一种四速比变速机构的制作方法

本发明涉及汽车变速器技术领域，特别涉及一种四速比变速机构。

背景技术：

在某些应用场合，需要动力系统提供宽泛的转速和扭矩输出，如行驶工况复杂的汽车，为满足起步、加速、爬坡、高速行驶等多种行驶工况需要驱动轮有宽泛的转速和扭矩范围，而汽车发动机通常只能在较狭窄的转速区间提供有限范围的扭矩输出，采用具有多个传动比的变速器扩展输出转速和扭矩范围可以满足汽车复杂多变的行驶工况对转速和扭矩差异巨大的动力需求。

汽车变速器作为重要的汽车部件，需要具有结构紧凑、传动效率高、运行可靠寿命长等特点，已有多种为以汽油机或柴油机为发动机的汽车开发的汽车变速器，有的采用多组行星齿轮排和液力变矩器实现多个传动比、有的采用多种不同齿数比的齿轮副实现多个传动比、有的采用改输入轴带轮和输出轴带轮工作半径获得可在某个传动比区间变化的传动比等，这些变速器对改善汽车动力性能和提高燃油经济性贡献卓越，但这些变速器为满足越来越高的用户需求，结构越来越复杂，制造难度大、成本高昂。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构紧凑、重量轻、传动效率高、运行可靠、寿命长，采用行星齿轮组传动且具有四个速比的四速比变速机构。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：提供一种四速比变速机构，包括：输入轴、输出轴、机架，其中，所述四速比变速机构还包括一个三速比行星齿轮变速机构、一组传动齿轮副，三速比行星齿轮变速机构包含行星齿轮组、输入构件、输出构件、第一选换挡装置、第二选换挡装置，行星齿轮组包含一个太阳轮、一个齿圈、一个行星架、若干行星轮，输入构件可与输入轴通过齿轮副传递运动和扭矩，输入构件也可与输入轴连接或合并为同一构件，太阳轮可通过第一选换挡装置选择与输入构件或机架联结，齿圈可通过第二选换挡装置选择与输入构件或机架联结，行星架与输出构件连接或合并为同一构件，输出构件可与输出轴连接或合并为同一构件，输出构件也可与输出轴通过齿轮副传递运动和扭矩，通过第三选换挡装置选择联结或断开联结传动齿轮副。

在一些实施方式中，输入轴与行星齿轮组输入构件连接或合并为同一构件，行星齿轮组输出构件与输出轴通过齿轮传递运动和扭矩，传动齿轮副的输入齿轮布置在输入轴上、输出齿轮布置在输出轴上。

在一些实施方式中，输入轴与行星齿轮组输入构件通过齿轮传动副传递运动和扭矩，行星架与行星齿轮组输出构件连接或合并为同一构件，行星齿轮组输出构件与输出轴连接或合并为同一构件，传动齿轮副的输入齿轮布置在输入轴上、输出齿轮布置在输出轴上。

在一些实施方式中，第一选换挡装置包含与输入构件连接的第一选换挡主动件、与太阳轮连接的第一选换挡从动件、与机架连接的第一选换挡止锁件，第一选换挡从动件可分别与第一选换挡主动件或第一选换挡止锁件联结，第二选换挡装置包含与输入构件连接的第二选换挡主动件、与齿圈连接的第二选换挡从动件、与机架连接的第二选换挡止锁件，第二选换挡从动件可分别与第二选换挡主动件或第二选换挡止锁件联结，第三选换挡装置包含与输入轴或输出轴连接的第三选换挡连轴件、与传动齿轮副的输入或输出齿轮连接的传动齿轮副选换挡件，第三选换挡装置的连轴件可与传动齿轮副选换挡件联结或断开联结。

在一些实施方式中，第一选换挡从动件可既不与第一选换挡主动件联结也不与第一选换挡止锁件联结，第二选换挡从动件可既不与第二选换挡主动件联结也不与第二选换挡止锁件联结。

在一些实施方式中，所述输入齿轮副、传动齿轮副可部分或全部换成链传动副或带传动副。

在一些实施方式中，所述四速比变速机构用作具有四个变速比的四速变速器。

在一些实施方式中，所述四速比变速机构与其他变速机构组合成具有更多变速比的多速比变速器。

本发明所述输入构件一般是指运动和扭矩输入的构件，但在某些用途或工况，输入构件也可用作运动和扭矩的输出构件。

本发明所述输出构件一般是指运动和扭矩输出的构件，但在某些用途或工况，输出构件也可用作运动和扭矩的输入构件。

本发明所述机架是指变速器壳体或机构的支架、支座等构件。

本发明所述选换挡装置是指可使传动零部件根据传动联结关系需求两两联结的机构或装置，如同步器、离合器。

有益效果

通过前述技术方案的描述，不难理解本发明提供的四速比变速机构可至少获得以下有益效果之一或全部：

具有结构紧凑、重量轻、传动效率高、运行可靠、寿命长等优点；

具有多种结构变体，可满足多种布置需求，可适应多种应用场合；

具有四种不同的前进速比和一个后退速比，不仅扩展了输出转速和扭矩范围从而能满足更宽泛的应用需求，还能改善动力性能、提高发动机的输出效率；

还因结构紧凑、重量轻、及具有多种结构变体能适应多种布置需求的特点，使得根据本发明的四速比变速机构不仅可用于四速比变速器，还可与其它机构组合从而拓展为具有更多变速比的变速器满足更多应用需求。

附图说明

本文所述的附图仅用于示意目的，应该理解的是，说明和具体示例仅意图用于示意目的，而不是意图限制本发明公开的范围。

在附图中，相同标号一致地表示相同的元件、构件或特征。

图1是根据本发明优选实施例之一的四速比变速机构的示意图

图2是根据本发明优选实施例之二的四速比变速机构的示意图

附图标记说明

01、根据本发明优选实施例之一的四速比变速机构；

02、根据本发明优选实施例之二的四速比变速机构；

10、机架（或变速器壳体）；

11、输入轴；

12、行星齿轮组输入构件；

13、行星齿轮组输出构件；

14、输出轴；

20、行星齿轮组；

21、太阳轮；

22、齿圈；

23、行星架；

24、行星轮；

30、第一选换挡装置；

31、第一选换挡主动件；

32、第一选换挡从动件；

33、第一选换挡止锁件；

40、第二选换挡装置；

41、第二选换挡主动件；

42、第二选换挡从动件；

43、第二选换挡止锁件；

50、第三选换挡装置；

51、传动齿轮（或链轮、或带轮）副选换挡件；

52、第三选换挡连轴件；

60、输入轴与行星齿轮组输入构件齿轮（或链轮、或带轮）传动副；

61、输入轴齿轮（或链轮、或带轮）；

62、行星齿轮组输入构件齿轮（或链轮、或带轮）；

70、传动齿轮（或链轮、或带轮）副；

71、传动齿轮（或链轮、或带轮）副输入齿轮（或链轮、或带轮）；

72、传动齿轮（或链轮、或带轮）副输出齿轮（或链轮、或带轮）；

90、行星齿轮组输出构件与输出轴齿轮（或链轮、或带轮）传动副；

91、行星齿轮组输出构件齿轮（或链轮、或带轮）；

92、输出轴齿轮（或链轮、或带轮）；

100、三速比行星齿轮变速机构。

具体实施方式

为使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果 更加清楚明白，以下结合附图及优选实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，以下描述的具体实施例仅用以示意、解释本发明，本质上仅仅是示范性的，而不是意图用于限制本发明的公开、应用或用途。

如图1所示，根据本发明优选实施例之一的四速比变速机构01，包括：输入轴11、输出轴14、机架10，其中，所述四速比变速机构01还包括一个三速比行星齿轮变速机构100、一组传动齿轮副70，三速比行星齿轮变速机构100包含行星齿轮组20、行星齿轮组输入构件12、行星齿轮组输出构件13、第一选换挡装置30、第二选换挡装置40，行星齿轮组20包含一个太阳轮21、一个齿圈22、一个行星架23、若干行星轮24，行星齿轮组输入构件12与输入轴11连接或合并为同一构件，太阳轮21可通过第一选换挡装置30选择与行星齿轮组输入构件12或机架10联结，齿圈22可通过第二选换挡装置40选择与行星齿轮组输入构件12或机架10联结，行星架23与行星齿轮组输出构件13连接或合并为同一构件，行星齿轮组输出构件13也可与输出轴14通过齿轮（或链轮、或带轮）副90传递运动和扭矩，通过第三选换挡装置50选择联结或断开联结传动齿轮副70。

其中，输入轴11与行星齿轮组输入构件12连接或合并为同一构件，行星齿轮组输出构件13与输出轴14通过行星齿轮组输出构件与输出轴齿轮（或链轮、或带轮）传动副90传递运动和扭矩，传动齿轮副70的输入齿轮71布置在输入轴11上、输出齿轮72布置在输出轴14上。

其中，第一选换挡装置30包含与行星齿轮组输入构件12连接的第一选换挡主动件31、与太阳轮21连接的第一选换挡从动件32、与机架10连接的第一选换挡止锁件33，第一选换挡从动件32可分别与第一选换挡主动件31或第一选换挡止锁件33联结，第二选换挡装置40包含与行星齿轮组输入构件12连接的第二选换挡主动件41、与齿圈22连接的第二选换挡从动件42、与机架10连接的第二选换挡止锁件43，第二选换挡从动件42可分别与第二选换挡主动件41或第二选换挡止锁件43联结，第三选换挡装置50包含与输入轴11或输出轴14连接的第三选换挡连轴件52、与传动齿轮（或链轮、或带轮）副70输入或输出齿轮（或链轮、或带轮）连接的传动齿轮（或链轮、或带轮）副选换挡件51，第三选换挡装置的连轴件52可与传动齿轮副选换挡件51联结或断开联结。

其中，第一选换挡从动件32可既不与第一选换挡主动件31联结也不与第一选换挡止锁件33联结，第二选换挡从动件42可既不与第二选换挡主动件41联结也不与第二选换挡止锁件43联结。

为更好地理解根据本发明优选实施例之一的四速比变速机构01，下面对该实施例中四个速比的运动和扭矩的传递情况进行详细说明：

三速比行星齿轮变速机构100第一个速比的运动和扭矩传递：

使第一选换挡从动件32与第一选换挡主动件31同步并联结，使第二选换挡从动件42与第二选换挡止锁件43同步并联结。

运动和扭矩由输入轴11（也是三速比行星齿轮变速机构100的行星齿轮组输入构件12）输入，再经第一选换挡主动件31、第一选换挡从动件32传递至太阳轮21，因与第二选换挡从动件42连接的齿圈22已被与机架10连接第二选换挡止锁件43锁住，运动和扭矩由太阳轮21输入行星齿轮组20减速后由行星架23输出至行星齿轮组输出构件13，运动和扭矩再经行星齿轮组输出构件齿轮（或链轮、或带轮）91、输出轴齿轮（或链轮、或带轮）92传递至输出轴14。

三速比行星齿轮变速机构100第二个速比的运动和扭矩传递：

使第一选换挡从动件32与第一选换挡止锁件33同步并联结，使第二选换挡从动件42与第二选换挡主动件41同步并联结。

运动和扭矩由第一输入轴11（也是三速比行星齿轮变速机构100的行星齿轮组输入构件12）输入，再经第二选换挡主动件41、第二选换挡从动件42传递至齿圈22，因与第一选换挡从动件32联结的太阳轮21已被与机架10连接第一选换挡止锁件33锁住，运动和扭矩由齿圈22输入行星齿轮组20减速后由行星架23输出至行星齿轮组输出构件13，运动和扭矩再经行星齿轮组输出构件齿轮（或链轮、或带轮）91、输出轴齿轮（或链轮、或带轮）92传递至输出轴14。

三速比行星齿轮变速机构100第三个速比的运动和扭矩传递：

使第一选换挡从动件32与第一选换挡主动件31同步并联结，使第二选换挡从动件42与第二选换挡主动件41同步并联结。

运动和扭矩由第一输入轴11（也是三速比行星齿轮变速机构100的行星齿轮组输入构件12）输入，运动和扭矩分别：经第一选换挡主动件31、第一选换挡从动件32传递至太阳轮21；经第二选换挡主动件41、第二选换挡从动件42传递至齿圈22，运动和扭矩由太阳轮21、齿圈22输入行星齿轮组20后由行星架23输出至行星齿轮组输出构件13，运动和扭矩再经行星齿轮组输出构件齿轮（或链轮、或带轮）91、输出轴齿轮（或链轮、或带轮）92传递至输出轴14。

传动齿轮副70的运动和扭矩传递：

第三选换挡装置的连轴件52与传动齿轮（或链轮、或带轮）副选换挡件51联结。

运动和扭矩由输入轴11输入，再经第三选换挡装置的连轴件52、传动齿轮（或链轮、或带轮）副选换挡件51、传动齿轮（或链轮、或带轮）副70的输入齿轮（或链轮、或带轮）71、输出齿轮（或链轮、或带轮）72传递至输出轴14。

空挡时选换挡装置各组件可能的联结情况：

当第一选换挡从动件32既不与第一选换挡主动件31联结也不与第一选换挡止锁件32联结时：行星齿轮组20的太阳轮21处于自由状态，行星齿轮组输入构件12与行星齿轮组输出构件14之间无法传递扭矩，此时三速比行星齿轮变速机构100处于空挡状态。

当第二选换挡从动件42既不与第二选换挡主动件41联结也不与第二选换挡止锁件43联结时：行星齿轮组20的齿圈22处于自由状态，行星齿轮组输入构件12与行星齿轮组输出构件14之间无法传递扭矩，此时三速比行星齿轮变速机构100处于空挡状态。

当第一选换挡从动件32既不与第一选换挡主动件31联结也不与第一选换挡止锁件32联结，且第二选换挡从动件42既不与第二选换挡主动件41联结也不与第二选换挡止锁件43联结时：行星齿轮组20的太阳轮21处于自由状态、齿圈22也处于自由状态，行星齿轮组输入构件12与行星齿轮组输出构件14之间无法传递扭矩，此时三速比行星齿轮变速机构100处于空挡状态。

应当注意的是：当只有当三速比行星齿轮变速机构100处于空挡状态时，才能使第三选换挡装置50的连轴件52与传动齿轮（或链轮、或带轮）副选换挡件51联结传递运动和扭矩；同理，只有当第三选换挡装置50的连轴件52与传动齿轮（或链轮、或带轮）副选换挡件51断开联结时，才能利用三速比行星齿轮变速机构100的三个速比变速传动。

当三速比行星齿轮变速机构100处于空挡状态且第三选换挡装置50的连轴件52与传动齿轮（或链轮、或带轮）副选换挡件51断开联结时，根据本发明优选实施例之一的四速比变速机构01处于空挡状态，输入轴与输出轴间不能传递扭矩和运动。

如图2所示，根据本发明优选实施例之二的四速比变速机构02，包括：输入轴11、输出轴14、机架10，其中，所述四速比变速机构02还包括一个三速比行星齿轮变速机构100、一组传动齿轮副70，三速比行星齿轮变速机构100包含行星齿轮组20、行星齿轮组输入构件12、行星齿轮组输出构件13、第一选换挡装置30、第二选换挡装置40，行星齿轮组20包含一个太阳轮21、一个齿圈22、一个行星架23、若干行星轮24，行星齿轮组输入构件12与输入轴11通过齿轮（或链轮、或带轮）副60传递运动和扭矩，太阳轮21可通过第一选换挡装置30选择与行星齿轮组输入构件12或机架10联结，齿圈22可通过第二选换挡装置40选择与行星齿轮组输入构件12或机架10联结，行星架23与行星齿轮组输出构件13连接或合并为同一构件，行星齿轮组输出构件13与输出轴14连接或合并为同一构件，通过第三选换挡装置50选择联结或断开联结传动齿轮副70。

其中，输入轴11与行星齿轮组输入构件12通过输入齿轮传动副60传递运动和扭矩，行星架23与行星齿轮组输出构件13连接或合并为同一构件，行星齿轮组输出构件13与输出轴14连接或合并为同一构件，传动齿轮副70的输入齿轮71布置在输入轴11上、输出齿轮72布置在输出轴14上。

其中，第一选换挡装置30包含与行星齿轮组输入构件12连接的第一选换挡主动件31、与太阳轮21连接的第一选换挡从动件32、与机架10连接的第一选换挡止锁件33，第一选换挡从动件32可分别与第一选换挡主动件31或第一选换挡止锁件33联结，第二选换挡装置40包含与行星齿轮组输入构件12连接的第二选换挡主动件41、与齿圈22连接的第二选换挡从动件42、与机架10连接的第二选换挡止锁件43，第二选换挡从动件42可分别与第二选换挡主动件41或第二选换挡止锁件43联结，第三选换挡装置50包含与输入轴11或输出轴14连接的第三选换挡连轴件52、与传动齿轮（或链轮、或带轮）副70输入或输出齿轮（或链轮、或带轮）连接的传动齿轮（或链轮、或带轮）副选换挡件51，第三选换挡装置的连轴件52可与传动齿轮副选换挡件51联结或断开联结。

其中，第一选换挡从动件32可既不与第一选换挡主动件31联结也不与第一选换挡止锁件33联结，第二选换挡从动件42可既不与第二选换挡主动件41联结也不与第二选换挡止锁件43联结。

为更好地理解根据本发明优选实施例之二的四速比变速机构02，下面对该实施例中四个速比的运动和扭矩的传递情况进行详细说明：

三速比行星齿轮变速机构100第一个速比的运动和扭矩传递：

使第一选换挡从动件32与第一选换挡主动件31同步并联结，使第二选换挡从动件42与第二选换挡止锁件43同步并联结。

运动和扭矩由输入轴11输入，经输入轴与行星齿轮组输入构件齿轮（或链轮、或带轮）传动副60的输入轴齿轮（或链轮、或带轮）61、行星齿轮组输入构件齿轮（或链轮、或带轮）62传递至行星齿轮组输入构件12，再经第一选换挡主动件31、第一选换挡从动件32传递至太阳轮21，因与第二选换挡从动件42连接的齿圈22已被与机架10连接第二选换挡止锁件43锁住，运动和扭矩由太阳轮21输入行星齿轮组20减速后由行星架23输出至行星齿轮组输出构件13（也行星齿轮组输出构件13与输出轴14连接或合并为同一构件）。

三速比行星齿轮变速机构100第二个速比的运动和扭矩传递：

使第一选换挡从动件32与第一选换挡止锁件33同步并联结，使第二选换挡从动件42与第二选换挡主动件41同步并联结。

运动和扭矩由第一输入轴11，经输入轴与行星齿轮组输入构件齿轮（或链轮、或带轮）传动副60的输入轴齿轮（或链轮、或带轮）61、行星齿轮组输入构件齿轮（或链轮、或带轮）62传递至行星齿轮组输入构件12，再经第二选换挡主动件41、第二选换挡从动件42传递至齿圈22，因与第一选换挡从动件32联结的太阳轮21已被与机架10连接第一选换挡止锁件33锁住，运动和扭矩由齿圈22输入行星齿轮组20减速后由行星架23输出至行星齿轮组输出构件13（也行星齿轮组输出构件13与输出轴14连接或合并为同一构件）。

三速比行星齿轮变速机构100第三个速比的运动和扭矩传递：

使第一选换挡从动件32与第一选换挡主动件31同步并联结，使第二选换挡从动件42与第二选换挡主动件41同步并联结。

运动和扭矩由第一输入轴11，经输入轴与行星齿轮组输入构件齿轮（或链轮、或带轮）传动副60的输入轴齿轮（或链轮、或带轮）61、行星齿轮组输入构件齿轮（或链轮、或带轮）62传递至行星齿轮组输入构件12，运动和扭矩分别：经第一选换挡主动件31、第一选换挡从动件32传递至太阳轮21；经第二选换挡主动件41、第二选换挡从动件42传递至齿圈22，运动和扭矩由太阳轮21、齿圈22输入行星齿轮组20后由行星架23输出至行星齿轮组输出构件13，（也行星齿轮组输出构件13与输出轴14连接或合并为同一构件）。

传动齿轮副70的运动和扭矩传递：

第三选换挡装置的连轴件52与传动齿轮（或链轮、或带轮）副选换挡件51联结。

运动和扭矩由输入轴11输入，再经传动齿轮（或链轮、或带轮）副70的输入齿轮（或链轮、或带轮）71、输出齿轮（或链轮、或带轮）72传递至传动齿轮（或链轮、或带轮）副选换挡件51、第三选换挡装置的连轴件52，最后传递给输出轴14。

空挡时选换挡装置各组件可能的联结情况：

当第一选换挡从动件32既不与第一选换挡主动件31联结也不与第一选换挡止锁件32联结时：行星齿轮组20的太阳轮21处于自由状态，行星齿轮组输入构件12与行星齿轮组输出构件14之间无法传递扭矩，此时三速比行星齿轮变速机构100处于空挡状态。

当第二选换挡从动件42既不与第二选换挡主动件41联结也不与第二选换挡止锁件43联结时：行星齿轮组20的齿圈22处于自由状态，行星齿轮组输入构件12与行星齿轮组输出构件14之间无法传递扭矩，此时三速比行星齿轮变速机构100处于空挡状态。

当第一选换挡从动件32既不与第一选换挡主动件31联结也不与第一选换挡止锁件32联结，且第二选换挡从动件42既不与第二选换挡主动件41联结也不与第二选换挡止锁件43联结时：行星齿轮组20的太阳轮21处于自由状态、齿圈22也处于自由状态，行星齿轮组输入构件12与行星齿轮组输出构件14之间无法传递扭矩，此时三速比行星齿轮变速机构100处于空挡状态。

应当注意的是：当只有当三速比行星齿轮变速机构100处于空挡状态时，才能使第三选换挡装置50的连轴件52与传动齿轮（或链轮、或带轮）副选换挡件51联结传递运动和扭矩；同理，只有当第三选换挡装置50的连轴件52与传动齿轮（或链轮、或带轮）副选换挡件51断开联结时，才能利用三速比行星齿轮变速机构100的三个速比变速传动。

当三速比行星齿轮变速机构100处于空挡状态且第三选换挡装置50的连轴件52与传动齿轮（或链轮、或带轮）副选换挡件51断开联结时，根据本发明优选实施例之二的四速比变速机构02处于空挡状态，输入轴与输出轴间不能传递扭矩和运动。

综上所述不难理解，上述两种优选方案均可通过三速比行星齿轮变速机构100获得三个前进速比、传动齿轮副可获得一个前进速比共四个前进速比。另外，通过优选速比不难获得四个排布合理的前进速比。

综上所述，不难理解根据本发明的四速比变速机构不仅可以获得四个前进速比，且还具有多种结构和布置形式，能满足多种应用需求；也不难理解根据本发明的四速比变速机构可用作具有四个速比的四速变速器，也可与其他变速机构组合成具有更多变速比的多速比变速器。

此外，也不难理解根据本发明的四速比变速机构因采用行星齿轮传动、采用同步器（或离合器）作为选档组件的根据本发明的四速比变速机构是一种具有结构紧凑、重量轻、承载能力强、传动效率高、运行可靠、寿命长等优点的变速机构。

该了解的是，本发明以上的描述仅仅是示范性的，并且未偏离本发明本质的变体也属于本发明的范围内，这种变体不应被视为脱离了本发明的精神和范围。