CN110985619A - 集成式行星机构两挡变速器 - Google Patents

Abstract

本发明属于变速器技术领域，具体涉及一种集成式行星机构两挡变速器，包括变速器壳体、输入轴和输出轴；输入轴上设有太阳轮和高档锥毂，输出轴上设有行星架，行星架上转动连接有行星轮；变速器壳体内设有低档锥毂；行星轮上套设有齿圈，齿圈位于高档锥毂与低档锥毂之间；高档锥毂与行星轮之间设有第一同步锁环，低档锥毂与行星轮之间设有第二同步锁环；第一同步锁环、第二同步锁环分别位于齿圈的两侧内并能与齿圈通过花键齿啮合；第一同步锁环和第二同步锁环上均设有定位部，齿圈的两侧上均设有驱动机构。本方案将行星机构与同步器总成合二为一，缩短安装长度，减少零件数量，使得同步器两端转动惯量相当且小，提升同步器的寿命。

Description

集成式行星机构两挡变速器

技术领域

本发明属于变速器技术领域，具体涉及一种集成式行星机构两挡变速器。

背景技术

电动汽车是新型、节能、环保车辆，尤其是在当今空气污染严重的大环境下，具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。电动汽车使用电动机取代了传统汽车的发动机，电动机可带载启动，并且通过合理的配置满足汽车使用要求，这是与发动机的很大区别。在电动车上使用多档变速器已经不合适，但是为了兼顾爬坡和高速行驶等要求，在电动车上一般会使用两档变速器。

现有的用于电动汽车的两挡变速器为行星机构两挡变速器，如图1所示，包括输入轴10、输出轴11、太阳轮12、高档锥毂15、同步器总成40、低档锥毂23、行星轮21和行星架24，该变速器为行星排加装一套同步器的常规结构，这样的结构安装长度长，零件数量多，装配工艺较为复杂，而且同步器的一端还要承受整个行星机构的转动惯量，负荷大，对整个换挡性能要求很高，不经济，同时同步器的寿命缩短。

发明内容

本发明意在提供一种集成式行星机构两挡变速器，以解决现有行星机构两挡变速器安装长度长，零件数量多，装配工艺复杂的问题。

为了达到上述目的，本发明的方案为：集成式行星机构两挡变速器，包括变速器壳体以及均转动连接在变速器壳体上的输入轴和输出轴，输入轴和输出轴位于同一轴心线；输入轴上设置有位于变速器壳体内的太阳轮和高档锥毂，输出轴上固定设置有位于变速器壳体内的行星架，行星架上转动连接有多个与太阳轮啮合的行星轮；变速器壳体内固定设置有低档锥毂；行星轮上套设有与行星轮啮合的齿圈，齿圈位于高档锥毂与低档锥毂之间，齿圈两侧的内环设有花键齿；高档锥毂与行星轮之间设有第一同步锁环，高档锥毂的圆锥体伸入第一同步锁环的圆锥孔内；低档锥毂与行星轮之间设有第二同步锁环，低档锥毂的圆锥体伸入第二同步锁环的圆锥孔内；第一同步锁环、第二同步锁环分别位于齿圈的两侧内并能与齿圈通过花键齿啮合；第一同步锁环和第二同步锁环上均设有定位部，齿圈的两侧上均设有能与定位部接触并推动定位部移动的驱动机构。

本方案的工作原理在于：

在本方案中，齿圈相当于普通同步器的接合套，行星轮相当于普通同步器的花键毂，事实上，齿圈、驱动机构、行星轮、第一同步锁环和第二同步锁环实际上构成了一个同步器，能够起到与同步器相同的作用、效果。本方案的变速器工作时，电机的转子带动输入轴旋转，输入轴驱动太阳轮旋转，太阳轮通过行星轮经行星架带动传输出轴旋转。当车辆需低速行驶时，移动齿圈，使齿圈等结构构成的同步器与高档锥毂分离，然后与低档锥毂实现同步啮合。由于低档锥毂是固定在变速器壳体内，齿圈受低档锥毂约束停止转动，此时齿圈处于固定不动的状态。电机输入的动力通过输入轴经太阳轮带动行星轮围绕太阳轮公转，公转的行星轮带动行星架旋转，行星架带动输出轴旋转输出动力，车辆形成低速挡行驶状态。当车辆需高速行驶时，移动齿圈，使齿圈等结构构成的同步器与低档锥毂分离然后与高档锥毂实现同步啮合。同步器与高档锥毂实现同步啮合后，齿圈与高档锥毂具有相同的转速，由于高档锥毂与输入轴固定连接，太阳轮与高档锥毂和齿圈具有相同的转速。行星轮位于太阳轮和齿圈之间，且同时与太阳轮和齿圈啮合，在太阳轮和齿圈的带动下，行星轮以相同的速度绕太阳轮公转，公转的行星轮带动行星架旋转，行星架带动输出轴旋转输出动力，输出轴输出的速度与输入轴的速度一致，车辆形成高速挡行驶状态。

本方案的有益效果在于：

1、在本方案中，以行星机构的齿圈代替同步器的接合套，以行星轮取代同步器的花键毂，将行星机构与同步器总成合二为一，在有效缩短安装长度，减少零件数量的同时，使得同步器两端转动惯量相当且小，可提升同步器的寿命。

2、变速箱壳体内会固定有拨叉轴，换挡时拨叉在拨叉轴上移动，由于各零件的安装长度减少，因此拨叉轴的安装距离也可相应缩短，拨叉在拨叉轴上的移动距离缩短，减少拨叉与拨叉轴之间的磨损。

可选地，驱动机构包括钢球和弹性件，齿圈的两侧上分别开有贯穿齿圈的凹槽，凹槽靠近输入轴的一端呈锥形；钢球放置在凹槽内，弹性件安装在凹槽中，在弹性件的作用下，钢球的一侧伸出凹槽。齿圈移动时，钢球随齿圈一同运动，钢球与第一同步锁环或第二同步锁环上的定位部接触，钢球对定位部施加作用力，使第一同步锁环或第二同步锁环移动。

可选地，弹性件包括弹簧片和弹性销，弹性销将弹簧片固定在凹槽内；钢球的一端与弹簧片接触。设置弹性销，弹性销对弹簧起支撑作用。

可选地，齿圈的两侧分别设有三个驱动机构，三个驱动机构沿齿圈的周向均匀分布。设置三个驱动机构即可较为均匀的对第一同步锁环、第二同步锁环上的定位部施加作用力，使第一同步锁环、第二同步锁环平稳移动。

可选地，定位部为凸起，钢球能与凸起的侧壁接触

可选地，行星架上固定设置有行星轮轴，行星轮通过轴承安装在行星轮轴上。通过上述设置，能够防止行星轮与行星轮轴之间的相对转动，减少磨损。

可选地，太阳轮通过花键与输入轴配合，输入轴上设置有对太阳轮形成轴向限位的挡圈；高档锥毂通过花键过盈连接在输入轴上。

可选地，低档锥毂通过圆柱销固定在变速器壳体上。

可选地，变速器壳体包括前壳和后壳，前壳和后壳通过螺栓连接固定形成变速器壳体；变速器壳体下端设有容纳腔室，上端设有执行机构窗口。

可选地，变速器壳体内固定设置有拨叉轴，拨叉轴上空套有拨叉。

附图说明

图1为背景技术中现有的两挡变速器的剖视图；

图2为本发明实施例中集成式行星机构两挡变速器的剖视图；

图3为图2中A部分的放大图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：输入轴10、输出轴11、太阳轮12、后壳13、前壳14、高档锥毂15、第一同步锁环16、凸起17、第二同步锁环18、齿圈20、行星轮21、低档锥毂23、行星架24、凹槽30、弹簧片31、钢球32、同步器总成40。

本实施例基本如图2所示：集成式行星机构两挡变速器，包括变速器壳体、输入轴10、齿圈20、输出轴11、太阳轮12、行星轮21、行星轮轴、高档锥毂15、低档锥毂23、拨叉轴、第一同步锁环16和第二同步锁环18。变速器壳体包括前壳14和后壳13，前壳14和后壳13通过螺栓连接固定形成变速器壳体，变速器壳体下端有容纳腔室，上端设有执行机构窗口。齿圈20、太阳轮12、行星轮21、行星轮轴、拨叉轴、第一同步锁环16、第二同步锁环18、高档锥毂15和低档锥毂23均位于容纳腔室中。低档锥毂23固定在后壳13上，具体的，低档锥毂23通过4颗圆柱销固定安装在后壳13上，通过4颗圆柱销以承受扭矩。

前壳14上开有第一轴孔，前壳14上安装有位于第一轴孔中的第一轴承，输入轴10通过第一轴承转动连接在前壳14上，输入轴10的右端伸入到容纳腔室中。后壳13上开有第二轴孔，后壳13上安装有位于第二轴孔中的第二轴承，输出轴11通过第二轴承转动连接在后壳13上，输出轴11的左端伸入到容纳腔室中。输入轴10和输出轴11位于同一轴心线，输入轴10和输出轴11不直接相连。

前壳14和后壳13上均设置有拨叉轴支撑孔，拨叉轴的两端分别位于前壳14、后壳13上的拨叉轴支撑孔内，拨叉轴和拨叉轴支撑孔上均设置有半圆槽，半圆槽内安装弹性圆柱销，用于防止拨叉轴转动。拨叉轴上空套有拨叉，换挡过程中移动拨叉。

太阳轮12固定在输入轴10上，太阳轮12可通过花键与输入轴10配合，也可以与输入轴10一体成型，在本实施例中，太阳轮12通过花键与输入轴10配合，输入轴10上设置有挡圈以对太阳轮12形成轴向限位。高档锥毂15固定在输入轴10上并位于太阳轮12的左侧，具体的，高档锥毂15通过花键过盈连接在输入轴10上。行星架24周向固定连接在输出轴11上，该周向固定可通过单键或花键连接固定，也可以通过过盈配合或焊接连接固定。行星架24上设有行星支撑板，行星架24与行星支撑板通过4颗内六角圆柱头螺栓完成轴向固定，行星支撑板上沿周向固定有4个均匀分布的行星轮轴，行星支撑板上开有通孔，行星轮轴的一端安装在该通孔中，在本实施例中行星轮轴以过盈配合的方式安装在通孔中。行星轮21通过轴承安装在行星轮轴上，行星轮21位于高档锥毂15和低档锥毂23之间，行星轮21与太阳轮12啮合。

齿圈20位于前壳14和后壳13之间，齿圈20转动连接在转速器壳体内，具体的，在转速器壳体内固定有支撑托架，齿圈20转动连接在支撑托架上。齿圈20套设在行星轮21外，齿圈20内环上的齿与行星轮21啮合。齿圈20的外环上开有卡槽，变速器壳体内的拨叉卡合在该卡槽上，拨叉通过该卡槽带动齿圈20移动。结合图3所示，齿圈20的左右两侧分别开有一组竖直设置并贯穿齿圈20的凹槽30，在本实施例中一组凹槽30的数量为3个(凹槽30之间在圆周上间距120°)，凹槽30靠近输入轴10的一端呈锥形，凹槽30内放置有钢球32。齿圈20上固定有位于凹槽30内的弹簧片31，在本实施例中弹簧片31通过弹性销固定在齿圈20的凹槽30内。弹簧片31与钢球32接触，在弹簧片31的作用下钢球32的一侧伸出凹槽30。

第一同步锁环16位于高档锥毂15与行星轮21之间，高档锥毂15的圆锥体伸入第一同步锁环16的圆锥孔内，第一同步锁环16同时也位于齿圈20的左侧内，第一同步锁环16可与齿圈20通过花键齿卡接。第二同步锁环18位于低档锥毂23与行星轮21之间，低档锥毂23的圆锥体伸入第二同步锁环18的圆锥孔内，第二同步锁环18同时也位于齿圈20的右侧内，第一同步锁环16、第二同步锁环18可与齿圈20通过花键齿啮合。

第一同步锁环16和第二同步锁环18上均固定设置有凸起17，该凸起17能与钢球32伸出凹槽30的一侧接触，凸起17与钢球32接触的一面设置为斜面。当齿圈20向左侧移动时，左侧的钢球32随齿圈20一同运动，钢球32与第一同步锁环16上的凸起17接触，钢球32对凸起17施加作用力，使第一同步锁环16向高档锥毂15一侧移动，最后钢球32移动至凸起17的上表面，在弹簧片31的作用下径向压紧凸起17和高档锥毂15。当齿圈20向右侧移动时，右侧的钢球32随齿圈20一同运动，钢球32与第二同步锁环18上的凸起17接触，钢球32对凸起17施加作用力，使第二同步锁环18向低档锥毂23一侧移动。

在本方案中，齿圈20(相当于普通同步器的接合套)、齿圈20上的钢球32、弹簧片31、行星轮21(相当于普通同步器的花键毂)、第一同步锁环16和第二同步锁环18实际上构成了一个同步器，能够起到与同步器相同的作用、效果。

本实施例的集成式行星机构两挡变速器工作时，电机的转子带动输入轴10旋转，输入轴10驱动太阳轮12旋转，太阳轮12通过行星轮21经行星架24带动传输出轴11旋转。当车辆需低速行驶时，向右拨动同步器的齿圈20，使同步器与高档锥毂15分离然后与低档锥毂23实现同步啮合。由于低档锥毂23是固定在变速器壳体内，齿圈20受低档锥毂23的约束而停止转动，此时齿圈20处于固定不动的状态。电机输入的动力通过输入轴10经太阳轮12带动行星轮21围绕太阳轮12公转，公转的行星轮21带动行星架24旋转，行星架24带动输出轴11旋转输出动力，车辆形成低速挡行驶状态。当车辆需高速行驶时，拨动同步器的齿圈20，使同步器与低档锥毂23分离然后与高档锥毂15实现同步啮合。同步器与高档锥毂15实现同步啮合后，齿圈20与高档锥毂15具有相同的转速，由于高档锥毂15与太阳轮12固定连接，太阳轮12与高档锥毂15和齿圈20具有相同的转速。行星轮21位于太阳轮12和齿圈20之间，且同时与太阳轮12和齿圈20啮合，在太阳轮12和齿圈20的带动下，行星轮21以相同的速度绕太阳轮12公转，公转的行星轮21带动行星架24旋转，行星架24带动输出轴11旋转输出动力，输出轴11输出的速度与输入轴10的速度一致，车辆形成高速挡行驶状态。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。

Claims (10)

1.集成式行星机构两挡变速器，包括变速器壳体以及均转动连接在变速器壳体上的输入轴和输出轴，输入轴和输出轴位于同一轴心线；输入轴上设置有位于变速器壳体内的太阳轮和高档锥毂，输出轴上固定设置有位于变速器壳体内的行星架，行星架上转动连接有多个与太阳轮啮合的行星轮；其特征在于：变速器壳体内固定设置有低档锥毂；行星轮上套设有与行星轮啮合的齿圈，齿圈位于高档锥毂与低档锥毂之间，齿圈两侧的内环设有花键齿；高档锥毂与行星轮之间设有第一同步锁环，高档锥毂的圆锥体伸入第一同步锁环的圆锥孔内；低档锥毂与行星轮之间设有第二同步锁环，低档锥毂的圆锥体伸入第二同步锁环的圆锥孔内；第一同步锁环、第二同步锁环分别位于齿圈的两侧内并能与齿圈通过花键齿啮合；第一同步锁环和第二同步锁环上均设有定位部，齿圈的两侧上均设有能与定位部接触并推动定位部移动的驱动机构。

2.根据权利要求1所述的集成式行星机构两挡变速器，其特征在于：驱动机构包括钢球和弹性件，齿圈的两侧上分别开有贯穿齿圈的凹槽，凹槽靠近输入轴的一端呈锥形；钢球放置在凹槽内，弹性件安装在凹槽中，在弹性件的作用下，钢球的一侧伸出凹槽。

3.根据权利要求2所述的集成式行星机构两挡变速器，其特征在于：弹性件包括弹簧片和弹性销，弹性销将弹簧片固定在凹槽内；钢球的一端与弹簧片接触。

4.根据权利要求3所述的集成式行星机构两挡变速器，其特征在于：齿圈的两侧分别设有三个驱动机构，三个驱动机构沿齿圈的周向均匀分布。

5.根据权利要求4所述的集成式行星机构两挡变速器，其特征在于：定位部为凸起，钢球能与凸起的侧壁接触。

6.根据权利要求1所述的集成式行星机构两挡变速器，其特征在于：行星架上固定设置有行星轮轴，行星轮通过轴承安装在行星轮轴上。

7.根据权利要求1所述的集成式行星机构两挡变速器，其特征在于：太阳轮通过花键与输入轴配合，输入轴上设置有对太阳轮形成轴向限位的挡圈；高档锥毂通过花键过盈连接在输入轴上。

8.根据权利要求1所述的集成式行星机构两挡变速器，其特征在于：低档锥毂通过圆柱销固定在变速器壳体上。

9.根据权利要求1所述的集成式行星机构两挡变速器，其特征在于：变速器壳体包括前壳和后壳，前壳和后壳通过螺栓连接固定形成变速器壳体；变速器壳体下端设有容纳腔室，上端设有执行机构窗口。

10.根据权利要求1所述的集成式行星机构两挡变速器，其特征在于：变速器壳体内固定设置有拨叉轴，拨叉轴上空套有拨叉。

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