CN214305094U - 一种平行轴式变速器 - Google Patents

Abstract

一种平行轴式变速器，包括壳体，所述壳体内设置有传动轴与传动齿轮组，所述壳体中部设置有作动器组件，所述作动器组件的左侧设置有第一离合器，所述作动器组件的右侧设置有第二离合器，所述第一离合器与第二离合器之间通过连接套连接。只用一个作动器即可同时实现两个离合器的离合与换挡，降低成本、减小体积、减少故障点；两个离合器联动互锁，不会出现两个挡同时结合而发生运动干涉，控制简单，换挡快速；布局灵活，可根据需要决定以两轴式布局，也可实现三轴式布局。

Description

一种平行轴式变速器

技术领域

本实用新型涉及一种电动车变速器，尤其是一种平行轴变速器。

背景技术

现有燃油车和电动车领域，平行轴变速器换挡机构基本都是离合器加换挡拨叉机构或双离合器，都至少有两套换挡单元和两个作动器，不但成本高、体积大、能耗高，而且换挡时间长、换挡过程易产生明显顿挫感，影响驾驶舒适性；随着新能源汽车的发展，新能源汽车变速器领域也有一定发展，如单作动器联动互锁双湿式离合器，很好的解决了以上问题，但换挡过程作动器需要的动力大，同时需要两组离合器摩擦副，仍存在发展空间。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种平行轴变速器，该变速器结构稳定、布局灵活且使用方便。

本实用新型的技术方案在于：一种平行轴式变速器，包括壳体，所述壳体内设置有传动轴与传动齿轮组，所述壳体中部设置有作动器组件，所述作动器组件的左侧设置有第一离合器，所述作动器组件的右侧设置有第二离合器，所述第一离合器与第二离合器之间通过连接套连接。

进一步地，所述作动器组件包括设置于壳体中部的环形活塞腔，所述环形活塞腔内设置有环形活塞，所述环形活塞通过密封圈与环形活塞腔滑动连接，所述环形活塞的左端设置有推盘，所述推盘通过外花键与壳体滑动连接。

进一步地，所述第一离合器包括离合器鼓，所述离合器鼓内设置有多片摩擦片与多片对偶片，所述摩擦片与对偶片间隔设置，所述离合器鼓的开口端设置有压盘，所述压盘与推盘之间还设置有传力轴承。

进一步地，所述离合器鼓内穿设有离合器毂，所述摩擦片与压盘均通过内花键与离合器毂滑动连接，所述对偶片通过外花键与离合器鼓滑动连接。

进一步地，所述第二离合器包括棘爪载体片，所述棘爪载体片的左侧设置有棘轮，所述棘爪载体片上沿圆周方向均布有多个棘爪孔，所述棘爪孔为阶梯型通孔，其大端端部设置有弹性体挡片，所述棘爪孔内设置有棘爪，所述棘爪与弹性体挡片之间设置有第一弹性体，所述第一弹性体的两端分别抵靠棘爪与弹性体挡片。

进一步地，所述棘爪为柱体，其顶面为平面与斜面的组合，其底部设置有突出台阶，所述突出台阶上设置有防转槽，所述棘爪孔内设置有与防转槽相配合的限位条，所述棘爪的底面设置有与第一弹性体相配合的盲孔。

进一步地，所述棘爪外周近平面一侧为高侧阻挡面，近斜面一侧为低侧阻挡面，所述棘轮与棘爪相对的一面上沿圆周方向均布有多个棘爪对偶孔或棘齿，所述棘爪对偶孔的边缘设置有与棘爪端部斜面对应的倾斜面，所述棘爪对偶孔或棘齿的数量为棘爪的整数倍。

进一步地，所述连接套自环形活塞腔中部穿过，其一端与压盘连接，另一端与棘轮连接，所述离合器毂与连接套之间设置有第二弹性体。

进一步地，所述壳体内还设置有传动齿轮组与至少两根传动轴，所述传动齿轮组包括多个传动齿轮，所述离合器鼓与棘爪载体片设置在不同的传动齿轮上，所述传动轴包括动力输入轴与动力输出轴，所述离合器毂设置在传动轴上。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：

1)只用一个作动器即可同时实现两个离合器的离合与换挡，降低成本、减小体积、减少故障点；

2)作动器的推力只要大于二挡压紧离合器的力和第二弹性体在运动过程的最大弹力即可，而第二弹性体弹力较小，所以对作动器的推力要求低，节约能源；

3)利用湿式离合器可滑磨优点和棘轮的单向控制作用的优点，实现无动力中断平顺换挡；

4)两个离合器联动互锁，不会出现两个挡同时结合而发生运动干涉，控制简单，换挡快速；

5)当变速器处于一挡时，第二离合器结合需要第二弹性体提供的压力较小，传动过程摩擦损耗小，零件使用寿命长；

6)布局灵活，可根据需要以两轴式布局，也可实现三轴式布局。

附图说明

图1为本实用新型的三轴式布局结构示意图；

图2为本实用新型的两轴式布局结构示意图；

图3为棘爪示意图；

图4为棘轮示意图；

图中：1-壳体，2-连接套，3-环形活塞腔，4-环形活塞，5-密封圈，6-推盘，7-离合器鼓，8-摩擦片，9-对偶片，10-压盘，11-传力轴承，12-离合器毂，13-棘爪载体片，14-棘轮，15-棘爪孔，16-弹性体挡片，17-棘爪，18-第一弹性体，19-突出台阶，20-防转槽，21-盲孔，22-棘爪对偶孔，23-倾斜面，24-第二弹性体，25-第一齿轮，26-第二齿轮，27-第三齿轮，28-第四齿轮，29-第一传动轴，30-第二传动轴，31-第三传动轴。

具体实施方式

为让本实用新型的上述特征和优点能更浅显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本实用新型并不限于此。

参考图1-图2。

一种平行轴式变速器，包括壳体，所述壳体内设置有传动轴与传动齿轮组，所述壳体中部设置有作动器组件，所述作动器组件的左侧设置有第一离合器，所述作动器组件的右侧设置有第二离合器，所述第一离合器与第二离合器之间为联动互锁结构，所述第二离合器还具有单向限制功能，所述第一离合器与第二离合器之间通过连接套连接。

在本实施例中，作动器组件通过向第一离合器施加作用，而第一离合器通过连接套向第二离合器传递作用，进而实现单一作动器控制两个离合器，进而起到变速换挡的作用。

在本实施例中，所述作动器需要对第一离合器施加作用，因此作动器可以是气压活塞、液压活塞、电动丝杆或电磁离合器，优选的，所述作动器组件包括设置于壳体中部的环形活塞腔，所述环形活塞腔内设置有环形活塞，为了保证环形活塞的密封效果，所述环形活塞通过密封圈与环形活塞腔滑动连接，所述环形活塞的左端设置有推盘，为保证推盘只做左右滑动运动，所述推盘通过外花键与壳体滑动连接，避免推盘发生倾斜、旋转等。

在本实施例中，所述第一离合器包括离合器鼓，所述离合器鼓内设置有多片摩擦片与多片对偶片，所述摩擦片与对偶片间隔设置，所述离合器鼓的开口端设置有压盘，所述压盘与推盘之间还设置有传力轴承。

在本实施例中，所述离合器鼓内穿设有离合器毂，为了使摩擦片与对偶片只做左右滑动运动避免发生倾斜等不良情况，所述摩擦片与压盘均通过内花键与离合器毂滑动连接，所述对偶片通过外花键与离合器鼓滑动连接。

在本实施例中，第二离合器需要具有单向限制功能，故而第二离合器可以是包含棘轮、楔块或单向轴承的离合器，优选的，所述第二离合器包括棘爪载体片，所述棘爪载体片的左侧设置有棘轮，所述棘爪载体片上沿圆周方向均布有多个棘爪孔，所述棘爪孔为阶梯型通孔，其大端端部设置有弹性体挡片，弹性体挡片在棘爪装入棘爪孔内后与棘爪载体片固定连接，所述棘爪孔内设置有棘爪，所述棘爪的形状与棘爪孔相配合，所述棘爪与弹性体挡片之间设置有第一弹性体，所述第一弹性体包含但不限于螺旋弹簧、波形弹簧、蝶形弹簧、弹片、橡胶块等，所述第一弹性体的两端分别抵靠棘爪与弹性体挡片，第一弹性体安装后最大压缩量与最小压缩量产生的弹力均能确保快速将棘轮左推到位。

在本实施例中，所述棘爪为柱体，即棘爪可以为圆柱体带防旋转结构也可以为非圆柱体，优选的棘爪是圆柱体，其顶面为平面与斜面的组合，其底部设置有突出台阶，所述突出台阶与棘爪孔相配合限制棘爪左移最大距离，并确保安装后棘爪移动方向与变速器传动轴平行，也能保证棘爪沿棘爪孔左右滑动顺畅，左右可滑动距离满足换挡需要，所述突出台阶上设置有防转槽，所述棘爪孔内设置有与防转槽相配合的限位条，以避免棘爪做旋转运动或保证旋转运动与其左右运动尺度比例小到可以忽略，所述棘爪的底面设置有与第一弹性体相配合的盲孔，以保证第一弹性体不会因为弯曲等因素而失效，同时盲孔也能保证第一弹性体对棘爪的作用点不会发生偏移。

在本实施例中，所述棘爪外周近平面一侧为高侧阻挡面，近斜面一侧为低侧阻挡面，所述棘轮与棘爪相对的一面上沿圆周方向均布有多个棘爪对偶孔或棘齿，所述棘爪对偶孔为通孔或盲孔，可以套入棘爪，棘爪对偶孔在其旋转方向设置有与棘爪的两个阻挡面相对应的阻挡面配合面，所述棘爪对偶孔的边缘设置有与棘爪端部斜面对应的倾斜面，所述棘爪对偶孔或棘齿的数量为棘爪的整数倍。

在本实施例中，所述连接套自环形活塞腔中部穿过，其一端与压盘连接，另一端与棘轮连接，所述离合器毂与连接套之间设置有第二弹性体，所述第二弹性体包含但不限于螺旋弹簧、波形弹簧、蝶形弹簧、弹片、橡胶块等，所述第二弹性体最小压缩量的弹力大于第一弹性体最大压缩量的弹力与将活塞压回初始状态的压力之和。

在本实施例中，所述壳体内还设置有传动齿轮组与至少两根传动轴，所述传动齿轮组包括多个传动齿轮，所述离合器鼓与棘爪载体片设置在不同的传动齿轮上，所述传动轴包括动力输入轴与动力输出轴，所述离合器毂设置在动力输入轴上。

当本实新为两轴式平行轴变速器，则壳体内设置有相互平行的第一传动轴与第二传动轴，所述第一传动轴为动力输入轴，所述第二传动轴为动力输出轴。

当本实新为三轴式平行轴变速器，则壳体内设置有第一传动轴、第二传动轴与第三传动轴，所述第一传动轴为动力输入轴，所述第二传动轴为中间轴，所述第三传动轴为动力输出轴，所述第一传动轴与第三传动轴轴心相同，所述第一传动轴与第二传动轴相互平行。动力输入轴的一端穿过连接套通过轴承支撑在壳体一侧，另一端通过轴承套设在动力输出轴在壳体内一端，动力输出轴通过轴承支撑在壳体的另一侧，并与第四齿轮通过花键滑动连接或固定连接。

所述传动齿轮组包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮与第四齿轮，其中第一齿轮与第二齿轮啮合，第三齿轮与第四齿轮啮合，所述离合器鼓与第四齿轮固定连接，第四齿轮通过轴承支撑在壳体或输入轴上，所述棘爪载体片与第一齿轮固定连接，第一齿轮通过轴承支撑在壳体或输入轴上，第二齿轮和第三齿轮均与第二传动轴固定连接，第一齿轮到第二齿轮的传动速比大于第四齿轮到第三齿轮的传动速比。

工作原理：

当本实新为三轴式平行轴变速器。

1.1初始状态下，环形活塞腔处于低压状态，第二弹性体通过连接套、压盘、传力轴承、推盘将活塞推到最右侧，第一离合器处于分离状态，同时第二弹性体通过连接套将棘轮推到最右侧状态。此时，如果棘轮的棘爪对偶孔对准棘爪，则棘爪在第一弹性体的作用下套入棘爪对偶孔内，棘爪高低两侧的阻挡面均被棘爪对偶孔相应的阻挡面配合面阻挡，棘爪和棘轮不能相对转动；如果棘爪没有对准棘爪对偶孔，则输入轴转动后，输入轴通过离合器毂、连接套带动棘轮相对棘爪转动，从而棘爪对偶孔可以对准棘爪，棘爪在第一弹性体的作用下套入到棘爪对偶孔内，棘爪高低两侧的阻挡面被棘爪对偶孔相应的阻挡面配合面阻挡，棘爪和棘轮不能相对转动。

1.2倒挡：初始状态下，第一传动轴反转时，第一传动轴通过离合器毂、压盘、连接套、棘轮、棘爪、棘爪载体片带动第一齿轮转动，第一齿轮通过第二齿轮、第二传动轴、第三齿轮传递到第四齿轮，从而带动第三传动轴以一挡速比倒转，变速器实现倒挡。

1.3一挡：初始状态下，第一传动轴正转时，第一传动轴通过离合器毂、压盘、连接套、棘轮、棘爪、棘爪载体片带动第一齿轮转动，第一齿轮通过第二齿轮、第二传动轴、第三齿轮传递到第四齿轮，从而带动第三传动轴以一挡速比正转，变速器实现一挡。

1.4一挡升二挡：当车辆以一挡速比前进到一定速度，且其它相关参数也满足升挡条件时，活塞腔内压力逐渐升高，活塞通过推盘、传力轴承、压盘推动第一离合器逐步结合，在结合过程，当压盘的压力不足以压紧摩擦片与对偶片时，第一离合器滑磨，由于驱动电机的惯性小于车辆的惯性，第一传动轴的转速随着第一离合器的滑磨逐步降低，当压盘的压力足以压紧摩擦片与对偶片时，第一离合器结合，第四齿轮转速与第一传动轴转速相同，从而第三传动轴转速与第一传动轴的转速同步；与此同时，压盘通过连接套带动棘轮与棘爪逐步分离，在分离过程，棘爪低侧阻挡面先与棘爪对偶孔相应的阻挡面分离，棘爪斜面与棘爪对偶孔斜面可以接触，此时棘轮随着第一传动轴转速降低，并且低于棘爪跟随棘爪载体片的转速，棘爪与棘轮相对转动，转动方向为棘爪斜面从低侧到高侧滑过棘爪对偶孔，由于第一弹性体的可压缩性，棘轮与棘轮对偶片相对转动不会发生运动干涉，直到棘轮对偶片与棘轮完全脱离，第一齿轮处于空转状态，动力传递路线为输入轴、离合器、第四齿轮到输出轴，从而实现1：1的直接挡，即为二挡。

1.5二挡降一挡：当车辆以二挡速比行驶并且速度降到一定程度，其它相关参数也满足降挡条件时，活塞腔内压力逐渐降低，第二弹性体通过连接套、压盘、轴承、推盘将活塞逐渐推到最右侧，此过程，第一离合器从结合状态经滑磨过程到分离状态；与此同时，第二弹性体通过连接套推动棘轮向右移动，使棘轮可以与棘爪斜面接触，此时，由于第四齿轮通过第三齿轮、第二传动轴和第二齿轮对第一齿轮的反作用，使第一齿轮的转速高于棘轮的转速，且转向正转，棘爪载体片相对棘轮正转且转速大于棘轮转速，当棘爪滑过棘轮非孔处时，棘爪压缩第一弹性体后退，所以不会产生运动干涉；随后，由于第一离合器的分离，第一传动轴转动过程阻力减小，在动力作用下转速逐渐升高，当第一传动轴的转速大于第一齿轮的转速时，棘轮转速随之大于棘爪载体片转速，当棘爪对准棘爪对偶孔并套入到对偶孔内时，对偶孔相应的阻挡面与棘爪高侧阻面接触，限制棘轮与棘爪载体片相对转动，从而第二离合器结合，第一传动轴通过离合器毂、压盘、连接套、棘轮、棘爪、棘爪载体片带动第一齿轮转动，第一齿轮通过第二齿轮、第二传动轴、第三齿轮、第四齿轮以一挡速比驱动第三传动轴转动，随后，棘轮继续右移，使棘爪高低两侧的阻面均可被棘爪对偶片相应的阻挡面阻挡，在系统处于馈电状态时，车辆也可以反拖电机转动实现发电功能，此时变速器处于一挡状态。

当本实新为两轴式平行轴变速器。

2.1初始状态下，环形活塞腔处于低压状态，第二弹性体通过连接套、压盘、传力轴承、推盘将活塞推到最右侧，第一离合器处于分离状态，同时第二弹性体通过连接套将棘轮推到最右侧状态。此时，如果棘轮的棘爪对偶孔对准棘爪，则棘爪在第一弹性体的作用下套入棘爪对偶孔内，棘爪高低两侧的阻挡面均被棘爪对偶孔相应的阻挡面配合面阻挡，棘爪和棘轮不能相对转动；如果棘爪没有对准棘爪对偶孔，则输入轴转动后，输入轴通过离合器毂、连接套带动棘轮相对棘爪转动，从而棘爪对偶孔可以对准棘爪，棘爪在第一弹性体的作用下套入到棘爪对偶孔内，棘爪高低两侧的阻挡面被棘爪对偶孔相应的阻挡面配合面阻挡，棘爪和棘轮不能相对转动。

2.2倒挡：初始状态下，第一传动轴反转时，第一传动轴通过离合器毂、压盘连接套、棘轮、棘爪、棘爪载体片带动第一齿轮转动，第一齿轮通过第二齿轮以一挡速比带动第二传动轴与第一传动轴相反方向转动，对应输出为倒转，变速器实现倒挡。

2.3一挡：初始状态下，第一传动轴正转时，第一传动轴通过离合器毂、压盘、连接套、棘轮、棘爪、棘爪载体片带动第一齿轮转动，第一齿轮通过第二齿轮以一挡速比带动第二传动轴与第一传动轴相反方向转动，对应输出为正转，变速器实现一挡。

2.4一挡升二挡：当车辆以一挡速比行驶到一定速度，且其它参数也满足升挡条件时，活塞腔内压力逐渐升高，活塞通过推盘、传力轴承、压盘推动第一离合器逐步结合，在结合过程，当压盘的压力不足以压紧摩擦片与对偶片时，离合器滑磨，由于驱动电机的惯性小于车辆的惯性，第一传动轴的转速随着第一离合器的滑磨逐步降低，当压盘的压力足以压紧摩擦片与对偶片时，第一离合器结合，第四齿轮与第一传动轴转速的转速同步，第四齿轮以二挡速比传递到第三齿轮，从而以二挡速比从第二传动轴输出；与此同时，棘轮逐步与棘爪分离，在分离过程，棘爪低侧阻挡面先与棘爪对偶孔相应的阻挡面分离，棘爪斜面与棘爪对偶孔斜面可以接触，此时棘轮随着第一传动轴转速降低，并且低于棘爪跟随棘爪载体片的转速，棘爪与棘轮相对转动，转动方向为棘爪斜面从低侧到高低滑过棘爪对偶孔，棘轮推动棘爪压缩第一弹性体压缩，所以，棘轮与棘爪载体片相对转动不会发生运动干涉，直到棘轮与棘爪完全脱离，第一齿轮处于空转状态，从而实现二挡。

2.5二挡降一挡：当车辆以二挡速比行驶并且速度降到一定程度，其它参数也满足换挡条件时，活塞腔内压力逐渐降低，第二弹性体通过连接套、压盘、轴承、推盘将活塞逐渐推到最右侧，此过程，第一离合器从结合状态经滑磨过程到分离状态；与此同时，第二弹性体通过连接套推动棘轮向右移动，使棘爪对偶孔可以与棘爪斜面接触，此时，由于第四齿轮通过第三齿轮、第二传动轴和第二齿轮对第一齿轮的反作用，使第一齿轮的转速高于棘轮的转速，且转向正转，棘爪相对棘轮正转，当棘爪滑过棘轮非孔处时，棘爪压缩第一弹性体后退，所以不会产生运动干涉；随后，由于第一离合器的分离，第一传动轴转动过程阻力减小，在动力作用下转速逐渐升高，当第一传动轴的转速大于第一齿轮的转速时，棘轮转速随着大于棘爪载体片转速，当棘爪套入棘爪对偶孔内时，棘爪对偶孔相应的阻挡面与棘爪高侧阻面接触，阻挡棘爪载体片与棘轮的相对转动，从而第一传动轴通过离合器毂、压盘、连接套、棘轮、棘爪、棘爪载体片带动第一齿轮转动，第一齿轮通过第二齿轮以一挡速比驱动第二传动轴转动，随后，棘轮继续右移，使棘爪高低两侧的阻面均可与棘爪对孔相应的阻挡面接触，在系统处于馈电状态时，车辆也可以反拖电机转动实现发电功能，此时变速器处于一挡状态。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种平行轴式变速器，包括壳体，其特征在于，所述壳体中部设置有作动器组件，所述作动器组件的左侧设置有第一离合器，所述作动器组件的右侧设置有第二离合器，所述第一离合器与第二离合器之间通过连接套连接。

2.根据权利要求1所述的一种平行轴式变速器，其特征在于，所述作动器组件包括设置于壳体中部的环形活塞腔，所述环形活塞腔内设置有环形活塞，所述环形活塞通过密封圈与环形活塞腔滑动连接，所述环形活塞的左端设置有推盘，所述推盘通过外花键与壳体滑动连接。

3.根据权利要求2所述的一种平行轴式变速器，其特征在于，所述第一离合器包括离合器鼓，所述离合器鼓内设置有多片摩擦片与多片对偶片，所述摩擦片与对偶片间隔设置，所述离合器鼓的开口端设置有压盘，所述压盘与推盘之间还设置有传力轴承。

4.根据权利要求3所述的一种平行轴式变速器，其特征在于，所述离合器鼓内穿设有离合器毂，所述摩擦片与压盘均通过内花键与离合器毂滑动连接，所述对偶片通过外花键与离合器鼓滑动连接。

5.根据权利要求4所述的一种平行轴式变速器，其特征在于，所述第二离合器包括棘爪载体片，所述棘爪载体片的左侧设置有棘轮，所述棘爪载体片上沿圆周方向均布有多个棘爪孔，所述棘爪孔为阶梯型通孔，其大端端部设置有弹性体挡片，所述棘爪孔内设置有棘爪，所述棘爪与弹性体挡片之间设置有第一弹性体，所述第一弹性体的两端分别抵靠棘爪与弹性体挡片。

6.根据权利要求5所述的一种平行轴式变速器，其特征在于，所述棘爪为柱体，其顶面为平面与斜面的组合，其底部设置有突出台阶，所述突出台阶上设置有防转槽，所述棘爪孔内设置有与防转槽相配合的限位条，所述棘爪的底面设置有与第一弹性体相配合的盲孔。

7.根据权利要求5所述的一种平行轴式变速器，其特征在于，所述棘爪外周近平面一侧为高侧阻挡面，近斜面一侧为低侧阻挡面，所述棘轮与棘爪相对的一面上沿圆周方向均布有多个棘爪对偶孔或棘齿，所述棘爪对偶孔的边缘设置有与棘爪端部斜面对应的倾斜面，所述棘爪对偶孔或棘齿的数量为棘爪的整数倍。

8.根据权利要求5所述的一种平行轴式变速器，其特征在于，所述连接套自环形活塞腔中部穿过，其一端与压盘连接，另一端与棘轮连接，所述离合器毂与连接套之间设置有第二弹性体。

9.根据权利要求5所述的一种平行轴式变速器，其特征在于，所述壳体内还设置有传动齿轮组与至少两根传动轴，所述传动齿轮组包括多个传动齿轮，所述离合器鼓与棘爪载体片设置在不同的传动齿轮上，所述传动轴包括动力输入轴与动力输出轴，所述离合器毂设置在传动轴上。

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