CN102913598A - 行星齿轮式手动变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种行星齿轮式手动变速器，包括输入轴、输出轴、设置在输入轴与输出轴之间的中间轴、轴套、同步器或制动器，还包括双排行星轮系、行星排，双排行星轮系包括小太阳轮、大太阳轮、短行星轮、长行星轮，前行星架、前齿圈，短行星轮、长行星轮上设置有前行星架，小太阳轮与短行星轮啮合，长行星轮分别与大太阳轮、短行星轮及前齿圈啮合，小太阳轮与大太阳轮固定连接；行星排的第三行星轮设置在后行星架上，第三太阳轮与第三行星轮啮合，第三行星轮与后齿圈啮合。本发明通过采用拉维娜式及单排行星齿轮变速机构，用极少的齿轮数实现五速比档位的目的，减小变速器的轴向及径向尺寸，汽车结构布局设计更加灵活。

Description

行星齿轮式手动变速器
技术领域
本发明涉及汽车变速器技术领域，更具体地说，是涉及一种行星齿轮式手动变速器。
背景技术
在车辆的正常行驶过程中，发动机是制造动力的环节，离合器是传递动力的枢纽，变速器是实现在不同的行驶状况下车辆的正常运转，即分配动力的环节。汽车变速器是为解决发动机输出的转速、转矩与车辆驱动所需的转速和转矩之间的矛盾而设立的。变速器作为传动系统的心脏，主要任务是传递动力，改变汽车的传动比，扩大驱动车轮转矩和转速的范围，使车辆适应各种变化的行驶工况，同时使发动机在理想的工况下工作，在发动机转矩方向不变的前提下，实现汽车的倒退行驶、实现空档、中断发动机传递给车轮的动力，使发动机能够起动、怠速等。车辆行驶性能的好坏，不仅取决于发动机，而且在很大程度上还依赖于变速器以及变速器与发动机的匹配。
变速器分为手动变速器和自动变速器，其中手动变速器是较为传统的变速器类型，手动变速器必须根据汽车条件的变化，由驾驶员随时变换档位，它操作起来相对麻烦，但是可以更直接地表现驾驶者的意愿，因而被爱驾人士所喜爱。手动变速器是由不同齿比的齿轮组构成的，它工作的原理就是通过切换不同的齿轮组，来实现齿比的变换。齿轮组由不同直径的齿轮组成，不同的齿轮比例所达到的动力传输效果是完全不相同的，我们所说的换档即是指换齿轮比。目前，汽车手动变速器几乎均采用平行轴式的变速器，前驱平行轴式变速器需采用三条轴，后驱平行轴式变速器需采用四条轴，均为三个轴心，同时变速器轴向经向尺寸均较大，不利于汽车的结构布局设计。 
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种通过全新结构的手动变速器，减小变速器的轴向及径向尺寸，以克服现有技术的不足。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种行星齿轮式手动变速器，包括输入轴、输出轴、设置在所述输入轴与输出轴之间的中间轴、轴套、同步器或制动器，还包括双排行星轮系、行星排，所述双排行星轮系包括小太阳轮、大太阳轮、短行星轮、长行星轮，前行星架、前齿圈，所述短行星轮、长行星轮上设置有前行星架，所述小太阳轮与短行星轮啮合，长行星轮分别与大太阳轮、短行星轮及前齿圈啮合，所述小太阳轮与大太阳轮固定连接；所述行星排包括第三太阳轮、第三行星轮、后行星架、后齿圈，所述第三行星轮设置在后行星架上，所述第三太阳轮与第三行星轮啮合，所述第三行星轮与后齿圈啮合。
优选地，所述输出轴与后行星架固定连接，所述输出轴上设置输出轴轴套，所述第三太阳轮固定在所述输出轴轴套上。
优选地，所述中间轴上套接有中间轴套与外轴套，所述中间轴与所述前行星架固定连接，所述小太阳轮固定在所述中间轴套上，所述大太阳轮固定在所述外轴套上。
优选地，在所述输入轴与中间轴之间设置有高速及倒档同步器，前进档同步器连接所述高速及倒档同步器与所述中间轴套，倒档同步器连接前进档同步器与外轴套，在外轴套与前行星架之间设置前制动器，五档同步器连接后齿圈与第三太阳轮，在第三太阳轮上还设置有后制动器。
优选地，所述前齿圈与后齿圈固定连接。
优选地，所述前齿圈与后齿圈的外圆周上设有轮齿，所述前齿圈与后齿圈啮合连接。
优选地，所述输出轴与输入轴同侧设置。 
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明通过采用拉维娜式及单排行星齿轮变速机构，并配合多个同步器使用，使它既可以达到用极少的齿轮数实现五速比档位的目的，且可减小变速器的轴向及径向尺寸，使变速器的尺寸大小得到控制，汽车结构布局设计更加灵活，同时可降低生产成本。
附图说明
图1为本发明行星齿轮式手动变速器第一实施例的动力传动机构示意图。
图2为本发明第一实施例的1档运转状态图。
图3为本发明第一实施例的2档运转状态图。
图4为本发明第一实施例的3档运转状态图。
图5为本发明第一实施例的4档运转状态图。
图6为本发明第一实施例的5档运转状态图。
图7为本发明第一实施例的倒档运转状态图。
图8为本发明第二实施例的动力传动机构示意图。
具体实施方式
下面，结合说明书附图和具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不构成对本发明的限制：
第一实施例
参见图1至图7，本发明行星齿轮式手动变速器，包括输入轴11，多个同步器或制动器，中间轴12,中间轴套13,外轴套14,输出轴轴套15，输出轴16，双排行星轮系51,行星排52。
双排行星轮系51采用拉维娜式齿轮变速机构，其包含小太阳轮35、大太阳轮31、短行星轮34、长行星轮32、前行星架36、前齿圈33，小太阳轮35与短行星轮34啮合，长行星轮32分别与大太阳轮31、短行星轮34及前齿圈33啮合。
行星排52采用单排行星排，其包含第三太阳轮40、第三行星轮39、后行星架37、后齿圈38，输出轴与后行星架37固定连接。第三太阳轮40与第三行星轮39啮合，第三行星轮39与后齿圈38啮合。
高速及倒档同步器21连接输入轴11与中间轴12。前进档同步器22连接高速及倒档同步器21与中间轴套13。倒档同步器23连接前进档同步器22与外轴套14。前制动器24可分别固定外轴套14或前行星架36。五档同步器25连接后齿圈38与第三太阳轮40。后制动器26可固定第三太阳轮40。
换档操作过程如下：
如图1所示，空档状态时，高速及倒档同步器21处于左侧，与输入轴11连接，与中间轴12分离。前进档同步器22处于右侧，与高速及倒档同步器21及中间轴套13均连接。倒档同步器23处于左侧，与前进档同步器22连接，与外轴套14分离。前制动器24处于中间，与外轴套14及前行星架36均分离。五档同步器25处于左侧，与后齿圈38连接，与第三太阳轮40分离。后制动器26处于左侧，与第三太阳轮40连接使其固定。
如图2所示，一档运转时，前制动器24右移，将前行星架36固定。此时动力传递路线为：输入轴11                                                
Figure 865557DEST_PATH_IMAGE001
高速及倒档同步器21
Figure 611928DEST_PATH_IMAGE001
前进档同步器22中间轴套13
Figure 602066DEST_PATH_IMAGE002
小太阳轮35
Figure 903866DEST_PATH_IMAGE002
短行星轮34
Figure 906457DEST_PATH_IMAGE002
长行星轮32前齿圈33
Figure 656424DEST_PATH_IMAGE002
后齿圈38
Figure 708169DEST_PATH_IMAGE002
第三行星轮39
Figure 311189DEST_PATH_IMAGE002
后行星架37
Figure 689080DEST_PATH_IMAGE002
输出轴16。其余同步器处于空档状态时的位置。图2中，粗实线表示动力传递路线。
如图3所示，二档运转时，前制动器24左移，将外轴套14固定，同时使大太阳轮31也固定。其余同步器处于空档状态时的位置。此时动力传递路线为：其传动路线与一档基本相同，也是由输入轴11
Figure 102875DEST_PATH_IMAGE003
高速及倒档同步器21
Figure 566218DEST_PATH_IMAGE003
前进档同步器22
Figure 972928DEST_PATH_IMAGE002
中间轴套13
Figure 283955DEST_PATH_IMAGE002
小太阳轮35
Figure 790023DEST_PATH_IMAGE002
短行星轮34
Figure 68557DEST_PATH_IMAGE002
长行星轮32
Figure 951063DEST_PATH_IMAGE002
前齿圈33
Figure 116596DEST_PATH_IMAGE002
后齿圈38
Figure 855882DEST_PATH_IMAGE002
第三行星轮39
Figure 293816DEST_PATH_IMAGE002
后行星架37
Figure 795992DEST_PATH_IMAGE002
输出轴16，但二档时大太阳轮31固定，前行星架顺时针公转，加快了输出转速。其余同步器处于空档状态时的位置。图3中，粗实线表示动力传递路线。
如图4所示，三档运转时，高速及倒档同步器21右移，将输入轴11与中间轴12连接，使双排行星轮系51形成一个整体。中间轴12转动驱使前行星架36与中间轴套13同步旋转，此时动力传递路线为：输入轴11高速及倒档同步器21，此时，分开两条支路，其中一条支路的动力路线是：中间轴12
Figure 178748DEST_PATH_IMAGE003
前行星架36 
Figure 917028DEST_PATH_IMAGE002
短行星轮34
Figure 16703DEST_PATH_IMAGE002
长行星轮32。
另一条支路的动力路线是：前进档同步器22
Figure 406096DEST_PATH_IMAGE002
中间轴套13
Figure 690446DEST_PATH_IMAGE002
小太阳轮35
Figure 650443DEST_PATH_IMAGE001
长行星轮32。然后由长行星轮32
Figure 678442DEST_PATH_IMAGE001
前齿圈33
Figure 922342DEST_PATH_IMAGE001
后齿圈38
Figure 377594DEST_PATH_IMAGE001
第三行星轮39
Figure 87536DEST_PATH_IMAGE001
后行星架37
Figure 653647DEST_PATH_IMAGE001
输出轴16。
其余同步器处于空档状态时的位置。图4中，粗实线表示动力传递路线。
如图5所示，四档运转时，高速及倒档同步器21右移，将输入轴11与中间轴12连接，前进档同步器22左移与中间轴套13分离，前制动器24左移，将外轴套14固定，同时使大太阳轮31也固定。此时动力传递路线为：输入轴11
Figure 752053DEST_PATH_IMAGE001
高速及倒档同步器21
Figure 378206DEST_PATH_IMAGE002
中间轴12
Figure 312795DEST_PATH_IMAGE002
前行星架36
Figure 744914DEST_PATH_IMAGE002
长行星轮32
Figure 901089DEST_PATH_IMAGE002
前齿圈33
Figure 511193DEST_PATH_IMAGE002
后齿圈38
Figure 120029DEST_PATH_IMAGE002
第三行星轮39
Figure 90259DEST_PATH_IMAGE002
后行星架37
Figure 100940DEST_PATH_IMAGE002
输出轴16。其余同步器处于空档状态时的位置。图5中，粗实线表示动力传递路线。
如图6所示，五档运转时，高速及倒档同步器21右移，将输入轴11与中间轴12连接，前进档同步器22与中间轴套13分离，前制动器24左移，将外轴套14固定，同时使大太阳轮31也固定。五档同步器25右移，与后齿圈38与第三太阳轮40均连接使其连成一体，后制动器26右移，与第三太阳轮40分离。此时动力传递路线为：输入轴11高速及倒档同步器21
Figure 978077DEST_PATH_IMAGE001
中间轴12
Figure 751998DEST_PATH_IMAGE001
前行星架36
Figure 687025DEST_PATH_IMAGE002
长行星轮32
Figure 888200DEST_PATH_IMAGE002
前齿圈33。此时，分开两条支路，其中一条支路的动力路线是：后齿圈38
Figure 19098DEST_PATH_IMAGE002
第三行星轮39
Figure 596710DEST_PATH_IMAGE002
后行星架37。
另一条支路的动力路线是：五档同步器25第三太阳轮40
Figure 704791DEST_PATH_IMAGE004
后行星架37。然后由后行星架37传递至输出轴16。
其余同步器处于空档状态时的位置。图6中，粗实线表示动力传递路线。
如图7所示，倒档运转时，前进档同步器22左移与中间轴套13分离，倒档同步器23右移与外轴套14连接，前制动器24将前行星架36固定。此时动力传递路线为：输入轴11
Figure 509936DEST_PATH_IMAGE002
高速及倒档同步器21
Figure 625660DEST_PATH_IMAGE002
前进档同步器22
Figure 278489DEST_PATH_IMAGE002
倒档同步器23
Figure 759149DEST_PATH_IMAGE001
外轴套14
Figure 379486DEST_PATH_IMAGE001
大太阳轮31
Figure 781124DEST_PATH_IMAGE001
长行星轮32
Figure 740990DEST_PATH_IMAGE001
前齿圈33
Figure 454868DEST_PATH_IMAGE001
后齿圈38
Figure 47654DEST_PATH_IMAGE001
第三行星轮39
Figure 505181DEST_PATH_IMAGE001
后行星架37输出轴16。此时，输入轴11与输出轴16的旋转方向相反。其余同步器处于空档状态时的位置。图7中，粗实线表示动力传递路线。
各个档位传动比计算公式及传动比大小参见下表：
表中：
是前齿圈33齿数与大太阳轮31齿数之比，假设=2
Figure 965243DEST_PATH_IMAGE007
是前齿圈33齿数与小太阳轮35齿数之比，假设
Figure 20924DEST_PATH_IMAGE007
=2.3
Figure 591232DEST_PATH_IMAGE008
是后齿圈38齿数与第三太阳轮40齿数之比，假设=2
第二实施例
参见图8，本发明行星齿轮式手动变速器，包括拉维娜式双排行星轮系51和行星排52。双排行星轮系51和行星排52不在同一轴线上布局，输入轴连接双排行星轮系51，行星排52连接输出轴，前齿圈33的外圆周均设置有前齿圈轮齿60，后齿圈38的外圆周设置有后齿圈轮齿61，前齿圈轮齿60与后齿圈轮齿61啮合，从而实现动力的传递。
双排行星轮系51的结构与第一实施例相同，五档同步器25连接后齿圈38与第三太阳轮40，它与后制动器26同侧布置，当输出轴与输入轴同侧时，五档同步器25与后制动器26布置在第三太阳轮40的左侧（如图8所示），当输出轴与输入轴不同侧时，五档同步器25与后制动器26布置在第三太阳轮40的右侧。
各档的换档操作与第一实施例相同，在些不再重复描述。基于本发明的技术方案所作的局部的、不具有创造性劳动的变更、或对本发明技术方案局部技术特征的等同替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种行星齿轮式手动变速器，包括输入轴、输出轴、设置在所述输入轴与输出轴之间的中间轴、轴套、同步器或制动器，其特征在于：还包括双排行星轮系、行星排，所述双排行星轮系包括小太阳轮、大太阳轮、短行星轮、长行星轮，前行星架、前齿圈，所述短行星轮、长行星轮上设置有前行星架，所述小太阳轮与短行星轮啮合，长行星轮分别与大太阳轮、短行星轮及前齿圈啮合，所述小太阳轮与大太阳轮固定连接；所述行星排包括第三太阳轮、第三行星轮、后行星架、后齿圈，所述第三行星轮设置在后行星架上，所述第三太阳轮与第三行星轮啮合，所述第三行星轮与后齿圈啮合。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮式手动变速器，其特征在于：所述输出轴与后行星架固定连接，所述输出轴上设置输出轴轴套，所述第三太阳轮固定在所述输出轴轴套上。
3.根据权利要求2所述的行星齿轮式手动变速器，其特征在于：所述中间轴上套接有中间轴套与外轴套，所述中间轴与所述前行星架固定连接，所述小太阳轮固定在所述中间轴套上，所述大太阳轮固定在所述外轴套上。
4.根据权利要求3所述的行星齿轮式手动变速器，其特征在于：在所述输入轴与中间轴之间设置有高速及倒档同步器，前进档同步器连接所述高速及倒档同步器与所述中间轴套，倒档同步器连接前进档同步器与外轴套，在外轴套与前行星架之间设置前制动器，五档同步器连接后齿圈与第三太阳轮，在第三太阳轮上还设置有后制动器。
5.根据权利要求4所述的行星齿轮式手动变速器，其特征在于：所述前齿圈与后齿圈固定连接。
6.根据权利要求1至4任一所述的行星齿轮式手动变速器，其特征在于：所述前齿圈与后齿圈的外圆周上设有轮齿，所述前齿圈与后齿圈啮合连接。
7.根据权利要求6所述的行星齿轮式手动变速器，其特征在于：所述输出轴与输入轴同侧设置。
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