一种连续动力自动变速器结构

技术领域

本发明涉及汽车变速器技术领域，具体涉及一种连续动力自动变速器结构。

背景技术

目前能够实现动力连续和平滑换挡的变速箱有无级变速器(CVT)、双离合变速器(DCT)、液力自动变速器(AT)三种，与传统的自动变速器相比，CVT省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动，而只用了两组带轮进行变速传动，但传动功率有限，承载能力小容易打滑，使用寿命低，传动带结构复杂，生产和维护成本高。

DCT采用两幅离合器与二根输入轴相连，换挡和离合操作都是通过集成电子和液压元件的机械电子模块来实现，大大缩短换挡时间，但双离合器变速箱相比传统手动变速箱更重，最大传递扭矩偏低，限了发动机的改装空间。

AT采用液力自动变速箱通过液力传动和行星齿轮组合的方式来实现自动变速，但速度变化反应较慢，结构复杂，没有手动变速箱灵敏。费油不经济，传动效率低变矩范围有限。

发明内容

针对上述技术背景提到的不足，本发明的目的在于提供一种连续动力自动变速器结构。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种连续动力自动变速器结构，包括变速箱壳体，所述变速箱壳体内侧安装有动力输入轴，动力输入轴上设置有动力输入中心齿轮，动力输入轴右侧设置有动力输出轴，动力输出轴上设置有动力输出中心齿轮，动力输入中心齿轮外侧设置有四个圆周阵列分布的行星轴，行星轴上设置有动力输入行星齿轮和动力输出行星齿轮，动力输入行星齿轮外侧设置有前行星支架，动力输出行星齿轮外侧设置有后行星支架，后行星支架外侧设置有动摩擦片固定支架。

进一步的，所述动力输入轴上通过键槽连接有动力输入中心齿轮，动力输入轴右侧设置有同轴心的动力输出轴，动力输出轴靠近动力输入轴的一端通过键槽连接有动力输出中心齿轮，动力输出中心齿轮远离动力输入轴的一侧设置有单向轴承，动力输入中心齿轮外侧设置有四个圆周分布的行星轴，行星轴上通过键槽连接有动力输入行星齿轮，动力输入行星齿轮和动力输入中心齿轮啮合，行星轴远离动力输入行星齿轮的一端通过键槽连接有动力输出行星齿轮，动力输出行星齿轮和动力输出中心齿轮啮合，动力输入行星齿轮远离动力输入中心齿轮的外侧设置有前行星支架，动力输出行星齿轮远离动力输出中心齿轮的外侧设置有后行星支架。

进一步的，所述单向轴承内圈开有单向轴承内圈键槽，单向轴承外圈开有单向轴承外圈键槽；

动力输出轴靠近动力输入轴的一端开有动力输出中心齿轮安装键槽，动力输出轴与单向轴承配合的轴段开有单向轴承内圈固定安装键槽，单向轴承内圈固定安装键槽与单向轴承内圈键槽配合，单向轴承内圈固定安装键槽右侧的动力输出轴上设置有离合片安装滑键，离合片安装滑键右侧的动力输出轴上设置有离合片限位轴肩，离合片限位轴肩右侧设置有推力轴承。

进一步的，所述前行星支架侧面设置有四个圆周分布的前行星支架轴承安装位，前行星支架轴承安装位内安装有滚珠轴承，行星轴靠近动力输入行星齿轮的一端与滚珠轴承内圈配合，前行星支架侧面边缘设置有若干圆周分布的前行星支架安装孔。

进一步的，所述后行星支架外圈侧面设置有若干圆周分布的后行星支架外圈滑键，后行星支架外圈滑键左侧面开有前行星支架安装螺纹孔，后行星支架圆盘面中心孔的侧面设置有单向轴承安装键，后行星支架圆盘面中心孔的周围开有四个圆周分布的后行星支架轴承安装位，内部安装有滚珠轴承，后行星支架圆盘面开有圆周分布的定摩擦片安装螺纹孔。

进一步的，所述动摩擦片固定支架的圆盘面开有圆周分布的动摩擦片安装孔，动摩擦片固定支架圆柱面外侧开有动摩擦片固定支架外圈滑键键槽，动摩擦片固定支架圆柱面内侧开有动摩擦片固定支架内圈滑键键槽，动摩擦片固定支架靠近动力输入轴的侧面设置有自带制动片，动摩擦片固定支架靠近动力输入轴的侧面开有若干圆周分布的弹簧挡圈安装螺纹孔，弹簧挡圈安装螺纹孔贯穿自带制动片。

进一步的，所述动摩擦片固定支架外侧设置有动制动片，动制动片左侧设置有若干圆周分布的液压制动器，液压制动器安装在变速箱壳体内侧，液压制动器右侧设置有若干线性分布的定制动片，定制动片和动制动片间隔分布，定制动片外缘滑键和变速箱壳体内侧的滑键槽之间配合。

进一步的，所述动摩擦片固定支架左侧面设置有弹簧挡圈，弹簧挡圈上开有弹簧挡圈安装孔，弹簧挡圈安装孔和弹簧挡圈安装螺纹孔配合，弹簧挡圈靠近内圈的右侧面设置有压紧弹簧，后行星支架远离弹簧挡圈的一侧设置有定摩擦片，定摩擦片通过螺柱和定摩擦片安装螺纹孔配合固定在后行星支架上，定摩擦片远离后行星支架的一侧设置有离合片，离合片内圈开有离合片滑键键槽，离合片滑键键槽与动力输出轴上的离合片安装滑键配合，离合片内圈左侧设置有离合片分离弹簧，离合片靠近边缘的圆盘面上设置有离合片楔形摩擦块，离合片楔形摩擦块远离定摩擦片的一侧设置有动摩擦片。

进一步的，所述动摩擦片上开有和离合片楔形摩擦块配合的摩擦片楔形摩擦槽，摩擦片楔形摩擦槽两侧开有安装孔，安装孔和动摩擦片安装孔配合。

本发明的有益效果：

1、本发明设计的行星齿轮组具有加速变速功能，使得该结构具有低速和高速两种挡位，多个结构串联可以提供较高的变速比。通过制动片的压紧和分离控制高、低速挡位的连续动力切换。同时动力输出轴上设置有单向轴承，可保证低速档位时仍有动力输出而不会空转。

2、本发明通过动摩擦片固定支架的压紧弹簧实现摩擦片和离合片的压紧，通过动摩擦片固定支架的左右移动实现制动片压紧、分离动作分别和摩擦片与离合片分离、压紧动作精确同步进行。并通过摩擦片和离合片的精确压紧实现，减速变速阶段的动力连续。摩擦片结构的使用可以使变速结构具有发动机制动的功能，理论上可以实现加速阶段动力的绝对连续，和减速阶段的动力接近连续。

3、本发明的整体结构摒弃了加工成本高昂结构复杂而笨重的内齿圈结构，可降低生产成本，提高变速可靠性和传动效率。结构简单而独立的变速结构可进一步提高变速响应速度和变速平顺性，降低维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本发明结构原理整体剖面示意图；

图2是本发明动力传递齿轮组机构示意图；

图3是本发明动力传递齿轮组机构三维剖切示意图；

图4是挡位变换机构示意图；

图5是挡位变换机构三维剖切示意图；

图6是摩擦锁死机构示意图；

图7是摩擦锁死机构三维剖切示意图；

图8是本发明前行星支架三维结构示意图；

图9是本发明后行星支架三维结构示意图；

图10是本发明动制动片三维结构示意图；

图11是本发明定制动片三维结构示意图；

图12是本发明单向轴承内外圈三维结构示意图；

图13是本发明动力输出轴三维结构示意图；

图14是本发明动摩擦片固定支架三维结构示意图；

图15是本发明弹簧挡圈三维结构示意图；

图16是本发明动摩擦片三维结构剖切示意图；

图17是本发明离合片三维结构剖切示意图。

图中标号说明：

1、动力输入轴；2、动力输入中心齿轮；3、动力输入行星齿轮；4、行星轴；5、动力输出行星齿轮；6、动力输出中心齿轮；7、滚珠轴承；8、前行星支架；8-1、前行星支架轴承安装位；8-2、前行星支架安装孔；9、后行星支架；9-1、后行星支架外圈滑键；9-2、单向轴承安装键；9-3、后行星支架轴承安装位；9-4、定摩擦片安装螺纹孔；9-5、前行星支架安装螺纹孔；10、动摩擦片固定支架；10-1、动摩擦片安装孔；10-2、动摩擦片固定支架外圈滑键键槽；10-3、动摩擦片固定支架内圈滑键键槽；10-4、弹簧挡圈安装螺纹孔；10-5、自带制动片；11、弹簧挡圈；11-1、弹簧挡圈安装孔；12、压紧弹簧；13、动制动片；14、定制动片；15、变速箱壳体；16、液压制动器；17、动摩擦片；17-1、摩擦片楔形摩擦槽；17-2、安装孔；18、离合片；18-1、离合片滑键键槽；18-2、离合片分离弹簧；18-3、离合片楔形摩擦块；19、定摩擦片；20、单向轴承；20-1、单向轴承内圈键槽；20-2、单向轴承外圈键槽；21、动力输出轴；21-1、动力输出中心齿轮安装键槽；21-2、单向轴承内圈固定安装键槽；21-3、离合片安装滑键；21-4、离合片限位轴肩；22、推力轴承；23、离合片分离弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

一种连续动力自动变速器结构，包括变速箱壳体15，变速箱壳体15内侧安装有动力输入轴1，动力输入轴1上设置有动力输入中心齿轮2。动力输入轴1右侧设置有动力输出轴21，动力输出轴21上设置有动力输出中心齿轮6，动力输入中心齿轮2外侧设置有四个圆周阵列分布的行星轴4，行星轴4上设置有动力输入行星齿轮3和动力输出行星齿轮5，动力输入行星齿轮3外侧设置有前行星支架8，动力输出行星齿轮5外侧设置有后行星支架9，后行星支架9外侧设置有动摩擦片固定支架10。

如图1、2、3、8、9、12、13所示，动力传递齿轮组机构需要以下结构实现，动力输入轴1上通过键槽连接有动力输入中心齿轮2，动力输入轴1右侧设置有同轴心的动力输出轴21，动力输出轴21靠近动力输入轴1的一端通过键槽连接有动力输出中心齿轮6，动力输出中心齿轮6远离动力输入轴1的一侧设置有单向轴承20，单向轴承20可实现单向转动，反转时会自动卡死。动力输入中心齿轮2外侧设置有四个圆周分布的行星轴4，行星轴4上通过键槽连接有动力输入行星齿轮3，动力输入行星齿轮3和动力输入中心齿轮2啮合传动。行星轴4远离动力输入行星齿轮3的一端通过键槽连接有动力输出行星齿轮5，动力输出行星齿轮5和动力输出中心齿轮6啮合。动力输入行星齿轮3远离动力输入中心齿轮2的外侧设置有前行星支架8，动力输出行星齿轮5远离动力输出中心齿轮6的外侧设置有后行星支架9。

单向轴承20内圈开有单向轴承内圈键槽20-1，单向轴承20外圈开有单向轴承外圈键槽20-2。

动力输出轴21靠近动力输入轴1的一端开有动力输出中心齿轮安装键槽21-1，用于安装动力输出中心齿轮6。动力输出轴21与单向轴承20配合的轴段开有单向轴承内圈固定安装键槽21-2，单向轴承内圈固定安装键槽21-2与单向轴承内圈键槽20-1配合，固定单向轴承20内圈。单向轴承内圈固定安装键槽21-2右侧的动力输出轴21上设置有离合片安装滑键21-3，离合片安装滑键21-3右侧的动力输出轴21上设置有离合片限位轴肩21-4，离合片限位轴肩21-4右侧设置有推力轴承22，推力轴承22外圈固定在变速箱壳体15，可抵消动力输出轴21所受到的轴向推力。

前行星支架8侧面设置有四个圆周分布的前行星支架轴承安装位8-1，前行星支架轴承安装位8-1内安装有滚珠轴承7，行星轴4靠近动力输入行星齿轮3的一端与滚珠轴承7内圈配合，前行星支架8侧面边缘设置有若干圆周分布的前行星支架安装孔8-2。

后行星支架9外圈侧面设置有若干圆周分布的后行星支架外圈滑键9-1，后行星支架外圈滑键9-1左侧面开有前行星支架安装螺纹孔9-5，前行星支架安装螺纹孔9-5和前行星支架安装孔8-2配合通过螺柱连接为一个整体。后行星支架9圆盘面中心孔的侧面设置有单向轴承安装键9-2，单向轴承安装键9-2和单向轴承外圈键槽20-2配合，固定单向轴承20的外圈。后行星支架9圆盘面中心孔的周围开有四个圆周分布的后行星支架轴承安装位9-3，内部安装有滚珠轴承7，行星轴4靠近动力输出行星齿轮5的一端与滚珠轴承7内圈配合。后行星支架9圆盘面开有圆周分布的定摩擦片安装螺纹孔9-4。

工作时，发动机或者前一级变速结构输出的动力通过动力输入轴1传递给动力输入中心齿轮2，然后通过齿轮啮合传动传递给动力输入行星齿轮3，通过行星轴4传动给动力输出行星齿轮5；然后动力根据后行星支架9的状态分两种情况传递：

(假设：传动过程中，动力输入轴1转速为n、动力输入中心齿轮2半径为r

一、当后行星支架9处于自由状态时(没有与变速箱壳体15直接或间接固定成为一体时)，如果没有单向轴承20，动力将会沿着没有阻碍的路径传递(即n

二、当后行星支架9处于固定状态(与变速箱壳体15直接或间接固定成为一体时)，行星轴4将只能绕自身轴心转动，(此时，单向轴承不在传递动力，由于动力输入行星齿轮3的直径小于动力输出行星齿轮5的)此时的动力输出轴21的转速将大于动力输入轴的转速(加速输出状态)。

上述由等速状态变换为加速状态的过程实际上是后行星支架9的减速直至停止的过程，在该过程中齿轮组和单向轴承传递的动力比重是连续变化的，直至后行星支架9转速刚好低于动力输出轴21时，动力将完全由行星齿轮组传递，因此在变速过程中动力是连续平滑顺化的。

如图1、4、5、10、11、14所示，档位变换机构需要以下结构实现，动摩擦片固定支架10的圆盘面开有圆周分布的动摩擦片安装孔10-1，动摩擦片固定支架10圆柱面外侧开有动摩擦片固定支架外圈滑键键槽10-2，动摩擦片固定支架10圆柱面内侧开有动摩擦片固定支架内圈滑键键槽10-3，动摩擦片固定支架内圈滑键键槽10-3与后行星支架外圈滑键9-1配合实现滑动连接。动摩擦片固定支架10靠近动力输入轴1的侧面设置有自带制动片10-5，动摩擦片固定支架10靠近动力输入轴1的侧面开有若干圆周分布的弹簧挡圈安装螺纹孔10-4，弹簧挡圈安装螺纹孔10-4贯穿自带制动片10-5。

动摩擦片固定支架10外侧设置有动制动片13，动制动片13内圈的凹槽与动摩擦片固定支架10圆柱面外侧的动摩擦片固定支架外圈滑键键槽10-2配合实现滑动连接。动制动片13左侧设置有若干圆周分布的液压制动器16，液压制动器16安装在变速箱壳体15内侧。液压制动器16右侧设置有若干线性分布的定制动片14，定制动片14和动制动片13间隔分布，定制动片14外缘滑键和变速箱壳体15内侧的滑键槽之间配合，实现滑动连接。

工作时，当液压制动器16未接收到挡位变换指令时，液压制动器16不挤压最左端的定制动片14，此时定制动片14和动制动片13以及动摩擦片固定支架10处于相互分离的状态，进而与动摩擦片固定支架10进行可相对滑动配合的后行星支架9处于自由状态(未直接或间接与变速箱壳体15连接成为一个整体)。当液压制动器16接收到挡位变换指令时，液压制动器16前端伸出最先挤压最左端动制动片14，进而进一步挤压动摩擦片固定支架10自带的制动片(10-5)，最终将动摩擦片固定支架10和定制动片14以及动制动片13压紧，通过摩擦力作用与变速箱壳体15固定成为一体，进而使与动摩擦片固定支架10进行可相对滑动配合的后行星支架9与变速箱壳体15固定成为一体，完成变速。

在整个变速过程中，动摩擦片固定支架10、定制动片14以及动制动片13的压紧过程是连续渐变的，因而变速过程动力连续平顺。

如图1、6、7、15、16、17所示，摩擦锁死机构需要以下结构实现，动摩擦片固定支架10左侧面设置有弹簧挡圈11，弹簧挡圈11上开有弹簧挡圈安装孔11-1，弹簧挡圈安装孔11-1和弹簧挡圈安装螺纹孔10-4配合，通过螺柱将弹簧挡圈11固定连接在动摩擦片固定支架10上。弹簧挡圈11靠近内圈的右侧面设置有压紧弹簧12，压紧弹簧12可随着动摩擦片固定支架10相对后行星支架9的滑动而被压缩或释放压缩。后行星支架9远离弹簧挡圈11的一侧设置有定摩擦片19，定摩擦片19通过螺柱和定摩擦片安装螺纹孔9-4配合固定在后行星支架9上。定摩擦片19远离后行星支架9的一侧设置有离合片18，离合片18内圈开有离合片滑键键槽18-1，离合片滑键键槽18-1与动力输出轴21上的离合片安装滑键21-3配合，离合片18内圈左侧设置有离合片分离弹簧18-2，离合片18靠近边缘的圆盘面上设置有离合片楔形摩擦块18-3。离合片楔形摩擦块18-3远离定摩擦片19的一侧设置有动摩擦片17，动摩擦片17上开有和离合片楔形摩擦块18-3配合的摩擦片楔形摩擦槽17-1，摩擦片楔形摩擦槽17-1两侧开有安装孔17-2，安装孔17-2和动摩擦片安装孔10-1配合。

工作时，在切换到高速档位过程中(前文所述液压制动器16制动时)，由于动摩擦片固定支架10受到来自液压制动器16的单向力，而后行星支架9在行星齿轮组、动力输出轴21、推力轴承22等的限制下无法相对滑动，此时动摩擦片固定支架10将相对后行星支架9发生滑动，进而带动弹簧挡圈11压缩压紧弹簧12同时带动动摩擦片17与离合片18分离，离合片18在离合片分离弹簧23的作用下与定摩擦片19分离，进而不干涉行星齿轮组的动力传递。

在切换到低速档位时(前文所述液压制动器16没有制动时)，此时动摩擦片固定支架10没有受到来自液压制动器16的侧向力，在压紧弹簧12的作用下，弹簧挡圈11带动动摩擦片固定支架10及动摩擦片17挤压离合片18，使得离合片18的楔形摩擦块分别和动摩擦片17、定摩擦片19紧密压合提供足够摩擦力，进而成为一体，阻止动力输出轴21反向拖动单向轴承20，进而实现发动机制动(减速过程中的动力连续)。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。