CN111946801B - 变速器动力耦合系统及其工作方法 - Google Patents

变速器动力耦合系统及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种变速器动力耦合系统及其工作方法，包括内部安装有动力输入轴的分动箱壳体，所述动力输入轴的动力输入端通过旋转连接座连接于分动箱壳体上，动力输入轴上安装有位于分动箱壳体内侧的中心齿轮，所述分动箱壳体内还安装有多个均布在中心齿轮外围并与动力输入轴相平行的转轴，所述转轴上安装有与中心齿轮啮合的外围齿轮，所述分动箱壳体外侧安装有多台与转轴一一对应同轴连接的高速电机。本发明变速器动力耦合系统采用多台高速电机进行动力的耦合，体积更小，工作更加稳定可靠，并且在其中某台高速电机出现故障时，其余高速电机还可以继续工作来保证变速器的运行。

Description

变速器动力耦合系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种变速器动力耦合系统及其工作方法。
背景技术
现有重型卡车电动系统中变速器的分动箱多是采用单台大功率普通电机来驱动动力输入轴转动，然后通过动力输入轴将动力传输到后面的变速箱；由于大功率普通电机（一般功率为350KW）的尺寸较大，造成变速器整体长度尺寸较大；而且当唯一的一台驱动电机发生故障时，电动系统也就无法工作。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种体积小，工作稳定可靠的变速器动力耦合系统及其工作方法。
本发明采用以下方案实现：一种变速器动力耦合系统及其工作方法，包括内部安装有动力输入轴的分动箱壳体，所述动力输入轴的动力输入端通过旋转连接座连接于分动箱壳体上，动力输入轴上安装有位于分动箱壳体内侧的中心齿轮，所述分动箱壳体内还安装有多个均布在中心齿轮外围并与动力输入轴相平行的转轴，所述转轴上安装有与中心齿轮啮合的外围齿轮，所述分动箱壳体外侧安装有多台与转轴一一对应同轴连接的高速电机。
进一步的，所述分动箱壳体外侧设置有用以安装高速电机的法兰座，所述高速电机和分动箱壳体的法兰座之间通过连接法兰连接，所述连接法兰中间开设有供转轴穿过的中孔，连接法兰的中孔朝向分动箱壳体一端设置有油封安装槽、朝向电机一端设置有水封安装槽，连接法兰的中孔中间位置设置有环形导油槽，连接法兰外侧部开设有通至环形导油槽的导油孔。
进一步的，所述连接法兰朝向分动箱壳体设置有与分动箱壳体连接的第一法兰部、朝向高速电机一端设置有与高速电机连接的第二法兰部，所述第一法兰部的端面上设置有凸台，所述分动箱壳体的法兰座中间设置有与凸台适配的凹槽；所述第一法兰部直径小于第二法兰部直径，第一法兰部和第二法兰部之间通过一锥形部连接，所述锥形部外周部具有沿圆周均布的加强肋板。
进一步的，所述导油孔朝外一端设置有观察口，所述观察口内设置有内螺纹并且观察口上旋接有透明螺栓；所述转轴朝向高速电机一端设置有花键孔，所述高速电机的主轴上设置有与转轴的花键孔配合的花键轴。
进一步的，所述动力输入轴上安装有离合器内圈，所述离合器内圈上套装有多片交错排列的主动摩擦片和从动摩擦片；所述旋转连接座和动力输入轴之间设置有环形油腔R，旋转连接座上设置有引油孔R以及连接引油孔R和环形油腔R的油路R，离合器内圈上套装主动摩擦片和从动摩擦片部位分布有润滑油孔，动力输入轴和离合器内圈之间设置有环形油腔R1，离合器内圈上设置有连通环形油腔R1和润滑油孔的油路R1；动力输入轴内设置有连通环形油腔R和环形油腔R1的油道R。
进一步的，所述离合器内圈为两个，分别是离合器内圈K1和离合器内圈K2，离合器内圈K1和离合器内圈K2之间设置有套装在动力输入轴上的缸套，所述缸套外侧设置有能在离合器内圈K1和离合器内圈K2之间滑动的活塞，离合器内圈K1和离合器内圈K2设置有分别与活塞两端配合的油腔K1和油腔K2，所述活塞外部设置有通过活塞滑动顶压离合器内圈K1上主、从动摩擦片或离合器内圈K2上主、从动摩擦片的顶压盘。
进一步的，所述旋转连接座和动力输入轴之间设置有环形油腔A和环形油腔B，旋转连接座上设置有引油孔A以及连通引油孔A和环形油腔A的油路A，旋转连接座上设置有引油孔B以及连通引油孔B和环形油腔B的油路B；动力输入轴和缸套之间设置有环形油腔A1和环形油腔B2，动力输入轴内设置有连通环形油腔A和环形油腔A1的油道A以及连通环形油腔B和环形油腔B1的油道B，所述缸套上设置有连通油腔K1和环形油腔A1的油路K1以及连通油腔K2和环形油腔B1的油路K2。
本发明另一技术方案：一种如上所述变速器动力耦合系统的工作方法，（1）动力耦合方法：多台高速电机以相同的方式将动力传输至中心齿轮外围的对应转轴，再通过转轴上外围齿轮与中心齿轮相啮合将动力传输给中心齿轮进而带动动力输入轴转动以实现动力的耦合；（2）冷却润滑方法：将润滑油注入旋转连接座上的引油孔R，通过油路R引入环形油腔R，然后经过动力输入轴内部的油道R将油引至环形油腔R1，再通过离合器内圈的油路R1和润滑油孔为摩擦片提供润滑油；（3）离合方法：将液压油注入旋转连接座上的引油孔A，通过油路A引入环形油腔A，然后经过动力输入轴内部的油道A将油引至环形油腔A1，再通过缸套上的油路K1到达油腔K1，进而推动活塞朝离合器内圈K2方向滑动实现离合器内圈K2上主、从摩擦片的接合；将液压油注入旋转连接座上的引油孔B，通过油路B引入环形油腔B，然后经过动力输入轴内部的油道B将油引至环形油腔B1，再通过缸套上的油路K2到达油腔K2，进而推动活塞朝离合器内圈K1方向滑动实现离合器内圈K1上主、从摩擦片的接合。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）采用多台高速电机进行动力的耦合，体积更小，工作更加稳定可靠，并且在其中某台高速电机出现故障时，其余高速电机还可以继续工作来保证变速器的运行；
（2）高速电机安装结构可靠性高，可有效阻止液压油流入高速电机，保证高速电机平稳运行；并且易于判断油封是否破损或者老化，以便能够及时更换油封；
（3）冷却结构简单紧凑，占用空间小，实现对摩擦片进行有效润滑冷却，避免摩擦片温升过高。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例内部立体图；
图2是本发明实施例外部立体图；
图3是本发明实施例剖面图；
图4是本发明实施例高速电机和分动箱壳体连接剖面图；
图5是本发明实施例中连接法兰立体图；
图6是本发明实施例中连接法兰正视图；
图7是图4中A-A剖面图；
图8是本发明实施例中输入轴本体剖面图；
图9是图2中B-B剖面图；
图中标号说明：100-分动箱壳体、110-凹槽、120-法兰座、130-转轴、140-外围齿轮、200-动力输入轴、210-环形油腔R、220-环形油腔R1、230-油道R、240-环形油腔A、250-环形油腔B、260-环形油腔A1、270-环形油腔B1、280-油道A、290-油道B、300-旋转连接座、310-引油孔R、320-油路R、400-离合器内圈K1、410-主动摩擦片、420-从动摩擦片、430-润滑油孔、440-油路R1、450-油腔K1、500-离合器内圈K2、510-油腔K2、600-缸套、610-油路K1、620-油路K2、700-活塞、710-顶压盘、800-高速电机、900-连接法兰、910-油封安装槽、920-水封安装槽、930-环形导油槽、940-导油孔、950-第一法兰部、951-凸台、960-第二法兰部、970-锥形部、971-加强肋板、980-观察口、1000-中心齿轮。
具体实施方式
如图1~9所示，一种变速器动力耦合系统，包括内部安装有动力输入轴200的分动箱壳体100，所述动力输入轴200的动力输入端通过旋转连接座300连接于分动箱壳体100上，动力输入轴将动力传递给后面的四挡变速箱，四挡变速箱以及动力输入轴如何将动力传递到四挡变速箱属于现有技术，在此不对其具体结构和工作原理做具体阐述；动力输入轴200上安装有位于分动箱壳体100内侧的中心齿轮1000，所述分动箱壳体100内还安装有多个均布在中心齿轮外围并与动力输入轴相平行的转轴130，所述转轴130上安装有与中心齿轮1000啮合的外围齿轮140，所述分动箱壳体100外侧安装有多台与转轴130一一对应同轴连接的高速电机800，高速电机800功率为100KW左右；结构相同的多台高速电机以相同的方式与分动箱壳体连接并通过分动箱内的转轴和外围齿轮与中心齿轮相啮合，将动力传输到中心齿轮上进行动力的耦合，由此满足功率要求，然后再通过动力输入轴传输到后面的四挡变速箱；本发明采用多个规格较小的高速电机来驱动动力输入轴，相比传统采用大规格高速电机驱动，变速器的整体长度更短，体积更小，工作更加稳定可靠，并且在其中某台高速电机出现故障时，其余高速电机还可以继续工作来保证变速器的运行，保证车辆继续行驶。
在本实施例中，所述高速电机、转轴和外围齿轮的数量相同，且均为5，但不限于此，在具体实施过程中，三者的数量也可以是3、4、6、7、8。
在本实施例中，所述分动箱壳体100外侧设置有用以安装高速电机的法兰座120，所述高速电机800和分动箱壳体100的法兰座之间通过连接法兰900连接，所述连接法兰900中间开设有供转轴130穿过的中孔，连接法兰的中孔朝向分动箱壳体一端设置有油封安装槽910、朝向电机一端设置有水封安装槽920，连接法兰的中孔中间位置设置有环形导油槽930，连接法兰外侧部开设有通至环形导油槽的导油孔940；内部油封安装槽910内的油封可以防止变速箱内的液压油外流，当油封破损或者老化后，其密封效果不佳时，变速强内部的液压油会通过轴中间轴和油封的间隙渗透出去，油在高速旋转的中间轴上会甩到电机法兰的环形导油槽中，液压油可以通过导油孔及时排出，而外部水封安装槽920内的水封也会阻止液压油继续外流入，以防止液压油流入高速电机，保证高速电机平稳运行。
在本实施例中，所述连接法兰900朝向分动箱壳体设置有与分动箱壳体连接的第一法兰部950、朝向高速电机一端设置有与高速电机连接的第二法兰部960，所述第一法兰部的端面上设置有凸台951，所述分动箱壳体100的法兰座120中间设置有与凸台适配的凹槽110，第一法兰部950通过螺钉连接于分动箱壳体，第二法兰部960通过螺钉与高速电机连接；通过凸台951和凹槽110的配合，保证连接法兰和分动箱壳体之间连接的更加稳定可靠。
在本实施例中，所述第一法兰部直径小于第二法兰部直径，第一法兰部和第二法兰部之间通过一锥形部970连接，所述锥形部外周部具有沿圆周均布的加强肋板971。
在本实施例中，所述导油孔940朝外一端设置有观察口980，所述观察口内设置有内螺纹并且观察口上旋接有透明螺栓，检修时可以检查观察口是否有油来判断油封是否破损或者老化，以便能够及时更换油封。
在本实施例中，所述转轴130朝向高速电机一端设置有花键孔，所述高速电机800的主轴上设置有与转轴的花键孔配合的花键轴。
在本实施例中，所述动力输入轴200上安装有离合器内圈，所述离合器内圈上套装有多片交错排列的主动摩擦片410和从动摩擦片420；所述旋转连接座300和动力输入轴200之间设置有环形油腔R 210，旋转连接座300上设置有引油孔R310以及连接引油孔R310和环形油腔R210的油路R320，离合器内圈上套装主动摩擦片410和从动摩擦片420部位分布有润滑油孔430，动力输入轴和离合器内圈之间设置有环形油腔R1 220，离合器内圈上设置有连通环形油腔R1和润滑油孔的油路R1 440；动力输入轴200内设置有连通环形油腔R和环形油腔R1的油道R230；本发明引油孔R310为动力输入轴上离合器的润滑冷却油孔，动力输入轴和旋转连接座300旋转密封配合，将润滑油注入旋转连接座300上的引油孔R310，通过油路R引入环形油腔R，然后经过动力输入轴内部的油道R将油引至环形油腔R1，再通过离合器内圈的油路R1和润滑油孔为摩擦片提供润滑油，对摩擦片进行润滑冷却，避免摩擦片温升过高，延长摩擦片使用寿命。
在本实施例中，所述离合器内圈为两个，分别是离合器内圈K1 400和离合器内圈K2 500，离合器内圈K1和离合器内圈K2之间设置有套装在动力输入轴上的缸套600，所述缸套600外侧设置有能在离合器内圈K1和离合器内圈K2之间滑动的活塞700，离合器内圈K1和离合器内圈K2设置有分别与活塞两端配合的油腔K1 450和油腔K2 510，所述活塞700外部设置有通过活塞滑动顶压离合器内圈K1上主、从动摩擦片或离合器内圈K2上主、从动摩擦片的顶压盘710；通过向油腔K1 450或油腔K2 510注入液压油，实现活塞700轴向滑动，进而实现离合器内圈K1或离合器内圈K2上摩擦片的挤压接合与分离。
在本实施例中，所述旋转连接座300和动力输入轴200之间设置有环形油腔A240和环形油腔B250，旋转连接座300上设置有引油孔A（图中未示出）以及连通引油孔A和环形油腔A的油路A（图中未示出），旋转连接座上设置有引油孔B（图中未示出）以及连通引油孔B和环形油腔B的油路B（图中未示出）；动力输入轴200和缸套600之间设置有环形油腔A1 260和环形油腔B2 270，动力输入轴内设置有连通环形油腔A和环形油腔A1的油道A280以及连通环形油腔B和环形油腔B1的油道B290，所述缸套600上设置有连通油腔K1和环形油腔A1的油路K1 610以及连通油腔K2和环形油腔B1的油路K2 620；引油孔A和引油孔B为动力输入轴上离合器动作的供油孔；将液压油注入旋转连接座300上的引油孔A，通过油路A引入环形油腔A，然后经过动力输入轴内部的油道A将油引至环形油腔A1，再通过缸套600上的油路K1到达油腔K1，进而推动活塞朝离合器内圈K2方向滑动；将液压油注入旋转连接座300上的引油孔B，通过油路B引入环形油腔B，然后经过动力输入轴内部的油道B将油引至环形油腔B1，再通过缸套600上的油路K2到达油腔K2，进而推动活塞朝离合器内圈K1方向滑动。
一种如上所述变速器动力耦合系统的工作方法，（1）动力耦合方法：多台高速电机以相同的方式将动力传输至中心齿轮外围的对应转轴，再通过转轴上外围齿轮与中心齿轮相啮合将动力传输给中心齿轮进而带动动力输入轴转动以实现动力的耦合；（2）冷却润滑方法：将润滑油注入旋转连接座上的引油孔R，通过油路R引入环形油腔R，然后经过动力输入轴内部的油道R将油引至环形油腔R1，再通过离合器内圈的油路R1和润滑油孔为摩擦片提供润滑油；（3）离合方法：将液压油注入旋转连接座上的引油孔A，通过油路A引入环形油腔A，然后经过动力输入轴内部的油道A将油引至环形油腔A1，再通过缸套上的油路K1到达油腔K1，进而推动活塞朝离合器内圈K2方向滑动实现离合器内圈K2上主、从摩擦片的接合；将液压油注入旋转连接座上的引油孔B，通过油路B引入环形油腔B，然后经过动力输入轴内部的油道B将油引至环形油腔B1，再通过缸套上的油路K2到达油腔K2，进而推动活塞朝离合器内圈K1方向滑动实现离合器内圈K1上主、从摩擦片的接合。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种变速器动力耦合系统，其特征在于：包括内部安装有动力输入轴的分动箱壳体，所述动力输入轴的动力输入端通过旋转连接座连接于分动箱壳体上，动力输入轴上安装有位于分动箱壳体内侧的中心齿轮，所述分动箱壳体内还安装有多个均布在中心齿轮外围并与动力输入轴相平行的转轴，所述转轴上安装有与中心齿轮啮合的外围齿轮，所述分动箱壳体外侧安装有多台与转轴一一对应同轴连接的高速电机；所述动力输入轴上安装有离合器内圈，所述离合器内圈上套装有多片交错排列的主动摩擦片和从动摩擦片；所述旋转连接座和动力输入轴之间设置有环形油腔R，旋转连接座上设置有引油孔R以及连接引油孔R和环形油腔R的油路R，离合器内圈上套装主动摩擦片和从动摩擦片部位分布有润滑油孔，动力输入轴和离合器内圈之间设置有环形油腔R1，离合器内圈上设置有连通环形油腔R1和润滑油孔的油路R1；动力输入轴内设置有连通环形油腔R和环形油腔R1的油道R；所述离合器内圈为两个，分别是离合器内圈K1和离合器内圈K2，离合器内圈K1和离合器内圈K2之间设置有套装在动力输入轴上的缸套，所述缸套外侧设置有能在离合器内圈K1和离合器内圈K2之间滑动的活塞，离合器内圈K1和离合器内圈K2设置有分别与活塞两端配合的油腔K1和油腔K2，所述活塞外部设置有通过活塞滑动顶压离合器内圈K1上主、从动摩擦片或离合器内圈K2上主、从动摩擦片的顶压盘。
2.根据权利要求1所述的变速器动力耦合系统，其特征在于：所述分动箱壳体外侧设置有用以安装高速电机的法兰座，所述高速电机和分动箱壳体的法兰座之间通过连接法兰连接，所述连接法兰中间开设有供转轴穿过的中孔，连接法兰的中孔朝向分动箱壳体一端设置有油封安装槽、朝向电机一端设置有水封安装槽，连接法兰的中孔中间位置设置有环形导油槽，连接法兰外侧部开设有通至环形导油槽的导油孔。
3.根据权利要求2所述的变速器动力耦合系统，其特征在于：所述连接法兰朝向分动箱壳体设置有与分动箱壳体连接的第一法兰部、朝向高速电机一端设置有与高速电机连接的第二法兰部，所述第一法兰部的端面上设置有凸台，所述分动箱壳体的法兰座中间设置有与凸台适配的凹槽；所述第一法兰部直径小于第二法兰部直径，第一法兰部和第二法兰部之间通过一锥形部连接，所述锥形部外周部具有沿圆周均布的加强肋板。
4.根据权利要求2所述的变速器动力耦合系统，其特征在于：所述导油孔朝外一端设置有观察口，所述观察口内设置有内螺纹并且观察口上旋接有透明螺栓；所述转轴朝向高速电机一端设置有花键孔，所述高速电机的主轴上设置有与转轴的花键孔配合的花键轴。
5.根据权利要求1所述的变速器动力耦合系统，其特征在于：所述旋转连接座和动力输入轴之间设置有环形油腔A和环形油腔B，旋转连接座上设置有引油孔A以及连通引油孔A和环形油腔A的油路A，旋转连接座上设置有引油孔B以及连通引油孔B和环形油腔B的油路B；动力输入轴和缸套之间设置有环形油腔A1和环形油腔B2，动力输入轴内设置有连通环形油腔A和环形油腔A1的油道A以及连通环形油腔B和环形油腔B1的油道B，所述缸套上设置有连通油腔K1和环形油腔A1的油路K1以及连通油腔K2和环形油腔B1的油路K2。
6.一种如权利要求5所述变速器动力耦合系统的工作方法，其特征在于：（1）动力耦合方法：多台高速电机以相同的方式将动力传输至中心齿轮外围的对应转轴，再通过转轴上外围齿轮与中心齿轮相啮合将动力传输给中心齿轮进而带动动力输入轴转动以实现动力的耦合；（2）冷却润滑方法：将润滑油注入旋转连接座上的引油孔R，通过油路R引入环形油腔R，然后经过动力输入轴内部的油道R将油引至环形油腔R1，再通过离合器内圈的油路R1和润滑油孔为摩擦片提供润滑油；（3）离合方法：将液压油注入旋转连接座上的引油孔A，通过油路A引入环形油腔A，然后经过动力输入轴内部的油道A将油引至环形油腔A1，再通过缸套上的油路K1到达油腔K1，进而推动活塞朝离合器内圈K2方向滑动实现离合器内圈K2上主、从摩擦片的接合；将液压油注入旋转连接座上的引油孔B，通过油路B引入环形油腔B，然后经过动力输入轴内部的油道B将油引至环形油腔B1，再通过缸套上的油路K2到达油腔K2，进而推动活塞朝离合器内圈K1方向滑动实现离合器内圈K1上主、从摩擦片的接合。
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