CN106523691A - 带线控离心球臂接合装置的电动汽车二档自动变速器 - Google Patents

带线控离心球臂接合装置的电动汽车二档自动变速器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带线控离心球臂接合装置的电动汽车二档自动变速器。它包括线控离心球臂接合装置，通过控制线控离心球臂接合装置的电磁铁通电、断电实现变速器的换档控制。本发明具有结构简单紧凑、可实现线控动力性换档、换档平顺等优点。

Description

带线控离心球臂接合装置的电动汽车二档自动变速器
技术领域
本发明属于电动汽车传动技术领域，涉及一种电动汽车自动变速器，更确切的说是一种带线控离心球臂接合装置的电动汽车二档自动变速器。
背景技术
自动变速器被广泛应用于汽车、电动汽车、工程机械等各种车辆。现有自动变速器主要有液力机械式自动变速器(AT)、金属带式无级自动变速器(CVT)、机械式自动变速器(AMT)、双离合器式自动变速器(DCT)四大类型。上述四类自动变速器的换档实现换档过程控制均采用电控液压伺服装置实现，液压伺服装置由液压泵、多个液压阀、多个液压离合器、多个液压制动器等组成，结构复杂、成本高，运行过程能耗高。
随着汽车电子技术、自动控制技术和汽车网络通信技术的广泛应用，汽车线控技术已成为汽车未来的发展趋势。汽车线控(X-By-Wire)技术是由电线、电子控制器和线控执行器来代替机械和液压系统，将驾驶员的操纵动作经过传感器变成电信号，输入到电控单元，由电控单元产生控制信号驱动线控执行器进行所需操作。因此，开发新型的线控自动变速器，有利于减少其零部件的数量、降低成本和降低运行能耗，提高传动效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有各种自动变速器技术的不足，提供一种既能实现动力换档，又具有可靠性高、成本低的新型的带线控离心球臂接合装置的电动汽车二档自动变速器。
本发明的技术方案如下：
一种带线控离心球臂接合装置的电动汽车二档自动变速器，包括输入轴、输出轴、太阳轮、行星轮、行星轮轴、后行星架、内齿圈；所述行星轮轴的一端固定安装在后行星架上，所述后行星架通过其中心承孔固定安装在输出轴的中间轴颈上。
其特征在于：它还包括线控离心球臂接合装置。
所述线控离心球臂接合装置包括推力压盘、从动内花键毂、线控驱动盘、电磁铁、预压弹簧、离心球臂空心轮盘、离心球臂销、离心球臂、离心球、离心球窝。
所述输入轴的一端固定连接在电动机输出轴的一端，所述离心球臂空心轮盘通过轴承支撑安装在输入轴的中间轴颈上，所述输入轴的另一端固定安装太阳轮；所述离心球臂空心轮盘的在其靠近电动机一端的外圆周面上设有离心球臂空心轮盘外花键槽，所述线控驱动盘通过其内花键槽套装在离心球臂空心轮盘外花键槽上；所述预压弹簧设置在离心球臂空心轮盘外花键槽的末端与线控驱动盘的内侧端面之间；所述离心球臂空心轮盘的远离电动机的另一端设有多个沿周向均匀分布的离心球臂支座，所述每个离心球臂支座上固定安装一个离心球臂销；所述离心球臂的一端通过其光滑承孔套装在离心球臂销的中间轴颈上，所述离心球臂可绕离心球臂销自由转动，所述离心球臂的另一端设有一个离心球窝，所述每个离心球窝内安装有一个离心球，所述每个离心球在离心球窝内可自由滚动。
所述推力压盘的一端面为光滑面；所述每个离心球抵靠在推力压盘的光滑面上；所述推力压盘的外圆周面上还设有外花键槽，所述推力压盘的外花键槽与从动内花键毂的内花键槽二者轴向滑动接合；所述从动内花键毂的远离电动机一端面与行星轮轴的另一端固定连接；
所述线控驱动盘在其靠近电动机的一端面还设有摩擦驱动端面，所述摩擦驱动端面正对电磁铁的磁极端面，所述电磁铁固定安装在输入轴上。
本发明与现有技术相比，其优点是：
（1）本发明的带线控离心球臂接合装置的电动汽车二档自动变速器取消了传统变速器的主接合装置、同步器和换档拨叉机构，采用直接控制线控离心球臂接合装置电磁线圈电流的方式实现换档，简化了结构，降低了成本，同时也减少了故障率；
（2）本发明的带线控离心球臂接合装置的电动汽车二档自动变速器各传动齿轮之间常啮合，换档过程中无需切断动力，减少了换档冲击，提高了汽车的加速性能和驾驶舒适性；
（3）本发明的带线控离心球臂接合装置的电动汽车二档自动变速器，在离心力的作用下离心球臂接合装置将推力压盘、带外花键槽钢片推向带内花键槽摩擦片；依靠带外花键槽钢片和带内花键槽摩擦片之间的摩擦力，输入轴将电动机的输入扭矩传递至输出轴，体积小、重量轻、传递扭矩大、转速高、传动效率高。
附图说明
图1是本发明实施例的带线控离心球臂接合装置的电动汽车二档自动变速器的结构示意图。
图中：1.输入轴 2.输出轴 3.太阳轮 4.行星轮 5.行星轮轴 6.后行星架 7.内齿圈 10.线控离心球臂接合装置 10a.带内花键槽摩擦片 10b.带外花键槽钢片 10c.推力压盘 10ca.光滑面 10d.从动内花键毂 10e.从动内花键毂端盖 10f.止动盘 10g.线控驱动盘 10ga.摩擦驱动端面 10h.电磁铁 10i.预压弹簧 10j.离心球臂空心轮盘 10ja.离心球臂空心轮盘外花键槽 10k.离心球臂销 10l.离心球臂 10m.离心球 10p.离心球臂回位弹簧 10r.离心球窝 31A.后壳体 40Z.第二轴前轴承 50Z.第二轴后轴承 100.电动机 100A.电动机输出轴。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的一种带线控离心球臂接合装置的电动汽车二档自动变速器，包括输入轴1、输出轴2、太阳轮3、行星轮4、行星轮轴5、后行星架6、内齿圈7、线控离心球臂接合装置10。
输入轴1靠近电动机100的一端设有内花键，输入轴1通过内花键与电动机输出轴100A连接；输入轴1的另一端设有轴承座孔，轴承座孔的中心线与输入轴1、输出轴2的中心线重合，轴承座孔内固定安装第二轴前轴承40Z；输入轴1通过第二轴前轴承40Z与输出轴2的前部轴颈连接；输入轴1远离电动机100一端的外轴颈上固定连接太阳轮3。
行星轮4端面上设有中心圆柱形通孔，中心圆柱形通孔内固定安装滑动衬套，行星轮4通过滑动衬套滚动安装在行星轮轴5上；行星轮4与太阳轮3常啮合；行星轮轴5一端通过后行星架6上设有的圆柱形承孔固定连接后行星架6，另一端通过从动内花键毂10d上设有的圆柱形承孔与从动内花键毂10d固定连接。
后行星架6的端面中心设有中心圆柱形通孔，中心圆柱形通孔的中心线与输入轴1、输出轴2的中心线重合，后行星架6通过其中心圆柱形通孔，依靠轴肩跟挡圈固定安装在输出轴2的中间轴颈上。
内齿圈7通过挡圈固定安装在后壳体31A上，后壳体31A通过螺栓固定连接变速器壳体，输出轴2通过第二轴后轴承50Z支撑安装在后壳体31A上；内齿圈7的中心线与输入轴1、输出轴2的中心线重合，内齿圈7与行星轮4常啮合。
线控离心球臂式接合装置10包括带内花键槽摩擦片10a、带外花键槽钢片10b、推力压盘10c、从动内花键毂10d、从动内花键毂端盖10e、止动盘10f、线控驱动盘10g、电磁铁10h、预压弹簧10i、离心球臂空心轮盘10j、离心球臂销10k、离心球臂10l、离心球10m、离心球臂回位弹簧10p、离心球窝10r。
如图1所示，带内花键槽摩擦片10a通过其内花键槽套装输入轴1上的外花键槽上；带外花键槽钢片10b通过外花键槽套装在从动内花键毂10d的内花键槽上；推力压盘10c的一端面为光滑面10ca，推力压盘10c的另一端面为粗糙摩擦面；推力压盘10c的外圆周面上还设有外花键槽，推力压盘10c的外花键槽与从动内花键毂10d的内花键槽二者轴向滑动接合；从动内花键毂10d靠近电动机100的一端通过螺栓固定连接从动内花键毂端盖10e，远离电动机100的一端与行星轮轴5固定连接；止动盘10f通过非导磁材料固定安装在变速器壳体上；电磁铁10h通过挡圈固定安装在输入轴1上；止动盘10f与电磁铁10h之间设有线控驱动盘10g，线控驱动盘10g在其靠近电动机100的一端面还设有摩擦驱动端面10ga，摩擦驱动端面10ga正对电磁铁10h的磁极端面，且在电磁铁10h不通电的状态下，摩擦驱动端面10ga与电磁铁10h的磁极端面在预压弹簧10i的弹力作用下保持一定的空气隙；离心球臂空心轮盘10j通过轴承支撑安装在输入轴1上，离心球臂空心轮盘10j的在其靠近电动机100的一端外圆周面上设有离心球臂空心轮盘外花键槽10ja，线控驱动盘10g通过其内花键槽套装在离心球臂空心轮盘外花键槽10ja上；在离心球臂空心轮盘10j的远离电动机100的另一端设有多个沿周向均匀分布的离心球臂支座，在每个离心球臂支座上固定安装一个离心球臂销10k；离心球臂10l的一端通过其光滑承孔套装在离心球臂销10k的中间轴颈上，使离心球臂10l可绕离心球臂销10k自由转动，离心球臂10l的另一端设有一个离心球窝10r，每个离心球窝10r内安装有一个离心球10m，每个离心球10m在离心球窝10r内可自由滚动。
下面结合实施例进一步说明带线控离心球臂接合装置的电动汽车二档自动变速器的工作原理：
在电磁铁10h的外圆柱面上固定安装电滑环，通过电滑环和外部电刷控制电磁铁10h的电磁线圈的通电与断电。
一档传动时，电磁铁10h的电磁线圈断电，线控驱动盘10g在预压弹簧10i的弹力作用下向止动盘10f方向移动，由于线控驱动盘10g与止动盘10f相互压紧产生摩擦力，从而使线控驱动盘10g的转速迅速降低。由于离心球臂空心轮盘10j与线控驱动盘10g同步旋转，所以离心球臂空心轮盘10j的转速也迅速降低，当离心球臂10l因离心球臂空心轮盘10j转速的降低而产生的离心力的水平分力不足以克服离心球臂回位弹簧10p的弹力时，推力压盘10c及带外花键槽钢片10b在回位弹簧弹力的作用下与带内花键槽摩擦片10a分离，实现从动内花键毂10d相对于输入轴1的自由转动，此时，电动机100的扭矩通过输入轴1传递给太阳轮3，太阳轮3再通过常啮合的行星轮4将动力传递至与行星轮轴5固定连接的后行星架6，后行星架6通过其中心通孔，依靠轴肩跟挡圈固定安装在输出轴2的中间轴颈上，因此，输入轴1将该扭矩传递给输出轴2。
二档传动时，电磁铁10h的电磁线圈通电，线控离心球臂式接合装置的电磁线圈产生的磁场力使线控驱动盘10g克服预压弹簧10i的弹力作用向电磁铁10h方向移动，同时由于电磁铁10h固定安装在输入轴1上，线控驱动盘10g通过其内花键槽套装在离心球臂空心轮盘外花键槽10ja上，因此在电磁力及摩擦驱动端面10ga与电磁铁10h的磁极端面产生的摩擦力的作用下，电磁铁10h与离心球臂空心轮盘10j同步旋转。由于离心球臂空心轮盘10j的同步旋转，在离心力的作用下离心球臂10l克服自身所产生的重力及离心球臂回位弹簧10p的弹力作用绕离心球臂销10k沿推力压盘10c的光滑面10ca向外作圆周运动，同时，由于离心球10m可在离心球窝10r内自由转动，因此，离心球10m在随离心球臂销10l作圆周运动的同时，所产生的离心力沿水平方向的分力克服回位弹簧的弹力推动推力压盘10c及带外花键槽钢片10b向带内花键槽摩擦片10a方向移动，使推力压盘10c及带外花键槽钢片10b与带内花键槽摩擦片10a相互压紧，依靠彼此之间的摩擦力实现从动内花键毂10d与输入轴1同步旋转，从而将输入轴1输入的扭矩传递至输出轴2。
一档的传动路线为：电磁铁10h的电磁线圈断电，从动内花键毂10d相对于输入轴1自由转动，电动机100的扭矩通过输入轴1传递给太阳轮3，由于内齿圈7固定安装在后壳体31A上固定不动，行星轮4通过滑动衬套滚动安装在行星轮轴5上，行星轮轴5的一端与后行星架6固定连接，行星轮4与太阳轮3、内齿圈7常啮合，所以由输入轴1输入的扭矩进一步传递给后行星架6，又因为后行星架6通过其中心通孔固定安装在输出轴2的中间轴颈上，因此，输入轴1将扭矩传递给输出轴2，从而实现一档传动。
二档的传动路线为：电磁铁10h的电磁线圈通电，从动内花键毂10d与输入轴1同步旋转，电动机100的扭矩通过花键传递给输入轴1，由于从动内花键毂10d与输入轴1同步旋转，因此，电动机100的扭矩传递给从动内花键毂10d，又因为从动内花键毂10d通过行星轮轴5与后行星架6固定连接，后行星架6通过其中心通孔固定安装在输出轴2的中间轴颈上，因此，电动机100的扭矩传递给输出轴2，从而实现二档传动。
倒档的传动路线为：电磁铁10h的电磁线圈断电，电动机100 反转，从动内花键毂10d相对于输入轴1自由转动，电动机100的扭矩通过输入轴1传递给太阳轮3，由于内齿圈7固定安装在后壳体31A上固定不动，行星轮4通过滑动衬套滚动安装在行星轮轴5上，行星轮轴5的一端与后行星架6固定连接，行星轮4与太阳轮3、内齿圈7常啮合，所以由输入轴1输入的扭矩进一步传递给后行星架6，又因为后行星架6通过其中心通孔固定安装在输出轴2的中间轴颈上，因此，输入轴1将扭矩传递给输出轴2，实现倒档传动。
空档：电动机100停转，实现空档。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (1)

1.一种带线控离心球臂接合装置的电动汽车二档自动变速器，包括输入轴(1)、输出轴(2)、太阳轮(3)、行星轮(4)、行星轮轴(5)、后行星架(6)、内齿圈(7)；所述行星轮轴(5)的一端固定安装在后行星架(6)上，所述后行星架(6)通过其中心承孔固定安装在输出轴(2)的中间轴颈上；其特征在于：
它还包括线控离心球臂接合装置(10)；
所述线控离心球臂接合装置(10)包括推力压盘(10c)、从动内花键毂(10d)、线控驱动盘(10g)、电磁铁(10h)、预压弹簧(10i)、离心球臂空心轮盘(10j)、离心球臂销(10k)、离心球臂(10l)、离心球(10m)、离心球窝(10r)；
所述输入轴(1)的一端固定连接在电动机输出轴(100A)的一端，所述离心球臂空心轮盘(10j)通过轴承支撑安装在输入轴(1)的中间轴颈上，所述输入轴(1)的另一端固定安装太阳轮(3)；所述离心球臂空心轮盘(10j)的在其靠近电动机(100)一端的外圆周面上设有离心球臂空心轮盘外花键槽(10ja)，所述线控驱动盘(10g)通过其内花键槽套装在离心球臂空心轮盘外花键槽(10ja)上；所述预压弹簧(10i)设置在离心球臂空心轮盘外花键槽(10ja)的末端与线控驱动盘(10g)的内侧端面之间；所述离心球臂空心轮盘(10j)的远离电动机(100)的另一端设有多个沿周向均匀分布的离心球臂支座，所述每个离心球臂支座上固定安装一个离心球臂销(10k)；所述离心球臂(10l)的一端通过其光滑承孔套装在离心球臂销(10k)的中间轴颈上，所述离心球臂(10l)可绕离心球臂销(10k)自由转动，所述离心球臂(10l)的另一端设有一个离心球窝(10r)，所述每个离心球窝(10r)内安装有一个离心球(10m)，所述每个离心球(10m)在离心球窝(10r)内可自由滚动；
所述推力压盘(10c)的一端面为光滑面(10ca)；所述每个离心球(10m)抵靠在推力压盘(10c)的光滑面(10ca)上；所述推力压盘(10c)的外圆周面上还设有外花键槽，所述推力压盘(10c)的外花键槽与从动内花键毂(10d)的内花键槽二者轴向滑动接合；所述从动内花键毂(10d)的远离电动机(100)一端面与行星轮轴(5)的另一端固定连接；
所述线控驱动盘(10g)在其靠近电动机(100)的一端面还设有摩擦驱动端面(10ga)，所述摩擦驱动端面(10ga)正对电磁铁(10h)的磁极端面，所述电磁铁(10h)固定安装在输入轴(1)上。
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