專利名稱：汽車(chē)用自動(dòng)無(wú)級(jí)變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車(chē)用自動(dòng)無(wú)級(jí)變速器，尤其是涉及自動(dòng)檔乘用車(chē)。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)外各大廠商設(shè)計(jì)并制造的自動(dòng)檔乘用車(chē)，其變速器均采用液力耦合變 扭、齒輪制動(dòng)變速、液壓操控?fù)Q檔的方法。這樣的方法存在以下缺點(diǎn)①液力耦合的效率相 對(duì)較低；②變速器的結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜；③換檔的控制系統(tǒng)相對(duì)較為復(fù)雜；④變速的平滑 性相對(duì)較差；⑤變速器的輸出扭矩、轉(zhuǎn)速、及功率對(duì)車(chē)輛阻力及發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的匹配性相 對(duì)較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題主要是目前自動(dòng)檔乘用車(chē)變速器存在的以下問(wèn)題① 液力耦合的效率較低；②結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；③換檔的控制系統(tǒng)較復(fù)雜；④變速的平滑性較差；⑤ 輸出扭矩、轉(zhuǎn)速、及功率對(duì)車(chē)輛阻力及發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的匹配性較差。本發(fā)明解決以上問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是①采取電磁感應(yīng)耦合傳遞功率的方法 代替液力耦合；②采取無(wú)級(jí)改變耦合半徑變速的方法代替齒輪制動(dòng)有級(jí)變速；③采取反作 用力、正壓力、軸向力、彈性恢復(fù)力動(dòng)態(tài)平衡，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)耦合半徑的方法代替換檔控制 系統(tǒng)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)①效率較高，有利于降低燃油消耗；②結(jié) 構(gòu)和控制簡(jiǎn)單，有利于降低產(chǎn)品成本和價(jià)格；③由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因而可靠性高、壽命長(zhǎng)；④ 由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因而維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單、維修成本低；⑤變速的平滑性好，因而車(chē)輛行駛平穩(wěn)； ⑥由于反作用力、正壓力、軸向力、彈性恢復(fù)力動(dòng)態(tài)平衡，能夠適時(shí)調(diào)節(jié)耦合半徑，因此變速 器輸出的扭矩、轉(zhuǎn)速、及功率亦能隨時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)，既能適應(yīng)車(chē)輛阻力的變化，又能適應(yīng)發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，使發(fā)動(dòng)機(jī)的工作及車(chē)輛的行駛始終處于最佳匹配狀態(tài)；⑦配備本發(fā)明的自 動(dòng)無(wú)級(jí)變速器后，車(chē)輛的操控將較為簡(jiǎn)單。除倒車(chē)需要一個(gè)檔位外，其它如上坡、下坡、平 路、加速、減速、停車(chē)等，均不需其它操作，只需加減油門(mén)并適當(dāng)輔以剎車(chē)即可。


圖1為本發(fā)明主要結(jié)構(gòu)隱去極靴后的示意圖；圖2為本發(fā)明主要結(jié)構(gòu)未隱去極靴的示意圖；圖3至圖7為磁路方向及磁場(chǎng)變化過(guò)程示意圖；圖8為磁鐵受力分析示意圖；圖9為本發(fā)明兩套主動(dòng)軸配置隱去極靴后的示意圖；圖10為本發(fā)明兩套主動(dòng)軸配置的二級(jí)組合隱去極靴后的示意圖；圖11為主動(dòng)軸上螺旋槽示意圖；圖12為磁鐵孔內(nèi)螺旋棱示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的具體實(shí)施方式
結(jié)合

如下。(一)、如圖1所示，從動(dòng)盤(pán)1由鐵磁材料制作，并在其上兩側(cè)表面鑲嵌網(wǎng)條狀導(dǎo)電 材料。但靠近圓心處不鑲嵌。( 二)、主動(dòng)軸以套為單位，每套兩根，由軸2和軸3組成，分別靠近從動(dòng)盤(pán)1的平 面對(duì)稱布置在從動(dòng)盤(pán)1的兩側(cè)，且其軸線垂直于從動(dòng)盤(pán)1的回轉(zhuǎn)中心線。(三)、軸2表面制作有右螺旋槽，其上從靠近從動(dòng)盤(pán)1的圓心處向外依次所裝的 主要零件有固定其上的錐齒輪4、右旋磁鐵5、右旋扭壓簧6、固定其上的同步齒輪7。其中 右旋磁鐵5內(nèi)孔是由非導(dǎo)磁材料制作，并且孔內(nèi)表面制作有右螺旋棱，與軸2表面右螺旋槽 相配合，且為間隙配合，可沿螺旋槽滑動(dòng)。右旋扭壓簧6的簧絲端頭，一端插在同步齒輪7 端面的小孔上，一端插在右旋磁鐵5端面的小孔上。它的彈性恢復(fù)力使磁鐵5受到沿著軸 2螺旋槽旋轉(zhuǎn)著移向從動(dòng)盤(pán)1圓心處的作用。(四)、軸3表面制作有左螺旋槽，其上從靠近從動(dòng)盤(pán)1的圓心處向外依次所裝的 主要零件有左旋磁鐵8、左旋扭壓簧9、固定其上的同步齒輪10。同步齒輪10與同步齒輪 7的主要尺寸相同。左旋磁鐵8與右旋磁鐵5的主要結(jié)構(gòu)相同，只是孔內(nèi)表面制作的是左螺 旋棱，與軸3表面左螺旋槽相配合，且為間隙配合，可沿螺旋槽滑動(dòng)。左旋扭壓簧9的簧絲 端頭，一端插在同步齒輪10端面的小孔上，一端插在左旋磁鐵8端面的小孔上。它的彈性 恢復(fù)力使磁鐵8受到沿著軸3螺旋槽旋轉(zhuǎn)著移向從動(dòng)盤(pán)1圓心處的作用。(五)、如圖2所示，在磁鐵5和磁鐵8的外側(cè)，沿著磁鐵可以軸向移動(dòng)的范圍，對(duì) 稱布置有四塊極靴11，均由鐵磁材料制作，尺寸完全相同。極靴11與磁鐵5、磁鐵8及從動(dòng) 盤(pán)1之間靠近但不接觸，而是留有氣隙。磁鐵5、磁鐵8與從動(dòng)盤(pán)1之間靠近但也不接觸，而 是留有氣隙。(六)、通過(guò)同步齒輪7與同步齒輪10嚙合位置的選擇，保證磁鐵5和磁鐵8在旋 轉(zhuǎn)時(shí)，相對(duì)于從動(dòng)盤(pán)1的某一半徑處，一塊磁鐵的N極靠近從動(dòng)盤(pán)1，則另一塊磁鐵的S極靠 近從動(dòng)盤(pán)1，使磁力線能夠橫向穿過(guò)從動(dòng)盤(pán)1。其磁路方向及磁場(chǎng)的變化過(guò)程如圖3至圖7 所示。以下是本發(fā)明汽車(chē)用自動(dòng)無(wú)級(jí)變速器的工作過(guò)程說(shuō)明。(一 )、在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有點(diǎn)火的靜止?fàn)顟B(tài)下，由于扭壓簧6和扭壓簧9彈性恢復(fù) 力R的作用，使得磁鐵5和磁鐵8停止在靠近從動(dòng)盤(pán)1圓心處的位置。(二)、當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后工作在怠速狀態(tài)時(shí)，在輸入錐齒輪12的驅(qū)動(dòng)下，錐齒輪4 及軸2旋轉(zhuǎn)，裝在軸2上的右旋磁鐵5、右旋扭壓簧6及固定其上的同步齒輪7也一起旋轉(zhuǎn)。 通過(guò)與同步齒輪7的嚙合，同步齒輪10帶動(dòng)軸3及其上的左旋扭壓簧9、左旋磁鐵8相對(duì) 于軸2對(duì)稱旋轉(zhuǎn)。由于此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，所以磁鐵5和磁鐵8的轉(zhuǎn)速均不高，再加上從動(dòng)盤(pán) 1靠近圓心處未鑲嵌導(dǎo)電材料，或采用其它材料使此處電阻較大，因此雖然由于磁鐵5和磁 鐵8的旋轉(zhuǎn)造成穿過(guò)從動(dòng)盤(pán)1的磁通量的周期性變化，并在從動(dòng)盤(pán)1的對(duì)應(yīng)位置感應(yīng)出周 期性變化的電動(dòng)勢(shì)，但從動(dòng)盤(pán)1上的感生電流并不大，因此感生電流所受到的磁場(chǎng)作用力 還不足以使從動(dòng)盤(pán)1轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。(三)、如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸提高，則磁鐵5和磁鐵8轉(zhuǎn)速也增加，相應(yīng)的磁通量變化率、從動(dòng)盤(pán)1上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感生電流、感生電流在磁場(chǎng)中所受到的作用力、感生電流 對(duì)磁鐵5和磁鐵8的反作用力T都將逐漸增加。同時(shí)，軸2和軸3的螺旋槽對(duì)磁鐵5和磁 鐵8所產(chǎn)生的正壓力K也將增加。在T和K的共同作用下，離開(kāi)從動(dòng)盤(pán)1圓心處的軸向力 F也增加。如圖8所示，當(dāng)此軸向力F增大到足以克服扭壓簧6和扭壓簧9的彈性恢復(fù)力R 時(shí)，磁鐵5和磁鐵8就產(chǎn)生軸向移動(dòng)，增加了在從動(dòng)盤(pán)1上的作用半徑，因此增加了對(duì)從動(dòng) 盤(pán)1所作用的電磁轉(zhuǎn)矩，直到使從動(dòng)盤(pán)1轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。由于從動(dòng)盤(pán)1的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩輸出，使汽 車(chē)逐漸起步。(四)、當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定在某提高了的轉(zhuǎn)速下后，隨著從動(dòng)盤(pán)1轉(zhuǎn)速的逐漸提高，與磁 鐵5和磁鐵8在對(duì)應(yīng)處的線速度逐漸接近，相應(yīng)導(dǎo)電條上磁通量的變化率也逐漸變小，于是 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感生電流、從動(dòng)盤(pán)1所受到的電磁轉(zhuǎn)矩都將逐漸變小，直到與阻力矩相平衡。 于是從動(dòng)盤(pán)1便在某轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)，汽車(chē)也在某速度下穩(wěn)定行駛。(五)、當(dāng)要想提高車(chē)速時(shí)，可以踩下油門(mén)踏板增加發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，磁鐵5和磁鐵8的 轉(zhuǎn)速也跟著增加，相應(yīng)導(dǎo)電條上磁通量的變化率、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感生電流、、從動(dòng)盤(pán)1所受到 的電磁轉(zhuǎn)矩都將增加，于是從動(dòng)盤(pán)1轉(zhuǎn)速便逐漸提高，一直達(dá)到較高轉(zhuǎn)速下新的平衡。汽車(chē) 便在提高后的速度下穩(wěn)定行駛。(六)、當(dāng)要降低車(chē)速時(shí)，可以抬高油門(mén)踏板降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，磁鐵5和磁鐵8的轉(zhuǎn) 速也跟著降低，相應(yīng)導(dǎo)電條上磁通量的變化率、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感生電流、、從動(dòng)盤(pán)1所受到的 電磁轉(zhuǎn)矩都將減小，于是從動(dòng)盤(pán)1的轉(zhuǎn)速便降低，達(dá)到較低轉(zhuǎn)速下新的平衡。汽車(chē)便在降低 后的速度下穩(wěn)定行駛。同樣道理，如需停車(chē)或滑行，則將油門(mén)踏板徹底松開(kāi)，汽車(chē)便在發(fā)動(dòng) 機(jī)怠速阻力的作用下逐漸減速滑行并停止。(七)、當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度不變的前提下，汽車(chē)遇到上坡等阻力增加的情況時(shí)，從動(dòng)盤(pán)1 隨著汽車(chē)速度的減緩而轉(zhuǎn)速下降，但由于磁鐵5和磁鐵8的轉(zhuǎn)速未減，相應(yīng)導(dǎo)電條上磁通量 的變化率則增加，造成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感生電流、磁場(chǎng)對(duì)感生電流的作用力、感生電流對(duì)磁鐵5 和磁鐵8的反作用力T、磁鐵5和磁鐵8所受到軸2和軸3螺旋槽的正壓力K相應(yīng)都增加。 在T和K的共同作用下，離開(kāi)從動(dòng)盤(pán)1圓心處的軸向力F也增加，并克服扭壓簧6和扭壓簧 9的彈性恢復(fù)力R。于是磁鐵5和磁鐵8軸向移動(dòng)，在從動(dòng)盤(pán)1上的作用半徑增大，其結(jié)果 是從動(dòng)盤(pán)1輸出的扭矩增加，直到與阻力矩在較低轉(zhuǎn)速下達(dá)到平衡為止。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度不變而汽車(chē)上坡結(jié)束、阻力減小時(shí)，根據(jù)同樣的道理，變速器將自動(dòng) 回到扭矩較小而轉(zhuǎn)速較高的狀態(tài)。根據(jù)上述分析可知，本發(fā)明的汽車(chē)用自動(dòng)無(wú)級(jí)變速器，能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變的 情況下，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車(chē)阻力的變化；而在正常行駛阻力不變的情 況下，油門(mén)的控制只影響車(chē)速的變化，不影響扭矩的變化。因此，駕駛員只需根據(jù)車(chē)速的需 要調(diào)節(jié)油門(mén)或適當(dāng)輔以剎車(chē)即可，而扭矩的大小則由變速器自動(dòng)匹配到最佳狀態(tài)。根據(jù)變速器所需傳遞總扭矩大小的不同，從動(dòng)盤(pán)直徑的設(shè)計(jì)可大可小，主動(dòng)軸也 可以多套配置。如圖9所示即為兩套主動(dòng)軸配置。根據(jù)減速比和變速比的各種需要，本發(fā)明可以多級(jí)組合。如圖10所示即為兩套配
置的二級(jí)組合。本發(fā)明還可配置自動(dòng)離合器，在從動(dòng)盤(pán)1達(dá)到較高轉(zhuǎn)速后，將輸入錐齒輪12與從 動(dòng)盤(pán)1直接聯(lián)結(jié)，使傳動(dòng)效率更高。
權(quán)利要求
一種汽車(chē)用自動(dòng)無(wú)級(jí)變速器，其結(jié)構(gòu)由主動(dòng)部分(包括輸入錐齒輪、主動(dòng)軸、磁鐵、極靴、扭壓簧、同步齒輪)和從動(dòng)盤(pán)等主要零部件組成。其特征是(一).主動(dòng)部分與從動(dòng)盤(pán)之間采取電磁感應(yīng)耦合傳遞功率；(二).采取無(wú)級(jí)改變耦合半徑的方法變扭、變速；(三).采取反作用力、正壓力、軸向力、彈性恢復(fù)力動(dòng)態(tài)平衡的方法自動(dòng)調(diào)節(jié)耦合半徑。
2.如權(quán)利要求1所述的汽車(chē)用自動(dòng)無(wú)級(jí)變速器，其附加的技術(shù)特征是主動(dòng)軸表面制 作有螺旋槽，磁鐵孔內(nèi)表面制作有螺旋棱。槽和棱相互作用時(shí)，使磁鐵不但受到產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的 周向力，還受到產(chǎn)生滑動(dòng)的軸向力。
3.如權(quán)利要求1所述的汽車(chē)用自動(dòng)無(wú)級(jí)變速器，其附加的技術(shù)特征是采用磁鐵旋轉(zhuǎn) 的方法，使穿過(guò)從動(dòng)盤(pán)的磁通量發(fā)生周期性變化，從而在從動(dòng)盤(pán)的導(dǎo)電條上產(chǎn)生感生電流。
4.如權(quán)利要求1所述的汽車(chē)用自動(dòng)無(wú)級(jí)變速器，其附加的技術(shù)特征是極靴沿磁鐵軸 向移動(dòng)的整個(gè)范圍布置，并且固定不動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1所述的汽車(chē)用自動(dòng)無(wú)級(jí)變速器，其附加的技術(shù)特征是針對(duì)每塊磁鐵， 極靴分為兩部分，且中間留有足夠大的間隙，使磁力線不能在兩塊極靴間直接短路，而只能 穿過(guò)從動(dòng)盤(pán)構(gòu)成磁回路。
6.如權(quán)利要求1所述的汽車(chē)用自動(dòng)無(wú)級(jí)變速器，其附加的技術(shù)特征是左旋磁鐵配套 左旋扭壓簧，右旋磁鐵配套右旋扭壓簧。磁鐵所受到扭壓簧的彈性恢復(fù)力由伸張力和扭轉(zhuǎn) 力疊加而成。伸張力增加時(shí)扭轉(zhuǎn)力減弱，扭轉(zhuǎn)力增加時(shí)伸張力減弱。兩者綜合作用的結(jié)果， 使磁鐵在各位置所受的彈性恢復(fù)力基本一致。因此，磁鐵位置只受汽車(chē)阻力變化的影響，基 本呈線性關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種汽車(chē)用自動(dòng)無(wú)級(jí)變速器，用于解決現(xiàn)有自動(dòng)檔汽車(chē)變速器液力耦合效率低、變速結(jié)構(gòu)復(fù)雜、換檔控制復(fù)雜等問(wèn)題。本發(fā)明采取電磁感應(yīng)耦合傳遞功率的方法代替液力耦合；采取無(wú)級(jí)改變耦合半徑變速的方法代替齒輪制動(dòng)有級(jí)變速；采取反作用力、正壓力、軸向力、彈性恢復(fù)力動(dòng)態(tài)平衡，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)耦合半徑的方法代替換檔控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)由主動(dòng)部分(包括輸入錐齒輪、主動(dòng)軸、磁鐵、極靴、扭壓簧、同步齒輪)和從動(dòng)盤(pán)等主要零部件組成。
文檔編號(hào)H02K49/10GK101951117SQ201010161789
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月4日
發(fā)明者王培森 申請(qǐng)人:王培森