CN100439757C - 多速行星传动装置 - Google Patents

Abstract

一种动力传动装置包括输入行星齿轮组和输出行星齿轮组，它们由多个扭矩传动机构互连，以建立至少七个前向速比。输入行星齿轮组有一个构件选择性地与输入轴连接，以及另一构件连续不断地与固定构件连接。输出行星齿轮组有一个构件连续不断地与输出轴连接，以及多个构件或通过扭矩传动机构与固定构件互连，或与输入行星齿轮组的第三构件互连到扭矩传动机构，或通过扭矩传动机构与输入轴连接。

Description

多速行星传动装置

技术领域

本发明涉及动力传动装置，更具体地说，涉及多速行星型动力传动装置。

背景技术

行星动力传动装置用于客车和商用车应用中。这些车辆中的动力系通常包括引擎、多速传动装置以及输出机构或差速器。

过去的客车通常使用副轴或同步型传动装置来提供输入和输出之间的各种速度。目前，副轴型传动装置和行星型传动装置都用在车辆动力系中。在行星型传动装置中，两个或更多个行星齿轮组由多个扭矩传动机构控制，通常称为离合器和制动器，以建立传动装置输入和传动装置输出之间的多个速比。

行星传动装置开始时是两速传动装置，后发展成三速、四速和五速型传动装置。目前，有许多五速传动单元已众所周知，还有六速传动单元。在1992年4月21日颁发给Lepelletier的美国专利No.5,106,352中可见一种特定的六速传动装置。Lepelletier传动装置包括一个输入齿轮机构或速比控制组，以及一个输出行星齿轮组，它提供多个速比Lepelletier概念采用了形式为三个旋转型或离合器以及两个固定型或制动器的五个扭矩传动机构。

最近已需要在行星传动装置中包括六个前向速比，从而改进客车的整体性能和经济性。

发明内容

本发明的目的是提供一种包括多速行星传动装置的改进动力系。

在本发明的一个方面，行星传动装置提供七个前向速比和一个反向速比。

在本发明的另一方面，行星传动装置提供八个前向速比和一个反向速比。

在本发明的又一方面，行星传动装置包括输入行星齿轮组和输出行星齿轮组，其中这两个行星齿轮组通过多个扭矩传动机构互连。

在本发明的再一方面，输入行星齿轮组是提供减速输入的单一行星齿轮组。

在本发明的又一方面，输出行星齿轮组是复合行星齿轮组，它有至少一个构件连续不断地与输出轴连接，以及至少两个构件可选择性地与输入行星齿轮组连接。

在本发明的再一方面，输出行星齿轮组有至少一个构件可与传动装置的输入轴连接，该传动装置也与输入行星齿轮组连接。

在本发明的又一方面，输出行星齿轮组包括两个恒星齿轮、两个环形齿轮以及一个复合行星架配件，该配件具有至少两个短的小齿轮和一个长的小齿轮。

在本发明的再一方面，输出行星齿轮组的长的小齿轮连续不断地在一个恒星齿轮和一个环形齿轮之间咬合，另一个恒星齿轮操作上通过短的小齿轮与长的小齿轮连接，且另一个环形齿轮通过短的小齿轮与长的小齿轮连接。

附图说明

图1为包括本发明的车辆动力系的示意图。

图2的多个图表示出图1的扭矩传动机构的啮合表，以及图1所示传动装置提供的速比和图1所示传动装置速比之间的分布。

图3为包括本发明另一实施例的车辆动力系的示意图。

图4为包括本发明另一实施例的车辆动力系的示意图。

图5示出图4所示传动装置的扭矩传动机构的啮合表。

图6示出可由图4所示的传动装置提供的备选速比和速比分布的图表。

图7的图表类似于图6，说明另一系列备选速比和速比分布。

具体实施例方式

参阅附图，其中在几个视图中相同的字符代表相同或对应的部件，在图1中可见总体上以10代表的动力系，它包括引擎12、行星传动装置14以及输出或最终驱动机构16，例如差速器。引擎12通过常规的减震器配件20不断驱动输入轴18。引擎12和输入轴18也可通过常规的离合器或动液动力驱动设备选择性地连接。

行星传动装置14具有输出行星齿轮组PG1和输入行星齿轮组PG2。行星传动装置14还包括多个扭矩传动机构C1、C2和C3，它们每个都是旋转型扭矩传动机构或离合器，还包括CB1、CB2和CB3，它们每个都是固定型扭矩传动机构，常称为制动器或反应离合器。

行星齿轮组PG1包括两个恒星齿轮构件S1、S2、两个环形齿轮构件R1、R2以及行星架配件PC1。行星架配件PC1包括行星架CR1，它旋转地安装多个小齿轮P1与恒星齿轮构件S1咬合、第二组多个小齿轮P2与环形齿轮构件R2咬合、且多个长的小齿轮LP与小齿轮P1和环形齿轮R1、以及与恒星齿轮构件S2和小齿轮P2咬合。行星齿轮组PG1是构建成Ravigneaux型齿轮组形式的复合双行星齿轮组。环形齿轮构件R1连续不断地与传动输出轴22连接。

行星齿轮组PG2是输入行星齿轮组，具有恒星齿轮构件S3、行星架配件PC2以及环形齿轮构件R3。行星架配件PC2包括多个小齿轮P3，它们旋转地安装在行星架CR3上。环形齿轮构件R3连续不断地与输入轴18连接，并可通过扭矩传动机构C3选择性地与行星架构件CR1连接。恒星齿轮构件S3连续不断地与传动装置壳或固定构件H连接。行星架CR3可与扭矩传动机构C1和C2连接。

扭矩传动机构C1可与恒星齿轮构件S1连接，且在啮合时使行星架CR3与恒星齿轮构件S1连接。扭矩传动机构C2可选择性地啮合，以连接在行星架CR3和恒星齿轮构件S2之间。扭矩传动机构C3，如前所述，可选择性地啮合，以在输入轴18和环形齿轮构件R3之间与行星架CR1连接。扭矩传动机构CB1可选择性地啮合，使行星架CR1与固定构件H连接。扭矩传动机构CB2可选择性地啮合，使环形齿轮构件R2与固定构件H连接。扭矩传动机构CB3可选择性地啮合，使恒星齿轮构件S3连接到固定构件H。

如在图2的啮合表中可见，扭矩传动机构可以两个的组合方式啮合，以在输入轴18和输出轴22之间建立七个前向速比。在图2中还示出可在行星传动装置14中建立的八个前向速比。图2还提供了行星齿轮组PG1和PG2的环形齿轮/恒星齿轮的齿牙比(tooth ratio)，以及在七速传动装置和八速传动装置中使用这些环形齿轮/恒星齿轮的齿牙比所实现的速比分布。

与离合器啮合表一起示出的速比数和速比分布数，以及环形齿轮/恒星齿轮比，都是由传动装置设计者为在传动装置与特定引擎耦合时提供其整体性能而建立的变量。应指出，这些数不是限定本发明的，而是以举例方式示出了用本发明可以实现的。

图3示出动力系100，它类似于图1所示的动力系10，并包括引擎12、行星传动装置114、输出轴22以及最终驱动机构或差速器16。行星传动装置114也具有输入轴18和常规的减震器20。

图1和图3之间的主要区别在于PG3。PG3具有和PG1相同数量的组件，但它们排列得略有不同。PG3的长的小齿轮LP在恒星齿轮构件S1和环形齿轮构件R2之间咬合，而短的小齿轮P2在恒星齿轮构件S2和长的小齿轮LP之间咬合，且短的小齿轮P1在环形齿轮构件R1和长的小齿轮LP之间咬合。传动装置的其它组件都相同。

图3所示的传动装置将使用与图2所示的用于图1动力系的相同的啮合表。该动力系100会提供七个前向速比以及必要时可选的第八个速比。应指出，在使用七速传动装置和八速传动装置之间，不需要附加的齿轮构件或扭矩传动机构。

应指出，在七速传动装置中，固定扭矩传动机构CB2仅用在第二前向速比中。该扭矩传动机构也用于可选的第八前向速比。所以，扭矩传动机构CB2被再用于确定第八速比，旋转扭矩传动机构C3也是如此。

图4中所示的动力系200包括行星传动装置214，它和图1中所示的传动装置14具有相同的齿轮啮合表和扭矩传动机构。但是，行星传动装置214有两个附加的扭矩传动机构C23和B，用以控制输入行星齿轮组PG2的比。扭矩传动机构B将恒星齿轮S3确立为反应构件，且扭矩传动机构C23确立行星齿轮组PG2中的正比。

图5示出的图表描述了行星传动装置214的啮合表。扭矩传动机构B对于反向和除第二和第三外的所有前向速比都啮合。在第二和第三速比期间，扭矩传动机构C23啮合。所属领域技术人员从图5的图表明显可见，行星齿轮组PG2向行星齿轮组PG1提供两个输入速度。在扭矩传动机构B啮合时，在扭矩传动机构C1、C2和C3上减速，且在扭矩传动机构C23啮合时，直接引擎输入。和行星传动装置14(图1)一样，可以建立第八前向速比。附加扭矩传动机构C23和B允许行星传动装置214有附加的灵活性。

图6示出一种传动装置，它具有的环形齿轮/恒星齿轮齿牙比会提供一系列前向速比(第一到第七)，具有在相邻前向比之间的最佳递减阶比(step ratio)以及7.0的总体分布。图7描述了备选环形齿轮/恒星齿轮齿牙比，R3/S3的齿牙比从1.816变到1.786。这种安排也提供了相邻前向比(第一到第七)之间的递减阶比，并产生了7.5的总体分布。上述传动装置和所提供的速比在机动车辆和卡车中都很有用。高的第一前向和反向速比允许不用常规的扭矩变换器来进行操作。

Claims (7)

1.一种多速动力传动装置，包括：

输入轴；

输出轴；

输入行星齿轮组，具有第一、第二和第三构件，所述第一构件包括用于与固定壳连接的部件，且所述第二构件连续地与所述输入轴连接；

输出行星齿轮组，具有第一、第二、第三、第四和第五构件，所述输出行星齿轮组的第三构件包括行星架配件，其上旋转安装有多个小齿轮，其中第一和第二所述小齿轮在输出行星齿轮组的所述第一构件和所述第二构件之间咬合，且第一和第三所述小齿轮在所述第四构件和所述第五构件之间咬合，输出行星齿轮组的所述第二构件连续地与所述输出轴连接；以及

六个可选择性操作的扭矩传动机构，在行星齿轮构件之间选择性地操作，以在所述输入轴和所述输出轴之间建立至少七个前向速比和一个反向速比，其中：

第二和第五所述扭矩传动机构选择性啮合以提供所述反向速比；

第一和第五所述扭矩传动机构选择性啮合以提供第一前向速比；

第一和第六所述扭矩传动机构选择性啮合以提供第二前向速比；

第一和第四所述扭矩传动机构选择性啮合以提供第三前向速比；

第一和第二所述扭矩传动机构选择性啮合以提供第四前向速比；

第一和第三所述扭矩传动机构选择性啮合以提供第五前向速比；

第二和第三所述扭矩传动机构选择性啮合以提供第六前向速比；以及

第三和第四所述扭矩传动机构选择性啮合以提供第七前向速比。

2.如权利要求1所述的多速动力传动装置，其中：

所述输出行星齿轮组的所述第一构件是恒星齿轮，所述输出行星齿轮组的第二构件是环形齿轮，所述第四构件是恒星齿轮，且所述第五构件是环形齿轮，并且所述第一小齿轮是长的小齿轮，与所述输出行星齿轮组的第一构件和所述第五构件咬合。

3.如权利要求1所述的多速动力传动装置，其中：

所述输出行星齿轮组的所述第一构件是恒星齿轮，所述输出行星齿轮组的第二构件是环形齿轮，所述第四构件是恒星齿轮，且所述第五构件是环形齿轮，并且所述第一小齿轮是长的小齿轮，在所述第四构件和所述输出行星齿轮组的第二构件之间咬合。

4.如权利要求1所述的多速动力传动装置，其中：

所述扭矩传动机构选择性啮合以提供八个前向速比，所述第三扭矩传动机构和所述第六扭矩传动机构选择性啮合以提供第八前向速比。

5.如权利要求1所述的多速动力传动装置，其中：

在至少五个前向速比和所述反向速比期间，所述输入行星齿轮组的所述第一构件通过可选择性啮合的制动器扭矩传动机构选择性地与所述固定壳连接；

在至少两个前向速比期间，所述输入行星齿轮组的所述第一构件通过可选择性啮合的离合器扭矩传动机构选择性地与所述输入轴连接；并且

所述六个扭矩传动机构、所述制动器扭矩传动机构以及所述离合器扭矩传动机构，其中：

在所述反向速比期间，所述制动器扭矩传动机构、所述第二扭矩传动机构以及所述第五扭矩传动机构啮合；

在所述第一前向速比期间，所述制动器扭矩传动机构、所述第一扭矩传动机构以及所述第五扭矩传动机构啮合；

在所述第二前向速比期间，所述离合器扭矩传动机构、所述第一扭矩传动机构以及所述第五扭矩传动机构啮合；

在所述第三前向速比期间，所述离合器扭矩传动机构、所述第一扭矩传动机构以及所述第六扭矩传动机构啮合；

在第四到第七前向速比的每个前向速比期间，所述制动器扭矩传动机构啮合；

在所述第四前向速比期间所述第一和第二扭矩传动机构啮合，在所述第五前向速比期间所述第一和第三扭矩传动机构啮合，在所述第六前向速比期间所述第二和第三扭矩传动机构啮合，且在所述第七前向速比期间所述第三和第四扭矩传动机构啮合。

6.如权利要求1所述的多速动力传动装置，其中：

在所述输入行星齿轮组的所述第二和第一构件之间的齿牙比为1.816；

在所述输出行星齿轮组的所述第二和第一构件之间的齿牙比为3.30；

在所述输出行星齿轮组的所述第五和第四构件之间的齿牙比为2.40；以及

在第一到第七前向速比的相邻速比之间的阶比在值上递减。

7.如权利要求1所述的多速动力传动装置，其中：

在所述输入行星齿轮组的所述第二和第一构件之间的齿牙比为1.786；

在所述输出行星齿轮组的所述第二和第一构件之间的齿牙比为3.30；

在所述输出行星齿轮组的所述第五和第四构件之间的齿牙比为2.40；以及

在第一到第七前向速比的相邻速比之间的阶比在值上递减。

Images