CN211259607U - 一种自动变速箱换挡装置 - Google Patents

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辜建军
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Abstract

本实用新型涉及机动车换挡技术领域，尤其涉及一种自动变速箱换挡装置，该换挡装置包括：离合滑套和制动滑套，离合滑套与油缸的大径外齿滑动连接，沿油缸的大径外齿作轴向移动，并能够与行星架相连接；制动滑套与壳体内齿滑动连接，沿壳体内齿作轴向移动，并能够与齿圈相连接；输入轴上固定设有太阳轮，太阳轮与行星轮啮合；油缸套设在输入轴上，与其花键连接。本实用新型中的离合器和制动器只在变速箱换挡时工作，换挡完成后离合器和制动器打开，由离合滑套和制动滑套与其连接部件刚性连接代替离合器和制动器传递动力，大大降低变速箱的损失，提高了传动效率，且避免了过载打滑风险，增加了离合器和制动器的使用寿命。

Description

一种自动变速箱换挡装置
技术领域
本实用新型涉及机动车换挡技术领域，尤其涉及一种自动变速箱换挡装置。
背景技术
摩擦式离合器和制动器在自动变速箱中既是换挡装置，同时也要传递发动机或电动机的动力，离合器和制动器靠摩擦传动，降低了变速箱的传动效率。同时，因变速箱的结构限制，工作过程中离合器和制动器会产生轻微滑摩，导致离合器和制动器发热，同样会降低变速箱的传动效率。由于离合器和制动器为摩擦传动，会出现过载打滑风险，导致离合器和制动器过热而烧坏，丧失动力传递功能，影响变速箱质量。
其次，离合器、制动器的扭矩传递能力与其轴向压紧力成正比，即离合器和制动器传递的扭矩越大，所需要的轴向压紧力也越大。液压式离合器和制动器，在油缸面积不变的情况下，需提高压力油的压力，则导致对油泵和液压系统的要求提高，增加了变速箱的成本，同时还会导致液压系统的泄漏增加，增加了变速箱的功率损失，降低了总的传动效率；电控式离合器和制动器，需加大换挡电机功率，同样增加了变速箱的成本，并导致电功率损耗的增加；湿式离合器和制动器，工作过程中需要提供润滑油供湿式离合器和制动器润滑及冷却，增加了变速箱的功率损失；干式离合器和制动器，工作过程中虽无需提供润滑油润滑和冷却，但干式离合器和制动器的寿命会受影响，影响变速箱的质量。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种自动变速箱换挡装置。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
本实用新型提供一种自动变速箱换挡装置，该换挡装置包括：
离合器换挡机构，包括离合器和离合滑套，离合器包括外壳、油缸；
制动器换挡机构，包括制动器和制动滑套，制动器包括壳体；
齿轮传动机构，包括齿圈、输入轴、行星轮、行星轴和行星架；
外壳与壳体固定连接；
离合滑套与油缸的大径外齿滑动连接，所述离合滑套沿油缸的大径外齿作轴向移动，能够与行星架相连接；
制动滑套外齿与壳体滑动连接，所述制动滑套沿壳体内齿作轴向移动，能够与齿圈相连接；
壳体与输入轴转动连接，油缸套设在输入轴上，所述油缸与输入轴花键连接；
所述齿圈与行星轮啮合传动，所述输入轴上固定设有太阳轮，所述太阳轮与所述行星轮啮合传动，齿圈被第一轴承和第二轴承轴向限位；
所述行星轮套设在行星轴上，所述行星轴两端套设有行星架，且行星架被第三轴承轴向限位。
根据本实用新型，所述离合器还包括第一活塞、平衡活塞、第一弹簧、第一对偶片、第一摩擦片、第一卡簧、第二卡簧；
所述油缸的大径内齿上设有第一环槽，第一环槽内安装有第一卡簧作轴向限位；
所述油缸的小径外圆设有第二环槽，第二环槽内安装有第二卡簧作轴向限位。
根据本实用新型，所述油缸设有定位凸台，所述第一活塞与定位凸台接触作轴向限位；
所述平衡活塞被所述第二卡簧轴向限位；
所述第一弹簧置于第一活塞与平衡活塞之间，第一弹簧一端与第一活塞接触，另一端与平衡活塞接触。
根据本实用新型，所述第一对偶片与第一摩擦片间隔放置，所述第一对偶片与油缸花键连接，所述第一摩擦片与行星架花键连接。
根据本实用新型，制动器还包括第三卡簧、第二对偶片、第二摩擦片、第二活塞、弹簧座、第四卡簧、第二弹簧；
所述壳体上设有第三环槽和第四环槽，其中第三环槽内安装有第三卡簧作轴向限位，第四环槽内安装有第四卡簧作轴向限位。
根据本实用新型，壳体设有定位凸台，所述第二活塞与定位凸台接触作轴向限位；
所述弹簧座被所述第四卡簧轴向限位。
所述第二弹簧置于第二活塞与弹簧座之间，第二弹簧一端与弹簧座接触，另一端与第二活塞接触。
根据本实用新型，所述第二对偶片与第二摩擦片间隔放置，所述第二对偶片与壳体花键连接，所述第二摩擦片与齿圈花键连接。
(三)有益效果
本实用新型的有益效果是：本实用新型中的离合器和制动器只在变速箱换挡时工作，换挡完成后离合器和制动器打开，由离合滑套和制动滑套与其连接部件刚性连接代替离合器和制动器传递动力，大大降低变速箱的损失，提高了传动效率，且避免了过载打滑风险，增加了离合器和制动器的使用寿命，提升了变速箱的可靠度及质量。
通过离合滑套与制动滑套与其连接部件传递的扭矩大小与离合器和制动器无关，且不会因扭矩增加而导致离合器和制动器执行机构附加成本的增加，且提升了变速箱的传动效率。
换挡完成后离合器和制动器即停止工作，不需再对离合器和制动器提供压力油和润滑油，不会因对离合器和制动器提供压力油和润滑油而产生的功率损失，降低了变速箱的能耗损失，提升了变速箱总传动效率。
附图说明
图1为本实用新型的自动变速箱结构图。
【附图标记说明】
1：外壳；2：油缸；3：第一活塞；4平衡活塞；5：第一弹簧；6：第一对偶片；7：第一摩擦片；8：制动滑套；9：齿圈；10：第三卡簧；11：第二对偶片；12：第二摩擦片；13：第二活塞；14：弹簧座；15：第四卡簧；16：第二弹簧；17：壳体；18：输入轴；19：第一轴承；20：第二轴承；21：第三轴承；22：行星轴；23：第四轴承；24：行星轮；25：行星架；26：第一卡簧；27：离合滑套；28：第二卡簧；29：第五轴承；30：第六轴承。
具体实施方式
为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。
本实用新型提供一种自动变速箱换挡装置，该变速箱包含离合器换挡机构、制动器换挡机构和齿轮传动机构，离合器或制动器执行机构包括有液压式和电控式，本实例选用液压式离合器，该液压式离合器由油缸，活塞和弹簧组成，离合器执行机构还可选用电控式，由电机、减速机构及轴向推进机构等组成。该换挡装置包含离合器换挡机构、制动器换挡机构，换挡装置中不限于一个离合器或制动器换挡机构，可以有若干个离合器或制动器换挡机构，以及离合器、制动器换挡机构组合。
如图1所示，离合器换挡机构由离合器和离合滑套27组成，离合器包括外壳1、油缸2、第一活塞3、平衡活塞4、第一弹簧5、第一对偶片6、第一摩擦片7、第一卡簧26、第二卡簧28。
制动器换挡机构由制动器和制动滑套8组成，制动器包括第三卡簧10、第二对偶片11、第二摩擦片12、第二活塞13、弹簧座14、第四卡簧15、第二弹簧16、壳体17。
齿轮传动机构包括齿圈9、输入轴18、行星轮24、行星轴22和行星架25。
油缸2的大径内齿上设有第一环槽，第一环槽内安装有第一卡簧26作轴向限位。油缸2的小径外圆设有第二环槽，第二环槽内安装有第二卡簧28作轴向限位。
油缸2靠近外壳1的一侧设有定位凸台，第一活塞3与定位凸台接触作轴向限位。工作时第一活塞3往右移动与第一对偶片6会接触，轴向被第一对偶片6限位，第一活塞3外径、内径都有密封结构分别与油缸2的大径、小径接触，平衡活塞4的大径有密封结构与第一活塞3内径接触；小径与油缸2外径有较大间隙。
第一弹簧5置于第一活塞3与平衡活塞4之间，第一弹簧5一端与第一活塞3接触，另一端与平衡活塞4接触。
齿轮传动机构包括齿圈9、输入轴18、行星轮24、行星轴22和行星架25。
输入轴18上固定设有太阳轮，太阳轮设有外齿，行星轮24设有外齿，行星轮24与太阳轮啮合，行星轮24外套有齿圈9，齿圈9内、外圈均设有齿，行星轮24与齿圈9内齿啮合，行星架25被第三轴承21轴向限位。
行星轮24通过第四轴承23套在行星轴22上，行星轴22两端套设有行星架25，行星架25被第三轴承21轴向限位，齿圈9被第一轴承19和第二轴承20轴向限位，靠近油缸2一侧的行星架25设有大、小两道外齿。
壳体1与输入轴18转动连接，连接位置处设有第五轴承29，壳体1与输入轴18之间设置有第六轴承30，油缸2套设在输入轴18上，油缸2的小径设有内花键，与输入轴18花键连接。
油缸2的大径内圆与大径外圆上分别设有内齿和外齿，第一对偶片6设有外齿，第一摩擦片7设有内齿，其中，第一对偶片6与第一摩擦片7间隔放置，第一对偶片6外齿与油缸2内齿连接，第一摩擦片7内齿与行星架25一侧的小外齿连接。
离合滑套27上设有内齿，离合滑套27的内齿与油缸2的大径外齿滑动连接，离合滑套27可沿油缸2的大径外齿作轴向移动，离合滑套27靠近行星架25的一端设有齿，该齿能够与行星架25一侧的大外齿相连接。
壳体17与外壳1固定连接，壳体17上设有两道环槽，分别为第三环槽和第四环槽，其中第三环槽内安装有第三卡簧10作轴向限位，第四环槽内安装有第四卡簧15作轴向限位。
壳体17设有定位凸台，第二活塞13与定位凸台接触作轴向限位。第二活塞13内、外径都有密封结构，与壳体17接触，弹簧座14与第二活塞13无接触，弹簧座14内径与壳体17间隙配合。
第二弹簧16置于第二活塞13与弹簧座14之间，第二弹簧16一端与弹簧座14连接，另一端与第二活塞13连接。
壳体17上设有内齿，第二对偶片11设有外齿，第二摩擦片12设有内齿，第二对偶片11和第二摩擦片12间隔放置，第二对偶片11与壳体17内齿连接，第二摩擦片12内齿与齿圈9外齿连接。
制动滑套8设有外齿，制动滑套8外齿与壳体17内齿滑动连接，制动滑套8可沿壳体17内齿作轴向移动，制动滑套8设有内齿，该内齿能够与齿圈9外齿相连接。
具体工作流程：
离合器换挡机构换挡时，油缸2与第一活塞3形成密闭空间，压力油进入密闭空间后，推动第一活塞3向远离油缸2的方向作轴向移动，第一活塞3与第一对偶片6接触。
与此同时，离合滑套27的操纵机构推动离合滑套27沿油缸2的大径外齿向靠近行星架25的方向作轴向移动，待第一对偶片6与第一摩擦片7逐渐接触并形成滑摩，输入即油缸2的转速与输出即行星架25的转速相差很小即同步时，离合滑套27与行星架25直接刚性连接传递动力，离合器换挡完成。
离合器油缸2的压力油及第一摩擦片7的冷却润滑油即可断开，第一活塞3在第一弹簧5的作用下恢复到原始位置，第一摩擦片7与第一对偶片6间无压紧力，不能传递动力。
离合器换挡机构工作时，动力由输入轴18输入，经离合滑套27与行星架25刚性连接，最后由行星架25直接1：1输出。输入的动力全部由离合滑套27与行星架25刚性连接直接传递，没有功率损耗。
制动器换挡机构换挡时，壳体17与第二活塞13形成密闭空间，压力油进入密闭空间后，推动第二活塞13向靠近油缸2的方向作轴向移动，第二活塞13与第二对偶片11接触。
与此同时，制动滑套8的操纵机构推动制动滑套8沿壳体17内齿向远离油缸2的方向作轴向移动，待第二对偶片11与第二摩擦片12逐渐接触并形成滑摩，齿圈9的转速与壳体17的转速同步时，制动滑套8内齿与齿圈9外齿直接刚性连接，锁止齿圈9，制动器换挡完成。
制动器壳体17的压力油及第二摩擦片12的冷却润滑油即可断开，第二活塞13在第二弹簧15的作用下恢复到原始位置，第二摩擦片12与第二对偶片11间无压紧力，不能锁止齿圈9。
制动器换挡机构工作时，动力由输入轴18输入，经行星齿轮24、齿圈9变速最后由行星架25输出。齿圈9的全部锁止扭矩由制动滑套8与壳体17刚性连接直接传递，没有功率损耗。
该行星排式两档变速箱中的离合器和制动器只在变速箱换挡时工作，换挡完成后离合器和制动器打开，由离合滑套和制动滑套与其连接部件刚性连接代替离合器和制动器传递动力，离合滑套和制动滑套均设置有齿，且能够轴向移动并与相配零件相连接，与相配零件连接后进行动力传递，大大降低变速箱的损失，提高了传动效率，且避免了过载打滑风险，增加了离合器和制动器的使用寿命，提升了变速箱的可靠度及质量。
需要理解的是，以上对本实用新型的具体实施例进行的描述只是为了说明本实用新型的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，但本实用新型并不限于上述特定实施方式。凡是在本实用新型权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种自动变速箱换挡装置，其特征在于：该换挡装置包括：
离合器换挡机构，包括离合器和离合滑套(27)，离合器包括外壳(1)、油缸(2)；
制动器换挡机构，包括制动器和制动滑套(8)，制动器包括壳体(17)；
齿轮传动机构，包括齿圈(9)、输入轴(18)、行星轮(24)、行星轴(22)和行星架(25)；
外壳(1)与壳体(17)固定连接；
离合滑套(27)与油缸(2)的大径外齿滑动连接，所述离合滑套(27)沿油缸(2)的大径外齿作轴向移动，能够与行星架(25)相连接；
制动滑套(8)外齿与壳体(17)内齿滑动连接，所述制动滑套(8)沿壳体(17)内齿作轴向移动，能够与齿圈(9)相连接；
壳体(17)与输入轴(18)转动连接，油缸(2)套设在输入轴(18)上，所述油缸(2)与输入轴(18)花键连接；
所述齿圈(9)与行星轮(24)啮合传动，所述输入轴(18)上固定设有太阳轮，所述太阳轮与所述行星轮(24)啮合传动；
所述行星轮(24)套设在行星轴(22)上，所述行星轴(22)两端套设有行星架(25)。
2.根据权利要求1所述的自动变速箱换挡装置，其特征在于：
所述离合器还包括第一活塞(3)、平衡活塞(4)、第一弹簧(5)、第一对偶片(6)、第一摩擦片(7)、第一卡簧(26)、第二卡簧(28)；
所述油缸(2)的大径内齿上设有第一环槽，第一环槽内安装有第一卡簧(26)作轴向限位；
所述油缸(2)的小径外圆设有第二环槽，第二环槽内安装有第二卡簧(28)作轴向限位。
3.根据权利要求2所述的自动变速箱换挡装置，其特征在于：
所述油缸(2)设有定位凸台，所述第一活塞(3)与定位凸台接触作轴向限位；
所述平衡活塞(4)被所述第二卡簧(28)轴向限位；
所述第一弹簧(5)置于第一活塞(3)与平衡活塞(4)之间，第一弹簧(5)一端与第一活塞(3)接触，另一端与平衡活塞(4)接触。
4.根据权利要求3所述的自动变速箱换挡装置，其特征在于：
所述第一对偶片(6)与第一摩擦片(7)间隔放置，所述第一对偶片(6)与油缸(2)花键连接，所述第一摩擦片(7)与行星架(25)花键连接。
5.根据权利要求4所述的自动变速箱换挡装置，其特征在于：
制动器还包括第三卡簧(10)、第二对偶片(11)、第二摩擦片(12)、第二活塞(13)、弹簧座(14)、第四卡簧(15)、第二弹簧(16)；
所述壳体(17)上设有第三环槽和第四环槽，其中第三环槽内安装有第三卡簧(10)作轴向限位，第四环槽内安装有第四卡簧(15)作轴向限位。
6.根据权利要求5所述的自动变速箱换挡装置，其特征在于：
壳体(17)设有定位凸台，所述第二活塞(13)与定位凸台接触作轴向限位；
所述弹簧座(14)被所述第四卡簧(15)轴向限位；
所述第二弹簧(16)置于第二活塞(13)与弹簧座(14)之间，第二弹簧(16)一端与弹簧座(14)接触，另一端与第二活塞(13)接触。
7.根据权利要求6所述的自动变速箱换挡装置，其特征在于：
所述第二对偶片(11)与第二摩擦片(12)间隔放置，所述第二对偶片(11)与壳体(17)花键连接，所述第二摩擦片(12)与齿圈(9)花键连接。
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