CN103711846A - 一种定轴与行星复合传动的十档变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定轴与行星复合传动的十档变速器。该变速器由定轴传动部分和行星传动部分组成，包括输入轴、中间轴、联接轴、输出轴、七对常啮合定轴齿轮、八个操纵件（四个双面同步器）和一个复合行星排。发动机动力由输入轴传递到中间轴，中间轴上的定轴齿轮将功率分流后通过联接轴传递给复合行星排，行星排将功率汇流后从行星架输出，同时控制两个操纵件，可以实现十个前进档（包括两个超速档）和三个倒车档。本发明采用定轴与行星复合传动的形式，以较紧凑的结构实现较多的档位，有利于减小车辆换档冲击，改善换档品质。

Description

一种定轴与行星复合传动的十档变速器

技术领域

本发明属于机械传动技术领域，涉及一种变速器，尤其涉及一种定轴与行星复合传动的十档变速器。

背景技术

随着控制技术的发展，自动变速器已趋于普及化，不用考虑档位过多致使驾驶员疲于频繁换档的情况下，增加变速器的档位数或者采用无级变速器可以有效改善车辆的换档品质和行驶平顺性。无级变速器由于承载能力有限一般用于小排放、低功率汽车上，具有一定的局限性。机械有级变速器因其传动效率高被广泛应用于车辆传动，目前档位数多设计为五、六档甚至八档。

机械变速器分为定轴齿轮传动和行星齿轮传动两种，定轴传动结构简单但尺寸较大，行星传动结构紧凑但工艺复杂、成本较高，本发明综合两者特点，采用定轴与行星复合传动的形式，设计了一种结构较为简单紧凑的十档变速器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种定轴与行星复合传动的十档变速器，该变速器使用结构较为简单紧凑，且操纵方便的变速器实现多档变速，提高车辆行驶平顺性和换档品质。

本发明的技术方案是，一种定轴与行星复合传动的十档变速器，包括输入轴、中间轴、联接轴、输出轴、七对啮合齿轮副、八个操纵件和一个复合行星排；所述的中间轴上的七个固连齿轮Z_m1、Z_m2、Z_m3、Z_m4、Z_m5、Z_m6、Z_m7，分别与输入轴上的固连齿轮Z_i1以及套在联接Ⅰ轴上的六个齿轮组成七对啮合齿轮副，分别为Z_i1/Z_m1、Z_m2/Z_o2、Z_m3/Z_o3、Z_m4/Z_o4、Z_m5/Z_o5、Z_m6/Z_o6、Z_m7/Z_o7；所述的复合行星排由大太阳轮S1、小太阳轮S2、齿圈R、行星架C、行星轮P1和行星轮P2组成；大太阳轮S1、行星轮P1、齿圈R和行星架C能够组成内外啮合单星行星排；小太阳轮S2、行星轮P1、行星轮P2、齿圈R和行星架C能够组成内外啮合双星行星排；所述的联接轴包括联接Ⅰ轴、联接Ⅱ轴和联接Ⅲ轴，三根联接轴采用同心套轴的形式进行布置；操纵件C1、操纵件C2的被动端通过联接Ⅰ轴与复合行星排的小太阳轮S2相联，主动端分别与齿轮Z_o2、Z_o3相联；操纵件C3、操纵件B1的被动端通过联接Ⅰ轴与复合行星排的小太阳轮S2相联，主动端分别与齿轮Z_o4、变速器箱体相联；操纵件C5、操纵件C6的被动端均通过联接Ⅱ轴与复合行星排的大太阳轮S1相联，主动端分别与齿轮Z_o5、Z_o6相联；操纵件C4、操纵件B2的被动端均通过联接Ⅲ轴与复合行星排的齿圈R相联，主动端分别与齿轮Z_o7、变速器箱体相联；操纵件C1和操纵件C2被动端、操纵件B1和操纵件C3被动端、操纵件C5和操纵件C6被动端，操纵件C4和操纵件B2被动端各自均属于同一个零件，两个操纵件组合后的两个主动端与相邻的两个部件连接。

优选地，8个操纵件可以是四个双面同步器，操纵件C1、操纵件C2组成一个双面同步器，操纵件B1、操纵件C3组成一个双面同步器，操纵件C5、操纵件C6组成一个双面同步器，操纵件C4、操纵件B2组成一个双面同步器。

本发明的技术效果是：（1）本发明将定轴传动与行星传动集成到一个变速器，使发动机功率先分流后汇流，可以实现十个前进档和三个倒车档。（2）前进档与倒车档在相邻档位切换时，均只需切换一个操纵件，易于实现自动换档控制。（3）档位较多使相邻档位之间的阶比较小，利于减小换档冲击，改善换档品质。

附图说明

本发明共有1幅幅图。

图1为本发明的一种定轴与行星复合传动的十档变速器示意图。

其中：Z_i1/Z_m1、Z_m2/Z_o2、Z_m3/Z_o3、Z_m4/Z_o4、Z_m5/Z_o5、Z_m6/Z_o6、Z_m7/Z_o7——定轴齿轮副；C1、C2、C3、C4、C5、C6、B1、B2——操纵件；S1——大太阳轮；S2——小太阳轮；R——齿圈；C——行星架；P1、P2——行星轮；k₁——外啮合双星排特性参数；k₂——内外啮合单星排特性参数；k₃——内外啮合双星排特性参数。

具体实施方式

下面对本发明进一步详细地描述：

本发明的一种定轴与行星复合传动的十档变速器，该变速器为一种十前三倒变速器，由定轴传动部分和行星传动部分组成，包括输入轴、中间轴、联接轴、输出轴、七对啮合定轴齿轮、八个操纵件（可以是四个双面同步器）和一个复合行星排。

发动机动力由输入轴传递到中间轴，中间轴上的定轴齿轮将功率分流后通过联接轴（联接Ⅰ轴、联接Ⅱ轴和联接Ⅲ轴）传递给复合行星排，行星排将功率汇流后从行星架输出，同时控制两个操纵件，可以实现十个前进档（包括两个超速档）和三个倒车档。输入轴、Ⅰ轴、输出轴同轴布置。

所述的输入轴与主离合器被动端相联，当主离合器结合时，发动机动力从此处输入变速器。输入轴上装有固连齿轮Z_i1，通过啮合传动来传递动力。

所述的联接轴起到连接定轴传动与行星传动的作用，包括联接Ⅰ轴、联接Ⅱ轴和联接Ⅲ轴，三根联接轴采用同心套轴的形式进行布置。联接Ⅰ轴与操纵件（可以形成双面同步器）C1和C2、B1和C3的被动端以及复合行星排的小太阳轮S2相联；联接Ⅱ轴与操纵件（可以形成双面同步器）C5和C6的被动端以及复合行星排的大太阳轮S1相联；联接Ⅲ轴与操纵件（双面同步器）C4和B2的被动端以及复合行星排的齿圈R相联。

联接Ⅰ轴的联接套轴上安装有六个自由齿轮Z_o2、Z_o3、Z_o4、Z_o5、Z_o6、Z_o7，分别与操纵件C1、C2、C3、C5、C6、C4的主动端相联，在常态下六个自由齿轮的转速与联接轴相互独立。

所述的中间轴上安装有七个固连齿轮，分别是Z_m1、Z_m2、Z_m3、Z_m4、Z_m5、Z_m6、Z_m7，它们均与中间轴同转速运转，同时与输入轴上的固连齿轮Z_i1以及联接套轴上的六个自由齿轮组成七对常啮合齿轮副，分别为Z_i1/Z_m1、Z_m2/Z_o2、Z_m3/Z_o3、Z_m4/Z_o4、Z_m5/Z_o5、Z_m6/Z_o6、Z_m7/Z_o7。

所述的复合行星排由大太阳轮S1、小太阳轮S2、齿圈R、行星架C和两组行星轮P1、P2组成。不同的元件组合可实现三种不同类型的行星传动：大太阳轮S1、小太阳轮S2、行星轮P1、P2和行星架C可组成外啮合双星行星排，特性参数为k₁；大太阳轮S1、行星轮P1、齿圈R和行星架C可组成内外啮合单星行星排，特性参数为k₂；小太阳轮S2、行星轮P1、P2、齿圈R和行星架C可组成内外啮合双星行星排，特性参数为k₃。复合行星排以何种传动型式工作取决于参与工作的操纵件组合形式，三种行星传动型式均以行星架作为输出。

如图1所示，八个操纵件的联接方式如下：

操纵件C1和操纵件C2被动端属于同一个零件，操纵件B1和操纵件C3被动端属于同一个零件，操纵件C5和操纵件C6被动端属于同一个零件，操纵件C4和操纵件B2属于同一个零件；两个操纵件组合后的两个主动端与相邻的两个部件连接。

8个操纵件可以是四个双面同步器，操纵件C1、C2组成一个双面同步器，操纵件C3、B1组成一个双面同步器，操纵件C5、C6组成一个双面同步器，操纵件C4、B2组成一个双面同步器。

操纵件C1、C2、C3、B1的被动端均通过联接Ⅰ轴与复合行星排的小太阳轮S2相联，主动端分别与齿轮Z_o2、Z_o3、Z_o4、变速器箱体相联，结合C1、C2、C3其中一个操纵件可按不同传动比向小太阳轮S2传递动力，结合B1可制动S2使其转速为零；操纵件C5、C6的被动端均通过联接Ⅱ轴与复合行星排的大太阳轮S1相联，主动端分别与齿轮Z_o5、Z_o6相联，结合其中一个操纵件可向大太阳轮S1传递不同大小的动力；操纵件C4、B2的被动端均通过联接Ⅲ轴与复合行星排的齿圈R相联，主动端分别与齿轮Z_o7、变速器箱体相联，C4结合，向齿圈R传递动力，B2结合，则齿圈R被制动。

复合行星排由大太阳轮S1、小太阳轮S2、齿圈R、行星架C和行星轮P1、P2组成，行星架与输出轴相联，小太阳轮S2、大太阳轮S1、齿圈R分别与联接Ⅰ轴、联接Ⅱ轴和联接Ⅲ轴相联。当动力从联接Ⅰ轴和联接Ⅱ轴输入时，复合行星排以外啮合双星行星排型式工作；当动力从联接Ⅰ轴和联接Ⅲ轴输入时，复合行星排以内外啮合双星行星排型式工作；当动力从联接Ⅱ轴和联接Ⅲ轴输入时，复合行星排以内外啮合单星行星排型式工作。

空档时，各操纵件均处于分离状态，联接Ⅰ轴、联接Ⅱ轴和联接Ⅲ轴上的齿轮均处于自由旋转状态，行星排无动力输入，变速器无动力输出。挂档时，不同联接轴上的某两个操纵件同时结合，发动机动力经过主离合器传递到变速器输入轴，再经定轴齿轮副Z_i1/Z_m1传递给中间轴，中间轴通过定轴齿轮副将动力分流后通过联接轴传递到复合行星排，复合行星排再将动力进行汇流后由行星架输出，从而驱动车辆行驶。

一档（D1）时，结合操纵件B1和C5，小太阳轮S2被制动，动力经过齿轮副Z_m5/Z_o5和联接Ⅱ轴传递给大太阳轮S1，从行星架输出；

二档（D2）时，结合操纵件C1和C5，动力经过齿轮副Z_m2/Z_o2和Z_m5/Z_o5分流后分别传递给小太阳轮S2和大太阳轮S1，行星排将动力汇流后由行星架输出；

三档（D3）时，结合操纵件C2和C5，动力经过齿轮副Z_m3/Z_o3和Z_m5/Z_o5分流后分别传递给小太阳轮S2和大太阳轮S1，行星排将动力汇流后由行星架输出；

四档（D4）时，结合操纵件C3和C5，动力经过齿轮副Z_m4/Z_o4和Z_m5/Z_o5分流后分别传递给小太阳轮S2和大太阳轮S1，行星排将动力汇流后由行星架输出；

五档（D5）时，结合操纵件C3和C6，动力经过齿轮副Z_m4/Z_o4和Z_m6/Z_o6分流后分别传递给小太阳轮S2和大太阳轮S1，行星排将动力汇流后由行星架输出；

六档（D6）时，结合操纵件C4和C6，动力经过齿轮副Z_m7/Z_o7和Z_m6/Z_o6分流后分别传递给齿圈R和大太阳轮S1，行星排将动力汇流后由行星架输出；

七档（D7）时，结合操纵件C3和C4，动力经过齿轮副Z_m4/Z_o4和Z_m7/Z_o7分流后分别传递给小太阳轮S2和齿圈R，行星排将动力汇流后由行星架输出；

八档（D8）时，结合操纵件C2和C4，动力经过齿轮副Z_m3/Z_o3和Z_m7/Z_o7分流后分别传递给小太阳轮S2和齿圈R，行星排将动力汇流后由行星架输出；

九档（D9）时，结合操纵件C1和C4，动力经过齿轮副Z_m2/Z_o2和Z_m7/Z_o7分流后分别传递给小太阳轮S2和齿圈R，行星排将动力汇流后由行星架输出；

十档（D10）时，结合操纵件B1和C4，小太阳轮S2被制动，动力经过齿轮副Z_m7/Z_o7和联接Ⅲ轴传递给齿圈R，从行星架输出；

倒一档（R1）时，结合操纵件B2和C1，齿圈R被制动，动力经过齿轮副Z_m2/Z_o2和联接Ⅰ轴传递给小太阳轮S2，从行星架输出；

倒二档（R2）时，结合操纵件B2和C2，齿圈R被制动，动力经过齿轮副Z_m3/Z_o3和联接Ⅰ轴传递给小太阳轮S2，从行星架输出；

倒三档（R3）时，结合操纵件B2和C3，齿圈R被制动，动力经过齿轮副Z_m4/Z_o4和联接Ⅰ轴传递给小太阳轮S2，从行星架输出。

D1～D5档，复合行星排以外啮合双星行星排型式工作；D6档时，复合行星排以内外啮合单星行星排型式工作；D7～D10档和R1～R3档，复合行星排以内外啮合双星行星排型式工作。该变速器的换档逻辑与传动比如表1所示。

表1变速器换档逻辑与传动比

表中“●”表示操纵件结合

表1中i_d1～i_d7为定轴齿轮传动比，其值大小和k₁、k₂、k₃的大小如表2所示。

表2定轴齿轮传动比与行星排k值

本发明十档变速器可实现十个前进档和三个倒档，其中包括两个超速档，传动比范围达8.89。

Claims (2)

1.一种定轴与行星复合传动的十档变速器，其特征在于，包括输入轴、中间轴、联接轴、输出轴、七对啮合齿轮副、八个操纵件和一个复合行星排；

所述的中间轴上的七个固连齿轮Z_m1、Z_m2、Z_m3、Z_m4、Z_m5、Z_m6、Z_m7，分别与输入轴上的固连齿轮Z_i1以及套在联接Ⅰ轴上的六个齿轮组成七对啮合齿轮副，分别为Z_i1/Z_m1、Z_m2/Z_o2、Z_m3/Z_o3、Z_m4/Z_o4、Z_m5/Z_o5、Z_m6/Z_o6、Z_m7/Z_o7；

所述的复合行星排由大太阳轮S1、小太阳轮S2、齿圈R、行星架C、行星轮P1和行星轮P2组成；大太阳轮S1、行星轮P1、齿圈R和行星架C能够组成内外啮合单星行星排；小太阳轮S2、行星轮P1、行星轮P2、齿圈R和行星架C能够组成内外啮合双星行星排；

所述的联接轴包括联接Ⅰ轴、联接Ⅱ轴和联接Ⅲ轴，三根联接轴采用同心套轴的形式进行布置；

操纵件C1、操纵件C2的被动端通过联接Ⅰ轴与复合行星排的小太阳轮S2相联，主动端分别与齿轮Z_o2、Z_o3相联；操纵件C3、操纵件B1的被动端通过联接Ⅰ轴与复合行星排的小太阳轮S2相联，主动端分别与齿轮Z_o4、变速器箱体相联；操纵件C5、操纵件C6的被动端均通过联接Ⅱ轴与复合行星排的大太阳轮S1相联，主动端分别与齿轮Z_o5、Z_o6相联；操纵件C4、操纵件B2的被动端均通过联接Ⅲ轴与复合行星排的齿圈R相联，主动端分别与齿轮Z_o7、变速器箱体相联；

操纵件C1和操纵件C2被动端、操纵件B1和操纵件C3被动端、操纵件C5和操纵件C6被动端，操纵件C4和操纵件B2被动端各自均属于同一个零件，两个操纵件组合后的两个主动端与相邻的两个部件连接。

2.根据权利要求1所述的一种定轴与行星复合传动的十档变速器，其特征在于，8个操纵件可以是四个双面同步器，操纵件C1、操纵件C2组成一个双面同步器，操纵件B1、操纵件C3组成一个双面同步器，操纵件C5、操纵件C6组成一个双面同步器，操纵件C4、操纵件B2组成一个双面同步器。

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