用于制動器內轂的行星排齒圈潤滑結構和潤滑方法與流程

本發明涉及機械傳動設計領域，屬于一種行星排齒圈實現徑向、軸向和齒部摩擦潤滑的結構與設計方法，具體是集油、導流、流量匹配和兩側端面減磨潤滑的制動內轂型行星排齒圈潤滑結構與方法。

背景技術：

行星變速機構主要由行星排、制動器、離合器、輸入軸、輸出軸和外轂總成等組成。行星排是行星變速機構功率傳遞單元，包括齒圈、太陽輪、行星架等基本構件和行星輪。由于功率傳遞路線需要，齒圈經常作為制動器內轂，實現齒圈的制動功能。

高功率密度是傳動裝置的重要發展方向，為實現緊湊、便捷式總體概念布局，取消了齒圈的徑向支撐、軸向限位和潤滑油分配等專用機構，整體結構簡化至極致，但是齒圈承受的載荷、實現的功能和作用是不變的，在多檔位下，制動器內轂型行星排齒圈與行星輪、油缸、端蓋和摩擦片之間存在高速磨滑工況，必須提供足夠的潤滑與散熱，以避免磨滑件之間滑損、燒傷。

技術實現要素：

針對以上現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種用于制動器的行星排齒圈潤滑結構及潤滑方法，制動器內轂、齒圈為一體結構，在狹窄有限的環形空間內，齒圈不僅實現了制動器內轂承受大扭矩和行星排齒圈傳遞功率的基本功能，同時完成了整體結構的平衡與均質布置，實現制動器摩擦副集油、潤滑流量導流與分配、齒圈高速旋轉滑磨限位等多種功能。

實現本發明目的的技術方案為：

一種用于制動器內轂的行星排齒圈潤滑結構，所述行星排包括太陽輪、行星輪、行星架和齒圈，所述齒圈同時作為所述制動器的內轂；所述制動器包括摩擦片和鋼片，所述摩擦片和鋼片與所述齒圈相對；齒圈與兩側的集油擋環ⅰ、集油擋環ⅱ組成為所述制動器潤滑的潤滑結構，潤滑油通過設在齒圈上沿周向分布的潤滑油孔為制動器的摩擦片和鋼片潤滑。

所述行星排還包括滾針軸承、減磨墊和行星輪軸；其中，太陽輪與行星輪嚙合，同時行星輪與齒圈嚙合；行星輪通過滾針軸承、減磨墊和行星輪軸固定在行星架上；行星輪及太陽輪側面的密封圈和存油環組成分油結構；所述行星架通過花鍵連接主軸輸出。

所述齒圈上共有4-15排潤滑油孔，每排潤滑油孔數為4-10個；在行星排內設有集油槽，齒圈兩側端面鉆打直徑為1mm的端面潤滑油孔，端面潤滑油孔與一徑向孔連通，端面潤滑油孔通過所述徑向孔與集油槽連通。

所述制動器包括行星排外端的油缸、活塞、彈簧座、摩擦片、鋼片、外殼端蓋、彈簧、彈簧定位銷和緊固螺栓，外殼端蓋為殼體一部分；在所述制動器中，和鋼片交替排列，摩擦片通過齒連接在齒圈上，鋼片通過齒連接在外轂端蓋上，每一對摩擦片和鋼片組成一摩擦副；活塞和油缸設在摩擦片和鋼片的外側；活塞推動鋼片和彈簧座進行左右動作。

一種用于制動器內轂的行星排齒圈的潤滑方法，包括以下幾種方法：基于流量匹配的潤滑油孔匹配方法、基于潤滑油孔基數的行星排配齒方法、齒圈雙側集油環設計方法和齒圈端面潤滑耐磨設計方法。

所述的基于流量匹配的潤滑油孔匹配方法為：確定徑向潤滑油孔基數ar基數，ar為齒圈上每一組油孔的個數，ar＝n(，n為摩擦副數；當要實現端面潤滑時,增加1組端面潤滑油孔，此時ar＝n+1。

所述的徑向潤滑油孔直徑相同，每組潤滑油孔中相鄰潤滑油孔之間的軸向間距等于一組摩擦副厚度和，即摩擦片與鋼片厚度之和；相鄰潤滑油孔之間的周向分布距離為隔一個齒分布。

所述的基于油孔基數的行星排配齒方法為：在齒圈配齒時，為保證齒圈形成均質結構，齒圈內齒齒數zr為潤滑油孔基數ar的整數倍，然后匹配太陽輪和行星輪齒數；其外花鍵齒數為內齒齒數的整數倍。

所述的齒圈雙側集油環設計方法為：齒圈雙側形成環槽結構，完全包容而且直接對正行星輪側面的減磨墊；同時保證集油擋環ⅱ的右側端面與行星排左側減磨墊軸向間隙不小于齒圈與油缸之間的間隙1mm；齒圈左側集油由左側內齒和集油擋環ⅱ形成儲油環槽實現，右側集油由右側內齒和集油擋環ⅰ實現；其中集油擋環ⅰ為可拆裝的結構。

所述的齒圈端面潤滑耐磨設計方法為：齒圈兩側端面鉆打側油孔——端面潤滑油孔，通過徑向孔與集油槽連通，保證齒圈在高速旋轉時，集油槽油液能夠對齒圈與油缸、齒圈與端蓋之間形成均布的噴油潤滑。齒圈兩側面及與之對應的油缸和端蓋對偶面，采用鍍鉻工藝處理，以增加對偶面之間的耐磨性。

與最接近的現有技術比較，本發明的有益效果為：

本發明提出了一種內轂型齒圈結構，在承受多工況載荷前提下，實現了主動集油、徑向浮動支撐、軸向帶潤滑限位、潤滑合理匹配和整體方便拆裝等作用，即可滿足齒圈的基本要求，又可以滿足制動器內轂的使用要求，并且可以有效的改善齒圈動平衡和提升摩擦片的潤滑冷卻效果，提升制動器的性能。

本發明齒圈不僅實現了制動器內轂承受大扭矩和行星排齒圈傳遞功率的基本功能，同時完成了整體結構的平衡與均質布置，實現制動器摩擦副集油、潤滑流量導流與分配、齒圈高速旋轉滑磨限位等多種功能。本發明的優點是設計齒圈徑向浮動，節省空間實現齒圈軸向定位，減輕重量節約成本，通過合理布置過油孔等方式，更好的實現齒圈的動平衡和改善摩擦片潤滑冷卻效果，提升制動內轂型齒圈的綜合性能。本發明在有限狹窄的環形空間內，實現行星變速機構輸出排全功率輸出、制動器結合、行星排甩油聚集、潤滑油液沿軸向導流、周向均勻分配、齒圈端面潤滑與減磨、齒圈軸向限位等多項動態功能，確保高功率密度概念結構的總體布置。

附圖說明

圖1為此種新型內轂齒圈一體結構圖,

圖2是齒圈的立體示意圖，

圖3是齒圈的正面示意圖。

圖中：1、齒圈；2、集油擋環ⅰ；3、減磨墊；4、行星輪；5、行星架；6、主軸；7、太陽輪；8、密封圈；9、存油環；10、行星輪滾針軸承；11、行星輪軸；12、集油擋環ⅱ；13、油缸；14、活塞；15、彈簧座；16、摩擦片；17、鋼片；18、外殼端蓋；19、彈簧；20、彈簧定位銷；21緊固螺栓；a、潤滑油孔；b、端面潤滑油孔；c、集油槽。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

如圖1所示，本發明提出一種用于制動器內轂的行星排齒圈潤滑結構。其結構為：所述行星排包括太陽輪7、行星輪4、齒圈1、滾針軸承10、減磨墊3、行星輪軸11和行星架5；所述制動器包括行星排外端的油缸13、活塞14、彈簧座15、摩擦片16、鋼片17、外殼端蓋18、彈簧19、彈簧定位銷20和緊固螺栓21，外殼端蓋18為殼體一部分。所述行星排的齒圈1同時作為制動器的內轂，制動器的摩擦片16和鋼片17與齒圈1相對，齒圈1與兩側的集油擋環ⅰ2、集油擋環ⅱ12組成為制動器潤滑的潤滑結構，潤滑油通過設在齒圈1上沿周向分布的潤滑油孔a為制動器的摩擦片16和鋼片17潤滑。

在所述行星排中，太陽輪7與行星輪4嚙合，同時行星輪4與齒圈1嚙合；行星輪4通過滾針軸承10、減磨墊3和行星輪軸11固定在行星架5上。行星輪4及太陽輪7側面的密封圈8和存油環9組成分油結構，為行星排的齒輪和軸承潤滑。行星架5通過花鍵連接主軸6輸出。所述齒圈1上共有4-15排潤滑油孔，每排潤滑油孔數為4-10個。在行星排內設有集油槽c，齒圈1兩側端面鉆打直徑為1mm的端面潤滑油孔b，端面潤滑油孔b與一徑向孔連通，端面潤滑油孔b通過所述徑向孔與集油槽c連通。

在所述制動器中，摩擦片16和鋼片17交替排列，摩擦片16通過齒連接在齒圈1上，鋼片17通過齒連接在外轂端蓋18上，每一對摩擦片16和鋼片17組成一摩擦副，摩擦副同材同質。活塞14和油缸13設在摩擦片16和鋼片17的外側。活塞14推動鋼片17和彈簧座15進行左右動作。

如圖2、圖3所示為集油擋環ⅰ2、集油擋環ⅱ12和齒圈1組合在一起的三維結構實例示意圖。

本發明用于制動器內轂的行星排齒圈潤滑方法，包括以下幾種方法：

1、基于流量匹配的潤滑油孔匹配方法

徑向潤滑油孔基數ar確定：基數ar為齒圈上每一組油孔a的個數，ar＝n(，n為摩擦副數。當要實現端面潤滑時,增加1組端面潤滑油孔b，此時ar＝n+1。在圖2所示的實施例中，摩擦副數n＝6,則徑向潤滑油孔基數ar取值為6+1＝7。

由于摩擦副同材同質，熱負荷接近，因此采用直徑相同的徑向潤滑油孔，相鄰潤滑油孔之間軸向間距等于一組摩擦副厚度和，即摩擦片與鋼片厚度之和；相鄰潤滑油孔之間的周向分布距離為隔一個齒分布。端面潤滑由于滑磨熱量少可以適當減小噴油孔直徑。

2、基于潤滑油孔分組基數的行星排配齒方法

在齒圈配齒時，為保證齒圈形成均質結構，齒圈內齒齒數zr為潤滑油孔基數ar的整數倍，然后匹配太陽輪和行星輪齒數；其外花鍵齒數為內齒齒數的整數倍，以形成內外齒的齒槽在徑向相對設計，以確保齒圈徑向潤滑油孔在齒槽加工，不用修剃外齒，消除由于不均勻剃外齒導致的不平衡，在所示的圖2、圖3中，潤滑油孔基數為7，齒圈內齒為77，模數為4，外齒齒數也為77，模數為4.5，11組潤滑油孔均布。

3、齒圈雙側集油環設計方法

為收集從行星輪減磨墊甩出的潤滑油液，避免油液外泄至齒圈軸向集油空間以外，保證在狹小有限軸向空間內，齒圈雙側形成環槽結構，完全包容而且直接對正行星輪側面的減磨墊。同時保證集油擋環ⅱ的右側端面與行星排左側減磨墊軸向間隙1-3mm(不小于齒圈與油缸之間的間隙1mm)。齒圈左側集油由車削左側內齒2mm和電子束焊集油擋環ⅱ形成儲油環槽實現，右側集油車削右側內齒8mm和集油擋環ⅰ實現，其中集油擋環ⅰ為可拆裝的結構，以實現齒圈在行星排的便捷拆裝。

4、齒圈端面潤滑耐磨設計方法

齒圈兩側端面鉆打直徑為1mm的側油孔(端面潤滑油孔b)，鉆打周向位置參照齒圈徑向潤滑油孔，通過徑向孔與集油槽連通，保證齒圈在高速旋轉時，集油槽油液能夠對齒圈與油缸、齒圈與端蓋之間形成均布的噴油潤滑。

齒圈兩側端面及與之相對的油缸、端蓋對偶面，采用鍍鉻工藝處理，以增加對偶面之間的耐磨性。