CN104389959B - 一种二级变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种二级变速器，属于手自一体有级变速器技术领域，它能有效地解决行星齿轮变速器机构复杂的问题。将行星齿轮排的三个基本构件之一与齿轮共轴同步旋转，能组合成减速档、超速档、倒车档三种基本减速器单元。变速器的输入轴左侧设有太阳轮，太阳轮与行星轮啮合，行星架与主动齿轮固结并共轴，齿圈内圈与行星轮啮合，外圈与换档制动器套合。通过搭积木式的设计，增加减速档和超速档数量就能成为一个实用变速器。此变速器只需通过换档制动器选择档位，既可顺序换档，也可换任意档，换档过程连续、平稳，多个换档制动器同时工作能制动车辆，可作为车辆紧急制动备用措施。主要用于公路车辆的变速。

Description

一种二级变速器
技术领域
本发明属于手自一体有级变速器技术领域，特别涉及一种带齿轮减速机构的二级变速器。
背景技术
目前，载重卡车和轿车的变速机构大多采用普通齿轮变速器和行星齿轮变速器，它们是有级变速器的二大类，普通齿轮变速器早期为选择接合式，由于输出轴通过车轮带动车体，故有相当大的转动惯量，而既使切断动力，输入轴仍然具有较大的转动惯量，两个齿轮进入啮合状态将产生冲击和噪声，现在多为带同步器的常接合式，使用同步器增加了成本，双离合变速器是这种变速器的代表作，受离合器数量的限制，其同一时刻只能有二个档位可供选择，并且只能顺序换档不能像手动变速器那样跳跃换档。行星齿轮变速器由若干个行星排组成，档位越多所需行星排的数量也越多，各行星排属于非独立关系，它们是轴向串联关系，当确定了一个档位的传动比时，则其余档位传动比随之确定，各传动比分配缺乏灵活性，为实现多级换档，需配置众多的离合器、单向离合器、换档制动器。中国专利申请号：200710137077.3公开了一种“具有行星齿轮组的多档中间轴变速器”也采用了若干个爪型离合器来完成其变速功能。
行星齿轮具有三个基本构件：太阳轮、齿圈、行星架，其中二个要有确定运动则另一个才有确定运动，否则三个构件转速无关联。将多个齿轮通过花键分别连接到多个行星齿轮三个基本构件之一的旋转轴上，则产生一种新型的变速器，每个档位有二级减速：行星齿轮减速和齿轮减速，总传动比为二者传动比之积，其具有双离合变速器预选档位的优点，也有换档不需要离合器配合的独到特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种二级变速器，它能有效地解决行星齿轮变速器机构复杂的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种二级变速器，包括由齿轮与行星齿轮排的组合，变速器的输入轴通过离合器或液力变矩器与原动机的连接，输出轴与之平行设置，行星齿轮排包括同轴心的太阳轮、齿圈、行星架三个基本构件，变速器的输入轴左侧设有太阳轮，太阳轮与行星轮啮合，行星架与主动齿轮固结并共轴，齿圈的内圈与行星轮啮合，外圈与换档制动器套合；变速器的输出轴的左侧设有与主动齿轮啮合的从动齿轮；中部设有与主动齿轮啮合的从动齿轮，右侧设有与主动齿轮啮合的从动齿轮；变速器的输入轴的中部设有行星架，其上设有与制动齿圈啮合的行星轮，换档制动器与制动齿圈套合，主动齿轮与太阳轮固结并共轴；变速器的输入轴的右侧设有与行星轮啮合的太阳轮，变速器的输出轴的右侧设有与主动齿轮啮合的从动齿轮，换档制动器与行星架套合，行星架通过行星轮与太阳轮啮合，齿圈与主动齿轮固结并共轴。
所述变速器的输入轴左侧的行星齿轮排的布局构成一个减速档。
所述变速器的输入轴中部的行星齿轮排的布局构成一个超速档。
所述变速器的输入轴右侧的行星齿轮排的布局构成一个倒车档。
所述变速器的输入轴中部的行星架为三角形。
所述变速器包括具有不同转速比的齿轮组，齿轮组的主动齿轮与对应的从动齿轮共面互相啮合，该主动齿轮可优选地与太阳轮、齿圈、行星架其中之一共轴同步旋转；所述齿轮组的各个从动齿轮与输出轴共轴同步旋转。齿轮与行星齿轮排组合可获得多个前进档以及优选地最少一个倒车档，该变速器包括可通过操作离合器或液力变矩器连接到原动机的输入轴和与之平行设置的输出轴；该变速器包括三个或三个以上的行星齿轮排和对应的主动齿轮、从动齿轮，所述行星齿轮排包括太阳轮、齿圈、行星架三个基本构件，太阳轮、齿圈、行星架同轴心但不同步旋转，输入轴可优选地与太阳轮、齿圈、行星架其中之一共轴同步旋转。
所述行星齿轮排的三个基本构件其中一个连接到输入轴，就有了确定的运动，在其余的二个基本构件中优选出一个与主动齿轮共轴同步旋转。换档制动器套合在剩下的基本构件上，对其制动可获得扭矩输出，每个行星齿轮排提供一个档位。
该变速器的输入轴与一个行星齿轮排的太阳轮共轴同步旋转、行星架与主动齿轮共轴同步旋转时，换档制动器套合在齿圈上，制动齿圈，行星架与主动齿轮一起作正向减速旋转，此时，行星齿轮排提供一个减速档。
该变速器的输入轴与一个行星齿轮排的行星架共轴同步旋转、太阳轮与主动齿轮共轴同步旋转时，换档制动器套合在齿圈上，制动齿圈，太阳轮与主动齿轮一起作正向加速旋转，此时，行星齿轮排提供一个超速档。
该变速器的输入轴与一个行星齿轮排的太阳轮共轴同步旋转、齿圈与主动齿轮共轴同步旋转时，换档制动器套合在行星架上，制动行星架，齿圈与主动齿轮一起作反向减速旋转，此时，行星齿轮排提供一个倒车档。
该变速器的输入轴与一个行星齿轮排的齿圈共轴同步旋转、太阳轮与主动齿轮共轴同步旋转时，换档制动器套合在行星架上，制动行星架，太阳轮与主动齿轮一起作反向加速旋转，此时，行星齿轮排提供一个超速倒车档。
该变速器由三个或三个以上的行星齿轮排组成，由减速档、超速档和倒车档组成，超速倒车档一般很少用到。每个档位有二级减速，行星齿轮减速和齿轮减速，总传动比为二者传动比之积，各档位的传动比可通过以下方式获得：
①只改变行星排的传动比；
②只改变外接齿轮的传动比；
③同时改变行星排和外接齿轮的传动比。
所述变速器中，各个换档制动器无动作时相当于挂空档，一个换档制动器动作时变速器有一个确定的转速比，二个或以上的换档制动器一起动作时相当于制动输入轴和输出轴，可在车辆制动器失灵时发挥作用。
本发明可以实现搭积木式的设计，增加减速档和超速档的数量就能成为一个多档变速器，例如，一个五档+R档变速器可由三个具有不同传动比的减速档、二个具有不同传动比的超速档和一个倒车档组成。某个换档制动器制动时，其余的换档制动器同时处于待选择状态，可选择任意换档制动器进入对应档，换档灵活性高于手动变速器跳跃换档。
车辆制动器失灵情况下，同时制动换档制动器，相当于制动车辆，制动力由变速器的全部齿轮共同承担，参与制动的换档制动器越多，每个齿轮承受的制动力越小。
与现有技术相比本发明的有益效果是，将行星齿轮变速器与普通齿轮变速器有机地结合成一体，各档位传动比设置灵活，跨越范围大；取消了行星齿轮变速器众多的离合器、单向离合器，只需通过换档制动器选择档位，既可顺序换档，也可换任意档，换档过程平稳，操控简单；合理使用换档制动器能使车辆紧急刹车，而不损伤各级齿轮；本发明传动比设置跨度大的特点尤适合运动车型。
附图说明
图1为本发明结构简画示意图
图2为本发明的立体剖视图
图3为本发明的分解图
具体实施方式
下面的实施方式便于读者充分理解本发明的内涵。
一种二级变速器，包括由齿轮与行星齿轮排的组合，变速器的输入轴1通过离合器或液力变矩器与原动机的连接，输出轴2与之平行设置，行星齿轮排包括同轴心的太阳轮、齿圈、行星架三个基本构件，变速器的输入轴1左侧设有太阳轮4，太阳轮4与行星轮7啮合，行星架8与主动齿轮9固结并共轴，齿圈5的内圈与行星轮7啮合，外圈与换档制动器6套合；变速器的输出轴2的左侧设有与主动齿轮9啮合的从动齿轮3；中部设有与主动齿轮12啮合的从动齿轮11，右侧设有与主动齿轮19啮合的从动齿轮18；变速器的输入轴1的中部设有行星架15，其上设有与制动齿圈10啮合的行星轮13，换档制动器14与制动齿圈10套合，主动齿轮12与太阳轮16固结并共轴；变速器的输入轴1的右侧设有与行星轮22啮合的太阳轮23，变速器的输出轴2的右侧设有与主动齿轮啮合的从动齿轮，换档制动器21与行星架17套合，行星架17通过行星轮22与太阳轮23啮合，齿圈20与主动齿轮19固结并共轴。
所述变速器的输入轴1左侧的行星齿轮排的布局构成一个减速档。
所述变速器的输入轴1中部的行星齿轮排的布局构成一个超速档。
所述变速器的输入轴1右侧的行星齿轮排的布局构成一个倒车档。
所述变速器的输入轴1中部的行星架15为三角形。
图1至图3所示为本发明的一种三档变速器的实施例，具备一个减速档A、一个超速档B、一个倒车档C。
减速档A由太阳轮4、齿圈5、行星架8、行星轮7和主动齿轮9、从动齿轮3组成。太阳轮4与变速器的输入轴1共轴同步旋转，主动齿轮9与行星架8共轴同步旋转，从动齿轮3与输出轴2共轴同步旋转，主动齿轮9与从动齿轮3常啮合，换档制动器6套合在齿圈5上。
超速档B由太阳轮16、齿圈10、行星架15、行星轮13和主动齿轮12、从动齿轮11组成。行星架15与变速器输入轴1共轴同步旋转，主动齿轮12与太阳轮16共轴同步旋转，从动齿轮11与输出轴2共轴同步旋转，主动齿轮12与从动齿轮11常啮合，换档制动器14套合在齿圈10上。
倒车档C由太阳轮23、齿圈20、行星架17、行星轮22和主动齿轮19、从动齿轮18组成。太阳轮23与变速器的输入轴1共轴同步旋转，主动齿轮19与齿圈20共轴同步旋转，从动齿轮18与输出轴2共轴同步旋转，主动齿轮19与从动齿轮18常啮合，换档制动器21套合在行星架17上。
用换档制动器在减速档和超速档之间作转换可实现动力不中断衔接，各换档制动器6、14、21无动作时为空档，换档制动器6制动时为减速档，换档制动器6松开同时换档制动器14制动时为超速档，换档制动器21单独制动时为倒车档。换档制动器6、14、21同时制动，变速器的输入轴1和输出轴2抱死，相当于制动车辆。
本发明的结构决定其能换任意档，换档制动器6松开的同时，可选择制动换档制动器21或制动换档制动器14。
基于本发明的技术方案所作的局部的、不具有创造性的变更、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 (5)

1.一种二级变速器，包括由齿轮与行星齿轮排的组合，变速器的输入轴(1)通过离合器或液力变矩器与原动机的连接，输出轴(2)与之平行设置，行星齿轮排包括同轴心的太阳轮、齿圈、行星架三个基本构件，其特征在于：变速器的输入轴(1)左侧设有第一太阳轮(4)，第一太阳轮(4)与第一行星轮(7)啮合，第一行星架(8)与第一主动齿轮(9)固结并共轴，第一齿圈(5)的内圈与第一行星轮(7)啮合，外圈与第一换档制动器(6)套合；变速器的输出轴(2)的左侧设有与第一主动齿轮(9)啮合的第一从动齿轮(3)；中部设有与第二主动齿轮(12)啮合的第二从动齿轮(11)，右侧设有与第三主动齿轮(19)啮合的第三从动齿轮(18)；变速器的输入轴(1)的中部设有第二行星架(15)，其上设有与制动齿圈(10)啮合的第二行星轮(13)，第二换档制动器(14)与制动齿圈(10)套合，第二主动齿轮(12)与第二太阳轮(16)固结并共轴；变速器的输入轴(1)的右侧设有与第三行星轮(22)啮合的第三太阳轮(23)，变速器的输出轴(2)的右侧设有与第三主动齿轮(19)啮合的第三从动齿轮(18)，第三换档制动器(21)与第三行星架(17)套合，第三行星架(17)通过第三行星轮(22)与第三太阳轮(23)啮合，第二齿圈(20)与第三主动齿轮(19)固结并共轴。
2.根据权利要求1所述的一种二级变速器，其特征在于：所述变速器的输入轴(1)左侧的行星齿轮排的布局构成一个减速档(A)。
3.根据权利要求1所述的一种二级变速器，其特征在于：所述变速器的输入轴(1)中部的行星齿轮排的布局构成一个超速档(B)。
4.根据权利要求1所述的一种二级变速器，其特征在于：所述变速器的输入轴(1)右侧的行星齿轮排的布局构成一个倒车档(C)。
5.根据权利要求1所述的一种二级变速器，其特征在于：所述变速器的输入轴(1)中部的第二行星架(15)为三角形。
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