[发明专利]一种模块化级联式变速器

说明书

本发明公开了一种模块化级联式变速器，包括依次连接的用于输入扭矩的输入轴、N个齿轮传动模块、N‑1个用于传递扭矩的中间轴和用于输出扭矩的输出轴，其中N为除零之外的自然数；所述N个齿轮传动模块以级联形式相连，每一齿轮传动模块具有2个不同速比。本发明提供的一种模块化级联式变速器在齿轮数相同的情况下比传统变速器结构可提供更多速比组合，通过4N个齿轮可提供2^N个不同速比，而传统变速器的齿轮传动装置4N个齿轮仅能提供2N个不同速比。

技术领域

本发明涉及车辆档位变速器，尤其涉及一种模块化级联式变速器。

背景技术

多挡化是汽车变速器的一大发展趋势。提高变速箱挡位的数量有利于提高发动机燃油经济性。而针对电动汽车，多挡位变速器能够充分发挥驱动电机的潜力，提高低速扭矩，提高最高允许车速，从而减少对电机功率的要求。此外，重载汽车为保证良好的动力性和加速性，要求扩大变速器传动比的范围并增加挡位数。目前典型的变速器设计可提供的传动比组合数是齿轮数量的一半，很难满足高性能、多挡位需求。

因此，亟待解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种在齿轮数相同的情况下可指数级增加传动比的组合，满足高性能多档位需求的模块化级联式变速器。

技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种模块化级联式变速器，包括依次连接的用于输入扭矩的输入轴、N个齿轮传动模块、(N-1)个用于传递扭矩的中间轴和用于输出扭矩的输出轴，其中N为除零之外的自然数；所述N个齿轮传动模块以级联形式相连，每一齿轮传动模块具有2个不同速比。

其中，所述输入轴、中间轴和输出轴相互平行设置，第K个中间轴即作为第K个齿轮传动模块的输出轴又作为第K+1个齿轮传动模块(2)的输入轴，其中K＝k＝1，2，……，N-1。

优选的，所述每一齿轮传动模块均包括两对相互啮合的主齿轮和副齿轮，每对主副齿轮具有固定速比；其中第1个齿轮传动模块中的主齿轮同轴固定安装在输入轴上，其余齿轮传动模块中的主齿轮分别同轴固定安装在相应的中间轴上；第N个齿轮传动模块中的副齿轮以空转形式同轴安装在输出轴上，其余齿轮传动模块中的副齿轮分别以空转形式同轴安装在相应的中间轴上。

再者，所述每一齿轮传动模块还包括安装在两个副齿轮之间的同步器，第N个齿轮传动模块中同步器同轴安装在输出轴上随输出轴上同步旋转，且可沿输出轴轴向位移，并分别与左右副齿轮接合，使被接合的副齿轮与输出轴同步旋转；其余齿轮传动模块中的同步器分别同轴安装在相应的中间轴上随中间轴同步旋转，且可沿中间轴轴向位移，并分别与左右副齿轮接合，使被接合的副齿轮与中间轴同步旋转。

进一步，所述每一齿轮传动模块还包括安装在两个主齿轮之间的同步器，第N个齿轮传动模块中同步器同轴安装在输入轴上随输出轴上同步旋转，且可沿输入轴轴向位移，并分别与左右主齿轮接合，使被接合的主齿轮与输入轴同步旋转；其余齿轮传动模块中的同步器分别同轴安装在相应的中间轴上随中间轴同步旋转，且可沿中间轴轴向位移，并分别与左右主齿轮接合，使被接合的主齿轮与中间轴同步旋转。

工作原理：本发明N个同步器均可选择性地与其相邻的两个副齿轮接合或可选择性地与其相邻的两个主齿轮接合，N个齿轮传动模块以级联形式相连，则输入扭矩通过输入轴、各齿轮传动模块中相互啮合的主副齿轮对传递至各齿轮传动模块对应的中间轴，该中间轴又作为下一级齿轮传动模块的输入轴，直至将扭矩传递至第(N-1)个中间轴，第(N-1)个中间轴作为第N级齿轮传动模块的输入轴，通过第N齿轮传动模块中相互啮合的主副齿轮对将扭矩传递至输出轴，输出轴形成扭矩输出。因此，本发明提采用N个齿轮传动模块，即齿轮总数量为4N，可提供的不同速比总数为2^N。