干摩擦星型制动式自动两速行星变速箱的制作方法

本发明涉及车辆变速箱领域，特别涉及干摩擦星型制动式自动两速行星变速箱。

背景技术：

在传统车辆传动系统中，变速箱起着调节转速和转矩以及切断发动机与车轮动力的重要作用，尤其对于混合动力和纯电动车辆，变速箱起着调节发动机和电机高效区驱动的重要作用；对于传统变速箱而言，主要有手动拨叉变速箱MT、自动电子换挡拨叉变速箱AMT、液压自动变速箱AT以及双离合变速箱DCT。对于MT而言，很难适应混合动力和纯电动车辆快速智能化协同换挡需求。对于AMT而言，由于存在换挡时间长、难以快速响应换挡需求、动力间断以及换挡能耗较大，也难以满足混合动力和纯电动车辆快速智能化换挡需求。对于AT而言，由于采用湿式摩擦副及液压系统，导致传动效率低、液压系统耗能大、成本高等问题，也难以适应混合动力和纯电动车辆需求。对于DCT而言，虽然解决了上述三种变速箱的缺点，然而，存在转动惯量大、传递转矩有限、轴向尺寸大以及成本高等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种设计结构合理、轴向尺寸小、转动惯量小、使用寿命长、环境适应性好、成本低的干摩擦星型制动式自动两速行星变速箱。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

干摩擦星型制动式自动两速行星变速箱，包括高速档行星排、低速档行星排、高速档星型制动器、低速档星型制动器、箱体、输入轴、输出轴；所述高速档行星排、低速档行星排同轴心安装在箱体内；所述输入轴穿过箱体前端盖分别与高速档行星排、低速档行星排连接；所述输出轴穿过箱体后端盖分别与高速档行星排、低速档行星排连接；所述箱体前端盖外侧以输入轴为中心圆周均布安装多个高速档星型制动器，且所述高速档星型制动器与高速档行星侧连接；所述箱体后端盖外侧以输出轴为中心圆周均布安装多个低速档星型制动器，且所述低速档星型制动器与低速档行星排连接。

进一步地，所述高速档行星排包括高速档太阳轮、高速档行星轮、高速档行星轮轴承、高速档行星轮轴、高速档内齿圈、转臂、高速档星型轮、高速档星型轴，所述高速档行星轮轴安装在转臂的前端面与转臂的中壁面上，所述高速档行星轮通过高速档行星轮轴承与高速档行星轮轴连接；所述高速档太阳轮与高速档行星轮外啮合连接；所述高速档行星轮与高速档内齿圈内啮合连接；所述高速档星型轴与箱体前端盖连接；所述高速档星型轮通过花键副与高速档星型轴连接；所述高速档星型轮与高速档内齿圈连接。

进一步地，所述低速档行星排包括低速档太阳轮、低速档行星轮、低速档行星轮轴承、低速档行星轮轴、低速档内齿圈、低速档星型轮、低速档星型轴，所述低速档行星轮轴安装在转臂的后端面与转臂的中壁面上，所述低速档行星轮通过低速档行星轮轴承与低速档行星轮轴连接；所述低速档太阳轮与低速档行星轮外啮合连接；所述低速档行星轮与低速档内齿圈内啮合连接；所述低速档星型轴与箱体后端盖连接；所述低速档星型轮通过花键副与低速档星型轴连接；所述低速档星型轮与低速档内齿圈连接。

进一步地，所述输入轴通过输入轴轴承分别与箱体前端盖、转臂的后端面连接；且所述输入轴通过花键副分别与高速档太阳轮、低速档太阳轮连接。

进一步地，所述高速档星型制动器、低速档星型制动器结构相同；所述高速档星型制动器或低速档星型制动器均包括制动盘、内摩擦块、外摩擦块、内钳体、外钳体、内活塞、外活塞、制动液管，所述外钳体、内钳体分别与箱体连接；所述内活塞与内钳体连接，所述内摩擦块与内活塞杆连接并往复运动；所述外活塞与外钳体连接，所述外摩擦块与外活塞杆连接并往复运动；所述制动盘位于内摩擦块、外摩擦块之间间隙配合连接；所述制动液管分别与内活塞、外活塞连接。

进一步地，所述高速档星型制动器的制动盘与高速档星型轴连接；所述低速档星型制动器的制动盘与低速档星型轴连接。

进一步地，所述高速档星型轴通过高速档星型轴轴承与箱体前端盖连接，所述高速档星型轴轴承前端与高速档星型轴油封连接。

进一步地，所述低速档星型轴通过低速档星型轴轴承与箱体后端盖连接，所述低速档星型轴轴承前端与低速档星型轴油封连接。

进一步地，所述高速档星型轮或低速档星型轮上均连接有轴向限位环；所述高速档内齿圈或低速档内齿圈上均设置轴向限位槽；所述高速档星型轮的轴向限位环与高速档内齿圈的轴向限位槽间隙配合连接；所述低速档星型轮的轴向限位环与低速档内齿圈的轴向限位槽间隙配合连接。

进一步地，所述高速档星型制动器制动，低速档星型制动器释放时，变速箱高速输出；或所述低速档星型制动器制动、高速档星型制动器释放时，变速箱低速输出；或高速档星型制动器和低速档星型制动器均释放时，变速箱空档输出；或高速档星型制动器和低速档星型制动器均制动时，变速箱锁止输出。

采用上述技术方案，由于使用高速档行星排、低速档行星排、高速档星型制动器、低速档星型制动器、箱体、输入轴、输出轴等技术特征。通过将高速档行星排、低速档行星排安装在箱体内，将高速档星型制动器、低速档星型制动器安装在箱体外；并使高速档星型制动器与高速档行星排连接，低速档星型制动器与低速档行星排连接。并使实现了高速档星型制动器制动，低速档星型制动器释放时，高速档星型轮被制动，变速箱高速输出；或所述低速档星型制动器制动、高速档星型制动器释放时，低速档星型轮被制动，变速箱低速输出；或高速档星型制动器和低速档星型制动器均释放时，变速箱空档输出；或高速档星型制动器和低速档星型制动器均制动时，变速箱锁止输出。本发明具有以下优点：

一、较大提升了驱动电机额定转速及降低了转矩需求，使驱动电机体积重量和成本得到大幅度下降；

二、采用以传动轴为中心圆周均布的星型齿轮制动盘结构，在相同体积下，可以传递更大的转矩；

三、采用干盘式制动器结构，档位分离时损耗极小，尤其不受外界环境的影响，特别是极寒或高温环境下优势更为明显；

四、可以实时监测每个档位干式摩擦块的磨损情况；

五、当干式摩擦块或干式制动盘磨损严重时，可以直接通过变速箱箱体上制动模块的拆装更换窗口对干式摩擦块和干式制动盘进行更换，不用从底盘上拆卸，维修时间极短，维修成本大幅度下降；

六、本装置采用干式制动器与齿轮传动结构分离模式，即干式制动器安装在箱体外面，齿轮传动结构安装在箱体内，因而，结合过程中产生的热、尘均不会影响到内部齿轮传动结构；

七、可以采用最优的行星齿轮润滑油，润滑油寿命和更换周期大幅度延长。

附图说明

图1为本发明原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如附图1所示，干摩擦星型制动式自动两速行星变速箱，包括高速档行星排1、低速档行星排2、高速档星型制动器3、低速档星型制动器4、箱体5、输入轴6、输出轴7。将高速档行星排1、低速档行星排2同轴心安装在箱体5内；将输入轴6穿过箱体前端盖8分别与高速档行星排1、低速档行星排2连接。输出轴7穿过箱体后端盖9分别与高速档行星排1、低速档行星排2连接；在箱体前端盖8的外侧以输入轴6为中心圆周均布安装多个高速档星型制动器3，本案具体实施中高速档星型制动器3为两个。且将高速档星型制动器3与高速档行星排1连接。并在箱体后端盖9外侧以输出轴7为中心圆周均布安装多个低速档星型制动器4，本案具体实施中低速档星型制动器4为两个。且将低速档星型制动器4与低速档行星排4连接。

上述技术方案，通过选择高速档星型制动器3、低速档星型制动器4的制动或/和释放，实现变速箱的高速、低速、空档、锁止输出。同时由于本发明高速档星型制动器3、低速档星型制动器4均安装在箱体外，制动损耗小，传动效率高，转动惯量小，轴向尺寸小，制动所产生的热量和粉尘等不影响变速箱内部传动本发明使用寿命长、环境适应性范围大。

更为具体地，高速档行星排1包括高速档太阳轮10、高速档行星轮11、高速档行星轮轴承12、高速档行星轮轴13、高速档内齿圈14、转臂15、高速档星型轮16、高速档星型轴17。具体实施中将高速档行星轮轴13安装在转臂15的前端面18与转臂15的中壁面19上。高速档行星轮11通过高速档行星轮轴承12与高速档行星轮轴13连接；高速档太阳轮10与高速档行星轮11外啮合连接；高速档行星轮11与高速档内齿圈14内啮合连接；将高速档星型轴17与箱体前端盖8连接；高速档星型轮16通过花键副与高速档星型轴17连接；高速档星型轮16与高速档内齿圈14连接。

低速档行星排2包括低速档太阳轮20、低速档行星轮21、低速档行星轮轴承22、低速档行星轮轴23、低速档内齿圈24、低速档星型轮25、低速档星型轴26。将低速档行星轮轴23安装在转臂15的后端面27与转臂15的中壁面19上，将低速档行星轮25通过低速档行星轮轴承22与低速档行星轮轴23连接；低速档太阳轮20与低速档行星轮21外啮合连接；将低速档行星轮21与低速档内齿圈24内啮合连接；并将低速档星型轴26与箱体后端盖9连接；将低速档星型轮25通过花键副与低速档星型轴26连接；低速档星型轮25与低速档内齿圈24连接。通过输入轴轴承28将输入轴6分别安装到箱体前端盖8和转臂15的后端面27上。并将高速档太阳轮10、低速档太阳轮20通过花键副与输入轴6连接。

高速档星型制动器3、低速档星型制动器4结构相同；高速档星型制动器3或低速档星型制动器4均包括制动盘29、内摩擦块30、外摩擦块31、内钳体32、外钳体33、内活塞34、外活塞35、制动液管36，具体实施中将外钳体33、内钳体32分别与箱体5连接，具体实施中将高速档星型制动器3的外钳体33、内钳体32与箱体前端盖8连接；将高速档星型制动器3的外钳体33、内钳体32与箱体后端盖9连接。将内活塞34与内钳体32连接，将内摩擦块30与内活塞34的活塞杆连接并往复运动；将外活塞35与外钳体33连接，将外摩擦块31与外活塞35的活塞杆连接并往复运动；制动盘29位于内摩擦块30、外摩擦块31之间间隙配合连接；将制动液管36分别与内活塞24、外活塞25连接。

更为具体地，将高速档星型制动器3的制动盘29与高速档星型轴17连接；低速档星型制动器4的制动盘29与低速档星型轴26连接。高速档星型轴17通过高速档星型轴轴承37与箱体前端盖8连接，并在高速档星型轴轴承37前端连接密封件高速档星型轴油封38。将低速档星型轴26通过低速档星型轴轴承39与箱体后端盖9连接，低速档星型轴轴承39前端连接密封件低速档星型轴油封40。高速档星型轮16或低速档星型轮25上均连接有轴向限位环41；高速档内齿圈14或低速档内齿圈24上均设置轴向限位槽；高速档星型轮16的轴向限位环41与高速档内齿圈14的轴向限位槽间隙配合连接；低速档星型轮25的轴向限位环41与低速档内齿圈24的轴向限位槽间隙配合连接。以实现对高速档星型轮16或低速档星型轮25轴向的定位。

具体使用时，根据需要由控制器选择高速档星型制动器3制动，低速档星型制动器4释放时，变速箱高速输出；或低速档星型制动器制动4、高速档星型制动器3释放时，变速箱低速输出；或高速档星型制动器3和低速档星型制动器4均释放时，变速箱空档输出；或高速档星型制动器3和低速档星型制动器4均制动时，变速箱锁止输出。

更为具体地，本发明的主要控制策略和工作模式过程如下：

1、高速档模式

当外部动力需要小速比传递时，控制器向高压液源发出指令，高压液源的制动油液进入制动液管6，制动液管6将制动油液同时输送到多个高速档星型制动器3的内活塞34和外活塞35，此时，高速档星型制动器3的外活塞35在高压制动油液作用下推动高速档星型制动器3的外摩擦块31向前运动并贴紧高速档星型制动器3的制动盘29的外侧面，同时，高速档星型制动器3的内活塞34在高压制动油液作用下推动高速档星型制动器3的内摩擦块30向前运动并贴紧高速档星型制动器3的制动盘29的内侧面，进而，高速档星型制动器3的制动盘29被制动。

控制器同时保持低速档星型制动器4处于制动油液卸荷状态，进而，低速档星型制动器4的制动盘29处于自由转动状态。高速档星型制动器3的制动盘29通过花键副与高速档星型轴17连接，因而，高速档星型轴17被制动；高速档星型轮16固定安装在高速档星型轴17上，高速档星型轮16被制动；高速档星型轮16同时与高速档内齿圈14内啮合，因而，高速档内齿圈14被制动。

由于低速档星型制动器4的制动盘29处于自由转动状态，因此，低速档星型轮25处于自由转动状态；低速档星型轮25与低速档内齿圈24内啮合，因而，低速档内齿圈24处于自由转动状态；动力由输入法兰42传递给输入轴6，输入轴6将动力传递给高速档太阳轮10和低速档太阳轮20；高速档太阳轮10通过外啮合将动力传递高速档行星轮11，高速档行星轮11通过内啮合将动力传递给高速档内齿圈14；由于高速档内齿圈14被制动，因此，来自高速档太阳轮10的动力经低速档太阳轮20传递给转臂15。低速档太阳轮20通过外啮合将动力传递给低速档行星轮21，低速档行星轮21通过内啮合将动力传递给低速档内齿圈24；由于低速档内齿圈24处于自由转动状态，因此，来自低速档太阳轮20的动力没有传递给转臂15。

高速档模式下，输入法兰42与输出法兰43的转速关系：

Z1表示高速档太阳轮10的齿数，Z2表示高速档内齿圈14的齿数，n1表示输入法兰42的转速，n2表示输出法兰43的转速。

2、低速档模式

当外部动力需要大速比传递时，控制器向低压液源发出指令，高压液源的制动油液进入低速档星型制动器4的制动液管36，制动液管36将制动油液同时输送到低速档星型制动器4的内活塞34、外活塞35。低速档星型制动器4的外活塞35

在高压制动油液作用下推动低速档星型制动器4的外摩擦块31向前运动并贴紧低速档星型制动器4的制动盘29的外侧面，同时，低速档星型制动器4的内摩擦块30在高压制动油液作用下推动低速档星型制动器4的内摩擦块30向前运动并贴紧低速档星型制动器4的制动盘29的内侧面，低速档星型制动器4的制动盘29被制动。控制器同时保持高速档星型制动器3处于制动油液卸荷状态，进而，高速档星型制动器3的制动盘29处于自由转动状态。低速档星型制动器4的制动盘29通过花键副与低速档星型轴2626连接，因而，低速档星型轴26被制动；低速档星型轮25都固定安装在低速档星型轴26上。

低速档星型轮25被制动；低速档星型轮25同时与低速档内齿圈24内啮合，因而，低速档内齿圈24被制动；由于高速档星型制动器3的制动盘29处于自由转动状态，因此，高速档星型轮16处于自由转动状态；高速档星型轮16与高速档内齿圈14内啮合，因而，高速档内齿圈14处于自由转动状态；动力由输入法兰42传递给输入轴6，输入轴6将动力传递给高速档太阳轮10和低速档太阳轮20；高速档太阳轮10通过外啮合将动力传递高速档行星轮11，高速档行星轮11通过内啮合将动力传递给高速档内齿圈14；由于高速档内齿圈14处于自由转动状态，因此，来自高速档太阳轮10的动力没有传递给转臂15。低速档太阳轮20通过外啮合将动力传递给低速档行星轮21，低速档行星轮21通过内啮合将动力传递给低速档内齿圈24；由于低速档内齿圈24处于制动状态，因此，来自低速档太阳轮20的动力经低速档行星轮21传递给转臂15。

低速档模式下，输入法兰42与输出法兰43的转速关系：

Z3表示低速档太阳轮20的齿数，Z4表示低速档内齿圈24的齿数，n1表示输入法兰42的转速，n2表示输出法兰43的转速。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。