CN212338137U - 一控二行星齿轮变速器 - Google Patents

Abstract

一种一控二行星齿轮变速器，包括壳体、行星排、作动器组件、制动器组件与离合器组件，所述制动器组件包括设置于壳体与行星排之间的楔形块对偶片，所述楔形块对偶片的后侧设置有楔形块组件，所述楔形块对偶片的前侧设置有作动器组件，所述楔形块组件的后侧设置有离合器组件，所述离合器组件与楔形块组件之间经由连杆连接。本变速器只用一个作动器，节省成本、减小空间占用、便于安装；无需单向离合器，却可以实现换挡不冲击，节省成本、减小空间占用、便于安装；换挡过程只需控制一个作动器工作，不存在协调两个作动器的动作时间，控制简单，且不存在控制失误两个换挡执行单元同时抱死可能；换挡过程平顺且无动力中断。

Description

一控二行星齿轮变速器

技术领域

本实用新型涉及一种一控二行星齿轮变速器。

背景技术

随着电动汽车的发展，新型少挡位变速器的开发成为热点。传统变速器内每个换挡元件都需要一个作动器来驱动，所以，现有的少挡位变速器的挡位切换需要同时控制2个或多个作动器来实现。

比如，在专利号为CN201210472213.5的在先专利中公开了一种电动汽车用两挡变速器，其电磁制动器B1和电磁离合器C1分别需要一个电磁作动器，换挡时要同时控制这两个作动器；在专利号为CN201710651749.6的在先专利中公开了一种电动车用单排行星齿轮系两挡驱动系统，其换挡作动器采用油压驱动，需要分别控制制动器和离合器的活塞工作状态达到挡位切换。2个或更多个作动器，导致变速器的制造成本高，装配工艺复杂；并且换挡时需要精确地控制各作动器的动作时间差配合电机转速，否则将导致换挡冲击，甚至变速器失效等问题。

在专利号为CN201820762283.7的在先专利中公开了一种用一个作动器控制2个换挡执行元件的变速器，很好的解决了以上问题。但一个作动器需要同时提供分离离合器和压紧制动器的力，另外要进一步的有效降低换挡冲出，需要额外安装单向离合器。因此，在降低变速器体积、成本、降低能耗和改善装配工艺方面仍有改进空间。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种一控二行星齿轮变速器。

本实用新型的技术方案在于：一种一控二行星齿轮变速器，包括壳体、行星排、作动器组件、制动器组件与离合器组件，所述制动器组件包括设置于壳体与行星排之间的楔形块对偶片，所述楔形块对偶片的后侧设置有楔形块组件，所述楔形块对偶片的前侧设置有作动器组件，所述楔形块组件的后侧设置有离合器组件，所述离合器组件与楔形块组件之间经由连杆连接。

进一步地，所述楔形块组件包括楔形块载体片，所述楔形块载体片与楔形块对偶片相对设置，所述楔形块载体片上沿圆周方向设置有至少一个非圆通孔，所述非圆通孔内设置有与非圆通孔相配合的楔形块，所述楔形块载体片后侧设置有挡片，所述楔形块与固定于挡片上的定位螺栓滑动连接，所述楔形块与挡片之间设置有第一弹性体，所述挡片的后侧设置有支撑片。

进一步地，所述楔形块与楔形块对偶片相对的一面为斜面，所述楔形块的高侧与低侧均设置有阻挡面。

进一步地，所述楔形块对偶片与楔形块载体片相对的面上设置有至少一个对偶孔、对偶槽或楔形凸块，所述对偶孔、对偶槽或楔形凸块与楔形块一一对应。

进一步地，所述离合器组件包括离合器压盘，所述离合器压盘与楔形块组件之间设置有摩擦片与摩擦片对偶片，所述摩擦片与摩擦片对偶片交替设置。

进一步地，所述连杆的两端分别固定于离合器压盘与楔形块载体片上，所述楔形块载体片与挡片之间设置有第二弹性体。

进一步地，所述楔形块载体片与挡片通过内花键与齿圈滑动连接。

进一步地，所述行星排上设置有太阳轮转接件，所述摩擦片通过其内圈的花键与太阳轮转接件滑动连接，所述摩擦片对偶片通过其外圈的花键或孔与连杆滑动连接。

进一步地，所述作动器组件包括与楔形块对偶片固连的作动器推盘，所述作动器推盘设置于活塞上，所述活塞周部设置有密封圈。

进一步地，所述行星排由太阳轮、行星架和齿圈组成。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：

a)只用一个作动器，节省成本、减小空间占用、便于安装。

b)无需单向离合器，却可以实现换挡不冲击，节省成本、减小空间占用、便于安装。

c)换挡过程只需控制一个作动器工作，不存在协调两个作动器的动作时间，控制简单，且不存在控制失误两个换挡执行单元同时抱死可能。

d)换挡过程平顺且无动力中断；

e)与其它一控二变速器相比，制动过程无需压紧多片式摩擦副的力，对作动器动力要求低，可以大大降低制动单元动力装置的体积、成本和能耗。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

图2为本实用新型的拉维娜式无齿圈变速器示意图；

图3为楔形块示意图；

图4为楔形块载体片示意图；

图中1-壳体，2-行星排，3-楔形块对偶片，4-连杆，5-楔形块载体片，6-非圆通孔，7-楔形块，8-挡片，9-定位螺栓，10-第一弹性体，11-支撑片，12-对偶孔，13-离合器压盘，14-摩擦片，15-摩擦片对偶片，16-第二弹性体，17-作动器推盘，18-活塞，19-密封圈，20-太阳轮，21-太阳轮转接件，22-行星架，23-齿圈。

具体实施方式

为让本实用新型的上述特征和优点能更浅显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下，但本实用新型并不限于此。

参考图1。

一种一控二行星齿轮变速器，包括壳体1、行星排2、作动器组件、制动器组件与离合器组件，所述制动器组件包括设置于壳体与行星排之间的楔形块对偶片3，所述楔形块对偶片通过其外圈的花键与壳体滑动连接，所述楔形块对偶片的后侧设置有楔形块组件，所述楔形块对偶片的前侧设置有作动器组件，所述楔形块组件的后侧设置有离合器组件，所述离合器组件与楔形块组件之间经由连杆4连接。

在本实施例中，所述行星排由太阳轮20、行星架22和齿圈23组成。

在本实施例中，所述楔形块组件包括楔形块载体片5，所述楔形块载体片与楔形块对偶片相对设置，所述楔形块载体片上沿圆周方向设置有至少一个非圆通孔6，所述非圆通孔内设置有与非圆通孔相配合的楔形块7，以避免楔形块在通孔内转动，所述楔形块载体片后侧设置有挡片8，所述楔形块中部设置有台阶孔，所述楔形块与固定于挡片上的定位螺栓9滑动连接，楔形块向楔形块对偶片方向滑动的距离受定位螺栓头限制，所述楔形块与挡片之间设置有第一弹性体10，第一弹性体的作用力使楔形块向楔形块对偶片方向滑动，，所述第一弹性体包含但不限于螺旋弹簧、波形弹簧、蝶形弹簧、弹片、橡胶块等，所述第一弹性体套在所述定位螺栓上，并且一端抵挡片，另一端抵楔形块的非工作面，所述挡片的后侧设置有支撑片11，所述支撑片与壳体固定连接。

在本实施例中，所述楔形块对偶片与楔形块载体片相对的面上设置有至少一个对偶孔、对偶槽或楔形凸块，优选为对偶孔12，所述对偶孔、对偶槽或楔形凸块与楔形块一一对应。

在本实施例中，所述楔形块与楔形块对偶片相对的一面为斜面，所述楔形块的高侧与低侧均设置有阻挡面，楔形块安装方向为齿圈正向旋转时，保证楔形块斜面方向从低到高滑过对偶孔。初始状态下，楔形块斜面最高部位不超过楔形块载体片的摩擦面（与楔形块对偶片接触的面），或超过很小，在作动器推盘没有推动情况下不影响楔形块与楔形块对偶片的相对旋转运动。

在本实施例中，楔形块载体片与楔形块对偶片相对的一面未设置非圆通孔部分可以做成平面或平面带油槽，另一面可以做成平面或平面带盲孔，以实现楔形块对偶片与楔形块载体片之间的润滑与第二弹性体的稳固安装。

在本实施例中，所述离合器组件包括离合器压盘13，所述离合器压盘与挡片之间设置有摩擦片14与摩擦片对偶片15，所述摩擦片与摩擦片对偶片交替设置，所述离合器压盘和挡片与摩擦片的接触面的加工工艺与摩擦片对偶片的加工工艺相同。

在本实施例中，所述连杆的两端分别固定于离合器压盘与楔形块载体片上，所述楔形块载体片与挡片之间设置有第二弹性体16，当楔形块载体片受外力移动时，离合器压盘一同移动，所述第二弹性体使得离合器压盘与挡片尽可能的压紧摩擦片与摩擦片对偶片。

在本实施例中，所述楔形块载体片与挡片通过内花键与行星排滑动连接，优选的，所述楔形块载体片与挡片通过内花键与行星排中的齿圈滑动连接。

在本实施例中，所述行星排上设置有太阳轮转接件21，太阳轮转接件与太阳轮固定连接或通过花键滑动连接，所述摩擦片通过其内圈的花键与太阳轮转接件滑动连接，所述摩擦片对偶片通过其外圈的花键或孔与连杆滑动连接。

在本实施例中，所述作动器组件包括与楔形块对偶片固连的作动器推盘17，所述作动器推盘设置于活塞18上，所述活塞周部设置有密封圈19，在本实施例中，活塞不设置弹簧，通过活塞腔负压复位。

工作原理：

初始状态：制动器分开，离合器结合，变速器处于二挡（直接挡）。此时第二弹性体对楔形块载体片的作用力向右。相应的，楔形块载体片通过连杆对离合器压盘的作用力同时向右，第二弹性体对挡片的作用力向左，这样在离合器压盘和挡片的作用下，摩擦片与摩擦片对偶片处于压紧状态。离合器的结合使得齿圈与太阳轮同步转动，而太阳轮与齿圈的同步转动挟持行星架同步转动，从而变速器处于1:1的直接挡，在本实施例为2挡。

降挡时：作动器推盘向楔形块对偶片施加压力，楔形块对偶片与楔形块载体片逐步接合，楔形块对偶片推着楔形块组件轴向移动，当楔形块对偶片与楔形块载体片间的间隙为零后，作动器推盘继续推动楔形块对偶片，挡片受到支撑片的阻挡，作动器推盘对楔形块载体片的压力，抵消部分第二弹性体对楔形块载体片向作动器推盘方向的弹力，使通过连杆作用在离合器压盘对离合器摩擦副的压力减小，直至离合器压盘远离作动器推盘方向移动到设计的极限位置，离合器分离完成。与此同时，楔形块载体片受到楔形块对偶片的推压后，第二弹性体被压缩，楔形块斜面可以露出楔形块载体片摩擦面（但楔形块斜面低侧的阻挡面制动后露出），同时楔形块载体片在齿圈带动下继续旋转，带动楔形块由斜面的低侧到高侧顺着楔形块对偶片的对偶孔的边缘滑过，这时，楔形块受对偶片推动，压缩第一弹性体，从而楔形块“缩”到楔形块载体片摩擦面内，确保齿圈不会瞬间被制动，造成冲击；随着离合器压力减小直至撤消后，离合器带动齿圈的旋转的力越来越小直至撤消，在行星排其它构件的作用下，齿圈正转速度逐步减小，当速度降为0后，并有反向旋转趋势时，楔形块斜面高侧的阻挡面与楔形块对偶片对偶孔的阻挡面接合，楔形块对偶片限制了楔形块反向旋转，也通过楔形块载体片限制了齿圈反向旋转。根据行星齿轮运动动力学原理，太阳轮输入、齿圈制动，行星架输出，速比大于2，在本实施例中为1挡。

升挡时：作动器推盘远离楔形块载体片方向移动直至设计的极限位置，通过楔形块对偶片对楔形块载体片压力逐渐减小直至压力为0，楔形块载体片在第二弹性体弹性作用下向作动器推盘方向移动，并通过连杆带动离合器压盘逐步压向离合器摩擦副，直至压到设计的极限位置，离合器逐步结合。在此过程，太阳轮通过太阳轮转接件对离合器施加正向旋转力，齿圈通过楔形块载体片、连杆对离合器施加反向旋转力，当太阳轮通过太阳轮转接件对离合器施加的旋转力大于摩擦副的摩擦力时，摩擦片滑磨，在滑磨过程，太阳轮通过离合器带动楔形块组件同向（正向）旋转，楔形块组件正向旋转时，带动楔形块正向旋转，当楔形块斜面高侧滑到楔形块对偶片对偶孔的边缘时，在楔形块对偶片对偶孔边缘的反作用下，楔形块压缩第一弹性体，楔形块缩到楔形块载体片内，从而确保楔形块组件能正向旋转，进而带动齿圈正向旋转，解除制动，直到楔形块与楔形块对偶片完全分离，与此同时，齿圈转速从0逐渐升高，太阳轮转速逐渐降低，当齿圈与太阳轮转速相同，且太阳轮作用在离合器上的旋转力小于摩擦副的摩擦力时，太阳轮与齿圈挟持行星架同步转动，实现升挡目的。

倒挡时：作动器推盘将楔形块载体片推到设计的极限位置，相应地推动离合器压盘远离摩擦副方向移动到设计的极限位置，离合器分离。同时，不能再继续压缩第二弹性体，楔形块在第一弹性体作用下，楔形块低侧阻挡面可以露出楔形块载体片摩擦面外。输入动力反转时，齿圈有正转趋势，一旦齿圈正转，带动楔形块组件相对楔形块对偶片转动，使楔形块套入楔形块对偶片的对偶孔中，对偶孔的一个阻挡面与楔形块的斜面的低侧阻挡面相互阻挡，使楔形块组件不与楔形块对偶片相对转动，从而对齿圈起制动作用，实现倒挡。

本设计中由于推盘提供的推力足以使离合器分离和楔形块后退即可，而推压楔形块后退总力小于200N即可，远小于压紧制动力（一般5000N左右），因此本发明控制两个换挡单元的力相当于控制一个传统换挡单元的力。

当然，如图2所述，通过对本发明的简单变形，形成拉维娜式无齿圈变速器。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种一控二行星齿轮变速器，包括壳体、行星排、作动器组件、制动器组件与离合器组件，其特征在于，所述制动器组件包括设置于壳体与行星排之间的楔形块对偶片，所述楔形块对偶片的后侧设置有楔形块组件，所述楔形块对偶片的前侧设置有作动器组件，所述楔形块组件的后侧设置有离合器组件，所述离合器组件与楔形块组件之间经由连杆连接。

2.根据权利要求1所述的一种一控二行星齿轮变速器，其特征在于，所述楔形块组件包括楔形块载体片，所述楔形块载体片与楔形块对偶片相对设置，所述楔形块载体片上沿圆周方向设置有至少一个非圆通孔，所述非圆通孔内设置有与非圆通孔相配合的楔形块，所述楔形块载体片后侧设置有挡片，所述楔形块与固定于挡片上的定位螺栓滑动连接，所述楔形块与挡片之间设置有第一弹性体，所述挡片的后侧设置有支撑片。

3.根据权利要求2所述的一种一控二行星齿轮变速器，其特征在于，所述楔形块与楔形块对偶片相对的一面为斜面，所述楔形块的高侧与低侧均设置有阻挡面。

4.根据权利要求2所述的一种一控二行星齿轮变速器，其特征在于，所述楔形块对偶片与楔形块载体片相对的面上设置有至少一个对偶孔、对偶槽或楔形凸块，所述对偶孔、对偶槽或楔形凸块与楔形块一一对应。

5.根据权利要求2所述的一种一控二行星齿轮变速器，其特征在于，所述离合器组件包括离合器压盘，所述离合器压盘与楔形块组件之间设置有摩擦片与摩擦片对偶片，所述摩擦片与摩擦片对偶片交替设置。

6.根据权利要求5所述的一种一控二行星齿轮变速器，其特征在于，所述连杆的两端分别固定于离合器压盘与楔形块载体片上，所述楔形块载体片与挡片之间设置有第二弹性体。

7.根据权利要求2、3或4所述的一种一控二行星齿轮变速器，其特征在于，所述楔形块载体片与挡片通过内花键与行星排滑动连接。

8.根据权利要求5或6所述的一种一控二行星齿轮变速器，其特征在于，所述行星排上设置有太阳轮转接件，所述摩擦片通过其内圈的花键与太阳轮转接件滑动连接，所述摩擦片对偶片通过其外圈的花键或孔与连杆滑动连接。

9.根据权利要求1所述的一种一控二行星齿轮变速器，其特征在于，所述作动器组件包括与楔形块对偶片固连的作动器推盘，所述作动器推盘设置于活塞上，所述活塞周部设置有密封圈。

10.根据权利要求1所述的一种一控二行星齿轮变速器，其特征在于，所述行星排由太阳轮、行星架和齿圈组成。

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