CN204041892U - 一种定轴式动力换挡变速器 - Google Patents

Abstract

一种定轴式动力换挡变速器，包括变速器箱体、设在变速器箱体上的一根输入轴、三根传动轴、两根朝向相反同轴线设置的输出轴、十三个齿轮、六组湿式离合器和差速器；在输入轴、第一传动轴和第三传动轴上分别连接两组离合器、两个空套齿轮和一个固定齿轮，在第二传动轴上连接三个固定齿轮，差速器设置在两根输出轴之间用于分配两根输出轴的扭矩，在其中的一根输出轴上还设有差速器离合器，变速器的换挡和差速器的离合均由液压控制系统在整车控制系统的控制下实现。本实用新型结构紧凑，体积小，采用比例控制阀进行换挡离合器的结合和分离，使得换挡冲击小，驾驶舒适性好，另外差速器的设置使安装该实用新型的车辆具有良好脱困能力。

Description

一种定轴式动力换挡变速器

技术领域

本实用新型涉及一种动力换挡变速器，尤其涉及一种定轴式动力换挡变速器。

背景技术

动力换挡变速器是指变速箱中的齿轮都是常啮合的，依靠与齿轮或轴相连接的离合器的分离和结合来实现换挡，离合器靠液压操纵，分离和结合时间很短，在实现换挡时不切断动力的变速器。

动力换挡变速器分为两种，一种是行星齿轮动力换挡变速器，一种是定轴式动力换挡变速器 。行星齿轮动力换挡变速器以其结构紧凑，体积小、变速比大等特点比较适宜中小功率车辆使用。 定轴式动力换挡变速器以其换挡执行元件少，控制简单、适应性强等特点比较适合大功率的重型特种车辆使用。

现有技术中，对于用于全路面重型特种车辆上（如机场消防车、重型越野卡车、牵引车、矿用自卸车）的定轴式动力换挡变速器，存在着变速器横向尺寸大，结构不紧凑的缺点；另外液压系统结构复杂，导致加工精度无法保证，造成液压系统故障率较高；再者就是换挡冲击大，造成驾驶舒适性差。

同时目前变速器均未配置差速器，无法适应沙漠、草原等非公路工况，无法实现四驱，车辆脱困能力较差。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构紧凑、换挡冲击小，舒适性好，内置有差速器具有良好脱困能力的动力换挡变速器。

本实用新型为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种定轴式动力换挡变速器，包括变速器箱体、一根输入轴、三根传动轴、两根输出轴、十三个齿轮、六组湿式离合器和差速器， 

输入轴设置在变速器箱体上，其上固定连接第六齿轮、空套连接第一齿轮和第八齿轮，在输入轴上还固定连接可分别与第一齿轮、第八齿轮相结合的第一离合器和第四离合器；

第一传动轴与输入轴平行地设置在变速器箱体上，其上固定连接第七齿轮、空套连接第二齿轮和第九齿轮，在第一传动轴上还固定连接可分别与第二齿轮和第九齿轮相结合的第三离合器和第二离合器，所述第二齿轮与第一齿轮常啮合，第七齿轮与第六齿轮常啮合；

第二传动轴与第一传动轴平行地设置在变速器箱体上，其上固定连接第三齿轮、第四齿轮和第十齿轮，第三齿轮与第二齿轮常啮合，第十齿轮同时与第九齿轮和第八齿轮常啮合；

第三传动轴与第二传动轴平行地设置在变速器箱体上，其上固定连接第十二齿轮、空套连接第五齿轮和第十一齿轮，在第三传动轴上还固定连接可分别与第五齿轮和第十一齿轮相结合的第五离合器和第六离合器，所述的第五齿轮与第四齿轮常啮合，第十一齿轮与第十齿轮常啮合；

第一输出轴和第二输出轴均与第三传动轴平行， 其同轴线分别设置在变速器箱体的两个侧面上，差速器设置在第一输出轴和第二输出轴之间，所述的差速器包括分别设在第一输出轴内部端和第二输出轴内部端的两个半轴锥齿轮、与两个半轴锥齿轮相啮合的行星齿轮、用于支撑行星齿轮的行星架和与行星架固定连接的差速器外壳，在差速器外壳的外部固定连接第十三齿轮，在第二输出轴上固定设有可与差速器外壳相结合的差速器离合器，所述差速器离合器也为湿式离合器；

以上十三个齿轮、六组湿式离合器和差速器以及差速器离合器均设置在变速器箱体的内部；

还包括用于控制六组离合器以及差速器离合器进行结合和分离的液压控制系统。

进一步地，所述的第一齿轮、第八齿轮、第二齿轮和第九齿轮、第五齿轮和第十一齿轮均通过轴承转动设置在所在的轴上。

进一步地，所述的液压控制系统包括油箱、通过液压管路与油箱相连接的液压泵，液压泵的出口通过液压管路与调压阀相连接，调压阀的出油口分为七路，每一路均连接一个比例电磁阀，七个比例电磁阀的出口通过液压管路分别连接到六组离合器和差速器离合器。

有益效果：

1、本发明将离合器内置到轴上，通过控制外部的7组电磁阀实现变速箱的换挡和差速功能，其中每个电磁阀控制一个档位，使得换挡执行元件在每个档位上只有2个，降低操作和控制的难度，提高车辆换挡的可靠性。

2、液压控制系统中采用比例电磁阀，可以通过整车控制系统来控制液压控制系统中的比例电磁阀来实现离合器接合过程，减少了换挡冲击，提高驾驶的舒适性。

3、变速器箱体内设置差速器，实现了前后轴的差速，提高了车辆在非公路路面的行驶可靠性和脱困能力，提高车辆的越野能力。

4、同时，由于差速器与变速箱成为一体式结构，不仅简化了车辆的布置，而且差速器的控制与变速器控制采用同一套控制系统， 也便于驾驶人员的操作，另外也降低了车辆的成本。

5、变速器通过设置6个档位和一个前进挡，满足车辆不同的速比要求和爬坡度要求。使得车辆在行驶过程中，动力性能非常好，传动效率高，降低了车辆的燃油成本。

6、另外，各个轴系上采用2组离合器，一组离合器可以同时用于2个或3个档位，保证挡位数量尽量多的同时，结构紧凑，体积小。

附图说明

图1为本实用新型的传动路线示意图。

图2为本实用新型的外部结构主视图。

图3为图2的右视图。

图4为图2的左视图。

图5为图4所示视图方向的各轴端面投影。

图6为本实用新型的液压控制系统示意图。

图7为本实用新型各档位离合器结合使用分布表。

图中，1、取力口，2、调压阀，3、油位镜，4、放油螺塞，5、加油口，6、呼吸器，S1、输入轴，S2、第一传动轴，S3 、第二传动轴，S4、第三传动轴，S5、第二输出轴，S6、第一输出轴，Z1、第一齿轮，Z2、第二齿轮，Z3、第三齿轮，Z4、第四齿轮，Z5、第五齿轮，Z6、第六齿轮，Z8、第八齿轮，Z9、第九齿轮，Z10、第十齿轮，Z11、第十一齿轮，Z12、第十二齿轮，Z13、第十三齿轮，C1、第一离合器，C2、第二离合器，C3、第三离合器，C4、第四离合器，C5、第五离合器，C6、第六离合器，C7、差速器离合器，E1、第一比例电磁阀，E2、第二比例电磁阀，E3、第三比例电磁阀，E4、第四比例电磁阀，E5、第五比例电磁阀，E6、第六比例电磁阀，E7、第七比例电磁阀，X1、差速器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步具体详细的说明。

如图所示，一种定轴式动力换挡变速器，包括变速器箱体、 一根输入轴、三根传动轴、两根输出轴、十三个齿轮、六组湿式离合器和差速器；

输入轴S1设置在变速器箱体上，其一端从变速器箱体伸出，用于与动力源相连接，另一端固定在变速器箱体的另一个侧面上，在输入轴S1位于变速器箱体的一段中固定设有第六齿轮Z6、空套连接有第一齿轮Z1和第八齿轮Z8，在输入轴S1上还固定连接可分别与第一齿轮Z1、第八齿轮Z8相结合的第一离合器C1和第四离合器C4；

第一传动轴S2与输入轴S1平行地设置在变速器箱体上，其两端分别固定在变速器箱体的两个侧面上，第一传动轴S2上固定连接有第七齿轮Z7、空套连接有第二齿轮Z2和第九齿轮Z9，在第一传动轴S2上还固定连接有可分别与第二齿轮Z2和第九齿轮Z9相结合的第三离合器C3和第二离合器C2，所述第二齿轮Z2与第一齿轮Z1常啮合，第七齿轮Z7与第六齿轮Z6常啮合；

第二传动轴S3与第一传动轴S2平行地设置在变速器箱体上，其上固定连接第三齿轮Z3、第四齿轮Z4和第十齿轮Z10，第三齿轮Z3与第二齿轮Z2常啮合，第十齿轮Z10同时与第九齿轮Z9和第八齿轮Z8常啮合；

第三传动轴S4与第二传动轴S3平行地设置在变速器箱体上，其上固定连接有第十二齿轮Z12、空套设有第五齿轮Z5和第十一齿轮Z11，在第三传动轴S4上还固定连接有可分别与第五齿轮Z5和第十一齿轮Z11相结合的第五离合器C5和第六离合器C6，所述的第五齿轮Z5与第四齿轮Z4常啮合，第十一齿轮Z11与第十齿轮Z10常啮合；

本实施例，所述的第一齿轮Z1、第八齿轮Z8、第二齿轮Z2和第九齿轮Z9、第五齿轮Z5和第十一齿轮Z11均通过轴承转动设置在所在的轴上。

第一输出轴S6和第二输出轴S5均与第三传动轴S4平行， 其同轴线分别设置在变速器箱体的两个侧面上，差速器设置在第一输出轴S6和第二输出轴S5之间，所述的差速器包括分别设在第一输出轴S6内部端（即该端位于变速箱内部）和第二输出轴S5 内部端的两个半轴锥齿轮、与两个半轴锥齿轮相啮合的行星齿轮、用于支撑行星齿轮的行星架和与行星架固定连接的差速器外壳，在差速器外壳的外部固定连接第十三齿轮Z13，在第二输出轴S5上固定设有可与差速器外壳相结合的差速器离合器；所述差速器离合器也为湿式离合器。

以上十三个齿轮、六组湿式离合器和差速器以及差速器离合器均设置在变速箱体的内部；

还包括用于控制六组离合器以及差速器离合器进行结合和分离的液压控制系统。

液压控制系统包括油箱、通过液压管路与油箱相连接的液压泵，液压泵的出口通过液压管路与调压阀2相连接，调压阀2的出油口分为七路，每一路均连接一个比例电磁阀，分别为第一比例电磁阀E1, 第二比例电磁阀E2, 第三比例电磁阀E3, 第四比例电磁阀E4, 第五比例电磁阀E5, 第六比例电磁阀E6, 第七比例电磁阀E7。

七个比例电磁阀的出口通过液压管路分别连接到六组离合器和差速器离合器。

进一步地，六个档位控制阀E1~ E6放置于变速器箱体与输入轴相对的输出端面上，用于控制六组离合器C1~C6，差速器X1的控制阀即第七比例电磁阀E7和用于控制系统主油压的调压阀2设置在变速器箱体的输入端面上。

 如图2-4所示，在变速器的箱体上还设有备用的取力口1，取力口1对应于第三传动轴S4，位于和输入轴S1伸出端相对的侧面上，用于车辆其他动力使用装置的安装连接。放油螺塞4位于变速器箱体的下部，用于变速器使用过程中，当变速器内部液力传动油达到换油周期后，换油时传动油的排放。油位镜3位于变速器箱体下部，用于观察变速器内部的油位。加油口5位于变速器输入端壳体上，用于给变速器加油使用。呼吸器6用于变速器内部与外部通气，以维持变速器内部压力与大气压力一致。

使用时，将本实用新型通过输入法兰和输出法兰安装在发动机变矩器与车辆前后桥之间，具体地，将输入轴1通过输入法兰与液力变矩器相连接，第一输出轴S6和第二输出轴S5分别通过输出法兰与车辆的后桥和前桥相连接。

下面详细介绍以下每个档位的传动路线，如图1和图7所示。我们将离合器打开标记为“ON”状态。

第一前进档（D1）工况：通过整车控制系统控制第二比例电磁阀E2和第五比例电磁阀E5打开，对应的第二离合器C2和第五离合器C5结合，此时动力传递路线为：S1→Z6→Z7→S2→C2→Z9→Z10→S3→Z4→Z5→C5→S4→Z12→Z13→X1→S5/S6；这样动力就传递到差速器X1，通过差速器X1内部的齿轮分配分别将动力传递给第一输出轴S6和第二输出轴S5。

第二前进档（D2）工况：通过整车控制系统控制第一比例电磁阀E1和第五比例电磁阀E5打开，对应的第一离合器C1和第五离合器C5结合，此时动力传递路线为：S1→C1→Z1→Z2→Z3→S3→Z4→Z5→C5→S4→Z12→Z13→X1→S5/S6；这样动力就传递到差速器X1，通过差速器X1内部的齿轮分配分别将动力传递给第一输出轴S6和第二输出轴S5。

第三前进档（D3）工况：通过整车控制系统控制第三比例电磁阀E3和第五比例电磁阀E5打开，对应的第三离合器C3和第五离合器C5结合，此时动力传递路线为：S1→Z6→Z7→S2→C3→Z2→Z3→S3→Z4→Z5→C5→S4→Z12→Z13→X1→S5/S6；这样动力就传递到差速器X1，通过X1分别将动力传递给第一输出轴S6和第二输出轴S5。

第四前进档（D4）工况：通过整车控制系统控制第二比例电磁阀E2和第六比例电磁阀E6打开，对应的第二离合器C2和第六离合器C6结合，此时动力传递路线为：S1→Z6→Z7→S2→C2→Z9→Z10→Z11→C6→S4→Z12→Z13→X1→S5/S6；这样动力就传递到差速器X1，通过差速器X1内部的齿轮分配分别将动力传递给第一输出轴S6和第二输出轴S5。

第五前进档（D5）工况：通过整车控制系统控制第一比例电磁阀E1和第六比例电磁阀E6打开，对应的第一离合器C1和第六离合器C6结合，此时动力传递路线为：S1→C1→Z1→Z2→Z3→S3→Z10→Z11→C6→S6→Z12→Z13→X1→S5/S6；这样动力就传递到差速器X1，通过差速器X1内部的齿轮分配分别将动力传递给第一输出轴S6和第二输出轴S5。

  第六前进档（D6）工况：通过整车控制系统控制第三比例电磁阀E3和第六比例电磁阀E6打开，对应的第三离合器C3和第六离合器C6结合，此时动力传递路线为：S1→Z6→Z7→S2→C3→Z2→Z3→S3→Z10→Z11→C6→S4→Z12→Z13→X1→S5/S6；这样动力就传递到差速器X1，通过差速器X1内部的齿轮分配分别将动力传递给第一输出轴S6和第二输出轴S5。

倒退档（R）工况：通过整车控制系统控制第四比例电磁阀E4和第五比例电磁阀E5打开，对应的第四离合器C4和第五离合器C5结合，此时动力传递路线为：S1→C4→Z8→Z10→S3→Z4→Z5→C5→S4→Z12→Z13→X1→S5/S；这样动力就传递到差速器X1，通过差速器X1内部的齿轮分配分别将动力传递给第一输出轴S6和第二输出轴S5。

由于少了一级齿轮传动，旋转方向就与输入轴相反实现倒退档。

空挡 (N 挡 ) 工况 ：整车控制系统使第一至第六离合器 C1~C6 均处于分离状态，发动机带动输入轴S1空转，变速器不传输动力。

正常路面行驶时差速器X1上的离合器是断开的，动力通过第十三齿轮Z13传递给差速器X1的壳体，壳体将动力传递给内部的齿轮机构即行星齿轮和半轴齿轮，内部的齿轮机构根据前后轮的负载进行自由分配扭矩和转速，但当车辆在越野工况中行驶时遇到障碍后，由于内部是自由分配的，导致阻力大的轮子无法转动，阻力小的轮子实现空转，此时通过车辆控制系统控制比例电磁阀E7打开，将差速器X1的离合器结合在一起，使第一输出轴S6和第二输出轴S5形成刚性连接，动力以50：50的比例分别分配到第一输出轴S6和第二输出轴S5上，从而车辆能够成功脱困，保证车辆的安全行驶。

Claims (3)

1.一种定轴式动力换挡变速器，其特征在于：包括变速器箱体、一根输入轴、三根传动轴、两根输出轴、十三个齿轮、六组湿式离合器和差速器； 

输入轴（S1）设置在变速器箱体上，其上固定连接第六齿轮（Z6）、空套连接第一齿轮（Z1）和第八齿轮（Z8），在输入轴（S1）上还固定连接可分别与第一齿轮（Z1）、第八齿轮（Z8）相结合的第一离合器（C1）和第四离合器（C4）；

第一传动轴（S2）与输入轴（S1）平行地设置在变速器箱体上，其上固定连接第七齿轮（Z7）、空套连接第二齿轮（Z2）和第九齿轮（Z9），在第一传动轴（S2）上还固定连接可分别与第二齿轮（Z2）和第九齿轮（Z9）相结合的第三离合器（C3）和第二离合器（C2），所述第二齿轮（Z2）与第一齿轮（Z1）常啮合，第七齿轮（Z7）与第六齿轮（Z6）常啮合；

第二传动轴（S3）与第一传动轴（S2）平行地设置在变速器箱体上，其上固定连接第三齿轮（Z3）、第四齿轮（Z4）和第十齿轮（Z10），第三齿轮（Z3）与第二齿轮（Z2）常啮合，第十齿轮（Z10）同时与第九齿轮（Z9）和第八齿轮（Z8）常啮合；

第三传动轴（S4）与第二传动轴（S3）平行地设置在变速器箱体上，其上固定连接第十二齿轮（Z12）、空套连接第五齿轮（Z5）和第十一齿轮（Z11），在第三传动轴（S4）上还固定连接可分别与第五齿轮（Z5）和第十一齿轮（Z11）相结合的第五离合器（C5）和第六离合器（C6），所述的第五齿轮（Z5）与第四齿轮（Z4）常啮合，第十一齿轮（Z11）与第十齿轮（Z10）常啮合；

第一输出轴（S6）和第二输出轴（S5 ）均与第三传动轴（S4）平行， 其同轴线分别设置在变速器箱体的两个侧面上，差速器设置在第一输出轴（S6）和第二输出轴（S5 ）之间，所述的差速器包括分别设在第一输出轴（S6）内部端和第二输出轴（S5 ）内部端的两个半轴锥齿轮、与两个半轴锥齿轮相啮合的行星齿轮、用于支撑行星齿轮的行星架和与行星架固定连接的差速器外壳，在差速器外壳的外部固定连接第十三齿轮（Z13），在第二输出轴（S5）上固定设有可与差速器外壳相结合的差速器离合器，所述差速器离合器也为湿式离合器；

以上十三个齿轮、六组湿式离合器和差速器以及差速器离合器均设置在变速器箱体的内部；

还包括用于控制六组离合器以及差速器离合器进行结合和分离的液压控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种定轴式动力换挡变速器，其特征在于：所述的第一齿轮（Z1）、第八齿轮（Z8）、第二齿轮（Z2）和第九齿轮（Z9）、第五齿轮（Z5）和第十一齿轮（Z11）均通过轴承转动设置在所在的轴上。

3.根据权利要求1或2所述的一种定轴式动力换挡变速器，其特征在于：所述的液压控制系统包括油箱、通过液压管路与油箱相连接的液压泵，液压泵的出口通过液压管路与调压阀相连接，调压阀的出油口分为七路，每一路均连接一个比例电磁阀，七个比例电磁阀的出口通过液压管路分别连接到六组离合器和差速器离合器。