CN102878254B - 一种16档汽车变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种16档汽车变速器，包括从输入端到输出端依次设置的一轴、二轴和副箱主轴；一轴上空套有一轴分速齿轮和一轴齿轮；二轴上空套有三档齿轮、二档齿轮、一档齿轮和倒档齿轮；副箱驱动齿轮通过花键固定于二轴末端；副箱主轴减速齿轮通过花键垫片支撑在副箱主轴上；一轴齿轮与花键垫片通过花键联接，由第一推力滚子轴承和隔套轴向定位。本发明采用2x4x2结构，是一个新的主副箱双中间轴全斜齿变速器的三段式结构平台；较多的档位、大速比范围和小的速比级差可以让实际换挡曲线更加趋近于理论最佳换挡曲线，提高整车的燃油经济性;轻量化的压铸铝合金壳体设计，可以在保证强度和外观质量的情况下，大幅度减小变速器总重，提高车辆运载效率。

Description

一种16档汽车变速器

【技术领域】

本发明涉及汽车变速器技术领域，特别涉及一种16档汽车变速器。

【背景技术】

随着重卡行业和零部件行业的迅速发展，相关行业法规和日益成熟的消费需求对现代卡车提出了更高的要求，主要体现在节能、环保、操纵舒适性、运载效率、可靠性、可维护性等方面。作为重卡动力总成的重要组成部分，变速器也在朝着多档位、大速比范围、小级差、轻量化、低噪音、操纵更轻便舒适的方向发展。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种16档汽车变速器，其具有新的结构布置、较多的档位、大速比范围和小的速比级差，可以让实际换挡曲线更加趋近于理论最佳换挡曲线，提高整车的燃油经济性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种16档汽车变速器，包括从输入端到输出端依次设置的一轴、二轴和副箱主轴；一轴上空套有一轴分速齿轮和一轴齿轮，一轴分速齿轮和一轴齿轮之间装有第一锁销式同步器；二轴上空套有三档齿轮、二档齿轮、一档齿轮和倒档齿轮，二轴上装有第一双锥面锁环式同步器和第二双锥面锁环式同步器，第一双锥面锁环式同步器位于一轴齿轮与三档齿轮之间，第二双锥面锁环式同步器位于二档齿轮和一档齿轮之间；副箱驱动齿轮通过花键固定于二轴末端；副箱主轴减速齿轮通过花键垫片支撑在副箱主轴上，副箱主轴上安装有第二锁销式同步器，所述第二锁销式同步器位于副箱驱动齿轮与副箱主轴减速齿轮之间；一轴齿轮与花键垫片通过花键联接，由第一推力滚子轴承和隔套轴向定位。

本发明进一步的改进在于：副箱驱动齿轮与副箱主轴之间设有第二推力滚子轴承。

本发明进一步的改进在于：中间轴上设有与一轴分速齿轮、一轴齿轮、三档齿轮、二档齿轮、一档齿轮和倒档齿轮分别常啮合的齿轮；中间轴上与一档齿轮、二档齿轮和倒档轴齿常啮合的齿轮与中间轴制为一体，其余齿轮过盈安装于中间轴上，并通过定位销在轴向和圆周方向定位。

本发明进一步的改进在于：所述第二锁销式同步器为增强型锁销式同步器，其锥面粘结有金属摩擦层。

本发明进一步的改进在于：还包括依次固定连接的离合器壳体、主箱壳体和后盖壳体；一轴、二轴和副箱主轴分别设置于离合器壳体、主箱壳体和后盖壳体内；前副箱气缸设置于离合器壳体前段，前副箱气缸的顶部设置有位于离合器壳体外部的控制阀；前副箱气缸内设置有前副箱O型圈和前副箱活塞。

本发明进一步的改进在于：压板通过螺栓连接在主箱壳体的隔墙上，压板与主箱壳体之间设有互锁板，互锁板可以在压板与主箱壳体的隔墙之间自由滑动；副箱拨叉轴上连接的副箱拨叉挂档不到位时，主箱拨叉轴被互锁板卡住不能前后滑动进行换挡。

本发明进一步的改进在于：输出轴的前端设置有内孔，该内孔内安装有无外圈圆柱滚子轴承，二轴末端与无外圈圆柱滚子轴承的内圈相配合。

本发明进一步的改进在于：拨叉轴两端通过滑动轴承或耐磨衬套支撑在离合器壳体和主箱壳体的隔墙上。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

（1）主副箱三段式结构布置：变速器三段筒式壳体由离合器壳体、主箱壳体、后盖组成，其中离合器壳体带了一段主箱壳体，主箱壳体带了一段副箱壳体。

（2）轮系的轴向力平衡设计：本发明设计的输入轴齿轮受力和主轴齿轮受力方向相反、大小相等，理论上实现受力平衡，改善了输入轴轴承、副箱驱动轮轴承的常受力工况；副箱也可以采用类似原理的设计，使驱动齿轮和副箱减速齿轮产生的轴向力平衡。

（3）前副箱气缸布置方案：本发明设计的前副箱气缸布置在离合器壳体内，随动阀布置在气缸上方、离合器壳体外部。这样，当前副箱O型圈损坏时，可以拆去前副箱活塞更换，避免将变速器全部拆解，提高了变速器的可维修性。

（4）本发明中设计了主箱和副箱的互锁结构，如果副箱挂档不到位，主箱不能挂档，这样可以避免误操作带来的副箱同步器故障。

（5）本发明设计了一种新的中间齿轮和中间轴的联接方式：中间轴齿轮以一定的过盈量与中间轴相配合并以圆柱销联接，保证在中间轴上的圆周和轴向定位。传统的中间轴齿轮和中间轴之间的连接件是四方键或月牙键，不能承受斜齿轮的轴向力。或者两者焊接，不易拆卸。

（6）本发明设计了强制润滑结构:润滑油泵布置在右上中间轴（从后向前看）前端。通过润滑油路将压力油输送到变速器内的旋转部件，改善变速器润滑。

（7）本发明中，拨叉轴支撑在离合器壳体和主箱壳体的隔墙上。

本发明一种三段式筒式结构的16档手动变速器，2x4x2结构，是一个新的主副箱双中间轴全斜齿变速器的三段式结构平台；较多的档位、大速比范围和小的速比级差可以让实际换挡曲线更加趋近于理论最佳换挡曲线，提高整车的燃油经济性;轻量化的压铸铝合金壳体设计，可以在保证强度和外观质量的情况下，大幅度减小变速器总重，提高车辆运载效率。

【附图说明】

图1是本发明的结构简图；

图2是图1的右视图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

参见图1，本发明一种16档汽车变速器是由前副箱2、主箱10和后副箱13构成的2x4x2结构，整体为三段式筒式结构，即如图1所示的离合器壳体23、主箱壳体20和后盖壳体18。在变速器中，一轴25、二轴5及副箱主轴34上的齿轮均呈径向浮动状态，一轴齿轮27与花键垫片28通过花键联接并空套在一轴25上，由推力滚子轴承总成22、隔套35进行轴向定位；一轴分速齿轮26亦空套在一轴25上；强制润滑油泵17布置在右上中间轴端（从法兰盘41向一轴25看）；从润滑油泵17流出的带有压力的齿轮油经过润滑油路对变速器内的部件进行润滑；一轴25和二轴5上分别加工有轴向和径向润滑油孔；一轴齿轮27和一轴分速齿轮26之间装有锁销式同步器1，该同步器为气操纵，由布置在离合器壳体内的气缸3通过拨叉4进行挂档。中间轴36上的齿轮除一档、二档和倒档轴齿（分别与二轴齿轮30、31和32啮合的轴齿）与中间轴制为一体外，均以一定的过盈量与中间轴36相配合，并以定位销21实现在中间轴36上的轴向和圆周方向的定位。二轴5上的三档齿轮6、二档齿轮31、一档齿轮30、倒档齿轮32空套在二轴5上，由花键垫片37和二轴上的长六角键7进行轴向定位，无需进行轴向调整，所有齿轮在二轴5上呈径向浮动状态。二轴5上装有第一双锥面锁环式同步器8、第二双锥面锁环式同步器9。在后副箱中，副箱驱动齿轮33与二轴5通过花键联结。副箱中间轴传动齿轮38焊接在副箱中间轴39上。副箱主轴减速齿轮16通过花键垫片40支撑在副箱主轴34上，并且齿轮在径向也可以浮动，后副箱采用增强型锁销式同步器12，锥面粘接金属摩擦材料，可靠性高。主、副变速器内所有齿轮均为斜齿设计，且采用磨齿加工，总重合度大，齿轮啮合平稳、噪音小。副箱主轴34后端通过轴承56支撑在后盖壳体18上。

参见图2，本发明的变速器的功率分流及动力传递路线为：发动机的动力通过离合器传给变速器的一轴25，一轴25上的锁销式同步器1通过和一轴25上的一轴分速齿轮26或一轴齿轮27接合，从而实现一轴25上的齿轮与中间轴分速齿轮44或中间轴传动齿轮45啮合，进而驱动中间轴36及其上的各档齿轮转动，此时一轴25上的另一个齿轮在一轴25上空转；中间轴36上各档齿轮与二轴5上各档齿轮常啮合，故二轴5上各档齿轮同时转动。二轴5上各档齿轮空套在二轴5上，所以在空挡时（即二轴5上的装有第一双锥面锁环式同步器8、第二双锥面锁环式同步器9处在中间位置时）二轴5并不转动。当二轴5上的第一双锥面锁环式同步器8或第二双锥面锁环式同步器9移向某一档位并将二轴齿轮同二轴5连为一体时，二轴5则开始转动。

当后副箱位于高档区时（即副箱增强型锁销式同步器12齿套移向变速器前方时）二轴5的动力通过副箱驱动齿轮33和同步器齿套传递给副箱主轴34直接输出。当副箱位于低档区时（即副箱增强型锁销式同步器12齿套移向变速器后方时），二轴5输出的动力通过副箱驱动齿轮33传递给副箱中间轴传动齿轮38，副箱中间轴传动齿轮38带动与其焊接在一起的副箱中间轴39，再通过副箱主轴减速齿轮16，同步器齿套传递给副箱主轴34并通过法兰盘41输出。

参见图1，一轴转动方向为逆时针（从法兰盘41向一轴25看），一轴齿轮27或一轴分速齿轮26旋向为右旋，作为主动轮，其受力向右，轴向力通过推力滚子轴承总成22和隔套35施加在一轴25上。二轴齿轮（如二轴一档齿轮30），右旋，做为被动齿轮，其受力向左，轴向力通过花键垫片37作用在二轴5上。一轴25和二轴5的转速不同，在它们之间设计了推力滚子轴承以承受转速差，这样两个轴向力方向相反，大小可以通过参数计算保证理论相等，一轴25和二轴5上的轴向力理论上可以抵消，避免了对一轴轴承51和副箱驱动齿轮轴承52一直有轴向力的作用，降低了轴承损坏导致的变速器故障率。

参见图1、图2，本发明设计了一种新的前副箱气缸3的布置方案。综合考虑变速器拆装难易程度、取力器或缓速器可能的接口布置、气缸密封可靠性等因素，设计了气缸布置在离合器壳体23前段内的方案，控制阀53布置在前副箱气缸3正上方、离合器壳体23外部。这样，当前副箱O型圈54损坏时，可以拆去前副箱活塞55进行更换，避免将变速器全部拆解，提高了变速器的可维修性。

参见图1，本发明设计了一种新的主副箱互锁结构。压板46通过螺栓连接在主箱壳体20的隔墙上，互锁板11可以在压板与主箱壳体20的隔墙之间自由滑动，互锁板11上加工有孔，保证副箱拨叉轴49上连接的副箱拨叉14挂档不到位时，主箱拨叉轴50被互锁板11卡住不能前后滑动，即实现副箱挂档不到位主箱不能挂档，从而保护副箱同步器12因主箱误挂档造成的损坏。副箱拨叉14挂档到位时，副箱拨叉轴49驱动互锁板11旋转，使互锁板11从主箱拨叉轴50的卡槽中脱出，主箱拨叉轴50能够前后滑动进行换挡。

参见图1，设计了一种定位销21，将中间轴齿轮与中间轴36联接起来，圆柱销可以保证中间轴上的齿轮在轴向和圆周方向的联合定位。

参见图1，为了改善输出轴34的支撑工况，在二轴5的后端设计了一种无外圈圆柱滚子轴承24，支撑在输出轴34的前端内孔中，以承受来自输出端的额外载荷，同时也改善了副箱同步器12的挂档工况。副箱驱动齿轮33与副箱主轴34之间设有推力滚子轴承19。

参见图1，常见的高低档压力开关15布置在副箱气缸盖57的后端，这样变速器带后置缓速器或后取力器时，如果不增加变速器总长，经常造成干涉。本发明中将高低档压力开关15布置在了后盖壳体上，副箱挂档时副箱拨叉14驱动高低档压力开关15，使得变速器带后置附属部件时不用增加轴向长度。

参见图1，拨叉轴50支撑在离合器壳体和主箱壳体的隔墙上，两端支撑可以采用滑动轴承或耐磨衬套以减小滑动阻力，提高挂档轻便性。

Claims (7)

1.一种16档汽车变速器，其特征在于，包括从输入端到输出端依次设置的一轴(25)、二轴(5)和副箱主轴(34)；一轴(25)上空套有一轴分速齿轮(26)和一轴齿轮(27)，一轴分速齿轮(26)和一轴齿轮(27)之间装有第一锁销式同步器(1)；二轴(5)上空套有三档齿轮、二档齿轮、一档齿轮和倒档齿轮，二轴上装有第一双锥面锁环式同步器(8)和第二双锥面锁环式同步器(9)，第一双锥面锁环式同步器(8)位于一轴齿轮(27)与三档齿轮之间，第二双锥面锁环式同步器(9)位于二档齿轮和一档齿轮之间；副箱驱动齿轮(33)通过花键固定于二轴(5)末端；副箱主轴减速齿轮(16)通过花键垫片(40)支撑在副箱主轴(34)上，副箱主轴(34)上安装有第二锁销式同步器(12)，所述第二锁销式同步器(12)位于副箱驱动齿轮(33)与副箱主轴减速齿轮(16)之间；一轴齿轮(27)与花键垫片(28)通过花键联接，由第一推力滚子轴承(22)和隔套(35)轴向定位；

一轴(25)、二轴(5)和副箱主轴(34)上的齿轮均为斜齿；

副箱驱动齿轮(33)与副箱主轴(34)之间设有第二推力滚子轴承(19)；

一轴齿轮(27)和一轴分速齿轮(26)作为主动轮，轴向力施加在一轴(25)上，一轴(25)受轴向力朝向二轴一侧；二轴齿轮做为被动齿轮，轴向力作用在二轴(5)上，二轴(5)受轴向力朝向一轴一侧；一轴(25)和二轴(5)两个轴的轴向力方向相反，大小相等，一轴(25)和二轴(5)的转速不同，一轴(25)和二轴(5)之间通过推力滚子轴承承受转速差和相向的轴向力，一轴(25)和二轴(5)上的轴向力相互抵消；

副箱驱动齿轮(33)作为主动轮，轴向力施加在二轴上；副箱主轴减速齿轮(16)作为被动齿轮，轴向力施加在副箱主轴上；二轴和副箱主轴的轴向力通过第二推力滚子轴承(19)承受。

2.根据权利要求1所述的一种16档汽车变速器，其特征在于，中间轴(36)上设有与一轴分速齿轮(26)、一轴齿轮(27)、三档齿轮、二档齿轮、一档齿轮和倒档齿轮分别常啮合的齿轮；中间轴(36)上与一档齿轮、二档齿轮和倒档轴齿常啮合的齿轮与中间轴制为一体，其余齿轮过盈安装于中间轴(36)上，并通过定位销(21)在轴向和圆周方向定位。

3.根据权利要求1所述的一种16档汽车变速器，其特征在于，所述第二锁销式同步器(12)为增强型锁销式同步器，其锥面粘结有金属摩擦层。

4.根据权利要求1所述的一种16档汽车变速器，其特征在于，还包括依次固定连接的离合器壳体(23)、主箱壳体(20)和后盖壳体(18)；一轴(25)、二轴(5)和副箱主轴(34)分别设置于离合器壳体(23)、主箱壳体(20)和后盖壳体(18)内；前副箱气缸(3)设置于离合器壳体(23)前段，前副箱气缸(3)的顶部设置有位于离合器壳体(23)外部的控制阀(53)；前副箱气缸(3)内设置有前副箱O型圈(54)和前副箱活塞(55)。

5.根据权利要求4所述的一种16档汽车变速器，其特征在于，压板(46)通过螺栓连接在主箱壳体(20)的隔墙上，压板(46)与主箱壳体(20)之间设有互锁板(11)，互锁板(11)可以在压板与主箱壳体(20)的隔墙之间自由滑动；副箱拨叉轴(49)上连接的副箱拨叉(14)挂档不到位时，主箱拨叉轴(50)被互锁板(11)卡住不能前后滑动进行换挡。

6.根据权利要求1所述的一种16档汽车变速器，其特征在于，副箱主轴(34)的前端设置有内孔，该内孔内安装有无外圈圆柱滚子轴承(24)，二轴(5)末端与无外圈圆柱滚子轴承(24)的内圈相配合。

7.根据权利要求4所述的一种16档汽车变速器，其特征在于，拨叉轴(50)两端通过滑动轴承或耐磨衬套支撑在离合器壳体(23)和主箱壳体(20)的隔墙上。