具有超越离合器的多挡变速器的制作方法

本实用新型涉及变速器领域，尤其涉及具有超越离合器的多挡变速器。

背景技术：

现有的变速器通过改变传动比，进而改变发动机曲轴的转动，进而维持汽车电动机或发动机的高速转动。然而汽车在空挡运行时，汽车的车轮会带动变速器进行反向转动，进而造成变速器内部动力的浪费，而且还会变速器的使用寿命的降低。

技术实现要素：

为此，需要提供具有超越离合器的多挡变速器，来解决申请人于在先申请的多挡变速器结构中动力浪费的问题。

为实现上述目的，发明人提供了具有超越离合器的多挡变速器，包括输入轴、输出轴、齿轮副单元、第一中间轴齿轮组、第二中间轴齿轮组、中心轴、壳体以及超越离合器；

所述输入轴设置有第一输入齿轮，所述输出轴设置有第一输出齿轮，所述中心轴设置有第一中心齿轮和第二中心齿轮，所述齿轮副单元的主动件设置在输入轴和/或中心轴上，且所述齿轮副单元位于第一输入齿轮与第一中心齿轮之间；

所述齿轮副单元的联动件设置在第一中间轴齿轮组的主轴上，所述第一中间轴齿轮组用于分别和第一输入齿轮、齿轮副单元的主动件和第一中心齿轮相啮合形成齿轮副传动，所述第二中间轴齿轮组用于分别和第二中心齿轮和第一输出齿轮相啮合形成齿轮副传动；

所述齿轮副单元用于将输入轴的动力输送至第一中间轴齿轮组和/或将第一中间轴齿轮组上的动力输送至中心轴；

所述第一输入齿轮与齿轮副单元之间的输入轴上设置有第一离合器，所述第一离合器的第一离合端设置在第一输入齿轮上，所述第一离合器的第二离合端设置在齿轮副单元上；

所述齿轮副单元与第一中心齿轮之间的中心轴上设置有第二离合器，所述第二离合器的第一离合端设置在齿轮副单元上，所述第二离合器的第二离合端设置在第一中心齿轮上；

所述第二中心齿轮与第一输出齿轮之间的输出轴上设置有第三离合器，所述第三离合器的第一离合端设置在第二中心齿轮上，所述第三离合器的第二离合端设置在第一输出齿轮上；

所述输入轴的转速大于、等于或小于输出轴的转速；

所述超越离合器套设于输出轴上，且所述超越离合器位于输出轴的齿轮副的齿轮与输出轴之间，所述超越离合器用于使输出轴和输出轴上的齿轮于一个方向可同时转动，以及于第一输出齿轮和输出轴有一定转速差时只有输出轴进行转动。

进一步地，还包括轴承，所述超越离合器设置在第一输出齿轮与输出轴之间，所述轴承设置在超越离合器与第一输出齿轮之间。

进一步地，所述第一中间轴齿轮组包括传动中间轴、第二输入齿轮和中心输入齿轮；

所述第二输入齿轮和中心输入齿轮依次设置在传动中间轴上，且所述第二输入齿轮与第一输入齿轮相啮合设置，所述中心输入齿轮与第一中心齿轮相啮合设置。

进一步地，所述齿轮副单元包括共用齿轮和输入输出齿轮；

所述共用齿轮设置在输入轴和/或中心轴上，且所述共用齿轮位于第一输入齿轮与第一中心齿轮之间，所述输入输出齿轮设置在传动中间轴，且所述输入输出齿轮位于第二输入齿轮和中心输入齿轮之间，所述输入输出齿轮与共用齿轮相啮合设置。

进一步地，所述齿轮副单元包括第一传动齿轮、第二传动齿轮、第一联动齿轮和第二联动齿轮；

所述第一传动齿轮设置在输入轴上，第一联动齿轮设置在中心轴上，所述第二传动齿轮设置在第二输入齿轮和第二联动齿轮之间的传动中间轴上，所述第二联动齿轮设置在第二传动齿轮和中心输入齿轮之间的传动中间轴上；

所述第一离合器位于第一传动齿轮与第一输入齿轮之间，所述第二离合器位于第一联动齿轮与第一中心齿轮之间，所述第一传动齿轮和第二传动齿轮相互啮合设置，所述第一联动齿轮和第二联动齿轮相互啮合设置。

进一步地，所述传动中间轴的数量为多个，多个的传动中间轴环绕输入轴设置。

进一步地，所述第二中间轴齿轮组包括输出中间轴、中心输出齿轮和第二输出齿轮；

所述中心输出齿轮和第二输出齿轮依次设置在输出中间轴上，所述中心输出齿轮与第二中心齿轮相啮合设置，所述第二输出齿轮与第一输出齿轮相啮合设置。

进一步地，所述输出中间轴的数量为多个，多个的输出中间轴环绕输出轴设置。

进一步地，还包括壳体，所述壳体用于容置输入轴、输出轴、中心轴、第一中间轴齿轮组和第二中间轴齿轮组，以及输入轴、输出轴和中心轴上的齿轮副。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：通过多挡变换，实现不同动力输出，继而达到变速驱动汽车的目的。而当变速器为空挡状态或发动机怠速时，因为超越离合器内外圈转速差的变化，通过超越离合器使得汽车车轮只可以带动输出轴转动，避免变速器内部齿轮的转动造成负载损耗，以及变速器的动力浪费。

附图说明

图1为本实施例具有超越离合器的多挡变速器的齿轮副单元为一组齿轮副且设置有超越离合器的结构示意图；

图2为本实施例具有超越离合器的多挡变速器的齿轮副单元为二组齿轮副且设置有超越离合器的结构示意图；

图3为本实施例具有超越离合器的多挡变速器的超越离合器的结构示意图。

附图标记说明：

01、超越离合器；011、楔块；012、内滚道；013、外滚道；

02、轴承；

10、输入轴；11第一输入齿轮；

20、输出轴；21、第一输出齿轮；

30、齿轮副单元；301、共用齿轮；302、输入输出齿轮；

311、第一传动齿轮；312、第二传动齿轮；313、第一联动齿轮；

314、第二联动齿轮；

40、第一中间轴齿轮组；41、传动中间轴；42、第二输入齿轮；

43、中心输入齿轮；

50、第二中间轴齿轮组；51、输出中间轴；52、中心输出齿轮；

53、第二输出齿轮；

60、中心轴；61、第一中心齿轮；62、第二中心齿轮；

70、第一离合器；80、第二离合器；90、第三离合器；100、壳体。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图3，本实用新型提供具有超越离合器的多挡变速器，包括输入轴10、输出轴20、齿轮副单元30、第一中间轴齿轮组40、第二中间轴齿轮组50和中心轴60、壳体100以及超越离合器01。

超越离合器可以为楔块式超越离合器、滚珠式超越离合器和棘轮式超越离合器。超越离合器套设于输出轴上，且超越离合器位于输出轴的齿轮副的齿轮与输出轴之间，超越离合器是用于原动机和工作机之间或机器内部主动轴与从动轴之间动力传递与分离功能的重要部件。超越离合器是利用主、从动部分的速度差变化具有自行离合功能的装置。

例如楔块超越离合器用异形楔块代替滚柱作为楔紧件，楔块超越离合器是用楔块011、内滚道012和外滚道013组成摩擦副的一种离合器。当内滚道、外滚道与楔块间无相对运动，转向相同，转速相等，才能传递转矩，否则均为相对滑动，这种不传递转矩的滑动状态称为超越。楔块超越离合器主要有基本型、无内滚道型和带轴承型。其连接形式分为键连接、齿轮连接、带轮连接、链轮连接、螺栓连接等。

在工作时，汽车的发动机或电动机带动变速器的输入轴转动，输入轴通过齿轮副将动力输入中间轴上，再由中间轴与输出轴上的齿轮副，将动力经由输出轴输出至汽车的车轮上，达到驱动汽车移动的效果。或者通过切换式双离合器的控制，可以将输入轴上的动力直接传送至输出轴上，具体的传动路径在下文中进行说明。此时，输出轴与超越离合器之间处于连接状态，即超越离合器与输出轴一起转动。而当变速器为空挡的状态时，变速器的输出轴会被汽车车轮继续带动旋转，而第三离合器朝向超越离合器一端的离合块在没有动力的时候转速下降，输出轴的转速大于第一输出齿轮，当超越离合器的内外圈存在一定转速差的时候此时的第三离合器超越不结合了，此时输出轴上的第一输出齿轮通过超越离合器则不会跟随输出轴转动，使得输出轴进行空转，不会影响变速器于空挡之前的动力输出，有效的避免了变速器的动力浪费的问题，同时降低了变速器造成的负载损耗，提高了变速器的使用寿命。

本实施例中还包括轴承02，超越离合器设置在第一输出齿轮与输出轴之间，而轴承设置在超越离合器与第一输出齿轮之间。此时超越离合器为带轴承型的楔块超越离合器，该超越离合器在绕着一方向转动时，其内的楔块会通过偏心重力的作用一端翘起，进而顶靠于超越离合器的外滚道上，使得输出轴跟随第一输出齿轮转动。而当输出轴被车轮带动转动而发动机停止时，齿轮都静止状态，而超越离合器内的楔块在离心力的作用下另一端翘起，进而远离超越离合器的外滚道，即超越离合器的内滚道与楔块间无相对运动，再通过轴承可以确保输出轴不会带动第一输出齿轮进行转动，达到了输出齿轮等变速箱内部齿轮不会被汽车车轮带动旋转的目的，避免变速器的动力浪费的问题。

本实施例中的多挡的变速器，在输入轴上安装第一输入齿轮11，输出轴上安装第一输出齿轮21，而在中心轴上则安装有第一中心齿轮61和第二中心齿轮62。而齿轮副单元包括主动件和联动件，将主动件安装于输入轴和/或中心轴上，而联动件则安装在第一中间轴齿轮组的主轴上，使得主动件和联动件形成一个齿轮副进行动力的传动。而输入轴的中心轴线、输出轴的中心轴线和中心轴的中心轴线共线，而第一中间轴齿轮组的主轴中心轴线平行于输入轴的中心轴线设置，同理第二中间轴齿轮组的主轴中心轴线平行于输出轴的中心轴线设置，因此在结构排布上相对现有的变速器在长度尺寸上得以减少，而在截面的面积上没有增加，因此减少变速器的整体上的体积，节省安装变速器的空间，以及变速器的生产成本。

第一输入齿轮与齿轮副单元之间的输入轴上设置有第一离合器70，第一离合器用于对第一输入齿轮和齿轮副单元进行离合操作。齿轮副单元与第一中心齿轮之间的中心轴上设置有第二离合器80，第二离合器用于对齿轮副单元和第一中心齿轮进行离合操作。第二中心齿轮与第一输出齿轮之间的输出轴上设置有第三离合器90，第三离合器用于对第二中心齿轮和第一输出齿轮进行离合操作。同时无论第一离合器、第二离合器和第三离合器处在任何闭合状态，变速器都只会有一个挡位输出，从而实现了动力在传输时候的唯一路径，这样的输出控制方式，由于离合切换的过程中，自动实现挡位的切换，也实现了动力的不间断传输，提高了动力传输效率。

本实施例中第一离合器、第二离合器和第三离合器可以为摩擦式离合器、液力变矩器(液力耦合器)、气动离合器、牙嵌式离合器、同步器、或电磁离合器等任何离合器结构。每个离合器都具有两个离合端，例如第一离合器通过第一离合端第一输入齿轮进行离或合操作，第一离合器通过第二离合端对共用齿轮或第一传动齿轮进行离或合操作，实现对两个齿轮副的离合操作。

本实施例中第一中间轴齿轮组包括传动中间轴41、第二输入齿轮42和中心输入齿轮43，而齿轮副单元包括共用齿轮301和输入输出齿轮302，输入输出齿轮安装在传动中间轴上，第二输入齿轮和中心输入齿轮依次设置在传动中间轴上，第二输入齿轮与第一输入齿轮相啮合设置，中心输入齿轮与第一中心齿轮相啮合设置。共用齿轮设置在输入轴和/或中心轴上，且共用齿轮位于第一输入齿轮与第一中心齿轮之间，输入输出齿轮位于第二输入齿轮和中心输入齿轮之间，输入输出齿轮与共用齿轮相啮合设置。

具体的，第一种传动路径为：通过第一离合器对第一输入齿轮进行合状态操作，而对共用齿轮进行离状态操作，使得输入轴的动力经由第一输入齿轮与第二输入齿轮的齿轮副传入传动中间轴。同时通过第二离合器对共用齿轮进行合状态操作，而对第一中心齿轮进行离状态操作，使得传动中间轴上动力经由共用齿轮和输入输出齿轮的齿轮副传入中心轴上。

第二种传动路径为：通过第一离合器对第一输入齿轮进行合状态操作，而对共用齿轮进行离状态操作，使得输入轴的动力经由第一输入齿轮与第二输入齿轮的齿轮副传入传动中间轴。同时通过第二离合器对共用齿轮进行离状态操作，而对第一中心齿轮进行合状态操作，使得传动中间轴上动力经由中心输入齿轮与第一中心齿轮的齿轮副传入中心轴上。

第三种传动路径为：通过第一离合器对第一输入齿轮进行离状态操作，而对共用齿轮进行合状态操作，使得输入轴的动力经由共用齿轮和输入输出齿轮的齿轮副传入传动中间轴。同时通过第二离合器对共用齿轮进行合状态操作，而对第一中心齿轮进行离状态操作，使得传动中间轴上动力经由共用齿轮直接传入中心轴上。

第四种传动路径为：通过第一离合器对第一输入齿轮进行离状态操作，而对共用齿轮进行合状态操作，同时第二离合器对共用齿轮进行离状态操作，而对第一中心齿轮进行合状态操作，因此使得输入轴的动力直接传输至中心轴上。即，通过共用齿轮和输入输出齿轮的齿轮副将动力传入传动中间轴，再通过中心输入齿轮与第一中心齿轮的齿轮副将动力传入中心轴上。

因为输入输出齿轮与共用齿轮相啮合形成齿轮副，而第二输入齿轮与第一输入齿轮相啮合形成齿轮副，中心输入齿轮与第一中心齿轮相啮合形成齿轮副，且该三组的齿轮副的齿比各不相同。因此在将动力输送至中心轴时，中心轴的转速具有四种，达到三组齿轮副四种转速变化的目的。

而在另一个实施例中，齿轮副单元包括第一传动齿轮311、第二传动齿轮312、第一联动齿轮313和第二联动齿轮314。第一传动齿轮安装输入轴上，第一联动齿轮设置在中心轴上，第二传动齿轮设置在第二输入齿轮和第二联动齿轮之间的传动中间轴上，第二联动齿轮设置在第二传动齿轮和中心输入齿轮之间的传动中间轴上。第一传动齿轮和第二传动齿轮相互啮合设置，第一联动齿轮和第二联动齿轮相互啮合设置。因此第一离合器用于对第一传动齿轮与第一输入齿轮进行离合操作，而第二离合器则用于对第一联动齿轮与第一中心齿轮进行离合操作。

具体的，输入轴上具有第一输入齿轮和第一传动齿轮，传动中间轴上具有第二输入齿轮、第二传动齿轮、第二联动齿轮和中心输入齿轮，其中第二输入齿轮与第一输入齿轮相啮合组成第一输入齿轮副，第一传动齿轮和第二传动齿轮相互啮合组成第二输入齿轮副，而第二联动齿轮与中心轴上的第一联动齿轮组成第一传动齿轮副，中心输入齿轮和中心轴上的第一中心齿轮组成第二传动齿轮副，形成四组的齿轮副进行传动，且第一输入齿轮副、第二输入齿轮副、第一传动齿轮副和第二传动齿轮副之间齿比互不相同。同理，通过第一离合器和第二离合器进行离合操作，使得四组齿轮副之间传动也具有四条路线，其原理与上述的相同，因此使得中心轴上转速也具有四种变化。

本实施例中将中心轴上的动力通过第二中间轴齿轮组和输出轴输出，或输出轴直接输出，实现挡位的切换。其中第二中间轴齿轮组包括输出中间轴51、中心输出齿轮52和第二输出齿轮53，中心输出齿轮和第二输出齿轮依次设置在输出中间轴上，中心输出齿轮与第二中心齿轮相啮合设置，第二输出齿轮与第一输出齿轮相啮合设置。具有第二中心齿轮与中心输出齿轮的齿轮副，与第二输出齿轮与第一输出齿轮的齿轮副。因此，结合中心轴上的第二中心齿轮，使得第二中间轴齿轮组和输出轴之间具有两种动力传输的路径。

具体的，因为第二中心齿轮始终与中心输出齿轮相啮合传动，所以第三离合器无论处于任何状态输出中间轴都会被带动转动。因此第一种传动路径为：通过第三离合器对第二中心齿轮进行合状态操作，而对第一输出齿轮进行离状态操作时，使得中心轴上动力直接传输至输出轴上。第二种传动路径为：通过第三离合器对第二中心齿轮进行离状态操作，而对第一输出齿轮进行合状态操作时，第二中间轴齿轮组上的动力经由第二输出齿轮与第一输出齿轮的齿轮副传入输出轴上。又因为第二中心齿轮与中心输出齿轮的齿比与第二输出齿轮与第一输出齿轮的齿比不同，所以输出轴上具有两种转速的切换。

通过上述可知整个变速器内可以具有五组齿轮副或六组齿轮副，该五组齿轮副或六组齿轮副的任意两组齿轮副的齿比都不相等，本实施例中的齿比都为主动齿轮与从动齿轮的齿比，因此结合上述中输入轴、第一中间轴齿轮组和中心轴的四种转速切换，使得输出轴上具有八种转动的变换，达到了输入轴的转速不等于输出轴的转速的目的，且整个变速器达到具有八个挡位的切换的效果。

上述实施例中，传动中间轴和输出中间轴的数量可以为多个，如可以为二个、三个或者四个等。多个的传动中间轴、输出中间轴可以分别环绕输入轴、输出轴设置，如两个的传动中间轴可以分别设置在输入轴的上下位置，两个的输出中间轴可以分别设置在输出轴的上下位置，多个的传动中间轴或者输出中间轴的结构应该相同，如设置有相同的齿轮。这样通过多个传动中间轴和输出中间轴，可以对输入轴和输出轴的载荷进行分配，增强了输入轴、传动中间轴、输出中间轴和输出轴上的弯曲强度，从而提升了输入轴与输出轴的承载力，达到高载荷的目的。

本实施例中还包括壳体，通过壳体将输入轴、输出轴、中心轴、第一中间轴齿轮组、第二中间轴齿轮组以及输入轴、输出轴和中心轴上齿轮副进行密封容置。避免外界的粉尘、水汽等等进入壳体内，提高变速器的使用寿命。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。