CN217784132U - 一种动力换挡变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种动力换挡变速器，包括动力换挡单元和同步器变速器单元，通过各个齿轮单元和离合器单元的配合，动力输入装置经过输入轴、空心轴、第四轴、第六轴和第八轴将动力输出，实现了在换挡过程中的动力不中断，优化了驾驶员的操作体验，并且变速器结构简单紧凑占用空间小。进一步的，在动力换挡单元和同步器变速器单元之间设置爬挡单元，能够实现动力换挡、动力换向和爬行挡功能，动力换挡单元能够实现六个前进挡和三个倒退挡，爬挡单元能够实现直接挡和爬行挡两个挡位，同步器变速器单元能够实现五个挡位，动力换挡变速器可以提供60个前进挡和30个倒退挡。

Description

一种动力换挡变速器

技术领域

本实用新型属于变速器技术领域，涉及一种动力换挡变速器。

背景技术

目前市面上的农机装备主要是以机械式换挡为主，通过啮合套换挡或者同步器换挡实现动力的断开，再进行挡位的选择，啮合套换挡和同步器换挡操作复杂，驾驶操作体验差，并且存在动力中断，不仅影响田间作业效率，操作也非常困难，对于驾驶员的操作要求非常高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中变速器换挡操作复杂并且存在动力中断的问题，提供一种动力换挡变速器。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种动力换挡变速器，包括动力换挡单元和同步器变速器单元，动力换挡单元的一端连接有动力输入装置，另一端与同步器变速器单元连接；

所述动力换挡单元包括互相平行布置的输入轴、空心轴、第三轴和第四轴；所述输入轴通过第一离合器单元将动力传递至空心轴，或输入轴通过第一齿轮单元、第三轴和第二离合器单元将动力传递至空心轴；所述空心轴通过第二齿轮单元和第三离合器单元将动力传递至第四轴，或空心轴通过第三齿轮单元和第四离合器单元将动力传递至第四轴；

所述同步器变速器单元包括互相平行布置的第六轴和第八轴，所述第六轴套接在第四轴上；第六轴通过一二挡换挡机构结合第四齿轮单元或第五齿轮单元将动力传递至第八轴，或第六轴通过三四挡换挡机构结合第六齿轮单元或第七齿轮单元将动力传递至第八轴，或第六轴通过五挡换挡机构结合第八齿轮单元将动力传递至第八轴。

本实用新型的进一步改进在于：

所述第一齿轮单元包括第一齿轮组、第二齿轮组和第三齿轮组，所述第一齿轮组包括相啮合的输入轴齿轮和第三轴输入轮，所述第二齿轮组包括相啮合的中挡主动轮和前进挡空套轮，所述第三齿轮组包括低挡主动轮、倒挡空套轮和倒挡惰轮，低挡主动轮通过倒挡惰轮与倒挡空套轮相啮合；所述第二齿轮单元包括第四齿轮组和第五齿轮组，所述第四齿轮组包括相啮合的中挡主动轮和中挡被动轮，所述第五齿轮组包括相啮合的低挡被动轮和低挡主动轮；所述第三齿轮单元为相啮合的高挡主动轮和高挡被动轮；所述第四齿轮单元为相啮合的一挡主动轮和一挡被动轮；所述第五齿轮单元为相啮合的二挡主动轮和二挡被动轮；所述第六齿轮单元为相啮合的三挡主动轮和三挡被动轮；所述第七齿轮单元为相啮合的四挡主动轮和四挡被动轮；所述第八齿轮单元为相啮合的五挡主动轮和五挡被动轮。

所述第一离合器单元为第一湿式离合器，第一湿式离合器的外毂连接输入轴，内毂连接空心轴；所述第二离合器单元为共用外毂的第二湿式离合器和第三湿式离合器，第二湿式离合器和第三湿式离合器的外毂连接第三轴；所述第三离合器单元为共用外毂的第四湿式离合器和第五湿式离合器，第四湿式离合器和第五湿式离合器的外毂连接第四轴；所述第四湿式离合器单元为第六湿式离合器，第六湿式离合器的外毂连接第四轴。

所述输入轴通过第一连接套套接第九轴，动力输入装置通过输入轴、第一连接套和第九轴驱动PTO。

所述第八轴的一端与后桥连接，第八轴将动力传递至后桥。

所述第八轴通过第九齿轮单元依次连接前驱输入轴和前驱输出轴，前驱输入轴上设置有第七湿式离合器，将动力由第八轴传递至前桥。

所述第九齿轮单元包括相啮合的前驱主动轮和前驱被动轮，前驱主动轮与第八轴连接，前驱被动轮与前驱输入轴连接。

所述动力换挡单元和同步器变速器单元之间连接有爬挡单元，所述爬挡单元包括互相平行布置的爬挡单元第六轴和第七轴，爬挡单元第六轴的一端通过第二连接套与第四轴连接，另一端与第六轴连接，爬挡单元第六轴上设置爬挡换挡机构，第四轴通过第二连接套、爬挡第一主动轮与爬挡换挡机构结合将动力传递至爬挡单元第六轴，或第四轴通过第二连接套、爬挡第一主动轮、爬挡第一被动轮、第七轴、爬挡第二主动轮、爬挡第二被动轮结合爬挡换挡机构将动力传递至爬挡单元第六轴。

所述第七轴和第八轴的另一端转动连接。

所述动力输入装置为发动机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

通过提供一种动力换挡变速器，包括动力换挡单元和同步器变速器单元，通过各个齿轮单元和离合器单元的配合，动力输入装置经过输入轴、空心轴、第四轴、第六轴和第八轴将动力输出，实现了在换挡过程中的动力不中断，优化了驾驶员的操作体验，并且变速器结构简单紧凑占用空间小。

进一步的，在动力换挡单元和同步器变速器单元之间设置爬挡单元，能够实现动力换挡、动力换向和爬行挡功能，动力换挡单元能够实现六个前进挡和三个倒退挡，爬挡单元能够实现直接挡和爬行挡两个挡位，同步器变速器单元能够实现五个挡位，动力换挡变速器可以提供60个前进挡和30个倒退挡。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

其中：1-一挡挡位，2-二挡挡位，3-三挡挡位，4-四挡挡位，5-五挡挡位，10A-动力换挡单元；20A-爬挡单元；30A-同步器变速器单元；S1-输入轴；S2-空心轴；S3-第三轴；S4-第四轴；S5-惰轮轴；S61-爬挡单元第六轴；S62-第六轴；S7-第七轴；S8-第八轴；S9-第九轴；110-第一湿式离合器；120-第二湿式离合器；130-第三湿式离合器；140-第四湿式离合器；150-第五湿式离合器；160-第六湿式离合器；40-第七湿式离合器；10-低挡被动轮；11-输入轴齿轮；12-第三轴输入轮；13-高挡主动轮；14-中挡主动轮；15-低挡主动轮；16-前进挡空套轮；17-倒挡空套轮；18-倒挡惰轮；19-高挡被动轮；20-中挡被动轮；21-爬挡第一主动轮；22-爬挡第一被动轮；23-爬挡第二主动轮；24-爬挡第二被动轮；25-爬挡换挡机构；26-第二连接套；30-五挡被动轮；31-一挡主动轮；32-二挡主动轮；33-三挡主动轮；34-四挡主动轮；35-五挡主动轮；36-一挡被动轮；37-二挡被动轮；38-三挡被动轮；39-四挡被动轮；41-前驱主动轮；42-前驱被动轮；43-前驱输入轴；44-前驱输出轴；111-第一连接套；310-一二挡换挡机构；320-三四挡换挡机构；330-五挡换挡机构；A-动力输入装置；B-后桥；C-前桥。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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；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。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实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1，为本实用新型一种动力换挡变速器的原理示意图，包括动力换挡单元10A和同步器变速器单元30A，动力换挡单元10A的一端与动力输入装置A连接，另一端与同步器变速器单元30A连接；动力换挡单元10A包括相互平行设置的输入轴S1、空心轴S2、第三轴S3、第四轴S4和惰轮轴S5，空心轴S2套接在输入轴S1上，输入轴S1连接第一湿式离合器110的外毂，空心轴S2连接第一湿式离合器110的内毂，第三轴S3连接第二湿式离合器120和第三湿式离合器130的外毂，第四轴S4连接第四湿式离合器140、第五湿式离合器150和第六湿式离合器160的外毂，输入轴S1上刚性连接输入轴齿轮11，第三轴S3上刚性连接第三轴输入轮12，输入轴齿轮11与第三轴输入轮12相啮合，空心轴S2上刚性连接高挡主动轮13、中挡主动轮14和低挡主动轮15，前进挡空套轮16连接第二湿式离合器120的内毂，倒挡空套轮17连接第三湿式离合器130的内毂，高挡被动轮19连接第六湿式离合器160的内毂，低挡被动轮10连接第四湿式离合器140的内毂，高挡主动轮13与高挡被动轮19相啮合，中挡主动轮14分别与前进挡空套轮16、中挡被动轮20相啮合，低挡主动轮15与低挡被动轮10相啮合，低挡主动轮15通过倒挡惰轮18与倒挡空套轮17相啮合。

从输入轴S1到空心轴S2之间的动力传递为：

（1）输入轴S1通过第一湿式离合器110将动力传递至空心轴S2；

（2）输入轴S1通过输入轴齿轮11和第三轴输入轮12将动力传递至第三轴S3，第三轴S3通过第二湿式离合器120、前进挡空套轮16和中挡主动轮14将动力传递至空心轴S2；

此时，空心轴S2的转速和输入轴S1的转速存在一个比率关系，可以通过调整输入轴齿轮11、第三轴输入轮12、前进挡空套轮16和中挡主动轮14这四个齿轮的齿数，得到所需的比例关系。

（3）输入轴S1通过输入轴齿轮11和第三轴输入轮12将动力传递至第三轴S3，第三轴S3通过第三湿式离合器130、倒挡空套轮17、倒挡惰轮18和低挡主动轮15将动力传递至空心轴S2；

此时，空心轴S2的旋转方向与输入轴S1的旋转方向相反，且转速存在一个比率关系，通过调节倒挡空套轮17和低挡主动轮15的齿数，得到所需的比例关系。

从空心轴S2到第四轴S4之间的动力传递为：

（1）空心轴S2通过高挡主动轮13、高挡被动轮19和第六湿式离合器160将动力传递至第四轴S4；

（2）空心轴S2通过中挡主动轮14、中挡被动轮20和第五湿式离合器150将动力传递至第四轴S4；

（3）空心轴S2通过低挡主动轮15、低挡被动轮10和第四湿式离合器140将动力传递至第四轴。

输入轴S1通过第一连接套111套接第九轴S9，动力输入装置A通过输入轴S1、第一连接套111和第九轴S9驱动PTO。

表1. 动力换挡单元的挡位逻辑一

挡位

F1

F2

F3

F4

F5

F6

R1

R2

R3

离合器

110+140

120+140

110+150

120+150

110+160

120+160

130+140

130+150

130+160

表2. 动力换挡单元的挡位逻辑二

挡位

F1

F2

F3

F4

F5

F6

R1

R2

R3

离合器

120+140

110+140

120+150

110+150

120+160

110+160

130+140

130+150

130+160

同步器变速器单元30A包括互相平行设置的第六轴S62和第八轴S8，第六轴S62上连接有一挡主动轮31、二挡主动轮32、三四挡换挡机构320和五挡换挡机构330，三挡主动轮33、四挡主动轮34和五挡主动轮35空套在第六轴S62上；第八轴S8上连接有五挡被动轮30、三挡被动轮38、四挡被动轮39、前驱主动轮41和一二挡换挡机构310，一挡被动轮36和二挡被动轮37空套在第八轴S8上，一挡主动轮31和一挡被动轮36相啮合，二挡主动轮32和二挡被动轮37相啮合，三挡主动轮33和三挡被动轮38相啮合，四挡主动轮34和四挡被动轮39相啮合，五挡主动轮35和五挡被动轮30相啮合。

从第六轴S62到第八轴S8之间的动力传递为：

（1）挂一挡时，一二挡换挡机构310向右移动，动力由第六轴S62经过一挡主动轮31、一挡被动轮36和一二挡换挡机构310传递至第八轴S8；

（2）挂二挡时，一二挡换挡机构310向左移动，动力由第六轴S62经过二挡主动轮32、二挡被动轮37和一二挡换挡机构310传递至第八轴S8；

（3）挂三挡时，二三挡换挡机构320向右移动，动力由第六轴S62经过三挡主动轮33、三挡被动轮38和三四挡换挡机构320传递至第八轴S8；

（4）挂四挡时，二三挡换挡机构320向左移动，动力由第六轴S62经过四挡主动轮34、四挡被动轮39和三四挡换挡机构320传递至第八轴S8；

（5）挂五挡时，五挡换挡机构330向右移动，动力由第六轴S62经过五挡主动轮35、五挡被动轮30和五挡换挡机构330传递至第八轴S8。

第八轴S8与后桥B直接连接，将动力传递至后桥B。第八轴S8通过前驱主动轮41和前驱被动轮42依次连接前驱输入轴43和前驱输出轴44，前驱主动轮41和前驱被动轮42相啮合，前驱输入轴43上设置有第七湿式离合器40，第八轴通过前驱主动轮41、前驱被动轮42、前驱输入轴43、第七湿式离合器40和前驱输出轴44将动力传递至前桥C。

第六轴S62、一挡主动轮31和二挡主动轮32可以是不同零件，也可以做成双联齿轴。前驱主动轮41位于三挡被动轮38和四挡被动轮39之间，可以最小程度的减少轴向空间需求。五挡主动轮35和五挡被动轮30分别位于第六轴S62和第八轴S8的中间位置，由于五挡时载荷最小，可以最大程度的减小第六轴S62和第八轴S8的变形程度，增强同步器变速器单元30A的可靠性。一二挡换挡机构310、三四挡换挡机构320和五挡换挡机构330可以为滑套或同步器等结构，可以实现手动换挡或程序控制的自动换挡。

参见表1和表2，动力换挡单元10A可以实现6个前进挡和3个倒退挡，同步器变速器单元30A可以实现5个挡位，在本实施例中根据实际需要最大可实现30个前进挡和15个倒退挡。

本实用新型提供的另一实施例，一种动力换挡变速器包括动力换挡单元10A、爬挡单元20A和同步器变速器单元30A，动力换挡单元10A和同步器变速器单元30A的结构与上一实施例相同，爬挡单元20A设置在动力换挡单元10A和同步器变速器单元30A之间，包括互相平行布置的爬挡单元第六轴S61和第七轴S7，爬挡单元第六轴S61的一端通过第二连接套26与第四轴S4连接，另一端与第六轴S62连接，爬挡单元第六轴S61上设置爬挡换挡机构25，爬挡换挡机构25通过花键与爬挡单元第六轴S61连接，爬挡第一主动轮21连接在第二连接套26上，第七轴上连接有爬挡第一被动轮22和爬挡第二主动轮23，爬挡第二被动轮24空套在爬挡单元第六轴S61上。

从第四轴S4到爬挡单元第六轴S61之间的动力传递为：

（1）直接挡，爬挡换挡机构25与爬挡第一主动轮21结合，动力由第四轴S4经过第二连接套26、爬挡第一主动轮21和爬挡换挡机构25传递至爬挡单元第六轴S61；

（2）爬行挡，爬挡换挡机构25与爬挡第二被动轮24结合，动力由第四轴S4经过第二连接套26、爬挡第一主动轮21、爬挡第一被动轮22、第七轴S7、爬挡第二主动轮23、爬挡第二被动轮24和爬挡换挡机构25传递至爬挡单元第六轴S61。

参见表1和表2，动力换挡单元10A可以实现6个前进挡和3个倒退挡，爬挡单元20A可以实现2个挡位，同步器变速器单元30A可以实现5个挡位，即本实施例中可以实现6*2*5=60个前进挡和3*2*5=30个倒退挡。如果齿轮排布之后，有速比重叠区，可以利用已知的机械设计方法进行锁挡或者电控控制方法进行限制选挡，减少速比重叠挡位，当爬挡单元20A处于爬挡时，同步器变速器单元30A处于5挡时速比范围与爬挡单元处于正常挡，同步器变速单元处于1挡时的速比范围重叠，此时就可以将爬挡区，同步器处于5挡时锁住，实现总共54个前进挡。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动力换挡变速器，其特征在于，包括动力换挡单元（10A）和同步器变速器单元（30A），动力换挡单元（10A）的一端连接有动力输入装置（A），另一端与同步器变速器单元（30A）连接；

所述动力换挡单元（10A）包括互相平行布置的输入轴（S1）、空心轴（S2）、第三轴（S3）和第四轴（S4）；所述输入轴（S1）通过第一离合器单元将动力传递至空心轴（S2），或输入轴（S1）通过第一齿轮单元、第三轴（S3）和第二离合器单元将动力传递至空心轴（S2）；所述空心轴（S2）通过第二齿轮单元和第三离合器单元将动力传递至第四轴（S4），或空心轴（S2）通过第三齿轮单元和第四离合器单元将动力传递至第四轴（S4）；

所述同步器变速器单元（30A）包括互相平行布置的第六轴（S62）和第八轴（S8），所述第六轴（S62）套接在第四轴（S4）上；第六轴（S62）通过一二挡换挡机构（310）结合第四齿轮单元或第五齿轮单元将动力传递至第八轴（S8），或第六轴（S62）通过三四挡换挡机构（320）结合第六齿轮单元或第七齿轮单元将动力传递至第八轴（S8），或第六轴（S62）通过五挡换挡机构（330）结合第八齿轮单元将动力传递至第八轴（S8）。

2.如权利要求1所述的一种动力换挡变速器，其特征在于，所述第一齿轮单元包括第一齿轮组、第二齿轮组和第三齿轮组，所述第一齿轮组包括相啮合的输入轴齿轮（11）和第三轴输入轮（12），所述第二齿轮组包括相啮合的中挡主动轮（14）和前进挡空套轮（16），所述第三齿轮组包括低挡主动轮（15）、倒挡空套轮（17）和倒挡惰轮（18），低挡主动轮（15）通过倒挡惰轮（18）与倒挡空套轮（17）相啮合；所述第二齿轮单元包括第四齿轮组和第五齿轮组，所述第四齿轮组包括相啮合的中挡主动轮（14）和中挡被动轮（20），所述第五齿轮组包括相啮合的低挡被动轮（10）和低挡主动轮（15）；所述第三齿轮单元为相啮合的高挡主动轮（13）和高挡被动轮（19）；所述第四齿轮单元为相啮合的一挡主动轮（31）和一挡被动轮（36）；所述第五齿轮单元为相啮合的二挡主动轮（32）和二挡被动轮（37）；所述第六齿轮单元为相啮合的三挡主动轮（33）和三挡被动轮（38）；所述第七齿轮单元为相啮合的四挡主动轮（34）和四挡被动轮（39）；所述第八齿轮单元为相啮合的五挡主动轮（35）和五挡被动轮（30）。

3.如权利要求1所述的一种动力换挡变速器，其特征在于，所述第一离合器单元为第一湿式离合器（110），第一湿式离合器（110）的外毂连接输入轴（S1），内毂连接空心轴（S2）；所述第二离合器单元为共用外毂的第二湿式离合器（120）和第三湿式离合器（130），第二湿式离合器（120）和第三湿式离合器（130）的外毂连接第三轴（S3）；所述第三离合器单元为共用外毂的第四湿式离合器（140）和第五湿式离合器（150），第四湿式离合器（140）和第五湿式离合器（150）的外毂连接第四轴（S4）；所述第四湿式离合器单元为第六湿式离合器（160），第六湿式离合器（160）的外毂连接第四轴（S4）。

4.如权利要求1所述的一种动力换挡变速器，其特征在于，所述输入轴（S1）通过第一连接套（111）套接第九轴（S9），动力输入装置（A）通过输入轴（S1）、第一连接套（111）和第九轴（S9）驱动PTO。

5.如权利要求1所述的一种动力换挡变速器，其特征在于，所述第八轴（S8）的一端与后桥（B）连接，第八轴（S8）将动力传递至后桥（B）。

6.如权利要求1所述的一种动力换挡变速器，其特征在于，所述第八轴（S8）通过第九齿轮单元依次连接前驱输入轴（43）和前驱输出轴（44），前驱输入轴（43）上设置有第七湿式离合器（40），将动力由第八轴（S8）传递至前桥（C）。

7.如权利要求6所述的一种动力换挡变速器，其特征在于，所述第九齿轮单元包括相啮合的前驱主动轮（41）和前驱被动轮（42），前驱主动轮（41）与第八轴（S8）连接，前驱被动轮（42）与前驱输入轴（43）连接。

8.如权利要求1-7任一项所述的一种动力换挡变速器，其特征在于，所述动力换挡单元（10A）和同步器变速器单元（30A）之间连接有爬挡单元（20A），所述爬挡单元（20A）包括互相平行布置的爬挡单元第六轴（S61）和第七轴（S7），爬挡单元第六轴（S61）的一端通过第二连接套（26）与第四轴（S4）连接，另一端与第六轴（S62）连接，爬挡单元第六轴（S61）上设置爬挡换挡机构（25），第四轴（S4）通过第二连接套（26）、爬挡第一主动轮（21）与爬挡换挡机构（25）结合将动力传递至爬挡单元第六轴（S61），或第四轴（S4）通过第二连接套（26）、爬挡第一主动轮（21）、爬挡第一被动轮（22）、第七轴（S7）、爬挡第二主动轮（23）、爬挡第二被动轮（24）结合爬挡换挡机构（25）将动力传递至爬挡单元第六轴（S61）。

9.如权利要求8所述的一种动力换挡变速器，其特征在于，所述第七轴（S7）和第八轴（S8）的另一端转动连接。

10.如权利要求1所述的一种动力换挡变速器，其特征在于，所述动力输入装置（A）为发动机。

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