[发明专利]缓冲弹簧式结合器及其电子控制变速系统

说明书

技术领域：本发明是一种以齿轮选择性控制装置为基础的自动挡变速器以及电子控制系统，属于变速器系统和电子技术电器设备控制系统领域。 

背景技术：汽车、工程机械等移动机械(以下简称为汽车)中，自动挡多用到液力变矩器，其效率低于手动挡是一大弊端，另外，变速器用到的离合器，目前的有摩擦片式离合器、电磁离合器和液力偶合器，单向离合器有滚柱式、弹簧式、摩擦片式；本发明中的“内轴-外轴可控结合器”结构和控制都相对目前的离合器简单，此为基础设计出“内轴-外轴可控结合器式电子控制变速系统”。 

内轴-外轴可控结合器实际上是新型离合器，包括“弹簧软结合式离合器”和“齿销硬结合式离合器”，为了便于与传统离合器区别，以下将“内轴-外轴可控结合器”简称为“结合器”，将“弹簧软结合式离合器”简称为“软合器”，将“齿销硬结合式离合器”简称为“硬合器”。 

几点说明： 

◆附图编号中，关联很紧密的几个图放在同一个主编号内，如：图1.1～图1.4，表示这几幅图关系很紧密，有很多相同或相关的内容，都放在主编号图1中。 

◆多个图中出现的同一个标号，只在第一次出现时说明；以阿拉伯数字开头的标号，其阿拉伯数字表示第一次出现的所在图号，如“1A”在很多图中都有，而第一次出现是在图1.*中；只在图1.*解释中说明； 

◆车体、船体、地面、机身统称为载体，各种基座都固定于载体。 

◆弹簧圆筒两边的端盖，朝向对面啮合齿轮的一面为前端； 

◆弹簧钢丝是广义的钢丝，包括制造螺旋弹簧的所有形状的材料，如：钢条、钢带等； 

◆顺拖和逆顶的概念：缓冲弹簧的两端各自固定着一个旋转体，该两个旋转体同轴且相互独立旋转，当该两个旋转体的旋转关系是使缓冲弹簧沿钢丝方向受拖曳力时，定义转轴为顺拖；当该两个旋转体的旋转关系是使缓冲弹簧沿钢丝方向受挤压力时，定义转轴为逆顶；比如图1.2中，当内轴1A顺时针转速高于弹簧圆筒1F顺时针转速时，或内轴逆时针转速低于弹簧圆筒逆时针转速时，缓冲弹簧1g是受到拖曳力，为顺拖。 

发明原理描述： 

一种缓冲弹簧式结合器及其电子控制变速系统 

内轴-外轴结合器式电子控制变速系统，其特征是：内轴-外轴结合器(以下简称结合器)包含一根长的内轴，内轴外由轴承支承一根短的外轴，内轴和外轴上各有一个齿轮， 称为内轴齿轮和外轴齿轮，这两个齿轮是互相匹配的，有三个匹配关系，第一个是啮合匹配，这两个齿轮一个是外齿，一个是内齿，任意设定一个为外齿，配对的一个就为内齿，通过轴向驱动使这两个齿轮啮合后，内齿刚好可以套住外齿，实际上是形成了花键连接，所以这对齿轮以下又称为键齿轮；第二个是轴向移动匹配，其中有一个键齿轮直接安装在或者通过单向离合器安装在可轴向移动的轴套上，该轴套与转轴采用键连接，随转轴转动，但是可轴向移动，所以该键齿轮在轴向移动装置驱动下可以轴向移动，将其称为动齿轮，另一个键齿轮在轴向固定，将其称为静齿轮，动齿轮与静齿轮啮合以前，内轴与外轴并不互相传递转矩，啮合后，内轴与外轴通过键齿轮传递转矩；第三个是缓冲匹配，有一个键齿轮是通过轴承支承于所在轴，该转轴与该键齿轮并不能直接传递转矩，在该转轴和该键齿轮之间加装螺旋弹簧，就可以通过该螺旋弹簧传递转矩了，可知这种转矩的传递过程是会产生缓冲的，所以将该螺旋弹簧称为缓冲弹簧，该键齿轮称为弹簧齿轮，与之啮合的另一个键齿轮与所在轴在旋转关系上为刚性连接，由于它也参与了软结合，所以称为软合齿轮，简单地说，一个是弹簧齿轮，一个是刚性齿轮；内轴齿轮和外轴齿轮可以选择不同组合的匹配，比如说，内轴齿轮选择为外齿式+动齿轮+弹簧齿轮，那么外轴齿轮就与之匹配为内齿式+静齿轮+刚性齿轮； 

弹簧齿轮的缓冲弹簧有轴向螺旋式、径向螺旋式和多层多圈式，缓冲弹簧的安装结构也有不同的选择，理论上说，用一根缓冲弹簧就可以使正转和反转都可以产生缓冲效果，但实际上，对于一根钢丝，如果从两端拉，它可以承受很大的拉力，而从两端挤压，它容易变形甚至扭断，受不了多大的力，为了避免使弹簧钢丝受到挤压力，需要采用单向离合器保护，其安装方向的要求为保证钢丝只会受到顺拖的拉力，不会受到逆顶的挤压力，一根缓冲弹簧和一个使缓冲弹簧可以顺拖避免逆顶的单向离合器构成一付“单向缓冲弹簧”；弹簧齿轮在啮合过程中会产生缓冲，使内齿与外齿之间的撞击力减弱，并且使内轴与外轴之间传递转矩和产生加速的结合过程变得平缓，所以称该缓冲装置为“软合器”；用一付“单向缓冲弹簧”可以构成一个单向软合器，用两付旋向相反的单向缓冲弹簧可以构成一个双向软合器；将软合器的弹簧齿轮直接固定于轴套上，则演变成了硬合器。