CN108825745B - 一种车辆用电伺服控制的液动多级锥齿轮式自动变速器 - Google Patents

一种车辆用电伺服控制的液动多级锥齿轮式自动变速器 Download PDF

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Abstract

一种车辆用电伺服控制的液动多级锥齿轮式自动变速器，包括主动轴和从动轴，主动轴上分别装有多组主动齿轮，从动轴上分别装有相应的多组从动齿轮，主动轴连接动力源，从动轴输出扭矩，每组齿轮以一定的传动比处于相互啮合状态，并分别对应一个档位，主动轴或从动轴轴管内设有用于自动换档的芯轴，芯轴一端与移动式液压缸的输出杆连接，芯轴上设有换档用的档位液压油道；通过芯轴的轴向移动，芯轴上的不同的档位液压油道控制相应档位的键块与主动齿轮或从动齿轮处于结合状态，实现档位变换；本发明易于实现自动挂换档，具有挂换挡执行元件少、控制系统简单、换档速度快、可靠性好的优点。

Description

一种车辆用电伺服控制的液动多级锥齿轮式自动变速器
技术领域
本发明涉及变速器技术领域，具体涉及一种车辆用电伺服控制的液动多级锥齿轮式自动变速器。
背景技术
电控机械式自动变速器(AMT，Automated Mechanical Transmission)是在传统定轴式和齿轮式变速器的基本结构不变情况下，通过加装电控的自动操作机构，取代原先由驾驶者人工完成的离合器分离结合、选挂挡、摘挡及发动机转速同步调节等操作，进而实现变速器的自动换挡，受传动功率、可靠性和适应能力等因素影响，目前应用最普遍的是电控液动型AMT，其主要存在以下问题：换档执行机构主要采用正交式结构布置，活动部件要进行两个方向的运动实现选档、挂挡动作，难以避免运动部件的干预问题，换挡时间也因此会延长；为实现齿轮轴向运动结合传扭，需设置同步器及一系列辅助元件，整体结构复杂；选档执行机构和挂档执行机构由2-6个液压阀分别进行控制，控制系统比较复杂。
发明内容
为了克服上述现有技术缺点，本发明目的在于提供一种车辆用电伺服控制的液动多级锥齿轮式自动变速器，易于实现自动挂换档，具有挂换挡执行元件少、控制系统简单、换档速度快、可靠性好的优点。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种车辆用电伺服控制的液动多级锥齿轮式自动变速器，包括主动轴1和从动轴2，主动轴1上分别装有多组主动齿轮，从动轴2上分别装有相应的多组从动齿轮，主动轴1连接动力源，从动轴2输出扭矩，每组齿轮以一定的传动比处于相互啮合状态，并分别对应一个档位，主动轴1或从动轴2轴管内设有用于自动换档的芯轴3，芯轴3一端与移动式液压缸4的输出杆5连接，芯轴3上设有换档用的档位液压油道23和泄压槽25。
当芯轴3设在从动轴2轴管内时，每个从动齿轮内设有滚针轴承28，在每个从动齿轮与从动轴2结合处设有2-8个周向布置的键块21，键块21由油压控制使从动轴2与从动齿轮处于结合状态；所述的键块21位于从动轴2与每个从动齿轮连接处的键槽24内，键块底部腔室22与芯轴3上的档位液压油道23相连通，键块21由液压驱动，使从动轴2与从动齿轮处于结合状态；错开此连通位置，使键块底部腔室22通过泄压槽25泄压，由齿轮凹槽的型面27将键块21压回从动轴的键槽24内，使从动轴2与从动齿轮处于分离状态。
当芯轴3设在主动轴1轴管内时，每个主动齿轮内设有滚针轴承28，在每个主动齿轮与主动轴1结合处设有2-8个周向布置的键块21，键块21由油压控制使主动轴1与主动齿轮处于结合状态；所述的键块21位于主动轴1与每个主动齿轮连接处的键槽24内，键块底部腔室22与芯轴3上的档位液压油道23相连通，键块21由液压驱动，使主动轴1与主动齿轮处于结合状态；错开此连通位置，使键块底部腔室22通过泄压槽25泄压，由齿轮凹槽的型面27将键块21压回主动轴1的键槽24内，使主动轴1与主动齿轮处于分离状态。
所述的主动轴1上装有为芯轴3供油的油泵19，系统压力为20MPa,由主动轴1驱动。
所述的多级自动变速器设有5个前进档和1个倒档，主动轴1上相应装有6个主动齿轮，从动轴2上相应装有6个从动齿轮。
所述的移动式液压缸4为活塞式、柱塞式或伸缩式双作用液压缸，系统压力0.8-6.5MPa,由比例换向阀或高速开关阀控制。
所述的芯轴3轴向移动换档是由与移动式液压缸4连接的单独电路伺服系统驱动控制，根据主动轴1驱动负荷和从动轴2转速情况自动判断档位需求，实现越级升档或越级降档。
本发明具有的有益效果：
本发明采用液压力顶升键块挂档，泄压后型面自动压回键块摘挡的结构设计，在主、从动齿轮啮合状态下进行，换档位移量小、速度快，缩短了换档时间；选档动作由比例换向阀或高速开关阀控制完成，选档过程快速准确；选换档控制系统仅使用一个比例换向阀或高速开关阀控制，简化了整体液压控制系统。行车途中可根据实际需要，实现越级升档或越级降档，不存在只能顺序升档或降档的情况；换档前先摘档，有效避免换档干涉问题，用于换档的芯轴3轴向位移短，节省了布置空间。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例从动齿轮部分结构示意图。
图3位本发明实施例一档从动齿轮结合状态结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做详细描述。
如图1、图2、图3所示，一种车辆用电伺服控制的液动多级锥齿轮式自动变速器，包括主动轴1和从动轴2，主动轴1上分别装有多组主动齿轮，从动轴2上分别装有相应的多组从动齿轮，主动轴1连接动力源，从动轴2输出扭矩，每组齿轮以一定的传动比处于相互啮合状态，并分别对应一个档位，本实施例中，设有5个前进档和1个倒档，主动轴1上装有6个主动齿轮，即第一档主动齿轮6、第二档主动齿轮7、第三档主动齿轮8、第四档主动齿轮9、第五档主动齿轮10、倒档主动齿轮11；从动轴2上相应装有6个从动齿轮，即第一档从动齿轮14、第二档从动齿轮15、第三档从动齿轮16、第四档从动齿轮17、第五档从动齿轮18、倒档从动齿轮12；倒档主动齿轮11和倒档从动齿轮12之间设有倒档惰轮13，倒档惰轮13装在倒档轴20上；从动轴2轴管内设有用于自动换档的芯轴3，芯轴3一端与移动式液压缸4的输出杆5连接，芯轴3上设有换档用的档位液压油道23；外界动力输入经主动轴1带动主动齿轮旋转，主动齿轮带动与之啮合的从动齿轮转动，从动齿轮通过键块21连接从动轴2实现动力传递。
如图2、图3所示，每个从动齿轮内设有滚针轴承28，滚针轴承28为冲压外圈或无内圈式滚针轴承，滚针轴承28装在从动齿轮轮毂两侧内缘与从动轴2的结合部，在从动齿轮与从动轴2未结合时，保证从动齿轮能够绕从动轴2空转；在每个从动齿轮与从动轴2结合处设有6个周向布置的键块21，键块21顶部与齿轮内缘接触面为弧面、凸轮面或平面结构，键块底部腔室22与芯轴3上的档位液压油道23相连通，键块21由液压驱动，使从动轴2与从动齿轮处于结合状态。
倒档从动齿轮12内与其它从动齿轮内部结构类似，工作原理相同。
所述的主动轴1上装有用于为芯轴3中部的芯轴油道26和键块底部腔室22供油的油泵19，系统压力约20MPa,由主动轴1驱动。
所述的芯轴3轴向移动换档是由与移动式液压缸4连接的单独电路驱动控制，根据主动轴1驱动负荷和从动轴2转速情况自动判断档位需求，实现越级升档或越级降档，不存在只能顺序升档或降档的情况，符合复杂路况实际需要。
本发明的工作原理为：
工作时，挂入前进档D，移动式液压缸4的输出杆5推动芯轴3向右移动，第一档档位液压油道23内的高压油进入第一档键块底部腔室22，推动第一档键块21连接从动齿轮14，即第一档处于挂档结合状态，使主动轴1的动力经第一档主动齿轮6、第一档从动齿轮14和第一档键块21，传递到从动轴2输出；当芯轴3继续向右移动时，第一档档位液压油道23与第一档键块底部腔室22错开，第一档键块底部腔室22的油压被泄压槽25泄掉，第一档键块21被齿轮压回第一档键槽24，实现从动轴2与从动齿轮分离，即先将已结合的档位进行分离，确保不发生换档干涉，而后芯轴3继续向右移动，使待挂档位液压油道23与相应键块底部腔室22对位连通，高压油驱动相应档位键块21运动结合从动轴2完成挂档。
当变速器挂入倒档R时，芯轴3由空档位置向左移动，倒档对应的档位液压油道23与倒档键块底部腔室22对位连通，高压油驱动键块21径向向外运动使倒档从动齿轮12与从动轴2结合，倒档主动齿轮11通过倒档惰轮13带动倒档从动齿轮12转动，从而将动力传递到从动轴2输出，车辆倒档行驶。

Claims (5)

1.一种车辆用电伺服控制的液动多级锥齿轮式自动变速器，包括主动轴(1)和从动轴(2)，主动轴(1)上分别装有多组主动齿轮，从动轴(2)上分别装有相应的多组从动齿轮，主动轴(1)连接动力源，从动轴(2)输出扭矩，每组齿轮以一定的传动比处于相互啮合状态，并分别对应一个档位，其特征在于：主动轴(1)或从动轴(2)轴管内设有用于自动换档的芯轴(3)，芯轴(3)一端与移动式液压缸(4)的输出杆(5)连接，芯轴(3)上设有换档用的档位液压油道(23)和泄压槽(25)；
当芯轴(3)设在从动轴(2)轴管内时，每个从动齿轮内设有滚针轴承(28)，在每个从动齿轮与从动轴(2)结合处设有2-8个周向布置的键块(21)，键块(21)由油压控制使从动轴(2)与从动齿轮处于结合状态；所述的键块(21)位于从动轴(2)与每个从动齿轮连接处的键槽(24)内，键块底部腔室(22)与芯轴(3)上的档位液压油道(23)相连通，键块(21)由液压驱动，使从动轴(2)与从动齿轮处于结合状态；错开此连通位置，使键块底部腔室(22)通过泄压槽(25)泄压，由齿轮凹槽的型面(27)将键块(21)压回从动轴的键槽(24)内，使从动轴(2)与从动齿轮处于分离状态；
当芯轴(3)设在主动轴(1)轴管内时，每个主动齿轮内设有滚针轴承(28)，在每个主动齿轮与主动轴(1)结合处设有2-8个周向布置的键块(21)，键块(21)由油压控制使主动轴(1)与主动齿轮处于结合状态；所述的键块(21)位于主动轴(1)与每个主动齿轮连接处的键槽(24)内，键块底部腔室(22)与芯轴(3)上的档位液压油道(23)相连通，键块(21)由液压驱动，使主动轴(1)与主动齿轮处于结合状态；错开此连通位置，使键块底部腔室(22)通过泄压槽(25)泄压，由齿轮凹槽的型面(27)将键块(21)压回主动轴(1)的键槽(24)内，使主动轴(1)与主动齿轮处于分离状态。
2.根据权利要求1所述的一种车辆用电伺服控制的液动多级锥齿轮式自动变速器，其特征在于：所述的主动轴(1)上装有为芯轴(3)供油的油泵(19)，油泵(19)系统压力20MPa,由主动轴(1)驱动。
3.根据权利要求1所述的一种车辆用电伺服控制的液动多级锥齿轮式自动变速器，其特征在于：所述的车辆用电伺服控制的液动多级锥齿轮式自动变速器设有5个前进档和1个倒档，主动轴(1)上相应装有6个主动齿轮，从动轴(2)上相应装有6个从动齿轮。
4.根据权利要求1所述的一种车辆用电伺服控制的液动多级锥齿轮式自动变速器，其特征在于：所述的移动式液压缸(4)为活塞式、柱塞式或伸缩式双作用液压缸，系统压力0.8-6.5MPa,由比例换向阀或高速开关阀控制。
5.根据权利要求1所述的一种车辆用电伺服控制的液动多级锥齿轮式自动变速器，其特征在于：所述的芯轴(3)轴向移动换档是由与移动式液压缸(4)连接的单独电路伺服系统驱动控制，根据主动轴(1)驱动负荷和从动轴(2)转速情况自动判断档位需求，实现越级升档或越级降档。
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