專利名稱：機(jī)械式無極自動變速的傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無級變速的傳動裝置，尤其涉及一種應(yīng)用于車輛上的無級自動變速的傳動裝置。
背景技術(shù)：
無級自動變速裝置在車輛上的應(yīng)用，使得車輛的駕駛由手動檔變?yōu)樽詣訖n。自動檔汽車由于駕駛時操作方便、提速流暢、行車安全性高等優(yōu)點(diǎn)因而越來越受到購車族的普遍歡迎。現(xiàn)有技術(shù)中，用于實(shí)現(xiàn)自動檔的無級自動變速裝置主要有兩種型式液力自動變速器和金屬帶式無級自動變速器。這兩種型式的無級變速器普遍存在著諸多不足，詳述如下液力自動變速器包括液力耦合器和液力變矩器兩種型式。液力耦合器的基本原理是動力源帶動泵輪旋轉(zhuǎn)，泵輪帶動其葉片間的液體旋轉(zhuǎn)，從而將動力源的能量傳遞給液體，使得液體的動能增加；當(dāng)動能獲得增加的液體進(jìn)入渦輪的葉片間時，液體的部分動能就傳給了比泵輪轉(zhuǎn)速慢的渦輪，使得渦輪對外輸出扭矩。為了增大渦輪的輸出力矩，在液力耦合器的泵輪和渦輪之間增加單向旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)輪，就構(gòu)成液力變矩器。
液力變速器盡管可以彌補(bǔ)機(jī)械有級變速器的某些不足，具有一些突出的優(yōu)點(diǎn)，如操作簡單、省力，提高了行車的安全性、舒適性和超車加速性；降低了車輛有害排放物，使其符合環(huán)保要求；動力源和傳動系柔性聯(lián)接，延長了其使用壽命；具有良好的自適應(yīng)性，提高了車輛對各種路面的適應(yīng)能力。但缺點(diǎn)也是非常明顯的1、由于液力機(jī)構(gòu)的變速和變矩范圍比較小，不能單獨(dú)滿足車輛的使用要求，需要串聯(lián)或并聯(lián)與之配合使用的機(jī)械變速器。此外，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械變速器的自動換擋，還需要配置液壓或電子控制系統(tǒng)，因此結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，制造成本昂貴；2、由于以液體作為能量的傳遞介質(zhì)，傳動效率低，能量損失大，使車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性降低；
3、由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此維修難度大，需要有較高修理水平和故障檢查分析能力的專門維修人員進(jìn)行檢修，維修成本高。
中國國家知識產(chǎn)權(quán)局2004年1月28日授權(quán)公告的CN1136108C號中國發(fā)明專利，就公開了一種液力自動變速傳動系，其包括扭矩變換器，用于實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)與變速器之間流體聯(lián)接；設(shè)置在第一軸上的初級換檔部分；設(shè)置在第二軸上的次級換檔部分；向次級換檔部分傳遞初級換檔部分旋轉(zhuǎn)動力的動力傳遞裝置(由四個動力傳遞齒輪組成)；控制初級換檔部分和次級換檔部分的第一、第二、第三制動器和離合器，以及第一、第二單向離合器，其中扭矩變換器由泵輪、渦輪和位于泵輪和渦輪之間的導(dǎo)輪組成，泵輪、渦輪和導(dǎo)輪組成液力變矩器。這種自動變速傳動系盡管相對現(xiàn)有技術(shù)有一定進(jìn)步，但仍存在如上所述的諸多缺點(diǎn)。
金屬帶式無級自動變速器的工作原理是動力源輸出的動力傳遞給無級變速裝置的主動工作輪，主動工作輪再通過V型金屬傳動帶將動力傳遞到從動工作輪，之后動力經(jīng)中間減速器、主減速器與差速器傳遞到車輪。其中，金屬帶傳動裝置是這種變速器的核心部分，其包括主動工作輪、從動工作輪和連接主、從動工作輪的V型金屬帶，主、從動工作輪皆由同軸安裝的定錐盤和動錐盤構(gòu)成，定錐盤和動錐盤形成與V型金屬帶嚙合的V型槽，V型金屬帶在定錐盤和動錐盤的擠壓力作用下傳遞動力。工作過程中，當(dāng)主、從動工作輪的動錐盤作軸向移動時，金屬傳動帶的半徑就發(fā)生了變化，從而改變了傳動比。動錐盤的軸向移動是通過調(diào)節(jié)主、從動工作輪的油缸中的液壓油來實(shí)現(xiàn)的，主、從動工作輪的油缸又分別借助機(jī)—液或電—液控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。由于油壓的調(diào)節(jié)是連續(xù)的，因而這種傳動裝置也能實(shí)現(xiàn)無級變速。
金屬帶式無級自動變速器具有動力性好、操縱便利、傳動效率較高、能使動力源始終在其經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，從而大幅度提高燃油經(jīng)濟(jì)性并改善廢氣排放等優(yōu)點(diǎn)。但仍具有下述種種無法克服的缺點(diǎn)1、由于是借助金屬帶和主、從工作輪之間的摩擦力來傳遞動力，金屬帶和主、從動工作輪之間有可能打滑，因而無法傳遞大功率、大扭矩的動力。因此這種變速器不能與大排量的動力源匹配，目前一般只用于中、小排量的轎車上，適用范圍受到限制。
2、起動性能差，如果想突然加大油門來提速，該變速器不能迅速跟進(jìn)，因?yàn)樾枰獣r間來改變工作輪直徑。另外，由于車輛的起步力矩比較大，因此系統(tǒng)必須配裝起動裝置，如濕式多片離合器、電磁離合器和液力變矩器等，從而使變速器的結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜。
3、金屬帶制造困難、生產(chǎn)成本昂貴，因?yàn)樾枰褂脤Ｓ迷O(shè)備，設(shè)備更換量龐大。
2003年9月17日公開的CN1442623號中國發(fā)明專利申請，就公開了一種金屬帶傳動的機(jī)械摩擦式無級變速裝置，該無級變速裝置就具有如上所述的諸多缺點(diǎn)。
另外，US6062096號美國發(fā)明專利公開了一種利用搖臂的來回擺動來傳遞扭矩的無級變速裝置，其搖臂的端部設(shè)有偏心塊，輸入端驅(qū)動偏心塊繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)，偏心塊旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力帶動搖臂來回擺動。該變速裝置盡管能克服上述兩種變速器的一些不足，但依然存在諸多缺點(diǎn)1、由于工作時搖臂來回擺動，為了保證輸出軸始終沿同一方向輸出轉(zhuǎn)速，需要在與搖臂直接相連的套筒上設(shè)置兩個鎖止方向相反的單向離合器，并另設(shè)有一套換向齒輪將其中一個單向離合器的輸出轉(zhuǎn)速換向，以保證兩者同向輸出；因而輸出扭矩是通過兩個單向離合器交替地輸出，不僅結(jié)構(gòu)笨重、復(fù)雜，而且當(dāng)輸出轉(zhuǎn)速較高時，來回擺動的搖臂要承受很大的慣性力，對搖臂及其軸承的材料及加工精度要求很高；2、由于變矩機(jī)構(gòu)與原動機(jī)之間沒有設(shè)置單向離合器，使得偏心塊儲存的動能的一部分又回傳給原動機(jī)，造成了功率循環(huán)，影響了該傳動裝置性能的有效發(fā)揮；3、由于是通過改變偏心塊的相位來改變偏心塊的偏心質(zhì)量，從而達(dá)到調(diào)整輸出扭矩和轉(zhuǎn)速的目的，因此需要另設(shè)手動或自動控制機(jī)構(gòu)，采用手動控制機(jī)構(gòu)需要手動調(diào)節(jié)，無法自動調(diào)節(jié)偏心塊的相位；如加裝自動控制機(jī)構(gòu)需要采用復(fù)雜的反饋系統(tǒng)，大大增加生產(chǎn)成本；
4、輸出端的單向離合器為線接觸、徑向鎖緊的楔塊式離合器，這種結(jié)構(gòu)的單向離合器不僅由于楔塊受到旋轉(zhuǎn)離心力的影響，反應(yīng)不夠靈敏；而且解鎖時需要較大力矩，消耗較多能量，因而降低了變速器的傳動效率；另外，由于楔塊與內(nèi)、外圈皆為線接觸，使得這種離合器的耐磨性差，不能傳遞大扭矩，使用壽命短，因此也縮短了整個變速裝置的使用壽命。
US6044718號美國專利為US6062096號專利的部分延續(xù)專利(continuation-in-part)，在原專利的基礎(chǔ)上增加了一個方案，增加的方案與其他方案實(shí)質(zhì)上是相似的。增加方案的搖臂機(jī)構(gòu)基本不變，與搖臂直接相連的套筒上仍然要設(shè)置兩個鎖止方向相反的單向離合器，只是其中一個單向離合器裝于搖臂套筒與基礎(chǔ)框架之間，這樣，此單向離合器就限制了搖臂向一個方向的擺動，使搖臂只能沿另一方向間歇地擺動。這種變速裝置不僅仍然存在上述的各項(xiàng)缺點(diǎn)，而且使得裝于搖臂與基礎(chǔ)框架之間的單向離合器工作條件更加惡劣，因?yàn)榛A(chǔ)框架是固定的，單向離合器要承受很大的載荷來限制搖臂向一個方向擺動，使得離合器的楔塊緊緊地楔在搖臂套筒和相應(yīng)的框架孔中，其解鎖更加困難，消耗更多的能量，磨損更為嚴(yán)重，會嚴(yán)重影響使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的諸多不足，提供一種機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，其不僅能根據(jù)負(fù)載的大小自動調(diào)節(jié)輸出的轉(zhuǎn)速和力矩，很好地實(shí)現(xiàn)了無級自動變速的功能；而且結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高，使用壽命長，能適應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)的工況，能夠有效地傳遞大功率及大扭矩的動力，可應(yīng)用于各種車輛，適用范圍非常廣。
按照本實(shí)用新型提供的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，包括殼體和安裝于所述殼體內(nèi)的變矩機(jī)構(gòu)，所述變矩機(jī)構(gòu)包括輸入部分、可轉(zhuǎn)動的支架、可轉(zhuǎn)動地安裝于所述支架上的至少一套偏心結(jié)構(gòu)組件和輸出部分；所述輸入部分與所述支架可獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，且二者的旋轉(zhuǎn)軸線相重合；每套所述偏心結(jié)構(gòu)組件包括一偏心質(zhì)量塊，所述偏心質(zhì)量塊由所述輸入部分驅(qū)動繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)；所述輸出部分僅設(shè)有一個與其直接相連的單向離合器，所述單向離合器為第一單向離合器；所述第一單向離合器為軸向壓緊的面接觸式單向離合器，其主動部分和從動部分沿軸向布置，鎖止時所述主、從動部分的接合元件的接合面緊密貼合在一起并通過相互之間的摩擦力傳遞力矩。
按照本實(shí)用新型提供的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置還具有如下附屬技術(shù)特征作為本實(shí)用新型進(jìn)一步改進(jìn)的方案，該變速裝置還包括一位于所述變矩機(jī)構(gòu)前端的第二單向離合器，所述第二單向離合器的輸入部分與動力源連接，輸出部分與所述變矩機(jī)構(gòu)的輸入部分連接。
作為本實(shí)用新型更進(jìn)一步改進(jìn)的方案，該變速裝置還包括一設(shè)于所述第一單向離合器后端的第三單向離合器，所述第三單向離合器與所述第一單向離合器的鎖止方向相反，其可動部分與所述第一單向離合器的輸出部分連接，不動部分固定于所述殼體內(nèi)。
作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方案，所述變矩機(jī)構(gòu)包括一所述支架和對稱安裝于所述支架兩端的兩套所述偏心結(jié)構(gòu)組件；每套所述偏心結(jié)構(gòu)組件包括一從動軸和安裝于所述從動軸上的一所述偏心質(zhì)量塊和一從動齒輪，所述偏心質(zhì)量塊和所述從動齒輪借助所述從動軸鉸接于所述支架的端部；所述變矩機(jī)構(gòu)的輸入部分包括一主動軸和安裝于所述主動軸上的一主動齒輪，所述主動軸與動力源或第二單向離合器連接，所述主動齒輪與所述從動齒輪嚙合；所述輸出部分為一固定于所述支架中心的輸出軸，所述第一單向離合器的主動部分與所述輸出軸連接。
作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選實(shí)施方案，所述變矩機(jī)構(gòu)包括一所述支架和安裝于所述支架上、且沿圓周方向均勻分布的三套所述偏心結(jié)構(gòu)組件；每套所述偏心結(jié)構(gòu)組件包括一從動軸和安裝于所述從動軸上的一所述偏心質(zhì)量塊和一從動齒輪；所述支架為盤狀體，所述偏心質(zhì)量塊和所述從動齒輪借助所述從動軸鉸接于所述支架的邊緣；所述變矩機(jī)構(gòu)的輸入部分包括一主動軸和安裝于所述主動軸上的一主動齒輪，所述主動軸與動力源或第二單向離合器連接，所述主動齒輪與所述從動齒輪嚙合；所述輸出部分為一固定于所述支架中心的輸出軸，所述第一單向離合器的主動部分與所述輸出軸連接。
在本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述第一單向離合器為螺旋夾緊式單向離合器，包括一離合器鼓和設(shè)于所述離合器鼓內(nèi)相互平行的第一、第二離合器盤、至少一鼓摩擦片和至少一彈簧；所述第一、第二離合器盤在所述彈簧的作用下夾緊所述鼓摩擦片，所述鼓摩擦片套于一套筒上，并與所述離合器鼓可傳遞扭矩地聯(lián)接在一起；所述套筒具有內(nèi)螺紋，一傳輸軸伸入所述套筒內(nèi)，其伸入端成形有與所述內(nèi)螺紋配合的外螺紋。
在上述優(yōu)選實(shí)施方案中，共設(shè)有多片所述鼓摩擦片，每相鄰的兩鼓摩擦片之間夾有一盤摩擦片；所述盤摩擦片套于所述套筒上并與之可傳遞扭矩地聯(lián)接在一起。所述離合器鼓、第一、第二離合器盤、鼓摩擦片、套筒和所述盤摩擦片的旋轉(zhuǎn)軸線重合；所述鼓摩擦片與所述離合器鼓通過花鍵聯(lián)接，所述盤摩擦片和所述套筒也通過花鍵聯(lián)接。所述離合器鼓的一端開口，另一端中部成形有向外延伸的空心軸；所述第一離合器盤固定于所述傳輸軸上，并借助第一彈性卡環(huán)安裝于所述離合器鼓的開口端；所述第二離合器盤與所述套筒一體成形，并借助第二彈性卡環(huán)安裝于所述傳輸軸上。所述離合器鼓內(nèi)僅設(shè)有一彈簧，所述彈簧為一套于所述傳輸軸上的片狀壓簧，其設(shè)于所述第二彈性卡環(huán)與所述第二離合器盤之間。所述傳輸軸的伸入端借助軸承支撐于所述空心軸內(nèi)。
在本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選實(shí)施方案中，所述第一單向離合器為四連桿機(jī)構(gòu)壓緊的單向離合器，包括由相互蓋合在一起的離合器盤和離合器蓋組成的殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)有一離合器轂、多片轂?zāi)Σ疗?、至少一套盤摩擦片和至少一套四連桿壓緊機(jī)構(gòu)；所述離合器蓋的中部成形有一通孔，所述離合器轂的一一端從所述通孔中露出；所述轂?zāi)Σ疗瑸閳A環(huán)狀，其套置于所述離合器轂上并與之可傳遞扭矩地聯(lián)接在一起；所述盤摩擦片和所述四連桿壓緊機(jī)構(gòu)具有相同的套數(shù)，每套所述盤摩擦片包括多片部分圓環(huán)狀的摩擦片，其與所述轂?zāi)Σ疗嚅g布置；每套所述四連桿壓緊機(jī)構(gòu)具有一橫桿，每套所述盤摩擦片各片的相同位置具有一通孔，所述橫桿穿過所述通孔；所述四連桿壓緊機(jī)構(gòu)將所述盤摩擦片和轂?zāi)Σ疗瑝合蛩鲭x合器盤的摩擦面。
在上述優(yōu)選實(shí)施方案中，每套所述四連桿壓緊機(jī)構(gòu)包括相互平行的兩支撐臂和連接兩支撐壁的所述橫桿；所述兩支撐臂的一端分別借助一聯(lián)接銷鉸接于所述殼體上，另一端分別借助一聯(lián)接銷鉸接有一連接塊，所述橫桿的兩端分別固定于所述兩連接塊上；所述橫桿的一端套有一彈簧，另一端設(shè)有一壓塊，所述壓塊鉸接于所述的一聯(lián)接銷上。每套所述盤摩擦片上還設(shè)有兩通孔，兩圓柱銷分別穿過所述兩通孔，從而將各片摩擦片串聯(lián)在一起；所述離合器盤和離合器蓋上對應(yīng)地成形有沿圓周方向延伸的兩長槽；所述圓柱銷的兩端插入所述長槽內(nèi)，二者設(shè)有相互配合的兩平行平面。所述轂?zāi)Σ疗c所述離合器轂通過花鍵聯(lián)接在一起；所述離合器盤的中心安裝有一傳輸軸，所述傳輸軸的一端向外伸出，另一端借助軸承支撐于所述離合器轂的中心孔內(nèi)。所述殼體上設(shè)有三套所述四連桿壓緊機(jī)構(gòu)，所述殼體內(nèi)對應(yīng)地設(shè)有三套所述盤摩擦片，所述三套四連桿壓緊裝置與所述盤摩擦片沿圓周方向均勻分布。
按照本實(shí)用新型提供的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，相對現(xiàn)有技術(shù)具有如下諸多優(yōu)點(diǎn)1、由于該機(jī)械式傳動裝置是通過偏心質(zhì)量塊的動量矩的改變向外輸出扭矩的，因此能夠根據(jù)負(fù)載的大小自動調(diào)節(jié)輸出的轉(zhuǎn)速和力矩，無須采用其它手動控制或電子反饋系統(tǒng)，不僅真正實(shí)現(xiàn)了自動無級變速的功能，而且結(jié)構(gòu)大大簡化，降低了生產(chǎn)成本。
2、本實(shí)用新型傳動裝置不僅傳動效率高，而且能有效傳遞大功率及大扭矩的動力。由于利用偏心質(zhì)量塊作為能量傳遞的介質(zhì)，這與流體作為能量傳遞介質(zhì)有本質(zhì)的區(qū)別，因而不僅傳動效率高，而且能有效傳遞大功率及大扭矩的動力，既能應(yīng)用于中、小排量的轎車，又能應(yīng)用于大排量的重型車輛，適用范圍廣。這是液力自動變速器和金屬帶式無級自動變速器所無法比擬的。
3、本實(shí)用新型傳動裝置的變矩機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作條件趨于合理化。本實(shí)用新型傳動裝置的支架輸出端僅設(shè)一個與其直接相連的單向離合器即可實(shí)現(xiàn)扭矩和轉(zhuǎn)速的單向輸出，不必限定變矩機(jī)構(gòu)的支架必須來回擺動而在支架輸出端設(shè)置兩個單向離合器及換向機(jī)構(gòu)。這樣，不僅使變矩機(jī)構(gòu)支架的工作條件得以改善，更好地實(shí)現(xiàn)無級自動變速的功能；而且使得變矩機(jī)構(gòu)的支架承受的慣性力大大減小，對各構(gòu)件的強(qiáng)度要求大大降低，使得本實(shí)用新型傳動裝置能夠適合于轉(zhuǎn)速高達(dá)6000轉(zhuǎn)/分以上的高速發(fā)動機(jī)。
4、本實(shí)用新型傳動裝置可獲得更大的變矩比，傳動效率更高。由于在發(fā)動機(jī)和變矩機(jī)構(gòu)的輸入端之間也設(shè)有一個單向離合器，因而能夠保證偏心結(jié)構(gòu)組件儲存的動能不能夠回傳給發(fā)動機(jī)，從而可以更多地向負(fù)載傳遞，因而可以使得整個傳動裝置的變矩比更大，傳動效率更高，結(jié)構(gòu)更精巧。
5、采用了軸向壓緊的面接觸式的單向離合器，這種單向離合器不僅反應(yīng)靈敏，能滿足發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的需要，而且能夠傳遞大的扭矩，傳動效率高，使用壽命長。因此也使得整個傳動裝置性能穩(wěn)定可靠，故障率低，使用壽命長。


以下結(jié)合附圖給出的實(shí)施例，對本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。其中圖1A為汽車驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出了按照本實(shí)用新型提供的無級自動變速傳動裝置的大體安裝位置；圖1B為按照本實(shí)用新型提供的自動變速傳動裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)立體圖；圖2為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)示意圖，在圖2所示優(yōu)選實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了第二單向離合器；圖4為本實(shí)用新型的又一種優(yōu)選實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)示意圖，在圖2所示優(yōu)選實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了第三單向離合器；圖5為本實(shí)用新型的再一種優(yōu)選實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)示意圖，在圖3所示優(yōu)選實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了第三單向離合器；
圖6A為圖2至5所示實(shí)施例中一種變矩機(jī)構(gòu)的立體圖，該變矩機(jī)構(gòu)具有兩套偏心結(jié)構(gòu)組件；圖6B為圖6A所示變矩機(jī)構(gòu)的立體分解圖，圖中示出了各零部件的具體結(jié)構(gòu)及安裝方式；圖6C為圖6A所示變矩機(jī)構(gòu)的一種替換形式；圖6D為圖6C所示變矩機(jī)構(gòu)的立體分解圖，圖中示出了各零部件的具體結(jié)構(gòu)及安裝方式；圖7A為圖2至5所示實(shí)施例中另一種變矩機(jī)構(gòu)的立體圖，該變矩機(jī)構(gòu)具有三套偏心結(jié)構(gòu)組件；圖7B為圖7A所示變矩機(jī)構(gòu)的立體分解圖，圖中示出了各零部件的具體結(jié)構(gòu)及安裝方式；圖7C為圖7A所示變矩機(jī)構(gòu)的一種替換形式；圖7D為圖7C所示變矩機(jī)構(gòu)的立體分解圖，圖中示出了各零部件的具體結(jié)構(gòu)及安裝方式；圖8A為圖2至5所示實(shí)施例中的第一、第二單向離合器的一種結(jié)構(gòu)型式的立體剖視圖；圖8B為圖8A所示單向離合器的立體分解圖；圖8C包括四個簡圖，各簡圖共同示出了圖8A所示單向離合器的工作原理；圖8D為第一、第二單向離合器均采用圖8A、8B所示單向離合器時，本實(shí)用新型的傳動裝置的整體機(jī)械結(jié)構(gòu)圖；圖9A為圖2至5中所示實(shí)施例中的第一、第二單向離合器的另一種結(jié)構(gòu)型式的立體剖視圖；圖9B為圖9A所示單向離合器的立體分解圖；圖9C為圖9A所示單向離合器的工作原理示意圖；圖9D為第一、第二單向離合器均采用圖9A、9B所示單向離合器時，本實(shí)用新型的傳動裝置的整體機(jī)械結(jié)構(gòu)圖；圖10A為按照本實(shí)用新型提供的無級變速傳動裝置的一種工作狀態(tài)示意圖，圖中第一單向離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)；
圖10B為按照本實(shí)用新型提供的無級變速傳動裝置的另一種工作狀態(tài)示意圖，圖中第一單向離合器處于超越狀態(tài)。
具體實(shí)施方式
參見圖1A，圖中示意示出了汽車驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，包括動力源100、傳動裝置200和負(fù)載300(即車輪等)，動力源100為發(fā)動機(jī)、電動機(jī)或其它原動機(jī)，為便于說明，本實(shí)用新型選用發(fā)動機(jī)作為動力源。傳動裝置200安裝于動力源100和負(fù)載300之間，動力源100輸出的動力經(jīng)傳動裝置200變矩、變速后傳給車輪300使其轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動汽車前進(jìn)或倒退。本實(shí)用新型對其中的傳動裝置200進(jìn)行了改進(jìn)。
參見圖1B，按照本實(shí)用新型提供的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置200，包括殼體8和安裝于所述殼體8內(nèi)的變矩機(jī)構(gòu)1，如圖2中所示，所述變矩機(jī)構(gòu)1包括輸入部分11、可轉(zhuǎn)動的支架12、可轉(zhuǎn)動地安裝于所述支架12上的至少一套偏心結(jié)構(gòu)組件13(圖中示出的為兩套)和輸出部分14。如圖中所示，所述輸入部分11與所述支架12可獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，且二者的旋轉(zhuǎn)軸線相重合；每套所述偏心結(jié)構(gòu)組件13包括一偏心質(zhì)量塊131，所述偏心質(zhì)量塊131由所述輸入部分11驅(qū)動繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)，其具體結(jié)構(gòu)詳見下述。
所述輸出部分14僅設(shè)有一個與其直接相連的單向離合器2，經(jīng)所述變矩機(jī)構(gòu)1變矩、變速后的動力通過一個所述單向離合器2即能單方向輸出轉(zhuǎn)速。因而結(jié)構(gòu)簡單，裝配方便，降低了生產(chǎn)成本。
所述單向離合器2為第一單向離合器；如圖2中所示，所述第一單向離合器2為軸向壓緊的面接觸式單向離合器，其主動部分21和從動部分22的接合元件23、24軸向布置，鎖止時所述的接合元件23、24的接合面緊密貼合在一起并通過相互之間的摩擦力傳遞力矩。與現(xiàn)有技術(shù)中點(diǎn)接觸式的徑向離合器相比，不僅傳動效率高，能滿足汽車行駛時高速、高頻運(yùn)轉(zhuǎn)工況的需要，而且耐磨性好，使用壽命長。所述單向離合器2的輸出軸25直接或通過下述的輔助裝置7與負(fù)載300相連，將力矩傳遞給負(fù)載300。
參見圖3，作為對上述優(yōu)選實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，該傳動裝置200還包括一位于所述變矩機(jī)構(gòu)1前端的第二單向離合器3，所述第二單向離合器3的輸入部分31與動力源100連接，輸出部分32與所述變矩機(jī)構(gòu)1的輸入部分11連接。所述第二單向離合器3的鎖止方向與發(fā)動機(jī)的正轉(zhuǎn)方向和第一單向離合器2的鎖止方向相同。由于所述第二單向離合器3的存在，發(fā)動機(jī)的動力只能單方向傳遞給所述變矩機(jī)構(gòu)1，即使所述變矩機(jī)構(gòu)1的輸入部分11的轉(zhuǎn)速高于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，由于所述第二單向離合器3向相反方向旋轉(zhuǎn)時處于超越狀態(tài)，因而不會將反方向力矩反傳給發(fā)動機(jī)，因此偏心結(jié)構(gòu)組件13上儲存的能量可以更多地向第一單向離合器2傳遞，從而本實(shí)用新型傳動裝置可以獲得較大的變矩比，并且不會出現(xiàn)功率循環(huán)現(xiàn)象而造成傳動效率降低。
參見圖4和5，作為上述兩種優(yōu)選實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，該傳動裝置200還包括一設(shè)于所述第一單向離合器2后端的第三單向離合器4，所述第三單向離合器4與所述第一單向離合器2的鎖止方向相反，其可動部分與所述第一單向離合器2的從動部分22連接，不動部分固定于所述殼體8內(nèi)。所述第三單向離合器4采用現(xiàn)有技術(shù)中滾珠式或楔塊式的單向離合器即可，其用于限制所述第一單向離合器2的輸出部分25反轉(zhuǎn)，因而第三單向離合器4并不限制支架12的運(yùn)動狀態(tài)，例如當(dāng)車輛處在前進(jìn)擋停在上坡路時，即使不拉手剎，由于該單向離合器的限制作用，車輛也不會倒退，大大方便了駕駛員的操作。這與US6044718號美國專利中布置在搖臂套筒和基礎(chǔ)框架之間的單向離合器的作用是不同的，US6044718號美國專利中的單向離合器直接限制搖臂向某個方向轉(zhuǎn)動。
作為圖2至5所示各優(yōu)選實(shí)施例的一種實(shí)施方式所述變矩機(jī)構(gòu)1為圖6A、6B所示的結(jié)構(gòu)，其包括一所述支架12和對稱安裝于所述支架12兩端的兩套所述偏心結(jié)構(gòu)組件13；每套所述偏心結(jié)構(gòu)組件13包括一從動軸132和安裝于所述從動軸132上的一所述偏心質(zhì)量塊131和一從動齒輪133，所述偏心質(zhì)量塊131和所述從動齒輪133借助所述從動軸132鉸接于所述支架12的端部。如圖中所示，所述支架12的縱截面呈H型，所述從動軸132穿過所述支架12的兩側(cè)壁，所述從動軸132的一端固定有所述從動齒輪133，另一端借助卡環(huán)137固定；所述卡環(huán)137和所述從動齒輪133與所述支架12的兩側(cè)壁之間皆設(shè)有一墊片135，從而減小支架12的磨損。所述偏心質(zhì)量塊131夾持于所述支架12的兩側(cè)壁之間，不僅軸向定位方便，而且更加安全可靠。
如圖中6A、6B所示，所述變矩機(jī)構(gòu)1的輸入部分11包括一主動軸111和安裝于所述主動軸111上的一主動齒輪112，所述主動軸111與發(fā)動機(jī)的輸出軸連接(圖2、4所示實(shí)施例)，或與所述第二單向離合器3的輸出部分連接(圖3、5所示實(shí)施例)；所述主動齒輪112與所述從動齒輪133嚙合；所述輸出部分14為一固定于所述支架12中心的輸出軸，所述第一單向離合器2的主動部分21與所述輸出軸14連接。所述偏心質(zhì)量塊131與所述從動軸132通過鍵136連接，因而當(dāng)所述主動齒輪112驅(qū)動所述從動齒輪133轉(zhuǎn)動時，所述偏心質(zhì)量塊131以所述從動軸132為軸線整周旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生驅(qū)動所述支架12轉(zhuǎn)動的離心力。所述偏心質(zhì)量塊131產(chǎn)生的離心力帶動所述支架12轉(zhuǎn)動。
圖6C、6D示出了該種實(shí)施方式的一種替換型式，與6A、6B所示結(jié)構(gòu)不同的是，所述支架12為平板狀，與前述結(jié)構(gòu)相比，其結(jié)構(gòu)更加簡單，也減輕了變矩機(jī)構(gòu)1乃至整個變速裝置200的重量。
作為圖2至5所示各優(yōu)選實(shí)施例的另一種實(shí)施方式，所述變矩機(jī)構(gòu)1為圖7A、7B所示的結(jié)構(gòu)，包括一所述支架12和安裝于所述支架12上、且沿圓周方向均勻分布的三套所述偏心結(jié)構(gòu)組件13；每套所述偏心結(jié)構(gòu)組件13包括一從動軸132和安裝于所述從動軸132上的一所述偏心質(zhì)量塊131和一從動齒輪133；如圖中所示，所述支架12為盤狀體，所述偏心質(zhì)量塊131和所述從動齒輪133借助所述從動軸132鉸接于所述支架12的邊緣。與6A至6D所示變矩機(jī)構(gòu)相比，這種變矩機(jī)構(gòu)能產(chǎn)生更大的變矩比，更適用于負(fù)載較大的重型車輛。由于三套所述偏心結(jié)構(gòu)組件13沿圓周方向均勻分布，因而能保證所述支架12上所受到的相對于其旋轉(zhuǎn)軸線的徑向力始終互相平衡，周向力沿著圓周的同一方向，從而形成使支架12繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的力偶矩。
所述變矩機(jī)構(gòu)1的輸入部分11及輸出部分12的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施方式相同，輸入部分11包括一主動軸111和安裝于所述主動軸111上的一主動齒輪112，所述主動軸111與發(fā)動機(jī)的輸出軸連接(圖2、4所示實(shí)施例)，或與所述第二單向離合器3連接(圖3、5所示實(shí)施例)；與上述實(shí)施例不同的，所述主動齒輪112與三個所述從動齒輪133嚙合；所述輸出部分14為一固定于所述支架12中心的輸出軸，所述第一單向離合器2的主動部分21與所述輸出軸14連接。圖7C、7D示出了該種實(shí)施方式的一種替換型式，與前述實(shí)施例相同，也是將7A、7B所示的槽型支架12改為平板狀，因而結(jié)構(gòu)更加簡單，也減輕了變矩機(jī)構(gòu)1乃至整個變速裝置200的重量。
參見圖8A、8B，作為圖2至5所示各優(yōu)選實(shí)施例的一種實(shí)施方式，所述第一單向離合器2為螺旋夾緊式單向離合器，包括一離合器鼓51和設(shè)于所述離合器鼓51內(nèi)相互平行的第一、第二離合器盤52、53、至少一鼓摩擦片54和至少一彈簧55；所述彈簧55能對第一、第二離合器盤52、53施加預(yù)緊力，所述第一、第二離合器盤52、53在所述彈簧55的作用下夾緊所述鼓摩擦片54，所述鼓摩擦片54套于一套筒56上，并與所述離合器鼓51可傳遞扭矩地聯(lián)接在一起；所述套筒56具有內(nèi)螺紋，一傳輸軸57伸入所述套筒56內(nèi)，其伸入端成形有與所述內(nèi)螺紋配合的外螺紋。
如圖8A、8B中所示，在本實(shí)用新型給出的優(yōu)選實(shí)施例中，共設(shè)有多片所述鼓摩擦片54，每相鄰的兩鼓摩擦片54之間夾有一盤摩擦片58；所述盤摩擦片58套于所述套筒56上并與之可傳遞扭矩地聯(lián)接在一起。按圖示方向，當(dāng)力矩從左向右傳輸時，所述離合器鼓51和鼓摩擦片54為所述第一單向離合器2的主動部分21，所述盤摩擦片58、套筒56、第一、第二離合器盤52、53及傳輸軸57為所述第一單向離合器2的從動部分22，所述鼓摩擦片54和盤摩擦58為分別相當(dāng)于主、從動部分的接合元件23、24。當(dāng)采用一片所述鼓摩擦片54時，所述第一、第二離合器盤52、53就相當(dāng)于所述從動部分22的接合元件24，即盤摩擦片，因而無須另設(shè)盤摩擦片58。
如圖8A、8B中所示，所述離合器鼓51、第一、第二離合器盤52、53、鼓摩擦片54、套筒56和所述盤摩擦片58的旋轉(zhuǎn)軸線重合；所述鼓摩擦片51與所述離合器鼓51通過花鍵聯(lián)接，所述盤摩擦片58和所述套筒56也通過花鍵聯(lián)接。采用花鍵聯(lián)接不僅能保證輸入的扭矩能有效地被傳輸，而且加工方便，降低了生產(chǎn)成本。所述離合器鼓51的一端開口(圖中的右端)，另一端中部成形有向外延伸的空心軸511，所述傳輸軸57的伸入端借助軸承50支撐于所述空心軸511內(nèi)，因而既便于所述傳輸軸57的安裝定位，又能保證所述傳輸軸57與所述離合器鼓51的軸線重合。在本實(shí)用新型給出的優(yōu)選實(shí)施例中，所述軸承50為滾針軸承，因而有利于保證所述傳輸軸定位的準(zhǔn)確。
如圖8A、8B中所示，所述第一離合器盤52固定于所述傳輸軸57上，并借助第一彈性卡環(huán)59A安裝于所述離合器鼓51的開口端內(nèi)；所述第二離合器盤53與所述套筒56一體成形，并借助第二彈性卡環(huán)59B安裝于所述傳輸軸57上。如圖中所示，在本實(shí)用新型給出的優(yōu)選實(shí)施例中，所述離合器鼓51內(nèi)僅設(shè)有一彈簧55，所述彈簧55為一套于所述傳輸軸57上的片狀壓簧，其設(shè)于所述第二彈性卡環(huán)59B與第二離合器盤53之間。采用片狀壓簧不僅能有效施加預(yù)緊力，而且軸向尺寸小，因而減小了彈簧55在所述離合器鼓51內(nèi)所占據(jù)的空間，進(jìn)而減小了整個單向離合器的體積。
對于第一單向離合器2來說，使用過程中所述離合器鼓51的空心軸511與所述變矩機(jī)構(gòu)1的輸出軸14通過鍵聯(lián)接，所述傳輸軸57與外界也通過鍵聯(lián)接。參見圖8A和8C，該螺旋壓緊式單向離合器的工作原理及過程如下當(dāng)所述輸出軸14沿圖中L1方向(該離合器的鎖止方向)轉(zhuǎn)動時，此時負(fù)載的阻力方向?yàn)長1相反方向，所述輸出軸14帶動所述離合器鼓51及鼓摩擦片54沿L1方向旋轉(zhuǎn)；由于所述壓簧55預(yù)緊力的作用，所述鼓摩擦片54和盤摩擦片58存在摩擦力，所述鼓摩擦片54依靠摩擦力帶動盤摩擦片58也沿L1方向旋轉(zhuǎn)，所述盤摩擦片58通過花鍵帶動所述套筒56沿L1方向轉(zhuǎn)動。由于所述傳輸軸57與套筒56之間設(shè)有右旋螺紋，因此所述套筒56和第二離合器盤53沿傳輸軸57向右移動，進(jìn)一步壓緊所述鼓摩擦片54和盤摩擦片58。此時該單向離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)，于是所述傳輸軸57也將沿L1方向轉(zhuǎn)動。反之，該單向離合器處于超越狀態(tài)。設(shè)置多片鼓摩擦片54及盤摩擦片58能有效增大摩擦系數(shù)。在鼓摩擦片54和盤摩擦片58既定的情況下，通過合理設(shè)計(jì)螺旋角β的大小，即能保證輸入力矩沿L1方向時，主、從動部分21、22之間能實(shí)現(xiàn)自鎖。反之，當(dāng)輸入力矩為沿與L1相反方向時，離合器處于超越狀態(tài)，無法傳遞力矩。當(dāng)所述傳輸軸57與所述套筒56之間設(shè)有左旋螺紋時，其鎖止方向與上述相反。
圖8C為圖8A所示螺旋夾緊的單向離合器的工作原理示意圖，螺旋夾緊的基本原理與斜面夾緊的基本原理相同，如圖8C(a)所示，螺紋即相當(dāng)于直角三角形的一條直角邊與圓柱的回轉(zhuǎn)軸線垂直，斜邊纏繞在圓柱面上形成的，斜邊的傾角β即為螺紋的螺旋角；螺旋夾緊的單向離合器的工作原理如圖8C(b)所示，楔塊與斜面的配合即相當(dāng)于所述套筒56的內(nèi)螺紋與所述傳輸軸57的外螺紋間的配合，楔塊相當(dāng)于第二離合器盤53與套筒56的組合體，斜面及與之連為一體的部分相當(dāng)于傳輸軸57與第一離合器盤52的組合體。
參見圖8D，作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施例，位于所述變矩機(jī)構(gòu)1前端的第二單向離合器3也為圖8A、8B所示的螺旋式單向離合器，因此第二單向離合器3也能傳遞大扭矩、大功率的動力，而且使用壽命長，因此這種結(jié)構(gòu)的傳動裝置不僅能應(yīng)用于小轎車，還能應(yīng)用于重型車輛。
參見圖9A、9B，作為圖2至5所示各優(yōu)選實(shí)施例的另一種實(shí)施方式，所述第一單向離合器2為四連桿機(jī)構(gòu)壓緊的單向離合器，包括由相互蓋合在一起的離合器盤61和離合器蓋62組成的殼體60，如圖中所示，本實(shí)用新型給出的優(yōu)選實(shí)施例中，所述離合器盤61與離合器蓋62借助螺栓聯(lián)接。所述殼體60內(nèi)設(shè)有一離合器轂63、多片轂?zāi)Σ疗?5、至少一套盤摩擦片64和至少一套四連桿壓緊機(jī)構(gòu)66。如圖中所示，所述離合器轂63位于所述殼體60的中央，所述離合器蓋62的中部成形有一通孔622，所述離合器轂63的一端(圖中的右端)從所述通孔中622露出，從而可與外界輸入軸或輸出軸聯(lián)接。所述轂?zāi)Σ疗?5為圓環(huán)狀，其套置于所述離合器轂63上并與之可傳遞扭矩地聯(lián)接在一起，在圖中給出的優(yōu)選實(shí)施例中，所述離合器轂63與轂?zāi)Σ疗?5通過花鍵聯(lián)接在一起。所述離合器盤61的中心安裝有一傳輸軸612，所述傳輸軸612的一端向外伸出，與外界輸入或輸出軸相聯(lián)；另一端借助軸承67支撐于所述離合器轂63的中心孔內(nèi)，所述軸承67為滾針軸承。因而傳輸軸612不僅徑向定位準(zhǔn)確，而且轉(zhuǎn)動靈活。
所述盤摩擦片64和所述四連桿壓緊機(jī)構(gòu)66具有相同的套數(shù)，如圖9A、9B中所示，在本實(shí)用新型給出的優(yōu)選實(shí)施例中，所述殼體60上設(shè)有三套所述四連桿壓緊裝置66，所述殼體60內(nèi)對應(yīng)地設(shè)有三套所述盤摩擦片64，所述三套四連桿壓緊裝置66與所述盤摩擦片64沿圓周方向均勻分布。
如圖9A、9B中所示，每套所述盤摩擦片64包括多片部分圓環(huán)狀的摩擦片，其與所述轂?zāi)Σ疗?5相間布置；每套所述四連桿壓緊機(jī)構(gòu)66具有一橫桿661，每套所述盤摩擦片64各片的相同位置具有一通孔641，所述橫桿661穿過所述通孔641；所述四連桿壓緊機(jī)構(gòu)66將所述盤摩擦片64和轂?zāi)Σ疗?5壓向所述離合器盤61的摩擦面。參見圖9B，每套所述四連桿壓緊機(jī)構(gòu)66的具體結(jié)構(gòu)為包括相互平行的兩支撐臂662、663和連接兩支撐臂662、663的所述橫桿661；所述兩支撐臂662、663的長度相等，其一端分別借助一聯(lián)接銷664鉸接于所述殼體60上，如圖中所示，所述支撐臂662、663分別鉸接于所述離合器盤61和所述離合器蓋62上；另一端分別借助一聯(lián)接銷665、666鉸接有一連接塊667、668，所述橫桿661的兩端分別固定于所述兩連接塊667、668上。所述殼體60、兩支撐臂662、663和橫桿661構(gòu)成一平行四連桿機(jī)構(gòu)。所述橫桿661的一端套有一彈簧660，另一端設(shè)有一壓塊669，所述壓塊669鉸接于所述聯(lián)接銷666上。
如圖中所示，所述彈簧660為一壓簧，所述壓簧660和所述壓塊669分別作用于每套盤摩擦片64的兩側(cè)，所述壓簧660產(chǎn)生壓緊所述盤摩擦片64和所述轂?zāi)Σ疗?5的預(yù)緊力，使各所述盤摩擦片64和轂?zāi)Σ疗?5相互貼合在一起。
如圖9A、9B中所示，每套所述盤摩擦片64上還設(shè)有兩通孔642、643，兩圓柱銷68、69分別穿過所述兩通孔642、643，從而將各片盤摩擦片串聯(lián)在一起；所述離合器盤61和離合器蓋62上對應(yīng)地成形沿著圓周方向延伸的兩長槽611、621；所述圓柱銷68、69的兩端插入所述長槽611、621內(nèi)，二者設(shè)有相互配合的兩平行平面。因而每套所述盤摩擦片64借助所述兩圓柱銷68、69支承于所述離合器蓋61和離合器盤62上，所述兩圓柱銷68、69承受各盤摩擦片64轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的離心力。
參見圖9C，圖9A、9B示出的四連桿機(jī)構(gòu)壓緊式的單向離合器的工作過程及原理如下當(dāng)力矩由所述離合器轂63輸入時，所述離合器轂63與轂?zāi)Σ疗?5為主動部分21，所述盤摩擦片64和殼體60以及傳輸軸612為從動部分22。當(dāng)輸入力矩驅(qū)動離合器轂63沿L1方向轉(zhuǎn)動時，所述離合器轂63通過花鍵帶動轂?zāi)Σ疗?5沿L1方向旋轉(zhuǎn)；所述轂?zāi)Σ疗?5通過摩擦力帶動摩擦片64也向L1方向轉(zhuǎn)動，所述轂?zāi)Σ疗?5通過平行四連桿機(jī)構(gòu)66帶動殼體60沿L1方向旋轉(zhuǎn)，此時所述支撐臂663及壓塊669進(jìn)一步壓緊轂?zāi)Σ疗?5及盤摩擦片64，從而實(shí)現(xiàn)自鎖。反之，當(dāng)輸入力矩驅(qū)動離合器轂63沿L1相反方向轉(zhuǎn)動時，此時平行四連桿機(jī)構(gòu)66自動處于解鎖狀態(tài)，壓塊669對盤摩擦片64及轂?zāi)Σ疗?5的壓力減小，所述主動部分21和從動部分22可相對轉(zhuǎn)動，該離合器處于超越狀態(tài)。
參見圖9D，作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施例，所述第二離合器3也為上述四連桿壓緊式單向離合器，不僅反應(yīng)靈敏，而且耐磨性好，能傳遞大功率力矩，可用各種重型車輛。
下面對本實(shí)用新型提供的傳動裝置的工作原理及工作過程進(jìn)行詳細(xì)說明，參見圖10A、10B，為敘述方便，圖中示出了具有兩套偏心結(jié)構(gòu)組件的變矩機(jī)構(gòu)與四連桿壓緊機(jī)構(gòu)的單向離合器組合在一起的剖視立體圖。
參見圖10A、10B，當(dāng)發(fā)動機(jī)帶動主動軸111順時針(從左端看，下同)旋轉(zhuǎn)時，只要輸入部分11與支架12存在轉(zhuǎn)速差，則主動齒輪112驅(qū)動兩從動齒輪133沿圖示方向轉(zhuǎn)動，因而偏心質(zhì)量塊131繞從動軸132整周旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生離心力F，力F的方向?yàn)檠貜膭虞S132的中心指向偏心質(zhì)量塊131的質(zhì)心(如圖中所示)；力F通過從動軸132作用在支架12上，將力F沿支架12旋轉(zhuǎn)的徑向和圓周方向可分解為徑向力Fr和切向力Ft，由于在任何時刻兩套偏心結(jié)構(gòu)組件13都關(guān)于支架12的中心對稱，兩個徑向力Fr大小相等、方向相反，并位于同一條直線上，因而互相抵消；兩個切向力Ft大小相等，方向相反且相互平行，二者相距一定距離(兩從動軸的軸心距d)，形成力偶矩M，所述力偶矩M驅(qū)動支架12旋轉(zhuǎn)。
所述偏心質(zhì)量塊131在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的離心力F的大小和方向，隨偏心質(zhì)量塊131相對于支架12的旋轉(zhuǎn)位置不同而周期性變化，因而所述力偶矩M的大小和方向也是周期性變化。當(dāng)偏心質(zhì)量塊131旋轉(zhuǎn)到圖10A所示位置時，力偶矩M為順時針方向，所述支架12及輸出軸14順時針轉(zhuǎn)動；隨著偏心質(zhì)量塊131的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，力偶矩M的方向也發(fā)生變化，當(dāng)旋轉(zhuǎn)至圖10B所示位置時，所述偏心質(zhì)量塊131產(chǎn)生離心力F沿圖示方向，其分解后的切向力Ft與圖10A所示位置相反，因而產(chǎn)生逆時針的力偶矩M，該力偶矩M使得支架12沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)或使支架12順時針方向的轉(zhuǎn)速減慢。因此，從理論上對偏心質(zhì)量塊131整個旋轉(zhuǎn)周期的每一瞬間進(jìn)行考慮，所述支架12受到的力矩M大小時刻變化的，方向交替變化，支架12的轉(zhuǎn)動根據(jù)單向離合器2的轉(zhuǎn)速不同呈現(xiàn)不同的運(yùn)動狀態(tài)在輸入部分11正常轉(zhuǎn)動的情況下，當(dāng)單向離合器2的輸出部分的轉(zhuǎn)速為零時，支架12在第一單向離合器2超越的方向上呈現(xiàn)不連續(xù)的脈動；當(dāng)單向離合器2的輸出部分有一定的轉(zhuǎn)速，但支架12及其一起旋轉(zhuǎn)的零件的動量矩小于偏心質(zhì)量塊131動量矩的改變量時，支架12將出現(xiàn)來回擺動；當(dāng)單向離合器2的輸出部分的轉(zhuǎn)速比較大時，支架12及其一起旋轉(zhuǎn)的零件的動量矩大于偏心質(zhì)量塊131動量矩的改變量，此時支架12將向單向離合器2的鎖止方向持續(xù)轉(zhuǎn)動，偏心質(zhì)量塊131的轉(zhuǎn)動使得支架12的轉(zhuǎn)動出現(xiàn)周期性地忽快忽慢。
從上述分析可以看出，經(jīng)變矩機(jī)構(gòu)1變矩、變速后、通過輸出軸14輸出的力矩和轉(zhuǎn)速是脈動的。結(jié)合安裝于變矩機(jī)構(gòu)1后端的單向離合器對其工作過程進(jìn)一步如下參見圖10A，當(dāng)力偶矩M為順時針方向時，所述支架12及輸出軸14沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，輸出軸14帶動后端的第一單向離合器2的離合器轂63和轂?zāi)Σ疗?5沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，此時該單向離合器2自動處于鎖止?fàn)顟B(tài)；因而轂?zāi)Σ疗?5帶動盤摩擦片64、殼體60及傳輸軸612沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，輸出圖示L1方向的力矩；參見圖10B，當(dāng)力偶矩M的方向?yàn)槟鏁r針時，所述支架12沿逆時針旋轉(zhuǎn)或者減慢沿順時針方向的轉(zhuǎn)速(視第一單向離合器2的輸出轉(zhuǎn)速而定)，此時支架12帶動離合器轂63及轂?zāi)Σ疗?5沿逆時針旋轉(zhuǎn)或者沿順時針方向的轉(zhuǎn)速減慢，此時第一單向離合器2自動處于超越狀態(tài)，不傳遞扭矩，但此時主動齒輪112與支架12的轉(zhuǎn)速差增大，從而使主動齒輪112驅(qū)動偏心結(jié)構(gòu)組件13以更快的角速度ω旋轉(zhuǎn)，此時偏心質(zhì)量塊131儲存更多的動能(根據(jù)E＝0.5Jω2，J為偏心結(jié)構(gòu)組件13相對于自身轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量)，當(dāng)力偶矩M由逆時針變順時針后，會使得順時針方向的力偶矩M更大。即當(dāng)力偶矩M為逆時針方向時，偏心質(zhì)量塊131儲存能量，當(dāng)力偶矩M為順時針方向時，偏心質(zhì)量塊131通過支架12的輸出軸14輸出能量。因此所述單向離合器的輸出軸612能連續(xù)向外輸出順時針方向(圖中所示的L3方向)的力矩。
如上所述，工作過程中支架12的轉(zhuǎn)速比主動齒輪112的轉(zhuǎn)速慢，二者之間存在轉(zhuǎn)速差，利用二者的轉(zhuǎn)速差可實(shí)現(xiàn)根據(jù)外界負(fù)載大小的變化自動調(diào)節(jié)所述輸出軸14及單向離合器傳輸軸612輸出的力矩和轉(zhuǎn)速。具體過程及原理如下當(dāng)車輛上坡時，第一單向離合器的輸出軸25的阻力增大、轉(zhuǎn)速減慢時，當(dāng)?shù)谝粏蜗螂x合器2處于鎖止?fàn)顟B(tài)時，變矩機(jī)構(gòu)1的輸出軸14的阻力也增大，支架12的轉(zhuǎn)速自動降低，從而使主動齒輪112與支架12之間的轉(zhuǎn)速差增大，如前所述，此時偏心質(zhì)量塊131的轉(zhuǎn)速更快儲存更多的動能，因而下一周期能輸出更大的力偶矩M。當(dāng)負(fù)載減小時，各個變量的變化與前一工況描述的剛好相反，其輸出轉(zhuǎn)速自動增加，向外輸出的扭矩也相應(yīng)減小。這樣的變化特性符合車輛無級自動變速的要求，因此車輛便可實(shí)現(xiàn)無級自動變速。
如前所述，為了防止偏心質(zhì)量塊131儲存的動能回傳給發(fā)動機(jī)，在圖3和5所示的優(yōu)選實(shí)施例中，在發(fā)動機(jī)和變矩機(jī)構(gòu)1之間加裝第二單向離合器3，使得發(fā)動機(jī)的能量只能單方向傳給變矩機(jī)構(gòu)1，防止偏心結(jié)構(gòu)組件13的動能回傳給發(fā)動機(jī)而減慢自身的轉(zhuǎn)速，從而影響力偶矩M的大小，詳見圖8D、9D。
上述實(shí)施例僅供說明本實(shí)用新型之用，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可做出各種變形和變換，例如將支架12上偏心結(jié)構(gòu)組件13的套數(shù)變?yōu)?套或4套，因此所有等同的技術(shù)方案都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，包括殼體(8)和安裝于所述殼體(8)內(nèi)的變矩機(jī)構(gòu)(1)，所述變矩機(jī)構(gòu)(1)包括輸入部分(11)、可轉(zhuǎn)動的支架(12)、可轉(zhuǎn)動地安裝于所述支架(12)上的至少一套偏心結(jié)構(gòu)組件(13)和輸出部分(14)；所述輸入部分(11)與所述支架(12)可獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，且二者的旋轉(zhuǎn)軸線相重合；其特征在于每套所述偏心結(jié)構(gòu)組件(13)包括一偏心質(zhì)量塊(131)，所述偏心質(zhì)量塊(131)由所述輸入部分(11)驅(qū)動繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)；所述輸出部分(14)僅設(shè)有一個與其直接相連的單向離合器(2)，所述單向離合器(2)為第一單向離合器；所述第一單向離合器(2)為軸向壓緊的面接觸式單向離合器，其主動部分(21)和從動部分(22)沿軸向布置，鎖止時所述主、從動部分(21、22)的接合元件(23、24)的接合面緊密貼合在一起并通過相互之間的摩擦力傳遞力矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，其特征在于還包括一位于所述變矩機(jī)構(gòu)(1)前端的第二單向離合器(3)，所述第二單向離合器(3)的輸入部分(31)與動力源連接，輸出部分(32)與所述變矩機(jī)構(gòu)(1)的輸入部分(11)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，其特征在于還包括一設(shè)于所述第一單向離合器(2)后端的第三單向離合器(4)，所述第三單向離合器(4)與所述第一單向離合器(2)的鎖止方向相反，其可動部分與所述第一單向離合器(2)的輸出部分(25)連接，不動部分固定于所述殼體(8)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，其特征在于所述變矩機(jī)構(gòu)(1)包括一所述支架(12)和對稱安裝于所述支架(12)兩端的兩套所述偏心結(jié)構(gòu)組件(13)；每套所述偏心結(jié)構(gòu)組件(13)包括一從動軸(132)和安裝于所述從動軸(132)上的一所述偏心質(zhì)量塊(131)和一從動齒輪(133)，所述偏心質(zhì)量塊(131)和所述從動齒輪(133)借助所述從動軸(132)鉸接于所述支架(12)的端部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，其特征在于所述變矩機(jī)構(gòu)(1)的輸入部分(11)包括一主動軸(111)和安裝于所述主動軸(111)上的一主動齒輪(112)，所述主動軸(111)與動力源或第二單向離合器(3)連接，所述主動齒輪(112)與所述從動齒輪(133)嚙合；所述輸出部分(14)為一固定于所述支架(12)中心的輸出軸，所述第一單向離合器(2)的主動部分(21)與所述輸出軸(14)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，其特征在于所述變矩機(jī)構(gòu)(1)包括一所述支架(12)和安裝于所述支架(12)上、且沿圓周方向均勻分布的三套所述偏心結(jié)構(gòu)組件(13)；每套所述偏心結(jié)構(gòu)組件(13)包括一從動軸(132)和安裝于所述從動軸(132)上的一所述偏心質(zhì)量塊(131)和一從動齒輪(133)；所述支架(12)為盤狀體，所述偏心質(zhì)量塊(131)和所述從動齒輪(133)借助所述從動軸(132)鉸接于所述支架(12)的邊緣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，其特征在于所述變矩機(jī)構(gòu)(1)的輸入部分(11)包括一主動軸(111)和安裝于所述主動軸(111)上的一主動齒輪(112)，所述主動軸(111)與動力源或第二單向離合器(3)連接，所述主動齒輪(112)與所述從動齒輪(133)嚙合；所述輸出部分(14)為一固定于所述支架(12)中心的輸出軸，所述第一單向離合器(2)的主動部分(21)與所述輸出軸(14)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，其特征在于所述第一單向離合器(2)為螺旋夾緊式單向離合器，包括一離合器鼓(51)和設(shè)于所述離合器鼓(51)內(nèi)相互平行的第一、第二離合器盤(52、53)、至少一鼓摩擦片(54)和至少一彈簧(55)；所述第一、第二離合器盤(52、53)在所述彈簧(55)的作用下夾緊所述鼓摩擦片(54)，所述鼓摩擦片(54)套于一套筒(56)上，并與所述離合器鼓(51)可傳遞扭矩地聯(lián)接在一起；所述套筒(56)具有內(nèi)螺紋，一傳輸軸(57)伸入所述套筒(56)內(nèi)，其伸入端成形有與所述內(nèi)螺紋配合的外螺紋。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，其特征在于共設(shè)有多片所述鼓摩擦片(54)，每相鄰的兩鼓摩擦片(54)之間夾有一盤摩擦片(58)；所述盤摩擦片(58)套于所述套筒(56)上并與之可傳遞扭矩地聯(lián)接在一起；所述離合器鼓(51)、第一、第二離合器盤(52、53)、鼓摩擦片(54)、套筒(56)和所述盤摩擦片(58)的旋轉(zhuǎn)軸線重合；所述鼓摩擦片(54)與所述離合器鼓(51)通過花鍵聯(lián)接，所述盤摩擦片(58)和所述套筒(56)也通過花鍵聯(lián)接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，其特征在于所述離合器鼓(51)的一端開口，另一端中部成形有向外延伸的空心軸(511)；所述第一離合器盤(52)固定于所述傳輸軸(57)上，并借助第一彈性卡環(huán)(59A)安裝于所述離合器鼓(51)的開口端；所述第二離合器盤(53)與所述套筒(56)一體成形，并借助第二彈性卡環(huán)(59B)安裝于所述傳輸軸(57)上；所述離合器鼓(51)內(nèi)僅設(shè)有一彈簧(55)，所述彈簧(55)為一套于所述傳輸軸(57)上的片狀壓簧，其設(shè)于所述第二彈性卡環(huán)(59B)與所述第二離合器盤(53)之間；所述傳輸軸(57)的伸入端借助軸承(50)支撐于所述空心軸(511)內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，其特征在于所述第一單向離合器(2)為四連桿機(jī)構(gòu)壓緊的單向離合器，包括由相互蓋合在一起的離合器盤(61)和離合器蓋(62)組成的殼體(60)，所述殼體(60)內(nèi)設(shè)有一離合器轂(63)、多片轂?zāi)Σ疗?65)、至少一套盤摩擦片(64)和至少一套四連桿壓緊機(jī)構(gòu)(66)；所述離合器蓋(62)的中部成形有一通孔(622)，所述離合器轂(63)的一端從所述通孔(622)中露出；所述轂?zāi)Σ疗?65)為圓環(huán)狀，其套置于所述離合器轂(63)上并與之可傳遞扭矩地聯(lián)接在一起；所述盤摩擦片(64)和所述四連桿壓緊機(jī)構(gòu)(66)具有相同的套數(shù)，每套所述盤摩擦片(64)包括多片部分圓環(huán)狀的摩擦片，其與所述轂?zāi)Σ疗?65)相間布置；每套所述四連桿壓緊機(jī)構(gòu)(66)具有一橫桿(661)，每套所述盤摩擦片(64)各片的相同位置具有一通孔(641)，所述橫桿(661)穿過所述通孔(641)；所述四連桿壓緊機(jī)構(gòu)(66)將所述盤摩擦片(64)和轂?zāi)Σ疗?65)壓向所述離合器盤(61)的摩擦面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，其特征在于每套所述四連桿壓緊機(jī)構(gòu)(66)包括相互平行的兩支撐臂(662、663)和連接兩支撐壁(662、663)的所述橫桿(661)；所述兩支撐臂(662、663)的一端分別借助一聯(lián)接銷(664)鉸接于所述殼體(60)上，另一端分別借助一聯(lián)接銷(665、666)鉸接有一連接塊(667、668)，所述橫桿(661)的兩端分別固定于所述兩連接塊(667、668)上；所述橫桿(661)的一端套有一彈簧(660)，另一端設(shè)有一壓塊(669)，所述壓塊(669)鉸接于所述聯(lián)接銷(666)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，其特征在于每套所述盤摩擦片(64)上還設(shè)有兩通孔(642、643)，兩圓柱銷(68、69)分別穿過所述兩通孔(642、643)，從而將各片摩擦片串聯(lián)在一起；所述離合器盤(61)和離合器蓋(62)上對應(yīng)地成形有沿圓周方向延伸的兩長槽(611、621)；所述圓柱銷(68、69)的兩端插入所述長槽(611、621)內(nèi)，二者設(shè)有相互配合的兩平行平面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，其特征在于所述轂?zāi)Σ疗?65)與所述離合器轂(63)通過花鍵聯(lián)接在一起；所述離合器盤(61)的中心安裝有一傳輸軸(612)，所述傳輸軸(612)的一端向外伸出，另一端借助軸承(67)支撐于所述離合器轂(63)的中心孔內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，其特征在于所述殼體(60)上設(shè)有三套所述四連桿壓緊機(jī)構(gòu)(66)，所述殼體(60)內(nèi)對應(yīng)地設(shè)有三套所述盤摩擦片(64)，所述三套四連桿壓緊裝置(66)與所述盤摩擦片(64)沿圓周方向均勻分布。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械式無級自動變速的傳動裝置，包括殼體和安裝于殼體內(nèi)的變矩機(jī)構(gòu)，變矩機(jī)構(gòu)包括輸入部分、可轉(zhuǎn)動的支架、可轉(zhuǎn)動地安裝于支架上的至少一套偏心結(jié)構(gòu)組件和輸出部分；輸入部分與支架可獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，且二者的旋轉(zhuǎn)軸線相重合；每套偏心結(jié)構(gòu)組件包括一偏心質(zhì)量塊，偏心質(zhì)量塊由輸入部分驅(qū)動繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)；輸出部分僅設(shè)有一個與其直接相連的單向離合器。該傳動裝置不僅能根據(jù)負(fù)載的大小自動調(diào)節(jié)輸出的轉(zhuǎn)速和力矩，很好地實(shí)現(xiàn)了無級自動變速的功能；而且結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高，使用壽命長，能適應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)的工況，能夠有效地傳遞大功率及大扭矩的動力，可應(yīng)用于各車輛，適用范圍非常廣。
文檔編號F16H37/00GK2738039SQ200420112119
公開日2005年11月2日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者韓文明 申請人:北京市無極通汽車系統(tǒng)技術(shù)有限公司