专利名称：定轴行星齿轮式多离合变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械传动装置，具体是一种定轴行星齿轮式多离合变速器。
背景技术：
变速器是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置，又称变速箱。变速器由传动机构和变速机构组成，广泛用于机床、车辆和其他需要变速的机器上。变速器是汽车传动系中最主要的部件之一，是通过改变传动比，改变发动机曲轴的转拒，适应在起步、加速、行驶以及克服各种道路阻碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要，通俗上分为1)无级自动变速器(CVT) ；2)机械式自动变速器 (AMT) ；3)液力自动变速器(AT) ；4)机械式手动变速器(MT) ；5)双离合器式自动变速器 (DCT)。上述变速器都有自身的缺点第一类(CVT)传动效率低，传递的转矩容量有限，价格昂贵；第二类(AMT)换挡过程中会有动力中断，体积较大；第三类(AT)传动效率低，价格昂贵；第四类(MT)换挡过程中会有动力中断，换挡需要踩踏离合，不能自动换挡；第五类 (DCT)结构复杂，可靠性低，控制方案复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种定轴行星齿轮式多离合变速器，通过离合齿轮将离合和变速进行有效融合，使离合、变速同步进行，离合、变速的过程更短，可组合成比现有AT、MT 等变速器更多的传动比(可实现10速以上)，各级传动比之间的间隔更小，因而可与发动机之间更好地匹配，变速更加平稳。本发明所采用的技术方案—种定轴行星齿轮式多离合变速器，包括变速控制器和位于变速箱内的行星齿轮变速机构；所述行星齿轮变速机构包括位于中心的主动太阳齿轮、与主动太阳齿轮不同轴的从动太阳齿轮和多对传动比不同的围绕在主动太阳齿轮、从动太阳齿轮四周的行星齿轮对 (由于本发明中行星齿轮对是定轴而不是动轴线的，因此，本发明所指的行星齿轮对特指围绕一个中心齿轮的多个齿轮对)，行星齿轮对由同轴的主动行星齿轮和从动行星齿轮组成， 其中主动行星齿轮与主动太阳齿轮相互啮合，从动行星齿轮与从动太阳齿轮相互啮合，主动行星齿轮和从动行星齿轮中有一个为离合齿轮；所述离合齿轮是齿轮和离合器的结合体，由固连在行星齿轮轴上的离合基体和设置在离合基体外圈的可随意绕行星齿轮轴转动的齿轮外圈组成，在齿轮外圈内壁上固联摩擦片，在离合基体的周向均勻布置数个离合机构，离合机构包括摩擦块、与摩擦块轴连接的离心力平衡杠杆、设置在离合基体上的杠杆轴、设置在离心力平衡杠杆另一端的复位弹簧； 行星齿轮轴中设有油路通孔，油路通孔通过电磁三通阀与液压泵进行管路连接，电磁三通阀与变速控制器连接，当变速控制器根据需要发出电信号时，电磁三通阀打开进油管路，液压泵中的压力油通过电磁三通阀流入行星齿轮轴中；在离合基体上设有与行星齿轮轴油路通孔相连的管路和活塞，活塞与摩擦块接触，当行星齿轮轴的油路通孔内流入压力油时，推动活塞克服复位弹簧的弹力，推动摩擦块与齿轮外圈内壁上的摩擦片进行摩擦，抱死，此时齿轮外圈与离合基体形成一个固联体，齿轮外圈与行星齿轮轴做一体转动，动力从齿轮外圈传到从动太阳齿轮，实现动力传输；当变挡或空挡时，变速控制器根据需要另外发出其它电信号，此时，原先开启的电磁三通阀关闭进油管路，打开回油管路，使行星齿轮轴油路通孔内的油回流到液压泵室，行星齿轮轴的油路通孔的油压下降，在复位弹簧的作用下摩擦块与摩擦片分开，动力传输断开。第一级主动太阳齿轮通过输入轴与发动机的输出轴连接，最后一级的行星齿轮变速机构的从动太阳齿轮与动力输出轴连接。在变速箱内的行星齿轮变速机构为一级或多级。采用一级行星齿轮变速机构时，动力由从动太阳齿轮直接输出，根据行星齿轮对的数量，可实现多种不同传动比的动力传输。采用多级(一般以两级为宜)行星齿轮变速机构时，第一级行星齿轮变速机构的主动太阳齿轮通过输入轴与发动机的输出轴连接，后一级的行星齿轮变速机构的主动太阳齿轮与前一级的行星齿轮变速机构的从动太阳齿轮同轴，最后一级的行星齿轮变速机构的从动太阳齿轮与动力输出轴连接。本发明中的变速控制器通过控制电磁三通阀的开、关来决定液压泵是否将压力输出和输出到各级行星齿轮变速机构的哪个行星齿轮轴中，进而控制相应离合齿轮的离合， 实现变速。每级行星齿轮变速机构中，哪个离合齿轮处于结合状态(结合状态可通过变速控制器根据需要发出电信号，使电磁三通阀工作来实现)，动力就通过与之结对的行星齿轮向后输出，由于各级定轴行星齿轮变速机构是级联的，因此，各级行星齿轮相互组合，可以实现多种传动比。本发明通过对行星齿轮变速机构中离合齿轮的控制，将离合和变速进行有效融合，使离合、变速同步进行，可实现多级变速，且变速平稳迅速，变速过程中动力损失小。
图1是本发明的结构示意图。图2是本发明的行星齿轮变速机构的结构示意图。图3是本发明的离合齿轮的纵剖面结构示意图。图4是本发明的实施例的变速箱内部结构示意图。图5是本发明的另一实施例的变速箱内部结构示意图。图中1、变速控制器；2、变速箱；3、输出轴；4、液压泵；5、电磁三通阀；6、输入轴； 7、主动太阳齿轮；8、主动行星齿轮；9、从动行星齿轮；10、从动太阳齿轮；11、离合基体；12、 油路通孔；13、活塞；14、复位弹簧；15杠杆轴；16、摩擦片；17、摩擦块；18、离心力平衡杠杆；19、齿轮外圈；20、惰轮。
具体实施方式
本发明所涉及的定轴行星齿轮式多离合变速器，包括变速控制器1和位于变速箱 2内的行星齿轮变速机构，如图1所示。所述行星齿轮变速机构包括位于中心的主动太阳齿轮7、与主动太阳齿轮不同轴的从动太阳齿轮10和多对传动比不同的围绕在主动太阳齿轮、从动太阳齿轮四周的行星齿轮对，行星齿轮对由同轴的主动行星齿轮8和从动行星齿轮9组成，其中主动行星齿轮8 与主动太阳齿轮7相互啮合，从动行星齿轮9与从动太阳齿轮10相互啮合，主动行星齿轮 8和从动行星齿轮9中有一个为离合齿轮，如图2所示，主动行星齿轮8为离合齿轮。所述离合齿轮是齿轮和离合器的结合体，如图3所示，由固连在行星齿轮轴上的离合基体11和设置在离合基体外圈的可随意绕行星齿轮轴转动的齿轮外圈19组成，在齿轮外圈内壁上固联摩擦片16，在离合基体的周向均勻布置数个离合机构，离合机构包括摩擦块17、与摩擦块17轴连接的离心力平衡杠杆18、设置在离合基体11上的杠杆轴15、设置在离心力平衡杠杆另一端的复位弹簧14 ；行星齿轮轴中设有油路通孔12，油路通孔通过电磁三通阀5与液压泵4进行管路连接，电磁三通阀5与变速控制器1连接，当变速控制器1 根据需要发出电信号时，电磁三通阀5打开，液压泵中的压力油通过电磁三通阀5流入行星齿轮轴中；在离合基体11上设有与行星齿轮轴油路通孔相连的管路和活塞13，活塞13与摩擦块17接触，当行星齿轮轴的油路通孔内流入压力油时，推动活塞13克服复位弹簧14 的弹力，推动摩擦块17与齿轮外圈19内壁上的摩擦片16进行摩擦，抱死，此时齿轮外圈 19与离合基体11形成一个固联体，齿轮外圈19与行星齿轮轴做一体转动，动力从齿轮外圈传到行星齿轮轴，经行星齿轮9向后传输，实现动力传输；当变挡或空挡时，变速控制器1 根据需要另外发出其它电信号，此时，原先开启的电磁三通阀5关闭进油管路，打开回油管路，使行星齿轮轴油路通孔内的油回流到液压泵室，行星齿轮轴的油路通孔的油压下降，在复位弹簧的作用下摩擦块17与摩擦片16分开，动力传输断开。本发明采用二级行星齿轮变速机构，如图4所示。在变速箱2内的二级行星齿轮变速机构的第一级行星齿轮变速机构的主动太阳齿轮通过输入轴6与发动机的输出轴连接，后一级的行星齿轮变速机构的主动太阳齿轮与前一级的行星齿轮变速机构的从动太阳齿轮同轴，最后一级的行星齿轮变速机构的从动太阳齿轮与动力输出轴3连接。所述变速箱2内的行星齿轮变速机构中，从动行星齿轮与从动太阳齿轮通过惰轮 20啮合，可改变从动太阳齿轮的旋转方向，用于倒档。根据本发明的特点，运用于倒档的结构还可以采用另一种方式，即在最后一级的行星齿轮变速机构的主动太阳齿轮上同轴连接离合齿轮21，离合齿轮21与从动太阳齿轮啮合，从而改变从动太阳齿轮的旋转方向，用于倒档。如图5所示。本发明的定轴行星齿轮式多离合变速器工作过程如下(以汽车为例，变速箱内结构如图4所示，采用二级行星齿轮变速机构)1、当汽车的发动机刚启动时，二级行星齿轮变速机构中的所有主动行星齿轮 8 (离合齿轮)都是分离的，此时，发动机的动力通过输入轴6传输到第一级主动太阳齿轮 7，并通过齿轮啮合传递到第一级的主动行星齿轮8的齿轮外圈19，由于主动行星齿轮8处于分离状态，因此动力不能传输到第一级从动行星齿轮9，也无法向后传递。2、当汽车一档起步时，变速控制器1发出电信号，将第一级行星齿轮变速机构和第二级行星齿轮变速机构中传动比最大的两个行星齿轮对的主动行星齿轮8所对应的电磁三通阀6同时打开，此时，第一级和第二级传动比最大的两个主动行星齿轮在液压作用下使齿轮外圈19与离合基体11形成一个固联体，发动机的动力从输入轴6传到第一级主动太阳齿轮7，再通过主动行星齿轮8、从动行星齿轮9、从动太阳齿轮10传递到第二级行星齿轮变速机构，最后由第二级从动太阳齿轮传到输出轴3，实现动力输出。3、当需要换挡时，变速控制器1根据需要或相关信息发出电信号，打开控制主动行星齿轮8的电磁三通阀6，使相应的主动行星齿轮的齿轮外圈19与离合基体11结合，即可实现换挡(前进挡或倒车档)。由于第一级行星齿轮变速机构和第二级行星齿轮变速机构中一般各设置有多对不同传动比的行星齿轮对，两级变速传动机构中，不同行星齿轮对的组合可以实现多种不同的总体传动比。变速控制器1主要对变速进行控制，可以是手动控制，也可以是自动控制。如果是手动控制，则手动变速器中需要一个简单的逻辑电路，将不同的档位与需相应接通的电磁阀控制线路对应，通过换挡手柄的动作即可切换到不同档位实现变速，当变速机构的控制电线都没有电流输出时，即为空挡。如果是自动控制，则需要将发动机转速、输出轴转速、油门等数据信号输送到变速控制器，经过变速控制器处理后再控制不同的离合齿轮的离合。当变速器采用一级行星齿轮变速机构时，实现的档位数量较少，主要适用于手动变速器，采用本发明的手动变速器可直接换挡，而普通的手动变速器(MT)换挡时需要踩踏离合器踏板；当采用两级行星齿轮变速机构时，实现的档位较多(10速以上)，适用于自动变速器。由于本发明采用的技术方案不需要在发动机和变速器之间接入单独的离合器，因此如果条件允许，变速器中的第一级的主动太阳齿轮7可以是发动机的飞轮，由于飞轮直径较大，可将飞轮加工成齿圈，第一级从动太阳齿轮也加工成齿圈，第一级主动行星齿轮与飞轮、从动行星齿轮与第一级从动太阳齿圈内啮合。液压泵设置在液压泵总成内，包括泵油室、储油室、溢流阀等零部件，为离合齿轮的结合提供适度大小的稳定压力。本发明中的离合齿轮可用其他结构的类似离合齿轮代替。本发明不仅可应用于汽车变速，也可应用在其他需要变速的领域。
权利要求
1.一种定轴行星齿轮式多离合变速器，其特征在于包括变速控制器(1)和位于变速箱O)内的行星齿轮变速机构；所述行星齿轮变速机构包括位于中心的主动太阳齿轮(7)、与主动太阳齿轮不同轴的从动太阳齿轮(10)和多对传动比不同的围绕在主动太阳齿轮四周的行星齿轮对，行星齿轮对由同轴的主动行星齿轮(8)和从动行星齿轮(9)组成，其中主动行星齿轮(8)与主动太阳齿轮(7)相互啮合，从动行星齿轮(9)与从动太阳齿轮(10)相互啮合，主动行星齿轮 (8)和从动行星齿轮(9)中有一个为离合齿轮；所述离合齿轮由固连在行星齿轮轴上的离合基体(11)和设置在离合基体外圈的可随意绕行星齿轮轴转动的齿轮外圈(19)组成，在齿轮外圈内壁上固联摩擦片(16)，在离合基体的周向均勻布置数个离合机构，离合机构包括摩擦块(17)、与摩擦块(17)轴连接的离心力平衡杠杆(18)、设置在离合基体(11)上的杠杆轴(15)、设置在离心力平衡杠杆另一端的复位弹簧(14)；行星齿轮轴中设有油路通孔(12)，油路通孔通过电磁三通阀( 与液压泵 (4)进行管路连接，电磁三通阀( 与变速控制器(1)连接；在离合基体(11)上设有与行星齿轮轴油路通孔相连的管路和活塞(13)，活塞(1 与摩擦块(17)接触；第一级主动太阳齿轮通过输入轴(6)与发动机的输出轴连接，最后一级的行星齿轮变速机构的从动太阳齿轮与动力输出轴( 连接。
2.根据权利要求1所述的定轴行星齿轮式多离合变速器，其特征在于在变速箱内的行星齿轮变速机构为一级或多级。
3.根据权利要求1所述的定轴行星齿轮式多离合变速器，其特征在于所述变速箱(2) 内的行星齿轮变速机构中，从动行星齿轮(9)与从动太阳齿轮(10)通过惰轮00)啮合。
4.根据权利要求1所述的定轴行星齿轮式多离合变速器，其特征在于在最后一级的行星齿轮变速机构的主动太阳齿轮上同轴连接离合齿轮(21)，离合齿轮与从动太阳齿轮啮合。
5.根据权利要求2所述的定轴行星齿轮式多离合变速器，其特征在于在变速箱(2) 内的多级行星齿轮变速机构的第一级行星齿轮变速机构的主动太阳齿轮通过输入轴(6) 与发动机的输出轴连接，后一级的行星齿轮变速机构的主动太阳齿轮与前一级的行星齿轮变速机构的从动太阳齿轮同轴，最后一级的行星齿轮变速机构的从动太阳齿轮与动力输出轴⑶连接。
全文摘要
本发明涉及一种定轴行星齿轮式多离合变速器，包括变速控制器(1)和行星齿轮变速机构，所述行星齿轮变速机构包括主动太阳齿轮(7)、从动太阳齿轮(10)和多对行星齿轮对，行星齿轮对由同轴的主动行星齿轮(8)和从动行星齿轮(9)组成，其中有一个为离合齿轮；所述离合齿轮由离合基体(11)和齿轮外圈(19)组成，在齿轮外圈内壁上固联摩擦片(16)，在离合基体的周向均匀布置数个离合机构；行星齿轮轴中设有油路通孔(12)，油路通孔通过电磁三通阀(5)与液压泵进行管路连接，电磁三通阀与变速控制器1连接；在离合基体上设有管路和活塞(13)。本发明通过离合齿轮将离合和变速进行有效融合，可实现多级变速，且动力损失小。
文档编号F16H3/12GK102287492SQ20111014388
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月18日 优先权日2011年5月18日
发明者向兵 申请人:向兵