CN109356982B - 行星减速换挡机构及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种行星减速换挡机构及汽车，属于汽车传动系统技术领域。它包括同轴设置的输入轴和输出轴，所述输入轴支撑行星减速机构的太阳轮，它还包括第一滑动齿套，所述第一滑动齿套用于与输入轴啮合；所述第一滑动齿套还用于与输出轴啮合或分离，或用于与太阳轮啮合或分离；第二滑动齿套，所述第二滑动齿套用于与输出轴啮合；所述第二滑动齿套还用于与行星减速机构的行星架啮合或分离，所述第一滑动齿套与第二滑动齿套连接；换挡拨叉机构，所述换挡拨叉机构用于驱动第二滑动齿套。本发明输入轴和太阳轮采用分体式设计，极大改善了行星齿轮系在高挡工况运行时的噪音问题，延长了齿轮寿命，提高了减速机构的最高输入转速指标。

Description

行星减速换挡机构及汽车

技术领域

本发明涉及汽车传动系统技术领域，具体涉及一种行星减速换挡机构及汽车。

背景技术

行星减速机构目前已普遍用于汽车领域传动系统中，如自动变速器、分动器、轮边减速器等系统。

行星减速机构一般具有三个挡位，即高速挡、空挡和低速挡，高速挡时，行星机构按照速比是1传递动力；空挡时，行星机构不传递动力；低速挡时，行星机构实现减速增扭的功能。在行星减速机构的使用工况中，大部分处于高速挡状态，所以高速挡工况下的噪音、发热、传动效率很大程度影响了整个行星减速机构的性能及寿命。

现有的行星减速机构如图1所示：其输入轴就是行星减速机构的太阳轮1，挡位切换由同一个滑动齿套3完成，所以无论机构处于高挡、空挡还是低挡，只要输入端运转，整个行星齿轮系都处于运转状态。即使在高速挡状态下，整个行星减速机构不实现减速功能，但行星齿轮系也一直处于运转状态，齿轮的高速运转将导致噪音、行星机构2磨损及功率损失，同时齿轮系输入端的最高转速也受到了极大限制。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种行星减速换挡机构及汽车。

本发明采用的技术方案是：一种行星减速换挡机构，它包括同轴设置的输入轴和输出轴，所述输入轴支撑行星减速机构的太阳轮，它还包括

第一滑动齿套，所述第一滑动齿套用于与输入轴啮合；所述第一滑动齿套还用于与输出轴啮合或分离，或用于与太阳轮啮合或分离；

第二滑动齿套，所述第二滑动齿套用于与输出轴啮合；所述第二滑动齿套还用于与行星减速机构的行星架啮合或分离，所述第一滑动齿套与第二滑动齿套连接；上述方案中，所述第一滑动齿套与第二滑动齿套可在输入轴或输出轴上水平移动。

换挡拨叉机构，所述换挡拨叉机构用于驱动第二滑动齿套。

进一步优选的结构，所述输出轴前端套设在输入轴的后端，输出轴与输入轴之间由轴承支撑。所述轴承与输入轴之间设有轴承盖，将润滑油从端部挡住，防止润滑油泄露，同时将润滑油积累并导入滚针轴承，对滚针进行润滑。

进一步优选的结构，所述输入轴的后段设有第一花键，用于与第一滑动齿套啮合。

进一步优选的结构，所述太阳轮设有第二花键，用于与第一滑动齿套啮合或分离。

进一步优选的结构，所述输出轴的前段设有第三花键，用于与第一滑动齿套啮合或分离；还用于与第二滑动齿套啮合。

进一步优选的结构，所述第一花键与第三花键同轴同径设置，所述第一花键与第三花键之间设有轴向空挡间隙。

所述空挡间隙是指当第一滑动齿套的第五内花键与输出轴的第三花键脱离，并且第五外花键与第二花键还未接触，第六外花键与第四花键也未接触时，此时第五内花键仅与输入轴的第一花键啮合，同时第二滑动齿套的第六内花键仅与输出轴的第三花键啮合，输出轴与输入轴之间没有运动传递。

进一步优选的结构，所述行星减速机构的行星架设第四花键，用于与第二滑动齿套啮合或分离。

进一步优选的结构，所述第一滑动齿套包括第一滑套体，所述第一滑套体的套环孔内设有第五内花键，所述第一滑套体的套环外壁设有第五外花键，套环孔内还设有限位台阶，所述第五内花键用于与输入轴的第一花键啮合，所述第五内花键还用于与输出轴的第三花键啮合或分离；所述第五外花键用于与所述太阳轮上的第二花键啮合或分离。进一步

优选的结构，所述第一滑动齿套后端设有径向卡槽。

进一步优选的结构，所述第二滑动齿套包括第二滑套体，所述第二滑套体前端设有限位凸台；所述第二滑套体的套环孔内设有第六内花键，所述第二滑套体的套环外壁设有第六外花键，所述第二滑套体的套环外壁还设有拨叉连接槽；所述限位凸台与第六外花键之间设有卡槽；所述第六内花键用于与输出轴的第三花键啮合，所述第六外花键用于与行星架的第四花键啮合或分离。

进一步优选的结构，所述第一滑动齿套的第五外花键与太阳轮的起始啮合行程小于所述第二滑动齿套的第六外花键与行星架的起始啮合行程。

上述方案实现在从N挡向L挡挂挡时，第五外花键的前端优先与第二花键接触，随后第六外花键再与第四花键接触，两次花键接触之间存在较短的时间差，这样第五外花键的前端倒角先与第二花键完成部分啮合，使得太阳轮旋转起来，使行星齿轮系运转起来，随后第六外花键与第四花键的同步啮合会变得更加容易，这样的设计大幅提高了从N挡切换至L挡的成功率，降低了所需的换挡力。

进一步优选的结构，所述第一滑动齿套与第二滑动齿套之间设有耐磨垫圈。

进一步优选的结构，所述第一滑动齿套的限位台阶与第二滑套体的限位凸台轴向之间设有第一耐磨垫圈；所述第二滑套体的卡槽与第一滑动齿套之间设有限位卡簧。

进一步优选的结构，所述限位卡簧与限位凸台轴向之间设有第二耐磨垫圈。

进一步优选的结构，所述第五外花键前端设有倒角。

一种汽车，包括所述行星减速换挡机构的汽车。

本发明的有益效果：1、行星减速机构的输入轴和太阳轮采用分体式设计。

2、在高挡和空挡工况下，行星齿轮系出于非运转状态，改善噪音、寿命、发热问题，提高传动效率，提高减速机构能承受的最高输入转速。

3、在由空挡挂入低挡时，通过零部件设计，实现花键啮合的时间差，提高换挡成功率。

附图说明

图1是现有行星减速机构结构示意图；

图2是本发明结构示意图；

图3是第一滑动齿套和第二滑动齿套总成局部放大图；

图4是第一滑动齿套和第二滑动齿套总成等轴测图。图中

，1-输入轴、2-轴承、3-太阳轮、4-行星轮、5-齿圈、6-行星架、7-第一滑动齿套(71-第一滑套体、72-限位台阶、73-径向卡槽)、8-限位卡簧、9-第一耐磨垫圈、10-第二滑动齿套(101-第二滑套体、102-限位凸台、103-拨叉连接槽、104-卡槽)、11-输出轴、12-换挡拨叉、13-滚针轴承、14-拨叉轴、15-第二耐磨垫圈、16-轴承盖、

A-输入轴内花键、B-第二花键、C-第五外花键、D-第四花键、E-第六外花键、F-第六内花键、G-第三花键、J-第五内花键、K-第一花键、L-油孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图2所示，本发明它包括同轴设置的输入轴1和输出轴11，所述输入轴1支撑行星减速机构的太阳轮3，太阳轮3与输入轴1之间设有滚针轴承13；太阳轮3、行星轮4、齿圈5、行星架6组成行星减速机构，齿圈5固定在壳体上，它还包括第一滑动齿套7，所述第一滑动齿套7用于与输入轴1啮合；所述第一滑动齿套7还用于与输出轴11啮合或分离，或用于与太阳轮3啮合或分离；

第二滑动齿套10，所述第二滑动齿套10用于与输出轴11啮合；所述第二滑动齿套10还用于与行星减速机构的行星架6啮合或分离，所述第一滑动齿套7与第二滑动齿套10连接；

换挡拨叉机构，所述换挡拨叉机构用于驱动第二滑动齿套10。

如图2、图3所示，所述输出轴11前端套设在输入轴1的后端，输出轴10与输入轴1之间由轴承2支撑。所述输入轴1的后段设有第一花键K，用于与第一滑动齿套7啮合。

所述太阳轮3设有第二花键B，用于与第一滑动齿套7啮合或分离。

所述输出轴11的前段设有第三花键G，用于与第一滑动齿套7啮合或分离；还用于与第二滑动齿套10啮合。

所述第一花键K与第三花键G同轴同径设置，所述第一花键K与第三花键G之间设有轴向空挡间隙。

所述行星减速机构的行星架6设第四花键D，用于与第二滑动齿套10啮合或分离。

如图4所示，所述第一滑动齿套7包括第一滑套体71，所述第一滑套体71的套环孔内设有第五内花键J，所述第一滑套体71的套环外壁设有第五外花键C，套环孔内还设有限位台阶72，所述第五内花键J用于与输入轴1的第一花键K啮合，所述第五内花键J还用于与输出轴11的第三花键G啮合或分离；所述第五外花键C用于与所述太阳轮3上的第二花键B啮合或分离。

所述第一滑动齿套7后端设有径向卡槽73。所述径向卡槽73包括3个，其中一个与限位卡簧8带耳的部分配合，另外2个与第二耐磨垫圈15的两个凸起配合。所述第二滑动齿

套10包括第二滑套体101，所述第二滑套体101前端设有限位凸台102；所述第二滑套体101的套环孔内设有第六内花键F，所述第二滑套体101的套环外壁设有第六外花键E，所述第二滑套体101的套环外壁还设有拨叉连接槽103；所述限位凸台102与第六外花键E之间设有卡槽104；所述第六内花键F用于与输出轴11的第三花键G啮合，所述第六外花键E用于与行星架6的第四花键D啮合或分离。

所述第一滑动齿套7的第五外花键C与太阳轮3的起始啮合行程小于所述第二滑动齿套10的第六外花键E与行星架6的起始啮合行程。

所述第一滑动齿套7与第二滑动齿套10之间设有耐磨垫圈。

所述第一滑动齿套7的限位台阶72与第二滑套体101的限位凸台102轴向之间设有第一耐磨垫圈9；所述第二滑套体101的卡槽104与第一滑动齿套7之间设有限位卡簧8。

所述限位卡簧8与限位凸台102轴向之间设有第二耐磨垫圈15，第二耐磨垫圈15为两个半圆部分组成。

所述输出轴11径向开设油孔L，为输出轴11与第一滑动齿套7或第二滑动齿套10之间的各个花键提供润滑，同时，轴承2与输入轴1之间设有轴承盖16，将润滑油从端部挡住，防止润滑油泄露，同时将润滑油积累并导入滚针轴承，对滚针进行润滑。

本发明工作原理：高速挡(下文简称H挡)时，如图2中所示，第一滑动齿套7的第五内花键J前段与输入轴1的第一花键K啮合，后段与输出轴11的第三花键G啮合。第二滑动齿套10的第六内花键F仅与输出轴11的第三花键G啮合。输入轴内花键A与外部动力装置通过花键连接，外部动力通过输入轴内花键A传入行星减速机构，动力通过输入轴1的第一花键K传递给第一滑动齿套7的第五内花键J，再通过第一滑动齿套7，由第五内花键J传递给输出轴11的第三花键G，完成动力从输入轴1到输出轴11的传递。可见，在H挡时，由于输入轴1与太阳轮3之间是通过滚针轴承13接触的，所以输入轴1不会将动力传递给太阳轮3，也就是说，动力传递路线是不经过行星减速机构齿轮系的，而是直接经过输入轴内花键A-输入轴1-第一花键K-第五内花键J-第一滑动齿套7-第五内花键J-第三花键G-输出轴11，完成动力传递。这样行星齿轮系处于非运转状态，实现了在高速挡时的动力直传，即高速直传，大幅改善了齿轮系的噪音、传递效率、发热以及寿命。

由H挡挂入空挡(下文简称N挡)时，通过换挡拨叉12沿拨叉轴14轴向向左移动，推动第二滑动齿套10和第一滑动齿套7向左移动，当第一滑动齿套7的第五内花键J与输出轴11的第三花键G脱离，并且第五外花键C与第二花键B还未接触，第六外花键E与第四花键D也未接触时。此时第五内花键J仅与输入轴1的第一花键K啮合，同时第二滑动齿套10的第六内花键F仅与输出轴11的第三花键G啮合。此时动力经输入轴内花键A-输入轴1-第一花键K-第五内花键J-第一滑动齿套7，传递给第一滑动齿套7后，即不再向后续传递，输出轴11与输入轴1之间没有动力关联，且行星齿轮系处于非运转状态，此时为空挡。

由空挡挂入低速挡(下文简称L挡)时，通过换挡拨叉12沿拨叉轴14轴向继续向左移动，继续推动第二滑动齿套10和第一滑动齿套7向左移动，当第五外花键C与第二花键B啮合，第六外花键E与第四花键D啮合，同时第五内花键J与输出轴11的第三花键G脱离，第五内花键J仅与第一花键K啮合，第六内花键F仅与第三花键G啮合。此时动力经输入轴内花键A-输入轴1-第一花键K-第五内花键J-第一滑动齿套7-第五外花键C-第二花键B-太阳轮3-行星齿轮系-行星架6-第四花键D-第六外花键E-第二滑动齿套10-第六内花键F-第三花键G-输出轴11，完成动力传递。可见，此时行星齿轮系处于运转状态，动力由太阳轮3输入给行星齿轮系，经行星减速后，通过行星架6输出动力，实现行星减速功能。

从N挡挂入L挡时，由于N挡状态下行星齿轮系都处于非运转状态，即太阳轮3和行星架6处于基本静止状态，而第一滑动齿套7处于旋转状态，第二滑动齿套10也可能处于旋转状态。为使相应的花键成功啮合，避免打齿现象，提高进挡成功率，本发明通过尺寸设计，实现在从N挡向L挡挂挡时，第五外花键C的前端优先与第二花键B接触，随后第六外花键E再与第四花键D接触，两次花键接触之间存在较短的时间差，这样第五外花键C的前端倒角先与第二花键B完成部分啮合，使得太阳轮3旋转起来，使行星齿轮系运转起来，随后第六外花键E与第四花键D的同步啮合会变得更加容易，这样的设计大幅提高了从N挡切换至L挡的成功率，降低了所需的换挡力。

由于分动器处于L挡时，第一滑动齿套7和第二滑动齿套10转速不同，两者之间的转速差就是行星减速机构的速比，所以在第一滑动齿套7与第二滑动齿套10之间设有第一耐磨垫圈9，并在第二滑动齿套10与限位卡簧8之间设有第二耐磨垫圈15，起到耐磨的效果。

在换挡拨叉12沿拨叉轴14轴向向左运动时，即按H挡-N挡-L挡顺序挂挡时，换挡拨叉12推动第二滑动齿套10，进而推动第一耐磨垫圈9，以及第一滑动齿套7向左运动；在换挡拨叉12沿拨叉轴14轴向向右运动时，即按L挡-N挡-H挡顺序挂挡时，拨叉推动第二滑动齿套10向右运动，第二滑动齿套10通过第二耐磨垫圈15以及限位卡簧8拉动第一滑动齿套7向右运动，限位卡簧8在此时起到了传递换挡力的作用。

本发明采用一种创新的装配方式，如图4所示，在第一滑动齿套7的径向开有径向卡槽73，限位卡簧8为带耳卡簧，其两耳刚好与方形径向卡槽73匹配，第二耐磨垫圈15为两个半圆部分组成。在装配滑动齿套总成(即7、8、9、10、15)时，先将第一耐磨垫圈9装入第一滑动齿套7的凹槽中；将第二耐磨垫圈15的两个半圆部分，装入第二滑动齿套10的对应位置；限位卡簧8装入第一滑动齿套7的卡簧槽中，卡簧两耳从第一滑动齿套7的方形槽中伸出，这时通过卡簧钳使限位卡簧8撑开，限位卡簧8的外侧与第一滑动齿套7的卡簧槽内侧贴上，这样卡簧的内径就大于第二滑动齿套10前端的外径了，这时可将第二滑动齿套10的前端插入第一滑动齿套7的端面中，这时再松开卡簧钳，限位卡簧8收缩，与第二耐磨垫圈15接触，完成滑动齿套总成的装配。

本发明输入轴和太阳轮采用分体式设计，在高速挡时，可实现动力直接传递给后续传动系统，进而实现行星减速齿轮系保持非运转状态，极大改善了行星齿轮系在高挡工况运行时的噪音问题，延长了齿轮寿命，降低了齿轮系的发热，提高了传动效率，同时还提高了齿轮系能承受的最高输入转速。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (14)

1.一种行星减速换挡机构，它包括同轴设置的输入轴(1)和输出轴(11)，所述输入轴(1)支撑行星减速机构的太阳轮(3)，其特征在于，它还包括

第一滑动齿套(7)，所述第一滑动齿套(7)用于与输入轴(1)啮合；所述第一滑动齿套(7)还用于与输出轴(11)啮合或分离，或用于与太阳轮(3)啮合或分离；

第二滑动齿套(10)，所述第二滑动齿套(10)用于与输出轴(11)啮合；所述第二滑动齿套(10)还用于与行星减速机构的行星架(6)啮合或分离，所述第一滑动齿套(7)与第二滑动齿套(10)连接；

换挡拨叉机构，所述换挡拨叉机构用于驱动第二滑动齿套(10)；

所述第一滑动齿套(7)包括第一滑套体(71)，所述第一滑套体(71)的套环孔内设有第五内花键(J)，所述第一滑套体(71)的套环外壁设有第五外花键(C)，套环孔内还设有限位台阶(72)，所述第五内花键(J)用于与输入轴(1)的第一花键(K)啮合，所述第五内花键(J)还用于与输出轴(11)的第三花键(G)啮合或分离；所述第五外花键(C)用于与所述太阳轮(3)上的第二花键(B)啮合或分离。

2.如权利要求1所述行星减速换挡机构，其特征在于所述输出轴(11)前端套设在输入轴(1)的后端，输出轴(10)与输入轴(1)之间由轴承(2)支撑。

3.如权利要求1所述行星减速换挡机构，其特征在于所述输入轴(1)的后段设有第一花键(K)，用于与第一滑动齿套(7)啮合。

4.如权利要求1所述行星减速换挡机构，其特征在于所述太阳轮(3)设有第二花键(B)，用于与第一滑动齿套(7)啮合或分离。

5.如权利要求1所述行星减速换挡机构，其特征在于所述输出轴(11)的前段设有第三花键(G)，用于与第一滑动齿套(7)啮合或分离；还用于与第二滑动齿套(10)啮合。

6.如权利要求3或5所述行星减速换挡机构，其特征在于所述第一花键(K)与第三花键(G)同轴同径设置，所述第一花键(K)与第三花键(G)之间设有轴向空挡间隙。

7.如权利要求1所述行星减速换挡机构，其特征在于所述行星减速机构的行星架(6)设第四花键(D)，用于与第二滑动齿套(10)啮合或分离。

8.如权利要求1所述行星减速换挡机构，其特征在于所述第一滑动齿套(7)后端设有径向卡槽(73)。

9.如权利要求1所述行星减速换挡机构，其特征在于所述第二滑动齿套(10)包括第二滑套体(101)，所述第二滑套体(101)前端设有限位凸台(102)；所述第二滑套体(101)的套环孔内设有第六内花键(F)，所述第二滑套体(101)的套环外壁设有第六外花键(E)，所述第二滑套体(101)的套环外壁还设有拨叉连接槽(103)；所述限位凸台(102)与第六外花键(E)之间设有卡槽(104)；所述第六内花键(F)用于与输出轴(11)的第三花键(G)啮合，所述第六外花键(E)用于与行星架(6)的第四花键(D)啮合或分离。

10.如权利要求1或9所述行星减速换挡机构，其特征在于所述第一滑动齿套(7)的第五外花键(C)与太阳轮(3)的起始啮合行程小于所述第二滑动齿套(10)的第六外花键(E)与行星架(6)的起始啮合行程。

11.如权利要求1或8或9所述行星减速换挡机构，其特征在于所述第一滑动齿套(7)与第二滑动齿套(10)之间设有耐磨垫圈。

12.如权利要求1或8或9所述行星减速换挡机构，其特征在于所述第一滑动齿套(7)的限位台阶(72)与第二滑套体(101)的限位凸台(102)轴向之间设有第一耐磨垫圈(9)；所述第二滑套体(101)的卡槽(104)与第一滑动齿套(7)之间设有限位卡簧(8)。

13.如权利要求12所述行星减速换挡机构，其特征在于所述限位卡簧(8)与限位凸台(102)轴向之间设有第二耐磨垫圈(15)。

14.一种汽车，其特征在于包括权利要求1所述行星减速换挡机构。

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