專利名稱：串連行星齒輪接力式自動(dòng)變速箱的制作方法
串連行星齒輪接力式自動(dòng)變速箱本發(fā)明屬于變速箱技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)用于一切機(jī)動(dòng)車輛以及需要變速設(shè)備。從汽車誕生到現(xiàn)在已經(jīng)有一百多年的歷史，而汽車的變速箱也已發(fā)展了一百多年，到目前為止，市場上主流變速箱有五種手動(dòng)變速箱MT MT變速箱由齒輪和軸組成，輸入軸、輸出軸和中間軸，通過不同的齒輪組合有若干個(gè)定值傳動(dòng)比。機(jī)械式自動(dòng)變速箱ATM ATM變速箱是對傳統(tǒng)手動(dòng)變速箱，進(jìn)行電子控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔的變速箱，其控制過程基本是模擬駕駛員的操作，根據(jù)駕駛員的意圖，電子控制部分可以自動(dòng)的控制離合和換檔過程(當(dāng)然它的電子控制系統(tǒng)是相當(dāng)復(fù)雜)。自動(dòng)變速箱ATAT變速箱是由液力變距器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達(dá)到變速變距。由于液力變距器自動(dòng)變速變距范圍不夠大且效率偏低，因此在后串連幾排行星齒輪提高效率，液壓操縱系統(tǒng)會隨發(fā)動(dòng)機(jī)工作變化自行操縱行星齒輪，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔。行星齒輪機(jī)構(gòu)由:太陽輪、行星輪、行星架和齒圈組成，行星輪安裝在行星架上，分別和太陽輪、齒圈嚙合。原理是:太陽輪、行星架和齒圈輪流作為輸入軸、輸出軸和固定軸，從而改變傳動(dòng)比(由一系列電控液壓和鎖止機(jī)構(gòu)配合完成換擋)。雙離合變速箱DSG DSG變速箱實(shí)際上是由兩套手動(dòng)變速箱組合在一起形成的，其中一個(gè)離合控制奇數(shù)檔，另一個(gè)控制偶數(shù)檔及倒檔同，特點(diǎn)是換檔速度極快。只有0.2秒，屬于高度自動(dòng)智能化變速箱。無級變速箱CVT CVT變速箱沒有明確具體的檔位，操作上類似自動(dòng)變速箱，但是速比的變化卻不同于自動(dòng)變速箱的跳檔過程，而是連續(xù)的，因此動(dòng)力傳輸持續(xù)而順暢。CVT相比AT要簡單多體積也小它由兩個(gè)可以改變直徑的傳動(dòng)輪，中間套上傳動(dòng)帶來傳動(dòng)。每個(gè)傳動(dòng)輪由兩個(gè)錐形盤組成，其中 一個(gè)固定，另一個(gè)在液壓系統(tǒng)的配合下能軸向移動(dòng)，由于傳遞帶的周長是固定的，所以當(dāng)主動(dòng)輪直徑逐漸變大時(shí)從動(dòng)輪直徑逐漸變小，反之亦然從而現(xiàn)實(shí)無極變速變距過程。目前可以說我國完全掌握生產(chǎn)制造技術(shù)的變速箱只有手動(dòng)變速箱MT，MT結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，制造和維護(hù)成本低，且傳動(dòng)效率高(理論上更省油)由于是純機(jī)械控制，換擋反應(yīng)快，可直接表現(xiàn)駕駛者意愿，這些都是MT的優(yōu)點(diǎn)。但是相比自動(dòng)變速箱，它操作繁瑣而且在檔位切換頓挫明顯的劣勢是無法彌補(bǔ)的。在自動(dòng)變速箱領(lǐng)域，我國80%依靠進(jìn)口、20%是合資企業(yè)生產(chǎn)，其核心技術(shù)依然是控制在國外的廠商手中，當(dāng)然國內(nèi)的一些車企也沒入巨額研發(fā)自動(dòng)變速箱，但是在整體上無法超越他人的知識產(chǎn)權(quán)。國外的技術(shù)封鎖，市場對自動(dòng)變速箱的需求逐年增加，這使我國自主的品牌車企只能通過購買的方式獲得變動(dòng)變速箱，而自身技術(shù)的缺失和國外廠商的限制，導(dǎo)致自主品牌車企在自動(dòng)變速箱的選擇上很有限，多數(shù)搭載的產(chǎn)品在技術(shù)上也沒太大的優(yōu)勢。雖然國外的廠商在自動(dòng)變速箱領(lǐng)域擁有先進(jìn)的技術(shù)和成熟的產(chǎn)品，但是各種自動(dòng)變速箱都有各自的不可克服的缺點(diǎn)。機(jī)械式自動(dòng)變速箱AMT已有40多年的歷史，隨著AT、CVT、DSG變速箱等技術(shù)的日益完善，這種本質(zhì)上屬于液壓自動(dòng)離合器手動(dòng)變速箱，因其固有的缺點(diǎn):換擋容易產(chǎn)生“頓挫感”，換擋過程中動(dòng)力中斷，使得換擋過程中加速性能不好等缺點(diǎn)，現(xiàn)在已很少有車型采用。自動(dòng)變速箱AT的技術(shù)比較成熟，但由于使用了液力變距器使其效率偏低。而復(fù)雜的行星齒輪組以及電控模塊，使其制造和維護(hù)成本居高不下，再有就是比較費(fèi)油和換擋遲緩，這些都是AT不可克服的缺點(diǎn)。雙離合變速箱DSG代表了當(dāng)今年世界變速箱領(lǐng)域的最先進(jìn)技術(shù)，但DSG也不是十全十美，因其是高度自動(dòng)智能化的變速箱，它的電控模塊的復(fù)雜程度是可想而知的，因有些時(shí)候電腦代替不了人腦，所以在行駛過程中出現(xiàn)這樣那樣的狀況是在所難免的，前段時(shí)間大眾召回DSG進(jìn)口邁騰，說是溫度傳感器有問題就是個(gè)例子。無極變速箱CVT相比AT和DSG，它的結(jié)構(gòu)相對簡單體積小，但由于是摩擦傳動(dòng)，對傳動(dòng)鋼帶材質(zhì)的要求非?？量蹋运荒軕?yīng)用于中小排量的車型上，因?yàn)榫同F(xiàn)在科技水平要想提高CVT的傳輸功率是十分困難的。綜上所述，為了打破國外廠商在自動(dòng)變速箱領(lǐng)域的壟斷和技術(shù)封鎖，提高國產(chǎn)品牌汽車在國際市場上的競爭力，使我國成為世界汽車強(qiáng)國，所以本人經(jīng)過數(shù)年探索研究實(shí)驗(yàn)，終于研制出一種性能極其優(yōu)越，國際領(lǐng)先，具有中國特色的，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的完全有別與其它的自動(dòng)變速箱的變速傳動(dòng)系統(tǒng)“串連行星齒輪接力式自動(dòng)變速箱”。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了全新的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和控制方法，該變速箱由行星齒輪組、單向離合器、機(jī)械式控制系統(tǒng)(可與電液控制系統(tǒng)配合)及殼體組成。行星齒輪組由:控制太陽輪、輸入太陽輪、輸出太陽輪(該三個(gè)太陽輪在同一軸線上)、輸入和輸出行星輪、控制輸入、輸出行星輪，輸入軸，行星輪軸及行星架組成?？刂铺栞喸谳斎胩栞喦懊婧洼S游離。輸入太陽輪和軸鋼性連接，輸出太陽輪在輸入太陽輪后面也和軸游離。輸入、輸出行星輪在同一軸線上程鋼性連接固定在行星架上，分別和輸入、輸出太陽輪嚙合，輸入和輸出控制行星齒輪也在同 一軸線上鋼性連接，固定在行星架上(行星架和太陽輪同軸)分別和控制太陽輪、輸出太陽輪嚙合。單向離合器內(nèi)側(cè)和行星架連接，外側(cè)和設(shè)計(jì)在能和殼體相對移位和回位的連動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，該連動(dòng)機(jī)構(gòu)由彈簧或液壓系統(tǒng)配合組成，固定在殼體上。在控制太陽輪前面設(shè)有一個(gè)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)軸向分為兩半，靠近控制太陽輪的一半與軸鋼性連接，另一半能沿軸向移動(dòng)?？刂铺栞喓涂刂葡到y(tǒng)之間，設(shè)有一對對稱排列的離心閥，在控制系統(tǒng)中間設(shè)有一個(gè)能隨另一半軸向移位而控制離心閥的結(jié)構(gòu)，設(shè)在殼體和單項(xiàng)離合器外側(cè)的連動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)的可移動(dòng)部分連接?？刂铺栞喓洼斎胩栞喌闹睆烬X比必須一致，輸入行星輪和控制輸入行星輪的直徑齒比也必須一致。動(dòng)力是由輸入太陽輪傳至輸入行星輪，再由輸出行星輪傳至輸出太陽輪。為了減少徑向尺寸，控制太陽輪、輸入太陽輪以及與之嚙合的行星輪的直徑齒比可以設(shè)計(jì)一樣大，輸入太陽輪的直徑齒比必須大于與之嚙合的行星齒輪，其速比的設(shè)計(jì)由行星齒輪組的級數(shù)、車型以及功率的大小而定。本發(fā)明采用了全新的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和控制方法，使其達(dá)到全程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速、變距。雖然也是行星齒輪，但是和傳統(tǒng)的自動(dòng)變速箱AT有本質(zhì)上的區(qū)別，首先它可以不用液力變距器，其次屏棄了行星齒輪組的齒圈，另外創(chuàng)造性的增加了一個(gè)控制太陽輪總成系統(tǒng)，輸入和輸出在同一軸線上，各部件和齒輪的作用是固定的，不像AT變速箱太陽輪、行星架和齒圈的作用必須輪流轉(zhuǎn)換才能換擋。并且它的擋位升降是一個(gè)無極過程和CVT變速箱一樣平順，動(dòng)力輸出不間斷，也不需要離合器配合，也沒有AT變速箱復(fù)雜的電控模塊，但是它的自動(dòng)智能化程度比任何一種自動(dòng)變速箱都要優(yōu)越。由于該變速箱的獨(dú)特設(shè)計(jì)變特設(shè)計(jì)變速原理，各方面的綜合性能都要優(yōu)于現(xiàn)有的自動(dòng)變速箱，如果產(chǎn)業(yè)化以后，它的經(jīng)濟(jì)效益是不可估量的。是一個(gè)世界級的巨大市場，從而徹底打破國外自動(dòng)變速器廠商的壟斷地位。


圖1為本發(fā)明正視2為左視3為右視圖1、輸入軸；2、離心閥；3、控制系統(tǒng)；4、連桿；5、殼體；6、連動(dòng)機(jī)構(gòu)；7、單向離合器；
8、行星架(和太陽輪同軸)；9、控制太陽輪；15、輸入太陽輪；14、輸出太陽輪；10、18控制輸入行星輪；16、控制輸出行星輪；17、控制行星輪軸；12、輸入行星輪；13、輸出行星輪；11、行
星輪軸。為便于表達(dá)，行星架只畫出了一少部分。圖中行星輪和控制行星輪各兩組，程十字交叉，固定在行星架上，也可以各三組互為120度角相互交叉固定在行星架上。現(xiàn)接合附圖進(jìn)一步說明該變速箱的原理和實(shí)施例。該變速箱的變速原理是:發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過離合器和變速箱的輸入軸直接相連(也可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)一個(gè)減速機(jī)械)。由于輸入太陽輪15和輸入軸I鋼性連接，所以其轉(zhuǎn)速和輸入軸I同步，從而帶動(dòng)與之嚙和的輸入行星輪12，最終傳至輸出太陽輪14。在汽車行駛阻力的作用下，行星架8相應(yīng)的產(chǎn)生一個(gè)反·作用力，從而反向轉(zhuǎn)動(dòng)，使動(dòng)力無法輸出(這正是行星齒輪組的特點(diǎn))，但是該變速箱的控制太陽輪9在離心閥2的作用下，產(chǎn)生一個(gè)相對于輸入太陽輪9的反向移位，從而作用于控制行星輪18、16，迫使整個(gè)行星齒輪組成為一個(gè)鋼體和輸入軸I同步轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力直接輸出而沒有損耗。發(fā)動(dòng)機(jī)的功率特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速越高功率越大，所以該變速箱的控制系統(tǒng)中的離心閥2能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的不同功率而自適應(yīng)調(diào)整，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在任何轉(zhuǎn)速下的最大功率輸出。例于:在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速恒定的情況下，輸出扭矩為100牛M，當(dāng)汽車的行駛阻力等于或小于100牛M時(shí)，變速箱的整個(gè)行星齒輪組在控制太陽輪9的作用下形成一個(gè)鋼體而直接輸出動(dòng)力，當(dāng)汽車的行駛阻力大于100牛M時(shí)，這時(shí)已超過控制太陽輪9的控制范圍，行星架8開始相對輸入軸I反轉(zhuǎn)，車速逐漸降低，阻力進(jìn)一步增大至行星架8的轉(zhuǎn)速為零，這時(shí)單向離合器7阻止了行星架8的反作用力，但行星架8的反作用力使與單向離合器外側(cè)連接的連動(dòng)機(jī)構(gòu)6發(fā)生移位，因連動(dòng)機(jī)構(gòu)6和控制系統(tǒng)3相連，所以在杠桿力的作用下控制系統(tǒng)3解除離心閥2對控制太陽輪9的反向移位控制作用，這時(shí)控制太陽9的作用解除，此時(shí)整個(gè)行星齒輪組就是一個(gè)定軸齒輪變速箱，當(dāng)汽車的行駛阻力又等于或小于100牛M時(shí)，單向離合器7外側(cè)的連動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)6在彈簧力或液壓力的作用下復(fù)位，控制系統(tǒng)3對離心閥2的控制作用解除，這時(shí)離心閥2又迫使控制太陽輪9發(fā)生反向移位，從而又使整個(gè)行星齒輪組逐漸形成一個(gè)鋼體而直接喻出動(dòng)力。以上所述就是一個(gè)完整的行星齒輪組，一個(gè)行星齒輪組是兩個(gè)擋位，每增加一個(gè)行星齒輪組只有增加一個(gè)擋位，三個(gè)行星齒輪組串連后就是4個(gè)擋，因其獨(dú)特的變速原理，擋位升降是一個(gè)無級過程。各擋間的傳動(dòng)比范圍盡可能設(shè)計(jì)大一些，這樣4個(gè)擋位的傳動(dòng)比范圍可達(dá)到AT變速箱6擋以上的傳動(dòng)比范圍，而駕駛的感覺和CVT變速箱一樣平順。另外倒檔可以根據(jù)變速箱型號而自行設(shè)計(jì)。該變速箱根據(jù)車型也可以設(shè)計(jì)超速擋，也可以和液力變距器組合。由于該變速箱純齒輪傳動(dòng)，鑒于它的變速原理，所以其效率比手動(dòng)變速箱MT還要高，整個(gè)控制模塊也比現(xiàn)有自動(dòng)變速箱簡單很多，但它的智能化過程度卻要高很多。整個(gè)為速箱所用材質(zhì)和手動(dòng)變速箱無異，所以國內(nèi)一般的變速箱廠商都可以生產(chǎn)。本人是一個(gè)普通的農(nóng)民，在大山深處在非常貧困，沒有經(jīng)濟(jì)能力做出一個(gè)可以裝車運(yùn)行的產(chǎn)品，但是通過我多年的探索鉆研和反復(fù)試驗(yàn)，終于成功做出了本變速箱的行星齒輪組總成(樣品)，并已通過實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本技術(shù)方案的可行性和科學(xué)性。本變速箱的控制太 陽輪總成系統(tǒng)是其核心技術(shù)，也是主要發(fā)明點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)變速箱，其特征在于其獨(dú)特的變速方式“齒輪接力式變速”，以及獨(dú)特的行星齒輪機(jī)構(gòu)成沒有齒圈，各部件的作用固定(不像傳統(tǒng)的自動(dòng)變速箱AT，行星架、太空輪和齒圈的作用輪流互換)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的獨(dú)特的行星齒輪機(jī)構(gòu)，其特征在于控制太陽輪總成系統(tǒng)，它包括:控制太陽輪9，控制輸·入行星輪18 ;控制輸出行星輪16以及控制系統(tǒng)3。
全文摘要
本發(fā)明涉及汽車核心技術(shù)之一；動(dòng)力總成，尤其是自動(dòng)變速箱領(lǐng)域，其主要發(fā)明點(diǎn)是解決了現(xiàn)有自動(dòng)變速箱AT的效率換檔遲緩，制造和維護(hù)成本高；無級變速箱CVT摩擦傳動(dòng)，對傳動(dòng)鋼帶的材質(zhì)要求非?？量?，傳動(dòng)功率有限；雙離合變速箱DSG的控制系統(tǒng)過于復(fù)雜等缺點(diǎn)，更重要的一點(diǎn)是，我國在自動(dòng)變速箱領(lǐng)域核心技術(shù)缺失，外企的壟斷和技術(shù)封鎖使國產(chǎn)品牌車企處處受制于人，嚴(yán)重的影響了我國汽車工業(yè)的發(fā)展，而本發(fā)明采用了全新的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和控制方法，行星齒輪組屏棄了齒圈，創(chuàng)造性的增加了一個(gè)控制太陽輪總成系統(tǒng)，使其擋位升降是一個(gè)無級過程，非常平順也不用離合器配合。
文檔編號F16H3/76GK103234012SQ20131017518
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月13日
發(fā)明者周慶華 申請人:周慶華