CN103596793B - 具有静止的低档行星齿轮的变速箱 - Google Patents

Abstract

一种变速箱（10），其包括输入轴（12）、第一输出轴和第二输出轴（14，16）以及行星齿轮组（18），行星齿轮组（18）具有太阳轮（74）、环形齿轮（70）、托架（84，90）和与太阳轮和环形齿轮以啮合的方式接合的小齿轮（78）。换档致动器（20）包括第一换档轴套（22）、第二换档轴套（24）和第三换档轴套（26），第一换档轴套（22）、第二换档轴套（24）和第三换档轴套（26）串联抵接并且能够在下述的第一位置（H）、第二位置（HL）以及第三位置（L）之间轴向平移：在第一位置（H）处提供输入轴（12）与第一输出轴（14）之间的驱动连接，在第二位置（HL）处提供输入轴（12）与第一输出轴（14）之间和输入轴（12）与第二输出轴（16）之间的直接传动比连接，在第三位置（L）处提供输入轴（12）与第一输出轴（14）之间和输入轴（12）与第二输出轴（16）之间的减速传动比连接。在换档轴套处于第一位置和第二位置处时，行星齿轮组（18）的齿轮不被驱动。

Description

具有静止的低档行星齿轮的变速箱

背景技术

变速箱可以配备有减速齿轮组以提供低档运行模式。许多先前构造的变速箱包括始终持续地连接至行星齿轮组的太阳轮的输入轴。因此，行星齿轮的低档齿轮组的构件在所有变速箱操作模式的期间都旋转。旋转行星齿轮组的齿轮增加了在系统上的阻力并导致了低效率的动力传递系统。因此，提供一种在扭矩不通过低档齿轮组被传递时不被驱动的行星齿轮组将会是有利的。

发明内容

此部分提供了本公开内容的大体发明内容，并且并非本公开内容的全部范围或本公开内容的所有特征的全面公开。

变速箱包括输入轴、第一输出轴和第二输出轴以及行星齿轮组。该行星齿轮组包括太阳轮、环形齿轮以及与太阳轮和环形齿轮以啮合的方式接合的小齿轮。换档致动器包括串联抵接的第一换档轴套、第二换档轴套和第三换档轴套，该第一换档轴套、第二换档轴套和第三换档轴套能够在下述的第一位置、第二位置和第三位置之间轴向地平移：该第一换档轴套、第二换档轴套和第三换档轴套在该第一位置时提供在输入轴与第一输出轴之间的驱动连接，该第一换档轴套、第二换档轴套和第三换档轴套在该第二位置时提供输入轴与第一输出轴之间和在输入轴与第二输出轴之间的直接传动比连接，以及该第一换档轴套、第二换档轴套和第三换档轴套在该第三位置时提供输入轴与第一输出轴之间和输入轴与第二输出轴之间的减速传动比连接。在换档轴套处于第一位置和第二位置时，行星齿轮组的齿轮不被驱动。

变速箱包括输入轴、第一输出轴以及第二输出轴。行星齿轮组包括太阳轮、环形齿轮、托架以及由托架以旋转方式支承的小齿轮。该小齿轮与太阳轮和环形齿轮以啮合的方式接合。换档致动器包括第一换档轴套和第二换档轴套，该第一换档轴套和第二换档轴套能够在第一位置之间轴向地平移以在第一位置时提供输入轴与第一输出轴之间的驱动连接。在第一换档轴套和第二换档轴套的第二位置处，在输入轴与第一输出轴之间和输入轴与第二输出轴之间提供了直接传动比连接。在第三位置处，在输入轴与第一输出轴之间和输入轴与第二输出轴之间通过行星齿轮组存在有减速传动比连接。在换档轴套在第一位置处时，行星齿轮组的齿轮不被驱动。

根据本文中所提供的描述，另外的应用领域将变得清楚。本发明内容中的描述和具体示例仅意在说明的目的，而并不意在限制本公开的范围。

附图说明

此处描绘的附图仅用于说明所选择的实施例而非所有可能的实施方式，并且并不意在限制本公开的范围。

图1是根据本公开的教示所构造的变速箱的局部截面图；

图2-图5描绘了行星齿轮组的在不同位置处以提供两轮驱动高档模式、四轮驱动高档锁定模式、空档模式以及四轮驱动低档运行模式的各种元件；

图6是替代变速箱的局部截面图；

图7是另一替代变速箱的局部截面图；

图8是另一替代变速箱的局部截面图；

图9是另一替代变速箱的局部截面图；以及

图10是另一替代变速箱的局部截面图。

贯穿附图的若干视图，相应的附图标记指示相应的部件。

具体实施方式

现在将参照附图更充分地描述示例性实施例。

参照附图，根据本公开的教示所构造的变速箱以附图标记10标示。变速箱10可操作成将扭矩从输入轴12传递至第一输出轴14和第二输出轴16中的一者或两者。第一输出轴14传动地联接至第一组被驱动轮。第二输出轴16传动地联接至第二组被驱动轮。

变速箱10可操作成通过如将描述的滑动花键组将扭矩从输入轴12的传递至车轮。根据花键的位置和接合，动力可以通过使用主动离合器(未示出)在两轮高/四轮驱动自动模式、四轮驱动高锁定模式以及四轮驱动低运行模式下从输入轴12仅传递至第一输出轴14。也提供了空档位置。变速箱10的部件设置成使得输入轴12与行星齿轮组18的部件断开以使得行星齿轮在扭矩需要通过行星齿轮组18被传递前是静止的。当变速箱10在低档下运行时，车辆的能效并非主要目标。同样地，在这种模式下与旋转行星齿轮组18的部件相关联的额外阻力是可接受的。

变速箱10包括换档致动器20，该换档致动器20可操作成使第一换档轴套22、第二换档轴套24以及第三换档轴套26选择性地平移至多个不同的轴向位置以提供先前所描述的驱动模式。换档致动器20可以包括螺杆30，该螺杆30传动地与第一换档轴套22接合，使得螺杆30的旋转使第一换档轴套22轴向地平移。

第一换档轴套22包括花键32，该花键32与形成在第一输出轴14上的花键34相接合。一组离合齿36也形成在第一换档轴套22上。第二换档轴套24抵接第一换档轴套22并且包括花键38，花键38与第一输出轴14的花键34以及形成在输入轴12上的花键40传动地接合。离合齿42形成在第二换档轴套24上。第三换档轴套26抵接第二换档轴套24并且包括与主动链轮52的花键50传动地接合的花键48。主动链轮52形成了传递机构54的可操作成将扭矩传递至第二输出轴16的那部分。更具体地，柔性部件例如链58传动地接合主动链轮52和从动链轮60。从动链轮60被固定为随第二输出轴16旋转。离合齿62和64形成在第三换档轴套26上的间隔开的位置处。

行星齿轮组18包括环形齿轮70，该环形齿轮70固定至变速箱10的壳体72。太阳轮74设置有离合齿76。多个小齿轮78与环形齿轮70和太阳轮74传动地接合。多个销80支承小齿轮78以在其上旋转。第一承载板84通过轴承86以可旋转方式被支承并包括多个离合齿88。第一承载板84支承销80。第二承载板90同样支承销80并包括离合齿94。

图1和图2示出了在两轮高驱动运行模式下被操作的变速箱10。此时，扭矩从输入轴12传递至第二换档轴套24。第二换档轴套24与第一输出轴14传动地接合以驱动第一组车轮。先前描述的各种离合齿与行星齿轮组18的部件脱离。变速器10的运转和效率因下述因素而是高的：在两轮高驱动模式下，行星齿轮组18不被驱动且传递机构54不被驱动。

为了提供四轮驱动高锁定运行模式，换档致动器20使螺杆30旋转以使第一换档轴套22轴向地平移至图3中所示的标识为HL的位置。此时，第一换档轴套22、第二换档轴套24和第三换档轴套26中的每个均平移至新位置。特别地，第三换档轴套26通过一组齿轮齿100和驱动链轮52与输入轴12传动地接合。第二换档轴套24保持与输入轴12和第一输出轴14同时接合。这样，提供了四轮驱动高锁定运行模式。应当理解的是，在此运行模式期间，行星齿轮组18的部件全部不被驱动。

在空档运行模式下(图4)，第一轴套22、第二轴套24和第三轴套26中的每个均进一步轴向地平移至标示为N的位置。在空档运行模式下，第三换档轴套26的齿62和64与其他部件脱离。相似地，第二换档轴套24的花键38与第一输出轴14脱离。在空档运行模式下，没有扭矩从输入轴12传递至第一输出轴14或第二输出轴16之一。

为了实现四轮低驱动模式，换档致动器20将换档轴套中的每个均进一步轴向地平移至如图5所示的L位置。在四轮低运行模式下，第二换档轴套24通过齿42与齿76的传动互连而将输入轴12与太阳轮74传动地连接。通过其中第一承载板84和第二承载板90充当输出构件的行星齿轮组18，转速减小且扭矩增大。扭矩通过齿94与齿36的以啮合方式的接合而从第二承载板90被传递至第二换档轴套22。相似地，第一承载板84通过离合齿64与88互连而将扭矩传递至第三换档轴套26。第三换档轴套26保持传动地联接至驱动链轮52以将扭矩传递至第二输出轴16。

基于在四轮低驱动模式下在第一承载板84与第二承载板90之间分配的功率流，减少了需要花键传递的扭矩量。这样，可以消除现在使用的物理尺寸和潜在的特殊制造工艺。此外，由于低档行星齿轮组18在接合前是静止的，因此可利用在换档轴套和太阳轮/承载件接触面上定点来允许发生换档。定点使下述可能性最小化：换档将被阻止且设计成加快行星齿轮组在低转速下的接触。

图6描绘了以附图标记200表示的替代变速箱。变速箱200与变速箱10基本相似。摩擦盘206定位成使得其将在其他花键与承载件/太阳轮组件接合之前接触第二承载板208。因此，该组件被加速以匹配输出轴转速。该设置有益于降低换档力和减小在非同步装置中的潜在撞击声。

图7描绘了以附图标记300标示的另一替代变速箱。除了换档执行器302设置成使第一换档轴套22、第二换档轴套24和第三换档轴套26选择性地平移至先前描述的各种轴向位置以外，变速箱300与变速箱10基本相似。该换档致动器302包括换档拨叉304，该换档拨叉304被驱动至与先前描述的换档模式对应的各种轴向位置。电动马达306设置成使驱动轴308旋转。销310定位在托架314的槽312内。驱动轴308的旋转使销310和托架314平移。弹簧316与托架314和换档拨叉304相配合以暂时允许托架314平移，而换档拨叉304在换档阻止期间保持静止。弹簧316继续加载换档拨叉304和第一换档轴套22朝向所需轴向位置。一旦换档阻止已清除，换档拨叉304就完成其定向运动。

图8描绘了以附图标记400标示的另一替代变速箱。变速箱400与变速箱10和300基本相似。同样地，相似元件将保持其先前介绍的附图标记。变速箱400包括联接器402，该联接器402使第一换档轴套22和第二换档轴套24互连。联接器402包括第一止推垫圈404，该第一止推垫圈404定位于第一换档轴套22与第二换档轴套24之间。第二止推垫圈406定位于第二换档轴套24与卡环408之间。卡环408固定至第一换档轴套22。联接器402联接第一换档轴套22和第二换档轴套24以同时发生彼此轴向平移。联接器402允许在第一换档轴套22与第二换档轴套24之间的相对旋转。通过第一换档轴套22和第二换档轴套24以此方式互连，如在图8中示出的，弹簧410只需要将尺寸确定为：当换档致动器已使第一换档轴套22和第二换档轴套24的子组件向右平移后，使第三换档轴套26向右移动。在两个轴向方向上确保了第一换档轴套22和第二换档轴套24的协调运动。

图9描绘了以附图标记500标示的另一替代变速箱。除了第二换档轴套24通过连接器502联接至第三换档轴套26以外，变速箱500与变速箱400基本相似。连接器502可以包括具有圆筒形中心部504的金属套，该圆筒形中心部504交叠了第二换档轴套24的端部506与第三换档轴套26的端部508。第二换档轴套24包括凹槽512，该凹槽512接纳连接器502的第一下转部514。在圆筒部504与第一下转部514、第二换档轴套24之间存在有运行间隙。在第三换档轴套26上形成有凹槽516。连接器502包括定位于凹槽516内的第二下转部518。第二下转部518和大致圆筒部504不接触第三换档轴套26，使得第二换档轴套24轴向地联接至第三换档轴套26，但是在第二换档轴套与第三换档轴套之间会发生相对旋转。可以预期的是，连接器502由最初成形为圆筒形的可延展的金属构造而成。卷边操作用于限定第一下转部514和第二下转部518。提供了低成本、轻重量的联接装置。

图10描绘了以附图标记600标示的另一替代变速箱，该替代变速箱功能与先前描述的变速箱功能稍有不同。变速箱600是包括第一换档轴套602和第二换档轴套604的简化组装。并未利用第三换档轴套。变速箱600在行星齿轮组18的构件并不旋转的两轮驱动高运行模式下可操作。在所有四轮驱动运行模式期间，行星齿轮组18的构件旋转。这与先前动力变速箱形成对比，在先前变速箱中，行星齿轮组18的构件仅在变速箱在四轮驱动低运行模式下运行时旋转。

变速箱600包括驱动链轮606，该驱动链轮606被固定为用于随第一承载板610的毂部608旋转。图10描绘了在提供四轮驱动高锁定运行模式的位置处的第一换档轴套602和第二换档轴套604。第二换档轴套604利用内花键614将输入轴12和第一输出轴14直接传动地互连。外花键616形成在第二换档轴套604上，该外花键616与形成在后承载板618上的花键传动地接合。因为后承载板被固定为随前承载板610旋转，所以来自输入轴12的扭矩通过第二换档轴套604传递至第一输出轴14、后承载板618、前承载板610和驱动链轮606。

在两轮驱动高运行模式下，第二换档轴套604将输入轴12与第一输出轴14传动地连接。断开了在第二换档轴套604与行星齿轮组18的任意构件之间的驱动连接。这样，在两轮驱动高运行模式下，行星齿轮组18的部件不被驱动。

在四轮驱动低运行模式下，扭矩从输入轴12通过第二换档轴套604传递至太阳轮74。增加的扭矩从行星齿轮组18通过第一承载板610输出到达驱动链轮606，以及经由外齿624和内齿626通过后承载板618和第一换档轴套602到达第一输出轴14。

出于说明和描述的目的，已经提供了本实施方式的先前描述。该描述并不意在是详尽的或限制本公开内容。特定实施例的单独元件或特征通常不限于该特定实施例，而在适用情况下，即使没有具体地示出或描述，该特定实施例的单独元件或特征也是可互换的并且能够用于所选的实施方式中。相同的实施方式也可以以许多方式变化。这种变体并不被视为偏离本公开内容，并且所有这种改型都意在被包括在本公开内容的范围内。

Claims (22)

1.一种变速箱，包括：

输入轴；

第一输出轴和第二输出轴；

行星齿轮组，所述行星齿轮组包括太阳轮、环形齿轮、托架和小齿轮，所述小齿轮与所述太阳轮和所述环形齿轮以啮合的方式接合；以及

换档致动器，

其特征在于，所述换档致动器包括第一换档轴套、第二换档轴套和第三换档轴套，所述第一换档轴套、所述第二换档轴套和所述第三换档轴套串联抵接并且能够通过所述行星齿轮组在下述的第一位置、第二位置和第三位置之间轴向地平移：所述第一换档轴套、所述第二换档轴套和所述第三换档轴套在所述第一位置处提供所述输入轴与所述第一输出轴之间的驱动连接，所述第一换档轴套、所述第二换档轴套和所述第三换档轴套在所述第二位置处提供所述输入轴与所述第一输出轴之间和所述输入轴与所述第二输出轴之间的直接传动比连接，所述第一换档轴套、所述第二换档轴套和所述第三换档轴套在所述第三位置处提供所述输入轴与所述第一输出轴之间和所述输入轴与所述第二输出轴之间的减速传动比连接，其中，在所述换档轴套处于所述第一位置和所述第二位置时，所述行星齿轮组的所述齿轮不被驱动。

2.根据权利要求1所述的变速箱，其中，所述第一换档轴套、所述第二换档轴套和所述第三换档轴套能够相对于彼此旋转。

3.根据权利要求2所述的变速箱，其中，所述换档致动器包括马达，该马达对与所述第一换档轴套接合的轴向可移动拨叉进行驱动。

4.根据权利要求1所述的变速箱，其中，所述第一换档轴套、所述第二换档轴套和所述第三换档轴套中的每个均与所述输入轴同轴地对准。

5.根据权利要求1所述的变速箱，其中，在处于所述第三位置时，所述第一换档轴套被固定为随所述托架旋转。

6.根据权利要求5所述的变速箱，其中，在处于所述第三位置时，所述第二换档轴套联接所述输入轴和所述太阳轮而进行旋转。

7.根据权利要求6所述的变速箱，其中，在处于所述第三位置时，所述第三换档轴套将所述托架传动地联接至所述第二输出轴。

8.根据权利要求1所述的变速箱，其中，在处于所述第一位置和所述第二位置时，所述第二换档轴套使所述输入轴与所述第一输出轴直接地互连。

9.根据权利要求8所述的变速箱，其中，在处于所述第二位置时，所述第三换档轴套建立在所述输入轴与所述第二输出轴之间的驱动连接。

10.根据权利要求1所述的变速箱，其中，所述换档致动器包括使所述第一换档轴套、所述第二换档轴套和所述第三换档轴套向所述第一位置偏置的弹簧。

11.根据权利要求1所述的变速箱，还包括使所述第一换档轴套与所述第二换档轴套互连的连接器，所述连接器允许所述第一换档轴套与所述第二换档轴套之间的相对旋转并且限制所述第一换档轴套与所述第二换档轴套之间的相对轴向移动。

12.根据权利要求11所述的变速箱，其中，所述连接器包括大致圆筒状本体，所述大致圆筒状本体具有直径减小的端部。

13.一种变速箱，包括：

输入轴；

第一输出轴和第二输出轴；

行星齿轮组，所述行星齿轮组包括太阳轮、环形齿轮、托架以及由所述托架以可旋转方式支承的小齿轮，所述小齿轮与所述太阳轮和所述环形齿轮以啮合的方式接合；以及

换档致动器，

其特征在于，所述换档致动器包括第一换档轴套和第二换档轴套，所述第一换档轴套和所述第二换档轴套能够通过所述行星齿轮组在下述的第一位置、第二位置与第三位置之间轴向地平移：所述第一换档轴套和所述第二换档轴套在所述第一位置处提供所述输入轴与所述第一输出轴之间的驱动连接，所述第一换档轴套和所述第二换档轴套在所述第二位置处提供所述输入轴与所述第一输出轴之间和所述输入轴与所述第二输出轴之间的直接传动比连接，所述第一换档轴套和所述第二换档轴套在所述第三位置处提供所述输入轴与所述第一输出轴之间和所述输入轴与所述第二输出轴之间的减速传动比连接，其中，在所述换档轴套处于所述第一位置时，所述行星齿轮组的所述齿轮不被驱动。

14.根据权利要求13所述的变速箱，其中，所述第一换档轴套和所述第二换档轴套能够相对于彼此旋转。

15.根据权利要求14所述的变速箱，其中，所述第一换档轴套和所述第二换档轴套中的每一者均与所述输入轴同轴地对准。

16.根据权利要求15所述的变速箱，其中，在处于所述第三位置时，所述第一换档轴套被固定为随所述托架旋转。

17.根据权利要求16所述的变速箱，其中，在处于所述第三位置时，所述第二换档轴套将所述输入轴联接至所述太阳轮以进行旋转。

18.根据权利要求17所述的变速箱，其中，在处于所述第一位置和所述第二位置时，所述第二换档轴套将所述输入轴与所述第一输出轴直接地互连。

19.根据权利要求18所述的变速箱，其中，在处于所述第二位置时，所述第二换档轴套建立所述输入轴与所述第二输出轴之间的驱动连接。

20.根据权利要求19所述的变速箱，其中，在处于所述第二位置时，所述第二换档轴套使所述输入轴、所述第一输出轴和所述托架同时互连，所述托架与所述第二输出轴不间断地驱动连接。

21.根据权利要求13所述的变速箱，其中，所述第一换档轴套抵接所述第二换档轴套。

22.根据权利要求21所述的变速箱，其中，所述换档致动器包括使所述第一换档轴套和所述第二换档轴套向所述第一位置偏置的弹簧。