CN109268455A - 一种二挡单级行星齿轮变速器结构 - Google Patents

一种二挡单级行星齿轮变速器结构 Download PDF

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毛征宇
刘斌
席守军
蔡志华
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    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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Abstract

本发明公开了一种二挡单级行星齿轮变速器结构，涉及汽车领域，主要解决传统的变速器传动效率低、操作繁琐等问题；该变速器结构包括齿轮箱和电机；齿轮箱输入轴上安装有输入速度传感器，输出轴上安装有输出速度传感器；所述输入速度传感器和输出速度传感器连接有AMT控制单元；所述齿轮箱的内部设置有中心齿轮、固定内齿、输出内齿和行星齿轮，行星齿轮安装在行星架上，行星架上安装有与中心齿轮相配合的行星架内齿；所述中心齿轮同时与固定内齿、输出内齿和行星齿轮啮合；所述输出内齿固定在输出轴上；所述中心齿轮滑动设置在齿轮箱中并可沿轴向滑动。本发明具有传动效率高、操作便捷等优点。

Description

一种二挡单级行星齿轮变速器结构
技术领域
本发明涉及汽车领域，具体是一种二挡单级行星齿轮变速器结构。
背景技术
AMT变速箱也称自动变速箱，它是电控机械自动变速箱的简称。它是在干式离合器和齿轮变速器基础上加装微机控制的自动变速系统。自动变速器(AMT)能根据车速、油门、驾驶员命令等参数确定最佳挡位，控制原来由驾驶员人工完成的离合器分离与接合、换挡手柄的摘挡与挂挡以及发动机的油门开度的同步调节等操作过程，最终实现换挡过程的操纵自动化。
AMT已在传统商务车上得到广泛应用。但在现有技术中绝大部分纯电动商务车依然采用原始的直驱系统，其爬坡和高速行驶的性能都被削弱。此外，直驱动力系统由于需要采用大扭矩电机，使得动力总成不仅价格高，而且效率低，制约了纯电动商用车的发展。因此，如何提高纯电动商用车AMT装置的结构，换挡传动路线，传动效率，成为当前解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二挡单级行星齿轮变速器结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种二挡单级行星齿轮变速器结构，包括齿轮箱和电机，齿轮箱的输入端和输出端分别连接输入轴和输出轴；所述电机的轴伸端通过联轴器连接输入轴；所述输入轴上安装有输入速度传感器，输出轴上安装有输出速度传感器；所述输入速度传感器和输出速度传感器连接有AMT控制单元；所述电机还连接有电机控制单元，电机控制单元与AMT控制单元通讯连接；所述齿轮箱的内部设置有中心齿轮、固定内齿、输出内齿和行星齿轮，行星齿轮安装在行星架上，行星架上安装有与中心齿轮相配合的行星架内齿；所述中心齿轮同时与固定内齿、输出内齿和行星齿轮啮合；所述输出内齿固定在输出轴上；所述中心齿轮滑动设置在齿轮箱中并可沿轴向滑动。
作为本发明进一步的方案：所述输入速度传感器和输出速度传感器为数字式转速传感器。
作为本发明进一步的方案：所述输入速度传感器和输出速度传感器为磁敏式转速传感器。
作为本发明进一步的方案：所述输入速度传感器和输出速度传感器为模拟式转速传感器。
作为本发明进一步的方案：所述中心齿轮一体式的固定在输入轴上，输入轴沿轴向滑动设置在齿轮箱中。
作为本发明进一步的方案：所述中心齿轮通过键连接安装在输入轴的中部。
作为本发明进一步的方案：所述行星架为浮动式设计。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明传动传动路线短，摩擦损失小，传动效率高，传动平稳；通过改变与相关齿轮的啮合位置进行换挡，无需专门的制动器、离合器、棘轮等操纵控制结构简单，操纵方便；通过输入速度传感器和输出速度传感器直接将信息传递给AMT控制单元，由于通讯不具有时间差，确定换挡时间，这样提高了换挡的精确度；同时还设置有电机控制单元，使得电机能够及时执行齿轮箱的反馈信号，大幅提高齿轮箱的响应速度，降低换挡时间。
附图说明
图1为二挡单级行星齿轮变速器结构的连接示意图。
图2为二挡单级行星齿轮变速器结构实施例1处于一档位置的结构示意图。
图3为二挡单级行星齿轮变速器结构实施例1处于二档位置的结构示意图。
图4为二挡单级行星齿轮变速器结构实施例2处于一档位置的结构示意图。
图5为二挡单级行星齿轮变速器结构实施例2处于二档位置的结构示意图。
图中：1-齿轮箱、2-电机、3-联轴器、4-输入轴、5-输出轴、6-输入速度传感器、7-输出速度传感器、8-AMT控制单元、9-电机控制单元、10-中心齿轮、11-固定内齿、12-输出内齿、13-行星架、14-行星架内齿、15-行星齿轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。
实施例1
请参阅图1-3，一种二挡单级行星齿轮变速器结构，包括齿轮箱1和电机2，齿轮箱1的输入端和输出端分别连接输入轴4和输出轴5；所述电机2的轴伸端通过联轴器3连接输入轴4；所述输入轴4上安装有输入速度传感器6，输出轴5上安装有输出速度传感器7；所述输入速度传感器6和输出速度传感器7连接有AMT控制单元8，通过输入速度传感器6和输出速度传感器7直接将信息传递给AMT控制单元8，由于通讯不具有时间差，确定换挡时间，这样提高了换挡的精确度；
进一步的，所述电机2还连接有电机控制单元9，电机控制单元9与AMT控制单元8通讯连接，从而使得电机2能够及时执行齿轮箱1的反馈信号，大幅提高齿轮箱1的响应速度，降低换挡时间；
进一步的，所述输入速度传感器6和输出速度传感器7为数字式转速传感器、磁敏式转速传感器和模拟式转速传感器中的一种；
所述齿轮箱1的内部设置有中心齿轮10、固定内齿11、输出内齿12和行星齿轮15，行星齿轮15安装在行星架13上，行星架13上安装有与中心齿轮10相配合的行星架内齿14；所述中心齿轮10同时与固定内齿11、输出内齿12和行星齿轮15啮合；所述输出内齿12固定在输出轴5上；所述中心齿轮10一体式的固定在输入轴4上，输入轴4可沿轴向滑动，使用时，通过滑动输入轴4带动中心齿轮10移动，改变其与其他齿轮的啮合关系，从而实现换挡，这种换挡方式称之为抽芯式换挡，具体来说
如图2所示，此时为一档位置，中心齿轮10在左位置，与行星齿轮15啮合，其传动路线为：输入轴4→中心齿轮10→行星齿轮15→固定内齿11→输出内齿12→输出轴5，其传动比公式为：
如图3所示，此时为二挡位置，中心齿轮10右位置，与行星齿轮15脱离啮合，而与行星架内齿14啮合，其传动路线为：输入轴4→中心齿轮10→行星架内齿14→固定内齿11→输出内齿12→输出轴5。其传动公式为：
在上述传动公式中，Z4＞Z6时，i为正值，输入轴4与输出轴5同向旋转；当Z4＜Z6时，i为负值，输入轴4与输出轴5反向旋转；
齿轮箱1的传动比变化仅与中心齿轮10、固定内齿11和输出内齿12的齿数有关，而与行星齿轮的齿数无关，而固定内齿11和输出内齿12的齿数差等于行星齿轮15的个数S，按装配条件(Z4+Z8)/S＝整数，其各挡传动比基本上有2种：
(1)输出轴可正转或反转；
(2)输出轴可正转或反转。
故可以按需要选配相关齿轮的齿数及所需要档位数。
比如：Z8＝8 Z6＝16 Z4＝32 S＝16
各挡传动比相应为一挡6，二挡2。
进一步的，所述行星架13为浮动式设计，即不加径向支承，允许作径向及偏转位移，当受载不均衡时即可自动寻找平衡位置(自动定心)，直至各行星轮之间载荷均匀分配为止，这样一来就可以通过基本构件浮动来增加机构的自由度消除或减少虚约束，从而达到均载目的。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于采用了拔叉式的换挡方式，具体来说，所述中心齿轮10通过键连接安装在输入轴4的中部，通过齿轮箱1的拨叉带动中心齿轮10沿周向滑动从而进行换挡；
如图4所示，此时此时为一档位置，中心齿轮10在左位置，与行星齿轮15啮合，其传动路线为：输入轴4→中心齿轮10→行星齿轮15→固定内齿11→输出内齿12→输出轴5，其传动比公式为：
如图5所示，此时为二挡位置，中心齿轮10右位置，与行星齿轮15脱离啮合，而与行星架内齿14啮合，其传动路线为：输入轴4→中心齿轮10→行星架内齿14→固定内齿11→输出内齿12→输出轴5。其传动公式为：
在上述传动公式中，Z4＞Z6时，i为正值，输入轴4与输出轴5同向旋转；当Z4＜Z6时，i为负值，输入轴4与输出轴5反向旋转。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种二挡单级行星齿轮变速器结构，包括齿轮箱(1)和电机(2)，齿轮箱(1)的输入端和输出端分别连接输入轴(4)和输出轴(5)；所述电机(2)的轴伸端通过联轴器(3)连接输入轴(4)；其特征在于，所述输入轴(4)上安装有输入速度传感器(6)，输出轴(5)上安装有输出速度传感器(7)；所述输入速度传感器(6)和输出速度传感器(7)连接有AMT控制单元(8)；所述电机(2)还连接有电机控制单元(9)，电机控制单元(9)与AMT控制单元(8)通讯连接；
所述齿轮箱(1)的内部设置有中心齿轮(10)、固定内齿(11)、输出内齿(12)和行星齿轮(15)，行星齿轮(15)安装在行星架(13)上，行星架(13)上安装有与中心齿轮(10)相配合的行星架内齿(14)；所述中心齿轮(10)同时与固定内齿(11)、输出内齿(12)和行星齿轮(15)啮合；所述输出内齿(12)固定在输出轴(5)上；所述中心齿轮(10)滑动设置在齿轮箱(1)中并可沿轴向滑动。
2.根据权利要求1所述的二挡单级行星齿轮变速器结构，其特征在于，所述输入速度传感器(6)和输出速度传感器(7)为数字式转速传感器。
3.根据权利要求1所述的二挡单级行星齿轮变速器结构，其特征在于，所述输入速度传感器(6)和输出速度传感器(7)为磁敏式转速传感器。
4.根据权利要求1所述的二挡单级行星齿轮变速器结构，其特征在于，所述输入速度传感器(6)和输出速度传感器(7)为模拟式转速传感器。
5.根据权利要求1-4任一所述的二挡单级行星齿轮变速器结构，其特征在于，所述中心齿轮(10)一体式的固定在输入轴(4)上，输入轴(4)沿轴向滑动设置在齿轮箱(1)中。
6.根据权利要求1-4任一所述的二挡单级行星齿轮变速器结构，其特征在于，所述中心齿轮(10)通过键连接安装在输入轴(4)的中部。
7.根据权利要求1-4任一所述的二挡单级行星齿轮变速器结构，其特征在于，所述行星架(13)为浮动式设计。
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