WO2011020443A1

WO2011020443A1 - 一种摆渡齿轮和应用该摆渡齿轮的摆渡齿轮组及自动变速器

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Publication number: WO2011020443A1
Application number: PCT/CN2010/076179
Authority: WO
Inventors: 张惠东
Original assignee: TIANJIN BINHAI NEW AREA XINLUN DRIVE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TIANJIN BINHAI NEW AREA XINLUN DRIVE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2012-02-20

Description

一种摆渡齿轮和应用该摆渡齿轮的摆渡齿轮组及

自动变速器技术领域

本发明涉及机械传动领域，特别是涉及一种摆渡齿轮和应用该摆渡齿轮的摆渡齿轮组及自动变速器。背景技术

变速器是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置，又称变速箱。可以改变机床、汽车、拖拉机等机器运转速度或牵引力，其由许多直径大小不同的齿轮组成，机械式变速箱主要应用了齿轮传动的降速原理：变速箱内有多组传动比不同的齿轮副，通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作；如在低速时，让传动比大的齿轮副工作，而在高速时，让传动比小的齿轮副工作。

普通齿轮传动变速机构一般用滑移齿轮和离合器等。离合器有啮合式和摩擦式之分。用啮合式离合器时，变速应在停车或转速差很小时进行，用摩擦式离合器可在运转中任意转速差时进行变速，但承载能力小，且不能保证两轴严格同步。

现有的汽车自动变速器如液力自动变速箱 AT; 机械无级自动变速箱 CVT , 普遍效率不高，其中一个很重要的原因是：这些变速器均用到液压装置来实现自动控制，输入轴的相当一部分轴功率被消耗到液压系统上。此外，复杂的液压系统也造成自动变速箱维修困难，价格昂贵。发明内容

为解决现有齿轮式变速器存在的缺点，本发明提供了一种摆渡齿轮。另外，本发明还提供了应用该摆渡齿轮的摆渡齿轮组及自动变速器。

本发明的技术方案如下：

一种摆渡齿轮，所述摆渡齿轮是非圆的直齿轮或斜齿轮，其轮齿由两段轴向摆渡齿和两段径向摆渡齿构成，顺序依次是：轴向摆渡齿大齿轮段、进程径向摆渡齿、轴向摆渡齿小齿轮段、返程径向摆渡齿；所述摆渡齿轮的节线由轴向摆渡齿大齿轮段节圆圆弧、进程径向摆渡齿节线、轴向摆渡齿小齿轮段节圆圆弧和返程径向摆渡齿节线依次连接组成。

所述摆渡齿轮是双作用摆渡齿轮，其进程径向摆渡齿节线上的动点 P_t和返程径向摆渡齿节线上的动点 P₂的连线经过轮心，并且满足 I I = m (_Zl+z₂) /2 ; 所述进程径向摆渡齿节线的参数方程是：厂 X= C mz!/2+ (mz₂ Θ -mZi Θ ) /2 γ〕 cos Θ

_ Y=〔 mzjl+ (mz₂ Θ -mz_x Θ ) /2 γ〕 s in Θ

其中， m是齿轮模数，是小齿轮齿数， z₂是大齿轮齿数， γ是径向摆渡区间角； Θ是角度变量，其参数值取值范围是 0 < θ < γ 。

另外，本发明还提供了一种摆渡齿轮组，由一组前述的摆渡齿轮顺序排列而成，每个所述摆渡齿轮的进程径向摆渡起始角处于各自对称中心线的同一侧，返程径向摆渡起始角处于各自对称中心线的另一侧，各进程径向摆渡区间角相等，各返程径向摆渡区间角相等。

上述摆渡齿轮的个数是 1到 18个，优选的个数是 5到 1 0个。

另外，本发明还提供了一种自动变速器，包括箱身、箱底、箱盖和顶盖、输入轴、变速主轴、输出轴、主动齿轮、从动齿轮和控制装置，所述变速主轴上的齿轮组由传动齿轮组和前述摆渡齿轮组间隔布置构成；所述变速主轴位于输入轴和输出轴之间，三个轴的轴线在同一个平面内且相互平行;在箱身的上下轨道面上滑动地安装着径向摆渡架、输入端轴向摆渡架和输出端轴向摆渡架；所述变速主轴安装在径向摆渡架上，主动齿轮和从动齿轮分别固定在输入端轴向摆渡架和输出端轴向摆渡架上；主动齿轮和从动齿轮滑动地套在输入轴和输出轴的花键轴上，并选择性地与变速主轴上的齿轮组啮合；所述箱盖顶部有槽，槽中滑动地安装着方螺母。

上述径向摆渡架底部装有左侧齿板和右侧齿板，其顶部是一条斜轨道，所述方螺母底部有一斜槽，该斜槽与斜轨道配合构成滑动副；所述箱底底部安装有定挡器，所述定挡器上的左侧滑动齿板和右侧滑动齿板的齿距与左侧齿板、右侧齿板的齿距相等；所述径向摆渡架上变速主轴大端一侧设有主轴端盖；小传动轴一端插装在变速主轴轴体的孔中，另一端穿过主轴端盖中心的孔连接在小齿轮组下方的齿轮上；小齿轮组固定在小齿轮组摆架上，其上方的小齿轮连接在、花键轴上。

上述控制装置包括：安装在箱体上的调挡控制器、输出端离合器、定挡器和螺杆驱动装置。

上述螺杆驱动装置包括：输入端轴向摆渡架螺杆、输出端轴向摆渡架螺杆和径向摆渡架螺杆，所述的三根螺杆的轴端分别连接在调挡控制器上；所述输入端轴向摆渡架螺杆、输出端轴向摆渡架螺杆通过同步带连接在一起，所述两螺杆的螺距相等、旋向相反，两螺杆螺紋部分别插装在输入端轴向摆渡架和输入端轴向摆渡架的螺孔中；所述径向摆渡架螺杆的螺紋插装在方螺母的螺孔中。

上述调挡控制器设置在变速器外壳上，所述调挡控制器内部装有调挡滑块和调挡小齿轮组；所述外壳两侧分别装有正向调挡电磁铁和反向调挡电磁铁，两电磁铁之间装拨叉轴，拨叉轴两端分别接在两个调挡电磁铁上，拨叉轴中部装有调挡拨叉；所述外壳上固定有凸轮挺杆座，凸轮挺杆通过弹簧安装在凸轮挺杆座中；所述调挡滑块滑动地安装在小花键轴上。

上述调挡滑块包括固联在一起的正向调挡齿轮、正向调挡偏心凸轮、中间圆轮、反向调挡偏心凸轮和反向调挡齿轮；所述正向、反向调挡齿轮是结构相同的不完全齿轮，其工作转角与摆渡齿轮的径向摆渡区间角相等；两个调挡偏心凸轮结构相同，每个凸轮的一侧都有轮缘，在轮缘上加工出缺口，在缺口处有平滑倒角；所述的正向调挡齿轮的对称中线和正向调挡偏心凸轮的对称中线重合。

上述调挡小齿轮组包括径向正调小齿轮、径向反调小齿、左端轴向螺杆小齿轮、右端轴向螺杆小齿轮、左端中间小齿轮、右端中间小齿轮、左端轴向正调小齿轮、左端轴向反调小齿轮、右端轴向正调小齿轮和右端轴向反调小齿轮，所述的径向正调小齿轮和径向反调小齿、左端轴向正调小齿轮和左端轴向反调小齿轮、右端轴向正调小齿轮和左端轴向反调小齿轮构成三组拨挡小齿轮组，每组的两个小齿轮相互啮合，并在轴向错开大于小齿轮一半齿宽的距离；所述的径向正调小齿轮、左端轴向螺杆小齿轮和右端轴向螺杆、齿轮分别安装在径向摆渡架螺杆、输出端轴向摆渡架螺杆和输入端轴向摆渡架螺杆的轴端。

现有技术所应用的变速机构多是普通齿轮传动变速机构，一般由滑移齿轮和离合器等构成。滑移齿轮常用三联滑移齿轮变速，其轴向尺寸偏大，控制机构复杂，轮齿端面需要倒出圆角或尖角，换挡时必须停车，操作时冲击大，有噪声；应用本发明摆渡齿轮变速则不存上述问题：齿轮可以快速自动交换，冲击小，噪声低，而且轴向尺寸小，结构紧凑。

与现有技术相比，本发明还有以下优点：承载能力大、传动效率高；用机械装置自动换挡，无需外置换挡动力装置；维修筒便、价格低廉。附图说明

图 1是摆渡齿轮的结构和原理图；

图 1是同系列的部分摆渡齿轮和传动齿轮的截面图；

图 3 (a)、（b)、（c)是自动变速器变速主轴的结构及工作原理图；

图 4是自动变速器的外观图；

图 5是自动变速器揭去箱盖和顶盖后的内部视图；

图 6 是自动变速器箱身剖开后的视图；

图 7是径向摆渡架及其附件的拆分图；

图 8 是调挡控制器的拆分图；

图 9是调挡控制器主要部件的结构图；图 10 (a)、（b)、（c)是调挡控制器的工作原理图;

图 11是调挡偏心凸轮的工作原理图；

图 12 (a)、（b)、（c)是调挡齿轮的工作原理图。具体实施方式

以下结合附图，对本发明作进一步的说明：

图 1是摆渡齿轮的结构和原理图。非圆的齿轮 z(_34/381是与普通齿轮 z₃₄和 z₃₈配合使用的摆渡齿轮； Z₃₄是齿数为 34的小齿轮， Z₃₈是齿数为 38的大齿轮。

摆渡齿轮 Z _(34/38)在轴向摆渡区间角 β ₃₄和 β ₃₈对应的两段齿是轴向摆渡齿，分别是' J、齿轮 Z₃₄和大齿轮 Z₃₈轮齿的一部分；在径向摆渡区间角 Θ ₍₃₄_₃₈₎和6 _{( 38} - _{34 )}对应的齿分别是进程径向摆渡齿和返程径向摆渡齿。

左下图是摆渡齿轮∑(_34/381与小齿轮 Z₃₄同轴安装时的轴向视图，右下图是其与大齿轮

Z₃₈同轴安装时的轴向视图；在 β ₃₄和 β₃₈对应的轴向摆渡区间，摆渡齿轮∑(_34/381的轮齿分别与齿轮 Ζ₃₄、 Ζ₃₈的轮齿逐齿对正。

(a )图是摆渡齿轮 Z(_34/381径向摆渡节线的曲线图，平滑曲线和 A₂P₂B₂是图 τ 中径向摆渡区间角 Θ ₍₃₄_₃₈₎和6 ₍₃₈_₃₄₎内对应轮齿的节线，分别称为进程径向摆渡节线和返程径向摆渡节线。

曲线是这样定义的：大、小齿轮的模数为 m, 齿数分别是 z₂、 z_1; 直线 OP上的动点 P_t由小齿轮节圆 d_zl上的点 ₁处出发，在向 P点匀速运动的同时，还随直线 0P绕原点 0匀速转动，当转过角度 γ时，到达大齿轮节圆 d_z2上的 B_t点；动点 P_t的运动轨迹构成了进程径向摆渡节线，其参数方程是：

厂 X= i z 2+ (mz₂ Θ - z_l θ ) /2 γ〕 cos θ

"i Υ=〔 mz 2+ (mz₂ Θ -mz_l θ ) /2 γ〕 sin θ

双作用摆渡齿轮是一种特殊的摆渡齿轮，其两径向摆渡齿节线动点 Ρ₂连心线长度 I I为定值；进程径向摆渡区间角 Θ ₍₃₄_₃₈₎和返程径向摆渡区间角 Θ ₍₃₈_₃₄₎相等。

(a ) 图表示的是双作用摆渡齿轮的节线，其返程径向摆渡节线 A₂P₂B₂是根据 P_t点定义的：当动点 P_t运动时，与其同在一条直线上并位于 0点另一侧的动点 P₂随 P_t点运动，两动点同步运动；并满足 I Ρ Ρ₂ I =m(z₂+_Zl)/2。

图 2是同系列的部分摆渡齿轮和传动齿轮的截面图。其中的摆渡齿轮 1 、 Z_(34/38)、 Z。_8/421是序号相连的双作用摆渡齿轮；图中过平键键槽中点的直线是对称中心线，以此为基准，定义了进程径向摆渡起始角 Φ φ₃、 ₅和返程径向摆渡起始角 φ₂、 Φ₄、 φ₆; 其中 φ_ι= φ₃₌ φ₅; φ₂= Φ₄= Φ₆。所有摆渡齿轮的进程径向摆渡区间角相等， Θ ₍₃。_₃₄₎

= Θ = Θ _{( 38}-₄₂„ 返程径向摆渡区间角相等， θ ₍ = θ ₍ = θ 图中，标记 3是平衡减重孔；因为摆渡齿轮是非圆齿轮，在高速转动的过程中必然会因偏心盾量引起振动；为了防止这种状况出现，通过在部分摆渡齿轮 Z(_34/381、 Z_(38/42)^ 部分传动齿轮 Z₃₈、 Z₄₂上加工孔的方法来解决问题。

图 3 (a)、（b)、（c)是自动变速器变速主轴的结构及工作原理图；（b)图是变速主轴的结构图；本实施例的变速主轴由 8个传动齿轮 Z₂₂、 Z₂₆、 Z₃。、 Z₃₄、 Z₃₈、 Z₄₂、 Z₄₆、 Z₅。和 7 个摆渡齿轮、、 Z 、 Z ₍₃₄/₃₈)、 Z₍₃₈/₄₂)、 Z 、 Z₍₄₆/₅₀₎间隔布置构成，以上 8个传动齿轮按齿数标号；各齿轮的齿数呈等差数列排布，公差是 4。

在实际应用中，为了增加变速主轴上齿轮的承载能力，摆渡齿轮和传动齿轮会取较大的齿宽，摆渡齿轮个数太多，会导致变速主轴过长，刚度降低，影响变速主轴的传动能力；另外，摆渡齿轮过多，也会影响装配的精度。对于齿轮模数大于 2隱的动力传动场合，同一根变速主轴上摆渡齿轮数目不宜超过 18个，优选的是 5-10个。

在（b)图中，从动齿轮 Z_47B同时与传动齿轮 Z₅。和摆渡齿轮 Ζ(_46/5ω啮合，（a)图是这三个齿轮于此位置时的右视图；在啮合区传动齿轮 Z₅。和摆渡齿轮 Ζ(_46/5ω的部分轮齿逐齿对正。主动齿轮 Ζ_47Α同时与传动齿轮 Ζ₂₂和摆渡齿轮 Ζ(_22/261啮合，（c)图是此三个齿轮的左视图，在啮合区传动齿轮 Ζ₂₂和摆渡齿轮 Ζ(_22/261的部分轮齿逐齿对正。

变速主轴上的传动齿轮和摆渡齿轮的安装具有一定的规律 , 在变速主轴一定的的转角范围内，主动齿轮 Ζ_47Α和从动齿轮 Ζ_47Β可以沿图中相应箭头所指方向运动到相邻的齿轮上，这个过程称为轴向摆渡。在轴向摆渡过程中，主动齿轮 Ζ_47Α由传动齿轮 Ζ₂₂移动到摆渡齿轮 Ζ(_22/261上；从动齿轮 Ζ_47Β则由传动齿轮 Ζ₅。移动到摆渡齿轮上；对变速系统来讲，两齿轮 Z_47A和 Z_47B的轴向移动必须同步反向进行。

第一次轴向摆渡结束后将进行径向摆渡，此后主动齿轮 Z_47A和从动齿轮 Z_47B只有绕自身轴线的转动，而变速主轴除了绕自身轴线转动，还有向主动齿轮 Z_47A或从动齿轮 Z_47B 轴线的平移运动；变速主轴的轴线位于主动齿轮 Z_47A轴线及从动齿轮 Z_47B轴线之间，三条轴线相互平行且在一个平面内。

图 4是自动变速器的外观图，其输入轴 33、输出轴 38安装在箱体的两侧，变速器箱体由箱身 34、箱底 35、箱盖 41和顶盖 43组成，这四部分通过相应的螺栓 42联接在一起；调挡控制器 39安装在箱体一侧，并通过离合器拉线 36连接在输出端离合器 37 上。

图 5是自动变速器揭去箱盖和顶盖后的内部视图：箱身 34上滑动地卡装着输入端轴向摆渡架 44A、输出端轴向摆渡架 44B和径向摆渡架 47 ; 这三个活动部件上分别安装有输入端轴向摆渡架螺杆 48A、输出端轴向摆渡架螺杆 48B和径向摆渡架螺杆 46; 三根螺杆的轴端分别连接在调挡控制器 39上。径向摆渡架螺杆 46通过方螺母 45作用在径向摆渡架 47的斜轨道上；两螺杆 48A、 48B螺距相等、旋向相反，通过同步带 49联系在一起，在工作中始终保持同步转动，输入端轴向摆渡架 44A和输出端轴向摆渡架 44B运动方向相反。

图 6是自动变速器箱体剖开后的视图：主动齿轮 Z_47A安装在输入端轴向摆渡架 44A 上，输入轴花键 33A穿在主动齿轮 Z_47A的花键孔中；输入端轴向摆渡架 44A上方的螺孔中插装着输入端轴向摆渡架螺杆 48A的螺紋部分。

径向摆渡架 47上安装着变速主轴 54 ,变速主轴 54上安装有摆渡齿轮组和传动齿轮组，传动齿轮组各齿轮的齿数构成等差数列；传动齿轮与摆渡齿轮间隔布置，其上的每一个齿轮可以选择地与主动齿轮 Z_47A啮合；径向摆渡架 47—端还安装有小齿轮组 55 , 通过这个装置可把变速主轴 54的运动传递到小花键轴 56上，其传动比为 1 ; 当变速主轴 54运转时，小花键轴 56与其同步等角速转动。箱底 35上安转了定挡器 53 , 其上的滑动齿板和装在径向摆渡架 47上的齿板 47A配合使用，可以把径向摆渡架 47固定在正确的位置上。

图 Ί是径向摆渡架及其附件的拆分图，图中径向摆渡架 47上只安装了变速主轴轴体 57 , 这是一根阶梯轴，其上有固定齿轮的一组平键。小传动轴 60—端连接在轴体 57 的孔中，另一端穿过端盖 58中心的孔，与小齿轮组 55下方的齿轮相连接；小齿轮组 55 安装在小齿轮摆架 59上，其上方的小齿轮与小花键轴 56相连。

径向摆渡架 47顶部加工有一条斜轨道 47C , 其与方螺母 45底部的斜槽相配合，方螺母 45安装在径向摆渡架螺杆 46上；径向摆渡架 47底部对称的安装了左侧齿板 47A 和右侧齿板 47B , 其与定挡器 53配合使用，定挡器 53上的的左侧滑动齿板 53A和右侧滑动齿板 53B可以同步伸缩， 53C是连接两滑动齿板 53A、 53B拉线的出口。

图 8 是调挡控制器的拆分图，调挡控制器由座体 39A与盒盖 39B两部分构成外壳，其内部装有调挡拨叉 62 ; 拨叉轴 63两端分别接正向调挡电磁铁 40A和反向调挡电磁铁 40B; 两电磁铁都安装在外壳上。外壳上还固定着凸轮挺杆座 61A , 其内部装有弹簧，凸轮挺杆 61装于其中；小花键轴 56安装在壳体中部，其上滑动地安装着反向调挡齿轮 64B。

图 9是图 8中调挡控制器主要部件的结构分解图；其中 61是凸轮挺杆； 62是调挡拨叉； 64A是正向调挡齿轮； 64B是反向调挡齿轮； 62A是中间圆轮； 70A是正向调挡偏心凸轮； 70B是反向调挡偏心凸轮；调挡齿轮 64A和 64B是两个相同的不完全齿轮；偏心凸轮 7 OA和 70B结构相同，凸轮一边有轮缘，轮缘上加工有一个缺口，缺口处有平滑倒角。

图中 10个小齿轮分别是：径向正调小齿轮 65A、径向反调小齿 65B、左端轴向螺杆小齿轮 66A、右端轴向螺杆小齿轮 66B、左端中间小齿轮 67A、右端中间小齿轮 67B、左端轴向正调小齿轮 68A、左端轴向反调小齿轮 68B、右端轴向正调小齿轮 69A、右端轴向反调小齿轮 69B; 图中三组小齿轮 65A和 65B、 68A和 68B、 69A和 69B为宽齿半啮合的齿轮组。

图 10 (a)、（b)、（c)是调挡控制器的工作原理图，这里以图 9中的径向正调小齿轮 65A和径向反调小齿 65B为例，说明正、反向调挡的原理。小齿轮 65A、 65B就是所说的 "宽齿半啮合" 的情形：两个小齿轮相互啮合，并在轴向错开大于小齿轮一半齿宽的距离

(a)图是自动变速器在固定挡位运行时的状况；此时凸轮挺杆 61位于正向调挡偏心凸轮 70A和反向调挡偏心凸轮 70B之间的中间圆轮 62A上，不与任何一个凸轮接触；正向调挡齿轮 64A和反向调挡齿轮 64B也不与任何一个调挡小齿轮 65A或 65B接触。

上述 5个部件 64B、 70B、 62A、 70A、 64A联为一体组成调挡滑块，可以左右水平移动。

(b)图是正向调挡的情形，调挡滑块左移，使凸轮挺杆 61通过凸轮 70A轮缘上的缺口，正向调挡齿轮 64A与径向正调小齿轮 65A啮合，与小齿轮 65A相连的螺杆轴 46B正向转动；此时凸轮挺杆 61在正向调挡偏心凸轮 70A上滑动。

(c)图是反向调挡的情形，调挡滑块右移，反向调挡齿轮 64B与径向反调小齿轮 65B 啮合，运动需要经小齿轮 65A传递，因此螺杆轴 46B反向旋转；此时凸轮挺杆 61在反向调挡偏心凸轮 70B上滑动。

图 11是调挡偏心凸轮的工作原理图，本图只保留了齿轮块右侧的正向调挡齿轮 64A 和正向调挡偏心凸轮 7 OA;

根据前面所述自动变速器的结构特点，结合图 4 , 主、从动齿轮 Z_47A、 Z_47B在进行轴向摆渡时，齿轮之间有相对滑动，如果负载比较大，强行移动就会磨损齿轮；为解决这个问题，在输出轴 38处设输出端离合器 37 , 当变速器调节挡位时，利用调挡控制器 39 内部的调挡偏心凸轮 70A或 70B推动凸轮挺杆 61、经离合器拉线 36的作用，将输出轴 38的输出动力中断一个瞬间，以减小齿面间的载荷，待调挡结束后再恢复动力的正常输出。

一次换挡动作包括两次轴向摆渡运动和一次径向摆渡运动，这个过程必须完整，否则会引起摆渡架 44A、 44B、 46位置错乱；此外，正向调挡齿轮 64A的齿必须在未和三个小齿轮 68A、 68A、 69A之一啮合之前进入如图 10 ( b )所示的工作位置。

本图中正向调挡齿轮 64A和正向调挡偏心凸轮 7 OA联为一体，其对称中线 0₃C₃、 0₃C₄ 重合，两轮沿箭头所指方向同步转动时，只有当调挡偏心凸轮 70A轮缘上的缺口转至凸轮挺杆 61处时，两轮才能沿其轴线方向移动并通过缺口。

结合图 10 (a)、 (b) ,当两轮 64A和 70A由（a)图位置到（b)图位置，完成两次轴向摆渡和一次径向摆渡后，等缺口再次转到凸轮挺杆 61处时，两轮 64A和 70A将由（b)图位置返回到（a)图位置并结束工作。在进行上述轴向摆渡和径向摆渡的过程中，由于偏心凸轮 70A、 7 OB轮缘上的缺口转离了凸轮挺杆 61 ,在轮缘的作用下，调挡滑块不能随意水平移动，即使调挡电磁铁 40A、 40B因故断电，也只能等缺口再次转到凸轮挺杆 61处时调挡滑块才能移动，这种措施保证了摆渡运动的完整性。

图 12 (a)、（b)、（c)是调挡齿轮的工作原理图，调挡齿轮 64A是一种不完全齿轮，它的齿数决定于对其工作转角 θ X的要求，所说的工作转角是指调挡齿轮 64A在（a)图所示刚开始工作的位置到（b)图刚结束工作的位置所对应的角度。

(c)图是应用在本实施例自动变速器中的一个双作用摆渡齿轮；图（b)中所标工作转角 θ χ 的值必须等于摆渡齿轮的进程径向摆渡区间角 Θ _{( 34}__{38 )}和返程径向摆渡区间角 Θ 在实际应用中，两次轴向摆渡需要在轴向摆渡区间角 β ₃₄和 β ₃₈内完成，调挡齿轮的轴向摆渡工作转角要求小于这两个角度值；在本实施例中， θ χ = θ _{( 34}__{38 )} = Θ _{( 38}__{34 )} = 72 。， β ₃₄ = β ₃₈ = 108° > Ί 1。 , 因此不需要再为轴向摆渡单设调挡齿轮，其与径向摆渡共用一个调挡齿轮 64Α即可。

(c)图所示摆渡齿轮的两段轴向摆渡齿的中线 0₂Χ₃和 0 间隔 180。角，径向摆渡齿中线位处两者正中间，因此在图（a)、（b)中，左端轴向正调小齿轮 68A、径向正调小齿轮 65A、右端轴向正调小齿轮 69A分别间隔 90° 角布置。

这种机械式自动变速器如果应用在汽车上，可以满足不同行驶条件对牵引力的需要，使发动机尽量工作在有利的工况下，较好的满足可能的行驶速度要求，因此具有节能和环保的有益效果。

Claims

权利要求书

1. 一种摆渡齿轮，其特征在于：所述摆渡齿轮是非圆的直齿轮或斜齿轮，其轮齿由两段轴向摆渡齿和两段径向摆渡齿构成，顺序依次是：轴向摆渡齿大齿轮段、进程径向摆渡齿、轴向摆渡齿小齿轮段、返程径向摆渡齿；所述摆渡齿轮的节线由轴向摆渡齿大齿轮段节圆圆弧（B^)、进程径向摆渡齿节线（AiPA 轴向摆渡齿小齿轮段节圆圆弧、返程径向摆渡齿节线（A₂P₂B₂)依次连接组成。

2. 如权利要求 1所述摆渡齿轮，其特征在于：所述摆渡齿轮是作用摆渡齿轮，其进程径向摆渡齿节线上的动点 Pi和返程径向摆渡齿节线（ A₂P₂B₂ )上的动点 P₂的连线经过轮心（ 0 )，并且满足 I I = m(_Zl+z₂) /2; 所述进程径向摆渡齿节线的参数方程是：

Γ X=〔 mzj/ 2+ (mz₂ Θ -mz₁ θ) /2 γ〕 cos θ

1 Υ= Cmz₁/2+(mz₂0-mz₁0) /2 γ ] sin0

其中， m是齿轮模数，是小齿轮齿数， z₂是大齿轮齿数， γ是径向摆渡区间角； Θ是角度变量，其参数值取值范围是 0 < θ < γ。

3.—种摆渡齿轮组，其特征在于：由一组权利要求 1或 2所述的摆渡齿轮（ Ζ (30/34)、 ^(34/38)、 ^(38/42) ·· -…）顺序排列而成，每个所述摆渡齿轮的进程径向摆渡起始角（ ^、 φ₃、 φ₅...... )处于各自对称中心线的同一侧，返程径向摆渡起始角（ φ₂、 φ₄、 φ₆...... )处于各自对称中心线的另一侧，进程径向摆渡区间角（ Θ ( 30-34 )、 ^ ( 34-38 )、 ^ ( 38-42 ) ·' ,·… )相等，返程径向摆渡区间角（ Θ ( 34-30 )、 U ( 38-34 )、 ^ ( 42-38 ) · -… )相等。

4. 如权利要求 3所述的摆渡齿轮组，其特征在于：所述摆渡齿轮的个数是 1到 18个。

5. 如权利要求 4所述的摆渡齿轮组，其特征在于：所述摆渡齿轮的个数是 5到 10个

6.—种自动变速器，包括箱身（34 ) 、箱底（35 ) 、箱盖（41 )和顶盖（43 ) 、输入轴（33 ) 、变速主轴（54 ) 、输出轴（38 ) 、主动齿轮（ Ζ_47Α )、从动齿轮（ Ζ_47Β )和控制装置，其特征在于：所述变速主轴（ 54 ) 上的齿轮组（Ζ₃。、 Ζ (30/34)、 Ζ₃4、 Ζ (34/38)、 Ζ₃₈、 Ζ (₃8/42)、 Ζ₄₂...... ) 由传动齿轮组（Z₃。、 Z₃₄、 Z₃₈、 Z₄₂...... )和权利要求 3所述的摆渡齿轮组间隔布置构成；所述变速主轴位于输入轴和输出轴之间，三个轴的轴线在同一个平面内且相互平行；在箱身（34) 的上下轨道面上滑动地安装着径向摆渡架（47) 、输入端轴向摆渡架（44A)和输出端轴向摆渡架（44B) ；所述变速主轴安装在径向摆渡架（ 47 )上，主动齿轮（ Z_47A )和从动齿轮（ Z_47B ) 分别固定在输入端轴向摆渡架（44A)和输出端轴向摆渡架（44B)上；主动齿轮（ Z_47A )和从动齿轮（ Z_47B )滑动地套在输入轴（ 33 )和输出轴（ 38 ) 的花键轴上，并选择性地与变速主轴上的齿轮组啮合；所述箱盖（41) 顶部有槽，槽中滑动地安装着方螺母（45) 。

7. 如权利要求 6所述的自动变速器，其特征在于：所述径向摆渡架 (47)底部装有左侧齿板（47A)和右侧齿板（47B) , 其顶部是一条斜轨道（47C) , 所述方螺母（45)底部有一斜槽，该斜槽与斜轨道（47C) 配合构成滑动副；所述箱底（35)底部安装有定挡器（53) , 所述定挡器上的左侧滑动齿板（53A)和右侧滑动齿板（53B) 的齿距与左侧齿板

(47A) 、右侧齿板（47B) 的齿距相等；所述径向摆渡架（47)上变速主轴（5 大端一侧设有主轴端盖（58) ；小传动轴（60)—端插装在变速主轴轴体（57) 的孔中，另一端穿过主轴端盖（58) 中心的孔连接在小齿轮组（55) 下方的齿轮上；小齿轮组（55) 固定在小齿轮组摆架

(59)上，其上方的小齿轮连接在小花键轴（56)上。

8. 如权利要求 6所述的自动变速器，其特征在于：所述控制装置包括安装在箱体上的调挡控制器（ 39 )、输出端离合器（ 37 )、定挡器（ 53 ) 和螺杆驱动装置。

9. 如权利要求 8所述的自动变速器，其特征在于：所述螺杆驱动装置包括输入端轴向摆渡架螺杆（48A) 、输出端轴向摆渡架螺杆（48B) 和径向摆渡架螺杆（46) , 所述的三根螺杆（48A、 48B、 46) 的轴端分别连接在调挡控制器（39)上；所述输入端轴向摆渡架螺杆（48A) 、输出端轴向摆渡架螺杆（48B)通过同步带（49)连接在一起，所述两螺杆

(48A、 48B) 的螺距相等、旋向相反，两螺杆螺纹部分别插装在输入端轴向摆渡架（44A)和输入端轴向摆渡架（44B) 的螺孔中；所述径向摆渡架螺杆（46) 的螺纹插装在方螺母（45) 的螺孔中。

10. 如权利要求 8所述的自动变速器，其特征在于：所述调挡控制器 ( 39 )设置在变速器外壳上，所述调挡控制器内部装有调挡滑块和调挡小齿轮组；所述外壳两侧分别装有正向调挡电磁铁 (40A)和反向调挡电磁铁（40B), 两电磁铁之间装拨叉轴（63), 拨叉轴两端分别接在两调挡电磁铁（40A、 40B) 上，拨叉轴中部装有调挡拨叉（62); 所述外壳上固定有凸轮挺杆座（61A), 凸轮挺杆（61)通过弹簧安装在凸轮挺杆座中；所述调挡滑块滑动地安装在小花键轴（56) 上。

11. 如权利要求 10所述的自动变速器，其特征在于：所述调挡滑块包括固联在一起的正向调挡齿轮（64A) 、正向调挡偏心凸轮（70A) 、中间圆轮（62A) 、反向调挡偏心凸轮（70B) 和反向调挡齿轮（64B) ；所述正向、反向调挡齿轮（64A、 64B)是结构相同的不完全齿轮，其工作转角（ ΘΧ)与摆渡齿轮（Z_04/38) )的径向摆渡区间角（ Θ , 34-38) , Θ _{( 38}-34) ) 相等；两个调挡偏心凸轮（ 70A、 70B) 结构相同，每个凸轮的一侧都有轮缘，在轮缘上加工出缺口，在缺口处有平滑倒角；所述的正向调挡齿轮和（64A) 的对称中线（0₃C₃)和正向调挡偏心凸轮（70A) 的对称中线 ( 0₃C₄ ) 重合。

12. 如权利要求 10所述的自动变速器，其特征在于：所述调挡小齿轮组包括径向正调小齿轮（65A)、径向反调小齿（65B)、左端轴向螺杆小齿轮（66A)、右端轴向螺杆小齿轮（66B)、左端中间小齿轮（67A)、右端中间小齿轮（67B)、左端轴向正调小齿轮（68A)、左端轴向反调小齿轮（68B)、右端轴向正调小齿轮（69A)和右端轴向反调小齿轮（69B), 所述的径向正调小齿轮 (65A)和径向反调小齿（65B)、左端轴向正调小齿轮（68A)和左端轴向反调小齿轮（68B)、右端轴向正调小齿轮（69A) 和左端轴向反调小齿轮（ 68B )构成三组拨挡小齿轮组（ 65A和 65B )、 ( 68A 和 68B)、（69A和 69B), 每组的两个小齿轮相互啮合，并在轴向错开大于小齿轮一半齿宽的距离；所述的径向正调小齿轮（ 65A)、左端轴向螺杆小齿轮（66A) 和右端轴向螺杆小齿轮（66B) 分别安装在径向摆渡架螺杆（46)、输出端轴向摆渡架螺杆（48B)和输入端轴向摆渡架螺杆（48A) 的轴端。