专利名称：有档位变速器无动力间断换档方法及变速器的制作方法
技术领域：
本发明是一种有档位变速器无动力间断换档方法及应用此方法的变速器，可广泛 用于汽车等各种需要变换传动比的系统。
背景技术：
现有的各种多档变速器在换档过程中都存在动力间断，需要切断离合器的问题。 现有的解决换档过程中动力间断问题的方法主都不完善，存在换档过程中有动力间断、功 率损失及换档冲击的问题。
发明内容
本发明是一种有档位变速器无动力间断换档方法及应用此方法的变速器，采用的 是一种并联同步切换，档间无级变速解决方案。在换档过程中没有任何的动力间断和功率 损失，不需要切断动力就能完成换档操作，换档过程中不需要离合器，且结构简单，传动功 率大，效率高，可广泛用于汽车等各种需要变换传动比的系统。图1、图2、图3、图4、图5、图6是原理图，无动力间断换档变速器包括正常的有档 位变速系统(2)和至少一套无级变速器系统(1)，变速器正常工作时由有档位变速系统传 动，变速器换档采用并联传动同步切换的方法，具体方法是变速器换档时，把无级变速系 统(1)的变速比调整到和正在工作的档位(3)的变速比相同，调整完成后把无级变速系统 (1)并联入动力系统，这时无级变速系统(1)和有档位变速系统O)并联工作，无级变速系 统(1)并联入动力系统后切断原来的有档位变速系统O)，由无级变速系统(1)单独工作， 之后调整无级变速器(1)的变比使其与要换入的档位的变速比相同，然后把要换入的 档位(4)并入动力系统，这时无级变速系统(1)和有档位变速系统(2)并联工作，之后切断 无级变速系统(1)，有档位变速系统(2)单独传动，换档操作完成。在整个换档过程中，至少 有一套变速系统在工作，所以不会有动力间断。动力系统切换时速度相同，同步切换，不需 要离合器参与换档工作。本发明中，有档变速系统(2)是常见的有档齿轮变速系统，无级变级系统(1)是 一种变径齿轮无级变速系统，其中的关键部件是一种变径不规则圆型齿轮(5)。这种齿轮 在不同的角度可以有不同的转动半径，当齿轮的不同部位与传动齿轮啮合时有不同的变速 比，当这种齿轮与其它齿轮啮合传动时，随着齿轮的转动，传动比不断的变化从而实现了无 级变速。变径齿轮可以有不同的形状以适应不同的要求，一般来说变径齿轮会在一些特定 变速比的地方(对应有档位变速系统的某一档位)保持有一定角度的等转动半径区间(34) (35)，在这段弧度区间变速比为一恒定值，在这段区间内无级变速系统和有档变速系统可 以并联工作，以给无级变速系统与有档变速系统的并联同步切换留有足够的时间。当变径不规则圆型齿轮与其它等径齿轮啮合时，两个齿轮的轴距不断变化，为了 保证齿轮的啮合至少其中一个轴是不固定的，为了能使轴距固定，可以用两个形状互补的 变径不规则圆型齿轮(6) (7)相啮合传动，这样俩个齿轮的轴就可以固定。所谓形状互补，就是互相啮合的两个齿轮旋转到任何角度，啮合点到两个齿轮轴距离的和是一恒定值。
图1、图2、图3、图4、图5、图6是无动力间断换档方法的原理图。图2至图6演示 了由一档换二档的过程。图7是变径不规则圆型齿轮示意图，图8是有等转动半径区间的变径不规则圆型 齿轮示意图，图9是互补的两个变径不规则圆型齿轮示意图。图10、图11、图12、图13是轴向移动切换式无动力间断换档齿轮变速器示意图，图 10至图13演示了由低速档切换高速档的过程。图14、图15、图16、图17、图18、图19、图20图21、图22是并联同步切换式无动力间断换档齿轮变速器的示意图，图14至图22演示了变速器由一档升至三档的过程。
具体实施例方式本发明的实施方式可以多种多样，只要符合上述的切换方式就可以达到预期的目 的，但不同的实现方式有不同的技术难度和成本，下面例举几种比较实用的实施方式1、轴向移动切换式这种变速器的低速档齿轮(8)和高速档齿轮(10)之间有过渡齿轮(9)，过渡齿轮 (9)为变径齿轮，三个齿轮在轴向上无缝连接，过渡齿轮(9)的一部分弧线和低速档齿轮重 合一部分与高速档齿轮重合，从低速档升至高速档的过程如下1、如图10、图11所示，当与低速档啮合的传动齿轮(11)旋转到低速档齿轮⑶ 与过渡齿轮(9)重合的位置时，传动啮合齿轮(11)沿轴向移动至与过渡齿轮(9)啮合的位置。2、如图12、图13所示，当传动啮合齿轮(11)转动到高速档齿轮(10)与过渡齿轮 (9)重合的位置时传动啮合齿轮(11)沿轴向移动至与高速档齿(10)啮合的位置，完成换档 动作。如果传动啮合齿轮(11)停留在过渡轮(9)上，则变速器的变速比在高速档和低速 档之间摆动，平均变速比界于高档和低档之间，可以作为中间档使用，只是传动有些不均。 降档的过程和升档的过程相似。这种结构扩展可获得多级档位。2、并联同步切换式如图14所示，这是一个有三个档位的无动力间断换档齿轮变速器，这种类型的变 速器是在传统手动变速器的基础上进行改进，去掉手动变速器的离合器和同步器，取而代 之的是无级变速并联同步切换系统。有档变速系统和现在的变速器相同，主要由一档齿轮 (14) 二档齿轮(18)和三档齿轮(19)及用于使轴和各档位齿轮啮合的套筒构成，无级变速 器的关键部件是俩个形状完全一样，互相啮合的的变径不规则圆型齿轮(1 (13)，这俩个 齿轮形状互补，俩个齿轮的转动轴一个是动力输入另一个是动力输出，输出的动力通过齿 轮(17)传出，变速器由一档升至三档的过程如下1、如图15所示，当无级速器的两个变径不规则圆型齿轮(12) (13)转到某设定角 度，变速比与一档相同时，拔动套筒(16)使齿轮(17)与轴相啮合，无级变速系统接入 动力系统，动力由无级变速系统和一档并联传输。
2、如图16所示，拔动套筒(15)使一档齿轮(14)与轴Q2)断开啮合，一档与动力 系统断开，动力由无级变速系统单独传输。3、如图17所示，当无级速器的两个变径不规则圆型齿轮(12) (13)转到某设定角 度，变速比与二档相同时，拔动套筒(1 使二档齿轮(18)与轴0 相啮合，二档接入动力 系统。动力由无级变速系统和二档并联传输。4、如图18所示，拔动套筒(16)使齿轮(17)与轴Ql)断开啮合，无级变速系统断 开，动力由二档单独传输，一档升二档完成。5、如图19所示当无级速器的两个变径不规则圆型齿轮(12) (13)转到某设定角 度，变速比与二档相同时，拔动套筒(16)齿轮(17)与轴相啮合，无级变速系统接入动 力系统，动力由无级系统和二档并联传输。6、如图20所示拔动套筒(15)使二档齿轮(18)与轴Q2)断开啮合，二档与动力 系统断开，动力由无级变速系统单独传输。7、如图21所示，当无级速器的两个变径不规则圆型齿轮转到(12) (13)某设定角 度，变速比与三档相同时，拔动套筒00)使三档齿轮(19)与轴0 相啮合，三档接入动力 系统，动力由无级变速系统和三档并联传输。8、如图22所示，拔动套筒(16)使齿轮(17)与轴Ql)断开啮合，无级变速系统断 开，动力由三档单独传输，二档升三档完成。在升档的过程中可不用挂二档，直接由第二步跳到第七步由一档直升三档，降档 的过程和升档的相似。扩展这种结构可得到更多级数的变速器。无论是轴向移动切换式还是并联切换式，在所有的换档操作中，每个齿轮的啮合 和分离动作的时间都对应于变径不规则圆型齿轮转到一个特定的角度，并且不需要离合器 的配合，因此，在这种变速系统中，这们完全可以设计一些触发和自锁控制机构，使一系列 的换档动作自动完成，简单可靠，当然也可以采用液压或电动控制系统。为了补尝因为制造 误差和设计误差造成的有档变速系统和无级变速系统的变速比误差及在系统动力切换过 程中套筒和齿轮对位偏差，有档变速系统和无级变速系统都接有弹性连接装置，这种弹性 连接装置可以是扭转减震器或其它功能相似的装置。由于换档过程在变径不规则圆型齿轮一个转动周期内完成，换档时间可能会很 短，特别是在一些高转速运用的情况下。比如用在汽车上，在发动机高速运转的情况下，换 档时间可能小于0.05秒。由于发动机的转动惯性，在换档过程中可能会造成汽车加速度的 短时波动。这个问题可以通过降低变速齿轮的转速的方法解决，但是在有些地方会使得传 动系统过于复杂和其他一些问题，而在发动机和变速器之间加入大扭角减震器是种很好的 解决方法。
权利要求
1.一种实现有档位变速器无动力间断换档的方法，其特征是无动力间断换档变速器 包括正常的有档位变速系统(2)和至少一套无级变速器系统(1)，变速器正常工作时由有 档位变速系统传动，变速器换档采用并联传动同步切换的方法，具体方法是变速器换档 时，把无级变速系统(1)的变速比调整到和正在工作的档位(3)的变速比相同，调整完成后 把无级变速系统(1)并联入动力系统，这时无级变速系统(1)和有档位变速系统(2)并联 工作，无级变速系统(1)并联入动力系统后切断原来的有档位变速系统O)，由无级变速系 统(1)单独工作，之后调整无级变速器(1)的变比使其与要换入的档位(4)的变速比相同， 然后把要换入的档位(4)并入动力系统，这时无级变速系统(1)和有档位变速系统O)并 联工作，之后切断无级变速系统(1)，有档位变速系统(2)单独传动，换档操作完成。
2.根据权利要求1所述的无级变速系统的特征是无级变速系统的关键部件是一种 变径不规则圆型齿轮(5)，这种齿轮在不同的角度可以有不同的转动半径，当齿轮的不同部 位与传动齿轮啮合时有不同的变速比，当这种齿轮与其它齿轮啮合传动时，随着齿轮的转 动，传动比不断的变化从而实现了无级变速；变径齿轮可以有不同的形状以适应不同的要 求，一般来说变径齿轮会在一些特定变速比的地方保持有一定角度的等转动半径区间(34) (35)，在这段弧度区间变速比为一恒定值，在这段区间内无级变速系统和有档位变速系统 可以并联工作，以给无级变速系统与有档位变速系统的并联同步切换留有足够的时间。
3.根据权利要求所述变径不规则圆型齿轮的特征是两个形状互补的变径不规则圆 型齿轮(6) (7)相啮合传动，动力由一个齿轮的转动轴输入，由另一个齿轮的转动轴输出。
4.一种轴向移动切换式无动力间断换档齿轮变速器，其特征是变速器的低速档齿轮(8)和高速档齿轮(10)之间有过渡齿轮(9)，过渡齿轮(9)为变径不规则圆型齿轮，三个 齿轮在轴向上无缝连接，过渡齿轮(9)的一部分弧线和低速档齿轮重合一部分与高速档齿 轮重合；换档方法是当与低速档啮合的传动齿轮(11)旋转到低速档齿轮(8)与过渡齿轮(9)重合的位置时，传动啮合齿轮(11)沿轴向移动至与过渡齿轮(9)啮合的位置，当传动啮 合齿轮(11)转动到高速档齿轮(10)与过渡齿轮(9)重合的位置时传动啮合齿轮(11)沿 轴向移动至与高速档齿(10)啮合的位置，完成换档动作。
5.一种并联切同步换式无动力间断换档齿轮变速器，其特征是变速器包括多档齿轮 变系统和由互相啮合的变径不规则圆型齿轮(12) (13)为关键部件构成的无级变速系统， 及在变速器的有档变速系统和无级变速系统都接有弹性连接装置。
6.根据权利要求5所述的互相啮合的变径不规则圆型齿轮(1 (13)其特征是俩个 齿轮大小形状完全一样且形状互补，俩个齿轮的啮合点相位相差180度，动力由一个齿轮 的转动轴输入，由另一个齿轮的转动轴输出。
7.根据权利要求6所述的并联同步切换式无动力间断换档齿轮变速器换档方法的特 征是当无级速器的两个变径不规则圆型齿轮(1 (13)转到某设定角度，无级变速系统变 速比与正在工作的档位相同时，拔动相对应的套筒(16)使相对应的齿轮(17)与轴相 啮合，把无级变速系统接入动力系统，动力由无级变速系统和有档变速系统并联传输，之后 拔动相对应的套筒(15)使正在工作的档位齿轮(14)与轴02)断开啮合，有档位系统与动 力系统断开，动力由无级变速系统单独传输，当无级速器的两个变径不规则圆型齿轮(12) (13)转到某设定角度，无级变速系统变速比与要接入的档位相同时，拔动相对应套筒(15) 使要接入的档位的齿轮(18)与轴02)相啮合，有档位系统接入动力系统，动力由无级变速系统和有档位系统并联传输，之后拔动相对应套筒(16)使齿轮(17)与轴断开啮合， 无级变速系统断开，动力由有档位系统单独传输，换挡工作完成。
全文摘要
本发明是一种有档位变速器无动力间断换档方法及应用此方法的变速器，采用的是一种并联同步切换，档间无级变速解决方案。在换档过程中没有任何的动力间断和功率损失，不需要切断动力就能完成换档操作，换档过程中不需要离合器，且结构简单，传动功率大，效率高，可广泛用于汽车等各种需要变换传动比的系统。
文档编号F16H3/08GK102042394SQ20091021540
公开日2011年5月4日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年10月14日
发明者李相前 申请人:李相前