CN107289118B - 用于制动器内毂的行星排齿圈润滑结构和润滑方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的是用于制动器内毂的行星排齿圈润滑结构和润滑方法，所述行星排包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈，齿圈同时作为所述制动器的內毂；所述制动器包括摩擦片和钢片，摩擦片和钢片与齿圈相对；齿圈与两侧的集油挡环组成为所述制动器润滑的润滑结构。润滑油通过设在齿圈上沿周向分布的润滑油孔为制动器的摩擦片和钢片润滑。所述齿圈不仅实现了制动器内毂承受大扭矩和行星排齿圈传递功率的基本功能，同时完成了整体结构的平衡与均质布置，实现制动器摩擦副集油、润滑流量导流与分配、齿圈高速旋转滑磨限位等多种功能。本发明齿圈节省空间实现轴向定位，减轻重量节约成本，更好地实现齿圈的动平衡和改善摩擦片润滑冷却效果，提升制动内毂型齿圈的综合性能。

Description

用于制动器内毂的行星排齿圈润滑结构和润滑方法
技术领域
本发明涉及机械传动设计领域，属于一种行星排齿圈实现径向、轴向和齿部摩擦润滑的结构与设计方法，具体是集油、导流、流量匹配和两侧端面减磨润滑的制动内毂型行星排齿圈润滑结构与方法。
背景技术
行星变速机构主要由行星排、制动器、离合器、输入轴、输出轴和外毂总成等组成。行星排是行星变速机构功率传递单元，包括齿圈、太阳轮、行星架等基本构件和行星轮。由于功率传递路线需要，齿圈经常作为制动器内毂，实现齿圈的制动功能。
高功率密度是传动装置的重要发展方向，为实现紧凑、便捷式总体概念布局，取消了齿圈的径向支撑、轴向限位和润滑油分配等专用机构，整体结构简化至极致，但是齿圈承受的载荷、实现的功能和作用是不变的，在多档位下，制动器内毂型行星排齿圈与行星轮、油缸、端盖和摩擦片之间存在高速磨滑工况，必须提供足够的润滑与散热，以避免磨滑件之间滑损、烧伤。
发明内容
针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种用于制动器的行星排齿圈润滑结构及润滑方法，制动器内毂、齿圈为一体结构，在狭窄有限的环形空间内，齿圈不仅实现了制动器内毂承受大扭矩和行星排齿圈传递功率的基本功能，同时完成了整体结构的平衡与均质布置，实现制动器摩擦副集油、润滑流量导流与分配、齿圈高速旋转滑磨限位等多种功能。
实现本发明目的的技术方案为：
一种用于制动器内毂的行星排齿圈润滑结构，所述行星排包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈，所述齿圈同时作为所述制动器的內毂；所述制动器包括摩擦片和钢片，所述摩擦片和钢片与所述齿圈相对；齿圈与两侧的集油挡环Ⅰ、集油挡环Ⅱ组成为所述制动器润滑的润滑结构，润滑油通过设在齿圈上沿周向分布的润滑油孔为制动器的摩擦片和钢片润滑。
所述行星排还包括滚针轴承、减磨垫和行星轮轴；其中，太阳轮与行星轮啮合，同时行星轮与齿圈啮合；行星轮通过滚针轴承、减磨垫和行星轮轴固定在行星架上；行星轮及太阳轮侧面的密封圈和存油环组成分油结构；所述行星架通过花键连接主轴输出。
所述齿圈上共有4-15排润滑油孔，每排润滑油孔数为4-10个；在行星排内设有集油槽，齿圈两侧端面钻打直径为1mm的端面润滑油孔，端面润滑油孔与一径向孔连通，端面润滑油孔通过所述径向孔与集油槽连通。
所述制动器包括行星排外端的油缸、活塞、弹簧座、摩擦片、钢片、外壳端盖、弹簧、弹簧定位销和紧固螺栓，外壳端盖为壳体一部分；在所述制动器中，和钢片交替排列，摩擦片通过齿连接在齿圈上，钢片通过齿连接在外毂端盖上，每一对摩擦片和钢片组成一摩擦副；活塞和油缸设在摩擦片和钢片的外侧；活塞推动钢片和弹簧座进行左右动作。
一种用于制动器内毂的行星排齿圈的润滑方法，包括以下几种方法：基于流量匹配的润滑油孔匹配方法、基于润滑油孔基数的行星排配齿方法、齿圈双侧集油环设计方法和齿圈端面润滑耐磨设计方法。
所述的基于流量匹配的润滑油孔匹配方法为：确定径向润滑油孔基数ar基数，ar为齿圈上每一组油孔的个数，ar＝n(，n为摩擦副数；当要实现端面润滑时,增加1组端面润滑油孔，此时ar＝n+1。
所述的径向润滑油孔直径相同，每组润滑油孔中相邻润滑油孔之间的轴向间距等于一组摩擦副厚度和，即摩擦片与钢片厚度之和；相邻润滑油孔之间的周向分布距离为隔一个齿分布。
所述的基于油孔基数的行星排配齿方法为：在齿圈配齿时，为保证齿圈形成均质结构，齿圈内齿齿数Zr为润滑油孔基数ar的整数倍，然后匹配太阳轮和行星轮齿数；其外花键齿数为内齿齿数的整数倍。
所述的齿圈双侧集油环设计方法为：齿圈双侧形成环槽结构，完全包容而且直接对正行星轮侧面的减磨垫；同时保证集油挡环Ⅱ的右侧端面与行星排左侧减磨垫轴向间隙不小于齿圈与油缸之间的间隙1mm；齿圈左侧集油由左侧内齿和集油挡环Ⅱ形成储油环槽实现，右侧集油由右侧内齿和集油挡环Ⅰ实现；其中集油挡环Ⅰ为可拆装的结构。
所述的齿圈端面润滑耐磨设计方法为：齿圈两侧端面钻打侧油孔——端面润滑油孔，通过径向孔与集油槽连通，保证齿圈在高速旋转时，集油槽油液能够对齿圈与油缸、齿圈与端盖之间形成均布的喷油润滑。齿圈两侧面及与之对应的油缸和端盖对偶面，采用镀铬工艺处理，以增加对偶面之间的耐磨性。
与最接近的现有技术比较，本发明的有益效果为：
本发明提出了一种内毂型齿圈结构，在承受多工况载荷前提下，实现了主动集油、径向浮动支撑、轴向带润滑限位、润滑合理匹配和整体方便拆装等作用，即可满足齿圈的基本要求，又可以满足制动器内毂的使用要求，并且可以有效的改善齿圈动平衡和提升摩擦片的润滑冷却效果，提升制动器的性能。
本发明齿圈不仅实现了制动器内毂承受大扭矩和行星排齿圈传递功率的基本功能，同时完成了整体结构的平衡与均质布置，实现制动器摩擦副集油、润滑流量导流与分配、齿圈高速旋转滑磨限位等多种功能。本发明的优点是设计齿圈径向浮动，节省空间实现齿圈轴向定位，减轻重量节约成本，通过合理布置过油孔等方式，更好的实现齿圈的动平衡和改善摩擦片润滑冷却效果，提升制动内毂型齿圈的综合性能。本发明在有限狭窄的环形空间内，实现行星变速机构输出排全功率输出、制动器结合、行星排甩油聚集、润滑油液沿轴向导流、周向均匀分配、齿圈端面润滑与减磨、齿圈轴向限位等多项动态功能，确保高功率密度概念结构的总体布置。
附图说明
图1为此种新型内毂齿圈一体结构图,
图2是齿圈的立体示意图，
图3是齿圈的正面示意图。
图中：1、齿圈；2、集油挡环Ⅰ；3、减磨垫；4、行星轮；5、行星架；6、主轴；7、太阳轮；8、密封圈；9、存油环；10、行星轮滚针轴承；11、行星轮轴；12、集油挡环Ⅱ；13、油缸；14、活塞；15、弹簧座；16、摩擦片；17、钢片；18、外壳端盖；19、弹簧；20、弹簧定位销；21紧固螺栓；A、润滑油孔；B、端面润滑油孔；C、集油槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明提出一种用于制动器内毂的行星排齿圈润滑结构。其结构为：所述行星排包括太阳轮7、行星轮4、齿圈1、滚针轴承10、减磨垫3、行星轮轴11和行星架5；所述制动器包括行星排外端的油缸13、活塞14、弹簧座15、摩擦片16、钢片17、外壳端盖18、弹簧19、弹簧定位销20和紧固螺栓21，外壳端盖18为壳体一部分。所述行星排的齿圈1同时作为制动器的內毂，制动器的摩擦片16和钢片17与齿圈1相对，齿圈1与两侧的集油挡环Ⅰ2、集油挡环Ⅱ12组成为制动器润滑的润滑结构，润滑油通过设在齿圈1上沿周向分布的润滑油孔A为制动器的摩擦片16和钢片17润滑。
在所述行星排中，太阳轮7与行星轮4啮合，同时行星轮4与齿圈1啮合；行星轮4通过滚针轴承10、减磨垫3和行星轮轴11固定在行星架5上。行星轮4及太阳轮7侧面的密封圈8和存油环9组成分油结构，为行星排的齿轮和轴承润滑。行星架5通过花键连接主轴6输出。所述齿圈1上共有4-15排润滑油孔，每排润滑油孔数为4-10个。在行星排内设有集油槽C，齿圈1两侧端面钻打直径为1mm的端面润滑油孔B，端面润滑油孔B与一径向孔连通，端面润滑油孔B通过所述径向孔与集油槽C连通。
在所述制动器中，摩擦片16和钢片17交替排列，摩擦片16通过齿连接在齿圈1上，钢片17通过齿连接在外毂端盖18上，每一对摩擦片16和钢片17组成一摩擦副，摩擦副同材同质。活塞14和油缸13设在摩擦片16和钢片17的外侧。活塞14推动钢片17和弹簧座15进行左右动作。
如图2、图3所示为集油挡环Ⅰ2、集油挡环Ⅱ12和齿圈1组合在一起的三维结构实例示意图。
本发明用于制动器内毂的行星排齿圈润滑方法，包括以下几种方法：
1、基于流量匹配的润滑油孔匹配方法
径向润滑油孔基数ar确定：基数ar为齿圈上每一组油孔A的个数，ar＝n(，n为摩擦副数。当要实现端面润滑时,增加1组端面润滑油孔B，此时ar＝n+1。在图2所示的实施例中，摩擦副数n＝6,则径向润滑油孔基数ar取值为6+1＝7。
由于摩擦副同材同质，热负荷接近，因此采用直径相同的径向润滑油孔，相邻润滑油孔之间轴向间距等于一组摩擦副厚度和，即摩擦片与钢片厚度之和；相邻润滑油孔之间的周向分布距离为隔一个齿分布。端面润滑由于滑磨热量少可以适当减小喷油孔直径。
2、基于润滑油孔分组基数的行星排配齿方法
在齿圈配齿时，为保证齿圈形成均质结构，齿圈内齿齿数Zr为润滑油孔基数ar的整数倍，然后匹配太阳轮和行星轮齿数；其外花键齿数为内齿齿数的整数倍，以形成内外齿的齿槽在径向相对设计，以确保齿圈径向润滑油孔在齿槽加工，不用修剃外齿，消除由于不均匀剃外齿导致的不平衡，在所示的图2、图3中，润滑油孔基数为7，齿圈内齿为77，模数为4，外齿齿数也为77，模数为4.5，11组润滑油孔均布。
3、齿圈双侧集油环设计方法
为收集从行星轮减磨垫甩出的润滑油液，避免油液外泄至齿圈轴向集油空间以外，保证在狭小有限轴向空间内，齿圈双侧形成环槽结构，完全包容而且直接对正行星轮侧面的减磨垫。同时保证集油挡环Ⅱ的右侧端面与行星排左侧减磨垫轴向间隙1-3mm(不小于齿圈与油缸之间的间隙1mm)。齿圈左侧集油由车削左侧内齿2mm和电子束焊集油挡环Ⅱ形成储油环槽实现，右侧集油车削右侧内齿8mm和集油挡环Ⅰ实现，其中集油挡环Ⅰ为可拆装的结构，以实现齿圈在行星排的便捷拆装。
4、齿圈端面润滑耐磨设计方法
齿圈两侧端面钻打直径为1mm的侧油孔(端面润滑油孔B)，钻打周向位置参照齿圈径向润滑油孔，通过径向孔与集油槽连通，保证齿圈在高速旋转时，集油槽油液能够对齿圈与油缸、齿圈与端盖之间形成均布的喷油润滑。
齿圈两侧端面及与之相对的油缸、端盖对偶面，采用镀铬工艺处理，以增加对偶面之间的耐磨性。

Claims (7)

1.一种用于制动器内毂的行星排齿圈润滑结构，其特征在于：所述行星排包括太阳轮(7)、行星轮(4)、行星架(5)和齿圈(1)，所述齿圈(1)同时作为所述制动器的內毂；所述制动器包括摩擦片(16)和钢片(17)，所述摩擦片(16)和钢片(17)与所述齿圈(1)相对；所述齿圈(1)与两侧的集油挡环Ⅰ(2)、集油挡环Ⅱ(12)组成为所述制动器润滑的润滑结构，润滑油通过设在齿圈(1)上沿周向分布的润滑油孔(A)为制动器的摩擦片(16)和钢片(17)润滑；
所述行星排还包括滚针轴承(10)、减磨垫(3)和行星轮轴(11)；其中，太阳轮(7)与行星轮(4)啮合，同时行星轮(4)与齿圈(1)啮合；行星轮(4)通过滚针轴承(10)、减磨垫(3)和行星轮轴(11)固定在行星架(5)上；行星轮(4)及太阳轮(7)侧面的密封圈(8)和存油环(9)组成分油结构；所述行星架(5)通过花键连接主轴(6)输出；
所述齿圈(1)上共有4-15排润滑油孔，每排润滑油孔数为4-10个；在行星排内设有集油槽(C)，齿圈(1)两侧端面钻打直径为1mm的端面润滑油孔(B)，端面润滑油孔(B)与一径向孔连通，端面润滑油孔(B)通过所述径向孔与集油槽(C)连通；
所述制动器包括行星排外端的油缸(13)、活塞(14)、弹簧座(15)、摩擦片(16)、钢片(17)、外壳端盖(18)、弹簧(19)、弹簧定位销(20)和紧固螺栓(21)，外壳端盖(18)为壳体一部分；在所述制动器中，摩擦片(16)和钢片(17)交替排列，摩擦片(16)通过齿连接在齿圈(1)上，钢片(17)通过齿连接在外毂端盖(18)上，每一对摩擦片(16)和钢片(17)组成一摩擦副；活塞(14)和油缸(13)设在摩擦片(16)和钢片(17)的外侧；活塞(14)推动钢片(17)和弹簧座(15)进行左右动作。
2.一种用于如权利要求1所述的制动器内毂的行星排齿圈润滑结构的润滑方法，其特征在于，包括以下几种方法：基于流量匹配的润滑油孔匹配方法、基于润滑油孔基数的行星排配齿方法、齿圈双侧集油环设计方法和齿圈端面润滑耐磨设计方法。
3.根据权利要求2所述的用于制动器内毂的行星排齿圈润滑结构的润滑方法，其特征在于，所述的基于流量匹配的润滑油孔匹配方法为：确定径向润滑油孔基数ar，ar为齿圈上每一组油孔的个数，ar＝n，n为摩擦副数；当要实现端面润滑时,增加1组端面润滑油孔，此时ar＝n+1。
4.根据权利要求3所述的用于制动器内毂的行星排齿圈润滑结构的润滑方法，其特征在于：所述的径向润滑油孔直径相同，每组润滑油孔中相邻润滑油孔之间的轴向间距等于一组摩擦副厚度和，即摩擦片与钢片厚度之和；相邻润滑油孔之间的周向分布距离为隔一个齿分布。
5.根据权利要求2所述的用于制动器内毂的行星排齿圈润滑结构的润滑方法，其特征在于，所述的基于润滑 油孔基数的行星排配齿方法为：在齿圈配齿时，为保证齿圈形成均质结构，齿圈内齿齿数Zr为润滑油孔基数ar的整数倍，然后匹配太阳轮和行星轮齿数；其外花键齿数为内齿齿数的整数倍。
6.根据权利要求2所述的用于制动器内毂的行星排齿圈润滑结构的润滑方法，其特征在于，所述的齿圈双侧集油环设计方法为：齿圈双侧形成环槽结构，完全包容而且直接对正行星轮侧面的减磨垫；同时保证集油挡环Ⅱ的右侧端面与行星排左侧减磨垫轴向间隙不小于齿圈与油缸之间的间隙1mm；齿圈左侧集油由左侧内齿和集油挡环Ⅱ形成储油环槽实现，右侧集油由右侧内齿和集油挡环Ⅰ实现；其中集油挡环Ⅰ为可拆装的结构。
7.根据权利要求2所述的用于制动器内毂的行星排齿圈润滑结构的润滑方法，其特征在于，所述的齿圈端面润滑耐磨设计方法为：齿圈两侧端面钻打端面润滑油孔，通过径向孔与集油槽连通，保证齿圈在高速旋转时，集油槽油液能够对齿圈与油缸、齿圈与端盖之间形成均布的喷油润滑；齿圈两侧面及与之对应的油缸和端盖对偶面，采用镀铬工艺处理，以增加对偶面之间的耐磨性。
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