CN105987134A

CN105987134A - 共用输入轴齿轮的非等距双中间轴变速箱

Info

Publication number: CN105987134A
Application number: CN201510099129.7A
Authority: CN
Inventors: 罗元月
Original assignee: SHAOGUAN FUTURE AUTO TRANSMISSION CO Ltd
Current assignee: SHAOGUAN FUTURE AUTO TRANSMISSION CO Ltd
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-02
Publication date: 2016-10-05

Abstract

共用输入轴齿轮的非等距双中间轴变速箱，其特征是：输入轴(1)与输出轴(3)通过轴承(2)相连接，输入轴(1)装有2个换档齿轮(4)和(5)，中间轴(6)装有2个换档齿轮(7)和(8)，中间轴(9)装有2个换档齿轮(10)和(11)，输出轴(3)通过常啮合齿轮(12)和(13)分别与中间轴(6)和(9)相连接。中间轴(6)和(9)与输入轴(1)的中心距不相等，换档齿轮(4)、(5)、(7)、(8)、(10)、(11)的直径和齿数都不相等。通过控制同步器(14)和(15)，可分别使换档齿轮(4)和(7)、(5)和(8)、(4)和(10)、(5)和(11)单独啮合，在输出轴(3)获得与输入轴(1)不同的4种转速。

Description

共用输入轴齿轮的非等距双中间轴变速箱

技术领域

本发明涉及一种共用输入轴齿轮的非等距双中间轴变速箱，特别适用于发动机后置的混合动力汽车或纯电动大巴汽车。

背景技术

汽车变速箱的档位越多，变速过程就越平稳，发动机的工作效率也越高。

目前混合动力或纯电动大巴汽车都是发动机后置，由于汽车后悬长度有限，在固定的轴向空间内，变速箱轴向长度尺寸受到限制，不能使用多档箱，一般都是采用二档变速箱。

目前的二档变速箱都是采用单中间轴或等轴心距排放的双中间轴结构，这种结构在不增加变速箱轴向长度尺寸的情况下，通常只能实现两个档位的变速。

采用二档变速箱存在的问题是：两个档位间的变速级差过大，存在换档同步时间长或换档冲击大的问题，容易引起换档电机的堵转，缩短了换档电机的使用寿命。同时，由于换档时间过长，车辆的动力性能与换档顿挫感会影响车辆乘坐的舒适性。另外，目前城市内充电设施的不齐备，汽车在电量不足时，混合动力的二档箱不能覆盖发动机的扭矩特性，车辆不能像正常传统汽车一样直接驱动行驶，而需先发电，存储到电瓶，再由电瓶供电给电机来驱动汽车，导致汽车燃油经济性及发动机工作效率降低，达不到节能减排的要求。

发明内容

为了克服目前发动机后置的混合动力或纯电动大巴汽车由于后悬长度有限，不能使用多档变速箱所带来的问题，本发明提供了一种共用输入轴齿轮的非等距排放双中间轴变速箱，其特点是，在不改变二档变速箱轴向尺寸长度的情况下，采用2个中间轴，并且2个中间轴与输入轴的中心距不相等，输入轴及2个中间轴上分别装有2个换档齿轮，当6个换档齿轮的直径和齿数都不相等时，通过控制2个同步器，可在输出轴获得与输入轴不同的4种转速，实现了四档变速功能，减小了两个档位间的变速级差，提高了汽车燃油经济性及发动机的工作效率，所以特别适用于发动机后置的混合动力汽车或纯电动大巴汽车。

本发明所采用的技术方案是：共用输入轴齿轮的非等距双中间轴变速箱，主要由输入轴、非等距排放的中间轴、轴承、输出轴、换档齿轮、常啮合齿轮、同步器组成，其特征是：输入轴(1)与输出轴(3)通过轴承(2)相连接，输入轴(1)装有2个换档齿轮(4)和(5)，中间轴(6)装有2个换档齿轮(7)和(8)，中间轴(9)装有2个换档齿轮(10)和(11)，输出轴(3)通过常啮合齿轮(12)和(13)分别与中间轴(6)和(9)相连接，中间轴(6)和(9)与输入轴(1)的中心距不相等，换档齿轮(4)、(5)、(7)、(8)、(10)、(11)的直径和齿数都不相等，通过控制同步器(14)和(15)，可在输出轴(3)获得与输入轴(1)不同的4种转速，在不改变二档变速箱轴向尺寸长度的情况下，实现了四档箱功能。

本发明的变速原理如下：在图1中，设换档齿轮(4)、(5)、(7)、(8)、(10)、(11)的直径和齿数互不相等且齿数分别为z4、z5、z7、z8、z10、z11。当同步器(14)向上滑动使中间轴(6)的齿轮(7)与输入轴(1)的齿轮(4)啮合，中间轴(6)的传递速比为z4/z7；当同步器(14)向下滑动使中间轴(6)的齿轮(8)与输入轴(1)的齿轮(5)啮合，中间轴(6)的传递速比为z5/z8；当同步器(15)向上滑动使中间轴(9)的齿轮(10)与输入轴(1)的齿轮(4)啮合，中间轴(9)的传递速比为z4/z10；当同步器(15)向下滑动使中间轴(9)的齿轮(11)与输入轴(1)的齿轮(5)啮合，中间轴(9)的传递速比为z5/z11。

因为输出轴(3)是通过常啮合齿轮(12)和(13)分别与中间轴(6)和(9)相连接，所以中间轴(6)和(9)传递的4种速度通过常啮合齿轮(12)和(13)传递到输出轴。由于中间轴(6)和(9)到输入轴(1)的中心距不相等，而输出轴又和输入轴在同一条轴线上，所以z4/z7、z5/z8 z4/z10和z5/z11互不相等，在输出轴(3)就可以获得与输入轴(1)不同的4种转速。

本发明的有益效果是：共用输入轴齿轮的非等距双中间轴变速箱，因为2个中间轴的换档齿轮共用输入轴的换档齿轮，所以当输入轴的换档齿轮直径和齿数确定后，速度的改变主要取决于2个中间轴与输入轴的中心距。通过非等距的改变2个中间轴与输入轴的中心距，就可以获得最合理最优化的变速级差。

采用非对称中心距双中间轴结构布置，在只有2对换档齿轮啮合的长度上布置出4个不同的速比。具有比单中间轴结构更为优越的力学性能，对应齿轮、主轴结构、质量可以更为轻量化；总成安装长度短、质量轻，更能满足目前普遍采用后置的混合动力或纯电动大巴汽车变速器安装空间与档位的要求，使发动机、电机始终工作在更为高效的工作区间，达到节能减排的要求。

本发明的整个传动系统还具有以下特点：

1、不改变二档箱的轴向长度实现四档箱功能，满足新能源汽车安装空间要求；

2、采取共用输入轴齿轮的非等距双中间轴结构，可根据速比特性选取中心距，最大程度上优化箱体结构与总成重量，更利于节能、减排；

3、各档位同步器装配在中间轴上，具有换档所需克服的转动惯量小，换档更轻便，同步响应时间更快捷，同等条件下的同步器具有更长的使用寿命。

4、双中间轴结构，使主轴(输入轴、输出轴)的力学性能更为优越，安全系数更高。

5、减少了多档箱的选档过程，直接换档，使换档控制更为简单方便快捷。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构原理图

图2是本发明的一档齿轮传动路线原理图

图3是本发明的二档齿轮传动路线原理图

图4是本发明的三档齿轮传动路线原理图

图5是本发明的四档齿轮传动路线原理图

图6是本发明的装配结构图

具体实施方式

具体实施方式参照附图进行说明。

在图1的实施例中，输入轴(1)与输出轴(3)通过轴承(2)相连接，输入轴(1)上装有2个换档齿轮(4)和(5)，中间轴(6)上装有二个换档齿轮(7)和(8)，中间轴(9)上有2个换档齿轮(10)和(11)，输出轴(3)通过常啮合齿轮(12)和(13)分别与中间轴(6)和(9)相连接。中间轴(6)和(9)与输入轴(1)的中心距不相等，换档齿轮(4)、(5)、(7)、(8)、(10)、(11)的直径和齿数都不相等，通过控制同步器(14)和(15)，可分别使齿轮(4)和(7)、(5)和(8)、(4)和(10)、(5)和(11)单独啮合，在输出轴(3)获得与输入轴(1)不同的4种转速。

在图1的实施例中，还可以通过增加中间轴和同步器的个数及常啮合齿轮的对数，在输出轴获得更多种与输入轴不同的转速。

具体实施方案如下：中间轴和同步器由2个增加到3个，常啮合齿轮由2对增加到3对，3个中间轴都安装2个换档齿轮并且共用输入轴的2个换档齿轮，3个中间轴与输入轴的中心距都不相等，所有换档齿轮的直径和齿数都不相等，根据前述共用输入轴齿轮的非等距双中间轴的变速原理，通过控制3个同步器，可分别使输入轴和3个中间轴的8个换档齿轮组合成6种单独啮合状态，在输出轴获得与输入轴不同的6种转速。

以此类推，按照上述原理，每增加1个装有2个换档齿轮的非等距中间轴、1对常啮合齿轮和1个同步器，就可以在输出轴增加2种与输入轴不同的转速。

在图1的实施例中，还可以通过同时增加输入轴和2个中间轴上的换档齿轮个数及同步器的个数，在输出轴获得更多种与输入轴不同的转速。

具体实施方案如下：输入轴和2个中间轴上的换档齿轮个数都由2个增加到4个，同步器由2个增加到4个，增加的换档齿轮直径和齿数与其它换档齿轮的直径和齿数都互不相等，根据前述共用输入轴齿轮的非等距双中间轴的变速原理，通过控制4个同步器，可分别使输入轴和2个中间轴的12个换档齿轮组合成8种单独啮合状态，在输出轴获得与输入轴不同的8种转速。

以此类推，按照上述原理，输入轴和2个中间轴上的换档齿轮同时都增加2个，同步器也增加2个，就可以在输出轴增加4种与输入轴不同的转速。

如果输入轴和2个中间轴的换档齿轮同时都增加1个，也需要增加2个同步器，但在输出轴只能增加2种不同的速比，所以实施过程中成对增加换档齿轮更合理。

在图1的实施例中，还可以通过同时增加输入轴和任1个中间轴上的换档齿轮个数及同步器的个数，在输出轴获得更多种与输入轴不同的转速。

具体实施方案如下：输入轴和任1个中间轴上的换档齿轮个数都由2个增加到4个，同步器由2个增加到3个，增加的换档齿轮直径和齿数与其它换档齿轮的直径和齿数都互不相等，根据前述共用输入轴齿轮的非等距双中间轴的变速原理，通过控制3个同步器，可分别使输入轴和2个中间轴的10个换档齿轮组合成6种单独啮合状态，在输出轴获得与输入轴不同的6种转速。

以此类推，按照上述原理，输入轴和任1个中间轴上的换档齿轮同时都增加2个，同步器增加1个，就可以在输出轴增加2种与输入轴不同的转速。

如果输入轴和任1个中间轴的换档齿轮同时都增加1个，也需要增加1个同步器，但在输出轴只能增加1种不同的速比，所以实施过程中成对增加换档齿轮更合理。

图2是本发明的一档齿轮传动路线原理图，见图2中带箭头的粗线，动力从输入轴(1)的齿轮(4)传动到中间轴(9)上的齿轮(10)，由同步器(15)往齿轮(10)与中间轴(9)接合，动力再由中间轴(9)传递到输出轴(3)上的常啮合齿轮(13)，由输出轴(3)往外输出。

图3是本发明的二档齿轮传动路线原理图，见图3中带箭头的粗线，动力从输入轴(1)的齿轮(4)传动到中间轴(6)上的齿轮(7)，由同步器(14)往齿轮(7)与中间轴(6)接合，动力再由中间轴(6)传递到输出轴(3)上的常啮合齿轮(12)，由输出轴(3)往外输出。

图4是本发明的三档齿轮传动路线原理图，见图4中带箭头的粗线，动力从输入轴(1)的齿轮(5)传动到中间轴(9)上的齿轮(11)，由同步器(15)往齿轮(11)与中间轴(9)接合，动力再由中间轴(9)传递到输出轴(3)上的常啮合齿轮(13)，由输出轴(3)往外输出。

图5是本发明的四档齿轮传动路线原理图，见图5中带箭头的粗线，动力从输入轴(1)的齿轮(5)传动到中间轴(6)上的齿轮(8)，由同步器(14)往齿轮(8)与中间轴(6)接合，动力再由中间轴(6)传递到输出轴(3)上的齿轮(12)，由输出轴(3)往外输出。

图6是本发明的装配结构图，总成布局为左右中间轴，桶式箱子结构，箱体主要分为主壳体(17)与前盖(18)两个部分，主壳上加接电机支架(16)作为混合动力使用时的电机安装接口；前盖(16)设计有与离合器壳相接的螺纹孔，进行电机/发动机的连接。

Claims

1.共用输入轴齿轮的非等距双中间轴变速箱，主要由输入轴、非等距排放的中间轴、轴承、输出轴、换档齿轮、常啮合齿轮、同步器组成，其特征是：输入轴(1)与输出轴(3)通过轴承(2)相连接，输入轴(1)装有2个换档齿轮(4)和(5)，中间轴(6)装有2个换档齿轮(7)和(8)，中间轴(9)装有2个换档齿轮(10)和(11)，输出轴(3)通过常啮合齿轮(12)和(13)分别与中间轴(6)和(9)相连接。中间轴(6)和(9)与输入轴(1)的中心距不相等，换档齿轮(4)、(5)、(7)、(8)、(10)、(11)的直径和齿数都不相等，同步器(14)向上滑动使中间轴(6)的齿轮(7)与输入轴(1)的齿轮(4)啮合，同步器(14)向下滑动使中间轴(6)的齿轮(8)与输入轴(1)的齿轮(5)啮合，同步器(15)向上滑动使中间轴(9)的齿轮(10)与输入轴(1)的齿轮(4)啮合，同步器(15)向下滑动使中间轴(9)的齿轮(11)与输入轴(1)的齿轮(5)啮合。

2.根据权利要求1所述的共用输入轴齿轮的非等距双中间轴变速箱，其特征是：中间轴的个数可以大于2个，增加的中间轴也装有2个换档齿轮，增加的中间轴到输入轴的中心距与已有的中间轴到输入轴的中心距互不相等，增加的中间轴上的换档齿轮直径和齿数与已有的中间轴上的换档齿轮直径和齿数互不相等，每增加1个中间轴就相应增加1对常啮合齿轮和1个同步器。

3.根据权利要求1所述的共用输入轴齿轮的非等距双中间轴变速箱，其特征是：输入轴和2个中间轴的换档齿轮个数可以同时大于2个，各个轴同时增加的换档齿轮个数相等，增加的换档齿轮直径和齿数与已有的换档齿轮直径和齿数互不相等，各个轴同时增加的换档齿轮个数可以是奇数，也可以是偶数，但各个轴同时增加1个齿轮或增加2个齿轮都需要增加2个同步器。

4.根据权利要求1所述的共用输入轴齿轮的非等距双中间轴变速箱，其特征是：输入轴和任1个中间轴的换档齿轮个数可以同时大于2个，两轴同时增加的换档齿轮个数相等，增加的换档齿轮直径和齿数与已有的换档齿轮直径和齿数互不相等，两轴同时增加的换档齿轮个数可以是奇数，也可以是偶数，但两轴同时增加1个齿轮或增加2个齿轮都需要增加1个同步器。