本发明涉及一种变速传动的键盘操纵行星齿轮变速器。

现代汽车上使用的变速器是一种拨杆操纵齿轮滑动啮合换档的变速器。它能适应汽车的起步，加速，走平路，上下坡等各种行车状态。但这种传统变速器存在以下缺点：（1）完全依赖离合器才能完成车辆的起步和变速，一旦离合器失灵，车辆便无法正常行驶（2）变速换档时，滑动啮合的两齿轮因转速差轮齿间相互撞击磨擦而损伤，影响使用寿命。（3）变速叉滑轨依赖钢珠与其凹窝锁合来固定挂档，往往因磨损而出现脱档、跳档弊病，使车辆行驶失灵。（4）变速操纵杆动作角度大，占用驾驶室有效空间，操作不甚便利。（5）变速换档时，需发动机的油门，离合器和操纵杆密切配合进行一连串紧迫复杂的动作，操作技术难度和劳动强度较大，影响车辆的机动灵活和驾驶上的从容舒适。因此，传统的拨杆操纵变速器已不能适应现代汽车的发展要求。国外虽然研制了行星齿轮系的变速器，但因其改变星轮传动方式这一关键未有较为理想的突破，使到行星齿轮系的变速器未能在载重汽车上广泛使用。

本发明针对拨杆操纵变速器的缺点和一些行星齿轮系的变速器的弱点，设计了一种不必配备离合器，占用空间少，克服机件磨损，降低汽车驾驶难度，操作从容舒适，不但适用于豪华轿车，而且亦适用于一切载重汽车的键盘操纵行星齿轮变速器。

本发明的键盘操纵行星齿轮变速器，是由一个操纵键盘和四个以上包含着行星齿轮系的变速传动机构组成。它是以键盘操纵行星齿轮系变速传动机构，改变其行星齿轮的传动方式，接合动力，由行星齿轮推动与之啮合的变速齿轮，将动力扭矩按一定速比由输出轴输出。它亦能随时切断动力源，使输出轴停止动力扭矩的输出。

下面结合附图进一步描述本发明的结构原理及工作过程。

行星齿轮系变速传动机构如附图1所示。它是由星轮变速传动装置和液压挂档与放空装置组成。

星轮变速传动装置是由动力输入齿轴（1），二到四根短轴（2），前后分动盘（3）（4），二到四个行星齿轮（5）（图中是四个，其中一个未剖视），滚珠（6），带内齿外齿的环状变速齿轮（7），滚珠轴承（8），输出齿轮（9），输出轴（10），偏心凸轮环（11）组成。其中输入齿轴（1）是圆柱体的轴以销键接合齿环而成，行星齿轮是由短轴（2）串套着，短轴两端用螺栓或插销固定于环盘状的前后分动盘（3）（4）之间，使行星齿轮（5）在前后分动盘（3）（4）之间啮合着输入齿轴，且均布于它的周围，能跟随输入齿轴（1）转动，后分动盘（4）外缘有凹环槽并布满滚圆钢珠（6），以支承变速齿轮（7）。变速齿轮（7）的内齿圆周与行星齿轮（5）相啮合。后分动盘（4）与输入齿轴（1）之间由滚珠轴承（8）接合，以便支承行星齿轮（5）、前后分动盘（3）（4）和变速齿轮（7）在输入齿轴（1）上成一转动整体。滚珠轴承（8）又限制着这一整体的轴向移动。变速齿轮（7）的外齿圆周啮合着以销键固定于输出轴（10）上的轴出齿轮（9）。输入齿轴（1）的直径及齿数与变速齿轮（7）的内齿圆周的内径及齿数成一转速比;变速齿 轮（7）的外齿圆周的直径及齿数与啮合着的输出齿轮（9）的直径及齿数又成一转速比（变速比的大小随需要而定，也可按现行车辆的速比来设计），这两个速比便是输出轴（10）的扭矩输出转速。偏心凸轮环（11）与前分动盘（3）连成一体，它的偏心度，最大半径与最小半径之差约15～20毫米。

液压挂档与放空装置是由一耐磨耐油的橡胶滚动小柱（12），液压挂档顶杆（13），液压挂档顶杆的活塞（14），液压缸（15），往返弹簧（16），挂档阀进出油孔（17），挂档钢丝绳套管（18），挂档钢丝绳（19），挂档阀杆（20），挂档阀（21），贮油缸（22），单向进油孔（23），单向开闭阀塞（24），压油活塞（25），压油弹簧（26），单向开闭弹簧（27），压力传感电路开关（28），电源导线（29），挂档阀回位弹簧（30），传动杆（31），刹车放空阀杆（32），刹车放空阀（33），刹车制动油（气）总管（34），刹车制动油（气）分管（35），刹车放空泵（36），刹车放空泵活塞（37），刹车放空顶杆（38），刹车放空泵活塞的回位弹簧（39），输油管（41），单向输油阀（43）组成。其中，液压缸（15）以螺栓接装于变速器的壳体（45）上，内有往返弹簧（16）。往返弹簧顶压着圆柱状的与液压缸（15）的内径相吻合并能完全密封液压油的液压挂档顶杆的活塞（14），活塞（14）则与穿透壳体（45）壁接触于偏心凸轮环（11）外缘的液压挂档顶杆（13）成一整体。液压挂档顶杆（13）及其活塞（14）在液压缸（15）内的行程与偏心凸轮环（11）的偏心度相符（亦是15～20毫米），液压缸（15）内充满着液压油。液压缸（15）末端壁上有能充分满足挂档顶杆（13）和活塞（14）进退行程时所压出，吸进与其行程容积相等的液压油量的挂档阀进出油孔（17）。而既能密封又活动的柱形或球形挂档阀（21）则装置于挂档阀进出油孔的后面。这阀塞有与进出 油孔（17）一般大小的开放通道，当它的阀杆（20）把它扳转90°圆周后，则是能完全封闭进出油孔（17）的封闭面，在额定的液压之下能有效地防止液压油渗漏。在液压缸的挂档阀的后面则是以螺栓固定于液压缸（15）后壁上的贮油缸体（22）。贮油缸（22）内包藏着圆柱形的压油活塞（25）和压油弹簧（26）。壁上有单向输油阀（43），此阀只允许补充油液从外面以输油泵（40）压进贮油缸（22），而贮油缸（22）的油液则绝不会被压液活塞（25）压出缸外。为防止挂档顶杆（13）和活塞（14）在液压缸（15）内行至上死点（其行程仅15～20毫米）时，又恰在此刻关闭挂档阀进行挂档所出现的油压不足以制动前后分动盘旋转的情况，在液压缸（15）的后端壁还设置了单向进油孔（23）和单向开闭阀塞（24），单向开闭阀塞（24）依靠单向开闭弹簧（27）的张力密封住单向进油孔的畅通。贮油缸（22）有油液通道通往单向进油孔（23）。为防止车辆刹车对驱动和走路系统制动时引起发动机的死火，在液压挂档部分还设置有能跟随刹车制动同时空档的装置。其刹车放空泵（36）在贮油缸（22）的下壁与单向进油孔（23）中的单向开闭阀塞（24）相对峙。放空泵内有放空活塞（37），放空顶杆（38）与放空泵活塞（37）连成一体，其顶杆穿透放空泵前壁与单向开闭阀塞（24）相对应。放空泵活塞的回位弹簧（39）则装置在放空泵活塞（37）与放空泵前壁之间。放空泵（36）后壁有孔道与刹车制动油（气）分管（35）相连接。放空阀（33）则在刹车油（气）分管（35）的中段装置于贮油缸（22）的外壁。刹车放空阀（33）有放空阀杆（32）连接以控制其开闭。放空阀杆（32）通过一传动杆（31）与挂档阀杆（20）连接。挂档钢丝绳套管（18）内包藏的挂档钢丝绳（19）连接着挂档阀杆 （20），当挂档时，由键盘操纵钢丝绳（19）牵引挂档阀杆（20）关闭挂档阀（21）并通过传动杆（31）又牵引放空阀杆（32）打开放空阀（33）以备刹车时的油（气）经刹车油（气）分管（35）进入放空泵（36）使放空泵活塞（37）动作。挂档阀杆回位弹簧（30）以拉力牵制挂档阀杆（20）能让挂档阀随时可以返回原位打开进出油孔（17）和关闭放空阀（33）。在液压缸（15）上侧壁体装置有压力传感电路开关（28），它能在额定的液压下启动接通电源，让以电源导线（29）相连接的数码显示器（61）通电发亮，显示该变速传动机构的挂档运行状态，并能监视该变速传动机构是否因液压泄漏而挂档失灵，为处理故障提供依据。为方便补充贮油缸（22）的液压油消耗，单向输油阀（43）连接输油分管（42），以便手动输油泵（40）把贮油箱（63）的油液随时由输油总管（41）对各个变速传动机构的贮油缸补充油液。各机构的刹车放空泵（36）均由刹车（气）分管（35）连接于刹车油（气）总管（34），而该总管则连接于车辆的刹车总泵（65），以形成刹车油（气）的通导网络。

为适应车辆各种速度和行车状态的调节，本发明的键盘操纵行星齿轮变速器使用四个以上行星齿轮系变速传动机构，组成了四个以上的工作档。其中有三个以上能使输出轴以各个不同转速顺向旋转的前进档，一个能使输出轴反向旋转的倒后档。各个星轮变速传动装置串接于同一输入轴和同一输出轴。输入输出轴两端均由滚珠轴承（44）装接于能放置润滑油的密封壳体（45）的两端，全部变速传动装置均密封于壳体之中，液压挂档与放空装置部分可暴露于变速器的壳体外。附图2便是本发明的键盘操纵行星齿轮变速器的总体结构示意图，图中采用六个包含着行星齿轮系的不同转速的变速传动机构的 串接，成为有五个不同转速的前进档和一个倒后档的行星齿轮变速器。倒后档的变速齿轮（7）与输出齿轮（9）之间介入了一个套在另一短轴（46）的传动齿轮（47）使输出轴（10）能反向转动。各个变速传动机构的挂档钢丝绳（19）和数码显示器的电源导线（29）均分别引至操纵键盘（54）上。便于贮油缸（22）加油的输油管（42）均由一总管（41）接于手动输油泵（40），刹车制动油（气）分管（35）亦均由刹车制动油（气）总管（34）接通于车辆的刹车总泵（65）。

操纵键盘见附图3。它有与行星齿轮系变速传动机构档位数量相等的挂档键（48）和一个能释放挂档键下沉的空档键（49）。挂档键（48）与操纵臂（50）成一体。操纵臂（50）的一端连接挂档钢丝绳（19），另一端则是挂档键的按动工作面。挂档键（48）有支点（51）均套在同一支杆（52）上。挂档键（48）由回位弹簧（53）以张力支承于键盘（54）的壳体底板上。挂档键（48）工作面下方有锁扣凸块（55），锁扣滑板（56）被锁扣弹簧（57）绷紧于固定在底板上的锁扣滑轨（58）当中，受到拉力能横向移动。锁扣滑板上的每个锁扣凸块（59）均与挂档键的锁扣和凸块（55）相对应，当按下一个挂档键牵引钢丝绳（19）使该变速传动机构挂档运行后，挂档键（48）的锁扣凸块（55）便被锁扣滑板（56）的锁扣凸块（59）锁合，使挂档键保持挂档后的下沉状态。空档键（49）没有操纵臂，也未连接钢丝绳，它的工作面下方只有一个光滑的不能被锁扣的释放凸块（60），当按下空档键（49）时，它的释放凸块（60）顶开锁扣滑板（56）克服锁扣弹簧（57）的拉力，便能释放任何一个挂档下沉的挂档键（48）。换档时，按下任何一个挂档键均能随时释放先前挂档下沉的挂档键，无需经空档键衔接，操作极为便利。操纵键盘（54）上还装置有各档位的数码显示器（61）。数码显示器可用发光二极管串联组成数字形状，它的 一极接电池（64）的一端，另一极则由电源导线（29）接于压力传感开关（28）上，电池（64）的另一端作为搭铁地线，使压力传感开关在动作启动时，有一电源回路，数码显示器（61）由压力传感开关启动接通电源后发亮，以显示该挂档运行的变速传动机构的工作状态。空档键的数码显示器由于没有压力传感开关，只能在键盘上的锁扣滑板（56）的一端装置一个触点开关（62），让其在空档状态时的锁扣滑板将它压迫接通电路使空档电码显示器发亮。若挂档键下沉，被锁扣时，则能使触点开关（62）断路熄灭空档数码显示器。操纵键盘直接安装在车辆驾驶室的仪表板上，腾出驾驶室有效空间与方便操作。

本发明的键盘操纵行星齿轮变速器，其工作过程如下：当动力输入齿轴（1）把发动机的动力扭矩付与行星齿轮（5）时，行星齿轮（5）则顺着变速齿轮（7）的内齿圆周推动前后分动盘（3）（4）随齿轴（1）作同向旋转滑行。这时，变速齿轮（7）未受动力扭矩作用便与啮合着的输出齿轮（9）保持静止或相对静止，输出轴（10）也无扭矩输出，象离合器断离了动力源那样。旋转着的偏心凸轮环（11）磨擦着液压挂档顶杆（13）并推动它的活塞（14）在液压缸（15）内由往返弹簧（16）反弹作来回往返的直线运动。预先贮存在液压缸（15）内的液压油自挂档进出油孔（17）被活塞（14）吸进或压出液压缸（15），如此反复循环不已。如按下键盘（54）上的挂档键（48），连接挂档键的挂档钢丝绳（19）便牵引挂档阀杆（20）扳转挂档阀（21）的封闭面，关闭挂档阀进出油孔（17），液压油无法退回贮油缸（22），而留在液压缸（15）内以其不可压缩的特性对液压挂档顶杆（13）形成一个足以承受最大扭矩的反作用力，使挂档顶杆（13）制止偏心凸轮环（11）的凸弧顺利通过，前后分动盘再不能让行星 齿轮推动旋转，而变成了行星齿轮（5）和短轴（2）的稳固支承。行星齿轮便由原先的公转变为自转。象离合器接合动力源那样，由行星齿轮（5）将动力扭矩自输入齿轴（1）取出传递给变速齿轮（7）推动输出齿轮（9）和输出轴（10）转动。由于输入齿轴（1）的直径及齿数与变速齿轮（7）的内齿圆周的内径及齿数成一转速比;变速齿轮（7）的外齿圆周的直径及齿数与输出齿轮的直径及齿数又成一转速比（这些转速比可按需要设计，也可按现行车辆变速器的转速比设计）。因此，输出轴便依照这两个转速比所规定的转速将动力扭矩输出。即使前后分动盘（3）（4）在自由旋转时带着动力扭矩的剪力，一旦它被挂档顶杆（13）以相当于以至大于动力扭矩的液压反作用力的制动，这个剪力随即分付给变为自转的行星齿轮（5）向变速齿轮（7）传递，而且整个机构的齿轮都处于啮合状态，这就避免了机件的突然撞击和磨擦，寿命得以延长。因驱动车辆起步时不用离合器，所以应当缓缓地按下挂档键，使挂档阀（21）渐渐关闭进出油孔（17），让液压反作用力逐渐递增，偏心凸轮环（11）被液压挂档顶杆（13）渐强反压而转速渐慢，行星齿轮（5）方能在变为自转的过程将动力扭矩由弱到强地传递给变速齿轮（7），以免扭矩陡停而引起机件的突然撞击以至发动机死火。车辆行驶中的换档变速则完全可以任意速度按动挂档键，都不会使车辆出现意外。如果挂档顶杆（13）和活塞（14）在液压缸（15）内行至上死点，又恰在此刻挂档关闭挂档阀（21）所出现油压不足，液压缸内的往返弹簧（16）始终会立刻反弹挂档顶杆（13）退回到偏心凸轮环（11）旋转过来的最小半径弧面，使活塞（14）行至下死点拉大液压缸（15）的容积，贮油缸（22）的压力减小，压油活塞（25）在压油弹簧（26）的推压下便会将油液经单向 阀克服单向开闭弹簧的张力推开单向开闭阀塞（24）从单向进油孔（23）及时地进入液压缸（15），随时补充液压的不足，以保证额定的液压反作用力，使挂档顶杆（13）有效地顶住偏心凸轮环（11）制止它的凸弧通过，从而制动前后分动盘使它成为行星齿轮变为自转的稳固支承。当释放挂档键放松钢丝绳（19），挂档阀杆（20）被挂档阀回位弹簧（30）的拉力牵引扳转挂档阀（21）调转回开放面返回原位，开通了挂档阀进出油孔（17），让液压油从液压缸（15）内被活塞（14）压出返回贮油缸（22）推迫压油活塞（25）和压油弹簧（26）后移，为油液重新被活塞（14）下行时吸进液压缸（15）的反复循环作准备，液压反作用力立即消失，挂档顶杆（13）又能自由进退让偏心凸轮环（11）旋转通过，前后分动盘在行星齿轮（5）推动下又随输入齿轴作同向公转滑行，输出轴（10）便随即停止了动力扭矩的输出，输出轴自然便处于静止。

本发明因车辆不需配备离合器，所以，为防止车辆刹车对驱动和走路系统的制动时引起发动机死火的情况，本发明设置了能跟随车辆刹车制动而空档的装置。当车辆行驶途中刹车时，刹车总泵的刹车油（气）便通过刹车制动油（气）分管（35）进入刹车放空泵（36）推动刹车放空活塞（37）前进，让放空顶杆（38）顶开单向开闭阀塞（24），以利液压缸（15）内的油液经单向进油孔（23）泄漏回贮油缸（22），消除液压反作用力，释放前后分动盘（3）（4），使变速传动机构处于空档。一旦刹车结束，刹车放空泵（36）的油（气）压消失，刹车放空活塞回位弹簧（39）以其张力推动放空活塞（36）返回原位，放空顶杆（38）松开单向开闭阀塞（24）让它重新制约液压油只进不退，液压缸（15）又如先前充满液压油成 挂档状态随时形成液压反作用力制动前后分动盘，使变速传动机构恢复挂档运行，起到了离合动力的功能。

根据本发明的工作原理，本发明的行星齿轮变速器任何一个档位的变速传动机构向输出轴传递了一定转速的动力扭矩之后，其余机构中的行星齿轮系均在各自的变速齿轮内齿圆周公转滑行，绝不会影响已传递扭矩的机构的工作运行。未有传递扭矩的机构的变速齿轮和输出齿轮虽然亦跟随输出轴转动，但它们实际上没有扭矩的力，只不过是处于相对静止的空转滑行，输出轴只听命于传递扭矩也即是挂上档的机构所规定的转速作动力扭矩的输出。前进各档如此，倒后档亦然。因此，只需随意按下键盘的挂档键牵引钢丝绳对每个行星齿轮系变速传动机构的液压挂档阀加以操纵，随意离合动力和变换速度都极为方便灵活与敏捷可靠。

本发明的键盘操纵行星齿轮变速器，无需配备离合器即能独自完成车辆的起步和换档变速，因而，它具有占用空间少，使用寿命长，操作简易便利的优点，它可以胜任重负荷大扭矩的变速传动。特别适应于现代小汽车和载重汽车的变速传动，亦适用于其它机械及装置的变速传动。

附图1是本发明的键盘操纵行星齿轮变速器的变速传动机构示意图。

附图2是本发明的键盘操纵行星齿轮变速器的总体结构示意图。

附图3是本发明的键盘操纵行星齿轮变速器的操纵键盘的结构示意图。

⑤补交文件（名称、数量）