CN103899714A - 一种五档汽车变速器 - Google Patents

Abstract

本发明一种五档汽车变速器，包括壳体、一轴总成、二轴总成和单个的中间轴总成；壳体包括变速器前壳体、变速器主箱体和变速器后壳体；一轴总成包括一轴齿轮；支撑在一轴内圈和变速器后壳体上的二轴总成包括沿动力传输方向依次套设在二轴上的二轴三档齿轮、二轴二档齿轮、二轴一档齿轮和二轴倒档齿轮，以及二轴超速档齿轮；平行设置在二轴总成下方的中间轴总成包括设置在中间轴上与一轴齿轮常啮合的中间轴传动齿轮，通过倒档中间齿轮与二轴倒档齿轮常啮合的中间轴倒档齿轮，以及与二轴三档齿轮、二轴二档齿轮对应常啮合的中间轴齿轮；中间轴倒档齿轮同时与二轴一档齿轮常啮合；倒档中间齿轮轴向固定的设置在变速器主箱体和变速器后壳体的连接处。

Description

一种五档汽车变速器

技术领域

本发明涉及汽车变速器领域，具体为一种五档汽车变速器。

背景技术

2005年之后2.5吨级在传统业务的目标市场比重在45.2%-49.4%之间，成为轻卡目标市场中的最大吨级平台且相对稳定，对应发动机扭矩段196-260Nm。2012年此扭矩段上的轻卡变速器销量达到了120多万辆，目前市场上此扭矩段单中间轴变速器一档速比集中在3.768-6.802，变速器中心距集中在77.5-100mm，其中一档速比为6.802时对应的中心距为100mm；针对同等扭矩段的单中间轴五档变速器（MSG-AL），当其中心距为90mm时，对应的一档最大速比为5.00，虽然是在一档速比的选取范围之内，但是其本身动力输出不足，爬坡能力相对较弱，并且由于其结构限制，中心距一定的情况下，变速器轴向尺寸长，使其体积较大，同时一档采用滑动齿套的方式，各方面都无法满足市场对196-260Nm扭矩段中高档产品的需求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种体积紧凑，轴向长度短，一档速比大的五档汽车变速器。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种五档汽车变速器，包括壳体，以及设置在壳体中的一轴总成、二轴总成和单个的中间轴总成；壳体包括沿动力传输方向依次连接设置的变速器前壳体、变速器主箱体和变速器后壳体；一轴总成包括设置在一轴输出端的一轴齿轮；二轴总成分别通过无外圈圆柱滚子轴承和二轴圆柱滚子轴承支撑在一轴内圈和变速器后壳体上，二轴总成包括沿动力传输方向依次套设在二轴上的二轴三档齿轮、二轴二档齿轮、二轴一档齿轮和二轴倒档齿轮，以及二轴超速档齿轮；平行设置在二轴总成下方的中间轴总成分别通过短圆柱滚子轴承和中间轴圆柱滚子轴承支撑在变速器主箱体和变速器后壳体上；中间轴总成包括设置在中间轴上与一轴齿轮常啮合的中间轴传动齿轮，通过倒档中间齿轮与二轴倒档齿轮常啮合的中间轴倒档齿轮，以及与二轴三档齿轮、二轴二档齿轮对应常啮合的中间轴齿轮；中间轴总成中包括的全部齿轮的齿牙旋向相同；所述的中间轴倒档齿轮同时与二轴一档齿轮常啮合；所述的倒档中间齿轮轴向固定的设置在变速器主箱体和变速器后壳体的连接处。

优选的，一轴齿轮和二轴三档齿轮之间设置有单锥面的三四档同步器；二轴二档齿轮和二轴一档齿轮之间设置有双锥面的一二档同步器，二轴超速档齿轮和二轴倒档齿轮之间设置有倒超档同步器；各同步器上方安装有各档位拨叉、拨叉轴以及拨头构成的变速器操纵装置。

进一步，三四档同步器和一二档同步器的挂档行程采用短行程同步器。

进一步，拨叉通过弹性圆柱销固定在设置有平槽的拨叉轴上，拨叉轴的平槽方向向下设置；二轴超速档齿轮和二轴倒档齿轮共用一个拨叉轴。

优选的，二轴三档齿轮、二轴二档齿轮、二轴一档齿轮和二轴倒档齿轮分别通过滚针轴承支撑在二轴上，并且分别加工有油孔；二轴超速档齿轮直接和二轴接触，两者结合部位设置有油槽。

优选的，倒档中间齿轮支撑在倒档中间轴上，倒档中间轴两端分别固定在变速器主箱体和变速器后壳体上。

优选的，变速器后壳体内还设置有自锁和互锁机构。

进一步，壳体采用铝合金制成，变速器主箱体呈筒状。

优选的，中间轴齿轮通过过盈压装与中轴连接。

优选的，二轴的输出端设置法兰盘，法兰盘的输出端安装驻车制动器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过轴向固定在变速器装箱体和变速器后壳体上的倒档中间齿轮的传动设置，从而不会占用多余的轴向空间，结构紧凑；加之中间倒档齿轮一方面与二轴倒档齿轮通过倒档中间齿轮啮合，一方面直接和二轴一档齿轮啮合，由于中间倒档齿轮的直径保持不变，因此其在与二轴一档齿轮啮合时能够提供更宽的啮合空间，从而能够在不增加原有空间尺寸尤其是轴向距离的条件下，加大二轴一档齿轮的齿宽，提高一档齿轮承载能力，并且一档速比能够增大到5.61；同时由于在中间轴总成中采用了齿牙旋向相同的齿轮，从而能够使转动中通过斜齿啮合产生两个方向轴向力相互抵消，使得中间轴总成中能够采用圆柱滚子轴承实现支撑转动，提高了装配性能和可靠性，减小了轴向的装配尺寸；满足轻卡市场196-260Nm扭矩段对中高端单中间轴变速器的需要。

进一步的，通过在不同档位之间的操作频率以及使用习惯设置相对应的同步器，保证挂档可靠性和寿命的基础上，提高了使用的便捷性，同时能够充分利用壳体的有效空间；再通过优化的短行程同步器的使用缩短了同步器安装距离，为整体长度的缩减提供了条件。

进一步的，通过弹性圆柱销将拨叉固定在拨叉轴上，结构简单，成本低，且可以防松。利用拨叉轴上设置的平槽，能够避免拨叉轴轴向移动过程中受到壳体拨叉轴孔内空气阻力，拨叉轴平槽方向朝下保证了壳体拨叉轴孔内润滑油能够顺利流回变速器。二轴超速档齿轮和倒档齿轮共用拨叉轴的设置一方面符合变速器通用的布置形式，另一方面省去换向装置，操纵简单，挂档轻便。

进一步的，除超速档齿轮，二轴上的其他齿轮通过滚针轴承支撑在二轴上，并且其上分别加工的油孔保证了滚针轴承润滑；二轴超速档轮直接与二轴接触，通过油槽的设置保证了润滑，在二轴与二轴超速档轮充分接触的基础上，改善润滑条件。

进一步的，将倒档中间齿轮通过倒档中间轴设置在变速器主箱体和变速器后壳体上，简化了装配，提高了可靠性，不占用额外的轴向空间。

进一步的，将自锁和互锁机构设置在变速器后壳体上，以及利用压装设置在中轴上的齿轮，均减少了整体零件数量，优化了连接设置，结构紧凑；配合铝合金的使用，不仅体积小巧，而且重量较轻，有突出的经济优势。

附图说明

图1为本发明实例中所述变速器结构的主截面图。

图2为本发明实例中所述壳体的结构示意图。

图中：1一轴总成，2二轴总成，3无外圈圆柱滚子轴承，4中间轴传动齿轮，5短圆柱滚子轴承，6二轴，7中间轴总成，8中间轴三档齿轮，9倒档中间齿轮，10变速器后壳体，11中间轴圆柱滚子轴承，12二轴圆柱滚子轴承，13法兰盘，14二轴超速档齿轮，15倒超档同步器，16二轴倒档齿轮，17二轴一档齿轮，18一二档同步器，19二轴二档齿轮，20变速器操纵装置，21二轴三档齿轮，22三四档同步器，23变速器主箱体，24变速器前壳体。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明一种五档汽车变速器，如图1所示，整体结构为单中间轴变速器；动力的输入端为前端也为左端，动力输出端为后端也为右端；其包括一轴总成1，其右端连接二轴总成2，二轴总成分别通过无外圈圆柱滚子轴承3和圆柱滚子轴承12支撑在一轴内圈和变速器后壳体10上。二轴6上设置有五个齿轮，在一轴齿轮和二轴三档齿轮21、二轴二档齿轮19和二轴一档齿轮17之间、分别设置有单锥面的三四档同步器22和双锥面的一二档同步器18，二轴超速档齿轮14和二轴倒档齿轮16之间设置有倒超档同步器15。同步器上方安装有各档位拨叉、拨叉轴以及拨头构成的变速器操纵装置20；二轴总成下方布置中间轴总成7，中间轴总成前后端分别通过短圆柱滚子轴承5和中间轴圆柱滚子轴承11支撑在变速器主箱体23上。中间轴上的第一个齿轮为中间轴传动齿轮4，与一轴齿轮常啮合，中间轴齿轮与对应二轴各档位齿轮常啮合，中间轴倒档齿轮通过倒档中间齿轮9与二轴倒档齿轮16常啮合。其中，优选的变速器操纵装置20中在外换挡臂处设计有配重块，增加挂档过程的摆动惯量，挂档更加轻便。

本发明优选的中心距为90mm，与同等扭矩段的单中间轴五档变速器MSG-AL相比，一档速比增大到5.61，体积小、长度短，相比同等扭矩段的其他单中间轴变速器，能够适用更多的底盘类型，能够使车厢地板更低，整车底盘的布置也更为方便。

本实例中，图2所示，壳体采用包括变速器前壳体24、变速器主箱体23和变速器后壳体10的三段式结构，其中变速器主箱体23呈筒状，没有上盖。壳体采用全铝合金制作。结合体积小的优势，变速器的重量进一步减轻，经济性优势突出。

本实例中，齿轮全为斜齿轮设计，斜齿轮的工作承载能力更强，变速器的噪声降低，可达到同类产品国际先进水平；前进档为同步器换档，其中一二档为双锥面同步器，三四档、五档为单锥面同步器。本优选实施例中，同步器挂挡行程短且仅为9.5mm，同步器安装距较现有技术中的安装距缩小42mm，从而使得短行程的同步器在保证换档性能和寿命的同时，缩短了同步器安装距离，为整箱长度的缩减提供了条件。

本实例中，除二轴超速档齿轮14，其他二轴6上安装的齿轮通过滚针轴承支撑在二轴6上。为保证滚针轴承润滑，二轴各档齿轮分别加工有油孔。超速档轮直接与二轴接触，为保证润滑，二轴与超速档轮结合部位加工有油槽，保证二轴与超速档轮充分接触的基础上，改善润滑条件。倒档中间齿轮9支撑在倒档中间轴上，并通过螺栓分别固定在变速器主箱体23和变速器后壳体10上。

本实例中，拨叉或导块通过弹性圆柱销固定在拨叉轴上，结构简单，成本低，且可以防松。拨叉轴支撑在变速器前壳体23和变速器后壳体10的拨叉轴孔内。为避免拨叉轴轴向移动过程中受到壳体拨叉轴孔内空气阻力，拨叉轴上加工有平槽。为了保证壳体拨叉轴孔内润滑油顺利流回变速器，拨叉轴平槽方向朝下。自锁及互锁机构设在变速器后壳体上，零件少，且安装方便。变速器超速档拨叉与倒档拨叉公用一个拨叉轴，这样布置一方面符合变速器通用的布置形式，另一方面省去换向装置，操纵简单，挂档轻便；并且在本优选实施例中，为了改善变速器操纵性能，换挡摇臂外端设计有配重块，换挡过程中增加摇臂摆动惯量，改善换挡性能。

现有技术中，斜齿变速器由于存在轴向力，因而轴承采用圆锥滚子轴承。但是圆锥滚子轴承需要调整轴向间隙，不便于总成的装配，如果不调整或调整不当，轴承容易损坏，并且会增加轴向尺寸。本实例中，中间轴上所有齿轮的旋向相同，本优选实例中以全部采用右旋为例，因此同时啮合的两对齿轮轴向力方向相反；啮合时中间轴传动齿轮为被动齿轮，中间轴其余各档齿轮为主动齿轮，因此旋向虽相同但轴向力方向相反；同时设计齿轮时螺旋角大小的设定以各档位齿轮的轴向力差值最小为标准，如此一来作用于中间轴上的斜齿啮合产生的两个轴向力相互抵消，从而能够在中间轴前后两端使用了圆柱滚子轴承，提高了总成的装配性能和可靠性。并且中间轴齿轮，也就是二、三、四档中间轴齿轮均通过过盈压装传递扭矩，结构简单，零件数量少。

本实例中，还包括了对本发明所述变速器增加了动力输出窗口，这样可匹配取力器，满足车辆特殊状况下的需求。并且在输出法兰端连接停车制动器，并预留了接口。

其工作过程，如图1所示，发动机的动力通过离合器传给变速器的一轴齿轮。一轴齿轮与中间轴传动齿轮4常啮合，驱动中间轴转动，中间轴其它档位齿轮分别与二轴6各档位齿轮常啮合，二轴6上的各齿轮空套在二轴6上并与相邻的同步器结合齿圈通过花键啮合或者焊接为一体。由于同步器齿毂与二轴6通过花键联接，当滑套随拨叉一起移动时，滑套的结合齿与同步器结合齿结合，二轴6就与结合的二轴齿轮成为一体并按对应的速比转动而传递动力。

以三档为例，操纵变速器的三四档同步器22挂入三档一侧，动力从一轴输入后通过一轴齿轮与中间轴传动齿轮4的啮合关系，驱动中间轴旋转，中间轴三档齿轮8与中间轴因为过盈连接同步旋转，进而与之啮合的二轴三档齿轮21也随之旋转，带动三四档同步器的结合齿圈、齿毂旋转，齿毂与二轴6通过花键连接，于是动力便由三四档同步器22传递至二轴6，进而通过设置在二轴6输出端的法兰盘13输出。其余除直接档的各前进档的动力传递路线以此类推。中间轴三档齿轮8上设置侧取力器，能够用于动力输出。

当挂直接档时，动力从一轴输入，经过三四档同步器22由一轴齿轮传递到二轴6，从输出法兰盘23直接输出；

当挂倒档时，动力从一轴输入，经过一轴齿轮传递到中间轴传动齿轮带动中间轴轴，由中间轴倒档齿轮经倒档中间齿轮9传递至二轴倒档齿轮16，由倒超档同步器结合后通过二轴传递，最后经过输出法兰盘输出。

Claims (10)

1.一种五档汽车变速器，其特征在于，包括壳体，以及设置在壳体中的一轴总成（1）、二轴总成（2）和单个的中间轴总成（7）；壳体包括沿动力传输方向依次连接设置的变速器前壳体（24）、变速器主箱体（23）和变速器后壳体（10）；

一轴总成（1）包括设置在一轴输出端的一轴齿轮；二轴总成（2）分别通过无外圈圆柱滚子轴承（3）和二轴圆柱滚子轴承（12）支撑在一轴内圈和变速器后壳体（10）上，二轴总成（2）包括沿动力传输方向依次套设在二轴（6）上的二轴三档齿轮（21）、二轴二档齿轮（19）、二轴一档齿轮（17）和二轴倒档齿轮（16），以及二轴超速档齿轮（14）；平行设置在二轴总成（2）下方的中间轴总成（7）分别通过短圆柱滚子轴承（5）和中间轴圆柱滚子轴承（11）支撑在变速器主箱体（23）和变速器后壳体（10）上；

中间轴总成（7）包括设置在中间轴上与一轴齿轮常啮合的中间轴传动齿轮（4），通过倒档中间齿轮（9）与二轴倒档齿轮（16）常啮合的中间轴倒档齿轮，以及与二轴三档齿轮（21）、二轴二档齿轮（19）对应常啮合的中间轴齿轮；中间轴总成（7）中包括的全部齿轮的齿牙旋向相同；

所述的中间轴倒档齿轮同时与二轴一档齿轮（17）常啮合；所述的倒档中间齿轮（9）轴向固定的设置在变速器主箱体（23）和变速器后壳体（10）的连接处。

2.根据权利要求1所述的一种五档汽车变速器，其特征在于，一轴齿轮和二轴三档齿轮（21）之间设置有单锥面的三四档同步器（22）；二轴二档齿轮（19）和二轴一档齿轮（17）之间设置有双锥面的一二档同步器（18），二轴超速档齿轮（14）和二轴倒档齿轮（16）之间设置有倒超档同步器（15）；各同步器上方安装有各档位拨叉、拨叉轴以及拨头构成的变速器操纵装置（20）。

3.根据权利要求2所述的一种五档汽车变速器，其特征在于，三四档同步器（22）和一二档同步器（18）的挂档行程采用短行程同步器。

4.根据权利要求2所述的一种五档汽车变速器，其特征在于，拨叉通过弹性圆柱销固定在设置有平槽的拨叉轴上，拨叉轴的平槽方向向下设置；二轴超速档齿轮（14）和二轴倒档齿轮（16）共用一个拨叉轴。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种五档汽车变速器，其特征在于，二轴三档齿轮（21）、二轴二档齿轮（19）、二轴一档齿轮（17）和二轴倒档齿轮（16）分别通过滚针轴承支撑在二轴上，并且分别加工有油孔；二轴超速档齿轮（14）直接和二轴接触，两者结合部位设置有油槽。

6.根据权利要求1所述的一种五档汽车变速器，其特征在于，倒档中间齿轮（9）支撑在倒档中间轴上，倒档中间轴两端分别固定在变速器主箱体（23）和变速器后壳体（10）上。

7.根据权利要求1所述的一种五档汽车变速器，其特征在于，变速器后壳体（10）内还设置有自锁和互锁机构。

8.根据权利要求1或7所述的一种五档汽车变速器，其特征在于，壳体采用铝合金制成，变速器主箱体（23）呈筒状。

9.根据权利要求1所述的一种五档汽车变速器，其特征在于，中间轴齿轮通过过盈压装与中轴连接。

10.根据权利要求1所述的一种五档汽车变速器，其特征在于，二轴（6）的输出端设置法兰盘，法兰盘的输出端安装驻车制动器。

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