CN102635675A

CN102635675A - 一种定轴轮系与差速器结合的变速方法及其变速装置

Info

Publication number: CN102635675A
Application number: CN2012101265053A
Authority: CN
Inventors: 刘业辉; 宋兰英; 杨智运; 邓国谱
Original assignee: Individual
Current assignee: New Mechanical Science And Technology Ltd In East Hunan Province
Priority date: 2012-04-24
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2032-04-24
Also published as: CN102635675B

Abstract

本发明公开的一种定轴轮系与差速器结合的变速方法及其变速装置，涉及机械传动技术领域，其变速装置是由输入轴、动力输入齿轮、输出轴和二根或二根以上的定轴形成的定轴轮系构成；在每根定轴中还装置有差速器，并在差速器的传动轴上装置有刹车组件；所述的定轴，其两侧分别穿装输入齿轮和输出齿轮、并构成啮合状态，然后，将各定轴的中部一分为二，分别成为两根半轴、并穿装差速器的两个太阳齿轮；装置在输入轴上的动力输入齿轮，与相邻定轴上的输入齿轮啮合，输出轴由输出齿轮引出；具有既不会出现打齿现象、也不会瞬间失去驱动动力、且操作简便等特点，适合于各类汽车，尤其适合重型汽车使用，也可用于其它的运输工具。

Description

一种定轴轮系与差速器结合的变速方法及其变速装置

技术领域

本发明涉及机械传动技术领域，特别是一种定轴轮系与差速器结合的变速方法及其变速装置。

背景技术

现有技术中，传统的车用变速箱大都采用定轴轮系，利用拨叉拨动定轴上的齿轮，形成不同的啮合组合，实现不同的变速比。此类车用变速箱，其结构相对比较简单，但也存在一些不足：一是运动中变速时，由于各轴上的齿轮都是高速转动的，变档时各组齿轮的退出和插入，容易出现打齿现象，导致变速齿轮损坏；二是变档时需要先踩离合器，然后才能拨动定轴上的齿轮进行变档，既增加一个操作动作，又会在踩下离合器至变档结束后松开离合器的这一段时间里，汽车会失去驱动动力，这对于在上坡途中变档的重型汽车来说，存在着安全隐患。中国专利(专利申请号为01218755.0)“自动变速箱行星轮系”，是在箱体中装有两个星排，一根动力输入轴，一根动力输出轴，三个换档离合器和三个换档制动器组成；通过控制换档离合器和换档制动器的不同工作状态，可实现四个前进档一个倒档的变速要求；它和目前使用的各种同性能的轮系相比，结构简单紧凑，使用零件少，可大幅度的降低自动变速箱的生产成本和使用维修费用。中国专利(专利申请号为200580051137.9)“变速箱”，包括行星减速齿轮，其第一行星齿轮组主动齿轮架以变速箱输出连接的形式体现，第二行星齿轮组主动齿轮架与第一行星齿轮组的冠状齿轮连接，第一行星齿轮组的太阳主动齿轮与第二行星齿轮组的冠状齿轮连接并通过摩擦刹车与变速箱壳体相连，第二行星齿轮组的太阳主动齿轮与第三行星齿轮组的太阳主动齿轮相连接且通过摩擦刹车与所述变速箱壳体相连接，输入部件与所述第三行星齿轮组主动齿轮架相连接，所述第三行星齿轮组的冠状齿轮通过摩擦刹车与所述变速箱壳体相连接，输入部件通过可控摩擦离合联结器与所述第二行星齿轮组主动齿轮架相连接，所述第一行星齿轮组的所述冠状齿轮配备有摩擦刹车以提供其与所述变速箱壳体相连接，所述输入部件通过可控摩擦离合联结器与所述第一行星齿轮组太阳主动齿轮相连接，所述输入部件与扭振减震器相连接。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种既不会出现打齿现象、也不会短时失去驱动动力、且操作简便的车用变速方法，并提供其变速装置。

本发明所采取的技术方案是发明一种定轴轮系与差速器结合的变速方法：

A、将定轴轮系的两侧分别穿装输入齿轮和输出齿轮、并构成啮合状态，然后，将各定轴的中部一分为二，分别成为两根半轴、并穿装差速器的两个太阳齿轮；同时，在差速器的传动轴上装置刹车组件；

B、变速过程如下：

a、空档时，各个差速器传动轴装置上的刹车组件松开，动力由输入轴传入，经动力输入齿轮传递给与其啮合的定轴上的输入齿轮，再由该输入齿轮传递给与其相邻的定轴上的输入齿轮，进而，带动各差速器的传动轴转动，各定轴的输出齿轮不动，输出轴没有动力输出；

b、挂前进档时，操作档位杆，选定档位，此时，档位杆上的拉杆将所选定轴上的差速器的传动轴上的刹车组件拉紧，使得该差速器上的传动轴不转动，该定轴上的输入齿轮与输出齿轮同步转动，动力则由输入轴传入，经动力输入齿轮传递给与其啮合的定轴上的输入齿轮，再传递给所选定轴上的输入齿轮，进而，经该定轴上的输出齿轮传递给与其啮合的定轴上的输出齿轮，进而，传递至动力输出齿轮，并由输出轴输出动力；

c、变档时，操作档位杆到需要变换的档位，此时，档位杆上的拉杆松开此前拉紧的刹车组件，使得此前档位的定轴上的差速器的传动轴恢复转动；与此同时，需要变换档位的定轴上的差速器的传动轴上的刹车组件被拉紧，使得该差速器上的传动轴不转动，该定轴上的输入齿轮与输出齿轮同步转动，动力则由输入轴传入，经动力输入齿轮传递给与其啮合的定轴上的输入齿轮，再传递给需要变换的定轴上的输入齿轮，进而，经需要变换的定轴上的输出齿轮传递给与其啮合的另一定轴上的输出齿轮，进而，传递至动力输出齿轮，并由输出轴输出动力。

其优化的技术方案：

A、在一侧边缘定轴与内侧相邻定轴之间还装置过桥齿轮，构成倒车装置；

B、倒车变速过程如下：

倒车时，操作档位杆到倒车档位，此时，档位杆上的拉杆松开此前拉紧的刹车组件，使得此前档位的定轴上的差速器的传动轴恢复转动；与此同时，倒车档位的定轴上的差速器的传动轴上的刹车组件被拉紧，使得该差速器上的传动轴不转动，该定轴上的输入齿轮与输出齿轮同步转动，动力则由输入轴传入，经动力输入齿轮传递给与其啮合的定轴上的输入齿轮，再传递给倒车档位的定轴上的输入齿轮，进而，经倒车档位的定轴上的输出齿轮传递给过桥齿轮，进行换向，再由过桥齿轮传递给其啮合的另一定轴上的输出齿轮，进而，传递至动力输出齿轮，并由输出轴输出动力。

与此同时，还提供一种应用上述定轴轮系与差速器结合的变速方法的变速装置：是由输入轴、动力输入齿轮、输出轴和二根或二根以上的定轴形成的定轴轮系构成；

A、在每根定轴中还装置有差速器，并在差速器的传动轴上装置有刹车组件；

B、所述的定轴，其两侧分别穿装输入齿轮和输出齿轮、并构成啮合状态，然后，将各定轴的中部一分为二，分别成为两根半轴、并穿装差速器的两个太阳齿轮；

C、装置在输入轴上的动力输入齿轮，与相邻定轴上的输入齿轮啮合，输出轴由输出齿轮引出。

另一优化的技术方案：

在一侧边缘定轴的输出齿轮与内侧相邻定轴的输出齿轮之间还装置有过桥齿轮，构成倒车装置。

所述的刹车组件是由刹车拉杆、刹车鼓轮和抱刹构成，刹车鼓轮装置在差速器的传动轴上，抱刹的一端固定在机架上、另一端与刹车拉杆连接；刹车拉杆的另一端与档位杆上的拉杆连接。

本发明的定轴轮系与差速器结合的变速方法及其变速装置，摒弃了依赖拨动齿轮来构成不同的啮合、形成不同的传动比的传统方式，而采用定轴轮系与差速器结合，利用差速器的自由度等于2的优势，通过控制差速器的传动轴的旋转与否，来确定差速器的两根半轴是否同步转动，让所选择的定轴进行输出，从而实现不同传动比的输出。因而，在变档过程中，不需要拨动任何齿轮，故不会出现打齿现象；同时，上一档位的退出与变换档位的进入是在一瞬间完成的，因此，不会出现短时失去驱动动力的现象，尤其有利于重型汽车在上坡途中换档。此外，变换档位时，不再需要先踩离合器了，所以，其操作比较简便。

附图说明

图1是本发明的原理示意图；

图2是本发明的K局部放大示意图。

图中：1是倒车档变换组件，2是倒车档输入齿轮，3是倒车档输出齿轮，4是一档变换组件，5是过桥齿轮，6是一档输入齿轮，7是动力输入齿轮，8是输入轴，9是一档输出齿轮，10是二档输入齿轮，11是一档输入连接齿轮，12是二档变换组件，13是二档输出齿轮，14是三档输入齿轮，15是三档变换组件，16是四档输入齿轮，17是四档变换组件，18是四档输出齿轮，19是差速器，20是刹车组件，21是抱刹，22是刹车鼓轮，23是刹车拉杆，24是三档输出齿轮，25是输出轴，26是差速器侧面锥形齿轮，27是差速器的输入半轴，28是差速器的传动轴，29是差速器的输入太阳齿轮，30是差速器的传输齿轮，31是差速器的上行星齿轮，32是差速器的系杆，33是差速器的下行星齿轮，34是差速器的输出太阳齿轮，35是差速器的输出半轴。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明作进一步的说明。下面的说明是采用例举的方式，但本发明的保护范围不应局限于此。

实施例一：

本实施例是二档位变速装置(即：采用二组定轴形成的定轴轮系)，是由输入轴8、动力输入齿轮7、一档变换组件4、一档输入齿轮6、一档输出齿轮9、二档输入齿轮10、一档输入连接齿轮11、二档变换组件12、二档输出齿轮13和输出轴25构成。

倒车档变换组件1、一档变换组件4、二档变换组件12、三档变换组件和四档变换组件相同，都是由差速器19和刹车组件构成，下面的说明，是以倒车档变换组件1或四档变换组件为例的。

差速器19是由差速器侧面锥形齿轮26、差速器的输入半轴27、差速器的传动轴28、差速器的输入太阳齿轮29、差速器的传输齿轮30、差速器的上行星齿轮31、差速器的系杆32、差速器的下行星齿轮33、差速器的输出太阳齿轮34和差速器的输出半轴35构成。差速器侧面锥形齿轮26套装在差速器的输入半轴27上，与差速器的传输齿轮30啮合；其差速器的系杆32上装置差速器的上行星齿轮31和差速器的下行星齿轮33。上行星齿轮31和差速器的下行星齿轮33都与差速器的输入太阳齿轮29和差速器的输出太阳齿轮34啮合。差速器的传动轴28，下部装置差速器的传输齿轮30啮合，上端装置刹车组件。

刹车组件可采用电磁刹车或液压刹车或其它形式的刹车装置，本例以机械抱刹形式进行说明。刹车组件20是由抱刹21、刹车鼓轮22和刹车拉杆23构成，刹车鼓轮22装置在差速器的传动轴28的上端，抱刹21围绕刹车鼓轮22，其一端固定在机架上，另一端与刹车拉杆23连接，刹车拉杆的另一端与档位杆上的拉杆连接。

一档定轴的两端分别装置一档输入齿轮6和一档输出齿轮9，然后，在其中部一分为二，成为两根半轴，分别装置一档变换组件4的差速器的输入太阳齿轮29和差速器的输出太阳齿轮34。

二档定轴的两端分别装置二档输入齿轮10和二档输出齿轮13，并在靠近二档输入齿轮10的部位装置一档输入连接齿轮11，然后，在其中部一分为二，成为两根半轴，与上述一档定轴装置二档变换组件12。

输入轴8的端部装置动力输入齿轮7，动力输入齿轮7与二档输入齿轮10啮合，一档输入连接齿轮11与一档输入齿轮6啮合，一档输出齿轮9与二档输出齿轮13啮合，输出轴25连接二档输出齿轮13。(也可将输出轴25连接一档输出齿轮9)。

使用时，当选择空档时，操作档位杆到空档位置，档位杆上的拉杆将一档变换组件4和二档变换组件12中的刹车组件全部松开，此时，动力由输入轴8传递给动力输入齿轮7，再由动力输入齿轮7传递给与其啮合的二档输入齿轮10，至此，一分为二：一路直接传递给二档变换组件12，另一路由一档输入连接齿轮11传递给与其啮合的一档输入齿轮6，再传递给一档变换组件4。由于一档变换组件4和二档变换组件12中的刹车组件全部松开，因此，一档变换组件4和二档变换组件12中差速器的传动轴28全部空转，不输出动力给一档输出齿轮9和二档输出齿轮13。

当选择一档时，操作档位杆到一档位置，档位杆上的拉杆将一档变换组件4中的刹车组件拉紧，此时，二档变换组件12中的刹车组件仍然松开，二档变换组件12中差速器的传动轴仍然空转，不输出动力给二档输出齿轮13。而由于一档变换组件4中的刹车组件被拉紧，刹车组件20中的刹车拉杆23拉着抱刹21将刹车鼓轮22抱紧，使得差速器的传动轴28不能转动，此时，差速器的传输齿轮30也不能转动，上行星齿轮31和下行星齿轮33也停止自转、并与差速器的输入半轴27、差速器的输入太阳齿轮29、差速器的输出太阳齿轮34和差速器的输出半轴35一起转动，并将动力传递给一档输出齿轮9，由一档输出齿轮9再传递给与其啮合的二档输出齿轮13，从而将动力传递给输出轴25，此时，输出轴25的转向与输入轴8的转向相反，为前进档。

当需要变档时，操作档位杆到二档位置，档位杆上的拉杆将二档变换组件12中的刹车组件拉紧，二档变换组件12中差速器的传动轴停止转动；与此同时，在联动作用下，当二档变换组件12中的刹车组件在被拉紧前的瞬间，一档变换组件4中的刹车组件被松开，一档变换组件4中差速器的传动轴恢复空转，不再输出动力给一档输出齿轮9。此时，动力直接由二档输入齿轮10传递给二档变换组件12，进而传递给二档输出齿轮13，从而将动力传递给输出轴25，此时，输出轴25的转向与输入轴8的转向相反，为前进档。

实施例二：

本实施例是在实施例一的基础上改进的，是三档位变速装置(即：采用三组定轴形成的定轴轮系，其中的一组定轴为倒车装置)，其不同点在于加装了由倒车档变换组件1、倒车档输入齿轮2、倒车档输出齿轮3和过桥齿轮5构成的倒车装置，该倒车装置可以装置在二档定轴的侧边，也可装置在一档定轴的侧边，本例采用装置在一档定轴的侧边。倒车档输入齿轮2与一档输入齿轮6啮合，倒车档输出齿轮3与过桥齿轮5啮合，过桥齿轮5还与啮合一档输出齿轮9，倒车档输入齿轮2与倒车档输出齿轮3之间装置倒车档变换组件1。

当选择倒车档时，操作档位杆到倒车档位置，档位杆上的拉杆将倒车档变换组件1中的刹车组件拉紧，其倒车档变换组件1中的差速器的传动轴停止转动；一档变换组件4和二档变换组件12中的刹车组件松开，一档变换组件4和二档变换组件12中的差速器的传动轴恢复空转。动力经由输入轴8、动力输入齿轮7、二档输入齿轮10、一档输入连接齿轮11、一档输入齿轮6、倒车档输入齿轮2、倒车档变换组件1、倒车档输出齿轮3、过桥齿轮5、一档输出齿轮9、二档输出齿轮13、输出轴25传出。由于传动在输出一侧经过了增加的过桥齿轮5，因而，此时，输出轴25的转向与输入轴8的转向相同，为后退档(即：倒车档)。

其它与实施例一相同，在此不再赘述。

实施例三：

本实施例是在实施例一的基础上改进的，是三档位变速装置(即：采用三组定轴形成的定轴轮系)，其不同点在于加装了由三档输入齿轮14、三档变换组件15和三档输出齿轮24构成的第三档变速装置。该第三档变速装置安装在二档定轴的侧边，也可装置在一档定轴的侧边，本例采用装置在二档定轴的侧边。三档输入齿轮14与二档输入齿轮10啮合，三档输出齿轮24与二档输出齿轮13啮合，三档输入齿轮14与三档输出齿轮24之间装置三档变换组件15。

当选择三档时，操作档位杆到三档位置，档位杆上的拉杆将三档变换组件15中的刹车组件拉紧，其三档变换组件15中的差速器的传动轴停止转动；一档变换组件4和二档变换组件12中的刹车组件松开，一档变换组件4和二档变换组件12中的差速器的传动轴恢复空转。动力经由输入轴8、动力输入齿轮7、二档输入齿轮10、三档输入齿轮14、三档变换组件15、三档输出齿轮24、二档输出齿轮13、输出轴25传出。此时，输出轴25的转向与输入轴8的转向相反，为前进档。

其它与实施例一相同，在此不再赘述。

实施例四：

本实施例是在实施例二的基础上改进的，是四档位变速装置(即：采用四组定轴形成的定轴轮系，其中的一组定轴为倒车装置)，其不同点在于加装了由三档输入齿轮14、三档变换组件15和三档输出齿轮24构成的第三档变速装置，该第三档变速装置安装在二档定轴的侧边。三档输入齿轮14与二档输入齿轮10啮合，三档输出齿轮24与二档输出齿轮13啮合，三档输入齿轮14与三档输出齿轮24之间装置三档变换组件15。

其它与实施例二相同，在此不再赘述。

实施例五：

本实施例是在实施例三的基础上改进的，是四档位变速装置(即：采用四组定轴形成的定轴轮系)，其不同点在于加装了由四档输入齿轮16、四档变换组件17和四档输出齿轮18构成的第四档变速装置。该第四档变速装置安装在三档定轴的侧边，也可装置在一档定轴的侧边，本例采用装置在三档定轴的侧边。四档输入齿轮16与三档输入齿轮14啮合，四档输出齿轮18与三档输出齿轮24啮合，四档输入齿轮16与四档输出齿轮18之间装置四档变换组件17。

当选择四档时，操作档位杆到四档位置，档位杆上的拉杆将四档变换组件17中的刹车组件拉紧，其四档变换组件17中的差速器的传动轴停止转动；一档变换组件4和二档变换组件12以及三档变换组件15中的刹车组件松开，一档变换组件4和二档变换组件12以及三档变换组件15中的差速器的传动轴恢复空转。动力经由输入轴8、动力输入齿轮7、二档输入齿轮10、三档输入齿轮14、四档输入齿轮16、四档变换组件17、四档输出齿轮18、三档输出齿轮24、二档输出齿轮13、输出轴25传出。此时，输出轴25的转向与输入轴8的转向相反，为前进档。

其它与实施例三相同，在此不再赘述。

实施例六：

本实施例是在实施例四的基础上改进的，是五档位变速装置(即：采用五组定轴形成的定轴轮系，其中的一组定轴为倒车装置)，其不同点在于加装了由四档输入齿轮16、四档变换组件17和四档输出齿轮18构成的第四档变速装置。该第四档变速装置安装在三档定轴的侧边，也可装置在一档定轴的侧边，本例采用装置在三档定轴的侧边。四档输入齿轮16与三档输入齿轮14啮合，四档输出齿轮18与三档输出齿轮24啮合，四档输入齿轮16与四档输出齿轮18之间装置四档变换组件17。

其它与实施例四相同，在此不再赘述。

在上述基础，进一步增加定轴，形成的六档位或七档位或更多档位变速装置，均是本发明的等同体。

本发明的定轴轮系与差速器结合的变速方法及其变速装置，适合于各类汽车，尤其适合重型汽车使用，也可用于其它的运输工具。

Claims

1.一种定轴轮系与差速器结合的变速方法，其特征在于：

B、变速过程如下：

2.根据权利要求1所述定轴轮系与差速器结合的变速方法，其特征在于：

B、倒车变速过程如下：

3.一种应用权利要求1或2所述定轴轮系与差速器结合的变速方法的变速装置，是由输入轴、动力输入齿轮、输出轴和二根或二根以上的定轴形成的定轴轮系构成；其特征在于：

4.根据权利要求3所述定轴轮系与差速器结合的变速装置，其特征在于：在一侧边缘定轴的输出齿轮与内侧相邻定轴的输出齿轮之间还装置有过桥齿轮，构成倒车装置。

5.根据权利要求3或4所述定轴轮系与差速器结合的变速装置，其特征在于：所述的刹车组件是由刹车拉杆、刹车鼓轮和抱刹构成，刹车鼓轮装置在差速器的传动轴上，抱刹的一端固定在机架上、另一端与刹车拉杆连接；刹车拉杆的另一端与档位杆上的拉杆连接。