CN110939736A - 一种斜齿双中间轴十二档变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变速器领域，具体涉及一种斜齿双中间轴十二档变速器，主箱内包括第一轴、第二轴、主拨叉轴和锁止机构，所述第二轴与第一轴同轴线，且第二轴的两侧设有两根对称的中间轴，主箱为平行轴式传动结构，包含六个前进档和一个倒档；副箱内为行星传动结构，包含高低两个档位；所述锁止机构包括锁止单元和互锁轴，所述互锁轴与主拨叉轴垂直，主拨叉轴的圆周面上设有限位槽，互锁轴上设有限位块，所述锁止单元能将限位块卡入限位槽以及拉出限位槽。采用本技术方案时，能增加档位并提高传送稳定性。

Description

一种斜齿双中间轴十二档变速器

技术领域

本发明涉及变速器领域，具体涉及一种斜齿双中间轴十二档变速器。

背景技术

目前国内的重卡车型大多带副箱多档汽车变速器，主箱多为4-5个档位，主箱内多为单中间轴结构，其传送稳定性相对较差。同时驾驶员能通过操纵换档手柄带动主拨叉轴和主拨叉移动并带动同步器移动实现主箱换档，操纵换档手柄时感知主箱换档情况，副箱换档是通过气缸实现，驾驶员只需操纵气阀开关就能带动副拨叉轴和副拨叉移动并带动同步器移动实现副箱换档，但是不能感知副箱是否换上档；如果副箱没能换上档，此时即使驾驶员通过换档手柄实现主箱换档，变速箱也不能传递转速及扭矩，甚至会破坏副箱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传送稳定的斜齿双中间轴十二档变速器，副箱换档时能限制主箱换档。

为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种斜齿双中间轴十二档变速器，主箱内包括第一轴、第二轴、主拨叉轴和锁止机构，所述第二轴与第一轴同轴线，且第二轴的两侧设有两根对称的中间轴，主箱为平行轴式传动结构，包含六个前进档和一个倒档；副箱内为行星传动结构，包含高低两个档位；所述锁止机构包括锁止单元和互锁轴，所述互锁轴与主拨叉轴垂直，主拨叉轴的圆周面上设有限位槽，互锁轴上设有限位块，所述锁止单元能将限位块卡入限位槽以及拉出限位槽。

本方案的技术效果是：档位多，燃油经济性高，传送稳定性高，而且当副箱挂档时，锁止单元将互锁轴上的限位块卡入限位槽内，限位块能阻止主拨叉轴沿其轴向滑动，避免了主拨叉轴动作；当副箱挂档完毕时，在锁止单元的作用下互锁轴上的限位块从限位槽内滑出，主拨叉轴可以沿其轴向滑动，从而实现在副箱换档时主箱不进行换档动作，避免破坏副箱。

进一步的，主箱内还包括惰轮，所述第一轴上固定安装有第一轴常啮合齿轮，中间轴上依次固定安装有中间轴常啮合齿轮、中间轴六档齿轮、中间轴四档齿轮、中间轴三档齿轮、中间轴二档齿轮和中间轴一档齿轮；第二轴上依次固定安装有第二轴六档齿轮、第二轴四档齿轮、第二轴三档齿轮、第二轴二档齿轮、第二轴一档齿轮和第二轴倒档齿轮；所述第一轴常啮合齿轮与中间轴常啮合齿轮啮合，所述中间轴六档齿轮、中间轴四档齿轮、中间轴三档齿轮、中间轴二档齿轮和中间轴一档齿轮对应与第二轴六档齿轮、第二轴四档齿轮、第二轴三档齿轮、第二轴二档齿轮和第二轴一档齿轮啮合，中间轴一档齿轮能通过惰轮与第二轴倒档齿轮啮合；所述第二轴一档齿轮和第二轴二档齿轮之间、第二轴三档齿轮和第二轴四档齿轮之间以及第二轴六档齿轮一侧均设有同步器。本方案的技术效果是：主箱内结构紧凑，扭矩容量大，通过同步器可以实现六个前进档和一个倒档功能。

进一步的，副箱内包括行星传动机构、气动换档机构、动力输出轴和高档同步锥底座，高档同步锥底座固定在动力输出轴上；行星传动机构包括太阳轮、行星架、行星轮和齿圈，动力输出轴上套有支承座，所述支承座通过花键与齿圈连接成整体；在支承座之外设有低档同步锥、高档同步锥以及受气动换档机构控制的高低档同步器总成，高低档同步器总成包括结合套，结合套能与齿圈啮合。本方案的技术效果是：副箱具有高低档切换功能，在主、副箱联动作用下，实现多档变速，具有承载能力大、结构紧凑、档位数量多的特点。

进一步的，同步器为三锥面同步器。本方案的技术效果是：有效的降低同步器的换档力和换档时间，达到轻便换档的目的，同时由于摩擦副增加，摩擦面的接触应力大大降低，有效提升了同步器的使用寿命。

进一步的，副箱内还包括副拨叉轴和副拨叉，所述副拨叉上固定有顶杆，所述顶杆与主拨叉轴平行，且顶杆由副拨叉轴驱动。本方案的技术效果是：直接在副拨叉上固定顶杆，方便生产。

进一步的，所述锁止单元包括弹簧和锁止斜槽，所述锁止斜槽设置于顶杆上，所述弹簧设置于互锁轴的一端，互锁轴的另一端能与顶杆的圆周面接触，或互锁轴的另一端位于锁止斜槽内；主拨叉轴的圆周面上设有一个限位槽，互锁轴上设有一个限位块，所述限位块和限位槽靠近弹簧一侧。本方案的技术效果是：当副箱挂档时，顶杆沿其轴向移动，在弹簧的作用下，互锁轴由与顶杆的圆周面接触变为滑入锁止斜槽内，从而使限位块卡入限位槽内，避免了主拨叉轴动作。

进一步的，所述锁止单元包括一号齿条、二号齿条和齿轮柱，所述一号齿条与互锁轴固定连接，所述二号齿条与顶杆固定连接，所述一号齿条和二号齿条均与齿轮柱啮合；主拨叉轴的圆周面上设有两个相对的限位槽，互锁轴上设有两个限位块。本方案的技术效果是：当副箱挂档时，顶杆沿其轴向移动，从而通过二号齿条带动齿轮柱转动，从而带动一号齿条和互锁轴移动，从而使限位块卡入限位槽内，避免了主拨叉轴动作；也就是副拨叉处于中间位置时，限位块与限位槽分离，当副拨叉在副拨叉轴的作用下左右移动时，两个限位块可以间歇锁住主拨叉轴，不存在使用弹簧情况下弹簧失效的问题，而且主拨叉轴的圆周面上设有两个相对的限位槽，相对于在主拨叉轴的圆周面上设有一个限位槽而言，主拨叉轴的重量分布更加均匀；因为在主拨叉轴上设一个限位槽，由于重力分布不均，主拨叉轴在换档时往复滑动的过程中会绕其周向转动，使未设限位槽的一侧转动至下方；因此本方案主拨叉轴不会绕其周向转动，不会造成主拨叉产生偏差，确保换档顺利。

进一步的，互锁轴的圆周面上设有弧形凹槽，所述主拨叉轴位于弧形凹槽内。本方案的技术效果是：能减小主拨叉轴和互锁轴在纵向上的占用空间。

进一步的，锁止斜槽的数量为两个，锁止斜槽之间的距离小于互锁轴的直径。本方案的技术效果是：能提高副箱换档时互锁轴插入锁止斜槽内的即时性。

进一步的，低档同步锥和高档同步锥的摩擦面上具有碳颗粒层。本方案的技术效果是：有利于提高低档同步锥和高档同步锥的摩擦力。

附图说明

图1为本发明实施例的剖视图；

图2为主箱内的结构示意图；

图3为实施例1中锁止机构的三维示意图；

图4为实施例2中锁止机构的三维示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：第一轴1、第一轴常啮合齿轮2、主箱3、副箱4、五六档同步器5、互锁轴6、第二轴六档齿轮7、主拨叉轴8、第二轴四档齿轮9、三四档同步器10、顶杆11、第二轴三档齿轮12、第二轴二档齿轮13、锁止斜槽14、一二档同步器15、第二轴一档齿轮16、弧形凹槽17、第二轴倒档齿轮18、限位块19、限位槽20、第二轴21、中间轴22、弹簧23、中间轴常啮合齿轮24、中间轴六档齿轮25、中间轴四档齿轮26、中间轴三档齿轮27、中间轴二档齿轮28、中间轴一档齿轮29、惰轮30、一号齿条31、倒档轴32、二号齿条33、齿轮柱34、动力输出轴35、太阳轮36、行星架37、行星轮38、齿圈39、高低档同步器总成40、副拨叉轴41、副拨叉42。

实施例1：

实施例1基本如附图1-3所示：如图1所示的一种斜齿双中间轴十二档变速器，包括主箱3和副箱4，主箱3和副箱4直接连接；主箱3内包括第一轴1、第二轴21、主拨叉轴8和如图3所示的锁止机构。如图2所示，第二轴21与第一轴1同轴线，第二轴21的两侧设有两根对称的中间轴22(图中只示出了一根中间轴22)，中间轴22通过圆锥滚子轴承与主箱3连接。

主箱3内设置有倒档轴32，倒档轴32上设有惰轮30；第一轴1上固定安装有第一轴常啮合齿轮2，中间轴22上依次固定安装有中间轴常啮合齿轮24、中间轴六档齿轮25、中间轴四档齿轮26、中间轴三档齿轮27、中间轴二档齿轮28和中间轴一档齿轮29；第二轴21上依次固定安装有第二轴六档齿轮7、第二轴四档齿轮9、第二轴三档齿轮12、第二轴二档齿轮13、第二轴一档齿轮16和第二轴倒档齿轮18；第一轴常啮合齿轮2与中间轴常啮合齿轮24啮合，中间轴六档齿轮25、中间轴四档齿轮26、中间轴三档齿轮27、中间轴二档齿轮28和中间轴一档齿轮29对应与第二轴六档齿轮7、第二轴四档齿轮9、第二轴三档齿轮12、第二轴二档齿轮13和第二轴一档齿轮16啮合，中间轴一档齿轮29能通过惰轮30与第二轴倒档齿轮18啮合。

第二轴一档齿轮16和第二轴二档齿轮13之间安装有一二档同步器15，第二轴三档齿轮12和第二轴四档齿轮9之间安装有三四档同步器10，第二轴六档齿轮7左侧(即第二轴六档齿轮7与第一轴常啮合齿轮2之间)安装有五六档同步器5；其中一二档同步器15和三四档同步器10为双锥面同步器，五六档同步器5为单锥面同步器；当然一二档同步器15、三四档同步器10和五六档同步器5均可采用三锥面同步器。主拨叉轴8上固定有主拨叉，用于拨动各同步器。

副箱4与公告号为CN201802841U的专利相似，如图1所示，副箱4内包括行星传动机构、气动换档机构、动力输出轴35和高档同步锥底座，高档同步锥底座由花键固定在动力输出轴35上。行星传动机构包括太阳轮36、行星架37、行星轮38和齿圈39，太阳轮36通过花键固定在第二轴21的末端，即第二轴21伸入副箱4的部分，行星架37和动力输出轴35固定成一刚性整体，且支承在副箱4壳体上，行星轮38通过滚针轴承空套于支承在行星架37上的行星轮38轴，行星轮38和太阳轮36、齿圈39均啮合。

动力输出轴35上套有深沟球轴承抵住行星架37，深沟球轴承外套有支承座，且支承座通过花键与齿圈39连接成整体；在支承座之外设有固定在副箱4上的锁止板，在支承座之外还依次套有低档同步锥、高低档同步器总成40和高档同步锥，当然，行星传动机构也可以位于低档同步锥、高低档同步器总成40和高档同步锥的左侧，此时低档同步锥和高档同步锥互换位置，低档同步锥通过花键固定在锁止板上，高档同步锥通过花键固定在高档同步锥底座上，低档同步锥和高档同步锥的摩擦面上具有碳颗粒层。

高低档同步器总成40受气动换档机构控制，气动换档机构包括换档气缸和活塞，换档气缸与副箱4一体成型，活塞安装在副拨叉轴41上并位于换档气缸中，副拨叉42安装在副拨叉轴41上。气动换档机构中的气阀气路是通过换档手柄来操控转换的，拨动换档手柄上的拨动头，气阀气路转换，在压缩空气作用下，活塞前后移动并带动副拨叉轴41移动，从而带动高低档同步器总成40上的齿套移动，实现副箱4高低档区域转换。

如图3所示，包括锁止单元和互锁轴6，互锁轴6滑动设置于变速器上盖中，互锁轴6与三根主拨叉轴8垂直，互锁轴6的圆周面上开有弧形凹槽17，主拨叉轴8位于弧形凹槽17内，互锁轴6上一体成型有限位块19，每根主拨叉轴8的圆周面上开有一个限位槽20；副拨叉42上焊接有顶杆11，顶杆11与主拨叉轴8相互平行。

锁止单元包括弹簧23和两个锁止斜槽14，锁止斜槽14开设在顶杆11上，锁止斜槽14的长度根据副拨叉42的行程确定，弹簧23设置于互锁轴6的一端，弹簧23的一端与变速器上盖焊接，弹簧23的另一端与互锁轴6的一端焊接；互锁轴6的另一端与顶杆11的圆周面接触，两个锁止斜槽14之间的距离小于互锁轴6的直径。

具体实施过程如下：

主箱3内换档通过上盖总成和顶盖总成共同实现控制，上盖总成和顶盖总成本身的结构是汽车行业中常规技术，这里不做赘述。在顶盖总成的选、换档拨杆作用下，上盖总成中的拨叉系统开始前后移动，带动各前进档位齿轮之间的同步器与其中一个档位齿轮的同步锥上的齿结合，此时该档位的空套齿轮与第二轴21结合成一体，实现主箱3内该前进档位的动力输出到副箱4内。如图2所示，主箱3内各档位动力输出路径的具体情况如下所示：

一档：1→24→22→29→16→15→21；二档：1→24→22→28→13→15→21；三档：1→24→22→27→12→10→21；四档：1→24→22→26→9→10→21；五档：1→5→21；六档：1→24→22→25→7→5→21；倒档：1→24→22→29→30→18→21。

当变速器要在高档区工作时，如图1所示，气动换档机构中的活塞移动并带动副拨叉轴41和副拨叉42移动，从而带动高低档同步器总成40移动并与高档同步锥结合，此时高档同步锥、高档同步锥底座、行星架37、动力输出轴35、支承座、齿圈39成为一体，动力经动力输出轴35输出。

当变速器要在低档区工作时，如图1所示，气动换档机构中的活塞反向移动并带动副拨叉轴41和副拨叉42反向移动，从而带动高低档同步器总成40反向移动并与低档同步锥结合，此时低档同步锥、锁止板、支承座、齿圈39成为一体，行星传动机构变速比输出，动力经太阳轮36、行星轮38、动力输出轴35输出。

其中，当副箱4挂高档时，如图3所示，副拨叉轴41沿其轴向移动，从而带动副拨叉42移动以及带动顶杆11沿其轴向移动，当互锁轴6与锁止斜槽14对准后，在弹簧23的弹力作用下，互锁轴6移动并滑入锁止斜槽14内，从而带动限位块19卡入限位槽20内，避免了主拨叉轴8动作，互锁轴6在锁止斜槽14内滑动的过程中，副拨叉42完成换档。

当副拨叉42复位时，副拨叉轴41沿其轴向反向移动，从而带动副拨叉42反向移动以及带动顶杆11沿其轴向反向移动，当互锁轴6由锁止斜槽14过渡至与顶杆11的周向接触的过程中，顶杆11推动互锁轴6反向移动，从而将限位块19从限位槽20内拉出，主拨叉轴8可以滑动。

当副箱4挂低档时，除副拨叉轴41、副拨叉42和顶杆11的移动方向与“副箱4挂高档时”相反，其余情况和“副箱4挂高档时”一致。

实施例2：

与实施例1不同的是，如图4所示，锁止单元包括一号齿条31、二号齿条33和齿轮柱34，一号齿条31与互锁轴6焊接，二号齿条33与顶杆11焊接，齿轮柱34转动设置于变速器上盖中，一号齿条31和二号齿条33均与齿轮柱34啮合；主拨叉轴8的圆周面上开有两个相对的限位槽20，互锁轴6上一体成型有两个限位块19，限位槽20的深度根据副拨叉42的行程确定。

具体实施过程如下：

与实施例1不同的是，如图4所示，当副箱4挂高档时，副拨叉轴41沿其轴向移动，从而带动副拨叉42移动以及带动顶杆11沿其轴向移动，进而带动二号齿条33移动，二号齿条33带动齿轮柱34转动，从而带动一号齿条31移动，进而带动互锁轴6移动，限位块19卡入限位槽20内，避免了主拨叉轴8动作，限位块19在限位槽20内移动的过程中，副拨叉42完成换档。

当副箱4复位后挂低档时，副拨叉轴41沿其轴向反向移动，从而带动副拨叉42反向移动以及带动顶杆11沿其轴向反向移动，进而带动二号齿条33反向移动，二号齿条33带动齿轮柱34反向转动，从而带动一号齿条31反向移动，进而带动互锁轴6反向移动，限位块19卡入限位槽20内，避免了主拨叉轴8动作，限位块19在限位槽20内移动的过程中，副拨叉42完成换档。

实施例3：

本实施例提供另外一种锁止齿圈39的方式，如图1所示，高低档同步器总成40上套有结合套，结合套的外周面设置有轮齿，结合套通过轮齿可以和齿圈39的内圈啮合。

以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种斜齿双中间轴十二档变速器，其特征在于：主箱内包括第一轴、第二轴、主拨叉轴和锁止机构，所述第二轴与第一轴同轴线，且第二轴的两侧设有两根对称的中间轴，主箱为平行轴式传动结构，包含六个前进档和一个倒档；副箱内为行星传动结构，包含高低两个档位；所述锁止机构包括锁止单元和互锁轴，所述互锁轴与主拨叉轴垂直，主拨叉轴的圆周面上设有限位槽，互锁轴上设有限位块，所述锁止单元能将限位块卡入限位槽以及拉出限位槽。

2.根据权利要求1所述的一种斜齿双中间轴十二档变速器，其特征在于：主箱内还包括惰轮，所述第一轴上固定安装有第一轴常啮合齿轮，中间轴上依次固定安装有中间轴常啮合齿轮、中间轴六档齿轮、中间轴四档齿轮、中间轴三档齿轮、中间轴二档齿轮和中间轴一档齿轮；第二轴上依次固定安装有第二轴六档齿轮、第二轴四档齿轮、第二轴三档齿轮、第二轴二档齿轮、第二轴一档齿轮和第二轴倒档齿轮；所述第一轴常啮合齿轮与中间轴常啮合齿轮啮合，所述中间轴六档齿轮、中间轴四档齿轮、中间轴三档齿轮、中间轴二档齿轮和中间轴一档齿轮对应与第二轴六档齿轮、第二轴四档齿轮、第二轴三档齿轮、第二轴二档齿轮和第二轴一档齿轮啮合，中间轴一档齿轮能通过惰轮与第二轴倒档齿轮啮合；所述第二轴一档齿轮和第二轴二档齿轮之间、第二轴三档齿轮和第二轴四档齿轮之间以及第二轴六档齿轮一侧均设有同步器。

3.根据权利要求2所述的一种斜齿双中间轴十二档变速器，其特征在于：副箱内包括行星传动机构、气动换档机构、动力输出轴和高档同步锥底座，高档同步锥底座固定在动力输出轴上；行星传动机构包括太阳轮、行星架、行星轮和齿圈，动力输出轴上套有支承座，所述支承座通过花键与齿圈连接成整体；在支承座之外设有低档同步锥、高档同步锥以及受气动换档机构控制的高低档同步器总成，高低档同步器总成包括结合套，结合套能与齿圈啮合。

4.根据权利要求3所述的一种斜齿双中间轴十二档变速器，其特征在于：同步器为三锥面同步器。

5.根据权利要求1或4任意一项所述的一种斜齿双中间轴十二档变速器，其特征在于：副箱内还包括副拨叉轴和副拨叉，所述副拨叉上固定有顶杆，所述顶杆与主拨叉轴平行，且顶杆由副拨叉轴驱动。

6.根据权利要求5所述的一种斜齿双中间轴十二档变速器，其特征在于：所述锁止单元包括弹簧和锁止斜槽，所述锁止斜槽设置于顶杆上，所述弹簧设置于互锁轴的一端，互锁轴的另一端能与顶杆的圆周面接触，或互锁轴的另一端位于锁止斜槽内；主拨叉轴的圆周面上设有一个限位槽，互锁轴上设有一个限位块，所述限位块和限位槽靠近弹簧一侧。

7.根据权利要求5所述的一种斜齿双中间轴十二档变速器，其特征在于：所述锁止单元包括一号齿条、二号齿条和齿轮柱，所述一号齿条与互锁轴固定连接，所述二号齿条与顶杆固定连接，所述一号齿条和二号齿条均与齿轮柱啮合；主拨叉轴的圆周面上设有两个相对的限位槽，互锁轴上设有两个限位块。

8.根据权利要求6或7任意一项所述的一种斜齿双中间轴十二档变速器，其特征在于：互锁轴的圆周面上设有弧形凹槽，所述主拨叉轴位于弧形凹槽内。

9.根据权利要求6所述的一种斜齿双中间轴十二档变速器，其特征在于：锁止斜槽的数量为两个，锁止斜槽之间的距离小于互锁轴的直径。

10.根据权利要求3所述的一种斜齿双中间轴十二档变速器，其特征在于：低档同步锥和高档同步锥的摩擦面上具有碳颗粒层。

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