自动惯性无级变速器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种自动惯性无级变速器，所述自动惯性无级变速器包括：缩放元件(2)，其从发动机传输扭矩至被驱动轴(4)；驱动轴(3)，其传输由发动机产生的扭矩至缩放元件(2)；被驱动轴(4)，其将由缩放元件(2)产生的力传输至车辆的车轮；以及锁(12)。尤其是，本发明涉及这样一种自动变速器，所述自动变速器具有车辆速度的变换控制功能，所述车辆速度是作为由发动机产生的扭矩和车辆所处的惯性力矩的函数。
【专利说明】自动惯性无级变速器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于从发动机到驱动轮的扭矩变速的齿轮系统的应用领域。本发 明属于机械工程领域并且涉及研究无级变速器的模型，所述模型由设置在自推进车辆的驱 动轴与被驱动轴之间的变速箱构成。
【背景技术】
[0002] 在驱动轮处设计用于传输机动车的扭矩的齿轮系统也称为变速器或变速箱。用于 机动车的变速器的主要类型是手动变速器、自动变速器和CVT (无级变速器）类型的变速 器。
[0003] 手动变速器是利用不同尺寸的齿轮来工作，并且单独被啮合和脱离。由于使用 齿轮系统的自动变速器系统包括恒星齿轮组件，因此，其包括变化数量和尺寸的不同齿轮 (不同数量的齿）的减速齿轮和冠状齿轮。在这些系统中，齿轮互相啮合且根据在连接的齿 轮之间的关系给出力/速度的关系。
[0004] 还有一种CVT (无级变速器）类型变速器系统，所述CVT (无级变速器）类型变速 器系统通常用于连接由变化尺寸的两个滑轮系统的带组成的组，因此其模拟无限数量的齿 数比。锥形、球形、圆环形和其他灵活方案使用在CVT类型变速器中，用于传输扭矩并且以 无级变速方式使用。
[0005] 在装配有手动变速器的车辆中，是否需要变换齿轮是由驾驶员执行的，尽管在齿 轮变换期间可从车辆获得快速响应，但驱动车辆的恒定动作变得很无聊。对于装配有自动 变速器或CVT的车辆来说，这些响应不是很快，但在驾驶时的舒适性是相当高的。通过在具 有可变几何形状部分的零件之间的摩擦力，大多数商用CVT系统也是基于扭矩的传输。正 是因为所述扭矩的传输依赖于摩擦力，所以它与全啮合齿轮方案相比，降低了可靠性和延 展性。CVT的其他缺点是，为每个方案选择理想齿数比的过程通常是延迟的并且有赖于复杂 的电子系统。
[0006] 针对所述三种问题，本发明提供的解决方案是：在保持具有所有的CVT优点的同 时，提供驾驶的舒适性；消除与通过摩擦力传输扭矩相关的问题；并且执行简单、快捷，完 全机械化的反馈，齿轮关系获得优化且仅基于车辆的惯性。
[0007] 现有技术有多个文献，提及具有针对与手动变速器的恒定变速导致的不舒适性相 关或者与具有自动变速器或CVT系统的车辆的较慢响应相关的问题的多种解决方案。
[0008] 文献BR MU8500006 (Andre Luis A. Ribeiro)描述了一种双枢接用于半自动变速 器的电磁机构，其目的在于增加在齿轮变换中的舒适性，不损害复原速度，且尤其适用于摩 托车。
[0009] 文献US6, 892, 599 (Kongsberg Automotive ASA)描述了一种包含液压气缸的手动 变速器，其促进齿轮的啮合和脱离，局部减轻在恒定齿轮变换中的现有不舒适性。
[0010] 文献CA2736931 (Automotive Transmitions, LTD)描述了一种自动变速器，所述自 动变速器使用两级或更多级行星齿轮用于自动齿轮变换，使得不需要齿轮脱离并且控制设 备的存在。然而，该变速器并不能解决现有的在齿轮变换上出现的延迟的问题。
[0011] 文献 US7, 951，039 (GM Global Technology LLC)描述了一种自动变速器，所述自 动变速器包括8种齿数比，其由于发动机扭矩的较小变化而被啮合。该技术目的在于通过 增加齿轮数量来提高车辆响应特性。
【发明内容】
[0012] 本发明涉及一种自动惯性无级变速器，所述自动惯性无级变速器能够将扭矩从发 动机传输到车轮，尤其是，本发明涉及这样一种自动变速器，所述自动变速器具有车辆速度 的变换控制功能，所述车辆速度是作为由发动机产生的扭矩和车辆所处的惯性力矩的函 数。
[0013] 本发明目的藉由包括齿轮组、驱动轴、缩放元件、被驱动轴和锁的自动惯性无级变 速器实现。
[0014] 驱动轴来自车辆的发动机，并驱动由马达产生的旋转至缩放元件。后者将减慢旋 转，并且将产生的合力传输到被驱动轴，从而给车轮提供运动。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 为了帮助理解本发明，附图图解说明它的可能实施例的示意图。
[0016] 图1表示本发明的自动惯性无级变速器的部件集合装配的放大立体图的实施例 图。
[0017] 图2表示减速系统的驱动轴和被驱动轴的啮合机构的示意图。
[0018] 图3表示齿轮减速系统和它的部件零件的视图。
[0019] 图4表示安装在缩放元件内的缩放元件细节的立体图。
[0020] 图5表示插入到涡轮机中的缩放元件的正视图。
[0021] 图6表示发生在缩放元件的部件之间的瞬间惯性反馈力的流程图。
[0022] 图7表示锁部件的分解示意图。
[0023] 图8表示性能测试速度的方块图。
【具体实施方式】
[0024] 以下，为更好地理解本发明，借助附图更详细地说明本发明，所述附图为本发明文 件的一部分。
[0025] 如从图1可见，本发明描述一种能够从发动机传输扭矩到车辆车轮的自动惯性无 级变速器（1)。所述自动惯性无级变速器（1)包括：
[0026] -缩放元件（2)，其从马达传输扭矩，扭矩由驱动轴（3)传输至被驱动轴（4);
[0027] -驱动轴（3)，其将由发动机产生的扭矩传输至缩放元件（2);
[0028] -被驱动轴（4)，其将由缩放元件（2)产生的力传输至车辆的车轮；
[0029] -锁（12);
[0030] -保护壳（10a、10b 和 10c)。
[0031] 所述缩放元件（2)是一组齿轮，包括：
[0032] ⑴减速系统（5);
[0033] (ii)行星元件（6);
[0034] (iii)涡轮机（7);
[0035] (iv)鳍状结构（8);
[0036] (v)第一环形结（9);
[0037] 缩放元件⑵浸入在液体润滑剂，例如润滑油中。
[0038] 所述减速系统（5)推进由驱动轴（3)从马达带到缩放元件（2)的旋转的减速，并 且将该减速产生的力传输到被驱动轴（4)。
[0039] 在图3中，可以发现，减速系统（5)具有刚性框架（5B)，其与具有轨道运动的齿轮 (5A)互连。刚性结构（5B)为三角形形状，并且与互相以120°的角度定位的三个行星型齿 轮（5A)互连。
[0040] 所述减速系统（5)具有入口（5C)和输出小齿轮（5D)。入口孔（5C)用来实现驱动 轴（3)在减速系统（5)中的啮合。如图4所示，输出小齿轮（5D)用来将减速系统连接到被 驱动轴（4)或者另一组齿轮（5)。
[0041] 这里的示图具有两个减速系统（5)，然而，本领域的技术人员认识到，为实现所需 的减速，可以存在多个减速系统（5)。在图4的实施例中，由减速系统（5)实施的减速依赖 于包含在本发明的自动惯性无级变速器（1)中的减速系统（5)的数量，为在1 :5至1 :25的 范围内。
[0042] 行星元件（6)具有带齿内表面，并且它的外表面是平滑的。该行星元件（6)固定 到鳍状结构（8)的内侧，并绕着涡轮机（7)设置，而与涡轮机没有物理上的接触。行星元件 (6)的主要功能是增加设置其内的减速系统（5)的旋转运动的速度。
[0043] 所述涡轮机（7)通过第一连结环（9)连接到被驱动轴（4)。因此，涡轮机（7)显示 出与被驱动轴（4) 一致的枢转运动，但是该运动可以呈现与被驱动轴（4)成一定的比例，并 不必须为1 :1。
[0044] 所述鳍状结构（8)连接行星元件（6)和保护壳10b。该鳍状结构（8)由产生自涡 轮机（7)的水力推动，其作用在于帮助动力传输至被驱动轴（4)，使得齿轮比例连续变化。
[0045] 第一连结环（9)将涡轮机（7)连接到被驱动轴（4)，以保证涡轮机（7)对被驱动轴 (4)的联合运动。
[0046] 涡轮机（7)在它的外表面上存在选自包括鳍、磁铁或凹槽的组的元件。优选地，在 涡轮机（7)的外表面存在鳍（如图1)。所述位于涡轮机（7)外表面上的结构产生额外的 (动）力，依赖于联接的类型，所述额外的力可以是液压力、磁性力或牵引力，并被传输至鳍 状结构（8)。
[0047] 因此，由驱动轴（3)产生的旋转的变换以及它们（被）传输到被驱动轴（4)(的 力）是来自于直接传输到减速系统（5)上的力以及由涡轮机（7)产生在鳍状结构（8)上的 力两者。
[0048] 如同图示例举，涡轮机（7)在它外侧具有鳍。因为所有的缩放元件（2)浸入在润 滑油中，所以涡轮机（7)鳍产生液压力，所述液压力推进鳍状结构（8)的转动。然后，因行 星元件（6)固定到鳍状结构（8)，使得所述行星元件（6)和鳍状结构（8) -起旋转。
[0049] 所述行星元件￠)的旋转运动传输到减速系统（5)，使其旋转更快，并且传输该增 加的速度至被驱动轴（4)，然后传输到涡轮机（7)，产生在自动惯性无级变速器（1)中的力 的反馈。
[0050] 如在图6的流程图中可见，依赖于车辆的惯性力矩的变化，由涡轮机（7)在缩放元 件（2)的其他部件上的动作产生的力的反馈改变由减速系统（5)产生的减速旋转，改变的 减速在1 :25至1 :1之间的范围。
[0051] 保护壳（10a、10b和10c)用来覆盖和保护自动惯性无级变速器（1)。这些保护壳 具有允许驱动轴（3)和被驱动轴（4)穿过的孔。
[0052] 所述缩放元件（2)用于由驱动轴（3)产生的变换旋转，其对被驱动轴（4)的传输， 来自于直接从减速系统（5)传输的力、以及由涡轮机（7)产生在鳍状结构（8)上的力两者。
[0053] 所述驱动轴（3)用来将由马达产生的扭矩传递到缩放元件（2)。驱动轴（3) -个 端部连接到车辆马达，并且另一个端部插入到缩放元件（2)中。如图4所示，驱动轴（3)插 入到缩放元件（2)中的端部具有小齿轮（11)，其具有精密装配在减速系统（5)中、可使齿轮 (5A)移动的齿。
[0054] 被驱动轴⑷连接到减速系统（5)、涡轮机（7)和车辆的车轮。被驱动轴（4)的功 能在于将由缩放元件（2)产生的力传输到车辆的车轮。根据车辆的惯性力矩，结合由马达 推进的扭矩，该变换的结果可以是速度、力、以及速度和力的组合。
[0055] 车辆的惯性力矩对于该自动惯性无级变速器（1)是重要的，因为涡轮机（7)直 接固定到被驱动轴（4)，所以被驱动轴（4)的转速与涡轮机（7)在鳍状结构（8)上产生的 (力）强度有直接关系。涡轮机（7)在鳍状结构（8)上产生、及随之在行星元件（6)上产生 的力传输回到减速系统（5)，导致被驱动轴（4)的转速增加。在该自动惯性无级变速器（1) 的部件之间发生的力的连续传输快速发生，而没有任何通常技术状态下的自动变速系统产 生的碰撞声。
[0056] 图7图示锁（12)，锁（12)是自动惯性无级变速器⑴的部件，包括下面元件：
[0057] ⑴齿轮（13);
[0058] Qi)鼓（14);
[0059] (iii)销和弹簧（15);
[0060] (iv)连结环（16a，16b)。
[0061] 作为内齿并且必须插入到鼓（14)内的齿轮（13)具有控制鼓的旋转的方向的功 能。
[0062] 鼓（14)的作用在于制动缩放元件（2)，并且固定到鳍状结构（8)。
[0063] 销和弹簧（15)联合作用用于制动鼓（14)。
[0064] 连结环（16a和16b)插入到鼓（14)上，并且用来阻止由鼓（14)和鳍状结构（8) 的运动产生的磨损。
[0065] 由于鼓（14)固定到行星元件（6)，所以两者沿着相同方向旋转。因此，当齿轮（13) 允许鼓（14)的旋转与驱动轴（3)的旋转方向相同时，自动惯性无级变速器（1)推进车辆 齿轮的连续缩放，使得齿轮变换能够快速发生，并且没有碰撞声，然而，当齿轮（13)允许鼓 (14)沿着与驱动轴（3)相反的方向旋转时，所述自动惯性无级变速器（1)保持附着、接触到 被驱动轴（4)，然而，并不将旋转传输至被驱动轴（4)，从而可用作内置离合器。
[0066] 如本领域的技术人员可以理解的，与当前市场上的自动变速器相比，本发明的自 动惯性无级变速器（1)具有减少数量的机械部件，且减少了本发明产品的生产成本。
[0067] 此外，虽然优选地自动惯性无级变速器（1)的应用意在从机动车发动机传递扭矩 到驱动车轮，但是它也可以非限制方式应用到电动车辆的电动马达、风涡轮机、电动和常规 自行车，例如摩托车中的工具和装置的电动马达的轴。
[0068] 以上给出了本发明的具体实施例，但是本领域的技术人员可认识到，在不脱离本 发明的精神和范围的情况下，在这些实施例中改变的可能性。
[0069] 因此，上述实施例应该具有示例性的和非限制性的特征。本发明不应该解释为被 限制到上述具体实施例。因此，本领域的技术人员应能想到对上述实施例的附加变形。
[0070] 实施例仅提供用于例示本发明的基于测试的实施例，因此，这些实施例不应该采 用来限制发明人的权利。
[0071] 实施例1
[0072] 加速性能测试
[0073] 执行0-100km/h加速性能测试的模拟。在图8中的图表表示模拟的结果，其中：
[0074] 灰色=标准车辆变速器
[0075] 黑色=本发明的自动惯性无级变速器（1)目标。
[0076] X 轴：
[0077] A =菲亚特（Fiat Palio)
[0078] B =奥迪（Audi Al)
[0079] C =本田（Honda Civic)
[0080] D =现代（Hyundai Vera Cruz)
[0081] Y 轴
[0082] 时间，以秒为单位。
[0083] 下面表1表示从图8的图表的分析获得的数据，其中可以发现，与使用原始车辆变 速器相比，测试的所有车辆在使用本发明的自动惯性无级变速器（1)期间，具有提高的性 能。
[0084] 表 1
[0085] 0-100km/h 加速性能
[0086] Wm |时间上以秒为单位获得的％提高^ A 5 B 9 c Ι? D 24
[0087] 实施例2
[0088] 性能测试-每分钟转速（RPM)
[0089] 在这些第一次测试期间，最大转速保持在5000Rpm，低于在模拟中使用的大多数轿 车的最大旋转功率。下面表2表示测试结果。
[0090] 表 2
[0091] 时间比旋转输出，在自动惯性无级变速器中
[0092] 现代__m____菲亚特 时间 转速 时间 转速 时间 转速 时间 转速 (s) (Rpm) (s) (Rpm) (s) (Rpm) (s) (Rpm) 00000000 1 20 1 15__1 18 1 9 _2__50__2__32__2__89__2__26 3 130 3 117 3 122 3 39 4 310 4 260 4 295 4 5:】 5 591 5 566 5 575 5 73 _6__983__6__945__6__957__6__97 7 1890 7 1813 7 1831 7__122 8 3621 8 3527 8 3544 8__143 9 5000 9 5000 9 5000 9 172 10 219 _______11 311 12 433 13 591 _______14 767 _ 15 997 16 1320 17 1892 18 2712 19 3631 _______20 4321 _______21 5000
【权利要求】
1. 一种自动惯性无级变速器，其特征在于，包括： -缩放元件（2)，其从发动机传输扭矩至被驱动轴（4); -驱动轴（3)，其传输由发动机产生的扭矩至缩放元件（2); -被驱动轴（4)，其将由缩放元件（2)产生的力传输至车辆的车轮；以及 -锁（12)。
2. 根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于，缩放元件（2)是一组齿轮，包括： ⑴减速系统（5); (ii) 行星元件（6); (iii) 涡轮机⑵； (iv) 鳍状结构（8); (v) 第一环形结（9)。
3. 根据权利要求2所述的自动变速器，其特征在于，减速系统在从1 :5至1 :25的范围 内推进旋转的减速，且将减速的合力传输到驱动轴，并呈现与具有轨道运动的行星齿轮互 连的刚性结构。
4. 根据权利要求3所述的自动变速器，其特征在于，其中行星齿轮互相以120°的角度 定位。
5. 根据权利要求2所述的自动变速器，其特征在于，减速系统具有用于装配驱动轴的 入口和用于将所述减速系统连接到被驱动轴或连接到另一个行星齿轮组的小齿轮。
6. 根据权利要求2所述的自动变速器，其特征在于，所述行星元件固定在鳍状结构内 及涡轮机内，绕着涡轮机设置，移动所述行星元件并增加位于它内部的减速系统的旋转速 度。
7. 根据权利要求2所述的自动变速器，其特征在于，涡轮机通过第一连结环连接到被 驱动轴，并且在它的外表面上呈现选自包括由鳍、磁铁或狭缝构成的组的结构。
8. 根据权利要求2所述的自动变速器，其特征在于，所述鳍状结构连接到行星结构和 保护壳。
9. 根据权利要求2所述的自动变速器，其特征在于，第一连结环将涡轮机连接到被驱 动轴，允许涡轮机的运动。
10. 根据权利要求7所述的自动变速器，其特征在于，在涡轮机外表面上的结构产生附 加动力，所述附加动力可以是液压力、磁性力或牵引力，用于传输到鳍状结构。
11. 根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于，所述缩放元件浸入到润滑油中。
12. 根据权利要求2所述的自动变速器，其特征在于，由呈现在涡轮机外表面上的结构 产生的力推进鳍状结构的旋转，用于产生行星元件的旋转。
13. 根据权利要求12所述的自动变速器，其特征在于，行星元件的旋转传输到减速系 统，使得减速系统的转速更快，并且将该增加的速度传递至被驱动轴，然后传递到涡轮机。
14. 根据权利要求13所述的自动变速器，其特征在于，依赖于车辆的惯性力矩的变化， 由力的反馈改变由减速系统（5)实施的减速旋转，改变的减速在1 :25至1 :1之间。
15. 根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于，所述锁包括下面元件： ⑴齿轮（13); (ii)鼓（14); (iii) 销和弹簧（15); (iv) 连结环（16a，16b)。
16. 根据权利要求15所述的自动变速器，其特征在于，齿轮引入到鼓内部，且具有控制 鼓的旋转方向的功能。
17. 根据权利要求15所述的自动变速器，其特征在于，所述鼓的作用在于制动缩放元 件，并且固定到鳍状结构。
18. 根据权利要求15所述的自动变速器，其特征在于，所述齿轮允许所述鼓的旋转方 向与驱动轴的旋转方向相同，且推进在车辆中的齿轮的连续缩放。
19. 根据权利要求15所述的自动变速器，其特征在于，所述齿轮使得鼓能够沿着驱动 轴旋转的相反方向旋转并保持啮合，而无须传递旋转运动至被驱动轴，以用作内置离合器。
20. 根据权利要求15所述的自动变速器，其特征在于，所述销和弹簧用于制动所述锁 的鼓。
【文档编号】F16H47/08GK104114913SQ201280062990
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2012年12月18日 优先权日:2011年12月20日
【发明者】A·M·蒙泰罗利马 申请人:A·M·蒙泰罗利马