本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于車輛上的齒輪變速器，尤其涉及一種具有更多檔位的模塊化組合變速器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有齒輪變速器有兩種類型：定軸式和行星齒輪式。

如圖1所示為一種定軸式齒輪變速器示意圖，該變速器有三個(gè)位置固定的齒輪軸：第一軸(輸入軸)Z₁、第二軸(輸出軸)Z₂和中間軸Z₃，第一軸Z₁和第二軸Z₂沿軸向間隔開距離同軸并排布置且可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，中間軸Z₃與第一軸Z₁及第二軸Z₂平行布置。第一軸Z₁上裝有1個(gè)齒輪a₁，兩者同步旋轉(zhuǎn)；第二軸Z₂上裝有3個(gè)齒輪b₂、c₂、d₂，這三個(gè)齒輪套置在第二軸Z₂上，并且相對(duì)于第二軸Z₂可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)；中間軸Z₃上有4個(gè)齒輪a₃、b₃、c₃、d₃，此四個(gè)齒輪與第三軸Z₃同步旋轉(zhuǎn)；中間軸上的齒輪a₃與第一軸上的齒輪a₁嚙合，中間軸上的齒輪b₃、c₃、d₃分別與第二軸上的齒輪b₂、c₂、d₂嚙合；第二軸Z₂上裝有2個(gè)接合套j₁、j₂，接合套j₁布置于齒輪a₁和b₂之間，接合套j₂布置于齒輪c₂和d₂之間，此兩個(gè)接合套可實(shí)現(xiàn)齒輪a₁、b₂，c₂、d₂分別與第二軸Z₂接合而與第二軸Z₂同步旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)變速器的第一、二、三擋及直接擋。此變速器的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；但是，若此結(jié)構(gòu)的變速器的檔位總數(shù)(前進(jìn)擋+倒擋)超過六個(gè)，則換擋操縱機(jī)構(gòu)布置比較困難，整個(gè)變速器的縱向尺寸顯著增加；另外，此結(jié)構(gòu)的變速器在換擋時(shí)要分離第一軸之前的離合器，因此不可避免地造成動(dòng)力傳遞的中斷。

如圖2b所示，為一種行星齒輪式變速器示意圖，該變速器由三個(gè)行星排構(gòu)成，每個(gè)行星排包括齒輪P₁、行星輪P₂、齒圈P₃和行星架P₄(如圖2a所示)，三個(gè)行星排組合在一起，通過三個(gè)離合器C₁、C₂、C₃以及三個(gè)制動(dòng)帶B₁、B₂、B₃，再加上單向離合器F的配合，可以將每個(gè)行星排的齒輪P₁、齒圈P₃和行星架P₄分別作為主動(dòng)件、被動(dòng)件或者固定件，這樣就可以組合成多個(gè)檔位。該型變速器之前往往有液力變矩器配合使用，無需切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力即可進(jìn)行換擋，但傳動(dòng)效率低；該型行星齒輪變速器的一個(gè)行星排的相關(guān)組件與另外一個(gè)行星排的相關(guān)組件的相互連接、嵌套，從而導(dǎo)致整個(gè)變速器結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，布置困難，給制造和維修帶來極大的困難，尤其是齒圈的加工無法采用滾齒的加工方法，因此加工的效率低，精度差成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有齒輪變速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、布置困難的問題，本發(fā)明提供了一種適合更多檔位的模塊化組合變速器。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種適合更多檔位的模塊化組合變速器，包括包容變速機(jī)構(gòu)的殼體H、設(shè)置在殼體H內(nèi)的至少一個(gè)第一變速模塊；所述第一變速模塊包括輸入軸、輸出軸T00以及串連的三速裝置TT和轉(zhuǎn)換器DR；所述轉(zhuǎn)換器DR用于切換三速裝置TT的輸出；其特殊之處在于：所述三速裝置TT包括沿同一軸線布置的齒輪機(jī)構(gòu)TI、C離合器T3、B離合器T2和D離合器T4；所述第一齒輪機(jī)構(gòu)TI包括固定安裝在輸入軸上的輸入齒輪TI1，多個(gè)中間軸齒輪總成，至少一個(gè)過渡齒輪總成，輸出齒輪TI4，以及由前保持架TI6、中間保持架TI8和后保持架TI7依次固連構(gòu)成的具有兩個(gè)空腔的齒輪保持架總成；所述中間保持架TI8的中部設(shè)置有中央輸出軸TI9，中央輸出軸TI9一端與中間保持架TI8相連，另一端與所述轉(zhuǎn)換器DR相連；所述中央輸出軸TI9為第一齒輪機(jī)構(gòu)TI的第二輸出端；所述中間保持架TI8的中部設(shè)置有中央輸出軸TI9，中央輸出軸TI9一端與輸入軸同軸并排設(shè)置并能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端與轉(zhuǎn)換器DR連接；所述中央輸出軸TI9外同軸套裝有能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的中央輸出軸管T20，所述中央輸出軸管T20的一端與所述輸出齒輪TI4的輸出端固連，另一端與轉(zhuǎn)換器DR連接；所述中間軸齒輪總成包括同軸并排設(shè)置在中間軸TI5上的中間軸第一齒輪TI2、中間軸第二齒輪TI2a、中間軸第三齒輪TI3a、中間軸第四齒輪TI3，……，中間軸第N齒輪；其中，中間軸第一、二齒輪同軸固連構(gòu)成中間軸1-2齒輪總成，中間軸第三、四齒輪同軸固連構(gòu)成中間軸3-4齒輪總成、……、中間軸第(N-1)、N齒輪同軸固連構(gòu)成中間軸(N-1)-N齒輪總成；中間軸1-2齒輪總成、中間軸3-4齒輪總成、……、中間軸(N-1)-N齒輪總成通過中間軸TI5可旋轉(zhuǎn)安裝于前保持架TI6和后保持架TI7之間的空腔中且任兩者之間可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；多個(gè)中間軸齒輪總成均穿過中間保持架TI8，并且中間軸TI5兩端被前保持架TI6和后保持架TI7支撐；所述過渡齒輪總成包括安裝在輸入齒輪TI1和輸出齒輪TI4之間的第一過渡齒輪TI1a、第二過渡齒輪TI4a，……，第M過渡齒輪，且第一、二過渡齒輪同軸固連構(gòu)成1-2過渡齒輪總成，第三、四過渡齒輪同軸固連構(gòu)成3-4過渡齒輪總成、……、第(M-1)、M過渡齒輪同軸固連構(gòu)成(M-1)-M過渡齒輪總成；輸入齒輪TI1、1-2過渡齒輪總成、3-4過渡齒輪總成、……、(M-1)-M過渡齒輪總成和輸出齒輪TI4，以及齒輪保持架總成同軸布置并且兩兩之間能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述輸入齒輪TI1和多個(gè)中間軸第一齒輪TI2嚙合；所述輸出齒輪TI4和多個(gè)中間軸第N齒輪嚙合；所述第一過渡齒輪TI1a、第二過渡齒輪TI4a、……、第M過渡齒輪分別與所述多個(gè)中間軸第二齒輪TI2a、多個(gè)中間軸第三齒輪TI3a、……、多個(gè)中間軸第(N-1)齒輪嚙合；所述N＝M+2，M為偶數(shù)；所述中間保持架TI8位于輸入齒輪TI1和1-2過渡齒輪總成之間，或位于1-2過渡齒輪總成和3-4過渡齒輪總成之間，……，或位于(M-1)-M過渡齒輪總成和輸出齒輪TI4之間；所述C離合器T3包括主動(dòng)組件T31和從動(dòng)組件T32；所述主動(dòng)組件T31與所述輸入軸固連，從動(dòng)組件T32與所述齒輪保持架總成固連；所述B離合器T2包括轉(zhuǎn)動(dòng)組件T21和固定組件T22；所述轉(zhuǎn)動(dòng)組件T21與所述齒輪保持架總成固連，固定組件T22與所述殼體H固連；所述D離合器T4布置在齒輪機(jī)構(gòu)TI的輸出端，用于切換齒輪機(jī)構(gòu)(TI)的輸出；D離合器T4包括第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件T41和第二固定組件T42；第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件T41與所述中央輸出軸管T20固連，第二固定組件T42與所述殼體H固連；所述B離合器T2、C離合器T3和D離合器T4只能擇一鎖止。

基于上述基本技術(shù)方案，本發(fā)明還作出如下限定和/或限定：

上述M＝2，N＝4。

上述轉(zhuǎn)換器DR可以采用以下三種結(jié)構(gòu)形式：

(1)第1種結(jié)構(gòu)形式：

轉(zhuǎn)換器DR包括第一轉(zhuǎn)接器T5和第二轉(zhuǎn)接器T6；第一、二轉(zhuǎn)接器均為多片濕式離合器，并且同軸并排布置；所述第一轉(zhuǎn)接器T5包括第一主動(dòng)組件T51和第一從動(dòng)組件T52；所述第二轉(zhuǎn)接器T6包括第二主動(dòng)組件T61和第二從動(dòng)組件T62；第一主動(dòng)組件T51與所述中央輸出軸管T20固連；第二主動(dòng)組件T61與所述中央輸出軸TI9固連；第一從動(dòng)組件T52與第二從動(dòng)組件T62固連，第二從動(dòng)組件T62與輸出軸T00固連；所述B離合器T2或C離合器T3接合時(shí)，所述第一轉(zhuǎn)接器T5接合；所述B離合器T2和C離合器T3分離時(shí)，所述第一轉(zhuǎn)接器T5分離；所述D離合器T4接合時(shí)，所述第二轉(zhuǎn)接器T6接合；所述D離合器T4分離時(shí)，所述第二轉(zhuǎn)接器T6分離。

(2)第2種結(jié)構(gòu)形式：

轉(zhuǎn)換器DR包括第一轉(zhuǎn)接器T5和第二轉(zhuǎn)接器T6；第一、二轉(zhuǎn)接器均為多片濕式離合器，第二轉(zhuǎn)接器T6嵌套在第一轉(zhuǎn)接器T5內(nèi)；所述第一轉(zhuǎn)接器T5包括第一主動(dòng)組件T51和第一從動(dòng)組件T52；所述第二轉(zhuǎn)接器T6包括第二主動(dòng)組件T61和第二從動(dòng)組件T62；第一主動(dòng)組件T51與所述中央輸出軸管T20固連；第二主動(dòng)組件T61與所述中央輸出軸TI9固連；第一從動(dòng)組件T52與第二從動(dòng)組件T62固連，第二從動(dòng)組件T62與輸出軸T00固連；所述B離合器T2或C離合器T3接合時(shí)，所述第一轉(zhuǎn)接器T5接合；所述B離合器T2和C離合器T3分離時(shí)，所述第一轉(zhuǎn)接器T5分離；所述D離合器T4接合時(shí)，所述第二轉(zhuǎn)接器T6接合；所述D離合器T4分離時(shí)，所述第二轉(zhuǎn)接器T6分離。

(3)第3種結(jié)構(gòu)形式：

轉(zhuǎn)換器DR包括第一花鍵T51、第二花鍵T61、可沿軸向滑動(dòng)的接合套SS、設(shè)置在接合套SS上的撥叉SF以及設(shè)置在所述輸出軸T00上的第三花鍵TS；所述第一花鍵T51與所述中央輸出軸管T20固連，第二輸出花鍵T61與所述中央輸出軸TI9固連；所述接合套SS套設(shè)在第一花鍵T51、第二花鍵T61和第三花鍵TS外，接合套SS的內(nèi)周設(shè)有第四花鍵TI和第五花鍵TO；撥叉SF用于切換所述第一花鍵T51或第二花鍵T61與第四花鍵TI的嚙合；所述第五花鍵TO與所述第三花鍵TS始終保持嚙合。

上述殼體H包括前殼體支撐、中殼體支撐和后殼體支撐；中殼體支撐位于齒輪機(jī)構(gòu)TI和B離合器T2之間，或者位于B離合器T2和D離合器T4之間，或者位于D離合器T4和轉(zhuǎn)換器DR之間。

為了使本發(fā)明的適用范圍更廣，本發(fā)明的模塊化組合變速器還包括至少一個(gè)第二變速模塊；所述第二變速模塊與所述第一變速模塊串連；所述第二變速模塊包括第二輸入軸，第二輸出軸，以及沿同一軸線布置的C2離合器G3、第二齒輪機(jī)構(gòu)G1和B2離合器G2；所述第二齒輪機(jī)構(gòu)G1包括固定安裝在第二輸入軸上的第二輸入齒輪G11，由第二中間軸G15、第二中間軸第一齒輪G12和第二中間軸第二齒輪G13構(gòu)成的多組第二中間軸齒輪總成，固定安裝在第二輸出軸上的第二輸出齒輪G14，以及由第二前保持架G16和第二后保持架G17固連構(gòu)成的具有一個(gè)空腔的第二齒輪保持架總成；所述第二輸入齒輪G11、第二齒輪保持架總成和第二輸出齒輪G14三者同軸設(shè)置并且兩兩之間能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述第二輸入齒輪G11和多個(gè)第二中間軸第一齒輪G12嚙合，所述第二輸出齒輪G14和多個(gè)第二中間軸第二齒輪G13嚙合；第二輸入齒輪G11、第二中間軸第一齒輪G12、第二中間軸第二齒輪G13和第二輸出齒輪G14都位于第二前保持架G16和第二后保持架G17之間的空腔中；第二中間軸第一齒輪G12和第二中間軸第二齒輪G13同軸并排固定在第二中間軸G15上；多個(gè)第二中間軸G15的兩端均被均第二前保持架G16和第二后保持架G17支撐；所述C2離合器G3包括主動(dòng)組件G31和從動(dòng)組件G32；所述C2離合器G3的主動(dòng)組件G31與所述第二輸入軸固連，C2離合器G3的從動(dòng)組件G32與所述第二齒輪保持架總成固連；所述B離合器G2包括轉(zhuǎn)動(dòng)組件G21和固定組件G22；所述B2離合器G2的轉(zhuǎn)動(dòng)組件G21與第二齒輪保持架總成固連，B2離合器G2的固定組件G22與所述殼體H固連；所述C2離合器G3和B2離合器G2只能擇一鎖止。

本發(fā)明上述第一、二變速模塊中各離合器的類型：

(1)上述B離合器、C離合器、B2離合器、C2離合器均可采用多片濕式離合器。

(2)第一變速模塊為減速裝置時(shí)，B離合器采用超越離合器或多片濕式離合器，對(duì)于超越離合器：在轉(zhuǎn)動(dòng)組件相對(duì)固定組件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸入齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致時(shí)，超越離合器處于超越狀態(tài)；反之，超越離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)；所述C離合器采用多片濕式離合器。

(3)第二變速模塊為減速裝置時(shí)，B2離合器采用超越離合器或多片濕式離合器，對(duì)于超越離合器：在轉(zhuǎn)動(dòng)組件相對(duì)固定組件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸入齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致時(shí)，超越離合器處于超越狀態(tài)；反之，超越離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)；C2離合器采用多片濕式離合器；

(4)第二變速模塊為增速裝置時(shí)，C2離合器采用超越離合器或多片濕式離合器，對(duì)于超越離合器：在主動(dòng)組件相對(duì)從動(dòng)組件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸入齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致時(shí)，超越離合器處于超越狀態(tài)；反之，超越離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)；B2離合器采用多片濕式離合器。

上述超越離合器可以采用摩擦片式周布螺旋面壓緊超越離合器，主要有以下幾種形式：

第1種：

所述超越離合器為摩擦片式周布螺旋面內(nèi)壓緊超越離合器，包括設(shè)置于同一旋轉(zhuǎn)軸線上的離合限位裝置、固定組件(G22、T22)、轉(zhuǎn)動(dòng)組件(G21、T21)、自鎖/超越控制裝置以及附加離合控制裝置；固定組件(G22、T22)包括第一傳力鼓(G221、T221)和設(shè)置在第一傳力鼓內(nèi)的多個(gè)第一摩擦片(G222、T222)，第一摩擦片沿軸向相對(duì)于第一傳力鼓能作相對(duì)滑動(dòng)，沿周向與第一傳力鼓同步旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)動(dòng)組件(G21、T21)包括第二傳力轂(G211、T211)和設(shè)置在第二傳力轂外的多個(gè)第二摩擦片(G212、T212)，第二摩擦片沿軸向相對(duì)于第二傳力轂?zāi)茏飨鄬?duì)滑動(dòng)，沿周向與第二傳力轂同步旋轉(zhuǎn)；第一傳力鼓(G221、T221)套裝在第二傳力轂(G211、T211)外側(cè)；多個(gè)第一摩擦片(G222、T222)和多個(gè)第二摩擦片(G212、T212)沿軸向交替布置；所述離合限位裝置包括與超越離合器所在變速模塊輸入軸固連的支撐主體和設(shè)置在支撐主體上的擋圈；所述自鎖/超越控制裝置用于控制第一摩擦片和第二摩擦片的分與合，包括第一螺旋面偶件(G23、T23)和第二螺旋面偶件(G24、T24)；第一螺旋面偶件(G23、T23)上設(shè)置有第一螺旋面(G231、T231)；第二螺旋面偶件(G24、T24)上設(shè)置有與第一螺旋面相配合的第二螺旋面(G241、T241)；所述第一螺旋面偶件(G23、T23)與所述支撐主體固連，第二螺旋面偶件(G24、T24)與所述第二傳力轂(G211、T211)固連；第二螺旋面偶件位于支撐主體和第一螺旋面偶件(G23、T23)之間，且第二螺旋面偶件相對(duì)于所述第一螺旋面偶件能作螺旋滑動(dòng)；所述支撐主體為帶頸圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其頸部為中空?qǐng)A柱，其底部為外伸圓環(huán)；支撐主體的頸部外側(cè)面設(shè)置有擋圈槽和限位臺(tái)階；擋圈設(shè)置在擋圈槽內(nèi)；擋圈和限位臺(tái)階用于固定第一螺旋面偶件(G23、T23)的軸向位置；支撐主體的圓環(huán)用于限制第一摩擦片(G222、T222)和第二摩擦片(G212、T212)的軸向位置；附加離合控制裝置包括設(shè)置在第一傳力鼓(G221、T221)上的環(huán)形控制油缸；所述環(huán)形控制油缸包括缸體(G26、T29)和連接主體(G30、T30)以及設(shè)置在缸體(G29、T29)和連接主體(G30、T30)之間的壓盤(G28、T28)；連接主體(G30、T30)與殼體(H)固連；壓盤(G28、T28)的橫截面近似為U型；所述壓盤(G28、T28)的底部端面和連接主體(G30、T30)之間設(shè)置有多個(gè)彈簧(G25、T25)；所述壓盤(G28、T28)的其中一個(gè)頂部被容納于缸體(G29、T29)中，構(gòu)成環(huán)形控制油缸的活塞(G26、T26)，活塞(G26、T26)和缸體(G29、T29)之間構(gòu)成密封油室(CYL)；所述壓盤(G28、T28)的另一個(gè)頂部端面用于壓緊摩擦片；支撐主體和第一傳力鼓分別作為離合器的兩個(gè)傳力端。

第2種：

所述超越離合器為摩擦片式周布螺旋面外壓緊超越離合器，包括設(shè)置于同一旋轉(zhuǎn)軸線上的離合限位裝置、固定組件(G22、T22)、轉(zhuǎn)動(dòng)組件(G21、T21)、自鎖/超越控制裝置以及附加離合控制裝置；固定組件(G22、T22)包括第一傳力鼓(G221、T221)和設(shè)置在第一傳力鼓內(nèi)的多個(gè)第一摩擦片(G222、T222)，第一摩擦片沿軸向相對(duì)于第一傳力鼓能作相對(duì)滑動(dòng)，沿周向與第一傳力鼓同步旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)動(dòng)組件(G21、T21)包括第二傳力轂(G211、T211)和設(shè)置在第二傳力轂外的多個(gè)第二摩擦片(G212、T212)，第二摩擦片沿軸向相對(duì)于第二傳力轂?zāi)茏飨鄬?duì)滑動(dòng)，沿周向與第二傳力轂同步旋轉(zhuǎn)；第一傳力鼓(G221、T221)套裝在第二傳力轂(G211、T211)外側(cè)；多個(gè)第一摩擦片(G222、T222)和多個(gè)第二摩擦片(G212、T212)沿軸向交替布置；所述離合限位裝置包括與殼體H固連的支撐主體；所述支撐主體為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，用于限制第一摩擦片和第二摩擦片的軸向位置；所述自鎖/超越控制裝置用于控制第一摩擦片和第二摩擦片的分與合，包括第一螺旋面偶件(G23、T23)和第二螺旋面偶件(G24、T24)；第一螺旋面偶件(G23、T23)上設(shè)置有第一螺旋面(G231、T231)；第二螺旋面偶件(G24、T24)上設(shè)置有與第一螺旋面相配合的第二螺旋面(G241、T241)；所述第一螺旋面偶件(G23、T23)與所述支撐主體固連，第二螺旋面偶件(G24、T24)與所述第一傳力鼓(G221、T221)固連；第二螺旋面偶件位于支撐主體和第一螺旋面偶件(G23、T23)之間，且第二螺旋面偶件相對(duì)于所述第一螺旋面偶件螺旋滑動(dòng)；所述附加離合控制裝置包括設(shè)置在殼體H上的環(huán)形缸體、設(shè)置在環(huán)形缸體內(nèi)的活塞(G26、T26)、設(shè)置在第二螺旋面偶件(G24、T24)和活塞(G26、T26)之間的多個(gè)彈簧(G25、T25)；活塞上設(shè)置有多個(gè)彈簧的端面同時(shí)正對(duì)第一摩擦片(G222、T222)；活塞的另一個(gè)端面和環(huán)形缸體之間構(gòu)成密封油室CYL；支撐主體和第二傳力轂分別作為離合器的兩個(gè)傳力端。

第3種：

所述超越離合器為摩擦片式周布螺旋面內(nèi)壓緊超越離合器，包括設(shè)置于同一旋轉(zhuǎn)軸線上的離合限位裝置、固定組件(G22、T22)和轉(zhuǎn)動(dòng)組件(G21、T21)、自鎖/超越控制裝置以及附加離合控制裝置；固定組件(G22、T22)包括第一傳力鼓(G221、T221)和設(shè)置在第一傳力鼓內(nèi)的多個(gè)第一摩擦片(G222、T222)，第一摩擦片沿軸向相對(duì)于第一傳力鼓能作相對(duì)滑動(dòng)，沿周向與第一傳力鼓同步旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)動(dòng)組件(G21、T21)包括第二傳力轂(G211、T211)和設(shè)置在第二傳力轂外的多個(gè)第二摩擦片(G212、T212)，第二摩擦片沿軸向相對(duì)于第二傳力轂?zāi)茏飨鄬?duì)滑動(dòng)，沿周向與第二傳力轂同步旋轉(zhuǎn)；第一傳力鼓(G221、T221)套裝在第二傳力轂(G211、T211)內(nèi)側(cè)；多個(gè)第一摩擦片(G222、T222)和多個(gè)第二摩擦片(G212、T212)沿軸向交替布置；所述離合限位裝置包括與超越離合器所在變速模塊輸入軸固連的支撐主體和設(shè)置在支撐主體上的擋圈；

所述自鎖/超越控制裝置用于控制第一摩擦片和第二摩擦片的分與合，包括第一螺旋面偶件(G23、T23)和第二螺旋面偶件(G24、T24)；第一螺旋面偶件(G23、T23)上設(shè)置有第一螺旋面(G231、T231)；第二螺旋面偶件(G24、T24)上設(shè)置有與第一螺旋面相配合的第二螺旋面(G241、T241)；所述第一螺旋面偶件(G23、T23)與所述支撐主體固連，第二螺旋面偶件(G24、T24)與所述第一傳力鼓(G221、T221)固連；第二螺旋面偶件位于支撐主體和第一螺旋面偶件(G23、T23)之間，且第二螺旋面偶件相對(duì)于所述第一螺旋面偶件螺旋滑動(dòng)；所述支撐主體為帶頸圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其頸部為中空?qǐng)A柱，其底部為外伸圓環(huán)；支撐主體的頸部外側(cè)面設(shè)置有擋圈槽和限位臺(tái)階；擋圈設(shè)置在擋圈槽內(nèi)；擋圈和限位臺(tái)階用于固定第一螺旋面偶件(G23、T23)的軸向位置；支撐主體的圓環(huán)用于限制第一摩擦片(G222、T222)和第二摩擦片(G212、T212)的軸向位置；附加離合控制裝置包括設(shè)置在第一傳力鼓(G221、T221)上的環(huán)形控制油缸；所述環(huán)形控制油缸包括缸體(G26、T29)和連接主體(G30、T30)以及設(shè)置在缸體(G29、T29)和連接主體(G30、T30)之間的壓盤(G28、T28)；連接主體(G30、T30)與殼體(H)固連；壓盤(G28、T28)的橫截面近似為U型；所述壓盤(G28、T28)的底部端面和連接主體(G30、T30)之間設(shè)置有多個(gè)彈簧(G25、T25)；所述壓盤(G28、T28)的其中一個(gè)頂部被容納于缸體(G29、T29)中，構(gòu)成環(huán)形控制油缸的活塞(G26、T26)，活塞(G26、T26)和缸體(G29、T29)之間構(gòu)成密封油室(CYL)；所述壓盤(G28、T28)的另一個(gè)頂部端面用于壓緊摩擦片；支撐主體和第二傳力轂分別作為離合器的兩個(gè)傳力端。

第4種：

所述超越離合器為摩擦片式周布螺旋面外壓緊超越離合器，包括設(shè)置于同一旋轉(zhuǎn)軸線上的離合限位裝置、固定組件(G22、T22)、轉(zhuǎn)動(dòng)組件(G21、T21)、自鎖/超越控制裝置以及附加離合控制裝置；固定組件(G22、T22)包括第一傳力鼓(G221、T221)和設(shè)置在第一傳力鼓內(nèi)的多個(gè)第一摩擦片(G222、T222)，第一摩擦片沿軸向相對(duì)于第一傳力鼓能作相對(duì)滑動(dòng)，沿周向與第一傳力鼓同步旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)動(dòng)組件(G21、T21)包括第二傳力轂(G211、T211)和設(shè)置在第二傳力轂外的多個(gè)第二摩擦片(G212、T212)，第二摩擦片沿軸向相對(duì)于第二傳力轂?zāi)茏飨鄬?duì)滑動(dòng)，沿周向與第二傳力轂同步旋轉(zhuǎn)；第一傳力鼓(G221、T221)套裝在第二傳力轂(G211、T211)內(nèi)側(cè)；多個(gè)第一摩擦片(G222、T222)和多個(gè)第二摩擦片(G212、T212)沿軸向交替布置；所述離合限位裝置包括與殼體H固連的支撐主體；所述支撐主體為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，用于限制第一摩擦片和第二摩擦片的軸向位置；所述自鎖/超越控制裝置用于控制第一摩擦片和第二摩擦片的分與合，包括第一螺旋面偶件(G23、T23)和第二螺旋面偶件(G24、T24)；第一螺旋面偶件(G23、T23)上設(shè)置有第一螺旋面(G231、T231)；第二螺旋面偶件(G24、T24)上設(shè)置有與第一螺旋面相配合的第二螺旋面(G241、T241)；所述第一螺旋面偶件(G23、T23)與所述支撐主體固連，第二螺旋面偶件(G24、T24)與所述第二傳力轂(G211、T211)固連；第二螺旋面偶件位于支撐主體和第一螺旋面偶件(G23、T23)之間，且第二螺旋面偶件相對(duì)于所述第一螺旋面偶件螺旋滑動(dòng)；所述附加離合控制裝置包括設(shè)置在殼體(H)上的環(huán)形缸體、設(shè)置在環(huán)形缸體內(nèi)的活塞(G26、T26)、設(shè)置在第二螺旋面偶件(G24、T24)和活塞(G26、T26)之間的多個(gè)彈簧(G25、T25)；活塞上設(shè)置有多個(gè)彈簧的端面同時(shí)正對(duì)第一摩擦片(G222、T222)；活塞的另一個(gè)端面和環(huán)形缸體之間構(gòu)成密封油室(CYL)；支撐主體和第一傳力鼓分別作為離合器的兩個(gè)傳力端。

為了使上述摩擦片式周布螺旋面壓緊超越離合器的螺旋面偶件能夠自鎖和自動(dòng)解鎖，上述第一螺旋面偶件、第二螺旋面偶件、第一摩擦片和第二摩擦片滿足如下條件：

式中，β為兩個(gè)螺旋面偶件的螺旋面有效接觸部分的平均螺旋角；

μ為第一摩擦片和第二摩擦片摩擦副間的摩擦系數(shù)；

μ＇為兩個(gè)螺旋面偶件間的摩擦系數(shù)；

n為第一摩擦片、第二摩擦片的有效片數(shù)中的小值。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1、本發(fā)明的變速器中變速模塊采用普通的圓柱齒輪，相對(duì)于現(xiàn)有行星齒輪變速器取消了齒圈，避免了行星排與行星排相關(guān)組件之間復(fù)雜的嵌套，由此克服了行星齒輪機(jī)構(gòu)相關(guān)組件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)與加工困難的缺陷。相對(duì)于現(xiàn)有定軸式齒輪變速器，本發(fā)明的換擋操縱機(jī)構(gòu)布置比較容易，且更易于實(shí)現(xiàn)較多的檔位。另外，本發(fā)明由于設(shè)置了過渡齒輪總成，因此在徑向尺寸不便的情況下能實(shí)現(xiàn)大速比。

2、本發(fā)明的變速器由多個(gè)相同或不同的變速模塊串連組合構(gòu)成，即將變速器模塊化以輕松滿足不同的檔位要求；由于變速器中的每一個(gè)變速模塊的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)加工精度要求低，因此設(shè)計(jì)和制造方便。

3、本發(fā)明的變速器中第一變速模塊中兩個(gè)轉(zhuǎn)接器的布置形式有多種，能夠根據(jù)實(shí)際需要靈活選用，以滿足徑向或軸向尺寸要求。

4、本發(fā)明的變速器中變速模塊采用普通離合器和超越離合器配合工作，使用時(shí)只需控制普通離合器，超越離合器會(huì)隨著普通離合器的狀態(tài)變化而變化，當(dāng)一個(gè)離合松開的同時(shí)，另一個(gè)離合器接合，從而在換擋時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)力不中斷。

5、本發(fā)明的變速器中變速模塊采用的超越離合器為摩擦片式周布螺旋面壓緊超越離合器，在換擋時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)從前一個(gè)檔位的輸出扭矩漸變到后一檔位的輸出扭矩，即能夠?qū)崿F(xiàn)換擋過程中輸出扭矩的平滑過渡。

6、本發(fā)明的變速器中變速模塊在換擋時(shí)，只需控制其中的普通離合器，超越離合器的狀態(tài)會(huì)隨普通離合器而變化，相比現(xiàn)有變速模塊和變速器，本發(fā)明不需要對(duì)電機(jī)的控制進(jìn)行標(biāo)定，對(duì)電機(jī)扭矩的輸出無需嚴(yán)格控制。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的一種定軸式變速器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a為現(xiàn)有的一種行星齒輪機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2b為現(xiàn)有的一種行星齒輪機(jī)構(gòu)變速器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的二速裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4a、4b、4c為本發(fā)明機(jī)械變速器的三速裝置分別配置三種轉(zhuǎn)換器的變速模塊示意圖；

圖5a為本發(fā)明的一種二速減速裝置示意圖；

圖5b為本發(fā)明的一種三速減速裝置示意圖；

圖5c為圖5a中B離合器(超越離合器)具體實(shí)施例一的裝配剖視圖；

圖5d為圖5a中B離合器(超越離合器)具體實(shí)施例二的裝配剖視圖；

圖6為螺旋面形成和螺旋面偶件裝配關(guān)系示意圖；

圖7為摩擦片式周布螺旋面壓緊超越離合器的結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)化示意圖；

圖8(a)為本發(fā)明超越離合器受力分析示意圖；

圖8(b)為超越離合器鎖止時(shí)鍥塊的受力示意圖；

圖8(c)為超越離合器解鎖工況時(shí)鍥塊的受力示意圖；

圖9為本發(fā)明機(jī)械變速器的一種實(shí)施例示意圖；

圖10為本發(fā)明機(jī)械變速器的一種實(shí)施例示意圖；

圖11為B離合器T2分離、C離合器T3分離、D離合器T4接合、第一轉(zhuǎn)接器T5分離、第二轉(zhuǎn)接器T6接合時(shí)，變速模塊T的動(dòng)力傳遞路線圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所提供的模塊化組合變速器，由多個(gè)相同或不同的變速模塊任意串連構(gòu)成；該變速器包括殼體H和至少一個(gè)變速模塊T，還可以包括至少一個(gè)變速模塊G。以下通過結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)各模塊以及變速器整體進(jìn)行詳述。

一、變速模塊T

如圖4a、圖4b、圖4c所示，變速模塊T包括串連的三速裝置TT和用于切換三速裝置(TT)的輸出的轉(zhuǎn)換器DR。

1、三速裝置TT

三速裝置TT包括：輸入軸、齒輪機(jī)構(gòu)TI、B離合器T2、C離合器T3、D離合器T4和輸出軸T00。

1.1齒輪機(jī)構(gòu)

齒輪機(jī)構(gòu)TI包括輸入齒輪TI1、沿圓周均布的多組中間軸齒輪總成(每組中間軸齒輪總成由1個(gè)中間軸第一齒輪TI2、1個(gè)中間軸第二齒輪TI2a、1個(gè)中間軸第三齒輪TI3a、1個(gè)中間軸第四齒輪TI3以及1個(gè)中間軸TI5構(gòu)成，其中，齒輪TI2、TI2a固連為一體同步旋轉(zhuǎn)，齒輪TI3a、TI3固連為一體同步旋轉(zhuǎn))、過渡齒輪總成(由固連于一體的第一過渡齒輪TI1a和過渡齒輪TI4構(gòu)成)、輸出齒輪TI4和具有兩個(gè)空腔的齒輪保持架總成(由前保持架TI6、中間保持架TI8和后保持架TI7依次固連構(gòu)成)。

輸入齒輪TI1、齒輪保持架總成、過渡齒輪總成和輸出齒輪TI4具有重合的旋轉(zhuǎn)軸線并且任兩者之間能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

中間保持架TI8的中部設(shè)置有中央輸出軸TI9，中央輸出軸TI9一端與輸入軸同軸并排設(shè)置、互為支撐并能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端與轉(zhuǎn)接器DR連接；中央輸出軸TI9作為齒輪機(jī)構(gòu)的第一輸出端；

中央輸出軸TI9外同軸套裝有能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的中央輸出軸管T20，中央輸出軸管T20的一端與輸出齒輪TI4的輸出端固連，另一端與轉(zhuǎn)接器DR連接；中央輸出軸管T20作為齒輪機(jī)構(gòu)的第二輸出端。

輸入齒輪TI1與多個(gè)中間軸第一齒輪TI2嚙合，并位于前保持架TI6和中間保持架TI8之間的空腔內(nèi)；多個(gè)中間軸第二齒輪TI2a與第一過渡齒輪TI1a嚙合，多個(gè)中間軸第三齒輪TI3a與第二過渡齒輪TI4a嚙合，多個(gè)中間軸第四齒輪TI3與輸出齒輪TI4嚙合，且都位于中間保持架TI8和后保持架TI7之間的空腔內(nèi)。

第一過渡齒輪TI1a和過渡齒輪TI4套裝在中央輸出軸TI9的外，相對(duì)于中央輸出軸TI9能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。

1.2 B、C、D離合器

B離合器T2包括轉(zhuǎn)動(dòng)組件T21和固定組件T22；轉(zhuǎn)動(dòng)組件T21與齒輪保持架總成固連，固定組件T22與殼體H固連。

C離合器T3包括主動(dòng)組件T31和從動(dòng)組件T32；主動(dòng)組件T31與輸入軸固連，從動(dòng)組件T32與齒輪保持架總成固連。

D離合器T4布置在齒輪機(jī)構(gòu)TI的輸出端，用于切換齒輪機(jī)構(gòu)TI的輸出；D離合器T4包括第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件T41和第二固定組件T42；第二轉(zhuǎn)動(dòng)組件T41與所述中央輸出軸管T20固連，第二固定組件T42與殼體H固連。

B離合器T2、C離合器T3和D離合器T4只能擇一鎖止。

1.3轉(zhuǎn)換器DR

本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器DR有以下三種形式：

(1)轉(zhuǎn)換器DR1

如圖4a所示，轉(zhuǎn)換器DR1由第一轉(zhuǎn)接器T5和第二離合器T6組成，第一轉(zhuǎn)接器T5和第二離合器T6均為多片濕式離合器，并且同軸并排布置。

第一轉(zhuǎn)接器T5的第一主動(dòng)組件T51包括具有外齒的第一內(nèi)花鍵轂T511和具有內(nèi)齒的摩擦片T512；第一摩擦片T512套裝在第一內(nèi)花鍵轂T511的外面，二者的花鍵相互配合，沿圓周方向通過花鍵傳遞扭矩，沿軸向可以相對(duì)滑動(dòng)。

第一轉(zhuǎn)接器T5的第一從動(dòng)組件T52包括具有內(nèi)齒的第一外花鍵鼓T521和具有外齒的摩擦片T522；摩擦片T522套裝在第一外花鍵鼓T521內(nèi)，二者的花鍵相互配合，沿圓周方向通過花鍵傳遞扭矩，沿軸向可以相對(duì)滑動(dòng)。第一主動(dòng)組件T51的摩擦片T512與第一從動(dòng)組件T52的摩擦片T522沿軸向相間布置。

第二轉(zhuǎn)接器T6的第二主動(dòng)組件T61包括具有外齒的第二內(nèi)花鍵轂T611和具有內(nèi)齒的摩擦片T612；摩擦片T612套裝在第二內(nèi)花鍵轂T611外，二者的花鍵相互配合，沿圓周方向通過花鍵傳遞扭矩，沿軸向可以相對(duì)滑動(dòng)。

第二轉(zhuǎn)接器T6的第二從動(dòng)組件T62包括具有內(nèi)齒的第二外花鍵鼓T621和具有外齒的摩擦片T622；摩擦片T622套裝在第二外花鍵鼓T621內(nèi)，二者的花鍵相互配合，沿圓周方向通過花鍵傳遞扭矩，沿軸向可以相對(duì)滑動(dòng)。第二主動(dòng)組件T61的摩擦片T612與第二從動(dòng)組件T62的摩擦片T622沿軸向相間布置。

第一轉(zhuǎn)接器T5的摩擦片和第二轉(zhuǎn)接器T6的摩擦片沿軸向并排布置；第一轉(zhuǎn)接器T5的第一內(nèi)花鍵鼓T511與中央輸出軸管T20固連，第一轉(zhuǎn)接器T5的第一外花鍵鼓T521和第二轉(zhuǎn)接器T6的第二外花鍵鼓T621固連；第二轉(zhuǎn)接器(T6)的第二內(nèi)花鍵鼓T611與中央輸出軸TI9固連，第二轉(zhuǎn)接器T6的第二外花鍵鼓T621的另一端與輸出軸(T00)固連。

(2)轉(zhuǎn)換器DR2

如圖4b所示，轉(zhuǎn)換器DR2中第一轉(zhuǎn)接器T5和第二轉(zhuǎn)接器T6的結(jié)構(gòu)分別與上述DR1中的兩個(gè)轉(zhuǎn)接器的結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別在于:轉(zhuǎn)換器DR2中第二轉(zhuǎn)接器T6嵌套在第一轉(zhuǎn)接器T5內(nèi)。

(3)轉(zhuǎn)換器DR3

如圖4c所示，轉(zhuǎn)換器DR3包括第一花鍵T51、第二花鍵T61、可沿軸向滑動(dòng)的接合套SS、設(shè)置在接合套SS上的撥叉SF以及設(shè)置在輸出軸T00上的第三花鍵TS。

第一花鍵T51與中央輸出軸管T20固連，第二輸出花鍵T61與中央輸出軸TI9固連；接合套SS套設(shè)在第一花鍵T51、第二花鍵T61和第三花鍵TS外，接合套SS的內(nèi)周設(shè)有第四花鍵TI和第五花鍵TO。

撥叉SF能夠切換第一花鍵T51或第二花鍵T61與第四花鍵TI的嚙合。

無論撥叉SF的位置在哪，第五花鍵TO與第三花鍵TS始終保持嚙合。

1.4變速模塊T的工作過程

變速模塊T的工作過程分三種工況：

①.當(dāng)B離合器T2接合、C離合器T3分離、D離合器T4分離、第一轉(zhuǎn)接器T5接合、第二轉(zhuǎn)接器T6分離時(shí)，變速模塊T的動(dòng)力傳遞路線為：輸入端→輸入齒輪TI1→中間軸第一齒輪TI2→中間軸第二齒輪TI2a→第一過渡齒輪TI1a→第二過渡齒輪TI4a→中間軸第三齒輪TI3a→中間軸第四齒輪TI3→輸出齒輪TI4→第一轉(zhuǎn)接器T5(或接合套SS)→輸出端。傳動(dòng)比為i_T，輸出轉(zhuǎn)向與輸入扭矩方向相同。

②.當(dāng)B離合器T2分離、C離合器T3接合、D離合器T4分離、第一轉(zhuǎn)接器T5接合、第二轉(zhuǎn)接器T6分離時(shí)，變速模塊T的動(dòng)力傳遞路線為：輸入端→整個(gè)齒輪機(jī)構(gòu)(作為一個(gè)剛體)→第一轉(zhuǎn)接器T5(或接合套SS)→輸出端。傳動(dòng)比為1，輸出轉(zhuǎn)向與輸入扭矩方向相同。

③.當(dāng)B離合器T2分離、C離合器T3分離、D離合器T4接合、第一轉(zhuǎn)接器T5分離、第二轉(zhuǎn)接器T6接合時(shí)，所述變速模塊T動(dòng)力傳遞路線見圖11。

此工況變速模塊傳動(dòng)比為(1-i_T)。

符號(hào)為“+”，表示轉(zhuǎn)向與輸入扭矩方向相同；

符號(hào)為“-”，表示轉(zhuǎn)向與輸入扭矩方向相反。

二、變速模塊G

如圖3所示，變速模塊G為二速裝置，它包括第二輸入軸、第二輸出軸，C2離合器G3、第二齒輪機(jī)構(gòu)G1和B2離合器G2。

2.1第二齒輪機(jī)構(gòu)G1

第二齒輪機(jī)構(gòu)G1包括固定安裝在第二輸入軸上的第二輸入齒輪G11，由第二中間軸G15、第二中間軸第一齒輪G12和第二中間軸第二齒輪G13構(gòu)成的多組第二中間軸齒輪總成，固定安裝在第二輸出軸上的第二輸出齒輪G14，以及由第二前保持架G16和第二后保持架G17固連構(gòu)成的具有一個(gè)空腔的第二齒輪保持架總成；

第二輸入齒輪G11、第二齒輪保持架總成和第二輸出齒輪G14三者同軸設(shè)置并且任兩者之間能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；

第二輸入齒輪G11和多個(gè)第二中間軸第一齒輪G12嚙合，第二輸出齒輪G14和多個(gè)第二中間軸第二齒輪G13嚙合；第二輸入齒輪G11、第二中間軸第一齒輪G12、第二中間軸第二齒輪G13和第二輸出齒輪G14都位于第二前保持架G16和第二后保持架G17之間的空腔中；第二中間軸第一齒輪G12和第二中間軸第二齒輪G13同軸并排固定安裝在第二中間軸G15上；多個(gè)第二中間軸G15的兩端均被均第二前保持架G16和第二后保持架G17支撐。

2.2 B2、C2離合器

C2離合器G3包括主動(dòng)組件G31和從動(dòng)組件G32,主動(dòng)組件G31與第二輸入軸固連，從動(dòng)組件G32與第二齒輪保持架總成固連。

B2離合器G2包括轉(zhuǎn)動(dòng)組件G21和固定組件G22，轉(zhuǎn)動(dòng)組件G21與第二齒輪保持架總成固連，固定組件G22與殼體H固連。

B2離合器G2和C2離合器G3只能擇一鎖止。

2.3變速模塊G的工作過程

變速模塊G的工作過程分二種工況：

①.當(dāng)B2離合器G2接合、C2離合器G3分離時(shí)，變速模塊G的動(dòng)力傳遞路線為：輸入端→第二輸入齒輪G11→第二中間軸第一齒輪G12→第二中間軸第二齒輪G13→第二輸出齒輪G14→輸出端。傳動(dòng)比為i_G，輸出端旋轉(zhuǎn)方向與輸入端旋轉(zhuǎn)方向相同。

②.當(dāng)B2離合器G2分離、C2離合器G3接合時(shí)，變速模塊G的動(dòng)力傳遞路線為：輸入端→整個(gè)齒輪機(jī)構(gòu)(作為一個(gè)剛體)→輸出端。傳動(dòng)比為1，輸出端旋轉(zhuǎn)方向與輸入端旋轉(zhuǎn)方向相同。

三、變速模塊中離合器的結(jié)構(gòu)型式的選擇

3.1本發(fā)明的變速模塊T中離合器結(jié)構(gòu)型式的選擇，有以下幾種優(yōu)選實(shí)施例：

變速模塊T中，B離合器為多片濕式離合器，C離合器為多片濕式離合器。

變速模塊T為減速裝置時(shí)，B離合器為超越離合器，在轉(zhuǎn)動(dòng)組件相對(duì)固定組件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸入齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致時(shí)，超越離合器處于超越狀態(tài)；反之，超越離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)；C離合器為多片濕式離合器；

變速模塊T為減速裝置時(shí)，B離合器為超越離合器和多片濕式離合器的結(jié)合體，當(dāng)B離合器中的多片濕式離合器接合時(shí)，在超越離合器的超越方向上，B離合器也可傳遞扭矩(在轉(zhuǎn)動(dòng)組件相對(duì)固定組件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸入齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致時(shí)，超越離合器處于超越狀態(tài)；反之，超越離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)。)；C離合器為多片濕式離合器；

3.2本發(fā)明的變速模塊G中離合器結(jié)構(gòu)型式的選擇，有以下幾種優(yōu)選實(shí)施例：

①變速模塊G中，B2離合器為多片濕式離合器，C2離合器為多片濕式離合器。

②變速模塊G為減速裝置時(shí)，B2離合器為超越離合器，在轉(zhuǎn)動(dòng)組件相對(duì)固定組件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸入齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致時(shí)，超越離合器處于超越狀態(tài)；反之，超越離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)；C2離合器均為多片濕式離合器。

③變速模塊G為增速裝置時(shí)，B2離合器為多片濕式離合器，C2離合器為超越離合器，在主動(dòng)組件相對(duì)從動(dòng)組件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸入齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致時(shí)，超越離合器處于超越狀態(tài)；反之，超越離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)。

④變速模塊G為減速裝置時(shí),B2離合器為超越離合器和多片濕式離合器的結(jié)合體，當(dāng)B2離合器中的多片濕式離合器接合時(shí)，在超越離合器的超越方向上，B2離合器也可傳遞扭矩(在轉(zhuǎn)動(dòng)組件相對(duì)固定組件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸入齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致時(shí)，超越離合器處于超越狀態(tài)；反之，超越離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài))；C2離合器為多片濕式離合器。

⑤變速模塊G為增速裝置時(shí)，B2離合器為多片濕式離合器，C2離合器為超越離合器和多片濕式離合器的結(jié)合體，當(dāng)C2離合器中的多片濕式離合器接合時(shí)，在超越離合器的超越方向上，C2離合器也可傳遞扭矩(在主動(dòng)組件相對(duì)從動(dòng)組件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸入齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致時(shí)，超越離合器處于超越狀態(tài)；反之，超越離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài))。

組合變速器時(shí)可以根據(jù)實(shí)際需要從變速模塊T和變速模塊G的幾種優(yōu)選實(shí)施例中選擇。

圖5a、圖5b分別給出了本發(fā)明的二速減速裝置和三速減速裝置優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。其中，B離合器和B2離合器的結(jié)構(gòu)相同，均為超越離合器和多片濕式離合器的結(jié)合體，C離合器和C2離合器均為多片濕式離合器。以下僅結(jié)合圖5a對(duì)B2離合器進(jìn)行說明。

實(shí)施例1：

如圖5c所示，B離合器為摩擦片式螺旋面外壓緊超越離合器包括設(shè)置于同一旋轉(zhuǎn)軸線上的離合限位裝置G27，固定組件G22，轉(zhuǎn)動(dòng)組件G21和自鎖/超越控制裝置以及附加離合控制裝置。

固定組件G22包括第一傳力鼓G221和設(shè)置在第一傳力鼓G221上的多個(gè)第一摩擦片G222，第一摩擦片G222相對(duì)于第一傳力鼓G221沿軸向能作相對(duì)滑動(dòng)，第一摩擦片G222與第一傳力鼓G221沿周向同步旋轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)動(dòng)組件G21包括第二傳力轂G211和設(shè)置在第二傳力轂G211外的多個(gè)第二摩擦片G212，第二摩擦片G212相對(duì)于第二傳力轂G211沿軸向能作相對(duì)滑動(dòng)，第二摩擦片G212與第二傳力轂G211沿周向同步旋轉(zhuǎn)。

第一傳力鼓G221套裝在第二傳力轂G211外側(cè)；第一傳力鼓G221的一個(gè)端面上還設(shè)置有限制第一摩擦片G222軸向位置的臺(tái)階G223和擋片G224；臺(tái)階G223擋住擋片G224，限制其滑出第一傳力鼓G221的端部；擋片G224用于限制第一摩擦片G222和第二摩擦片G212的軸向位置，防止摩擦片滑出第一傳力鼓G221。

多個(gè)第一摩擦片G222和多個(gè)第二摩擦片G212沿軸向交替布置。

離合限位裝置G27包括與殼體H固連的支撐主體G271；支撐主體G271為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，用于限制第一摩擦片G222和第二摩擦片G212的軸向位置；

自鎖/超越控制裝置用于控制第一摩擦片G222和第二摩擦片G212的分與合包括第一螺旋面偶件G23和第二螺旋面偶件G24。第一螺旋面偶件G23的配合面上設(shè)置有多個(gè)第一螺旋面G231；第二螺旋面偶件G24的配合面上設(shè)置有與第一螺旋面G231相配合的多個(gè)第二螺旋面G241；第一螺旋面G231與第二螺旋面G241的旋向與離合器傳遞扭矩的方向相關(guān)：

參見圖5c，扭轉(zhuǎn)力矩施加在第二傳力轂G211上，在圖示位置從左向右看，當(dāng)在扭轉(zhuǎn)力矩的作用下第二傳力轂G211相對(duì)于支撐主體G271有順時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)時(shí)，若第一螺旋面G231和第二螺旋面G241右旋，則在此力矩作用下超越離合器處于超越狀態(tài)；若第一螺旋面G231和第二螺旋面G241左旋，則在此力矩作用下超越離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)，第二傳力轂G211上的扭矩通過第二摩擦片G212、第一摩擦片G222、與第二螺旋面偶件G24固連的第一傳力鼓G221和第一螺旋面偶件G23向支撐主體傳遞。

第一螺旋面偶件G23與支撐主體G271固連，第二螺旋面偶件G24與第一傳力鼓G221固連；第二螺旋面偶件G24位于第一傳力鼓G221、支撐主體G271和第一螺旋面偶件G23所形成的空間內(nèi)，且第二螺旋面偶件G24相對(duì)于第一螺旋面偶件G23能作螺旋滑動(dòng)。

支撐主體G271和第二傳力轂G211分別作為超越離合器的兩個(gè)傳力端。

附加離合控制裝置包括設(shè)置在殼體H上的環(huán)形缸體、設(shè)置在環(huán)形缸體內(nèi)的活塞G26、設(shè)置在第二螺旋面偶件G24和活塞G26之間的多個(gè)彈簧G25；活塞上設(shè)置有多個(gè)彈簧的端面同時(shí)正對(duì)第一摩擦片G222；活塞的另一個(gè)端面和環(huán)形缸體之間構(gòu)成密封油室CYL。

工作原理：

當(dāng)密封油室CYL充油時(shí)，液壓推力克服彈簧G25的彈簧力將活塞G26壓向摩擦片，此時(shí)B2離合器既是一個(gè)超越離合器，又是一個(gè)處于接合狀態(tài)的多片濕式離合器：符合超越條件時(shí)該離合器將進(jìn)入超越工況，即使處于超越工況也傳遞扭矩，只是傳遞扭矩的大小與多片濕式離合器相同，傳遞扭矩＝摩擦面上正壓力×等效摩擦系數(shù)；符合鎖止條件時(shí)該離合器進(jìn)入鎖止工況，傳遞的扭矩足夠大時(shí)，摩擦片間的摩擦力形成摩擦扭矩帶動(dòng)第二螺旋面偶件G24進(jìn)一步向鎖緊方向轉(zhuǎn)動(dòng)，甚至可以將活塞G26壓回至油缸CYL泄壓位置，此時(shí)即使油缸泄壓，彈簧G25也不能將第二螺旋面偶件G24壓回，傳遞的扭矩的極限值為零件強(qiáng)度極限。

當(dāng)密封油室CYL泄壓時(shí)，第一螺旋面偶件G23和第二螺旋面偶件G24處于解鎖狀態(tài)，彈簧G25的彈簧力將活塞G26回位，即活塞G26向遠(yuǎn)離摩擦片的方向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)B2離合器處于分離狀態(tài)，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向均不傳遞扭矩。

實(shí)施例2：

如圖5d所示，B離合器為摩擦片式螺旋面內(nèi)壓緊超越離合器，包括設(shè)置于同一旋轉(zhuǎn)軸線上的離合限位裝置G27，固定組件G22，轉(zhuǎn)動(dòng)組件G21和自鎖/超越控制裝置以及附加離合控制裝置。

固定組件G22包括第一傳力鼓G221和設(shè)置在第一傳力鼓G221上的多個(gè)第一摩擦片G222，第一摩擦片G222相對(duì)于第一傳力鼓G221沿軸向能作相對(duì)滑動(dòng)，第一摩擦片G222與第一傳力鼓G221沿周向同步旋轉(zhuǎn)。

轉(zhuǎn)動(dòng)組件G21包括第二傳力轂G211和設(shè)置在第二傳力轂G211外的多個(gè)第二摩擦片G212，第二摩擦片G212相對(duì)于第二傳力轂G211沿軸向能作相對(duì)滑動(dòng)，第二摩擦片G212與第二傳力轂G211沿周向同步旋轉(zhuǎn)。

第一傳力鼓G221套裝在第二傳力轂G211外側(cè)；多個(gè)第一摩擦片G222和多個(gè)第二摩擦片G212沿軸向交替布置。

自鎖/超越控制裝置用于控制第一摩擦片G222和第二摩擦片G212的分與合包括第一螺旋面偶件G23和第二螺旋面偶件G24。第一螺旋面偶件G23的配合面上設(shè)置有多個(gè)第一螺旋面G231；第二螺旋面偶件G24的配合面上設(shè)置有與第一螺旋面G231相配合的多個(gè)第二螺旋面G241；第一螺旋面G231與第二螺旋面G241的旋向與離合器傳遞扭矩的方向相關(guān)：

參見圖5d，扭轉(zhuǎn)力矩施加在支撐主體G271上，在圖示位置從左向右看，當(dāng)在扭轉(zhuǎn)力矩的作用下支撐主體G271相對(duì)于第一傳力鼓G221(為外鼓)有順時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)時(shí)，若第一螺旋面G231和第二螺旋面G241右旋，則在此力矩作用下超越離合器處于超越狀態(tài)；若第一螺旋面G231和第二螺旋面G241左旋，則在此力矩作用下超越離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)，支撐主體G271上的扭矩通過第一螺旋面偶件G23、與第二螺旋面偶件G24固連的第二傳力轂G211(內(nèi)轂)、第二摩擦片G212、第一摩擦片G222和第一傳力鼓G221(外鼓)向外傳遞。

離合限位裝置包括與B離合器所在變速模塊的輸入軸固連的支撐主體G271和擋圈G272；支撐主體G271為帶頸圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其頸部為中空?qǐng)A柱，其底部為外伸圓環(huán)；支撐主體的頸部外側(cè)面設(shè)置有擋圈槽G273和限位臺(tái)階G274；擋圈G272設(shè)置在擋圈槽G273內(nèi)；擋圈G272和限位臺(tái)階G274用于固定第一螺旋面偶件G23的軸向位置；支撐主體的圓環(huán)用于限制第一摩擦片G222和第二摩擦片G212的軸向位置。

第二螺旋面偶件G24與第二傳力轂G211固連；第二螺旋面偶件G24位于第二傳力轂G211、支撐主體G271和第一螺旋面偶件G23所形成的空間內(nèi)。

支撐主體G271和第一傳力鼓G221分別作為超越離合器的兩個(gè)傳力端。

附加離合控制裝置包括設(shè)置在第一傳力鼓G221上的環(huán)形控制油缸；

所述環(huán)形控制油缸包括缸體G29和連接主體G30以及設(shè)置在缸體G29和連接主體G30之間的壓盤G28；連接主體G30與殼體H固連；壓盤G28的橫截面近似為U型；

所述壓盤G28的底部端面和連接主體G30之間設(shè)置有多個(gè)彈簧G25；

所述壓盤G28的其中一個(gè)頂部被容納于缸體G29中，構(gòu)成環(huán)形控制油缸的活塞G26，該活塞G26和缸體G29之間構(gòu)成密封油室；

所述壓盤G28的另一個(gè)頂部端面用于壓緊摩擦片。

工作原理：

當(dāng)密封油室CYL充油時(shí)，液壓推力克服多個(gè)彈簧G25的彈簧力使壓盤G28脫離摩擦片，此時(shí)B離合器是一個(gè)超越離合器：符合超越條件時(shí)該離合器將進(jìn)入超越工況，符合鎖止條件時(shí)該離合器將進(jìn)入鎖止工況。

當(dāng)密封油室CYL泄壓時(shí)，彈簧G25的彈簧力將活塞G26回位，同時(shí)壓盤G28壓向摩擦片，此時(shí)B離合器根據(jù)扭矩傳遞的方向分別起到超越離合器和普通離合器的作用：當(dāng)傳遞扭矩的方向符合進(jìn)入超越狀態(tài)條件時(shí)，B離合器起普通離合器作用，其傳遞扭矩大小取決于彈簧G25的總體彈簧力大??；當(dāng)傳遞扭矩的方向符合進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)條件時(shí)，B離合器將進(jìn)入鎖止工況，B離合器起超越離合器作用。

實(shí)施例3：

B離合器為摩擦片式螺旋面外壓緊超越離合器，與實(shí)施例1中B離合器結(jié)構(gòu)類似，區(qū)別在于：

第一傳力鼓G221套裝在第二傳力轂G211內(nèi)側(cè)；

第二螺旋面偶件G24與第二傳力轂G211固連；第二螺旋面偶件G24位于第二傳力轂G211、支撐主體和第一螺旋面偶件G23所形成的空間內(nèi)。

支撐主體和第一傳力鼓G221分別作為超越離合器的兩個(gè)傳力端。

實(shí)施例4：

B離合器為摩擦片式螺旋面內(nèi)壓緊超越離合器，與實(shí)施例2中B離合器結(jié)構(gòu)類似，區(qū)別在于：

第一傳力鼓G221套裝在第二傳力轂G211內(nèi)側(cè)；

第二螺旋面偶件G24與第一傳力鼓G221固連；第二螺旋面偶件G24位于第一傳力鼓G221、支撐主體和第一螺旋面偶件G23所形成的空間內(nèi)。

支撐主體和第二傳力轂G211分別作為超越離合器的兩個(gè)傳力端。

如圖6所示為上述實(shí)施例1～4超越離合器中螺旋面形成和兩個(gè)螺旋面偶件的裝配關(guān)系示意圖；如圖7所示為上述實(shí)施例1～4中超越離合器的結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)化示意圖，圖中取一對(duì)斜面代表螺旋面偶件來說明，圖中鍥塊相當(dāng)于第二螺旋面偶件G24，圖中斜面相當(dāng)于第一螺旋面偶件G23，作用力F的方向?yàn)閳A周方向。將圖7的結(jié)構(gòu)改造一下，所有組件變換成沿圓周均勻布置的結(jié)構(gòu)，就變成了圖5a、圖5b所示的超越離合器和多片濕式離合器的結(jié)合體(即摩擦片式周布螺旋面外/內(nèi)壓緊超越離合器)。

圖8為上述實(shí)施例1～4的超越離合器受力分析示意圖，為取一對(duì)螺旋面代表螺旋面偶件來說明，圖中鍥塊相當(dāng)于第二螺旋面偶件G24，圖中斜面相當(dāng)于第一螺旋面偶件G23，斜面的傾斜角β為兩個(gè)螺旋面偶件螺旋面有效接觸部分的平均螺旋角，F(xiàn)為超越離合器傳遞扭矩?fù)Q算到“平均螺旋角β”所在的圓周上的作用力，F(xiàn)的方向?yàn)樵搱A周上力的作用點(diǎn)處的切線方向。如圖8(b)所示為超越離合器鎖止時(shí)鍥塊的受力示意圖，圖8(c)所示為超越離合器解鎖工況時(shí)鍥塊的受力示意圖，f為相間布置的轉(zhuǎn)動(dòng)部分的第二摩擦片G212和固定部分的第一摩擦片G222間的摩擦扭矩?fù)Q算到“平均螺旋角β”所在的圓周上的摩擦力，摩擦片摩擦副間的摩擦系數(shù)為μ；f＇為螺旋面偶件間的摩擦扭矩?fù)Q算到“平均螺旋角β”所在的圓周上的摩擦力，螺旋面偶件間的摩擦系數(shù)為μ＇；n為第一摩擦片和第二摩擦片的有效片數(shù)中的小值，N為施加到相間布置的摩擦片間的正壓力，S為螺旋面偶件配合面間的正壓力。

對(duì)于鎖止工況，用下列方程式求得臨界狀態(tài)的“平均螺旋角β”：

f＝μ×N

f'＝μ'×S

2(n-1)f+f-f'cosβ-Ssinβ＝0

N-f'sinβ-Scosβ＝0

對(duì)于解鎖工況，用下列方程式求得臨界狀態(tài)的“平均螺旋角β”：

f＝μ×N

f'＝μ'×S

f+f'cosβ-Ssinβ＝0

N-f'sinβ-Scosβ＝0

因此，既要使得上述摩擦片式周布螺旋面外/內(nèi)壓緊超越離合器螺旋面偶件產(chǎn)生自鎖，又能保證螺旋面偶件自動(dòng)解鎖，應(yīng)該滿足如下條件：

四、變速器

本發(fā)明的變速器由上述各變速模塊任意排列組合(即各變速模塊的結(jié)構(gòu)可以不同也可以相同，模塊之間的連接順序任意)串連構(gòu)成。下面通過兩個(gè)具體實(shí)施例來說明。

如圖9、圖10所示分別為“16個(gè)前進(jìn)擋+8倒擋”的兩個(gè)實(shí)施例，分別為四個(gè)變速模塊串聯(lián)，其中第一級(jí)變速模塊的輸入端構(gòu)成變速器的輸入端，最后一級(jí)變速模塊的輸出端構(gòu)成變速器的輸出端，前一級(jí)變速模塊的輸出端與緊接的后一級(jí)變速模塊的輸入端相連。

第一級(jí)變速模塊為三速裝置(檔位數(shù)：2個(gè)前進(jìn)擋+1個(gè)倒擋)，第二級(jí)變速模塊為二速裝置(檔位數(shù)：2個(gè)檔位)，第三級(jí)變速模塊為二速裝置(檔位數(shù)：2個(gè)檔位)，第四級(jí)變速模塊為二速裝置(檔位數(shù)：2個(gè)檔位)，因此四級(jí)所組成的變速器的前進(jìn)檔位數(shù)為：2×2×2×2＝16擋，倒檔位數(shù)為：2×2×2＝8擋。

在每個(gè)變速模塊中均采用兩組中間軸總成，并且這兩組中間軸總成相對(duì)于保持架總成的旋轉(zhuǎn)中心沿圓周方向180°布置。兩種實(shí)施例的主要結(jié)構(gòu)特性見下表：

表1 圖9所示變速器

表2 圖10所示變速器

結(jié)合附圖和上表可以看出，圖10所示變速器與圖9所示變速器中各級(jí)變速模塊在換擋時(shí)一個(gè)離合器分離的同時(shí)另一個(gè)離合器同步接合，都能夠在換擋過程中實(shí)現(xiàn)動(dòng)力不中斷；但是圖10所示變速器與圖9所示變速器的區(qū)別在于第一級(jí)變速模塊的B離合器、第二級(jí)變速模塊的B2離合器、第三級(jí)變速模塊的B2離合器均采用了超越離合器加多片濕式離合器的結(jié)合體，能夠在換擋過程中實(shí)現(xiàn)扭矩的平滑過渡，大大降低了對(duì)B/B2離合器和C/C2離合器油缸壓力的控制難度。

下面以圖10所示的變速器為例來說明其在檔位切換過程中，扭矩能夠?qū)崿F(xiàn)平滑過渡：

(一)、實(shí)施例中第一級(jí)變速模塊的結(jié)構(gòu)和參數(shù)如下：

i₁>1，為減速器；

輸入端及輸入齒輪的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針(從輸入端向輸出端看)；

B離合器采用超越離合器，鎖止方向?yàn)槟鏁r(shí)針，超越方向?yàn)轫槙r(shí)針；

C離合器需采用多片濕式離合器(布置位置靠近輸入端)，C離合器的主動(dòng)組件及其摩擦片與輸入軸連接于一體同步旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)組件及其摩擦片與齒輪機(jī)構(gòu)保持架總成連接于一體同步旋轉(zhuǎn)。

為了便于說明首先設(shè)定初始工況是：B離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)，C離合器處于分離狀態(tài)，傳遞的摩擦扭矩M_C＝0，此時(shí)傳動(dòng)比為i，扭矩關(guān)系為：

M_輸入＝M₁₁

M_輸出＝i*M₁₁

M_輸出＝M_輸入+M_B

式中

M_輸入--輸入端傳遞的扭矩；

M_輸出--輸出端傳遞的扭矩；

M₁₁--輸入齒輪TI1上傳遞的扭矩；

M_B--B離合器(超越離合器)傳遞的扭矩；

M_C--C離合器(多片濕式離合器)傳遞的扭矩；

當(dāng)需要進(jìn)行檔位切換時(shí)，所述C離合器開始慢慢接合，傳遞的摩擦扭矩M_C由小到最大，接合過程中的扭矩關(guān)系為：

M_輸入-M_C＝M₁₁

M_輸出＝i*M₁₁

M_輸出＝M_輸入+M_B

⑴.當(dāng)M_C＝0時(shí)，

M_輸出＝i*M_輸入，

M_B＝(i-1)*M_輸入

即為上述的初始工況；

⑵.當(dāng)M_C傳遞到最大扭矩時(shí)，即

M_B＝0；

M_輸出＝M_輸入，

此時(shí)根據(jù)檔位切換過程中的扭矩關(guān)系，解出M_C傳遞的最大扭矩為：

M_C＝(1-1/i)M_輸入

因此，當(dāng)M_C由變化時(shí)，則輸出扭矩就由變化，檔位就由傳動(dòng)比為i的比為1的檔位，從而實(shí)現(xiàn)了換擋過程的平滑過渡。

(二)、第二、三級(jí)變速模塊在檔位切換過程中扭矩的變化的分析過程與第一級(jí)變速模塊相同，此處不再贅述。

(三)、第三級(jí)變速模塊的結(jié)構(gòu)和參數(shù)如下：

i₄<1，為增速器；

輸入端的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針(從輸入端向輸出端看)；

B2離合器為多片濕式離合器；

C2離合器為多片濕式離合器。

為了便于說明首先設(shè)定初始工況是：B2離合器處于分離狀態(tài)，C2離合器處于接合狀態(tài)，傳遞的摩擦扭矩M_B＝0，此時(shí)傳動(dòng)比為1，扭矩關(guān)系為：

M_輸入＝M_輸出

當(dāng)進(jìn)行檔位切換時(shí)，B2離合器開始慢慢接合，傳遞的摩擦扭矩M_B由小到最大，接合過程中的扭矩關(guān)系為：

M_輸出＝M₁₄+M_C

M₁₄＝i*M_輸入

M_輸入＝M_輸出+M_B

式中，M₁₄-輸出齒輪TI4上傳遞的扭矩；

⑴.當(dāng)M_B＝0時(shí)，

M_輸出＝M_輸入，

即為傳動(dòng)比為1的檔位；

⑵.當(dāng)M_B傳遞到最大扭矩時(shí)，即M_C＝0，此時(shí)根據(jù)檔位切換過程中的扭矩關(guān)系，解出M_B傳遞的最大扭矩為：

M_B＝(1-i)M_輸入

M_輸出＝i*M_輸入，

因此，當(dāng)M_B由變化時(shí)，輸出扭矩就由變化，檔位就由傳動(dòng)比為1的比為i的檔位。

綜上所述，圖10所示變速器檔位切換過程中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)力不中斷，而且可以實(shí)現(xiàn)輸出扭矩平滑過渡。