CN106704495B - 一种适合更多档位的模块化组合变速器 - Google Patents

一种适合更多档位的模块化组合变速器 Download PDF

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Abstract

适合更多档位的模块化组合变速器包括第一变速模块；第一变速模块包括输入轴、输出轴、三速装置；三速装置包括齿轮机构及C、B、D离合器；齿轮机构包括输入齿轮，中间轴齿轮总成，过渡齿轮总成，输出齿轮，由前、中、后保持架构成的齿轮保持架总成；中间保持架上设置有中央输出轴作为齿轮机构第二输出；中央输出轴外套装有中央输出轴管作为齿轮机构第一输出；中间轴齿轮总成的首个和末个齿轮分别与输入、输出齿轮啮合，其余齿轮与过渡齿轮啮合。C离合器的主、从动组件分别与输入轴和齿轮保持架总成固连；B离合器的转动和固定组件分别与齿轮保持架总成和壳体固连；D离合器切换齿轮机构的输出。三个离合器择一锁止。本发明结构简单布置容易。

Description

一种适合更多档位的模块化组合变速器
技术领域
本发明涉及本发明涉及一种应用于车辆上的齿轮变速器，尤其涉及一种具有更多档位的模块化组合变速器。
背景技术
现有齿轮变速器有两种类型：定轴式和行星齿轮式。
如图1所示为一种定轴式齿轮变速器示意图，该变速器有三个位置固定的齿轮轴：第一轴(输入轴)Z1、第二轴(输出轴)Z2和中间轴Z3，第一轴Z1和第二轴Z2沿轴向间隔开距离同轴并排布置且可以相对转动，中间轴Z3与第一轴Z1及第二轴Z2平行布置。第一轴Z1上装有1个齿轮a1，两者同步旋转；第二轴Z2上装有3个齿轮b2、c2、d2，这三个齿轮套置在第二轴Z2上，并且相对于第二轴Z2可以自由转动；中间轴Z3上有4个齿轮a3、b3、c3、d3，此四个齿轮与第三轴Z3同步旋转；中间轴上的齿轮a3与第一轴上的齿轮a1啮合，中间轴上的齿轮b3、c3、d3分别与第二轴上的齿轮b2、c2、d2啮合；第二轴Z2上装有2个接合套j1、j2，接合套j1布置于齿轮a1和b2之间，接合套j2布置于齿轮c2和d2之间，此两个接合套可实现齿轮a1、b2，c2、d2分别与第二轴Z2接合而与第二轴Z2同步旋转，从而实现变速器的第一、二、三挡及直接挡。此变速器的特点是：结构简单，成本低；但是，若此结构的变速器的档位总数(前进挡+倒挡)超过六个，则换挡操纵机构布置比较困难，整个变速器的纵向尺寸显著增加；另外，此结构的变速器在换挡时要分离第一轴之前的离合器，因此不可避免地造成动力传递的中断。
如图-2b所示，为一种行星齿轮式变速器示意图，该变速器由三个行星排构成，每个行星排包括齿轮P1、行星轮P2、齿圈P3和行星架P4(如图2a所示)，三个行星排组合在一起，通过三个离合器C1、C2、C3以及三个制动带B1、B2、B3，再加上单向离合器F的配合，可以将每个行星排的齿轮P1、齿圈P3和行星架P4分别作为主动件、被动件或者固定件，这样就可以组合成多个档位。该型变速器之前往往有液力变矩器配合使用，无需切断发动机动力即可进行换挡，但传动效率低；该型行星齿轮变速器的一个行星排的相关组件与另外一个行星排的相关组件的相互连接、嵌套，从而导致整个变速器结构非常复杂，布置困难，给制造和维修带来极大的困难，尤其是齿圈的加工无法采用滚齿的加工方法，因此加工的效率低，精度差成本较高。
发明内容
为了解决现有齿轮变速器结构复杂、布置困难的问题，本发明提供了一种适合更多档位的模块化组合变速器。
本发明的技术解决方案是：
一种适合更多档位的模块化组合变速器，包括包容变速机构的壳体H、设置在壳体H内的至少一个第一变速模块；所述第一变速模块包括输入轴、输出轴T00以及串连的三速装置TT和转换器DR；所述转换器DR用于切换三速装置TT的输出；其特殊之处在于：所述三速装置TT包括沿同一轴线布置的齿轮机构TI、C离合器T3、B离合器T2和D离合器T4；所述第一齿轮机构TI包括固定安装在输入轴上的输入齿轮TI1，多个中间轴齿轮总成，至少一个过渡齿轮总成，输出齿轮TI4，以及由前保持架TI6、中间保持架TI8和后保持架TI7依次固连构成的具有两个空腔的齿轮保持架总成；所述中间保持架TI8的中部设置有中央输出轴TI9，中央输出轴TI9一端与中间保持架TI8相连，另一端与所述转换器DR相连；所述中央输出轴TI9为第一齿轮机构TI的第二输出端；所述中间保持架TI8的中部设置有中央输出轴TI9，中央输出轴TI9一端与输入轴同轴并排设置并能相对转动，另一端与转换器DR连接；所述中央输出轴TI9外同轴套装有能够相对转动的中央输出轴管T20，所述中央输出轴管T20的一端与所述输出齿轮TI4的输出端固连，另一端与转换器DR连接；所述中间轴齿轮总成包括同轴并排设置在中间轴TI5上的中间轴第一齿轮TI2、中间轴第二齿轮TI2a、中间轴第三齿轮TI3a、中间轴第四齿轮TI3，……，中间轴第N齿轮；其中，中间轴第一、二齿轮同轴固连构成中间轴1-2齿轮总成，中间轴第三、四齿轮同轴固连构成中间轴3-4齿轮总成、……、中间轴第(N-1)、N齿轮同轴固连构成中间轴(N-1)-N齿轮总成；中间轴1-2齿轮总成、中间轴3-4齿轮总成、……、中间轴(N-1)-N齿轮总成通过中间轴TI5可旋转安装于前保持架TI6和后保持架TI7之间的空腔中且任两者之间可以相对转动；多个中间轴齿轮总成均穿过中间保持架TI8，并且中间轴TI5两端被前保持架TI6和后保持架TI7支撑；所述过渡齿轮总成包括安装在输入齿轮TI1和输出齿轮TI4之间的第一过渡齿轮TI1a、第二过渡齿轮TI4a，……，第M过渡齿轮，且第一、二过渡齿轮同轴固连构成1-2过渡齿轮总成，第三、四过渡齿轮同轴固连构成3-4过渡齿轮总成、……、第(M-1)、M过渡齿轮同轴固连构成(M-1)-M过渡齿轮总成；输入齿轮TI1、1-2过渡齿轮总成、3-4过渡齿轮总成、……、(M-1)-M过渡齿轮总成和输出齿轮TI4，以及齿轮保持架总成同轴布置并且两两之间能相对转动；所述输入齿轮TI1和多个中间轴第一齿轮TI2啮合；所述输出齿轮TI4和多个中间轴第N齿轮啮合；所述第一过渡齿轮TI1a、第二过渡齿轮TI4a、……、第M过渡齿轮分别与所述多个中间轴第二齿轮TI2a、多个中间轴第三齿轮TI3a、……、多个中间轴第(N-1)齿轮啮合；所述N＝M+2，M为偶数；所述中间保持架TI8位于输入齿轮TI1和1-2过渡齿轮总成之间，或位于1-2过渡齿轮总成和3-4过渡齿轮总成之间，……，或位于(M-1)-M过渡齿轮总成和输出齿轮TI4之间；所述C离合器T3包括主动组件T31和从动组件T32；所述主动组件T31与所述输入轴固连，从动组件T32与所述齿轮保持架总成固连；所述B离合器T2包括转动组件T21和固定组件T22；所述转动组件T21与所述齿轮保持架总成固连，固定组件T22与所述壳体H固连；所述D离合器T4布置在齿轮机构TI的输出端，用于切换齿轮机构(TI)的输出；D离合器T4包括第二转动组件T41和第二固定组件T42；第二转动组件T41与所述中央输出轴管T20固连，第二固定组件T42与所述壳体H固连；所述B离合器T2、C离合器T3和D离合器T4只能择一锁止。
基于上述基本技术方案，本发明还作出如下限定和/或限定：
上述M＝2，N＝4。
上述转换器DR可以采用以下三种结构形式：
(1)第1种结构形式：
转换器DR包括第一转接器T5和第二转接器T6；第一、二转接器均为多片湿式离合器，并且同轴并排布置；所述第一转接器T5包括第一主动组件T51和第一从动组件T52；所述第二转接器T6包括第二主动组件T61和第二从动组件T62；第一主动组件T51与所述中央输出轴管T20固连；第二主动组件T61与所述中央输出轴TI9固连；第一从动组件T52与第二从动组件T62固连，第二从动组件T62与输出轴T00固连；所述B离合器T2或C离合器T3接合时，所述第一转接器T5接合；所述B离合器T2和C离合器T3分离时，所述第一转接器T5分离；所述D离合器T4接合时，所述第二转接器T6接合；所述D离合器T4分离时，所述第二转接器T6分离。
(2)第2种结构形式：
转换器DR包括第一转接器T5和第二转接器T6；第一、二转接器均为多片湿式离合器，第二转接器T6嵌套在第一转接器T5内；所述第一转接器T5包括第一主动组件T51和第一从动组件T52；所述第二转接器T6包括第二主动组件T61和第二从动组件T62；第一主动组件T51与所述中央输出轴管T20固连；第二主动组件T61与所述中央输出轴TI9固连；第一从动组件T52与第二从动组件T62固连，第二从动组件T62与输出轴T00固连；所述B离合器T2或C离合器T3接合时，所述第一转接器T5接合；所述B离合器T2和C离合器T3分离时，所述第一转接器T5分离；所述D离合器T4接合时，所述第二转接器T6接合；所述D离合器T4分离时，所述第二转接器T6分离。
(3)第3种结构形式：
转换器DR包括第一花键T51、第二花键T61、可沿轴向滑动的接合套SS、设置在接合套SS上的拨叉SF以及设置在所述输出轴T00上的第三花键TS；所述第一花键T51与所述中央输出轴管T20固连，第二输出花键T61与所述中央输出轴TI9固连；所述接合套SS套设在第一花键T51、第二花键T61和第三花键TS外，接合套SS的内周设有第四花键TI和第五花键TO；拨叉SF用于切换所述第一花键T51或第二花键T61与第四花键TI的啮合；所述第五花键TO与所述第三花键TS始终保持啮合。
上述壳体H包括前壳体支撑、中壳体支撑和后壳体支撑；中壳体支撑位于齿轮机构TI和B离合器T2之间，或者位于B离合器T2和D离合器T4之间，或者位于D离合器T4和转换器DR之间。
为了使本发明的适用范围更广，本发明的模块化组合变速器还包括至少一个第二变速模块；所述第二变速模块与所述第一变速模块串连；所述第二变速模块包括第二输入轴，第二输出轴，以及沿同一轴线布置的C2离合器G3、第二齿轮机构G1和B2离合器G2；所述第二齿轮机构G1包括固定安装在第二输入轴上的第二输入齿轮G11，由第二中间轴G15、第二中间轴第一齿轮G12和第二中间轴第二齿轮G13构成的多组第二中间轴齿轮总成，固定安装在第二输出轴上的第二输出齿轮G14，以及由第二前保持架G16和第二后保持架G17固连构成的具有一个空腔的第二齿轮保持架总成；所述第二输入齿轮G11、第二齿轮保持架总成和第二输出齿轮G14三者同轴设置并且两两之间能相对转动；所述第二输入齿轮G11和多个第二中间轴第一齿轮G12啮合，所述第二输出齿轮G14和多个第二中间轴第二齿轮G13啮合；第二输入齿轮G11、第二中间轴第一齿轮G12、第二中间轴第二齿轮G13和第二输出齿轮G14都位于第二前保持架G16和第二后保持架G17之间的空腔中；第二中间轴第一齿轮G12和第二中间轴第二齿轮G13同轴并排固定在第二中间轴G15上；多个第二中间轴G15的两端均被均第二前保持架G16和第二后保持架G17支撑；所述C2离合器G3包括主动组件G31和从动组件G32；所述C2离合器G3的主动组件G31与所述第二输入轴固连，C2离合器G3的从动组件G32与所述第二齿轮保持架总成固连；所述B离合器G2包括转动组件G21和固定组件G22；所述B2离合器G2的转动组件G21与第二齿轮保持架总成固连，B2离合器G2的固定组件G22与所述壳体H固连；所述C2离合器G3和B2离合器G2只能择一锁止。
本发明上述第一、二变速模块中各离合器的类型：
(1)上述B离合器、C离合器、B2离合器、C2离合器均可采用多片湿式离合器。
(2)第一变速模块为减速装置时，B离合器采用超越离合器或多片湿式离合器，对于超越离合器：在转动组件相对固定组件的转动方向与输入齿轮的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态；所述C离合器采用多片湿式离合器。
(3)第二变速模块为减速装置时，B2离合器采用超越离合器或多片湿式离合器，对于超越离合器：在转动组件相对固定组件的转动方向与输入齿轮的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态；C2离合器采用多片湿式离合器；
(4)第二变速模块为增速装置时，C2离合器采用超越离合器或多片湿式离合器，对于超越离合器：在主动组件相对从动组件的转动方向与输入齿轮的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态；B2离合器采用多片湿式离合器。
上述超越离合器可以采用摩擦片式周布螺旋面压紧超越离合器，主要有以下几种形式：
第1种：
所述超越离合器为摩擦片式周布螺旋面内压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置、固定组件(G22、T22)、转动组件(G21、T21)、自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置；固定组件(G22、T22)包括第一传力鼓(G221、T221)和设置在第一传力鼓内的多个第一摩擦片(G222、T222)，第一摩擦片沿轴向相对于第一传力鼓能作相对滑动，沿周向与第一传力鼓同步旋转；转动组件(G21、T21)包括第二传力毂(G211、T211)和设置在第二传力毂外的多个第二摩擦片(G212、T212)，第二摩擦片沿轴向相对于第二传力毂能作相对滑动，沿周向与第二传力毂同步旋转；第一传力鼓(G221、T221)套装在第二传力毂(G211、T211)外侧；多个第一摩擦片(G222、T222)和多个第二摩擦片(G212、T212)沿轴向交替布置；所述离合限位装置包括与超越离合器所在变速模块输入轴固连的支撑主体和设置在支撑主体上的挡圈；所述自锁/超越控制装置用于控制第一摩擦片和第二摩擦片的分与合，包括第一螺旋面偶件(G23、T23)和第二螺旋面偶件(G24、T24)；第一螺旋面偶件(G23、T23)上设置有第一螺旋面(G231、T231)；第二螺旋面偶件(G24、T24)上设置有与第一螺旋面相配合的第二螺旋面(G241、T241)；所述第一螺旋面偶件(G23、T23)与所述支撑主体固连，第二螺旋面偶件(G24、T24)与所述第二传力毂(G211、T211)固连；第二螺旋面偶件位于支撑主体和第一螺旋面偶件(G23、T23)之间，且第二螺旋面偶件相对于所述第一螺旋面偶件能作螺旋滑动；所述支撑主体为带颈圆环结构，其颈部为中空圆柱，其底部为外伸圆环；支撑主体的颈部外侧面设置有挡圈槽和限位台阶；挡圈设置在挡圈槽内；挡圈和限位台阶用于固定第一螺旋面偶件(G23、T23)的轴向位置；支撑主体的圆环用于限制第一摩擦片(G222、T222)和第二摩擦片(G212、T212)的轴向位置；附加离合控制装置包括设置在第一传力鼓(G221、T221)上的环形控制油缸；所述环形控制油缸包括缸体(G26、T29)和连接主体(G30、T30)以及设置在缸体(G29、T29)和连接主体(G30、T30)之间的压盘(G28、T28)；连接主体(G30、T30)与壳体(H)固连；压盘(G28、T28)的横截面近似为U型；所述压盘(G28、T28)的底部端面和连接主体(G30、T30)之间设置有多个弹簧(G25、T25)；所述压盘(G28、T28)的其中一个顶部被容纳于缸体(G29、T29)中，构成环形控制油缸的活塞(G26、T26)，活塞(G26、T26)和缸体(G29、T29)之间构成密封油室(CYL)；所述压盘(G28、T28)的另一个顶部端面用于压紧摩擦片；支撑主体和第一传力鼓分别作为离合器的两个传力端。
第2种：
所述超越离合器为摩擦片式周布螺旋面外压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置、固定组件(G22、T22)、转动组件(G21、T21)、自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置；固定组件(G22、T22)包括第一传力鼓(G221、T221)和设置在第一传力鼓内的多个第一摩擦片(G222、T222)，第一摩擦片沿轴向相对于第一传力鼓能作相对滑动，沿周向与第一传力鼓同步旋转；转动组件(G21、T21)包括第二传力毂(G211、T211)和设置在第二传力毂外的多个第二摩擦片(G212、T212)，第二摩擦片沿轴向相对于第二传力毂能作相对滑动，沿周向与第二传力毂同步旋转；第一传力鼓(G221、T221)套装在第二传力毂(G211、T211)外侧；多个第一摩擦片(G222、T222)和多个第二摩擦片(G212、T212)沿轴向交替布置；所述离合限位装置包括与壳体H固连的支撑主体；所述支撑主体为圆环结构，用于限制第一摩擦片和第二摩擦片的轴向位置；所述自锁/超越控制装置用于控制第一摩擦片和第二摩擦片的分与合，包括第一螺旋面偶件(G23、T23)和第二螺旋面偶件(G24、T24)；第一螺旋面偶件(G23、T23)上设置有第一螺旋面(G231、T231)；第二螺旋面偶件(G24、T24)上设置有与第一螺旋面相配合的第二螺旋面(G241、T241)；所述第一螺旋面偶件(G23、T23)与所述支撑主体固连，第二螺旋面偶件(G24、T24)与所述第一传力鼓(G221、T221)固连；第二螺旋面偶件位于支撑主体和第一螺旋面偶件(G23、T23)之间，且第二螺旋面偶件相对于所述第一螺旋面偶件螺旋滑动；所述附加离合控制装置包括设置在壳体H上的环形缸体、设置在环形缸体内的活塞(G26、T26)、设置在第二螺旋面偶件(G24、T24)和活塞(G26、T26)之间的多个弹簧(G25、T25)；活塞上设置有多个弹簧的端面同时正对第一摩擦片(G222、T222)；活塞的另一个端面和环形缸体之间构成密封油室CYL；支撑主体和第二传力毂分别作为离合器的两个传力端。
第3种：
所述超越离合器为摩擦片式周布螺旋面内压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置、固定组件(G22、T22)和转动组件(G21、T21)、自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置；固定组件(G22、T22)包括第一传力鼓(G221、T221)和设置在第一传力鼓内的多个第一摩擦片(G222、T222)，第一摩擦片沿轴向相对于第一传力鼓能作相对滑动，沿周向与第一传力鼓同步旋转；转动组件(G21、T21)包括第二传力毂(G211、T211)和设置在第二传力毂外的多个第二摩擦片(G212、T212)，第二摩擦片沿轴向相对于第二传力毂能作相对滑动，沿周向与第二传力毂同步旋转；第一传力鼓(G221、T221)套装在第二传力毂(G211、T211)内侧；多个第一摩擦片(G222、T222)和多个第二摩擦片(G212、T212)沿轴向交替布置；所述离合限位装置包括与超越离合器所在变速模块输入轴固连的支撑主体和设置在支撑主体上的挡圈；
所述自锁/超越控制装置用于控制第一摩擦片和第二摩擦片的分与合，包括第一螺旋面偶件(G23、T23)和第二螺旋面偶件(G24、T24)；第一螺旋面偶件(G23、T23)上设置有第一螺旋面(G231、T231)；第二螺旋面偶件(G24、T24)上设置有与第一螺旋面相配合的第二螺旋面(G241、T241)；所述第一螺旋面偶件(G23、T23)与所述支撑主体固连，第二螺旋面偶件(G24、T24)与所述第一传力鼓(G221、T221)固连；第二螺旋面偶件位于支撑主体和第一螺旋面偶件(G23、T23)之间，且第二螺旋面偶件相对于所述第一螺旋面偶件螺旋滑动；所述支撑主体为带颈圆环结构，其颈部为中空圆柱，其底部为外伸圆环；支撑主体的颈部外侧面设置有挡圈槽和限位台阶；挡圈设置在挡圈槽内；挡圈和限位台阶用于固定第一螺旋面偶件(G23、T23)的轴向位置；支撑主体的圆环用于限制第一摩擦片(G222、T222)和第二摩擦片(G212、T212)的轴向位置；附加离合控制装置包括设置在第一传力鼓(G221、T221)上的环形控制油缸；所述环形控制油缸包括缸体(G26、T29)和连接主体(G30、T30)以及设置在缸体(G29、T29)和连接主体(G30、T30)之间的压盘(G28、T28)；连接主体(G30、T30)与壳体(H)固连；压盘(G28、T28)的横截面近似为U型；所述压盘(G28、T28)的底部端面和连接主体(G30、T30)之间设置有多个弹簧(G25、T25)；所述压盘(G28、T28)的其中一个顶部被容纳于缸体(G29、T29)中，构成环形控制油缸的活塞(G26、T26)，活塞(G26、T26)和缸体(G29、T29)之间构成密封油室(CYL)；所述压盘(G28、T28)的另一个顶部端面用于压紧摩擦片；支撑主体和第二传力毂分别作为离合器的两个传力端。
第4种：
所述超越离合器为摩擦片式周布螺旋面外压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置、固定组件(G22、T22)、转动组件(G21、T21)、自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置；固定组件(G22、T22)包括第一传力鼓(G221、T221)和设置在第一传力鼓内的多个第一摩擦片(G222、T222)，第一摩擦片沿轴向相对于第一传力鼓能作相对滑动，沿周向与第一传力鼓同步旋转；转动组件(G21、T21)包括第二传力毂(G211、T211)和设置在第二传力毂外的多个第二摩擦片(G212、T212)，第二摩擦片沿轴向相对于第二传力毂能作相对滑动，沿周向与第二传力毂同步旋转；第一传力鼓(G221、T221)套装在第二传力毂(G211、T211)内侧；多个第一摩擦片(G222、T222)和多个第二摩擦片(G212、T212)沿轴向交替布置；所述离合限位装置包括与壳体H固连的支撑主体；所述支撑主体为圆环结构，用于限制第一摩擦片和第二摩擦片的轴向位置；所述自锁/超越控制装置用于控制第一摩擦片和第二摩擦片的分与合，包括第一螺旋面偶件(G23、T23)和第二螺旋面偶件(G24、T24)；第一螺旋面偶件(G23、T23)上设置有第一螺旋面(G231、T231)；第二螺旋面偶件(G24、T24)上设置有与第一螺旋面相配合的第二螺旋面(G241、T241)；所述第一螺旋面偶件(G23、T23)与所述支撑主体固连，第二螺旋面偶件(G24、T24)与所述第二传力毂(G211、T211)固连；第二螺旋面偶件位于支撑主体和第一螺旋面偶件(G23、T23)之间，且第二螺旋面偶件相对于所述第一螺旋面偶件螺旋滑动；所述附加离合控制装置包括设置在壳体(H)上的环形缸体、设置在环形缸体内的活塞(G26、T26)、设置在第二螺旋面偶件(G24、T24)和活塞(G26、T26)之间的多个弹簧(G25、T25)；活塞上设置有多个弹簧的端面同时正对第一摩擦片(G222、T222)；活塞的另一个端面和环形缸体之间构成密封油室(CYL)；支撑主体和第一传力鼓分别作为离合器的两个传力端。
为了使上述摩擦片式周布螺旋面压紧超越离合器的螺旋面偶件能够自锁和自动解锁，上述第一螺旋面偶件、第二螺旋面偶件、第一摩擦片和第二摩擦片满足如下条件：
Figure GDA0001251863140000101
式中，β为两个螺旋面偶件的螺旋面有效接触部分的平均螺旋角；
μ为第一摩擦片和第二摩擦片摩擦副间的摩擦系数；
μ＇为两个螺旋面偶件间的摩擦系数；
n为第一摩擦片、第二摩擦片的有效片数中的小值。
本发明的优点是：
1、本发明的变速器中变速模块采用普通的圆柱齿轮，相对于现有行星齿轮变速器取消了齿圈，避免了行星排与行星排相关组件之间复杂的嵌套，由此克服了行星齿轮机构相关组件的复杂结构与加工困难的缺陷。相对于现有定轴式齿轮变速器，本发明的换挡操纵机构布置比较容易，且更易于实现较多的档位。另外，本发明由于设置了过渡齿轮总成，因此在径向尺寸不便的情况下能实现大速比。
2、本发明的变速器由多个相同或不同的变速模块串连组合构成，即将变速器模块化以轻松满足不同的档位要求；由于变速器中的每一个变速模块的结构简单，对加工精度要求低，因此设计和制造方便。
3、本发明的变速器中第一变速模块中两个转接器的布置形式有多种，能够根据实际需要灵活选用，以满足径向或轴向尺寸要求。
4、本发明的变速器中变速模块采用普通离合器和超越离合器配合工作，使用时只需控制普通离合器，超越离合器会随着普通离合器的状态变化而变化，当一个离合松开的同时，另一个离合器接合，从而在换挡时能够实现动力不中断。
5、本发明的变速器中变速模块采用的超越离合器为摩擦片式周布螺旋面压紧超越离合器，在换挡时能够实现从前一个档位的输出扭矩渐变到后一档位的输出扭矩，即能够实现换挡过程中输出扭矩的平滑过渡。
6、本发明的变速器中变速模块在换挡时，只需控制其中的普通离合器，超越离合器的状态会随普通离合器而变化，相比现有变速模块和变速器，本发明不需要对电机的控制进行标定，对电机扭矩的输出无需严格控制。
附图说明
图1为现有的一种定轴式变速器结构示意图；
图2a为现有的一种行星齿轮机构的基本结构示意图；
图2b为现有的一种行星齿轮机构变速器的结构示意图；
图3为本发明的二速装置的结构示意图；
图4a、4b、4c为本发明机械变速器的三速装置分别配置三种转换器的变速模块示意图；
图5a为本发明的一种二速减速装置示意图；
图5b为本发明的一种三速减速装置示意图；
图5c为图5a中B离合器(超越离合器)具体实施例一的装配剖视图；
图5d为图5a中B离合器(超越离合器)具体实施例二的装配剖视图；
图6为螺旋面形成和螺旋面偶件装配关系示意图；
图7为摩擦片式周布螺旋面压紧超越离合器的结构原理简化示意图；
图8(a)为本发明超越离合器受力分析示意图；
图8(b)为超越离合器锁止时锲块的受力示意图；
图8(c)为超越离合器解锁工况时锲块的受力示意图；
图9为本发明机械变速器的一种实施例示意图；
图10为本发明机械变速器的一种实施例示意图；
图11为B离合器T2分离、C离合器T3分离、D离合器T4接合、第一转接器T5分离、第二转接器T6接合时，变速模块T的动力传递路线图。
具体实施方式
本发明所提供的模块化组合变速器，由多个相同或不同的变速模块任意串连构成；该变速器包括壳体H和至少一个变速模块T，还可以包括至少一个变速模块G。以下通过结合附图和具体实施例对各模块以及变速器整体进行详述。
一、变速模块T
如图4a、图4b、图4c所示，变速模块T包括串连的三速装置TT和用于切换三速装置(TT)的输出的转换器DR。
1、三速装置TT
三速装置TT包括：输入轴、齿轮机构TI、B离合器T2、C离合器T3、D离合器T4和输出轴T00。
1.1齿轮机构
齿轮机构TI包括输入齿轮TI1、沿圆周均布的多组中间轴齿轮总成(每组中间轴齿轮总成由1个中间轴第一齿轮TI2、1个中间轴第二齿轮TI2a、1个中间轴第三齿轮TI3a、1个中间轴第四齿轮TI3以及1个中间轴TI5构成，其中，齿轮TI2、TI2a固连为一体同步旋转，齿轮TI3a、TI3固连为一体同步旋转)、过渡齿轮总成(由固连于一体的第一过渡齿轮TI1a和过渡齿轮TI4构成)、输出齿轮TI4和具有两个空腔的齿轮保持架总成(由前保持架TI6、中间保持架TI8和后保持架TI7依次固连构成)。
输入齿轮TI1、齿轮保持架总成、过渡齿轮总成和输出齿轮TI4具有重合的旋转轴线并且任两者之间能相对转动。
中间保持架TI8的中部设置有中央输出轴TI9，中央输出轴TI9一端与输入轴同轴并排设置、互为支撑并能相对转动，另一端与转接器DR连接；中央输出轴TI9作为齿轮机构的第一输出端；
中央输出轴TI9外同轴套装有能够相对转动的中央输出轴管T20，中央输出轴管T20的一端与输出齿轮TI4的输出端固连，另一端与转接器DR连接；中央输出轴管T20作为齿轮机构的第二输出端。
输入齿轮TI1与多个中间轴第一齿轮TI2啮合，并位于前保持架TI6和中间保持架TI8之间的空腔内；多个中间轴第二齿轮TI2a与第一过渡齿轮TI1a啮合，多个中间轴第三齿轮TI3a与第二过渡齿轮TI4a啮合，多个中间轴第四齿轮TI3与输出齿轮TI4啮合，且都位于中间保持架TI8和后保持架TI7之间的空腔内。
第一过渡齿轮TI1a和过渡齿轮TI4套装在中央输出轴TI9的外，相对于中央输出轴TI9能够转动。
1.2 B、C、D离合器
B离合器T2包括转动组件T21和固定组件T22；转动组件T21与齿轮保持架总成固连，固定组件T22与壳体H固连。
C离合器T3包括主动组件T31和从动组件T32；主动组件T31与输入轴固连，从动组件T32与齿轮保持架总成固连。
D离合器T4布置在齿轮机构TI的输出端，用于切换齿轮机构TI的输出；D离合器T4包括第二转动组件T41和第二固定组件T42；第二转动组件T41与所述中央输出轴管T20固连，第二固定组件T42与壳体H固连。
B离合器T2、C离合器T3和D离合器T4只能择一锁止。
1.3转换器DR
本发明的转换器DR有以下三种形式：
(1)转换器DR1
如图4a所示，转换器DR1由第一转接器T5和第二离合器T6组成，第一转接器T5和第二离合器T6均为多片湿式离合器，并且同轴并排布置。
第一转接器T5的第一主动组件T51包括具有外齿的第一内花键毂T511和具有内齿的摩擦片T512；第一摩擦片T512套装在第一内花键毂T511的外面，二者的花键相互配合，沿圆周方向通过花键传递扭矩，沿轴向可以相对滑动。
第一转接器T5的第一从动组件T52包括具有内齿的第一外花键鼓T521和具有外齿的摩擦片T522；摩擦片T522套装在第一外花键鼓T521内，二者的花键相互配合，沿圆周方向通过花键传递扭矩，沿轴向可以相对滑动。第一主动组件T51的摩擦片T512与第一从动组件T52的摩擦片T522沿轴向相间布置。
第二转接器T6的第二主动组件T61包括具有外齿的第二内花键毂T611和具有内齿的摩擦片T612；摩擦片T612套装在第二内花键毂T611外，二者的花键相互配合，沿圆周方向通过花键传递扭矩，沿轴向可以相对滑动。
第二转接器T6的第二从动组件T62包括具有内齿的第二外花键鼓T621和具有外齿的摩擦片T622；摩擦片T622套装在第二外花键鼓T621内，二者的花键相互配合，沿圆周方向通过花键传递扭矩，沿轴向可以相对滑动。第二主动组件T61的摩擦片T612与第二从动组件T62的摩擦片T622沿轴向相间布置。
第一转接器T5的摩擦片和第二转接器T6的摩擦片沿轴向并排布置；第一转接器T5的第一内花键鼓T511与中央输出轴管T20固连，第一转接器T5的第一外花键鼓T521和第二转接器T6的第二外花键鼓T621固连；第二转接器(T6)的第二内花键鼓T611与中央输出轴TI9固连，第二转接器T6的第二外花键鼓T621的另一端与输出轴(T00)固连。
(2)转换器DR2
如图4b所示，转换器DR2中第一转接器T5和第二转接器T6的结构分别与上述DR1中的两个转接器的结构相同，区别在于:转换器DR2中第二转接器T6嵌套在第一转接器T5内。
(3)转换器DR3
如图4c所示，转换器DR3包括第一花键T51、第二花键T61、可沿轴向滑动的接合套SS、设置在接合套SS上的拨叉SF以及设置在输出轴T00上的第三花键TS。
第一花键T51与中央输出轴管T20固连，第二输出花键T61与中央输出轴TI9固连；接合套SS套设在第一花键T51、第二花键T61和第三花键TS外，接合套SS的内周设有第四花键TI和第五花键TO。
拨叉SF能够切换第一花键T51或第二花键T61与第四花键TI的啮合。
无论拨叉SF的位置在哪，第五花键TO与第三花键TS始终保持啮合。
1.4变速模块T的工作过程
变速模块T的工作过程分三种工况：
①.当B离合器T2接合、C离合器T3分离、D离合器T4分离、第一转接器T5接合、第二转接器T6分离时，变速模块T的动力传递路线为：输入端→输入齿轮TI1→中间轴第一齿轮TI2→中间轴第二齿轮TI2a→第一过渡齿轮TI1a→第二过渡齿轮TI4a→中间轴第三齿轮TI3a→中间轴第四齿轮TI3→输出齿轮TI4→第一转接器T5(或接合套SS)→输出端。传动比为iT，输出转向与输入扭矩方向相同。
②.当B离合器T2分离、C离合器T3接合、D离合器T4分离、第一转接器T5接合、第二转接器T6分离时，变速模块T的动力传递路线为：输入端→整个齿轮机构(作为一个刚体)→第一转接器T5(或接合套SS)→输出端。传动比为1，输出转向与输入扭矩方向相同。
③.当B离合器T2分离、C离合器T3分离、D离合器T4接合、第一转接器T5分离、第二转接器T6接合时，所述变速模块T动力传递路线见图11。
此工况变速模块传动比为(1-iT)。
符号为“+”，表示转向与输入扭矩方向相同；
符号为“-”，表示转向与输入扭矩方向相反。
二、变速模块G
如图3所示，变速模块G为二速装置，它包括第二输入轴、第二输出轴，C2离合器G3、第二齿轮机构G1和B2离合器G2。
2.1第二齿轮机构G1
第二齿轮机构G1包括固定安装在第二输入轴上的第二输入齿轮G11，由第二中间轴G15、第二中间轴第一齿轮G12和第二中间轴第二齿轮G13构成的多组第二中间轴齿轮总成，固定安装在第二输出轴上的第二输出齿轮G14，以及由第二前保持架G16和第二后保持架G17固连构成的具有一个空腔的第二齿轮保持架总成；
第二输入齿轮G11、第二齿轮保持架总成和第二输出齿轮G14三者同轴设置并且任两者之间能相对转动；
第二输入齿轮G11和多个第二中间轴第一齿轮G12啮合，第二输出齿轮G14和多个第二中间轴第二齿轮G13啮合；第二输入齿轮G11、第二中间轴第一齿轮G12、第二中间轴第二齿轮G13和第二输出齿轮G14都位于第二前保持架G16和第二后保持架G17之间的空腔中；第二中间轴第一齿轮G12和第二中间轴第二齿轮G13同轴并排固定安装在第二中间轴G15上；多个第二中间轴G15的两端均被均第二前保持架G16和第二后保持架G17支撑。
2.2 B2、C2离合器
C2离合器G3包括主动组件G31和从动组件G32,主动组件G31与第二输入轴固连，从动组件G32与第二齿轮保持架总成固连。
B2离合器G2包括转动组件G21和固定组件G22，转动组件G21与第二齿轮保持架总成固连，固定组件G22与壳体H固连。
B2离合器G2和C2离合器G3只能择一锁止。
2.3变速模块G的工作过程
变速模块G的工作过程分二种工况：
①.当B2离合器G2接合、C2离合器G3分离时，变速模块G的动力传递路线为：输入端→第二输入齿轮G11→第二中间轴第一齿轮G12→第二中间轴第二齿轮G13→第二输出齿轮G14→输出端。传动比为iG，输出端旋转方向与输入端旋转方向相同。
②.当B2离合器G2分离、C2离合器G3接合时，变速模块G的动力传递路线为：输入端→整个齿轮机构(作为一个刚体)→输出端。传动比为1，输出端旋转方向与输入端旋转方向相同。
三、变速模块中离合器的结构型式的选择
3.1本发明的变速模块T中离合器结构型式的选择，有以下几种优选实施例：
Figure GDA0001251863140000171
变速模块T中，B离合器为多片湿式离合器，C离合器为多片湿式离合器。
Figure GDA0001251863140000172
变速模块T为减速装置时，B离合器为超越离合器，在转动组件相对固定组件的转动方向与输入齿轮的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态；C离合器为多片湿式离合器；
Figure GDA0001251863140000173
变速模块T为减速装置时，B离合器为超越离合器和多片湿式离合器的结合体，当B离合器中的多片湿式离合器接合时，在超越离合器的超越方向上，B离合器也可传递扭矩(在转动组件相对固定组件的转动方向与输入齿轮的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态。)；C离合器为多片湿式离合器；
3.2本发明的变速模块G中离合器结构型式的选择，有以下几种优选实施例：
①变速模块G中，B2离合器为多片湿式离合器，C2离合器为多片湿式离合器。
②变速模块G为减速装置时，B2离合器为超越离合器，在转动组件相对固定组件的转动方向与输入齿轮的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态；C2离合器均为多片湿式离合器。
③变速模块G为增速装置时，B2离合器为多片湿式离合器，C2离合器为超越离合器，在主动组件相对从动组件的转动方向与输入齿轮的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态。
④变速模块G为减速装置时,B2离合器为超越离合器和多片湿式离合器的结合体，当B2离合器中的多片湿式离合器接合时，在超越离合器的超越方向上，B2离合器也可传递扭矩(在转动组件相对固定组件的转动方向与输入齿轮的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态)；C2离合器为多片湿式离合器。
⑤变速模块G为增速装置时，B2离合器为多片湿式离合器，C2离合器为超越离合器和多片湿式离合器的结合体，当C2离合器中的多片湿式离合器接合时，在超越离合器的超越方向上，C2离合器也可传递扭矩(在主动组件相对从动组件的转动方向与输入齿轮的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态)。
组合变速器时可以根据实际需要从变速模块T和变速模块G的几种优选实施例中选择。
图5a、图5b分别给出了本发明的二速减速装置和三速减速装置优选实施例的示意图。其中，B离合器和B2离合器的结构相同，均为超越离合器和多片湿式离合器的结合体，C离合器和C2离合器均为多片湿式离合器。以下仅结合图5a对B2离合器进行说明。
实施例1：
如图5c所示，B离合器为摩擦片式螺旋面外压紧超越离合器包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置G27，固定组件G22，转动组件G21和自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置。
固定组件G22包括第一传力鼓G221和设置在第一传力鼓G221上的多个第一摩擦片G222，第一摩擦片G222相对于第一传力鼓G221沿轴向能作相对滑动，第一摩擦片G222与第一传力鼓G221沿周向同步旋转。
转动组件G21包括第二传力毂G211和设置在第二传力毂G211外的多个第二摩擦片G212，第二摩擦片G212相对于第二传力毂G211沿轴向能作相对滑动，第二摩擦片G212与第二传力毂G211沿周向同步旋转。
第一传力鼓G221套装在第二传力毂G211外侧；第一传力鼓G221的一个端面上还设置有限制第一摩擦片G222轴向位置的台阶G223和挡片G224；台阶G223挡住挡片G224，限制其滑出第一传力鼓G221的端部；挡片G224用于限制第一摩擦片G222和第二摩擦片G212的轴向位置，防止摩擦片滑出第一传力鼓G221。
多个第一摩擦片G222和多个第二摩擦片G212沿轴向交替布置。
离合限位装置G27包括与壳体H固连的支撑主体G271；支撑主体G271为圆环结构，用于限制第一摩擦片G222和第二摩擦片G212的轴向位置；
自锁/超越控制装置用于控制第一摩擦片G222和第二摩擦片G212的分与合包括第一螺旋面偶件G23和第二螺旋面偶件G24。第一螺旋面偶件G23的配合面上设置有多个第一螺旋面G231；第二螺旋面偶件G24的配合面上设置有与第一螺旋面G231相配合的多个第二螺旋面G241；第一螺旋面G231与第二螺旋面G241的旋向与离合器传递扭矩的方向相关：
参见图5c，扭转力矩施加在第二传力毂G211上，在图示位置从左向右看，当在扭转力矩的作用下第二传力毂G211相对于支撑主体G271有顺时针方向的旋转趋势时，若第一螺旋面G231和第二螺旋面G241右旋，则在此力矩作用下超越离合器处于超越状态；若第一螺旋面G231和第二螺旋面G241左旋，则在此力矩作用下超越离合器处于锁止状态，第二传力毂G211上的扭矩通过第二摩擦片G212、第一摩擦片G222、与第二螺旋面偶件G24固连的第一传力鼓G221和第一螺旋面偶件G23向支撑主体传递。
第一螺旋面偶件G23与支撑主体G271固连，第二螺旋面偶件G24与第一传力鼓G221固连；第二螺旋面偶件G24位于第一传力鼓G221、支撑主体G271和第一螺旋面偶件G23所形成的空间内，且第二螺旋面偶件G24相对于第一螺旋面偶件G23能作螺旋滑动。
支撑主体G271和第二传力毂G211分别作为超越离合器的两个传力端。
附加离合控制装置包括设置在壳体H上的环形缸体、设置在环形缸体内的活塞G26、设置在第二螺旋面偶件G24和活塞G26之间的多个弹簧G25；活塞上设置有多个弹簧的端面同时正对第一摩擦片G222；活塞的另一个端面和环形缸体之间构成密封油室CYL。
工作原理：
当密封油室CYL充油时，液压推力克服弹簧G25的弹簧力将活塞G26压向摩擦片，此时B2离合器既是一个超越离合器，又是一个处于接合状态的多片湿式离合器：符合超越条件时该离合器将进入超越工况，即使处于超越工况也传递扭矩，只是传递扭矩的大小与多片湿式离合器相同，传递扭矩＝摩擦面上正压力×等效摩擦系数；符合锁止条件时该离合器进入锁止工况，传递的扭矩足够大时，摩擦片间的摩擦力形成摩擦扭矩带动第二螺旋面偶件G24进一步向锁紧方向转动，甚至可以将活塞G26压回至油缸CYL泄压位置，此时即使油缸泄压，弹簧G25也不能将第二螺旋面偶件G24压回，传递的扭矩的极限值为零件强度极限。
当密封油室CYL泄压时，第一螺旋面偶件G23和第二螺旋面偶件G24处于解锁状态，弹簧G25的弹簧力将活塞G26回位，即活塞G26向远离摩擦片的方向运动，此时B2离合器处于分离状态，两个旋转方向均不传递扭矩。
实施例2：
如图5d所示，B离合器为摩擦片式螺旋面内压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置G27，固定组件G22，转动组件G21和自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置。
固定组件G22包括第一传力鼓G221和设置在第一传力鼓G221上的多个第一摩擦片G222，第一摩擦片G222相对于第一传力鼓G221沿轴向能作相对滑动，第一摩擦片G222与第一传力鼓G221沿周向同步旋转。
转动组件G21包括第二传力毂G211和设置在第二传力毂G211外的多个第二摩擦片G212，第二摩擦片G212相对于第二传力毂G211沿轴向能作相对滑动，第二摩擦片G212与第二传力毂G211沿周向同步旋转。
第一传力鼓G221套装在第二传力毂G211外侧；多个第一摩擦片G222和多个第二摩擦片G212沿轴向交替布置。
自锁/超越控制装置用于控制第一摩擦片G222和第二摩擦片G212的分与合包括第一螺旋面偶件G23和第二螺旋面偶件G24。第一螺旋面偶件G23的配合面上设置有多个第一螺旋面G231；第二螺旋面偶件G24的配合面上设置有与第一螺旋面G231相配合的多个第二螺旋面G241；第一螺旋面G231与第二螺旋面G241的旋向与离合器传递扭矩的方向相关：
参见图5d，扭转力矩施加在支撑主体G271上，在图示位置从左向右看，当在扭转力矩的作用下支撑主体G271相对于第一传力鼓G221(为外鼓)有顺时针方向的旋转趋势时，若第一螺旋面G231和第二螺旋面G241右旋，则在此力矩作用下超越离合器处于超越状态；若第一螺旋面G231和第二螺旋面G241左旋，则在此力矩作用下超越离合器处于锁止状态，支撑主体G271上的扭矩通过第一螺旋面偶件G23、与第二螺旋面偶件G24固连的第二传力毂G211(内毂)、第二摩擦片G212、第一摩擦片G222和第一传力鼓G221(外鼓)向外传递。
离合限位装置包括与B离合器所在变速模块的输入轴固连的支撑主体G271和挡圈G272；支撑主体G271为带颈圆环结构，其颈部为中空圆柱，其底部为外伸圆环；支撑主体的颈部外侧面设置有挡圈槽G273和限位台阶G274；挡圈G272设置在挡圈槽G273内；挡圈G272和限位台阶G274用于固定第一螺旋面偶件G23的轴向位置；支撑主体的圆环用于限制第一摩擦片G222和第二摩擦片G212的轴向位置。
第二螺旋面偶件G24与第二传力毂G211固连；第二螺旋面偶件G24位于第二传力毂G211、支撑主体G271和第一螺旋面偶件G23所形成的空间内。
支撑主体G271和第一传力鼓G221分别作为超越离合器的两个传力端。
附加离合控制装置包括设置在第一传力鼓G221上的环形控制油缸；
所述环形控制油缸包括缸体G29和连接主体G30以及设置在缸体G29和连接主体G30之间的压盘G28；连接主体G30与壳体H固连；压盘G28的横截面近似为U型；
所述压盘G28的底部端面和连接主体G30之间设置有多个弹簧G25；
所述压盘G28的其中一个顶部被容纳于缸体G29中，构成环形控制油缸的活塞G26，该活塞G26和缸体G29之间构成密封油室；
所述压盘G28的另一个顶部端面用于压紧摩擦片。
工作原理：
当密封油室CYL充油时，液压推力克服多个弹簧G25的弹簧力使压盘G28脱离摩擦片，此时B离合器是一个超越离合器：符合超越条件时该离合器将进入超越工况，符合锁止条件时该离合器将进入锁止工况。
当密封油室CYL泄压时，弹簧G25的弹簧力将活塞G26回位，同时压盘G28压向摩擦片，此时B离合器根据扭矩传递的方向分别起到超越离合器和普通离合器的作用：当传递扭矩的方向符合进入超越状态条件时，B离合器起普通离合器作用，其传递扭矩大小取决于弹簧G25的总体弹簧力大小；当传递扭矩的方向符合进入锁止状态条件时，B离合器将进入锁止工况，B离合器起超越离合器作用。
实施例3：
B离合器为摩擦片式螺旋面外压紧超越离合器，与实施例1中B离合器结构类似，区别在于：
第一传力鼓G221套装在第二传力毂G211内侧；
第二螺旋面偶件G24与第二传力毂G211固连；第二螺旋面偶件G24位于第二传力毂G211、支撑主体和第一螺旋面偶件G23所形成的空间内。
支撑主体和第一传力鼓G221分别作为超越离合器的两个传力端。
实施例4：
B离合器为摩擦片式螺旋面内压紧超越离合器，与实施例2中B离合器结构类似，区别在于：
第一传力鼓G221套装在第二传力毂G211内侧；
第二螺旋面偶件G24与第一传力鼓G221固连；第二螺旋面偶件G24位于第一传力鼓G221、支撑主体和第一螺旋面偶件G23所形成的空间内。
支撑主体和第二传力毂G211分别作为超越离合器的两个传力端。
如图6所示为上述实施例1～4超越离合器中螺旋面形成和两个螺旋面偶件的装配关系示意图；如图7所示为上述实施例1～4中超越离合器的结构原理简化示意图，图中取一对斜面代表螺旋面偶件来说明，图中锲块相当于第二螺旋面偶件G24，图中斜面相当于第一螺旋面偶件G23，作用力F的方向为圆周方向。将图7的结构改造一下，所有组件变换成沿圆周均匀布置的结构，就变成了图5a、图5b所示的超越离合器和多片湿式离合器的结合体(即摩擦片式周布螺旋面外/内压紧超越离合器)。
图8为上述实施例1～4的超越离合器受力分析示意图，为取一对螺旋面代表螺旋面偶件来说明，图中锲块相当于第二螺旋面偶件G24，图中斜面相当于第一螺旋面偶件G23，斜面的倾斜角β为两个螺旋面偶件螺旋面有效接触部分的平均螺旋角，F为超越离合器传递扭矩换算到“平均螺旋角β”所在的圆周上的作用力，F的方向为该圆周上力的作用点处的切线方向。如图8(b)所示为超越离合器锁止时锲块的受力示意图，图8(c)所示为超越离合器解锁工况时锲块的受力示意图，f为相间布置的转动部分的第二摩擦片G212和固定部分的第一摩擦片G222间的摩擦扭矩换算到“平均螺旋角β”所在的圆周上的摩擦力，摩擦片摩擦副间的摩擦系数为μ；f＇为螺旋面偶件间的摩擦扭矩换算到“平均螺旋角β”所在的圆周上的摩擦力，螺旋面偶件间的摩擦系数为μ＇；n为第一摩擦片和第二摩擦片的有效片数中的小值，N为施加到相间布置的摩擦片间的正压力，S为螺旋面偶件配合面间的正压力。
对于锁止工况，用下列方程式求得临界状态的“平均螺旋角β”：
f＝μ×N
f'＝μ'×S
2(n-1)f+f-f'cosβ-Ssinβ＝0
N-f'sinβ-Scosβ＝0
对于解锁工况，用下列方程式求得临界状态的“平均螺旋角β”：
f＝μ×N
f'＝μ'×S
f+f'cosβ-Ssinβ＝0
N-f'sinβ-Scosβ＝0
因此，既要使得上述摩擦片式周布螺旋面外/内压紧超越离合器螺旋面偶件产生自锁，又能保证螺旋面偶件自动解锁，应该满足如下条件：
Figure GDA0001251863140000241
四、变速器
本发明的变速器由上述各变速模块任意排列组合(即各变速模块的结构可以不同也可以相同，模块之间的连接顺序任意)串连构成。下面通过两个具体实施例来说明。
如图9、图10所示分别为“16个前进挡+8倒挡”的两个实施例，分别为四个变速模块串联，其中第一级变速模块的输入端构成变速器的输入端，最后一级变速模块的输出端构成变速器的输出端，前一级变速模块的输出端与紧接的后一级变速模块的输入端相连。
第一级变速模块为三速装置(档位数：2个前进挡+1个倒挡)，第二级变速模块为二速装置(档位数：2个档位)，第三级变速模块为二速装置(档位数：2个档位)，第四级变速模块为二速装置(档位数：2个档位)，因此四级所组成的变速器的前进档位数为：2×2×2×2＝16挡，倒档位数为：2×2×2＝8挡。
在每个变速模块中均采用两组中间轴总成，并且这两组中间轴总成相对于保持架总成的旋转中心沿圆周方向180°布置。两种实施例的主要结构特性见下表：
表1 图9所示变速器
Figure GDA0001251863140000251
表2 图10所示变速器
Figure GDA0001251863140000252
结合附图和上表可以看出，图10所示变速器与图9所示变速器中各级变速模块在换挡时一个离合器分离的同时另一个离合器同步接合，都能够在换挡过程中实现动力不中断；但是图10所示变速器与图9所示变速器的区别在于第一级变速模块的B离合器、第二级变速模块的B2离合器、第三级变速模块的B2离合器均采用了超越离合器加多片湿式离合器的结合体，能够在换挡过程中实现扭矩的平滑过渡，大大降低了对B/B2离合器和C/C2离合器油缸压力的控制难度。
下面以图10所示的变速器为例来说明其在档位切换过程中，扭矩能够实现平滑过渡：
(一)、实施例中第一级变速模块的结构和参数如下：
Figure GDA0001251863140000261
i1>1，为减速器；
Figure GDA0001251863140000262
输入端及输入齿轮的旋转方向为顺时针(从输入端向输出端看)；/>
Figure GDA0001251863140000263
B离合器采用超越离合器，锁止方向为逆时针，超越方向为顺时针；
Figure GDA0001251863140000264
C离合器需采用多片湿式离合器(布置位置靠近输入端)，C离合器的主动组件及其摩擦片与输入轴连接于一体同步旋转，从动组件及其摩擦片与齿轮机构保持架总成连接于一体同步旋转。
为了便于说明首先设定初始工况是：B离合器处于锁止状态，C离合器处于分离状态，传递的摩擦扭矩MC＝0，此时传动比为i，扭矩关系为：
M输入＝M11
M输出＝i*M11
M输出＝M输入+MB
式中
M输入--输入端传递的扭矩；
M输出--输出端传递的扭矩；
M11--输入齿轮TI1上传递的扭矩；
MB--B离合器(超越离合器)传递的扭矩；
MC--C离合器(多片湿式离合器)传递的扭矩；
当需要进行档位切换时，所述C离合器开始慢慢接合，传递的摩擦扭矩MC由小到最大，接合过程中的扭矩关系为：
M输入-MC＝M11
M输出＝i*M11
M输出＝M输入+MB
⑴.当MC＝0时，
M输出＝i*M输入，
MB＝(i-1)*M输入
即为上述的初始工况；
⑵.当MC传递到最大扭矩时，即
MB＝0；
M输出＝M输入，
此时根据档位切换过程中的扭矩关系，解出MC传递的最大扭矩为：
MC＝(1-1/i)M输入
因此，当MC由
Figure GDA0001251863140000275
变化时，则输出扭矩就由/>
Figure GDA0001251863140000276
Figure GDA0001251863140000277
变化，档位就由传动比为i的/>
Figure GDA0001251863140000278
比为1的档位，从而实现了换挡过程的平滑过渡。
(二)、第二、三级变速模块在档位切换过程中扭矩的变化的分析过程与第一级变速模块相同，此处不再赘述。
(三)、第三级变速模块的结构和参数如下：
Figure GDA0001251863140000271
i4<1，为增速器；
Figure GDA0001251863140000272
输入端的旋转方向为顺时针(从输入端向输出端看)；
Figure GDA0001251863140000273
B2离合器为多片湿式离合器；/>
Figure GDA0001251863140000274
C2离合器为多片湿式离合器。
为了便于说明首先设定初始工况是：B2离合器处于分离状态，C2离合器处于接合状态，传递的摩擦扭矩MB＝0，此时传动比为1，扭矩关系为：
M输入＝M输出
当进行档位切换时，B2离合器开始慢慢接合，传递的摩擦扭矩MB由小到最大，接合过程中的扭矩关系为：
M输出＝M14+MC
M14＝i*M输入
M输入＝M输出+MB
式中，M14-输出齿轮TI4上传递的扭矩；
⑴.当MB＝0时，
M输出＝M输入，
即为传动比为1的档位；
⑵.当MB传递到最大扭矩时，即MC＝0，此时根据档位切换过程中的扭矩关系，解出MB传递的最大扭矩为：
MB＝(1-i)M输入
M输出＝i*M输入，
因此，当MB由
Figure GDA0001251863140000281
变化时，输出扭矩就由/>
Figure GDA0001251863140000282
变化，档位就由传动比为1的/>
Figure GDA0001251863140000283
比为i的档位。
综上所述，图10所示变速器档位切换过程中，不仅能够实现动力不中断，而且可以实现输出扭矩平滑过渡。

Claims (17)

1.一种适合更多档位的模块化组合变速器，包括包容变速机构的壳体(H)、设置在壳体(H)内的至少一个第一变速模块；所述第一变速模块包括输入轴、输出轴(T00)以及串连的三速装置(TT)和转换器(DR)；所述转换器(DR)用于切换三速装置(TT)的输出；其特征在于：所述三速装置(TT)包括沿同一轴线布置的齿轮机构(TI)、C离合器(T3)、B离合器(T2)和D离合器(T4)；所述第一齿轮机构(TI)包括固定安装在输入轴上的输入齿轮(TI1)，多个中间轴齿轮总成，至少一个过渡齿轮总成，输出齿轮(TI4)，以及由前保持架(TI6)、中间保持架(TI8)和后保持架(TI7)依次固连构成的具有两个空腔的齿轮保持架总成；所述中间保持架(TI8)的中部设置有中央输出轴(TI9)，中央输出轴(TI9)一端与中间保持架(TI8)相连，另一端与所述转换器(DR)相连；所述中央输出轴(TI9)为第一齿轮机构(TI)的第二输出端；所述中间保持架(TI8)的中部设置有中央输出轴(TI9)，中央输出轴(TI9)一端与输入轴同轴并排设置并能相对转动，另一端与转换器(DR)连接；所述中央输出轴(TI9)外同轴套装有能够相对转动的中央输出轴管(T20)，所述中央输出轴管(T20)的一端与所述输出齿轮(TI4)的输出端固连，另一端与转换器(DR)连接；所述中间轴齿轮总成包括同轴并排设置在中间轴(TI5)上的中间轴第一齿轮(TI2)、中间轴第二齿轮(TI2a)、中间轴第三齿轮(TI3a)、中间轴第四齿轮(TI3)，……，中间轴第N齿轮；其中，中间轴第一、二齿轮同轴固连构成中间轴1-2齿轮总成，中间轴第三、四齿轮同轴固连构成中间轴3-4齿轮总成、……、中间轴第(N-1)、N齿轮同轴固连构成中间轴(N-1)-N齿轮总成；中间轴1-2齿轮总成、中间轴3-4齿轮总成、……、中间轴(N-1)-N齿轮总成通过中间轴(TI5)可旋转安装于前保持架(TI6)和后保持架(TI7)之间的空腔中且任两者之间可以相对转动；多个中间轴齿轮总成均穿过中间保持架(TI8)，并且中间轴(TI5)两端被前保持架(TI6)和后保持架(TI7)支撑；所述过渡齿轮总成包括安装在输入齿轮(TI1)和输出齿轮(TI4)之间的第一过渡齿轮(TI1a)、第二过渡齿轮(TI4a)，……，第M过渡齿轮，且第一、二过渡齿轮同轴固连构成1-2过渡齿轮总成，第三、四过渡齿轮同轴固连构成3-4过渡齿轮总成、……、第(M-1)、M过渡齿轮同轴固连构成(M-1)-M过渡齿轮总成；输入齿轮(TI1)、1-2过渡齿轮总成、3-4过渡齿轮总成、……、(M-1)-M过渡齿轮总成和输出齿轮(TI4)，以及齿轮保持架总成同轴布置并且两两之间能相对转动；所述输入齿轮(TI1)和多个中间轴第一齿轮(TI2)啮合；所述输出齿轮(TI4)和多个中间轴第N齿轮啮合；所述第一过渡齿轮(TI1a)、第二过渡齿轮(TI4a)、……、第M过渡齿轮分别与所述多个中间轴第二齿轮(TI2a)、多个中间轴第三齿轮(TI3a)、……、多个中间轴第(N-1)齿轮啮合；所述N＝M+2，M为偶数；所述中间保持架(TI8)位于输入齿轮(TI1)和1-2过渡齿轮总成之间，或位于1-2过渡齿轮总成和3-4过渡齿轮总成之间，……，或位于(M-1)-M过渡齿轮总成和输出齿轮(TI4)之间；所述C离合器(T3)包括主动组件(T31)和从动组件(T32)；所述主动组件(T31)与所述输入轴固连，从动组件(T32)与所述齿轮保持架总成固连；所述B离合器(T2)包括转动组件(T21)和固定组件(T22)；所述转动组件(T21)与所述齿轮保持架总成固连，固定组件(T22)与所述壳体(H)固连；所述D离合器(T4)布置在齿轮机构(TI)的输出端，用于切换齿轮机构(TI)的输出；D离合器(T4)包括第二转动组件(T41)和第二固定组件(T42)；第二转动组件(T41)与所述中央输出轴管(T20)固连，第二固定组件(T42)与所述壳体(H)固连；所述B离合器(T2)、C离合器(T3)和D离合器(T4)只能择一锁止。
2.根据权利要求1所述的适合更多档位的模块化组合变速器，其特征在于：所述M＝2。
3.根据权利要求2所述的适合更多档位的模块化组合变速器，其特征在于：所述转换器(DR)包括第一转接器(T5)和第二转接器(T6)；第一、二转接器均为多片湿式离合器，并且同轴并排布置；所述第一转接器(T5)包括第一主动组件(T51)和第一从动组件(T52)；所述第二转接器(T6)包括第二主动组件(T61)和第二从动组件(T62)；第一主动组件(T51)与所述中央输出轴管(T20)固连；第二主动组件(T61)与所述中央输出轴(TI9)固连；第一从动组件(T52)与第二从动组件(T62)固连，第二从动组件(T62)与输出轴(T00)固连；所述B离合器(T2)或C离合器(T3)接合时，所述第一转接器(T5)接合；所述B离合器(T2)和C离合器(T3)分离时，所述第一转接器(T5)分离；所述D离合器(T4)接合时，所述第二转接器(T6)接合；所述D离合器(T4)分离时，所述第二转接器(T6)分离。
4.根据权利要求2所述的适合更多档位的模块化组合变速器，其特征在于：所述转换器(DR)包括第一转接器(T5)和第二转接器(T6)；第一、二转接器均为多片湿式离合器，第二转接器(T6)嵌套在第一转接器(T5)内；所述第一转接器(T5)包括第一主动组件(T51)和第一从动组件(T52)；所述第二转接器(T6)包括第二主动组件(T61)和第二从动组件(T62)；第一主动组件(T51)与所述中央输出轴管(T20)固连；第二主动组件(T61)与所述中央输出轴(TI9)固连；第一从动组件(T52)与第二从动组件(T62)固连，第二从动组件(T62)与输出轴(T00)固连；所述B离合器(T2)或C离合器(T3)接合时，所述第一转接器(T5)接合；所述B离合器(T2)和C离合器(T3)分离时，所述第一转接器(T5)分离；所述D离合器(T4)接合时，所述第二转接器(T6)接合；所述D离合器(T4)分离时，所述第二转接器(T6)分离。
5.根据权利要求2所述的适合更多档位的模块化组合变速器，其特征在于：所述转换器(DR)包括第一花键(T51)、第二花键(T61)、可沿轴向滑动的接合套(SS)、设置在接合套(SS)上的拨叉(SF)以及设置在所述输出轴(T00)上的第三花键(TS)；所述第一花键(T51)与所述中央输出轴管(T20)固连，第二输出花键(T61)与所述中央输出轴(TI9)固连；所述接合套(SS)套设在第一花键(T51)、第二花键(T61)和第三花键(TS)外，接合套(SS)的内周设有第四花键(TI)和第五花键(TO)；拨叉(SF)用于切换所述第一花键(T51)或第二花键(T61)与第四花键(TI)的啮合；所述第五花键(TO)与所述第三花键(TS)始终保持啮合。
6.根据权利要求1至5任一所述的适合更多档位的模块化组合变速器，其特征在于：壳体(H)包括前壳体支撑、中壳体支撑和后壳体支撑；中壳体支撑位于齿轮机构(TI)和B离合器(T2)之间，或者位于B离合器(T2)和D离合器(T4)之间，或者位于D离合器(T4)和转换器(DR)之间。
7.根据权利要求6所述的适合更多档位的模块化组合变速器，其特征在于：还包括至少一个第二变速模块；所述第二变速模块与所述第一变速模块串连；所述第二变速模块包括第二输入轴，第二输出轴，以及沿同一轴线布置的C2离合器(G3)、第二齿轮机构(G1)和B2离合器(G2)；所述第二齿轮机构(G1)包括固定安装在第二输入轴上的第二输入齿轮(G11)，由第二中间轴(G15)、第二中间轴第一齿轮(G12)和第二中间轴第二齿轮(G13)构成的多组第二中间轴齿轮总成，固定安装在第二输出轴上的第二输出齿轮(G14)，以及由第二前保持架(G16)和第二后保持架(G17)固连构成的具有一个空腔的第二齿轮保持架总成；所述第二输入齿轮(G11)、第二齿轮保持架总成和第二输出齿轮(G14)三者同轴设置并且两两之间能相对转动；所述第二输入齿轮(G11)和多个第二中间轴第一齿轮(G12)啮合，所述第二输出齿轮(G14)和多个第二中间轴第二齿轮(G13)啮合；第二输入齿轮(G11)、第二中间轴第一齿轮(G12)、第二中间轴第二齿轮(G13)和第二输出齿轮(G14)都位于第二前保持架(G16)和第二后保持架(G17)之间的空腔中；第二中间轴第一齿轮(G12)和第二中间轴第二齿轮(G13)同轴并排固定在第二中间轴(G15)上；多个第二中间轴(G15)的两端均被均第二前保持架(G16)和第二后保持架(G17)支撑；所述C2离合器(G3)包括主动组件(G31)和从动组件(G32)；所述C2离合器(G3)的主动组件(G31)与所述第二输入轴固连，C2离合器(G3)的从动组件(G32)与所述第二齿轮保持架总成固连；所述B离合器(G2)包括转动组件(G21)和固定组件(G22)；所述B2离合器(G2)的转动组件(G21)与第二齿轮保持架总成固连，B2离合器(G2)的固定组件(G22)与所述壳体(H)固连；所述C2离合器(G3)和B2离合器(G2)只能择一锁止。
8.根据权利要求1或7所述的适合更多档位的模块化组合变速器，其特征在于：所述B离合器、C离合器、B2离合器、C2离合器均为多片湿式离合器。
9.根据权利要求1或7所述的适合更多档位的模块化组合变速器，其特征在于：所述第一变速模块为减速装置时，所述B离合器为超越离合器或多片湿式离合器，对于超越离合器：在转动组件相对固定组件的转动方向与第一变速模块输入端的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态；所述C离合器为多片湿式离合器；所述第二变速模块为减速装置时，所述B2离合器为超越离合器或多片湿式离合器，对于超越离合器：在转动组件相对固定组件的转动方向与第二变速模块输入端的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态；所述C2离合器为多片湿式离合器；所述第二变速模块为增速装置时，所述C2离合器为超越离合器或多片湿式离合器，对于超越离合器：在主动组件相对从动组件的转动方向与第二变速模块输入端的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态；所述B2离合器为多片湿式离合器。
10.根据权利要求9所述的适合更多档位的模块化组合变速器，其特征在于：所述超越离合器为摩擦片式周布螺旋面内压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置、固定组件(G22、T22)、转动组件(G21、T21)、自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置；固定组件(G22、T22)包括第一传力鼓(G221、T221)和设置在第一传力鼓内的多个第一摩擦片(G222、T222)，第一摩擦片沿轴向相对于第一传力鼓能作相对滑动，沿周向与第一传力鼓同步旋转；转动组件(G21、T21)包括第二传力毂(G211、T211)和设置在第二传力毂外的多个第二摩擦片(G212、T212)，第二摩擦片沿轴向相对于第二传力毂能作相对滑动，沿周向与第二传力毂同步旋转；第一传力鼓(G221、T221)套装在第二传力毂(G211、T211)外侧；多个第一摩擦片(G222、T222)和多个第二摩擦片(G212、T212)沿轴向交替布置；所述离合限位装置包括与超越离合器所在变速模块输入轴固连的支撑主体和设置在支撑主体上的挡圈；所述自锁/超越控制装置用于控制第一摩擦片和第二摩擦片的分与合，包括第一螺旋面偶件(G23、T23)和第二螺旋面偶件(G24、T24)；第一螺旋面偶件(G23、T23)上设置有第一螺旋面(G231、T231)；第二螺旋面偶件(G24、T24)上设置有与第一螺旋面相配合的第二螺旋面(G241、T241)；所述第一螺旋面偶件(G23、T23)与所述支撑主体固连，第二螺旋面偶件(G24、T24)与所述第二传力毂(G211、T211)固连；第二螺旋面偶件位于支撑主体和第一螺旋面偶件(G23、T23)之间，且第二螺旋面偶件相对于所述第一螺旋面偶件能作螺旋滑动；所述支撑主体为带颈圆环结构，其颈部为中空圆柱，其底部为外伸圆环；支撑主体的颈部外侧面设置有挡圈槽和限位台阶；挡圈设置在挡圈槽内；挡圈和限位台阶用于固定第一螺旋面偶件(G23、T23)的轴向位置；支撑主体的圆环用于限制第一摩擦片(G222、T222)和第二摩擦片(G212、T212)的轴向位置；附加离合控制装置包括设置在第一传力鼓(G221、T221)上的环形控制油缸；所述环形控制油缸包括缸体(G26、T29)和连接主体(G30、T30)以及设置在缸体(G29、T29)和连接主体(G30、T30)之间的压盘(G28、T28)；连接主体(G30、T30)与壳体(H)固连；压盘(G28、T28)的横截面近似为U型；所述压盘(G28、T28)的底部端面和连接主体(G30、T30)之间设置有多个弹簧(G25、T25)；所述压盘(G28、T28)的其中一个顶部被容纳于缸体(G29、T29)中，构成环形控制油缸的活塞(G26、T26)，活塞(G26、T26)和缸体(G29、T29)之间构成密封油室(CYL)；所述压盘(G28、T28)的另一个顶部端面用于压紧摩擦片；支撑主体和第一传力鼓分别作为离合器的两个传力端。
11.根据权利要求10所述的适合更多档位的模块化组合变速器，其特征在于：所述第一螺旋面偶件、第二螺旋面偶件、第一摩擦片和第二摩擦片满足如下条件：
Figure FDA0001251863130000061
式中，β为两个螺旋面偶件的螺旋面有效接触部分的平均螺旋角；
μ为第一摩擦片和第二摩擦片摩擦副间的摩擦系数；
μ＇为两个螺旋面偶件间的摩擦系数；
n为第一摩擦片、第二摩擦片的有效片数中的小值。
12.根据权利要求9所述的适合更多档位的模块化组合变速器，其特征在于：所述超越离合器为摩擦片式周布螺旋面外压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置、固定组件(G22、T22)、转动组件(G21、T21)、自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置；固定组件(G22、T22)包括第一传力鼓(G221、T221)和设置在第一传力鼓内的多个第一摩擦片(G222、T222)，第一摩擦片沿轴向相对于第一传力鼓能作相对滑动，沿周向与第一传力鼓同步旋转；转动组件(G21、T21)包括第二传力毂(G211、T211)和设置在第二传力毂外的多个第二摩擦片(G212、T212)，第二摩擦片沿轴向相对于第二传力毂能作相对滑动，沿周向与第二传力毂同步旋转；第一传力鼓(G221、T221)套装在第二传力毂(G211、T211)外侧；多个第一摩擦片(G222、T222)和多个第二摩擦片(G212、T212)沿轴向交替布置；所述离合限位装置包括与壳体(H)固连的支撑主体；所述支撑主体为圆环结构，用于限制第一摩擦片和第二摩擦片的轴向位置；所述自锁/超越控制装置用于控制第一摩擦片和第二摩擦片的分与合，包括第一螺旋面偶件(G23、T23)和第二螺旋面偶件(G24、T24)；第一螺旋面偶件(G23、T23)上设置有第一螺旋面(G231、T231)；第二螺旋面偶件(G24、T24)上设置有与第一螺旋面相配合的第二螺旋面(G241、T241)；所述第一螺旋面偶件(G23、T23)与所述支撑主体固连，第二螺旋面偶件(G24、T24)与所述第一传力鼓(G221、T221)固连；第二螺旋面偶件位于支撑主体和第一螺旋面偶件(G23、T23)之间，且第二螺旋面偶件相对于所述第一螺旋面偶件螺旋滑动；所述附加离合控制装置包括设置在壳体(H)上的环形缸体、设置在环形缸体内的活塞(G26、T26)、设置在第二螺旋面偶件(G24、T24)和活塞(G26、T26)之间的多个弹簧(G25、T25)；活塞上设置有多个弹簧的端面同时正对第一摩擦片(G222、T222)；活塞的另一个端面和环形缸体之间构成密封油室(CYL)；支撑主体和第二传力毂分别作为离合器的两个传力端。
13.根据权利要求12所述的适合更多档位的模块化组合变速器，其特征在于：所述第一螺旋面偶件、第二螺旋面偶件、第一摩擦片和第二摩擦片满足如下条件：
Figure FDA0001251863130000071
式中，β为两个螺旋面偶件的螺旋面有效接触部分的平均螺旋角；
μ为第一摩擦片和第二摩擦片摩擦副间的摩擦系数；
μ＇为两个螺旋面偶件间的摩擦系数；
n为第一摩擦片、第二摩擦片的有效片数中的小值。
14.根据权利要求9所述的适合更多档位的模块化组合变速器，其特征在于：所述超越离合器为摩擦片式周布螺旋面内压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置、固定组件(G22、T22)和转动组件(G21、T21)、自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置；固定组件(G22、T22)包括第一传力鼓(G221、T221)和设置在第一传力鼓内的多个第一摩擦片(G222、T222)，第一摩擦片沿轴向相对于第一传力鼓能作相对滑动，沿周向与第一传力鼓同步旋转；转动组件(G21、T21)包括第二传力毂(G211、T211)和设置在第二传力毂外的多个第二摩擦片(G212、T212)，第二摩擦片沿轴向相对于第二传力毂能作相对滑动，沿周向与第二传力毂同步旋转；第一传力鼓(G221、T221)套装在第二传力毂(G211、T211)内侧；多个第一摩擦片(G222、T222)和多个第二摩擦片(G212、T212)沿轴向交替布置；所述离合限位装置包括与超越离合器所在变速模块输入轴固连的支撑主体和设置在支撑主体上的挡圈；所述自锁/超越控制装置用于控制第一摩擦片和第二摩擦片的分与合，包括第一螺旋面偶件(G23、T23)和第二螺旋面偶件(G24、T24)；第一螺旋面偶件(G23、T23)上设置有第一螺旋面(G231、T231)；第二螺旋面偶件(G24、T24)上设置有与第一螺旋面相配合的第二螺旋面(G241、T241)；所述第一螺旋面偶件(G23、T23)与所述支撑主体固连，第二螺旋面偶件(G24、T24)与所述第一传力鼓(G221、T221)固连；第二螺旋面偶件位于支撑主体和第一螺旋面偶件(G23、T23)之间，且第二螺旋面偶件相对于所述第一螺旋面偶件螺旋滑动；所述支撑主体为带颈圆环结构，其颈部为中空圆柱，其底部为外伸圆环；支撑主体的颈部外侧面设置有挡圈槽和限位台阶；挡圈设置在挡圈槽内；挡圈和限位台阶用于固定第一螺旋面偶件(G23、T23)的轴向位置；支撑主体的圆环用于限制第一摩擦片(G222、T222)和第二摩擦片(G212、T212)的轴向位置；附加离合控制装置包括设置在第一传力鼓(G221、T221)上的环形控制油缸；所述环形控制油缸包括缸体(G26、T29)和连接主体(G30、T30)以及设置在缸体(G29、T29)和连接主体(G30、T30)之间的压盘(G28、T28)；连接主体(G30、T30)与壳体(H)固连；压盘(G28、T28)的横截面近似为U型；所述压盘(G28、T28)的底部端面和连接主体(G30、T30)之间设置有多个弹簧(G25、T25)；所述压盘(G28、T28)的其中一个顶部被容纳于缸体(G29、T29)中，构成环形控制油缸的活塞(G26、T26)，活塞(G26、T26)和缸体(G29、T29)之间构成密封油室(CYL)；所述压盘(G28、T28)的另一个顶部端面用于压紧摩擦片；支撑主体和第二传力毂分别作为离合器的两个传力端。
15.根据权利要求14所述的适合更多档位的模块化组合变速器，其特征在于：所述第一螺旋面偶件、第二螺旋面偶件、第一摩擦片和第二摩擦片满足如下条件：
Figure FDA0001251863130000091
式中，β为两个螺旋面偶件的螺旋面有效接触部分的平均螺旋角；
μ为第一摩擦片和第二摩擦片摩擦副间的摩擦系数；
μ＇为两个螺旋面偶件间的摩擦系数；
n为第一摩擦片、第二摩擦片的有效片数中的小值。
16.根据权利要求9所述的适合更多档位的模块化组合变速器，其特征在于：所述超越离合器为摩擦片式周布螺旋面外压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置、固定组件(G22、T22)、转动组件(G21、T21)、自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置；固定组件(G22、T22)包括第一传力鼓(G221、T221)和设置在第一传力鼓内的多个第一摩擦片(G222、T222)，第一摩擦片沿轴向相对于第一传力鼓能作相对滑动，沿周向与第一传力鼓同步旋转；转动组件(G21、T21)包括第二传力毂(G211、T211)和设置在第二传力毂外的多个第二摩擦片(G212、T212)，第二摩擦片沿轴向相对于第二传力毂能作相对滑动，沿周向与第二传力毂同步旋转；第一传力鼓(G221、T221)套装在第二传力毂(G211、T211)内侧；多个第一摩擦片(G222、T222)和多个第二摩擦片(G212、T212)沿轴向交替布置；所述离合限位装置包括与壳体(H)固连的支撑主体；所述支撑主体为圆环结构，用于限制第一摩擦片和第二摩擦片的轴向位置；所述自锁/超越控制装置用于控制第一摩擦片和第二摩擦片的分与合，包括第一螺旋面偶件(G23、T23)和第二螺旋面偶件(G24、T24)；第一螺旋面偶件(G23、T23)上设置有第一螺旋面(G231、T231)；第二螺旋面偶件(G24、T24)上设置有与第一螺旋面相配合的第二螺旋面(G241、T241)；所述第一螺旋面偶件(G23、T23)与所述支撑主体固连，第二螺旋面偶件(G24、T24)与所述第二传力毂(G211、T211)固连；第二螺旋面偶件位于支撑主体和第一螺旋面偶件(G23、T23)之间，且第二螺旋面偶件相对于所述第一螺旋面偶件螺旋滑动；所述附加离合控制装置包括设置在壳体(H)上的环形缸体、设置在环形缸体内的活塞(G26、T26)、设置在第二螺旋面偶件(G24、T24)和活塞(G26、T26)之间的多个弹簧(G25、T25)；活塞上设置有多个弹簧的端面同时正对第一摩擦片(G222、T222)；活塞的另一个端面和环形缸体之间构成密封油室(CYL)；支撑主体和第一传力鼓分别作为离合器的两个传力端。
17.根据权利要求16所述的适合更多档位的模块化组合变速器，其特征在于：所述第一螺旋面偶件、第二螺旋面偶件、第一摩擦片和第二摩擦片满足如下条件：
Figure FDA0001251863130000101
式中，β为两个螺旋面偶件的螺旋面有效接触部分的平均螺旋角；
μ为第一摩擦片和第二摩擦片摩擦副间的摩擦系数；
μ＇为两个螺旋面偶件间的摩擦系数；
n为第一摩擦片、第二摩擦片的有效片数中的小值。
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Denomination of invention: A modular combination transmission suitable for more gears

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Granted publication date: 20230331

Pledgee: Bank of Xi'an Limited by Share Ltd. South Main Street subbranch

Pledgor: SHAANXI GUOLI INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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