CN210034221U - 一种双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱，所述变速箱中，第一太阳轮安装输入轴上，第二太阳轮安装在后侧同轴布置的输出轴上，第一行星轮和第二行星轮分别与第一太阳轮和第二太阳轮相啮合并分别旋转安装在行星轮保持架的行星轮轴上，行星轮保持架前端的第一支撑座空套在输入轴上并与膜片弹簧离合器同轴固连，第二支撑座空套在输出轴上，可控超越离合器的内外圈分别固连在第一支撑座与壳体上，所述变速箱能够实现包括一挡和二挡之间切换、一挡倒退以及制动能量回收过程。本实用新型解决了行星排式变速箱采用二挡齿轮倒车速度过快及超越离合器卡滞现象的安全问题，并能在车辆工作状态下进行有效的制动能量回收。

Description

一种双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱

技术领域

本实用新型属于电动汽车传动技术领域，具体涉及一种双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱。

背景技术

如何降低对石油的依赖是现代汽车工业发展的重要方向。近两年我国纯电动汽车的发展迅速，多个企业已经在市场上推出纯电动汽车，纯电动汽车已经进入产业化。

纯电动汽车的驱动机构有多种，例如无挡位的电动机直驱方案，即电机直接通过固定速比减速装置驱动车轮，这种传动方式平顺性好，但是对电机和电池的性能要求很高，车辆动力性较差。而电机加变速箱的传动方案则大大降低了车辆对电机电池的要求，提升了车辆的低速爬坡能力和高速行驶能力，提高了电动机运行效率。

目前，电动汽车传动方案可以分为电机直驱的传动方案和电机搭配自动变速箱的传动方案。

专利【CN105864372A】提出了一种行星排式两挡变速箱，该变速箱只能在二挡下倒挡，由于二挡速比较大，存在着车辆倒挡行驶速度过快以及动力不足等缺陷；此外，通过二挡齿轮进行倒挡时，一挡超越离合器存在着出现卡滞现象的可能。

专利【CN107489741A】提出了一种平行轴式两挡变速箱，该变速箱轴向、径向尺寸大，结构不紧凑，质量大，占用较大空间；此外，该专利设计的超越离合器采用了单滚柱、双楔形空间的结构，滚柱在前进挡切换至倒挡的过程中运动行程大，存在着滚柱卡滞、冲击以及滚柱与楔形空间斜面贴合不良等问题；同时，由于滚柱在前进挡切换至倒挡的过程中运动行程大，响应速度慢，导致该变速箱在一挡工作状态下，车辆制动时不能进行有效的制动能量回收。与此同时，该专利涉及的超越离合器滚柱仅用折片弹簧通过滚柱保持架预紧在楔形空间的锁止面上，存在着超越离合器滚柱脱离楔形空间锁止面的风险。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种双联齿轮行星排式无动力中断两挡变速箱，解决了行星排式变速箱采用二挡齿轮倒车速度过快及超越离合器卡滞现象的安全问题，缩小了变速箱的空间尺寸，减少了变速箱的质量，并能在车辆在一挡工作状态下能够进行有效的制动能量回收。结合说明书附图，本实用新型的技术方案如下：

一种双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱，由膜片弹簧离合器、输入轴1、双联齿轮行星排、可控超越离合器12、输出轴21和壳体13组成；

输出轴21同轴旋转安装在输入轴1后端；

双联齿轮行星排中，第一太阳轮16安装输入轴1上，第二太阳轮18安装在输出轴21上，第一行星轮14和第二行星轮17分别与第一太阳轮16和第二太阳轮18相啮合并分别旋转安装在行星轮保持架的行星轮轴15上，行星轮轴15两端固定在行星轮保持架的第一支撑座11和第二支撑座19上，第一支撑座11空套在输入轴1上并与膜片弹簧离合器的离合器飞轮盘9同轴固连，第二支撑座19空套在输出轴21上；

可控超越离合器12的内外圈分别固连在第一支撑座11与壳体13上。

进一步地，所述可控超越离合器12由超越离合器外圈22、超越离合器内圈、滚柱保持架23、滚柱24、折片弹簧25以及超越离合器控制机构组成；

超越离合器内圈一体设置在第一支撑座11圆周外侧，超越离合器外圈22固连在变速箱壳体13内壁上，超越离合器外圈22内壁与超越离合器内圈外壁之间沿圆周方向设有若干个“两端窄中间宽”的梭形空间，滚柱保持架23由保持架端板和沿着保持架端板端面的圆周方向垂直设置的若干组成对设置的滚柱拨板组成，滚柱拨架套装在超越离合器外圈22内壁和超越离合器内圈外壁之间，每个梭形空间内被设置在超越离合器外圈22内壁的挡板分割成对称的两部分，每部分对应设置一对滚柱拨板，每对滚柱拨板之间安装一个滚柱24，在超越离合器外圈22内壁的挡板与滚柱拨板之间安装一个折片弹簧25；

超越离合器控制机构的控制末端与滚柱保持架23相连，控制滚柱保持架23沿轴向旋转，在滚柱保持架23的滚柱拨架和折片弹簧25预紧力的共同作用下，滚柱24在对应的梭形空间内沿圆周方向运动。

更进一步地，所述超越离合器控制机构由推拉式电磁铁26、推拉杆27、联轴器28、传动杆29、传动销30和条形槽板31组成；

同轴安装在推拉式电磁铁26输出端的推拉杆27通过联轴器28与传动杆29的一端连接，传动销30固定安装在传动杆29另一端的沉孔内，条形槽板31固定安装在滚柱保持架23的保持架端板外沿上，且条形槽板31的条形槽的长度方向沿着保持架端板端面径向设置，传动销30与条形槽板31上的条形槽匹配连接，在推拉式电磁铁26的推拉驱动下，传动杆29 带动传动销30沿着条形槽板31的条形槽运动进而带动滚柱保持架23沿轴向旋转。

进一步地，所述输入轴1的前端通过深沟球轴承支撑在变速箱壳体13前侧，输出轴21 的前端通过滚针轴承20空套在输入轴1的后端，输出轴21的后端通过深沟球轴承支撑在变速箱壳体13后侧上。

进一步地，所述膜片弹簧离合器由从前至后依次设置的分离轴承2、膜片弹簧3、膜片弹簧支撑圈4、离合器盖5、离合器压盘6、摩擦片7和离合器飞轮盘9组成；

离合器飞轮盘9通过花键10与行星轮保持架输入端的第一支撑座11同轴连接，摩擦片 7同轴固定连接在输入轴1上，离合器压盘6同轴设置在摩擦片7的前端，离合器盖5罩置在离合器压盘6和摩擦片7外侧，且离合器盖5通过螺栓8同轴固定安装在离合器飞轮盘9，膜片弹簧支撑圈4固定在离合器盖5上，膜片弹簧3通过膜片弹簧支撑圈4支撑安装在离合器盖5上，膜片弹簧3前端与分离轴承2接触相连，膜片弹簧3后端与离合器压盘6接触相连。

进一步地，所述膜片弹簧离合器为干式离合器或湿式离合器。

更进一步地，所述膜片弹簧离合器为单片离合器或多片离合器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型所述双联齿轮行星排式无动力中断两挡变速箱解决了传统AMT换挡动力中断的问题，能够实现无动力中断换挡，升挡或降挡过程变速箱始终有动力输出，换挡过程的平顺性得到提高，可以实现平顺的速比切换过程；

2、本实用新型所述双联齿轮行星排式无动力中断两挡变速箱没有传统变速箱同步器结构，不需要单独的同步器执行机构，整个变速箱只需离合器执行机构以及保持架控制机构来实现换挡动作，生产成本低，换挡控制过程简单；

3、本实用新型所述双联齿轮行星排式无动力中断两挡变速箱中，既可以采用干式膜片弹簧离合器，也可以采用湿式离合器，且所述膜片弹簧离合器既可以为单片式离合器也可以是多片式离合器，既可以是常开离合器也可以是常闭离合器，适用广泛，应用性强；

4、本实用新型所述双联齿轮行星排式无动力中断两挡变速箱中的超越离合器采用双向超越离合器，能够实现一挡前进和一挡倒挡，解决了现有技术中行星排式两挡变速箱通过二挡齿轮对倒挡时车速较快的问题，并有效消除了超越离合器存在卡滞的安全问题；

5、本实用新型所述双联齿轮行星排式无动力中断两挡变速箱所采用的双联式行星排结构紧凑，行星排变速箱的直径小，更适用于对传动系统结构要求紧凑的电动车；

6、本实用新型所述双联齿轮行星排式无动力中断两挡变速箱中所采用的超越离合器控制机构可以保证在折片弹簧出现故障时滚柱始终贴合在楔形空间内表面，避免出现滚柱脱离一挡、倒挡运行锁止面，出现动力缺失的现象。

7、本实用新型所述双联齿轮行星排式无动力中断两挡变速箱所采用的超越离合器控制机构可以保证在二挡下所有滚珠与超越离合器内、外圈不存在滑磨问题，大大提高了三者的寿命。

附图说明

图1为本实用新型所述双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱一挡状态时的结构示意图；

图2为本实用新型所述双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱二挡状态时的结构示意图；

图3为本实用新型所述双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱中，可控超越离合器的结构示意图；

图4为本实用新型所述双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱中，可控超越离合器的分解结构示意图；

图5为本实用新型所述双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱中，可控超越离合器一挡时的工作状态示意图；

图6为本实用新型所述双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱中，可控超越离合器二挡时的工作状态示意图；

图7为本实用新型所述双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱中，可控超越离合器倒挡以及一挡行驶时制动能量回收时的工作状态示意图。

图中：

1-输入轴，2-分离轴承，3-膜片弹簧，4-膜片弹簧支撑圈，

5-离合器盖，6-离合器压盘，7-摩擦片，8-螺栓，

9-离合器飞轮盘，10-花键，11-第一支撑座，12-可控超越离合器，

13-壳体，14-第一行星轮，15-行星齿轮轴，16-第一太阳轮，

17-第二行星轮，18-第二太阳轮，19-第二支撑座，20-滚针轴承，

21-输出轴，22-超越离合器外圈，23-滚柱保持架，24-滚柱，

25-折片弹簧，26-推拉式电磁铁，27-推拉杆，28-联轴器，

29-传动杆，30-传动销，31-条形槽板；

24A-第一滚柱，24B-第二滚珠，25A-第一折片弹簧，25B-第二折片弹簧。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型的技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本实用新型的具体实施方式如下：

本实用新型公开了一种双联齿轮行星排式两挡变速箱，由膜片弹簧离合器、输入轴、双联齿轮行星排、可控超越离合器、输出轴和壳体组成，其中，所述膜片弹簧离合器安装在输入轴的输入端，输入轴与输出轴向连接，所述双联齿轮行星排安装在输入轴与输出轴上，所述可控超越离合器安装在双联齿轮行星排的行星轮保持架输入端和壳体之间。

为清楚描述本实用新型的结构、位置及连接关系，将靠近输入轴1的一端(即动力输入端)设为前端，将靠近输出轴的一端(即动力输出端)设为后端。

如图1所示，所述输入轴1的前端通过深沟球轴承支撑在变速箱壳体13前侧，所述输出轴21的前端通过滚针轴承20空套在输入轴1的后端，输出轴21的后端通过深沟球轴承支撑在变速箱壳体13后侧上。

如图1所示，所述膜片弹簧离合器由从前至后依次设置的分离轴承2、膜片弹簧3、膜片弹簧支撑圈4、离合器盖5、离合器压盘6、摩擦片7和离合器飞轮盘9组成。其中，所述离合器飞轮盘9通过花键10与行星轮保持架输入端的第一支撑座11同轴连接，摩擦片7 同轴固定连接在输入轴1上，所述离合器压盘6同轴设置在摩擦片7的前端，所述离合器盖 5罩置在离合器压盘6和摩擦片7外侧，且离合器盖5通过螺栓8同轴固定安装在离合器飞轮盘9，所述膜片弹簧支撑圈4固定在离合器盖5上，所述膜片弹簧3通过膜片弹簧支撑圈 4支撑安装在离合器盖5上，膜片弹簧3前端与分离轴承2接触相连，膜片弹簧3后端与离合器压盘6接触相连。

上述膜片弹簧离合器既可以采用干式离合器也可以采用湿式离合器，既可以采用单片式离合器也可以采用多片式离合器。

如图1所示，所述双联齿轮行星排由两个太阳轮、行星轮和行星轮保持架组成，所述两个太阳轮分别为第一太阳轮16和第二太阳轮18，所述行星轮包括第一行星轮14和第二行星轮17，所述行星轮保持架由第一支撑座11、第二支撑座19和行星轮轴15组成。其中，第一太阳轮16同轴安装在前侧的输入轴1上，第二太阳轮18同轴安装在后侧的输出轴21 上，第一行星轮14通过滚针轴承旋转安装在行星轮轴15前端，第一行星轮14与第一太阳轮16相啮合，第二行星轮17通过滚针轴承旋转安装在行星轮轴15后端，第二行星轮17与第二太阳轮18相啮合；第一支撑座11位于双联齿轮行星排前端，并同轴旋转安装在输入轴 1上，第一支撑座11的输入端(即前端)通过花键10与离合器飞轮盘9同轴连接，第二支撑座19位于双联齿轮行星排后端，并同轴旋转安装在输出轴21上，第二支撑座19与第一支撑座11同轴设置，行星轮轴15垂直设置在第一支撑座11和第二支撑座19之间，行星轮轴15两端固连在第一支撑座11和第二支撑座19上。

如图3和图4所示，所述可控超越离合器12由超越离合器外圈22、超越离合器内圈、滚柱保持架23、滚柱24、折片弹簧25以及超越离合器控制机构组成。其中，所述超越离合器内圈即为双联齿轮行星排中的第一支撑座11圆周外侧的轮毂外缘，所述超越离合器外圈22固连在变速箱壳体13内壁上，超越离合器外圈22套置在超越离合器内圈的外侧，超越离合器外圈22的内壁上沿圆周方向均匀地开有若干个弧形凹槽，使得超越离合器外圈22内壁与超越离合器内圈外壁之间沿圆周方向形成对应的若干个“两端窄中间宽”的梭形空间，所述“两端窄中间宽”是指梭形空间两端对应的超越离合器外圈22内壁与超越离合器内圈外壁之间的径向距离小，梭形空间中间对应的超越离合器外圈22内壁与超越离合器内圈外壁之间的径向距离大，在所述超越离合器外圈22内壁上的每个弧形凹槽的径向中部均设有一个挡板，将对应的梭形空间分隔成在圆周方向上对称的两部分；所述滚柱保持架23由保持架端板和滚柱拨架固定连接组成，所述滚柱拨架由沿若干组成对设置的滚柱拨板组成，所述滚柱拨板沿着保持架端板端面的圆周方向垂直设置，所述滚柱拨架套装在超越离合器外圈 22内壁和超越离合器内圈外壁之间，其中，超越离合器外圈22与超越离合器内圈之间的若干个梭形空间中，每个梭形空间内对应设置两对滚柱拨板，在被挡板分隔的梭形空间两侧各对应安装一对滚柱拨板；每个梭形空间内对应安装两个滚柱24和两个折片弹簧25，在被挡板分隔的梭形空间两侧各安装一个滚柱24和一个折片弹簧25，其中，在梭形空间一侧内，第一滚柱24A安装在对应的一对滚柱拨板之间，第一折片弹簧15A两端分别连接在挡板与滚柱拨板之间，在梭形空间另一侧内，第二滚柱24B安装在对应的一对滚柱拨板之间，第二折片弹簧25B两端分别连接在挡板与滚柱拨板之间，所述若干个梭形空间内的滚柱、折片弹簧的安装方式均相同；在滚柱拨架和折片弹簧25的共同作用下，滚柱24在对应的梭形空间内沿圆周方向运动，当滚柱24运动至梭形空间端部时，滚柱24将楔紧在超越离合器外圈22 内壁与超越离合器内圈外壁之间，使超越离合器外圈22与超越离合器内圈锁止，实现动力传递，当滚柱24运动至梭形空间中间时，滚柱24将在超越离合器外圈22内壁与超越离合器内圈外壁之间自由运动，使超越离合器外圈22与超越离合器内圈分离，无动力传递。

如上所述，在超越离合器外圈22与超越离合器内圈之间设有若干个梭形空间，在所述梭形空间的两窄端中，一窄端为一挡运行锁止端，其所对应的超越离合器外圈22的弧形凹槽面为一挡运行锁止面，另一端为倒挡运行锁止端，其所对应的超越离合器外圈22的弧形凹槽面为倒挡运行锁止面；

在本具体实施方式中，如图5所示，当车辆一挡前进时，输入轴1顺时针旋转，超越离合器内圈(即第一支撑座11)存在逆时针旋转的趋势，此时，位于梭形空间左侧的第一滚柱24A在第一折片弹簧25A和滚柱保持架23的共同作用下楔紧在梭形空间左侧的窄端，此时超越离合器内圈(即第一支撑座11)逆时针旋转将被锁止，超越离合器外圈22与超越离合器内圈之间产生相互作用力，此时图中所示的梭形空间左侧的窄端即为一挡运行锁止端，所对应的超越离合器外圈22的弧形凹槽面为一挡运行锁止面，此时在位于梭形空间右侧的第二滚柱24B在第二折片弹簧25B和滚柱保持架23的共同作用下处于梭形空间的中部，第二滚柱24B与超越离合器外圈22内壁之间留有间隙，超越离合器内圈可相对于超越离合器外圈22顺时针自由旋转；如图6所示，当车辆二挡前进时，位于梭形空间左侧的第一滚柱 24A在第一折片弹簧25A和滚柱保持架23的共同作用下处于梭形空间的中部，第一滚柱24A 与超越离合器外圈22内壁之间留有间隙，位于梭形空间右侧的第二滚柱24B在第二折片弹簧25B和滚柱保持架23的共同作用下处于梭形空间的中部，第二滚柱24B与超越离合器外圈22内壁之间留有间隙，超越离合器内圈可相对于超越离合器外圈22顺时针或逆时针自由旋转；如图7所示，当车辆一挡倒退时，输入轴1逆时针旋转，超越离合器内圈(即第一支撑座11)存在顺时针旋转的趋势，此时，位于梭形空间右侧的第二滚柱24B在第二折片弹簧25B和滚柱保持架23的共同作用下楔紧在梭形空间右侧的窄端，此时超越离合器内圈(即第一支撑座11)顺时针旋转将被锁止，超越离合器外圈22与超越离合器内圈之间产生相互作用力，此时图中所示的梭形空间右侧的窄端即为倒挡运行锁止端，所对应的超越离合器外圈22的弧形凹槽面为倒挡运行锁止面，此时在位于梭形空间左侧的第一滚柱24A在第一折片弹簧25A和滚柱保持架23的共同作用下处于梭形空间的中部，第一滚柱24A与超越离合器外圈22内壁之间留有间隙，超越离合器内圈可相对于超越离合器外圈22逆时针自由旋转。

上述可控超越离合器12处于无外力作用的初始自由状态时，可控超越离合器12处于一挡前进状态，即，如图5所示，所述滚柱保持架23的滚柱拨板通过第一折片弹簧25A的预紧力将第一滚柱24A拨动并楔紧在梭形空间一侧的一挡运行锁止端内，此时，在梭形空间另一侧内，在滚柱保持架23的滚柱拨板限制下，第二折片弹簧25B处于被压缩状态，使得第二滚柱24B被拨动至梭形空间中部，使得第二滚柱24B与超越离合器外圈22的倒挡运行锁止面之间留有间隙。

如图3所示，所述超越离合器控制机构由推拉式电磁铁26、推拉杆27、联轴器28、传动杆29、传动销30和条形槽板31组成。其中，所述推拉式电磁铁26输出端的推拉杆27 通过联轴器28与传动杆29的一端连接，所述传动杆29的另一端设有沉孔，所述传动销30 通过过盈配合固定安装在传动杆29端部的沉孔内，所述条形槽板31固定安装在滚柱保持架 23的保持架端板外沿上，且条形槽板31的条形槽的长度方向沿着保持架端板端面径向设置，

所述传动销30与条形槽板31上的条形槽匹配连接，在推拉式电磁铁26的推拉驱动下，传动杆29带动传动销30沿着条形槽板31的条形槽运动进而带动滚柱保持架23沿轴向旋转，进而实现通过滚柱保持架23的滚柱拨板拨动滚柱24在对应的梭形空间内沿圆周方向运动。

所述双联齿轮行星排式两挡变速箱的具体工作过程包括：一挡前进、二挡前进、一挡前进切换到二挡前进、二挡前进切换至一挡前进、一挡倒退、一挡制动能量回收以及二挡制动能量回收：

1、一挡前进的具体过程如下：

如图1所示，当车辆一挡前进时，离合器执行机构控制分离轴承2后移，在分离轴承2 的推压作用下，膜片弹簧3的分离指端沿输入轴1的轴向向后移动，使膜片弹簧3逐渐被压缩，并在膜片弹簧支撑圈4的支撑作用下，膜片弹簧3的压盘端带动离合器压盘6与摩擦片 7表面分离，摩擦片7与离合器飞轮盘9亦分离，二者之间无扭矩传递；离合器飞轮盘9与第一支撑座11同步运动，即行星轮保持架与离合器飞轮盘9同步运动；车辆一挡前进时，面向着输入轴1的前端观察，输入轴1在电机的驱动下顺时针旋转，同轴固连在输入轴1上的第一太阳轮16同步顺时针旋转，并带动第一行星轮14和第二行星轮17逆时针旋转，且动力经第二行星轮17传递至第二太阳轮18后转速下降，此时，根据行星齿轮排的传动原理，第一行星轮14和第二行星轮17逆时针旋转，使得行星轮保持架产生沿输入轴1轴向逆时针旋转的趋势，即第一支撑座11存在逆时针旋转的趋势，而此时，可控超越离合器12处于初始的一挡前进状态，如图5所示，可控超越离合器12中的第一滚柱24A在第一折片弹簧25A 的预紧力作用下贴合并楔紧在梭形空间左侧的一挡运行锁止端内，使超越离合器内圈(即第一支撑座11)相对于超越离合器外圈22逆时针旋转时锁止，由于超越离合器内圈(即第一支撑座11)相对于超越离合器外圈22有逆时针的趋势，故超越离合器内圈(即第一支撑座 11)与超越离合器外圈22锁止并同步运动，由于超越离合器外圈22固连在变速箱壳体13 上而保持静止，故超越离合器内圈(即第一支撑座11)亦保持静止，进而使得行星轮保持架沿输入轴1的轴向无旋转而保持静止，故在所述双联齿轮行星排中，第一行星轮14和第二行星轮17仅存在沿着行星轮轴15轴向自转运动，第二行星轮17进一步带动第二太阳轮 18顺时针旋转，第二太阳轮18通过降速后的低转速动力带动与其同轴固连的输出轴21顺时针旋转，最终动力经输出轴21顺时针旋转输出，车辆实现一挡前进。

如上所述，本实用新型所述变速箱一挡前进的动力传递路线依次为：输入轴1、第一太阳轮16、第一行星轮14、第二行星轮17、第二太阳轮18、输出轴21。

2、二挡前进的具体过程如下：

如图2所示，当车辆二挡前进时，离合器执行机构控制分离轴承2前移，膜片弹簧3在恢复力的作用下沿输入轴1轴向向前移动延伸，并在膜片弹簧支撑圈4的支撑作用下，膜片弹簧3的压盘端带动离合器压盘6将摩擦片7压紧在离合器飞轮盘9上，摩擦片7与离合器飞轮盘9之间传递扭矩；离合器飞轮盘9与第一支撑座11同步运动，即行星轮保持架与离合器飞轮盘9同步运动；车辆二挡前进时，面向着输入轴1的前端观察，输入轴1在电机的驱动下顺时针旋转，此时动力经输入轴1输入后分别经摩擦片2和第一太阳轮16两条路线进行传递，其中，当动力经摩擦片7输入后，摩擦片7在输入轴1的带动下同步旋转，并将动力经离合器飞轮盘9传递至第一支撑座11，第一支撑座11作为超越离合器内圈可相对于超越离合器外圈22顺时针自由旋转，与此同时，超越离合器控制机构启动，带动滚柱保持架23顺时针旋转一定角度，如图6所示，第一滚柱24A在滚柱保持架23的顺时针带动下向梭形空间中部运动，使第一滚柱24A离开梭形空间左侧的一挡运行锁止端，第一滚柱24A与超越离合器外圈22和超越离合器内圈之间相对分离无相互作用力，同时，由于滚柱保持架 23的旋转角度较小，使得第二滚柱24B在滚柱保持架23的顺时针带动下向梭形空间右端稍稍偏移，但第二滚柱24B仍处于梭形空间中部较宽位置，第二滚柱24B与超越离合器外圈 22和超越离合器内圈之间亦相对分离无相互作用力，故此时作为超越离合器内圈的第一支撑座11在离合器飞轮盘9的带动下相对超越离合器外圈22顺时针自由旋转，故行星轮保持架上的行星齿轮轴15亦顺时针旋转，并带动空套在行星齿轮轴15上的第二行星轮17沿输出轴21的轴向顺时针公转；当动力经第一太阳轮16输入后，由于输入轴1、行星轮保持架和第一太阳轮16的转速均相同，根据行星齿轮排的传动原理，此时空套在行星齿轮轴15上的第一行星轮14和第二行星轮17不发生沿行星齿轮轴15的自转，第一行星轮14仅产生沿输入轴1的轴向顺时针公转，第二行星轮17仅产生沿输出轴21的轴向顺时针公转；故，车辆二挡前进时，动力经经输入轴1输入后分别经上述两条动力传动路线传递后至第二行星轮 17后，第二行星轮17带动第二太阳轮18顺时针旋转，第二太阳轮18带动与其同轴固连的输出轴21顺时针旋转，最终动力经输出轴21顺时针旋转输出，且此时输出轴21与输入轴 1和行星轮保持架的转速相同，车辆实现二挡前进；

如上所述，本实用新型所述变速箱二挡前进的动力传递路线分为两条：

第一条动力传递路线依次为：输入轴1、摩擦片7、离合器飞轮盘9、第一支撑座11、行星齿轮轴15、第二行星轮17、第二太阳轮18、输出轴21；

第二条动力传递路线依次为：输入轴1、第一太阳轮16、第一行星轮14、第二行星轮17、第二太阳轮18、输出轴21。

如上所述，当车辆二挡前进时，超越离合器控制机构通过控制滚柱保持架23转动较小角度，使第一滚柱24A在滚柱保持架23的带动作用下离开梭形空间的一挡运行锁止端，使第一滚柱24A与超越离合器外圈22和超越离合器内圈之间没有相互作用力，与此同时，由于滚柱保持架23转动的角度较小，第二滚柱24B仍未楔紧在梭形空间的倒挡运行锁止端，第二滚柱24B与超越离合器外圈22和超越离合器内圈之间亦没有相互作用力，这就能保证超越离合器内所有滚珠24在二挡前进状态下不存在与超越离合器外圈或者超越离合器内圈产生滑磨的现象，大大提高了滚柱24以及超越离合器外圈和超越离合器内圈的寿命。

3、一挡前进切换到二挡前进的具体过程如下：

如图1和图2所示，当车辆从一挡前进向二挡前进切换时，离合器执行机构控制分离轴承2沿输入轴1从后向前移动，通过膜片弹簧3带动离合器压盘6将摩擦片7逐渐向离合器飞轮盘9压紧，即膜片弹簧离合器逐渐从分离状态转向结合状态，当摩擦片7与离合器飞轮盘9逐渐接触过程中，摩擦片7开始向离合器飞轮盘9传递扭矩；当车辆从一挡前进向二挡前进切换时，面向着输入轴1的前端观察，输入轴1顺时针旋转，并通过膜片弹簧离合器向第一支撑座11传递顺时针扭矩，当车辆处于一挡前进状态时，在第一太阳轮16和第一行星轮14的啮合传动作用下，第一支撑座11存在逆时针旋转的趋势，第一支撑座11上存在逆时针扭矩，车辆从一挡前进向二挡前进切换时，当膜片弹簧离合器向第一支撑座11传递的顺时针扭矩“小于”因第一太阳轮16和第一行星轮14的啮合作用而使第一支撑座11上产生的逆时针扭矩时，所述膜片弹簧离合器中的离合器飞轮盘9和第一支撑座11仍保持静止状态；随着分离轴承2沿着输入轴1逐渐前移，膜片弹簧离合器向第一支撑座11传递的顺时针扭矩逐渐增大，当膜片弹簧离合器向第一支撑座11传递的顺时针扭矩“等于”因第一太阳轮16和第一行星轮14的啮合作用而使第一支撑座11上产生的逆时针扭矩时，第一支撑座11上逆时针扭矩将被抵消，第一支撑座11将不再有逆时针旋转的趋势，此时，可控超越离合器12中，处于梭形空间左侧的一挡运行锁止端内的第一滚柱24A与超越离合器外圈 22和超越离合器内圈之间恰好处于没有相互作用力的临界位置；随着分离轴承2继续沿着输入轴1前移，膜片弹簧离合器向第一支撑座11传递的顺时针扭矩进一步增大，当膜片弹簧离合器向第一支撑座11传递的顺时针扭矩“大于”因第一太阳轮16和第一行星轮14的啮合作用而使第一支撑座11上产生的逆时针扭矩时，膜片弹簧离合器中的离合器飞轮盘9 将带动第一支撑座11顺时针转动，第一支撑座11带动行星齿轮轴15旋转，空套在行星齿轮轴15上的第二行星轮17将绕着输出轴21顺时针公转，由于行星齿轮保持架与输入轴1 和第一太阳轮16转速相同，故第一行星轮14和第二行星轮17不发生自转，动力经输入轴 1输入后分别经如下两条动力传递路线进行传递：

第一条动力传递路线依次为：输入轴1、摩擦片7、离合器飞轮盘9、第一支撑座11、行星齿轮轴15、第二行星轮17、第二太阳轮18、输出轴21；

第二条动力传递路线依次为：输入轴1、第一太阳轮16、第一行星轮14、第二行星轮17、第二太阳轮18、输出轴21；

最终动力经输出轴21顺时针旋转输出，且此时输出轴21与输入轴1和行星轮保持架的转速相同，车辆实现一挡升二挡前进。

4、二挡前进切换到一挡前进的具体过程如下：

如图1和图2所示，当车辆从二挡前进向一挡前进切换时，离合器执行机构控制分离轴承2沿输入轴1从前向后移动，通过膜片弹簧3带动离合器压盘6将摩擦片7逐渐远离离合器飞轮盘9，即膜片弹簧离合器逐渐从结合状态转向分离状态，当摩擦片7与离合器飞轮盘 9逐渐分离过程中，摩擦片7向离合器飞轮盘9传递的扭矩逐渐减小；当车辆从二挡前进向一挡前进切换时，面向着输入轴1的前端观察，输入轴1顺时针旋转，并通过膜片弹簧离合器向第一支撑座11传递顺时针扭矩，且传递的顺时针扭矩逐渐减小，当车辆处于二挡前进状态时，在所述膜片弹簧离合器的作用下，双联齿轮行星排、输入轴1和输出轴21以相同的转速顺时针旋转，所述双联齿轮行星排中，在第一太阳轮16和第一行星轮14的啮合传动作用下，第一支撑座11存在逆时针旋转的趋势，第一支撑座11上存在逆时针扭矩，车辆从二挡前进向一挡前进切换时，当膜片弹簧离合器向第一支撑座11传递的顺时针扭矩“大于”因第一太阳轮16和第一行星轮14的啮合作用而使第一支撑座11上产生的逆时针扭矩时，膜片弹簧离合器中的离合器飞轮盘9将继续保持带动第一支撑座11顺时针转动，随着分离轴承2沿着输入轴1逐渐后移，膜片弹簧离合器向第一支撑座11传递的顺时针扭矩逐渐减小，当膜片弹簧离合器向第一支撑座11传递的顺时针扭矩“等于”因第一太阳轮16和第一行星轮14的啮合作用而使第一支撑座11上产生的逆时针扭矩时，第一支撑座11上顺时针扭矩将被抵消，第一支撑座11将不再顺时针旋转，此时，可控超越离合器12中，处于梭形空间左侧的一挡运行锁止端内的第一滚柱24A与超越离合器外圈22和超越离合器内圈之间恰好处于没有相互作用力的临界位置；随着分离轴承2继续沿着输入轴1后移，膜片弹簧离合器向第一支撑座11传递的顺时针扭矩进一步减小直至膜片弹簧离合器完全分离，传递扭矩为零，当膜片弹簧离合器向第一支撑座11传递的顺时针扭矩“小于”因第一太阳轮16和第一行星轮14的啮合作用而使第一支撑座11上产生的逆时针扭矩时，第一支撑座11产生逆时针转动趋势，此时，可控超越离合器12中，在第一折片弹簧25A的预紧力作用下，第一滚柱24A楔紧在梭形空间的一挡运行锁止端内，从而使作为超越离合器内圈的第一支撑座 11与超越离合器外圈22因锁止而同步运动，且超越离合器外圈22与壳体13固定，故第一支撑座11保持静止，此时，第一太阳轮16随输入轴1顺时针同步旋转，并进一步带动第一行星轮14逆时针旋转，第二行星轮17亦以相同的转速在行星轮轴15上逆时针转动，第二行星轮17进一步带动第二太阳轮18顺时针转动，且第二太阳轮18的转速下降，第二太阳轮18通过降速后的低转速动力带动与其同轴固连的输出轴21顺时针旋转，最终动力经输出轴21顺时针旋转输出，车辆实现二挡降一挡前进。

5、所述一挡倒退的具体过程如下：

当车辆一挡倒退时，超越离合器控制机构启动，带动滚柱保持架23顺时针旋转一定角度，如图7所示，第二滚柱24B在滚柱保持架23的顺时针带动下向梭形空间右侧的倒挡运行锁止端运动，并在第二折片弹簧25B的作用下，使第二滚柱24B楔紧贴合在倒挡运行锁止端内，使超越离合器内圈(即第一支撑座11)相对于超越离合器外圈22顺时针旋转时，二者锁止，第一滚柱24A在滚柱保持架23的顺时针带动下向梭形空间中部运动，即离开一挡运行锁止端，第一折片弹簧25A被压缩，第一滚柱24A与超越离合器外圈22之间留有间隙，使超越离合器内圈(即第一支撑座11)相对于超越离合器外圈22可逆时针自由旋转；如图 1所示，车辆一挡倒退时，离合器执行机构控制分离轴承2后移，在分离轴承2的推压作用下，膜片弹簧3的分离指端沿输入轴1的轴向向后移动，使膜片弹簧3逐渐被压缩，并在膜片弹簧支撑圈4的支撑作用下，膜片弹簧3的压盘端带动离合器压盘6与摩擦片7表面分离，摩擦片7与离合器飞轮盘9亦分离，二者之间无扭矩传递；离合器飞轮盘9与第一支撑座 11同步运动，即行星轮保持架与离合器飞轮盘9同步运动；车辆一挡倒退时，面向着输入轴1的前端观察，输入轴1在电机的驱动下逆时针旋转，同轴固连在输入轴1上的第一太阳轮16同步逆时针旋转，并带动第一行星轮14和第二行星轮17顺时针旋转，且动力经第二行星轮17传递至第二太阳轮18后转速下降，此时，根据行星齿轮排的传动原理，第一行星轮14和第二行星轮17顺时针旋转，使得行星轮保持架产生沿输入轴1轴向顺时针旋转的趋势，即第一支撑座11存在逆时针旋转的趋势，而此时，可控超越离合器12处于一挡倒退状态，由于超越离合器外圈22固连在变速箱壳体13上而保持静止，故超越离合器内圈(即第一支撑座11)亦保持静止，进而使得行星轮保持架沿输入轴1的轴向无旋转而保持静止，故在所述双联齿轮行星排中，第一行星轮14和第二行星轮17仅存在沿着行星轮轴15轴向自转运动，第二行星轮17进一步带动第二太阳轮18逆时针旋转，第二太阳轮18通过降速后的低转速动力带动与其同轴固连的输出轴21逆时针旋转，最终动力经输出轴21逆时针旋转输出，车辆实现一挡倒退。

如上所述，本实用新型所述变速箱一挡倒退的动力传递路线依次为：输入轴1、第一太阳轮16、第一行星轮14、第二行星轮17、第二太阳轮18、输出轴21。

6、所述一挡制动能量回收的具体过程如下：

当车辆在一挡前进过程中进行制动时，超越离合器控制机构启动，带动滚柱保持架23 顺时针旋转一定角度，如图7所示，第二滚柱24B在滚柱保持架23的顺时针带动下向梭形空间右侧的倒挡运行锁止端运动，使第二滚柱24B楔紧贴合在倒挡运行锁止端内，且此时第二折片弹簧25B为恢复形变而伸长，为第二滚柱24B楔紧在倒挡运行锁止端内提供相应的预紧力，与此同时，第一滚柱24A在滚柱保持架23的顺时针带动下向梭形空间中部运动，即离开一挡运行锁止端，第一折片弹簧25A被压缩，第一滚柱24A与超越离合器外圈22之间留有间隙，使超越离合器内圈(即第一支撑座11)相对于超越离合器外圈22可逆时针自由旋转；当车辆在一挡前进时，变速箱输入轴1顺时针旋转，当进行制动时，由于车辆具有惯性，车辆在制动过程中仍会向前继续运动,如图1所示，所述变速箱以及位于其动力传递路线后方的车辆传动部件的残余动力将通过输出轴21反向传递至第二太阳轮18，面向着输入轴 1的前端观察，第二太阳轮18在输出轴21的带动下顺时针旋转，并进一步带动第二行星轮 17逆时针旋转，第一行星轮14亦随着第二行星轮17逆时针旋转，在第一行星轮14与第一太阳轮16以及第二行星轮17与第二太阳轮18的共同啮合作用下，行星齿轮轴15产生顺时针旋转趋势，即第一支撑座11产生顺时针旋转趋势，由于此时可控超越离合器12处于倒挡运行锁止转态，作为超越离合器内圈的第一支撑座11相对于超越离合器外圈22顺时针旋转锁止，由于超越离合器外圈22固连在变速箱壳体13上而保持静止，故即第一支撑座11亦保持静止，此时，第一行星轮14将动力传递至第一太阳轮16，第一行星轮14带动第一太阳轮16顺时针转动，进而带动输入轴1顺时针旋转，输入轴1带动电机顺时针转动，通过电机内的电磁感应，由本实用新型所述双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱反向传递至电机的动力转换为电能储存在电动车的蓄电池内。

如上所述，本实用新型所述变速箱一挡制动能量回收的动力传递路线依次为：输出轴 21、第二太阳轮18、第二行星轮17、第一行星轮14、第一太阳轮16、输出轴1。

如上所述，当车辆在一挡前进过程中进行制动时，超越离合器控制机构在车辆进行制动时控制滚柱保持架23转动一定角度，由于第二滚柱24B与倒挡运行锁止端之间的缝隙较小，故滚柱保持架23转动角度较小，超越离合器控制机构的操纵相对迅速，第二滚柱24B楔紧在倒挡运行锁止端的过程冲击较小，提高了制动能量回收时的车辆行驶舒适性以及行车安全性。

7、所述二挡制动能量回收的具体过程如下：

当车辆在二挡前进过程中进行制动时，可控超越离合器12处于二挡运行状态，如图6 所示，可控超越离合器12内的滚柱保持架23、滚柱24的位置均保持不变，即第一滚柱24A 与第二滚柱24B均处于楔形空间的中部，第一滚柱24A与第二滚柱24B均与超越离合器外圈 22之间留有间隙，使超越离合器内圈(即第一支撑座11)相对于超越离合器外圈22可顺时针或逆时针自由旋转；当车辆在二挡前进时，变速箱输入轴1顺时针旋转，当进行制动时，由于车辆具有惯性，车辆在制动过程中仍会向前继续运动,如图2所示，所述变速箱以及位于其动力传递路线后方的车辆传动部件的残余动力将通过输出轴21反向传递至第二太阳轮 18，面向着输入轴1的前端观察，第二太阳轮18在输出轴21的带动下顺时针旋转，空套在行星齿轮轴15上的第二行星轮17将绕着输出轴21轴线顺时针公转，由于行星齿轮保持架与输入轴1和第一太阳轮16转速相同，故第一行星轮14和第二行星轮17不发生自转，由于此时可控超越离合器12处于二挡运行状态，第一支撑座11可顺时针或逆时针自由旋转，即行星轮保持架可顺时针或逆时针自由旋转，在第二太阳轮18的带动下，空套在行星轮保持架的行星齿轮轴15上的第一行星轮14和第二行星轮17顺时针公转，随后根据行星齿轮排的传动特性，动力分别经行星齿轮轴15和第一太阳轮16向前传递，当动力经第一太阳轮16向前传递时，动力经第一行星轮14传递至第一太阳轮16，第一行星轮14绕输入轴1的顺时针公转运动带动第一太阳轮16顺时针旋转，第一太阳轮16进一步带动输入轴1顺时针旋转；当动力经行星齿轮轴15向前传递时，动力经第二行星轮17传递至行星齿轮轴15，带动行星齿轮轴15绕输出轴21轴线顺时针公转，与行星齿轮轴15固连的第一支撑座11亦顺时针旋转，此时膜片弹簧离合器处于结合状态，第一支撑座11通过花键带动离合器飞轮盘顺时针旋转，进而带动摩擦片7顺时针旋转，摩擦片7进一步带动输入轴1顺时针旋转；输入轴1将动力反向传输至电机，输入轴1带动电机顺时针转动，通过电机内的电磁感应，由本实用新型所述双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱反向传递至电机的动力转换为电能储存在电动车的蓄电池内。

如上所述，本实用新型所述变速箱二挡制动能量回收的动力传递路线有两条：

第一条动力传递路线依次为：输出轴21、第二太阳轮18、第二行星轮17、行星齿轮轴 15、第一支撑座11、离合器飞轮盘9、摩擦片7、输入轴1；

第二条动力传递路线依次为：输出轴21、第二太阳轮18、第二行星轮17、第一行星轮 14、第一太阳轮16、输入轴1。

Claims (7)

1.一种双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱，其特征在于：

由膜片弹簧离合器、输入轴(1)、双联齿轮行星排、可控超越离合器(12)、输出轴(21)和壳体(13)组成；

输出轴(21)同轴旋转安装在输入轴(1)后端；

双联齿轮行星排中，第一太阳轮(16)安装输入轴(1)上，第二太阳轮(18)安装在输出轴(21)上，第一行星轮(14)和第二行星轮(17)分别与第一太阳轮(16)和第二太阳轮(18)相啮合并分别旋转安装在行星轮保持架的行星轮轴(15)上，行星轮轴(15)两端固定在行星轮保持架的第一支撑座(11)和第二支撑座(19)上，第一支撑座(11)空套在输入轴(1)上并与膜片弹簧离合器的离合器飞轮盘(9)同轴固连，第二支撑座(19)空套在输出轴(21)上；

可控超越离合器(12)的内外圈分别固连在第一支撑座(11)与壳体(13)上。

2.如权利要求1所述一种双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱，其特征在于：

所述可控超越离合器(12)由超越离合器外圈(22)、超越离合器内圈、滚柱保持架(23)、滚柱(24)、折片弹簧(25)以及超越离合器控制机构组成；

超越离合器内圈一体设置在第一支撑座(11)圆周外侧，超越离合器外圈(22)固连在变速箱壳体(13)内壁上，超越离合器外圈(22)内壁与超越离合器内圈外壁之间沿圆周方向设有若干个“两端窄中间宽”的梭形空间，滚柱保持架(23)由保持架端板和沿着保持架端板端面的圆周方向垂直设置的若干组成对设置的滚柱拨板组成，滚柱拨架套装在超越离合器外圈(22)内壁和超越离合器内圈外壁之间，每个梭形空间内被设置在超越离合器外圈(22)内壁的挡板分割成对称的两部分，每部分对应设置一对滚柱拨板，每对滚柱拨板之间安装一个滚柱(24)，在超越离合器外圈(22)内壁的挡板与滚柱拨板之间安装一个折片弹簧(25)；

超越离合器控制机构的控制末端与滚柱保持架(23)相连，控制滚柱保持架(23)沿轴向旋转，在滚柱保持架(23)的滚柱拨架和折片弹簧(25)预紧力的共同作用下，滚柱(24)在对应的梭形空间内沿圆周方向运动。

3.如权利要求2所述一种双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱，其特征在于：

所述超越离合器控制机构由推拉式电磁铁(26)、推拉杆(27)、联轴器(28)、传动杆(29)、传动销(30)和条形槽板(31)组成；

同轴安装在推拉式电磁铁(26)输出端的推拉杆(27)通过联轴器(28)与传动杆(29)的一端连接，传动销(30)固定安装在传动杆(29)另一端的沉孔内，条形槽板(31)固定安装在滚柱保持架(23)的保持架端板外沿上，且条形槽板(31)的条形槽的长度方向沿着保持架端板端面径向设置，传动销(30)与条形槽板(31)上的条形槽匹配连接，在推拉式电磁铁(26)的推拉驱动下，传动杆(29)带动传动销(30)沿着条形槽板(31)的条形槽运动进而带动滚柱保持架(23)沿轴向旋转。

4.如权利要求1所述一种双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱，其特征在于：

所述输入轴(1)的前端通过深沟球轴承支撑在变速箱壳体(13)前侧，输出轴(21)的前端通过滚针轴承(20)空套在输入轴(1)的后端，输出轴(21)的后端通过深沟球轴承支撑在变速箱壳体(13)后侧上。

5.如权利要求1所述一种双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱，其特征在于：

所述膜片弹簧离合器由从前至后依次设置的分离轴承(2)、膜片弹簧(3)、膜片弹簧支撑圈(4)、离合器盖(5)、离合器压盘(6)、摩擦片(7)和离合器飞轮盘(9)组成；

离合器飞轮盘(9)通过花键(10)与行星轮保持架输入端的第一支撑座(11)同轴连接，摩擦片(7)同轴固定连接在输入轴(1)上，离合器压盘(6)同轴设置在摩擦片(7)的前端，离合器盖(5)罩置在离合器压盘(6)和摩擦片(7)外侧，且离合器盖(5)通过螺栓(8)同轴固定安装在离合器飞轮盘(9)，膜片弹簧支撑圈(4)固定在离合器盖(5)上，膜片弹簧(3)通过膜片弹簧支撑圈(4)支撑安装在离合器盖(5)上，膜片弹簧(3)前端与分离轴承(2)接触相连，膜片弹簧(3)后端与离合器压盘(6)接触相连。

6.如权利要求1或5所述一种双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱，其特征在于：

所述膜片弹簧离合器为干式离合器或湿式离合器。

7.如权利要求1或5所述一种双联齿轮行星排式电动车两挡变速箱，其特征在于：

所述膜片弹簧离合器为单片式离合器或多片式离合器。

Images