CN104329455A - 一种电机驱动的行星轮系换挡机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电机驱动的行星轮系换挡机构。该换挡机构由行星轮系机构、同步器和换挡拨叉机构组成；行星轮系机构包括中心轮、内齿圈、行星架和三个行星轮；其中行星架由一个圆盘同轴连接着一根转轴形成，圆盘上均布安装有三个行星轮，三个行星轮分别同时与中心轮、内齿圈啮合；内齿圈的一侧连接着管状的轴套，轴套套设在行星架的转轴上；同步器的一侧套设在内齿圈的轴套上，同步器的另一侧套设在行星架的转轴上；换挡拨叉机构包括拨叉、滚珠丝杠和伺服电机。本发明采用伺服电机驱动的滚珠丝杠带动换挡拨叉实现换挡；换挡冲击比较小，提高换挡平顺性和使用寿命；伺服电机由汽车电池供电，不是直接消耗发动机的动能，有效提高了发动机的效率。

Description

一种电机驱动的行星轮系换挡机构
技术领域
本发明属于变速器技术领域，具体涉及适用于重型汽车变速箱副箱的电机驱动的行星轮系换挡机构。
背景技术
目前，重型汽车大部分都使用双中间轴变速器，这种变速器分为主变速箱和副变速箱两个部分，主变速箱部分采用双中间轴方式以达到功率分流的目的，而副变速箱部分多采用与主变速箱相同的双中间轴方式，这种方式对应的齿轮传动系统均采用普通的外啮合齿轮传动，使得副变速箱的齿轮传动系统变得十分复杂，传动轴系比较多，副变速箱的体积偏大，结构不够紧凑，稳定性较差，而且传递效率比较低。从换挡的执行驱动机构来看，目前， 主变速箱的换挡方式多采用手动挡的换挡方式。副变速箱的换挡方式多采用液压或气压执行机构来驱动换挡，需要在变速箱周围布置液压站或气压站以及各种管道，在变速箱上需要开设通孔，而且液压站或气压站需要一直直接消耗发动机的动力来维持正常的工作，所以目前重型汽车变速器在加工制造和装配工艺上都存在很大难度。并且液压或气压的换挡结构易造成换挡冲击大，使得高速挡和低速挡之间的换挡平顺性很差，相关零部件加速破损，降低使用寿命。
发明内容
为了解决现有重型汽车变速箱副箱的稳定性和换挡平顺性的问题，本发明提供一种电机驱动的行星轮系换挡机构。
 具体的技术解决方案如下：
一种电机驱动的行星轮系换挡机构由行星轮系机构、同步器15和换挡拨叉机构组成；所述同步器15为锁环式同步器。
 所述行星轮系机构包括中心轮2、内齿圈7、行星架9和三个行星轮3。中心轮2固定安装于输入轴1的一端，输入轴1的另一端为输入端。行星架9由一个圆盘同轴连接着一根转轴形成，圆盘上通过行星轮轴5均布安装有三个行星轮3，行星架9的转轴和输入轴1同轴；三个行星轮3分别同时与中心轮2、内齿圈7啮合；所述内齿圈7的一侧连接着管状的轴套，所述轴套套设在行星架9的转轴上，且与行星架9的圆盘相邻；同步器15的左接合齿圈10套设在内齿圈7的轴上形成固定连接，同步器15的右接合齿圈16套设在行星架9的转轴上形成固定连接。所述换挡拨叉机构包括换挡拨叉13、滚珠丝杠11和伺服电机14；伺服电机14的输出轴连接着滚珠丝杠11的一端；所述换挡拨叉13套设在滚珠丝杠11上，并固定连接着丝杠螺母12，随着丝杠螺母12可以在滚珠丝杠11上左右移动；所述换挡13拨叉的叉口与同步器15的接合套配合。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1.本发明采用伺服电机驱动换挡方式，安装结构简单，取消了现有变速器上的液压站或气压站以及各种管道，简化变速箱的内部结构和外部安装结构；
2.本发明的伺服电机消耗的是储蓄在汽车电池内的电能，而不是直接消耗发动机的动能，而且只有在执行换挡时伺服电机才会工作，所以本发明可以有效提高发动机的效率；
3.本发明采用行星轮系作为换挡传动系统，具有载荷质量比大，结构紧凑，体积小，传递效率高，传动平稳等优点提高齿轮的承载能力；
4.本发明采用伺服电机驱动的滚珠丝杠带动换挡拨叉向左或向右平移，推动接合套向左或向右移动，从而实现换挡。这样的换挡方式换挡冲击比较小，提高换挡平顺性和使用寿命；
5.本发明采用的滚珠丝杠具有自锁功能，可以防止挡位松动，提高工作可靠性。
附图说明
图1是本发明结构剖视图。
图2是本发明的立体示意图。
图3是行星架结构示意图。
图4是滚珠丝杠及拨叉结构示意图。
图5是本发明的低速挡功率传递示意图。
图6是本发明的高速挡功率传递示意图。
上图中序号：输入轴1、中心轮2、行星轮3、滚针轴承4、行星轮轴5、行星架圆盘6、内齿圈7、圆柱推力轴承8、行星架9、左接合齿圈10、滚珠丝杠11、丝杠螺母12、换挡拨叉13、伺服电机14、同步器15、右接合齿圈16。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
参见图1和图2，一种电机驱动的行星轮系换挡机构由行星轮系机构、同步器15和换挡拨叉机构组成。
参见图1和图3，行星轮系机构包括中心轮2、内齿圈7、行星架9和三个行星轮3，中心轮2固定安装于输入轴1的一端，中心轮2与输入轴1通过花键配合连接，在输入轴1的轴端并通过锁紧螺母固定，输入轴1的另一端为输入端。行星架9由一个圆盘同轴连接着一根转轴形成，见图3，圆盘上通过行星轮轴5均布设有三个行星轮3，每个行星轮3和对应的行星轮轴5之间安装有滚针轴承4；行星架9的转轴和输入轴1同轴；三个行星轮3分别同时与中心轮2、内齿圈7啮合。内齿圈7的一侧连接着管状的轴套，轴套套装在行星架9的转轴上，且与行星架9的圆盘相邻；与行星架9的圆盘相邻处的内齿圈7的轴套和行星架9的转轴之间安装有圆柱推力轴承8。同步器15为锁环式同步器，同步器15的左接合齿圈10套装在内齿圈7的轴上形成固定连接，同步器15的右接合齿圈16套装在行星架9的转轴上形成固定连接。参见图4，换挡拨叉机构包括换挡拨叉13、滚珠丝杠11和伺服电机14，伺服电机14为12V直流伺服电机。伺服电机14的输出轴连接着滚珠丝杠11的一端；换挡拨叉13套装在滚珠丝杠11上，并固定连接着丝杠螺母12，换挡拨叉13的叉口与同步器15的接合套配合，换挡拨叉13随着丝杠螺母12在滚珠丝杠11上左右移动。
参见图5，当需要换低速挡时，伺服电机14正转带动滚珠丝杠11正转，推动丝杠螺母12以及安装在丝杠螺母12上的换挡拨叉13向左平移，换挡拨叉13推动同步器15的接合套也向左平移，使同步器15的左锁环与左接合齿圈10相互摩擦，当同步器15的接合套完全与左接合齿圈10接合后，伺服电机14停止转动，换挡动作完成。此时，内齿圈7被锁定不能转动，功率通过中心轮2与三个行星轮3啮合传递到行星架9，再从行星架9输出，从而形成低速挡。
参见图6，当需要换高速挡时，伺服电机14反转带动滚珠丝杠11反转，推动丝杠螺母12以及安装在丝杠螺母12上的换挡拨叉13向右平移，换挡拨叉13推动同步器15的接合套也向右平移，使同步器15的右锁环与右接合齿圈16相互摩擦，当同步器15的接合套完全与右接合齿圈16接合后，伺服电机14停止转动，换挡动作完成。此时，内齿圈7与行星架9被锁定，转速相同，功率从输入轴1输入，从行星架9直接输出，因此高速挡也可以称为直接挡。

Claims (5)

1.一种电机驱动的行星轮系换挡机构，其特征在于：由行星轮系机构、同步器（15）和换挡拨叉机构组成；所述同步器（15）为锁环式同步器；
所述行星轮系机构包括中心轮（2）、内齿圈（7）、行星架（9）和三个行星轮（3），所述中心轮（2）固定设于输入轴（1）的一端，输入轴（1）的另一端为输入端；所述行星架（9）由一个圆盘同轴连接着一根转轴形成，所述圆盘上通过行星轮轴（5）均布设有三个行星轮（3），行星架（9）的转轴和输入轴（1）同轴；所述三个行星轮（3）分别同时与中心轮（2）、内齿圈（7）啮合；所述内齿圈（7）的一侧连接着管状的轴套，所述轴套套设在行星架（9）的转轴上，且与行星架（9）的圆盘相邻；同步器（15）的左接合齿圈（10）套设在内齿圈（7）的轴上形成固定连接，同步器（15）的右接合齿圈（16）套设在行星架（9）的转轴上形成固定连接；
所述换挡拨叉机构包括换挡拨叉（13）、滚珠丝杠（11）和伺服电机（14）；伺服电机（14）的输出轴连接着滚珠丝杠（11）的一端；所述换挡拨叉（13）套设在滚珠丝杠（11）上，并固定连接着丝杠螺母（12），换挡拨叉（13）的叉口与同步器（15）的接合套配合，换挡拨叉（13）随着丝杠螺母（12）在滚珠丝杠（11）上左右移动，从而推动同步器（15）的接合套左右移动。
2.根据权利要求1所述的一种电机驱动的行星轮系换挡机构，其特征在于：所述中心轮（2）与输入轴（1）通过花键配合连接，在输入轴（1）的轴端并通过锁紧螺母固定。
3.根据权利要求1所述的一种电机驱动的行星轮系换挡机构，其特征在于：每个行星轮（3）和对应的行星轮轴（5）之间设有滚针轴承（4）。
4.根据权利要求1所述的一种电机驱动的行星轮系换挡机构，其特征在于：与行星架（9）的圆盘相邻处的内齿圈（7）的轴套和行星架（9）的转轴之间设有圆柱推力轴承（8）。
5.根据权利要求1或2所述的一种电机驱动的行星轮系换挡机构，其特征在于：所述伺服电机（14）为12V直流伺服电机。
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