[发明专利]一种用于高、低速两档传动的变速机构

说明书

本发明公开了一种用于高、低速两档传动的变速机构，包括输入电机、输入轴、机匣、一级行星轮系、二级行星轮系、花键轴、联轴器和负载工作机械；一级行星轮系包括一级行星架、一级滚针和保持架组件、一级内齿圈、一级太阳轮和一级行星轮，二级行星轮系包括二级行星轮、二级内齿圈、二级滚针和保持架组件和二级行星架，一级行星轮和二级行星轮连接成一体构成双联行星齿轮轴；一级内齿圈与机匣之间设置有输入端离合器，二级内齿圈的轴段与花键轴之间设置有输出端离合器。本申请的变速机构，一体化程度高，能够应用于大功率、大转矩、高转速的场合，保证了低质量、小体积要求下传动的可靠性和效率，提高了换挡过程的平稳性以及避免动力中断的情况。

技术领域

本发明涉及一种无动力中断两档变速技术领域，具体涉及一种含超越离合器、摩擦离合器和行星轮系的高、低速两档传动的变速机构。

背景技术

机械传动机构的作用是将动力提供的运动方式、方向或者速度加以改变，以适应人们在不同环境下的需求。例如常见的汽车变速传动系统，驾驶员可以根据驾驶需要更换汽车挡位来满足驾驶需求；日常所用的一些减速箱，能够将速度调节到满足需求的范围而适应工作环境。

直升机的变速传动主要有三种途径，一是通过控制系统改变活塞发动机的转速，从而改变动力轴输出的转速；二是通过调整发动机动力涡轮仰角或其他几何参数，在不改变核心机工作状态下改变动力涡轮的输出转速；三是在传动系统中增加变速传动单元。第一种方案由于活塞发动机的功率密度低，适用于小吨位的直升机，应用范围小；第二种方案因动力涡轮仰角改变量小，且转速改变时，涡轮发动机的输出功率下降比较多，因此输出转速范围不大，目前欧美只能做到20％，而国内目前仅具备15％的变速能力；第三种方案，通过摩擦离合器的接合和脱开改变减速器的传动比从而实现旋翼轴变转速输出，这相对于方案一和二来说，是性价比最高的解决方案。NASA、西科斯基公司、贝尔公司等多个主要直升机制造商和航空研究机构都开展了相关的研究。

目前国内市场上的变速传动系统多为适用于汽车、农用机械、实验装置、民用设备等，这些变速传动系统都不能满足超大功率、大转矩的工作条件，尤其是在某些对传动系统的质量与体积有要求的应用场景，市场上的变速传动箱的可靠性、功率密度、传动效率尺寸都很难达到要求。

专利CN 110410465 A提出了一种双速行星齿轮箱，该齿轮箱用于机床功能部件领域，直联工况下转矩1：1输出，减速工况下靠结合子与离合子结合引入行星齿轮减速。该齿轮减速箱两档传动比是大于1：2的，所以其变速范围最大是输入转速的50/100，不能实现更小传动比比值下的传动。同时在变速过程中，还有中间轴的结合与分离，工作过程不够平稳，不适用于大功率、大转矩的工作环境。

专利CN 210034221 U提出了一种双联齿轮行星排式电动车两档变速箱，属于电动汽车传动技术领域，利用膜片弹簧离合器和可控超越离合器的结合控制两档的传动比达到变速目的。其采用的膜片弹簧离合器在大功率、大转矩下分离效率低、易磨损、可维护性低；其输入轴、输出轴之间采用轴承进行连接，在高速工况下输入与输出之间的振动就会传递，在大转矩和高转速下的工作可靠性就会下降。

专利CN 207648065 U提出了一种动力换挡拖拉机高-低档与动力换向传动总成，采用三轴式布置，引入三个离合器对传动系统进行档位控制，其结构虽然简单，在换档过程中也没有动力中断，但是其优异性是面向于拖拉机的场景，在直升机中就不合适，在直升机这中大功率、轻质化的使用场合中，该结构的三排齿轮就造成结构冗余，且不采用功率分流的行星齿轮传动会造成其结构强度不足，整体尺寸也比较大。

如何设计出一种变速传动机构，使得这种机构一体化程度较高，能够应用于类似直升机这种大功率、大转矩、高转速的应用场景，并且能够满足在低质量、小体积的要求下达到预想的可靠性与传动效率，已经成为本领域技术人员研究的热点问题。

发明内容