CN113389858A - 行星齿轮变速器 - Google Patents

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Abstract

一种行星齿轮变速器，包括壳体、行星齿轮组、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齿轮组之间的对偶片，所述对偶片的后侧设置有楔形块组件，前侧设置有驱动器推盘，所述楔形块组件的后侧设置有支撑片。本发明换档过程平顺且无动力中断；制动时无需传统多片式摩擦片，也无需单向离合器，换档机构体积小；制动过程无需压紧多片式摩擦副的力，对驱动器动力要求低，可以大大降低制动单元动力装置的体积、成本和能耗。

Description

行星齿轮变速器
技术领域
本发明涉及一种行星齿轮变速器，尤其是使用了楔形块换挡机构的行星齿轮变速器。
背景技术
在传统汽车行星齿轮变速器领域，行星齿轮变速器换档执行机构的制动单元，多片式湿式制动器与单向超越离合器同时使用或带式制动器与单向超越离合器同时使用被普遍应用，多片式湿式制动器使动力传递平滑柔和，且使用寿命长，单向超越离合器的应用有效消除了降档冲击，缩短了换档时间，降低了能量损耗。
但两个单元的应用增加了成本、加大了变速器的体积；压紧摩擦片需要的压力较大，一般都在5000N左右，如果压力小了，则容易打滑，无法有效传递动力，且摩擦片容易烧片，为了保证压紧力，势必增加换档动力源装置的体积、成本和能量损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种行星齿轮变速器。
本发明的技术方案在于：一种行星齿轮变速器，包括壳体、行星排、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，所述对偶片的后侧设置有楔形块组件，前侧设置有驱动器推盘，所述楔形块组件的后侧设置有支撑片。
进一步的，所述楔形块组件包括由前至后依次设置的楔形块摩擦片、连杆、弹性体与挡片，所述楔形块摩擦片与楔形块对偶片相对设置，弹性体两端分别抵靠挡片、楔形块摩擦片或者分别与挡片、楔形块摩擦片固定连接，连杆一端与挡片或楔形块摩擦片中的一片固定连接，连杆另一端与楔形块摩擦片或挡片滑动连接，与连杆固定连接的为固定片，滑动连接的为活动片，连杆上于活动片的前后两侧固定安装有限位块。
进一步的，所述楔形块摩擦片上与楔形块对偶片相对的一面上设置有至少一个楔形部，所述楔形部一侧为斜面、另一侧为垂直或近似垂直于楔形块摩擦片的阻挡面，楔形块对偶片上与楔形块摩擦片相对的一面上设置有孔部、槽部或楔形凸部，楔形凸部一侧为斜面、另一侧为阻挡面，孔部、槽部或楔形凸部与楔形部一一对应设置，所述孔部或槽部的尺寸大于楔形部的尺寸。
进一步的，设置多个楔形部时，各个楔形部圆周均布在楔形块摩擦片上。
进一步的，所述行星排包括太阳轮、行星架与齿圈，其中之一为制动构件，制动构件的外圈设置有花键槽，所述楔形块摩擦片与挡片均通过或其中之一通过设置在其内圈上的花键与制动构件的花键槽滑动连接。
进一步的，所述壳体内设置有内花键，所述楔形块对偶片通过设置在其外圈上的外花键与壳体滑动连接。
进一步的，所述驱动器推盘的前侧设置有驱动器，所述驱动器包括活塞、活塞腔与密封圈。
进一步的，离合器组件由离合器鼓、离合器推盘、离合器活塞腔、离合器活塞、离合器密封圈、离合器摩擦片、离合器对偶片组成，所述离合器摩擦片通过其内圈的花键与制动构件的花键槽滑动连接，离合器鼓与非制动构件的其中之一固接或花键连接。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：
a)换档过程平顺且无动力中断；
b)制动时无需传统多片式摩擦片，也无需单向离合器，换档机构体积小；
c)制动过程无需压紧多片式摩擦副的力，对驱动器动力要求低，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为本发明结构示意图；
图2为楔形块摩擦片示意图；
图3为楔形块示意图；
图4为楔形块对偶片示意图；
图5为双行星排（CR-CR结构）两档变速器示意图；
图6为拉维娜式无齿圈三档变速器示意图；
图中：1-壳体，2-行星排，3-离合器组件，4-楔形块对偶片，5-驱动器推盘，6-支撑片，7-楔形块摩擦片，8-连杆，9-弹性体，10-挡片，11-限位块，12-楔形部，13-孔部，14-活塞腔，15-密封圈，16-活塞，17-太阳轮，18-行星架，19-齿圈。
具体实施方式
为让本发明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，但本发明并不限于此。
参考图1-图4。
在本发明一较佳实施例中，一种行星齿轮变速器，包括壳体1、行星齿轮组2、制动器组件与离合器组件3，所述制动器组件包括设置于壳体与行星齿轮组之间的楔形块对偶片4，所述楔形块对偶片的后侧设置有楔形块组件，前侧设置有驱动器推盘5，所述楔形块组件的后侧设置有支撑片6。
在本实施例中，所述楔形块组件包括由前至后依次设置的楔形块摩擦片7、连杆8、弹性体9与挡片10，所述楔形块摩擦片与楔形块对偶片相对设置，弹性体两端分别抵靠挡片、楔形块摩擦片或者分别与挡片、楔形块摩擦片连接固定，连杆一端与挡片或楔形块摩擦片中的一片固定连接，连杆另一端与楔形块摩擦片或挡片滑动连接，与连杆固定连接的为固定片，滑动连接的为活动片，连杆上于活动片的前后两侧固定安装有限位块11，所述限位块的具体类型包含但不限于卡簧、销、螺栓头、螺帽或连杆的一部分。由于限位块的存在，楔形块摩擦片在楔形块对偶片的推动下与挡片之间的距离在一定范围内改变。
在本实施例中，所述楔形块摩擦片上与楔形块对偶片相对的一面上设置有至少一个楔形部12，所述楔形部一侧为斜面、另一侧为垂直于楔形块摩擦片的阻挡面，楔形块对偶片上与楔形块摩擦片相对的一面上设置有孔部、槽部或楔形凸部，楔形凸部一侧为斜面、另一侧为阻挡面，孔部、槽部或楔形凸部与楔形部一一对应设置。
在本实施例中，设置多个楔形部时，各个楔形部圆周均布在楔形块摩擦片上。
在本实施例中，所述行星排包括太阳轮17、行星架18与齿圈19，其中之一为制动构件，本实施例中选择齿圈作为制动构件，制动构件的外圈设置有花键槽，所述楔形块摩擦片与挡片均通过或其中之一通过设置在其内圈上的花键与制动构件的花键槽滑动连接。
优选的，对偶片上设置的为孔部13，楔形块摩擦片上的楔形部有一斜面，当输入正转，且楔形块摩擦片相对楔形块对偶片旋转时，斜面从低到高与楔形块对偶片相对转动；楔形块摩擦片上的楔形部有一个阻挡面，分布在斜面的高侧，当行星排的齿圈有反转趋势时，阻挡面被楔形块对偶片的阻挡面阻挡，从而将行星排的齿圈制动。
在本实施例中，所述孔部或槽部的尺寸大于楔形部的尺寸，楔形块对偶片与楔形块摩擦片旋转接合时，楔形部能楔入孔内，并且行星排的齿圈正转时，楔形块摩擦片上的楔形部从低到高滑过楔形块对偶片上孔的边缘，行星排的齿圈有反转趋势时，楔形部上的阻挡面被楔形块对偶片上的阻挡面阻挡，不能相对旋转，从而行星排的齿圈被制动。
在本实施例中，所述壳体内设置有内花键，所述楔形块对偶片通过设置在其外圈上的外花键与壳体滑动连接。
当然，楔形块摩擦片与挡片亦可不设置内花键而是设置外圈上的外花键与壳体滑动连接，此时楔形块对偶片不设置外花键，而是设置内圈上的内花键与行星排的齿圈的花键槽滑动连接。
在本实施例中，所述驱动器推盘的前侧设置有驱动器，所述驱动器的推力来源包含但不限于电磁、液压、气压、电推杆、蜗轮蜗杆及其它机械力，优选的，本实施例中选择液压驱动器，包括活塞腔14、密封圈15与活塞16，制动时给活塞腔加压，解除制动时，前段利用弹性体回弹反推活塞后退，挤出液压油，后段利用惯性及楔形块摩擦片与楔形块对偶片相对滑磨时的油膜压力挤压活塞，使活塞后退；也可利用电子油泵抽油，使活塞腔负压使活塞回位。
在本实施例中，离合器组件由离合器鼓、离合器推盘、离合器活塞腔、离合器活塞、离合器密封圈、离合器摩擦片、离合器对偶片组成，所述离合器摩擦片通过其内圈的花键与齿圈的花键槽滑动连接，离合器鼓与太阳轮固接或花键连接。
工作原理：当需要降档时，离合器活塞腔压力逐渐减小，直至负压，相应地，离合器活塞与离合器驱动器推盘随着逐渐后退，离合器摩擦片与离合器对偶片滑磨并逐渐分离。与此同时，驱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摩擦片逐步接合，并推着楔形块组件向支撑片轴向移动，当楔形块对偶片与楔形块摩擦片、挡片与支撑片间的间隙为零后，驱动器推盘继续推动楔形块对偶片向支撑片方向移动，同时楔形块摩擦片在齿圈带动下继续旋转，楔形块摩擦片上的楔形部斜面从低到高顺着楔形块对偶片上的孔的边缘与楔形块对偶片相对转动，当楔形部斜面高位滑到楔形块对偶片边缘时，弹性体被压缩，确保楔形块摩擦片能继续旋转，齿圈不会瞬间被制动，造成冲击。并且，由于离合器的分离，带动齿圈原旋转方向转动的力减少直至撤消后，在行星排其它构件的作用下，齿圈转速逐步减小，当转速降为0，并有反向旋转趋势时，楔形部的阻挡面与楔形块对偶片的阻挡面接合，楔形块对偶片限制了楔形块摩擦片反向旋转，从而起到制动齿圈的目的。按照行星轮传动规律，太阳轮输入，齿圈制动，减速增扭后的动力从行星架传到输出轴。
升档解除制动时，制动器活塞腔压力逐渐减小，对楔形块对偶片压力逐渐减小，楔形块摩擦片在弹性体弹性作用下向驱动器推盘方向移动，被压缩的弹性体逐步释放，当弹性体释放到一定量时，离合器结合过程滑磨力带动楔形块摩擦片和齿圈从0开始正转，当楔形部斜面高处与楔形块对偶片孔边缘接合时，挤压弹性体，楔形块摩擦片与楔形块对偶片能相对转动，直到楔形部与楔形块对偶片完全分离。离合器结合时，离合器活塞腔压力逐渐增大，直至达到设计的压力。相应地，离合器活塞推着离合器推盘，离合器推盘压紧离合器摩擦片与离合器对偶片使其滑磨并逐渐结合，滑磨过程将齿圈的转速逐渐带到与太阳轮同转速。这样，齿圈与太阳轮同步转动并挟持行星架同步转动，该传动为直接档，从而实现升档。
由于换档过程分离与制动同时进行，离合器分离过程滑磨分离，制动器制动过程齿圈从高转速逐渐降为0，所以换档过程平顺且无动力中断。
当电动车需要倒档时，离合器完全分离，驱动器推盘将楔形块摩擦片推到设计的极限位置，弹性体不能再继续压缩，当输入轴反转时，虽然齿圈有正转趋势，但活塞腔内的液体不具有压缩性能，使驱动器推盘不会被反推，利用斜面阻挡，使楔形块摩擦片不与楔形块对偶片相对转动，从而对齿圈起制动作用，实现倒档。
当然，如图5所示，可通过对本发明的简单变形，形成双行星排（CR-CR结构）两档变速器。也可以如图6所述，通过对本发明的简单变形，形成拉维娜式无齿圈三档变速器。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“ 纵向”、“ 横向”、“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“ 右”、“ 竖直”、“ 水平”、“ 顶”、“ 底”、“ 内”、“ 外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的行星齿轮变速器并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种行星齿轮变速器，包括壳体、行星排、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，所述对偶片的后侧设置有楔形块组件，前侧设置有驱动器推盘，所述楔形块组件的后侧设置有支撑片。
2.根据权利要求1所述的一种行星齿轮变速器，其特征在于，所述楔形块组件包括由前至后依次设置的楔形块摩擦片、连杆、弹性体与挡片，所述楔形块摩擦片与楔形块对偶片相对设置，弹性体两端分别抵靠挡片、楔形块摩擦片或者分别与挡片、楔形块摩擦片固定连接，连杆一端与挡片或楔形块摩擦片中的一片固定连接，连杆另一端与楔形块摩擦片或挡片滑动连接，与连杆固定连接的为固定片，滑动连接的为活动片，连杆上于活动片的前后两侧固定安装有限位块。
3.根据权利要求2所述的一种行星齿轮变速器，其特征在于，所述楔形块摩擦片上与楔形块对偶片相对的一面上设置有至少一个楔形部，所述楔形部一侧为斜面、另一侧为垂直或近似垂直于楔形块摩擦片的阻挡面，楔形块对偶片上与楔形块摩擦片相对的一面上设置有孔部、槽部或楔形凸部，楔形凸部一侧为斜面、另一侧为阻挡面，孔部、槽部或楔形凸部与楔形部一一对应设置，所述孔部或槽部的尺寸大于楔形部的尺寸。
4.根据权利要求3所述的一种行星齿轮变速器，其特征在于，设置多个楔形部时，各个楔形部圆周均布在楔形块摩擦片上。
5.根据权利要求3所述的一种行星齿轮变速器，其特征在于，所述行星排包括太阳轮、行星架与齿圈，其中之一为制动构件，制动构件的外圈设置有花键槽，所述楔形块摩擦片与挡片均通过或其中之一通过设置在其内圈上的花键与制动构件的花键槽滑动连接。
6.根据权利要求1所述的一种行星齿轮变速器，其特征在于，所述壳体内设置有内花键，所述楔形块对偶片通过设置在其外圈上的外花键与壳体滑动连接。
7.根据权利要求1所述的一种行星齿轮变速器，其特征在于，所述驱动器推盘的前侧设置有驱动器，所述驱动器包括活塞、活塞腔与密封圈。
8.根据权利要求5所述的一种行星齿轮变速器，其特征在于，离合器组件由离合器鼓、离合器推盘、离合器活塞腔、离合器活塞、离合器密封圈、离合器摩擦片、离合器对偶片组成，所述离合器摩擦片通过其内圈的花键与制动构件的花键槽滑动连接，离合器鼓与非制动构件的其中之一固接或花键连接。
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