CN205298425U - 一种离合器常闭双联齿轮变速箱 - Google Patents

一种离合器常闭双联齿轮变速箱 Download PDF

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岳汉奇
高炳钊
陈虹
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Abstract

本实用新型提出了一种离合器常闭双联齿轮变速箱及其换挡过程控制方法,采用两轴式设计,所述变速箱包含:输入轴、齿轮Ⅰ,同步器Ⅰ、齿轮Ⅱ、双联齿轮A、同步器Ⅱ、齿轮Ⅲ、输出轴、双联齿轮B、同步器Ⅲ、双联齿轮C、齿轮Ⅳ、离合器摩擦片、离合器压盘。本实用新型可以提供四个有效挡位,三个助力挡位。在工作挡位时,离合器处于常闭状态,只有换挡时离合器结合,减轻了离合器系统控制难度,提升了离合器使用寿命。本实用新型保证在换挡过程中没有动力中断的同时,采用相邻速比挡位助力,可以减少离合器滑磨损失,减少能量损耗。本实用新型只采用一个离合器就能够实现车辆起步以及无动力中断换挡,零件数少,成本低。

Description

一种离合器常闭双联齿轮变速箱
技术领域
本实用新型属于汽车传动领域,具体涉及一种离合器常闭双联齿轮变速箱。
背景技术
机械式自动变速箱(AMT)以手动变速箱为基础,通过增加选换挡执行机构和离合器执行机构及相应的传感器和控制单元,实现自动换挡。机械式自动变速箱有效解决了手动变速器不能自动换挡以及自动变速器传动效率低的问题,结构简单,成本低,传动效率高。但换挡过程中动力中断的固有缺陷并没有得到根本的解决,而且带来了换挡过程中换挡冲击以及起步不平顺的问题,影响车辆的动力性和乘坐的舒适性,严重制约了其发展及产业化空间。
换挡过程中动力中断是AMT结构性的固有缺陷,仅仅通过控制算法的改进无法从本质上解决。双离合器自动变速器(DCT)技术的出现为传动系统带来了曙光,是对AMT技术的一种升级,可以实现动力换挡,而且换挡舒适性也得到极大地提高,但该系统结构复杂,关键零部件对设计、加工制造技术要求非常高,导致DCT技术门槛以及成本很高,限制了其广泛应用的潜力。
为了消除动力中断,hitachi公司提出了带assistclutch的AMT,换挡过程中,通过assistclutch的滑摩,补偿中断的驱动动力。然而这种机构补偿能力有限。专利CN104930135A提出了一种四挡助力变速箱及其换挡过程控制方法,专利CN104879453A提出了一种换挡过程中相邻速比助力变速箱及其换挡过程控制方法,两种方案能够实现相邻速比助力换挡,减少换挡过程中离合器的滑磨损失,提升助力效果。在正常行驶过程中(非挂挡过程),离合器存在常闭,常开状态,离合器控制难度较高,寿命较低。
发明内容
为了解决以上问题,本实用新型提供一种离合器常闭双联齿轮变速箱包含:输入轴1、齿轮Ⅰ2,同步器Ⅰ3、齿轮Ⅱ4、双联齿轮A(左齿5、右齿6)、同步器Ⅱ7、齿轮Ⅲ8、输出轴9、双联齿轮B(右齿10、左齿11)、同步器Ⅲ12、双联齿轮C(右齿13,左齿14)、齿轮Ⅳ15、离合器摩擦片16和离合器压盘17,变速箱动力从输入轴1输入、从输出轴9输出。
离合器摩擦片16、齿轮Ⅰ2、齿轮Ⅱ4、双联齿轮A和齿轮Ⅲ8按照离合器摩擦片16、齿轮Ⅰ2、齿轮Ⅱ4、双联齿轮A左齿5、双联齿轮A右齿6和齿轮Ⅲ8的次序沿动力传入方向依次空套在输入轴1上,离合器压盘17连接在输入轴1上。双联齿轮B和双联齿轮C空套在输出轴9上,齿轮Ⅳ15连接在输出轴9上。齿轮Ⅲ8和双联齿轮B的右齿10啮合,双联齿轮A的右齿6和双联齿轮B左齿11啮合,双联齿轮A的左齿5和双联齿轮C的右齿13啮合,齿轮Ⅱ4与双联齿轮C的左齿14啮合,齿轮Ⅰ2与齿轮Ⅳ15啮合。
同步器Ⅰ3位于齿轮Ⅰ2与齿轮Ⅱ4之间,其空套于输入轴1上并与离合器摩擦片16连接;同步器Ⅱ7位于双联齿轮A的右齿6与齿轮Ⅲ8之间,其与输入轴1连接;同步器Ⅲ12位于双联齿轮B左齿11和双联齿轮C的右齿13之间,其与输出轴9连接。同步器Ⅰ3、同步器Ⅱ7和同步器Ⅲ12均有三种位置状态:中间位置状态、向左滑动结合状态和向右滑动结合状态。
当同步器Ⅰ3处于向左滑动结合状态时,齿轮Ⅰ2与离合器摩擦片16连接;当同步器Ⅰ3处于向右滑动结合状态时,齿轮Ⅱ4与离合器摩擦片16连接;当同步器Ⅰ3处于中间位置状态时,离合器摩擦片16与齿轮Ⅰ2和齿轮Ⅱ4脱开。
当同步器Ⅱ7处于向左滑动结合状态时,双联齿轮A与输入轴1连接;同步器Ⅱ7处于向右滑动结合状态时,齿轮Ⅲ8与输入轴1连接;当同步器Ⅱ7处于中间位置状态时,输入轴1与齿轮Ⅲ8和双联齿轮A脱开。
同步器Ⅲ12处于向左滑动结合状态时,双联齿轮C与输出轴9连接;当同步器Ⅲ12处于向右滑动结合状态时,双联齿轮B与输出轴9连接;当同步器Ⅲ12处于中间位置状态时,输出轴9与双联齿轮C和双联齿轮B脱开。
本实用新型中一种离合器常闭双联齿轮变速箱可提供四个有效挡位和三个助力挡位,各个挡位的动力传递路线如下:
当变速箱1挡工作时,同步器Ⅱ7与齿轮Ⅲ8结合,同步器Ⅲ12与双联齿轮B左齿11结合,同步器Ⅰ3处于中间位置状态。动力源输出动力通过输入轴1,同步器Ⅱ7,齿轮Ⅲ8,双联齿轮B右齿10,同步器Ⅲ12,传递到输出轴9。
当变速箱2挡工作时,同步器Ⅱ7与双联齿轮A右齿6结合,同步器Ⅲ12与双联齿轮B左齿11结合,同步器Ⅰ3处于中间位置状态。动力源输出动力通过输入轴1,同步器Ⅱ7,双联齿轮A右齿6,双联齿轮B左齿11,同步器Ⅲ12,传递到输出轴9。
当变速箱3挡工作时,同步器Ⅱ7与齿轮Ⅲ8结合,同步器Ⅲ12与双联齿轮C的右齿13结合,同步器Ⅰ3处于中间位置状态。动力源输出动力通过输入轴1,同步器Ⅱ7,齿轮Ⅲ8,双联齿轮B右齿10,双联齿轮B左齿11,双联齿轮A右齿6,双联齿轮A左齿5,双联齿轮C右齿13,同步器Ⅲ12,传递到输出轴9。
当变速箱4挡工作时,同步器Ⅱ7与双联齿轮A右齿6结合,同步器Ⅲ12与双联齿轮C的右齿13结合,同步器Ⅰ3处于中间位置状态。动力源输出动力通过输入轴1,同步器Ⅱ7,双联齿轮A左齿5,双联齿轮C右齿13,同步器Ⅲ12,传递到输出轴9。
当变速箱工作在助力Ⅰ1-2挡时,同步器Ⅰ3与齿轮Ⅱ4结合,同步器Ⅲ12与双联齿轮B左齿11结合,同步器Ⅱ7处于中间位置状态,离合器摩擦片16与离合器压盘17结合。动力源输出动力通过输入轴1,离合器压盘17,离合器摩擦片16,同步器Ⅰ3,齿轮Ⅱ4,双联齿轮C左齿14,双联齿轮C右齿13,双联齿轮A左齿5,双联齿轮A右齿6,双联齿轮B左齿11,同步器Ⅲ12,传递到输出轴9。
变速箱工作在助力Ⅱ2-3挡时,同步器Ⅰ3与齿轮Ⅰ2结合,同步器Ⅲ12处于中间位置状态,同步器Ⅱ7处于中间位置状态,离合器摩擦片16与离合器压盘17结合。动力源输出动力通过输入轴1,离合器压盘17,离合器摩擦片16,同步器Ⅰ3,齿轮Ⅰ2,齿轮Ⅳ15,传递到输出轴9。
变速箱工作在助力Ⅲ3-4挡时,同步器Ⅰ3与齿轮Ⅱ4结合,同步器Ⅲ12与双联齿轮C的右齿13结合,同步器Ⅱ7处于中间位置状态,离合器摩擦片16与离合器压盘17结合。动力源输出动力通过输入轴1,离合器压盘17,离合器摩擦片16,同步器Ⅰ3,齿轮Ⅱ4,双联齿轮C左齿14,同步器Ⅲ12,传递到输出轴9。
本实用新型中变速箱各挡位的换挡过程如下:
当变速箱从1挡升入2挡时,同步器Ⅰ3与齿轮Ⅱ4结合,离合器摩擦片16与离合器压盘17逐渐结合,动力源输出动力一部分通过1挡动力传递路线输出,另一部分通过助力Ⅰ1-2挡输出;随着离合器摩擦片16与离合器压盘17结合程度的加深,通过1挡动力传递路线传递的动力逐渐减小,当减小到零时,将同步器Ⅱ7脱开使其处于中间位置状态;离合器摩擦片16与离合器压盘17继续结合,当输入轴1转速与双联齿轮A转速相同时,同步器Ⅱ7与双联齿轮A右齿6结合,然后离合器摩擦片16与离合器压盘17逐渐分开,同步器Ⅰ3脱开处于中间位置状态后,挂入2挡。
当变速箱从2挡升入3挡时,同步器Ⅰ3与齿轮Ⅰ2结合,离合器摩擦片16与离合器压盘17逐渐结合,动力源输出动力一部分通过2挡动力传递路线输出,另一部分通过助力Ⅱ2-3挡输出;随着离合器摩擦片16与离合器压盘17结合程度的加深,通过2挡动力传递路线传递的动力逐渐减小,当减小到零时,将同步器Ⅱ7和同步器Ⅲ12脱开使其处于中间位置状态,同步器Ⅲ12与双联齿轮C的右齿13结合;离合器摩擦片16与离合器压盘17继续结合,当输入轴1转速与齿轮Ⅲ8转速相同时,同步器Ⅱ7与齿轮Ⅲ8结合,然后离合器摩擦片16与离合器压盘17逐渐分开,将同步器Ⅰ3脱开使其处于中间位置状态,挂入3挡。
当变速箱从3挡升入4挡时,同步器Ⅰ3和齿轮Ⅱ4结合,离合器摩擦片16与离合器压盘17逐渐结合,动力源输出动力一部分通过3挡动力传递路线输出,另一部分通过助力Ⅲ3-4挡输出;随着离合器摩擦片16与离合器压盘17结合程度的加深,通过3挡动力传递路线传递的动力逐渐减小,当减小到零时,将同步器Ⅱ7脱开使其处于中间位置状态;离合器摩擦片16与离合器压盘17继续结合,当输入轴1转速与双联齿轮A转速相同时,同步器Ⅱ7与双联齿轮A右齿6结合,然后离合器摩擦片16与离合器压盘17逐渐分开,将同步器Ⅰ3脱开使其处于中间位置状态,挂入4挡。
本实用新型的有益效果:
1.换挡过程中采用相邻助力挡位助力,能够实现无动力中断换挡的同时,减少离合器滑磨功,减少能量损耗。
2.在变速箱工作的4个挡位下,离合器都是处于常开状态,只有在换挡时离合器结合,离合器寿命高,容易控制。
3.通过5对齿轮,3个同步器就能实现4个工作挡位,3个助力挡位,变速箱零件数量少,结构紧凑。
4.本实用新型中所列举的相邻的助力挡速比比下一目标挡位速比稍小,这样能够提升助力效果的同时,减少离合器的滑磨损失。
附图说明
图1为本实用新型主体结构
图2为本实用新型1挡下动力传递路线
图3为本实用新型2挡下动力传递路线
图4为本实用新型3挡下动力传递路线
图5为本实用新型4挡下动力传递路线
图6为本实用新型助力Ⅰ1-2挡下动力传递路线
图7为本实用新型助力Ⅱ2-3挡下动力传递路线
图8为本实用新型助力Ⅲ3-4挡下动力传递路线
以上附图中的标记如下:1输入轴、2齿轮Ⅰ、3同步器Ⅰ、4齿轮Ⅱ、双联齿轮A(5左齿、6右齿)、7同步器Ⅱ、8齿轮Ⅲ、9输出轴、双联齿轮B(10右齿、11左齿)、12同步器Ⅲ、双联齿轮C(13右齿,14左齿)、15齿轮Ⅳ、16离合器摩擦片、17离合器压盘。
具体实施方式
下面以实施例的方式对本实用新型技术方案做进一步解释和说明,本实用新型所列举的实施例仅作为本实用新型优选方式之一。
实施例1
一种离合器常闭双联齿轮变速箱包含:输入轴1、齿轮Ⅰ2,同步器Ⅰ3、齿轮Ⅱ4、双联齿轮A(左齿5、右齿6)、同步器Ⅱ7、齿轮Ⅲ8、输出轴9、双联齿轮B(右齿10、左齿11)、同步器Ⅲ12、双联齿轮C(右齿13,左齿14)、齿轮Ⅳ15、离合器摩擦片16和离合器压盘17,变速箱动力从输入轴1输入、从输出轴9输出。
按照离合器摩擦片16、齿轮Ⅰ2、齿轮Ⅱ4、双联齿轮A(左齿5、右齿6)和齿轮Ⅲ8的次序沿动力传入方向依次空套在输入轴1上,离合器压盘17连接在输入轴1上。双联齿轮B(右齿10、左齿11),双联齿轮C(右齿13,左齿14)空套在输出轴9上,齿轮Ⅳ15连接在输出轴9上。齿轮Ⅲ8和双联齿轮B的右齿10啮合,双联齿轮A的右齿6和双联齿轮B左齿11啮合,双联齿轮A的左齿5和双联齿轮C的右齿13啮合,齿轮Ⅱ4与双联齿轮C的左齿14啮合,齿轮Ⅰ2与齿轮Ⅳ15啮合。
同步器Ⅰ3位于齿轮Ⅰ2与齿轮Ⅱ4之间,其空套于输入轴1上并与离合器摩擦片16连接;同步器Ⅱ7位于双联齿轮A的右齿6与齿轮Ⅲ8之间,其与输入轴1连接;同步器Ⅲ12位于双联齿轮B左齿11和双联齿轮C的右齿13之间,其与输出轴9连接。同步器Ⅰ3、同步器Ⅱ7和同步器Ⅲ12分别有三种位置状态:中间位置状态、向左滑动结合状态和向右滑动结合状态。
当同步器Ⅰ3处于向左滑动结合状态时,齿轮Ⅰ2与离合器摩擦片16连接;当同步器Ⅰ3处于向右滑动结合状态时,齿轮Ⅱ4与离合器摩擦片16连接;当同步器Ⅰ3处于中间位置状态时,离合器摩擦片16与齿轮Ⅰ2和齿轮Ⅱ4脱开。
当同步器Ⅱ7处于向左滑动结合状态时,双联齿轮A与输入轴1连接;同步器Ⅱ7处于向右滑动结合状态时,齿轮Ⅲ8与输入轴1连接;当同步器Ⅱ7处于中间位置状态时,输入轴1与齿轮Ⅲ8和双联齿轮A脱开。
同步器Ⅲ12处于向左滑动结合状态时,双联齿轮C与输出轴9连接;当同步器Ⅲ12处于向右滑动结合状态时,双联齿轮B与输出轴9连接;当同步器Ⅲ12处于中间位置状态时,输出轴9与双联齿轮C和双联齿轮B脱开。
本实用新型中一种离合器常闭双联齿轮变速箱可提供四个有效挡位和三个助力挡位,各个挡位的动力传递路线如下:
变速箱1挡工作时,同步器Ⅱ7向右滑动结合,同步器Ⅲ12向右滑动结合,同步器Ⅰ3处于中间位置状态。动力源输出动力通过输入轴1,同步器Ⅱ7,齿轮Ⅲ8,双联齿轮B右齿10,同步器Ⅲ12,传递到输出轴9。
变速箱2挡工作时,同步器Ⅱ7向左滑动结合,同步器Ⅲ12向右滑动结合,同步器Ⅰ3处于中间位置状态。动力源输出动力通过输入轴1,同步器Ⅱ7,双联齿轮A右齿6,双联齿轮B左齿11,同步器Ⅲ12,传递到输出轴9。
变速箱3挡工作时,同步器Ⅱ7向右滑动结合,同步器Ⅲ12向左滑动结合,同步器Ⅰ3处于中间位置状态。动力源输出动力通过输入轴1,同步器Ⅱ7,齿轮Ⅲ8,双联齿轮B右齿10,双联齿轮B左齿11,双联齿轮A右齿6,双联齿轮A左齿5,双联齿轮C右齿13,同步器Ⅲ12,传递到输出轴9。
变速箱4挡工作时,同步器Ⅱ7向左滑动结合,同步器Ⅲ12向左滑动结合,同步器Ⅰ3处于中间位置状态。动力源输出动力通过输入轴1,同步器Ⅱ7,双联齿轮A左齿5,双联齿轮C右齿13,同步器Ⅲ12,传递到输出轴9。
变速箱工作在助力Ⅰ1-2挡时,同步器Ⅰ3向右滑动结合,同步器Ⅲ12向右滑动结合,同步器Ⅱ7处于中间位置状态,离合器摩擦片16与离合器压盘17结合。动力源输出动力通过输入轴1,离合器压盘17,离合器摩擦片16,同步器Ⅰ3,齿轮Ⅱ4,双联齿轮C左齿14,双联齿轮C右齿13,双联齿轮A左齿5,双联齿轮A右齿6,双联齿轮B左齿11,同步器Ⅲ12,传递到输出轴9。
变速箱工作在助力Ⅱ2-3挡时,同步器Ⅰ3向左滑动结合,同步器Ⅲ12处于中间位置状态,同步器Ⅱ7处于中间位置状态,离合器摩擦片16与离合器压盘17结合。动力源输出动力通过输入轴1,离合器压盘17,离合器摩擦片16,同步器Ⅰ3,齿轮Ⅰ2,齿轮Ⅳ15,传递到输出轴9。
变速箱工作在助力Ⅲ3-4挡时,同步器Ⅰ3向右滑动结合,同步器Ⅲ12向左滑动结合,同步器Ⅱ7处于中间位置状态,离合器摩擦片16与离合器压盘17结合。动力源输出动力通过输入轴1,离合器压盘17,离合器摩擦片16,同步器Ⅰ3,齿轮Ⅱ4,双联齿轮C左齿14,同步器Ⅲ12,传递到输出轴9。
实施例1中变速箱各挡位的换挡过程如下:
当变速箱从1挡升入2挡时,同步器Ⅰ3向右滑动结合,离合器摩擦片16与离合器压盘17逐渐结合,动力源输出动力一部分通过1挡动力传递路线输出,另一部分通过助力Ⅰ1-2挡输出。随着离合器摩擦片16与离合器压盘17结合程度的加深,通过1挡动力传递路线传递的动力逐渐减小,当减小到零时,同步器Ⅱ7脱开。离合器摩擦片16与离合器压盘17继续结合,当输入轴1转速与双联齿轮A(左齿5、右齿6)转速相同时,同步器Ⅱ7向左滑动结合,然后离合器摩擦片16与离合器压盘17逐渐分开,同步器Ⅰ3脱开,挂入2挡。
当变速箱从2挡升入3挡时,同步器Ⅰ3向左滑动结合,离合器摩擦片16与离合器压盘17逐渐结合,动力源输出动力一部分通过2挡动力传递路线输出,另一部分通过助力Ⅱ2-3挡输出。随着离合器摩擦片16与离合器压盘17结合程度的加深,通过2挡动力传递路线传递的动力逐渐减小,当减小到零时,同步器Ⅱ7,同步器Ⅲ12脱开,同步器Ⅲ12向左滑动结合。离合器摩擦片16与离合器压盘17继续结合,当输入轴1转速与齿轮Ⅲ8转速相同时,同步器Ⅱ7向右滑动结合,然后离合器摩擦片16与离合器压盘17逐渐分开,同步器Ⅰ3脱开,挂入3挡。
当变速箱从3挡升入4挡时,同步器Ⅰ3向右滑动结合,离合器摩擦片16与离合器压盘17逐渐结合,动力源输出动力一部分通过3挡动力传递路线输出,另一部分通过助力Ⅲ3-4挡输出。随着离合器摩擦片16与离合器压盘17结合程度的加深,通过3挡动力传递路线传递的动力逐渐减小,当减小到零时,同步器Ⅱ7脱开。离合器摩擦片16与离合器压盘17继续结合,当输入轴1转速与双联齿轮A(左齿5、右齿6)转速相同时,同步器Ⅱ7向左滑动结合,然后离合器摩擦片16与离合器压盘17逐渐分开,同步器Ⅰ3脱开,挂入4挡。
可以看到上述换挡过程采用助力挡位助力,始终有动力通过输出轴输出,换挡过程中无动力中断。
实施例1作为本实用新型优选方案之一所采用的各组啮合齿轮齿数比如表1所示,表2为各挡位速比分配。
表1
N1 N2 N3 N4 N5
数值 4 3.2 2.2 2 2.7
表1中双联齿轮B右齿10齿数与齿轮Ⅲ8齿数之比为N1、双联齿轮B左齿11齿数与双联齿轮A右齿6齿数之比为N2、双联齿轮C右齿13齿数与双联齿轮A左齿5齿数之比为N3、双联齿轮C左齿14齿数与齿轮Ⅱ4齿数之比为N4,齿轮Ⅳ15齿数与齿轮Ⅰ2齿数之比为N5。
表2
表2中I1为1挡速比,I2为2挡速比,I3为3挡速比,I4为4挡速比,I1-2为助力Ⅰ1-2挡速比,I2-3为助力Ⅱ2-3挡速比,I3-4为助力Ⅲ3-4挡速比。

Claims (1)

1.一种离合器常闭双联齿轮变速箱,其特征在于,主要包括有以下部件:输入轴(1)、齿轮Ⅰ(2),同步器Ⅰ(3)、齿轮Ⅱ(4)、双联齿轮A、同步器Ⅱ(7)、齿轮Ⅲ(8)、输出轴(9)、双联齿轮B、同步器Ⅲ(12)、双联齿轮C、齿轮Ⅳ(15)、离合器摩擦片(16)和离合器压盘(17),动力从输入轴(1)输入、从输出轴(9)输出;
其中,离合器摩擦片(16)、齿轮Ⅰ(2)、齿轮Ⅱ(4)、双联齿轮A和齿轮Ⅲ(8)按照离合器摩擦片(16)、齿轮Ⅰ(2)、齿轮Ⅱ(4)、双联齿轮A左齿(5)、双联齿轮A右齿(6)和齿轮Ⅲ(8)的次序沿动力传入方向依次空套在输入轴(1)上,离合器压盘(17)连接在输入轴(1)上;双联齿轮B和双联齿轮C空套在输出轴(9)上,齿轮Ⅳ(15)连接在输出轴(9)上;齿轮Ⅲ(8)和双联齿轮B的右齿(10)啮合,双联齿轮A的右齿(6)和双联齿轮B左齿(11)啮合,双联齿轮A的左齿(5)和双联齿轮C的右齿(13)啮合,齿轮Ⅱ(4)与双联齿轮C的左齿(14)啮合,齿轮Ⅰ(2)与齿轮Ⅳ(15)啮合;同步器Ⅰ(3)位于齿轮Ⅰ(2)与齿轮Ⅱ(4)之间,其空套于输入轴(1)上并与离合器摩擦片(16)连接;同步器Ⅱ(7)位于双联齿轮A的右齿(6)与齿轮Ⅲ(8)之间,其与输入轴(1)连接;同步器Ⅲ(12)位于双联齿轮B左齿(11)和双联齿轮C的右齿(13)之间,其与输出轴(9)连接;同步器Ⅰ(3)、同步器Ⅱ(7)和同步器Ⅲ(12)均有三种位置状态:中间位置状态、向左滑动结合状态和向右滑动结合状态。
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