CN112128323B - 一种辛普森式行星齿轮结构的两档减速箱及动力传递逻辑 - Google Patents

一种辛普森式行星齿轮结构的两档减速箱及动力传递逻辑 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种辛普森式行星齿轮结构的两档减速箱及动力传递逻辑，包括输入轴，所述输入轴上安装有行星轮组件；所述行星轮组件的行星架一与中间轴齿轮连接，所述输入轴孔与所述中间轴齿轮用滚针轴承连接；所述中间轴齿轮与差速器齿圈啮合；所述差速器齿圈通过螺栓连接有差速器壳体；所述差速器壳体内部对称设置有右半轴齿轮和左半轴齿轮，所述右半轴齿轮和所述左半轴齿轮的表面均啮合连接有差速器行星轮。解决了传统的单档减速箱，电机高效工作区间有限，高速行驶时车辆的耗电量明显增大，不能同时兼顾中高速和低速区域，影响了驾驶员的主观感受，在高速超车时，不能有效提升驱动加速度，从而存在一定安全隐患的问题。

Description

一种辛普森式行星齿轮结构的两档减速箱及动力传递逻辑
技术领域
本发明涉及减速箱设备技术领域，具体为一种辛普森式行星齿轮结构的两档减速箱及动力传递逻辑。
背景技术
随着电动车的发展，目前市场大多是电机匹配单档减速箱，单档减速箱的电机高效工作区间有限，高速行驶时车辆的耗电量明显增大，不能同时兼顾中高速和低速区域，低速起步加速性以及爬坡度、高速巡航速度及加速性能不能兼顾，电机高效工作区间有限，电池电量有限，高速行驶时车辆耗电量显著增大，尤其是车速大于80km/h，动力加速表现薄弱，影响驾驶员主观感受高速超车时，不能有效提升驱动加速度，行驶安全欠佳，存在着一定的安全隐患，目前市场上也有少量两档减速箱，大多采用同步器换挡，通过同步器的左右移动实现不同档位的切换，变速器以不同传动比输出动力，同步器换挡可通过电机控制或液压控制等，同步器换挡最大的缺点就是换挡时存在动力中断，影响驾驶的舒适性，为此，我们提出一种辛普森式行星齿轮结构的两档减速箱及动力传递逻辑。
发明内容
本发明的目的在于提供一种辛普森式行星齿轮结构的两档减速箱及动力传递逻辑，具备与一档减速箱相比，有更好的整车起步性能，更强劲的加速性能，同时最高车速也仅受电机功率能力，而不在受限于速比，较优的续航里程，更好的NVH表现，同时与同步换挡的两档减速箱比，不存在换挡时动力中断的优点，解决了传统的单档减速箱，电机高效工作区间有限，高速行驶时车辆的耗电量明显增大，不能同时兼顾中高速和低速区域，影响了驾驶员的主观感受，在高速超车时，不能有效提升驱动加速度，从而存在一定安全隐患的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种辛普森式行星齿轮结构的两档减速箱，包括输入轴，所述输入轴上安装有行星轮组件；所述行星轮组件的行星架一与中间轴齿轮连接，所述输入轴孔与所述中间轴齿轮用滚针轴承连接；所述中间轴齿轮与差速器齿圈啮合；所述差速器齿圈通过螺栓连接有差速器壳体；所述差速器壳体内部对称设置有右半轴齿轮和左半轴齿轮，所述右半轴齿轮和所述左半轴齿轮的表面均啮合连接有差速器行星轮，所述差速器行星轮安装在所述差速器壳体内部。
优选的，所述行星轮组件包括太阳轮二和太阳轮一；所述太阳轮二和所述太阳轮一均安装在所述输入轴上；所述太阳轮二、所述太阳轮一分别通过行星架二和行星架一连接有内齿圈二和内齿圈一。
进一步，通过太阳轮二、太阳轮一、行星轮二、行星轮一、行星架二、行星架一、内齿圈二和内齿圈一所构成的行星轮组件，能够有效提高减速箱的工作效率。
优选的，所述行星架二与所述内齿圈一之间的连接处相互焊接。
进一步，通过将行星架二与内齿圈一相互焊接，使得两个部件能够相互配合，从而提高整个装置的工作效率。
优选的，所述行星架一与所述中间轴齿轮之间花键连接。
进一步，通过采用花键连接的方式，将行星架一和中间轴齿轮相连，使得联接承载能力高，对中性好，且能够承受较大的载荷。
优选的，所述内齿圈二和所述内齿圈一分别固定连接有钢片二和钢片一。
进一步，其中的钢片二和钢片一为制动器中的钢片，将其与内齿圈二和内齿圈一固连，方便与其制动器配合使用。
优选的，所述钢片二和所述钢片一相对的一面分别设置有摩擦片二和摩擦片一；所述摩擦片二和所述摩擦片一均与变速箱壳体固定连接。
进一步，摩擦片二和摩擦片一主要与钢片二和钢片一进行配合使用，从而达到限速作用。
优选的，所述钢片二和所述钢片一相背的一面分别安装有弹簧二和弹簧一。
进一步，通过钢片二和钢片一来安装弹簧二和弹簧一，方便其安装。
优选的，所述弹簧二和所述弹簧一相背的一端分别连接有活塞二和活塞一。
进一步，通过弹簧二和弹簧一，起到了推动活塞二和活塞一进行复位的作用。
一种辛普森式行星齿轮结构的两档减速箱的动力传递逻辑，包括：
a、1档动力传递逻辑：内置电机输出动力，电机轴与输入轴采用花键配合，传递到输入轴，减速箱内置的制动器B1锁止，减速箱内置制动器B1的活塞一，控制钢片一与摩擦片一相互结合，内齿圈一固定转速为0，动力从太阳轮一传递到行星轮一，行星轮一传递至行星架一，行星架一传递到中间轴齿轮上，完成1档动力传递；
b、2档动力传递逻辑：减速箱内置的所述制动器B1脱开，制动器B2锁止，所述活塞一被弹簧一推动复位，制动器B2中的活塞二，控制钢片二和摩擦片二相结合，内齿圈二的固定转速为0，减速箱内部的动力输入轴动力通过太阳轮二传递到行星轮二，所述行星轮二传递到行星架二，并传递至所述内齿圈一，同时所述输入轴动力由所述太阳轮一传递到所述行星轮一自转，并通过所述内齿圈一动力传递到所述行星轮二进行公转，当行星齿轮系统同时有两个输入后，动力由所述行星架一输出，完成2档动力传递；
c、空挡动力传递逻辑：减速箱内置的所述制动器B1和所述制动器B2同时脱开，所述弹簧一和所述弹簧二全部复位，所述钢片一、所述钢片二、所述摩擦片一和所述摩擦片二脱开，所述输入轴动力传递到所述太阳轮一和所述太阳轮二，当只有所述太阳轮二作为唯一输入时，所述行星架二无固定转速输出，所述行星架二与所述内齿圈一固连，对行星齿轮组也只有所述太阳轮一，一个输入，因此，所述行星架一无固定转速输出为空转，完成空挡动力传递；
d、倒档动力传递逻辑：内置电机开始反转，传递路线与a中一档传递路线相同，完成倒档动力传递。
工作原理：内置电机与输入轴连接输入扭矩，通过行星架一作为输出，并通过内置主减齿轮传递到差速器齿圈，再通过差速器壳体和差速器行星轮传递到左半轴齿轮和右半轴齿轮；
当挂入一档时，内置制动器B1锁止，内齿圈一与行星架二固定，扭矩由输入轴传递到行星齿轮一，再由行星架一输出；
当挂入二档时，内置制动器B1脱开，制动器B2锁止，内齿圈二固定，动力由输入轴传递到行星轮二，由行星架二传递到内齿圈一，同时输入轴动力传递到行星轮一，当行星齿轮系统同时有两个输入后，动力由行星架一输出；
当挂入空档时，制动器B1和制动器B2同时脱开，动力由输入轴输入后，行星架一空转；
当挂入倒档时，内置电机反转，与挂入一档传递路线相同。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明与现有技术相比，具备更好的整车起步性能，更加强劲的加速性能；2、本发明与现有技术相比，由于新增加行星齿轮结构，使得在高速行驶过程中，能够有效提升驱动加速度，从而不会影响驾驶员的主观感受，行驶安全性能更高；3、本发明与现有技术相比，在换挡过程中，不会发生动力中断的情况，从而提高了驾驶人员驾驶过程中的舒适性。
附图说明
图1为一种辛普森式行星齿轮结构的两档减速箱结构示意图；
图2为一种辛普森式行星齿轮结构的两档减速箱的动力传递逻辑原理示意图。
图中：1、输入轴；2、太阳轮二；3、行星架二；4、行星轮二；5、内齿圈二；6、活塞二；7、弹簧二；8、钢片二；9、摩擦片二；10、摩擦片一；11、钢片一；12、活塞一；13、弹簧一；14、内齿圈一；15、行星轮一；16、太阳轮一；17、行星架一；18、中间轴齿轮；19、差速器齿圈；20、差速器行星轮；21、差速器壳体；22、右半轴齿轮；23、左半轴齿轮。
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。
实施例一
请参阅图1和图2，一种辛普森式行星齿轮结构的两档减速箱，包括输入轴1，输入轴1上安装有行星轮组件；行星轮组件的行星架一17与中间轴齿轮18连接，输入轴1孔与中间轴齿轮18用滚针轴承连接；中间轴齿轮18与差速器齿圈19啮合；差速器齿圈19通过螺栓连接有差速器壳体21；差速器壳体21内部对称设置有右半轴齿轮22和左半轴齿轮23，右半轴齿轮22和左半轴齿轮23的表面均啮合连接有差速器行星轮20，差速器行星轮20安装在差速器壳体21内部，优选的，行星轮组件包括太阳轮二2和太阳轮一16；太阳轮二2和太阳轮一16均安装在输入轴1上；太阳轮二2、太阳轮一16分别通过行星架二3和行星架一17连接有内齿圈二5和内齿圈一14，进一步，通过太阳轮二2、太阳轮一16、行星轮二4、行星轮一15、行星架二3、行星架一17、内齿圈二5和内齿圈一14所构成的行星轮组件，能够有效提高减速箱的工作效率，优选的，行星架二3与内齿圈一14之间的连接处相互焊接，进一步，通过将行星架二3与内齿圈一14相互焊接，使得两个部件能够相互配合，从而提高整个装置的工作效率，优选的，行星架一17与中间轴齿轮18之间花键连接，进一步，通过采用花键连接的方式，将行星架一17和中间轴齿轮18相连，使得联接承载能力高，对中性好，且能够承受较大的载荷，优选的，内齿圈二5和内齿圈一14分别固定连接有钢片二8和钢片一11，进一步，其中的钢片二8和钢片一11为制动器中的钢片，将其与内齿圈二5和内齿圈一14固连，方便与其制动器配合使用，优选的，钢片二8和钢片一11相对的一面分别设置有摩擦片二9和摩擦片一10；摩擦片二9和摩擦片一10均与变速箱壳体固定连接，进一步，摩擦片二9和摩擦片一10主要与钢片二8和钢片一11进行配合使用，从而达到限速作用，优选的，钢片二8和钢片一11相背的一面分别安装有弹簧二7和弹簧一13，进一步，通过钢片二8和钢片一11来安装弹簧二7和弹簧一13，方便其安装，优选的，弹簧二7和弹簧一13相背的一端分别连接有活塞二6和活塞一12，进一步，通过弹簧二7和弹簧一13，起到了推动活塞二6和活塞一12进行复位的作用，
一种辛普森式行星齿轮结构的两档减速箱的动力传递逻辑，包括：
a、1档动力传递逻辑：内置电机输出动力，电机轴与输入轴1采用花键配合，传递到输入轴1，减速箱内置的制动器B1锁止，减速箱内置制动器B1的活塞一12，控制钢片一11与摩擦片一10相互结合，内齿圈一14固定转速为0，动力从太阳轮一16传递到行星轮一15，行星轮一15传递至行星架一17，行星架一17传递到中间轴齿轮18上，完成1档动力传递；
b、2档动力传递逻辑：减速箱内置的制动器B1脱开，制动器B2锁止，活塞一12被弹簧一13推动复位，制动器B2中的活塞二6，控制钢片二8和摩擦片二9相结合，内齿圈二5的固定转速为0，减速箱内部的动力输入轴1动力通过太阳轮二2传递到行星轮二4，行星轮二4传递到行星架二3，并传递至内齿圈一14，同时输入轴1动力由太阳轮一16传递到行星轮一15自转，并通过内齿圈一14动力传递到行星轮二4进行公转，当行星齿轮系统同时有两个输入后，动力由行星架一17输出，完成2档动力传递；
c、空挡动力传递逻辑：减速箱内置的制动器B1和制动器B2同时脱开，弹簧一13和弹簧二7全部复位，钢片一11、钢片二8、摩擦片一10和摩擦片二9脱开，输入轴1动力传递到太阳轮一16和太阳轮二2，当只有太阳轮二2作为唯一输入时，行星架二3无固定转速输出，行星架二3与内齿圈一14固连，对行星齿轮组也只有太阳轮一16，一个输入，因此，行星架一17无固定转速输出为空转，完成空挡动力传递；
d、倒档动力传递逻辑：内置电机开始反转，传递路线与a中一档传递路线相同，完成倒档动力传递。
当预设电机输出动力时，电机轴与输入轴1采用花键配合，传递到输入轴1，当挂入一档时，推动制动器的活塞一12，此时钢片一11与摩擦片一10结合，内齿圈一14实现固定转速为零，动力从太阳轮一16传递到行星轮一15，在通过行星架一17传递到中间轴齿轮18；
根据现有行星齿轮转速公式，行星架一17的输出转速为n太阳轮一/(1+a1)，中间轴齿轮18与主减齿圈相啮合，差速器齿圈19与差速器壳体21采用螺栓连接，动力从行星架一17传递然后从左、右半轴齿轮传出，当预设电机反转时，实现倒档；
当挂入二档时，活塞一12通过弹簧一13复位，推动制动器中的活塞二6，钢片二8与摩擦片二9相互结合，此时内齿圈二5的转速为零，输入轴1动力通过太阳轮二2传递到行星轮二4，在传递到行星架二3，由于行星架二3与内齿圈一14固连，同时输入轴1动力由太阳轮一16传递到行星轮一15自传，并通过内齿圈一14动力传递到行星轮一15进行公转，此时行星轮一15带动行星架一17转动，根据行星齿轮转速公式行星架二3的输出转速为n行星架二＝n太阳轮/(1+a2)＝n内齿圈一，行星架一17的输出转速为n行星架一＝(n太阳轮+a1*n内齿圈一)/(1+a1)，其中中间轴齿轮18与主减齿圈啮合，并通过差速器壳体21，从左、右半轴齿轮传出；
当挂入空挡时，弹簧一13和弹簧二7复位，钢片组件与摩擦组件之间脱开，输入轴1动力传递到太阳轮一16和太阳轮二2，由现有公式行星齿轮转速公式可知，只有太阳轮二2唯一输入，行星架二3无固体转速输出，行星架二3与内齿圈一14固连，对行星齿轮组也只有太阳轮一16一个输入，因此行星架一17无固定转速输出为空转；
其中行星齿轮转速公式：n太阳轮+an内齿圈＝(1+a)n行星架；a＝齿圈齿数zR/太阳轮齿数zs；本实施例中所涉及的公式均是本领域现有技术，因此在实施例中不在进行展开讨论。
实施例二
请参阅表1：表1为两档减速箱原理示意图
工况 制动器B1 制动器B2
1档 锁止 脱开
2档 脱开 锁止
空挡 脱开 脱开
倒挡(电机反转) 锁止 脱开
在本实施例中，将置电机与输入轴1连接输入扭矩，通过行星架一17作为输出，并通过内置主减齿轮传递到差速器齿圈19，再通过差速器壳体21和差速器行星轮20传递到左半轴齿轮23和右半轴齿轮22；
当挂入一档时，内置制动器B1锁止，内齿圈一14与行星架二3固定，扭矩由输入轴1传递到行星轮一15，再由行星架一17输出；
当挂入二档时，内置制动器B1脱开，制动器B2锁止，内齿圈二5固定，动力由输入轴1传递到行星轮二4，由行星架二3传递到内齿圈一14，同时输入轴1动力传递到行星轮一15，当行星齿轮系统同时有两个输入后，动力由行星架一17输出；
当挂入空档时，制动器B1和制动器B2同时脱开，动力由输入轴1输入后，行星架一17空转；
当挂入倒档时，内置电机反转，与挂入一档传递路线相同。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种辛普森式行星齿轮结构的两档减速箱，其特征在于：包括输入轴（1），所述输入轴（1）上安装有行星轮组件；所述行星轮组件的行星架一(17)与中间轴齿轮（18）连接，所述输入轴（1）孔与所述中间轴齿轮（18）用滚针轴承连接；所述中间轴齿轮(18)与差速器齿圈(19)啮合；所述差速器齿圈（19）通过螺栓连接有差速器壳体（21）；所述差速器壳体（21）内部对称设置有右半轴齿轮（22）和左半轴齿轮（23），所述右半轴齿轮（22）和所述左半轴齿轮（23）的表面均啮合连接有差速器行星轮（20），所述差速器行星轮（20）安装在所述差速器壳体（21）内部；所述行星轮组件包括太阳轮二（2）和太阳轮一（16）；所述太阳轮二（2）和所述太阳轮一（16）均安装在所述输入轴（1）上；所述太阳轮二（2）、所述太阳轮一（16）分别分别通过行星架二（3）上的行星轮二（4）和行星架一（17）上的行星轮一（15）连接有内齿圈二（5）和内齿圈一（14），所述行星架二（3）与所述内齿圈一（14）之间的连接处相互焊接，所述行星架一（17）与所述中间轴齿轮（18）之间花键连接，所述内齿圈二（5）和所述内齿圈一（14）分别固定连接有钢片二（8）和钢片一（11），所述钢片二（8）和所述钢片一（11）相对的一面分别设置有摩擦片二（9）和摩擦片一（10）；所述摩擦片二（9）和所述摩擦片一（10）均与变速箱壳体固定连接，减速箱内置有制动器B1，用于控制钢片一（11）与摩擦片一（10）相互结合，减速箱内置有制动器B2，用于控制钢片二（8）和摩擦片二（9）相互结合。
2.根据权利要求1所述的一种辛普森式行星齿轮结构的两档减速箱，其特征在于：所述钢片二（8）和所述钢片一（11）相背的一面分别安装有弹簧二（7）和弹簧一（13）。
3.根据权利要求2所述的一种辛普森式行星齿轮结构的两档减速箱，其特征在于：所述弹簧二（7）和所述弹簧一（13）相背的一端分别连接有活塞二（6）和活塞一（12）。
4.一种辛普森式行星齿轮结构的两档减速箱的动力传递逻辑，其特征在于：包括：
a、1档动力传递逻辑：内置电机输出动力，电机轴与输入轴（1）采用花键配合，传递到输入轴（1），减速箱内置的制动器B1锁止，减速箱内置制动器B1的活塞一（12），控制钢片一（11）与摩擦片一（10）相互结合，内齿圈一（14）固定转速为0，动力从太阳轮一（16）传递到行星轮一（15），行星轮一（15）传递至行星架一（17），行星架一（17）传递到中间轴齿轮（18）上，完成1档动力传递；
b、2档动力传递逻辑：减速箱内置的所述制动器B1脱开，制动器B2锁止，所述活塞一（12）被弹簧一（13）推动复位，制动器B2中的活塞二（6），控制钢片二（8）和摩擦片二（9）相结合，内齿圈二（5）的固定转速为0，减速箱内部的动力输入轴（1）动力通过太阳轮二（2）传递到行星轮二（4），所述行星轮二（4）传递到行星架二（3），并传递至所述内齿圈一（14），同时所述输入轴（1）动力由所述太阳轮一（16）传递到所述行星轮一（15）自转，并通过所述内齿圈一（14）动力传递到所述行星轮二（4）进行公转，当行星齿轮系统同时有两个输入后，动力由所述行星架一（17）输出，完成2档动力传递；
c、空挡动力传递逻辑：减速箱内置的所述制动器B1和所述制动器B2同时脱开，所述弹簧一（13）和所述弹簧二（7）全部复位，所述钢片一（11）、所述钢片二（8）、所述摩擦片一（10）和所述摩擦片二（9）脱开，所述输入轴（1）动力传递到所述太阳轮一（16）和所述太阳轮二（2），当只有所述太阳轮二（2）作为唯一输入时，所述行星架二（3）无固定转速输出，所述行星架二（3）与所述内齿圈一（14）固连，对行星齿轮组也只有所述太阳轮一（16），一个输入，因此，所述行星架一（17）无固定转速输出为空转，完成空挡动力传递；
d、倒档动力传递逻辑：内置电机开始反转，传递路线与a中一档传递路线相同，完成倒档动力传递。
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