CN105443705B - 半组合式齿轮变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种半组合式齿轮变速器，包括平行轴式齿轮变速机构与单排行星齿轮机构，平行轴式齿轮变速机构包括：一条输入轴、一条输出轴、一条中间轴、一条倒档轴；输入轴上设有二个或以上的主动齿轮，输入轴还设有接合套或同步器；中间轴、输出轴上安装有从动齿轮和离合器；中间轴与单排行星齿轮机构的太阳轮连接，输出轴与第二输出主齿轮连接；第一输出主齿轮和第二输出主齿轮同时与输出从齿轮啮合，将动力输出；单排行星齿轮机构的太阳轮与中间轴连接，行星架与第一输出主齿轮连接；高低速同步器控制单排行星齿轮机构的低速、高速档的变化，当高低速同步器与壳体接合齿接合时，实现低速档；当高低速同步器与太阳轮接合齿接合时，实现高速档。

Description

半组合式齿轮变速器

技术领域

本发明涉及变速器技术领域，具体地说是涉及由平行轴式齿轮变速机构与单排行星齿轮机构组成的半组合式齿轮变速器。

背景技术

汽车变速器是汽车传动系统的必要装置，变速器体积的大小，会直接影响到汽车总体布置，变速器邻比值（指相邻两个档位的传动比的比值，例如：二三档邻比值=二档传动比/三档传动比）是否合理会影响到汽车的动力性、经济性。

目前变速器的齿轮变速机构主要有平行轴式、行星齿轮式及组合式。采用平行轴式齿轮变速机构的变速器，其体积大、轴向尺寸长，影响发动机及变速器的布置，特别是发动机横置前轮驱动的汽车，不利于多档化。采用行星齿轮式齿轮变速机构的变速器，虽然体积及轴向尺寸控制较理想，但部分邻比值不合理甚至极不合理。采用组合式齿轮变速机构的变速器虽然齿轮数量少，体积小，但档位间邻比值相同，特别是低速档位的邻比值过小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种全新布置的半组合式齿轮变速器，使得变速器零件数量较少，结构更为紧凑，减小了变速器的轴向尺寸，并且具有理想的邻比值，克服了现有变速器特别是六速以上的多档变速器的不足。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：半组合式齿轮变速器，包括平行轴式齿轮变速机构与单排行星齿轮机构，所述平行轴式齿轮变速机构包括：一条输入轴、一条输出轴、一条中间轴、一条倒档轴；所述输入轴上设有二个或以上的主动齿轮，所述输入轴还设有接合套或同步器；所述中间轴、输出轴上安装有从动齿轮和离合器；中间轴与单排行星齿轮机构的太阳轮连接，输出轴与第二输出主齿轮连接；第一输出主齿轮和第二输出主齿轮同时与输出从齿轮啮合，将动力输出；单排行星齿轮机构的太阳轮与中间轴连接，行星架与第一输出主齿轮连接；高低速同步器控制单排行星齿轮机构的低速、高速档的变化，当高低速同步器与壳体接合齿接合时，实现低速档；当高低速同步器与太阳轮接合齿接合时，实现高速档。

太阳轮接合齿可由行星架接合齿替代。

倒档轴上设有第一倒档齿轮、第二倒档齿轮及倒档接合套，第一倒档齿轮与第二主动齿轮啮合，第二倒档齿轮与第一从动齿轮啮合，第二倒档齿轮空套在倒档轴上，倒档接合套控制第二倒档齿轮与倒档轴的接合与分离，倒档的动力传递由第二主动齿轮经第一倒档齿轮、倒档轴、倒档接合套、第二倒档齿轮、第一从动齿轮到中间轴。

第一同步器、倒档从动齿轮安装在中间轴上、倒档中间惰轮安装在倒档轴上，第二同步器安装在输出轴上，倒档中间惰轮分别与半档主动齿轮及倒档从动齿轮啮合，倒档的动力传递通过倒档主动齿轮经倒档中间惰轮、倒档从动齿轮到中间轴。

离合器可以部分或全部换成同步器或接合套，同步器可以部分或全部换成接合套。

输入轴上的主动齿轮分别与输出轴及中间轴的从动齿轮啮合，形成齿轮对组，平行轴式齿轮变速机构的齿轮对组数量有二个及二个以上；变速器不同齿轮对组之间的位置可以互换。

半组合式齿轮变速器的档位数由平行轴式齿轮变速机构决定，而平行轴式齿轮变速机构的档位数量又由齿轮对组数量决定，增加一个齿轮对组则增加三个前进档；增加一个半档齿轮则增加一个前进档，即：当平行轴式齿轮变速机构有n（n为偶数）个前进档时，半组合式齿轮变速器可以实现n/2+n个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出n个前进档，第二输出主齿轮输出n/2个前进档。当平行轴式齿轮变速机构有n（n为奇数）个前进档时，半组合式齿轮变速器可以实现（n-1）/2+n个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出n-1个前进档，第二输出主齿轮输出（n+1）/2个前进档。

输入轴上的部分主动齿轮仅与中间轴或输出轴上一个从动齿轮啮合。

以此推算：

当平行轴式齿轮变速机构有四个前进档时，半组合式齿轮变速器可以实现六个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出四个前进档，第二输出主齿轮输出二个前进档。

当平行轴式齿轮变速机构有五个前进档时，半组合式齿轮变速器可以实现七个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出四个前进档，第二输出主齿轮输出三个前进档。

当平行轴式齿轮变速机构有六个前进档时，半组合式齿轮变速器可以实现九个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出六个前进档，第二输出主齿轮输出三个前进档。

当平行轴式齿轮变速机构有七个前进档时，半组合式齿轮变速器可以实现十个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出六个前进档，第二输出主齿轮输出四个前进档。

当平行轴式齿轮变速机构有八个前进档时，半组合式齿轮变速器可以实现十二个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出八个前进档，第二输出主齿轮输出四个前进档。

当平行轴式齿轮变速机构有九个前进档时，半组合式齿轮变速器可以实现十三个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出八个前进档，第二输出主齿轮输出五个前进档。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

半组合式齿轮变速器大部分档位的实现由组合式变速器实现，集合了平行轴式齿轮变速机构、行星齿轮变速机构及组合式齿轮变速机构的优点，实现变速器的零件数量较少，使得结构更为紧凑，从而减小了变速器的体积尺寸，特别是轴向尺寸大大减少，有利于汽车发动机变速器的灵活布置，特别是横置发动机的布置形式。同时以该发明设计的半组合式齿轮变速器具有理想的邻比值。

附图说明

图1为本发明的半组合式齿轮变速器第一实施例（六速变速器）传动机构示意图。

图2为本发明的半组合式齿轮变速器第二实施例（七速变速器）传动机构示意图。

图3为本发明的半组合式齿轮变速器第三实施例（七速变速器）传动机构示意图。

图4为本发明的半组合式齿轮变速器第四实施例（九速变速器）传动机构示意图。

图5为本发明的半组合式齿轮变速器第五实施例（十速变速器）传动机构示意图。

图6为本发明的半组合式齿轮变速器第六实施例（十二速变速器）传动机构示意图。

图7为本发明的半组合式齿轮变速器第七实施例（十二速变速器）传动机构示意图。

图8为本发明的半组合式齿轮变速器齿轮对组设置变化示意图。

图9为本发明的单排行星齿轮机构的变化示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明是将平行轴式齿轮变速机构与单排行星齿轮机构组合而成的半组合式齿轮变速器。

下面，结合说明书附图和具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的说明：

第一实施例（六速变速器）

如图1所示，本实施例的变速器由四前速的平行轴式齿轮变速机构PT与单排行星齿轮机构XP组合而成，一共实现六个前进档。

四前速的平行轴式齿轮变速机构PT有四条轴，分别是输入轴3、输出轴1、中间轴5及倒档轴7。

输入轴3上有第一主动齿轮25、第二主动齿轮4及接合套23，第一主动齿轮25空套在输入轴3上，接合套23控制第一主动齿轮25与输入轴3的动力接合与分离。

中间轴5上有第一从动齿轮13、第三从动齿轮6、第一离合器10、第三离合器9。第一离合器10控制一、四档的动力接合与分离，第三离合器9控制二、六档的动力接合与分离。中间轴5与单排行星齿轮机构XP的太阳轮19连接。

输出轴1上有第二从动齿轮24、第四从动齿轮2、第二离合器26、第四离合器27。第二离合器26控制三档的动力接合与分离，第四离合器27控制五档的动力接合与分离。输出轴1与第二输出主齿轮21连接。

倒档轴7上有第一倒档齿轮8、第二倒档齿轮12及倒档接合套11，第一倒档齿轮8与第二主动齿轮4啮合，第二倒档齿轮12与第一从动齿轮13啮合，第二倒档齿轮12空套在倒档轴7上，倒档接合套11控制第二倒档齿轮12与倒档轴7的接合与分离。

第一主动齿轮25与第一从动齿轮13和第二从动齿轮24同时啮合，组成第一齿轮对组P1，第一齿轮对组P1实现一、三及四档。

第二主动齿轮4与第三从动齿轮6和第四从动齿轮2同时啮合，组成第二齿轮对组P2，第二齿轮对组P2实现二、五及六档。

单排行星齿轮机构XP的太阳轮19与中间轴5连接，行星架18与第一输出主齿轮20连接。高低速同步器15控制单排行星齿轮机构XP的低速、高速档的变化，当高低速同步器15右移与壳体接合齿17接合时，实现低速档；当高低速同步器15左移与太阳轮接合齿14接合时，实现高速档。

第一输出主齿轮20和第二输出主齿轮21同时与输出从齿轮22啮合，将动力输出。

换档操作过程如下：

空档时所有离合器均分离，发动机动力不能输出到输出从齿轮22，动力中断。

在所有前进档位时接合套23、倒档接合套11始终在左侧，使第一主动齿轮25与输入轴3接合，第二倒档齿轮12与倒档轴7分离。

一档时，首先，高低速同步器15右移，然后第一离合器10接合，其余离合器分离，实现一档动力接合。

一档动力经输入轴3、接合套23、第一主动齿轮25、第一从动齿轮13、第一离合器10、中间轴5、太阳轮19、行星架18、第一输出主齿轮20、输出从齿轮22，将一档动力输出。由于高低速同步器15在右侧，此时单排行星齿轮机构XP处于低速档，因此一档传动比很大。

二档时，高低速同步器15依然在右侧，第三离合器9接合，其余离合器分离，实现二档动力接合。

二档动力经输入轴3、第二主动齿轮4、第三从动齿轮6、第三离合器9、中间轴5、太阳轮19、行星架18、第一输出主齿轮20、输出从齿轮22，将二档动力输出。由于高低速同步器15还在右侧，此时单排行星齿轮机构XP依然处于低速档，因此二挡传动比较大。

三档时，第二离合器26接合，其余离合器分离，实现三档动力接合。

三档动力经输入轴3、接合套23、第一主动齿轮25、第二从动齿轮24、第二离合器26、输出轴1、第二输出主齿轮21、输出从齿轮22，将三档动力输出。

四档时，在要进入四挡前，高低速同步器15就提前左移，然后第一离合器10接合，其余离合器分离，实现四档动力接合。

四档动力经输入轴3、接合套23、第一主动齿轮25、第一从动齿轮13、第一离合器10、中间轴5、单排行星齿轮机构XP、第一输出主齿轮20、输出从齿轮22，将四档动力输出，由于高低速同步器15在左侧，此时单排行星齿轮机构XP处于高速档，因此四挡传动比较小。

五档时，第四离合器27接合，其余离合器分离，实现五档动力接合。

五档动力经输入轴3、第二主动齿轮4、第四从动齿轮2、第四离合器27、输出轴1、第二输出主齿轮21、输出从齿轮22，将五档动力输出。

六档时，高低速同步器15依然在左侧，第三离合器9接合，其余离合器分离，实现六档动力接合。

六档动力经输入轴3、第二主动齿轮4、第三从动齿轮6、第三离合器9、中间轴5、单排行星齿轮机构XP、第一输出主齿轮20、输出从齿轮22，将六档动力输出，由于高低速同步器15还在左侧，此时单排行星齿轮机构XP依然处于高速档，因此六档传动比很小。

由此可以看出，通过第一输出主齿轮20输出四个前进档，第二输出主齿轮21输出两个前进档，共获得六个前进档。

倒档时，首先接合套23、倒档接合套11、高低速同步器15均右移，然后第一离合器10接合，其余离合器分离，实现倒档动力接合。

倒档动力经输入轴3、第二主动齿轮4、第一倒档齿轮8、倒档轴7、倒档接合套11、第二倒档齿轮12、第一从动齿轮13、第一离合器10、中间轴5、太阳轮19、行星架18、第一输出主齿轮20、输出从齿轮22，将倒档动力输出。

第二实施例（七速变速器）

如图2所示，在第一实施例的基础上，在输入轴3上增加半档主动齿轮31，在输出轴1增加半档从动齿轮32及半档离合器33，半档主动齿轮31与半档从动齿轮32啮合，组成半档齿轮对组PB1，半档离合器33控制三档的动力接合与分离。

第一齿轮对组P1实现一、四及五档，第二齿轮对组P2实现二、六及七档，半档齿轮对组PB1实现三档。

第三实施例（七速变速器）

如图3所示，在第二实施例的基础上，把倒档齿轮的布置进行改变，取消第一倒档齿轮8、倒档接合套11、第二倒档齿轮12、接合套23，同时取消半档离合器33，增加倒档从动齿轮73、倒档中间惰轮72、第一同步器71、第二同步器74。

第一同步器71、倒档从动齿轮73安装在中间轴5上、倒档中间惰轮72安装在倒档轴7上，第二同步器74安装在输出轴1上。倒档中间惰轮72分别与半档主动齿轮31及倒档从动齿轮73啮合。

第一同步器71控制第一从动齿轮13及倒档从动齿轮73与第一离合器10的连接，第二同步器74控制半档从动齿轮32及第二从动齿轮24与第二离合器26的连接。

倒档、三档共用半档主动齿轮31，倒档与一档共用第一同步器71。倒档动力经输入轴3、半档主动齿轮31、倒档中间惰轮72、倒档从动齿轮73到中间轴5。

第四实施例（九速变速器）

如图4所示，在第一实施例的基础上，增加第三齿轮对组P3以及第五离合器44、第六离合器45。第三主动齿轮42、第五从动齿轮43及第六从动齿轮41分别安装在输入轴3、输出轴1、中间轴5。第五离合器44控制三、九档的动力接合与分离，第六离合器45控制八档的动力接合与分离。

第一齿轮对组P1实现一、四及五档，第二齿轮对组P2实现二、六及七档，第三齿轮对组P3实现三、八及九档。

第五实施例（十速变速器）

如图5所示，在第四实施例的基础上在输入轴3上增加半档主动齿轮47，在输出轴1增加半档从动齿轮49及半档离合器48，半档主动齿轮47与半档从动齿轮49啮合，组成半档齿轮对组PB2，半档离合器48控制五档的动力接合与分离。

第一齿轮对组P1实现一、五及六档，第二齿轮对组P2实现二、七及八档，第三齿轮对组P3实现三、九及十档，半档齿轮对组PB2实现四档。

第六实施例（十二速变速器）

如图6所示，在第四实施例的基础上，增加第四齿轮对组P4以及第七离合器52、第八离合器53，第四主动齿轮54、第七从动齿轮51及第八从动齿轮55分别安装在输入轴3、输出轴1、中间轴5。

第七离合器52控制四、十二档的动力接合与分离，第八离合器53控制十一档的动力接合与分离。

第一齿轮对组P1实现一、五及六档，第二齿轮对组P2实现二、七及八档，第三齿轮对组P3实现三、九及十档，第四齿轮对组P4实现四、十一及十二档。

第七实施例（十二速变速器）

如图7所示，在第六实施例的基础上，齿轮对组的位置进行变换，同时取消全部离合器，由四个同步器替代，分别是第一同步器82、第二同步器83、第三同步器81、第四同步器84。

第一同步器82控制一、二、六、八档，第二同步器83控制五、七档，第三同步器81控制三、四、十、十二档，第四同步器84控制九、十一档。

以上是为了便于对本发明的理解而列举的部分实施例。

为了使得变速器的传动比更加合理，可以将一个或一个以上的齿轮对组分开，增加主动齿轮数量，使主动齿轮只与中间轴或输出轴上一个从动齿轮啮合，如图8所示，将第一齿轮对组P1进行分拆，第一主动齿轮25只与第一从动齿轮13啮合，第一分开主动齿轮96只与第二从动齿轮24啮合。

单排行星齿轮机构XP的太阳轮接合齿14可由行星架接合齿98替代，如图9所示，当高低速同步器15左移与行星架接合齿98接合时，实现单排行星齿轮机构高速档。

倒档的设置可以由第二主动齿轮经第一倒档齿轮、倒档轴、倒档接合套、第二倒档齿轮、第一从动齿轮到中间轴,如实施例一，也可以通过倒档主动齿轮经倒档中间惰轮、倒档从动齿轮到中间轴，如实施例三。

变速器不同齿轮对组之间的位置可以互换，如实施例六。

离合器可以部分或全部换成同步器或接合套，同步器可以部分或全部换成接合套，如实施例三、七。

半组合式齿轮变速器的档位数由平行轴式齿轮变速机构决定，而平行轴式齿轮变速机构的档位数量又由齿轮对组数量决定，增加一个齿轮对组则增加三个前进档；增加一个半档齿轮则增加一个前进档。关系如下：

当平行轴式齿轮变速机构有n（n为偶数）个前进档时，半组合式齿轮变速器可以实现n/2+n个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出n个前进档，第二输出主齿轮输出n/2个前进档。

当平行轴式齿轮变速机构有n（n为奇数）个前进档时，半组合式齿轮变速器可以实现（n-1）/2+n个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出n-1个前进档，第二输出主齿轮输出（n+1）/2个前进档。

以此推算：

当平行轴式齿轮变速机构有四个前进档时，半组合式齿轮变速器可以实现六个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出四个前进档，第二输出主齿轮输出二个前进档，如实施例一。

当平行轴式齿轮变速机构有五个前进档时，半组合式齿轮变速器可以实现七个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出四个前进档，第二输出主齿轮输出三个前进档，如实施例二及实施例三。

当平行轴式齿轮变速机构有六个前进档时，半组合式齿轮变速器可以实现九个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出六个前进档，第二输出主齿轮输出三个前进档，如实施例四。

当平行轴式齿轮变速机构有七个前进档时，半组合式齿轮变速器可以实现十个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出六个前进档，第二输出主齿轮输出四个前进档，如实施例五。

当平行轴式齿轮变速机构有八个前进档时，半组合式齿轮变速器可以实现十二个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出八个前进档，第二输出主齿轮输出四个前进档，如实施例六及实施例七。

当平行轴式齿轮变速机构有九个前进档时，半组合式齿轮变速器可以实现十三个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出八个前进档，第二输出主齿轮输出五个前进档。

以此类推，可以获得更多档位的变速器。

以上公开仅为本发明的具体实施例，并不构成对本发明保护范围的限制，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的整体构思前提下，依据本发明技术方案所作的无需经过创造性劳动的变化和替换，都应落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.半组合式齿轮变速器，其特征在于：包括平行轴式齿轮变速机构与单排行星齿轮机构，所述平行轴式齿轮变速机构包括：一条输入轴、一条输出轴、一条中间轴、一条倒档轴；所述输入轴上设有二个或以上的主动齿轮，所述输入轴还设有接合套或同步器；所述中间轴、输出轴上安装有从动齿轮和离合器；中间轴与单排行星齿轮机构的太阳轮连接，输出轴与第二输出主齿轮连接；第一输出主齿轮和第二输出主齿轮同时与输出从齿轮啮合，将动力输出；行星架与第一输出主齿轮连接；高低速同步器控制单排行星齿轮机构的低速、高速档的变化，高低速同步器安装在单排行星齿轮机构的齿圈上，高低速同步器可左右移动，当高低速同步器右移至与壳体接合齿接合时实现低速档；当高低速同步器左移至与太阳轮接合齿接合时，实现高速档；倒档轴上设有第一倒档齿轮、第二倒档齿轮及倒档接合套，第一倒档齿轮与第二主动齿轮啮合，第二倒档齿轮与第一从动齿轮啮合，第二倒档齿轮空套在倒档轴上，倒档接合套控制第二倒档齿轮与倒档轴的接合与分离，倒档的动力传递由第二主动齿轮经第一倒档齿轮、倒档轴、倒档接合套、第二倒档齿轮、第一从动齿轮到中间轴。

2.根据权利要求1所述的半组合式齿轮变速器，其特征在于：离合器可以部分或全部换成同步器或接合套，同步器可以部分或全部换成接合套。

3.根据权利要求2所述的半组合式齿轮变速器，其特征在于：输入轴上的主动齿轮分别与输出轴及中间轴的从动齿轮啮合，形成齿轮对组，平行轴式齿轮变速机构的齿轮对组数量有二个或二个以上；变速器不同齿轮对组之间的位置可以互换。

4.根据权利要求2所述的半组合式齿轮变速器，其特征在于：半组合式齿轮变速器的档位数由平行轴式齿轮变速机构决定，而平行轴式齿轮变速机构的档位数量又由齿轮对组数量决定，增加一个齿轮对组则增加三个前进档；增加一个半档齿轮则增加一个前进档，即：当平行轴式齿轮变速机构有n个前进档且n为偶数时，半组合式齿轮变速器可以实现n/2+n个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出n个前进档，第二输出主齿轮输出n/2个前进档；当平行轴式齿轮变速机构有n个前进档且n为奇数时，半组合式齿轮变速器可以实现(n-1)/2+n个前进档，其中通过第一输出主齿轮输出n-1个前进档，第二输出主齿轮输出(n+1)/2个前进档。

5.根据权利要求4所述的半组合式齿轮变速器，其特征在于：输入轴上的部分主动齿轮仅与中间轴或输出轴上一个从动齿轮啮合。