專利名稱：液力機械式自動變速器裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及車輛電子控制自動變速器領域，特別是涉及一種液力機械式自 動變速器裝置。
技術背景車輛自動變速器在轎車上已經得到普遍應用，并已被廣大的車輛使用者所接 受。但由于車輛自動變速器的生產工藝復雜，生產流程繁瑣，只有少量的汽車生產 商生產，使自動變速器的成本上升，較高的成本負擔又直接落到車輛使用者身上。因 此，使其應用受到一定的限制。發明內容本實用新型的目的在于克服現有車輛電子控制自動變速器生產工藝復雜，成本 高等缺點，提供一種形式的液力機械式自動變速器裝置。本實用新型的上述目的是這樣實現的，結合
如下。 一種液力機械式自動變速器裝置由變速器部分1、液壓控制部分2和控制單元-3組成，所說的控制單元3分別與變速器1、液壓控制部分2相連；所說的變速器 部分1包括外部結構一致、互為倒置、表面相接觸安裝且軸心線相互平行的主動錐 臺體5和從動錐臺體6,裝在主動錐臺體5左端的齒輪箱4和裝在主動錐臺體5內 腔主油道內的換檔活塞8以及驅動換檔活塞8的換檔選擇缸7，所說的主動錐臺體 5和從動錐臺體6上加工有多個位置相同且直徑相等的圓孔，主動錐臺體5的圓孔 內裝有可沿圓孔伸出外表面的多組柱塞，柱塞油道17與主動錐臺體5內腔主油道 連通。所說的主動錐臺體5由固連為一體的主動錐臺體的外體15和主動錐臺體的內 體16組成，主動錐臺體的內體16的小端臺面上裝有主動錐臺體輸入連接齒輪14， 主動錐臺體5通過支撐軸承19裝在支撐軸18上，支撐軸18兩端固定在自動變速 器的箱體上。所說的主動錐臺體5和從動錐臺體6上的圓孔按錐臺體表面從小到大等份分層, 逐次遞增布置。所說的從動錐臺體6由從動錐臺體的外體20、支撐架21、輸出軸22、連接器 23組成，所說的從動錐臺體的外體20通過支撐架21裝在輸出軸22上，支撐架21 的外端與從動錐臺體的外體20連成一體，內端與輸出軸22采用鍵齒配合，用于連 接傳動軸的連接器23固定在輸出軸22的右端，輸出軸22通過軸承固定在自動變 速器的箱體上。所說的齒輪箱4包括通過花鍵套裝在輸入軸9上的前進檔D和倒檔R齒輪組10， 套裝在該齒輪組兩側的前進檔D液壓換檔缸11和倒檔R液壓換檔缸12，通過軸承 固定在主動錐臺體的支撐軸18上的主動錐臺體輸入連接齒輪14以及與主動錐臺體 輸入連接齒輪14常嚙合的倒檔中間齒輪13，所說的前進檔D和倒檔R齒輪組10 由連為一體的前進檔D齒輪和倒檔R齒輪組成，前進檔D齒輪由前進檔D液壓換檔 缸11驅動可與主動錐臺體輸入連接齒輪14，倒檔R齒輪由倒檔R液壓換檔缸12 驅動倒檔中間齒輪13，主動錐臺體輸入連接齒輪14的內軸右端與主動錐臺體5固 定連接。所說的換檔選擇缸7包括多層逐級套合為筒狀的多級缸26，套裝在多級缸26 的小口端內的內缸27，外殼24套裝在多級缸26和內缸27的外側，外殼24和多 級缸？6的右端口由外殼閥體25密封固定，外殼24的左端口與內缸27的外表面之 間裝有密封環bl，支撐軸18穿過內缸27和外殼閥體25，外殼閥體25與支撐軸 18之間裝有密封環b2、 b3，外殼閥體25上加工有液壓進油口 Al，液壓進油口A1 與多級缸26、內缸27和外殼閥體25內表面形成的壓力區連通，內缸27左端連接 換檔活塞8。所說的換檔活塞28為圓環柱體，其外環的表面加工有環形油道31，環形油道 31上均布多個相同直經油道孔30，油道孔30與內環上的中心油道29相通，圓環 柱體的內外表面分別與主動錐臺體的內體16的中心內環和支撐軸18表面配合，圓 環柱體與支撐軸18之間形成的間隙為中心油道29，該油道通往換檔選擇缸7中內 缸27的油道的。本實用新型雙錐臺體結構柱塞傳動式自動變速器的技術效果是 與現有的AT、 CVT自動變速器相比，改變了以往的齒輪傳遞動力的傳遞方式， 通過采用柱塞換速(換檔)方法，在實施動力換檔時，使車輛的動力性能提高，燃料消耗下降，車輛行駛的平順性得到改善，乘坐的舒適性得以提高；可使倒檔駕駛速度與前進檔駕駛速度相互比美，該裝置具有加工簡單，生產成本低，有利于推廣應用。
附圖說明圖1為本實用新型的液力機械式自動變速器裝置結構示意圖；圖2為變速器部分的結構示意圖；圖3為換檔選擇缸的結構示意圖；圖4為換檔選擇缸與換檔活塞連接關系示意圖；圖5為換檔時的油道示意圖；圖6為液壓控制系統結構。圖中l.變速器部分2.液壓控制部分 3.控制單元 4.齒輪箱 5.主動錐臺 體 6.從動錐臺體7.換檔選擇缸 8.換檔活塞 9.輸入軸10.前進檔D與倒檔R齒輪組 ll.前進檔D液壓換檔缸 12.倒檔R液壓換檔缸 13.倒檔中間齒輪 14.主動錐臺體輸入連接齒輪 15.主動錐臺體的外體16.主動錐臺體的內體 17. 柱塞油道 18.支撐軸 19.軸承 20.從動錐臺體的外體 2L支撐架 22.輸出軸 23.連接器 24.外殼 25.外殼闊體 26.多級缸 27.內缸 28.活塞體 29.中 心油道 30.油道孔 31.環形油道 32.卡環 33.油箱 34.液壓油泵 35.壓力 調節閥 36.單向閥 38. Al電磁閥、37. A2電磁比例閥 39.節流閥 40.前進檔D 與倒檔R電磁比例閥Pl.主動錐臺體的主油道；Al.換檔選擇缸與換檔活塞的進油道；A2.液壓控制油道；Xl.前進檔D信號；X2.空檔N信號； X3.倒檔R信號；X4.油門開度變化量信號； X5.車速變化量信號；Outl.控制前進檔D與倒檔R的電磁比例閥的輸出電壓數據； 0ut2.控制換檔選擇比例電磁閥的輸出電壓數據；bl、 b2、 b3為密封環； yl.液壓壓力油道； y2.液壓回油道。
具體實施方式
以下結合附圖所示實施例進一步說明本實用新型的具體內容。 液力機械式自動變速器裝置主要由變速器部分1，液壓控制部分2和控制單元 3組成。所說的控制單元3分別與變速器1，液壓控制部分2系統相連。所述的變 速器部分1是由齒輪箱4，主動錐臺體5，從動錐臺體6，換檔選擇缸7，換檔活塞 8組成。本實用新型提供的技術方案具有以下主要技術特征A. 兩個錐臺體外部結構一致，互為倒置的安裝相互平行的軸心線上，兩錐臺 體的表面相接觸，通過其一錐臺體內的柱塞從其表面移出，而使其與另一錐臺體連 鎖成一體繞各自的軸心線轉動；B. 兩個雙錐臺體各沿自己的軸心線轉動，其中安裝有柱塞的錐臺體為主動錐臺體，另一個為從動錐臺體，當柱塞發生作用將兩錐臺體鎖在一起時，主動錐臺體帶動從動錐臺體作相向轉動。將兩個錐臺體鎖止，并能使柱塞移出主動錐臺體的方 法是在錐臺體的表面上加工了許多位置相同但數目不同的相等直徑的圓孔。圓孔在 錐臺體表面上分布是按錐臺體截面直徑從小到到大遞增數列排列的；C. 主動錐臺的每一個圓孔處都設計安裝一個柱塞，從動錐臺的圓孔內不裝柱塞；D. 主動錐臺上的柱塞在液壓作用下，隱匿在主動錐臺內，通過液壓滑閥的移 動，選定與柱塞孔油道相通位置后，控制液壓油的壓力作用在被選擇的柱塞的底部， 在壓力差的作用下使柱塞移出主動錐臺體的表面；E. 液壓滑閥的移動是依據從動錐臺旋轉的速度，在電子控制系統ECU的指令 下實施的。齒輪箱4齒輪箱輸入軸9通過軸承支撐在前進檔D、倒檔R齒輪箱體上，輸入軸9左側 通過鍵齒連接離合器、發動機，中部通過花鍵與前進檔D與倒檔R齒輪組10連接， 在靠前進檔D與倒檔R齒輪組10的左側套裝前進檔D液壓換檔缸11，在靠前進檔 D與倒檔R齒輪組10的右側套裝倒檔R液壓換檔缸12。前進檔D與倒檔R齒輪組10由一大與一小齒輪組成，該齒輪組為組合加工的 一體結構。齒輪組內孔加工有內齒，與輸入軸9上的鍵齒相配合，并可在輸入軸9 上左右移動。大齒輪為前進檔D齒輪，在前進檔D液壓換檔缸11的液壓作用下， 前進檔D與倒檔R齒輪組10向右移動，使之直接與主動錐臺體輸入連接齒輪14 嚙合。小齒輪位倒檔齒輪R，在倒檔R液壓換檔缸12的液壓作用下，前進檔D與 倒檔R齒輪組10向左移，使之與倒檔中間齒輪13嚙合。倒檔中間齒輪13是一個單一齒輪，它通過自身軸與軸承固定在前進檔D、倒檔 R齒輪箱4的箱體上，該齒輪與主動錐臺體輸入連接齒輪14常嚙合。主動錐臺體輸入連接齒輪14是一長齒輪，它除與倒檔中間齒輪13常嚙合外， 還用于與前進檔D與倒檔R齒輪組10的大齒輪D檔齒輪嚙合。主動錐臺體輸入連 接齒輪14的內軸通過軸承固定在主動錐臺體的支撐軸18上，內軸右端與主動錐臺 體5用螺栓連接。主動錐臺體5所述的主動錐臺體5的特征是由主動錐臺體的外體15、主動錐臺體的內體16、 布置于主動錐臺體內體中的n道柱塞組及柱塞油道17、主動錐臺體的支撐軸18、 主動錐臺體的支撐軸承19組成。主動錐臺體的外體15用合金屬加工制造。按錐臺體從小到大的表面上等份分 層，逐次遞增加工n個等經圓孔，該圓孔是n道柱塞組行駛作闬的通道。主動錐臺體的內體16是一錐型空心實體，裝于主動錐臺體的外體15內，并成
一體。主動錐臺體的內體16與主動錐臺體的外體15相對應的圓孔位置處加工了同 樣數量的柱塞油道17,用以安裝柱塞組。主動錐臺體的內體16的小端加工有環型 油道Pl，并鉆有多個油道孔與柱塞組及柱塞油道上部接通，形成密閉的油路，接通 液壓控制部分2的控制油壓。主動錐臺體的內體16的中心內環用于安裝換檔活塞 8,并且主動錐臺體的內體16通過兩側軸承19固定在支撐軸18和換檔選擇缸7上。 在主動錐臺體的內體16的小端臺面上的圓周均布內螺栓孔，該孔通過螺栓與主動 錐臺體輸入連接齒輪M連接。支撐軸18的兩端固定在機械式自動變速器的箱體上。柱塞組及柱塞油道為多道，并成套的布置在主動錐臺體的內體16上，依據主動 錐臺體的內體16的結構所加工的柱塞油道深淺不一，但加工的柱塞油道距錐面處 與柱塞尺寸形狀都是一致的，且柱塞尺寸形狀也加工是一致。柱塞裝在柱塞油道內， 為防止柱塞掉出柱塞油道，在柱塞油道距支撐軸18的位置上加工有環槽，該環槽裝 有卡環32。 '從動錐臺體6從動錐臺體6由從動錐臺體的外體20、支撐架21、輸出軸22、連接器23組成。從動錐臺體的外體20結構與主動錐臺體的外體15 —致，其安裝與主動錐臺體 的外體15的位置相反，與主動錐臺體的外體15的表面相配合接觸。支撐架21的外端與從動錐臺體的外體20連成一體，內端是一帶內孔的圓柱，其 內孔加工內鍵齒，與輸出軸22上的外鍵齒配合。這樣從動錐臺體的外體20的轉動 則帶動輸出軸22轉動。連接器23固定于輸出軸22的右端，以連接傳動軸。輸出軸22通過軸承固定于自動變速器的箱體上。換檔選擇缸7換檔選擇缸7由外殼24、外殼閥體25、多級缸26、內缸27組成。 外殼24用圓合金鋼制作加工，與外殼閥體25形成一體裝置，通過支撐軸18 固定于自動變速器的箱體上。支撐軸18穿過外殼24與外殼閥體25,在外殼24與 外殼閥體25的內環上分別裝有密封環bl和b2、 b3,以防止液壓油的外泄。外殼24 的殼體上安裝有液壓油油道A2。外殼閥體25上加工有液壓進油道Al。多級缸26用多層逐級套合的圓合金鋼制作加工形成，級層的設定按換檔活塞8 移動的距離而定。為了使多級缸26伸縮自如和各級缸相互不拖落，在每級缸的前端 部安裝有卡環，以鎖止該缸行程。同時為了防止漏油，在各級缸之間都安裝有密封 環。內缸27是壓力作用缸，其左端連接換檔活塞8，右端套在多級缸26小端的內側。
內缸27與支撐軸18之間形成的環型油道通向換檔活塞8的中心油道29。內缸27 與多級缸26將換檔選擇缸7分為兩個壓力工作區，即內缸27左側端面外與外殼24 之間的壓力區I ，內缸27和多級缸26內側形成的壓力區II 。當壓力區I〉壓力區 II時，換檔選擇缸7向左移動，當壓力區I 〈壓力區II時，換檔選擇缸7向右移動。 換檔活塞8換檔活塞8由活塞體28、中心油道29、均布的油道孔3()、環形油道31組成。 活塞體28是一圓環柱體的鑄金屬制作加工形成，其外環的表面加工有環形油 道31,并在環形油道3]上的油道環上均布多個相同直經油道孔30，油道孔30與 內環上的中心油道29相通。活塞體28的內外圓環表面經精磨加工處理與主動錐臺 體的內體16的中心內環、支撐軸18表面配合。活塞體28內環與支撐軸18表面配 合有一定的間隙，所形成的中心油道29通往換檔選擇缸7的內缸27的油道。換檔 活塞8與換檔選擇缸7的內缸27的的連接后，連接處用密封環密封，以保證油道 內的壓力不泄露；連接處用卡環鎖止，確保換檔活塞8與換檔選擇缸7內缸27成~"體。控制單元3控制單元3為一套以駕駛員的指令控制進行選擇前進檔D、倒退檔R、空檔N; 通過對車輛在行進中的油門的開度，與行駛的車速優化計算而控制電磁閥動作實施 換檔等程序。控制單元3是一臺微型計算機，它有五路信息采集輸入信號，兩路控制輸出端-， 五路信息采集輸入信號分別是xl、 x2、 x3、 x4、 x5。
xl、 x2、 x3是前進檔D、 空檔N、倒檔R三路信號是開關量，x4、 x5是油門開度變化量與車速變化量是兩路 模擬量，xl、 x2、 x3的信號直接輸入控制單元3，"、 x5通過A/D變換后輸入控制 單元3。控制系統根據控制單元3傳輸的信號生成數控電磁閥程序。模擬量輸出接口采 用數模轉換器DAC,將數控系統的數字信號轉化為模擬信號，輸出模擬電壓的范圍 為0--+12V,用來控制比例電磁闊。控制單元3在接收到xl、 x2、 x3中的其中的任何一方的信號時，則對該信號作 出反應，通過輸出控制端線0UT1控制前進檔D與倒檔R的電磁比例閥動作，以接通 連接液壓系統2液壓油通往前進檔D液壓換檔缸11與倒檔R液壓換檔缸12。進行 前進檔D、空檔N、倒檔R選檔操作。車輛行駛時的x4、 x5的信號動態適時地輸入控制單元3,控制單元3通過對油 門開度變化量與車速變化量的比較與計算，優化計算出控制進行換檔的控制數據值, 與控制輸出端0UT2去控制換檔比例電磁閥，以接通液壓系統液壓油至換檔選擇缸7
上進油道Al與液壓控制油道A2的油路。在液壓作用下，使內缸27帶動按換檔活 塞8從左側向右側移動，進行升檔；使換檔選擇缸7的內缸27帶動按換檔活塞8 從右側向左側移動，進行降檔。來自液壓控制油道Al的油壓通過內缸27與支撐軸 18之間形成的油道進入換檔活塞8的中心油道29,經油道孔30、環形油道31、到 達所對應的該組柱塞的底部的柱塞油道17中；由于柱塞的結構都相同，這里簡單敘 述柱塞的結構。柱塞是合金結構的雙圓柱實體，柱塞底部為大圓柱，中部為小圓柱， 小圓柱的上端部為半圓形。小圓柱與大圓柱的結合面為一圓環面積，大圓柱底部面 積是一大于圓環面積的圓面積。主動錐臺體的主油道pl的液壓常久作用在小圓環 面上，在該柱塞的底部沒受換檔選擇缸與換檔活塞的進油道Al的液壓作用時，使柱 塞壓回主動錐臺體的外體15的表面內。當換檔活塞8移動到使環形油道31對準了 選中的該組柱塞油道17時，換檔選擇缸與換檔活塞的進油道A1的液壓經油道而作 用該組柱塞的底部圓面積上，換檔選擇缸與換檔活塞的進油道Al的壓力〉主動錐 臺體的主油道pl壓力，使該組柱塞17被頂出主動錐臺體的外體15表面，進入從動 錐臺體6的外體20的圓孔內，將從動錐臺體6鎖止成一體。 液壓控制部分2本實用新型的液壓控制部分2是由油箱33,液壓油泵34,壓力調節閥35,單向閥 36, Al電磁閥38，A2電磁比例閥37,換檔選擇缸7;節流闊39，主油道P1;前進檔 D與倒檔R電磁比例閥40，前進檔D液壓換檔缸ll,倒檔R液壓換檔缸12組成。 與本實用新型的雙錐臺體結構柱塞傳動式的液力機械式自動變速器是一整體結構。 液壓控制部分2的油箱裝在雙錐臺體結構柱塞傳動式自動變速器內，油泵安裝在 雙錐臺體結構柱塞傳動式自動變速器箱上，各電磁控制閥都固定安裝在雙錐臺體結 構柱塞傳動式的液力機械式自動變速器箱體上，各電磁閥之間的相互連接與執行器 的連接是通過箱體上設計的油道將其完成，油泵安裝于雙錐臺體結構柱塞傳動式的 液力機械式自動變速器箱內，通過箱體上的各個油道將壓力油輸送自各電磁閥端和 各油道上。
權利要求1.一種液力機械式自動變速器裝置由變速器部分(1)、液壓控制部分(2)和控制單元(3)組成，其特征在于所說的控制單元(3)分別與變速器(1)、液壓控制部分(2)相連；所說的變速器部分(1)包括外部結構一致、互為倒置、表面相接觸安裝且軸心線相互平行的主動錐臺體(5)和從動錐臺體(6)，裝在主動錐臺體(5)左端的齒輪箱(4)和裝在主動錐臺體(5)內腔主油道內的換檔活塞(8)以及驅動換檔活塞(8)的換檔選擇缸(7)，所說的主動錐臺體(5)和從動錐臺體(6)上加工有多個位置相同且直徑相等的圓孔，主動錐臺體(5)的圓孔內裝有可沿圓孔伸出外表面的多組柱塞，柱塞油道(17)與主動錐臺體(5)內腔主油道連通。
2、 根據權利要求1所述的液力機械式自動變速器裝置，其特征在于所說的主 動錐臺體(5)由固連為一體的主動錐臺體的外體(15)和主動錐臺體的內體(16) 組成，主動錐臺體的內體(16)的小端臺面上裝有主動錐臺體輸入連接齒輪(14)， 主動錐臺體(5)通過支撐軸承(19)裝在支撐軸(18)上，支撐軸(18)兩端固 定在自動變速器的箱體上。
3、 根據權利要求1所述的液力機械式自動變速器裝置，其特征在于所說的主 動錐臺體(5)和從動錐臺體(6)上的圓孔按錐臺體表面從小到大等份分層，逐次 遞增布置。
4、 根據權利要求1所述的液力機械式自動變速器裝置，其特征在于所說的從 動錐臺體(6)由從動錐臺體的外體(20)、支撐架(21)、輸出軸(22)、連接器(23) 組成，所說的從動錐臺體的外體(20)通過支撐架(21)裝在輸出軸(22)上，支 撐架(21)的外端與從動錐臺體的外體(20)連成一體，內端與輸出軸(22)采用 鍵齒配合，用于連接傳動軸的連接器(23)固定在輸出軸(22)的右端，輸出軸(22) 通過軸承固定在自動變速器的箱體上。
5、 根據權利要求1所述的液力機械式自動變速器裝置，其特征在于所說的齒 輪箱(4)包括通過花鍵套裝在輸入軸(9)上的前進檔(D)和倒檔(R)齒輪組(10), 套裝在該齒輪組兩側的前進檔(D)液壓換檔缸(11)和倒檔(R)液壓換檔缸(12)， 通過軸承固定在主動錐臺體的支撐軸(18)上的主動錐臺體輸入連接齒輪(14)以 及與主動錐臺體輸入連接齒輪(14)常嚙合的倒檔中間齒輪(13)，所說的前進檔(D)和倒檔(R)齒輪組(10)由連為一體的前進檔(D)齒輪和倒檔(R)齒輪組 成，前進檔(D)齒輪由前進檔(D)液壓換檔缸(11)驅動可與主動錐臺體輸入連 接齒輪(14)，倒檔(R)齒輪由倒檔(R)液壓換檔缸(12)驅動倒檔中間齒輪(13)， 主動錐臺體輸入連接齒輪(14)的內軸右端與主動錐臺體(5)固定連接。
6、 根據權利要求1所述的液力機械式自動變速器裝置，其特征在于所說的換 檔選擇缸(7)包括多層逐級套合為筒狀的多級缸(26)，套裝在多級缸(26)的小 口端內的內缸(27)，外殼(24)套裝在多級缸(26)和內缸(27)的外側，外殼 (24)和多級缸(26)的右端口由外殼閥體(25)密封固定，外殼(24)的左端口 與內缸(27)的外表面之間裝有密封環(M)，支撐軸(18)穿過內缸(27)和外 殼閥體(25)，外殼閥體(25)與支撐軸(18)之間裝有密封環b2、 b3，外殼閥體 25上加工有液壓進油口 (Al),液壓進油口 (Al)與多級缸(26)、內缸(27)和 外殼閥體(25)內表面形成的壓力區連通，內缸(27)左端連接換檔活塞(8)。
7、根據權利要求1所述的液力機械式自動變速器裝置，其特征在于所說的換 檔活塞(28)為圓環柱體，其外環的表面加工有環形油道(31)，環形油道(31) 上均布多個相同直經油道孔(30)，油道孔(30)與內環上的中心油道(29)相通， 圓環柱體的內外表面分別與主動錐臺體的內體(16)的中心內環和支撐軸(18)表 面配合，圓環柱體與支撐軸(18)之間形成的間隙為中心油道(29)，該油道通往 換檔選擇缸(7)中內缸(27)的油道的。
專利摘要本實用新型涉及車輛電子控制自動變速器領域，特別是涉及一種液力機械式自動變速器裝置。其目的在于克服現有車輛電子控制自動變速器生產工藝復雜，成本高等缺點。該裝置由變速器部分、液壓控制部分和控制單元組成，控制單元分別與變速器、液壓控制部分相連；變速器部分包括外部結構一致、互為倒置、表面相接觸安裝且軸心線相互平行的主動錐臺體和從動錐臺體，裝在主動錐臺體左端的齒輪箱和裝在主動錐臺體內腔主油道內的換檔活塞以及驅動換檔活塞的換檔選擇缸，主動錐臺體和從動錐臺體上加工有多個位置相同且直徑相等的圓孔，主動錐臺體的圓孔內裝有可沿圓孔伸出外表面的多組柱塞，柱塞油道與主動錐臺體內腔主油道連通。
文檔編號F16H47/02GK201027948SQ20072009355
公開日2008年2月27日 申請日期2007年4月16日 優先權日2007年4月16日
發明者雙 范, 范巨新, 玲 陳 申請人:范巨新