行星差速变速轴及变速系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种行星差速变速结构，特别涉及一种行星差速变速轴及变速系统。
【背景技术】
[0002]行星差速器变速是利用差速器的差速原理，通过控制装置对行星差速器的差速状态进行控制实现的。但现有控制机构结构复杂，加工困难，制造成本高。另外，现有电动车通常都是通过控制电机正反转实现车辆前进和后退的行驶状态转换，但转换过程中由于车辆惯性作用，容易造成车辆行驶状态转换的冲击。为此，需要进一步改进。
【发明内容】
[0003]本实用新型目的第一目的就是针对现有技术的不足，提供一种行星差速变速轴，该变速轴通过简化控制装置结构，降低制造难度和成本。本实用新型的第二目的是提供一种包括行星差速变速轴的变速系统，以适应三轮车或四轮车驱动桥，进而降低车辆制造难度和成本。
[0004]为实现第一目的，本实用新型采用如下技术方案。
[0005]一种行星差速变速轴，包括由输入轮带动转动的输入轴，输入轴上设有圆锥齿轮传动的行星差速器，该行星差速器包括太阳轮、行星齿轮、行星架和构成输出端的输出轮，行星齿轮可转动的设在行星架上，行星差速器连接有变速控制装置；所述太阳轮同轴固定连接在输入轴上；所述行星齿轮由内行星轮和外行星轮组成，内行星轮和外行星轮呈同步转动的连接结构，内行星轮与太阳轮啮合，外行星轮与所述输出轮的输入端啮合；所述行星架和输出轮均同轴可转动的套装在输入轴上；所述变速控制装置用于在输入轮输入扭矩增大到设定值时，对所述行星架形成制动；或者在输入轴转速达到设定值时，解除对所述行星架的制动。
[0006]采用前述技术方案的本实用新型，变速控制装置包括两种控制方式，一是通过输入扭矩控制，二是通过输入转速控制；当采用输入扭矩控制时，在输入轮输入扭矩小于设定值时，行星架处于自由状态，太阳轮通过内行星轮带动行星架转动，内外行星轮随行星架公转，并由外行星轮带动输出轮与太阳轮形成同步转动，进而与输入轴同步转动；在输入轮的输入扭矩达到设定值时，变速控制装置形成对行星架的制动，此时，太阳轮带内外行星轮动同步自转，外行星轮带动输出轮转动，利用太阳轮、内外行星轮及输出轮之间的齿数比形成减速，输出轮低于与太阳轮等转速的输入轴转速，从而实现通过输入扭矩的方式实现变速。当采用输入转速控制时，在输入轴转速低于设定值时，行星架处于制动状态，其输出轮转速低于与太阳轮等转速的输入轴转速，当输入轴转速达到设定值时，行星架制动状态被解除，太阳轮通过内行星轮带动行星架转动，内外行星轮随行星架公转，并由外行星轮带动输出轮与太阳轮形成同步转动，进而与输入轴同步转动。
[0007]优选的，所述变速控制装置包括连接在输入轮与输入轴的轴颈之间的加载弹簧，输入轮上可转动的连接有制动盘，该制动盘上形成有由静止构件限制其转动的防转结构，制动盘与行星架之间设有一端面齿啮合的第一端面离合器结构；加载弹簧的弹性力用于使制动盘与行星架之间的所述第一端面离合器结构脱离；所述输入轮通过螺旋花键结构与输入轴连接，该螺旋花键结构的螺旋方向和角度具有在输入轮正向旋转时，输入轮对加载弹簧形成有压缩加载弹簧的运动趋势，以在输入扭矩增大到设定值时，输入轮克服加载弹簧的弹性力，使制动盘与行星架之间的所述第一端面离合器结构结合。
[0008]现有技术中，螺旋花键配合结构具有如下基本特性，其主要用于传递扭矩，同时具有小角度转动对应大范围移动的特性，因此，用于螺旋花键的螺旋升角都必然较大，可通过推动配合在花键轴的花键套移动实现花键套或花键轴转动。本方案利用螺旋花键配合结构的前述特性，当输入轮正转，且负载扭矩及相应输入扭矩较小时，输入轮正转对加载弹簧形成的压缩力不足以克服加载弹簧的预紧力，制动盘与行星架之间的所述第一端面离合器结构在加载弹簧预紧力作用下处于分离状态，从而形成行星架的自由状态，输出轮与太阳轮和输入轴同步转动。在输入轮正转且输入扭矩达到设定值时，输入轮正转对加载弹簧形成的压缩力克服加载弹簧的预紧力，并使制动盘与行星架之间的所述第一端面离合器结构处于结合状态，此时，制动盘对行星架形成制动，从而实现通过输入扭矩的方式实现变速。其结构简单、制造和使用成本低，并充分利用电机输出扭矩随负载扭矩的变化而自动变化的特性实现变速轴的自动变速。
[0009]进一步优选的，所述制动盘呈钟罩式结构，制动盘与行星架之间设有的所述第一端面离合器结构位于行星架端部。以形成在行星架端部的制动控制，其制动可靠。
[0010]更进一步优选的，所述输入轮位于输入轴后端；所述行星架套装在输入轴前端，太阳轮位于输入轮与行星架之间，输出轮套装在输入轴位于太阳轮后方的一轴段上并位于所述制动盘的钟罩内，制动盘的钟罩壁上设有用于接纳与输出轮形成动力传递的动力承传件的豁口。以方便变速轴在变速系统或变速箱中的布设，特别适用于与车辆驱动桥差速器的连接。
[0011]更进一步优选的，所述行星架套装在输入轴的中段上；所述输出轮套装在输入轴前端的一轴段上；所述太阳轮位于行星架与输出轮之间。以避免在制动盘设置豁口，适用于布设具有正反转缓冲输出的变速轴。
[0012]再进一步优选的，所述输出轮由输入端部分和输出端部分组成，输出端部分位于输入端部分前端，输入端部分呈钟罩式的空套在过渡套上并与所述外行星轮啮合，过渡套同轴可转动的套装在输入轴上，过渡套与所述输出端部分形成同轴固定连接，过渡套上还同轴固定连接有端面盘，端面盘位于输入端部分与所述太阳轮之间并位于输入端部分的钟罩内；所述输入端部分的轴颈上通过螺旋花键配合有螺旋花键套，螺旋花键套连接有一向其施加摩擦阻力的制动装置；螺旋花键套与输出端部分和端面盘之间分别形成一端面齿啮合的第二端面离合器结构，两个第二端面离合器结构分别仅用于输入端部分通过螺旋花键套带动输出端部分同步正转和同步反转；螺旋花键套位于所述端面盘方向的端面上形成有多个圆周均布的结合爪；所述输入端部分的钟罩顶部设有多个用于结合爪穿过的镂空孔；所述螺旋花键套与端面盘之间的第二端面离合器结构形成在结合爪的自由端与端面盘的对应端面上。通过将输出轮剥离成输入端部分和输出端部分，且在二者之间形成螺旋花键套的双向超于离合器结构，以使差速器部分的输出为正转和反转时，通过螺旋套的移动形成二者之间转换的时间间隔。用于车辆，可有效降低车辆前进后退行驶状态转换时，因惯性而带来冲击，起到良好的缓冲作用。
[0013]前述的双向超越离合器结构中，输入端部分转动，螺旋花键套在制动装置施加的摩擦阻力作用下与输入端部分形成一定的相对转动和轴线移动的综合运动，其移动方向由螺旋方向和输入端部分的转动方向确定，其旋转方向与输入端部分相同。由于两个第二端面离合器结构仅分别用于螺旋花键套直接带动或通过过渡套带动输出端部分同步正转和同步反转，因此，在输入端部分转动时，两给第二端面离合器结构的一个处于分离状态，另一个处于结合状态。当将螺旋方向设置为输入端部分正转时，螺旋花键套直接带动输出端部分同步正转，在输出端部分转速大于输入端部分及螺旋花键套转速时，输出端部分与螺旋花键套之间的第而端面离合器结构处于超越状态。用于车辆时，可实现车辆的前进滑行。
[0014]优选的，所述行星架套装在输入轴的中段上，行星架一侧的中部形成有端面盘；所述输出轮位于套装在输入轴前端的一轴段上；所述太阳轮位于行星架与输出轮之间；所述制动盘被设置在托盘结构的输入轮内部，制动盘的防转结构由输入轮侧面伸出，制动盘与行星架的端面盘形成所述第一端面离合器结构。可进一步减小变速轴的径向尺寸，便于在变速箱中布设。
[0015]所述变速控制装置包括连接在输入轮两侧的两个平衡弹簧，两个平衡弹簧的另一端分别通过输入轴的轴颈和锁紧螺母与输入轴连接；输入轮上可转动的套装有制动盘，该制动盘由静止构件限制转动，制动盘与行星架的两侧面之间均形成端面结合的离合器结构；两个平衡弹簧用于在输入轮的输入扭矩小于设定值时，使制动盘与行星架的两个端面离合器结构处于分离状态；所述输入轮通过螺旋花键结构与输入轴连接，该螺旋花键结构的螺旋角度具有在输入轮按设定旋转时，输入轮对两个平衡弹簧中的一个形成有压缩该平衡弹簧的运动趋势，以在输入扭矩增大到设定值时，输入轮克服平衡弹簧的弹性力，使制动盘与行星架之间的一对应端面离合器结构结合。
[0016]优选的，所述变速控制装置包括连接在输入轮两侧的两个平衡弹簧，两个平衡弹簧的另一端分别通过输入轴的轴颈和锁紧螺母与输入轴连接；输入轮上可转动的套装有制动盘，该制动盘由静止构件限制转动，制动盘与行星架的两侧面之间均形成端面结合的离合器结构；两个平衡弹簧用于在输入轮的输入扭矩小于设定值时，使制动盘与行星架的两个端面离合器结构处于分离状态；所述输入轮通过螺旋花键结构与输入轴连接，该螺旋花键结构的螺旋角度具有在输入轮按设定旋转时，输入轮对两个平衡弹簧中的一个形成有压缩该平衡弹簧的运动趋势，以在输入扭矩增大到设定值时，输入轮克服平衡弹簧的弹性力，使制动盘与行星架之间的一对应端面离合器结构结合。两个平衡弹簧使输入轮在正反转时