本發(fā)明涉及一種帶式齒型制動器變速機(jī)構(gòu)及方法，特別是關(guān)于一種在采用電機(jī)調(diào)速的電傳動輕型履帶車輛變速裝置中應(yīng)用的基于帶式齒型制動器換擋的行星傳動機(jī)構(gòu)及方法。

背景技術(shù)：

傳動裝置作為動力裝置與行動裝置的中間部分，其性能的優(yōu)劣極大地影響著整車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。變速機(jī)構(gòu)作為傳動裝置的主要組成部分，研制具有高傳動效率、高功率密度和高可靠性的變速機(jī)構(gòu)成為現(xiàn)代車輛傳動技術(shù)的重要任務(wù)。就現(xiàn)代履帶車輛而言，變速機(jī)構(gòu)多采用濕式片式制動器實現(xiàn)車輛換擋，而濕式片式制動器依靠摩擦片間的摩擦力矩進(jìn)行制動，制動方式粗暴，極易損壞摩擦片，影響傳動系統(tǒng)壽命，同時，制動過程中的摩擦片滑摩與油液帶排，使傳動系統(tǒng)功率損耗較為嚴(yán)重，降低了傳動效率，影響了車輛的動力性與經(jīng)濟(jì)性。另外，片式制動器依靠液壓力推動活塞使摩擦片滑摩結(jié)合，需要復(fù)雜的液壓系統(tǒng)提供液壓力，對制動器和制動管路的制造要求較高，在造價和結(jié)構(gòu)設(shè)計上增加了難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于帶式齒型制動器換擋的行星傳動機(jī)構(gòu)及方法，其克服了濕式片式制動器的滑摩功率損耗，可實現(xiàn)小速差、無帶排換擋，有效提高傳動系統(tǒng)效率，減小傳動裝置結(jié)構(gòu)尺寸,適用于輕型履帶車輛。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種基于帶式齒型制動器換擋的行星傳動機(jī)構(gòu)，其特征在于：它包括驅(qū)動電機(jī)、動力輸入軸、變速器傳動軸、第一行星排、第二行星排、動力輸出軸、第一排帶式齒型制動器和第二排帶式齒型制動器；所述驅(qū)動電機(jī)的輸出軸與所述動力輸入軸一端連接，所述動力輸入軸另一端與所述變速器傳動軸連接；所述第一行星排和第二行星排均與所述變速器傳動軸連接，兩行星排具有相同的輸入轉(zhuǎn)速；所述第二行星排與所述動力輸出軸連接，動力由所述第二行星排經(jīng)所述動力輸出軸、已有的側(cè)傳動裝置傳輸至車輛一側(cè)主動輪輸出；所述第一行星排與所述第一排帶式齒型制動器連接，所述第二行星排與所述第二排帶式齒型制動器連接。

進(jìn)一步，所述第一行星排和第二行星排都包括太陽輪、行星輪、行星架和齒圈；所述太陽輪與所述變速器傳動軸連接，所述行星輪與所述太陽輪外嚙合，位于所述行星輪外側(cè)設(shè)置有所述齒圈，所述行星輪外側(cè)與所述齒圈內(nèi)嚙合，所述齒圈通過花鍵與各行星排對應(yīng)的帶式齒型制動器連接；所述第一行星排中的行星架與所述第二行星排中的齒圈連接，所述第二行星排中的行星架與所述動力輸出軸連接。

進(jìn)一步，所述第一排帶式齒型制動器和第二排帶式齒型制動器均包括制動轂和制動帶；所述制動轂由所述驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，所述齒圈通過花鍵與所述制動轂連接，所述制動轂外側(cè)周向設(shè)置有所述制動帶；所述制動帶兩端分別通過一活動支架與浮式杠桿操縱機(jī)構(gòu)連接，所述浮式杠桿操縱機(jī)構(gòu)由電磁缸帶動工作；所述制動轂外圈上間隔設(shè)置有梯形齒，所述制動帶的內(nèi)側(cè)設(shè)置有能與所述制動轂上梯形齒嚙合的梯形鋼齒。

進(jìn)一步，所述浮式杠桿操縱機(jī)構(gòu)包括第一制動桿、第二制動桿和擋板；所述第一制動桿一端與所述電磁缸連接，所述第一制動桿另一端與所述第二制動桿一端鉸接；所述第二制動桿另一端通過一所述活動支架與所述制動帶的一端連接，所述第二制動桿中部通過另一所述活動支架與所述制動帶的另一端連接；所述擋板采用s型結(jié)構(gòu)，所述擋板固定在變速器殼體上，所述制動帶兩端分別位于s型所述擋板的兩弧形槽內(nèi)。

進(jìn)一步，所述梯形鋼齒鉚接在所述制動帶上。

一種基于帶式齒型制動器換擋的行星傳動方法，其特征在于，設(shè)置一包括第一行星排制動器、第二行星排制動器、第一行星排、第二行星排、驅(qū)動電機(jī)、動力輸入軸、變速器傳動軸和動力輸出軸的行星傳動機(jī)構(gòu)；所述第一行星排和第二行星排都包括太陽輪、行星輪、行星架和齒圈；所述第一排帶式齒型制動器和第二排帶式齒型制動器均包括制動轂和制動帶，所述制動轂外圈上間隔設(shè)置有梯形齒，所述制動帶內(nèi)側(cè)間隔設(shè)置有梯形鋼齒；車輛在一檔行駛、二檔行駛以及倒檔時的傳動方法如下：1)當(dāng)?shù)诙艓烬X型制動器制動時，車輛以一檔行駛：第二排帶式齒型制動器中梯形齒和梯形鋼齒結(jié)合，第二行星排中的齒圈制動，第一排帶式齒型制動器處于自由狀態(tài)，第一行星排空轉(zhuǎn)，僅第二行星排參與工作，輸入件為第二行星排中的太陽輪，輸出件為第二行星排中的行星架；此時，電機(jī)轉(zhuǎn)矩由動力輸入軸傳輸至變速器傳動軸，經(jīng)由第二行星排中的太陽輪和行星架傳輸至動力輸出軸輸出動力；2)當(dāng)?shù)谝慌艓烬X型制動器制動時，車輛以二檔行駛：第一排帶式齒型制動器中梯形齒和梯形鋼齒結(jié)合，第一行星排中的齒圈制動，第一行星排和第二行星排都工作，輸入件為第一行星排中的太陽輪，輸出件為第二行星排中的行星架；此時，電機(jī)轉(zhuǎn)矩由動力輸入軸傳輸至變速器傳動軸，經(jīng)由第一行星排中的太陽輪和行星架、以及第二行星排中的齒圈、行星架傳輸至動力輸出軸輸出轉(zhuǎn)矩；3)倒檔時，驅(qū)動電機(jī)反轉(zhuǎn)，第一行星排和第二行星排中的太陽輪都獲得與前進(jìn)擋反向的轉(zhuǎn)速，動力傳遞路線與一檔時一致，第二排帶式齒型制動器中梯形齒和梯形鋼齒結(jié)合，第二排帶式齒型制動器中的齒圈制動，反向轉(zhuǎn)矩由第二行星排中的行星架傳至動力輸出軸，經(jīng)由側(cè)傳動裝置傳輸至車輛一側(cè)主動輪。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：1、本發(fā)明采用帶式齒型制動器實現(xiàn)制動，相比于現(xiàn)有的片式制動器，其齒型傳動力矩大、結(jié)合時間短，具有良好的抱合性能，同時結(jié)合了帶式制動器結(jié)構(gòu)簡單、周向布置、占用空間小的特點使其結(jié)構(gòu)尺寸更緊湊，在制動帶貼緊旋轉(zhuǎn)時，會產(chǎn)生一個使制動轂停止轉(zhuǎn)動的楔緊作用，有效地克服了摩擦片易損壞、傳動系統(tǒng)功率損耗較為嚴(yán)重，以及傳動效率低等問題。2、本發(fā)明改變傳動系統(tǒng)摩擦方法，通過帶式齒型制動器，依靠制動轂與制動帶上的梯形齒和梯形鋼齒結(jié)合進(jìn)行制動。一方面在制動時制動轂與制動帶之間相對轉(zhuǎn)速小，只需很小的力就能將梯形齒和梯形鋼齒結(jié)合，相對于摩擦片式制動器實現(xiàn)了無速差換擋，減小了摩擦功率損耗；另一方面，在結(jié)構(gòu)上減少了用于推動制動器活塞壓緊摩擦片的液壓系統(tǒng)，使各部件布置緊湊，縮小了機(jī)構(gòu)體積。3、本發(fā)明適用于電驅(qū)動車輛，在保證高傳動效率、高功率密度的同時，還能實現(xiàn)兩個前進(jìn)檔和一個倒檔。本發(fā)明可以廣泛在機(jī)械傳動與驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的行星傳動機(jī)構(gòu)簡化結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明在制動時制動器齒型塊結(jié)合示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于帶式齒型制動器換擋的行星傳動機(jī)構(gòu)，其包括驅(qū)動電機(jī)1、動力輸入軸2、變速器傳動軸3、第一行星排4、第二行星排5、動力輸出軸6、第一排帶式齒型制動器7和第二排帶式齒型制動器8。驅(qū)動電機(jī)1的輸出軸與動力輸入軸2一端連接，動力輸入軸2另一端與變速器傳動軸3連接，進(jìn)而將驅(qū)動電機(jī)1轉(zhuǎn)矩由動力輸入軸2傳輸至變速器傳動軸3。第一行星排4和第二行星排5均與變速器傳動軸3連接，兩行星排具有相同的輸入轉(zhuǎn)速；第二行星排5與動力輸出軸6連接，動力由第二行星排5經(jīng)動力輸出軸6傳輸至已有的側(cè)傳動裝置，由該側(cè)傳動裝置傳輸至車輛一側(cè)主動輪輸出。第一行星排4還與第一排帶式齒型制動器7連接，第二行星排5與第二排帶式齒型制動器8連接，實現(xiàn)制動。

上述實施例中，第一行星排4和第二行星排5結(jié)構(gòu)相同，第一行星排4和第二行星排5都包括太陽輪9、行星輪10、行星架12和齒圈11。太陽輪9與變速器傳動軸3連接，行星輪10與太陽輪9外嚙合，位于行星輪10外側(cè)設(shè)置有齒圈11，且行星輪10外側(cè)與齒圈11內(nèi)嚙合，齒圈11通過花鍵與各行星排對應(yīng)的第一排帶式齒型制動器7或第二排帶式齒型制動器8連接。第一行星排4中的行星架12與第二行星排5中的齒圈11連接。第二行星排5中的行星架12與動力輸出軸6連接。

上述各實施例中，如圖2所示，第一排帶式齒型制動器7和第二排帶式齒型制動器8結(jié)構(gòu)相同，均包括制動轂13和制動帶14。制動轂13由驅(qū)動電機(jī)1驅(qū)動轉(zhuǎn)動，齒圈11通過花鍵與制動轂13連接，制動轂13外側(cè)周向設(shè)置有制動帶14。制動帶14兩端分別通過一活動支架與浮式杠桿操縱機(jī)構(gòu)15連接，浮式杠桿操縱機(jī)構(gòu)15由電磁缸16帶動工作。制動轂13外圈上間隔設(shè)置有梯形齒17，制動帶14的內(nèi)側(cè)間隔設(shè)置有能與制動轂13上梯形齒17嚙合的梯形鋼齒18。其中，梯形鋼齒18鉚接在制動帶14上，梯形鋼齒18的數(shù)量可根據(jù)制動器徑向尺寸及結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行設(shè)置。

上述實例中，浮式杠桿操縱機(jī)構(gòu)15包括第一制動桿151、第二制動桿152和擋板153。第一制動桿151一端與電磁缸16連接，第一制動桿151另一端與第二制動桿152一端鉸接；第二制動桿152另一端通過一活動支架與制動帶14的a端連接，第二制動桿152中部通過另一活動支架與制動帶14的b端連接。擋板153采用s型結(jié)構(gòu)，擋板153固定在變速器殼體上，制動帶14兩端分別位于s型擋板153的兩弧形槽內(nèi)。以制動轂13逆時針旋轉(zhuǎn)為例介紹其工作原理：如圖2所示，電磁缸16動作，制動帶14抱緊，制動帶14上的梯形鋼齒18與制動轂13上的梯形齒17齒頂接觸，在齒頂間摩擦力的作用下，制動帶14逆時針旋轉(zhuǎn)，使制動帶14的a端上移至弧形擋板153處被限位，成為固定端；b端在電磁缸16拉力作用下，由浮式杠桿操縱機(jī)構(gòu)15帶動繼續(xù)向上動作拉緊制動帶14，成為活動端。反之，當(dāng)制動轂13順時針旋轉(zhuǎn)時，制動帶b端由于弧形擋板153限位作用成為固定端，a端成為活動端。

綜上所述，本發(fā)明的傳動機(jī)構(gòu)在使用時，由于制動器為常開式，既通常情況下，制動帶14內(nèi)側(cè)的梯形鋼齒18與制動轂13上梯形齒17處于未結(jié)合狀態(tài)，當(dāng)帶式齒型制動器制動時，制動帶14在電磁缸16拉力作用下抱緊制動轂13，驅(qū)動電機(jī)1調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)速使齒圈11帶動制動轂13調(diào)速，當(dāng)制動轂13與制動帶14達(dá)到預(yù)先設(shè)定的小速差結(jié)合要求時，制動帶14抱緊，制動轂13與制動帶14上的梯形齒17和梯形鋼齒18在小速差情況下嚙合，使制動轂13制動，進(jìn)而制動齒圈11，實現(xiàn)動力傳輸路線的改變，完成換擋。

基于上述傳動機(jī)構(gòu)，本發(fā)明還提供一種基于帶式齒型制動器換擋的行星傳動方法，車輛在一檔行駛、二檔行駛以及倒檔時的傳動方法如下：

1)當(dāng)?shù)诙艓烬X型制動器8制動時，實現(xiàn)大速比傳動，車輛以一檔行駛：

第二排帶式齒型制動器8中梯形齒17和梯形鋼齒18結(jié)合，第二行星排5中的齒圈11制動，第一排帶式齒型制動器7處于自由狀態(tài)，第一行星排4空轉(zhuǎn)，僅第二行星排5參與工作，整個傳動機(jī)構(gòu)的輸入件為第二行星排5中的太陽輪9，輸出件為第二行星排5中的行星架12。此時，電機(jī)轉(zhuǎn)矩由動力輸入軸2傳輸至變速器傳動軸3，經(jīng)由第二行星排5中的太陽輪9和行星架12傳輸至動力輸出軸6輸出動力。

2)當(dāng)?shù)谝慌艓烬X型制動器7制動時，實現(xiàn)小速比傳動，車輛以二檔行駛：

第一排帶式齒型制動器7中梯形齒17和梯形鋼齒18結(jié)合，第一行星排4中的齒圈11制動，第一行星排4和第二行星排5都工作，整個傳動機(jī)構(gòu)的輸入件為第一行星排4中的太陽輪9，輸出件為第二行星排5中的行星架12。此時，電機(jī)轉(zhuǎn)矩由動力輸入軸2傳輸至變速器傳動軸3，經(jīng)由第一行星排4中的太陽輪9和行星架12、以及第二行星排5中的齒圈11、行星架12傳輸至動力輸出軸6輸出轉(zhuǎn)矩。

3)倒檔時，驅(qū)動電機(jī)1反轉(zhuǎn)，第一行星排4和第二行星排5中的太陽輪9都獲得與前進(jìn)擋反向的轉(zhuǎn)速，動力傳遞路線與一檔時一致，第二排帶式齒型制動器8中梯形齒17和梯形鋼齒18結(jié)合，第二排帶式齒型制動器8中的齒圈11制動，反向轉(zhuǎn)矩由第二行星排5中的行星架12傳至動力輸出軸6，經(jīng)由側(cè)傳動裝置傳輸至車輛一側(cè)主動輪。

上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，各部件的結(jié)構(gòu)、尺寸、設(shè)置位置及形狀都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。