CN103883685A

CN103883685A - 机械式变速器

Info

Publication number: CN103883685A
Application number: CN201210558685.2A
Authority: CN
Inventors: 周广东
Original assignee: Beiqi Foton Motor Co Ltd
Current assignee: Beijing Treasure Car Co Ltd
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2032-12-20
Also published as: CN103883685B

Abstract

本发明公开了一种机械式变速器，其中，该机械式变速器包括第一制动器、第二制动器、输出行星齿轮组、制动行星齿轮组、输出轴、制动套、连接轴、行星架、输入行星齿轮组和输入轴，连接轴包括芯轴和可转动地套在该芯轴外部的套筒，制动套上设置有沿该制动套的轴向延伸的第一通孔，输入轴与输入太阳轮相连，制动套与制动太阳轮相连，输出轴与输出太阳轮相连，且穿过第一通孔延伸至制动套外部，输出轴能够相对制动套转动，输出行星轮、制动行星轮和输入行星轮同轴地设置在所述套筒上，行星架与芯轴固定连接，第一制动器与行星架相连，第二制动器与制动套相连。所述机械式变速器结构简单，成本较低。

Description

机械式变速器

技术领域

本发明涉及机械传动领域，具体地，涉及一种机械式变速器。

背景技术

传统的机械式变速器通常包括多组由太阳轮、内齿圈、行星架和行星轮组成的行星齿轮组。通常，内齿圈采用插齿工艺加工制得，而太阳轮和行星轮则是采用滚齿/剃齿工艺加工制得。

与滚齿/剃齿工艺相比，插齿工艺加工效率低，且刀具寿命短。并且内齿圈对热处理工艺和分装要求较高。

由于内齿圈的上述缺点导致传统的机械式变速器具有加工成本高和装配难度大等特点。因此，如何降低机械式变速器的加工成本以及装配难度成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械式变速器，所述机械式变速器结构简单，成本低廉。

为了实现上述目的，本发明提供一种机械式变速器，其中，该机械式变速器包括第一制动器、第二制动器、输出行星齿轮组、制动行星齿轮组、输出轴、制动套、连接轴、行星架、输入行星齿轮组和输入轴，所述输出行星齿轮组包括输出太阳轮和与该输出太阳轮啮合的输出行星轮，所述制动行星齿轮组包括制动太阳轮和与该制动太阳轮啮合的制动行星轮，所述输入行星齿轮组包括输入太阳轮和与该输入太阳轮啮合的输入行星轮，所述连接轴包括芯轴和可转动地套在该芯轴外部的套筒，所述制动套上设置有沿该制动套的轴向延伸的第一通孔，所述输入轴与所述输入太阳轮相连，所述制动套与所述制动太阳轮相连，所述输出轴与所述输出太阳轮相连，且穿过所述第一通孔延伸至所述制动套外部，所述输出轴能够相对所述制动套转动，所述输出行星轮、所述制动行星轮和所述输入行星轮同轴地设置在所述套筒上，所述行星架与所述芯轴固定连接，所述第一制动器与所述行星架相连，所述第二制动器与所述制动套相连。

优选地，所述套筒和所述芯轴之间设置有第一轴承。

优选地，所述机械式变速器包括传动比各不相同的多组所述输入行星齿轮组和与该多组所述输入行星齿轮组一一对应的多根所述输入轴，所述机械式变速器还包括与多组所述输入行星齿轮组一一对应的多个离合器，所述多组输入轴分别与所述多个离合器相连。

优选地，所述机械式变速器包括三组所述输入行星齿轮组。

优选地，所述输入轴设置有沿该输入轴的轴向延伸的第二通孔，靠近所述机械式变速器的输出端的所述输入轴穿过靠近所述机械式变速器的输入端的所述输入轴的所述第二通孔与所述离合器中的一个相连。

优选地，相邻两个所述输入轴之间设置有第二轴承。

优选地，所述连接轴为多根，每根所述连接轴上均设置有所述输出行星轮、所述制动行星轮和所述输入行星轮。

优选地，所述机械式变速器还包括与所述输入轴相连的液力变矩器。

优选地，所述制动套与所述输出轴之间设置有第三轴承。

所述机械式变速器中去掉了内齿圈，简化了所述机械式变速器的机构，从而降低了整体的加工成本和装配成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明所述的机械式变速器的第一种实施方式的示意图；

图2是本发明所述的机械式变速器的第二种实施方式的示意图；

图3是制动套的示意图；

图4是输入轴的示意图；

图5是连接轴的示意图。

附图标记说明

10 输出行星齿轮组 11 输出太阳轮

12 输出行星轮 20 制动行星齿轮组

21 制动太阳轮 22 制动行星轮

30 输出轴 40 制动套

41 第一通孔 50 连接轴

51 芯轴 52 套筒

53 第一轴承 60 行星架

70 输入行星齿轮组 71 输入太阳轮

72 输入行星轮 80 输入轴

81 第二通孔

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1和图2所示，本发明一种机械式变速器，其中，该机械式变速器包括第一制动器B1、第二制动器B2、输出行星齿轮组10、制动行星齿轮组20、输出轴30、制动套40、连接轴50、行星架60、输入行星齿轮组70和输入轴80，所述输出行星齿轮组10包括输出太阳轮11和与该输出太阳轮11啮合的输出行星轮12，所述制动行星齿轮组20包括制动太阳轮21和与该制动太阳轮21啮合的制动行星轮22，所述输入行星齿轮组70包括输入太阳轮71和与该输入太阳轮71啮合的输入行星轮72，所述连接轴50包括芯轴51和可转动地套在该芯轴51外部的套筒52，所述制动套40上设置有沿该制动套40的轴向延伸的第一通孔41（如图3所示），所述输入轴80与所述输入太阳轮71相连，所述制动套40与所述制动太阳轮21相连，所述输出轴30与所述输出太阳轮11相连，且穿过所述第一通孔41延伸至所述制动套40外部，所述输出轴30能够相对所述制动套40转动，所述输出行星轮12、所述制动行星轮22和所述输入行星轮72同轴地设置在套筒52上，所述行星架60与所述芯轴51固定连接，所述第一制动器B1与所述行星架60相连，所述第二制动器B2与所述制动套40相连。

在本发明所提供的机械式变速器中，通过控制第一制动器B1和第二制动器B2的状态来控制该机械式变速器的传动比。

例如，以图1中所示的机械式变速器来讲解本发明的工作原理。当第一制动器B1制动时，行星架60固定，当动力通过输入轴80带动输入行星齿轮组70的输入太阳轮71转动时，该输入太阳轮71带动与之啮合的输入行星轮72转动。由于行星架60固定，因此，连接轴50的芯轴51固定不动，输入行星轮72带动套筒52转动，套筒52带动设置在该套筒52上的输出行星轮12和制动行星轮22转动（即，输入行星轮72、输出行星轮12和制动行星轮22均只进行自转），输出行星轮12带动输出太阳轮11转动，从而将动力通过输出轴30传出。由于输出轴30能够相对于制动套40转动，此时，制动太阳轮21在制动行星轮的带动下空转。

当第二制动器B2制动时，制动套40固定不动。当动力通过输入轴80带动输入行星齿轮组70的输入太阳轮71转动时，该输入太阳轮71带动与之啮合的输入行星轮72转动。由于制动套40固定不动，因此，制动太阳轮21固定不动从而导致当输入行星轮71带动输入行星轮72转动时，输入行星轮72绕输入太阳轮71的中心轴线公转并绕自身轴线自转，从而带动行星架60一起绕输入太阳轮71的轴线转动。由于输入行星轮72进行自传，从而带动套筒75转动，因此输出行星轮12自传。由于芯轴51在行星架60的带动下绕输入太阳轮71的轴线转动，因此，输出行星轮12也进行绕输入太阳轮71的轴线转动，在输出行星轮12的自转及公转的带动下，输出太阳轮11转动，并将动力输出。

由上述描述可知，当第一制动器B1制动时或第二制动器B2制动时，所述机械式变速器具有不同的传动比。

与设置有内齿圈的机械式变速器相比，本发明所述的机械式变速器结构简单，容易制造和装配。

为了便于套筒52和芯轴51进行相对转动，优选地，套筒52和芯轴51之间设置有第一轴承53，如图5所示。

为了使所述机械式变速器具有更多的挡位，优选地，所述机械式变速器包括传动比互不相同的多组所述输入行星齿轮组70和与该多组所述输入行星齿轮组70一一对应的多根所述输入轴80，所述机械式变速器还包括与多组所述输入行星齿轮组70一一对应的多个离合器，所述多组输入轴80分别与所述多个离合器相连。

当不同的离合器接合时，可以使所述机械式变速器具有不同的传动比。下面以图2中所示的机械式变速器为例进行详细的说明。

如图2中所示，所述机械式变速器包括三组所述输入行星齿轮组70。相应地，所述机械式变速器具有三根输入轴80，具有三个离合器，即，离合器C1、离合器C2和离合器C3。图2中所示的机械式变速器可以实现六个不同的挡位。

在下面描述中，输出太阳轮11的齿数为N_s出，输出行星轮12的齿数为N_p出，制动太阳轮21的齿数为N_s制，制动行星轮22的齿数为N_p制，图2中最右侧输入行星齿轮组70的的输入太阳轮72的齿数为N_s右入，输入行星轮72的齿数为N_p右入，图2中中间的输入行星齿轮组70的的输入太阳轮72的齿数为N_s中入，中间的输入行星轮72的齿数为N_p中入，图2中最左侧输入行星齿轮组70的的输入太阳轮72的齿数为N_s左入，输入行星轮72的齿数为N_p左入。在一种实施方式中，N_s右入为45，N_p右入为32，N_s中入为54，N_p中入为24，为N_s左入42，N_p左入为36，N_s出为27，N_p出为15，N_s制为27，N_p制为15

输入行星齿轮组70当离合器C1接合以及第二制动器B2接合时为所述机械式变速器的一挡，在这种情况下，动力传递给图2中最靠近机械式变速器的输出端的输入行星齿轮组70（即，图2中最右侧的输入行星齿轮组70），如上文中所述的，制动套40被制动，输出行星齿轮组10的输出行星轮12同时进行自转和公转，从而将动力传递给输出太阳轮11，并将动力通过输出轴30传出，此为一挡。此时，所述机械式变速器的传动比i₁为：

在上述一种实施方式中，i₁为4.35。

当离合器C3接合以及第二制动器B2接合时为此机械式变速器的二挡，动力传递给图2中最靠近机械式变速器的输入端的输入行星齿轮组70，如上文中所述的，制动套40被制动，输出行星齿轮组10的输出行星轮12同时进行自转和公转，从而将动力传递给输出太阳轮11，并将动力通过输出轴30传出，此为二挡。此时，所述机械式变速器的传动比i₂为：在上述一种实施方式中，i₂为2.49。

当离合器C3接合以及第一制动器B1接合时为此机械式变速器的三挡，动力传递给图2中最靠近机械式变速器的输入端的输入行星齿轮组70（即，最左侧的输入行星齿轮组），如上文中所述的，由于此时行星架60被制动，输出行星齿轮组10的输出行星轮12只进行自转，从而将动力传递给输出太阳轮11，并将动力通过输出轴30传出，此三挡。此时，所述机械式变速器的传动比i₃为：

在上述一种实施方式中，i₃为1.54。

当离合器C1接合以及第一制动器B1接合时为此机械式变速器的四挡，动力传递给图2中最右侧输入行星齿轮组70，如上文中所述的，由于此时行星架60被制动，输出行星齿轮组10的输出行星轮12只进行自转，从而将动力传递给输出太阳轮11，并将动力通过输出轴30穿出，此为四挡。此时，所述机械式变速器的传动比i₃为：

在上述一种实施方式中，i₄为1.28。

当离合器C1和离合器C2接合时为此机械式变速器的五挡，左侧的输入行星齿轮组70的输入太阳轮71和中间的输入行星齿轮组70的输入太阳轮71转动，转速相同，行星架60绕输入轴的轴线转动，且行星齿轮不进行自传，此时的传动比i₅为1。

当离合器C2接合以及第一制动器B1接合时为此机械式变速器的六挡，动力传递给图2中位于中间位置的输入行星齿轮组70，如上文中所述的，由于此时行星架60被制动，输出行星齿轮组10的输出行星轮12只进行自转，从而将动力传递给输出太阳轮11，并将动力通过输出轴30穿出，此为六挡位。此时，所述机械式变速器的传动比i₆为：

在上述一种实施方式中，i₆为0.8。

按照上述实施方式中的各个齿轮的齿数，当离合器C2接合以及第二制动器B2接合时可以实现倒档，动力传递给图2中位于中间位置的输入行星齿轮组70，如上文中所述的，制动套40被制动，输出行星齿轮组10的输出行星轮12同时进行自转和公转，从而将动力传递给输出太阳轮11，并将动力通过输出轴30传出，此为第四个挡位。

当离合器C2接合以及第二制动器B2接合时，动力传递给图2中最靠近机械式变速器的输入端的输入行星齿轮组70（即，左侧的输入行星齿轮组），如上文中所述的，制动套40被制动，输出行星齿轮组10的输出行星轮12同时进行自转和公转，从而将动力传递给输出太阳轮11，并将动力通过输出轴30传出，此倒挡。倒挡时的传动比i_倒为：计算获得的i_倒为-3.75。

如图2和图4中所示，为了便于设置，优选地所述输入轴80设置有沿该输入轴80的轴向延伸的第二通孔81，靠近所述机械式变速器的输出端的所述输入轴80穿过靠近所述机械式变速器的输入端的所述输入轴80的所述第二通孔81与所述离合器中的一个相连。即，如图2中所示，最靠近输出端30的输入轴80穿过中间的输入轴的第二通孔与离合器C1相连，中间的输入轴80穿过最靠近输入端的输入轴80的第二通孔81与离合器C2相连。最靠近输入端的输入轴80直接与离合器C3相连。

从图1和图2中可知，本发明所述的变速器的输入行星齿轮组70、输出行星齿轮组10和制动行星齿轮组40同轴布置，从而可以简化机械式变速器的结构。

为了便于输入轴80可以自由地转动，优选地，相邻两个所述输入轴80之间设置有第二轴承。

为了使输入行星齿轮组70、输出行星齿轮组10、制动行星齿轮组20的转动更加稳定，优选地，在本发明中，输入行星齿轮组70可以具有多个输入行星轮72，输出行星齿轮组10可以具有多个输出行星轮12，制动行星齿轮组20可以具有多个制动行星轮22。并且输入行星轮72、输出行星轮12、制动行星轮22相同（例如，都为三个）。在这种情况下，连接轴50为多根，每根所述连接轴50上均设置有输出行星轮12、制动行星轮22和输入行星轮72。

如图1和图2中所示，优选地，所示机械式变速器还可以包括与所述输入轴相连的液力变矩器90。

为了便于制动套40与输出轴30之间的相对转动，优选地，制动套40与输出轴30之间设置有第三轴承。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种机械式变速器，其特征在于，该机械式变速器包括第一制动器（B1）、第二制动器（B2）、输出行星齿轮组（10）、制动行星齿轮组（20）、输出轴（30）、制动套（40）、连接轴（50）、行星架（60）、输入行星齿轮组（70）和输入轴（80），所述输出行星齿轮组（10）包括输出太阳轮（11）和与该输出太阳轮（11）啮合的输出行星轮（12），所述制动行星齿轮组（20）包括制动太阳轮（21）和与该制动太阳轮（21）啮合的制动行星轮（22），所述输入行星齿轮组（70）包括输入太阳轮（71）和与该输入太阳轮（71）啮合的输入行星轮（72），所述连接轴（50）包括芯轴（51）和可转动地套在该芯轴（51）外部的套筒（52），所述制动套（40）上设置有沿该制动套（40）的轴向延伸的第一通孔（41），所述输入轴（80）与所述输入太阳轮（71）相连，所述制动套（40）与所述制动太阳轮（21）相连，所述输出轴（30）与所述输出太阳轮（11）相连，且穿过所述第一通孔（41）延伸至所述制动套（40）外部，所述输出轴（30）能够相对所述制动套（40）转动，所述输出行星轮（12）、所述制动行星轮（22）和所述输入行星轮（72）同轴地设置在所述套筒（52）上，所述行星架（60）与所述芯轴（51）固定连接，所述第一制动器（B1）与所述行星架（60）相连，所述第二制动器（B2）与所述制动套（40）相连。

2.根据权利要求1所述的机械式变速器，其特征在于，所述套筒（52）和所述芯轴（51）之间设置有第一轴承（53）。

3.根据权利要求2所述的机械式变速器，其特征在于，该机械式变速器包括传动比互不相同的多组所述输入行星齿轮组（70）和与该多组所述输入行星齿轮组（70）一一对应的多根所述输入轴（80），所述机械式变速器还包括与多组所述输入行星齿轮组（70）一一对应的多个离合器，所述多组输入轴（80）分别与所述多个离合器相连。

4.根据权利要求3所述的机械式变速器，其特征在于，该机械式变速器包括三组所述输入行星齿轮组（70）。

5.根据权利要求3所述的机械式变速器，其特征在于，所述输入轴（80）设置有沿该输入轴（80）的轴向延伸的第二通孔（81），靠近所述机械式变速器的输出端的所述输入轴（80）穿过靠近所述机械式变速器的输入端的所述输入轴（80）的所述第二通孔（81）与所述离合器中的一个相连。

6.根据权利要求5所述的机械式变速器，其特征在于，相邻两个所述输入轴（80）之间设置有第二轴承。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的机械式变速器，其特征在于，所述连接轴（50）为多根，每根所述连接轴（50）上均设置有所述输出行星轮（12）、所述制动行星轮（22）和所述输入行星轮（72）。

8.根据权利要求1至6中任意一项所述的机械式变速器，其特征在于，该机械式变速器还包括与所述输入轴相连的液力变矩器（90）。

9.根据权利要求1至6中任意一项所述的机械式变速器，其特征在于，所述制动套（40）与所述输出轴（30）之间设置有第三轴承。