CN2553186Y - 全机械楔块式超越无极自动变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全机械楔块式超越无级自动变速器，至少包括有两个传动轴，该两个传动轴上至少设置有两对不同传动比且相互啮合的齿轮，使两传动轴保持传动状态，每对齿轮构成变速器的变速挡，其特征在于，所述两传动轴上至少有两个传动齿轮与所述传动轴之间设有楔块式超越离合机构。本实用新型楔块式超越离合机构与变速齿轮的结合，使得变速器在确保自动换挡的过程中无冲击、噪音小、平顺的进行无级变速的情况下，提高变速器的机械效率，使得发动机在一定的经济传速区内运转，并且本实用新型制造成本低，结构简单，便于加工适合于大批量生产。

Description

全机械楔块式超越无级自动变速器

技术领域

本实用新型涉及一种机械式变速传动，具体地讲是一种全机械楔块式超越无级自动变速器，主要应用于装备在与发动机相连的轴上。

发明背景

目前使用的无级变速器大部分以液力变矩器和电子控制系统为主要组件作为控制机构。普遍存在机械效率比较低、结构复杂、成本高等缺点，而且不便于维修。

中国发明专利CN90107520.5公开了一种机械式无级变速器。该变速器的主要结构是，在输入轴和输出轴上分别设置有数对不同的传动比、且相互啮合的齿轮，在该数对齿轮逐级相互套合，即每一级齿轮带有套筒，由该套筒套合于另一齿轮的套筒上，构成逐级套合的结构。为了实现不同的啮合状态，在每两级套筒间设有扭力弹簧，该扭力弹簧的一端连接于内层的套筒，而另一端连接于外层套筒。这种全机械式变速器的工作原理是，当输入轴的转动时，由其所传动的扭力矩带动内层的扭力弹簧旋紧后，带动外层的套筒转动，以至带动与该套筒连接的齿轮传动扭矩给与其相互啮合的外层齿轮。由于在这种传动结构中，传动比是由内向外逐级增大的，因此，其输出转数随着输入转数的增加而增加，从而达到无级变速的目的。

客观地讲，这种无级变速器可以实现无级变速，且变速平滑的效果，但是存在有一个不可克服的缺陷是结构过于复杂。另外，该变速器动力传动的转换是完全依赖于各套筒间的扭力弹簧，因此，其转换速度慢，机械效率低。该变速器另一种缺陷是，在正常的工作状态下，所有的齿轮均处于全啮合状态，所以在该变速器中需要极好的润滑条件，以保证其正常的工作状态和机械寿命。

中国ZL89215866.2号实用新型专利，发明名称为“机械式自动变速箱”。该专利公开了一种采用机械式自动变速器，在该实用新型专利中，主动轴Z1上的齿轮通过与自行车飞轮的超越式离合器与轴连接，而从动轴Z2上的齿轮则是通过离心式离合器与轴连接，同时，在该专利的说明书中，还公开了一种离心式离合器的技术方案。该公开的技术方案中，传动轴上采用的是一种离心式超越离合器，其工作原理是根据离心力的大小，来设计离心块的重量，当离心块的重量较大时，其所需的离心力较大才能使其进入传递扭矩的状态，所以其变速反应过慢，但是如果离心块重量过小，虽能使其变速反应加快，但承载能力过小，从而构成一对难以解决的矛盾。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种全机械楔块式超越无级自动变速器，采用楔块式超越离合机构与变速齿轮的结合，使得变速器在确保自动换挡的过程中无冲击、噪音小、平顺的进行无级变速的情况下，提高变速器的机械效率，使得发动机在一定的经济传速区内运转。

本实用新型的另一目的在于提供一种全机械楔块式超越无级自动变速器，使之制造成本低，结构简单，便于加工适合于大批量生产。

本实用新型的目的是这样实现的，一种全机械楔块式超越无级自动变速器，至少包括有两个传动轴，该两个传动轴上至少设置有两对不同传动比且相互啮合的齿轮，使两传动轴保持传动状态，每对齿轮构成变速器的变速挡，其特征在于，所述两传动轴上至少有两个传动齿轮与所述传动轴之间设有楔块式超越离合机构。

所述的楔块式超越离合机构的内环连接于传动轴，外环上设有齿轮，由该齿轮齿数确定该齿轮对的所传动转数比，在内环与外环之间设有可转动的楔块，楔块与内环和外环的楔和传递扭矩，每一对传动轴间仅一个超越离合机构处于工作状态。

所述的楔块式超越离合机构的楔块的工作面采用对数螺旋线为最佳。

所述的楔块式超越离合机构的楔块的联动装置可为环状薄平板，该环状薄平板连接于每一楔块，每一楔块均与环状薄平板的同向连接；所述的楔块式超越离合机构的楔块上可设有弹性复位机构。。

所述的两传动轴间可设有多级变速挡，该多级变速挡的超越离合机构的转速区域，逐级衔接设计，仅有一个变速挡处于工作状态。

所述的两传动轴其中之一为输入轴，另一轴可以作为输出轴，或者直接连接于输出轴。

所述的两传动轴其中之一为输入轴，另一轴可以作为中间轴，该中间轴通过倒挡轴连接于输出轴，或直接连接于输出轴。

所述的可通过输出轴的移动，转换输出轴与中间轴或倒挡轴连接状态。

所述的两传动轴其中之一为输出轴，另一轴可以作为中间轴，该中间轴通过倒挡轴连接于输入轴，或直接连接于输入轴。

所述的输入轴为移动式，转换输入轴与中间轴或倒挡轴连接状态；所述的倒挡轴和输入轴或者输出轴至少由双联齿轮构成。

所述输入轴上设有最好设有一直接由输入轴传动的齿轮，与该齿轮呈啮合状态的超越离合器传动另一轴，构成该轴的初始加速度。

所述的输入轴上可设有一惯性轮，与该惯性轮啮合的齿轮可设有双向超越离合机构。

本实用新型与现有技术相比效果是显著的：

1、机械效率高，由于采用齿轮传动，因此机械效率与传统的手工变速器的机械效率相同，克服了以往无级变速机械缺点。

2、低油耗，本实用新型发动机的转速来换挡，能使发动机在一定的经济转速区域内运转，降低了油耗，减少了环境污染。

3、结构简单，成本低。本实用新型采用超越离合器为主要组件，大大地简化了系统结构，减小了使用成本。

4、本实用新型采用楔块式超越离合，由于其接触点的曲率半径大，承载能力高，自锁可靠，反向脱开容易，换挡过程中不需要中断动力，因此换挡迅速平顺，无冲击。因此本实用新型可以适用于各种车辆的使用。

5、经久耐用，结构紧凑合理，外形尺寸小，制造容易。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型楔块式超越离合机构的结构示意图；

图3为本实用新型楔块式超越离合机构的结构示意图；

图4为本实用新型楔块式超越离合机构的局部结构示意图；

图5为本实用新型另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的结构请参见图1所示。本实用新型一种全机械楔块式超越无级自动变速器，至少包括有两个传动轴I和传动轴II，该两个传动轴上至少设置有两对不同传动比且相互啮合的齿轮，使两传动轴保持传动状态，每对齿轮构成变速器的变速挡。所述两传动轴上至少有两个传动齿轮与所述传动轴之间设有楔块式超越离合机构。本实用新型是将楔块式超越离合机构与变速齿轮结合起来，构成一种结构最为简单的机械式无级变器速器，即可以确保实现机械式变速器的无级变速，同时利用发动机的转速实现自动换挡，从而使发动机在一定的经济转速区域内运转，有利于降低了油耗，减少了环境污染。

具体在本实施例中，传动轴I和传动轴III上设有四对传动齿轮，分别为50a、50b，51a、51b，52a、52b，54a、54b，构成四个变速挡，其中本发明的一挡位由50a、50b构成，其中50a为一普通齿轮，与齿轮50a啮合的齿轮50b则通过超越离合器连接于传动轴III。发动机的扭矩首先通过普通齿轮50a及超越离合齿轮50b传递于传动轴III，此时齿轮50b的超越离合器的内环的转数与外环的转速相同，在一挡位位速度区段内，并随着发动机转速的改变而改变，从而实现在一挡位的无级变速。

随着发动机转速的提高，当其加速度达到二挡位的超越离合齿轮51a的工作区段时，50a虽然与50b啮合，但是由于楔块超越离合51a的工作，传动轴I的角速度增加，51b的外环角速度小于内环角速度，51b处于超越状态，不予传递扭矩，此时发动机的扭矩只通过51a及51b传出。当发动机的角速度继续增加至超越离合52b的转速区域时，超越离合52b开始工作，此时，51b及50b二者的外环角速度均小于内环角速度，超越离合器51b及50b均处于超越状态，不再传递扭矩。发动机的扭矩通过52a及52b传出。此时，发动离合机构设有一内环4，该内环4通过键连接结构连接于传动轴。而本发明的特点是，在外环1上设有齿轮结构，以构成超越离合齿轮。通过超越离合器内环和外环的离合状态确定每对啮合齿轮的传动状态。每对齿轮齿数确定该相互啮合的齿轮对的传动比。在内环4与外环1之间设有可转动的楔块2。

楔块式超越离合的工作原理是，如图2和图3所示，当外环1为主动轮逆时针转动时，楔块2的工作面与外环1产生磨擦而转动一个角度时，楔块的上下两个工作面分别与内环4和外环1楔和，此时内环4与外环1的转速相同，从而传递扭矩。

超越离合的另一工作状态是，当内环4为主动轮并顺时针转动时，如果外环的速度小于内环的速度，楔块在磨擦力的作用下逆时针转动一个角度，分别与内环4和外环1楔和。此时外环的转速N1等于内环的转速N1，即N1＝N4，超越离合器处于楔和状态而传递扭矩。

在本实用新型中，在传递动力时，设于传动轴I上的超越离合齿轮的内环4为主动轮，其转速随传动轴I而变化。当传动轴I的转速达到某一速度段时，设于传动轴I上的、该速度段的超越离合器的内环4与外环1间的楔块2转动一个角度，楔块2的上下两个工作面同时与内环4和外环1楔和，使得外环1与内环具有与之相同的转速，而将力矩传递至与之相互啮合的设在传动轴III上的超越离合齿轮。

而设于传动轴III上的超越离合齿轮的外环为主动轮，由于外环齿轮与传动轴I上的齿轮相互啮合，当外环1的角速度达到某一速度段时，该速度段的超越离合器的外环1与内环4间的楔块2转动一个角度，楔块2的上下两个工作面同时与内环4和外环1楔和，内环4才会与外环具有与之相同的转速，从则将而力矩给传动轴III，使得传动轴III在该速度段位传动力矩。

由上述工作原理可以得知，本实用新型的变速器的输出转速的变化是随着发动机的转速来自动实现的，因此在换挡的过程中不需要中断动力，而且，各挡位的转换迅速平稳，无任何冲击力。在本实用新型中，所述的楔块式超越离合机构的楔块的工作面采用对数螺旋线为最佳，因为对数螺旋线接触点的曲率半径大，承载能力高，使得超越离合的结构紧凑，外形尺寸小，而且自锁可靠。为使楔块式超越离合机构的楔块能均匀分布于内环和外环之间，在本实用新型中由联动装置均匀绞接于各楔块。如图14所示，所述的楔块的联动装置可为环状薄平板7，该环状薄平板7绞接于每一楔块2，每一楔块2均与环状薄平板7的同向连接，使各楔块2能同向转动。楔块2间设有复位弹簧3，该弹簧3可以增加楔块2楔和的阻力。

根据楔块式超越离合的工作原理，内环4和外环1间的楔块2的楔和状态由内环和外环的角速度确定。本实用新型中的楔块式超越离合机构还可采用市售的楔块式超越离合器的结构。实施例2

本实施例的结构如图5所示。在本实施例中，传动轴III作为中间轴，在本实施例中，还设有输出轴II和倒挡轴IV。倒挡轴IV上设有双联齿轮57和58。输出轴II上设有双联齿轮55和56，该输出轴II为可滑动结构，可当其与传动轴III啮合时，变速器正转输出，当其与倒挡轴IV啮合时，变速器反转输出。本实施例的变速器适合于机动车的无级变速器。

在本实施例中，作为输入轴的传动轴I上设有一惯性齿轮53a，利用该惯性齿轮53a较大的直径，使其在换挡或者在倒挡时，产生一推力加快换挡或者倒挡的速度。该惯性齿轮53a与传动轴III上的齿轮53b相啮合，齿轮53b的与传动轴III之间采用双向超越离合机构。可以保证该对相互啮合的惯性轮机构的运转不会影响到其它变速挡的正常工作状态。

本实施例的变速结构及其变速原理与实施例1相同，在此不再重复。

本实施例中两传动轴任意之一均可为输出轴，另一轴可以作为中间轴，该中间轴通过倒挡轴连接于输入轴，或直接连接于输入轴。

例如将输入轴设计为移动式，转换输入轴与中间轴或倒挡轴连接状态；所述的倒挡轴和输入轴或者输出轴至少由双联齿轮构成。

本实施例的结构，具有变速平稳、变速速度快的优点。仅以本实施例所示的四挡变速器为例的试验证明，从发动机的最低转速变换至最高转速所需时间仅为8-10秒或低于10秒。而且，本实用新型可使得发动机在经济转速区域内运转，而且成本低，结构简单，便于加工，更适于大批量生产。

Claims (12)

1、一种全机械楔块式超越无级自动变速器，至少包括有两个传动轴，该两个传动轴上至少设置有两对不同传动比且相互啮合的齿轮，使两传动轴保持传动状态，每对齿轮构成变速器的变速挡，其特征在于，所述两传动轴上至少有两个传动齿轮与所述传动轴之间设有楔块式超越离合机构。

2、根据权利要求1所述的全机械楔块式超越无级自动变速器，其特征在于，所述的楔块式超越离合机构的内环连接于传动轴，外环上设有齿轮，由该齿轮齿数确定该齿轮对的所传动转数比，在内环与外环之间设有可转动的楔块，楔块与内环和外环的楔和传递扭矩，每一对传动轴间仅一个超越离合机构处于工作状态。

3、根据权利要求2所述的全机械楔块式超越无级自动变速器，其特征在于，所述的楔块式超越离合机构的楔块的工作面采用对数螺旋线为最佳。

4、根据权利要求3所述的全机械楔块式超越无级自动变速器，其特征在于，所述的楔块式超越离合机构的楔块的联动装置可为环状薄平板，该环状薄平板连接于每一楔块，每一楔块均与环状薄平板的同向连接；所述的楔块式超越离合机构的楔块上可设有弹性复位机构。

5、根据权利要求1所述的全机械楔块式超越无级自动变速器，其特征在于，所述的两传动轴间可设有多级变速挡，该多级变速挡的超越离合机构的转速区域，逐级衔接设计，仅有一个变速挡处于工作状态。

6、根据权利要求1所述的全机械楔块式超越无级自动变速器，其特征在于，所述的两传动轴其中之一为输入轴，另一轴可以作为输出轴，或者直接连接于输出轴。

7、根据权利要求1或6所述的全机械楔块式超越无级自动变速器，其特征在于所述的两传动轴其中之一为输入轴，另一轴可以作为中间轴，该中间轴通过倒挡轴连接于输出轴，或直接连接于输出轴。

8、根据权利要求7所述的全机械楔块式超越无级自动变速器，其特征在于所述的可通过输出轴的移动，转换输出轴与中间轴或倒挡轴连接状态。

9、根据权利要求1或6所述的全机械楔块式超越无级自动变速器，其特征在于所述的两传动轴其中之一为输出轴，另一轴可以作为中间轴，该中间轴通过倒挡轴连接于输入轴，或直接连接于输入轴。

10、根据权利要求9所述的全机械楔块式超越无级自动变速器，其特征在于所述的输入轴为移动式，转换输入轴与中间轴或倒挡轴连接状态；所述的倒挡轴和输入轴或者输出轴至少由双联齿轮构成。

11、根据权利要求1所述的全机械楔块式超越无级自动变速器，其特征在于，所述输入轴上设有最好设有一直接由输入轴传动的齿轮，与该齿轮呈啮合状态的超越离合器传动另一轴，构成该轴的初始加速度。

12、根据权利要求1所述的全机械楔块式超越无级自动变速器，其特征在于，所述的输入轴上可设有一惯性轮，与该惯性轮啮合的齿轮可设有双向超越离合机构。

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