一种多功能离合器以及变速箱的制作方法

1.本发明涉及变速箱技术领域，尤其涉及一种具有调速和离合多功能的离合器以及具有该离合器的变速箱。


背景技术：

2.现有变速箱离合器是采用单片或多片式离合器，离合器本身是靠摩擦片来完成的离合功能。现有汽车手动变速箱的离合器片属于干式单排离合器，而现有汽车自动变速箱、摩托车变速箱是多片湿式离合器，靠活塞或弹簧的压力让离合器的被动离合片压紧离合器的主动离合片得到接合，得到动力，反之，离合器的离合片得不到活塞或弹簧的压力分开，两片离合片之间失去摩擦力，就没有了动力。
3.然而，现有离合器的离合片通过摩擦力实现接合，存在离合片使用寿命短的问题。此外，为了控制离合片分开实现分离，需要设置相关控制机构，使得离合器的结构复杂，成本高。


技术实现要素：

4.本发明的第一目的是提供一种具有调速和离合功能、使用寿命长、工作可靠精度高且驾驶员舒适性体验较佳的多功能离合器。
5.本发明的第二目的是提供一种具有上述多功能离合器的变速箱。
6.为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种多功能离合器，包括制动齿轮、制动轴、制动油泵和脉宽调制阀，制动轴可绕自身轴线旋转，制动油泵的内转子齿轮同轴套接在制动轴的第一端上,制动油泵的外转子齿圈可绕自身轴线旋转并套接在内转子齿轮上，内转子齿轮与外转子齿圈相互啮合，且内转子齿轮与外转子齿圈偏心设置,制动齿轮同轴套接在制动轴的第二端上，脉宽调制阀用于调节制动油泵的油压。
7.更进一步的方案是，制动齿轮的轴孔的内周壁开设有多个第一限位槽，多个第一限位槽在制动齿轮的周向上均匀分布，每一个第一限位槽在制动齿轮的轴向上贯穿制动齿轮设置,制动轴的第二端的外周壁凸出设置有多个第一嵌入块，一个第一嵌入块位于一个第一限位槽内。
8.更进一步的方案是，制动轴的第一端面开设有多个第二限位槽，多个第二限位槽在制动轴的周向上均匀分布，每一个第二限位槽在制动轴的轴向上朝向制动轴的第二端延伸,内转子齿轮的轴孔的内周壁凸出设置有多个第二嵌入块，一个第二嵌入块位于一个第二限位槽内。
9.更进一步的方案是，一种多功能离合器还包括两个传动轴承，两个传动轴承分别套接在制动轴上，且两个传动轴承在制动轴的轴向上分别位于制动齿轮的两端。
10.更进一步的方案是，外转子齿圈的齿数比内转子齿轮的齿数多六个。
11.更进一步的方案是，外转子齿圈的齿数为二十一个，内转子齿轮的齿数为十五个。
12.为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种变速箱，包括传动机构和离合器，离
合器为上述的一种多功能离合器，传动机构包括输入轴、制动外齿圈、十字轴、四个行星齿轮以及输出轴，输入轴的第一端同轴设置有输入锥齿轮，输出轴的一端同轴设置有输出锥齿轮，十字轴固定在制动外齿圈的轴孔内，十字轴的每一个轴臂在制动外齿圈的径向上延伸，一个行星齿轮可转动地同轴套接在十字轴的一个轴臂上，在制动外齿圈的轴向上，行星齿轮的第一侧与输入锥齿轮相互啮合，行星齿轮的第二侧与输出锥齿轮相互啮合，离合器的制动齿轮与制动外齿圈相互啮合。
13.更进一步的方案是，变速箱还包括驱动油泵，驱动油泵的驱动内转齿轮同轴套接在输入轴的第二端上，驱动油泵的驱动外转齿圈可绕自身轴线旋转并套接在驱动内转齿轮上，驱动内转齿轮与驱动外转齿圈相互啮合，且驱动内转齿轮与驱动外转齿圈偏心设置。
14.更进一步的方案是，驱动外转齿圈的齿数比驱动内转齿轮的齿数多六个。
15.更进一步的方案是，驱动外转齿圈的齿数为二十四个，驱动内转齿轮的齿数为十八个。
16.由上述方案可见，本发明变速箱的输入轴与外部直流无刷伺服电机对接，即直流无刷伺服电机可驱动输入轴绕自身轴线旋转，而变速箱通过tcu控制单元(transmission control unit，即自动变速箱控制单元)实现自动变速控制。直流无刷伺服电机驱动变速箱的输入轴绕自身轴线旋转，输入轴同步带动输入锥齿轮和驱动油泵的驱动内转齿轮旋转，驱动油泵的驱动内转齿轮与驱动油泵的驱动外转齿圈相互啮合，且驱动内转齿轮与驱动外转齿圈偏心设置，从而使得驱动油泵为变速箱的内部系统提供润滑以及为变速箱的离合器提供制动油压，同时输入锥齿轮驱动行星齿轮旋转，使得十字轴旋转带动制动外齿圈旋转。同步地，行星齿轮驱动输出锥齿轮带动输出轴旋转，输出轴为变速箱的最终输出端。当变速箱进行调速时，脉宽调制阀调节制动油泵的油压，制动油泵的内转子齿轮与制动油泵的外转子齿圈相互啮合，且内转子齿轮与外转子齿圈偏心设置，随着制动油泵的油压变化，内转子齿轮的转速也随之变化，从而内转子齿轮同步带动制动轴使得制动轴的转速变化，使得制动轴上的制动齿轮驱动制动外齿圈的转速同步变化，此时制动齿轮驱动制动外齿圈的旋转方向与十字轴旋转带动制动外齿圈的旋转方向相反，从而对输出轴进行调速，使得输出齿圈的转速同步变化。脉宽调制阀的控制信号是一系列幅值相等而在每一周期内宽度不同的脉冲信号，以每个脉冲开启时间的长短来控制油压，当制动油泵的油压为最大时控制制动齿轮的转速为零，则制动外齿圈没有受到反向旋转力的作用，使得输入轴和输出轴的转速相同。当随着调节制动油泵的油压逐渐降低，控制制动齿轮的转速逐渐升高，即制动外齿圈受到反向旋转的转速随着升高，从而使得输出轴的转速逐渐下降。脉宽调制阀控制制动油泵的油压过程是无级的，使得输出轴的转速也是无级的下降。本发明离合器的作用就是控制制动油泵的油压，在制动油泵的油压最高时，输入轴和输出轴的转速相同，相当于离合器接合；当控制制动油泵的油压为零时，使得输出轴的转速为零，相当于离合器断开。本发明离合器在具备离合功能的同时，可对变速箱的传动机构进行无级调速，能主动吸收变速箱的扭矩波动和反震动，解决变速箱换挡顿挫感觉，延长离合器使用寿命，并使得变速箱实现自动控制变速，减轻驾驶员的劳动强度，驾驶员舒适性体验较佳，提高行车安全性。而且，本发明变速箱的力矩传递效率高，工作可靠精度高，而且使用寿命长，从而提高车辆的动力性和经济性。
附图说明
17.图1为本发明变速箱实施例的第一视角结构图；
18.图2为本发明变速箱实施例的第二视角结构图；
19.图3为本发明变速箱实施例中传动机构和驱动油泵配合的剖视图。
20.图4为本发明变速箱实施例中传动机构和驱动油泵配合的结构分解图。
21.图5为本发明变速箱实施例中驱动油泵的结构分解图。
22.图6为本发明变速箱实施例中传动机构的结构分解图。
23.图7为本发明变速箱实施例中传动机构的局部结构分解图。
24.图8为本发明变速箱实施例中离合器的结构分解图。
25.图9为本发明变速箱实施例中离合器的剖视图。
26.以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
27.以下实施例主要针对本发明的变速箱，由于本发明的变速箱采用了本发明的离合器，在变速箱实施例的说明中已对离合器实施例进行了说明。
28.参见图1至图4，本实施例公开一种变速箱1，包括驱动油泵、传动机构3和离合器2，传动机构3包括输入轴32、制动外齿圈31、十字轴39、四个行星齿轮35以及输出轴36，输入轴32的第一端同轴设置有输入锥齿轮37，输出轴36的一端同轴设置有输出锥齿轮38。驱动油泵的驱动内转齿轮33同轴套接在输入轴32的第二端上，驱动油泵的驱动外转齿圈34可绕自身轴线旋转并套接在驱动内转齿轮33上，驱动内转齿轮33与驱动外转齿圈34相互啮合，且驱动内转齿轮33与驱动外转齿圈34偏心设置。十字轴39固定在制动外齿圈31的轴孔内，十字轴39的每一个轴臂391在制动外齿圈31的径向上延伸，一个行星齿轮35可转动地同轴套接在十字轴39的一个轴臂391上。在制动外齿圈31的轴向上，行星齿轮35的第一侧与输入锥齿轮37相互啮合，行星齿轮35的第二侧与输出锥齿轮38相互啮合。离合器2包括制动齿轮22、制动轴21、制动油泵和脉宽调制阀，制动轴21可绕自身轴线旋转，制动油泵的内转子齿轮24同轴套接在制动轴21的第一端上，制动油泵的外转子齿圈23可绕自身轴线旋转并套接在内转子齿轮24上，内转子齿轮24与外转子齿圈23相互啮合，且内转子齿轮24与外转子齿圈23偏心设置，脉宽调制阀用于调节制动油泵的油压，制动齿轮22同轴套接在制动轴21的第二端上，且制动齿轮22与制动外齿圈31相互啮合。其中，本实施例脉宽调制阀为常闭型脉宽调制阀。
29.本实施例变速箱1的输入轴32与外部直流无刷伺服电机对接，即直流无刷伺服电机可驱动输入轴32绕自身轴线旋转，而变速箱1通过tcu控制单元(transmission control unit，即自动变速箱1控制单元)实现自动变速控制。直流无刷伺服电机驱动变速箱1的输入轴32绕自身轴线旋转，输入轴32同步带动输入锥齿轮37和驱动油泵的驱动内转齿轮33旋转，驱动油泵的驱动内转齿轮33与驱动油泵的驱动外转齿圈34相互啮合，且驱动内转齿轮33与驱动外转齿圈34偏心设置，从而使得驱动油泵为变速箱1的内部系统提供润滑以及为变速箱1的离合器2提供制动油压，同时输入锥齿轮37驱动行星齿轮35旋转，使得十字轴39旋转带动制动外齿圈31旋转。同步地，行星齿轮35驱动输出锥齿轮38带动输出轴36旋转，输出轴36为变速箱1的最终输出端。当变速箱1进行调速时，脉宽调制阀调节制动油泵的油压，
制动油泵的内转子齿轮24与制动油泵的外转子齿圈23相互啮合，且内转子齿轮24与外转子齿圈23偏心设置，随着制动油泵的油压变化，内转子齿轮24的转速也随之变化，从而内转子齿轮24同步带动制动轴21使得制动轴21的转速变化，使得制动轴21上的制动齿轮22驱动制动外齿圈31的转速同步变化，此时制动齿轮22驱动制动外齿圈31的旋转方向与十字轴39旋转带动制动外齿圈31的旋转方向相反，从而对输出轴36进行调速，使得输出齿圈的转速同步变化。脉宽调制阀的控制信号是一系列幅值相等而在每一周期内宽度不同的脉冲信号，以每个脉冲开启时间的长短来控制油压，当制动油泵的油压为最大时控制制动齿轮22的转速为零，则制动外齿圈31没有受到反向旋转力的作用，使得输入轴32和输出轴36的转速相同。当随着调节制动油泵的油压逐渐降低，控制制动齿轮22的转速逐渐升高，即制动外齿圈31受到反向旋转的转速随着升高，从而使得输出轴36的转速逐渐下降。脉宽调制阀控制制动油泵的油压过程是无级的，使得输出轴36的转速也是无级的下降。本实施例离合器2的作用就是控制制动油泵的油压，在制动油泵的油压最高时，输入轴32和输出轴36的转速相同，相当于离合器2接合；当控制制动油泵的油压为零时，使得输出轴36的转速为零，相当于离合器2断开。本实施例离合器2在具备离合功能的同时，可对变速箱1的传动机构3进行无级调速，能主动吸收变速箱1的扭矩波动和反震动，解决变速箱1换挡顿挫感觉，延长离合器2使用寿命，并使得变速箱1实现自动控制变速，减轻驾驶员的劳动强度，驾驶员舒适性体验较佳，提高行车安全性。而且，本实施例变速箱1的力矩传递效率高，工作可靠精度高，而且使用寿命长，从而提高车辆的动力性和经济性。
30.参见图5，本实施例输入轴32的第二端面开设有多个第三限位槽321，多个第三限位槽321在输入轴32的周向上均匀分布，每一个第三限位槽321在输入轴32的轴向上朝向输入轴32的第一端延伸。驱动内转齿轮33的轴孔的内周壁凸出设置有多个第三嵌入块331，一个第三嵌入块331位于一个第三限位槽321内，从而在输入轴32的周向上限制驱动内转齿轮33，避免驱动内转齿轮33相对输入轴32在输入轴32的周向上产生滑移，使得驱动内转齿轮33同轴固接在输入轴32上，提高力矩传动的可靠性和效率。此外，本实施例驱动外转齿圈34的齿数比驱动内转齿轮33的齿数多六个。具体地，本实施例驱动外转齿圈34的齿数为二十四个，驱动内转齿轮33的齿数为十八个，从而提高变速箱1的传动效率，满足车辆的经济性和排放的需求。
31.参见图6和图7，传动机构3还包括四个压盖310、四个定位板315、四个行星轴承313和四个第一卡环314，一个压盖310、一个定位板315、一个行星轴承313和一个第一卡环314适配一个行星齿轮35。一个压盖310套接在一个轴臂391上并盖合在一个行星齿轮35远离十字轴39的轴心的一端上。每一个压盖310远离行星齿轮35的外端面开设有两个定位槽3101，两个定位槽3101关于压盖310适配的轴臂391对称设置。每一个定位板315在制动外齿圈31的周向上延伸，一个定位板315的两端分别位于相邻两个压盖310的相对两个定位槽3101内。制动外齿圈31的内周壁凸出设置有四个安装板311，四个安装板311在制动外齿圈31的周向上均匀分布，一个定位板315通过紧固件固定安装在一个安装板311上，紧固件可选用螺钉、螺栓等紧固零部件。本实施例压盖310和定位板315的设置，以及定位板315通过紧固件固定安装在制动外齿圈31的安装板311上，并且一个压盖310套接在十字轴39的一个轴臂391上，从而使得十字轴39可紧固在制动外齿圈31的轴孔内，提高轴臂391上的行星齿轮35的传动可靠性和效率。
32.此外，每一个定位板315靠近制动外齿圈31的内周壁的外周面开设有两个第四限位槽3151，每一个第四限位槽3151在制动外齿圈31的轴向上贯穿定位板315设置。制动外齿圈31的内周壁凸出设置有八个第四嵌入块312，两个第四嵌入块312关于一个安装板311对称设置，一个第四嵌入块312位于一个第四限位槽3151内。每一个行星齿轮35的轴孔开设有行星轴承孔351和第一环槽352，一个行星轴承313套接在一个轴臂391上并位于一个行星轴承孔351内。在制动外齿圈31的径向上，一个行星轴承313的第一端面抵接在一个轴臂391的轴肩上，一个第一卡环314位于一个第一环槽352内并抵接在一个行星轴承313的第二端面上，且一个压盖310抵接在一个行星轴承313的第二端面上。
33.参见图8和图9，本实施例制动齿轮22的轴孔的内周壁开设有多个第一限位槽221，多个第一限位槽221在制动齿轮22的周向上均匀分布，每一个第一限位槽221在制动齿轮22的轴向上贯穿制动齿轮22设置，制动轴21的第二端的外周壁凸出设置有多个第一嵌入块212，一个第一嵌入块212位于一个第一限位槽221内，从而在制动轴21的周向上限制制动齿轮22，避免制动齿轮22相对制动轴21在制动轴21的周向上产生滑移，使得制动齿轮22同轴固接在制动轴21上，提高力矩传动的可靠性和效率。制动轴21的第一端面开设有多个第二限位槽211，多个第二限位槽211在制动轴21的周向上均匀分布，每一个第二限位槽211在制动轴21的轴向上朝向制动轴21的第二端延伸，内转子齿轮24的轴孔的内周壁凸出设置有多个第二嵌入块241，一个第二嵌入块241位于一个第二限位槽211内，从而在制动轴21的周向上限制内转子齿轮24，避免内转子齿轮24相对制动轴21在制动轴21的周向上产生滑移，使得内转子齿轮24同轴固接在制动轴21上，提高力矩传动的可靠性和效率。
34.此外，本实施例制动油泵的外转子齿圈23的齿数比内转子齿轮24的齿数多六个。具体地，本实施例外转子齿圈23的齿数为二十一个，内转子齿轮24的齿数为十五个，从而提高变速箱1的传动效率，满足车辆的经济性和排放的需求。并且，本实施例离合器2还包括两个传动轴承25，两个传动轴承25分别套接在制动轴21上，且两个传动轴承25在制动轴21的轴向上分别位于制动齿轮22的两端，从而在制动轴21的轴向上限制制动齿轮22，进一步提高制动齿轮22的传动可靠性和效率。
35.以上实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。