專利名稱：提高中間軸式變速箱傳動效率的傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車底盤與傳動領(lǐng)域，特別涉及一種提高中間軸式變速箱傳動效率的傳動裝置。
背景技術(shù)：
由于能源危機(jī)及環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重，能源利用率成為人們關(guān)注的焦點。在汽車行業(yè)，汽車傳動效率直接影響汽車燃油經(jīng)濟(jì)性及其排放，變速箱傳動效率是構(gòu)成整車傳動效率的關(guān)鍵因素。就國內(nèi)外研究文獻(xiàn)表明,變速箱功耗可分為有載荷功耗和無載荷功耗,其中，有載荷功耗主要包括有載荷條件下的齒輪嚙合功耗和軸承功耗，無載荷功耗主要包括齒輪的攪油損失、風(fēng)阻損失(齒輪在空氣或空氣與油霧的環(huán)境中由于流體阻力造成的功耗)以及軸承功耗。就國內(nèi)外的實驗數(shù)據(jù)來看，無載荷功耗相對有載荷功耗而言是組成變速箱功耗的主要部分，中低速時，變速箱功耗主要表現(xiàn)為齒輪嚙合功耗和攪油損失，高速時，風(fēng)阻損失尤為明顯。傳統(tǒng)變速器中，齒輪大多處于常哨合轉(zhuǎn)動狀態(tài)，通常在某一擋位工作時，該擋位對應(yīng)傳動齒輪副承載轉(zhuǎn)動，其他擋位對應(yīng)傳動齒輪副則空載轉(zhuǎn)動，雖然其他擋位傳動齒輪副不承載，但齒輪空轉(zhuǎn)帶來的攪油損失和風(fēng)阻損失不可避免。這主要是因為傳統(tǒng)變速箱的擋位對應(yīng)傳動齒輪副中一般都是一個齒輪空套，另一個齒輪與軸固接，利用動力切換裝置將空套齒輪與軸動力連接，完成換擋，如此只要軸在轉(zhuǎn)動，其他不參與擋位工作的齒輪副就會空載轉(zhuǎn)動，有轉(zhuǎn)動自然就會帶來一定的攪油損失和風(fēng)阻損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是要提供一種減少空載轉(zhuǎn)動齒輪帶來的攪油損失和風(fēng)阻損失的提高中間軸式變速箱傳動效率的傳動裝置。為了解決以上的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種提高中間軸式變速箱傳動效率的傳動裝置，中間軸式變速箱包括變速箱箱體、輸入軸、中間軸、輸出軸、第一級傳動齒輪、直接擋接合齒圈、除直接擋和倒擋外的各擋位對應(yīng)的傳動齒輪、倒擋齒輪、同步器及軸承，除直接擋外其他擋位都為兩級齒輪傳動，并共用第一級傳動齒輪；變速箱輸入軸前端通過軸承支承于變速箱箱體，末端通過花鍵與同步器花鍵轂連接，第一級傳動主動齒輪空套在輸入軸上，第一級傳動從動齒輪固接在中間軸上；變速箱輸出軸前端支承于輸入軸的末端孔內(nèi)， 并與直接擋接合齒圈固接，另一端支承于變速箱體上；變速箱中間軸兩端通過軸承支承于變速箱體上；除直接擋和倒擋外，變速箱各擋位對應(yīng)傳動齒輪空套在軸上，采用同步器換擋，實現(xiàn)某一擋位工作時，其他擋位齒輪不轉(zhuǎn)動，處于靜止?fàn)顟B(tài)。所述第一級傳動從動齒輪一直處于攪油狀態(tài)，利用其飛濺油液對一擋齒輪進(jìn)行潤滑。所述變速箱采用浸油潤滑，在變速箱箱體內(nèi)壁上開設(shè)有集油溝槽，將飛濺到箱體內(nèi)壁的油匯集引流到設(shè)定的位置，起著潤滑的作用。所述變速箱采用變速箱控制器(TCU)進(jìn)行選換擋控制，需要由m(l彡m彡3)個同步器來完成換擋的擋位，變速箱控制器根據(jù)油門踏板判斷升擋或降擋，轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)先接合閾值時，預(yù)先將目標(biāo)擋位對應(yīng)的m-Ι個同步器接合，當(dāng)轉(zhuǎn)速進(jìn)入換擋轉(zhuǎn)速，進(jìn)行換擋時再將剩下的目標(biāo)擋位對應(yīng)的那個同步器接合。所述倒擋可選用同步器或直齒滑動齒輪換擋方式。 本發(fā)明的優(yōu)越功效在于
目標(biāo)擋位工作時，其他擋位傳動齒輪空套在軸上，沒有和同步器接合，因而不會轉(zhuǎn)動， 減少了不參與實質(zhì)工作的攪油齒輪數(shù)量，同時使處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)但卻不參與實質(zhì)工作的齒輪總數(shù)減少，從而減少了變速箱每個擋位工作時的攪油損失和風(fēng)阻損失，尤其以使用頻率高的直接擋工作時最為突出，有效提高了變速箱的整體傳動效率，改善變速箱溫升，提高變速箱壽命。


圖I為本發(fā)明中間軸式五擋變速箱傳動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖I裝置一擋動力傳遞路徑示意3為圖I裝置二擋動力傳遞路徑示意4為圖I裝置三擋動力傳遞路徑示意5為圖I裝置四擋動力傳遞路徑示意6為圖I裝置五擋動力傳遞路徑示意7為圖I裝置倒擋動力傳遞路徑示意中標(biāo)號說明
I一變速箱箱體；2—第一級傳動主動齒輪；
3—輸入軸；4一中間軸；
5一第一級傳動從動齒輪；6—輸出軸；
ABCDE為換擋同步器；F為倒擋用直齒滑動齒輪；
I一一擋主從動齒輪 III一二擋主從動齒輪 V—五擋主從動齒輪
II一二擋主從動齒輪；
IV—四擋(直接擋)接合齒圈 R—倒擋傳動齒輪。
具體實施例方式請參閱附圖所示，以五擋中間軸式變速箱為例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。如圖I所示，本發(fā)明提供了一種提高中間軸式變速箱傳動效率的傳動裝置，包括變速箱箱體I、輸入軸3、中間軸4、輸出軸6、第一級傳動主動齒輪2、第一級傳動從動齒輪
5、直接擋接合齒圈IV、除直接擋和倒擋外的各擋位對應(yīng)傳動齒輪(I、11、111、V)、倒擋傳動齒輪R、同步器A-E及軸承，除直接擋外其他擋位都為兩級齒輪傳動，并共用第一級傳動齒輪2與5。所述變速箱輸入軸03前端通過軸承支承于變速箱箱體I，末端通過花鍵與同步器A花鍵轂連接，第一級傳動主動齒輪2空套在輸入軸3上，第一級傳動從動齒輪5固接在中間軸4上；所述變速箱輸出軸6的前端通過軸承支承于輸入軸3的末端孔內(nèi)，并與直接擋接合齒圈4固接，后端支承于變速箱體I上；所述變速箱中間軸4兩端通過軸承支承于變速箱體I上。所述變速箱一二三五擋對應(yīng)傳動齒輪I、II、III、V空套在中間軸4和輸出軸6 上，均采用同步器換擋。所述倒擋采用直齒滑動齒輪F換擋方式，通過倒擋傳動齒輪R實現(xiàn)倒擋功能。所述變速箱采用浸油潤滑，考慮到一擋主動齒輪尺寸小，一般情況下不直接浸入潤滑油中，為方便一擋齒輪I的潤滑，將其靠近所述中間軸前端第一級傳動從動齒輪5布置，由于變速箱一擋工作時，第一級傳動從動齒輪5 —直處于攪油狀態(tài)，可利用其飛濺油液對一擋齒輪I進(jìn)行潤滑，同時可在變速箱內(nèi)壁上開設(shè)集油溝槽，將飛濺到箱體內(nèi)壁的油匯集起來弓I到相應(yīng)位置，起著潤滑的作用。如圖2所示，一擋起步行駛時，同步器A、B、D處于左接合狀態(tài)，動力經(jīng)由輸入軸 3——第一級傳動主動齒輪2——第一級傳動從動齒輪5——一擋主從動齒輪I——輸出軸 6，此時一擋主從動齒輪I和第一級傳動主從動齒輪2、5在轉(zhuǎn)動，其他擋位傳動齒輪空套在軸上也都沒有和同步器接合，因而不會轉(zhuǎn)動，減少了一擋的攪油損失和風(fēng)阻損失。如圖3所示，二擋行駛時，同步器A、C、E處于左接合狀態(tài)，動力經(jīng)由輸入軸3—— 第一級傳動主動齒輪2——第一級傳動從動齒輪5——二擋主從動齒輪II——輸出軸6，此時二擋主從動齒輪II和第一級傳動主從動齒輪2、5在轉(zhuǎn)動，其他擋位傳動齒輪空套在軸上也都沒有和同步器接合，因而不會轉(zhuǎn)動，減少了二擋的攪油損失和風(fēng)阻損失。如圖4所示，三擋行駛時，同步器A處于左接合狀態(tài)，B和D處于右接合狀態(tài)，動力經(jīng)由輸入軸3—第一級傳動主動齒輪2—第一級傳動從動齒輪5—三擋主從動齒輪 III——輸出軸6，此時三擋主從動齒輪III和第一級傳動主從動齒輪2、5在轉(zhuǎn)動，其他擋位傳動齒輪空套在軸上也都沒有和同步器接合，因而不會轉(zhuǎn)動，減少了三擋的攪油損失和風(fēng)阻損失。如圖5所示，四擋行駛時，即直接擋行駛時，同步器A處于右接合狀態(tài)，動力經(jīng)由輸入軸3—四擋接合齒圈4—輸出軸6，此時所有齒輪都不轉(zhuǎn)動，攪油損失和風(fēng)阻損失相對其他擋位達(dá)到最小，效果最佳。如圖6所示，五擋行駛時，同步器A處于左接合狀態(tài)，C和E處于右接合狀態(tài)，動力經(jīng)由輸入軸3—第一級傳動主動齒輪2—第一級傳動從動齒輪5—五擋主從動齒輪 V—輸出軸6，此時五擋主從動齒輪V和第一級傳動主從動齒輪2、5在轉(zhuǎn)動，其他擋位傳動齒輪空套在軸上也都沒有和同步器接合，因而不會轉(zhuǎn)動，減少了五擋的攪油損失和風(fēng)阻損失。如圖7所示，倒擋行駛時，同步器A處于左接合狀態(tài)，倒擋用直齒滑動齒輪F處于左接合狀態(tài)，動力經(jīng)由輸入軸3——第一級傳動主動齒輪2——第一級傳動從動齒輪5—— 倒擋傳動齒輪R——輸出軸6，此時倒擋傳動動齒輪R和第一級傳動主從動齒輪2、5在轉(zhuǎn)動，其他擋位傳動齒輪空套在軸上也都沒有和同步器接合，因而不會轉(zhuǎn)動，減少了倒擋的攪油損失和風(fēng)阻損失。本發(fā)明提出相應(yīng)的選換擋控制方法，以不增加選換擋時間。分析可知，在動力未中斷的情況下，最多可預(yù)先接合m-Ι個同步器。本發(fā)明所述變速箱采用變速箱控制器(TCU)進(jìn)行選換擋控制，設(shè)定預(yù)先接合閾值，即轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)先接合閾值則完成其中m-Ι個同步器的預(yù)先接合任務(wù)(m-Ι為O表示無需預(yù)先接合)，當(dāng)轉(zhuǎn)速進(jìn)入換擋轉(zhuǎn)速，進(jìn)行換擋時，再將剩下的一個同步器接合。具體實施是變速箱控制器根據(jù)油門踏板判斷升擋或降擋，踩油門踏板時，變速箱控制器判定為升擋過程，做好升擋準(zhǔn)備，轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)先接合閾值時，預(yù)先將目標(biāo)擋位對應(yīng)的m-Ι個同步器接合，當(dāng)轉(zhuǎn)速進(jìn)入換擋轉(zhuǎn)速，進(jìn)行換擋時再將剩下的目標(biāo)擋位對應(yīng)的那個同步器接合，比如變速箱從一擋升至二擋，換擋前判定為升擋，轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)先接合閾值時，變速箱控制器使同步器C預(yù)先左接合，當(dāng)轉(zhuǎn)速進(jìn)入換擋轉(zhuǎn)速，進(jìn)行換擋時同步器B、 D退出接合，同時同步器E左接合；踩制動踏板時，可分為普通制動和緊急制動，普通制動， 變速箱控制器判定為降擋過程，做好降擋準(zhǔn)備，轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)先接合閾值時，預(yù)先將目標(biāo)擋位對應(yīng)的m-Ι個同步器接合，當(dāng)轉(zhuǎn)速進(jìn)入換擋轉(zhuǎn)速，進(jìn)行換擋時再將剩下的目標(biāo)擋位對應(yīng)的那個同步器接合，緊急制動時則無需考慮同步器的切換變速箱控制器判定為降擋過程，比如從三擋降至二擋，換擋前判定為降擋，轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)先接合閾值時，變速箱控制器使同步器 C預(yù)先左接合，當(dāng)轉(zhuǎn)速進(jìn)入換擋轉(zhuǎn)速，進(jìn)行換擋時同步器B、D退出接合，同時同步器E左接合。圖I所示變速箱倒擋采用直齒滑動齒輪換擋方式，倒車時，只需在停車狀態(tài)下，將倒擋直齒輪F推至嚙合狀態(tài)即可。采用上述選換擋控制策略，能在不增加換擋時間的前提下，有效減小變速箱中的齒輪攪油損失及風(fēng)阻損失。
權(quán)利要求
1.一種提高中間軸式變速箱傳動效率的傳動裝置，中間軸式變速箱包括變速箱箱體、 輸入軸、中間軸、輸出軸、第一級傳動齒輪、直接擋接合齒圈、除直接擋和倒擋外的各擋位對應(yīng)的傳動齒輪、倒擋齒輪、同步器及軸承，除直接擋外其他擋位都為兩級齒輪傳動，并共用第一級傳動齒輪；其特征在于變速箱輸入軸前端通過軸承支承于變速箱箱體，末端通過花鍵與同步器花鍵轂連接，第一級傳動主動齒輪空套在輸入軸上，第一級傳動從動齒輪固接在中間軸上；變速箱輸出軸前端支承于輸入軸的末端孔內(nèi)，并與直接擋接合齒圈固接，另一端支承于變速箱體上；變速箱中間軸兩端通過軸承支承于變速箱體上；除直接擋和倒擋外，變速箱各擋位對應(yīng)傳動齒輪空套在軸上，采用同步器換擋，實現(xiàn)某一擋位工作時，其他擋位齒輪不轉(zhuǎn)動，處于靜止?fàn)顟B(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高中間軸式變速箱傳動效率的傳動裝置，其特征在于所述第一級傳動從動齒輪一直處于攪油狀態(tài)，利用其飛濺油液對一擋齒輪進(jìn)行潤滑。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高中間軸式變速箱傳動效率的傳動裝置，其特征在于所述變速箱采用浸油潤滑，在變速箱箱體內(nèi)壁上開設(shè)有集油溝槽，將飛濺到箱體內(nèi)壁的油匯集引流到設(shè)定的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高中間軸式變速箱傳動效率的傳動裝置，其特征在于所述變速箱采用變速箱控制器TCU進(jìn)行選換擋控制，需要由m個同步器來完成換擋的擋位，變速箱控制器根據(jù)油門踏板判斷升擋或降擋，轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)先接合閾值時，預(yù)先將目標(biāo)擋位對應(yīng)的m-Ι個同步器接合，當(dāng)轉(zhuǎn)速進(jìn)入換擋轉(zhuǎn)速，進(jìn)行換擋時再將剩下的目標(biāo)擋位對應(yīng)的那個同步器接合，其中I < m < 3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高中間軸式變速箱傳動效率的傳動裝置，變速箱輸入軸前端通過軸承支承于變速箱箱體，末端通過花鍵與同步器花鍵轂連接，第一級傳動主動齒輪空套在輸入軸上，第一級傳動從動齒輪固接在中間軸上；變速箱輸出軸前端支承于輸入軸的末端孔內(nèi)，并與直接擋接合齒圈固接，另一端支承于變速箱體上；變速箱中間軸兩端通過軸承支承于變速箱體上；除直接擋和倒擋外，變速箱各擋位對應(yīng)傳動齒輪空套在軸上，采用同步器換擋，實現(xiàn)某一擋位工作時，其他擋位齒輪不轉(zhuǎn)動，處于靜止?fàn)顟B(tài)。本發(fā)明的優(yōu)點是有效提高了變速箱的整體傳動效率，改善變速箱溫升，提高變速箱壽命。
文檔編號F16H57/021GK102606715SQ20121007741
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者盧志堅, 唐峰, 陳辛波 申請人:同濟(jì)大學(xué)