CN101245832A - 单行星轮式换向机构 - Google Patents

Abstract

一种单行星轮式换向机构，其行星机构由一个太阳轮、一个行星架、一个齿圈、三个行星轮构成，太阳轮与无级自动变速器主动带轮轴固连，太阳轮与前进离合器内齿摩擦片连接，前进离合器外齿摩擦片与输入轴和齿圈固连，行星架与倒档制动器的内齿摩擦片连接，倒档制动器的外齿摩擦片与无级自动变速器壳体固连；本发明结构紧凑，操作灵活方便，易于实现自动化，避免打齿，工作稳定，运行可靠。

Description

单行星轮式换向机构

技术领域：

本发明涉及一种换向机构，属于汽车传动技术领域。

背景技术

由于发动机不能反转，因而不能反向提供机械动力，车辆传动中，金属带式无级变速器也只能同方向传递动力，不具备换向功能。而汽车在行驶过程中，不但要求能实现正向行驶而且还要求倒车，这就要求科技人员研制出一种在发动机始终保持正转的前提下，能够灵活方便的实现驱动轮正转、反转切换的换向机械装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种结构紧凑、操作灵活方便、易于实现自动化、避免打齿现象发生、运行稳定可靠、技术性能优良的单行星轮式换向机构。

本发明采用的技术方案是：这种单行星轮式换向机构其行星机构由一个太阳轮、一个行星架、一个齿圈、三个行星轮构成，三个行星轮均布于齿圈和太阳轮中间的圆周上；太阳轮通过内花键与无级自动变速器主动带轮轴连接，太阳轮与前进离合器内齿摩擦片连接，前进离合器外齿摩擦片与输入轴和齿圈固连，行星架与倒档制动器的内齿摩擦片连接，倒档制动器的外齿摩擦片与无级自动变速器壳体固连；输入轴与齿圈固连在一起。

本发明与现有技术惰轮等其它机构相比，虽然两者都能实现倒档功能，但本发明采用行星机构明显有如下优点：

1)行星机构轴向尺寸更紧凑；

2)因为采用湿式多片离合器控制换向，所以，相应的操作可以在离现场较远的地方，能有效避免危险的发生和操作的不方便性；

3)液压远程操作避免了手动直接操纵带来的疲劳性，易于实现自动化；

4)在换向过程中行星齿轮始终保持常啮合，避免了挂式换向机构的打齿现象发生。

5)工作稳定，运行可靠。

附图说明

图1为本发明结构示意图

图2为本发明前进档时动力传动方向示意图

图3为本发明倒档时动力传动方向示意图

图4为本发明实施例1机械结构剖视图

图5为本发明实施例2机械结构剖视图

具体实施方式：

参见附图，本发明的单行星轮式换向机构其行星机构由一个太阳轮1、一个行星架2、一个齿圈3、三个行星轮4构成，三个行星轮均布于齿圈3和太阳轮1中间的圆周上；太阳轮1通过内花键与无级自动变速器主动带轮轴5连接，图中6为输出轴，太阳轮1与前进离合器7的内齿摩擦片连接，前进离合器7的外齿摩擦片与输入轴8和齿圈3固连，行星架2与倒档制动器9的内齿摩擦片连接，倒档制动器9的外齿摩擦片与无级自动变速器壳体10固连，输入轴8与齿圈3固连在一起。

参见图2，前进档分析：

齿圈3与输入轴8固联成一体，始终与换向机构的输入轴8保持同速。前进离合器7的外齿摩擦片与输入轴合件和齿圈固联在一起，内齿摩擦片与太阳轮合件固联在一起。当前进离合器7结合时，换向机构的输入轴合件与太阳轮1固联在一起，无相对转动，动力从换向机构的输入轴8直接传动到太阳轮1。整个换向机构转速和转矩传递如图2所示：

前进挡的动力传递路线为：原动机如发动机——液力变矩器泵轮——液力变矩器涡轮——换向机构的输入轴——输入轴合件——前进离合器——太阳轮合件——太阳轮——无级自动变速器的主动带轮轴。

前进档的传动比为i_pg＝1，整个换向机构相当于旋转的刚体，行星架也随着换向机构转动。因为没有相对运动，所以换向机构的机械效率最高，η＝1。

参见图3，倒档分析：

倒档制动器9的外齿摩擦片与无级自动变速器的壳体10固联在一起，内齿摩擦片与行星架固联在一起。当倒档离合器结合时，倒档制动器起作用，换向机构的行星架就与无级自动变速器的壳体10固联在一起，无相对转动，从而达到固定行星架的目的。整个换向机构各个旋转构件的转向和转矩传递如图3所示：

动力传递路线是：原动机如发动机——液力变矩器泵轮——液力变矩器涡轮——换向机构的输入轴——输入轴合件——内齿圈——行星齿轮行星架固定——太阳轮——无级自动变速器的主动带轮轴。

倒档的传动比计算公式为：

$i_{\mathrm{pg}}=\frac{n_{H\_\mathrm{in}}}{n_{s\_\mathrm{out}}}=\frac{-\mathrm{\ρ}}{1-\mathrm{\ρ}}$

其中，i_pg——换向机构的传动比；

n_{R_in}——换向机构的输入转速(齿圈的转速)；

n_{s_out}——换向机构的输出转速(太阳轮的转速)；

ρ——换向机构的结构参数ρ＝Z_s/Z_R；

Z_s——太阳轮齿数：

Z_R——齿圈齿数。

由公式可知此时换向机构的传动比为负值，正好实现倒车功能。此时，换向机构的机械效率η＜1，但换向机构处于倒档运行的时候是较少的，因此不会影响整个机构的工作效率。

参见图4实施例1机械结构剖视图，输入端可由图中的输入轴8接原动机即发动机，输出端可由图示的太阳轮内花键11接动力输出机构，图中12为输入花键，13为前进离合器活塞，14为倒档制动器活塞。图中，前进离合器包括前进档油缸、活塞、多片依次叠放的钢片和摩擦片；图中倒档制动器包括倒档油缸、活塞、多片依次叠放的钢片和摩擦片。

参见图5实施例2机械结构剖视图，它实际上是一种换档机构，由输入轴焊合件15、前进档活塞13、倒档活塞14、复合弹簧16、复位弹簧17、依次叠放的前进离合器钢片18和摩擦片19、倒档制动器钢片22和摩擦片23、行星机构合件20以及太阳轮焊合件21组成。

现结合图5详细说明前进档、倒档和空档的具体实施过程。

1、前进档

油沿着油道流入前进档油缸，前进档油缸内油压迅速上升，前进档活塞在油压的作用下，被逐渐沿着X轴的反方向推挤。复位弹簧在前进档活塞的挤压下，将多层钢板及前进档摩擦片压紧，由于前进档内齿摩擦片通过花键和太阳轮焊合件结合，于是，太阳轮焊合件将与前进档摩擦片实现同步转动。

在前进档油缸进油的同时，倒档油缸内的油则被释放，倒档油缸内油压迅速降低，作用在倒档活塞上的油压也随之消失，开始沿着X轴的方向运动，此时，复合弹簧不再受倒档活塞的挤压，受其弹性的影响，迅速恢复到原位置，于是，倒档摩擦片由紧压状态变为松动状态，而与之相结合的行星架处于不受力状态。

在输入轴焊合件处于高速运转的状态下，由于与太阳轮焊合件通过花键结合的前进档内齿摩擦片被压紧，和齿圈进行同步旋转运动，而行星架处于不受力的状态，于是，齿圈在随着输入轴合件作旋转运动时，行星架与太阳轮焊合件结合为一个整体作同向运动，从而实现前进档。

2、倒档

倒档过程与前进档的过程相反。油沿着油道流入倒档油缸，倒档油缸内油压迅速上升，倒档活塞在油压的作用下，被逐渐沿着x轴的方向推挤。复合弹簧在被倒档活塞的挤压下，将多层钢板及倒档内齿摩擦片压紧，由于倒档内齿摩擦片通过花键和行星架相互结合，当倒档摩擦片被压紧不能进行旋转运动时，行星架的旋转运动也同时被锁止。

在倒档油缸进油的同时，前进档油缸内的油则被释放，前进档油缸内油压迅速降低，作用在前进档活塞上的油压也随之消失，且其运动方向与倒档活塞运动方向相同，此时膜片弹簧和复位弹簧不再受前进档活塞的挤压，受其弹性的影响，迅速恢复到原位置，于是，前进档摩擦片由紧压状态变为松动状态，而与之相结合的太阳轮焊合件处于不受力的状态。

在输入轴焊合件处于旋转状态下，由于行星架被卡住不能运转，而太阳轮焊合件处于不受力的状态，于是，齿圈在随着输入轴合件旋转时，单排行星轮旋转，将动力传递给太阳轮，但是由于行星轮的作用，齿圈的正向旋转运动将转换为太阳轮的反向旋转运动，从而实现倒档。这是由行星轮机构的结构参数决定的。

3、空挡

前进档油缸和倒档油缸都必须将其内的油排出，前进档油缸和倒档油缸内油压都将迅速降低，作用在前进档活塞和倒档活塞上的油压也随之消失，如前所述，由此引发的结果是使行星架和太阳轮焊合件都处于不受力的状态，因此无法传递转矩。

由于太阳轮承受着输入轴巨大的阻力，且行星架不受力，因此，当齿圈随着输入轴焊合件高速运转时，太阳轮不能转动，行星轮围绕着太阳轮转动，从而实现空档。

Claims (1)

1、一种单行星轮式换向机构，其特征在于其行星机构由一个太阳轮、一个行星架、一个齿圈、三个行星轮构成，三个行星轮均布于齿圈和太阳轮中间的圆周上；太阳轮通过内花键与无级自动变速器主动带轮轴连接，太阳轮与前进离合器内齿摩擦片连接，前进离合器外齿摩擦片与输入轴和齿圈固连，行星架与倒档制动器的内齿摩擦片连接，倒档制动器的外齿摩擦片与无级自动变速器壳体固连；输入轴与齿圈固连在一起。

Images