一种用于车辆的变速传动装置的制作方法

本发明涉及变速器，特别涉及一种用于车辆的变速传动装置。

背景技术：

变速传动装置结构型式多样，所采用的动力传递方式不一，但目前主要还是以机械和液压两种传动方式最为普遍。

机械传动利用由各种机械零部件构成的系统传递动力。机械传动具有传动可靠高、效率高、可实现有级或无级变速传动等特点，但机械传动系统存在结构布置柔性化程度低，进行机械无级变速时容易引起传动不稳定和传动效率急剧下降等问题。

液压传动是利用由液压泵、液压马达、各种阀类液压元件和管路等组成的系统传递动力。在液压传动系统中，液压泵与液压马达之间以压力油液为能量载体，通过连接二者的管路传递动力，具有传动功率密度大、系统结构布置柔性化程度高、传动控制简便、便于实现无级变速传动等特点，但液压传动与机械传动相比，传动效率相对较低。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于车辆的变速传动装置，该变速传动装置构集成了机械和液压两种变速传动，使变速传动过程兼具机械传动和液压传动的特点，以适应不同类型车辆的变速传动需要。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于车辆的变速传动装置，所述变速传动装置包括机械传动模块、液压传动模块和装置壳体；

所述机械传动模块包括第一轴、第二轴、第三轴、分动齿轮、第二轴从动齿轮、低挡主动齿轮、高挡主动齿轮、第三轴从动齿轮、低挡从动齿轮、高挡从动齿轮和第一接合器、低挡离合器、高挡离合器；

所述第一轴是变速传动装置的动力输入轴，其上依次固设有所述分动齿轮、套设有所述第一接合器；所述第一接合器随同所述第一轴同步转动、并可在第一轴上沿轴向滑动到第一接合器左位或第一接合器右位的位置；所述第一轴连同分动齿轮和第一接合器转动支承于装置壳体；

所述第二轴与所述第一轴同轴布置，在所述第二轴上依次固设有所述第二轴从动齿轮、所述低挡主动齿轮和所述高挡主动齿轮；所述第二轴的一端转动支承于所述第一轴的一端，所述第二轴的另一端转动支承于所述装置壳体上；当所述第一接合器处于第一接合器左位时，第一轴与第二轴各自独立转动；当第一接合器处于第一接合器右位时，第一轴通过第一接合器和第二轴从动齿轮与第二轴构成传动连接，第二轴随同第一轴同步转动；

所述第三轴是变速传动装置的动力输出轴，所述第三轴与所述第一轴平行布置，在所述第三轴上依次固设有所述第三轴从动齿轮、套设有所述低挡从动齿轮和套设有所述高挡从动齿轮；所述低挡从动齿轮转动支承于第三轴上并与所述低挡主动齿轮常啮合；所述高挡从动齿轮转动支承于所述第三轴上并与所述高挡主动齿轮常啮合；所述第三轴上还设有低挡离合器和高挡离合器；所述低挡离合器具有两个连接端口，所述低挡离合器的一个连接端口与所述低挡从动齿轮传动连接，所述低挡离合器的另一个连接端口与所述第三轴固定连接；所述高挡离合器具有两个连接端口，所述高挡离合器的一个连接端口与高挡从动齿轮传动连接，所述高挡离合器的另一个连接端口与所述第三轴固定连接；

所述液压传动模块包括液压泵、泵轴、泵轴齿轮、液压马达、马达轴、马达轴第一齿轮、马达轴第二齿轮和第二接合器；

所述液压泵是一个容积式转子泵，所述液压泵上设有泵第一油口和泵第二油口，所述液压泵的定子固设于所述装置壳体上，所述液压泵的转子与所述泵轴传动连接；所述泵轴与所述第一轴平行布置，泵轴上固设有所述泵轴齿轮，所述泵轴、所述泵轴齿轮和所述液压泵的转子同步转动；所述泵轴齿轮与所述分动齿轮常啮合；

所述液压马达是一个容积式转子马达，所述液压马达上设有马达第一油口和马达第二油口，所述马达第一油口连通所述泵第二油口，所述马达第二油口连通所述泵第一油口，所述液压马达的定子固设于所述装置壳体上，所述液压马达的转子与所述马达轴传动连接；所述马达轴与所述第一轴平行布置，在所述马达轴上依次套设有所述马达轴第一齿轮、所述第二接合器和所述马达轴第二齿轮；所述马达轴第一齿轮转动支承于所述马达轴上并与所述第三轴从动齿轮常啮合；所述马达轴第二齿轮转动支承于所述马达轴上并与所述第二轴从动齿轮常啮合；所述第二接合器与所述马达轴构成传动连接，所述第二接合器随马达轴同步转动并可在马达轴上沿轴向移动到第二接合器左位或第二接合器中位或第二接合器右位的位置；当第二接合器处于第二接合器左位时，将所述马达轴第一齿轮锁定在所述马达轴上并随马达轴同步转动，当所述第二接合器处于所述第二接合器右位位置时，将所述马达轴第二齿轮锁定在所述马达轴上并随所述马达轴同步转动，当所述第二接合器处于所述第二接合器中位位置时，所述马达轴第一齿轮、所述马达轴第二齿轮与所述马达轴各自独立转动。

可选的，所述机械传动模块还存在变速机构，该变速机构由所述第二轴、所述低挡主动齿轮、所述低挡离合器、所述低挡从动齿轮、所述高挡主动齿轮、所述高挡离合器、所述高挡从动齿轮和所述第三轴构成；当所述低挡离合器和所述高挡离合器同时分离时，所述第二轴无法向第三轴传递动力；当所述低挡离合器接合而所述高挡离合器分离时，所述第二轴以低挡传动比向所述第三轴传递动力；当所述高挡离合器接合而所述低挡离合器分离时，所述第二轴以高挡传动比向所述第三轴传递动力。

可选的，所述第一接合器选用下列机构中的一种：同步器式分离/接合机构，或是啮合套式分离/接合机构，或是牙嵌式分离/接合机构。

可选的，所述第二接合器选用下列机构中的一种：同步器式分离/接合机构，或是啮合套式分离/接合机构，或是牙嵌式分离/接合机构。

可选的，所述低挡离合器采用湿式多片摩擦式离合器。

可选的，所述高挡离合器采用湿式多片摩擦式离合器。

可选的，所液压泵是双向变排量轴向柱塞泵，其正向最大排量为dbmax、反向最大排量为－dbmax，其排量在－dbmax～0～dbmax之间进行无级调节；当所述液压泵的排量db调节为零时，所述泵第一油口、所述泵第二油口皆对油液不产生吸入和排出作用，通过所述液压泵的流量为零；当所述液压泵的排量由零向dbmax调节时，所述液压泵以液压泵正向流量由所述泵第一油口吸入并从所述泵第二油口排出油液，所述液压泵的排量调节至dbmax时，由所述泵第一油口吸入并从所述泵第二油口排出的流量达到其流量最大值；当所述液压泵的排量由零向－dbmax调节时，所述液压泵以液压泵反向流量由所述泵第二油口吸入并从所述泵第一油口排出油液，所述液压泵的排量调节至－dbmax时，由所述泵第一油口吸入并从所述泵第二油口排出的反向泵流量达到流量最大值。

可选的，所述液压马达是双向定排量轴向柱塞马达，当以液压泵正向流量对所述马达第一油口供液时可驱动所述马达轴正向转动且所述马达轴的转速与液压泵正向流量成正比，当以液压泵反向流量对所述马达第二油口供液时可驱动所述马达轴反向转动且所述马达轴的转速与液压泵反向流量成正比。

本发明在工作时，可以实现单纯机械传动、单纯液压传动以及液压与机械串联复合传动三种传动方式的变速传动，从而使变速传动过程兼具机械传动和液压传动的特点，以适应不同类型车辆的变速传动需要。

附图说明

图1是本发明一种用于车辆的变速传动装置的传动机构简图。

图2为本发明一种用于车辆的变速传动装置中液压传动模块ht的液压泵排量正向调节范围示意图；

图3为本发明一种用于车辆的变速传动装置中液压传动模块ht的液压泵排量反向调节范围示意图。

图中代号：b1-泵第一油口；b2-泵第二油口；c1-分动齿轮；c2-第二轴从动齿轮；c3-低挡主动齿轮；c4-高挡主动齿轮；c5-马达轴第一齿轮；c6-马达轴第二齿轮；c7-第三轴从动齿轮；c8-低挡从动齿轮；c9-高挡从动齿轮；cb-泵轴齿轮；hb-液压泵；hm-液压马达；ht-液压传动模块；i1-低挡传动比；i2-高挡传动比；j1-第一接合器左位；j2-第二接合器左位；j1-第一接合器；j2-第二接合器；k1-第一接合器右位；k2-第二接合器右位；kt-壳体；l1-低挡离合器；l2-高挡离合器；m1-马达第一油口；m2-马达第二油口；m-第二接合器中位；mi-输入转矩；mo-输出转矩；mt-机械传动模块；ni-输入转速；no-输出转速；pi-动力；po-驱动力；qp-液压泵正向流量；qn-液压泵反向流量；z1-第一轴；z2-第二轴；z3-第三轴；zb-泵轴；zm-马达轴。

具体实施方式

下面结合附图，通过对实施例的描述，对本发明做进一步说明。

参见图1所示，本实施例提供一种用于车辆的变速传动装置，该变速传动装置由机械传动模块mt、液压传动模块ht和装置壳体kt构成。

其中，机械传动模块mt包括第一轴z1、第二轴z2、第三轴z3、分动齿轮c1、第二轴从动齿轮c2、低挡主动齿轮c3、高挡主动齿轮c4、第三轴从动齿轮c7、低挡从动齿轮c8、高挡从动齿轮c9和第一接合器j1、低挡离合器l1、高挡离合器l2。

第一轴z1是变速传动装置的动力输入轴，其上依次固设有分动齿轮c1、套设有第一接合器j1；第一接合器j1随同第一轴z1同步转动、并可在第一轴z1上沿轴向滑动到第一接合器左位j1或第一接合器右位k1的位置；第一轴z1连同分动齿轮c1和第一接合器j1转动支承于装置壳体kt上。具体地，其中第一轴z1可通过花键连接套设有第一接合器j1。

同时，第一接合器(j1)选用下列机构中的一种：同步器式分离/接合机构，或是啮合套式分离/接合机构，或是牙嵌式分离/接合机构。

第二轴z2与第一轴z1同轴布置，第二轴z2上依次固设有第二轴从动齿轮c2、低挡主动齿轮c3和高挡主动齿轮c4；第二轴z2的一端转动支承于第一轴z1的一端，第二轴z2的另一端转动支承于装置壳体kt上。

第三轴z3是变速传动装置的动力输出轴，第三轴z3与第一轴z1平行布置，第三轴z3上依次固设有第三轴从动齿轮c7、套设有低挡从动齿轮c8和套设有高挡从动齿轮c9；低挡从动齿轮c8转动支承于第三轴z3上并与低挡主动齿轮c3常啮合；高挡从动齿轮c9转动支承于第三轴z3上并与高挡主动齿轮c9常啮合。

第三轴z3上还设有低挡离合器l1和高挡离合器l2；低挡离合器l1具有两个连接端口，其中，低挡离合器l1的一个连接端口与低挡从动齿轮c8传动连接，低挡离合器l1的另一个连接端口与第三轴z3固定连接。高挡离合器l2具有两个连接端口，其中，高挡离合器l2的一个连接端口与高挡从动齿轮c9传动连接，高挡离合器l2的另一个连接端口与第三轴z3固定连接。

进一步地，第二轴z2、低挡主动齿轮c3、低挡离合器l1、低挡从动齿轮c8、高挡主动齿轮c4、高挡离合器l2、高挡从动齿轮c9和第三轴z3构成变速机构；当所述低挡离合器l1和所述高挡离合器l2同时分离时，所述第二轴z2无法向第三轴z3传递动力；当所述低挡离合器l1接合而所述高挡离合器l2分离时，所述第二轴z2以低挡传动比向所述第三轴z3传递动力；当所述高挡离合器l2接合而所述低挡离合器l1分离时，所述第二轴z2以高挡传动比向所述第三轴z3传递动力。

参见图1、图2、图3所示，液压传动模块ht包括液压泵hb、泵轴zb、泵轴齿轮cb、液压马达hm、马达轴zm、马达轴第一齿轮c5、马达轴第二齿轮c6和第二接合器j2。

液压泵hb是一个设有泵第一油口b1和泵第二油口b2的容积式转子泵，其定子固设于装置壳体kt上、其转子与泵轴zb传动连接；泵轴zb与第一轴z1平行布置，泵轴zb上固设有泵轴齿轮cb，泵轴zb、泵轴齿轮cb和压泵hb的转子同步转动；泵轴齿轮cb与分动齿轮c1常啮合。

具体地，液压泵hb可采用一个排量为db的双向变排量轴向柱塞泵，其正向最大排量为dbmax、反向最大排量为－dbmax，且其排量可在－dbmax～0～dbmax之间进行无级调节；当液压泵hb的排量db调节为0时，泵第一油口b1、泵第二油口b2皆对油液不产生吸入和排出作用，通过泵的流量q＝0，液压泵hb不输出油液；当液压泵hb的排量由0向dbmax调节时，液压泵hb以液压泵正向流量qp由泵第一油口b1吸入并从泵第二油口b2排出油液，液压泵hb的排量调节至dbmax时，由泵第一油口b1吸入并从泵第二油口b2排出的流量达到其液压泵正向流量最大值qpmax；当液压泵hb的排量由0向－dbmax调节时，液压泵hb以液压泵反向流量qn由泵第二油口b2吸入并从泵第一油口b1排出油液，液压泵hb的排量调节至－dbmax时，由泵第一油口b1吸入并从泵第二油口b2排出的液压泵反向流量qn达到反向流量最大值qnmax。

具体地，液压泵hb也可以采用泵排量db可在0～dbmax之间进行无级调节的单向变排量轴向柱塞泵，采用此方案时，泵排量只能进行单向调节且泵第一油口b1始终为吸油口、泵第二油口b2始终为排油口，欲实现液压马达hm的正、反向转动，需要在泵第一油口b1与马达第一油口m1和马达第二油口m2之间设立换向阀，通过换向阀改变泵第一油口b1与马达第一油口m1和马达第二油口m2之间连通关系，以此实现液压马达hm转动方向的转换。

液压马达hm是一个设有马达第一油口m1和马达第二油口m2的容积式转子马达，马达第一油口m1连通泵第二油口b2，马达第二油口m2连通泵第一油口b1；液压马达hm的定子固设于装置壳体kt上、转子与马达轴zm传动连接；马达轴zm与第一轴z1平行布置，其上依次套设有马达轴第一齿轮c5、第二接合器j2和马达轴第二齿轮c6；马达轴第一齿轮c5转动支承于马达轴zm上并与第三轴从动齿轮c7常啮合；马达轴第二齿轮c6转动支承于马达轴zm上并与第二轴从动齿轮c2常啮合；第二接合器j2与马达轴zm构成传动连接，具体地，第二接合器j2可通过花键与马达轴zm构成传动连接，第二接合器j2随马达轴zm同步转动并可在马达轴zm上沿轴向移动到第二接合器左位j2或第二接合器中位m或第二接合器右位k2的位置，当第二接合器j2处于第二接合器左位j2时，将马达轴第一齿轮c5锁定在马达轴zm上并随马达轴zm同步转动，当第二接合器j2处于第二接合器右位k2位置时，将马达轴第二齿轮c6锁定在马达轴zm上并随马达轴zm同步转动，当第二接合器j2处于第二接合器中位m位置时，马达轴第一齿轮c5、马达轴第二齿轮c6与马达轴zm皆不构成传动连接、可各自独立转动。

具体地，液压马达hm可采用一个排量为dm的双向定排量轴向柱塞马达，当以液压泵正向流量qp对马达第一油口m1供液时可驱动马达轴zm正向转动且马达轴zm的转速与液压泵正向流量qp成正比，当以液压泵反向流量qn对马达第二油口m2供液时可驱动马达轴zm反向转动且马达轴zm的转速与正反向流量成正比。

同时，第二接合器(j2)选用下列机构中的一种：同步器式分离/接合机构，或是啮合套式分离/接合机构，或是牙嵌式分离/接合机构。另外，低挡离合器l1、高挡离合器l2采用湿式多片摩擦式离合器。

本实施例具体工作过程如下：

当本发明提供的变速传动装置应用于车辆时，可使车辆在机械定比变速传动、液压无级变速传动以及由液压无级变速与机械定比变速串联形成的液压/机械复合变速传动三种方式下工作，并可通过本发明传动装置内部的机械自锁实现对车辆的制动。

机械定比变速传动

机械定比变速传动方式下，车辆只能向前起步、行驶和进行定比有级变速。车辆起步前，首先使变速传动装置的第一接合器j1处于第一接合器右位k1、液压泵hb排量调节为0、第二接合器j2处于第二接合器中位m、第一离合器l1和第二离合器l2皆分离；动力pi由第一轴z1输入后，经第一接合器j1传递给第二轴z2；逐步接合第一离合器l1，传递到第二轴z2的动力经低挡主动齿轮c3、第一离合器l1和低挡从动齿轮c8以低挡传动比i1传递到第三轴z3后输出正向驱动力po驱动车辆起步前行，当第一离合器l1完全接合后，车辆即以低挡前进；

需要由低挡换入高挡时，分离第一离合器l1后接合第二离合器l2，传递到第二轴z2的动力经高挡主动齿轮c4、第二离合器l2和高挡从动齿轮c9以高挡传动比i2传递到第三轴z3后输出正向驱动力po驱动车辆以高挡前进；反之，则可由高挡换入低挡。如欲使本发明传动装置具有更多挡位的机械变速功能，可以在本发明传动装置的第二轴z2和第三轴z3上增设更多对数的主、从动齿轮传动副，并对每一对主、从动齿轮传动副增设对应离合器即可。

液压无级变速传动

液压无级变速传动方式下，车辆能够实现前进和倒车的起步、行驶和无级调速。车辆起步前，首先使变速传动装置的第一接合器j1处于第一接合器左位j1、第二接合器j2处于第二接合器左位j2、第一离合器l1和第二离合器l2皆分离、将液压泵hb排量调节为0；动力pi由第一轴z1输入后经分动齿轮c1和泵轴齿轮cb传递给泵轴zb后，驱动液压泵hb的泵转子转动；需使车辆向前行驶时，将液压泵hb的排量db由0向dbmax调节，液压泵hb由泵第一油口b1吸入、从泵第二油口b2排出液压泵正向流量qp并对马达第一油口m1供液、驱动液压马达hm转子连同马达轴zm正向转动并输出动力，该正向输出的动力经第二接合器j2、马达轴第一齿轮c5和第三轴从动齿轮c7传递到第三轴z3后输出正向驱动力po；当正向驱动力po克服车辆起步阻力时车辆向前起步，之后随着液压泵hb的排量db继续向dbmax调节，由泵第二油口b2排出并对马达第一油口m1供液的液压泵正向流量qp不断增加、车辆以无级调速方式向前不断加速；车辆完成向前起步后，液压泵hb任一稳定排量db对应车辆一个向前行驶的稳定速度，液压泵hb的排量db调节到dbmax时，车辆达到此传动方式下的最大前进速度；需使车辆倒车时，将液压泵hb的排量db由0向－dbmax调节，液压泵hb由泵第二油口b2吸入、从泵第一油口b1排出液压泵反向流量qn并对马达第二油口m2供液、驱动液压马达hm转子连同马达轴zm反向转动并输出动力，该反向输出的动力经第二接合器j2、马达轴第一齿轮c5和第三轴从动齿轮c7传递到第三轴z3后输出反向驱动力po；当反向驱动力po克服车辆起步阻力时车辆向后起步，之后随着液压泵hb的排量db继续向－dbmax调节，由泵第一油口b1排出并对马达马达第二油口m2供液的液压泵反向流量qn不断增加、车辆以无级调速方式向后不断加速；车辆完成倒车起步后，液压泵hb任一稳定排量db对应车辆一个向后行驶的稳定速度，液压泵hb的排量db调节到－dbmax时，车辆达到此传动方式下的最大倒车速度。

液压/机械串联的复合变速传动

液压/机械串联的复合变速传动方式下，车辆能够实现前进和倒车的起步、行驶、定比有级变速和无级调速。车辆起步前，首先使本发明变速传动装置的液压泵hb排量调节为0、第一接合器j1处于第一接合器左位j1、第二接合器j2处于第二接合器右位k2、第一离合器l1接合、第二离合器l2分离；动力pi由第一轴z1输入后经分动齿轮c1和泵轴齿轮cb传递给泵轴zb后，驱动液压泵hb的泵转子转动；

需使车辆向前行驶时，将液压泵hb的排量db由0向－dbmax调节，液压泵hb由泵第二油口b2吸入、从泵第一油口b1排出液压泵反向流量qn并对马达第二油口m2供液、驱动液压马达hm转子连同马达轴zm反向转动并输出动力，该反向输出的动力经第二接合器j2、马达轴第二齿轮c6、第二轴从动齿轮c2、第二轴z2、低挡主动齿轮c3、低挡从动齿轮c8和第一离合器l1传递到第三轴z3后输出正向驱动力po；当正向驱动力po克服车辆起步阻力时车辆向前起步，之后随着液压泵hb的排量db继续向－dbmax调节，由泵第一油口b1排出并对马达马达第二油口m2供液的液压泵反向流量qn不断增加、车辆以无级调速方式向前不断加速，当液压泵hb的排量db调节到－dbmax时，车辆达到此传动方式下低挡时的最大前进速度；需要由低挡换入高挡时，分离第一离合器l1后接合第二离合器l2，传递到第二轴z2的动力经高挡主动齿轮c4、第二离合器l2和高挡从动齿轮c9传递到第三轴z3后输出正向驱动力po驱动车辆以高挡前进；反之，则可由高挡换入低挡；车辆无论以高挡或低挡向前正常行驶过程中，液压泵hb任一稳定排量db对应车辆一个向前行驶的稳定速度，液压泵hb排量db在0～－dbmax的范围内进行调节时可对车辆前进速度进行无级调节；

需使车辆倒车时，将液压泵hb的排量db由0向dbmax调节，液压泵hb由泵第一油口b1吸入、从泵第二油口b2排出液压泵正向流量qp并对马达第一油口m1供液、驱动液压马达hm转子连同马达轴zm正向转动并输出动力，该正向输出的动力经第二接合器j2、马达轴第二齿轮c6、第二轴从动齿轮c2、第二轴z2、低挡主动齿轮c3、低挡从动齿轮c8和第一离合器l1传递到第三轴z3后输出反向驱动力po；当反向驱动力po克服车辆起步阻力时车辆倒车起步，之后随着液压泵hb的排量db继续向dbmax调节，由泵第二油口b2排出并对马达马达第一油口m1供液的液压泵正向流量qp不断增加、车辆以无级调速方式向后不断加速，当液压泵hb的排量db调节到dbmax时，车辆达到此传动方式下低挡时的最大倒车速度；需要由低挡换入高挡时，分离第一离合器l1后接合第二离合器l2，传递到第二轴z2的动力经高挡主动齿轮c4、第二离合器l2和高挡从动齿轮c9传递到第三轴z3后输出反向驱动力po驱动车辆以高挡倒车；反之，则可由高挡换入低挡；车辆无论以高挡或低挡向后正常行驶过程中，液压泵hb任一稳定排量db对应车辆一个向后行驶的稳定速度，液压泵hb排量db在0～dbmax的范围内进行调节时可对车辆倒车速度进行无级调节。

制动功能的实现

车辆在上述任何一种传动方式下工作时，在本发明变速传动装置中同时接合第一离合器l1和第二离合器l2，皆可在第二轴z2与第三轴z3之间构成机械自锁，以此即可对车辆进行制动。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。