一种二控三式三档变速器的制作方法

本实用新型涉及电动汽车变速器领域，特别涉及一种二控三式三档变速器。

背景技术：

现有应用于自动变速器的行星轮系变速机构较易实行各种档位匹配设计，通过采用离合器、制动器和单向离合器等换档执行元件来实现齿圈、太阳轮或行星架的结合或分离，从而达到具体档位的实现。在离合器和制动器工作状态的控制上，一般采用一控一的方式，即一个作动器模块控制某个离合器或制动器。在具体档位的实现上一个档位至少一个或以上的换档执行元件。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中存在如下问题：

1、现有一控一的方式下，变速器有多少个档位，就要配不少于档位的离合器和制动器，每个离合器和制动器都要一个作动器模块，生产成本较高且增加了变速器的设计难度和装配工艺成本。

2、现有离合器活塞腔的设计需要从传动轴中间设置通道，增加了设计和制造难度和泄漏风险。

3、多个作动器模块增加了能量消耗。

4、多个作动器模块增加了信号受干扰，失效风险也就相应增加。

技术实现要素：

为此，需要提供一种二控三式三档变速器，用于解决现有技术的技术问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种二控三式三档变速器，包括：

壳体、输入轴、输出轴、第一作动器模块、第二作动器模块、制动器、第一离合器、第二离合器、第一弹簧、第二弹簧、套筒、前排行星轮组件以及后排行星轮组件；

所述第一弹簧的一端与所述壳体相连接，所述第一弹簧的另一端与套筒的一端传动连接，所述套筒的另一端与所述第一离合器传动连接，所述第一离合器的压盘通过第二弹簧与所述第二离合器的压盘一端传动连接，所述第二离合器的压盘另一端与所述第二作动器模块传动连接；

所述第一作动器模块与制动器的一端传动连接，所述第一作动器模块与所述第一离合器的压盘传动连接，所述第二作动器模块与制动器的另一端传动连接，所述第二作动器模块与所述第二离合器的压盘传动连接，所述第一离合器的压盘与第二离合器的压盘均可轴向移动；

所述前排行星轮组件包括前排太阳轮、前排齿圈以及前排行星架，所述后排行星轮组件包括后排太阳轮、后排齿圈以及后排行星架，所述输入轴与所述后排太阳轮传动连接，所述制动器与所述第一离合器相互配合用于制动前排太阳轮，所述制动器与所述第二离合器用于制动后排齿圈，所述后排行星架与所述输出轴传动连接。

作为本实用新型的一种优选结构，所述第一作动器模块包括第一活塞，所述活塞设置有第一连接部以及第二连接部，所述第一连接部用于与所述制动器相连接，所述第二连接部用于与所述第一离合器的压盘相连接。

作为本实用新型的一种优选结构，所述第二作动器模块包括第二活塞，所述活塞设置有第三连接部以及第四连接部，所述第三连接部用于与所述制动器相连接，所述第四连接部用于与所述第二离合器的压盘相连接。

作为本实用新型的一种优选结构，所述制动器的两侧均设置有限位卡环，所述限位卡环用于对制动器进行限位。

作为本实用新型的一种优选结构，所述第一作动器模块包括第三活塞，所述第三活塞与所述制动器的一端传动连接，所述制动器的压盘与所述第一离合器的压盘传动连接。

作为本实用新型的一种优选结构，所述第二作动器模块包括第四活塞，所述第四活塞具有用于与所述制动器的压盘传动连接的第五连接部，所述第四活塞具有用于与第二离合器的压盘传动连接的第六连接部。

作为本实用新型的一种优选结构，所述二控三式三档变速器还包括中间输入中间轴以及后排太阳轮，所述输入轴通过花键与输入中间轴相啮合，所述输入中间轴通过套轴与后排太阳轮相啮合。

作为本实用新型的一种优选结构，所所述前排行星架与后排齿圈通过花键相啮合，所述后排行星架与前排齿圈通过花键相啮合。

区别于现有技术，上述技术方案只要控制第一作动器模块以及第二作动器模块，就可以实现3个挡位自动变速器的挡位切换，即实现了二控三式三挡变速器。实现2个变量控制达到3个挡位切换的工作原理。在设计上，可以避免现有一控一的行星轮系变速器控制元件多而成本高、设计和装配难度高等问题。而且利用壳体上的通道进行活塞腔的作动器模块通道设计，避免现有离合器活塞腔的设计需要从传动轴中间设置通道所导致的制造难和泄漏问题。

附图说明

图1为第一种实施例二控三式三档变速器低速挡状态简图；

图2为第一种实施例二控三式三档变速器中速挡状态简图；

图3为第一种实施例二控三式三档变速器高速直接挡状态简图；

图4为第二种实施例二控三式三档变速器低速挡状态简图；

图5为第二种实施例二控三式三档变速器中速挡状态简图；

图6为第二种实施例二控三式三档变速器高速直接挡状态简图。

附图标记说明：

1、输入轴；

2、输入轴油封；

3、左端盖；

4、左壳体；

5、滑动轴承；

6、第一弹簧；

7、耐磨挡圈；

8、套筒；

9、第一活塞；91、第三活塞；

10、第一限位卡环；

11、制动器毂离合器鼓组件；110、制动器的压盘；

12、第二限位卡环；

13、第一离合器的压盘；

14、第三限位卡环；

15、第二弹簧；150、推杆；

16、右壳体；

17、第二离合器的压盘；

18、第二活塞；181、第四活塞；

19、第四限位卡环；

20、润滑油道；

21、输入轴支撑轴承；

22、输入轴推力轴承；

23、前排太阳轮推力轴承；

24、前排太阳轮；

25、前排行星架；

26、前排行星轮；

27、前排齿圈；

28、输入中间轴；

29、后排行星轮；

30、后排行星架；

31、后排齿圈；

32、后排太阳轮；

33、输出轴支撑轴承；

34、输出轴油封；

35、滚针轴承；

36、输出轴；

37、第一离合器；

38、第二离合器；

39、制动器。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

请参阅图1至图6，本实施例涉及一种二控三式三档变速器，是用来改变来自电动机的转速和转矩的机构，它能固定或分档改变输出轴36和输入轴1传动比，尤其是可以通过一个制动器和两个作动器模块，实现三个档位的切换，从而达到降低成本，简化装配和制造难度。

在所有种实施例中，所述二控三式三档变速器包括：壳体、输入轴1、输出轴36、第一作动器模块、第二作动器模块、制动器39、第一离合器37、第二离合器38、第一弹簧6、第二弹簧15、套筒8、前排行星轮组件以及后排行星轮组件，所述套筒8通过滑动轴承5与外壳可旋转地连接；

所述第一弹簧6的一端与所述壳体相连接，所述第一弹簧6的另一端通过耐磨挡圈7与套筒8传动连接，所述套筒8与所述第一离合器37传动连接，所述第一离合器的压盘13通过第二弹簧15与所述第二离合器的压盘17传动连接，所述第二离合器的压盘17与所述第二作动器模块传动连接；

所述第一作动器模块与制动器39的一端传动连接，所述第一作动器模块与所述第一离合器的压盘13传动连接，所述第二作动器模块与制动器39的另一端传动连接，所述第二作动器模块与所述第二离合器的压盘17传动连接，所述第一离合器的压盘13与第二离合器的压盘17均可轴向移动；

所述前排行星轮组件包括前排太阳轮24、前排齿圈27、前排行星轮26以及前排行星架25，所述后排行星轮组件包括后排太阳轮32、后排齿圈31、后排行星轮29以及后排行星架30，所述输入轴1与所述后排太阳轮32传动连接，所述后排齿圈31通过第二离合器与所述推力套筒8传动连接，所述后排齿圈31与所述前排行星架25传动连接，所述前排行星轮26通过销轴可旋转地设置于前排行星架处，且分别与前排齿圈27、前排太阳轮啮合；

所述前排太阳轮24通过前排太阳轮推力轴承23可旋转地设置于壳体内，且通过第一离合器与所述推力套筒8传动连接，所述前排齿圈27与所述后排行星架30传动连接，所述后排行星架30与所述输出轴36传动连接；所述后排行星轮29通过销轴可旋转地设置于后排行星架30处，且分别与后排齿圈31、后排太阳轮32啮合；

所述前排太阳轮24、前排齿圈27分别与前排行星架25传动连接，所述后排太阳轮32、后排齿圈31分别与后排行星架30传动连接。

这样的设置，可以通过分别控制第一作动器模块和第二作动器模块，实现对制动器39的控制，以及实现对第一离合器37和第二离合器38的控制，然后达到对前排行星轮组件以及后排行星轮组件的控制，最终达到改变传动比的目的，实现对电动机转速的改变，避免了现有一控一的行星轮系变速器控制元件多而成本高、设计和装配难度高等问题。

在进一步的实施例中，所述制动器毂离合器鼓组件11的两端分别设置有第一限位卡环10和第四限位卡环19，分别用于限制第一离合器和第二离合器的轴向移动宽度。

请参阅图1及图6中，在所有实施例中，前排行星架25和后排齿圈31通过花键常啮合形成了前排行星架25后排齿圈31组件，这样可以保证二者转速一致。同样地，后排行星架30和前排齿圈27通过焊接形成了前排行星架25后排齿圈31组件，也可以保证二者转速一致。

可选的，第二弹簧15位于第一离合器的压盘13和第二离合器的压盘17的中间，并且贯穿制动器毂离合器鼓组件11挖空的内孔内。第二弹簧15在装配后处于预先压紧状态，其预紧力可以保证在第一离合器的压盘13、第二离合器的压盘17分别压紧第一离合器的摩擦片和钢片组件37、第二离合器的摩擦片和钢片组件38。因此，第一离合器的压盘13和第二离合器的压盘17均可相对制动器毂离合器鼓组件11轴向移动地设置，这样的设置使得第一离合器的压盘13和第二离合器的压盘17均可以在第二弹簧15的弹力作用下沿着制动器毂离合器鼓组件11轴向移动。

可选的，第一离合器37的摩擦片和钢片组件中的摩擦片通过内花键与前排太阳轮24啮合，这样可以保证二者同转速并可相对轴向移动；而第一离合器37的摩擦片和钢片组件中的钢片通过外花键与制动器毂离合器鼓组件11啮合，这样可以保证二者同转速并可相对轴向移动。通过控制第一离合器37的摩擦片和钢片组件中的摩擦片和钢片的结合或分离，则可以实现前排太阳轮24和制动器毂离合器鼓组件11结合或分离。

同样地，第二离合器38的摩擦片和钢片组件中的摩擦片通过内花键与后排齿圈31啮合，这样可以保证二者同转速并可相对轴向移动；而第二离合器38的摩擦片和钢片组件中的钢片通过外花键与制动器毂离合器鼓组件11啮合，这样可以保证二者同转速并可相对轴向移动。通过控制第二离合器38的摩擦片和钢片组件中的摩擦片和钢片的结合或分离，则可以实现后排齿圈31和制动器毂离合器鼓组件11的结合或分离。

同样地，制动器39的摩擦片和钢片组件中的摩擦片通过内花键与制动器毂离合器鼓组件11啮合，这样可以保证二者同转速并可相对轴向移动；而制动器39的摩擦片和钢片组件中的钢片通过外花键与右壳体16上的键槽啮合，这样可以保证二者不能旋转但可相对轴向移动。通过控制制动器39的摩擦片和钢片组件中的摩擦片和钢片的结合或分离，则可以实现制动器毂离合器鼓组件11和右壳体16的结合或分离，进而实现对与之连接的结构的制动或不制动。

可选的，所述二控三式三档变速器还包括中间输入中间轴28以及后排太阳轮32，输入轴1通过花键与输入中间轴28常啮合，输入中间轴28通过花键与后排太阳轮32常啮合。这样的设置则实现了输入轴1与后排太阳轮32的传动连接。

可选的，所述制动器39的两侧均设置有限位卡环，所述限位卡环用于对制动器39进行限位。所述限位卡环则为图1至图6中的第二限位卡环12。这样的设置使得制动器39可以在预设定的范围内移动。

通过制动前排行星轮组件以及后排行星轮组件内不同的组件，实现改变所述二控三式三档变速器输出的传动比，但是具体的传动比的数值与前排行星轮组件以及后排行星轮组件内不同的组件的齿数相关，为了便于阐述，本申请通过以下数值进行阐述：前行星齿轮组中前排太阳轮24齿数为25，前排齿圈27齿数为62，其特征参数K1＝62/25＝2.48；后行星齿轮组中后排太阳轮32齿数为38，后排齿圈31齿数为70，其特征参数K2＝70/38＝1.842。

请参阅图1至图3，在第一种实施例中，所述第一作动器模块包括第一活塞9，所述第一活塞9设置有第一连接部以及第二连接部，所述第一连接部用于与所述制动器39相连接，所述第二连接部用于与所述第一离合器的压盘13相连接。所述第二作动器模块包括第二活塞18，所述第二活塞18设置有第三连接部以及第四连接部，所述第三连接部用于与所述制动器39相连接，所述第四连接部用于与所述第二离合器的压盘17相连接。在本实施例中所述二控三式三档变速器的具体的工作原理阐述如下：

(1)低速挡(1挡)：如图1所示，当第一作动器模块的左侧活塞腔中的气压源或油压源处于高压状态或其他外力源，同时第二作动器模块的右侧活塞腔中的低压源或无其他外力源时。第一作动器模块受力右移过程中，通过第一离合器的压盘13使第二弹簧15继续受压，从而使第一离合器的摩擦片和钢片组件37处于分离工作状态；此外，第一作动器模块的右移将直接作用于制动器39的摩擦片和钢片组件上，使制动器39的摩擦片和钢片组件在第一作动器模块和第三限位卡环14的共同作用下而处于制动状态。另一方面，第二弹簧15使第二离合器的压盘17压紧离合器的摩擦片和钢片组件，使之工作在结合状态(更大的压力状态下)。由于右第二作动器模块的右侧处于低压或无其他外力源，第二作动器模块将在其右侧活塞腔负压或其它外力回拉下自动移动到右侧位置。该状态下制动器39的摩擦片和钢片组件结合、第一离合器37的摩擦片和钢片组件分离、第二离合器38的摩擦片和钢片组件结合。此时动力从后排太阳轮32输入，并从后排行星架30输出时，通过后排行星轮29的运动学方程，可以求解出该模式下的传动比为1+K2＝2.842。

(2)中速挡(2挡)：如图2所示，当第一作动器模块的左侧处于低压状态或无其他外力源，同时第二作动器模块的右侧活塞腔中的气压源或油压源处于高压状态或其他外力源时。第一作动器模块受力左移过程中，通过第二离合器的压盘17使第二弹簧15受压，从而使第二离合器38的摩擦片和钢片组件处于分离工作状态；此外，第二作动器模块的左移将直接作用于制动器39上，使制动器39在第二作动器模块和第二限位卡环12的共同作用下而处于制动状态。另一方面，第二弹簧15使第一离合器的压盘13压紧第一离合器37的摩擦片和钢片组件，使之工作在结合状态(更大的压力状态下)。由于第一作动器模块的左侧处于低压或无其他外力源，第一作动器模块将在其左侧活塞腔负压或其它外力回拉下自动移动到左侧位置。该状态下制动器39的摩擦片和钢片组件结合、第一离合器37的摩擦片和钢片组件结合、第二离合器38的摩擦片和钢片组件分离。进一步地轮系分析可知，在制动器39的制动下制动器毂离合器鼓组件11停止旋转，这将进一步使与第一离合器37结合的前排太阳轮24被制动停转。当动力从后排太阳轮32输入，并从后排行星架30输出时，通过联合双排行星轮的运动学方程，可以求解出该模式下的传动比为(1+K2)-K1K2/(1+K1)＝1.529。

(3)高速直接挡(3挡)：如图3所示，当第一作动器模块的左侧和第二作动器模块的右侧的活塞腔中均无高气压源或其他外力源时，一方面，在第二弹簧15初始装配预紧力作用下，第一离合器的压盘13压紧第一离合器37的摩擦片和钢片组件，使之工作在结合状态，第二弹簧15再次通过第一离合器的压盘13推动第一作动器模块左移。另一方面，第二弹簧15使第二离合器的压盘17压紧第二离合器38的摩擦片和钢片组件，使之工作在结合状态，第二弹簧15再次通过第二离合器的压盘17推动第二作动器模块左移。由于第二作动器模块的右侧处于低压或无其他外力源，第二作动器模块将移动到右侧位置。由于第一作动器模块的左侧处于低压或无其他外力源，第一作动器模块将移动到左侧位置。显然，这种状态下制动器37的摩擦片和钢片组件处于分离状态，而第一离合器37的摩擦片和钢片组件结合、第二离合器38的摩擦片和钢片组件结合。进一步地轮系分析可知，在第一离合器37和第二离合器38的共同作用下，前排太阳轮24、制动器毂离合器鼓组件11与后排齿圈31结合同转速。由于后排齿圈31与前排行星架25通过花键形成组件，前排太阳轮24与前排行星架25同转速，其前排齿圈27也必然同转速。进一步地，前排齿圈27与后排行星架30构成组件后一同输出动力，由于后排齿圈31和后排行星轮29同转速，即行星轮系工作在直接挡。动力从后排太阳轮32输入，并从后排行星架30输出，其传动比为1:1。

请参阅图4至图6，为了缩短整个变速器的径向尺寸，在第二种实施例中，所述第一作动器模块包括第三活塞91，所述第三活塞91与所述制动器39的一端传动连接，所述制动器的压盘110与所述第一离合器的压盘13传动连接。所述第二作动器模块包括第四活塞181，所述第四活塞181具有用于与所述制动器的压盘110传动连接的第五连接部，所述第四活塞181具有用于与第二离合器的压盘17传动连接的第六连接部。其中第六连接部为推杆150，在本实施例中所述二控三式三档变速器的具体的工作原理阐述如下：

请参阅图4，当第三作动器模块的活塞腔内为高压，而第四作动器模块的活塞腔内为低压时，制动器39的摩擦片和钢片组件和第二离合器38的摩擦片和钢片组件在第三作动器模块推力下处于结合状态，而第一离合器37的摩擦片和钢片组件由于第一离合器的压盘13被制动器的压盘110右推而处于分离工作状态。参考图1中的工作原理可知，图4工作在1挡。

请参阅图5，当第三作动器模块的活塞腔内为低压，而第四作动器模块的活塞腔内为高压时，制动器39的摩擦片和钢片组件和第一离合器37的摩擦片和钢片组件在第四作动器模块推力下处于结合状态，而第二离合器38的摩擦片和钢片组件由于第二离合器的压盘17被推杆150左推而处于分离工作状态。参考图2中的工作原理可知，图4工作在2挡。

请参阅图6，当第三作动器模块的活塞腔内为低压，而第四作动器模块的活塞腔内为低压时，第一离合器37的摩擦片和钢片组件和第二离合器38的摩擦片和钢片组件在第二弹簧15的预压紧力下均处于结合状态，而制动器39由于制动器的摩擦片和钢片组件的甩油惯性而处于分离工作状态。参考图2中的工作原理可知，图6工作在3挡。

可选的，为了便于为输入轴1、输出轴36、前排行星轮组件以及后排行星轮组件等进行润滑，所述二控三式三档变速器设置有强制润滑油道，强制润滑油道设置有输入轴油封2及输出轴油封34，以及与之连通的润滑油道20。

可选的，所述二控三式三档变速器的壳体还包括左端盖3、右端盖、左壳体和右壳体16，所述左壳体和右壳体16均为半圆柱形，左壳体和右壳体16拼接成圆柱形的腔体，所述左端盖3盖于腔体的一端，右壳体16盖于腔体的另一端。所述输入轴1从左端盖穿进腔体内，且输入轴1的一端通过输入轴支撑轴承21与左端盖可旋转地连接，输入轴1的另一端通过输入轴推力轴承22固定；输出轴36从右端盖穿出腔体外，且输出轴36通过输出轴支撑轴承33和滚针轴承35可旋转地与右端盖连接。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。