CN206600422U

CN206600422U - 一种可提供大速比的二速装置

Info

Publication number: CN206600422U
Application number: CN201621427061.7U
Authority: CN
Inventors: 韩文明; 潘亚敏
Original assignee: Shanxi Guoli Information Technology Co Ltd
Current assignee: Shanxi Guoli Information Technology Co Ltd
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2017-10-31
Anticipated expiration: 2026-12-23

Abstract

一种可提供大速比的二速装置，包括输入轴，输出轴，齿轮机构、C离合器和B离合器；齿轮机构包括输入齿轮，中间轴齿轮总成，过渡齿轮总成，输出齿轮，以及由前保持架和后保持架固连构成的具有一个空腔的齿轮保持架总成；中间轴齿轮总成的第一个和最后一个中间轴齿轮分别与输入齿轮和输出齿轮啮合，其余中间轴齿轮分别与相应的过渡齿轮啮合；C离合器的主动组件与输入轴固连，从动组件与齿轮保持架总成固连；B离合器的转动组件与齿轮保持架总成固连，固定组件与包容二速装置的壳体固连；B离合器和C离合器择一锁止。本实用新型齿轮机构相对于现有行星齿轮变速器取消了齿圈，结构简单，对加工精度要求低,并且在径向尺寸不变的情况下能实现大速比。

Description

一种可提供大速比的二速装置

技术领域

本实用新型涉及本实用新型涉及一种应用于车辆上的齿轮变速器，尤其涉及一种具有更多挡位的二速装置。

背景技术

现有齿轮变速器有两种类型：定轴式和行星齿轮式。

如图1b所示，为一种行星齿轮式变速器示意图，该变速器由三个行星排构成，每个行星排包括齿轮P₁、行星轮P₂、齿圈P₃和行星架P₄(如图1a所示)，三个行星排组合在一起，通过三个离合器C₁、C₂、C₃以及三个制动带B₁、B₂、B₃，再加上单向离合器F的配合，可以将每个行星排的齿轮P₁、齿圈P₃和行星架P₄分别作为主动件、被动件或者固定件，这样就可以组合成多个挡位。该型变速器之前往往有液力变矩器配合使用，无需切断发动机动力即可进行换挡，但传动效率低；该型行星齿轮变速器的一个行星排的相关组件与另外一个行星排的相关组件的相互连接、嵌套，从而导致整个变速器结构非常复杂，布置困难，给制造和维修带来极大的困难，尤其是齿圈的加工无法采用滚齿的加工方法，因此加工的效率低，精度差成本较高。

实用新型内容

为了解决现有行星齿轮变速器结构复杂、加工效率低的问题，本实用新型提供了一种结构简单、加工效率高的可提供大速比的二速装置。

本实用新型的技术解决方案是：

一种可提供大速比的二速装置，其特殊之处在于：所述二速装置包括沿同一轴线布置的齿轮机构G1、C离合器G3和B离合器G2；所述齿轮机构G1包括固定安装在输入轴上的输入齿轮G11，多个中间轴齿轮总成，至少一个过渡齿轮总成，输出齿轮G14，以及由前保持架G16和后保持架G17固连构成的具有一个空腔的齿轮保持架总成；所述中间轴齿轮总成包括同轴并排设置在中间轴G15上的中间轴第一齿轮G12、中间轴第二齿轮G12a、中间轴第三齿轮G13a、中间轴第四齿轮G13，……，中间轴第N齿轮；其中，中间轴第一、二齿轮同轴固连构成中间轴1-2齿轮总成，中间轴第三、四齿轮同轴固连构成中间轴3-4齿轮总成、……、中间轴第(N-1)、N齿轮同轴固连构成中间轴(N-1)-N齿轮总成；中间轴1-2齿轮总成、中间轴3-4齿轮总成、……、中间轴(N-1)-N齿轮总成通过中间轴G15可旋转安装于前保持架G16和后保持架G17之间的空腔中且任两者之间可以相对转动；中间轴G15两端被前保持架G16和后保持架G17支撑；所述过渡齿轮总成包括安装在输入齿轮G11和输出齿轮G14之间的第一过渡齿轮G11a、第二过渡齿轮G14a，……，第M过渡齿轮，且第一、二过渡齿轮同轴固连构成1-2过渡齿轮总成，第三、四过渡齿轮同轴固连构成3-4过渡齿轮总成、……、第(M-1)、M过渡齿轮同轴固连构成(M-1)-M过渡齿轮总成；输入齿轮G11、1-2过渡齿轮总成、3-4过渡齿轮总成、……、(M-1)-M过渡齿轮总成和输出齿轮G14，以及齿轮保持架总成同轴布置并且两两之间能相对转动；所述输入齿轮G11和多个中间轴第一齿轮G12啮合；所述输出齿轮G14和多个中间轴第N齿轮啮合；所述第一过渡齿轮G11a、第二过渡齿轮G14a、……、第M过渡齿轮分别与所述多个中间轴第二齿轮G12a、多个中间轴第三齿轮G13a、……、多个中间轴第(N-1)齿轮啮合；所述N＝M+2，M为偶数；所述C离合器G3包括主动组件G31和从动组件G32；所述主动组件G31与所述输入轴固连，从动组件G32与所述齿轮保持架总成固连；所述B离合器G2包括转动组件G21和固定组件G22；所述转动组件G21与所述齿轮保持架总成固连，固定组件G22与包容二速装置的壳体H固连；所述B离合器G2和C离合器G3只能择一锁止。

基于上述基本技术方案，本实用新型还作出如下限定和/或限定：

上述M＝2，N＝4。

上述二速装置中各离合器的类型：

(1)上述B离合器、C离合器均可采用多片湿式离合器。

(2)上述二速装置为减速装置时，B离合器采用超越离合器或多片湿式离合器，对于超越离合器：在转动组件相对固定组件的转动方向与输入齿轮的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态；C离合器采用多片湿式离合器；

(3)上述二速装置为增速装置时，C离合器采用超越离合器或多片湿式离合器，对于超越离合器：在主动组件相对从动组件的转动方向与输入齿轮的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态；B离合器采用多片湿式离合器。

上述B离合器可以采用摩擦片式周布螺旋面压紧超越离合器，主要有以下几种形式：

第1种：

所述超越离合器为摩擦片式周布螺旋面内压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置、固定组件G22、转动组件G21、自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置；固定组件G22包括第一传力鼓G221和设置在第一传力鼓内的多个第一摩擦片G222，第一摩擦片沿轴向相对于第一传力鼓能作相对滑动，沿周向与第一传力鼓同步旋转；转动组件G21包括第二传力毂G211和设置在第二传力毂外的多个第二摩擦片G212，第二摩擦片沿轴向相对于第二传力毂能作相对滑动，沿周向与第二传力毂同步旋转；第一传力鼓G221套装在第二传力毂G211外侧；多个第一摩擦片G222和多个第二摩擦片G212沿轴向交替布置；所述离合限位装置包括与二速装置的输入轴固连的支撑主体G271和设置在支撑主体上的挡圈G272；所述自锁/超越控制装置用于控制第一摩擦片和第二摩擦片的分与合，包括第一螺旋面偶件G23和第二螺旋面偶件G24；第一螺旋面偶件G23上设置有第一螺旋面G231；第二螺旋面偶件G24上设置有与第一螺旋面相配合的第二螺旋面G241；所述第一螺旋面偶件G23与所述支撑主体固连，第二螺旋面偶件G24与所述第二传力毂G211固连；第二螺旋面偶件位于支撑主体和第一螺旋面偶件G23之间，且第二螺旋面偶件相对于所述第一螺旋面偶件能作螺旋滑动；所述支撑主体G271为带颈圆环结构，其颈部为中空圆柱，其底部为外伸圆环；支撑主体的颈部外侧面设置有挡圈槽G273和限位台阶G274；挡圈G272设置在挡圈槽G273内；挡圈和限位台阶用于固定第一螺旋面偶件G23的轴向位置；支撑主体的圆环用于限制第一摩擦片G222和第二摩擦片G212的轴向位置；附加离合控制装置包括设置在第一传力鼓G221上的环形控制油缸；所述环形控制油缸包括缸体G29和连接主体G30以及设置在缸体G29和连接主体G30之间的压盘G28；连接主体G30与壳体H固连；压盘G28的横截面近似为U型；所述压盘G28的底部端面和连接主体G30之间设置有多个弹簧G25；所述压盘G28的其中一个顶部被容纳于缸体G29中，构成环形控制油缸的活塞G26，活塞G26和缸体G29之间构成密封油室CYL；所述压盘G28的另一个顶部端面用于压紧摩擦片；支撑主体和第一传力鼓分别作为超越离合器的两个传力端。

第2种：

所述超越离合器为摩擦片式周布螺旋面外压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置、固定组件G22、转动组件G21、自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置；固定组件G22包括第一传力鼓G221和设置在第一传力鼓内的多个第一摩擦片G222，第一摩擦片沿轴向相对于第一传力鼓能作相对滑动，沿周向与第一传力鼓同步旋转；转动组件G21包括第二传力毂G211和设置在第二传力毂外的多个第二摩擦片G212，第二摩擦片沿轴向相对于第二传力毂能作相对滑动，沿周向与第二传力毂同步旋转；第一传力鼓G221套装在第二传力毂G211外侧；多个第一摩擦片G222和多个第二摩擦片G212沿轴向交替布置；所述离合限位装置包括与壳体H固连的支撑主体G271；所述支撑主体为圆环结构，用于限制第一摩擦片和第二摩擦片的轴向位置；所述自锁/超越控制装置用于控制第一摩擦片和第二摩擦片的分与合，包括第一螺旋面偶件G23和第二螺旋面偶件G24；第一螺旋面偶件G23上设置有第一螺旋面G231；第二螺旋面偶件G24上设置有与第一螺旋面相配合的第二螺旋面G241；所述第一螺旋面偶件G23与所述支撑主体固连，第二螺旋面偶件G24与所述第一传力鼓G221固连；第二螺旋面偶件位于支撑主体和第一螺旋面偶件G23之间，且第二螺旋面偶件相对于所述第一螺旋面偶件螺旋滑动；所述附加离合控制装置包括设置在壳体H上的环形缸体、设置在环形缸体内的活塞G26、设置在第二螺旋面偶件G24和活塞G26之间的多个弹簧G25；活塞上设置有多个弹簧的端面同时正对第一摩擦片G222；活塞的另一个端面和环形缸体之间构成密封油室CYL；支撑主体和第二传力毂分别作为超越离合器的两个传力端。

第3种：

所述超越离合器为摩擦片式周布螺旋面内压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置、固定组件G22和转动组件G21、自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置；固定组件G22包括第一传力鼓G221和设置在第一传力鼓内的多个第一摩擦片G222，第一摩擦片沿轴向相对于第一传力鼓能作相对滑动，沿周向与第一传力鼓同步旋转；转动组件G21包括第二传力毂G211和设置在第二传力毂外的多个第二摩擦片G212，第二摩擦片沿轴向相对于第二传力毂能作相对滑动，沿周向与第二传力毂同步旋转；第一传力鼓G221套装在第二传力毂G211内侧；多个第一摩擦片G222和多个第二摩擦片G212沿轴向交替布置；所述离合限位装置包括与二速装置输入轴固连的支撑主体G271和设置在支撑主体上的挡圈G272；所述自锁/超越控制装置用于控制第一摩擦片和第二摩擦片的分与合，包括第一螺旋面偶件G23和第二螺旋面偶件G24；第一螺旋面偶件G23上设置有第一螺旋面G231；第二螺旋面偶件G24上设置有与第一螺旋面相配合的第二螺旋面G241；所述第一螺旋面偶件G23与所述支撑主体固连，第二螺旋面偶件G24与所述第一传力鼓G221固连；第二螺旋面偶件位于支撑主体和第一螺旋面偶件G23之间，且第二螺旋面偶件相对于所述第一螺旋面偶件螺旋滑动；所述支撑主体G271为带颈圆环结构，其颈部为中空圆柱，其底部为外伸圆环；支撑主体的颈部外侧面设置有挡圈槽G273和限位台阶G274；挡圈G272设置在挡圈槽G273内；挡圈G13和限位台阶G274用于固定第一螺旋面偶件G23的轴向位置；支撑主体的圆环用于限制第一摩擦片G222和第二摩擦片G212的轴向位置；附加离合控制装置包括设置在第一传力鼓G221上的环形控制油缸；所述环形控制油缸包括缸体G29和连接主体G30以及设置在缸体G29和连接主体G30之间的压盘G28；连接主体G30与壳体H固连；压盘G28的横截面近似为U型；所述压盘G28的底部端面和连接主体G30之间设置有多个弹簧G25；所述压盘G28的其中一个顶部被容纳于缸体G29中，构成环形控制油缸的活塞G26，活塞G26和缸体G29之间构成密封油室CYL；所述压盘G28的另一个顶部端面用于压紧摩擦片；支撑主体和第二传力毂分别作为超越离合器的两个传力端。

第4种：

所述超越离合器为摩擦片式周布螺旋面外压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置、固定组件G22、转动组件G21、自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置；固定组件G22包括第一传力鼓G221和设置在第一传力鼓内的多个第一摩擦片G222，第一摩擦片沿轴向相对于第一传力鼓能作相对滑动，沿周向与第一传力鼓同步旋转；转动组件G21包括第二传力毂G211和设置在第二传力毂外的多个第二摩擦片G212，第二摩擦片沿轴向相对于第二传力毂能作相对滑动，沿周向与第二传力毂同步旋转；第一传力鼓G221套装在第二传力毂G211内侧；多个第一摩擦片G222和多个第二摩擦片G212沿轴向交替布置；所述离合限位装置包括与壳体H固连的支撑主体G271；所述支撑主体为圆环结构，用于限制第一摩擦片和第二摩擦片的轴向位置；所述自锁/超越控制装置用于控制第一摩擦片和第二摩擦片的分与合，包括第一螺旋面偶件G23和第二螺旋面偶件G24；第一螺旋面偶件G23上设置有第一螺旋面G231；第二螺旋面偶件G24上设置有与第一螺旋面相配合的第二螺旋面G241；所述第一螺旋面偶件G23与所述支撑主体固连，第二螺旋面偶件G24与所述第二传力毂G211固连；第二螺旋面偶件位于支撑主体和第一螺旋面偶件G23之间，且第二螺旋面偶件相对于所述第一螺旋面偶件螺旋滑动；所述附加离合控制装置包括设置在壳体H上的环形缸体、设置在环形缸体内的活塞G26、设置在第二螺旋面偶件G24和活塞G26之间的多个弹簧G25；活塞上设置有多个弹簧的端面同时正对第一摩擦片G222；活塞的另一个端面和环形缸体之间构成密封油室CYL；支撑主体和第一传力鼓分别作为超越离合器的两个传力端。

为了使上述摩擦片式周布螺旋面压紧超越离合器的螺旋面偶件能够自锁和自动解锁，上述第一螺旋面偶件、第二螺旋面偶件、第一摩擦片和第二摩擦片满足如下条件：

式中，β为两个螺旋面偶件的螺旋面有效接触部分的平均螺旋角；

μ为第一摩擦片和第二摩擦片摩擦副间的摩擦系数；

μ＇为两个螺旋面偶件间的摩擦系数；

n为第一摩擦片、第二摩擦片的有效片数中的小值。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型的齿轮机构采用普通的圆柱齿轮，相对于现有行星齿轮变速器取消了齿圈，避免了行星排与行星排相关组件之间复杂的嵌套，由此克服了行星齿轮机构相关组件的复杂结构与加工困难的缺陷，结构简单，对加工精度要求低，因此设计和制造方便；另外，本实用新型由于设置了过渡齿轮总成，因此在径向尺寸不变的情况下能实现大速比。

2、本实用新型采用普通离合器和超越离合器配合工作，使用时只需控制普通离合器，超越离合器会随着普通离合器的状态变化而变化，当一个离合松开的同时，另一个离合器接合，从而在换挡时能够实现动力不中断。

3、本实用新型采用的超越离合器为摩擦片式周布螺旋面压紧超越离合器，在换挡时能够实现从前一个挡位的输出扭矩渐变到后一挡位的输出扭矩，即能够实现换挡过程中输出扭矩的平滑过渡。

4、本实用新型在换挡时，只需控制其中的普通离合器，超越离合器的状态会随普通离合器而变化，相比现有变速模块和变速器，本实用新型不需要对电机的控制进行标定，对电机扭矩的输出无需严格控制。

附图说明

图1a为现有的一种行星齿轮机构的基本结构示意图；

图1b为现有的一种行星齿轮机构变速器的结构示意图；

图2为本实用新型的二速装置的结构示意图；

图3为本实用新型的二速装置一具体实施例的示意图；

图3a为图3中B离合器(超越离合器)具体实施例一的装配剖视图；

图3b为图3中B离合器(超越离合器)具体实施例二的装配剖视图；

图4为螺旋面形成和螺旋面偶件装配关系示意图；

图5为摩擦片式周布螺旋面压紧超越离合器的结构原理简化示意图；

图6(a)为本实用新型超越离合器受力分析示意图；

图6(b)为超越离合器锁止时锲块的受力示意图；

图6(c)为超越离合器解锁工况时锲块的受力示意图。

具体实施方式

如图2所示，本实用新型所提供的二速装置包括：输入轴、齿轮机构G1、B离合器G2、C离合器G3和输出轴。

1、齿轮机构

齿轮机构G1包括输入齿轮G11、沿圆周均布的多组中间轴齿轮总成(每组中间轴齿轮总成由1个中间轴第一齿轮G12、1个中间轴第二齿轮G12a、1个中间轴第三齿轮G13a、1个中间轴第四齿轮G13以及1个中间轴G15构成，其中，齿轮G12、G12a固连为一体同步旋转，齿轮G13a、G13固连为一体同步旋转)、过渡齿轮总成(由固连于一体的第一过渡齿轮G11a和过渡齿轮G14构成)、输出齿轮G14和具有一个空腔的齿轮保持架总成(由前保持架G16和后保持架G17固连构成)。

输入齿轮G11、齿轮保持架总成、过渡齿轮总成和输出齿轮G14具有重合的旋转轴线并且任两者之间能相对转动。

输入齿轮G11与多个中间轴第一齿轮G12啮合，并位于前保持架G16和中间保持架G18之间的空腔内；多个中间轴第二齿轮G12a与第一过渡齿轮G11a啮合，多个中间轴第三齿轮G13a与第二过渡齿轮G14a啮合，多个中间轴第四齿轮G13与输出齿轮G14啮合，且都位于中间保持架G18和后保持架G17之间的空腔内。

2、B、C离合器

B离合器G2包括转动组件G21和固定组件G22；转动组件G21与齿轮保持架总成固连，固定组件G22与壳体H固连。C离合器G3包括主动组件G31和从动组件G32；主动组件G31与输入轴固连，从动组件G32与齿轮保持架总成固连。B离合器G2和C离合器G3只能择一锁止。

3、工作过程

本实用新型的工作过程分两种工况：

①.当B离合器G2接合、C离合器G3分离、时，动力传递路线为：输入端→输入齿轮G11→中间轴第一齿轮G12→中间轴第二齿轮G12a→第一过渡齿轮G11a→第二过渡齿轮G14a→中间轴第三齿轮G13a→中间轴第四齿轮G13→输出齿轮G14→输出端。传动比为i_G，输出转向与输入扭矩方向相同。

②.当B离合器G2分离、C离合器G3接合时，动力传递路线为：输入端→整个齿轮机构(作为一个刚体)→输出端。传动比为1，输出转向与输入扭矩方向相同。

4、B、C离合器结构型式的选择

本实用新型的B、C离合器结构型式的选择，有以下几种优选实施例：

①B离合器为多片湿式离合器，C离合器为多片湿式离合器。

②二速装置为减速装置时，B离合器为超越离合器，在转动组件相对固定组件的转动方向与输入齿轮的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态；C离合器均为多片湿式离合器。

③二速装置为增速装置时，B离合器为多片湿式离合器，C离合器为超越离合器，在主动组件相对从动组件的转动方向与输入齿轮的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态。

④二速装置为减速装置时,B离合器为超越离合器和多片湿式离合器的结合体，当B离合器中的多片湿式离合器接合时，在超越离合器的超越方向上，B离合器也可传递扭矩(在转动组件相对固定组件的转动方向与输入齿轮的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态)；C离合器为多片湿式离合器。

⑤二速装置为增速装置时，B离合器为多片湿式离合器，C离合器为超越离合器和多片湿式离合器的结合体，当C离合器中的多片湿式离合器接合时，在超越离合器的超越方向上，C离合器也可传递扭矩(在主动组件相对从动组件的转动方向与输入齿轮的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态)。

如图3所示，B离合器采用摩擦片式螺旋面压紧超越离合器，C离合器采用多片湿式离合器(现有普通摩擦片式离合器)。以下通过几个具体实施例对B离合器进行详细说明。

实施例1：

如图3a所示，B离合器为摩擦片式螺旋面外压紧超越离合器包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置G27，固定组件G22，转动组件G21和自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置。

固定组件G22包括第一传力鼓G221和设置在第一传力鼓G221上的多个第一摩擦片G222，第一摩擦片G222相对于第一传力鼓G221沿轴向能作相对滑动，第一摩擦片G222与第一传力鼓G221沿周向同步旋转。

转动组件G21包括第二传力毂G211和设置在第二传力毂G211外的多个第二摩擦片G212，第二摩擦片G212相对于第二传力毂G211沿轴向能作相对滑动，第二摩擦片G212与第二传力毂G211沿周向同步旋转。

第一传力鼓G221套装在第二传力毂G211外侧；第一传力鼓G221的一个端面上还设置有限制第一摩擦片G222轴向位置的台阶G223和挡片G224；台阶G223挡住挡片G224，限制其滑出第一传力鼓G221的端部；挡片G224用于限制第一摩擦片G222和第二摩擦片G212的轴向位置，防止摩擦片滑出第一传力鼓G221。

多个第一摩擦片G222和多个第二摩擦片G212沿轴向交替布置。

离合限位装置G27包括与壳体H固连的支撑主体G271；支撑主体G271为圆环结构，用于限制第一摩擦片G222和第二摩擦片G212的轴向位置；

自锁/超越控制装置用于控制第一摩擦片G222和第二摩擦片G212的分与合包括第一螺旋面偶件G23和第二螺旋面偶件G24。第一螺旋面偶件G23的配合面上设置有多个第一螺旋面G231；第二螺旋面偶件G24的配合面上设置有与第一螺旋面G231相配合的多个第二螺旋面G241；第一螺旋面G231与第二螺旋面G241的旋向与离合器传递扭矩的方向相关：

参见图3a，扭转力矩施加在第二传力毂G211上，在图示位置从左向右看，当在扭转力矩的作用下第二传力毂G211相对于支撑主体G271有顺时针方向的旋转趋势时，若第一螺旋面G231和第二螺旋面G241右旋，则在此力矩作用下超越离合器处于超越状态；若第一螺旋面G231和第二螺旋面G241左旋，则在此力矩作用下超越离合器处于锁止状态，第二传力毂G211上的扭矩通过第二摩擦片G212、第一摩擦片G222、与第二螺旋面偶件G24固连的第一传力鼓G221和第一螺旋面偶件G23向支撑主体传递。

第一螺旋面偶件G23与支撑主体G271固连，第二螺旋面偶件G24与第一传力鼓G221固连；第二螺旋面偶件G24位于第一传力鼓G221、支撑主体G271和第一螺旋面偶件G23所形成的空间内，且第二螺旋面偶件G24相对于第一螺旋面偶件G23能作螺旋滑动。

支撑主体G271和第二传力毂G211分别作为超越离合器的两个传力端。

附加离合控制装置包括设置在壳体H上的环形缸体、设置在环形缸体内的活塞G26、设置在第二螺旋面偶件G24和活塞G26之间的多个弹簧G25；活塞上设置有多个弹簧的端面同时正对第一摩擦片G222；活塞的另一个端面和环形缸体之间构成密封油室CYL。

工作原理：

当密封油室CYL充油时，液压推力克服弹簧G25的弹簧力将活塞G26压向摩擦片，此时B2离合器既是一个超越离合器，又是一个处于接合状态的多片湿式离合器：符合超越条件时该离合器将进入超越工况，即使处于超越工况也传递扭矩，只是传递扭矩的大小与多片湿式离合器相同，传递扭矩＝摩擦面上正压力×等效摩擦系数；符合锁止条件时该离合器进入锁止工况，传递的扭矩足够大时，摩擦片间的摩擦力形成摩擦扭矩带动第二螺旋面偶件G24进一步向锁紧方向转动，甚至可以将活塞G26压回至油缸CYL泄压位置，此时即使油缸泄压，弹簧G25也不能将第二螺旋面偶件G24压回，传递的扭矩的极限值为零件强度极限。

当密封油室CYL泄压时，第一螺旋面偶件G23和第二螺旋面偶件G24处于解锁状态，弹簧G25的弹簧力将活塞G26回位，即活塞G26向远离摩擦片的方向运动，此时B2离合器处于分离状态，两个旋转方向均不传递扭矩。

实施例2：

如图3b所示，B离合器为摩擦片式螺旋面内压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置G27，固定组件G22，转动组件G21和自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置。

第一传力鼓G221套装在第二传力毂G211外侧；多个第一摩擦片G222和多个第二摩擦片G212沿轴向交替布置。

参见图3b，扭转力矩施加在支撑主体G271上，在图示位置从左向右看，当在扭转力矩的作用下支撑主体G271相对于第一传力鼓G221(为外鼓)有顺时针方向的旋转趋势时，若第一螺旋面G231和第二螺旋面G241右旋，则在此力矩作用下超越离合器处于超越状态；若第一螺旋面G231和第二螺旋面G241左旋，则在此力矩作用下超越离合器处于锁止状态，支撑主体G271上的扭矩通过第一螺旋面偶件G23、与第二螺旋面偶件G24固连的第二传力毂G211(内毂)、第二摩擦片G212、第一摩擦片G222和第一传力鼓G221(外鼓)向外传递。

离合限位装置包括支撑主体G271和挡圈G272；支撑主体G271为带颈圆环结构，其颈部为中空圆柱，其底部为外伸圆环；支撑主体的颈部外侧面设置有挡圈槽G273和限位台阶G274；挡圈G272设置在挡圈槽G273内；挡圈G272和限位台阶G274用于固定第一螺旋面偶件G23的轴向位置；支撑主体的圆环用于限制第一摩擦片G222和第二摩擦片G212的轴向位置。

第二螺旋面偶件G24与第二传力毂G211固连；第二螺旋面偶件G24位于第二传力毂G211、支撑主体G271和第一螺旋面偶件G23所形成的空间内。

支撑主体G271和第一传力鼓G221分别作为超越离合器的两个传力端。

附加离合控制装置包括设置在第一传力鼓G221上的环形控制油缸；

所述环形控制油缸包括缸体G29和连接主体G30以及设置在缸体G29和连接主体G30之间的压盘G28；连接主体G30与壳体H固连；压盘G28的横截面近似为U型；

所述压盘G28的底部端面和连接主体G30之间设置有多个弹簧G25；

所述压盘G28的其中一个顶部被容纳于缸体G29中，构成环形控制油缸的活塞G26，该活塞G26和缸体G29之间构成密封油室；

所述压盘G28的另一个顶部端面用于压紧摩擦片。

工作原理：

当密封油室CYL充油时，液压推力克服多个弹簧G25的弹簧力使压盘G28脱离摩擦片，此时B离合器是一个超越离合器：符合超越条件时该离合器将进入超越工况，符合锁止条件时该离合器将进入锁止工况。

当密封油室CYL泄压时，弹簧G25的弹簧力将活塞G26回位，同时压盘G28压向摩擦片，此时B离合器根据扭矩传递的方向分别起到超越离合器和普通离合器的作用：当传递扭矩的方向符合进入超越状态条件时，B离合器起普通离合器作用，其传递扭矩大小取决于弹簧G25的总体弹簧力大小；当传递扭矩的方向符合进入锁止状态条件时，B离合器将进入锁止工况，B离合器起超越离合器作用。

实施例3：

B离合器为摩擦片式螺旋面外压紧超越离合器，与实施例1中B离合器结构类似，区别在于：

第一传力鼓G221套装在第二传力毂G211内侧；

第二螺旋面偶件G24与第二传力毂G211固连；第二螺旋面偶件G24位于第二传力毂G211、支撑主体和第一螺旋面偶件G23所形成的空间内。

支撑主体和第一传力鼓G221分别作为超越离合器的两个传力端。

实施例4：

B离合器为摩擦片式螺旋面内压紧超越离合器，与实施例2中B离合器结构类似，区别在于：

第一传力鼓G221套装在第二传力毂G211内侧；

第二螺旋面偶件G24与第一传力鼓G221固连；第二螺旋面偶件G24位于第一传力鼓G221、支撑主体和第一螺旋面偶件G23所形成的空间内。

支撑主体和第二传力毂G211分别作为超越离合器的两个传力端。

如图4所示为上述实施例1～4超越离合器中螺旋面形成和两个螺旋面偶件的装配关系示意图；如图5所示为上述实施例1～4中超越离合器的结构原理简化示意图，图中取一对斜面代表螺旋面偶件来说明，图中锲块相当于第二螺旋面偶件G24，图中斜面相当于第一螺旋面偶件G23，作用力F的方向为圆周方向。将图5的结构改造一下，所有组件变换成沿圆周均匀布置的结构，就变成了图3a、图3b所示的超越离合器和多片湿式离合器的结合体(即摩擦片式周布螺旋面外/内压紧超越离合器)。

图6为上述实施例1～4的超越离合器受力分析示意图，为取一对螺旋面代表螺旋面偶件来说明，图中锲块相当于第二螺旋面偶件G24，图中斜面相当于第一螺旋面偶件G23，斜面的倾斜角β为两个螺旋面偶件螺旋面有效接触部分的平均螺旋角，F为超越离合器传递扭矩换算到“平均螺旋角β”所在的圆周上的作用力，F的方向为该圆周上力的作用点处的切线方向。如图6(b)所示为超越离合器锁止时锲块的受力示意图，图6(c)所示为超越离合器解锁工况时锲块的受力示意图，f为相间布置的转动部分的第二摩擦片G212和固定部分的第一摩擦片G222间的摩擦扭矩换算到“平均螺旋角β”所在的圆周上的摩擦力，摩擦片摩擦副间的摩擦系数为μ；f＇为螺旋面偶件间的摩擦扭矩换算到“平均螺旋角β”所在的圆周上的摩擦力，螺旋面偶件间的摩擦系数为μ＇；n为第一摩擦片和第二摩擦片的有效片数中的小值，N为施加到相间布置的摩擦片间的正压力，S为螺旋面偶件配合面间的正压力。

对于锁止工况，用下列方程式求得临界状态的“平均螺旋角β”：

f＝μ×N

f'＝μ'×S

2(n-1)f+f-f'cosβ-Ssinβ＝0

N-f'sinβ-Scosβ＝0

对于解锁工况，用下列方程式求得临界状态的“平均螺旋角β”：

f＝μ×N

f'＝μ'×S

f+f'cosβ-Ssinβ＝0

N-f'sinβ-Scosβ＝0

因此，既要使得上述摩擦片式周布螺旋面外/内压紧超越离合器螺旋面偶件产生自锁，又能保证螺旋面偶件自动解锁，应该满足如下条件：

下面，通过具体实施例来说明本实用新型在换挡过程中，扭矩能够实现平滑过渡。

实施例一：二速装置的结构和参数如下：

i₁>1，为减速器；

输入端及输入齿轮的旋转方向为顺时针(从输入端向输出端看)；

B离合器采用超越离合器，锁止方向为逆时针，超越方向为顺时针；

C离合器需采用多片湿式离合器(布置位置靠近输入端)，C离合

器的主动组件及其摩擦片与输入轴连接于一体同步旋转，从动组件及

其摩擦片与齿轮机构保持架总成连接于一体同步旋转。

为了便于说明首先设定初始工况是：B离合器处于锁止状态，C离合器处于分离状态，传递的摩擦扭矩M_C＝0，此时传动比为i，扭矩关系为：

M_输入＝M₁₁

M_输出＝i*M₁₁

M_输出＝M_输入+M_B

式中

M_输入--输入端传递的扭矩；

M_输出--输出端传递的扭矩；

M₁₁--输入齿轮G11上传递的扭矩；

M_B--B离合器(超越离合器)传递的扭矩；

M_C--C离合器(多片湿式离合器)传递的扭矩；

当需要进行挡位切换时，所述C离合器开始慢慢接合，传递的摩擦扭矩M_C由小到最大，接合过程中的扭矩关系为：

M_输入-M_C＝M₁₁

M_输出＝i*M₁₁

M_输出＝M_输入+M_B

⑴.当M_C＝0时，

M_输出＝i*M_输入，

M_B＝(i-1)*M_输入

即为上述的初始工况；

⑵.当M_C传递到最大扭矩时，即

M_B＝0；

M_输出＝M_输入，

此时根据挡位切换过程中的扭矩关系，解出M_C传递的最大扭矩为：

M_C＝(1-1/i)M_输入

因此，当M_C由变化时，则输出扭矩就由变化，挡位就由传动比为i的挡位传动比为1的挡位，从而实现了换挡过程的平滑过渡。

实施例二：

二档变速装置的结构和参数如下：

i<1，为增速器；

变速装置的输入端的旋转方向为顺时针(从变速装置的输入端向输出端看)；

B离合器G2采用普通离合器；

C离合器G3采用超越离合器，锁止方向为顺时针，超越方向为逆时针,也就是说在主动组件相对从动组件向顺时针方向转动时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态；

为了便于说明首先设定初始工况是：B离合器G2处于分离状态，C离合器G3处于锁止状态，此时B离合器G2传递的摩擦扭矩M_B＝0，传动比为1，扭矩关系为：

M_输入＝M_输出

当进行挡位切换时，B离合器G2开始慢慢接合，B离合器G2传递的摩擦扭矩M_B由小到最大，切换过程中的扭矩关系为：

M_输入+M_C＝M₁₁

M_输出＝i*M₁₁

M_输出＝M_输入-M_B

⑴.当M_B＝0时，

M_输出＝M_输入，

即为传动比为1的挡位，也就是上述的初始工况；

⑵.当M_B传递到最大扭矩时，即M_C＝0，此时根据挡位切换过程中的扭矩关系，解出M_B传递的最大扭矩为：

M_B＝(1-i)M_输入

M_输出＝i*M_输入

因此，当M_B由(1-i)M_输入变化时，输出扭矩就由变化，挡位就由传动比为1的挡位传动比为i的挡位，从而实现了换挡过程的平滑过渡。

另外，本实用新型由于采用了双离合器结构，在换挡时一个离合器分离的同时另一个离合器同步接合，能够实现换挡过程中动力不中断。当双离合器中一个为超越离合，一个为普通离合器时，仅需控制普通离合器，超越离合器的状态会随着普通离合器而变化，控制简单方便。

Claims

1.一种可提供大速比的二速装置，其特征在于：

所述二速装置包括输入轴，输出轴，以及沿同一轴线布置的齿轮机构(G1)、C离合器(G3)和B离合器(G2)；

所述齿轮机构(G1)包括固定安装在输入轴上的输入齿轮(G11)，多个中间轴齿轮总成，至少一个过渡齿轮总成，输出齿轮(G14)，以及由前保持架(G16)和后保持架(G17)固连构成的具有一个空腔的齿轮保持架总成；

所述中间轴齿轮总成包括同轴并排设置在中间轴(G15)上的中间轴第一齿轮(G12)、中间轴第二齿轮(G12a)、中间轴第三齿轮(G13a)、中间轴第四齿轮(G13)，……，中间轴第N齿轮；其中，中间轴第一、二齿轮同轴固连构成中间轴1-2齿轮总成，中间轴第三、四齿轮同轴固连构成中间轴3-4齿轮总成、……、中间轴第(N-1)、N齿轮同轴固连构成中间轴(N-1)-N齿轮总成；中间轴1-2齿轮总成、中间轴3-4齿轮总成、……、中间轴(N-1)-N齿轮总成通过中间轴(G15)可旋转安装于前保持架(G16)和后保持架(G17)之间的空腔中且任两者之间可以相对转动；中间轴(G15)两端被前保持架(G16)和后保持架(G17)支撑；

所述过渡齿轮总成包括安装在输入齿轮(G11)和输出齿轮(G14)之间的第一过渡齿轮(G11a)、第二过渡齿轮(G14a)，……，第M过渡齿轮，且第一、二过渡齿轮同轴固连构成1-2过渡齿轮总成，第三、四过渡齿轮同轴固连构成3-4过渡齿轮总成、……、第(M-1)、M过渡齿轮同轴固连构成(M-1)-M过渡齿轮总成；输入齿轮(G11)、1-2过渡齿轮总成、3-4过渡齿轮总成、……、(M-1)-M过渡齿轮总成和输出齿轮(G14)，以及齿轮保持架总成同轴布置并且两两之间能相对转动；

所述输入齿轮(G11)和多个中间轴第一齿轮(G12)啮合；所述输出齿轮(G14)和多个中间轴第N齿轮啮合；

所述第一过渡齿轮(G11a)、第二过渡齿轮(G14a)、……、第M过渡齿轮分别与所述多个中间轴第二齿轮(G12a)、多个中间轴第三齿轮(G13a)、……、多个中间轴第(N-1)齿轮啮合；

所述N＝M+2，M为偶数；

所述C离合器(G3)包括主动组件(G31)和从动组件(G32)；所述主动组件(G31)与所述输入轴固连，从动组件(G32)与所述齿轮保持架总成固连；

所述B离合器(G2)包括转动组件(G21)和固定组件(G22)；所述转动组件(G21)与所述齿轮保持架总成固连，固定组件(G22)与包容二速装置的壳体(H)固连；

所述B离合器(G2)和C离合器(G3)只能择一锁止。

2.根据权利要求1所述的二速装置，其特征在于：所述M＝2。

3.根据权利要求1或2所述的二速装置，其特征在于：所述B离合器和C离合器均为多片湿式离合器。

4.根据权利要求1或2所述的二速装置，其特征在于：

所述二速装置为减速装置时，所述B离合器为超越离合器或多片湿式离合器，对于超越离合器：在转动组件相对固定组件的转动方向与二速装置的输入端的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态；所述C离合器为多片湿式离合器；

所述二速装置为增速装置时，所述C离合器为超越离合器或多片湿式离合器，对于超越离合器：在主动组件相对从动组件的转动方向与二速装置的输入端的转动方向一致时，超越离合器处于超越状态；反之，超越离合器处于锁止状态；所述B离合器为多片湿式离合器。

5.根据权利要求1所述的二速装置，其特征在于：

所述B离合器为摩擦片式周布螺旋面内压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置、固定组件(G22)、转动组件(G21)、自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置；

固定组件(G22)包括第一传力鼓(G221)和设置在第一传力鼓内的多个第一摩擦片(G222)，第一摩擦片沿轴向相对于第一传力鼓能作相对滑动，沿周向与第一传力鼓同步旋转；

转动组件(G21)包括第二传力毂(G211)和设置在第二传力毂外的多个第二摩擦片(G212)，第二摩擦片沿轴向相对于第二传力毂能作相对滑动，沿周向与第二传力毂同步旋转；

第一传力鼓(G221)套装在第二传力毂(G211)外侧；

多个第一摩擦片(G222)和多个第二摩擦片(G212)沿轴向交替布置；

所述离合限位装置包括与二速装置的输入轴固连的支撑主体(G271)和设置在支撑主体上的挡圈(G272)；

所述自锁/超越控制装置用于控制第一摩擦片和第二摩擦片的分与合，包括第一螺旋面偶件(G23)和第二螺旋面偶件(G24)；

第一螺旋面偶件(G23)上设置有第一螺旋面(G231)；第二螺旋面偶件(G24)上设置有与第一螺旋面相配合的第二螺旋面(G241)；

所述第一螺旋面偶件(G23)与所述支撑主体固连，第二螺旋面偶件(G24)与所述第二传力毂(G211)固连；第二螺旋面偶件位于支撑主体和第一螺旋面偶件(G23)之间，且第二螺旋面偶件相对于所述第一螺旋面偶件能作螺旋滑动；

所述支撑主体(G271)为带颈圆环结构，其颈部为中空圆柱，其底部为外伸圆环；支撑主体的颈部外侧面设置有挡圈槽(G273)和限位台阶(G274)；挡圈(G272)设置在挡圈槽(G273)内；挡圈和限位台阶用于固定第一螺旋面偶件(G23)的轴向位置；支撑主体的圆环用于限制第一摩擦片(G222)和第二摩擦片(G212)的轴向位置；

附加离合控制装置包括设置在第一传力鼓(G221)上的环形控制油缸；所述环形控制油缸包括缸体(G29)和连接主体(G30)以及设置在缸体(G29)和连接主体(G30)之间的压盘(G28)；连接主体(G30)与与壳体(H)固连；压盘(G28)的横截面近似为U型；所述压盘(G28)的底部端面和连接主体(G30)之间设置有多个弹簧(G25)；所述压盘(G28)的其中一个顶部被容纳于缸体(G29)中，构成环形控制油缸的活塞(G26)，活塞(G26)和缸体(G29)之间构成密封油室(CYL)；所述压盘(G28)的另一个顶部端面用于压紧摩擦片；支撑主体和第一传力鼓分别作为超越离合器的两个传力端。

6.根据权利要求1所述的二速装置，其特征在于：所述B离合器为摩擦片式周布螺旋面外压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置、固定组件(G22)、转动组件(G21)、自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置；

第一传力鼓(G221)套装在第二传力毂(G211)外侧；

所述离合限位装置包括与壳体(H)固连的支撑主体(G271)；所述支撑主体为圆环结构，用于限制第一摩擦片和第二摩擦片的轴向位置；

第一螺旋面偶件(G23)的配合面上设置有多个第一螺旋面(G231)；第二螺旋面偶件(G24)的配合面上设置有与第一螺旋面相配合的多个第二螺旋面(G241)；

所述第一螺旋面偶件(G23)与所述支撑主体固连，第二螺旋面偶件(G24)与所述第一传力鼓(G221)固连；第二螺旋面偶件位于支撑主体和第一螺旋面偶件(G23)之间，且第二螺旋面偶件相对于所述第一螺旋面偶件螺旋滑动；

所述附加离合控制装置包括设置在壳体(H)上的环形缸体、设置在环形缸体内的活塞(G26)、设置在第二螺旋面偶件(G24)和活塞(G26)之间的多个弹簧(G25)；活塞上设置有多个弹簧的端面同时正对第一摩擦片(G222)；活塞的另一个端面和环形缸体之间构成密封油室(CYL)；支撑主体和第二传力毂分别作为超越离合器的两个传力端。

7.根据权利要求1所述的二速装置，其特征在于：所述B离合器为摩擦片式周布螺旋面内压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置、固定组件(G22)和转动组件(G21)、自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置；

第一传力鼓(G221)套装在第二传力毂(G211)内侧；

所述离合限位装置包括与二速装置输入轴固连的支撑主体(G271)和设置在支撑主体上的挡圈(G272)；

第一螺旋面偶件(G23)上设置有第一螺旋面(G231)；第二螺旋面偶件(G24)的配合面上设置有与第一螺旋面相配合的第二螺旋面(G241)；

所述支撑主体(G271)为带颈圆环结构，其颈部为中空圆柱，其底部为外伸圆环；支撑主体的颈部外侧面设置有挡圈槽(G273)和限位台阶(G274)；挡圈(G272)设置在挡圈槽(G273)内；挡圈(G272)和限位台阶(G274)用于固定第一螺旋面偶件(G23)的轴向位置；支撑主体的圆环用于限制第一摩擦片(G222)和第二摩擦片(G212)的轴向位置；

附加离合控制装置包括设置在第一传力鼓(G221)上的环形控制油缸；所述环形控制油缸包括缸体(G29)和连接主体(G30)以及设置在缸体(G29)和连接主体(G30)之间的压盘(G28)；连接主体(G30)与壳体(H)固连；压盘(G28)的横截面近似为U型；所述压盘(G28)的底部端面和连接主体(G30)之间设置有多个弹簧(G25)；所述压盘(G28)的其中一个顶部被容纳于缸体(G29)中，构成环形控制油缸的活塞(G26)，活塞(G26)和缸体(G29)之间构成密封油室(CYL)；所述压盘(G28)的另一个顶部端面用于压紧摩擦片；支撑主体和第二传力毂分别作为超越离合器的两个传力端。

8.根据权利要求1所述的二速装置，其特征在于：所述B离合器为摩擦片式周布螺旋面外压紧超越离合器，包括设置于同一旋转轴线上的离合限位装置、固定组件(G22)、转动组件(G21)、自锁/超越控制装置以及附加离合控制装置；

第一传力鼓(G221)套装在第二传力毂(G211)内侧；

所述第一螺旋面偶件(G23)与所述支撑主体固连，第二螺旋面偶件(G24)与所述第二传力毂(G211)固连；第二螺旋面偶件位于支撑主体和第一螺旋面偶件(G23)之间，且第二螺旋面偶件相对于所述第一螺旋面偶件螺旋滑动；

所述附加离合控制装置包括设置在壳体(H)上的环形缸体、设置在环形缸体内的活塞(G26)、设置在第二螺旋面偶件(G24)和活塞(G26)之间的多个弹簧(G25)；活塞上设置有多个弹簧的端面同时正对第一摩擦片(G222)；活塞的另一个端面和环形缸体之间构成密封油室(CYL)；支撑主体和第一传力鼓分别作为超越离合器的两个传力端。

9.根据权利要求5、6、7或8所述的二速装置，其特征在于：所述第一螺旋面偶件、第二螺旋面偶件、第一摩擦片和第二摩擦片满足如下条件：

μ为第一摩擦片和第二摩擦片摩擦副间的摩擦系数；

μ＇为两个螺旋面偶件间的摩擦系数；

n为第一摩擦片、第二摩擦片的有效片数中的小值。