[发明专利]回转进动自动变速器

说明书

技术领域

本发明涉及一种速度随负载变化而改变的自动变速器，特别涉及一种由具有回转仪的行星齿轮单元构成的自动变速器。

背景技术

自动变速器是众所周知的，尤其是在机动车辆的制造上。

液压自动变速器由于其运行平稳、便于操作、功率性能好以及其具有安全保证的优点，而成为机动车辆的一种主要的自动变速器。然而，使用液压驱动降低了其变速器的效率，并增加了成本。

电子机械式自动变速器仅使用齿轮驱动，故其效率高，且所需的成本比较低。然而，电子机械式自动变速器具有和变速杆与动力传输相结合相关的问题，且在其挠性元件上有误差。相应地，其不适于获得好的运行。

无级自动变速器或连续变速传动装置一开始认为是好的，现在处于成熟期。它们借助于电子控制系统克服了如最大转矩、噪音和可靠性等问题。然而成本问题还没有解决。

在由两个路径，即行星驱动路径和发电机-电动机驱动路径构成的双路混合动力自动变速器中，如专利号为No.US6,416,437 B2、No.US2003/0176955 A1和国际公布号为No.WO242658的专利，以及丰田汽车混合动力系统(THS)中公开的例子，行星驱动由于功率的直接转换是通过其中的齿轮进行的，故其效率高，而发电机-电动机驱动由于通过多个能量转换器转换功率，故其效率较低，且所述变速器因为其复杂的驱动过程而在结构上较为复杂，进而导致了总成本高。

在第六或第七级自动变速器中，每一级的速率范围很窄，而在最高级和最低级之间的速率范围很宽，因而借助于电子控制可以达到较快的速度改变。因此，燃料消耗低，敏感度高，增进了机动车辆的移动性和加速性。然而，同一变速器在结构上更复杂了，且需要一个复杂的控制系统，这就增加了成本。此外，使用液压转换器不会在功率转换上产生小的损失，且稳定的控制操作在变速器的特征曲线上形成很多拐点。因而，这些变速器不能认为是在机械上完美的变速器。

因此，与现有技术自动变速器相关的问题包括传动过程、可靠性、成本、控制、灵敏度和效率等。

发明内容

本发明的目的是为公知提供一个完全满足机械需要和自身使用的充分条件的齿轮类型的自动变速器，其高速操作，随着负载的变化而自发改变，而不改变齿轮(既不改变齿轮，也不改变齿轮对的结合)，其中，速率保持和输出力矩与输入力矩的比例相等。

本发明所公开的一个方面是一种由行星齿轮单元构成的自动变速器，行星齿轮单元是一个伞齿轮组件，伞齿轮组件优选具有一个行星齿轮轴，其中，行星齿轮轴是一个具有给定惯性力矩的转子，以及其中，行星齿轮轴的旋转轴垂直于其回转轴。在一个替换方案中，行星齿轮单元具有多个行星齿轮轴，该行星齿轮轴为具有给定惯性力矩的转子。该回转进动自动变速器具有一个自动的极限力矩离合器，如果输出负载低于一定界限，那么变速器的前轴和后轴连接起来，从而，整个变速器变成一个轴，且形成一个直接的连接驱动，如果输出负载超过一定界限，那么连接的轴相脱离，从而转子开始进动，速率随着输出负载的变化而自发改变。由于行星齿轮轴是具有给定惯性力矩的转子，故其用作回转仪，其回转等同于回转仪的运动，其中，产生运动的外力为施加在输出轴上的负载。因此，行星齿轮轴的回转速度随着输出负载的变化而改变，输出轴的旋转速度也一样。这使得变速器以随着输出负载的变化而自发改变的速率运转，而不进行任何改变速度的控制操作。

本发明的另一个优选实施例是一种由行星齿轮单元组成的自动变速器，该行星齿轮单元优选为一个伞齿轮组件，伞齿轮组件优选包括三个向内安装在旋转框架上的行星齿轮轴，该旋转框架位于输入和输出齿轮之间，这样，该行星齿轮轴垂直于在输入和输出轴之间延伸的轴，以及伞齿轮组件进一步优选包括三个向外设置在旋转框架上的行星齿轮轴之间的具有给定惯性力矩的转子。在一个替换方案中，该行星齿轮单元是一个内圆柱齿轮组件或两个圆柱齿轮组件。

每个转子具有一个适于使之通过安装在输入轴上的辅助齿轮相对于旋转框架旋转的转子齿轮。如果输入轴以一定速度旋转，那么转子借助于辅助齿轮旋转，因而，防止旋转框架由于回转力矩而旋转。因此，功率通过输入齿轮和行星齿轮传送至输出齿轮。如果输出齿轮所承受的负载通过行星齿轮轴作用于旋转框架上，那么旋转轴旋转，进而转子进动。相应地，旋转框架的旋转速度依照输出负载的变化而改变，变速器以随着输出负载的变化而自发改变的速率而运转。

附图说明

图1是本发明自动变速器的操作和结构示意图，其中，行星齿轮单元为一个具有一个行星齿轮轴的伞齿轮组件，行星齿轮轴为一个转子。