CN102022489A - 一种双行星排四轴传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双行星排四轴传动装置。包括外齿圈、行星架、行星排，太阳轮，其特征在于所述的行星排为分前行星排和后行星排的双行星排结构，前行星排和后行星排分别对应一个太阳轮，前排行星齿轮为小齿宽、大分度圆，后排行星轮为大齿宽小分度圆，前排行星分别与外齿圈和小太阳轮相啮合组成前排轮系，后排行星分别与前排行星和大太阳轮相啮合组成后排轮系。实现了一种在后排轮系的太阳轮与外齿圈之间的传动比较大的双行星排四轴传动装置。

Description

一种双行星排四轴传动装置

技术领域

本发明涉及一种混合动力传动机构，尤其是涉及一种双行星排四轴传动装置。

背景技术

拉维娜行星齿轮机构是一种常见的机械传动部件，其特点是结构紧凑、传动效率高，传动比有级可变，汽车自动变速箱是其重要应用领域之一。采用该结构自动变速箱的汽车有：MAZDA、MITSUBISHI、HYUNDAI、AUDI A6、雪弗兰、奥斯莫比尔等车型。近年来，随着全民节能减排意识的不断增强以及国家汽车新能源战略的大力推动，混合动力汽车产业呈现出一片蓬勃发展的势头。作为其核心部件的动力复合装置也就成为各研究机构、厂商的研发重点。出于此目的，本设计小组设计出该双行星排四轴传动装置。相比传统的拉维娜行星齿轮机构，它能明显降低后排轮系传动比，增大后排轮系杠杆效能。尤其在作为混合动力汽车动力复合装置使用时，能明显降低与后排轮系太阳轮相连驱动源的峰值功率需求(转速、扭矩)，进而降低该驱动源(主要指电机)的加工制造难度，节省成本并减少整车动力总成尺寸大小和重量。拉维娜行星齿轮机构(见图2、图3)，其轴向和径向尺寸较小，结构紧凑，既可用于汽车前桥驱动，也可用于后桥驱动。如图2，拉维娜行星齿轮机构前排轮系用上标1表示，后排轮系用上标2表示。下标1表示太阳轮、下标2表示行星架、下标3表示齿圈。根据单排行星齿轮机构运动方程同理可得：

前排行星轮系：

$n_1^1+{\mathrm{\α}}_1{n}_3=(1+{\mathrm{\α}}_1)n_2$

后排行星轮系：

$n_1^2-{\mathrm{\α}}_2{n}_3=(1-{\mathrm{\α}}_2)n_2$

其中：

${\mathrm{\α}}_1=\frac{Z_3}{Z_1^1},{\mathrm{\α}}_2=\frac{Z_3}{Z_1^2}$ 且α₁＜α₂

杠杆分析

如图3、图4，将拉维娜行星齿轮机构行星架固定时(n2＝0)，依据前后排行星轮系转速方程式可得：

$\frac{n_1^1}{n_3}=\frac{-{\mathrm{\α}}_1}{1}$

$\frac{n_1^2}{n_3}=\frac{{\mathrm{\α}}_2}{1}$

若只考虑后排行星轮系工作且锁死行星架，要使齿圈获得一个转速，拉维娜行星齿轮机构太阳轮需提供较大的转速。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的太阳轮需提供较大的转速，对其驱动机构提出了更高的转速需求等的技术问题，提供一种在后排轮系的太阳轮与外齿圈之间的传动比较大的双行星排四轴传动装置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种双行星排四轴传动装置，包括外齿圈、行星架、行星排，太阳轮，其特征在于所述的行星排为分前行星排和后行星排的双行星排结构，前行星排和后行星排分别对应一个太阳轮，前排行星齿轮为小齿宽、大分度圆，后排行星轮为大齿宽小分度圆，前排行星分别与外齿圈和小太阳轮相啮合组成前排轮系，后排行星分别与前排行星和大太阳轮相啮合组成后排轮系。

双行星排四轴传动装置中前排轮系用上标1表示，后排轮系用上标2表示。下标1表示太阳轮、下标2表示行星架、下标3表示齿圈。则

前排行星轮系：

$n_1^1+{\mathrm{\α}}_1^{\′}{n}_3=(1+{\mathrm{\α}}_1^{\′})n_2$

后排行星轮系：

$n_1^2-{\mathrm{\α}}_2^{\′}{n}_3=(1-{\mathrm{\α}}_2^{\′})n_2$

其中：

${\mathrm{\α}}_1^{\′}=\frac{Z_3}{Z_1^1},{\mathrm{\α}}_2^{\′}=\frac{Z_3}{Z_1^2}$ 且α′₁＞α′₂

双行星排四轴传动装置与拉维娜行星齿轮机构各部件具有相同的转速平衡方程式，所以其在杠杆等效图中的位置关系一致，但由传动比关系式：

可知，在保证变速器径向尺寸不变情况下，新方案中后排传动比明显小于拉维娜方案中后排传动比，若只考虑后排行星轮系工作且锁死行星架(n2＝0)，要使齿圈获得转速n3，拉维娜行星齿轮机构太阳轮S2需提供比双行星排四轴传动装置太阳轮S2大的多得转速。换句话说：若两方案中采用同一驱动源(电机)与太阳轮S2相连，仅后排轮系工作且行星架转速为0时(其它传动模式仍旧适用)，双行星排四轴传动装置能为齿圈提供更宽广输出转速/扭矩范围。

作为优选，所述的后排轮系与前排轮系的传动比之比为0.7-0.9之间。后排轮系的传动比小于前排轮系的传动比小是本发明的一个重要结构特征，而且由于还需要保证外齿圈的尺寸处于一个较小的范围内，在经过计算之后，取0.7-0.9最为确切。

作为优选，所述的前排轮系的传动比为2.6-3.3之间。

作为优选，所述的外齿圈的分度圆直径为110-150之间。为了保证行星排的结构需要，也考虑到齿轮箱的尺寸需要，选择110-150的外齿圈的分度圆直径最为合适。

本发明的带来的有益效果是，解决了现有技术所存在的太阳轮需提供较大的转速，对其驱动机构提出了更高的转速需求等的技术问题，实现了一种在后排轮系的太阳轮与外齿圈之间的传动比较大的双行星排四轴传动装置。

附图说明

附图1是拉维娜行星齿轮机构结构原理图；

附图2是拉维娜行星齿轮机构结构示意图；

附图3是拉维娜行星齿轮机构前后排轮系等效杠杆图；

附图4是拉维娜行星齿轮机构等效杠杆图；

附图5是本发明的一种结构原理图；

附图6是本发明的一种结构示意图

附图7是拉维娜方案与本发明杠杆等效对比图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：附图5是本发明的一种结构原理图；附图6是本发明的一种结构示意图。本发明是一种双行星排四轴传动装置，包括外齿圈、行星架、行星排，太阳轮，所述的行星排为分前行星排和后行星排的双行星排结构，前行星排和后行星排分别对应一个太阳轮，前排行星齿轮为小齿宽、大分度圆，后排行星轮为大齿宽小分度圆，前排行星分别与外齿圈和小太阳轮相啮合组成前排轮系，前排轮系的传动比为2.91。后排行星分别与前排行星和大太阳轮相啮合组成后排轮系，后排轮系的传动比为2.39。所以后排轮系与前排轮系的传动比之比为0.82。为了满足齿轮箱的尺寸需要，外齿圈的分度圆直径为110-150之间。

双行星排四轴传动装置中前排轮系用上标1表示，后排轮系用上标2表示。下标1表示太阳轮、下标2表示行星架、下标3表示齿圈。则

前排行星轮系：

$n_1^1+{\mathrm{\α}}_1^{\′}{n}_3=(1+{\mathrm{\α}}_1^{\′})n_2$

后排行星轮系：

$n_1^2-{\mathrm{\α}}_2^{\′}{n}_3=(1-{\mathrm{\α}}_2^{\′})n_2$

其中：

${\mathrm{\α}}_1^{\′}=\frac{Z_3}{Z_1^1},{\mathrm{\α}}_2^{\′}=\frac{Z_3}{Z_1^2}$ 且α′₁＞α′₂

双行星排四轴传动装置与拉维娜行星齿轮机构各部件具有相同的转速平衡方程式，所以其在杠杆等效图中的位置关系一致，但由传动比关系式：

如图7可知，在保证变速器径向尺寸不变情况下，新方案中后排传动比明显小于拉维娜方案中后排传动比，若只考虑后排行星轮系工作且锁死行星架(n2＝0)，要使齿圈获得转速n3，拉维娜行星齿轮机构太阳轮S2需提供比双行星排四轴传动装置太阳轮S2大的多得转速。换句话说：若两方案中采用同一驱动源(电机)与太阳轮S2相连，仅后排轮系工作且行星架转速为0时(其它传动模式仍旧适用)，双行星排四轴传动装置能为齿圈提供更宽广输出转速/扭矩范围。实现了一种在后排轮系的太阳轮与外齿圈之间的传动比较大的双行星排四轴传动装置。

Claims (5)

1.一种混合动力四轴传动装置，包括外齿圈、行星架、行星排，太阳轮，其特征在于所述的行星排为分前行星排和后行星排的双行星排结构，前行星排和后行星排分别对应一个太阳轮，前排行星齿轮为小齿宽、大分度圆，后排行星轮为大齿宽小分度圆，前排行星分别与外齿圈和小太阳轮相啮合组成前排轮系，后排行星分别与前排行星和大太阳轮相啮合组成后排轮系。

2.根据权利要求1所述的一种混合动力四轴传动装置，其特征在于所述的后排轮系与前排轮系的传动比之比为0.7-0.9之间。

3.根据权利要求1或2所述的一种混合动力四轴传动装置，其特征在于所述的前排轮系的传动比为2.6-3.3之间。

4.根据权利要求1或2所述的一种混合动力四轴传动装置，其特征在于所述的外齿圈的分度圆直径为110-150之间。

5.根据权利要求3所述的一种混合动力四轴传动装置，其特征在于所述的外齿圈的分度圆直径为110-150之间。

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