专利名称：行星齿轮传动机械式无级自动变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变速器，尤其涉及一种行星齿轮传动机械式无级自动变速器。
背景技术：
目前，市场上汽车传动使用的变速器种类繁多，有手动换档有级式(如德国ZF系列变速器);液动式和电一液联动式(如白俄明斯克的别拉斯系列)以及自动换档式(如美国通用公司的阿里逊(Allison) -CLBT系列变速器)等。但上述传动中使用的变速器均存在如下缺点一、燃油浪费大；二、废气排放对环境污染严重；三、自一百多年前汽车问世以来，由荷、德、日、美等国先后研发改进，用滑动摩擦力改变主、被动轮直径比达到无级变速，因材料的滑动摩擦系数约为0. 1，传递发动机动力需产生大于其十倍的正压力，不仅消耗能量大，效率低，使变速箱变形，噪音大，维修使用不便等，因此只能用于部分小汽车上。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明提供了一种节能、环保和适用范围广的行星齿轮传动机械式无级自动变速器。本发明提供的行星齿轮传动机械式无级自动变速器，包括动力输入轴、空心轴I、 中间轴、动力输出轴、换向机构、大齿圈I、均布在大齿圈I内的至少两组行星机构、主动齿轮I、油泵、安装在油泵输入轴上的从动齿轮I、活塞式油缸、调压阀和齿轮齿条部件；
所述动力输入轴、中间轴和动力输出轴位于同一轴线上，所述空心轴I套在动力输入轴上并与其轴向固定、径向可转动配合，空心轴I上固定安装有主动齿轮III，所述中间轴与大齿圈I固定连接；所述主动齿轮I固定套在动力输入轴上，主动齿轮I与从动齿轮I啮合；所述油泵的出油口通过管路与活塞式油缸连通，调压阀安装在管路上；活塞式油缸内的活塞通过齿轮齿条部件驱动空心轴I；
所述行星机构包括主动齿轮II、从动齿轮II、空心轴II、行星轴、主动小齿轮、小齿圈 I、惰轮、中齿圈和从动齿轮ΠΙ ；所述行星轴与动力输入轴平行设置，从动齿轮ΠΙ固定套在行星轴上，并与主动齿轮m啮合，空心轴π套在行星轴上并与其轴向固定、径向可转动配合；主动齿轮II固定套在动力输入轴上，从动齿轮II固定套在空心轴II上，主动齿轮II与从动齿轮II啮合；所述小齿圈I固定安装在行星轴上，所述中齿圈套在行星轴上并与其转动配合；所述主动小齿轮固定套在空心轴II上，惰轮安装在小齿圈I上并与小齿圈I可转动配合，惰轮的轴线与小齿圈I的轴线平行，所述惰轮分别与中齿圈的内齿和主动小齿轮啮合，所述中齿圈的外齿与大齿圈I的内齿啮合；
所述换向机构包括太阳轮、行星轮、小齿圈II、大齿圈II、操纵杆、滑套、倒车位齿、空位齿和前进车位齿；所述太阳轮固定套在中间轴上，所述小齿圈II套在中间轴上并与其轴向固定、径向可转动配合，大齿圈II固定套在动力输出轴上，所述行星轮安装在小齿圈II上并与小齿圈II可转动配合，行星轮的轴线与小齿圈II的轴线平行，所述行星轮分别与大齿圈II的内齿和太阳轮啮合；所述倒车位齿固定设置在壳体上，空位齿与小齿圈II固定连接，前进车位齿与大齿圈II固定连接；所述滑套由操纵杆驱动并可与倒车位齿、空位齿和前进车位齿啮合。进一步，还包括安全阀，所述安全阀的进口端与油泵的出油口连通，安全阀的出油口与油箱内连通。进一步，还包括变速箱体和换向箱体，所述行星机构设置在变速箱体内，所述换向机构设置在换向箱体内。进一步，还包括动力输出法兰，所述动力输出法兰固定套在动力输出轴的输出端上。本发明提供的行星齿轮传动机械式无级自动变速器，动力输入轴将动力输送给行星机构的主动齿轮II、主动小齿轮、惰轮、中齿圈和大齿圈，最后汇总至中间轴，通过控制油门的大小和调节调压阀便可实现无级自动变速，再由换向机构实现倒车、空转或前进车操作，与现有技术相比，具有如下优点
1、节能行星机构实现无级自动变速，可根据需要改变汽车发动机油门踏板开度，泵油量经调压阀调控，使燃油(或天然气)时时处于最佳完全燃烧状态，与国内外各式变速器相比，可节约燃油20% 30%以上。2、环保因其无级变速燃烧时处于最佳状态，故其废气排放量大为降低。3、适用范围广用齿轮滚动摩擦传动，效率高，传递动力大，速比范围宽，能广泛用于军工(坦克、潜艇、航空、航天等传动中)、民用(如各种汽车、工程机械、石油钻机、农机、 内燃火车、核电站、水电站、燃汽轮机、蒸汽轮机等一切动力传动中。4、该行星齿轮传动机械式无级自动变速器可提高车辆的等级和档次。
图1为行星齿轮传动机械式无级自动变速器的结构示意图； 图2为行星齿轮传动机械式无级自动变速器中液压控制原理图； 图3为车辆满载起步或爬坡时行星机构运行状态的结构示意图； 图4为行星机构运行状态的另一种结构示意图5为行星机构运行状态的又一种结构示意图； 图6为车辆快速行驶时行星机构运行状态的结构示意图。附图中1 一动力输入轴；2—空心轴I ； 3—中间轴；4一动力输出轴；5— 大齿圈I ； 6—主动齿轮I ； 7—油泵；8—从动齿轮I ； 9一活塞式油缸；10—调压阀；11 一主动齿轮II ； 12—从动齿轮II ； 13—空心轴II ； 14一行星轴；15—主动小齿轮；16—小齿圈I ； 17—惰轮；18 —中齿圈；19一太阳轮；20—行星轮；21—小齿圈 II; 22—大齿圈II; 23—操纵杆；24—滑套；25—倒车位齿；沈一空位齿；27—前进车位齿；观一安全阀；四一油箱；30—变速箱体；31—换向箱体；32—动力输出法兰；33—润滑阀；34—里程表；；35—主动齿轮ΠΙ; 36—从动齿轮III。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细地描述。
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图1为行星齿轮传动机械式无级自动变速器的结构示意图，图2为行星齿轮传动机械式无级自动变速器中液压控制原理图，如图所示。行星齿轮传动机械式无级自动变速器包括动力输入轴1、空心轴I 2、中间轴3、动力输出轴4、换向机构、大齿圈I 5、均布在大齿圈I 5内的至少两组行星机构(本实施例中，在大齿圈内对称设置两组行星机构)、主动齿轮I 6、油泵7、安装在油泵输入轴上的从动齿轮I 8、活塞式油缸9、调压阀10、齿轮齿条部件、安全阀观、变速箱体30、换向箱体31和输出法兰32。其中，动力输入轴1通过轴承安装在变速箱体30内，一端伸出变速箱体30 ；中间轴3通过轴承安装在换向箱体31内，一端伸入变速箱体30内，并与大齿圈I 5固定连接； 动力输出轴4通过轴承安装在换向箱体31内，一端伸出换向箱体31，输出法兰32固定套在动力输出轴4的输出端上。动力输入轴1、中间轴3和动力输出轴4位于同一轴线上，空心轴I 2套在动力输入轴1上并与动力输入轴1轴向固定、径向可转动配合，空心轴I 2上固定安装有主动齿轮ΠΙ35。主动齿轮I 6固定套在动力输入轴1上，主动齿轮I 6与从动齿轮I 8啮合。油泵7的出油口通过管路与活塞式油缸9连通，调压阀10安装在管路上。活塞式油缸9内活塞通过齿轮齿条部件驱动空心轴I 2。行星机构安装在变速箱体30内，行星机构包括主动齿轮II 11、从动齿轮II 12、空心轴II 13、行星轴14、主动小齿轮15、小齿圈I 16、惰轮17、中齿圈18和从动齿轮ΠΙ36。 行星轴14与动力输入轴1平行设置，从动齿轮ΠΙ36固定套在行星轴14上，并与主动齿轮 ΠΙ35啮合，空心轴II 13套在行星轴14上并与行星轴14轴向固定、径向可转动配合。主动齿轮II 11固定套在动力输入轴1上，从动齿轮II 12固定套在空心轴II 13上，主动齿轮II 11 与从动齿轮II 12啮合。小齿圈I 16固定安装在行星轴14轴上，中齿圈18套在行星轴14 上并与行星轴14转动配合。主动小齿轮15固定套在空心轴II 13上，惰轮17安装在小齿圈I 16上并与小齿圈I 16可转动配合，惰轮17的轴线与小齿圈I 16的轴线平行，惰轮17 分别与中齿圈18的内齿和主动小齿轮15啮合。中齿圈18的外齿与大齿圈I 5的内齿啮
口 O换向机构安装在换向箱体31内，换向机构包括太阳轮19、行星轮20、小齿圈II 21、 大齿圈II 22、操纵杆23、滑套M、倒车位齿25、空位齿沈和前进车位齿27。太阳轮19固定套在中间轴3上，小齿圈II 21套在中间轴3上并与中间轴3轴向固定、径向可转动配合，大齿圈II 22固定套在动力输出轴4上，行星轮20安装在小齿圈II 21上并与小齿圈II 21可转动配合，行星轮20的轴线与小齿圈II 21的轴线平行，行星轮20分别与大齿圈II 22的内齿和太阳轮19啮合。倒车位齿25固定设置在变速箱体30外，并位于换向箱体31内，空位齿沈与小齿圈II 21固定连接，前进车位齿27与大齿圈II 22固定连接。操纵杆23的手柄端穿出换向箱体31，操纵杆23的另一端与滑套M连接，滑套M由操纵杆23驱动，并可与倒车位齿25、空位齿沈和前进车位齿27啮合。本实施例中，为了防止车辆在行驶时遇到道路凹凸不平突然增加载货而损坏零部件，在油泵7的出油口与调压阀10连接的管路上设有安全阀观，安全阀观的进口端与油泵7的出油口连通，安全阀观的出油口通过油管伸入油箱四内。在调压阀10后的管路上接入一润滑支路，并通过润滑阀33将油输送到变速箱体30和换向箱体31内润滑轴承和齿轮。本实施例还在动力输出轴上设有里程表34，用于记录车辆行驶速度和行驶的路程。使用该行星齿轮传动机械式无级自动变速器时，发动机驱动动力输入轴1转动，动力输入轴ι带动主动齿轮I 6和主动齿轮II 11转动。主动齿轮I 6带动从动齿轮I 8转动，从动齿轮I 8带动油泵7工作，油泵7输出的油通过管路和调压阀10输入活塞式油缸9 内，活塞式油缸9内的活塞通过驱动齿轮齿条部件带动空心轴I 2转动，空心轴I 2再带动主动齿轮ΠΙ35转动，主动齿轮ΠΙ35带动从动齿轮ΠΙ36转动，从而驱动行星轴14转动；而主动齿轮II 11带动从动齿轮II 12转动，从动齿轮II 12带动空心轴II 13转动，空心轴II 13 带动主动小齿轮15转动，主动小齿轮15带动惰轮17转动，惰轮17再将动力传递给中齿圈 18，中齿圈18再驱动大齿圈I 5转动，最后大齿圈I 5将动力汇集在中间轴3上。车辆满载起步或爬坡时，需要较大扭矩克服道路阻力，司机加大油门踏板的开度， 发动机转速加快，动力输入轴1的转速增大，油泵7输入活塞式油缸9内的油量加大，活塞式油缸9内的活塞驱动力增加，活塞通过齿轮齿条部件驱动空心轴I 2快速转动，加快主动齿轮ΠΙ35和从动齿轮ΠΙ36的转速，行星轴14驱动小齿圈I 16至最外位置(如图3所述的位置)，此时，车速较慢，扭矩较大，可克服较大的阻力。车辆需在平坦的道路上快速行驶时， 改变油门踏板的开度和控制调压阀10，使行星轴14驱动小齿圈I 16转动一定角度，从而改变惰轮17的位置，角度转动如图4、5所示，当惰轮17转动到距离动力输入轴1最近时(如图6所示)，此时速比最小，中间轴3的转速最大。因此，汽车行驶速度(速比)的变化，取决于发动力油门的开度和道路对汽车行驶阻力的大小的变化，通过调节调压阀达到无级自动变速。换向时，通过操纵杆23将滑套M驱动到倒车位齿25和空位齿沈上时，小齿圈 II 21被固定，中间轴3带动太阳轮19转动，太阳轮19带动行星轮20转动，通过行星轮20 改变力的传递方向，并将该动力传递给大齿圈II 22，大齿圈II 22反方向转动，从而带动动力输出轴4反转，实现倒车；通过操纵杆23将滑套M驱动到空位(即滑套M不与倒车位齿 25、空位齿沈和前进车位齿27接触)时，中间轴3带动的太阳轮19转动，太阳轮19带动行星轮20转动，由于大齿圈II 22带动的载货较大，行星轮20只绕大齿圈II 22的内齿转动， 小齿圈II 21也随着行星轮20 —起转动，实现行星轮20和小齿圈II 21空转；通过操纵杆23 将滑套M驱动到与空位齿沈和前进车位齿27同时啮合时，小齿圈II 21和大齿圈II 22同步转动，中间轴3带动的太阳轮19转动，太阳轮19带动行星轮20转动，小齿圈II 21和大齿圈II 22 一起随着行星轮20转动，实现车辆前进行驶。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宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种行星齿轮传动机械式无级自动变速器，其特征在于包括动力输入轴(1)、空心轴I (2)、中间轴(3)、动力输出轴(4)、换向机构、大齿圈I (5)、均布在大齿圈I (5)内的至少两组行星机构、主动齿轮I (6)、油泵(7)、安装在油泵输入轴上的从动齿轮I (8)、活塞式油缸(9)、调压阀(10)和齿轮齿条部件；所述动力输入轴(1 )、中间轴(3)和动力输出轴(4)位于同一轴线上，所述空心轴I(2)套在动力输入轴(1)上并与其轴向固定、径向可转动配合，空心轴I (2)上固定安装有主动齿轮III (35)，所述中间轴(3)与大齿圈I (5)固定连接；所述主动齿轮I (6)固定套在动力输入轴(1)上，主动齿轮I (6)与从动齿轮I (8)啮合；所述油泵(7)的出油口通过管路与活塞式油缸(9)连通，调压阀(10)安装在管路上；活塞式油缸(9)内的活塞通过齿轮齿条部件驱动空心轴I (2)；所述行星机构包括主动齿轮II (11)、从动齿轮II (12)、空心轴II (13)、行星轴(14)、主动小齿轮(15)、小齿圈I (16)、惰轮(17)、中齿圈(18)和从动齿轮ΠΙ(36)；所述行星轴(14) 与动力输入轴(1)平行设置，从动齿轮ΠΙ (36)固定套在行星轴(14)上，并与主动齿轮ΠΙ (35)啮合，空心轴II (13)套在行星轴(14)上并与其轴向固定、径向可转动配合；主动齿轮 II(Il)固定套在动力输入轴(1)上，从动齿轮II (12)固定套在空心轴II (13)上，主动齿轮II(11)与从动齿轮II (12)啮合；所述小齿圈I (16)固定安装在行星轴(14)轴上，所述中齿圈(18)套在行星轴(14)上并与其转动配合；所述主动小齿轮(15)固定套在空心轴II (13) 上，惰轮(17)安装在小齿圈I (16)上并与小齿圈I (16)可转动配合，惰轮(17)的轴线与小齿圈I (16)的轴线平行，所述惰轮(17)分别与中齿圈(18)的内齿和主动小齿轮(15)啮合，所述中齿圈(18)的外齿与大齿圈I (5)的内齿啮合；所述换向机构包括太阳轮(19)、行星轮(20)、小齿圈II (21)、大齿圈II (22)、操纵杆 (23)、滑套(24)、倒车位齿(25)、空位齿(26)和前进车位齿(27)；所述太阳轮(19)固定套在中间轴(3)上，所述小齿圈II (21)套在中间轴(3)上并与其轴向固定、径向可转动配合，大齿圈II (22)固定套在动力输出轴(4)上，所述行星轮(20)安装在小齿圈II (21)上并与小齿圈II (21)可转动配合，行星轮(20)的轴线与小齿圈II (21)的轴线平行，所述行星轮(20) 分别与大齿圈II (22)的内齿和太阳轮(19)啮合；所述倒车位齿(25)固定设置在壳体上，空位齿(26)与小齿圈II (21)固定连接，前进车位齿(27)与大齿圈II (22)固定连接；所述滑套(24)由操纵杆(23)驱动并可与倒车位齿(25)、空位齿(26)和前进车位齿(27)啮合。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮传动机械式无级自动变速器，其特征在于还包括安全阀(28)，所述安全阀(28)的进口端与油泵(7)的出油口连通，安全阀(28)的出油口与油箱(29)内连通。
3.根据权利要求1或2所述的行星齿轮传动机械式无级自动变速器，其特征在于 还包括变速箱体(30 )和换向箱体(31)，所述行星机构设置在变速箱体(30 )内，所述换向机构设置在换向箱体(31)内。
4.根据权利要求3所述的行星齿轮传动机械式无级自动变速器，其特征在于还包括动力输出法兰(32)，所述动力输出法兰(32)固定套在动力输出轴(4)的输出端上。
全文摘要
本发明公开了一种行星齿轮传动机械式无级自动变速器，包括动力输入轴、空心轴Ⅰ、中间轴、动力输出轴、换向机构、大齿圈Ⅰ、均布在大齿圈Ⅰ内的至少两组行星机构、主动齿轮Ⅰ、油泵、安装在油泵输入轴上的从动齿轮Ⅰ、活塞式油缸、调压阀和齿轮齿条部件。本发明通过动力输入轴将动力输送给行星机构的主动齿轮Ⅱ、主动小齿轮、惰轮、中齿圈和大齿圈，最后汇总至中间轴，通过控制汽车发动机油门的大小和调节调压阀便可实现无级自动变速，再由换向机构实现倒车、空转或前进车操作，具有节能、环保和适用范围广的特点。
文档编号F16H3/72GK102162506SQ201110042520
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月22日 优先权日2011年2月22日
发明者彭时彦, 陈敏道, 陈星 申请人:陈敏道