CN113028004B - 一种离合传动装置的工作方法 - Google Patents

Abstract

一种离合传动装置的工作方法，所述离合传动装置包括输出轴、摩擦离合器、左固定盘、推力轴承、右固定盘、弹簧固定板、第二套筒式行星架、摩擦制动环、阶梯环、倒挡齿轮、输出齿轮、滚动轴承、中间齿轮、输入轴；所述工作方法包括驱动方法、低速挡工作方法、高速挡工作方法、倒挡工作方法；所述驱动方法为利用驱动缸驱动所述变速杆移动，驱动缸中设有活塞，活塞上安装有环形磁铁，驱动缸的外壁上设有活塞位置传感器感测所述环形磁铁的位置变化。

Description

一种离合传动装置的工作方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，具体涉及一种离合传动装置的工作方法。

背景技术

在传统燃油汽车上，为了改变发动机较窄的使用宽度，使发动机的工作范围变大，均采用了多级变速箱。对于新能源汽车，变速器仍是影响汽车续航的重要因素之一，但是若采用和燃油车一样的多级齿轮变速箱显然不必要，因此从档位需求和经济性综合考量，新能源汽车应至少包含前进一挡、前进二挡和倒车挡三个档位。本发明提供了一种行星轮系三挡自动变速系统可以满足这种工况。对于行星轮变速器，重要一点在于档位的设计，以充分利用行星轮系中太阳轮、行星轮以及齿圈之间的变速关系，以使变速系统整体结构更加紧凑，减少空间占用和生产成本。

现有技术关于解决以上问题的方案及不足如下：

1、现有技术的新能源汽车变速结构只能实现前进两档的变速能力，这意味着当用于有倒挡需求的工况时，可能还需要额外的倒车变速装置，这将进一步增加机构复杂程度和制造成本。

2、现有技术的行星轮变速结构，其中的行星轮系只能通过单侧进行传动，如果要实现双侧的传动则会出现干扰。

3、现有技术的变速结构，摩擦离合器一般套设在动力输入轴的近端，较少会设置在动力输入轴的末端。

4、现有技术的变速结构, 通过转动拨叉杆来改变离合器位置，实现离合器与高速挡空心轴的接合或分离，进而实现高低速的换挡，一般结构复杂，如果要实现多挡换向，则结构会更加复杂。

5、现有技术的行星轮系，是通过行星架与行星轮系实现传动，行星架一般与主轴固定，然而机构固定后形成约束，无法实现更灵活的功能。

6、现有技术的摩擦离合器，一般是通过动力传递至弹簧膜片、使得膜片边缘翘起、脱离摩擦片，从而实现离合功能。然而当摩擦离合器设置在动力输入轴的末端，则情况会发生变化，动力如何传递至离合器、传递动力的大小对弹簧膜片有无影响都没有定论。

7、现有技术的离合换挡操作，一般需要三步完成，第一步是切换离合，第二步是换挡，第三步是恢复离合，工序较长，且离合器的接合与分离瞬间存在动力中断或波动。

8、现有技术的变速结构，换挡采用的是拨叉换挡，拨叉换挡时若动力精度控制不足，会出现明显的卡顿，导致整个车身振动。

9、现有技术的变速结构，换挡时需频繁干涉传动链，例如齿轮之间的啮合与脱开，增加了齿轮之间的冲击和磨损。

10、现有技术的变速结构，主动齿轮与被动齿轮之间只是直接传动，不利于方向与速度的精细控制。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提出同时解决上述多种问题的方案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种离合传动装置的工作方法，所述离合传动装置包括输出轴、摩擦离合器、左固定盘、推力轴承、右固定盘、弹簧固定板、第二套筒式行星架、摩擦制动环、阶梯环、倒挡齿轮、输出齿轮、滚动轴承、中间齿轮、输入轴、第二超越离合器、第二齿圈、第一套筒式行星架、第一超越离合器、第一齿圈、空心摩擦环、齿圈制动板、缓冲弹簧、扭力弹簧、行星架制动板、拉力弹簧、推板、变速杆、齿圈、行星轮、太阳轮、滑动套筒、拨板；所述工作方法包括驱动方法、低速挡工作方法、高速挡工作方法、倒挡工作方法；

所述驱动方法为利用驱动缸驱动所述变速杆移动，驱动缸中设有活塞，活塞上安装有环形磁铁，驱动缸的外壁上设有活塞位置传感器感测所述环形磁铁的位置变化；

多个所述行星轮构成行星轮系，行星轮系的中央设有所述太阳轮，所述输入轴包括动力输入端和末端；在所述输入轴的轴向方向上、所述行星轮系与所述动力输入端之间设有所述第一超越离合器、所述第二超越离合器、所述第一套筒式行星架，所述第二超越离合器外侧设有所述第二齿圈，所述第一超越离合器外侧设有所述第一齿圈，所述第一套筒式行星架包括第一套筒部与第一支架部，所述第一支架部与所述行星轮连接；

所述行星轮系与所述末端之间设有所述第二套筒式行星架、摩擦制动环、弹簧固定板、摩擦离合器、左固定盘、推力轴承、右固定盘、拉力弹簧、推板、滑动套筒；其中，所述推板与所述末端之间设有所述摩擦离合器、左固定盘、推力轴承、右固定盘；所述摩擦离合器包括第一盘、第二盘，所述第二盘与所述左固定盘邻接，所述第二盘、左固定盘、推力轴承、右固定盘可在所述推板的推力作用下朝向所述第一盘移动；所述第二套筒式行星架包括第二套筒部与第二支架部，所述第二支架部与所述行星轮连接；所述第二套筒部外侧设有所述摩擦制动环；

所述阶梯环包括内环与外环，所述行星轮系外侧设有所述外环，所述外环内侧设有所述齿圈，所述齿圈与所述行星轮配合传动，所述内环与所述外环之间通过肋连接，所述内环设置在所述第一套筒部的外侧，所述外环朝向所述末端的表面连接有所述空心摩擦环；所述第二齿圈与所述输出齿轮之间设有所述中间齿轮；所述第二盘、左固定盘、推力轴承、右固定盘套设在所述滑动套筒外侧；

所述输入轴一侧设有所述变速杆、另一侧设有所述输出轴，所述输出轴上设有所述倒挡齿轮、所述输出齿轮、所述滚动轴承，所述倒挡齿轮的位置与所述第一齿圈对应，所述输出齿轮的位置与所述第二齿圈对应；所述变速杆上设有齿圈制动板、缓冲弹簧、扭力弹簧、行星架制动板、长杆、短杆，所述齿圈制动板与所述空心摩擦环的平面表面对应配合，所述行星架制动板与所述摩擦制动环对应配合；所述推板与所述变速杆连接，从而所述变速杆的运动可以推动所述推板运动；所述缓冲弹簧设置在所述长杆、短杆之间，所述拨板包括一个长拨板及一个短拨板；

所述高速挡工作方法包括：驱动所述变速杆移动至最左侧位置，所述推板的移动驱动所述第二盘和第一盘结合，所述摩擦离合器实现工作连接；高速挡工作动力传动链为输入轴—>摩擦离合器—>推力轴承—>第二套筒式行星架—>行星轮系—>第一套筒式行星架—>第二超越离合器—>中间齿轮—>输出齿轮—>输出轴；

所述低速挡工作方法包括：驱动所述变速杆移动至中间位置，齿圈制动板制动空心摩擦环，行星架制动板未接触摩擦制动环；低速挡工作动力传动链为输入轴—>太阳轮—>行星轮—>第一套筒式行星架—>第二超越离合器—>中间齿轮—>输出齿轮—>输出轴；

所述倒挡工作方法包括：驱动所述变速杆移动至最右侧位置，行星架制动板制动摩擦制动环，随着变速杆的移动，所述长杆推动所述长拨板转动，从而使得所述短拨板推动所述短杆移动从而压缩所述缓冲弹簧，进而使得所述齿圈制动板脱离空心摩擦环；倒挡工作动力传动链为输入轴—>太阳轮—>行星轮—>齿圈—>阶梯环—>第一超越离合器—>倒挡齿轮—>输出轴。

进一步的，所述超越离合器为滚珠式单向离合器。

进一步的，所述滚动轴承为深沟球轴承。

进一步的，所述外环与所述空心摩擦环之间通过螺栓连接。

进一步的，所述内环与所述外环位于所述输入轴轴向上的不同位置。

进一步的，所述内环外圆与第一超越离合器内圈固定。

进一步的，所述太阳轮与所述输入轴可拆卸的连接。

进一步的，所述行星轮数量为三。

进一步的，所述第一超越离合器与所述内环之间通过键槽连接。

进一步的，所述第二超越离合器与所述第一套筒部之间通过键槽连接。

本发明的有益效果是：

1、针对背景技术的第1点，克服了现有技术新能源汽车只能实现两挡切换的弊端，在输出轴上设置了前进挡齿轮与后退挡齿轮，实现三挡换向。

2、针对背景技术的第2点，在行星轮系的两侧都设置了行星架，两侧都可以传动，并通过两侧的动力机构切换实现高低速的切换。

3、针对背景技术的第3点，在动力输入轴的末端设置了摩擦离合器，从而使得摩擦离合器可以作为末端动力的发起位置之一，构建双侧动力路径。

4、针对背景技术的第4点，通过设置变速杆代替传统的变速机构，通过变速杆上的三处制动板、推板以及主轴上的多个摩擦环实现多位置的摩擦止动，实现类似离合的多挡切换功能。

5、针对背景技术的第5点，构建了一种套筒行星架，从而易于将主轴运动与行星架运动切分开，实现更灵活的传动。

6、针对背景技术的第6点，针对摩擦离合器设置在输入轴末端、摩擦离合器要作为相对输入轴另一侧动力的发起位置，摩擦离合器要承受大面积推力的三个先决条件，改变了摩擦离合器结合侧的结构，构建了第二离合器板、固定盘、推力轴承构成的离合器移动模块，承受更大的压力、扭矩，改换了对应膜片弹簧结构的方向位置。

7、针对背景技术的第7点，集成了离合操作与换挡操作，从而三步操作只需要一步完成，即只需要移动变速杆即可以完成所有离合、换挡操作。

8、针对背景技术的第8点，将传统的拨叉改为环形板、弧形板之间的摩擦结构，由于拨叉摩擦就只是接触的一小部分，而弧形摩擦大大增加了在转动方向、转动路径上的摩擦阻力。

9、针对背景技术的第9点，采用了两个互相反装的超越离合器，故换挡时无需频繁干涉传动链，减少齿轮之间的冲击和磨损，提高齿轮寿命。

10、针对背景技术的第10点，增加了主动轮、被动轮之间的中间齿轮，更好的控制方向和传动精度。

注：上述设计不分先后，每一条都使得本发明相对现有技术具有区别和显著的进步。

附图说明

图1为本发明的俯视图。

图2为本发明行星轮系与第一行星架装配关系剖视图。

图3为本发明阶梯环及其关联零件的剖视图。

图4为本发明超越离合器及其关联零件的剖视图。

图5为本发明第二行星架及其关联零件的剖视图。

图6为本发明滑动套筒、轴承组件及其关联零件的剖视图。

图7为本发明摩擦离合器主动件及其关联零件的剖视图。

图8为本发明第二行星架立体示意图。

图9为本发明超越离合器立体示意图。

图10为本发明传动装置低速挡时变速杆状态示意图。

图11为本发明传动装置低速挡时动力传动路径示意图。

图12为本发明传动装置高速挡时变速杆状态示意图。

图13为本发明传动装置高速挡时动力传动路径示意图。

图14为本发明传动装置倒挡时变速杆状态示意图。

图15为本发明传动装置倒挡时动力传动路径示意图。

图中，附图标记如下：

三挡变速结构1、输出轴2、摩擦离合器3、左固定盘4、推力轴承5、右固定盘6、导杆7、弹簧固定板8、第二套筒式行星架9、摩擦制动环10、阶梯环11、倒挡齿轮12、输出齿轮13、滚动轴承14、中间齿轮15、输入轴16、第二超越离合器17、第二齿圈18、第一套筒式行星架19、第一超越离合器20、第一齿圈21、空心摩擦环22、齿圈制动板23、拨板24、缓冲弹簧25、扭力弹簧26、行星架制动板27、拉力弹簧28、推板29、支撑板30、变速杆31、齿圈32、行星轮33、太阳轮34、滑动套筒35、套筒36、长杆37、短杆38、长拨板39、短拨板40。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图所示：一种离合传动装置的工作方法，所述离合传动装置包括输出轴、摩擦离合器、左固定盘、推力轴承、右固定盘、弹簧固定板、第二套筒式行星架、摩擦制动环、阶梯环、倒挡齿轮、输出齿轮、滚动轴承、中间齿轮、输入轴、第二超越离合器、第二齿圈、第一套筒式行星架、第一超越离合器、第一齿圈、空心摩擦环、齿圈制动板、缓冲弹簧、扭力弹簧、行星架制动板、拉力弹簧、推板、变速杆、齿圈、行星轮、太阳轮、滑动套筒、拨板；所述工作方法包括驱动方法、低速挡工作方法、高速挡工作方法、倒挡工作方法；

所述驱动方法为利用驱动缸驱动所述变速杆移动，驱动缸中设有活塞，活塞上安装有环形磁铁，驱动缸的外壁上设有活塞位置传感器感测所述环形磁铁的位置变化；

多个所述行星轮构成行星轮系，行星轮系的中央设有所述太阳轮，所述输入轴包括动力输入端和末端；在所述输入轴的轴向方向上、所述行星轮系与所述动力输入端之间设有所述第一超越离合器、所述第二超越离合器、所述第一套筒式行星架，所述第二超越离合器外侧设有所述第二齿圈，所述第一超越离合器外侧设有所述第一齿圈，所述第一套筒式行星架包括第一套筒部与第一支架部，所述第一支架部与所述行星轮连接；

如图所示：所述行星轮系与所述末端之间设有所述第二套筒式行星架、摩擦制动环、弹簧固定板、摩擦离合器、左固定盘、推力轴承、右固定盘、拉力弹簧、推板、滑动套筒；其中，所述推板与所述末端之间设有所述摩擦离合器、左固定盘、推力轴承、右固定盘；所述摩擦离合器包括第一盘、第二盘，所述第二盘与所述左固定盘邻接，所述第二盘、左固定盘、推力轴承、右固定盘可在所述推板的推力作用下朝向所述第一盘移动；所述第二套筒式行星架包括第二套筒部与第二支架部，所述第二支架部与所述行星轮连接；所述第二套筒部外侧设有所述摩擦制动环；

所述阶梯环包括内环与外环，所述行星轮系外侧设有所述外环，所述外环内侧设有所述齿圈，所述齿圈与所述行星轮配合传动，所述内环与所述外环之间通过肋连接，所述内环设置在所述第一套筒部的外侧，所述外环朝向所述末端的表面连接有所述空心摩擦环；所述第二齿圈与所述输出齿轮之间设有所述中间齿轮；所述第二盘、左固定盘、推力轴承、右固定盘套设在所述滑动套筒外侧；

所述输入轴一侧设有所述变速杆、另一侧设有所述输出轴，所述输出轴上设有所述倒挡齿轮、所述输出齿轮、所述滚动轴承，所述倒挡齿轮的位置与所述第一齿圈对应，所述输出齿轮的位置与所述第二齿圈对应；所述变速杆上设有齿圈制动板、缓冲弹簧、扭力弹簧、行星架制动板、长杆、短杆，所述齿圈制动板与所述空心摩擦环的平面表面对应配合，所述行星架制动板与所述摩擦制动环对应配合；所述推板与所述变速杆连接，从而所述变速杆的运动可以推动所述推板运动；所述缓冲弹簧设置在所述长杆、短杆之间，所述拨板包括一个长拨板及一个短拨板；

如图所示：所述高速挡工作方法包括：驱动所述变速杆移动至最左侧位置，所述推板的移动驱动所述第二盘和第一盘结合，所述摩擦离合器实现工作连接；高速挡工作动力传动链为输入轴—>摩擦离合器—>推力轴承—>第二套筒式行星架—>行星轮系—>第一套筒式行星架—>第二超越离合器—>中间齿轮—>输出齿轮—>输出轴；

所述低速挡工作方法包括：驱动所述变速杆移动至中间位置，齿圈制动板制动空心摩擦环，行星架制动板未接触摩擦制动环；低速挡工作动力传动链为输入轴—>太阳轮—>行星轮—>第一套筒式行星架—>第二超越离合器—>中间齿轮—>输出齿轮—>输出轴；

所述倒挡工作方法包括：驱动所述变速杆移动至最右侧位置，行星架制动板制动摩擦制动环，随着变速杆的移动，所述长杆推动所述长拨板转动，从而使得所述短拨板推动所述短杆移动从而压缩所述缓冲弹簧，进而使得所述齿圈制动板脱离空心摩擦环；倒挡工作动力传动链为输入轴—>太阳轮—>行星轮—>齿圈—>阶梯环—>第一超越离合器—>倒挡齿轮—>输出轴。

所述超越离合器为滚珠式单向离合器。所述滚动轴承为深沟球轴承。所述外环与所述空心摩擦环之间通过螺栓连接。所述内环与所述外环位于所述输入轴轴向上的不同位置。所述内环外圆与第一超越离合器内圈固定。所述太阳轮与所述输入轴可拆卸的连接。所述行星轮数量为三。所述第一超越离合器与所述内环之间通过键槽连接。所述第二超越离合器与所述第一套筒部之间通过键槽连接。所述第一超越离合器安装方向是仅在倒挡传动时起作用；所述第二超越离合器安装方向是仅在前进低速和前进高速传动时起作用。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种离合传动装置的工作方法，其特征在于，所述离合传动装置包括输出轴、摩擦离合器、左固定盘、推力轴承、右固定盘、弹簧固定板、第二套筒式行星架、摩擦制动环、阶梯环、倒挡齿轮、输出齿轮、滚动轴承、中间齿轮、输入轴、第二超越离合器、第二齿圈、第一套筒式行星架、第一超越离合器、第一齿圈、空心摩擦环、齿圈制动板、缓冲弹簧、扭力弹簧、行星架制动板、拉力弹簧、推板、变速杆、第三齿圈、行星轮、太阳轮、滑动套筒、拨板；所述工作方法包括驱动方法、低速挡工作方法、高速挡工作方法、倒挡工作方法；

所述驱动方法为利用驱动缸驱动所述变速杆移动，驱动缸中设有活塞，活塞上安装有环形磁铁，驱动缸的外壁上设有活塞位置传感器感测所述环形磁铁的位置变化；

多个所述行星轮构成行星轮系，行星轮系的中央设有所述太阳轮，所述输入轴包括动力输入端和末端；在所述输入轴的轴向方向上、所述行星轮系与所述动力输入端之间设有所述第一超越离合器、所述第二超越离合器、所述第一套筒式行星架，所述第二超越离合器外侧设有所述第二齿圈，所述第一超越离合器外侧设有所述第一齿圈，所述第一套筒式行星架包括第一套筒部与第一支架部，所述第一支架部与所述行星轮连接；

所述行星轮系与所述末端之间设有所述第二套筒式行星架、摩擦制动环、弹簧固定板、摩擦离合器、左固定盘、推力轴承、右固定盘、拉力弹簧、推板、滑动套筒；其中，所述推板与所述末端之间设有所述摩擦离合器、左固定盘、推力轴承、右固定盘；所述摩擦离合器包括第一盘、第二盘，所述第二盘与所述左固定盘邻接，所述第二盘、左固定盘、推力轴承、右固定盘可在所述推板的推力作用下朝向所述第一盘移动；所述第二套筒式行星架包括第二套筒部与第二支架部，所述第二支架部与所述行星轮连接；所述第二套筒部外侧设有所述摩擦制动环；

所述阶梯环包括内环与外环，所述行星轮系外侧设有所述外环，所述外环内侧设有所述第三齿圈，所述第三齿圈与所述行星轮配合传动，所述内环与所述外环之间通过肋连接，所述内环设置在所述第一套筒部的外侧，所述外环朝向所述末端的表面连接有所述空心摩擦环；所述第二齿圈与所述输出齿轮之间设有所述中间齿轮；所述第二盘、左固定盘、推力轴承、右固定盘套设在所述滑动套筒外侧；

所述输入轴一侧设有所述变速杆、另一侧设有所述输出轴，所述输出轴上设有所述倒挡齿轮、所述输出齿轮、所述滚动轴承，所述倒挡齿轮的位置与所述第一齿圈对应，所述输出齿轮的位置与所述第二齿圈对应；所述变速杆上设有齿圈制动板、缓冲弹簧、扭力弹簧、行星架制动板、长杆、短杆，所述齿圈制动板与所述空心摩擦环的平面表面对应配合，所述行星架制动板与所述摩擦制动环对应配合；所述推板与所述变速杆连接，从而所述变速杆的运动可以推动所述推板运动；所述缓冲弹簧设置在所述长杆、短杆之间，所述拨板包括一个长拨板及一个短拨板；

所述高速挡工作方法包括：驱动所述变速杆移动至最左侧位置，所述推板的移动驱动所述第二盘和第一盘结合，所述摩擦离合器实现工作连接；高速挡工作动力传动链为输入轴—>摩擦离合器—>推力轴承—>第二套筒式行星架—>行星轮系—>第一套筒式行星架—>第二超越离合器—>中间齿轮—>输出齿轮—>输出轴；

所述低速挡工作方法包括：驱动所述变速杆移动至中间位置，齿圈制动板制动空心摩擦环，行星架制动板未接触摩擦制动环；低速挡工作动力传动链为输入轴—>太阳轮—>行星轮—>第一套筒式行星架—>第二超越离合器—>中间齿轮—>输出齿轮—>输出轴；

所述倒挡工作方法包括：驱动所述变速杆移动至最右侧位置，行星架制动板制动摩擦制动环，随着变速杆的移动，所述长杆推动所述长拨板转动，从而使得所述短拨板推动所述短杆移动从而压缩所述缓冲弹簧，进而使得所述齿圈制动板脱离空心摩擦环；倒挡工作动力传动链为输入轴—>太阳轮—>行星轮—>第三齿圈—>阶梯环—>第一超越离合器—>倒挡齿轮—>输出轴。

2.根据权利要求1所述的一种离合传动装置的工作方法，其特征在于：所述超越离合器为滚珠式单向离合器。

3.根据权利要求1所述的一种离合传动装置的工作方法，其特征在于：所述滚动轴承为深沟球轴承。

4.根据权利要求1所述的一种离合传动装置的工作方法，其特征在于：所述外环与所述空心摩擦环之间通过螺栓连接。

5.根据权利要求1所述的一种离合传动装置的工作方法，其特征在于：所述内环与所述外环位于所述输入轴轴向上的不同位置。

6.根据权利要求5所述的一种离合传动装置的工作方法，其特征在于：所述内环外圆与第一超越离合器内圈固定。

7.根据权利要求1所述的一种离合传动装置的工作方法，其特征在于：所述太阳轮与所述输入轴可拆卸的连接。

8.根据权利要求1所述的一种离合传动装置的工作方法，其特征在于：所述行星轮数量为三。

9.根据权利要求1所述的一种离合传动装置的工作方法，其特征在于：所述第一超越离合器与所述内环之间通过键槽连接。

10.根据权利要求1所述的一种离合传动装置的工作方法，其特征在于：所述第二超越离合器与所述第一套筒部之间通过键槽连接。

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