CN102606715A

CN102606715A - 提高中间轴式变速箱传动效率的传动装置

Info

Publication number: CN102606715A
Application number: CN2012100774145A
Authority: CN
Inventors: 陈辛波; 卢志坚; 唐峰
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明公开了一种提高中间轴式变速箱传动效率的传动装置，变速箱输入轴前端通过轴承支承于变速箱箱体，末端通过花键与同步器花键毂连接，第一级传动主动齿轮空套在输入轴上，第一级传动从动齿轮固接在中间轴上；变速箱输出轴前端支承于输入轴的末端孔内，并与直接挡接合齿圈固接，另一端支承于变速箱体上；变速箱中间轴两端通过轴承支承于变速箱体上；除直接挡和倒挡外，变速箱各挡位对应传动齿轮空套在轴上，采用同步器换挡，实现某一挡位工作时，其他挡位齿轮不转动，处于静止状态。本发明的优点是有效提高了变速箱的整体传动效率，改善变速箱温升，提高变速箱寿命。

Description

提高中间轴式变速箱传动效率的传动装置

技术领域

本发明涉及一种汽车底盘与传动领域，特别涉及一种提高中间轴式变速箱传动效率的传动装置。

背景技术

由于能源危机及环境污染问题日趋严重，能源利用率成为人们关注的焦点。在汽车行业,汽车传动效率直接影响汽车燃油经济性及其排放，变速箱传动效率是构成整车传动效率的关键因素。

就国内外研究文献表明，变速箱功耗可分为有载荷功耗和无载荷功耗，其中，有载荷功耗主要包括有载荷条件下的齿轮啮合功耗和轴承功耗，无载荷功耗主要包括齿轮的搅油损失、风阻损失(齿轮在空气或空气与油雾的环境中由于流体阻力造成的功耗)以及轴承功耗。就国内外的实验数据来看，无载荷功耗相对有载荷功耗而言是组成变速箱功耗的主要部分，中低速时，变速箱功耗主要表现为齿轮啮合功耗和搅油损失，高速时，风阻损失尤为明显。

传统变速器中，齿轮大多处于常啮合转动状态，通常在某一挡位工作时，该挡位对应传动齿轮副承载转动，其他挡位对应传动齿轮副则空载转动，虽然其他挡位传动齿轮副不承载，但齿轮空转带来的搅油损失和风阻损失不可避免。这主要是因为传统变速箱的挡位对应传动齿轮副中一般都是一个齿轮空套，另一个齿轮与轴固接，利用动力切换装置将空套齿轮与轴动力连接，完成换挡，如此只要轴在转动，其他不参与挡位工作的齿轮副就会空载转动，有转动自然就会带来一定的搅油损失和风阻损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种减少空载转动齿轮带来的搅油损失和风阻损失的提高中间轴式变速箱传动效率的传动装置。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种提高中间轴式变速箱传动效率的传动装置，中间轴式变速箱包括变速箱箱体、输入轴、中间轴、输出轴、第一级传动齿轮、直接挡接合齿圈、除直接挡和倒挡外的各挡位对应的传动齿轮、倒挡齿轮、同步器及轴承，除直接挡外其他挡位都为两级齿轮传动，并共用第一级传动齿轮；变速箱输入轴前端通过轴承支承于变速箱箱体，末端通过花键与同步器花键毂连接，第一级传动主动齿轮空套在输入轴上，第一级传动从动齿轮固接在中间轴上；变速箱输出轴前端支承于输入轴的末端孔内，并与直接挡接合齿圈固接，另一端支承于变速箱体上；变速箱中间轴两端通过轴承支承于变速箱体上；除直接挡和倒挡外，变速箱各挡位对应传动齿轮空套在轴上，采用同步器换挡，实现某一挡位工作时，其他挡位齿轮不转动，处于静止状态。

所述第一级传动从动齿轮一直处于搅油状态，利用其飞溅油液对一挡齿轮进行润滑。

所述变速箱采用浸油润滑，在变速箱箱体内壁上开设有集油沟槽，将飞溅到箱体内壁的油汇集引流到设定的位置，起着润滑的作用。

所述变速箱采用变速箱控制器（TCU）进行选换挡控制，需要由m(1≤m≤3)个同步器来完成换挡的挡位，变速箱控制器根据油门踏板判断升挡或降挡，转速达到预先接合阈值时，预先将目标挡位对应的m-1个同步器接合，当转速进入换挡转速，进行换挡时再将剩下的目标挡位对应的那个同步器接合。

所述倒挡可选用同步器或直齿滑动齿轮换挡方式。

本发明的优越功效在于：

目标挡位工作时，其他挡位传动齿轮空套在轴上，没有和同步器接合，因而不会转动，减少了不参与实质工作的搅油齿轮数量，同时使处于运转状态但却不参与实质工作的齿轮总数减少，从而减少了变速箱每个挡位工作时的搅油损失和风阻损失，尤其以使用频率高的直接挡工作时最为突出，有效提高了变速箱的整体传动效率，改善变速箱温升，提高变速箱寿命。

附图说明

图1为本发明中间轴式五挡变速箱传动装置的结构示意图；

图2为图1装置一挡动力传递路径示意图；

图3为图1装置二挡动力传递路径示意图；

图4为图1装置三挡动力传递路径示意图；

图5为图1装置四挡动力传递路径示意图；

图6为图1装置五挡动力传递路径示意图；

图7为图1装置倒挡动力传递路径示意图；

图中标号说明

1—变速箱箱体； 2—第一级传动主动齿轮；

3—输入轴； 4—中间轴；

5—第一级传动从动齿轮； 6—输出轴；

ABCDE为换挡同步器； F为倒挡用直齿滑动齿轮；

Ⅰ—一挡主从动齿轮； Ⅱ—二挡主从动齿轮；

Ⅲ—三挡主从动齿轮； Ⅳ—四挡（直接挡）接合齿圈；

Ⅴ—五挡主从动齿轮； R—倒挡传动齿轮。

具体实施方式

请参阅附图所示，以五挡中间轴式变速箱为例对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明提供了一种提高中间轴式变速箱传动效率的传动装置，包括变速箱箱体1、输入轴3、中间轴4、输出轴6、第一级传动主动齿轮2、第一级传动从动齿轮5、直接挡接合齿圈Ⅳ、除直接挡和倒挡外的各挡位对应传动齿轮（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）、倒挡传动齿轮R、同步器A-E及轴承，除直接挡外其他挡位都为两级齿轮传动，并共用第一级传动齿轮2与5。所述变速箱输入轴03前端通过轴承支承于变速箱箱体1，末端通过花键与同步器A花键毂连接，第一级传动主动齿轮2空套在输入轴3上，第一级传动从动齿轮5固接在中间轴4上；所述变速箱输出轴6的前端通过轴承支承于输入轴3的末端孔内，并与直接挡接合齿圈4固接，后端支承于变速箱体1上；所述变速箱中间轴4两端通过轴承支承于变速箱体1上。所述变速箱一二三五挡对应传动齿轮Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ空套在中间轴4和输出轴6上，均采用同步器换挡。所述倒挡采用直齿滑动齿轮F换挡方式,通过倒挡传动齿轮R实现倒挡功能。

所述变速箱采用浸油润滑，考虑到一挡主动齿轮尺寸小，一般情况下不直接浸入润滑油中，为方便一挡齿轮Ⅰ的润滑，将其靠近所述中间轴前端第一级传动从动齿轮5布置，由于变速箱一挡工作时，第一级传动从动齿轮5一直处于搅油状态，可利用其飞溅油液对一挡齿轮Ⅰ进行润滑，同时可在变速箱内壁上开设集油沟槽，将飞溅到箱体内壁的油汇集起来引到相应位置，起着润滑的作用。

如图2所示，一挡起步行驶时，同步器A、B、D处于左接合状态，动力经由输入轴3——第一级传动主动齿轮2——第一级传动从动齿轮5——一挡主从动齿轮Ⅰ——输出轴6，此时一挡主从动齿轮Ⅰ和第一级传动主从动齿轮2、5在转动，其他挡位传动齿轮空套在轴上也都没有和同步器接合，因而不会转动，减少了一挡的搅油损失和风阻损失。

如图3所示，二挡行驶时，同步器A、C、E处于左接合状态，动力经由输入轴3——第一级传动主动齿轮2——第一级传动从动齿轮5——二挡主从动齿轮Ⅱ——输出轴6，此时二挡主从动齿轮Ⅱ和第一级传动主从动齿轮2、5在转动，其他挡位传动齿轮空套在轴上也都没有和同步器接合，因而不会转动，减少了二挡的搅油损失和风阻损失。

如图4所示，三挡行驶时，同步器A处于左接合状态，B和D处于右接合状态，动力经由输入轴3——第一级传动主动齿轮2——第一级传动从动齿轮5——三挡主从动齿轮Ⅲ——输出轴6，此时三挡主从动齿轮Ⅲ和第一级传动主从动齿轮2、5在转动，其他挡位传动齿轮空套在轴上也都没有和同步器接合，因而不会转动，减少了三挡的搅油损失和风阻损失。

如图5所示，四挡行驶时，即直接挡行驶时，同步器A处于右接合状态，动力经由输入轴3——四挡接合齿圈4——输出轴6，此时所有齿轮都不转动，搅油损失和风阻损失相对其他挡位达到最小，效果最佳。

如图6所示，五挡行驶时，同步器A处于左接合状态，C和E处于右接合状态，动力经由输入轴3——第一级传动主动齿轮2——第一级传动从动齿轮5——五挡主从动齿轮Ⅴ——输出轴6，此时五挡主从动齿轮Ⅴ和第一级传动主从动齿轮2、5在转动，其他挡位传动齿轮空套在轴上也都没有和同步器接合，因而不会转动，减少了五挡的搅油损失和风阻损失。

如图7所示，倒挡行驶时，同步器A处于左接合状态，倒挡用直齿滑动齿轮F处于左接合状态，动力经由输入轴3——第一级传动主动齿轮2——第一级传动从动齿轮5——倒挡传动齿轮R——输出轴6，此时倒挡传动动齿轮R和第一级传动主从动齿轮2、5在转动，其他挡位传动齿轮空套在轴上也都没有和同步器接合，因而不会转动，减少了倒挡的搅油损失和风阻损失。

本发明提出相应的选换挡控制方法，以不增加选换挡时间。分析可知，在动力未中断的情况下，最多可预先接合m-1个同步器。本发明所述变速箱采用变速箱控制器（TCU）进行选换挡控制，设定预先接合阈值，即转速达到预先接合阈值则完成其中m-1个同步器的预先接合任务（m-1为0表示无需预先接合），当转速进入换挡转速，进行换挡时，再将剩下的一个同步器接合。具体实施是：变速箱控制器根据油门踏板判断升挡或降挡，踩油门踏板时，变速箱控制器判定为升挡过程，做好升挡准备，转速达到预先接合阈值时，预先将目标挡位对应的m-1个同步器接合，当转速进入换挡转速，进行换挡时再将剩下的目标挡位对应的那个同步器接合，比如变速箱从一挡升至二挡，换挡前判定为升挡，转速达到预先接合阈值时，变速箱控制器使同步器C预先左接合，当转速进入换挡转速，进行换挡时同步器B、D退出接合，同时同步器E左接合；踩制动踏板时，可分为普通制动和紧急制动，普通制动，变速箱控制器判定为降挡过程，做好降挡准备，转速达到预先接合阈值时，预先将目标挡位对应的m-1个同步器接合，当转速进入换挡转速，进行换挡时再将剩下的目标挡位对应的那个同步器接合，紧急制动时则无需考虑同步器的切换变速箱控制器判定为降挡过程，比如从三挡降至二挡，换挡前判定为降挡，转速达到预先接合阈值时，变速箱控制器使同步器C预先左接合，当转速进入换挡转速，进行换挡时同步器B、D退出接合，同时同步器E左接合。图1所示变速箱倒挡采用直齿滑动齿轮换挡方式，倒车时，只需在停车状态下，将倒挡直齿轮F推至啮合状态即可。采用上述选换挡控制策略，能在不增加换挡时间的前提下，有效减小变速箱中的齿轮搅油损失及风阻损失。

Claims

1.一种提高中间轴式变速箱传动效率的传动装置，中间轴式变速箱包括变速箱箱体、输入轴、中间轴、输出轴、第一级传动齿轮、直接挡接合齿圈、除直接挡和倒挡外的各挡位对应的传动齿轮、倒挡齿轮、同步器及轴承，除直接挡外其他挡位都为两级齿轮传动，并共用第一级传动齿轮；其特征在于：变速箱输入轴前端通过轴承支承于变速箱箱体，末端通过花键与同步器花键毂连接，第一级传动主动齿轮空套在输入轴上，第一级传动从动齿轮固接在中间轴上；变速箱输出轴前端支承于输入轴的末端孔内，并与直接挡接合齿圈固接，另一端支承于变速箱体上；变速箱中间轴两端通过轴承支承于变速箱体上；除直接挡和倒挡外，变速箱各挡位对应传动齿轮空套在轴上，采用同步器换挡，实现某一挡位工作时，其他挡位齿轮不转动，处于静止状态。

2.根据权利要求1所述的提高中间轴式变速箱传动效率的传动装置，其特征在于：所述第一级传动从动齿轮一直处于搅油状态，利用其飞溅油液对一挡齿轮进行润滑。

3.根据权利要求1所述的提高中间轴式变速箱传动效率的传动装置，其特征在于：所述变速箱采用浸油润滑，在变速箱箱体内壁上开设有集油沟槽，将飞溅到箱体内壁的油汇集引流到设定的位置。

4.根据权利要求1所述的提高中间轴式变速箱传动效率的传动装置，其特征在于：所述变速箱采用变速箱控制器TCU进行选换挡控制，需要由m个同步器来完成换挡的挡位，变速箱控制器根据油门踏板判断升挡或降挡，转速达到预先接合阈值时，预先将目标挡位对应的m-1个同步器接合，当转速进入换挡转速，进行换挡时再将剩下的目标挡位对应的那个同步器接合，其中1≤m≤3。