CN111255881A - 锥齿轮自动变速器 - Google Patents

Abstract

一种锥齿轮自动变速器，包括：变速器箱体、变速器输入轴和变速器输出轴；设置在变速器输入轴和变速器输出轴之间包含多个旋转元件的变速机构和一个设于变速器中的前进与倒车挡切换机构；利用多个基于变速指令可选择性地使所述变速机构的变速机构输入锥齿轮和变速机构输出锥齿轮在变速器输入轴或变速器输出轴之间成为联接或分离状态的多个转矩传递机构产生多个不同速比的输出以满足车辆行驶的需求。本发明的有益效果是该变速器主变速传动部分为定轴轮系结构，构造简单易控，克服了传统变速器结构复杂、设计、制造、换挡控制以及维修保养难度大的弊端。

Description

锥齿轮自动变速器

所属技术领域

本发明涉及一种锥齿轮自动变速器，属机械传动技术领域，尤其涉及一种包含多个齿轮变速机构和多个转矩传递机构，具有多个变速挡位的自动变速器。

背景技术

考虑到燃料经济性和换挡平顺性等因素，要求自动变速器实现多挡化变速。在已经提出的技术方案中，通过转矩传递机构、行星齿轮装置相互联接组合来获得多个传动比的自动变速器。但是，为了构成上述能够实现多档变速的自动变速器，需要在多个转矩传递机构以及多个行星齿轮组的各旋转单元之间设计复杂的动力连接传递通路，使得自动变速器的结构复杂，设计、制造以及后期的维修保养成本高、难度大，妨碍了自动变速器的轻量化和控制性能的提高。

发明内容

为了克服上述弊端，本发明提供一种结构简单，制造成本低、控制性能好并且轻量化的多挡位自动变速器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锥齿轮自动变速器，包括：变速器箱体62、变速器输入轴63和变速器输出轴64；设置在变速器输入轴63和变速器输出轴64之间包含多个旋转元件的变速机构60和一个设于变速器中的前进与倒车挡切换机构61；多个基于变速指令可选择性地使所述旋转元件在变速器输入轴63或变速器输出轴64之间成为联接或分离状态的多个转矩传递机构，其特征在于：所述变速机构60其构造为，至少三个同轴套嵌状设置的变速机构输入锥齿轮和至少三个同轴套嵌状设置的变速机构输出锥齿轮与轮状的变速机构固定架120同轴并分列于变速机构固定架120轴向的两侧，在变速机构固定架120的变速机构中心毂121和变速机构轮圈122之间径向设置至少一组并分别与分列于变速机构固定架120两侧的变速机构输入锥齿轮和变速机构输出锥齿轮相啮合的变速机构中间锥齿轮组79，变速机构中间锥齿轮组79中的各个变速机构中间锥齿轮固定于变速机构中间锥齿轮组轴127上，变速机构中间锥齿轮组轴127的两端分别固定于变速机构中心毂121和变速机构轮圈122 上；在变速机构固定架120的变速机构中心毂121和变速机构轮圈122之间设有起连接和支撑作用的与变速机构中间锥齿轮组79相间的变速机构轮辐123；变速机构固定架120与变速器箱体62固定相接。

在变速器的输出或输入端的任意一端设有前进与倒车挡切换机构61。由于通过变速机构输出的旋转动力是与变速器输入的旋转方向是反向的，因此在变速器中增加前进与倒车挡切换机构以获得正向旋转输出和反向旋转输出，从而满足车辆行驶的需求。

每个输入端离合器各控制一个输入锥齿轮，每个输出端离合器各控制一个输出锥齿轮，变速器通过变速指令控制输入端离合器和输出端离合器联接或分离，使变速机构的输入锥齿轮分别与变速机构的输出锥齿轮俩俩组合成不同的齿比配对组合，从而形成不同的齿比输出。

所述的旋转元件为变速机构和前进与倒车挡切换机构中可旋转的参与动力传递的元件的总称，包括：变速机构输入和输出锥齿轮、行星齿架、太阳轮等。

所述的转矩传递机构为合称为输入端离合器的输入端第一离合器65、输入端第二离合器66、输入端第三离合器67和合称为输出端离合器的输出端第一离合器68、输出端第二离合器69、输出端第三离合器70以及可选择离合器1的总称。

输入端第一离合器65、输入端第二离合器66、输入端第三离合器67合称为输入端离合器；输出端第一离合器68、输出端第二离合器69、输出端第三离合器70合称为输出端离合器。

输入端第一离合器输入连接件80、输入端第二离合器输入连接件81、输入端第三离合器输入连接件82合称为输入端离合器输入连接件；输入端第一离合器输出连接件83、输入端第二离合器输出连接件84、输入端第三离合器输出连接件85合称为输入端离合器输出连接件；

输出端第一离合器输入连接件90、输出端第二离合器输入连接件91、输出端第三离合器输入连接件92合称为输出端离合器输入连接件；输出端第一离合器输出连接件93、输出端第二离合器输出连接件94、输出端第三离合器输出连接件95合称为输出端离合器输出连接件；

第一锥齿轮输入连接件100、第二锥齿轮输入连接件101、第三锥齿轮输入连接件102合称为锥齿轮输入连接件；第一锥齿轮输出连接件103、第二锥齿轮输出连接件104、第三锥齿轮输出连接件105 合称为锥齿轮输出连接件；

变速机构输入锥齿轮为变速机构第一输入锥齿轮73、变速机构第二输入锥齿轮74、变速机构第三输入锥齿轮75的合称；变速机构输出锥齿轮为变速机构第一输出锥齿轮76、变速机构第二输出锥齿轮77、变速机构第三输出锥齿轮78的合称。

本发明的有益效果是该自动变速器主变速传动部分(变速机构) 为定轴轮系，结构简单，变速传动简单而直接，变速器换挡控制简单，克服了传统多档自动变速器需要在多个转矩传递机构以及多个行星齿轮组(周转轮系)的各旋转单元之间设计复杂的动力连接和传递通路，使得自动变速器的结构复杂，加大了设计、制造以及维修保养的难度，妨碍自动变速器的轻量化以及换挡控制性能提高的弊端。

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为本发明结构简图-变向机构为端面齿结构。

图2为本发明结构简图-变向机构为行星齿轮结构。

图3为本发明结构简图-前进与倒车切换机构为平行轴式结构。

图4为本发明结构简图-变向机构为锥齿轮结构。

图5为本发明剖视图-变向机构为端面齿结构。

图6为本发明选择离合器花键毂结构示意图。

图7为本发明选择离合器内环结合套结构示意图。

图8为本发明选择离合器外环结合套结构示意图。

图9为本发明前进与倒车切换机构-变向机构为行星齿轮结构示意图。

图10为本发明变向机构为锥齿轮结构示意图。

图11为本发明选择离合器工作原理示意图。

图12为本发明可选择离合器零件分解示意图。

图13为本发明为本发明各挡位齿比、齿比落差以及各挡位换挡元件工作状态图。

图14为本发明前进与倒车切换机构-变向机构为端面齿轮结构示意图。

图15为本发明端面齿轮变向机构分解示意图。

图16为本发明变速机构分解示意图。

图17为本发明前进与倒车挡切换机构为平行轴式结构示意图。

图中1.可选择离合器，2.内环结合齿圈，3.外环结合齿圈，4. 内环同步环，5.外环同步环，6.内环结合套，7.外环结合套，8.内环滑块，9.外环滑块，10.内环结合套定位销，11.外环结合套定位销，12.内环定位销弹簧，13.外环定位销弹簧，14.花键毂，15.内环花键毂，16.外环花键毂，17.内外环结合套联动齿轮，18.拨叉槽，19.内环结合套传动齿条，20.外环结合套传动齿条，21.内环滑块定位销安装孔，22.外环滑块定位销安装孔，23.内环结合套安装槽，24.内外环结合套联动齿轮安装槽，25.内环定位销弹簧安装孔，26. 外环定位销弹簧安装孔，27.内环滑块安装槽，28.外环滑块安装槽， 29.内环定位销定位槽，30.外环定位销定位槽，32.内环结合套花键齿，33.外环结合套花键齿，34.内环花键毂花键齿，35.外环花键毂花键齿，36.内环结合齿圈摩擦锥环，37.外环结合齿圈摩擦锥环， 38.结合套，39.结合齿圈，40.同步环，41.内外环结合套联动齿轮轴，42.行星齿轮排，45.齿圈，46.行星架，47.太阳轮，48.行星轮，49.齿圈固定齿，50.单环离合器，51.正向主动齿轮，52.正向被动齿轮，53.正向被动齿轮结合齿圈，54.反向主动齿轮，55.反向被动齿轮，56.反向被动齿轮结合齿圈，57.惰轮，58.单环结合套， 59.单环花键毂，60.变速机构，61.前进与倒车挡切换机构，62.变速器箱体，63.变速器输入轴，64.变速器输出轴，65.输入端第一离合器，66.输入端第二离合器，67.输入端第三离合器，68.输出端第一离合器，69.输出端第二离合器，70.输出端第三离合器，73.变速机构第一输入锥齿轮，74.变速机构第二输入锥齿轮，75.变速机构第三输入锥齿轮，76.变速机构第一输出锥齿轮，77.变速机构第二输出锥齿轮，78.变速机构第三输出锥齿轮，79.变速机构中间锥齿轮组，80.输入端第一离合器输入连接件，81.输入端第二离合器输入连接件，82.输入端第三离合器输入连接件，83.输入端第一离合器输出连接件，84.输入端第二离合器输出连接件，85.输入端第三离合器输出连接件，86.输入轴与输入端离合器输入连接件，87.输出端离合器与离合器输出轴连接件，88.输出端离合器输出轴，90.输出端第一离合器输入连接件，91.输出端第二离合器输入连接件，92.输出端第三离合器输入连接件，93.输出端第一离合器输出连接件，94.输出端第二离合器输出连接件，95.输出端第三离合器输出连接件，96.变速机构中间锥齿轮，100.第一输入锥齿轮连接件，101.第二输入锥齿轮连接件，102.第三输入锥齿轮连接件，103.第一输出锥齿轮连接件，104.第二输出锥齿轮连接件，105.第三输出锥齿轮连接件，106. 变向机构，107.变向机构输入端面齿轮，108.变向机构输出端面齿轮，109.变向机构圆柱齿轮，111.变向机构固定架，112.变向机构中心毂，113.变向机构轮圈，114.变向机构轮辐，120.变速机构固定架，121.变速机构中心毂，122.变速机构轮圈，123.变速机构轮辐，125.轴承，126.变向机构圆柱齿轮轴，127.变速机构中间锥齿轮组轴，128.拨叉，129.输入端离合器油缸，130.输入端离合器旋转毂，131.输出端离合器油缸，132.输出端离合器旋转毂，133.油道， 134.变速机构固定轴，135.同步装置，145.单环结合套内花键齿， 146.单环花键毂花键齿，151.变向机构输入锥齿轮，152.变向机构输出锥齿轮，153.变向机构中间锥齿轮，154.变向机构中间锥齿轮轴， 168.液力变矩器。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行进一步说明。

作为本发明的优选结构，如图1-17所示，所述变速机构60其构造为，三个同轴套嵌状设置的变速机构第一输入锥齿轮73、变速机构第二输入锥齿轮74、变速机构第三输入锥齿轮75和三个同轴套嵌状设置的变速机构第一输出锥齿轮76、变速机构第二输出锥齿轮77、变速机构第三输出锥齿轮78与轮状的变速机构固定架120同轴并分列于变速机构固定架120轴向的两侧，在变速机构固定架120的变速机构中心毂121和变速机构轮圈122之间径向设置至少一组并分别与分列于变速机构固定架120两侧的变速机构输入锥齿轮和变速机构输出锥齿轮相啮合的变速机构中间锥齿轮组79，变速机构中间锥齿轮组79固定于变速机构中间锥齿轮组轴127上，变速机构中间锥齿轮组轴127的两端分别固定于变速机构中心毂121和变速机构轮圈 122上；在变速机构固定架120的变速机构中心毂121和变速机构轮圈122之间设有起连接和支撑作用的与变速机构中间锥齿轮组79相间的变速机构轮辐123；变速机构固定架120与变速器箱体62固定相接。

三个同轴套嵌状设置的输入端第一离合器65、输入端第二离合器66、输入端第三离合器67和三个同轴套嵌状设置的输出端离合器的输出端第一离合器68、输出端第二离合器69、输出端第三离合器 70与变速机构60同轴并分列于变速机构60轴向的两侧。

变速器输入轴63通过输入轴与输入端离合器输入连接件86与输入端第一离合器输入连接件80、输入端第二离合器输入连接件81、输入端第三离合器输入连接件82相连接；

输入端第一离合器输出连接件83通过第一输入锥齿轮连接件 100与变速机构第一输入锥齿轮73相连接；

输入端第二离合器输出连接件84通过第二输入锥齿轮连接件 101与变速机构第二输入锥齿轮74相连接；

输入端第三离合器输出连接件85通过第一输入锥齿轮连接件 102与变速机构第三输入锥齿轮75相连接；

变速机构第一输出锥齿轮76通过第一输出锥齿轮连接件103与输出端第一离合器输入连接件90相连接；

变速机构第二输出锥齿轮77通过第二输出锥齿轮连接件104与输出端第二离合器输入连接件91相连接；

变速机构第三输出锥齿轮78通过第三输出锥齿轮连接件105与输出端第三离合器输入连接件92相连接；

输出端第一离合器输出连接件93、输出端第二离合器输出连接件94、输出端第三离合器输出连接件95通过输出端离合器与离合器输出轴连接件87与输出端离合器输出轴88相连接；通过上述连接使三个输入端离合器与三个输入锥齿轮，三个输出端离合器与三个输出锥齿轮之间形成一一对应连接关系。

变速器通过变速指令控制输入端离合器和输出端离合器联接或分离，使变速机构第一输入锥齿轮73、变速机构第二输入锥齿轮74、变速机构第三输入锥齿轮75分别与变速机构第一输出锥齿轮76、变速机构第二输出锥齿轮77、变速机构第三输出锥齿轮78俩俩组合成九个不同的齿轮配对组合，从而形成九个不同速比的输出，再通过前进与倒车挡切换机构61产生九个前进挡和九个倒车挡。

作为本发明的一种优选方案，前进与倒车挡切换机构61设于变速器的输出端，输出端离合器输出轴88与前进与倒车挡切换机构61 相连接。

所述的前进与倒车挡切换机构61，作为本发明的一种优选结构其构造由一个可选择离合器1和一个变向机构106组合构成。

如图6、7、8、9、11、12所示，所述的可选择离合器1其构造为，一种可选择离合器，具备：内环结合套6、外环结合套7、花键毂14、内环齿圈2以及外环齿圈3，其特征是：花键毂14设有两个一体化的同轴套嵌状的内环花键毂15和外环花键毂16，外环结合套 7设有与外环花键毂花键齿35相配合的外环结合套内花键齿33并套接于外环花键毂16上，内环结合套6设有与内环花键毂花键齿34相配合的内环结合套内花键齿32，安装于内环花键毂15和外环花键毂 16之间的内环结合套安装槽23内并套接于内环花键毂15上；在外环花键毂16上于内环结合套6和外环结合套7之间设有内外环结合套联动齿轮17，并分别在内环结合套6和外环结合套7上轴向设置能够与内外环结合套联动齿轮17啮合的内环结合套传动齿条19和外环结合套传动齿条20，使外环结合套7在受到沿可选择离合器1的轴向的外力推动时联动内环结合套6朝外力推动的反向运动并使内环结合套6与内环齿圈2、外环结合套7与外环齿圈3可选择性的套合或分离。所述的内外环结合套联动齿轮17至少设置一个。在外环花键毂16上设有径向贯穿的内外环结合套联动齿轮安装槽24用于安放内外环结合套联动齿轮17。可选择离合器1的花键毂14固定于变速器输出轴64上。

可选择离合器有三种工作模式，即(1)外环结合套与外环结合齿圈以及内环结合套与内环结合齿圈均分离模式(如图11的a图所示)，在该模式下可选择离合器不传递动力；(2)外环结合套与外环结合齿圈结合，内环结合套与内环结合齿圈分离模式(如图11的b图所示)，在该模式下离合器只有外环结合套与外环结合齿圈传递动力，而内环结合套与内环结合齿圈不传递动力；(3)外环结合套与外环结合齿圈分离而内环结合套与内环结合齿圈结合模式(如图11的c图所示)，在该模式下离合器只有内环结合套与内环结合齿圈传递动力，而外环结合套与外环结合齿圈不传递动力。

为使结合套38与结合齿圈39之间结合平顺，在结合套38与结合齿圈39之间设有能够使结合套38与结合齿圈39在结合前达到同步旋转的同步装置，所述的同步装置为锁销式、锁环式或增力式等。结合套38是内环结合套6和外环结合套7的总称，结合齿圈39是内环结合齿圈2和外环结合齿圈3的总称，同步环40是内环同步环4 和外环同步环5的总称。

作为本发明的优选方案，所述的同步装置为锁环式，分别在内环齿圈2和外环齿圈3上设有内环结合齿圈摩擦锥环36和外环结合齿圈摩擦锥环37，内环同步环4、外环同步环5分别套接于内环结合齿圈摩擦锥环36和外环结合齿圈摩擦锥环37上，在花键毂14的内环花键毂15和外环花键毂16上分别设有内环滑块安装槽27和外环滑块安装槽28以及内环滑块8和外环滑块9，在内环滑块8和外环滑块9上分别设有内环结合套定位销10和外环结合套定位销11以及内环定位销弹簧12和外环定位销弹簧13，在内环结合套6和外环结合套7上分别设有内环定位销定位槽29和外环定位销定位槽30。

如图11的b图所示，当外环结合套在受到换挡拨叉沿可选择离合器的轴向向外环结合齿圈方向推动时，外环结合齿圈首先带动外环滑块移动并抵推外环同步环与外环结合齿圈摩擦锥环结合，外环同步环对外环结合套的移动进行锁止直到外环结合套与外环结合齿圈达到同步旋转外环结合套与外环结合齿圈结合，与此同时，外环结合套通过外环结合套传动齿条带动内外环结合套联动齿轮旋转并通过内环结合套传动齿条推动内外环结合套朝外环结合套移动方向的反向移动；如图11的c图所示，当外环结合套在受到换挡拨叉沿可选择离合器的轴向向外环结合齿圈方向的反向推动时，外环结合套通过外环结合套传动齿条带动内外环结合套联动齿轮旋转并通过内环结合套传动齿条推动内外环结合套朝内环结合齿圈方向移动，内外环结合首先带动内环滑块移动并抵推内环同步环与内环结合齿圈摩擦锥环结合，内环同步环对内环结合套的移动进行锁止直到内环结合套与内环结合齿圈达到同步旋转内环结合套与内环结合齿圈结合。

所述的变向机构106其构造为端面齿轮结构，如图1、图5、图 14、图15所示，一变向机构输入端面齿轮107和一变向机构输出端面齿轮108与一轮状的变向机构固定架111同轴并分列于变向机构固定架111轴向的两侧，在变向机构固定架112的变向机构中心毂122 和变向机构轮圈123之间径向设置至少一个并分别与变向机构输入端面齿轮107和变向机构输出端面齿轮108相啮合的变向机构圆柱齿轮109，变向机构圆柱齿轮轴126的两端分别固定于变向机构中心毂 112和变向机构轮圈113上；在变速机构固定架111的变速机构中心毂112和变向机构轮圈113之间设有起连接和支撑作用的与变向机构圆柱齿轮109相间的变向机构轮辐114；变向机构固定架111与变速器箱体62固定相接；可选择离合器1的内环齿圈2固定于穿过变向机构中心毂121的输出端离合器输出轴88上，外环齿圈3固定于空套在穿过变向机构中心毂121的输出端离合器输出轴88上的变向机构输出端面齿轮108的背面。当外环结合套7与外环结合齿圈3结合时，变速器输出前进挡；当内环结合套6与内环结合齿圈2结合时，变速器输出倒挡。

或者，所述的变向机构106其构造为锥齿轮结构，如图4、图10 所示，一变向机构输入端锥齿轮151和一变向机构输出锥齿轮152与一轮状的变向机构固定架111同轴并分列于变向机构固定架111轴向的两侧，在变向机构固定架112的变向机构中心毂122和变向机构轮圈123之间径向设置至少一个并分别与变向机构输入锥齿轮151和一变向机构输出锥齿轮152相啮合的变向机构中间锥齿轮153，变向机构中间锥齿轮轴154的两端分别固定于变向机构中心毂112和变向机构轮圈113上；在变速机构固定架111的变速机构中心毂112和变向机构轮圈113之间设有起连接和支撑作用的与变向机构圆柱齿轮109 相间的变向机构轮辐114；变向机构固定架111与变速器箱体62固定相接；可选择离合器1的内环齿圈2固定于穿过变向机构中心毂 121的输出端离合器输出轴88上，外环齿圈3固定于空套在穿过变向机构中心毂121的输出端离合器输出轴88上的变向机构输出锥齿轮152的背面。当外环结合套7与外环结合齿圈3结合时，变速器输出前进挡；当内环结合套6与内环结合齿圈2结合时，变速器输出倒挡。

或者，所述的变向机构106其构造为行星齿轮结构，所述的行星齿轮结构为双级行星齿轮排或单级行星齿轮排，图2、图9和图10 是以本发明的优选方案双级行星齿轮排对本发明的结构进行阐述；内环结合齿圈2与行星齿轮排42的太阳轮47连接并固定，太阳轮47空套于输出端离合器输出轴88上，外环结合齿圈3与行星齿轮排42 的行星架46连接并固定，行星架46套接并固定于输出端离合器输出轴88上，行星齿轮排42的齿圈45通过在齿圈45外圆上设置的齿圈固定齿49固定于变速器箱体62上；可选择离合器1的内环齿圈2固定于空套于输出端离合器输出轴88上的太阳轮47的上，外环齿圈3 固定于行星架46上。当外环结合套7与外环结合齿圈3结合时，变速器输出倒挡；当内环结合套6与内环结合齿圈2结合时，变速器输出前进挡。

或者如图3、图17所示，作为本发明的另一种优选结构，所述的前进与倒车挡切换机构61为平行轴式结构，其构造为，变速器输出轴64与输出端离合器输出轴88平行设置并可转动的固定于变速器箱体62上，一个正向主动齿轮51和一个反向主动齿轮54分别固定于输出端离合器输出轴88上，正向主动齿轮51与空套在变速器输出轴 64上的正向被动齿轮52啮合，反向主动齿轮54通过惰轮57与空套在变速器输出轴64上的反向被动齿轮55啮合，在正向被动齿轮52 和反向被动齿轮55之间同轴设置一单环离合器50，所述的单环离合器50其结构为，正向被动齿轮结合齿圈53和反向被动齿轮结合齿圈 56分别与正向被动齿轮52和反向被动齿轮55的侧面同轴固定相接，单环结合套58设有与单环花键毂花键齿146相配合的单环结合套内花键齿145并套接于单环花键毂59上，单环结合套58能够在外力(换挡拨叉推力)的推动下沿单环花键毂59的花键槽在正向被动齿轮结合齿圈53和反向被动齿轮结合齿圈56之间滑动并可选择性的与正向被动齿轮结合齿圈53或反向被动齿轮结合齿圈56套合或分离，单环花键毂59与变速器输出轴64固定相接。当单环结合套58与正向被动齿轮结合齿圈53套合时，变速器输出轴64输出正向旋转动力输出，从而得到前进挡；当单环结合套58与反向被动齿轮结合齿圈56套合时，变速器输出轴64输出反向旋转动力输出，从而得到倒车挡。

为了使单环结合套58与正向被动齿轮结合齿圈53以及反向被动齿轮结合齿圈56之间结合更加顺畅，在单环结合套58与正向被动齿轮结合齿圈53以及反向被动齿轮结合齿圈56之间设有同步装置135，所述的同步装置为锁销式、锁环式或增力式等。

下面以本发明前进与倒车挡切换机构61的变向机构106为端面齿轮结构的自动变速器为例来阐述各档位动力传递线路。

首先将前进与倒车挡切换机构切换到前进挡状态即外环结合套7 与外环结合齿圈3结合。

一挡：输入端第三离合器67、输出端第一离合器68结合，动力由变速器输入轴63通过输入端第三离合器67传递给变速机构第三输入锥齿轮75，变速机构第三输入锥齿轮75通过变速机构中间锥齿轮组79带动变速机构第一输出锥齿轮76(反转)并通过输出端第一离合器68以及输出端离合器输出轴88将动力传递给前进与倒车挡切换机构61，固定于输出端离合器输出轴88的变向机构输入端面齿轮107 带动变向机构圆柱齿轮109和变向机构输出端面齿轮108(反转)，并通过可选择离合器1的外环结合齿圈3、外环结合套7、花键毂14 以及变速器输出轴64将动力输出。

二挡：输入端第三离合器67、输出端第二离合器69结合，动力由变速器输入轴63通过输入端第三离合器67传递给变速机构第三输入锥齿轮75，变速机构第三输入锥齿轮75通过变速机构中间锥齿轮组79 带动变速机构第二输出锥齿轮77(反转)并通过输出端第二离合器 69以及输出端离合器输出轴88将动力传递给前进与倒车挡切换机构 61和变速器输出轴64将动力输出。

三挡：输入端第三离合器67、输出端第三离合器70结合，动力由变速器输入轴63通过输入端第三离合器67传递给变速机构第三输入锥齿轮75，变速机构第三输入锥齿轮75通过变速机构中间锥齿轮组79 带动变速机构第三输出锥齿轮78(反转)并通过输出端第三离合器 70以及输出端离合器输出轴88将动力传递给前进与倒车挡切换机构 61和变速器输出轴64将动力输出。

四挡：输入端第二离合器66、输出端第一离合器68结合，动力由变速器输入轴63通过输入端第二离合器66传递给变速机构第二输入锥齿轮74，变速机构第二输入锥齿轮74通过变速机构中间锥齿轮组79 带动变速机构第一输出锥齿轮76(反转)并通过输出端第一离合器 68以及输出端离合器输出轴88将动力传递给前进与倒车挡切换机构 61和变速器输出轴64将动力输出。

五挡：输入端第二离合器66、输出端第二离合器69结合，动力由变速器输入轴63通过输入端第二离合器66传递给变速机构第二输入锥齿轮74，变速机构第二输入锥齿轮74通过变速机构中间锥齿轮组79 带动变速机构第二输出锥齿轮77(反转)并通过输出端第二离合器 69以及输出端离合器输出轴88将动力传递给前进与倒车挡切换机构 61和变速器输出轴64将动力输出。

六挡：输入端第二离合器66、输出端第三离合器70结合，动力由变速器输入轴63通过输入端第二离合器66传递给变速机构第二输入锥齿轮74，变速机构第二输入锥齿轮74通过变速机构中间锥齿轮组79 带动变速机构第三输出锥齿轮78(反转)并通过输出端第三离合器 70以及输出端离合器输出轴88将动力传递给前进与倒车挡切换机构 61和变速器输出轴64将动力输出。

七挡：输入端第一离合器65、输出端第一离合器68结合，动力由变速器输入轴63通过输入端第一离合器65传递给变速机构第一输入锥齿轮73，变速机构第一输入锥齿轮73通过变速机构中间锥齿轮组79 带动变速机构第一输出锥齿轮76(反转)并通过输出端第一离合器 68以及输出端离合器输出轴88将动力传递给前进与倒车挡切换机构 61和变速器输出轴64将动力输出。

八挡：输入端第一离合器65、输出端第二离合器69结合，动力由变速器输入轴63通过输入端第一离合器65传递给变速机构第一输入锥齿轮73，变速机构第一输入锥齿轮73通过变速机构中间锥齿轮组79 带动变速机构第二输出锥齿轮77(反转)并通过输出端第二离合器 69以及输出端离合器输出轴88将动力传递给前进与倒车挡切换机构 61和变速器输出轴64将动力输出。

九挡：输入端第一离合器65、输出端第三离合器70结合，动力由变速器输入轴63通过输入端第一离合器65传递给变速机构第一输入锥齿轮73，变速机构第一输入锥齿轮73通过变速机构中间锥齿轮组79 带动变速机构第三输出锥齿轮78(反转)并通过输出端第三离合器 70以及输出端离合器输出轴88将动力传递给前进与倒车挡切换机构 61和变速器输出轴64将动力输出。

倒挡：首先将前进与倒车挡切换机构61切换至倒挡状态即内环结合套2与内环结合齿圈6结合。动力传递路径在动力传至输出端离合器输出轴88之前与上述九个前进挡相同，动力传至输出端离合器输出轴88后，由内环结合套2、内环结合齿圈6以及变速器输出轴64将动力输出。

图13所示的是以前进与倒车挡切换机构61的变向机构为端面齿轮结构的本发明各挡位齿比、齿比落差以及各挡位换挡元件工作状态。图中，C1代表输入端第一离合器65，C2代表输入端第二离合器 66，C3代表输入端第三离合器67，C4代表输出端第一离合器68，C5 代表输出端第二离合器69，C6代表输出端第三离合器70；图中“○”代表上述离合器处于切合状态，“空白”表示分离状态。表中的齿比和齿比落差数值为参考值，在实际应用时可根据需要调整齿轮的大小来满足各挡位齿比和齿比落差的需求。

最后说明：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，该专利列举的实施机构均属典型示范例，具体设施机构类型在此并未全部列举，凡对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (13)

1.一种锥齿轮自动变速器，包括：变速器箱体(62)、变速器输入轴(63)和变速器输出轴(64)；设置在变速器输入轴(63)和变速器输出轴(64)之间包含多个旋转元件的变速机构(60)和一个设于变速器中的前进与倒车挡切换机构(61)；多个基于变速指令可选择性地使所述旋转元件在变速器输入轴(63)或变速器输出轴(64)之间成为联接或分离状态的多个转矩传递机构，其特征在于：所述变速机构(60)其构造为，至少三个同轴套嵌状设置的变速机构输入锥齿轮和至少三个同轴套嵌状设置的变速机构输出锥齿轮与轮状的变速机构固定架(120)同轴并分列于变速机构固定架(120)轴向的两侧，在变速机构固定架(120)的变速机构中心毂(121)和变速机构轮圈(122)之间径向设置至少一组并分别与分列于变速机构固定架(120)两侧的变速机构输入锥齿轮和变速机构输出锥齿轮相啮合的变速机构中间锥齿轮组(79)，变速机构中间锥齿轮组轴(127)的两端分别固定于变速机构中心毂(121)和变速机构轮圈(122)上；变速机构固定架(120)与变速器箱体(62)固定相接。

2.根据权利要求1所述的锥齿轮自动变速器，其特征是：三个同轴套嵌状设置的输入端第一离合器(65)、输入端第二离合器(66)、输入端第三离合器(67)分别控制变速机构(60)的第一输入锥齿轮(73)、变速机构第二输入锥齿轮(74)、变速机构第三输入锥齿轮(75)；三个同轴套嵌状设置的输出端离合器的输出端第一离合器(68)、输出端第二离合器(69)、输出端第三离合器(70)分别控制变速机构(60)的第一输出锥齿轮(76)、变速机构第二输出锥齿轮(77)、变速机构第三输出锥齿轮(78)；三个输入端离合器和三个输出端离合器与变速机构(60)同轴并分列于变速机构(60)轴向的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的锥齿轮自动变速器，其特征是：在变速器的输出或输入端的任意一端设有前进与倒车挡切换机构(61)。

4.根据权利要求3所述的锥齿轮自动变速器，其特征是：所述的前进与倒车挡切换机构(61)，其构造由一个可选择离合器(1)和一个变向机构(106)组合构成。

5.根据权利要求4所述的锥齿轮自动变速器，其特征是：所述的可选择离合器(1)其构造为，一种可选择离合器，具备：内环结合套(6)、外环结合套(7)、花键毂(14)、内环齿圈(2)以及外环齿圈(3)，花键毂(14)设有两个一体化的同轴套嵌状的内环花键毂(15)和外环花键毂(16)，外环结合套(7)设有与外环花键毂花键齿(35)相配合的外环结合套内花键齿(33)并套接于外环花键毂(16)上，内环结合套(6)设有与内环花键毂花键齿(34)相配合的内环结合套内花键齿(32)，安装于内环花键毂(15)和外环花键毂(16)之间的内环结合套安装槽(23)内并套接于内环花键毂(15)上；在外环花键毂(16)上于内环结合套(6)和外环结合套(7)之间设有内外环结合套联动齿轮(17)，并分别在内环结合套(6)和外环结合套(7)上轴向设置能够与内外环结合套联动齿轮(17)啮合的内环结合套传动齿条(19)和外环结合套传动齿条(20)，使外环结合套(7)在受到沿可选择离合器(1)的轴向的外力推动时联动内环结合套(6)朝外力推动的反向运动并使内环结合套(6)与内环齿圈(2)、外环结合套(7)与外环齿圈(3)可选择性的套合或分离；所述的内外环结合套联动齿轮(17)至少设置一个。

6.根据权利要求5所述的锥齿轮自动变速器，其特征是：在结合套(38)与结合齿圈(39)之间设有能够使结合套(38)与结合齿圈(39)在结合前达到同步旋转的同步装置，所述的同步装置为锁销式、锁环式或增力式。

7.根据权利要求6所述的锥齿轮自动变速器，其特征是：所述的同步装置为锁环式，分别在内环齿圈(2)和外环齿圈(3)上设有内环结合齿圈摩擦锥环(36)和外环结合齿圈摩擦锥环(37)，内环同步环(4)、外环同步环(5)分别套接于内环结合齿圈摩擦锥环(36)和外环结合齿圈摩擦锥环(37)上，在花键毂(14)的内环花键毂(15)和外环花键毂(16)上分别设有内环滑块安装槽(27)和外环滑块安装槽(28)以及内环滑块(8)和外环滑块(9)，在内环滑块(8)和外环滑块(9)上分别设有内环结合套定位销(10)和外环结合套定位销(11)以及内环定位销弹簧(12)和外环定位销弹簧(13)，在内环结合套(6)和外环结合套(7)上分别设有内环定位销定位槽(29)和外环定位销定位槽(30)。

8.根据权利要求4所述的锥齿轮自动变速器，其特征是：所述的变向机构(106)其构造为端面齿轮结构，其构造为，一变向机构输入端面齿轮(107)和一变向机构输出端面齿轮(108)与一轮状的变向机构固定架(111)同轴并分列于变向机构固定架(111)轴向的两侧，在变向机构固定架(112)的变向机构中心毂(122)和变向机构轮圈(123)之间径向设置至少一个并分别与变向机构输入端面齿轮(107)和变向机构输出端面齿轮(108)相啮合的变向机构圆柱齿轮(109)，变向机构圆柱齿轮(109)轴的两端分别固定于变向机构中心毂(112)和变向机构轮圈(113)上；变向机构固定架(111)与变速器箱体(62)固定相接。

9.根据权利要求4所述的锥齿轮自动变速器，其特征是：所述的变向机构(106)其构造为锥齿轮结构，一变向机构输入端锥齿轮(151)和一变向机构输出锥齿轮(152)与一轮状的变向机构固定架(111)同轴并分列于变向机构固定架(111)轴向的两侧，在变向机构固定架(112)的变向机构中心毂(122)和变向机构轮圈(123)之间径向设置至少一个并分别与变向机构输入端锥齿轮(151)和一变向机构输出锥齿轮(152)相啮合的变向机构中间锥齿轮(153)，变向机构中间锥齿轮轴(154)的两端分别固定于变向机构中心毂(112)和变向机构轮圈(113)上；变向机构固定架(111)与变速器箱体(62)固定相接。

10.根据权利要求4所述的锥齿轮自动变速器，其特征是：所述的变向机构(106)其构造为双级或单级行星齿轮结构。

11.根据权利要求10所述的锥齿轮自动变速器，其特征是：所述的变向机构(106)其构造为双级行星齿轮结构，内环结合齿圈(2)与行星齿轮排(42)的太阳轮(47)连接并固定，太阳轮(47)空套于输出端离合器输出轴(88)上，外环结合齿圈(3)与行星齿轮排(42)的行星架(46)连接并固定，行星架(46)套接并固定于输出端离合器输出轴(88)上，行星齿轮排(42)的齿圈(45)固定于变速器箱体(62)上。

12.根据权利要求3所述的锥齿轮自动变速器，其特征是：所述的前进与倒车挡切换机构(61)为平行轴式结构，其构造为，变速器输出轴(64)与输出端离合器输出轴(88)平行设置并可转动的固定于变速器箱体(62)上，一个正向主动齿轮(51)和一个反向主动齿轮(54)分别固定于输出端离合器输出轴(88)上，正向主动齿轮(51)与空套在变速器输出轴(64)上的正向被动齿轮(52)啮合，反向主动齿轮(54)通过惰轮(57)与空套在变速器输出轴(64)上的反向被动齿轮(55)啮合，在正向被动齿轮(52)和反向被动齿轮(55)之间同轴设置一单环离合器(50)，所述的单环离合器(50)其结构为，正向被动齿轮结合齿圈(53)和反向被动齿轮结合齿圈(56)分别与正向被动齿轮(52)和反向被动齿轮(55)的侧面同轴固定相接，单环结合套(58)设有与单环花键毂花键齿(146)相配合的单环结合套内花键齿(145)并套接于单环花键毂(59)上，单环结合套(58)能够在外力的推动下沿单环花键毂(59)的花键槽在正向被动齿轮结合齿圈(53)和反向被动齿轮结合齿圈(56)之间滑动并可选择性的与正向被动齿轮结合齿圈(53)或反向被动齿轮结合齿圈(56)套合或分离，单环花键毂(59)与变速器输出轴(64)固定相接。

13.根据权利要求12所述的锥齿轮自动变速器，其特征是：在单环结合套(58)与正向被动齿轮结合齿圈(53)以及反向被动齿轮结合齿圈(56)之间设有同步装置，所述的同步装置为锁销式、锁环式或增力式。

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