專利名稱：機械式自動變速器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種機械式自動變速器。
現(xiàn)有的單行星齒輪變速器包括一作為輸入齒輪的內(nèi)環(huán)齒圈，一作為輸出齒輪的外凸齒輪和一組行星輪，行星輪組設置在內(nèi)環(huán)齒圈和外凸齒輪之間，并分別與二者嚙合傳動。在輸入齒輪軸上可以取到較低的轉(zhuǎn)速和較高的力矩，在輸出齒輪軸上可以取到較高的轉(zhuǎn)速和較低的力矩，輸入齒輪和輸出齒輪二者的轉(zhuǎn)動方向相反。這就造成1、當負載使用輸入齒輪或輸出齒輪軸上的不同轉(zhuǎn)速或輸出力矩時，需要轉(zhuǎn)換與負載連接軸上的傳動方向，連接和控制裝置復雜。2、輸入齒輪和輸出齒輪的輸出力矩或轉(zhuǎn)速不能自動變換，一般負載啟動時所需力矩較大，如果僅使用輸出齒輪的輸出力矩，有時可能帶不動。但是如果使用輸入齒輪的輸出力矩直接帶動，則負載啟動后，即使不需要那么大的力矩，也不能自動轉(zhuǎn)換為使用輸出齒輪的輸出力矩，因此達不到啟動后較高的轉(zhuǎn)速要求。
針對上述問題本發(fā)明的目的是提供一種可以根據(jù)負載力矩的需要，自動變換輸出力矩或轉(zhuǎn)速的機械式自動變速器。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設計一種機械式自動變速器，它包括至少一列動力傳動裝置，所述傳動裝置包括輸入齒輪，輸出齒輪，行星輪及安裝所述行星輪的自由輪架，其特征在于所述行星輪為數(shù)量相同的兩組，兩組所述行星輪安裝在同一所述自由輪架上，其中一組與所述輸入齒輪嚙合，另一組與所述輸出齒輪嚙合，所述輸入齒輪、輸出齒輪及自由輪架分別轉(zhuǎn)動地安裝在同一根定軸上。
上述每一組所述行星輪中的行星輪數(shù)量可以是1-3個。
為了擴大本發(fā)明的變速或變力矩范圍，所述動力傳動裝置可以是一列以上，將前一列所述動力傳動裝置中的所述輸出齒輪與后一列所述動力傳動裝置中的所述輸入齒輪連接。
上述多列動力傳動裝置的數(shù)量可以是3-5列。
本發(fā)明可以是以下結構形式，即所述輸入齒輪為內(nèi)環(huán)齒圈，所述輸出齒輪為外凸齒輪，兩組所述行星輪分別設置在所述自由輪架同一側(cè)的兩組伸出軸上，兩組所述伸出軸位于所述自由輪架的兩個圓周上，所述兩組行星輪互相對應嚙合，且靠近外側(cè)圓周的一組所述行星輪與所述輸入齒輪嚙合，靠近中心圓周上的一組所述行星輪與所述輸入齒輪嚙合。
本發(fā)明還可以是以下結構形式，即兩組所述行星輪分別設置在伸出所述自由輪架左右兩側(cè)的同一根伸出軸上。
以上結構形式又可以分為所述輸入齒輪和輸出齒輪均為內(nèi)環(huán)齒圈，或者所述輸入齒輪和輸出齒輪均為外凸齒輪。
而所述輸入齒輪與輸出齒輪均為外凸齒輪的結構形式中的輸入齒輪和輸出齒輪可以是連體齒輪。
而無論所述輸入齒輪和輸出齒輪均為內(nèi)環(huán)齒圈還是外凸齒輪，兩組所述行星輪中相互對應的一對所述行星輪均可以是連體齒輪。
本發(fā)明由于采取以上設計，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明由于在輸入齒輪和輸出齒輪之間設置數(shù)量相同的兩組行星輪，將兩組行星輪安裝在同一自由輪架上，使其中一組與輸入齒輪嚙合，另一組與輸出齒輪嚙合，同時將所述輸入齒輪、輸出齒輪及自由輪架分別轉(zhuǎn)動地安裝在同一根定軸上，因此輸入齒輪和輸出齒輪具有相同的轉(zhuǎn)動方向，省去了換向裝置，使結構簡單，連接安裝及操作方便。2、本發(fā)明由于使輸入齒輪和輸出齒輪具有相同的傳動方向，因此，當負載的啟動力矩較大，輸出齒輪的輸出力矩不夠時，輸出齒輪可以通過兩組行星輪與輸入齒輪自動形成“鎖定”狀態(tài)，由輸入齒輪直接帶動負載啟動；而當負載啟動后，負載力矩下降至小于輸出齒輪的輸出力矩時，各輪之間的“鎖定”狀態(tài)即被自動解除，輸出齒輪又可以繼續(xù)帶動負載力矩以較高的轉(zhuǎn)速運行，從而達到了根據(jù)需要自動變換輸出力矩和自動變換轉(zhuǎn)速的目的。3、本發(fā)明由于可以在設置一列由輸入齒輪、輸出齒輪和兩組行星輪組成的動力傳動裝置的基礎上，再增設至兩列，三列以及更多列動力傳動裝置，并可以非常方便將前一列的輸出齒輪連接至下一列的輸入齒輪上，從而使本實用新型可以根據(jù)需要設置多個變速檔位，達到負載力矩的多種換擋要求。4、本實用新型由于可以靈活采取各種結構方式，因此提供了為實現(xiàn)本發(fā)明發(fā)明目的多種可行性，使本發(fā)明的產(chǎn)品具有廣闊的發(fā)展前景。5、由于本實用新型采用比較簡單的機械式結構，因此在省去了較多的電路控制系統(tǒng)的情況下，就可以達到根據(jù)需要自動變換轉(zhuǎn)速或輸出力矩的要求。它可以廣泛用于各種汽車、發(fā)動機或其它帶動負載的動力傳動裝置中。
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。


圖1是本發(fā)明原理示意2是圖1的側(cè)面示意3是本發(fā)明結構示意4是本發(fā)明的另一個實施例圖5是本發(fā)明的再一個實施例圖6是圖5中連體齒輪結構示意7是圖5中自由輪架結構示意圖如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明是由一列或一列以上結構基本相同的動力傳動裝置互相串聯(lián)組成。其中每一列動力傳動裝置包括一個作為輸入齒輪的內(nèi)環(huán)齒圈1，一個作為輸出齒輪的外凸齒輪2，一個安裝行星輪的自由輪架3。上述三者1、2、3分別轉(zhuǎn)動地安裝在同一根定軸4上，自由輪架3也可以轉(zhuǎn)動地安裝在外凸齒輪2的輸出軸外圓周上。在自由輪架3的同一側(cè)的兩個不同圓周上分別具有一組數(shù)量相同、位置對應的伸出軸5、6。在靠近外側(cè)圓周上的一組伸出軸5上設置有與內(nèi)環(huán)齒圈1嚙合的一組行星輪7，在靠近中心圓周上的一組伸出軸6上設置有與外凸齒輪2嚙合的另一組行星輪8，且兩組行星輪中相互對應的行星輪7、8互相嚙合。每組行星輪7、8均可以在自由輪架3上的各自伸出軸5、6上順時針或逆時針方向自由轉(zhuǎn)動(自轉(zhuǎn))，也可以隨自由輪架3一起繞定軸4作整體轉(zhuǎn)動(公轉(zhuǎn))。當本發(fā)明為一列以上動力傳動裝置串聯(lián)在一起使用時，定軸4即為整個串聯(lián)體的定軸，只須將前一列作為輸出齒輪的外凸齒輪2與后一列作為輸入齒輪的內(nèi)環(huán)齒圈1連接在一起，將自由輪架3安裝在前一列輸出齒輪和后一列輸入齒輪的連接軸外圓周上即可。一般在使用本發(fā)明時，需要在整個結構的前端設置一個與第一列內(nèi)環(huán)齒圈1連接的動力送入齒輪9，而在整個結構的末端設置一個與最后一列外凸齒輪2連接的動力送出齒輪10。
上述實施例中，兩組行星輪7、8的輪齒數(shù)量可以相同，那樣，兩組行星輪7、8在變速傳動過程中相當于一組行星輪，其作用是改變傳動方向，使輸出齒輪與輸入齒輪具有相同的傳動方向。而當位于自由輪架3外側(cè)圓周的一組行星輪7的輪齒數(shù)量大于或小于位于中心圓周的一組行星輪8的輪齒數(shù)量時，則既改變了傳動方向，又改變了傳動速比，這在實際應用中都是可能采用的。
上述各實施例中，由輸入齒輪、輸出齒輪和兩組安裝在同一自由輪架上的行星輪組成的動力傳動裝置的列數(shù)，可以根據(jù)實際需要-變速或變力矩的要求確定，其可以是一列、兩列、三列或三列以上，一般有三至五列即可滿足需要。另外在上述實施例中，兩組相同數(shù)量的行星輪中的每組行星輪數(shù)量可以是一個、兩個或三個，當然也可以是三個以上，這可以根據(jù)結構需要確定。
實施例二如圖4所示，本發(fā)明還可以采取以下結構型式，首先在自由輪架11的同一圓周上僅設置一組伸出軸12，而該組伸出軸中的每根伸出軸12均向自由輪架11的左右兩側(cè)伸出，在這組伸出軸12的左右兩側(cè)分別設置一組行星輪13、14，兩組行星輪13、14具有相同的傳動方向和轉(zhuǎn)動速度。將左側(cè)的一組行星輪13與一個作為輸入齒輪的內(nèi)環(huán)齒圈15嚙合，將右側(cè)的一組行星輪14與作為輸出齒輪的另一個內(nèi)環(huán)齒圈16嚙合。當本實施例采用多列動力傳動裝置串聯(lián)時，只需將前一列作為輸出齒輪的內(nèi)環(huán)齒圈16與后一列作為輸入齒輪的內(nèi)環(huán)齒圈15連接在一起，并如實施例一一樣，在整個串聯(lián)體的前端設置一個與第一列輸入齒輪連接的動力送入齒輪9，而在整個串聯(lián)體的末端設置一個與最后一列輸出齒輪連接的與動力送出齒輪10即可。
從上述實施例的敘述和附圖中可以看出，各傳動齒輪之間存在著這樣的齒數(shù)關系，如果整個機構是加速傳動，而假設作為輸入和輸出齒輪的輪齒數(shù)量相等，那么位于內(nèi)環(huán)齒圈15一側(cè)的行星輪組中的每個行星輪13的輪齒數(shù)量應該小于位于內(nèi)環(huán)齒圈16一側(cè)的行星輪14的輪齒數(shù)量。如果整個機構仍為加速傳動，而兩組行星輪的輪齒數(shù)量相同，那么位于輸入齒輪的內(nèi)環(huán)齒圈15的輪齒數(shù)量應大于作為輸出齒輪的內(nèi)環(huán)齒圈16的輪齒數(shù)量。當然還有第三種情況，即在左側(cè)一組行星輪13的輪齒數(shù)量小于右側(cè)一組行星輪14的輪齒數(shù)量的同時，內(nèi)環(huán)齒圈15的輪齒數(shù)量仍大于內(nèi)環(huán)齒圈16的輪齒數(shù)量。在上述論述由是以加速傳動為例，如果是減速傳動，那么輪齒數(shù)量的關系亦隨之變化，這是一般常識，不再贅述。為實現(xiàn)上述輪齒數(shù)量的變化而采用的結構設計，可以通過各種方式實現(xiàn)，比如，采用不同的齒型參數(shù)等。
實施例三如圖5所示，本實施例的原理與實施例二基本相同。首先，兩組行星輪13、14在自由輪架17上的設置相同，其不同僅在于作為輸入齒輪的是一個外凸齒輪18，而作為輸出齒輪的也是一個外凸齒輪19，兩個外凸齒輪18、19分別轉(zhuǎn)動地連接在定軸4上，通過外齒與圍繞其四周的行星輪組中的行星輪嚙合13、14嚙合，而不是像實施例二中的內(nèi)環(huán)齒圈15、16那樣通過內(nèi)齒與行星輪組中的行星輪13、14嚙合。當本實施例采用多列動力傳動裝置串聯(lián)時，只需將前一列作為輸出齒輪的外凸齒輪19與后一列作為輸入齒輪的外凸齒輪18連接在一起，并如實施例一一樣，在整個串聯(lián)體的前端設置一個與第一列輸入齒輪連接的動力送入齒輪9，而在整個串聯(lián)體的末端設置一個與最后一列輸出齒輪連接的動力送出齒輪10即可。
在實施例二和實施例三中可以看到，在具體結構設計中，一對左右伸出的行星輪13、14既可以做成兩個齒輪分別安裝在輸出軸上(如圖4所示)，也可以做成連體齒輪(如圖5、圖6所示)，這時的自由輪架17(如圖7所示)應該是外圓周可開合的，以便整體放入一對連體行星輪13、14。如圖5所示，第一列作為輸入齒輪的外凸齒輪18可以與動力送入齒輪9做成一對連體齒輪，每一列的輸出齒輪都可以與下一列的輸入齒輪做成一對連體齒輪，最后一列作為輸出齒輪的外凸齒輪19可以與動力送出齒輪10做成一對連體齒輪。
當本發(fā)明操作的時候，整個裝置的動力送入齒輪9帶動第一列動力傳動裝置的輸入齒輪轉(zhuǎn)動，兩組行星輪可以有兩種運動方式，一種方式是自由輪架相對機體不動，而兩組行星輪分別在自由輪架的伸出軸上自轉(zhuǎn)，將力矩傳遞給輸出齒輪，輸出齒輪則以與輸入齒輪相同的方向，將力矩或轉(zhuǎn)速傳遞給下一列動力傳動裝置的輸入齒輪，最后一列的輸出齒輪通過動力送出齒輪將整個動力傳動裝置的力矩或轉(zhuǎn)速傳遞給負載。而兩組行星輪的另一種運動方式是在負載力矩的作用下，自由輪架相對機體轉(zhuǎn)動，兩組行星輪分別既在各自的伸出軸上自轉(zhuǎn)，又隨自由輪架沿定軸作公轉(zhuǎn)。
從以上結構設置可以看到本機構在兩個方面與其它機構不同，一、由于設置了兩組行星輪，并將輸入齒輪、輸出齒輪和自由輪架設置在同一定軸上，因此，本機構不用設置換向裝置，就可以分別取到所需的同一傳動方向的力矩或轉(zhuǎn)速。二、由于當一列輸出齒輪的輸出力矩小于或等于加在其上的負載力矩時，其不能帶動負載啟動，輸出齒輪、兩組行星輪與輸入齒輪之間則處于“鎖定”狀態(tài)，互相之間無相對運動，使整個裝置以輸入齒輪的輸出力矩帶動負載轉(zhuǎn)動。而當負載啟動后，負矩力矩逐步減小至輸出齒輪的輸出力矩以下時，各齒輪之間的“鎖定”狀態(tài)即被解除，輸出齒輪又可以自動帶動負載以較高的轉(zhuǎn)速運行。因此，本機構具有自動變換轉(zhuǎn)速或變換輸出力矩的“鎖定”和“解鎖”功能。
在上述多列傳動裝置在傳動過程中，每列傳動裝置都可以具有上述論述的兩種運動狀態(tài)，而在“鎖定”和“解鎖”的功能上，既可以在輸入力矩不變的情況下，根據(jù)負載變化的需要，增加或減少“鎖定”的組數(shù)，得到多種不同的輸出力矩或轉(zhuǎn)速，也可以在負載力矩不變的情況下，根據(jù)輸入力矩變化的需要，增加或減少“解鎖”組數(shù)。下面以由三列動力傳動裝置組成的本發(fā)明為例，對本發(fā)明的“鎖定”和“解鎖”功能的應用加以說明如圖1所示，當汽車發(fā)動機起步時負載力距很大，在這種情況，起步需要大力距低速度。其通過減速機構輸出的低速度大力距，直接作用于負載，第一列、第二列、第三列都被負載力距“鎖定”而變成直接力距輸出，如果把直接傳動定為一檔，也可以叫起步檔。
當?shù)谌小⒌诙斜弧版i定”，而第一列未被“鎖定”時，第三列和第二列同步轉(zhuǎn)動，輸入力距和輸出力距相等，因第一列未被“鎖定”，此時就是傳動第一列的力距和速度。那么就可以將起步后，第一列未被“鎖定”，而二列三列被“鎖定”為二檔。
現(xiàn)設“鎖定”為Q，未鎖為W，那么起步時三列動力傳動裝置的狀態(tài)為Q1Q2Q3一檔、起步檔、直接檔W1Q2Q3二檔W1W2Q3三檔W1W2W3四檔Q1、Q2、Q3為三列雙行星輪均被負荷力距鎖定。
W1、Q2、Q3為第二、三列被負荷力距“鎖定”，而第一列未被“鎖定”。
W1、W2、Q3為第三列被“鎖定”，而第一、二列未被“鎖定”。
W1、W2、W3為三列都未被“鎖定”，輸出為最大速度和最小力距。
在實際情況中一般負載力矩的變化是動態(tài)的，本發(fā)明自動變速也能在這種情況動運用，它的檔位也是頻繁變化的，變速過程是各齒輪組自動選擇最適合的“鎖定”和“解鎖”的過程，這是其它類型變速器無法比擬的。
權利要求
1.一種機械式自動變速器，它包括至少一列動力傳動裝置，所述傳動裝置包括輸入齒輪，輸出齒輪，行星輪及安裝所述行星輪的自由輪架，其特征在于所述行星輪為數(shù)量相同的兩組，兩組所述行星輪安裝在同一所述自由輪架上，其中一組與所述輸入齒輪嚙合，另一組與所述輸出齒輪嚙合，所述輸入齒輪、輸出齒輪及自由輪架分別轉(zhuǎn)動地安裝在同一根定軸上。
2.如權利要求1所述的機械式自動變速器，其特征在于每一組所述行星輪中的行星輪數(shù)量為1-3個。
3.如權利要求1所述的機械式自動變速器，其特征在于所述動力傳動裝置為一列以上，將前一列所述動力傳動裝置中的所述輸出齒輪與后一列所述動力傳動裝置中的所述輸入齒輪連接。
4.如權利要求3所述的機械式自動變速器，其特征在于所述動力傳動裝置的數(shù)量為3-5列。
5.如權利要求1或2或3或4所述的機械式自動變速器，其特征在于所述輸入齒輪為內(nèi)環(huán)齒圈，所述輸出齒輪為外凸齒輪，兩組所述行星輪分別設置在所述自由輪架同一側(cè)的兩組伸出軸上，兩組所述伸出軸位于所述自由輪架的兩個圓周上，所述兩組行星輪互相對應嚙合，且靠近外側(cè)圓周的一組所述行星輪與所述輸入齒輪嚙合，靠近中心圓周上的一組所述行星輪與所述輸入齒輪嚙合。
6.如權利要求1或2或3或4所述的機械式自動變速器，其特征在于兩組所述行星輪分別設置在伸出所述自由輪架左右兩側(cè)的同一根伸出軸上。
7.如權利要求6所述的機械式自動變速器，其特征在于所述輸入齒輪和輸出齒輪均為內(nèi)環(huán)齒圈。
8.如權利要求6所述的機械式自動變速器，其特征在于所述輸入齒輪和輸出齒輪均為外凸齒輪。
9.如權利要求8所述的機械式自動變速器，其特征在于所述輸入齒輪與所述輸出齒輪為連體齒輪。
10.如權利要求7或8或9所述的機械式自動變速器，其特征在于兩組所述行星輪中相互對應的一對所述行星輪為連體齒輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機械式自動變速器,它包括至少一列動力傳動裝置,所述傳動裝置包括輸入齒輪,輸出齒輪,行星輪組及自由輪架,其特征在于:所述行星輪組為數(shù)量相同的兩組,兩組行星輪安裝在同一自由輪架上,其中一組與輸入齒輪嚙合,另一組與輸出齒輪嚙合,輸入、輸出齒輪及自由輪架分別轉(zhuǎn)動地安裝在同一根定軸上。本發(fā)明可以根據(jù)需要自動變換轉(zhuǎn)速和輸出力矩,它可以廣泛用于各種汽車、發(fā)動機或其它帶動負載的動力傳動裝置中。
文檔編號F16H3/44GK1230642SQ9810109
公開日1999年10月6日 申請日期1998年3月30日 優(yōu)先權日1998年3月30日
發(fā)明者顏宇球 申請人:顏宇球