一种14挡单中间轴的宽速比AMT变速器和方法与流程

一种14挡单中间轴的宽速比amt变速器和方法
技术领域
1.本发明属于变速器技术领域，具体属于一种14挡单中间轴的宽速比amt变速器和方法。


背景技术：

2.随着国民经济的迅速发展，高速物流行业对重型商用车的需求不断增大。同时，用户对于车辆的驾驶舒适性、燃油经济性和整车安全性等也提出了更高的要求。在重卡变速器领域，电控机械式自动变速箱(amt)以其自动化和智能化换挡策略，表现出换挡方便、节能省油和安全可靠的优异性能。另外，因其加工制造成本低，赢得了市场的广泛认可。12挡amt是重型牵引车和自卸车常见箱型。
3.随着国家排放标准的不断加严，为了提升燃油经济性，整车匹配对于变速器的要求也不断提高。多挡位变速器以其较宽的速比范围，是提升燃油经济性的有效手段。而常规的技术方案，是通过增加变速器挡位数，来实现变速器较宽的速比范围。然而，
4.越多的挡位也就意味着需要越多的齿轮副，同时需要相应的同步器、滑套和拨叉等附属零部件，这样整箱的长度、重量和成本等均会不同程度地增加。目前在重卡牵引车型上，已经有16挡、20挡和24挡变速器总成，虽然从变速器角度看，整车的燃油经济性会得以提升，但是制造成本相比于12挡变速器会大幅增加，驾驶舒适性也会降低。这就与整车的轻量化和较高的燃油经济性要求相矛盾。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种14挡单中间轴的宽速比amt变速器和方法，极大地改善了变速器的速比范围，提升了整车的动力性和燃油经济性。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种14挡单中间轴的宽速比amt变速器，包括中间段壳体；
8.所述中间段壳体固定设置在离合器壳体和变速器壳体之间；所述中间段壳体内部的一轴上设置有带齿段，所述带齿段与安装在中间轴上的中间轴增速齿轮相啮合传动，中间轴增速齿轮与中间轴挂挡滑套进行花键配合；
9.所述中间轴挂挡滑套上设置有挂挡拨叉，挂挡拨叉连接拨叉轴，所述拨叉轴的端部连接活塞；所述中间段壳体上设置有气道a和气道b，气道a和气道b分别与活塞两侧的气腔连通。
10.优选的，所述一轴与带齿段呈一体结构。
11.优选的，所述中间轴增速齿轮通过花键垫轴向限位固定在中间轴的前端。
12.优选的，所述中间轴挂挡滑套上设置有空槽，挂挡拨叉的插脚插入空槽形成间隙配合。
13.优选的，所述挂挡拨叉与拨叉轴通过销子进行连接。
14.优选的，所述拨叉轴的左端与活塞通过螺母进行连接。
15.优选的，所述拨叉轴与活塞之间通过第一o型密封圈进行密封；所述中间段壳体与拨叉轴之间通过第二o型密封圈进行密封。
16.优选的，所述中间段壳体与汽缸盖通过螺栓进行固定连接。
17.优选的，所述中间段壳体与离合器壳体和变速器壳体进行螺栓连接。
18.一种14挡单中间轴的宽速比amt变速器的方法，包括以下过程，
19.变速器的一轴接受发动机传来的动力，高压气体通过气道b进入气缸内，推动活塞向左运动，从而带到拨叉轴、挂挡拨叉、中间轴挂挡滑套向左运动，滑套的外花键与中间轴增速齿轮的内花键实现配合，前副箱同步器处于空挡位置，动力通过一轴带齿段与中间轴增速齿轮啮合传递到中间轴上；
20.或变速器的一轴接受发动机传来的动力，高压气体通过气道a进入气缸内，推动活塞向右运动，从而带到拨叉轴、挂挡拨叉、中间轴挂挡滑套向右运动，动力无法通过一轴带齿段与中间轴增速齿轮啮合，动力不传递到中间轴上。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
22.本发明的一种14挡单中间轴的宽速比amt变速器，通过在原有离合器壳体和变速器壳体中间增加了中间段壳体，并在一轴上增加了一轴带齿段，在中间轴上增加了中间轴增速齿轮，中间轴增速齿轮空套在中间轴上。通过在气道a和气道b控制活塞的运动方向，进而改变一轴带齿段与中间轴增速齿轮的啮合情况，可以将变速器的速比范围由未加入此排传动齿轮副的0.78～11.73改变为0.78～33.28，即速比范围由15扩大为46，极大地改善了现有变速器的速比范围。挡位数由12挡扩展到了14挡。同时，相比于现有12挡amt，此14挡amt变速器总成长度只增加了约120mm，相比于常规方案，大大压缩了变速器总成长度、重量和成本。同时，本发明也减少了车辆在重载起步过程中通过离合器实现“半联动”来起步时造成的离合器异常磨损，大大提高了离合器总成的使用寿命。
附图说明
23.图1为本发明的一种14挡单中间轴的宽速比amt变速器结构示意图；
24.图2为本发明的中间轴及挂挡拨叉结构示意图；
25.附图中：1为一轴；2为离合器壳体；3为测速轮；4为前副箱分速齿轮；5为前副箱同步器；6为前副箱传动齿轮；7为二轴二档齿轮；8为二轴一档齿轮；9为二轴；10为二轴倒档齿轮；11为后盖壳体；12为输出法兰盘；13为倒档介轮；14为倒一档滑套；15为中间轴一档齿轮；16为中间轴二档齿轮；17为二三档滑套；18为中间轴传动齿轮；19为中间轴分速齿轮；20为制动器分总成；21为带齿段；22为中间段壳体；23为中间轴挂挡滑套；24为中间轴增速齿轮；25为变速器壳体；26为汽缸盖；27为螺栓；28为第一o型密封圈；29为第二o型密封圈；30为拨叉轴；31为挂挡拨叉；32为销子；33为圆柱销；34为螺母；35为活塞；36为第一y型密封圈；37为第二y型密封圈；38为中间轴；39为第一隔垫；40为第二隔垫。
具体实施方式
26.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
27.如图1所示，本发明是在现有的一种单中间结构的12挡变速器总成上，其齿轮系布
局方式是一种“2x3x2”三段式结构，即变速器齿轮系由前副箱、主箱和后副箱三段壳体组成，其内部分别布置有2排、3排和2排齿轮副，其速比范围为0.78-11.73。其后副箱为行星齿轮系或者单中间轴齿轮副，速比为4.35。在各排齿轮之间由前、后副箱均为同步器，降低换挡冲击。在主箱内部，可以是同步器结构或者滑套结构。
28.本发明的一种14挡单中间轴的宽速比amt变速器，包括一轴1、离合器壳体2、测速轮3、前副箱分速齿轮4、前副箱同步器5、前副箱传动齿轮6、二轴二档齿轮7、二轴一档齿轮8、二轴9、二轴倒档齿轮10、后盖壳体11、输出法兰盘12、倒档介轮13、倒一档滑套14、中间轴一档齿轮15、中间轴二档齿轮16、二三档滑套17、中间轴传动齿轮18、中间轴分速齿轮19、制动器分总成20、带齿段21、中间段壳体22、中间轴挂挡滑套23、中间轴增速齿轮24、变速器壳体25、汽缸盖26、螺栓27、第一o型密封圈28、第二o型密封圈29、拨叉轴30、挂挡拨叉31、销子32、圆柱销33、螺母34、活塞35、第一y型密封圈36、第二y型密封圈37、中间轴38、第一隔垫39、第二隔垫40。
29.中间段壳体22固定设置在离合器壳体2和变速器壳体25之间；一轴1上依次设置有若干齿数的带齿段21、测速轮3、前副箱分速齿轮4、前副箱同步器5和前副箱传动齿轮6。带齿段21设置在中间段壳体22内部的一轴1上。
30.二轴9上依次设置有二三档滑套17、二轴二档齿轮7、二轴一档齿轮8、倒一档滑套14和二轴倒档齿轮10。
31.变速器壳体25的端部设置有后盖壳体11，后盖壳体11上设置有输出法兰盘12。
32.中间轴38上设置有中间轴增速齿轮24、中间轴挂挡滑套23、中间轴分速齿轮19、中间轴传动齿轮18、中间轴二档齿轮16、中间轴一档齿轮15。
33.带齿段21与安装在中间轴38上的中间轴增速齿轮24相啮合传动，中间轴增速齿轮24与中间轴挂挡滑套23进行花键配合。
34.在上述形式的变速器上，在现有离合器壳体和变速器壳体之间，增加一段中间段壳体22，内部布置一排速比约为2.5的齿轮副。其中一轴上的带齿段21与一轴1做成一体，即设计为齿轮轴，而中间轴上新增加的中间轴增速齿轮24通过花键垫轴向限位固定安装在中间轴38的前端。该齿轮内孔有内花键，可以与新增加的中间轴挂档滑套23的外花键相互配合。同时，中间轴挂档滑套23设计有拨叉槽，由挂挡拨叉31控制其轴向运动。挂挡拨叉31与新增加的拨叉轴30通过销子32连接，拨叉轴30与相应的挂挡活塞35通过螺母34连接，活塞35上设计有安装密封圈所需的槽。而活塞35运动所需的气缸布置在新增加的壳体内，同时壳体上设计有两个进气道，在壳体外部安装有一个两位三通电磁阀，通过控制此阀，通过两个进气孔的进气来实现此活塞左右两个位置的运动。在气缸前端设计有汽缸盖，通过螺栓将此汽缸盖安装在增加的壳体上。同时，将现有的前副箱增加一个中间位置，即对现有的选换挡执行机构进行改进设计，保证前副箱有高挡、低挡和空挡三个位置。
35.本发明通过在现有12挡amt变速器的结构上，只增加一对齿轮副、挂挡滑套、拨叉、拨叉轴、电磁阀和中间段壳体即可实现变速器速比的改变，即从现有的0.78-11.73扩大为0.78-33.25，极大地改善了该变速器的速比范围，特别是两个低挡区挡位速比为20.22、33.25。这样就满足了在特殊工况下，如重载、低速工况下的起步需求，提升了整车的动力性和燃油经济性。
36.如图2所示，中间轴挂挡滑套23上设计有空槽与挂挡拨叉31的插脚形成间隙配合。
挂挡拨叉31与拨叉轴30通过销子32连接，拨叉轴30的左端与活塞35通过34螺母连接。中间轴挂挡滑套23的两侧分别设置有第一隔垫39、第二隔垫40，活塞35与中间段壳体22通过第一y型密封圈36和第二y型密封圈37实现密封。汽缸盖26与中间段壳体3通过螺栓27进行连接。中间轴分速齿轮19通过圆柱销33固定在中间轴38。同时在中间段壳体22上布置有a、b两个气道，分别于活塞35左右两边的气腔相通。中间段壳体22与图2所示的离合器壳体2和变速器壳体25可通过螺栓实现连接。
37.中间轴分速齿轮19通过销子33固定在中间轴上，并且其内孔与中间轴外径为过盈配合。同图2所示结构，同时中间轴左端与之前图1结构相同，仍然有中间轴制动器总成。右端仍然有中间轴传动齿轮等零件。
38.当车辆整车重量较大，需要原地起步时，根据控制整车油耗和确定的排放标准，为了控制发动机的转速，此时整车需要变速器提供较大的传动速比。如图2所示，变速器的一轴1接受发动机传来的动力，外置电磁阀其中一个进气孔通入0.6-0.8mpa的高压气体，通过气道b进入气缸内，推动活塞11向左运动，从而带到拨叉轴6、拨叉7、中间轴挂挡滑套17向左运动，滑套的外花键与中间轴增速齿轮16的内花键实现配合，通过中间轴14上安装的隔垫15限制滑套向左运动的位置，实现了其轴向限位。另外，可以拨叉轴6上设计相应的凹槽，通过定销和螺栓实现挡位自锁。同时，对于变速器的前副箱，通过选换挡执行机构保证前副箱拨叉运动到中间位置，保证前副箱同步器处于空挡位置。这样动力就可以通过一轴带齿段21与中间轴增速齿轮24啮合传递到了中间轴上。其次在变速器的主箱部分，有两种传递路线：
39.(1)通过选换挡执行机构的主箱气缸运动，带动主箱倒一挡滑套14(见图2)挂入一挡齿轮内部，两者通过花键配合实现动力传递。进一步地，动力通过变速器后副箱(无论是图示的行星齿轮副结构，还是双中间轴结构)传递后经过变速器法兰盘12输出。通过此传递路线，总速比可达33.28。
40.(2)通过选换挡执行机构的主箱气缸运动，带动主箱一二挡滑套17(见图2)挂入二挡齿轮内部，两者通过花键配合实现动力传递。进一步地，动力通过变速器后副箱传递后经过变速器法兰盘12输出。通过此传递路线，总速比可达20.22。
41.当车辆不需要上述较大的传递速比时，外置电磁阀另一个进气孔通入0.6-0.8mpa的高压气体，通过气道a进入气缸内，推动活塞向右运动，从而带到拨叉轴30、拨叉31、中间轴挂挡滑套23向右运动，实现了动力无法通过一轴带齿段21与中间轴增速齿轮24啮合，传递到中间轴38上。通过中间轴38上的隔垫40限制中间轴挂挡滑套23向右运动，从而实现了其轴向限位。进一步地，变速器的前副箱同步器5，通过选换挡执行机构的控制运动到左侧位置，二三挡滑套17运动到左侧位置，这样就实现了动力通过前副箱分速齿轮4和中间轴分速齿轮19的啮合、中间轴传动齿轮18和前副箱传动齿轮6的啮合传递到后副箱内，进一步地通过后副箱齿轮副的传递，可以实现最小传动速比0.78(即14挡)。
42.该变速器的其他11个挡位的传递路线并未改变，不再赘述。
43.综上所述，变速器的速比范围由未加入此排传动齿轮副的0.78～11.73改变为0.78～33.28，即速比范围由15扩大为46，极大地改善了现有变速器的速比范围。挡位数由12挡扩展到了14挡。同时，相比于现有12挡amt，此14挡amt变速器总成长度只增加了约120mm，相比于常规方案(通过新增加齿轮副来增加变速器的挡位)，大大压缩了变速器总成
长度、重量和成本。
44.同时，本方案也减少了车辆在重载起步过程中通过离合器实现“半联动”来起步时造成的离合器异常磨损，大大提高了离合器总成的使用寿命。
45.本发明为扩宽变速器的速比范围提供了一种新的方案和思路。另外，本发明所提到的技术方案也可以应用到双中间轴结构变速器上——此时挂档滑套布置在一轴上，其内花键与一轴的外花键相互配合，同时一轴不再在是带外齿的形式，而是空套一个有若干外齿的齿轮，由滑套的内花键与此齿轮的外花键啮合实现动力传递。中间轴传动齿轮可通过销连接固定在中间轴上。
46.同时本发明也不局限于amt变速器，亦可以应用在机械式手动变速器上。实施方案与上述原理类似，不再赘述。