阅读说明：本技术 一种动力换挡变速器及车辆 (Power shift transmission and vehicle ) 是由 王松林 杨浩 蒋仁科 鄢万斌 曾垂远 于 2020-06-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及变速器领域,公开了一种动力换挡变速器及车辆,其中,动力换挡变速器包括输入轴、第一轴、第二轴和第三轴,第一轴上设有第一活动齿轮、第二活动齿轮、第一离合器和第二离合器,第二轴上设有第一固定齿轮和第二固定齿轮,第三轴上设有第三固定齿轮。本发明将第三固定齿轮与第一固定齿轮啮合的同时与第一活动齿轮啮合,实现前进挡和后退挡时第三轴转动方向变换,取消了现有的惰轮设计,减少了动力换挡变速器中轴的个数,减小了动力换挡变速器的体积,减小了动力换挡变速器的占用空间及生产成本。(The invention relates to the field of transmissions and discloses a power shifting transmission and a vehicle. According to the invention, the third fixed gear is meshed with the first fixed gear and simultaneously meshed with the first movable gear, so that the rotation direction of the third shaft is changed when the third shaft is in forward gear and backward gear, the existing idle gear design is cancelled, the number of middle shafts of the power gear-shifting transmission is reduced, the size of the power gear-shifting transmission is reduced, and the occupied space and the production cost of the power gear-shifting transmission are reduced.)

一种动力换挡变速器及车辆

技术领域

本发明涉及变速器领域，尤其涉及一种动力换挡变速器及车辆。

背景技术

对于挡位较多如具有四个前进挡位和四个后退挡位的动力换挡变速器而言，为了满足换挡要求，主要有以下两种方式，一种是采用多个平行布设的齿轮轴，但齿轮轴的个数较多；另一种是采用较少的齿轮轴，但每个齿轮轴上的齿轮较多。采用上述两种结构的动力换挡变速器具有成本高、体积大的缺陷，不适用于安装空间受限的机械设备上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动力换挡变速器及车辆，能够减小变速器的体积，降低变速器的成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种动力换挡变速器，包括相互平行布设的：

输入轴，其上套设有第一活动齿轮、第二活动齿轮、使所述第一活动齿轮能够相对于所述输入轴固定或转动的第一离合器及使所述第二活动齿轮能够相对于所述输入轴固定或转动的第二离合器；

第一轴，其上套设有相对于其固定的第一固定齿轮和第二固定齿轮，所述第二固定齿轮与所述第二活动齿轮啮合；

第二轴，其上设有相对于其固定的第三固定齿轮，所述第三固定齿轮与所述第一固定齿轮啮合且同时与所述第一活动齿轮啮合；

第三轴，所述第二轴通过齿轮传动组件带动所述第三轴转动。

本发明将第三固定齿轮与第一固定齿轮啮合的同时与第一活动齿轮啮合，实现前进挡和后退挡时第三轴转动方向变换，取消了现有的惰轮设计，减少了动力换挡变速器中轴的个数，减小了动力换挡变速器的体积，从而减小了动力换挡变速器的占用空间及生产成本。

作为上述动力换挡变速器的一种优选技术方案，所述第一固定齿轮和所述第二固定齿轮设于所述第一轴的两端。

优选地，第一固定齿轮和第二固定齿轮关于第一轴对称布设。当第二离合器闭合时，第一固定齿轮和第二固定齿轮都传递力矩；当第一离合器闭合时，第一固定齿轮和第二固定齿轮都不传递力矩；因此，安装在第一轴两端并用于支撑第一轴的轴承受力比较均匀，安装在第一轴两端的轴承采用相同型号的轴承，以便于第一轴的设计和安装。

作为上述动力换挡变速器的一种优选技术方案，所述齿轮传动组件包括：

设于所述第二轴上的第三活动齿轮、第四活动齿轮、使所述第三活动齿轮能够相对于所述第二轴固定或转动的第三离合器及使所述第四活动齿轮能够相对于所述第二轴固定或转动的第四离合器；

与所述第二轴平行的第四轴，其上套设有与所述第三固定齿轮啮合的第四固定齿轮、与所述第三活动齿轮啮合的第五活动齿轮、与所述第四活动齿轮啮合的第六活动齿轮、使所述第五活动齿轮能够相对于所述第四轴固定或转动的第五离合器及使所述第六活动齿轮能够相对于所述第四轴固定或转动的第六离合器，所述第四固定齿轮相对于所述第四轴固定；

设于所述第三轴上且相对于所述第三轴固定的第五固定齿轮和第六固定齿轮，所述第五固定齿轮与所述第五活动齿轮啮合，所述第六活动齿轮能够带动所述第六固定齿轮转动。

本发明提供的齿轮传动组件，结构简单，取消惰轮设计的同时，不仅不增加轴的个数，也不增加齿轮的个数，降低了动力换挡变速器的成本。

作为上述动力换挡变速器的一种优选技术方案，所述第一活动齿轮、所述第一固定齿轮、所述第三固定齿轮和第四固定齿轮位于所在轴的同一端，以便于各个齿轮的布置和安装。

作为上述动力换挡变速器的一种优选技术方案，所述动力换挡变速器具有四个前进挡和四个后退挡；

所述第二离合器和所述第四离合器均闭合为前进一挡；所述第二离合器和所述第六离合器均闭合为前进二挡；所述第二离合器和所述第三离合器均闭合为前进三挡；所述第二离合器和所述第五离合器均闭合为前进四挡；

所述第一离合器和所述第四离合器均闭合为后退一挡；所述第一离合器和所述第六离合器均闭合为后退二挡；所述第一离合器和所述第三离合器均闭合为后退三挡；所述第一离合器和所述第四离合器均闭合为后退四挡。

采用本发明提供的动力换挡变速器，可以实现四个前进挡位和四个后退挡位，以满足换挡需求。

作为上述动力换挡变速器的一种优选技术方案，所述前进一挡和所述后退一挡的传动比相等；和/或，所述前进二挡和所述后退二挡的传动比相等；和/或，所述前进三挡和所述后退三挡的传动比相等；和/或，所述前进四挡和所述后退四挡的传动比相等。采用本发明提供的动力换挡变速器，通过对齿轮齿数的限定，可以实现前进挡和后退挡对应挡位的传动比相等，以满足换挡需求。

作为上述动力换挡变速器的一种优选技术方案，所述第一活动齿轮的齿数与所述第一固定齿轮的齿数的比值等于所述第二活动齿轮的齿数与所述第二固定齿轮的齿数的比值。采用上述设置以保证前进挡和对应的后退挡由输入轴到第二轴的传动比相同。

作为上述动力换挡变速器的一种优选技术方案，所述第一固定齿轮的齿数大于所述第二固定齿轮的齿数，所述第一活动齿轮和所述第一固定齿轮轴向错位设置；

或，所述第一固定齿轮的齿数小于所述第二固定齿轮的齿数，所述第一活动齿轮和所述第一固定齿轮轴向错位设置或均与所述第三固定齿轮设于同一平面内。

在第一固定齿轮的齿数大于第二固定齿轮的齿数时，将第一活动齿轮和第一固定齿轮轴向错位设置，能够避免第一活动齿轮和第一固定齿轮之间发生干涉。在第一固定齿轮的齿数小于所述第二固定齿轮的齿数时，可以将第一活动齿轮、第一固定齿轮和第三固定齿轮设于同一平面内，减小了变速器的轴向宽度；当然也可以根据安装空间的限制，将第一活动齿轮和第一固定齿轮轴向错位设置，以满足安装需求。

作为上述动力换挡变速器的一种优选技术方案，还包括平行于所述第三轴的第五轴，所述第五轴上设有相对于其固定的第七固定齿轮；

所述第七固定齿轮与所述第五固定齿轮或所述第六固定齿轮啮合；或，所述第三轴上设有相对于其固定且与所述第七固定齿轮啮合的第八固定齿轮。

本发明还可以将第五轴作为输出轴，将第三轴作为输入轴至第五轴之间用于传递动力的轴，第五轴上仅设置一个第七固定齿轮，第五轴两端的轴承受力较为均衡。在安装空间满足要求的前提下，可以采用第五轴作为输出轴的动力换挡变速器。

本发明还提供了一种车辆，还包括应急轴及上述的动力换挡变速器，所述应急轴平行于所述第三轴；

所述应急轴上设有应急齿轮，所述应急齿轮与设于所述第三轴上且能够相对于所述第三轴固定的其中一个齿轮啮合；

所述应急齿轮相对于所述应急轴固定，所述应急轴能够选择性地与车辆的转向系统连接或断开；或，所述应急齿轮能够通过应急离合器相对于所述应急轴固定或转动。

在应用本发明提供的上述动力换挡变速器的车辆出现故障无法行走时，通常会采用拖车拖动，此时输入轴无动力输入，第三轴将会在外力拖动作用下转动，应急轴将在与第五固定齿轮或第六固定齿轮啮合的应急齿轮带动下转动，继而再通过泵为转向系统提供动力，从而实现应急状态下用户可以控制转向系统以控制车辆转向。

本发明的有益效果：本发明将第三固定齿轮与第一固定齿轮啮合的同时，与第一活动齿轮啮合，实现前进挡和后退挡时第三轴转动方向变换，取消了现有的惰轮设计，减少了动力换挡变速器中轴的个数，减小了动力换挡变速器的体积，从而减小了动力换挡变速器的占用空间及生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的动力换挡变速器的传动原理图；

图2是本发明实施例提供的动力换挡变速器的空间位置布置的侧视图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种动力换挡变速器，包括输入轴1、第一轴2、第二轴3和第三轴4，其中，输入轴1、第一轴2和第二轴3的轴向端面投影呈三角形布设，输入轴1、第一轴2、第二轴3和第三轴4依次平行布设。

其中，输入轴1上套设有第一活动齿轮11、第二活动齿轮12、使第一活动齿轮11能够相对于输入轴1固定或转动的第一离合器13及使第二活动齿轮12能够相对于输入轴1固定或转动的第二离合器14；第一轴2上套设有相对于其固定的第一固定齿轮21和第二固定齿轮22，第二固定齿轮22与第二活动齿轮12啮合；第二轴3上设有相对于其固定的第三固定齿轮31，第三固定齿轮31与第一固定齿轮21啮合且同时与第一活动齿轮11啮合；第二轴3通过齿轮传动组件带动第三轴4转动。

本实施例中，第三固定齿轮31与第一固定齿轮21啮合的同时与第一活动齿轮11啮合。在前进挡时，第二离合器14闭合，输入轴1将动力依次通过第二活动齿轮12、第二固定齿轮22、第一固定齿轮21、第三固定齿轮31传递第二轴3，再通过齿轮传动组件将动力传递至第三轴4输出；在后退挡时，第一离合器13闭合，输入轴1将动力依次通过第一活动齿轮11、第三固定齿轮31传递至第二轴3，再通过齿轮传动组件将动力传递至第三轴4输出，实现第三固定齿轮31转动方向的变换，从而实现第三轴4输出动力时转动方向的变换。

本实施例将第三固定齿轮31与第一固定齿轮21啮合的同时与第一活动齿轮11啮合，实现前进挡和后退挡时第三轴4转动方向变换；取消了现有的惰轮设计，减少了动力换挡变速器中轴的个数，减小了动力换挡变速器的体积，从而减小了动力换挡变速器的占用空间及生产成本，由其适用于动力换挡变速器安装空间受限的车辆上。

进一步地，本实施例中，第一固定齿轮21的齿数大于第二固定齿轮22的齿数，为了避免第一活动齿轮11和第一固定齿轮21之间发生干涉，第一活动齿轮11和第一固定齿轮21轴向错位设置。具体地，第一活动齿轮11与第三固定齿轮31半啮合，第一固定齿轮21与第三固定齿轮31半啮合。

进一步地，上述齿轮传动组件包括设于第二轴3上的第三活动齿轮32、第四活动齿轮33、使第三活动齿轮32能够相对于第二轴3固定或转动的第三离合器34、使第四活动齿轮33能够相对于第二轴3固定或转动的第四离合器35及第二轴3平行布设的第四轴5，第四轴5上套设有与第三固定齿轮31啮合的第四固定齿轮51、与第三活动齿轮32啮合的第五活动齿轮52、与第四活动齿轮33啮合的第六活动齿轮53、使第五活动齿轮52能够相对于第四轴5固定或转动的第五离合器55及使第六活动齿轮53能够相对于第四轴5固定或转动的第六离合器56，第四固定齿轮51相对于第四轴5固定。本实施例中，第四轴5设于第二轴3和第三轴4之间。

上述齿轮传动组件还包括设于第三轴4上且相对于第三轴4固定的第五固定齿轮41和第六固定齿轮42，第五固定齿轮41与第五活动齿轮52啮合，第六活动齿轮53能够带动第六固定齿轮42转动。本实施例中，第四轴5上设有与第六固定齿轮42啮合的第七活动齿轮54，第六活动齿轮53与第七活动齿轮54为双联齿轮。

本实施例提供的上述齿轮传动组件的结构简单，取消惰轮设计的同时，不仅不增加轴的个数，也不增加齿轮的个数，降低了动力换挡变速器的成本。

上述动力换挡变速器具有四个前进挡和四个后退挡；其中，第二离合器14和第四离合器35均闭合为前进一挡，此时动力传递路线为输入轴1、第二活动齿轮12、第二固定齿轮22、第一轴2、第一固定齿轮21、第三固定齿轮31、第二轴3、第四活动齿轮33、第六活动齿轮53、第七活动齿轮54、第六固定齿轮42和第三轴4。

第二离合器14和第六离合器56均闭合为前进二挡，此时动力传递路线为输入轴1、第二活动齿轮12、第二固定齿轮22、第一轴2、第一固定齿轮21、第三固定齿轮31、第四固定齿轮51、第四轴5、第七活动齿轮54、第六固定齿轮42和第三轴4。

第二离合器14和第三离合器34均闭合为前进三挡，此时动力传递路线为输入轴1、第二活动齿轮12、第二固定齿轮22、第一轴2、第一固定齿轮21、第三固定齿轮31、第二轴3、第三活动齿轮32、第五活动齿轮52、第五固定齿轮41和第三轴4。

第二离合器14和第五离合器55均闭合为前进四挡，此时动力传递路线为输入轴1、第二活动齿轮12、第二固定齿轮22、第一轴2、第一固定齿轮21、第三固定齿轮31、第四固定齿轮51、第四轴5、第五活动齿轮52、第五固定齿轮41和第三轴4。

第一离合器13和第四离合器35均闭合为后退一挡，此时动力传递路线为输入轴1、第一活动齿轮11、第三固定齿轮31、第二轴3、第四活动齿轮33、第六活动齿轮53、第七活动齿轮54、第六固定齿轮42和第三轴4。

第一离合器13和第六离合器56均闭合为后退二挡，此时动力传递路线为输入轴1、第一活动齿轮11、第三固定齿轮31、第四固定齿轮51、第四轴5、第七活动齿轮54、第六固定齿轮42和第三轴4。

第一离合器13和第三离合器34均闭合为后退三挡，此时动力传递路线为输入轴1、第一活动齿轮11、第三固定齿轮31、第二轴3、第三活动齿轮32、第五活动齿轮52、第五固定齿轮41和第三轴4。

第一离合器13和第四离合器35均闭合为后退四挡，此时动力传递路线为输入轴1、第一活动齿轮11、第三固定齿轮31、第二轴3、第四活动齿轮33、第六活动齿轮53、第七活动齿轮54、第六固定齿轮42和第三轴4。

进一步地，前进一挡和后退一挡的传动比相等；前进二挡和后退二挡的传动比相等；前进三挡和后退三挡的传动比相等；前进四挡和后退四挡的传动比相等，以保证前进挡和对应的后退挡由输入轴1到第二轴3的传动比相同。具体地，第一活动齿轮11的齿数与第一固定齿轮21的齿数的比值等于第二活动齿轮12的齿数与第二固定齿轮22的齿数的比值。优选地，第一活动齿轮11的齿数等于第一固定齿轮21的齿数，第二活动齿轮12的齿数等于第二固定齿轮22的齿数。

示例性地，第一活动齿轮11的齿数Z1等于第一固定齿轮21的齿数Z4＝34，第二活动齿轮12的齿数Z2等于第二固定齿轮22的齿数Z3，第三固定齿轮31的齿数Z5＝52，第三活动齿轮32的齿数Z13＝36，第四活动齿轮33的齿数Z6＝40，第四固定齿轮51的齿数Z9＝38，第五活动齿轮52的齿数Z10＝44，第六活动齿轮53的齿数Z7＝50，第七活动齿轮54的次数Z8＝26，第五固定齿轮41的齿数Z11＝31，第六固定齿轮42的齿数Z12＝49。

前进一挡的传动比等于(Z3/Z2)*(Z5/Z4)*(Z7/Z6)*(Z12/Z8)＝3.603，前进二挡的传动比等于(Z3/Z2)*(Z5/Z4)*(Z9/Z5)*(Z12/Z8)＝2.106，前进三挡的传动比等于(Z3/Z2)*(Z5/Z4)*(Z10/Z13)*(Z11/Z10)＝1.317，前进四挡的传动比等于(Z3/Z2)*(Z5/Z4)*(Z9/Z5)*(Z11/Z10)＝0.787。

后退一挡的传动比等于(Z5/Z1)*(Z7/Z6)*(Z12/Z8)＝-3.063，后退二挡的传动比等于(Z5/Z1)*(Z9/Z5)*(Z12/Z8)＝-2.106，后退三挡的传动比等于(Z5/Z1)*(Z10/Z13)*(Z11/Z10)＝-1.317，后退四挡的传动比等于(Z5/Z1)*(Z9/Z5)*(Z11/Z10)＝-0.787。其中，“-”表示后退挡时第三轴4的转动方向与前进挡时第三轴4的转动方向相反。

进一步地，第一活动齿轮11、第一固定齿轮21、第三固定齿轮31和第四固定齿轮51位于所在轴的同一端，以便于各个齿轮的布置和安装。

进一步地，第一固定齿轮21和第二固定齿轮22设于第一轴2的两端。优选地，第一固定齿轮21和第二固定齿轮22关于第一轴对称布设。当第二离合器14闭合时，第一固定齿轮21和第二固定齿轮22都传递力矩；当第一离合器13闭合时，第一固定齿轮21和第二固定齿轮22都不传递力矩；因此，安装在第一轴2两端并用于支撑第一轴2的轴承受力比较均匀，安装在第一轴2两端的轴承采用相同型号的轴承，以便于第一轴2的设计和安装。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于：第一固定齿轮21的齿数小于第二固定齿轮22的齿数，可以将第一活动齿轮11、第一固定齿轮21和第三固定齿轮31设于同一平面内，减小变速器的轴向宽度。

需要说明的是，还可以继续将第一活动齿轮11和第一固定齿轮21轴向错位布设，但相应地会增大变速器的轴向宽度。

实施例三

本实施例在实施例一的基础上，增设了平行于第三轴4的第五轴，第五轴上设有相对于其固定的第七固定齿轮；第七固定齿轮与第五固定齿轮41或第六固定齿轮42啮合。

于其他实施例中，还可以在第三轴4上设置相对于其固定且与第七固定齿轮啮合的第八固定齿轮。

本实施例将第五轴作为输出轴，将第三轴4作为输入轴1至第五轴之间用于传递动力的轴，第五轴上仅设置一个第七固定齿轮，第五轴两端的轴承受力较为均衡。在安装空间满足要求的前提下，可以根据传动比的要求采用本实施例提供的动力换挡变速器。

实施例四

本实施例提供了一种车辆，包括实施例一限定的动力换挡变速器及应急轴，其中，第三轴4平行于应急轴，应急轴上设有应急齿轮，应急齿轮与设于第三轴4上且能够相对于第三轴4固定的其中一个齿轮啮合，具体地，应急齿轮与第五固定齿轮41或第六固定齿轮42啮合；应急齿轮相对于应急轴固定，应急轴能够选择性地与车辆的转向系统连接或断开。至于应急轴如何选择性地与转向系统连接或断开，可以采用离合器或现有技术中的其他方式，在此不再具体描述。

在应用上述动力换挡变速器的车辆出现故障无法行走时，通常会采用拖车拖动，此时输入轴1无动力输入，第三轴4将会在外力拖动作用下转动，应急轴将在与第五固定齿轮41或第六固定齿轮42啮合的应急齿轮带动下转动，继而再通过泵为转向系统提供动力，从而实现应急状态下用户可以控制转向系统以控制车辆转向。

于其他实施例中，还可以将应急齿轮通过轴承转动连接于应急轴，并通过应急离合器控制应急齿轮相对于应急轴固定或转动。在车辆正常工作时，离合器处于断开状态，应急齿轮能够相对于应急轴转动，此时应急轴不转动。在应急状态下，应急离合器闭合，应急齿轮相对于应急轴固定，第三轴4在外力拖动做下转动，此时应急轴将在与第五固定齿轮41或第六固定齿轮42啮合的应急齿轮带动下转动。

于其他实施例中，还可以在第三轴4上设置能够相对于其转动且与应急齿轮啮合的配对齿轮，通过应急离合器控制配对齿轮相对于第三轴4转动或固定，应急齿轮相对于应急轴固定。在车辆正常工作时，离合器处于断开状态，第三轴4转动，而配对齿轮不转动；在应急状态下，应急离合器闭合，配对齿轮相对于第三轴4固定，此时第三轴4在外力拖动下转动，应急轴将在于应急齿轮啮合的配对齿轮带动下转动。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。