CN201170303Y - 纯齿轮式车用无挡变速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种纯齿轮式车用无挡变速装置，优点是结构简单，该纯齿轮式车用无挡变速装置，包括转动设置在变速箱体上的主动轴与从动轴，在变速箱体内设置有变速控制机构，伸入变速箱体内的主动轴上固定连接有滑动件，滑动件上滑动连接主驱动轴，伸入变速箱体内的从动轴上转动连接有滑动件，滑动件上滑动连接从驱动轴，从驱动轴与主驱动轴之间通过连动机构相互连接，从驱动轴上转动连接连动齿轮，连动齿轮通过输出机构与从动轴传动连接，主驱动轴、从驱动轴连接在变速控制机构上。能瞬时实现最大力矩与最小力矩转变，应付急剧提升功率的要求。尤其适合在汽车变速装置上推广使用。

Description

纯齿轮式车用无挡变速装置

技术领域

本实用新型涉及一种变速装置，尤其是涉及一种汽车上使用的纯齿轮式车用无挡变速装置。

背景技术

目前，在汽车行业，“无级变速技术”是制约汽车发展的关键技术之一。自“九·五”期间，轿车无级自动变速器的研究和开发已经被列入国家的重大科技攻关计划。汽车工业现有车用AT、CVT、IVT、盘式等诸多无级变速器存在很多不足：结构复杂，以摩擦传动为本质，未能很好地解决传动盘夹紧力、金属链静摩擦力、中间传动装置能耗与传动效率之间的矛盾。1、摩擦传动CVT：摩擦传动原理很简单，实现无级变速也比较方便。主要结构有：V型橡胶带式、金属带式、多盘式、钢球式、滚轮转盘式等。特征是靠摩擦力实现动力传递。摩擦传动CVT实现大功率、高效率的无级变速传动是极其困难的。2、液力传动：主要结构有液粘调速、液力变扭、油马达等。特征是以液体为介质实现动力传递。而且液力变扭器对加工精度要求极高，制造工艺复杂，增加了成本。传动效率低，油耗高是液力自动变速箱不可克服的缺点。这种的自动变速箱(AT)，主要利用液力变扭器配合差动轮系齿轮箱实现换挡功能。3、电磁传动：主要结构有变频调速、直流电机调速、调速电机等。这种方式的应用比较普遍。其优点是应用方便，其缺点是效率太低，系统过于复杂，成本也较高。4、电控自动变速箱：电控自动变速箱简称“AMT”和(AT)一样，不是无级变速箱，是自动控制的有级变速箱。其设计上的难点在于自动控制的参量太多，最困难的是离合器“离和合”中间过程的控制(所谓的半离挂)。虽然世界上许多国家投入了对电控自动变速箱(AMT)的研究与开发，但一直未见批量生产的报道，足见其进展的艰难。5、目前唯一实现无级变速的就是金属带/链无级变速器，它代表着当前世界最高技术水准；但仍未能真正突破传统无级变速器的致命障碍，性能低、成本高、效率低、寿命短；附加能量耗损高，机构复杂化，故障多，重量、体积大、维护成本大。

综上所述：金属带式无级变速箱(VDT-CVT)和滚轮转盘式无级变速箱(Extroid CVT)等是低效率的摩擦无级变速且结构复杂。进一步提高传动效率和传动功率都是极为困难的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单的纯齿轮式车用无挡变速装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：纯齿轮式车用无挡变速装置，包括转

动设置在变速箱体上的主动轴与从动轴，在变速箱体内设置有变速控制机构，伸入变速箱体内的主动轴上固定连接有滑动件，滑动件上滑动连接主驱动轴，伸入变速箱体内的从动轴上转动连接有滑动件，滑动件上滑动连接从驱动轴，从驱动轴与主驱动轴之间通过连动机构相互连接，从驱动轴上转动连接连动齿轮，连动齿轮通过输出机构与从动轴传动连接，主驱动轴、从驱动轴连接在变速控制机构上。通过设置在变速箱体内主驱动轴、从动轴上的滑动件，使得变速箱体内的连动机构部件可以在滑动件上任意滑动而实现变速控制，其结构简单，能实现任意传动比的调节，特别是最大力矩和最小力矩瞬时转换，且中间传递无皮带轮、金属链及其它中间传动装置，所以其传递效率极高，中间几乎无动力损失；特别是大功率传递，绝不会出现打滑，稳定可靠；并能应付急剧提升功率的工作要求。其原理是在一个恒定动力的作用下齿轮既自转又公转，其公转的圆周大小受变速控制机构的随意调节，自转和公转是相关联的，改变公转的线变速就改变了其自转的线变速，从而实现无挡变速。

进一步的是，所述连动机构包括分别与主驱动轴以及从驱动轴转动连接的连杆、固定套接在主驱动轴上的主驱动齿轮、转动套接在从驱动轴上的从驱动齿轮、从驱动齿轮上固定复合的连动齿轮，主驱动轴上的主驱动齿轮与从驱动轴上的从驱动齿轮相互啮合为一体。

进一步的是，所述滑动件均采用滑槽，且主驱动轴、从驱动轴与滑槽的连接部分均为矩形立方体。

进一步的是，所述变速控制机构包括主齿轮齿条机构、从齿轮齿条机构，变速驱动装置，主齿轮齿条机构的主驱动齿条与主驱动轴固定连接，从齿轮齿条机构的从驱动齿条与从驱动轴固定连接，主齿轮齿条机构、从齿轮齿条机构分别与变速驱动装置相连。

进一步的是，所述变速驱动装置包括变速驱动齿轮、与变速驱动齿轮相啮合的主变速齿条及从变速齿条。

进一步的是，在主齿轮齿条机构中，与主驱动齿条啮合的齿轮上复合设置传动齿轮，并与齿轮固定为一体，在主动轴上转动连接有滑槽轴，传动齿轮转动连接在滑槽轴上，在滑槽轴上滑动连接有与传动齿轮啮合的主连动齿条；在主动轴上转动连接有滑槽轴，主驱动齿条与滑槽轴滑动连接，在主动轴上滑动套接有双层转动环，主变速齿条通过连杆与双层转动环的内层固定连接，主连动齿条与双层转动环的外层固定连接，主动轴与双层转动环的内层之间可转动连接，双层转动环外层与内层之间可转动连接，主变速齿条与主连动齿条之间平行设置。

进一步的是，在从齿轮齿条机构中，与从驱动齿条啮合的齿轮上复合设置传动齿轮，并与齿轮固定为一体，在从动轴上转动连接有滑槽轴，传动齿轮转动连接在滑槽轴上，在滑槽轴上滑动连接有与传动齿轮啮合的从连动齿条；在从动轴上转动连接有滑槽轴，从驱动齿条与滑槽轴滑动连接，在从动轴上滑动套接有双层转动环，从变速齿条通过连杆与双层转动环的内层固定连接，从连动齿条与双层转动环的外层固定连接，从动轴与双层转动环的内层之间可转动连接，双层转动环外层与内层之间可转动连接，从变速齿条与从连动齿条之间平行设置。

进一步的是，在以上的技术方案中，连动齿轮与从动轴传动连接的输出机构包括固定配合设置在中间转轴上的中间传动齿轮、固定配合在从动轴上的输出齿轮；中间转轴与从驱动轴之间转动连接有连杆，中间转轴与从动轴之间也转动连接有连杆；连动齿轮与中间传动齿轮啮合，中间传动齿轮与输出齿轮啮合。

本实用新型的有益效果是：通过设置在变速箱体内从动轴上的滑动件，使得变速箱体内的连动机构可以在滑动件上任意滑动而实现变速控制，其结构简单，能实现任意传动比的调节，特别是最大力矩和最小力矩瞬时转换，且中间传递无皮带轮、金属链及其它中间传动装置，所以其传递效率极高，中间几乎无动力损失；特别是大功率传递，绝不会出现打滑，稳定可靠；并能应付急剧提升功率的工作要求。无需离合器离合，实现待速。尤其适合在汽车的变速装置上面推广使用。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构简图。

图2是本实用新型实施例连动机构与输出机构之间连接关系结构简图。

图3是驱动轴与滑槽的截面结构简图。

图4是图7的A-A方向剖视图。

图中标记为，从动轴1、主动轴2、滑动件3、滑动件4、从驱动齿轮5、主驱动齿轮6、从驱动轴7、主驱动轴8、连杆9、变速箱体10、连动齿轮11、主齿轮齿条机构14、从齿轮齿条机构15、变速驱动装置16、变速驱动齿轮17、主变速齿条18、从变速齿条19、主驱动齿条20、从驱动齿条21、齿轮22、传动齿轮23、主连动齿条24、齿轮25、传动齿轮26、从连动齿条27、中间传动齿轮28、连杆29、中间转轴30、输出齿轮31、连杆32、双层转动环33、滑槽轴34、滑槽轴35、滑槽轴36、滑槽轴37、双层转动环38。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1～图2所示，本实用新型的纯齿轮式车用无挡变速装置，包括转动设置在变速箱体10上的主动轴2与从动轴1，在变速箱体10内设置有变速控制机构，伸入变速箱体10内的主动轴2上固定连接有滑动件4，滑动件4上滑动连接有主驱动轴8，伸入变速箱体10内的从动轴1上转动连接有滑动件3，滑动件3上滑动连接从驱动轴7，从驱动轴7与主驱动轴8之间通过连动机构相互连接，从驱动轴7上转动连接连动齿轮11，连动齿轮11通过输出机构与从动轴1传动连接，主驱动轴8、从驱动轴7连接在变速控制机构上。通过设置在从动轴1上的滑动件3，使得变速箱体10内的连动机构部件可以在滑动件3上任意滑动而实现变速控制，其结构简单，能实现任意传动比的调节，且中间传递无皮带轮、金属链及其它中间传动装置，所以其传递效率极高，中间几乎无动力损失；特别是大功率传递，绝不会出现打滑，稳定可靠；特别是实现了最大力矩和最小力矩瞬时转换，能应付急剧提升功率的工作要求。其原理是在一个恒定动力的作用下齿轮既自转又公转，其公转的圆周大小受变速控制机构的随意调节，自转和公转是相关联的，改变公转的线变速就改变了其自转的线变速，从而实现无挡变速。

在上述实施方式中，如图2所示，所述连动机构包括分别与主驱动轴8以及从驱动轴7转动连接的连杆9、固定套接在主驱动轴8上的主驱动齿轮6、转动套接在从驱动轴7上的从驱动齿轮5、从驱动齿轮5上固定复合的连动齿轮11，主驱动轴8上的主驱动齿轮6与从驱动轴7上的从驱动齿轮5相互啮合为一体。

在上述实施方式中，如图1-图2所示，由于滑动件4固定连接在主动轴2上，使得在主动轴2转动时滑动件4也转动，并通过设置的连杆9，带动转动连接在从动轴1上的滑动件3转动，同时，主驱动轴8与滑动件4滑动连接，主驱动齿轮6固定套接在主驱动轴8上，从驱动轴7与滑动件3滑动连接，从驱动齿轮5转动套接在从驱动轴7上，使得机构在工作时，主驱动齿轮6只能绕主动轴2公转而不能在滑动件4上自转，它带动从驱动齿轮5既绕从动轴1公转，又在滑动件3上相对于滑动件3自转，且主驱动齿轮6与从驱动齿轮5啮合的点既是主驱动齿轮6上的一个点又是从驱动齿轮5上的一个点，因此，主驱动齿轮6带动从驱动齿轮5绕从动轴1公转，同时在滑动件3上相对于滑动件3以从驱动轴7为中心自转，走过的弧长始终相等，另外

还需加上主驱动齿轮6与从驱动齿轮5啮合走过的弧长。其条件是主驱动轴8在滑动件4上滑动的最大距离小于等于从驱动齿轮5、主驱动齿轮6中较大齿轮的半径，当主驱动轴8在滑动件4上滑动的最大距离大于从驱动齿轮5与主驱动齿轮6中较大齿轮半径时，从驱动齿轮5绕从动轴1公转走过的弧长在增加，而从驱动齿轮5半径是固定的，它自转走过的弧长就不会再增加，变速范围不会再增加。所以，在一定范围内，当通过在滑动件4上滑动主驱动轴8而改变主驱动轴8到主动轴2的距离时，就改变了主驱动齿轮6的线速度，同时改变了从驱动齿轮5的线速度，从驱动齿轮5上固定复合的连动齿轮11通过输出机构改变从动轴1的输出速度，达到变速的目的。换句话讲，可以看成为，从驱动齿轮5是与一个以主动轴2到主驱动轴8之间的滑槽距离为半径的齿轮啮合的，通过改变这个齿轮的半径大小达到变速的目的。其中，主驱动轴8在滑动件4上、从驱动轴7在滑动件3上的同步滑动是通过变速控制机构驱动实现的。

在以上的实施方式中，实现主驱动轴8与从驱动轴7在滑动件4与滑动件3上滑动的方式有多种方式可以实现，如在主驱动轴8与从驱动轴7上装上套管连接在滑动件4与滑动件3上的形式实现其滑动。作为优选的方式，如图3、图4所示，所述滑动件4与滑动件3为滑槽，这样，将主驱动轴8与从驱动轴7连接在滑槽中滑动，其动作可靠。而在前面的实施方式中，实现主驱动轴8、从驱动轴7与滑槽滑动连接的方式也很多，如将主驱动轴8、从驱动轴7与滑槽的相配合部分采用十字形立方体等，这里主驱动轴8、从驱动轴7与滑槽的相配合部分均采用矩形立方体作为优选方式，其加工制作简单，可有效降低生产制造成本。

在图1-图2的实施方式中，变速控制机构可以是直接通过电机变速的方式实现变速，也可以是采用凸轮机构等实现主驱动轴8与从驱动轴7分别在滑动件4与滑动件3上滑动而实现变速，作为优选的实施方式，所述变速控制机构包括主齿轮齿条机构14、从齿轮齿条机构15，变速驱动装置16，主齿轮齿条机构14的主驱动齿条20与主驱动轴8固定连接，主齿轮齿条机构14在主驱动轴8的带动下随滑动件4绕主动轴2旋转，从齿轮齿条机构15的从驱动齿条21与从驱动轴7固定连接，从齿轮齿条机构15在从驱动轴7的带动下随滑动件3绕从动轴1旋转，主齿轮齿条机构14、从齿轮齿条机构15分别与变速驱动装置16相连。通过主齿轮齿条机构14的工作而带动主驱动轴8在滑动件4上滑动，从而实现变速；而从齿轮齿条机构15的工作带动从驱动轴7在滑动件3上同步滑动，使得保持整个机构能作整周转动，从而实现整个机构的变速控制。

驱动装置16可以是通过电机带动相应齿轮齿条机构的齿轮转动实现，作为优选的实施方式，如图1所示，所述变速驱动装置16包括变速驱动齿轮17、与变速驱动齿轮17相啮合的主变速齿条18及从变速齿条19，且两齿条平行设置。

为了达到更好的变速控制效果，在主齿轮齿条机构14中，与主驱动齿条20啮合的齿轮22上复合设置传动齿轮23，并与齿轮22固定为一体，在主动轴2上转动连接有滑槽轴34，传动齿轮23转动连接在滑槽轴34上，在滑槽轴34上滑动连接有与传动齿轮23啮合的主连动齿条24；在主动轴2上转动连接有滑槽轴36，主驱动齿条20与滑槽轴36滑动连接，在主动轴2上滑动套接有双层转动环33，主变速齿条18通过连杆与双层转动环33的内层固定连接，主连动齿条24与双层转动环33的外层固定连接，主动轴2与双层转动环33的内层之间可转动连接，双层转动环33外层与内层之间可转动连接，主变速齿条18与主连动齿条24之间平行设置。同样，在从齿轮齿条机构15中，与从驱动齿条21啮合的齿轮25上复合设置传动齿轮26，并与齿轮25固定为一体，在从动轴1上转动连接有滑槽轴35，传动齿轮26转动连接在滑槽轴35上，在滑槽轴35上滑动连接有与传动齿轮26啮合的从连动齿条27；在从动轴1上转动连接有滑槽轴37，从驱动齿条21与滑槽轴37滑动连接，在从动轴1上滑动套接有双层转动环38，从变速齿条19通过连杆与双层转动环38的内层固定连接，从连动齿条27与双层转动环38的外层固定连接，从动轴1与双层转动环38的内层之间可转动连接，双层转动环38外层与内层之间可转动连接，从变速齿条19与从连动齿条27之间平行设置。

在图1中，当变速驱动齿轮17沿顺时针方向转动时，主变速齿条18上行，通过双层转动环33带动随滑动件4绕主动轴2旋转的主齿轮齿条机构14中的主连动齿条24上行，使得齿轮22沿逆时针方向转动，从而带动主驱动齿条20外移，使得主驱动轴8的轴心线远离主动轴2，同时，变速驱动齿轮17沿顺时针方向转动时，从变速齿条19下行，通过双层转动环38带动随滑动件3绕从动轴1旋转的从齿轮齿条机构15中的从连动齿条27下行，使得齿轮25沿顺时针方向转动，从而带动从驱动齿条21外移，使得从驱动轴7的轴心线远离从动轴1，实现增速；相反，当需要减速时，可将驱动齿轮17沿逆时针方向转动即可。

在上述实施例中，连动齿轮11与从动轴1转动连接的输出机构的实现方式有多种形式，如可以采用链条传动或皮带轮传动等方式。而作为优选的实施方式，如图1-图2所示，连动齿轮11与从动轴1传动连接的输出机构包括固定配合设置在中间转轴30上的中间传动齿轮28、固定配合在从动轴1上的输出齿轮31；中间转轴30与从驱动轴7之间转动连接有连杆29，中间转轴30与从动轴1之间转动连接连杆32；连动齿轮11与中间传动齿轮28啮合，中间传动齿轮28与输出齿轮31啮合，由于连杆的作用使啮合牢不可分离。当主动轴2转动后，驱动连动机构工作，使得连动齿轮11转动并带动中间传动齿轮28转动，驱动输出齿轮31转动，从而带动从动轴1转动，实现将主动轴2的输入转速从中间的机构变速后由从动轴1输出。

Claims (8)

1.纯齿轮式车用无挡变速装置，包括转动设置在变速箱体(10)上的主动轴(2)与从动轴(1)，在变速箱体(10)内设置有变速控制机构，其特征是：伸入变速箱体(10)内的主动轴(2)上固定连接有滑动件(4)，滑动件(4)上滑动连接主驱动轴(8)，伸入变速箱体(10)内的从动轴(1)上转动连接有滑动件(3)，滑动件(3)上滑动连接从驱动轴(7)，从驱动轴(7)与主驱动轴(8)之间通过连动机构相互连接，从驱动轴(7)上转动连接连动齿轮(11)，连动齿轮(11)通过输出机构与从动轴(1)传动连接，主驱动轴(8)、从驱动轴(7)连接在变速控制机构上。

2.如权利要求1所述的纯齿轮式车用无挡变速装置，其特征是：所述连动机构包括分别与主驱动轴(8)以及从驱动轴(7)转动连接的连杆(9)、固定套接在主驱动轴(8)上的主驱动齿轮(6)、转动套接在从驱动轴(7)上的从驱动齿轮(5)、从驱动齿轮(5)上固定复合的连动齿轮(11)，主驱动轴(8)上的主驱动齿轮(6)与从驱动轴(7)上的从驱动齿轮(5)相互啮合为一体。

3.如权利要求1所述的纯齿轮式车用无挡变速装置，其特征是：所述滑动件(4)与滑动件(3)为滑槽，且主驱动轴(8)、从驱动轴(7)与滑槽的连接部分均为矩形立方体。

4.如权利要求1所述的纯齿轮式车用无挡变速装置，其特征是：所述变速控制机构包括主齿轮齿条机构(14)、从齿轮齿条机构(15)，变速驱动装置(16)，主齿轮齿条机构(14)的主驱动齿条(20)与主驱动轴(8)固定连接，从齿轮齿条机构(15)的从驱动齿条(21)与从驱动轴(7)固定连接，主齿轮齿条机构(14)、从齿轮齿条机构(15)分别与变速驱动装置(16)相连。

5.如权利要求4所述的纯齿轮式车用无挡变速装置，其特征是：所述变速驱动装置(16)包括变速驱动齿轮(17)、与变速驱动齿轮(17)相啮合的主变速齿条(18)及从变速齿条(19)。

6.如权利要求5所述的纯齿轮式车用无挡变速装置，其特征是：在主齿轮齿条机构(14)中，与主驱动齿条(20)啮合的齿轮(22)上复合设置传动齿轮(23)，并与齿轮(22)固定为一体，在主动轴(2)上转动连接有滑槽轴(34)，传动齿轮(23)转动连接在滑槽轴(34)上，在滑槽轴(34)上滑动连接有与传动齿轮(23)啮合的主连动齿条(24)；在主动轴(2)上转动连接有滑槽轴(36)，主驱动齿条(20)与滑槽轴(36)滑动连接，在主动轴(2)上滑动套接有双层转动环(33)，主变速齿条(18)通过连杆与双层转动环(33)的内层固定连接，主连动齿条(24)与双层转动环(33)的外层固定连接，主动轴(2)与双层转动环(33)的内层之间可转动连接，双层转动环(33)外层与内层之间可转动连接，主变速齿条(18)与主连动齿条(24)之间平行设置。

7.如权利要求5所述的纯齿轮式车用无挡变速装置，其特征是：在从齿轮齿条机构(15)中，与从驱动齿条(21)啮合的齿轮(25)上复合设置传动齿轮(26)，并与齿轮(25)固定为一体，在从动轴(1)上转动连接有滑槽轴(35)，传动齿轮(26)转动连接在滑槽轴(35)上，在滑槽轴(35)上滑动连接有与传动齿轮(26)啮合的从连动齿条(27)；在从动轴(1)上转动连接有滑槽轴(37)，从驱动齿条(21)与滑槽轴(37)滑动连接，在从动轴(1)上滑动套接有双层转动环(38)，从变速齿条(19)通过连杆与双层转动环(38)的内层固定连接，从连动齿条(27)与双层转动环(38)的外层固定连接，从动轴(1)与双层转动环(38)的内层之间可转动连接，双层转动环(38)外层与内层之间可转动连接，从变速齿条(19)与从连动齿条(27)之间平行设置。

8.根据权利要求1～7中任意一项权利要求所述的纯齿轮式车用无挡变速装置，其特征是：连动齿轮(11)与从动轴(1)传动连接的输出机构包括固定配合设置在中间转轴(30)上的中间传动齿轮(28)、固定配合在从动轴(1)上的输出齿轮(31)；中间转轴(30)与从驱动轴(7)之间转动连接有连杆(29)，中间转轴(30)与从动轴(1)之间转动连接连杆(32)；齿轮(11)与中间传动齿轮(28)啮合，中间传动齿轮(28)与输出齿轮(31)啮合。

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