CN110219949A - 一种12挡机械式自动变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种12挡机械式自动变速器，包括主箱、第一副箱、第二副箱和连接轴；第一副箱和第二副箱位于主箱两侧；连接轴包括从变速器动力输入端至输出端依次设置的一轴、二轴和副箱主轴；一轴、二轴和副箱主轴位于同一轴线上；一轴设置在第一副箱内部，二轴设置在主箱内部，副箱主轴设置在第二副箱内部。采用主副箱双中间轴的三段式结构，相比于传统变速器减少了两组齿轮，主箱尺寸缩短，同等输入扭矩的使用工况下，变速器的质量减小，变速器的主箱转动惯量小，减小了换挡转速调节时间，从而提高了换挡速度，从以上两方面提高了变速器的燃油经济性，变速器的主箱尺寸缩短，副箱保持原尺寸不变，缩短了变速器的长度，方便进行整车匹配。

Description

一种12挡机械式自动变速器
技术领域
本发明属于变速器领域，涉及一种12挡机械式自动变速器。
背景技术
随着重卡行业的快速发展，物流市场对重型卡车的要求越来越高，燃油经济性的提高是广大用户最为关注的一个方面。机械式变速器作为重卡动力总成的重要组成部分，在提高整车燃油经济性的需求下，提高换挡时间、提高传动效率、小级差以及轻量化成为变速器的发展方向。
传统结构的12挡变速器，由于变速器内部齿轮对数多，主箱共有7组齿轮，使得主箱转动惯量过大，造成主箱挂挡调速时间长，使得挂挡时间长，增加了燃油消耗。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种12挡机械式自动变速器。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种12挡机械式自动变速器，包括主箱、第一副箱、第二副箱和连接轴；第一副箱和第二副箱位于主箱两侧；
连接轴包括从变速器动力输入端至输出端依次设置的一轴、二轴和副箱主轴；一轴、二轴和副箱主轴位于同一轴线上；
一轴设置在第一副箱内部；一轴上依次套设一轴分速齿轮、第一同步器和一轴齿轮；一轴齿轮位于一轴靠近二轴的一端；
二轴设置在主箱内部，二轴两侧设置主箱中间轴；二轴上依次套设第一滑套、二挡齿轮、一挡齿轮、第二滑套、倒挡齿轮和副箱驱动齿轮；副箱驱动齿轮位于二轴靠近副箱主轴一端的端部；
主箱中间轴的一端位于第一副箱内部，另一端位于主箱内部；主箱中间轴上依次设置中间轴分速齿轮、中间轴传动齿轮、中间轴二挡齿轮、中间轴一挡齿轮和中间轴倒挡齿轮；中间轴分速齿轮、中间轴传动齿轮、中间轴二挡齿轮、中间轴一挡齿轮和中间轴倒挡齿轮分别与一轴分速齿轮、一轴齿轮、二挡齿轮、一挡齿轮和倒挡齿轮常啮合；
副箱主轴设置在第二副箱内部；副箱主轴上依次套设第二同步器、副箱主轴减速齿轮和法兰盘；法兰盘位于副箱主轴远离二轴的一端；副箱主轴两侧均设置副箱中间轴；
副箱中间轴一端位于主箱内部，另一端位于第二副箱内部；副箱中间轴上设置副箱中间轴传动齿轮和副箱中间轴齿轮，副箱中间轴传动齿轮和副箱中间轴齿轮分别与副箱驱动齿轮和副箱主轴减速齿轮常啮合。
本发明进一步的改进在于：
还包括制动器；制动器位于第一副箱内部；
制动器包括制动盘、摩擦盘、制动活塞、回位弹簧以及制动器销子；摩擦盘与主箱中间轴花键联接，制动盘空套在主箱中间轴轴端，制动盘外缘与制动器销子连接，制动器销子与变速器壳体固定连接，制动盘与摩擦盘逐片间隔安装，回位弹簧一端连接主箱中间轴末端，另一端连接制动活塞；
当通入高压气时，制动活塞压紧摩擦盘与制动盘，使主箱中间轴减速制动；当撤掉高压气后，回位弹簧使制动活塞与摩擦盘和制动盘分离，解除制动。
还包括导轨；
导轨与变速器壳体上端螺栓连接，导轨上设置有安装卡槽以及排水槽，安装卡槽用于固定变速器气管和线束，排水槽用于排除导轨积水。
还包括位移传感器；
位移传感器设置在主箱壳体上；位移传感器一端与第一副箱拨叉轴一端端部的锥形面接触；
第一副箱拨叉轴一端连接气缸，另一端伸入第一副箱内部；第一副箱拨叉轴伸入第一副箱内部的一端的端部设置锥形面。
还包括测速轮和转速传感器；
测速轮过盈配合安装在主箱中间轴上，转速传感器设置在离合器壳体上，转速传感器用于检测测速轮的转速。
还包括花键垫片、推力滚子轴承和隔套；
花键垫片、推力滚子轴承和隔套均套设在一轴上，花键垫片与一轴齿轮花键联接，花键垫片和隔套均与推力滚子轴承连接，推力滚子轴承和隔套均用于一轴齿轮的轴向定位。
还包括若干定位销；
定位销位于主箱中间轴与主箱中间轴上套设的中间轴分速齿轮、中间轴传动齿轮和中间轴二挡齿轮之间；用于中间轴分速齿轮、中间轴传动齿轮和中间轴二挡齿轮的轴向以及圆周方向的定位。
第一同步器和第二同步器均为锁销式同步器。
第一滑套和第二滑套均与二轴花键联接，第一滑套和第二滑套均能在二轴上轴向移动。
中间轴一挡齿轮和中间轴倒挡齿轮均与主箱中间轴一体成型；副箱中间轴传动齿轮与副箱中间轴焊接连接；副箱中间轴齿轮与副箱中间轴一体成型；所有用于传递扭矩的齿轮均为斜齿轮。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
通过设计主箱、第一副箱和第二副箱的变速器结构，并在从变速器动力输入端至输出端依次设置的一轴、二轴和副箱主轴，在各个传动轴上设置传动齿轮，与传统的变速器结构相比，采用2X3X2结构，是一个主副箱双中间轴全斜齿的三段式结构12挡变速器，相比于6X2的12挡变速器减少了两组齿轮，主箱尺寸缩短，同等输入扭矩的使用工况下；一方面，变速器的质量减小；另一方面，变速器的主箱转动惯量小，减小了换挡转速调节时间，从而提高了换挡速度，从以上两方面提高了变速器的燃油经济性。变速器的主箱尺寸缩短，副箱保持原尺寸不变，缩短了变速器的长度，方便进行整车匹配。原有6X2结构，主箱共6个前进挡加1个倒挡一共7个挡位，依据1个选挡位置对应1对拨叉轴总成，最少需要4个选挡位置，共4对拨叉轴。本发明采用的2X3X2结构，主箱共3个前进挡加1个倒挡一共4个挡位，仅仅需要2个选挡位置，只需要2对拨叉轴，相较于传统的变速器，减少两对拨叉轴总成，简化拨叉轴总成设计。
进一步的，设置制动器在第一副箱内部且与主箱中间轴和变速器壳体均连接，在机械式自动变速器升挡过程中，制动器起对主箱中间轴制动的作用。通过制动器内部安装的制动活塞，在工作时接通高压气体，使制动活塞压紧制动盘与摩擦盘，对主箱中间轴进行制动，该制动器结构节省空间，安装在第一副箱内部的前端，散热好。
进一步的，通过在变速器壳体上部安装导轨，使用螺栓将导轨固定于变速器壳体上，导轨上设计排水槽及变速器线束和气管安装卡槽，与传统的仅在壳体上固定线束气管的几个点，线束气管在变速器上悬空布置的方式相比，不仅安装牢靠，大幅降低线束气管的振动幅度，且不易受变速器壳体表面积水浸泡。
进一步的，通过在前副箱拨叉轴一端设计为带角度锥形，位移传感器的测位移端与前副箱拨叉轴锥形接触，位移传感器安装在变速器壳体上，当前副箱位移前后变化时，位移传感器测位移端上下运动，通过一定的转化测得实际的前副箱位移，解决不能直接测量前副箱位移的问题，而且结构简单，测量方便。
进一步的，通过将测速齿轮过盈配合安装在中间轴上，测速齿轮与中间轴始终保持相同转速，转速传感器安装在变速器壳体上，当中间轴转动时，通过测量测速齿轮的转速实现测量中间轴转速。通过测量特定的测速轮转速，测量变速器中间轴转速，不会因为变速器齿轮齿数调整而改变结构，通用性移植性好。并且这种结构简单，布置方便。
进一步的，一轴齿轮与花键垫片花键联接后套设在一轴上，并通过推力滚子轴承和隔套进行轴向定位，使用推力轴承克服了斜齿轮产生的轴向力。
进一步的，通过设置定位销进行中间轴分速齿轮、中间轴传动齿轮和中间轴二挡齿轮的轴向以及圆周方向的定位，保证斜齿轮双中间轴总成的装配。
进一步的，第一同步器和第二同步器均采用锁销式同步器，可靠性高。
进一步的，中间轴一挡齿轮和中间轴倒挡齿轮均与主箱中间轴一体成型，一体成型，可以减少零件数量，避免产生装配误差。副箱中间轴传动齿轮与副箱中间轴焊接连接，保证连接强度；同时，变速器齿轮除测速轮外全部采用斜齿轮，齿轮啮合平稳，噪音小，承载力大。
附图说明
图1为本发明的的整体结构示意图；
图2为本发明的制动器结构示意图；
图3为本发明的前副箱位移传感器安装结构示意图；
图4为本发明的线束导轨安装结构示意图；
图5为本发明的线束导轨结构示意图。
其中：1-一轴；2-一轴分速齿轮；3-离合器壳体；4-第一同步器；5-第一滑套； 6-测速轮；7-转速传感器；8-一挡齿轮；9-第二滑套；10-倒挡齿轮；11-主箱壳体； 12-后盖壳体；13-第二同步器；14-二轴；15-二挡齿轮；16-第一中间轴；17-花键垫片；18-中间轴传动齿轮；19-中间轴分速齿轮；20-制动盘；21-摩擦盘；22-制动活塞；23-导轨；24-前副箱拨叉轴；25-位移传感器；26-副箱主轴减速齿轮； 27-副箱主轴；28-主箱；29-第一副箱；30-第二副箱；31-副箱驱动齿轮；32-推力滚子轴承；33-一轴齿轮；34-副箱中间轴齿轮；35-副箱中间轴传动齿轮；36-定位销；37-法兰盘；38-回位弹簧；39-隔套；40-副箱中间轴；41-第二中间轴；42- 制动器销子；43-中间轴二挡齿轮。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明12挡机械式自动变速器，包括主箱28以及位于主箱28 两侧的第一副箱29和第二副箱30，第一副箱29位于变速器动力输入端一侧。变速器整体为三段式筒式结构，变速器壳体包括依次连接的离合器壳体3、主箱壳体11和后盖壳体12。
变速器壳体内部从输入端到输出端依次设置一轴1、二轴14和副箱主轴27；一轴1上空套有一轴分速齿轮2和一轴齿轮33，一轴分速齿轮2和一轴齿轮33 之间装有第一同步器4，第一同步器4为锁销式同步器。一轴齿轮33与花键垫片 17通过花键联接并空套在一轴1上，一轴齿轮33和花键垫片17通过推力滚子轴承32和隔套39在一轴1上轴向定位，推力滚子轴承32和隔套39均套设在一轴 1上。由第一副箱29气缸通过前副箱第一副箱拨叉轴24及拨叉进行挂挡。
二轴14上空套有二挡齿轮15、一挡齿轮8和倒挡齿轮10，二轴14上装有第一滑套5和第二滑套9，第一滑套5位于一轴齿轮33和二挡齿轮15之间，第二滑套9位于一挡齿轮8和倒挡齿轮10之间，第一滑套5、第二滑套9与二轴 14通过花键联接，两个滑套能够在二轴14上轴向运动。副箱驱动齿轮31通过花键固定于二轴14末端。
二轴14两侧设置两个中间轴，第一中间轴16位于二轴14下方，第二中间轴41位于二轴14上方，两个中间轴上均设置有中间轴分速齿轮19、中间轴传动齿轮18、中间轴一挡齿轮、中间轴二挡齿轮以及中间轴倒挡齿轮；其中，中间轴一挡齿轮以及中间轴倒挡齿轮与中间轴一体制作；中间轴分速齿轮19、中间轴传动齿轮18和中间轴二挡齿轮均与中间轴过盈连接，并通过若干定位销36实现在中间轴上的轴向和圆周方向的定位，定位销36一端连接中间轴分速齿轮19、中间轴传动齿轮18或中间轴二挡齿轮，另一端连接中间轴。中间轴分速齿轮19、中间轴传动齿轮18、中间轴一挡齿轮、中间轴二挡齿轮以及中间轴倒挡齿轮分别与一轴分速齿轮2、一轴齿轮33、一挡齿轮8、二挡齿轮15以及倒挡齿轮10常啮合。
第一中间轴14上还设置有制动器，制动器起对中间轴制动的作用，制动器安装在离合器壳体3内部，离合器壳体3内部布置有润滑油泵。参见图2，制动器包括制动盘20、摩擦盘21、制动活塞22、回位弹簧38以及制动器销子42。摩擦盘21通过花键与第一中间轴16联接，随第一中间轴16以相同转速转动；制动盘20空套在第一中间轴16轴端，制动盘20外缘与制动器销子42相连接，制动器销子42与变速器壳体固定连接，保证制动盘20不能转动，制动盘20与摩擦盘21逐片间隔安装。在摩擦盘21与制动盘20组合体另一侧，安装有制动活塞22。当通入高压气时，制动活塞22压紧摩擦盘21与制动盘20组合体，对第一中间轴16进行减速制动；当撤掉高压气后，回位弹簧38使制动活塞22与摩擦盘21与制动盘20组合体分离，解除制动。
第二中间轴41上还过盈连接有测速轮6，测速轮6与第二中间轴41以相同的转速转动，转速传感器7设置在离合器壳体3的内壁上，用于测量测速轮3的转速。
第一副箱拨叉轴24一端位于第一副箱29连接的气缸内部，另一端伸入第一副箱29。参见图3，在第一副箱29的第一副箱拨叉轴24一端设置一段锥形，在主箱壳体11上设置位移传感器25安装孔，安装位移传感器25使位移传感器25 测位移端与前副箱第一副箱拨叉轴24锥面接触，当第一副箱29位移前后变化时，位移传感器25测位移端上下运动，通过一定的转化测得实际的第一副箱29位移。
副箱主轴27上安装有副箱主轴减速齿轮26和第二同步器13，副箱主轴减速齿轮26空套在副箱主轴27上；第二同步器13为增强型锁销式同步器，可靠性高，第二同步器13位于副箱驱动齿轮31与副箱主轴减速齿轮26之间。副箱主轴27动力输出端连接法兰盘37，通过法兰盘37向变速器外部输出动力。
一轴1、二轴14及副箱主轴27上的齿轮，除副箱驱动齿轮31和二轴14通过花键连接，其余均呈径向浮动状态。变速器齿轮除测速轮6外，其余均为用于传递扭矩的齿轮，这些齿轮全部采用斜齿轮。
参见图4和5，变速器外壳上设置固定变速器气管和线束的导轨23。使用螺栓将导轨23固定在变速器壳体上，导轨23上设置有安装卡槽及排水槽。安装卡槽可以用于安装气管和线束，通过扎带固定气管和线束在安装卡槽内。排水槽用于排除导轨23上的积水，防止积水浸泡气管及线束。
本发明12挡机械式自动变速器的动力传输路径：
发动机的动力通过离合器传给变速器的一轴1，一轴1上的第一同步器4通过和一轴1上的一轴分速齿轮2或一轴齿轮33接合，从而实现一轴1上的齿轮与中间轴分速齿轮19或中间轴传动齿轮18啮合，进而驱动中间轴及其上的各挡齿轮传动，此时一轴1上的另一个齿轮在一轴上空转；中间轴上各挡齿轮与二轴14上各挡齿轮常啮合，故二轴14上各挡齿轮同时转动。二轴上各挡齿轮空套在二轴14上，所以在空挡，即二轴上的第一滑套5、第二滑套9处在中间位置时，二轴14并不转动。当二轴14上的第一滑套5或第二滑套9移向某一挡位并将二轴齿轮同二轴14连为一体时，二轴14则开始转动。
当第二副箱30位于高挡区时，即第二同步器13齿套移向变速器动力输入方向时，二轴14的动力通过副箱驱动齿轮31和同步器齿套传递给副箱主轴27直接输出。
当第二副箱30位于低挡区时，即第二同步器13齿套移向变速器动力输出方向时，二轴14输出的动力通过副箱驱动齿轮31传递给副箱中间轴传动齿轮35，副箱中间轴传动齿轮35带动与其焊接在一起的副箱中间轴40，再依次通过副箱主轴减速齿轮26和同步器齿套传递给副箱主轴27并通过法兰盘37输出。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种12挡机械式自动变速器，其特征在于，包括主箱(28)、第一副箱(29)、第二副箱(30)和连接轴；第一副箱(29)和第二副箱(30)位于主箱(28)两侧；
连接轴包括从变速器动力输入端至输出端依次设置的一轴(1)、二轴(14)和副箱主轴(27)；一轴(1)、二轴(14)和副箱主轴(27)位于同一轴线上；
一轴(1)设置在第一副箱(29)内部；一轴(1)上依次套设一轴分速齿轮(2)、第一同步器(4)和一轴齿轮(33)；一轴齿轮(33)位于一轴(1)靠近二轴(14)的一端；
二轴(14)设置在主箱(28)内部，二轴(14)两侧设置主箱中间轴；二轴(14)上依次套设第一滑套(5)、二挡齿轮(15)、一挡齿轮(8)、第二滑套(9)、倒挡齿轮(10)和副箱驱动齿轮(31)；副箱驱动齿轮(31)位于二轴(14)靠近副箱主轴(27)一端的端部；
主箱中间轴的一端位于第一副箱(29)内部，另一端位于主箱(28)内部；主箱中间轴上依次设置中间轴分速齿轮(19)、中间轴传动齿轮(18)、中间轴二挡齿轮(43)、中间轴一挡齿轮和中间轴倒挡齿轮；中间轴分速齿轮(19)、中间轴传动齿轮(18)、中间轴二挡齿轮(43)、中间轴一挡齿轮和中间轴倒挡齿轮分别与一轴分速齿轮(2)、一轴齿轮(33)、二挡齿轮(15)、一挡齿轮(8)和倒挡齿轮(10)常啮合；
副箱主轴(27)设置在第二副箱(30)内部；副箱主轴(27)上依次套设第二同步器(13)、副箱主轴减速齿轮(26)和法兰盘(37)；法兰盘(37)位于副箱主轴(27)远离二轴(14)的一端；副箱主轴(27)两侧均设置副箱中间轴；
副箱中间轴一端位于主箱内部，另一端位于第二副箱(30)内部；副箱中间轴上设置副箱中间轴传动齿轮(35)和副箱中间轴齿轮(34)，副箱中间轴传动齿轮(35)和副箱中间轴齿轮(34)分别与副箱驱动齿轮(31)和副箱主轴减速齿轮(26)常啮合。
2.根据权利要求1所述的12挡机械式自动变速器，其特征在于，还包括制动器；制动器位于第一副箱(29)内部；
制动器包括制动盘(20)、摩擦盘(21)、制动活塞(22)、回位弹簧(38)以及制动器销子(42)；摩擦盘(21)与主箱中间轴花键联接，制动盘(20)空套在主箱中间轴轴端，制动盘(20)外缘与制动器销子(42)连接，制动器销子(42)与变速器壳体固定连接，制动盘(20)与摩擦盘(21)逐片间隔安装，回位弹簧(38)一端连接主箱中间轴末端，另一端连接制动活塞(22)；
当通入高压气时，制动活塞(22)压紧摩擦盘(21)与制动盘(20)，使主箱中间轴减速制动；当撤掉高压气后，回位弹簧(38)使制动活塞(22)与摩擦盘(21)和制动盘(20)分离，解除制动。
3.根据权利要求1所述的12挡机械式自动变速器，其特征在于，还包括导轨(23)；
导轨(23)与变速器壳体上端螺栓连接，导轨(23)上设置有安装卡槽以及排水槽，安装卡槽用于固定变速器气管和线束，排水槽用于排除导轨(23)积水。
4.根据权利要求1所述的12挡机械式自动变速器，其特征在于，还包括位移传感器(25)；
位移传感器(25)设置在主箱壳体(11)上；位移传感器(25)一端与第一副箱拨叉轴(24)一端端部的锥形面接触；
第一副箱拨叉轴(24)一端连接气缸，另一端伸入第一副箱(29)内部；第一副箱拨叉轴(24)伸入第一副箱(29)内部的一端的端部设置锥形面。
5.根据权利要求1所述的12挡机械式自动变速器，其特征在于，还包括测速轮(6)和转速传感器(7)；
测速轮(6)过盈配合安装在主箱中间轴上，转速传感器(7)设置在离合器壳体(3)上，转速传感器(7)用于检测测速轮(6)的转速。
6.根据权利要求1所述的12挡机械式自动变速器，其特征在于，还包括花键垫片(17)、推力滚子轴承(32)和隔套(39)；
花键垫片(17)、推力滚子轴承(32)和隔套(39)均套设在一轴(1)上，花键垫片(17)与一轴齿轮(33)花键联接，花键垫片(17)和隔套(39)均与推力滚子轴承(32)连接，推力滚子轴承(32)和隔套(39)均用于一轴齿轮(33)的轴向定位。
7.根据权利要求1所述的12挡机械式自动变速器，其特征在于，还包括若干定位销(36)；
定位销(36)位于主箱中间轴与主箱中间轴上套设的中间轴分速齿轮(19)、中间轴传动齿轮(18)和中间轴二挡齿轮(43)之间；用于中间轴分速齿轮(19)、中间轴传动齿轮(18)和中间轴二挡齿轮(43)的轴向以及圆周方向的定位。
8.根据权利要求1-7任一项所述的12挡机械式自动变速器，其特征在于，所述第一同步器和第二同步器均为锁销式同步器。
9.根据权利要求1-7任一项所述的12挡机械式自动变速器，其特征在于，所述第一滑套(5)和第二滑套(9)均与二轴(14)花键联接，第一滑套(5)和第二滑套(9)均能在二轴(14)上轴向移动。
10.根据权利要求1-7任一项所述的12挡机械式自动变速器，其特征在于，所述中间轴一挡齿轮和中间轴倒挡齿轮均与主箱中间轴一体成型；副箱中间轴传动齿轮(35)与副箱中间轴(40)焊接连接；副箱中间轴齿轮(34)与副箱中间轴(40)一体成型；所有用于传递扭矩的齿轮均为斜齿轮。
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