CN205715485U - 一种锁止环及其应用的2at变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锁止环及其应用的2AT变速器，所述锁止环包括若干刚性摩擦块，装配于变速器中同轴传递旋转运动或扭矩的动力传递部件的内圈和外圈之间，通过摩擦传递旋转运动或扭矩，所述刚性摩擦块为刚性金属块状，所述动力传递部件的内圈外径上分布有若干用于嵌装刚性摩擦块的摩擦块定位槽，所述刚性摩擦块与摩擦块定位槽之间设置压缩的螺旋弹簧，将刚性摩擦块与动力传递部件的外圈内径表面压紧接触；所述刚性摩擦块的摩擦部与外圈之间的非接触部位绕装有可拉紧收缩的制动环，制动化与变速器的换挡执行器连接。本实用新型结构简单，体积小，质量轻，制造成本低，使用寿命长，可广泛应用在新能源车辆的自动变速器上。

Description

一种锁止环及其应用的2AT变速器

技术领域

本实用新型属于车辆变速传动装置，尤其是车辆的换挡控制技术领域，具体涉及一种用于换挡的锁止环及其应用的2AT变速器。

背景技术

对于新能源的电动汽车，变速器也是影响电动车性能的重要总成之一，虽然电动车使用多档变速器不合适，但若取消变速传动装置，则难以兼顾汽车爬坡和高速行驶等要求，因此有必要针对电动机的工作特性重新设计电动车变速传动装置。

现有的电动车变速器主要有单级减速器、两档手动变速器(MT)、两档自动变速器(AT)和两档机械式自动变速器(AMT)。而其中两档手动变速器输入端需加人工操纵的离合器，增大了总成尺寸和重量，而类似于传统汽车自动变速器的两档自动变速器的油泵、离合器等零件工艺复杂、零部件数量多，都增加了生产成本。

一般，两档自动变速器中均应用单向离合器来实现两轴的锁止，从而传递扭矩，单向离合器常用于连接两个轴类零件，其特点是只能传递单一方向扭矩，结构往往较复杂，或者制造工艺较复杂。

本申请人申报的申请号为201410751463.1的中国发明专利申请，公开了一种行星传动两档自动变速器，作为电动车用的两档变速器，其档位变换的核心为一种锁止环，该锁止环由异性的弹簧片构成，通过弹簧片的弹性变形直接挤压连接行星齿轮传动机构的内齿圈和行星架之间进行动力传递，这种弹簧片对材料要求较高，生产成本高，而且在工作过程中，由于摩擦生热的作用，会影响弹簧片材料的使用寿命，继而影响到变速器的稳定性。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：针对现有的两档自动变速器存在的锁止环成本高、使用寿命受材料影响的缺陷，提供一种结构简单，性能可靠，成本低廉，运动平稳、抗冲击并且节能安全的锁止环及其应用的2AT变速器。

本实用新型采用如下技术方案实现：

一种锁止环，所述锁止环包括若干刚性摩擦块2，装配于同轴传递旋转运动或扭矩的动力传递部件的内圈和外圈之间，通过摩擦传递旋转运动或扭矩；

所述刚性摩擦块2为刚性金属块状，包括定位部21和摩擦部22；

所述动力传递部件的内圈外径上分布有若干用于嵌装刚性摩擦块2的摩擦块定位槽11，所述刚性摩擦块2的定位部21定位在所述摩擦块定位槽11中，所述刚性摩擦块2与摩擦块定位槽11之间设置压缩的螺旋弹簧3，将刚性摩擦块的摩擦部22与动力传递部件的外圈内径表面压紧接触；

所述刚性摩擦块2的摩擦部22与外圈之间的非接触部位绕装有可拉紧收缩的制动环5。

作为本实用新型的一种优选方案，所述刚性摩擦块2的横截面为T形，垂直于动力传递部件的内圈和外圈的切线设置，其中T形刚性摩擦块的窄部为定位部21，嵌放在矩形的摩擦块定位槽11中，宽部为摩擦部22，与外圈内径表面接触。

进一步的，所述定位部21的底面设置有若干弹簧定位槽24，用于嵌放并定位螺旋弹簧3。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述刚性摩擦块2均朝同一方向倾斜于动力传递部件的内圈和外圈的径向方向，所述刚性摩擦块2的定位部21抵接在同样倾斜设置的摩擦块定位槽11中，压缩的螺旋弹簧3设置在刚性摩擦块2的摩擦部22底部和内圈上的摩擦块定位槽11之间。

进一步的，所述摩擦部22和外圈之间的作用力与所述螺旋弹簧3作用在摩擦部22上的弹力合成的正应力方向垂直于动力传递部件的内圈和外圈的切线。

进一步的，所述摩擦部22的底部和摩擦块定位槽11分别设有对应的弹簧定位槽24，用于嵌放并定位螺旋弹簧。

在本实用新型中，所述刚性摩擦块2均布在动力传递部件的内圈外表面，所述摩擦部22的顶部设置成与外圈匹配的圆弧面23，并围成完整的圆形与外圈的内径接触。

进一步的，所述动力传递部件的两侧轴端面上固设有防止刚性摩擦块2轴向移位的轴向挡板4。

在本实用新型中，所述制动环5为一圈具有缺口51的弹性环状部件，在缺口51的两侧制动环上分别设有用于拉紧制动环的拉紧部52。

本实用新型还公开了一种应用上述锁止环的行星齿轮变速器，其中装配锁止环的动力传递部件内圈和外圈分别对应齿圈和行星架内环；

所述刚性摩擦块定位在齿圈外径上设置的摩擦块定位槽中，通过螺旋弹簧压紧与行星架内环的内径表面接触，实现旋转动力和转矩的传递；

所述制动环与变速器的执行器连接。

本实用新型中的锁止环采用刚性摩擦块和弹性的螺旋弹簧构成，以本实用新型的两档自动变速器进行说明，工作时，当行星两档自动变速器的制动环在执行器的作用下拉紧压缩锁止环时，锁止环的压力作用于刚性摩擦块上，从而压缩螺旋弹簧变形，从而使得刚性摩擦块的摩擦部与行星架内环分离，此时为行星架可随行星齿轮自由转动，行星架和齿圈之间通过行星齿轮传递扭矩；当行星两档自动变速器的执行器松开制动环时，锁止环的刚性摩擦块在螺旋弹簧弹力的作用沿径向移动，刚性摩擦块的摩擦部从而压紧在变速器行星架内环上，将齿圈与行星架固定在一起，二者所受摩擦力形成可靠连接，行星架和齿圈之间直接传动扭矩。

与现有技术相比，本实用新型有益效果在于：

1)所述锁止环结构简单，体积小，质量轻，使得两档行星传动自动变速器省略了操作复杂、成本高昂的离合换挡装置。

3)所述锁止环由普通螺旋弹簧和机加工的刚性摩擦块构成，材料简单易得，且制造成本低，并且刚性摩擦块不易产生变形，使用寿命长。

4)所述锁止环通过自身的变形压紧行星架内环，并通过摩擦自锁作用使得行星架和齿圈固连在一起，响应快，冲击小且操作简便。

以下结合附图和具体实施方式对实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1中的齿圈和锁止环的装配立体图。

图2为本实用新型的实施例1中的齿圈和锁止环的半剖视图。

图3为本实用新型的实施例1中的齿圈及摩擦块定位槽整体示意图。

图4为本实用新型的实施例1中的齿圈及摩擦块定位槽局部示意图。

图5为本实用新型的实施例1中的刚性摩擦块立体示意图。

图6为本实用新型的实施例1中的刚性摩擦块横截面示意图。

图7为本实用新型的实施例1中的刚性摩擦块及弹簧定位槽示意图。

图8为本实用新型的实施例1中的刚性摩擦块及弹簧定位槽的半剖视意图。

图9为本实用新型的实施例1中的刚性摩擦块及螺旋弹簧的装配示意图。

图10为本实用新型的实施例1中的齿圈、锁止环和制动环的装配立体图。

图11为本实用新型的实施例1中的齿圈、锁止环和制动环的半剖视图。

图12为本实用新型的实施例1中的制动环的立体示意图。

图13为本实用新型的实施例2中的齿圈、锁止环的受力分析示意图。

图中标号：

1-齿圈，11-摩擦块定位槽；

2-刚性摩擦块，21-定位部，22-摩擦部，23-圆弧面，24-弹簧定位槽；

3-螺旋弹簧，

4-轴向挡板；

5-制动环，51-缺口，52-拉紧部。

具体实施方式

实施例1

以本实用新型应用的两档行星齿轮自动变速器对锁止环进行详细说明。

如图1和图2所示，锁止环应用装配于同轴传递旋转运动或扭矩的动力传递部件的内圈和外圈之间，在本实施例中，即装配在行星齿轮变速器的齿圈1和行星架内环之间，本实施例仅在说明锁止环与齿圈1之间的装配关系，因此未详细表示出行星架内环。

详细的，锁止环包括若干刚性摩擦块2，通过摩擦传递齿圈和行星架之间的旋转运动或扭矩。参见图3和图4，齿圈1的外径上均匀分布有若干用于嵌装刚性摩擦块2的摩擦块定位槽11，在加工过程中，摩擦块定位槽11可直接在齿圈上一体铣出，或者亦可采用加工好定位槽的环状部件，通过焊接固定在齿圈外径上。

如图5和图6所示，刚性摩擦块2为刚性金属块状，采用具备一定摩擦系数的金属材质，将刚性摩擦块定位在齿圈的摩擦块定位槽11中，在本实施例中，刚性摩擦块2的横截面为T形，垂直于齿圈外径的切线设置，保证刚性摩擦块垂直与行星架内环接触，其中T形刚性摩擦块的窄部为定位部21，嵌放在齿圈上的矩形摩擦块定位槽11中，宽部为摩擦部22。在定位部21与摩擦块定位槽11之间设置压缩的螺旋弹簧3，将刚性摩擦块的摩擦部22与动力传递部件的外圈内径表面压紧接触，参见图7和图8，为定位螺旋弹簧3，在定位部21的底面设置有若干弹簧定位槽24，用于嵌放并定位螺旋弹簧3，可避免螺旋弹簧移位，如图9所示，弹簧定位槽24根据需要设置螺旋弹簧的数量来确定。

本实施例采用横截面为T形的刚性摩擦块，宽部的摩擦部22在齿圈1的外径外形成一圈完整的圆形，摩擦部22的顶部设置成与外圈匹配的圆弧面23，提高与行星架内环的内圈接触面积，保证传动的稳定性。

结合参见图10和图11，在齿圈1的两侧轴端面上固设有防止刚性摩擦块2轴向移位的轴向挡板4，轴向挡板4的可采用环状板材焊接在齿圈轴端面上，其外径不应超过刚性摩擦块的摩擦部，将刚性摩擦块2轴向限定在齿圈的摩擦块定位槽中。

在刚性摩擦块2的摩擦部22与行星架内环之间的非接触部位绕装有可拉紧收缩的制动环5，制动环5设置在齿圈和行星架的非接触部位，不影响正常传动，如图12所示，制动环5为一圈具有缺口51的弹性环状部件，在缺口51的两侧制动环上分别设有用于拉紧制动环的拉紧部52，拉紧部52可为焊接的两个耳部，用于连接变速器换挡机构的执行部件。

制动环5通过执行器拉紧(松开)来压缩(放开)整个锁止环的刚性摩擦块，从而使锁止环的刚性摩擦块与行星架的内圆面接触(分离)，实现行星齿轮变速器的两个档位的切换。

工作时，当制动环5拉紧收缩时，压力作用于刚性摩擦块2的摩擦部的圆弧面23上，继而压迫螺旋弹簧3收缩，从而使刚性摩擦块2的圆弧面23围成的圆形摩擦面与行星架内环的内圆面分离，为一种变速器的工作状态，齿圈与行星架之间通过行星齿轮传递扭矩，传动比较小；当制动环5松开时，刚性摩擦块2在螺旋弹簧3的作用下，在齿圈1的刚性摩擦块定位槽11内，沿径向方向向外移动，刚性摩擦块2的摩擦部从而与行星架内环的内圆面接触，此为另一种工作状态，此时齿圈与行星架连成一体传递扭矩，传动比较大，通过这两种工作状态即可达到行星齿轮变速器的两种档位传动比的切换。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：如图13所示，刚性摩擦块2均朝同一方向倾斜于动力传递部件的齿圈和行星架内环的径向方向，倾斜角度一致，刚性摩擦块2的定位部21抵接在同样倾斜设置的摩擦块定位槽11中，压缩的螺旋弹簧3设置在刚性摩擦块2的摩擦部22底部和齿圈上的摩擦块定位槽11之间。

如图13所示，在本实施例中，摩擦部22和外圈之间的作用力(Fn)与螺旋弹簧3作用在摩擦部22上的弹力(Fs)合成的正应力(N)方向垂直于动力传递部件的齿圈和行星架内环的切线，与实施例1相比较，本实施例的刚性摩擦块在传递扭矩过程中，在需要相同正应力N的情况下，所需弹簧施加的弹力Fn相对小很多，从而需要的弹簧刚度比较小并且可以大大减少弹簧的数量，如实施例1中每个刚性摩擦块需要4根弹簧，现在在实施例2中设置一根弹簧就能达到要求。

由于本实施例中的螺旋弹簧3为倾斜设置，因此在摩擦部22的底部和摩擦块定位槽11分别设有对应的弹簧定位槽24，用于嵌放并定位螺旋弹簧，防止弹簧移位。

在实施例1和实施例2的基础上，可将上述锁止环有效地应用在两档行星齿轮变速器中，刚性摩擦块定位在齿圈外径上设置的摩擦块定位槽中，通过螺旋弹簧压紧与行星架内环的内径表面接触，实现旋转动力和转矩的传递，制动环则与变速器的执行器连接，用于控制档位的切换。

本领域的人可以理解，变速器的执行器可以是液压缸、电机、电磁阀或人工直接操作等来执行。

以上仅为本实用新型的较佳实施举例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锁止环，其特征在于：所述锁止环包括若干刚性摩擦块(2)，装配于同轴传递旋转运动或扭矩的动力传递部件的内圈和外圈之间，通过摩擦传递旋转运动或扭矩；

所述刚性摩擦块(2)为刚性金属块状，包括定位部(21)和摩擦部(22)；

所述动力传递部件的内圈外径上分布有若干用于嵌装刚性摩擦块(2)的摩擦块定位槽(11)，所述刚性摩擦块(2)的定位部(21)定位在所述摩擦块定位槽(11)中，所述刚性摩擦块(2)与摩擦块定位槽(11)之间设置压缩的螺旋弹簧(3)，将刚性摩擦块的摩擦部(22)与动力传递部件的外圈内径表面压紧接触；

所述刚性摩擦块(2)的摩擦部(22)与外圈之间的非接触部位绕装有可拉紧收缩的制动环(5)。

2.根据权利要求1所述的一种锁止环，所述刚性摩擦块(2)的横截面为T形，垂直于动力传递部件的内圈和外圈的切线设置，其中T形刚性摩擦块的窄部为定位部(21)，嵌放在矩形的摩擦块定位槽(11)中，宽部为摩擦部(22)，与外圈内径表面接触。

3.根据权利要求2所述的一种锁止环，所述定位部(21)的底面设置有若干弹簧定位槽(24)，用于嵌放并定位螺旋弹簧(3)。

4.根据权利要求1所述的一种锁止环，所述刚性摩擦块(2)均朝同一方向倾斜于动力传递部件的内圈和外圈的径向方向，所述刚性摩擦块(2)的定位部(21)抵接在同样倾斜设置的摩擦块定位槽(11)中，压缩的螺旋弹簧(3)设置在刚性摩擦块(2)的摩擦部(22)底部和内圈上的摩擦块定位槽(11)之间。

5.根据权利要求4所述的一种锁止环，所述摩擦部(22)和外圈之间的作用力与所述螺旋弹簧(3)作用在摩擦部(22)上的弹力合成的正应力方向垂直于动力传递部件的内圈和外圈的切线。

6.根据权利要求5所述的一种锁止环，所述摩擦部(22)的底部和摩擦块定位槽(11)分别设有对应的弹簧定位槽(24)，用于嵌放并定位螺旋弹簧。

7.根据权利要求2或4所述的一种锁止环，所述刚性摩擦块(2)均布在动力传递部件的内圈外表面，所述摩擦部(22)的顶部设置成与外圈匹配的圆弧面(23)，并围成完整的圆形与外圈的内径接触。

8.根据权利要求7所述的一种锁止环，所述动力传递部件的两侧轴端面上固设有防止刚性摩擦块(2)轴向移位的轴向挡板(4)。

9.根据权利要求1所述的一种锁止环，所述制动环(5)为一圈具有缺口(51)的弹性环状部件，在缺口(51)的两侧制动环上分别设有用于拉紧制动环的拉紧部(52)。

10.一种应用权利要求1-9中任一项锁止环的2AT变速器，其特征在于：采用行星齿轮变速器，其中装配锁止环的动力传递部件内圈和外圈分别对应齿圈和行星架内环；

所述刚性摩擦块定位在齿圈外径上设置的摩擦块定位槽中，通过螺旋弹簧压紧与行星架内环的内径表面接触，实现旋转动力和转矩的传递；

所述制动环与变速器的执行器连接。