本發(fā)明涉及汽車領域，特別涉及一種干摩擦外控式無齒圈變速器。

背景技術：

常規(guī)的機械式自動變速器(AMT)是在平行軸手動變速器(MT)基礎上實現(xiàn)換檔和掛檔自動化控制,其速比的變換是通過變換不同的齒數(shù)嚙合副；因此，換檔控制機構存在先天性的復雜和工作不可靠性的劣勢。

行星輪系變速機構實行各種檔位切換，采用離合器、制動器和單向離合器等換檔執(zhí)行元件來實現(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檔自動變速器(AT)技術方案，其控制元件離合器12、制動器13均位于箱體11內(nèi)，。當制動器制動齒圈14而離合器處于分離狀態(tài)時，動力經(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)；當制動器13釋放齒圈14而離合器處于結合狀態(tài)時，行星輪系為直接檔，即傳動比為1。

對AT而言，其控制元件與傳動元件集成在同一個箱體內(nèi)，換檔控制元件的摩擦發(fā)熱和磨損微粒都會對箱內(nèi)變速器油工作品質(zhì)帶來影響。這也導致?lián)Q檔元件無法長時間處于半聯(lián)動摩擦狀態(tài)，從而無法實現(xiàn)慢慢柔性換檔過渡或常態(tài)化應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)，這將導致離合器只能選用濕式離合器來適應箱內(nèi)裝有齒輪潤滑油的工作環(huán)境，降低了設計自由度。對于2檔位行星輪變速機構而言，2檔的傳動比為1和1+K，傳動比值相差較大，容易導致?lián)Q擋沖擊。

對AMT而言，變速比的實現(xiàn)在于改變傳動齒輪的嚙合狀態(tài)來實現(xiàn)，換檔沖擊較大，響應時間較長，換檔成功率較低，故障機率相對較高。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術的不足，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)熱和磨損微粒都會對箱內(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時間較長等問題來提高換擋的穩(wěn)定性。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：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器；所述離合器包括主動摩擦片和被動離合輪轂，所述主動摩擦片連接于動力輸入軸；所述制動器用于制動被動離合輪轂；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置在行星架上，所述行星架與動力輸出軸一端連接，動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)選結構，所述離合器設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)選結構，所述被動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)選結構，所述動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)選結構，所述動力輸入軸與套筒之間間隙設有密封圈。

有益效果：將離合器設置在箱體外殼，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組件，采用上述設計的無齒圈型行星輪系變速箱，提高換擋平順性，加快了響應時間。

附圖說明

圖1為本常規(guī)的帶2檔自動變速器(AT)結構示意圖；

圖2為本發(fā)明一種優(yōu)選實施例干摩擦外控式無齒圈變速器(DAT)結構簡圖。

標號說明：

100：無齒圈型行星輪系變速箱

101：動力輸入軸

102：干摩擦式離合器

103：制動器

104：套筒軸

105：密封圈

106：軸承

107：動力輸出軸

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：主動摩擦片

502：被動離合輪轂

具體實施方式

為詳細說明本發(fā)明的技術內(nèi)容、構造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結合實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：干摩擦外掛式自動變速器(Dry Friction Externally Contrded Autmatic Transmission)，英文簡稱DAT；其設計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，其特點為無潤滑油；無齒圈型行星輪系變速箱部分為濕部，其特點帶有有潤滑油；行星輪系傳動機構集成在濕部，而換檔執(zhí)行元件及制動元件都布置于干部。

請一并參照圖2，如圖所示可知，本發(fā)明一種優(yōu)選實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和制動器103；所述離合器包括主動摩擦片501和被動離合輪轂502，所述主動摩擦片501連接于動力輸入軸101；所述主動摩擦片501連接于動力輸入軸；所述制動器設置在箱體外殼，制動器固定在箱體的外殼外側(cè)，用于制動被動離合輪轂；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)設有離合制動器103；所述第一齒輪組包括與被動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置在行星架401上，所述行星架與動力輸出軸107一端連接，動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)的齒輪結構位置設計，以及用戶操做習慣，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例，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)；制動器固定在箱體的外殼外側(cè)，當制動器制動被動離合輪轂而離合器不參與工作時，因為被動離合輪轂和第一太陽輪為同軸連接，等同于制動器制動第一太陽輪，此時為低檔狀態(tài)；當制動器不參與工作而離合器使2個太陽輪結合時，此時高檔狀態(tài)；符合用戶習慣，且便于箱體內(nèi)變速齒輪位置的設置。

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)選實施例，所述離合器設置在無齒圈型行星輪系變速箱的輸入端。

為了使箱體設計更加緊湊，被動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)選實施例，所述被動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，套筒軸一端連接被動離合輪轂502，套筒軸104的另一端連接第一太陽輪201。

為了能夠使離合對變速起到作用，且考慮到箱體結構，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例，所述動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)選實施例，所述動力輸入軸與套筒之間間隙設有密封圈105；密封圈能夠有效的防止粉塵進入箱體內(nèi)。

結合本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例來說明本發(fā)明的變速原理及有益效果；本發(fā)明的設計理念在于將變速器分為干部(無潤滑油)和濕部(有潤滑油)，行星輪系傳動機構集成在濕部，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現(xiàn)換檔。這種干部和濕部分離的設計帶來如下主要好處：

(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計，摩擦熱不影響傳動組件。此外，可利用外置控制元件在半聯(lián)動工作狀態(tài)實現(xiàn)變速器換檔過程柔性切換，無需增加復雜的液力緩沖裝置。

(3)采用干濕摩擦元件，借鑒了車用干式摩擦離合器/制動器等部件的優(yōu)點于新結構中，工作面積大，可靠性高。

本發(fā)明所設計的雙排無齒圈型2檔自動變速器采取共行星架和無齒圈的構型特點。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(行星輪系簡化為定軸輪系)，運動學方程推導為：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)。由該運動學方程可知，該輪系具有2個自由度，即必須有2個確定的輸入才能確定的輸出，比如只有確定的w₁和w₂才能計算出w_n。

根據(jù)運動學方程可分析圖2變速器不同工作狀態(tài)的具體實施原理：

(1)空檔狀態(tài)：離合器和制動器都不參與工作時，第一行星輪和第二行星輪有2個自由度，動力輸入軸的轉(zhuǎn)動經(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)：當制動器制動前排第一太陽輪而離合器不參與工作時，圖2中的前排第一太陽輪被制動(w₂＝0)，動力輸入到第二太陽輪(w₁已知)傳遞到行星架輸出，其傳動比為：由于的取值自由度較大(一般為1.1～1.5)，可使該傳動比在2.2～2.5相差不大。

(3)高檔狀態(tài)：當制動器不參與工作而離合器使2個太陽輪結合時，圖2中的2個太陽輪轉(zhuǎn)速一致(w₁＝w₂)，行星架相當于被挾持而同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。即行星輪系傳動比為：1，機構為直接檔?？梢?，2個檔位之間的傳動比相差不大。

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

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，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構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。