CN112762148A - 一种基于牙嵌式离合器换挡的两挡行星变速器 - Google Patents

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郑长松
张存振
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Abstract

本发明公开了为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于牙嵌式离合器换挡的两挡行星变速器，包括箱体结构、行星变速机构和换挡操纵机构，箱体结构由左轴承端盖、左箱体、右箱体和右轴承端盖组成，左箱体的一侧通过设有的螺套与右箱体螺纹固定连接，电机固定支架的外部与换挡操纵机构连接，换挡操纵机构与行星变速机构连接，本发明采用功率不大的执行电机进行操纵来取代液压执行机构，使得变速器结构大大简化，减少了庞杂液压系统带来的体积与重量偏大的问题，且无带排损失，传动系统的效率进一步提升，同时可应用在纯电动平台上，由于电能方便获取，减少了中间能量的转化，提升了传动效率。

Description

一种基于牙嵌式离合器换挡的两挡行星变速器
技术领域
本发明涉及一种行星变速器，特别涉及一种基于牙嵌式离合器换挡的两挡行星变速器，属于行星变速器技术领域。
背景技术
行星变速机构的换挡操纵有赖于对行星机构中的部分元件进行制动以改变行星变速器的传动比。目前行星变速机构往往采用多片湿式离合器进行换挡制动，其中离合器中的钢片外花键固定在变速器壳体上，摩擦片内花键与被制动件（一般是齿圈）啮合，当需要进行换挡操作时，与变速器外侧连接的执行机构液压泵将向变速器壳体中的油道孔充油，瞬间形成较高的液压力，高压油液将推动离合器的活塞和压盘，使得钢片与摩擦片完全接合，并依靠钢片与摩擦片间的摩擦转矩使得被制动件停止旋转，从而实现传动比的改变。
长期的使用经验表明，由于分离不彻底，多片湿式离合器容易产生带排转矩，制约传动系统效率的提高，同时在接合过程中容易发生摩擦片翘曲或烧蚀的现象，可靠性不高。另外，在电驱动车辆中使用传统的液压执行机构，需要添加大量的液压元件，如液压泵、油管、油箱等，不仅使得传动装置结构大为复杂，也极大地增加了传动装置的重量与体积，不适用于纯电动化平台上，为此，亟待发展一种电操纵的换挡执行机构，利用功率不大的换挡执行电机，即可完成换挡操作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于牙嵌式离合器换挡的两挡行星变速器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于牙嵌式离合器换挡的两挡行星变速器，包括箱体结构、行星变速机构和换挡操纵机构，所述箱体结构由左轴承端盖、左箱体、右箱体和右轴承端盖组成，所述左箱体的一侧通过设有的螺套与右箱体螺纹固定连接，所述左箱体的中部固定连接有左轴承座，所述左轴承座的内部安装有深沟球轴承，所述右箱体的中部贯穿安装有右轴承座，所述右轴承座的一端处与右轴承端盖固定连接，所述右轴承端盖一端的中部安装有锁紧套，所述锁紧套的一端通过圆螺母固定连接有输出齿套，所述左箱体的顶部处固定连接有电机固定支架，所述电机固定支架的外部与换挡操纵机构连接，所述换挡操纵机构与行星变速机构连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述行星变速机构包括传动轴，所述传动轴的一端处固定设有第一太阳轮，所述第一太阳轮与传动轴为一体化加工结构，所述传动轴的另一端处通过花键连接有第二太阳轮，所述传动轴的中部安装有第二齿圈，所述第二齿圈的内部啮合连接有与第二太阳轮啮合连接的四个第二行星轮，四个所述第二行星轮的中部均安装有第二行星轮轴，四个所述第二行星轮轴的一端均连接有第二行星架，所述第二行星架通过花键连接有第一齿圈，所述第一齿圈啮合连接有第一行星架，所述第一行星架的内部活动安装有三个第一行星轮，三个所述第一行星轮通过第一太阳轮与设有的第一齿圈啮合连接，三个所述第一行星轮的中部均安装有第一行星轮轴，所述第一行星轮轴和第一行星轮之间以及第二行星轮轴和第二行星轮之间均啮合连接有滚针轴承。
作为本发明的一种优选技术方案，所述换挡操纵机包括设置在电机固定支架外部的执行电机，所述执行电机的输出端安装有螺杆，所述螺杆的中部活动安装有拨叉，所述拨叉的一端固定安装有拨叉轴，所述拨叉轴的两端分别通过左螺母和右螺母与拨叉螺纹连接，所述拨叉轴的中部安装有牙嵌式离合器，所述牙嵌式离合器与行星变速机构连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述拨叉与右箱体之间安装有挡片。
作为本发明的一种优选技术方案，所述左箱体的表面处开设有油道，所述油道与和左轴承座连通，所述油道与传动轴和左轴承座的连通部位处设有挡油板。
作为本发明的一种优选技术方案，所述右箱体的气孔处固定设有油塞。
作为本发明的一种优选技术方案，所述传动轴与左轴承端盖的连接部位以及传动轴与右轴承端盖的连接部位处均固定设有唇形密封圈。
作为本发明的一种优选技术方案，所述右箱体的外侧处固定安装有弹性元件。
作为本发明的一种优选技术方案，所述左箱体顶部和底部均通过螺栓与设有的电机壳体螺纹连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明采用功率不大的执行电机进行操纵来取代液压执行机构，使得变速器结构大大简化，减少了庞杂液压系统带来的体积与重量偏大的问题，且无带排损失，传动系统的效率进一步提升，同时可应用在纯电动平台上，由于电能方便获取，减少了中间能量的转化（传统方案需将电能转变为液压泵的动能，再转变为液压能），提升了传动效率。
附图说明
图1为本发明变速器传动简图；
图2为本发明变速器结构的示意图。
图中：1、传动轴；2、唇形密封圈；3、左轴承端盖；4、深沟球轴承；5、左箱体；6、左轴承座；7、第二齿圈；8、第二行星轮；9、左螺母；10、电机壳体；11、执行电机；12、电机固定支架；13、螺杆；14、拨叉；15、右螺母；16、拨叉轴；17、右箱体；18、挡片；19、牙嵌式离合器；20、第一齿圈；21、第二行星架；22、第一行星轮；23、第一行星架；24、第一行星轮轴；25、滚针轴承；26、右轴承座；27、右轴承端盖；28、输出齿套；29、圆螺母；30、锁紧套；31、第二太阳轮；32、第二行星轮轴；33、弹性元件；34、油塞；35、套筒；36、挡油板。
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。
请参阅图1-2，本发明提供了一种基于牙嵌式离合器换挡的两挡行星变速器的技术方案：
根据图1-2所示，包括箱体结构、行星变速机构和换挡操纵机构，箱体结构由左轴承端盖3、左箱体5、右箱体17和右轴承端盖27组成，左箱体5的一侧通过设有的螺套35与右箱体17螺纹固定连接，左箱体5的中部固定连接有左轴承座6，左轴承座6的内部安装有深沟球轴承4，右箱体17的中部贯穿安装有右轴承座26，右轴承座26的一端处与右轴承端盖27固定连接，右轴承端盖27一端的中部安装有锁紧套30，锁紧套30的一端通过圆螺母29固定连接有输出齿套28，左箱体5的顶部处固定连接有电机固定支架12，电机固定支架12的外部与换挡操纵机构连接，换挡操纵机构与行星变速机构连接。
根据图1和图2所示，行星变速机构包括传动轴1，传动轴1的一端处固定设有第一太阳轮，第一太阳轮与传动轴1为一体化加工结构，传动轴1的另一端处通过花键连接有第二太阳轮31，传动轴1的中部安装有第二齿圈7，第二齿圈7的内部啮合连接有与第二太阳轮31啮合连接的四个第二行星轮8，四个第二行星轮8的中部均安装有第二行星轮轴32，四个第二行星轮轴32的一端均连接有第二行星架21，第二行星架21通过花键连接有第一齿圈20，第一齿圈20啮合连接有第一行星架23，第一行星架23的内部活动安装有三个第一行星轮22，三个第一行星轮22通过第一太阳轮与设有的第一齿圈20啮合连接，三个第一行星轮22的中部均安装有第一行星轮轴24，第一行星轮轴24和第一行星轮22之间以及第二行星轮轴32和第二行星轮8之间均啮合连接有滚针轴承25，换挡操纵机包括设置在电机固定支架12外部的执行电机11，执行电机11的输出端安装有螺杆13，螺杆13的中部活动安装有拨叉14，拨叉14的一端固定安装有拨叉轴16，拨叉轴16的两端分别通过左螺母9和右螺母15与拨叉14螺纹连接，拨叉轴16的中部安装有牙嵌式离合器19，牙嵌式离合器19与行星变速机构连接，拨叉14与右箱体17之间安装有挡片18，用来保证变速器的良好密封性，防止外部灰尘进入以及内部油液溅出，左箱体5的表面处开设有油道，油道和左轴承座6连通，油道与传动轴1和左轴承座6的连通部位处设有挡油板36，右箱体17的气孔处固定设有油塞34，传动轴1与左轴承端盖3的连接部位以及传动轴1与右轴承端盖27的连接部位处均固定设有唇形密封圈2，起到良好的密封效果，右箱体17的外侧处固定安装有弹性元件33，弹性元件33可减轻底盘的颠簸振动对传动系统造成的不良影响，左箱体5顶部和底部均通过螺栓与设有的电机壳体10螺纹连接，使得驱动电机与变速器连为一体，安装操作方便。
具体使用时，本发明一种基于牙嵌式离合器换挡的两挡行星变速器，牙嵌式离合器的内齿模数为3，外齿模数为5，牙嵌式离合器的长度为25mm，两排的齿圈的外侧齿长度为20mm，当变速器处于空挡状态时，两排的齿圈与牙嵌式离合器的距离均为5mm，因此从空挡挂入1挡仅需将牙嵌式离合器移动25mm即可，当从1挡挂入2挡时，则需要移动55mm，为使得牙嵌式离合器19不能够转动，在牙嵌式离合器的外侧加工渐开线外齿，模数为5，同理，左箱体的内侧也加工模数为5的内齿，值得注意的是，为保证拨叉的安装空间，左箱体上的内齿并非360度均布，左箱体内齿分度圆直径为320mm，若一周均加工有内齿，应该有64个齿，但实际上只加工53个齿，顶部约有60度未加工内齿，以便为拨叉腾出安装空间，另外，为保证变速器的良好密封性，防止外部灰尘进入以及内部油液溅出，拨叉与箱体之间还安装了挡片，挡片为一薄钢片，上面加工有矩形孔，使得拨叉能够插入。挡片插入固定在左箱体的两个方形小槽中，与拨叉一同轴向移动，为避免接合时牙嵌式离合器与齿圈的相对转速过高，避免接合时产生较大的碰撞与冲击，因此在牙嵌式离合器接合时，需要依靠驱动电机的调速作用，通过电机精确调速，使得换挡时将要被制动的齿圈保持较低转速（通常在50r/min以下），从而顺利实现接合，目前的电机控制策略基本可满足调速的要求，综上所述，本发明采用功率不大的执行电机进行操纵来取代液压执行机构，使得变速器结构大大简化，减少了庞杂液压系统带来的体积与重量偏大的问题，且无带排损失，传动系统的效率进一步提升，同时可应用在纯电动平台上，由于电能方便获取，减少了中间能量的转化（传统方案需将电能转变为液压泵的动能，再转变为液压能），提升了传动效率。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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 (9)

1.一种基于牙嵌式离合器换挡的两挡行星变速器，包括箱体结构、行星变速机构和换挡操纵机构，其特征在于，所述箱体结构由左轴承端盖（3）、左箱体（5）、右箱体（17）和右轴承端盖（27）组成，所述左箱体（5）的一侧通过设有的螺套（35）与右箱体（17）螺纹固定连接，所述左箱体（5）的中部固定连接有左轴承座（6），所述左轴承座（6）的内部安装有深沟球轴承（4），所述右箱体（17）的中部贯穿安装有右轴承座（26），所述右轴承座（26）的一端处与右轴承端盖（27）固定连接，所述右轴承端盖（27）一端的中部安装有锁紧套（30），所述锁紧套（30）的一端通过圆螺母（29）固定连接有输出齿套（28），所述左箱体（5）的顶部处固定连接有电机固定支架（12），所述电机固定支架（12）的外部与换挡操纵机构连接，所述换挡操纵机构与行星变速机构连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于牙嵌式离合器换挡的两挡行星变速器，其特征在于：所述行星变速机构包括传动轴（1），所述传动轴（1）的一端处固定设有第一太阳轮，所述第一太阳轮与传动轴（1）为一体化加工结构，所述传动轴（1）的另一端处通过花键连接有第二太阳轮（31），所述传动轴（1）的中部安装有第二齿圈（7），所述第二齿圈（7）的内部啮合连接有与第二太阳轮（31）啮合连接的四个第二行星轮（8），四个所述第二行星轮（8）的中部均安装有第二行星轮轴（32），四个所述第二行星轮轴（32）的一端均连接有第二行星架（21），所述第二行星架（21）通过花键连接有第一齿圈（20），所述第一齿圈（20）啮合连接有第一行星架（23），所述第一行星架（23）的内部活动安装有三个第一行星轮（22），三个所述第一行星轮（22）通过第一太阳轮与设有的第一齿圈（20）啮合连接，三个所述第一行星轮（22）的中部均安装有第一行星轮轴（24），所述第一行星轮轴（24）和第一行星轮（22）之间以及第二行星轮轴（32）和第二行星轮（8）之间均啮合连接有滚针轴承（25）。
3.根据权利要求1所述的一种基于牙嵌式离合器换挡的两挡行星变速器，其特征在于：所述换挡操纵机包括设置在电机固定支架（12）外部的执行电机（11），所述执行电机（11）的输出端安装有螺杆（13），所述螺杆（13）的中部活动安装有拨叉（14），所述拨叉（14）的一端固定安装有拨叉轴（16），所述拨叉轴（16）的两端分别通过左螺母（9）和右螺母（15）与拨叉（14）螺纹连接，所述拨叉轴（16）的中部安装有牙嵌式离合器（19），所述牙嵌式离合器（19）与行星变速机构连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于牙嵌式离合器换挡的两挡行星变速器，其特征在于：所述拨叉（14）与右箱体（17）之间安装有挡片（18）。
5.根据权利要求1所述的一种基于牙嵌式离合器换挡的两挡行星变速器，其特征在于：所述左箱体（5）的表面处开设有油道，所述油道和左轴承座（6）连通，所述油道与传动轴（1）和左轴承座（6）的连通部位处设有挡油板（36）。
6.根据权利要求1所述的一种基于牙嵌式离合器换挡的两挡行星变速器，其特征在于：所述右箱体（17）的气孔处固定设有油塞（34）。
7.根据权利要求3所述的一种基于牙嵌式离合器换挡的两挡行星变速器，其特征在于：所述传动轴（1）与左轴承端盖（3）的连接部位以及传动轴（1）与右轴承端盖（27）的连接部位处均固定设有唇形密封圈（2）。
8.根据权利要求1所述的一种基于牙嵌式离合器换挡的两挡行星变速器，其特征在于：所述右箱体（17）的外侧处固定安装有弹性元件（33）。
9.根据权利要求1所述的一种基于牙嵌式离合器换挡的两挡行星变速器，其特征在于：所述左箱体（5）顶部和底部均通过螺栓与设有的电机壳体（10）螺纹连接。
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