一種模塊化組合變速器的製作方法
2023-07-12 16:14:11
本實用新型涉及一種應用於車輛上的齒輪變速器。
背景技術：
現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並排布置且可以相對轉動，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個齒輪a1，兩者同步旋轉；第二軸Z2上裝有3個齒輪b2、c2、d2，這三個齒輪套置在第二軸Z2上，並且相對於第二軸Z2可以自由轉動；中間軸Z3上有4個齒輪a3、b3、c3、d3，此四個齒輪與第三軸Z3同步旋轉；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個接合套j1、j2，接合套j1布置於齒輪a1和b2之間，接合套j2布置於齒輪c2和d2之間，此兩個接合套可實現齒輪a1、b2，c2、d2分別與第二軸Z2接合而與第二軸Z2同步旋轉，從而實現變速器的第一、二、三擋及直接擋。此變速器的特點是：結構簡單，成本低；但是，若此結構的變速器的擋位總數(前進擋+倒擋)超過六個，則換擋操縱機構布置比較困難，整個變速器的縱向尺寸顯著增加；另外，此結構的變速器在換擋時要分離第一軸之前的離合器，因此不可避免地造成動力傳遞的中斷。
如圖-2b所示，為一種行星齒輪式變速器示意圖，該變速器由三個行星排構成，每個行星排包括齒輪P1、行星輪P2、齒圈P3和行星架P4(如圖2a所示)，三個行星排組合在一起，通過三個離合器C1、C2、C3以及三個制動帶B1、B2、B3，再加上單向離合器F的配合，可以將每個行星排的齒輪P1、齒圈P3和行星架P4分別作為主動件、被動件或者固定件，這樣就可以組合成多個擋位。該型變速器之前往往有液力變矩器配合使用，無需切斷髮動機動力即可進行換擋，但傳動效率低；該型行星齒輪變速器的一個行星排的相關組件與另外一個行星排的相關組件的相互連接、嵌套，從而導致整個變速器結構非常複雜，布置困難，給製造和維修帶來極大的困難，尤其是齒圈的加工無法採用滾齒的加工方法，因此加工的效率低，精度差成本較高。
技術實現要素：
為了解決現有齒輪變速器結構複雜、布置困難的問題，本實用新型提供了一種模塊化組合變速器。
本實用新型的技術方案是：
一種模塊化組合變速器，包括包容變速機構的殼體H、設置在殼體H內的至少一個第一變速模塊；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和轉換器DR；所述轉換器DR用於切換三速裝置TT的輸出；其特殊之處在於：所述三速裝置TT包括沿同一軸線布置的齒輪機構T1、C離合器T3、B離合器T2和D離合器T4；所述齒輪機構T1包括固定安裝在輸入軸上的輸入齒輪T11，由中間軸T15、中間軸第一齒輪T12和中間軸第二齒輪T13 構成的多個中間軸齒輪總成，輸出齒輪T14，以及由前保持架T16、中間保持架T18和後保持架T17依次固連構成的具有兩個空腔的齒輪保持架總成；所述輸入齒輪T11、齒輪保持架總成和輸出齒輪T14三者同軸設置並且兩兩之間能相對轉動；所述中間保持架T18的中部設置有中央輸出軸T19，中央輸出軸T19一端與輸入軸同軸並排設置並能相對轉動，另一端與轉換器DR 連接；所述中央輸出軸T19外同軸套裝有能夠相對轉動的中央輸出軸管T20，所述中央輸出軸管T20的一端與所述輸出齒輪T14的輸出端固連，另一端與轉換器DR連接；所述輸入齒輪T11和多個中間軸第一齒輪T12嚙合且都位於前保持架T16和中間保持架T18之間的空腔中，所述輸出齒輪T14和多個中間軸第二齒輪T13嚙合且都位於後保持架T17和中間保持架T18之間的空腔中；中間軸第一齒輪T12和中間軸第二齒輪T13同軸並排固定，並通過中間軸T15 可旋轉地安裝於齒輪保持架總成的空腔中，多個中間軸T15均穿過中間保持架T18，其兩端被前保持架T16和後保持架T17支撐；所述C離合器T3包括主動組件T31和從動組件T32；所述主動組件T31與所述輸入軸固連，從動組件 T32與所述齒輪保持架總成固連；所述B離合器T2包括轉動組件T21和固定組件T22；所述轉動組件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布置在齒輪機構T1的輸出端，用於切換齒輪機構T1的輸出；D離合器T4包括第二轉動組件T41和第二固定組件T42；第二轉動組件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隻能擇一鎖止。
上述轉換器DR可以採用以下三種結構形式：
(1)第1種結構形式：轉換器DR包括第一轉接器T5和第二轉接器T6；第一、二轉接器均為多片溼式離合器，並且同軸並排布置；所述第一轉接器T5 包括第一主動組件T51和第一從動組件T52；所述第二轉接器T6包括第二主動組件T61和第二從動組件T62；第一主動組件T51與所述中央輸出軸管T20 固連；第二主動組件T61與所述中央輸出軸TI9固連；第一從動組件T52與第二從動組件T62固連，第二從動組件T62與輸出軸T00固連；所述B離合器T2 或C離合器T3接合時，所述第一轉接器T5接合；所述B離合器T2和C離合器T3 分離時，所述第一轉接器T5分離；所述D離合器T4接合時，所述第二轉接器 T6接合；所述D離合器T4分離時，所述第二轉接器T6分離。
(2)第2種結構形式：轉換器DR包括第一轉接器T5和第二轉接器T6；第一、二轉接器均為多片溼式離合器，第二轉接器T6嵌套在第一轉接器T5內；所述第一轉接器T5包括第一主動組件T51和第一從動組件T52；所述第二轉接器T6包括第二主動組件T61和第二從動組件T62；第一主動組件T51與所述中央輸出軸管T20固連；第二主動組件T61與所述中央輸出軸TI9固連；第一從動組件T52與第二從動組件T62固連，第二從動組件T62與輸出軸T00固連；所述B離合器T2或C離合器T3接合時，所述第一轉接器T5接合；所述B離合器 T2和C離合器T3分離時，所述第一轉接器T5分離；所述D離合器T4接合時，所述第二轉接器T6接合；所述D離合器T4分離時，所述第二轉接器T6分離。
(3)第3種結構形式：轉換器DR包括第一花鍵T51、第二花鍵T61、可沿軸向滑動的接合套SS、設置在接合套SS上的撥叉SF以及設置在所述輸出軸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套設在第一花鍵T51、第二花鍵T61和第三花鍵TS外，接合套SS的內周設有第四花鍵TI和第五花鍵TO；撥叉SF用於切換所述第一花鍵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、中殼體支撐和後殼體支撐；中殼體支撐位於齒輪機構T1和B離合器T2之間，或者位於B離合器T2和D離合器T4之間，或者位於D離合器T4和轉換器DR之間。
為了使本實用新型的適用範圍更廣，本實用新型的模塊化組合變速器還包括至少一個第二變速模塊；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、第二齒輪機構G1和B2離合器G2；所述第二齒輪機構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 和第二後保持架G17固連構成的具有一個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G14三者同軸設置並且兩兩之間能相對轉動；所述第二輸入齒輪G11和多個第二中間軸第一齒輪G12嚙合，所述第二輸出齒輪G14和多個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都位於第二前保持架G16和第二後保持架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同軸並排固定在第二中間軸G15上；多個第二中間軸G15的兩端均被第二前保持架G16和第二後保持架 G17支撐；所述C2離合器G3包括主動組件G31和從動組件G32；所述C2離合器 G3的主動組件G31與所述第二輸入軸固連，C2離合器G3的從動組件G32與所述第二齒輪保持架總成固連；所述B離合器G2包括轉動組件G21和固定組件 G22；所述B2離合器G2的轉動組件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隻能擇一鎖止。
本實用新型上述第一、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離合器均可採用多片溼式離合器。
(2)第一變速模塊為減速裝置時，B離合器採用超越離合器或多片溼式離合器，對於超越離合器：在轉動組件相對固定組件的轉動方向與第一變速模塊的輸入端的轉動方向一致時，超越離合器處於超越狀態；反之，超越離合器處於鎖止狀態；所述C離合器採用多片溼式離合器。
(3)第二變速模塊為減速裝置時，B2離合器採用超越離合器或多片溼式離合器，對於超越離合器：在轉動組件相對固定組件的轉動方向與第二變速模塊的輸入端的轉動方向一致時，超越離合器處於超越狀態；反之，超越離合器處於鎖止狀態；C2離合器採用多片溼式離合器；
(4)第二變速模塊為增速裝置時，C2離合器採用超越離合器或多片溼式離合器，對於超越離合器：在主動組件相對從動組件的轉動方向與第二變速模塊的輸入端的轉動方向一致時，超越離合器處於超越狀態；反之，超越離合器處於鎖止狀態；B2離合器採用多片溼式離合器。
上述超越離合器可以採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壓緊超越離合器，包括設置於同一旋轉軸線上的離合限位裝置、固定組件(G22、T22)、轉動組件 (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)和設置在第一傳力鼓內的多個第一摩擦片(G222、T222)，第一摩擦片相對於第一傳力鼓沿軸向能作相對滑動，沿周向同步旋轉；轉動組件(G21、T21)包括第二傳力轂(G211、T211)和設置在第二傳力轂外的多個第二摩擦片(G212、T212)，第二摩擦片相對於第二傳力轂沿軸向能作相對滑動，沿周向同步旋轉；第一傳力鼓(G221、T221) 套裝在第二傳力轂(G211、T211)外側；多個第一摩擦片(G222、T222)和多個第二摩擦片(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的輸入軸固連的支撐主體和設置在支撐主體上的擋圈；所述自鎖/超越控制裝置用於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)的配合面上設置有多個第一螺旋面(G231、T231)；第二螺旋面偶件(G24、T24)的配合面上設置有與第一螺旋面相配合的多個第二螺旋面(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；第二螺旋面偶件位於第二傳力轂(G211、T211)、支撐主體和第一螺旋面偶件(G23、T23)所形成的空間內，且第二螺旋面偶件相對於所述第一螺旋面偶件能作螺旋滑動；所述支撐主體為帶頸圓環結構，其頸部為中空圓柱，其底部為外伸圓環；支撐主體的頸部外側面設置有擋圈槽和限位臺階；擋圈設置在擋圈槽內；擋圈和限位臺階用於固定第一螺旋面偶件(G23、T23)的軸向位置；支撐主體的圓環用於限制第一摩擦片(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置在第一傳力鼓 (G221、T221)上的環形控制油缸；所述環形控制油缸包括缸體(G26、T29) 和連接主體(G30、T30)以及設置在缸體(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)之間設置有多個彈簧(G25、T25)；所述壓盤(G28、 T28)的其中一個頂部被容納於缸體(G29、T29)中，構成環形控制油缸的活塞(G26、T26)，活塞(G26、T26)和缸體(G29、T29)之間構成密封油室(CYL)；所述壓盤(G28、T28)的另一個頂部端面用於壓緊摩擦片；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，包括設置於同一旋轉軸線上的離合限位裝置、固定組件(G22、T22)、轉動組件 (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)和設置在第一傳力鼓內的多個第一摩擦片(G222、T222)，第一摩擦片相對於第一傳力鼓沿軸向能作相對滑動，沿周向同步旋轉；轉動組件(G21、T21)包括第二傳力轂(G211、T211)和設置在第二傳力轂外的多個第二摩擦片(G212、T212)，第二摩擦片相對於第二傳力轂沿軸向能作相對滑動，沿周向同步旋轉；第一傳力鼓(G221、T221) 套裝在第二傳力轂(G211、T211)外側；多個第一摩擦片(G222、T222)和多個第二摩擦片(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結構，用於限制第一摩擦片和第二摩擦片的軸向位置；所述自鎖/超越控制裝置用於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)的配合面上設置有多個第一螺旋面(G231、 T231)；第二螺旋面偶件(G24、T24)的配合面上設置有與第一螺旋面相配合的多個第二螺旋面(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；第二螺旋面偶件位於第一傳力鼓(G221、T221)、支撐主體和第一螺旋面偶件(G23、T23)所形成的空間內，且第二螺旋面偶件相對於所述第一螺旋面偶件螺旋滑動；所述附加離合控制裝置包括設置在殼體H上的環形缸體、設置在環形缸體內的活塞(G26、T26)、設置在第二螺旋面偶件 (G24、T24)和活塞(G26、T26)之間的多個彈簧(G25、T25)；活塞上設置有多個彈簧的端面同時正對第一摩擦片(G222、T222)；活塞的另一個端面和環形缸體之間構成密封油室CYL；支撐主體和第二傳力轂分別作為離合器的兩個傳力端。
第3種：所述超越離合器為摩擦片式周布螺旋面內壓緊超越離合器，包括設置於同一旋轉軸線上的離合限位裝置、固定組件(G22、T22)和轉動組件(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)和設置在第一傳力鼓內的多個第一摩擦片(G222、T222)，第一摩擦片相對於第一傳力鼓沿軸向能作相對滑動，沿周向同步旋轉；轉動組件(G21、T21)包括第二傳力轂(G211、T211)和設置在第二傳力轂外的多個第二摩擦片(G212、T212)，第二摩擦片相對於第二傳力轂沿軸向能作相對滑動，沿周向同步旋轉；第一傳力鼓(G221、T221) 套裝在第二傳力轂(G211、T211)內側；多個第一摩擦片(G222、T222)和多個第二摩擦片(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的輸入軸固連的支撐主體和設置在支撐主體上的擋圈；所述自鎖/超越控制裝置用於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)的配合面上設置有多個第一螺旋面(G231、T231)；第二螺旋面偶件(G24、T24)的配合面上設置有與第一螺旋面相配合的多個第二螺旋面(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；第二螺旋面偶件位於第一傳力鼓(G221、T221)、支撐主體和第一螺旋面偶件(G23、T23)所形成的空間內，且第二螺旋面偶件相對於所述第一螺旋面偶件螺旋滑動；所述支撐主體為帶頸圓環結構，其頸部為中空圓柱，其底部為外伸圓環；支撐主體的頸部外側面設置有擋圈槽和限位臺階；擋圈設置在擋圈槽內；擋圈和限位臺階用於固定第一螺旋面偶件(G23、T23)的軸向位置；支撐主體的圓環用於限制第一摩擦片(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置在第一傳力鼓(G221、 T221)上的環形控制油缸；所述環形控制油缸包括缸體(G26、T29)和連接主體(G30、T30)以及設置在缸體(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)之間設置有多個彈簧(G25、T25)；所述壓盤(G28、T28)的其中一個頂部被容納於缸體(G29、T29)中，構成環形控制油缸的活塞(G26、 T26)，活塞(G26、T26)和缸體(G29、T29)之間構成密封油室(CYL)；所述壓盤(G28、T28)的另一個頂部端面用於壓緊摩擦片；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，包括設置於同一旋轉軸線上的離合限位裝置、固定組件(G22、T22)、轉動組件 (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)和設置在第一傳力鼓內的多個第一摩擦片(G222、T222)，第一摩擦片相對於第一傳力鼓沿軸向能作相對滑動，沿周向同步旋轉；轉動組件(G21、T21)包括第二傳力轂(G211、T211)和設置在第二傳力轂外的多個第二摩擦片(G212、T212)，第二摩擦片相對於第二傳力轂沿軸向能作相對滑動，沿周向同步旋轉；第一傳力鼓(G221、T221) 套裝在第二傳力轂(G211、T211)內側；多個第一摩擦片(G222、T222)和多個第二摩擦片(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結構，用於限制第一摩擦片和第二摩擦片的軸向位置；所述自鎖/超越控制裝置用於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)的配合面上設置有多個第一螺旋面(G231、 T231)；第二螺旋面偶件(G24、T24)的配合面上設置有與第一螺旋面相配合的多個第二螺旋面(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；第二螺旋面偶件位於第二傳力轂(G211、T211)、支撐主體和第一螺旋面偶件(G23、T23)所形成的空間內，且第二螺旋面偶件相對於所述第一螺旋面偶件螺旋滑動；所述附加離合控制裝置包括設置在殼體(H)上的環形缸體、設置在環形缸體內的活塞(G26、T26)、設置在第二螺旋面偶件 (G24、T24)和活塞(G26、T26)之間的多個彈簧(G25、T25)；活塞上設置有多個彈簧的端面同時正對第一摩擦片(G222、T222)；活塞的另一個端面和環形缸體之間構成密封油室(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係數；
μ＇為兩個螺旋面偶件間的摩擦係數；
n為第一摩擦片、第二摩擦片的有效片數中的小值。
本實用新型的優點是：
1、本實用新型變速器中的變速模塊採用普通的圓柱齒輪，相對於現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組件之間複雜的嵌套，由此克服了行星齒輪機構相關組件的複雜結構與加工困難的缺陷。相對於現有定軸式齒輪變速器，本實用新型的換擋操縱機構布置比較容易，且更易於實現較多的檔位。
2、本實用新型的變速器由多個相同或不同的變速模塊串連構成，能夠輕鬆滿足不同的檔位要求；由於變速器中的每一個變速模塊的結構簡單，對加工精度要求低，因此設計和製造方便。
3、本實用新型的變速器中第一變速模塊中兩個轉接器的布置形式有多種，能夠根據實際需要靈活選用，以滿足徑向或軸向尺寸要求。
4、本實用新型的變速模塊採用普通離合器和超越離合器配合工作，使用時只需控制普通離合器，超越離合器會隨著普通離合器的狀態變化而變化，當一個離合鬆開的同時，另一個離合器接合，從而在換擋時能夠實現動力不中斷。
5、本實用新型的變速模塊所採用的超越離合器為摩擦片式周布螺旋面壓緊超越離合器，在換擋時能夠實現從前一個擋位的輸出扭矩漸變到後一擋位的輸出扭矩，即能夠實現換擋過程中輸出扭矩的平滑過渡。
6、本實用新型的變速模塊在換擋時，只需控制其中的普通離合器，超越離合器的狀態會隨普通離合器而變化，相比現有變速模塊和變速器，本實用新型不需要對發動機的控制進行標定，對發動機扭矩的輸出無需嚴格控制。
附圖說明
圖1為現有的一種定軸式變速器結構示意圖；
圖2a為現有的一種行星齒輪機構的基本結構示意圖；
圖2b為現有的一種行星齒輪變速器的結構示意圖；
圖3為本實用新型的二速裝置的結構示意圖；
圖4a、4b、4c分別為本實用新型的三速裝置分別配置三種不同形式的轉換器所組成的變速模塊示意圖；
圖5a為本實用新型的二速減速裝置一具體實施例的結構示意圖；
圖5b為本實用新型的三速減速裝置一具體實施例的結構示意圖；
圖5c為圖5a中B離合器(超越離合器)具體實施例一的裝配剖視圖；
圖5d為圖5a中B離合器(超越離合器)具體實施例二的裝配剖視圖；
圖6為本實用新型所採用超越離合器的螺旋面偶件的螺旋面形成和螺旋面偶件裝配關係示意圖；
圖7為摩擦片式周布螺旋面壓緊超越離合器的結構原理簡化示意圖；
圖8為本實用新型所採用的超越離合器的受力分析示意圖；
圖9a為本實用新型的模塊化組合變速器的一種實施例示意圖；
圖9b為本實用新型的模塊化組合變速器的另一種實施例示意圖；
具體實施方式
本實用新型所提供的模塊化組合變速器，由多個相同或不同的變速模塊任意串連構成；該變速器包括殼體H和至少一個變速模塊T，還可以包括至少一個變速模塊G。以下通過結合附圖和具體實施例對各模塊以及變速器整體進行詳述。
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和用於切換三速裝置TT的輸出的轉換器DR。
1、三速裝置TT：三速裝置TT包括：輸入軸、齒輪機構T1、B離合器T2、 C離合器T3、D離合器T4和輸出軸T00。
1.1 齒輪機構：齒輪機構T1包括輸入齒輪T11、多組中間軸齒輪總成(分別由中間軸第一齒輪T12、中間軸第二齒輪T13和中間軸T15構成)、輸出齒輪T14和具有兩個空腔的齒輪保持架總成(由前保持架組件T16、中間保持架組件T18和後保持架組件T17依次固連構成)。
輸入齒輪T11、齒輪保持架總成和輸出齒輪T14具有重合的旋轉軸線並且任兩者之間能相對轉動。
中間保持架T18的中部設置有中央輸出軸T19，中央輸出軸T19一端與輸入軸同軸並排設置並能相對轉動，另一端與轉接器DR連接；中央輸出軸T19 作為齒輪機構T1的第一輸出端；
中央輸出軸T19外同軸套裝有能夠相對轉動的中央輸出軸管T20，中央輸出軸管T20的一端與輸出齒輪T14的輸出端固連，另一端與轉接器DR連接；中央輸出軸管T20作為齒輪機構T1的第二輸出端。
1.2 B、C、D離合器：B離合器T2包括轉動組件T21和固定組件T22；轉動組件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包括主動組件T31和從動組件T32；主動組件T31與輸入軸固連，從動組件T32與齒輪保持架總成固連。
D離合器T4布置在齒輪機構T1的輸出端，用於切換齒輪機構T1的輸出； D離合器T4包括第二轉動組件T41和第二固定組件T42；第二轉動組件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隻能擇一鎖止。
1.3 轉換器DR：本實用新型的轉換器DR有以下三種形式：
(1)轉換器DR1
如圖4a所示，轉換器DR1由第一轉接器T5和第二離合器T6組成，第一轉接器T5和第二離合器T6均為多片溼式離合器，並且同軸並排布置。
第一轉接器T5的第一主動組件T51包括具有外齒的第一內花鍵轂T511 和具有內齒的摩擦片T512；第一摩擦片T512套裝在第一內花鍵轂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，沿軸向可以相對滑動。
第一轉接器T5的第一從動組件T52包括具有內齒的第一外花鍵鼓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，二者的花鍵相互配合，沿圓周方向通過花鍵傳遞扭矩，沿軸向可以相對滑動。第一主動組件T51的摩擦片T512與第一從動組件T52的摩擦片T522沿軸向相間布置。
第二轉接器T6的第二主動組件T61包括具有外齒的第二內花鍵轂T611 和具有內齒的摩擦片T612；摩擦片T612套裝在第二內花鍵轂T611外，二者的花鍵相互配合，沿圓周方向通過花鍵傳遞扭矩，沿軸向可以相對滑動。
第二轉接器T6的第二從動組件T62包括具有內齒的第二外花鍵鼓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，二者的花鍵相互配合，沿圓周方向通過花鍵傳遞扭矩，沿軸向可以相對滑動。第二主動組件T61的摩擦片T612與第二從動組件T62的摩擦片T622沿軸向相間布置。
第一轉接器T5的摩擦片和第二轉接器T6的摩擦片沿軸向並排布置；第一轉接器T5的第一內花鍵鼓T511與中央輸出軸管T20固連，第一轉接器T5的第一外花鍵鼓T521和第二轉接器T6的第二外花鍵鼓T621固連；第二轉接器(T6) 的第二內花鍵鼓T611與中央輸出軸T19固連，第二轉接器T6的第二外花鍵鼓 T621的另一端與輸出軸(T00)固連。
(2)轉換器DR2
如圖4b所示，轉換器DR2中第一轉接器T5和第二轉接器T6的結構分別與上述DR1中的兩個轉接器的結構相同，區別在於:轉換器DR2中第二轉接器T6 嵌套在第一轉接器T5內。
(3)轉換器DR3
如圖4c所示，轉換器DR3包括第一花鍵T51、第二花鍵T61、可沿軸向滑動的接合套SS、設置在接合套SS上的撥叉SF以及設置在輸出軸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 T19固連；接合套SS套設在第一、二、三花鍵(T51、T61和TS)外，接合套SS 的內周設有第四、五花鍵(TI和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B離合器T2接合、C離合器T3分離、D離合器T4分離、第一轉接器T5 接合、第二離合器T6分離時，動力傳遞路線為：輸入端→輸入齒輪T11→中間軸第一齒輪T12→中間軸第二齒輪T13→輸出齒輪T14→第一轉接器T5(或接合套SS)→輸出端。傳動比為iT，輸出端旋轉方向與輸入端旋轉方向相同。
②當B離合器T2分離、C離合器T3接合、D離合器T4分離、第一轉接器T5 接合、第二離合器T6分離時，動力傳遞路線為：輸入端→整個齒輪機構(作為一個剛體)→第一轉接器T5(或接合套SS)→輸出端。傳動比為1，輸出端旋轉方向與輸入端旋轉方向相同。
③當B離合器T2分離、C離合器T3分離、D離合器T4接合、第一轉接器T5 分離、第二離合器T6接合時，動力傳遞路線為：輸入端→輸入齒輪T11→中間軸總成(齒輪T12、T13)→中間軸T15→齒輪保持架總成(T16、T17、T18) →中央輸出軸T19→第二離合器T6(或接合套SS)→輸出端。傳動比為(1- iT)，符號為「+」，表示轉向與輸入端旋轉方向相同；符號為「-」，表示轉向與輸入端旋轉方向相反。
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、第二齒輪機構G1和B2離合器G2。
2.1 第二齒輪機構G1：第二齒輪機構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和第二後保持架G17固連構成的具有一個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G14三者同軸設置並且任兩者之間能相對轉動；
第二輸入齒輪G11和多個第二中間軸第一齒輪G12嚙合，第二輸出齒輪 G14和多個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都位於第二前保持架G16和第二後保持架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同軸並排固定，並通過中間軸G15可旋轉安裝於齒輪保持架總成空腔中，多個第二中間軸G15的兩端均被第二前保持架G16和第二後保持架G17支撐。
2.2 B2、C2離合器：C2離合器G3包括主動組件G31和從動組件G32,主動組件G31與第二輸入軸固連，從動組件G32與第二齒輪保持架總成固連。
B2離合器G2包括轉動組件G21和固定組件G22，轉動組件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隻能擇一鎖止。
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B2離合器G2接合、C2離合器G3分離時，動力傳遞路線為：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。傳動比為iG，輸出端旋轉方向與輸入端旋轉方向相同。
②當B2離合器G2分離、C2離合器G3接合時，動力傳遞路線為：輸入端→整個齒輪機構(作為一個剛體)→輸出端。傳動比為1，輸出端旋轉方向與輸入端旋轉方向相同。
三、變速模塊中離合器的結構型式的選擇
3.1本實用新型的變速模塊T中離合器結構型式的選擇，有以下幾種優選實施例：
變速模塊T中，B離合器為多片溼式離合器，C離合器為多片溼式離合器。
變速模塊T為減速裝置時，B離合器為超越離合器，在轉動組件相對固定組件的轉動方向與變速模塊T的輸入端的轉動方向一致時，超越離合器處於超越狀態；反之，超越離合器處於鎖止狀態；C離合器為多片溼式離合器；
變速模塊T為減速裝置時，B離合器為超越離合器和多片溼式離合器的結合體，當B離合器中的多片溼式離合器接合時，在超越離合器的超越方向上，B離合器也可傳遞扭矩(在轉動組件相對固定組件的轉動方向與變速模塊T輸入端的轉動方向一致時，超越離合器處於超越狀態；反之，超越離合器處於鎖止狀態。)；C離合器為多片溼式離合器；
3.2 本實用新型的變速模塊G中離合器結構型式的選擇，有以下幾種優選實施例：
①變速模塊G中，B2離合器為多片溼式離合器，C2離合器為多片溼式離合器。
②變速模塊G為減速裝置時，B2離合器為超越離合器，在轉動組件相對固定組件的轉動方向與變速模塊G輸入端的轉動方向一致時，超越離合器處於超越狀態；反之，超越離合器處於鎖止狀態；C2離合器均為多片溼式離合器。
③變速模塊G為增速裝置時，B2離合器為多片溼式離合器，C2離合器為超越離合器，在主動組件相對從動組件的轉動方向與變速模塊G輸入端的轉動方向一致時，超越離合器處於超越狀態；反之，超越離合器處於鎖止狀態。
④變速模塊G為減速裝置時,B2離合器為超越離合器和多片溼式離合器的結合體，當B2離合器中的多片溼式離合器接合時，在超越離合器的超越方向上，B2離合器也可傳遞扭矩(在轉動組件相對固定組件的轉動方向與變速模塊G輸入端的轉動方向一致時，超越離合器處於超越狀態；反之，超越離合器處於鎖止狀態)；C2離合器為多片溼式離合器。
⑤變速模塊G為增速裝置時，B2離合器為多片溼式離合器，C2離合器為超越離合器和多片溼式離合器的結合體，當C2離合器中的多片溼式離合器接合時，在超越離合器的超越方向上，C2離合器也可傳遞扭矩(在主動組件相對從動組件的轉動方向與變速模塊G輸入端的轉動方向一致時，超越離合器處於超越狀態；反之，超越離合器處於鎖止狀態)。
組合變速器時可以根據實際需要從變速模塊T和變速模塊G的幾種優選實施例中選擇。
圖5a、圖5b分別給出了本實用新型的二速減速裝置和三速減速裝置優選實施例的示意圖。其中，B離合器和B2離合器的結構相同，均為超越離合器和多片溼式離合器的結合體，C離合器和C2離合器均為多片溼式離合器。以下僅結合圖5a對B2離合器進行說明。
實施例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置於同一旋轉軸線上的離合限位裝置G27，固定組件G22，轉動組件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和設置在第一傳力鼓G221上的多個第一摩擦片G222，第一摩擦片G222相對於第一傳力鼓G221沿軸向能作相對滑動，第一摩擦片G222與第一傳力鼓G221沿周向同步旋轉。
轉動組件G21包括第二傳力轂G211和設置在第二傳力轂G211外的多個第二摩擦片G212，第二摩擦片G212相對於第二傳力轂G211沿軸向能作相對滑動，第二摩擦片G212與第二傳力轂G211沿周向同步旋轉。
第一傳力鼓G221套裝在第二傳力轂G211外側；第一傳力鼓G221的一個端面上還設置有限制第一摩擦片G222軸向位置的臺階G223和擋片G224；臺階G223擋住擋片G224，限制其滑出第一傳力鼓G221的端部；擋片G224 用於限制第一摩擦片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。
多個第一摩擦片G222和多個第二摩擦片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 為圓環結構，用於限制第一摩擦片G222和第二摩擦片G212的軸向位置；
自鎖/超越控制裝置用於控制第一摩擦片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的配合面上設置有多個第一螺旋面G231；第二螺旋面偶件G24的配合面上設置有與第一螺旋面G231相配合的多個第二螺旋面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：
參見圖5c，扭轉力矩施加在第二傳力轂G211上，在圖示位置從左向右看，當在扭轉力矩的作用下第二傳力轂G211相對於支撐主體G271有順時針方向的旋轉趨勢時，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於超越狀態；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於鎖止狀態，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位於第一傳力鼓G221、支撐主體 G271和第一螺旋面偶件G23所形成的空間內，且第二螺旋面偶件G24相對於第一螺旋面偶件G23能作螺旋滑動。
支撐主體G271和第二傳力轂G211分別作為超越離合器的兩個傳力端。
附加離合控制裝置包括設置在殼體H上的環形缸體、設置在環形缸體內的活塞G26、設置在第二螺旋面偶件G24和活塞G26之間的多個彈簧G25；活塞上設置有多個彈簧的端面同時正對第一摩擦片G222；活塞的另一個端面和環形缸體之間構成密封油室CYL。
工作原理：
當密封油室CYL充油時，液壓推力克服彈簧G25的彈簧力將活塞G26壓向摩擦片，此時B2離合器既是一個超越離合器，又是一個處於接合狀態的多片溼式離合器：符合超越條件時該離合器將進入超越工況，即使處於超越工況也傳遞扭矩，只是傳遞扭矩的大小與多片溼式離合器相同，傳遞扭矩＝摩擦面上正壓力×等效摩擦係數；符合鎖止條件時該離合器進入鎖止工況，傳遞的扭矩足夠大時，摩擦片間的摩擦力形成摩擦扭矩帶動第二螺旋面偶件G24進一步向鎖緊方向轉動，甚至可以將活塞G26壓回至油缸CYL洩壓位置，此時即使油缸洩壓，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度極限。
當密封油室CYL洩壓時，第一螺旋面偶件G23和第二螺旋面偶件G24處於解鎖狀態，彈簧G25的彈簧力將活塞G26回位，即活塞G26向遠離摩擦片的方向運動，此時B2離合器處於分離狀態，兩個旋轉方向均不傳遞扭矩。
實施例2：
如圖5d所示，B離合器為摩擦片式螺旋面內壓緊超越離合器，包括設置於同一旋轉軸線上的離合限位裝置G27，固定組件G22，轉動組件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和設置在第一傳力鼓G221上的多個第一摩擦片G222，第一摩擦片G222相對於第一傳力鼓G221沿軸向能作相對滑動，第一摩擦片G222與第一傳力鼓G221沿周向同步旋轉。
轉動組件G21包括第二傳力轂G211和設置在第二傳力轂G211外的多個第二摩擦片G212，第二摩擦片G212相對於第二傳力轂G211沿軸向能作相對滑動，第二摩擦片G212與第二傳力轂G211沿周向同步旋轉。
第一傳力鼓G221套裝在第二傳力轂G211外側；多個第一摩擦片G222 和多個第二摩擦片G212沿軸向交替布置。
自鎖/超越控制裝置用於控制第一摩擦片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的配合面上設置有多個第一螺旋面G231；第二螺旋面偶件G24的配合面上設置有與第一螺旋面G231相配合的多個第二螺旋面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：
參見圖5d，扭轉力矩施加在支撐主體G271上，在圖示位置從左向右看，當在扭轉力矩的作用下支撐主體G271相對於第一傳力鼓G221(為外鼓)有順時針方向的旋轉趨勢時，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於超越狀態；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於鎖止狀態，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為帶頸圓環結構，其頸部為中空圓柱，其底部為外伸圓環；支撐主體的頸部外側面設置有擋圈槽G273和限位臺階 G274；擋圈G272設置在擋圈槽G273內；擋圈G272和限位臺階G274用於固定第一螺旋面偶件G23的軸向位置；支撐主體的圓環用於限制第一摩擦片 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位於第二傳力轂G211、支撐主體G271和第一螺旋面偶件G23所形成的空間內。
支撐主體G271和第一傳力鼓G221分別作為超越離合器的兩個傳力端。
附加離合控制裝置包括設置在第一傳力鼓G221上的環形控制油缸；
所述環形控制油缸包括缸體G29和連接主體G30以及設置在缸體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之間設置有多個彈簧G25；
所述壓盤G28的其中一個頂部被容納於缸體G29中，構成環形控制油缸的活塞G26，該活塞G26和缸體G29之間構成密封油室；
所述壓盤G28的另一個頂部端面用於壓緊摩擦片。
工作原理：
當密封油室CYL充油時，液壓推力克服多個彈簧G25的彈簧力使壓盤G28 脫離摩擦片，此時B離合器是一個超越離合器：符合超越條件時該離合器將進入超越工況，符合鎖止條件時該離合器將進入鎖止工況。
當密封油室CYL洩壓時，彈簧G25的彈簧力將活塞G26回位，同時壓盤G28 壓向摩擦片，此時B離合器根據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：當傳遞扭矩的方向符合進入超越狀態條件時，B離合器起普通離合器作用，其傳遞扭矩大小取決於彈簧G25的總體彈簧力大小；當傳遞扭矩的方向符合進入鎖止狀態條件時，B離合器將進入鎖止工況，B離合器起超越離合器作用。
實施例3：
B離合器為摩擦片式螺旋面外壓緊超越離合器，與實施例1中B離合器結構類似，區別在於：
第一傳力鼓G221套裝在第二傳力轂G211內側；
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位於第二傳力轂G211、支撐主體和第一螺旋面偶件G23所形成的空間內。
支撐主體和第一傳力鼓G221分別作為超越離合器的兩個傳力端。
實施例4：
B離合器為摩擦片式螺旋面內壓緊超越離合器，與實施例2中B離合器結構類似，區別在於：
第一傳力鼓G221套裝在第二傳力轂G211內側；
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位於第一傳力鼓G221、支撐主體和第一螺旋面偶件G23所形成的空間內。
支撐主體和第二傳力轂G211分別作為超越離合器的兩個傳力端。
如圖6所示為上述實施例1～4超越離合器中螺旋面形成和兩個螺旋面偶件的裝配關係示意圖；如圖7所示為上述實施例1～4中超越離合器的結構原理簡化示意圖，圖中取一對斜面代表螺旋面偶件來說明，圖中鍥塊相當於第二螺旋面偶件G24，圖中斜面相當於第一螺旋面偶件G23，作用力F的方向為圓周方向。將圖7的結構改造一下，所有組件變換成沿圓周均勻布置的結構，就變成了圖5a、圖5b所示的超越離合器和多片溼式離合器的結合體 (即摩擦片式周布螺旋面外/內壓緊超越離合器)。
圖8為上述實施例1～4的超越離合器受力分析示意圖，為取一對螺旋面代表螺旋面偶件來說明，圖中鍥塊相當於第二螺旋面偶件G24，圖中斜面相當於第一螺旋面偶件G23，斜面的傾斜角β為兩個螺旋面偶件螺旋面有效接觸部分的平均螺旋角，F為超越離合器傳遞扭矩換算到「平均螺旋角β」所在的圓周上的作用力，F的方向為該圓周上力的作用點處的切線方向。如圖 8(b)所示為超越離合器鎖止時鍥塊的受力示意圖，圖8(c)所示為超越離合器解鎖工況時鍥塊的受力示意圖，f為相間布置的轉動部分的第二摩擦片G212和固定部分的第一摩擦片G222間的摩擦扭矩換算到「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係數為μ；f＇為螺旋面偶件間的摩擦扭矩換算到「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係數為μ＇；n為第一摩擦片和第二摩擦片的有效片數中的小值，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。
對於鎖止工況，用下列方程式求得臨界狀態的「平均螺旋角β」：
f＝μ×N
f'＝μ'×S
2(n-1)f+f-f'cosβ-S sinβ＝0
N-f'sinβ-S cosβ＝0
對於解鎖工況，用下列方程式求得臨界狀態的「平均螺旋角β」：
f＝μ×N
f'＝μ'×S
f+f'cosβ-S sinβ＝0
N-f'sinβ-S cosβ＝0
因此，既要使得上述摩擦片式周布螺旋面外/內壓緊超越離合器螺旋面偶件產生自鎖，又能保證螺旋面偶件自動解鎖，應該滿足如下條件：
四、變速器
本實用新型的變速器由上述各變速模塊任意排列組合(即各變速模塊的結構可以不同也可以相同，模塊之間的連接順序任意)串連構成。下面通過兩個具體實施例來說明。
如圖9a、圖9b所示分別為「8個前進擋+4倒擋」的兩個實施例，分別為三個變速模塊串連，其中第一級變速模塊的輸入端構成變速器的輸入端，最後一級變速模塊的輸出端構成變速器的輸出端，前一級變速模塊的輸出端與緊接的後一級變速模塊的輸入端相連。
第一級變速模塊為三速裝置(擋位數：2個前進擋+1個倒擋)，第二變速模塊為二速裝置(擋位數：2個擋位)，第三變速模塊也為二速裝置(擋位數：2個擋位)，因此所組成的變速器的前進擋位數為：2×2×2＝8擋，倒擋位數為：2×2＝4擋。
在每個變速模塊中均採用兩組中間軸總成，並且這兩個中間軸總成相對於保持架總成的旋轉中心沿圓周方向180°布置。圖9a和圖9b所對應的兩種實施例的主要結構特性見下表：
表1 圖9a所示變速器
表2 圖9b所示變速器
結合附圖和上表可以看出，圖9b所示變速器與圖9a所示變速器中各級變速模塊在換擋時一個離合器分離的同時另一個離合器同步接合，都能夠在換擋過程中實現動力不中斷；但是圖9b所示變速器與圖9a所示變速器的區別在於第一級變速模塊的B離合器、第二級變速模塊的B2離合器均採用了超越離合器加多片溼式離合器的結合體，各級變速模塊在換擋時一個離合器分離的同時另一個離合器同步接合，能夠在換擋過程中實現扭矩的平滑過渡，大大降低了對B/B2離合器和C/C2離合器油缸壓力的控制難度。
下面以圖9b所示的變速器為例來說明其在擋位切換過程中，扭矩能夠實現平滑過渡：
(一)、第一級變速模塊的結構和參數如下：
i1>1為減速器；
輸入端及輸入齒輪的旋轉方向為順時針(從輸入端向輸出端看)；
B離合器採用超越離合器，鎖止方向為逆時針，超越方向為順時針：
轉動組件相對固定組件的轉動方向為順時針時，超越離合器處於超越
狀態；轉動組件相對固定組件的轉動方向為逆時針時，超越離合器處
於鎖止狀態。
C離合器採用多片溼式離合器(布置位置靠近輸入端)，C離合器
的主動組件及其摩擦片與輸入軸連接於一體同步旋轉，從動組件及其
摩擦片與齒輪機構保持架連接於一體同步旋轉。
為了便於說明首先設定初始工況是：B離合器處於鎖止狀態，C離合器處於分離狀態，傳遞的摩擦扭矩MC＝0，此時傳動比為i，扭矩關係為：
M輸入＝M11
M輸出＝i*M11
M輸出＝M輸入+MB
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T11上傳遞的扭矩；
MB-B離合器(超越離合器)傳遞的扭矩；
MC-C離合器(多片溼式離合器)傳遞的扭矩；
當需要進行擋位切換時，所述C離合器開始慢慢接合，傳遞的摩擦扭矩MC由小到最大，接合過程中的扭矩關係為：
M輸入-MC＝M11
M輸出＝i*M11
M輸出＝M輸入+MB
⑴.當MC＝0時，
M輸出＝i*M輸入，
MB＝(i-1)*M輸入
即為上述的初始工況；
⑵.當MC傳遞到最大扭矩時，即
MB＝0；
M輸出＝M輸入，
此時根據擋位切換過程中的扭矩關係，解出MC傳遞的最大扭矩為：
MC＝(1-1/i)M輸入
因此，當MC由0(1-1/i)M輸入變化時，輸出扭矩就由i*M輸入M 輸入變化，擋位就由傳動比為i的擋位傳動比為1的擋位，從而實現了換擋過程的平滑過渡。
(二)、第二級變速模塊檔位切換過程中扭矩的變化與第一級變速模塊相同，此處不再贅述。
(二)、第三變速模塊的結構和參數如下：
i3<1，為增速器；
輸入端的旋轉方向為順時針(從輸入端向輸出端看)；
B2離合器為多片溼式離合器；
C2離合器為多片溼式離合器。
為了便於說明首先設定初始工況是：B2離合器處於分離狀態，C2離合器處於接合狀態，傳遞的摩擦扭矩MB＝0，此時傳動比為1，扭矩關係為：
M輸入＝M輸出
當進行擋位切換時，B2離合器開始慢慢接合，傳遞的摩擦扭矩MB由小到最大，接合過程中的扭矩關係為：
M輸出＝M14+MC
M14＝i*M輸入
M輸入＝M輸出+MB
式中，M14-輸出齒輪T14上傳遞的扭矩；
⑴.當MB＝0時，
M輸出＝M輸入，
即為傳動比為1的擋位；
⑵.當MB傳遞到最大扭矩時，即MC＝0，此時根據擋位切換過程中的扭矩關係，解出MB傳遞的最大扭矩為：
MB＝(1-i)M輸入
M輸出＝i*M輸入，
因此，當MB由0(1-i)M輸入變化時，輸出扭矩就由M輸入i*M輸入變化，擋位就由傳動比為1的擋位傳動比為i的擋位。
綜上所述，圖9b所示變速器擋位切換過程中，不僅能夠實現動力不中斷，而且可以實現輸出扭矩平滑過渡。