本發(fā)明涉及汽車領(lǐng)域，特別涉及一種干摩擦外控式無齒圈變速器。

背景技術(shù)：

常規(guī)的機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)是在平行軸手動(dòng)變速器(MT)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)換檔和掛檔自動(dòng)化控制,其速比的變換是通過變換不同的齒數(shù)嚙合副；因此，換檔控制機(jī)構(gòu)存在先天性的復(fù)雜和工作不可靠性的劣勢(shì)。

行星輪系變速機(jī)構(gòu)實(shí)行各種檔位切換，采用離合器、制動(dòng)器和單向離合器等換檔執(zhí)行元件來實(shí)現(xiàn)齒圈、太陽輪或行星架的固接或分離，圖1為現(xiàn)有常規(guī)的帶2檔自動(dòng)變速器(AT)技術(shù)方案，其控制元件離合器12、制動(dòng)器13均位于箱體11內(nèi)，。當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)齒圈14而離合器處于分離狀態(tài)時(shí)，動(dòng)力經(jīng)輸入軸10、太陽輪16、行星輪15至行星架17，然后由輸出軸18輸出，傳動(dòng)比為1+K(K為齒圈齒數(shù)與太陽輪齒數(shù)之比，一般取K＝2～3)；當(dāng)制動(dòng)器13釋放齒圈14而離合器處于結(jié)合狀態(tài)時(shí)，行星輪系為直接檔，即傳動(dòng)比為1。

對(duì)AT而言，其控制元件與傳動(dòng)元件集成在同一個(gè)箱體內(nèi)，換檔控制元件的摩擦發(fā)熱和磨損微粒都會(huì)對(duì)箱內(nèi)變速器油工作品質(zhì)帶來影響。這也導(dǎo)致?lián)Q檔元件無法長時(shí)間處于半聯(lián)動(dòng)摩擦狀態(tài)，從而無法實(shí)現(xiàn)慢慢柔性換檔過渡或常態(tài)化應(yīng)用于車輛起步等工況，只能通過增加液力變矩器來緩解換檔沖擊。并且離合器在變速器箱體內(nèi)，這將導(dǎo)致離合器只能選用濕式離合器來適應(yīng)箱內(nèi)裝有齒輪潤滑油的工作環(huán)境，降低了設(shè)計(jì)自由度。對(duì)于2檔位行星輪變速機(jī)構(gòu)而言，2檔的傳動(dòng)比為1和1+K，傳動(dòng)比值相差較大，容易導(dǎo)致?lián)Q擋沖擊。

對(duì)AMT而言，變速比的實(shí)現(xiàn)在于改變傳動(dòng)齒輪的嚙合狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)，換檔沖擊較大，響應(yīng)時(shí)間較長，換檔成功率較低，故障機(jī)率相對(duì)較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種干摩擦外控式無齒圈變速器，旨在解決目前換檔穩(wěn)定性，其中主要通過解決控制元件的摩擦發(fā)熱和磨損微粒都會(huì)對(duì)箱內(nèi)干摩擦外控式無齒圈變速器油工作品質(zhì)、換檔沖擊較大和響應(yīng)時(shí)間較長等問題來提高換擋的穩(wěn)定性。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種干摩擦外控式無齒圈變速器，包括箱外的換擋控制元件和無齒圈型行星輪系變速箱，所述換擋控制元件包含干摩擦式離合器和制動(dòng)器；所述離合器包括主動(dòng)摩擦片和被動(dòng)離合輪轂，所述主動(dòng)摩擦片連接于動(dòng)力輸入軸；所述制動(dòng)器用于制動(dòng)被動(dòng)離合輪轂；所述無齒圈型行星輪系變速箱包括第一齒輪組，第二齒輪組、行星架和箱體；所述第一齒輪組包括與被動(dòng)離合輪轂同軸連接的第一太陽輪和與第一太陽輪嚙合的第一行星輪；所述第二齒輪組包括固定在動(dòng)力輸入軸上的第二太陽輪和與第二太陽輪嚙合的第二行星輪；所述第一行星輪和第二行星輪分別設(shè)置在行星架上，所述行星架與動(dòng)力輸出軸一端連接，動(dòng)力輸出軸另一端通過軸承連接在箱體上，所述第一太陽輪的齒數(shù)大于第二太陽輪的齒數(shù)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述離合器設(shè)置在無齒圈型行星輪系變速箱的輸入端。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述被動(dòng)離合輪轂通過套筒軸連接第一太陽輪；所述套同軸通過軸承連接在箱體上。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述動(dòng)力輸入軸軸心與套筒軸軸心相同，所述輸入軸的外徑小于套筒軸內(nèi)徑。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述動(dòng)力輸入軸與套筒之間間隙設(shè)有密封圈。

有益效果：將離合器設(shè)置在箱體外殼，減少了換檔控制元件的摩擦發(fā)熱和磨損微粒對(duì)箱內(nèi)變速器油工作品質(zhì)帶來影響，從而提高了變速器的壽命和穩(wěn)定性，減少了變速器的摩擦熱影響傳動(dòng)組件，采用上述設(shè)計(jì)的無齒圈型行星輪系變速箱，提高換擋平順性，加快了響應(yīng)時(shí)間。

附圖說明

圖1為本常規(guī)的帶2檔自動(dòng)變速器(AT)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施例干摩擦外控式無齒圈變速器(DAT)結(jié)構(gòu)簡圖。

標(biāo)號(hào)說明：

100：無齒圈型行星輪系變速箱

101：動(dòng)力輸入軸

102：干摩擦式離合器

103：制動(dòng)器

104：套筒軸

105：密封圈

106：軸承

107：動(dòng)力輸出軸

108：箱體

201：第一太陽輪

202：第一行星輪

203：第一齒輪組

301：第二太陽輪

302：第二行星輪

303：第二齒輪組

401：行星架

501：主動(dòng)摩擦片

502：被動(dòng)離合輪轂

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說明。

本發(fā)明干摩擦外控式無齒圈變速器全稱為：干摩擦外掛式自動(dòng)變速器(Dry Friction Externally Contrded Autmatic Transmission)，英文簡稱DAT；其設(shè)計(jì)理念在于將變速器分為離合器部分和無齒圈型行星輪系變速箱部分，離合器部分為干部，其特點(diǎn)為無潤滑油；無齒圈型行星輪系變速箱部分為濕部，其特點(diǎn)帶有有潤滑油；行星輪系傳動(dòng)機(jī)構(gòu)集成在濕部，而換檔執(zhí)行元件及制動(dòng)元件都布置于干部。

請(qǐng)一并參照?qǐng)D2，如圖所示可知，本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施例為一種干摩擦外控式無齒圈變速器，包括箱外的換擋控制元件和無齒圈型行星輪系變速箱100，所述換擋控制元件包含干摩擦式離合器102和制動(dòng)器103；所述離合器包括主動(dòng)摩擦片501和被動(dòng)離合輪轂502，所述主動(dòng)摩擦片501連接于動(dòng)力輸入軸101；所述主動(dòng)摩擦片501連接于動(dòng)力輸入軸；所述制動(dòng)器設(shè)置在箱體外殼，制動(dòng)器固定在箱體的外殼外側(cè)，用于制動(dòng)被動(dòng)離合輪轂；所述無齒圈型行星輪系變速箱100包括第一齒輪組203，第二齒輪組303、行星架401和箱體108，所述箱體108外側(cè)設(shè)有離合制動(dòng)器103；所述第一齒輪組包括與被動(dòng)離合輪轂同軸連接的第一太陽輪201和與第一太陽輪嚙合的第一行星輪202；所述第二齒輪組包括固定在動(dòng)力輸入軸上的第二太陽輪301和與第二太陽輪嚙合的第二行星輪302；所述第一行星輪和第二行星輪分別設(shè)置在行星架401上，所述行星架與動(dòng)力輸出軸107一端連接，動(dòng)力輸出軸另一端通過軸承106連接在箱體108上。

為了便于箱體內(nèi)的齒輪結(jié)構(gòu)位置設(shè)計(jì)，以及用戶操做習(xí)慣，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，第一齒輪組203離輸入端較近，所述第一太陽輪的齒數(shù)大于第二太陽輪的齒數(shù)；制動(dòng)器固定在箱體的外殼外側(cè)，當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)被動(dòng)離合輪轂而離合器不參與工作時(shí)，因?yàn)楸粍?dòng)離合輪轂和第一太陽輪為同軸連接，等同于制動(dòng)器制動(dòng)第一太陽輪，此時(shí)為低檔狀態(tài)；當(dāng)制動(dòng)器不參與工作而離合器使2個(gè)太陽輪結(jié)合時(shí)，此時(shí)高檔狀態(tài)；符合用戶習(xí)慣，且便于箱體內(nèi)變速齒輪位置的設(shè)置。

為了使離合能夠起到更穩(wěn)定的作用，本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，所述離合器設(shè)置在無齒圈型行星輪系變速箱的輸入端。

為了使箱體設(shè)計(jì)更加緊湊，被動(dòng)離合輪轂通過套筒軸連接第一太陽輪能夠連接；作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，所述被動(dòng)離合輪轂通過套筒軸連接第一太陽輪；所述套同軸通過軸承連接在箱體上；如圖2所示套筒軸104通過軸承連接在箱體上，套筒軸在箱體上可以隨軸承轉(zhuǎn)動(dòng)，套筒軸一端連接被動(dòng)離合輪轂502，套筒軸104的另一端連接第一太陽輪201。

為了能夠使離合對(duì)變速起到作用，且考慮到箱體結(jié)構(gòu)，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，所述動(dòng)力輸入軸軸心與套筒軸軸心相同，所述輸入軸的外徑小于套筒軸內(nèi)徑，如圖2所示，輸入軸101穿過套筒軸104進(jìn)入箱體內(nèi)。

為了是箱體內(nèi)保持清潔，減少粉塵，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，所述動(dòng)力輸入軸與套筒之間間隙設(shè)有密封圈105；密封圈能夠有效的防止粉塵進(jìn)入箱體內(nèi)。

結(jié)合本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例來說明本發(fā)明的變速原理及有益效果；本發(fā)明的設(shè)計(jì)理念在于將變速器分為干部(無潤滑油)和濕部(有潤滑油)，行星輪系傳動(dòng)機(jī)構(gòu)集成在濕部，而換檔執(zhí)行元件都布置于干部。并且，執(zhí)行元件均采用干式摩擦原理實(shí)現(xiàn)換檔。這種干部和濕部分離的設(shè)計(jì)帶來如下主要好處：

(1)與AMT相比，離/合成功率高。采用執(zhí)行元件摩擦作用控制產(chǎn)生不同速比，而非采用齒輪的不同嚙合狀態(tài)來控制。

(2)與普通AT相比，由于變速器采用干部和濕部分離設(shè)計(jì)，摩擦熱不影響傳動(dòng)組件。此外，可利用外置控制元件在半聯(lián)動(dòng)工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)變速器換檔過程柔性切換，無需增加復(fù)雜的液力緩沖裝置。

(3)采用干濕摩擦元件，借鑒了車用干式摩擦離合器/制動(dòng)器等部件的優(yōu)點(diǎn)于新結(jié)構(gòu)中，工作面積大，可靠性高。

本發(fā)明所設(shè)計(jì)的雙排無齒圈型2檔自動(dòng)變速器采取共行星架和無齒圈的構(gòu)型特點(diǎn)。假想站在行星架上看后排第二太陽輪和前排第一太陽輪的傳動(dòng)(行星輪系簡化為定軸輪系)，運(yùn)動(dòng)學(xué)方程推導(dǎo)為：式中w₁為后排第二太陽輪轉(zhuǎn)速，w₂為前排第一太陽輪轉(zhuǎn)速，w_n為行星架轉(zhuǎn)速，z₁為后排第二太陽輪齒數(shù)，z₂為前排第一太陽輪齒數(shù)。由該運(yùn)動(dòng)學(xué)方程可知，該輪系具有2個(gè)自由度，即必須有2個(gè)確定的輸入才能確定的輸出，比如只有確定的w₁和w₂才能計(jì)算出w_n。

根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程可分析圖2變速器不同工作狀態(tài)的具體實(shí)施原理：

(1)空檔狀態(tài)：離合器和制動(dòng)器都不參與工作時(shí)，第一行星輪和第二行星輪有2個(gè)自由度，動(dòng)力輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)第二太陽輪輸入后，無法經(jīng)第一行星輪或第二行星輪傳送至行星架輸出。

(2)低檔狀態(tài)：當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)前排第一太陽輪而離合器不參與工作時(shí)，圖2中的前排第一太陽輪被制動(dòng)(w₂＝0)，動(dòng)力輸入到第二太陽輪(w₁已知)傳遞到行星架輸出，其傳動(dòng)比為：由于的取值自由度較大(一般為1.1～1.5)，可使該傳動(dòng)比在2.2～2.5相差不大。

(3)高檔狀態(tài)：當(dāng)制動(dòng)器不參與工作而離合器使2個(gè)太陽輪結(jié)合時(shí)，圖2中的2個(gè)太陽輪轉(zhuǎn)速一致(w₁＝w₂)，行星架相當(dāng)于被挾持而同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。即行星輪系傳動(dòng)比為：1，機(jī)構(gòu)為直接檔?？梢姡?個(gè)檔位之間的傳動(dòng)比相差不大。

(4)換擋過渡狀態(tài)：分為升檔和降檔2種情況，主要完成制動(dòng)器和離合器的工作狀態(tài)切換，比如升檔使完成制動(dòng)器從制動(dòng)到釋放狀態(tài)切換和離合器從分離狀態(tài)到結(jié)合狀態(tài)切換，降檔反之。利用傳統(tǒng)干摩擦離合器的半聯(lián)動(dòng)工況可以完成動(dòng)力不中斷升檔。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效形狀或結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。