[发明专利]一种行星锥轮式无级自动变速器

权利要求书

1.一种行星锥轮式无级自动变速器，包括外壳(1)、蜗杆(2)、第四锥齿轮(3)、蜗轮(4)、中心轴(5)、中心齿轮(6)、内齿圈(7)、行星齿轮(8)、行星架(9)、输出轴(10)、螺纹杆(11)、电机(12)、第三锥齿轮(13)、第二传动锥轮(14)、第一传动锥轮(15)、第二锥齿轮(16)、第一锥齿轮(17)、输入轴(18)、密封盖(19)、滑动架(20)、气缸(21)、第一保持杆(22)、从动轮(23)、从动齿轮(23.1)、第二保持杆(24)、传动齿轮(24.1)、驱动轮(25)、驱动齿轮(25.1)、保持片(26)，其特征在于：外壳(1)是支撑主体，输入轴(18)与外壳(1)构成转动副，并通过第一锥齿轮(17)和第二锥齿轮(16)驱动第一传动锥轮(15)旋转，第一传动锥轮(15)通过由滑动架(20)、第一保持杆(22)、从动轮(23)、从动齿轮(23.1)、第二保持杆(24)、传动齿轮(24.1)、驱动轮(25)、驱动齿轮(25.1)、保持片(26)构成的传动装置驱动第二传动锥轮(14)旋转，第二传动锥轮(14)通过第三锥齿轮(13)、第四锥齿轮(3)、蜗杆(2)驱动蜗轮(4)、中心轴(5)和中心齿轮(6)转动，中心齿轮(6)通过三个行星齿轮(8)驱动输出轴(10)转动，气缸(21)用于控制第一传动锥轮(15)与第二传动锥轮(14)之间传动的通断，电机(12)安装于密封盖(19)上，并通过旋转螺纹杆(11)改变滑动架(20)的位置，从而无级改变第一传动锥轮(15)与第二传动锥轮(14)之间的传动比，实现输入轴(18)与输出轴(10)之间的无级变速。

2.根据权利要求1所述的一种行星锥轮式无级自动变速器，其特征在于：所述的外壳(1)是变速器的支撑主体，其内部两侧壁水平设置有四条导轨，密封盖(19)通过螺钉紧固安装于外壳(1)左侧，输入轴(18)安装于外壳(1)上侧并通过三个轴承与外壳(1)构成转动副，第一锥齿轮(17)与输入轴(18)下端同轴紧固连接，中心轴(5)安装于外壳(1)内部并通过两个轴承与外壳(1)构成转动副，蜗轮(4)与中心轴(5)左端同轴紧固连接，蜗杆(2)水平安装于外壳(1)内部并构成转动副，蜗杆(2)与蜗轮(4)啮合构成蜗轮蜗杆传动结构，第四锥齿轮(3)同轴紧固安装于蜗杆(2)左端，中心齿轮(6)与中心轴(5)右端同轴紧固连接，内齿圈(7)固定安装于外壳(1)内部，输出轴(10)通过两个轴承与外壳(1)右端构成转动副，行星架(9)与输出轴(10)左端同轴紧固连接，行星架(9)左侧均布设有三个短轴，每个短轴上均转动安装有一个行星齿轮(8)，三个行星齿轮(8)安装于中心齿轮(6)和内齿圈(7)之间，并与后两者均构成齿轮啮合关系，从而中心齿轮(6)、内齿圈(7)、行星架(9)和三个行星齿轮(8)构成行星轮系；

所述的第一传动锥轮(15)倾斜安装于外壳(1)内部并构成转动副，且大端向左小端向右，第一传动锥轮(15)的锥面上侧母线处于水平状态，第二锥齿轮(16)与第一传动锥轮(15)左端同轴紧固连接，第二锥齿轮(16)与第一锥齿轮(17)构成齿轮啮合传动，第二传动锥轮(14)倾斜安装于外壳(1)内部并构成转动副，且大端向右小端向左，第二传动锥轮(14)位于第一传动锥轮(15)上方，并且其下侧母线处于水平状态，第三锥齿轮(13)与第二传动锥轮(14)右端同轴紧固连接，第三锥齿轮(13)与第四锥齿轮(3)构成齿轮啮合传动；

滑动架(20)安装于外壳(1)内部，滑动架(20)左端设有的两个滑块结构和右端设有的两个滑块结构分别与外壳(1)内部两侧壁的四条导轨配合安装，使滑动架(20)与外壳(1)构成移动副，滑动架(20)靠近左端位置设置有螺纹孔(20.1)，靠近其中间位置设有圆孔(20.2)和长槽孔(20.3)，第二保持杆(24)安装于圆孔(20.2)内构成转动副，两个传动齿轮(24.1)分别同轴紧固安装于第二保持杆(24)两端，第一保持杆(22)可在长槽孔(20.3)内滑动，驱动轮(25)位于第一保持杆(22)和第二保持杆(24)之间下侧，两个驱动齿轮(25.1)分别同轴紧固安装于驱动轮(25)两端，驱动轮(25)两端通过两个保持片(26)与第一保持杆(22)转动连接，并且驱动轮(25)两端还通过两个保持片(26)与第二保持杆(24)转动连接，使驱动齿轮(25.1)始终与传动齿轮(24.1)啮合，从动轮(23)位于第一保持杆(22)和第二保持杆(24)之间上侧，两个从动齿轮(23.1)分别同轴紧固安装于从动轮(23)两端，从动轮(23)两端通过两个保持片(26)与第一保持杆(22)转动连接，并且从动轮(23)两端还通过两个保持片(26)与第二保持杆(24)转动连接，使从动齿轮(23.1)始终与传动齿轮(24.1)啮合；

电机(12)后端通过螺钉紧固安装于密封盖(19)右侧，电机(12)的输出轴与螺纹杆(11)紧固连接，螺纹杆(11)与螺纹孔(20.1)配合安装构成螺纹传动，电机(12)通过驱动螺纹杆(11)转动以改变滑动架(20)的位置，气缸(21)左端与第一保持杆(22)构成转动副，气缸(21)右端与滑动架(20)右端固定连接；

初始状态时，气缸(21)伸长并推动第一保持杆(22)在长槽孔(20.3)内向左滑动，在八个保持片(26)的推力作用下，驱动轮(25)向下移动并与第一传动锥轮(15)的上侧母线紧紧贴合，从动轮(23)向上移动并与第二传动锥轮(14)的下侧母线紧紧贴合。

3.根据权利要求1所述的一种行星锥轮式无级自动变速器，其特征在于：来自发动机或电动机的动力驱动输入轴(18)转动后，第一锥齿轮(17)通过第二锥齿轮(16)驱动第一传动锥轮(15)转动，第一传动锥轮(15)通过摩擦力使驱动轮(25)和驱动齿轮(25.1)转动，驱动齿轮(25.1)通过与传动齿轮(24.1)、从动齿轮(23.1)之间的齿轮啮合关系，驱动从动齿轮(23.1)和从动轮(23)转动，从动轮(23)又通过与第二传动锥轮(14)下侧母线摩擦传动的关系，驱动第二传动锥轮(14)和第三锥齿轮(13)转动，第三锥齿轮(13)驱动第四锥齿轮(3)和蜗杆(2)转动，蜗杆(2)驱动蜗轮(4)、中心轴(5)和中心齿轮(6)转动，中心齿轮(6)又通过三个行星齿轮(8)和行星架(9)驱动输出轴(10)转动，输出轴(10)再将动力传递至车轮或其他执行机构；

由于蜗轮蜗杆传动结构具有自锁的功能，使动力只能从输入轴(18)传递至输出轴(10)而不能逆向传递，从而使变速器具有止逆功能，有利于在斜坡上稳定驻车，也能防止坡起时溜车的状况；

当需要变速时，首先气缸(21)收缩并拉动第一保持杆(22)向右移动，在八个保持片(26)的拉力作用下，驱动轮(25)向上移动并与第一传动锥轮(15)的上侧母线脱离接触，从动轮(23)向下移动并与第二传动锥轮(14)的下侧母线脱离接触，之后电机(12)通过螺纹杆(11)使滑动架(20)移动至合适的传动比位置后，气缸(21)伸长并推动第一保持杆(22)向左移动，在八个保持片(26)的推力作用下，驱动轮(25)向下移动并与第一传动锥轮(15)的上侧母线接触并压紧，从动轮(23)向上移动并与第二传动锥轮(14)的下侧母线接触并压紧，从而完成变速动作；滑动架(20)在其行程左端时传动比最小，滑动架(20)在其行程右端时传动比最大；

驱动轮(25)与第一传动锥轮(15)之间的压力和从动轮(23)与第二传动锥轮(14)之间的压力大小取决于气缸(21)的推力大小，气缸(21)的推力大小由其内部的气压控制，气压的大小由控制系统进行闭环伺服控制；当发动机或电动机的输出扭矩增加时，控制系统增大气压，使气缸(21)推力增大，从而增大驱动轮(25)与第一传动锥轮(15)之间的压力和从动轮(23)与第二传动锥轮(14)之间的压力，使变速器可传递的扭矩增大；当发动机或电动机的输出扭矩减小时，控制系统降低气压，使气缸(21)推力减小，从而减小驱动轮(25)与第一传动锥轮(15)之间的压力和从动轮(23)与第二传动锥轮(14)之间的压力，以减小驱动轮(25)和从动轮(23)的周期性弹性形变，延长变速器的使用寿命。