CN110578776A

CN110578776A - 一种单排轮系联动换挡变速器

Info

Publication number: CN110578776A
Application number: CN201910630640.3A
Authority: CN
Inventors: 余捷; 陈旭; 刘隽晔
Original assignee: Fuzhou Rui Zhi Amperex Technology Ltd
Current assignee: Fuzhou Rui Zhi Amperex Technology Ltd
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2019-12-17

Abstract

本发明涉及了一种单排轮系联动换挡变速器，包括输入轴、动力源组件、第一中间套轴、第二中间套轴、第一换挡元件组件、限位压盘组件、第二换挡元件组件、弹簧、行星轮系、壳体以及输出轴。利用联动执行元件替代传统单控执行元件的结构设计，可实现控制1个动力源达到输入轴动力具有2个不同传动比的传递路线到动力输出轴的效果。不仅可以有效减少现有变速器多动力源的成本和控制等难题，并且从机械上有效解决现有变速器切换过程对行星轮系产生附加轴向力所加剧零部件磨损失效的问题。

Description

一种单排轮系联动换挡变速器

技术领域

本发明涉及变速器技术领域，特别涉及联动换挡式变速器。

背景技术

为了进一步降低成本和具备机械上防呆功能(不会同时有2个或以上挡位进入工作)，联动换挡变速器得到了研发和应用。比如中国专利CN108443434A所公布的一种单作动器式联动互锁变速器。不过，在换挡过程中，活塞的轴向推力需要通过推力轴承作用在中间轴上，并最终作用在轮系的各个齿轮零件以及输出轴或输出轴。这样，不仅增加了推力轴承的成本，而且在变速器工作中的轴向力影响下，各个零件加剧了磨损失效的速度，缩短了产品生命周期。

发明内容

为此，本发明提供了一种单排轮系联动换挡变速器，解决现有技术的实际问题，提高产品的生命周期和可靠性。

所述变速器包括输入轴、动力源组件、第一中间套轴、第二中间套轴、第一换挡元件组件、双联压盘、第二换挡元件组件、弹簧、行星轮系、壳体以及输出轴；

所述行星轮系包含太阳轮、行星轮、齿圈、行星架；所述输出轴与所述行星轮系的行星架传动连接；

所述动力源组件通过双联压盘联动控制第一换挡元件组件和第二换挡元件组件的工作状态，并且第一换挡元件组件和第二换挡元件组件的工作状态切换过程不会对行星轮系产生附加轴向力；

所述行星轮系分别通过所述第二换挡元件组件和第一换挡元件组件而具有以下二个挡位的动力输出状态：

当所述第一换挡元件组件处于“结合”状态、第二换挡元件组件处于“分离”状态时，变速器处于第1挡位工作状态；

当所述第一换挡元件组件处于“分离”状态、第二换挡元件组件处于“结合”状态时，变速器处于第2挡位工作状态。

作为本发明的一种优选结构，所述第一换挡元件组件可以为制动器或离合器，第二挡元件组件为离合器；所述第一换挡元件组件和第二挡元件组件优选对偶钢片与摩擦片方案。

所述第一换挡元件组件和第二换挡元件组件被联动控制，即当第一换挡元件组件被完全“结合”下，第二换挡元件组件将工作在“分离”状态；而当第一换挡元件组件被完全“分离”下，第二换挡元件组件将工作在“结合”状态。

作为本发明的一种优选结构，所述动力源组件包含作动器和外控压力源或其他类型动力源；作动器优选带推杆的活塞结构，并受控于外控压力源或其他类型动力源后可处于2个位置状态：最左端和最右端，并对应变速器的2个不同挡位工作状态。

作为本发明的一种优选结构，第一中间套轴、第二中间套轴均与输入轴紧固在一起，不能相对移动；此外，第一中间套轴内部设置有预压紧装配的弹簧，该弹簧力可使第一换挡元件组件工作在“闭合”状态，即第一换挡元件组件为常闭式。

区别于现有技术，上述技术方案通过所述行星轮系分别通过所述第一换挡元件组件、第二换挡元件组件，不仅实现一个动力源的控制联动地控制变速器的2个挡位工作状态，即达到输入轴的动力经过2个不同传动比传递到输出轴的效果；而且换挡执行机构在挡位切换过程中，不会对轮系产生轴向作用力，改善了变速器零部件的工作条件。

附图说明

图1为第一种实施方式的一种单排轮系联动换挡变速器第1挡位状态的结构示意图；

图2为第一种实施方式的一种单排轮系联动换挡变速器第2挡位状态的结构示意图；

图3为第二种实施方式的一种单排轮系联动换挡变速器第1挡位状态的结构示意图；

图4为第二种实施方式的一种单排轮系联动换挡变速器第2挡位状态的结构示意图；

附图标记说明：

1、输入轴；

2、第一换挡元件组件；

3、第一中间套轴；

4、作动器；

5、第一限位卡环；

6、双联压盘；

7、第二中间套轴；

8、第二换挡元件组件；

9、第二限位卡环；

10、齿圈；

11、行星轮；

12、行星架；

13、太阳轮；

14、弹簧；

15、输出轴；

16、壳体；

20、外控压力源或其他类型外力源；

21、第三中间套轴；

22、紧固件；

23、第四中间套轴；

24、单联压盘。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图1-4详予说明。

请参阅图1至图4，本实施例一种单排轮系联动换挡变速器，包括输入轴1、动力源组件、第一中间套轴3、第一换挡元件组件2、第一限位卡环5、第二中间套轴7、第二换挡元件组件8、第二限位卡环9、弹簧14、行星轮系、壳体16以及输出轴15；

如图1至图2所示，在第一种实施方式中，第一中间套轴3和第二中间套轴7均与输入轴1固定连接。行星轮系包含太阳轮13、行星轮11、齿圈10和行星架12。其中，齿圈10与太阳轮13传动连接；输出轴15与行星架12传动连接。行星轮系通过第二换挡元件组件8和第一换挡元件组件2可具有以下二个挡位的动力输出状态：当第一换挡元件组件2处于“结合”状态、第二换挡元件组件8处于“分离”状态时，变速器处于第1挡位工作状态；当第一换挡元件组件2处于“分离”状态、第二换挡元件组件8处于“结合”状态时，变速器处于第2挡位工作状态。

所述第一换挡元件组件和第二挡元件组件优选对偶钢片与摩擦片方案。具体的，第一换挡元件组件2中的钢片通过键连接设置在第一中间套轴3上，该钢片可相对第一中间套轴3轴向移动，但可一同绕第一中间套轴3回转中心线旋转；第一换挡元件组件2中的摩擦片通过键连接设置在太阳轮13上，该摩擦片可相对太阳轮13轴向移动，但可一同绕太阳轮13回转中心线旋转。第二换挡元件组件8中的钢片通过键连接设置在第二中间套轴7上，该钢片可相对第二中间套轴7轴向移动，但一同绕第二中间套轴7回转中心线旋转；第二换挡元件组件8中的摩擦片通过键连接设置在行星架12上，该摩擦片可相对行星架12轴向移动，但一可同绕行星架12回转中心线旋转。第一换挡元件组件2和第二换挡元件组件8被联动控制，即当第一换挡元件组件2处于“结合”状态下，第二换挡元件组件8将工作在“分离”状态；而当第一换挡元件组件2处于“分离”下，第二换挡元件组件8将工作在“结合”状态。

可选的，动力源组件包含作动器4和外控压力源或其他类型动力源20。作动器4优选带推杆的活塞结构，并受控于外控压力源或其他类型动力源20后可处于2个位置状态：最左端和最右端，并对应变速器的2个不同挡位工作状态。

第一中间套轴3中间设置有预压紧装配的弹簧14，该弹簧预紧力可使第一换挡元件组件2工作在“闭合”状态，即第一换挡元件组件2为常闭式。

具体地，双联压盘6通过键槽设置在第一中间套轴3上，二者可以相互轴向运动，并且一同绕轴向旋转。双联压盘6在弹簧14和作动器4的公共作用下，用于联动控制第一换挡元件组件2和第二换挡元件组件8的工作状态。

动力源组件可以采用人力、气压力、液压力、电动力或磁力等原始驱动力生成装置，其输出端作用于作动器4上，本实施例中，采用外压力源20作为其中实施例示意图进行应用说明。该外压力源20通过输入轴1上设置的孔道可使作动器的腔体内部处于高压或低压等工作状态。

本发明实施例中，主要实现单控1路外控压力源或其他类型动力源20即可实现输入轴1的动力经过2个不同传动比的传动路线分别传递给输出轴15的功能目的，并且联动换挡机构不会对行星轮系产生轴向力。具体实现原理如下：

(1)实施例一的第一挡工作状态：如图1所示，输入轴1的动力经有1挡传动比的行星轮系后传递给输出轴15后输出。动力源组件中的外控压力源或其他的机械动力源20处于低(负)压或左推力状态，在负压力或左拉力下向左运动，并使作动器4处于其滑腔的最左位置。此外，双联压盘6受到弹簧14的反作用弹力下向左运动，并且结合第一限位卡环5的反作用力压紧第一换挡元件组件2，使其钢片和摩擦片“结合”。即预先压紧装配的弹簧14使第一换挡元件组件2工作在“结合”状态。另一方面，双联压盘6的左移将使第二换挡元件组件8不再受到压紧力，其钢片和摩擦片“分离”。这样，变速器中出现第一换挡元件组件2“结合”以及第二换挡元件组件8“分离”的工作状态，即输入轴1的动力通过第一换挡元件组件2传递给了太阳轮13。

进一步地，对于该状态下的行星轮系而言，齿圈10与壳体采用抗扭矩连接，即二者不能相对齿圈10回转中心旋转，行星架12为输出构件，太阳轮13为输入构件。假设齿圈10与太阳轮13的齿数比为k，根据单排单行星轮系的运动学方程：n_s+kn_r-(1+k)n_c＝0，可得到变速器该运动模式下的传动比为：

(2)实施例一的第二挡工作状态：如图2所示，输入轴1的动力经有2挡传动比的行星轮系后传递给输出轴15后输出。当动力源组件中的外控压力源或其他的机械动力源16处于高压或大推力状态，作动器4受到向右的推杆推力而处于其滑腔的最右位置。作动器4上的推杆一方面作用于双联压盘6的上端，并克服弹簧力的作用而联动地压紧第二换挡元件组件8，使其钢片和摩擦片“结合”。另一方面，由于双联压盘6的右移以及弹簧14被进一步压缩，将使第一换挡元件组件2不再受到外力作用，从而使其钢片和摩擦片处于“分离”状态。这样，变速器中出现第一换挡元件组件2“分离”以及第二换挡元件组件8“结合”的工作状态，即输入轴1的动力通过第二换挡元件组件8传递给了行星架12。即输入轴1的动力直接传递给了与行星架12传动连接的输出轴15，传动比为1:1。此时，根据行星轮系的运动学方程可知，齿圈10固定，太阳轮13空转。

可见，本发明实施例一利用行星轮系和联动执行机构的组合设计可实现具有2挡传动比的变速器装置，并且实现了换挡过程中行星轮系等变速机构没有附加轴向力的效果。

如图3至图4所示，在第二种实施方式中，第一换挡元件组件2的钢片通过键连接在壳体16上，该钢片可相对壳体16轴向移动，但不能相对壳体16轴向转动；第一换挡元件组件2的摩擦片通过键连接在齿圈10上，该摩擦片可相对齿圈10轴向移动，但不能相对齿圈10轴向转动。即第一换挡元件组件2采用制动器的形式，可用于制动齿圈10。第二换挡元件组件8的钢片通过键连接在第四中间套轴23上，该钢片可相对第四中间套轴23轴向移动，但不能相对第四中间套轴23轴向转动；第二换挡元件组件8的摩擦片通过键连接在行星架12上，该摩擦片可相对行星架12轴向移动，但不能相对行星架12轴向转动。即第二换挡元件组件8采用离合器的形式，可用于齿圈10和行星架12之间动力的“结合”或“分离”。

具体地，第三中间套轴21和第四中间套轴23通过紧固件22连接在一起，不能相对运动。第三中间套轴21通过键连接在齿圈10上，可相对齿圈10轴向移动，但不能相对齿圈10轴向转动；同样的，第四中间套轴23通过摩擦片及其键连接在行星架12上，可相对行星架12轴向移动，但不能相对行星架12回转中心线转动。此外，第三中间套轴21和第四中间套轴23的中间设置有预压紧装配的弹簧14，该弹簧预紧力可使第二换挡元件组件8工作在“闭合”状态，即第二换挡元件组件8为常闭式。

图3和图4中，第一换挡元件组件2和第二换挡元件组件8同样可被联动控制，即当第一换挡元件组件2处于“制动”下，第二换挡元件组件8将工作在“分离”状态；而当第一换挡元件组件2处于“释放”下，第二换挡元件组件8将工作在“结合”状态。

图3和图4所示的本发明第二实施例中，同样实现单控1路外控压力源或其他类型动力源20即可实现输入轴1的动力经过2个不同传动比的传动路线分别传递给输出轴15的功能目的，并且联动换挡机构不会对行星轮系产生任何轴向力。具体实现原理如下：

(3)实施例二的第一挡工作状态：如图3所示，输入轴1的动力经有1挡传动比的行星轮系后传递给输出轴15后输出。动力源组件中的外控压力源或其他的机械动力源20处于高压或大推力状态，从而对作动器4提供向左的作用力，并使作动器4处于其滑腔的最左位置。该作用力一方面由作动器上的推杆压紧单联压盘24，之后使第三中间套轴21和第四中间套轴23整体联动地左推至第一换挡元件组件2，并最终压紧第一换挡元件组件2在壳体16上，即第一换挡元件组件2处于“结合”状态。此时，由于弹簧14被单联压盘24进一步压缩，将使第二换挡元件处于“分离”状态。这样，对于该状态下的行星轮系而言，齿圈10被第一换挡元件组件2制动，行星架12为输出构件，太阳轮2为输入构件。假设齿圈10与太阳轮13的齿数比为k，根据单排单行星轮系的运动学方程：n_s+kn_r-(1+k)n_c＝0，可得到变速器该运动模式下的传动比为：

(4)实施例二的第二挡工作状态：如图4所示，输入轴1的动力经有2挡传动比的行星轮系后传递给输出轴15后输出。动力源组件中的外控压力源或其他的机械动力源20处于负压或左推力状态，从而作动器4在负压力或左拉力下向右运动，并使作动器4处于其滑腔的最右位置。这样，第一换挡元件组件2在其钢片和摩擦片的油膜甩油张力作用下处于“释放”状态。进一步地，预先压紧装配的弹簧16使第二换挡元件组件8工作在“结合”状态。这样，行星轮系中的行星架12和齿圈10通过第二第二换挡元件组件8相连在一起。根据行星轮系的运动学方程可知，变速器该运动模式下的传动比为：

可见，本实施例二利用行星轮系和联动执行机构的组合设计可同样实现具有2挡传动比的变速器装置，并且实现了换挡过程中行星轮系等变速机构没有附加轴向力的效果。

区别现有技术，本发明的2个实施例利用联动执行元件来替代单控执行元件的结构原理，均可实现控制1个动力源达到输入轴1动力可经过2个不同传动比传递到动力输出轴15的效果。而且使传动元件不承受额外轴向力作用，提高了产品的生命周期和可靠性。可以有效减少现有变速器多动力源控制的成本、控制等难题，并且从机械上有效解决自动变速器可能出现的同时挂2个挡位所导致的变速器失效问题。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims

1.一种单排轮系联动换挡变速器，其特征在于：所述变速器包括输入轴、动力源组件、第一中间套轴、第二中间套轴、第一换挡元件组件、双联压盘、第二换挡元件组件、弹簧、行星轮系、壳体以及输出轴；

2.根据权利要求1所述的单排轮系联动换挡变速器，其特征在于：所述第一换挡元件组件可以为制动器或离合器，第二挡元件组件为离合器；所述第一换挡元件组件和第二挡元件组件优选对偶钢片与摩擦片方案。

3.根据权利要求1所述的单排轮系联动换挡变速器，其特征在于：所述动力源组件包含作动器和外控压力源或其他类型动力源；

所述动力源组件中的作动器，并受控于外控压力源或其他类型动力源后可处于2个位置状态：最左端和最右端，并对应变速器的2个不同挡位工作状态。

4.根据权利要求1所述的单排轮系联动换挡变速器，其特征在于：第一中间套轴、第二中间套轴均与输入轴紧固在一起，不能相对移动；此外，第一中间套轴内部设置有预压紧装配的弹簧，该弹簧力可使第一换挡元件组件工作在“闭合”状态，即第一换挡元件组件为常闭式。

5.根据权利要求1所述的单排轮系联动换挡变速器，其特征在于：第一换挡元件组件为制动器实施时，动力源组件通过第三中间套轴、第四中间套轴、单联压盘，同样可以实现第一换挡元件组件和第二换挡元件组件的联动控制。所述动力源组件中的作动器处于最左端和最右端2个工作位置下，分别对应所述变速器的第一挡位输出状态和第二挡位输出状态。

6.根据权利要求1所述的单排轮系联动换挡变速器，其特征在于：所述行星轮系包含太阳轮、行星轮、齿圈、行星架；所述输出轴与所述行星架传动连接。当第一换挡元件组件为离合器实施时，齿圈与壳体固定连接；当第一换挡元件组件为制动器实施时，太阳轮与输入轴连接，并且齿圈与行星架之间可通过第二换挡执行元件动力“结合”或“分离”。