CN112984106B - 挡位重叠的离合装置、变速装置、发电装置和电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种挡位重叠的离合装置、变速装置、风力发电装置和电动汽车，其中离合装置包括：第一变速单元、第二变速单元、离合器控制机构和离合器内齿毂；离合器内齿毂与转动轴固接，并随转动轴转动；离合器内齿毂两端设置有第一内齿毂和第二内齿毂；第一变速单元和第二变速单元分别设置在离合器内齿毂两侧；第一变速单元的第一离合器与第一旋转元件固接；第一内齿毂与第一离合器接合配合；第二变速单元包括：第二内齿毂与第二离合器接合配合；第一离合器操纵机构控制第一离合器毂与第一内齿毂接合与分离；第二离合器操纵机构控制第二离合器毂与第二内齿毂接合与分离；离合器控制机构控制并保持第一离合器操纵机构和/或第二离合器操纵机构动作。

Description

挡位重叠的离合装置、变速装置、发电装置和电动汽车

技术领域

本发明涉及机械传动变速变扭技术领域，具体涉及一种挡位重叠的离合装置、变速装置、风力发电装置和电动汽车。

背景技术

本部分向读者介绍可能与本发明实施例的各个方面相关的背景技术，相信能够向读者提供有用的背景信息，从而有助于读者更好地理解本发明实施例的各个方面。因此，可以理解，本部分的说明是用于上述目的，而并非构成对现有技术的承认。

在变速变扭机械驱动领域，尤其在新能源汽车技术领域中纯电动、混合动力汽车已是电动汽车发展的两大类型，现有的电动汽车驱动系统通常为单速传动，即利用马达调速控制器来控制马达的转速，从而实现车辆行驶速度的高低速变化。由于马达最佳转速范围有限，无法实现车辆行驶时较宽转速范围的要求，这样在马达工作在低速有效范围时，则无法实现高速运转的同时保证工作在最佳区间。若马达设置为高速的最佳转速范围，则无法达到低速时运行的最佳工作状态，也即无法实现在低速和高速之间的速度调节，这样会导致功耗增大，影响续航里程。

目前市场上的纯电动汽车大都是采用电动机带动一个挡的减速齿轮驱动车轮，电动机转速高、耗电量大、噪音大、工作效率低、高速时加速性能差，并且因转速过高造成油温过高，因油温过高损坏密封件，塑料件易变形损坏的问题，即使现有技术逐渐使用两挡AMT(Single Clutch Automated Manual Transmission)、AT(automatic transmission)、DCT(Dual Clutch Automated Manual Transmission)、CVT(Continuously VariableTransmission)自动变速器，也只能一个挡驱动，不能多挡同时驱动，传动扭矩小，而且都需要液控单元控制挡位离合器和液压油缸挤压链条进行挡位的工作，存在挡位工作就需要接合力就要消耗能量。比如双离合自动变速器两组离合器总有一组离合器被液压驱动的分离轴承或活塞推动离合器片进行工作；自动变速器也是多组离合器通过液压驱动离合器进行工作，CVT变速器通过油压控制链条的夹紧力和换挡过程，工作时一直在损耗能量；而且在高挡高速驱动运转时低挡位离合器分离状态下存在滑动摩擦，因过高转速下的滑摩造成油温迅速升高而需要加装散热系统，一边加热一边散热而损耗能量降低传动效率；一个挡位驱动扭矩不够打滑时没有另一个挡位协助驱动容易加速离合器的损坏；而且在换挡过程中需要换挡控制阀体对换挡重叠点的控制，必须断开工作挡位再接合所需挡位，影响换挡品质与换挡速度，增加了换挡难度，存在换挡过程中的动力中断从而影响换挡品质而增加了变矩器来缓冲；在抬油门滑行时存在返拖制动现象增加能量损耗，下坡时制动能量都损失在电动机与发动机上，不能回收制动能量，造成能量的浪费；而且存在坡道抬刹车踩油门起步过程中容易倒溜车现象容易发生危险造成事故。在油电混合驱动的车辆中，电动机和发动机的转换协调驱动性不能很好的改善，电动机工作时存在发动机干涉问题。现有的变速装置存在结构复杂，工艺复杂，制造成本高的问题。

发明内容

本发明实施例要解决的问题是如何提供一种挡位重叠的离合装置、变速装置和电动汽车。

针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种挡位重叠的离合装置、变速装置和电动汽车，换挡时不需挡位间重合点的控制从而不需要换挡控制阀体，没有动力中断从而不需要变矩器，还可以通过叠加离合器使离合器在完全接合或分离工作后不损耗能量。

第一方面，本发明实施例提供了一种挡位重叠的离合装置，包括：

第一变速单元、第二变速单元、离合器控制机构和离合器内齿毂；

所述离合器内齿毂与转动轴固接，并随所述转动轴转动；所述离合器内齿毂两端设置有第一内齿毂和第二内齿毂；

所述第一变速单元和所述第二变速单元分别设置在所述离合器内齿毂两侧；

所述第一变速单元包括：第一离合器、第一旋转元件，所述第一离合器与所述第一旋转元件固接；所述第一内齿毂与所述第一离合器接合配合；

所述第二变速单元包括：第二离合器、第二旋转元件，所述第二离合器与所述第二旋转元件固接；所述第二内齿毂与所述第二离合器接合配合；

还包括第一离合器操纵机构和第二离合器操纵机构；所述第一离合器操纵机构控制所述第一离合器毂与所述第一内齿毂接合与分离；所述第二离合器操纵机构控制所述第二离合器毂与所述第二内齿毂接合与分离；

所述离合器控制机构控制所述第一离合器操纵机构和所述第二离合器操纵机构的动作。

可选地，所述第一离合器操纵机构包括：

所述离合器拨叉包括第一臂和第二臂，所述第一臂与所述第二臂成预定夹角固接，所述第一臂与所述第二臂连接的拐角处设置有转轴；

所述第一臂的端部与所述离合器控制机构接触，所述第二臂的端部与所述第一离合器毂接触；

所述离合器控制机构挤压或远离所述第一臂的端部；所述离合器拨叉沿所述转轴转动，所述第二臂的端部按压或离开所述第一离合器毂，以使所述第一离合器毂与所述第一内齿毂接合与分离。

可选地，所述第一离合器操纵机构还包括：

第一增压臂，所述第一增压臂包括第一端部和第二端部；所述第一端部与所述离合器控制机构接触，所述第二端部与所述离合器内齿毂铰接，所述第一增压臂的中段与所述第一臂的端部接触。

可选地，

所述第一增压臂包括：设置在所述第一增压臂外侧的第一凸台和第二凸台；所述第二凸台的高度高于所述第一凸台的高度；所述第一凸台与所述第二凸台之间有过渡斜坡。

可选地，所述第一离合器操纵机构还包括：

离心块，所述离心块设置在所述第一臂外侧，所述离心块设置在所述离合器内齿毂上。

可选地，所述第二离合器操纵机构包括：

所述离合器拨叉包括第三臂和第四臂，所述第三臂与所述第四臂成预定夹角固接，所述第三臂与所述第四臂连接的拐角处设置有转轴；

所述第三臂的端部与所述离合器控制机构接触，所述第四臂的端部与所述第二离合器毂接触；

所述离合器控制机构挤压或远离所述第三臂的端部；所述离合器拨叉沿所述转轴转动，所述第四臂的端部按压或离开所述第二离合器毂，以使所述第二离合器毂与所述第二内齿毂接合与分离。

可选地，所述第二离合器操纵机构还包括：

第二增压臂，所述第二增压臂包括第三端部和第四端部；所述第三端部与所述离合器控制机构接触，所述第四端部与所述离合器内齿毂铰接，所述第二增压臂的中段与所述第三臂的端部接触。

可选地，

所述第二增压臂包括：设置在所述第二增压臂外侧的平台部和凸台部；

所述凸台部的最高处高于所述平台部；所述平台部与所述凸台部的根部之间有过渡斜槽，所述斜槽的最低处低于所述平台部的顶部；所述凸台与所述斜槽的最低处有过渡弧面。

可选地，所述第二离合器操纵机构还包括：

离心块，所述离心块设置在所述第三臂外侧，所述离心块设置在所述离合器内齿毂上。

可选地，所述离合器控制机构包括：

套接在所述第一离合器操纵机构和所述第二离合器操纵机构外侧的换挡滑套；

所述换挡滑套内侧设置有两圈台阶，所述换挡换套边缘与第一圈台阶连接处设置有第一过渡斜坡，所述第一圈台阶和第二圈台阶连接处设置有第二斜坡；

所述换挡滑套挤压所述第一离合器操纵机构和/或第二离合器操纵机构改变所述第一离合器操纵机构和/或第二离合器操纵机构的动作。

第二方面，本发明实施例还提供了一种挡位重叠的变速装置，包括：动力输入轴、动力输出轴和串联所述动力输入轴与所述动力输出轴的至少一个上述的离合装置，

所述动力输出轴或动力输入轴上设置有与所述第一旋转元件配合的第一执行元件；

所述动力输出轴或动力输入轴上设置有与所述第二旋转元件配合的第二执行元件；

所述第一执行元件串联有超越离合器。

可选地，还包括：

设置在动力输入轴上的第三主动轮和设置在动力输出轴上的第三从动轮；

所述第三从动轮串联有超越离合器。

可选地，还包括：

设置在动力输入轴上的第三主动轮和设置在动力输出轴上的第三从动轮；

所述第三从动轮串联有反向超越离合器。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电动汽车，包括：上述的挡位重叠的变速装置。

可选地，还包括差速器，所述差速器与输出轴连接。

第四方面，本发明实施例还提供了一种风力发电装置，包括：上述的挡位重叠的变速装置。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的挡位重叠的离合装置、变速装置、风力发电装置和电动汽车，与现有技术相比，不需要换挡重合点的控制，可以通过叠加离合器使离合器在完全接合或分离工作后不损耗能量，从低挡位至高挡位变速切换过程中无需退出或断开低挡位，或从高挡位变速切换至低挡位的过程中可以同时结合，有效增加扭矩。换挡时不需挡位间重合点的控制从而不需要换挡控制阀体，没有动力中断从而不需要变矩器，还在换挡过程中减少低挡位干涉摩擦损耗，降低了油温，高挡位工作时低挡位离合器分离时去除了低挡位的齿轮驱动损耗(主被动齿轮可静止不动)，提高了传动效率，提高了换挡速度，使控制更简单，滑行距离远，坡道制动能量回收率高的特点，具有坡道防倒溜车的功能。不需要变矩器和换挡控制阀体，完全机械控制，结构简单、工艺简单、制造成本低，使用性能高，具有实用性和市场竞争力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例中一种挡位重叠的离合装置剖面结构示意图；

图2是本发明一个实施例中一种挡位重叠的离合装置剖面详细结构示意图；

图3是图2所示的实施例中离合器控制机构纵向剖面详细结构示意图；

图4是图2所示的实施例中离合器控制机构纵向剖面详细结构示意图；

图5是图2所示的实施例中离合器控制机构纵向剖面详细结构示意图；

图6是图2所示的实施例中离合器控制机构纵向剖面详细结构示意图；

图7是本发明一个实施例中离合器控制机构的离心块横向剖面详细结构示意图；

图8是图2所示的实施例中离合器控制机构详细结构分解示意图；

图9是本发明一个实施例中离合器控制机构5横向剖面详细结构示意图；

图10是本发明一个实施例中离合器控制机构的离心块横向剖面详细结构示意图；

图11是本发明一个实施例中离合器控制机构的换挡滑套纵向剖面详细结构示意图；

图12是本发明一个实施例中离合器控制机构的换挡滑套详细结构分解示意图；

图13是本发明一个实施例中变速单元和离合器齿片详细结构示意图；

图14A是本发明一个实施例中离合器控制机构的断开状态示意图；

图14B是本发明一个实施例中离合器控制机构的低挡位结合状态示意图；

图14C是本发明一个实施例中离合器控制机构的高挡位结合状态示意图；

图15是本发明另一个实施例中一种挡位重叠的离合装置剖面详细结构示意图；

图16是本发明另一个实施例中一种挡位重叠的离合装置剖面详细结构示意图；

图17是本发明另一个实施例中一种挡位重叠的离合装置剖面详细结构示意图；

图18是本发明另一个实施例中一种挡位重叠的离合装置整体结构示意图；

图19是本发明一个实施例中挡位重叠的变速装置整体剖面结构示意图；

图20是本发明一个实施例中挡位重叠的变速装置整体结构示意图；

图21是本发明一个实施例中变速装置和差速器整体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种挡位重叠的离合装置，包括：第一变速单元1、第二变速单元2、离合器控制机构5和离合器内齿毂4；所述离合器内齿毂4与转动轴6固接，并随所述转动轴6转动；所述离合器内齿毂4两端设置有第一内齿毂41和第二内齿毂42；所述第一变速单元1和所述第二变速单元2分别设置在所述离合器内齿毂4的两侧；所述第一变速单元1包括：第一离合器14、第一旋转元件15，所述第一离合器14与所述第一旋转元件15固接；所述第一内齿毂41与所述第一离合器14滑接配合；所述第二变速单元2包括：第二离合器24、第二旋转元件25，所述第二离合器24与所述第二旋转元件25固接；所述第二内齿毂42与所述第二离合器24滑接配合；还包括第一离合器操纵机构11和第二离合器操纵机构21；所述第一离合器操纵机构11控制所述第一离合器14与所述第一内齿毂41接合与分离；所述第二离合器操纵机构21控制所述第二离合器24与所述第二内齿毂42接合与分离；所述离合器控制机构5控制并保持所述第一离合器操纵机构11和/或所述第二离合器操纵机构21的动作。下面对本发明实施例提供的挡位重叠的离合装置展开详细的说明。

如图1和图2所示，与现有技术相比，本发明实施例提供的挡位重叠的离合装置在从低挡位至高挡位变速切换过程中无需退出或断开低挡位，或从高挡位变速切换至低挡位的过程中可以同时结合，有效增加扭矩。在换挡过程中减少低挡位干涉摩擦损耗，降低了油温，提高了传动效率，提高了换挡速度，使控制更简单。

如图2至图4所示，所述第一离合器操纵机构11包括离合器拨叉101：所述离合器拨叉101包括第一臂111和第二臂112，所述第一臂111与所述第二臂112成预定夹角固接(可选90°)，所述第一臂111与所述第二臂112连接的拐角处设置有第一转轴110；所述第一臂111的端部与所述离合器控制机构5接触，所述第二臂112的端部与所述第一离合器14接触；所述离合器控制机构5挤压或远离所述第一臂111的端部；所述离合器拨叉101沿所述转轴110转动，所述第二臂112的端部按压或离开所述第一离合器14，以使所述第一离合器14与所述第一内齿毂41接合与分离。可选地，第一臂111的长度比第二臂112的长，第一臂111和第二臂112形成以第一转轴110为支点的杠杆，离合器拨叉101在杠杆作用的原理上按压所述第一离合器14，以使所述第一离合器14与所述第一内齿毂41接合。

如图3至图6所示，为了保证所述离合器控制机构5挤压所述第一臂111的端部尽可能省力，容易执行，或增大离合器结合力，使所述第一臂111转动，所述第一离合器操纵机构11还包括：第一增压臂102，所述第一增压臂102包括第一端部121和第二端部122；所述第一端部121与所述离合器控制机构5接触。所述第二端部122通过第一增压转轴120与所述离合器内齿毂连接，所述第二端部122与所述离合器内齿毂铰接，所述第一增压臂102的中段内侧与所述第一臂111的端部接触。第一离合器操纵机构随离合器控制机构5在转动轴6的带动下高速转动，在转动过程中，避免所述第一增压臂102与第一臂111错位和减小径向尺寸，进一步地，所述第一增压臂102内侧还设置有第一增压凹槽100，所述第一增压凹槽100的宽度与所述第一臂111的宽度相当，所述第一臂111设置在所述第一增压槽100中。可选地，所述第一增压臂102形成以第一增压转轴120为支点的杠杆，所述第一增压臂102在杠杆的作用下按压所述第一臂111的端部，以使所述第一臂111沿第一转轴110转动。

如图3、图5和图6所示，所述第一增压臂102包括：设置在所述第一增压臂102外侧的第一凸台131和第二凸台132；所述第二凸台132的高度高于所述第一凸台131的高度；在本发明实施例中，为了方便所述离合器控制机构5从第一凸台131向所述第二凸台132平滑过渡，所述第一凸台131与所述第二凸台132之间有过渡斜坡135。

如图1、图2和图5所示，所述第二离合器操纵机构21包括第二离合器拨叉201，所述离合器拨叉201包括第三臂213和第四臂214，所述第三臂213与所述第四臂214成预定夹角固接，所述第三臂213与所述第四臂214连接的拐角处设置有第二转轴220；所述第三臂213的端部与所述离合器控制机构5接触，所述第四臂214的端部与所述第二离合器24接触；所述离合器控制机构5挤压或远离所述第三臂213的端部；所述离合器拨叉201沿所述第二转轴220转动，所述第四臂214的端部按压或离开所述第二离合器24，以使所述第二离合器24与所述第二内齿毂42接合与分离。可选地，第三臂213的长度大于第四臂214的长度，第三臂213和第四臂214形成以第二转轴220为支点的杠杆，离合器拨叉201在杠杆作用的原理上按压所述第二离合器24，以使所述第二离合器24与所述第二内齿毂接42接合。

如图3至图6所示，本发明实施例提供的挡位重叠的离合装置，所述第二离合器操纵机构21还包括：第二增压臂202，所述第二增压臂202包括第三端部223和第四端部224；所述第三端部223与所述离合器控制机构5接触。所述第四端部224通过第二增压转轴210与所述离合器内齿毂4连铰接，所述第二增压臂202的中段与所述第三臂213的端部接触。可选地，所述第二增压臂202的内侧与所述第三臂213的外侧接触。如图5、图6所示，第二离合器操纵机构21随离合器控制机构5在转动轴6的带动下高速转动，在转动过程中，避免所述第二增压臂202与第三臂213错位，进一步地，所述第二增压臂202内侧还设置有第二增压凹槽200，所述第二增压凹槽200的宽度与所述第三臂213的宽度相当，所述第三臂213设置在所述第二增压槽200中。可选地，所述第二增压臂202形成以第二增压转轴210为支点的杠杆，所述第二增压臂202在杠杆的作用下按压所述第三臂213的端部，以使所述第三臂213沿第二转轴220转动。

如图5和图6所示，本发明实施例提供的挡位重叠的离合装置，所述第二增压臂202包括：设置在所述第二增压臂202外侧的平台部233和凸台部234；所述凸台部234的最高处高于所述平台部233；所述平台部233与所述的根部之间有过渡斜槽230，所述斜槽230的最低处低于所述平台部233的顶部；所述凸台部234与所述斜槽230的最低处有过渡弧面235。

在本发明的实施例中，所述第一离合器操纵机构11和第二离合器操纵机构21的数量可以根据实际的需求设置多对，多对的所述第一离合器操纵机构11和第二离合器操纵机构21沿所述输入轴均匀分布。

如图1、图5、图7至图10所示，在本发明实施例中，由于所述第一离合器操纵机构11和第二离合器操纵机构21随离合器控制机构5在转动轴的带动下高速转动，在转动过程中，第一离合器操纵机构11的第一臂111和第二离合器操纵机构21的第三臂213由向外的离心力，以使所述离合器控制机构5挤压所述第一臂111或所述第二臂213时较为费力。为避免这种问题，所述第一离合器操纵机构11还包括：离心块13，所述离心块13设置在所述第一臂111或第二臂213的外侧，所述离心块设置在所述离合器内齿毂4上。所述离心块13也随离合器控制机构5在转动轴的带动下高速转动，所述离心块13抵接所述第一臂111或第二臂213的外侧，抵消第一臂111和第二臂213向外的离心力，可以使所述离合器控制机构5可以较为顺利的挤压所述第一离合器操纵机构11和第二离合器操纵机构21。如图7和图10所示，所述离心块包括配重体130设置在所述配重体130上的凸块133，所述凸块133搭接在所述第一臂111和/或第三臂213的外侧；还包括离心转轴230，所述转轴设置在所述配重块130与所述凸块133之间，所述离心块通过所述转轴固定在所述离合器内齿毂4上。所述配重体130的离心力与所述第一臂111和第三臂213向外的离心力相当。应当可以理解，在本发明实施例中，离心块13可根据实际情况和需要添加。离心块13可以抵消第一臂111和第三臂213由向外的离心力，可以提高所述离合器控制机构5对所述一离合器操纵机构11和第二离合器操纵机构21的控制能力。

如图1和11所示，在本发明实施例中，所述离合器控制机构5包括：套接在所述第一离合器操纵机构1和所述第二离合器操纵机构2外侧的换挡滑套55；所述换挡滑套55内侧设置有两个台阶部51/52，为了使换挡滑套在断开、低速或高速状态之间平滑过渡切换，所述换挡滑套55边缘与第一台阶部51连接处设置有第一过渡斜坡53；所述第一台阶部51和第二台阶部52连接处设置有第二斜坡54；所述换挡滑套55挤压所述第一离合器操纵机构1和/或第二离合器操纵机构2改变所述第一离合器操纵机构11和/或第二离合器操纵机构21的动作。如图11所示，所述换挡滑套55外侧设置有换挡凹槽50，所述换挡凹槽50外套接设置有换挡拨叉56，所述换挡拨叉56往复运动带动所述换挡滑套55往复运动，进而改变所述第一离合器操纵机构11和/或第二离合器操纵机构21的动作。可选地，如图12所示，在本发明实施例中，为了保证滑挡滑套55受力均匀，换挡拨叉56可选是对称的一对，所述换挡拨叉56有Y字形叉齿。

在本发明实施例中，如图1和图13所示，所述第一变速单元1还包括：所述第一离合器毂104和第一离合器外齿片140，所述第一离合器外齿片140与所述第一离合器毂104连接；所述离合器内齿毂4还包括第一离合器内齿片410，所述第一离合器内齿片410与所述第一内齿毂41连接；所述第一离合器外齿片140与所述第一离合器内齿片410配合摩擦离合。所述第一离合器操纵机构11控制所述第一离合器外齿片140与所述第一离合器内齿片410结合，所述第一离合器毂104与所述第一内齿毂41结合连接传输动力；反之，所述第一离合器操纵机构11控制所述第一离合器外齿片140与所述第一离合器内齿片410分离，所述第一离合器毂14与所述第一内齿毂41断开连接，所述第一离合器毂104与所述第一内齿毂41不传输动力。在本发明实施例中，所述第二变速单元2也可以采用与所述第一变速单元1相同的摩擦结构，设置在和离合器内齿毂4的另一侧与所述第二内齿毂42配合，在此不再赘述。

如图1、图13和图14A所示，所述第一离合器操纵机构1和所述第二离合器操纵机构2外侧的换挡滑套55在A处位置；第一臂111和第一增压臂102与所述换挡滑套55不接触，所述第一臂111也不控制所述第一离合器外齿片140与所述第一离合器内齿片410结合，所述第一离合器毂104与所述第一内齿毂41断开连接，所述第一离合器毂104与所述第一内齿毂41不传输动力。所述第一变速单元1和所述第二变速单元2与所述输入轴6断开动力连接。此时，无需再进一步提供动力给换挡滑套55，换挡滑套55在A处停留。

如图1、图3、图13和14B所示，所述第一离合器操纵机构1和所述第二离合器操纵机构2外侧的换挡滑套55在由A处往B处位置滑动；第一增压臂102与所述换挡滑套55的第二台阶52接触，所述第二台阶52挤压所述第一增压臂102的第一端；所述第一增压臂102在杠杆的作用下按压所述第一臂111的端部，所述第一增压臂102的中部挤压所述第一臂的端部111，所述第一增压臂102形成以第一增压转轴120为支点的杠杆，以使所述第一臂111沿第一转轴110转动。所述第二臂112控制所述第一离合器外齿片140与所述第一离合器内齿片410结合，所述第一离合器毂104与所述第一内齿毂41结合连接传输动力。所述第一变速单元1与所述输入轴6动力连接。所述换挡滑套55的第一台阶51与所述第二增压臂202的过渡斜槽230接触，所述换挡滑套55的第一台阶51靠近所述第二增压臂202的凸台部234。此时，无需再以进一步提供动力给换挡滑套55，所述第二台阶52在所述第一增压臂102外侧的第一凸台131上停留，换挡滑套55在B处停留。

如图1、图3、图13和14C所示，所述第一离合器操纵机构1和所述第二离合器操纵机构2外侧的换挡滑套55在由B处往C处位置滑动；第一增压臂102依然与所述换挡滑套55的第二台阶52接触，所述第二台阶52挤压所述第一增压臂102的第一端；所述第一增压臂102在杠杆的作用下按压所述第一臂111的端部，所述第一增压臂102的中部挤压所述第一臂111的端部，所述第一增压臂102形成以第一增压转轴120为支点的杠杆，以使所述第一臂111沿第一转轴110转动。所述第二臂112控制所述第一离合器外齿片140与所述第一离合器内齿片410结合，所述第一离合器毂104与所述第一内齿毂41结合连接传输动力。进一步地，所述换挡滑套55的第一台阶51挤压所述第二增压臂202的凸台部234。所述第二增压臂202形成以第二增压转轴210为支点的杠杆，所述第二增压臂202在杠杆的作用下按压所述第三臂的端部，以使所述第三臂沿第二转轴220转动。第三臂和第四臂形成以第二转轴220为支点的杠杆，使所述第四臂控制所述第二离合器外齿片240与所述第二离合器内齿片420结合，所述第二离合器毂204与所述第二内齿毂42结合连接传输动力。所述第一变速单元和所述第二变速单元同时与所述输入轴6动力连接。此时，无需再以进一步提供动力给换挡滑套55，所述凸台部234在所述第一台阶51上停留，换挡滑套55在C处停留。

如图14A至图14C所示在本发明实施例中，从A→B→C状态切换可以从无挡位经过低速挡升高至高速挡位；反之，可以从C→B→A状态切换，可以从高挡位经过低挡位切换至无挡位。与现有技术相比，挡位切换时顺序A→B→C或C→B→A滑动，易于控制挡位的切换，不需挡位重合点的控制，不用断开工作挡位直接接合所需挡位，使换挡更简单，控制更简单。离合器在完全接合或分离工作后完全齿轮传动，不损耗额外的挡位离合器接合能量，使能量损耗更小，传动效率更高。如现有技术只要挡位接合就需要液压接合离合器，一直损耗额外的能量。离合器的接合压力为增压臂与所述增压臂的杠杆力的乘积再乘以力臂的数量。力臂数量根据需要选取。不需复杂的液控单元，使结构更简单，制造成本更低。

为进一步体现本发明实施例提供的一种挡位重叠的离合装置的优越性，本发明实施例还提供一种应用上述一种挡位重叠的离合装置的挡位重叠的变速装置，如图15所示，该变速装置包括：动力输入轴6、动力输出轴7和串联所述动力输入轴与所述动力输出轴的至少一个以上述的离合装置，所述动力输出轴7或动力输入轴6上设置有与所述第一旋转元件15配合的第一执行元件16；所述动力输出轴或动力输入轴上设置有与所述第二旋转元件25配合的第二执行元件26；所述第一执行元件16或第二执行元26与所述离合装置之间串联有超越离合器8。

如图15和图16所示，在本发明实施例中，离合装置可以设置在输入轴上也可以设置在输出轴上，第一旋转元件可以是低挡位传动元件，第二旋转元件可以是高挡位传动元件；当然可以理解，第一旋转件也可以是高挡位传动元件，第二旋转元件可以是低挡位传动元件。如图15和图16所示，设置在动力输入轴上的第一旋转元件15是第一主动轮，设置在动力输出轴7上的第一执行元件是第一从动轮；所述第一从动轮和动力输出轴之间纯齿轮侧串联有超越离合器8。设置在动力输入轴上的第二旋转元件25是第二主动轮，设置在动力输出轴7上的第二执行元件26是第二从动轮，所述第二从动轮固定在动力输出轴7上。

如图15-20所示，执行当离合装置在输入轴上时，离合装置的离合器内齿毂4固定在所述输入轴上。第一旋转元件为低挡位传动元件，则第二旋转元件为高挡位挡位传动元件，则所述第一执行元件15与所述离合装置之间串联有超越离合器8。电机驱动输入轴6转动，在低挡位运行时，离合装置的低挡位结合时动力从输入轴经所述离合装置传递至所述第一旋转元件，所述第一旋转元件带动所述第一执行元件将动力经过超越离合器传输至动力输出轴上。在高挡位运行时，离合装置的低挡位结合并且高挡位也结合，此时，动力从输入轴经所述离合装置传递至所述第一旋转元件和第二旋转元件，所述第一旋转元件带动所述第一执行元件将动力经过超越离合器传输至动力输出轴上，所述第二旋转元件带动所述第二执行元件将动力传输至动力输出轴上。由于所述第二执行元件是高挡位执行元件所述第二执行元件的转速高于第一执行元件的转速，所述超越离合器8超越所述第一执行元件，第二执行元件带动所述动力输出轴高速转动。同理，如果第二旋转元件为低挡位时，超越离合器设置在所述第二执行元件与输出轴之间。

如图16所示，执行当离合装置在输出轴上时，第一旋转元件为低挡位传动元件，则第二旋转元件为高挡位传动元件，则第一执行元件一侧所述离合装置与输出轴之间串联有超越离合器8，超越离合器安装在输入轴上。同理，第一旋转元件为高挡位传动元件，则第二旋转元件为低挡位挡位传动元件，则第二执行元件一侧所述离合装置与输出轴之间串联有超越离合器8。具体动力传输过程可以参照上述实施例执行，在此不再赘述。

如图17所示，在本发明实施例中本发明提供的挡位重叠的变速装置，还包括：设置在动力输入轴6上的第三主动轮17和设置在动力输出轴7上的第三从动轮18；所述第三从动轮18串联有超越离合器91和并联超越离合器91的倒挡离合器92。如图17和19-21所示，在前进D挡位正向转动时，超越离合器91结合，倒挡离合器92断开，动力经过第三主动轮17、第三从动轮18和超越离合器91传输至动力输出轴上，变速装置超低挡位运行；当与上述离合装置串联的第一主动轮结合时，动力从输入轴经所述离合装置传递至所述第一旋转元件，所述第一旋转元件带动所述第一执行元件将动力经过超越离合器传输至动力输出轴7上。输出轴7的转速高于第三从动轮18的转速，所述超越离合器91超越所述第三从动轮18，第一从动轮带动所述动力输出轴7低速转动。在反向转动时，第三主动轮17可选为倒挡主动轮，倒挡离合器92结合使超越离合器91短接，动力经过第三主动轮17、第三从动轮18和倒挡离合器92传输至动力输出轴上，变速装置倒挡运行。

如图18所示，所述离合器控制机构5还包括：换挡连杆561、换挡电机560和连杆座562，所述换挡连杆561一端连接换挡拨叉56，另一端连接连杆座562，还包括驱动轮566，驱动轮563正反转带动连杆座562往复运动切换挡位，换挡电机560正反转带动驱动轮563正反转。换挡拨叉56连接在换挡滑套55上。3换挡电机560、连杆座562固定在变速装置的壳体上。其中换挡电机560由变速器控制单元TCU通过挡位传感器以及车速和油门位置控制换挡。应当可以理解，本发明不仅限于此，所述离合器控制机构5可以采用电机控制，也可以采用油缸或气缸控制，还可以采用换挡拉线控制，总之，现有的陈述切换挡位的方式均可以实现换挡，在此不再一一赘述。

如图20所示，在本发明实施例中本发明提供的挡位重叠的变速装置，还包括倒挡连杆控制机构，所述倒挡控制机构包括倒挡电机563、倒挡连杆564、倒挡杆座565、倒挡拨叉566和倒挡离合器92，所述倒挡连杆564一端连接倒挡拨叉566，另一端连接倒挡连杆座565。倒挡电机563正反转带动倒挡连杆座565移动，倒挡连杆座565带动倒挡拨叉566移动使倒挡离合器92结合使超越离合器91短接。倒挡电机563、倒挡连杆座565固定在变速装置的壳体上。其中倒挡电机563由变速器控制单元TCU通过挡位传感器以及车速和油门位置控制换挡。应当可以理解，本发明不仅限于此，所述倒控制机构可以采用电机控制，也可以采用油缸或气缸控制，还可以采用换挡拉线控制，总之，现有的陈述切换挡位的方式均可以实现换挡，在此不再一一赘述。

档杆位置在P挡位时，所述离合器控制机构5控制电机560通过换挡杆561、拨叉56控制换挡滑套55控制挡位重叠的离合装置在相应位置。第三主动轮和第三从动轮的离合器91连接，挡位重叠的离合装置的高挡位在所述第二离合器毂204与所述第二内齿毂42结合连接；一挡和三挡同时工作，由于扭矩不同相互锁死。

挡杆位置在R挡位置时，所述离合器控制机构5控制电机560通过换挡杆561、拨叉56控制换挡滑套55控制挡位重叠的离合装置在相应位置。倒挡连杆控制机构使倒挡离合器92结合使超越离合器91短接。第三主动轮和第三从动轮的倒挡离合器92连接，挡位重叠的离合装置断开连接；电动机反转为倒车方向形成R挡。

挡杆位置在L挡位置时，所述离合器控制机构5控制电机560通过换挡杆561、拨叉56控制换挡滑套55控制挡位重叠的离合装置在相应位置。倒挡连杆控制机构使倒挡离合器92接合，使超越离合器91短接。第三主动轮和第三从动轮的超越离合器91连接，挡位重叠的离合装置的断开连接，电动机旋转方向为前行方向形成L挡。具有电机制动功能。

挡杆位置在D挡位置时，所述离合器控制机构5控制电机560通过换挡杆561、拨叉56控制换挡滑套55控制挡位重叠的离合装置在相应位置。如图14A所示，换挡控制机构5控制换挡滑套5动到A位置；倒挡连杆控制机构使倒挡离合器断开，超越离合器91连接。第三主动轮和第三从动轮的超越离合器91连接，与输出轴连接形成D位1挡；如图14B所示，离合器控制机构5控制换挡滑套55动到B位置时，使挡位重叠的离合装置的第一离合装置结合形成2挡工作状态；如果2挡在坡道停车存在倒溜车时，会形成一二挡同时反转形成两个挡同时反转工作互锁状态，因而使车辆不会出现坡道倒溜车现象。如图14C所示，离合器控制机构5控制换挡滑套55动到C位置时，使挡位重叠的离合装置的第二离合装置结合形成3挡工作状态，在3挡时具有电动机制功能。

为进一步体现本发明提供的挡位重叠的变速装置的优越性，本发明还提供一种应用上述挡位重叠的变速装置的电动汽车，如图19所示，该汽车包括：上述的挡位重叠的变速装置。该电动汽车还包括差速器19，所述差速器19与输出轴7连接。

为进一步体现本发明提供的挡位重叠的变速装置的优越性，本发明还提供一种应用上述挡位重叠的变速装置的风力发电装置，所述风力发电装置包括：上述的挡位重叠的变速装置。

综上所述，本发明实施例提供的挡位重叠的离合装置、变速装置、风力发电装置和电动汽车，换挡时不需挡位间重合点的控制叠加离合器使离合器在完全接合或分离工作后不损耗能量，从低挡位至高挡位变速切换过程中无需退出或断开低挡位，或从高挡位变速切换至低挡位的过程中可以同时结合，有效增加扭矩。在换挡过程中减少低挡位干涉摩擦损耗，降低了油温，提高了传动效率，提高了换挡速度，使控制更简单。

最后需要说明的是，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，或者不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。需要说明的是，在不冲突或矛盾的情况下，本申请中的实施例及实施例中描述的具体特征、结构、材料或者特点可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (13)

1.一种挡位重叠的离合装置，其特征在于，包括：第一变速单元、第二变速单元、离合器控制机构和离合器内齿毂；

所述离合器内齿毂与转动轴固接，并随所述转动轴转动；所述离合器内齿毂两端设置有第一内齿毂和第二内齿毂；

所述第一变速单元和所述第二变速单元分别设置在所述离合器内齿毂两侧；

所述第一变速单元包括：第一离合器、第一旋转元件，所述第一离合器与所述第一旋转元件固接；所述第一内齿毂与所述第一离合器接合配合；

所述第二变速单元包括：第二离合器、第二旋转元件，所述第二离合器与所述第二旋转元件固接；所述第二内齿毂与所述第二离合器接合配合；

还包括第一离合器操纵机构和第二离合器操纵机构；所述第一离合器操纵机构控制第一离合器毂与所述第一内齿毂接合与分离；所述第二离合器操纵机构控制第二离合器毂与所述第二内齿毂接合与分离；

所述离合器控制机构控制并保持所述第一离合器操纵机构和/或所述第二离合器操纵机构的动作；

所述第一离合器操纵机构包括：第一离合器拨叉；

所述第一离合器拨叉包括第一臂和第二臂，所述第一臂与所述第二臂成预定夹角固接，所述第一臂与所述第二臂连接的拐角处设置有转轴；

所述第一臂的端部与所述离合器控制机构接触，所述第二臂的端部与所述第一离合器接触；

所述离合器控制机构挤压或远离所述第一臂的端部；所述第一离合器拨叉沿所述转轴转动，所述第二臂的端部按压或离开所述第一离合器，以使所述第一离合器毂与所述第一内齿毂接合与分离；

所述第二离合器操纵机构包括：第二离合器拨叉；

所述第二离合器拨叉包括第三臂和第四臂，所述第三臂与所述第四臂成预定夹角固接，所述第三臂与所述第四臂连接的拐角处设置有转轴；

所述第三臂的端部与所述离合器控制机构接触，所述第四臂的端部与所述第二离合器接触；

所述离合器控制机构挤压或远离所述第三臂的端部；所述第二离合器拨叉沿所述转轴转动，所述第四臂的端部按压或离开所述第二离合器，以使所述第二离合器毂与所述第二内齿毂接合与分离；

所述离合器控制机构包括：

套接在所述第一离合器操纵机构和所述第二离合器操纵机构外侧的换挡滑套；

所述换挡滑套内侧设置有两圈台阶，所述换挡滑套边缘与第一圈台阶连接处设置有第一过渡斜坡，所述第一圈台阶和第二圈台阶连接处设置有第二斜坡；

所述换挡滑套挤压所述第一离合器操纵机构和/或第二离合器操纵机构改变所述第一离合器操纵机构和/或第二离合器操纵机构的动作。

2.根据权利要求1所述的挡位重叠的离合装置，其特征在于，所述第一离合器操纵机构还包括：

第一增压臂，所述第一增压臂包括第一端部和第二端部；所述第一端部与所述离合器控制机构接触，所述第二端部与所述离合器内齿毂铰接，所述第一增压臂的中段内侧与所述第一臂的端部接触。

3.根据权利要求2所述的挡位重叠的离合装置，其特征在于，

所述第一增压臂包括：设置在所述第一增压臂外侧的第一凸台和第二凸台；所述第二凸台的高度高于所述第一凸台的高度；所述第一凸台与所述第二凸台之间有过渡斜坡。

4.根据权利要求1所述的挡位重叠的离合装置，其特征在于，所述第一离合器操纵机构还包括：

离心块，所述离心块设置在所述第一臂外侧，所述离心块设置在所述离合器内齿毂上。

5.根据权利要求1所述的挡位重叠的离合装置，其特征在于，所述第二离合器操纵机构还包括：

第二增压臂，所述第二增压臂包括第三端部和第四端部；所述第三端部与所述离合器控制机构接触，所述第四端部与所述离合器内齿毂铰接，所述第二增压臂的中段与所述第三臂的端部接触。

6.根据权利要求5所述的挡位重叠的离合装置，其特征在于，

所述第二增压臂包括：设置在所述第二增压臂外侧的平台部和凸台部；

所述凸台部的最高处高于所述平台部；所述平台部与所述凸台部的根部之间有过渡斜槽，所述斜槽的最低处低于所述平台部的顶部；所述凸台部与所述斜槽的最低处有过渡弧面。

7.根据权利要求1所述的挡位重叠的离合装置，其特征在于，所述第二离合器操纵机构还包括：

离心块，所述离心块设置在所述第三臂外侧，所述离心块设置在所述离合器内齿毂上。

8.一种挡位重叠的变速装置，其特征在于，包括：动力输入轴、动力输出轴和串联所述动力输入轴与所述动力输出轴的至少一个离合装置；

所述离合装置是权利要求1-7任意一项所述的离合装置，

所述动力输出轴或动力输入轴上设置有与所述第一旋转元件配合的第一执行元件；

所述动力输出轴或动力输入轴上设置有与所述第二旋转元件配合的第二执行元件；

所述第一执行元件串联有超越离合器。

9.根据权利要求8所述的挡位重叠的变速装置，其特征在于，还包括：

设置在动力输入轴上的第三主动轮和设置在动力输出轴上的第三从动轮；

所述第三从动轮串联有超越离合器。

10.根据权利要求9所述的挡位重叠的变速装置，其特征在于，还包括：

设置在动力输入轴上的第三主动轮和设置在动力输出轴上的第三从动轮；

所述第三从动轮串联有反向超越离合器。

11.一种电动汽车，其特征在于，包括：权利要求8-10任意一项所述的挡位重叠的变速装置。

12.根据权利要求11所述的电动汽车，其特征在于，还包括差速器，所述差速器与动力输出轴连接。

13.一种风力发电装置，其特征在于，包括：权利要求8-10任意一项所述的挡位重叠的变速装置。

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