圆之间通过快挡变速滚 柱19滚动配合，快挡啮合滚柱拨环44左侧与环形凸台I 15a之间设置有第二平 面轴承16。
慢挡超越离合器与快挡凸轮顶杆式超越离合器并列设置在其右侧，包括与 慢挡传动套13固定连接的慢挡超越离合外环21、与慢挡超越离合外环21保持 超越啮合接触状态的慢挡超越离合滚柱23、外圓加工有内圈环形凸台22a的慢 挡超越离合器内圏22、轴向截面为T形的左慢挡轴承托环42和右慢挡轴承托环 42a;
慢挡超越离合器内團22间隙配合套在传动轴套28外圆，慢挡超越离合器 内圈22外圆周设置的内圈环形凸台22a外圆顶住慢挡超越离合滚柱23,左侧与 快挡啮合滾柱拨环44之间在圆周方向通过花键啮合连接；
左慢挡轴承托环42和右慢挡轴承托环42a以T形端面向外的方式分别设置 于慢挡超越离合器内圈22的内圈环形凸台22a与慢挡超越离合滚柱23左右两 侧，左、右慢挡轴承托环外圆托住慢挡超越离合滚柱23，内圆与慢挡超越离合 器内圈22外圆之间通过慢挡变速滚柱38滚动配合，右快挡轴承托环47a与左 慢快挡轴承托环42之间设置有第四平面轴承43;
变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构包括传动轴套轴套28、变速圆环体轴 向凸轮362、变速圆环体凸轮座27、变速凸轮销26、变速蝶簧组29和变速滚珠 35。
传动轴套28上加工有轴套环形凸台28a,变速圆环体轴向凸轮362左端内 圆加工有变速环形凸台362b，变速环形凸台36b与慢挡超越离合器内圈22右端 啮合，变速环形凸台36b右侧与轴套环形凸台28a之间通过第五平面轴承37在
圆周方向上可做相对运动配合，左侧与右慢挡轴承托环42a内圆端面上设置的 环形凸台之间通过第六平面轴承25在圆周方向上可做相对运动配合。
变速圆环体轴向凸轮362在圆周上均布开有三个由左向右逆时针螺旋展开 的凸轮槽孔36a;变速圓环体凸轮座27在圆周上均布开有三个变速销孔27a; 变速凸轮销26穿过变速圓环体轴向凸轮362上的螺旋凸轮槽孔36a插入变速圆 环体凸轮座27上的变速销孔27a;
变速圆环体凸轮座27套在传动轴套28的轴套环形凸台28a右侧轴段外圆， 内圓开有与变速滚珠35相配合的径向截面为圆弧形的轴向直槽27b;传动轴套 28的轴套环形凸台28a右侧轴段开有与变速滚珠35相配合的径向截面为圆弧形 的轴向直槽28c;变速圆环体凸轮座27与传动轴套28之间通过变速滚珠35以 径向啮合轴向可移动的方式配合；每对相配合的直槽内装配有两个变速滚珠35。
变速弹簧29间隙配合套在传动轴套28上，右侧通过压紧力调整环33紧靠 环形凸台II 32a左侧，左侧紧靠变速圓环体凸轮座27右端面。
动力输出轮传动套34右端与传动轴套右轴承托环32通过螺^"固定连接， 左端与动力输出链轮20通过螺钉固定连接，动力输出链轮20内圆与支撑套12 外圆之间通过滚针轴承24滚动配合。
以上实施例只是本发明的最佳结构，并不是对本发明保护范围的限定；比 如，传动轴套28上的轴套环形凸台28a，可以分体设置而通过螺钉固定；径向 轴承和平面轴承可以为滚动轴承，也可以是滑动轴承；外齿圈6和啮合套41可 以制成一体；左传动轴套轴承托环15与传动轴套28也可以制成一体；顶杆的 径向截面不局限于T形，也可以是其他如长方体形状；等等一些技术特征都可 做相应改变，而不影响本发发明目的的实现。 本实施例的快挡动力传递路线
电^L驱动力经电机右端盖9 —外齿圈6 —快挡传动套48 —快挡超越离合外环 18 -快挡超越离合滚柱17 —快挡T型顶杆45 -快挡啮合滚柱46 —快挡径向凸轮 槽28b —传动轴套28 —链轮传动套34 —链轮20 —链条至后轮。
慢挡动力传递路线
电机驱动力经电机右端盖9 —外齿圈6 —行星齿轮8 —行星轮轴7 —行星架10 —慢挡传动套13 —慢挡超越离合外环21 —慢挡超越离合滚柱2 3 —慢挡超越离合 器内圏22 —变速圓环体轴向凸轮362 —凸轮销26 —凸轮座27 —啮合滚珠35 —传 动轴套28 —链轮传动套34 —链轮2 Q —链条至后轮。
本发明的快挡传递阻力传递路线
链轮20 —链轮传动套34 —动轴套28 —快挡径向凸轮槽28b —快挡啮合滚柱 46 -快挡T型顶杆45 -快挡超越离合滚柱17 -快挡超越离合外环18 —快挡传动 套48 —外齿圏6 —电机驱动力经电机右端盖9 —电机。
慢挡传递阻力传递路线
链轮20 —链轮传动套34 —传动轴套28 —啮合滚珠35 —凸轮座27—凸轮销 26 —变速圓环体轴向凸轮362 —慢挡^离合器内圈22 —慢挡超越离合滚柱23 —慢挡超越离合外环21 —慢挡传动套13 —行星架10 —行星轮轴7 —行星齿轮8 —外齿圏6—电机驱动力经电机右端盖9—电机。
同时，阻力还经过下列路线传动轴套28 —啮合滚珠35 —凸轮座27 —凸轮 销26 —变速圆环体轴向凸轮362 —压缩蝶簧20。
图2为本发明第二种实施例轴向剖面结构示意图，如图所示本实施例与第 一种实施例的区别为变速圆环体轴向凸轮机构36包括变速圆环体轴向端面波 轮361，变速圓环体轴向端面波轮361左侧加工有展开形状为等腰梯形的端面波 轮，与慢挡超越离合器内圈22端面加工的端面波轮啮合，变速圆环体轴向端面 波轮361与慢挡超越离合器内圈22啮合后端面波轮的波峰和波谷存在距离；变 速圓环体轴向端面波轮361内圆设置有一个以上与变速滚动体35相配合的轴向 直槽361a，传动轴套3外圆设置有一个以上与变速滚动体32相配合的轴向直槽 28c;变速圆环体轴向端面波轮361与传动轴套28之间通过变速滚动体35以径 向啮合轴向可移动的方式配合；变速弹簧29紧压变速圆环体轴向端面波轮361 右端面；变速圆环体轴向端面波轮361波峰由左向右看逆时针一侧紧靠慢挡超
越离合器内圈22端面加工的端面波轮波峰顺时针一侧，在变速弹簧29作用下 使快挡凸轮顶杆式超越离合器啮合；在右慢挡轴承，托环42a右侧设置有挡圈58, 慢挡超越离合器内圈22外圆圆周上设置有凹槽，凹槽内嵌有挡片57,挡片57 将挡圈58和右慢挡轴承托环42a轴向固定。
第一种实施例中，本变速器在运行时，蝶簧组29依托压力调整环33，使变 速圓环体凸轮座27、变速凸轮销26沿着传动轴套28轴向直槽向左直线运动， 由于变速圆环体轴向凸4仑362中凸轮与传动轴套28轴向直槽不在一个运动轨迹 上，因此迫使变速圆环体轴向凸轮362逆时针旋转一定角度，带动慢挡^离 合器内圏22以及快挡滚柱拨环44也旋转，使快挡啮合滚柱46沿着传动轴套28 中凸轮凹槽28b中凸轮上升，支撑快挡T型顶杆45和快挡超越离合滚柱16与 快挡超越离合外环18啮合，形成一个保持一定压力的自动变速机构，并且可以 通过增加调整变速矩调整环33高度来调整离合器啮合所需压力，达到传动目的， 此时，电机转子5带动电机右端盖9,从而带动外齿圈6、快挡传动套48、快挡 超越离合外环18、快挡超越离合滚柱17、快挡T型顶杆45、快挡啮合滚柱46、 快挡径向凸轮槽28b、传动轴套28、链轮传动套34、链轮20顺时针旋转。此时， 慢挡超越离合器处于超越状态。
机动车启动时阻力大于驱动力，阻力迫使传动轴套28带动变速圆环体凸轮 座27、变速凸轮销26逆时针方向旋转，变速圓环体轴向凸轮362顺时针转动一 定角度，快挡滾柱拨环44也沿顺时针移动一定角度，由于传动轴套28中凸轮 槽直线呈逆时针由低向高上升，因此快挡啮合滚柱46顺着快挡径向凸轮槽28b 下降，快挡T型顶杆45失去支撑，快挡超越离合滚柱17与快挡超越离合外环 18迅速脱离啮合，同步，慢挡超越离合器啮合继续传动。因此，自动实现了低 速挡起动，缩短了起动时间，减少了起动力。与此同时，变速圆柱凸轮36上的 凸轮推动变速凸轮座27和变速凸轮销26沿传动轴套28直线槽向右轴向移动， 压迫蝶簧组29吸收运动阻力矩能量，为恢复快挡挡位传递动力蓄备势能。
启动成功后，行驶阻力减少，当分力减少到小于变速蝶簧组29所产生的变
速蝶簧圆柱凸轮自动变速机构中压力时，因被运动阻力压缩而产生蝶簧组29压 力迅速释放推动下，变速圆环体凸轮座27、变速凸轮销26、变速滚珠35向左 轴向移动，带动变速园柱凸轮36、慢挡超越离合器内圏22、快挡滚柱拨环44、 快挡啮合滚柱46顺着传动轴套28凸轮线逆时针旋转，于是，快档T型顶杆45 上升，快挡超越离合滚柱17与快挡超越离合外环18啮合，慢挡超越离合器恢 复超越状态。
行驶过程中，随着运动阻力的变化自动换挡原理同上，在不需要剪断驱动 力的情况下实现变挡，使整个机车运行平稳，安全低耗。
第二种实施例与第一种实施例换挡原理相同，通过梯形端面波轮完成换挡 工作。第二种实施例与第一种实施例换挡原理相同，通过梯形端面波轮完成换 挡工作，变速圆环体轴向端面波轮361的轴向直槽361a，运动轨迹和变速圆环 体轴向端面波轮361波峰侧面轨迹不一致，在变速弹簧29作用下使快挡凸轮顶 杆式超越离合器脱开或啮合。
图3为图1沿A-A向剖视图，即快挡凸轮顶杆式超越离合器径向剖面图， 本剖面图为由右向左，如图所示在支撑套12形成的空腔内传动轴套28套 在固定轴1外圆，圓周上均布三个逆时针方向由高到低的直线形径向凹槽28b， 快挡啮合滚柱拨环44外圆加工有拨环环形凸台44a,拨环环形凸台44a圓周上 均布加工有三个啮合通孔44b，快挡啮合滚柱46通过啮合孔放入径向凹槽28b 中，快挡T形顶杆45穿入快挡啮合滚柱拨环44上的啮合孔44a，顶住快挡啮合 滚柱46，顶杆45另一端顶住与快挡超越离合外环18保持超越啮合接触状态的 快挡超越离合滚柱17;快挡超越离合外环18与快挡传动套48保持固定连接状 态，星轮工作面设置在快挡顶杆45与快挡超越离合滚柱17接触的端面，快挡 顶杆45工作端面啮合面一侧设置有径向高度高于快挡超越离合滚柱17半径的 凸台45a。
图4为图1沿B-B向剖视图，即慢挡超越离合器径向剖面图，本剖面图为 由右向左，如图所示，慢挡超越离合器为内星轮超越离合器，在支撑套12形成
的空腔内传动轴套28套在固定轴1外圆，慢挡传动套13与慢挡超越离合外 环21通过螺钉固定连接，慢挡超越离合外环21与慢挡超越离合滚柱23保持超 越啮合接触状态，慢挡超越离合器内圈22外圆加工有内圈环形凸台22a,慢挡 M离合器内圈22间隙配合套在传动轴套28外圓，内圈环形凸台22a外圆顶 住慢挡超越离合滚柱23。
图5为图1沿C-C向剖一见图，为行星齿轮变速才几构径向剖面图，如图所示 在支撑套12形成的空腔内行星齿轮变速机构包括固定架3、内齿圈ll、外齿 圈6、三个行星齿轮轴7，三个行星齿轮8通过第四径向滚动轴承53套在行星 齿轮轴7上，行星齿轮8与内齿圈和外齿圈啮合；外齿圈6间隙配合套在定位 轴套50外圓，定位轴套50套在与固定轴1外圆。
图6为图1沿D-D向剖^L图，为自适应圓环体凸4仑才/L构径向剖面图，如图 所示，在支撑套12形成的空腔内变速圆环体轴向凸轮362上加工有凸轮槽孔 36a;变速圆环体凸轮座27上开有销孔27a;变速凸轮销26穿过变速圆环体轴 向凸轮362上的螺旋凸轮槽孔36a插入变速圆环体凸轮座27上的销孔27a;
变速圆环体凸轮座27内圆开有径向截面为圆弧形的轴向直槽27b;传动轴 28外圆开有径向截面为圆弧形的轴向直槽28c;变速滚J朱35设置于两直槽之间， 对变速圆环体凸轮座27和传动轴套28以径向啮合轴向可移动的方式配合，多 个变速滚珠35之间设置有保持架。
图7为本发明的快挡啮合滚柱拨环轴向剖面结构示意图，结合图3，快挡啮 合滚柱拨环44外圆加工有快挡拨环环形凸台44a，快挡拨环环形凸台44a圆周 上均布加工有3个径向截面为T形的径向通透的啮合孔44b。
图8为本发明变速圆环体轴向凸轮俯视图，如图所示变速圓环体轴向凸 轮362上加工有又左向右轴向沿顺时针方向螺旋展开的凸轮槽孔36a。
图9为本发明第二种实施例慢挡 离合器内圈，图IO为本发明第二种实 施例变速圆环体轴向端面波轮结构图，如图所示慢挡内圏22右端和变速圆环 体轴向端面波轮左端设置成端面波轮结构，变速圓环体轴向端面波轮内圓设置有轴向直槽361a。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管 参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的 精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1. 一种中置式行星齿轮两挡自动变速器，包括动力装置、固定设置在动力装置定子(51)上的固定轴(1)、套在固定轴(1)上与固定轴(1)转动配合的传动轴套(28)和与传动轴套(28)固定连接的动力输出轮(20)，其特征在于:还包括固定设置在固定轴(1)左端的固定架(3)、固定设置在固定架(3)右端的内齿圈(11)、固定设置在内齿圈(11)右端的支撑套(12)；动力装置设置在固定架(3)和内齿圈(11)与固定轴(1)形成的空腔内；在内齿圈(11)和支撑套(12)与固定轴(1)形成的空腔内设置有行星齿轮变速机构和自适应自动换挡变速总成；a. 行星齿轮变速机构包括固定架(3)、内齿圈(11)、外齿圈(6)、一个以上行星齿轮轴(7)、与内齿圈、外齿圈啮合并套在行星齿轮轴(7)上与之转动配合的行星齿轮(8)、与行星齿轮(8)并列固定设置在行星齿轮轴(7)上的行星架(10)、快挡传动套(48)和慢挡传动套(13)；行星齿轮(8)和行星架(10)数量与行星齿轮轴(7)相同；外齿圈(6)与固定轴(1)转动配合，外齿圈(6)左端与动力装置的转子(5)在圆周方向上固定配合，右端与快挡传动套(48)在圆周方向上固定配合；行星架(10)公转圆周外圆与慢挡传动套(13)在圆周方向上固定配合；b. 自适应自动换挡变速总成包括快挡凸轮顶杆式超越离合器、慢挡超越离合器和变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构；I. 快挡凸轮顶杆式超越离合器包括与快挡传动套(48)固定连接的快挡超越离合外环(18)、传动轴套(28)、一个以上快挡顶杆(45)、与顶杆数量相同的快挡啮合滚柱(46)、轴向截面为T形的左快挡轴承托环(47)以及右快挡轴承托环(47a)、快挡超越离合滚柱(17)、套在传动轴套(28)上的快挡啮合滚柱拨环(44)和快挡变速滚柱(19)；所述传动轴套(28)外圆周上均布加工有与快挡顶杆(45)数量相同的圆周方向由高到低的快挡径向凸轮槽(28b)，快挡径向凸轮槽(28b)由高到低的方向与传动轴套(28)旋转方向相同；快挡啮合滚柱拨环(44)外圆加工有快挡拨环环形凸台(44a)，快挡拨环环形凸台(44a)圆周上均布加工有与快挡顶杆(45)数量相同的快挡啮合通孔(44b)，快挡啮合滚柱(46)通过快挡啮合通孔(44b)放入传动轴套(28)的径向凸轮槽(28b)中，快挡顶杆(45)穿入快挡啮合滚柱拨环(44)上的快挡啮合通孔(44b)，顶住快挡啮合滚柱(46)，快挡顶杆(45)另一端顶住与快挡超越离合外环(18)保持超越啮合接触状态的快挡超越离合滚柱(17)；左快挡轴承托环(47)和右快挡轴承托环(47a)以T形端面向外的方式分别设置于快挡顶杆(45)与快挡超越离合滚柱(17)左右两侧，左、右快挡轴承托环外圆托住快挡超越离合滚柱(17)，内圆与快挡啮合滚柱拨环(44)外圆之间通过快挡变速滚柱(19)滚动配合；II. 慢挡超越离合器与快挡凸轮顶杆式超越离合器并列设置，包括与慢挡传动套(13)固定连接的慢挡超越离合外环(21)、与慢挡超越离合外环(21)保持超越啮合接触状态的慢挡超越离合滚柱(23)和外圆设置有内圈环形凸台的慢挡超越离合器内圈(22)；慢挡超越离合器内圈(22)间隙配合套在传动轴套(28)外圆，外圆设置有内圈环形凸台(22a)，内圈环形凸台(22a)外圆顶住慢挡超越离合滚柱(17)；慢挡超越离合器内圈(22)左端与快挡啮合滚柱拨环(44)右端在圆周方向固定连接；右快挡轴承托环(47a)与慢挡超越离合器之间在圆周方向上可做相对运动配合；
2.根据权利要求1所述的中置式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于 所述变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构设置在慢挡超越离合器右侧，变速圆 环体轴向凸轮机构(36)包括变速圆环体轴向端面波轮(361),变速圆环体轴 向端面波轮(361)左侧加工有展开形状为等腰梯形的端面波轮，与慢挡M离 合器内圈(22)端面加工的端面波轮啮合，变速圆环体轴向端面波轮(361)与 慢挡超越离合器内圈(22)啮合后端面波轮的波峰和波谷存在距离；变速圆环 体轴向端面波轮(361)内圓设置有一个以上与变速滾动体(35 )相配合的轴向 直槽(361a),传动轴套(3)外圆设置有一个以上与变速滚动体(32)相配合 的轴向直槽(28c);变速圆环体轴向端面波轮(361)与传动轴套(28)之间通 过变速滚动体(35)以径向啮合轴向可移动的方式配合；变速弹簧(29)紧压 变速圆环体轴向端面波轮(361)右端面；变速圆环体轴向端面波轮(361)波 峰与传动轴套旋转方向相反一侧与慢挡超越离合器内圈(22)端面加工的端面 端面波轮波峰与传动轴套旋转方向相同一侧紧靠，在变速弹簧(29)作用下使 快挡凸轮顶杆式超越离合器啮合。
3.根据权利要求1所述的中置式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于 所述变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构设置在慢挡超越离合器右侧，变速圆 环体轴向凸轮机构(36)包括变速圆环体轴向凸轮(362)、变速圆环体凸轮座 (27)、变速凸轮销(26);变速圆环体凸轮座(27 )套在传动轴套(28 )的外圓，内圆设置有一个以 上与变速滚动体(35)相配合的轴向直槽(27b);传动轴套(28)外圓设置有 一个以上与变速滚动体(35 )相配合的轴向直槽(28c );变速圆环体凸轮座(27 ) 与传动轴套(28)之间通过变速滚动体(35)以径向啮合轴向可移动的方式配 合；变速弹簧(29)间隙配合套在传动轴套(28)上，紧压变速圆环体凸轮座 (27);变速圓环体轴向凸轮(362 )与慢挡超越离合器内圈(22)在圓周方向 固定配合；变速圆环体轴向凸轮(362 )上设置有一个以上螺旋凸轮槽孔(362a ); 变速圓环体凸轮座(27 )上设置有一个以上变速销孔(27a );变速凸轮销(26 ) 穿过变速圆环体轴向凸轮(362 )上螺旋凸轮槽孔(362a )插入变速圆环体凸轮 座(27)上的变速销孔(27a);螺旋凸轮槽孔(362a)的旋转展开方向能够使 快挡凸轮顶杆式超越离合器在变速弹簧(29)作用下啮合。
4. 根据权利要求3所述的中置式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于 所述传动轴套(28)上固定设置有轴套环形凸台(28a )，变速圆环体轴向凸轮(362 )左端内圆加工有变速环形凸台(362b),变速环形凸台(362b)与 慢挡超越离合器内圈(22)径向啮合，右侧与轴套环形凸台(28a)之间设置有 第五平面轴承(37)，左侧与右慢挡轴承托环(40a)内圆端面上设置的环形凸 台之间设置第六平面轴承(25);变速弹簧(29)间隙配合套在传动轴套(28)外圆，左端紧压变速圆环体 凸轮座(24 )螺旋凸轮槽孔(36a)的旋转展开方向与传动轴套(28)旋转方向相反。
5. 根据权利要求1至4任一权利要求所述的中置式行星齿轮两挡自动变速 器，其特征在于所述快挡凸轮顶杆式超越离合器为内星轮快挡凸轮顶杆式超 越离合器，星轮工作面设置在快挡顶杆(45)与快挡超越离合滚柱(17)接触 的端面，快挡顶杆(45)工作端面啮合面一侧设置有径向高度高于快挡超越离 合滚柱(17)半径的凸台(45a)。
6. 根据权利要求5所述的中置式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于 所述慢挡超越离合器还包括轴向截面为T形的左慢挡轴承托环(42)和右慢挡轴承托环(42a );左慢挡轴承托环(42)和右慢挡轴承托环(42a)以T形端面向外的方式分 别设置于慢挡超越离合器内圓(22)的内圈环形凸台(22a)与慢挡超越离合滚 柱(23)左右两侧，左、右慢挡轴承托环外圓托住慢挡超越离合滚柱(23)，内 圆与慢挡超越离合器内圈(22)外圆之间通过慢挡变速滚柱(38)滚动配合； 右快挡轴承托环(47a )与左慢快挡轴承托环(42 )之间设置有第四平面轴承(43 )。
7. 根据权利要求6所述的中置式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于 所述传动轴套(28)左端与之固定设置有左传动轴套轴承托环(15),左传动轴 套轴承托环(15)右端内圆设置有环形凸台I (15a)，环形凸台I (15a)左侧 依次设置有套在固定轴(1)上的第一平面轴承(14)、第二径向轴承(49);环 形凸台I (15a)右侧与快挡啮合滚柱拨环(44)之间设置有第二平面轴承(16);传动轴套(28)右端与之啮合设置有右传动轴套轴承^托环(32)，右传动轴 套轴承托环(32)右端内圆设置有环形凸台n (32a)，环形凸台II (32a)右侧 依次设置有套在固定轴(1)上的第三平面轴承(55)、第三径向轴承(58)和 轴承轴向定位环(31);右传动轴套轴承托环(32 )外圓与支撑套(12 )右端内 圆之间转动配合；所述变速弹簧变速弹簧(29)右端紧靠环形凸台II (32a)左侧，左端紧靠 变速圆环体凸轮座(27)或变速圓环体轴向端面波轮(361)右端面。
8. 根据权利要求7所述的中置式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于 所述变速弹簧(29 )与环形凸台II ( 32a )之间还设置有压紧力调整环(33 )所 述变速弹簧(29)为蝶簧组。
9. 根据权利要求8所述的中置式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于 还包括套在支撑套外圆的动力输出轮传动套(34),动力输出轮传动套(34)右 端通过传动轴套右轴承托环(32)与传动轴套(28)在圆周方向固定连接，左 端与动力输出轮(20)固定连接，动力输出轮(20)内圆与支撑套外圆之间通 过滚针轴承(24)配合；所述动力输出轮(20)为链轮。
10. 根据权利要求9所述的中置式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于 所述行星齿轮轴(7 )与行星齿轮(8 )之间通过第四径向滚动轴承(53 )配合； 右传动轴套轴承托环(32 )和支撑套(12 )之间通过聚四氟乙烯轴套(57 )转 动配合；所述变速圆环体凸轮座(27)或变速圆环体轴向端面波轮(361)和传动轴 套(28)轴向直槽在圓周上均布，变速滚动体(35)为滚珠，相应的变速圆环 体凸轮座(27 )或变速圆环体轴向端面波轮(361)和传动轴套(28 )的轴向直 槽的径向截面为圆弧形，变速滚珠(35)之间设置有保持架；所述变速圓环体 轴向凸轮(362 )的凸轮槽孔圆周方向均布，相应的变速圆环体凸轮座(27)上 的销孔圆周方向均布，传动轴套(28)上的快挡径向凸轮槽(28b)为径向截面 为直线形；所述行星齿轮轴(7)在行星齿轮(8)公转圆周上均布；所述外齿圈(6) 与快挡传动套(48 )通过环形啮合套(41)进行啮合连接，环形啮合套(41) 外圆与行星架(10)公转内圆之间通过行星架滚柱(52)滚动配合。
11. 根据权利要求10所述的中置式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于 所述快挡顶杆(45)径向截面为T形，快挡啮合滚柱拨环(44)啮合通孔径向 截面与之相对应为T形。
12. 根据权利要求11所述的中置式行星齿轮两挡自动变速器，其特征在于 所述动力装置为电机，电机左端盖(4 )和右端盖(9 )分别固定连接在转子(5 ) 两侧，通过第五径向轴^K ( 56 )和第一径向轴承(54 )与固定轴(1)滚动配合， 电机的定子(51)设置在电机左端盖(4 )和右端盖(9 )与转子(5 )形成的转 子腔内；第一径向轴承(54 )与第二径向轴承(49 )之间设置有定位轴套(50 )， 外齿圈(6)间隙配合套在定位轴套(50)外圆，左端与电机右端盖(9)啮合 连接。
全文摘要
本发明公开了一种中置式行星齿轮两挡自动变速器，包括动力装置、与动力装置的定子固定设置的固定轴、套在固定轴上与固定轴转动配合的传动轴套和与传动轴套固定连接的动力输出轮，还包括行星齿轮变速机构和自适应自动换挡变速总成，自适应自动换挡变速总成包括有凸轮顶杆式超越离合器、慢挡超越离合器和变速弹簧自适应圆环体轴向凸轮机构，本发明的变速器实现非齿轮刚性传动，能够在不需要切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，车速变化稳缓，同时，本发明的变速器体积小、结构紧凑，安装方式为中置式，重心不会后倾，有利于安全行驶。
文档编号F16H3/44GK101377228SQ20071009265
公开日2009年3月4日 申请日期2007年8月31日 优先权日2007年8月31日
发明者林毓培, 薛荣生, 郝允志 申请人:西南大学