CN102155521B - 行星齿轮机构和包括该行星齿轮机构的机械变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及行星齿轮机构，包括输入太阳轮总成(1)、至少一个行星轮总成(2)、行星架总成(4)和输出太阳轮总成(4)，输入太阳轮总成、行星架总成和输出太阳轮总成具有重合的旋转轴线并且任两者之间能相对转动，行星架总成和/或输出太阳轮总成能被固定且行星架总成和输出太阳轮总成只能择一地被固定，并且输入太阳轮总成、行星架总成和输出太阳轮总成中任两者能被彼此锁定，其中锁定和固定只能择一地进行。行星轮总成绕轴线可旋转地安装于行星架总成上，各行星轮总成包括两个行星轮(21、22)，其通过轴连接在一起以同轴同步旋转，并且两个行星轮之一与输入太阳轮啮合而另一与输出太阳轮啮合。本发明还涉及包括该行星齿轮机构的变速器。

Description

行星齿轮机构和包括该行星齿轮机构的机械变速器
技术领域
本发明涉及一种行星齿轮机构和一种包括该行星齿轮机构的机械变速器，尤其涉及一种应用于车辆上的齿轮变速器。 
背景技术
实际应用中，齿轮变速器有两种类型：定轴式和行星齿轮式。 
如图1所示为一种定轴式齿轮变速器示意图，该变速器有三个位置固定的齿轮轴：第一轴(输入轴)Z1、第二轴(输出轴)Z2和中间轴Z3，第一轴Z1和第二轴Z2沿轴向间隔开距离布置、旋转轴线重合且可以相对转动，中间轴Z3与第一轴Z1及第二轴Z2平行布置。第一轴Z1上装有1个齿轮a1，两者同步旋转；第二轴Z2上装有3个齿轮b2、c2、d2，这三个齿轮套置在第二轴Z2上，并且可以相对于第二轴Z2自由转动；中间轴Z3上有4个齿轮a3、b3、c3、d3，此四个齿轮与第三轴Z3同步旋转；中间轴齿轮a3与第一轴齿轮a1啮合，中间轴齿轮b3、c3、d3分别与第二轴齿轮b2、c2、d2啮合；第二轴Z2上装有2个接合套j1、j2，接合套j1布置于齿轮a1和b2之间，接合套j2布置于齿轮c2和d2之间，此两个接合套可实现齿轮a1、b2，c2、d2分别与第二轴Z2接合而与第二轴Z2同步旋转，从而实现变速器的第一、二、三挡及直接挡。此变速器的特点是：结构简单，成本低；但是，若此结构的变速器的挡位总数(前进挡+倒挡)超过六个，则换挡操纵机构布置比较困难，整个变速器的纵向尺寸显著增加；另外，此结构的变速器在换挡时要分离第一轴之前的离合器，因此不可避免地造成动力传递的中断。 
如图2b所示，为一种行星齿轮式变速器示意图，该变速器由三个行星排构成，每个行星排包括：太阳轮P1、行星轮P2、齿圈P3和行 星架P4(如图2a所示)，三个行星排组合在一起，通过三个离合器C1、C2、C3以及三个制动带B1、B2、B3，再加上单向离合器F的配合，可以将每个行星排的太阳轮P1、齿圈P3和行星架P4分别作为主动件、被动件或者固定件，这样就可以组合成多个挡位。该型变速器之前往往有液力变矩器配合使用，无需切断发动机动力即可进行换挡，但传动效率低；该型行星齿轮变速器的一个行星排的相关组件与另外一个行星排的相关组件的相互连接、嵌套，从而导致整个变速器结构非常复杂，布置困难，给制造和维修带来极大的困难，尤其是齿圈的加工无法采用滚齿的加工方法，因此加工的效率低，精度差成本较高。 
发明内容
本发明的目的是，提供一种新型的行星齿轮机构，它取消了传统行星齿轮传动机构中的齿圈，也避免了行星排与行星排相关组件之间复杂的嵌套，由此消除了行星齿轮机构相关组件的复杂结构与加工困难的缺点，并且通过一个行星齿轮机构最多能够提供三种传动比。本发明还提供一种包括该行星齿轮机构的机械变速器。 
按本发明的行星齿轮机构，包括输入太阳轮总成、至少一个行星轮总成、行星架总成和输出太阳轮总成，所述输入太阳轮总成、行星架总成和输出太阳轮总成具有重合的旋转轴线并且任两者之间能相对转动，所述行星架总成和/或输出太阳轮总成能被固定而且所述行星架总成和输出太阳轮总成只能择一地被固定，并且所述输入太阳轮总成、行星架总成和输出太阳轮总成中的任两者能被彼此锁定，在此所述锁定和固定只能择一地进行，其中，所述行星轮总成绕其轴线可旋转地安装于所述行星架总成上，每个所述行星轮总成包括两个行星轮，这两个行星轮通过轴连接在一起以同轴和同步旋转，并且所述两个行星轮中的一个行星轮与输入太阳轮总成的输入太阳轮相啮合而另一个行星轮与输出太阳轮总成的输出太阳轮相啮合，所述输入太阳轮总成构成行星齿轮机构的输入端，所述输出太阳轮总成或者行星架总成构成行星齿轮机构的输出端； 
所述行星架总成包括行星架和制动鼓，所述行星架和所述制动鼓固定连接在一起形成一中空结构；所述输入太阳轮总成的太阳轮和所述行星轮总成容纳于该中空结构中；所述制动鼓具有一个中心孔，所述输入太阳轮总成的中心轴从所述制动鼓的中心孔中向外伸出；所述行星架的中央部向所述制动鼓的方向凹陷，在凹陷部位的中央向远离所述制动鼓的方向伸出行星架总成的行星架输出轴；所述输出太阳轮总成具有另一中心孔，使得所述输出太阳轮总成的中心轴可旋转地套置于所述行星架输出轴上，并且所述输出太阳轮总成的太阳轮容纳于所述行星架的凹陷部位；在所述行星架凹陷部位的圆周上开有径向通孔，所述行星轮总成的与所述输出太阳轮总成的太阳轮啮合的行星轮分别通过一个所述径向通孔与所述输出太阳轮总成的太阳轮啮合。这种结构有利于在所述输出太阳轮总成的外露部分上加装制动机构。 
根据本发明的行星齿轮机构的优选实施方式，所述行星齿轮机构包括用于对行星架总成进行制动的行星架制动机构和/或用于对输出太阳轮总成进行制动的输出太阳轮制动机构，以固定行星架总成或输出太阳轮总成。 
根据本发明的行星齿轮机构的优选实施方式，所述行星齿轮机构包括锁止机构，该锁止机构安装于所述输入太阳轮总成、所述输出太阳轮总成以及所述行星架总成的任两者之间用于将这两者相互锁定，以实现被锁定的两者同步旋转。 
根据本发明的行星齿轮机构的优选实施方式，所述输入太阳轮总成的中心轴作为行星齿轮机构的输入端，所述输出太阳轮总成的中心轴或者行星架总成的与输出太阳轮总成中心轴同心的行星架输出轴作为行星齿轮机构的输出端。 
根据本发明的行星齿轮机构的优选实施方式，所述行星架制动机构和输出太阳轮制动机构及锁止机构只能择一地起作用。 
根据本发明的行星齿轮机构的优选实施方式，所述行星架总成包括行星架和制动鼓，所述行星架和所述制动鼓分别具有一个中心孔并且固定连接在一起形成一中空结构，所述输入太阳轮总成的太阳轮、所述行星轮总成和所述输出太阳轮总成的太阳轮容纳于该中空结构中，所述输入太阳轮总成的中心轴和所述输出太阳轮总成的中心轴分别从行星架和制动鼓的相应中心孔中向外伸出。
根据本发明的行星齿轮机构的优选实施方式，所述行星架总成包括行星架和制动鼓，所述行星架和所述制动鼓固定连接在一起形成一中空结构；所述输入太阳轮总成的太阳轮和所述行星轮总成容纳于该中空结构中；所述制动鼓具有一个中心孔，所述输入太阳轮总成的中心轴从所述制动鼓的中心孔中向外伸出；所述行星架的中央部向所述制动鼓的方向凹陷，在凹陷部位的中央向远离所述制动鼓的方向伸出行星架总成的行星架输出轴；所述输出太阳轮总成具有另一中心孔，使得所述输出太阳轮总成的中心轴可旋转地套置于所述行星架输出轴上，并且所述输出太阳轮总成的太阳轮容纳于所述行星架的凹陷部位；在所述行星架凹陷部位的圆周上开有径向通孔，所述行星轮总成的与所述输出太阳轮总成的太阳轮啮合的行星轮分别通过一个所述径向通孔与所述输出太阳轮总成的太阳轮啮合。这种结构有利于在所述输出太阳轮总成的外露部分上加装制动机构。 
根据本发明的行星齿轮机构的优选实施方式，所述行星架制动机构和/或所述输出太阳轮制动机构采用制动带或者离合器的形式。 
按本发明的机械变速器，包括壳体和至少一个行星齿轮机构，其中所述至少一个行星齿轮机构设计为上述的行星齿轮机构，所述行星齿轮机构的行星架总成和/或输出太阳轮总成相对于变速器的壳体能被固定；在机械变速器包括仅一个行星齿轮机构的情况下，该行星齿轮机构的输入端构成变速器的输入端，该行星齿轮机构的输出端构成变速器的输出端；或者，在机械变速器包括多个行星齿轮机构的情况下，这些行星齿轮机构彼此串联，其中第一级行星齿轮机构的输入端构成变速器的输入端，最后一级行星齿轮机构的输出端构成变速器的输出端，前一级行星齿轮机构的输出端与紧接的后一级行星齿轮机构的输入端相连。 
按本发明的机械变速器的优选实施方式，所述变速器包括两级行星齿轮机构，其中，第一级行星齿轮机构的行星架总成相对于变速器的壳体能被固定，第一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成与其行星架总成能被相互锁定，并且第一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴构成第一级行星齿轮机构的输出端；第二级行星齿轮机构的行星架总成或输出太阳轮总成相对于变速器的壳体能被固定，第二级行星齿轮机构的输出太阳轮总成与其行星架总成能被相互锁定，第二级行星齿轮机构的输入太阳轮总成的中心轴与第一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴相连，并且第二级行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴和其行星架总成的行星架输出轴构成第二级行星齿轮机构的两个输出端，并且这两个输出端通过输出转换器与变速器的输出轴总成相连。 
按本发明的机械变速器的优选实施方式，所述变速器包括三级行星齿轮机构，其中，第一级行星齿轮机构的行星架总成相对于变速器的壳体能被固定，第一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成与其行星架总成能被相互锁定，并且第一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴构成第一级行星齿轮机构的输出端；中间的行星齿轮机构的行星架总成相对于变速器的壳体能被固定，中间的行星齿轮机构的输出太阳轮总成与其行星架总成能被相互锁定，中间的行星齿轮机构的输入太阳轮总成的中心轴与第一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴相连，并且中间的行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴构成中间的行星齿轮机构的输出端；并且，最后一级行星齿轮机构的行星架总成或输出太阳轮总成相对于变速器的壳体能被固定，最后一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成与其行星架总成能被相互锁定，最后一级行星齿轮机构的输入太阳轮总成的中心轴与中间的行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴相连，并且最后一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴和行星架总成的行星架输出轴构成最后一级行星齿轮机构的两个输出端，并且这两个输出端通过输出转换器与变速器的输出轴总成相连。 
根据本发明的机械变速器优选实施方式，在最后一级行星齿轮机 构与所述变速器的输出轴总成之间设有输出转换离合器作为输出转换器，所述输出转换离合器包括主动部分和从动部分，所述输出转换离合器的主动部分分为两个部分：第一主动部分和第二主动部分，所述第一主动部分与最后一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴连接且同步旋转，第二主动部分与最后一级行星齿轮机构的行星架输出轴连接且同步旋转；所述输出转换离合器的从动部分分为两个部分：第一从动部分和第二从动部分，所述第一从动部分与所述第一主动部分形成可传递力矩的摩擦副，所述第二从动部分与所述第二主动部分形成可传递力矩的摩擦副，所述第一从动部分和所述第二从动部分均与所述变速器输出轴总成连接且同步旋转。 
根据本发明的机械变速器优选实施方式，输出转换器包括一个在最后一级行星齿轮机构的行星架输出轴上设置的行星架输出花键、一个在最后一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴上设置的太阳轮输出花键以及一个可沿轴向滑动的接合套，所述接合套内孔的两端分别设有第一花键和第二花键，所述接合套的第一花键可与所述太阳轮输出花键啮合，也可与所述行星架输出花键啮合，但不能与所述太阳轮输出花键和所述行星架输出花键同时啮合；所述接合套的第二花键与变速器的输出轴总成上的花键始终处于啮合状态。 
根据本发明的机械变速器的优选实施方式，除所述至少一个行星齿轮机构以外的其他行星齿轮机构设计为：该行星齿轮结构包括输入太阳轮总成、至少一个行星轮总成、行星架总成和输出太阳轮总成，所述输入太阳轮总成、行星架总成和输出太阳轮总成具有重合的旋转轴线并且任两者之间能相对转动，所述行星架总成和/或输出太阳轮总成能被固定而且所述行星架总成和输出太阳轮总成只能择一地被固定，并且所述输入太阳轮总成、行星架总成和输出太阳轮总成中的任两者能被彼此锁定，在此所述锁定和固定只能择一地进行，其中，所述行星轮总成绕其轴线可旋转地安装于所述行星架总成上，每个所述行星轮总成包括两个行星轮，这两个行星轮通过轴连接在一起以同轴和同步旋转，并且所述两个行星轮中的一个行星轮与输入太阳轮总成 的输入太阳轮相啮合而另一个行星轮与输出太阳轮总成的输出太阳轮相啮合，所述输入太阳轮总成构成行星齿轮机构的输入端，所述输出太阳轮总成或者行星架总成构成行星齿轮机构的输出端。 
根据本发明的机械变速器的优选实施方式，所述行星齿轮机构包括用于对行星架总成进行制动的行星架制动机构和/或用于对输出太阳轮总成进行制动的输出太阳轮制动机构，以固定行星架总成或输出太阳轮总成。 
根据本发明的机械变速器的优选实施方式，所述行星齿轮机构包括锁止机构，该锁止机构安装于所述输入太阳轮总成、所述输出太阳轮总成以及所述行星架总成的任两者之间用于将这两者相互锁定，以实现被锁定的两者同步旋转。 
根据本发明的机械变速器的优选实施方式，所述输入太阳轮总成的中心轴作为行星齿轮机构的输入端，所述输出太阳轮总成的中心轴或者行星架总成的与输出太阳轮总成中心轴同心的行星架输出轴作为行星齿轮机构的输出端。 
根据本发明的机械变速器的优选实施方式，所述行星架制动机构和输出太阳轮制动机构及锁止机构只能择一地起作用。 
根据本发明的机械变速器的优选实施方式，所述锁止机构为安装于所述输出太阳轮总成与所述行星架总成之间的单向离合器，所述单向离合器包括内圈和外圈，所述内圈和所述外圈两者中之一与所述输出太阳轮总成相连，所述内圈和所述外圈两者中另一与所述行星架总成相连；所述输出太阳轮总成相对于所述行星架总成只能向所述输入太阳轮总成转动的方向转动，在向相反方向转动时，单向离合器进入锁止状态，处于锁止状态的所述输出太阳轮总成与所述行星架总成同步旋转；或者， 
所述锁止机构为安装于所述输入太阳轮总成与所述行星架总成之间的单向离合器，所述单向离合器包括内圈和外圈，所述内圈和所述外圈两者中之一与所述输入太阳轮总成相连，所述内圈和所述外圈两者中另一与所述行星架总成相连；所述输入太阳轮总成相对于所述行 星架总成只能向所述输入太阳轮总成转动的方向转动，在向相反方向转动时，单向离合器进入锁止状态，处于锁止状态的所述输入太阳轮总成与所述行星架总成同步旋转；或者， 
所述锁止机构为安装于所述输入太阳轮总成与所述输出太阳轮总成之间的单向离合器，所述单向离合器包括内圈和外圈，所述内圈和所述外圈两者中之一与所述输入太阳轮总成相连，所述内圈和所述外圈两者中另一与所述输出太阳轮总成相连；所述输出太阳轮总成相对于所述输入太阳轮总成只能向所述输入太阳轮总成转动的方向转动，在向相反方向转动时，单向离合器进入锁止状态，处于锁止状态的所述输入太阳轮总成与所述输出太阳轮总成同步旋转，并且 
在所述锁止机构采用单向离合器形式的情况下，所述行星齿轮机构只能以所述输出太阳轮总成作为输出端并且设计为增速机构。 
根据本发明的机械变速器的优选实施方式，所述锁止机构为安装于所述输出太阳轮总成与所述行星架总成之间的普通离合器，所述普通离合器包括两部分：主动部分和从动部分，所述主动部分与所述行星架总成连接，所述从动部分与所述输出太阳轮总成连接；或者， 
所述锁止机构为安装于所述输入太阳轮总成与所述行星架总成之间的普通离合器，所述普通离合器包括两部分：主动部分和从动部分，所述主动部分与所述输入太阳轮总成连接，所述从动部分与所述行星架总成连接；或者， 
所述锁止机构为安装于所述输出太阳轮总成与所述输入太阳轮总成之间的普通离合器，所述普通离合器包括两部分：主动部分和从动部分，所述主动部分与所述输入太阳轮总成连接，所述从动部分与所述输出太阳轮总成连接；并且所述普通离合器的主动部分和从动部分能够相互分离或者接合。 
根据本发明的机械变速器的优选实施方式，所述行星架总成包括行星架和制动鼓，所述行星架和所述制动鼓分别具有一个中心孔并且固定连接在一起形成一中空结构，所述输入太阳轮总成的太阳轮、所述行星轮总成和所述输出太阳轮总成的太阳轮容纳于该中空结构中， 所述输入太阳轮总成的中心轴和所述输出太阳轮总成的中心轴分别从行星架和制动鼓的相应中心孔中向外伸出。 
根据本发明的机械变速器的优选实施方式，所述行星架制动机构和/或所述输出太阳轮制动机构采用制动带或者离合器的形式。 
作为本发明机械变速器的一种优选实施方案，它包含两级或者两级以上串联的所述行星齿轮机构；这些所述行星齿轮机构的尺寸参数可以相同，也可以不同；在串联的各级所述行星齿轮机构中，所述输入太阳轮总成的中心轴作为输入部分，所述输出太阳轮总成的中心轴作为输出部分；前一级的所述行星齿轮机构的输出部分与后一级的所述行星齿轮机构的输入部分相连。 
在本发明的所述行星齿轮机构中，不仅所述输出太阳轮的中心轴总成可以作为输出部分，而且所述行星架的输出轴也可以作为输出部分，这对于串联的所述行星齿轮机构的最后一级尤为重要。对于同时具有所述行星架制动机构和所述输出太阳轮制动机构的行星齿轮机构来说，所述行星架制动机构和所述输出太阳轮制动机构交替工作，所述输出太阳轮总成的中心轴和所述行星架的输出轴将交替作为输出部分，这样可以使该类型的行星齿轮机构发挥更多的功能。当以所述输出太阳轮总成的中心轴作为输出端并且所述行星机构为减速机构(输入太阳轮中心轴转速/输出太阳轮中心轴转速＝i＞1)，则满足这样条件的所述行星机构可以达到：当所述行星架制动机构起作用时(与此同时所述输出太阳轮制动机构不起作用，并且所述锁止机构不起作用)，所述行星架总成相对于所述壳体无转动，此时动力由所述输出太阳轮总成的中心轴向外正转输出；当所述输出太阳轮制动机构起作用时(与此同时所述行星架制动机构不起作用，并且所述锁止机构不起作用)，所述输出太阳轮总成相对于所述壳体无转动，此时动力由所述行星架的输出轴向外反转输出。 
为了配合所述输出太阳轮总成的正转输出和所述行星架输出轴的反转输出，两种工况均通过所述变速器输出轴总成来向外输出，可以采用如下方式：在所述行星齿轮机构与所述变速器的输出轴总成之间 设有输出转换离合器，所述输出转换离合器包括主动部分和从动部分，所述输出转换离合器的主动部分分为两个部分：第一主动部分和第二主动部分，所述第一主动部分与所述输出太阳轮总成的中心轴连接且同步旋转，第二主动部分与所述行星架的输出轴连接且同步旋转；所述输出转换离合器的从动部分分为两个部分：第一从动部分和第二从动部分，所述第一从动部分与所述第一主动部分形成可传递力矩的摩擦副，所述第二从动部分与所述第二主动部分形成可传递力矩的摩擦副，所述第一从动部分和所述第二从动部分均与所述变速器的输出轴总成连接且同步旋转。这样，动力若由所述输出太阳轮总成向外输出，则输出转换离合器的第一主动部分和第一从动部分接合，动力从所述输出太阳轮总成传递到所述变速器输出轴总成；动力若由所述行星架输出轴向外输出，则输出转换离合器的第二主动部分和第二从动部分接合，动力从所述行星架输出轴传递到所述变速器输出轴总成。 
为了配合所述输出太阳轮总成的正转输出和所述行星架输出轴的反转输出，两种工况均通过所述变速器输出轴总成向外输出，还可以采用如下方式，即：在所述行星架总成的输出轴上设有花键，称为行星架输出花键，在所述输出太阳轮总成的中心轴上设有花键，称为太阳轮输出花键，另有一接合套可以沿轴向滑动，所述接合套内孔的两端分别设有花键，所述接合套一端的花键可以与所述太阳轮输出花键啮合，也可以与所述行星架输出花键啮合，但不会与所述太阳轮输出花键和所述行星架输出花键同时啮合，所述接合套另一端的花键与变速器输出轴总成上的花键始终处于啮合状态。这样，动力不论由所述输出太阳轮总成的中心轴向外输出，还是由所述行星架的输出轴向外输出，均可通过所述接合套与所述变速器的输出轴总成向外输出。 
安装于所述输入太阳轮总成、所述输出太阳轮总成以及所述行星架总成的任两者之间的所述锁止机构可以是单向离合器，也可以是普通离合器，六种情况分别具体描述如下： 
一、安装于所述输出太阳轮总成与所述行星架总成之间的所述锁止机构为单向离合器，所述单向离合器包括内圈和外圈，所述内圈与 所述输出太阳轮总成相连，所述外圈与所述行星架总成相连；此时，所述输出太阳轮总成作为输出端并且所述行星齿轮机构为增速机构(输入太阳轮中心轴转速/输出太阳轮中心轴转速＝i＜1)，所述输出太阳轮总成相对于所述行星架总成只能向所述输入太阳轮总成转动的方向转动，若向相反的方向转动，则单向离合器进入锁止状态，处于锁止状态的所述输出太阳轮总成与所述行星架总成同步旋转。 
二、安装于所述输入太阳轮总成与所述行星架总成之间的所述锁止机构为单向离合器，所述单向离合器包括内圈和外圈，所述内圈与所述输入太阳轮总成相连，所述外圈与所述行星架总成相连；此时，所述输出太阳轮总成作为输出端并且所述行星齿轮机构为增速机构(输入太阳轮中心轴转速/输出太阳轮中心轴转速＝i＜1)，所述输入太阳轮总成相对于所述行星架总成只能向所述输入太阳轮总成转动的方向转动，若向相反的方向转动，则单向离合器进入锁止状态，处于锁止状态的所述输入太阳轮总成与所述行星架总成同步旋转。 
三、安装于所述输入太阳轮总成与所述输出太阳轮总成之间的所述锁止机构为单向离合器，所述单向离合器包括内圈和外圈，所述内圈及所述外圈两者中之一与所述输入太阳轮总成相连，所述内圈及所述外圈两者中另一与所述输出太阳轮总成相连；此时，所述输出太阳轮总成作为输出端并且所述行星齿轮机构为增速机构(输入太阳轮中心轴转速/输出太阳轮中心轴转速＝i＜1)，所述输出太阳轮总成相对于所述输入太阳轮总成只能向所述输入太阳轮总成转动的方向转动，若向相反的方向转动，则单向离合器进入锁止状态，处于锁止状态的所述输入太阳轮总成与所述输出太阳轮总成同步旋转。 
四、安装于所述输出太阳轮总成与所述行星架总成之间的所述锁止机构为普通离合器，所述普通离合器包括两部分：主动部分和从动部分，所述主动部分与所述行星架总成连接，所述从动部分与所述输出太阳轮总成连接。当所述普通离合器的主动部分和从动部分处于分离状态时，所述输出太阳轮总成相对于所述行星架总成可以正向转动，也可以反向转动；当所述普通离合器的主动部分和从动部分接合后， 所述输出太阳轮总成与所述行星架总成同步旋转，从而整个行星齿轮机构一体转动。 
五、安装于所述输入太阳轮总成与所述行星架总成之间的所述锁止机构为普通离合器，所述普通离合器包括两部分：主动部分和从动部分，所述主动部分与所述输入太阳轮总成连接，所述从动部分与所述行星架总成连接。当所述普通离合器的主动部分和从动部分处于分离状态时，所述输入太阳轮总成相对于所述行星架总成可以正向转动，也可以反向转动；当所述普通离合器的主动部分和从动部分接合后，所述输入太阳轮总成与所述行星架总成同步旋转，从而整个行星齿轮机构一体转动。 
六、安装于所述输入太阳轮总成与所述输出太阳轮总成之间的所述锁止机构为普通离合器，所述普通离合器包括两部分：主动部分和从动部分，所述主动部分与所述输入太阳轮总成连接，所述从动部分与所述输出太阳轮总成连接。当所述普通离合器的主动部分和从动部分处于分离状态时，所述输入太阳轮总成相对于所述输出太阳轮总成可以正向转动，也可以反向转动；当所述普通离合器的主动部分和从动部分接合后，所述输入太阳轮总成与所述输出太阳轮总成同步旋转，从而整个行星齿轮机构一体转动。 
当所述行星架制动机构起作用时，与此同时，所述输出太阳轮制动机构和所述锁止机构不起作用，所述行星架总成与所述壳体之间无相对转动，此时动力由所述输入太阳轮总成→所述行星轮总成→所述输出太阳轮总成，整个机构的传动比为i(输入太阳轮中心轴转速/输出太阳轮中心轴转速＝i)；当所述输出太阳轮制动机构和行星架制动机构不起作用时，与此同时，所述锁止机构起作用，与所述锁止机构相连的部分可以实现同步旋转，从而整个机构将作为一个整体旋转，整个机构的传动比为1；由于每级所述行星齿轮机构具有两个正传动比i和1，若有2级所述行星齿轮机构串联，则总的前进挡位数为：2×2＝4挡，若有3级所述行星齿轮机构串联，则总的前进挡位数为：2×2×2＝8挡，若有4级所述行星齿轮机构串联，前进挡位数将大幅度增加为： 2×2×2×2＝16挡，因此，若有n级所述行星齿轮机构串联，则总的前进挡位数为：2n。 
一般来说，对于负传动比(即倒挡)，只需要在串联的各级行星齿轮机构中的某一级，比如最后一级，采用包含输出太阳轮制动机构的行星齿轮机构，这样变速器的前进挡的最大数量为2n，倒挡的最大数量都为2n-1。当然，虽然比如3级行星齿轮机构串联而成的变速器能够提供8个前进挡位数，4个倒退挡位数，但是在具体实施时可以根据需要不采用其中的一些挡位，例如根据情况需要不采用第8个前进挡，则能够得到的前进挡为7个，倒挡为4个，因此能够得到总的挡位数为11个，其中，对于比如小轿车，倒挡只需要1个，因此总的实用挡位数为8个(7个前进档和1个倒挡)；而对于比如矿山机械，则实际上根据需要会采用多个倒挡。 
综上所述，本发明的行星齿轮机构相较于其他变速器的行星齿轮机构，其主要特点是： 
一、整个所述行星齿轮机构没有设置齿圈，每一套所述行星齿轮机构设有两个太阳轮、至少一个行星轮总成、行星架，所述行星轮总成的两个行星轮分别与其中一个太阳轮相啮合； 
二、对于装有所述行星架制动机构和所述锁止机构的每个所述行星齿轮机构来说，能够实现两个正传动比i(输入太阳轮中心轴转速/输出太阳轮中心轴转速＝i)和1；通过简单地操纵行星齿轮机构的制动机构和锁定机构，实现在传动比i和1之间进行换挡； 
三、若多级所述行星齿轮机构串联，相互之间的连接方式比较简单，前一级的所述行星齿轮机构的输出部分与后一级的所述行星齿轮机构的输入部分相连；因此能够简单地串联多级行星齿轮机构而实现多挡的变速器，并且通过简单地操纵各级行星齿轮机构的制动机构和锁定机构，实现在多挡之间进行换挡。 
四、对于同时具有所述行星架制动机构和所述输出太阳轮制动机构的行星齿轮机构来说， 
1)在行星架制动机构起作用同时输出太阳轮制动机构和锁止机构 不起作用的情况下，此时所述输出太阳轮总成的中心轴作为输出端，能够实现所述输出太阳轮总成向外正转输出，即，正传动比i(输入太阳轮中心轴转速/输出太阳轮中心轴转速＝i)，这相当于一种定轴式的齿轮变速器；当i＞1时行星齿轮机构为减速机构，i＜1时行星齿轮机构为增速机构； 
2)在锁止机构起作用同时输出太阳轮制动机构和行星架制动机构不起作用的情况下，此时所述输出太阳轮总成的中心轴作为输出端，能够实现所述输出太阳轮总成向外正转输出，即，正传动比1(输入太阳轮中心轴转速＝输出太阳轮中心轴转速)，行星齿轮机构为等速机构； 
3)在输出太阳轮制动机构起作用同时锁止机构和行星架制动机构不起作用的情况下，此时所述行星架总成的中心轴作为输出端，实现的转速比为：输入太阳轮总成中心轴转速/行星架总成输出轴转速＝1-i，在这里i为第1)种情况中行星架齿轮机构为定轴式齿轮变速器时的i，即，当i＞1时(定轴式行星齿轮机构为减速机构)，能够实现所述行星架输出轴向外反转输出，即倒挡；当i＜1时(定轴式行星齿轮机构为增速机构)，能够实现所述行星架输出轴向外正转输出。 
按照本发明提供的机械变速器，相对于现有技术具有如下优点： 
由于取消了齿圈以及由于本发明的行星齿轮机构串联方式简单，给行星齿轮机构的加工和布置带来了极大的方便，从而使得本发明的变速器结构简单，成本低，易于通过串联多级行星齿轮机构而实现较多挡位；另外，本发明提供的机械变速器操纵机构简单，换挡过程中可以实现动力不中断。 
附图说明
下面结合附图给出的实施例，对本发明的特征和优点作进一步的详细说明。其中： 
图1为一种定轴式变速器结构示意图； 
图2a为一种行星齿轮机构的基本结构示意图； 
图2b为一种传统的行星齿轮机构变速器的结构示意图； 
图3a为本发明机械变速器的一种实施例的基本结构示意图； 
图3b、3c显示与图3a类似的实施例； 
图4a本发明机械变速器的另一种实施例的基本结构示意图； 
图4b、4c显示与图4a类似的实施例； 
图5为本发明的包括两个行星机构的机械变速器的实施例的基本结构示意图； 
图6为本发明的包括三个行星机构的机械变速器的一种实施例的基本结构示意图；以及 
图7为本发明的包括三个行星机构的机械变速器的另一种实施例的基本结构示意图； 
具体实施方式
图3a示出本发明的机械变速器的一种实施例的基本结构示意图，它包括行星齿轮机构A、壳体C，还包括能够实现所述行星齿轮机构A的相关组件与所述壳体C之间无相对转动的制动机构，即在所述行星架总成4和所述壳体C之间安装的用于实现所述行星架总成4与壳体之间无相对转动的制动机构，称为行星架制动机构BC。所述行星齿轮机构A包括输入太阳轮总成1、输出太阳轮总成3、两个围绕输入太阳轮总成1和输出太阳轮总成3设置的行星轮总成2、行星架总成4和锁止机构5。在这里，也可以设置三个或其它数量(比如一个或四个)的行星轮总成2，这些行星轮总成2围绕输入太阳轮总成1和输出太阳轮总成3的圆周优选均匀地分布。所述输入太阳轮总成1、所述行星架总成4以及所述输出太阳轮总成3的旋转轴线重合并且任两者之间可以相对转动。所述行星轮总成2包括行星轮21和行星轮22，这两个行星轮通过轴连接在一起以同轴、同步旋转，所述行星轮总成2绕其轴线可旋转地安装于所述行星架总成4上。所述输入太阳轮总成1的太阳轮11与所述行星轮总成2的一个行星轮21啮合，所述输出太阳轮总成3的太阳轮31与所述行星轮总成2的另一个行星轮22 啮合。所述锁止机构5安装于所述输出太阳轮总成3和所述行星架总成4之间用于将这两者相互锁定，以实现两者的同步旋转。在图3a所示的实施例中，输入太阳轮11的中心轴12构成输入端，而输出太阳轮31的中心轴32构成输出端。当以所述输出太阳轮总成3作为输出时，若所述行星齿轮机构A为增速机构，则整个行星齿轮机构具有两个正传动比i和1，所谓正传动比表示输出端的旋转方向与输入端的旋转方向相同；与此对应地，负传动比表示输出端的旋转方向与输入端的旋转方向相反。 
如图3a所示，安装于所述输出太阳轮总成3与所述行星架总成4之间的所述锁止机构5为单向离合器5a，所述单向离合器5a包括内圈5a1和外圈5a2，所述内圈5a1与所述输出太阳轮总成3相连，所述外圈5a2与所述行星架总成4相连；所述输出太阳轮总成3相对于所述行星架总成4只能向输入太阳轮总成转动的方向转动，若向相反方向转动，则单向离合器进入锁止状态，处于锁止状态的所述输出太阳轮总成3与所述行星架总成4同步旋转，从而整个所述行星齿轮机构A一体转动。 
如图3a所示，所述行星架总成4包括行星架41和制动鼓42，两者中央均设有一孔，所述行星架41和所述制动鼓42固定连接在一起形成一中空结构，所述输入太阳轮总成1的太阳轮11、所述行星轮总成2和所述输出太阳轮总成3的太阳轮31容纳于该中空结构中，所述输入太阳轮总成1的中心轴12和所述输出太阳轮总成3的中心轴32分别从所述制动鼓42和所述行星架41中央的相应孔中向外伸出。 
图3b所示的实施例与图3a的实施例类似，当以所述输出太阳轮总成3作为输出时，所述行星齿轮机构A也是增速机构，区别主要在于，锁止机构5设置在输入太阳轮总成1与行星架总成4之间，使得输入太阳轮总成1与行星架总成4能彼此锁定。当然，将锁止机构5设置在输入太阳轮总成1与输出太阳轮总成3之间也是可以考虑的，如图3c中所示，使得输入太阳轮总成1与输出太阳轮总成3能彼此锁定。 
图4a示出本发明的机械变速器的另一种实施例的基本结构示意图，它包括行星齿轮机构A、壳体C，还包括能够实现所述行星齿轮机构A的相关组件与所述壳体C之间无相对转动的制动机构，即在所述行星架总成4和所述壳体C之间安装的用于实现所述行星架总成4与壳体之间无相对转动的制动机构，称为行星架制动机构BC，和/或在所述输出太阳轮总成3和所述壳体C之间安装的的用于实现所述输出太阳轮总成3与壳体之间无相对转动的制动机构，称为输出太阳轮制动机构BS。所述行星齿轮机构A包括输入太阳轮总成1、输出太阳轮总成3、多个围绕输入太阳轮总成1和输出太阳轮总成3设置的行星轮总成2、行星架总成4和锁止机构5。所述输入太阳轮总成1、所述行星架总成4以及所述输出太阳轮总成3的旋转轴线重合并且任两者之间可以相对转动。所述行星轮总成2包括行星轮21和行星轮22，两行星轮通过轴连接在一起以同轴、同步旋转，所述行星轮总成2绕其轴线可旋转地安装于所述行星架总成4上。所述输入太阳轮总成1的太阳轮11与所述行星轮总成2的一个行星轮21啮合，所述输出太阳轮总成3的太阳轮31与所述行星轮总成2的另一个行星轮22啮合。所述锁止机构5安装于所述输出太阳轮总成3和所述行星架总成4之间用于将这两者相互锁定，以实现两者的同步旋转。 
如图4a所示，安装于所述输出太阳轮总成3与所述行星架总成4之间的所述锁止机构5为普通离合器5b，所述普通离合器5b包括两部分：主动部分5b1和从动部分5b2，所述主动部分5b1与所述行星架总成4连接，所述从动部分5b2与所述输出太阳轮总成3连接。当所述普通离合器5b的主动部分5b1和从动部分5b2处于分离状态时，所述输出太阳轮总成3相对于所述行星架总成4可以正向转动，也可以反向转动；当所述普通离合器5b的主动部分5b1和从动部分5b2接合后，所述输出太阳轮总成3与所述行星架总成4同步旋转，从而整个所述行星齿轮机构A一体转动。 
如图4a所示，所述行星架总成4包括行星架41和制动鼓42，两者固定连接在一起形成一中空结构；所述输入太阳轮总成1的太阳轮 11和所述行星轮总成2容纳于该中空结构中。在所述制动鼓42中央设有一孔，所述输入太阳轮总成1的中心轴12从所述制动鼓42中央的孔中向外伸出。所述行星架41的中央部向所述制动鼓42的方向凹陷，在凹陷部位的中央向远离所述制动鼓42的方向伸出一输出轴，称为行星架输出轴43。所述输出太阳轮总成3中央设有一孔，通过该孔，所述输出太阳轮总成3的中心轴32可旋转地套置于所述行星架输出轴43上，并且所述输出太阳轮总成3的太阳轮31容纳于所述行星架41的凹陷部位；在所述行星架41凹陷部位的圆周上开有若干径向通孔，所述行星轮总成2的行星轮22分别通过一个径向通孔与所述输出太阳轮总成3的太阳轮31啮合。上述结构有利于在所述输出太阳轮总成3的外露部分上加装制动机构。 
如图4a所示，当以所述输出太阳轮总成3作为输出时，若所述行星齿轮机构A为减速机构，则整个所述行星齿轮机构A根据不同情况具有两个正传动比i和1，以及一个反转传动比iR。当所述行星架制动机构BC起作用时(与此同时，所述锁止机构5和输出太阳轮制动机构BS不起作用)，所述行星架总成4与所述壳体C之间无相对转动，此时动力的传递路径为：所述输入太阳轮总成1→所述行星轮总成2→所述输出太阳轮总成3，整个机构的传动比为i；当所述锁止机构5起作用时(与此同时，所述行星架制动机构BC和输出太阳轮制动机构BS不起作用)，与之相连的所述输出太阳轮总成3和所述行星架总成4同步旋转，从而整个所述行星齿轮机构A将作为一个整体旋转，整个机构的传动比为1；当输出太阳轮制动机构BS起作用，与此同时，所述行星架制动机构BC和锁止机构5不起作用时，通过行星架输出轴43以负传动比iR实现输出。 
如图4a所示，当以所述输出太阳轮总成3作为输出时，若所述行星齿轮机构A为增速机构，则整个所述行星齿轮机构A根据不同情况具有三个正传动比i1、i2和1。当所述行星架制动机构BC起作用时(与此同时，所述锁止机构5和输出太阳轮制动机构BS不起作用)，所述行星架总成4与所述壳体C之间无相对转动，此时动力的传递路径为： 所述输入太阳轮总成1→所述行星轮总成2→所述输出太阳轮总成3，整个机构的传动比为i1；当输出太阳轮制动机构BS起作用，与此同时，所述行星架制动机构BC和锁止机构5不起作用时，通过行星架输出轴43以传动比i2实现输出；当所述锁止机构5起作用时(与此同时，所述行星架制动机构BC和输出太阳轮制动机构BS不起作用)，与之相连的所述输出太阳轮总成3和所述行星架总成4同步旋转，从而整个所述行星齿轮机构A将作为一个整体旋转，整个机构的传动比为1。 
图4b显示与图4a类似的实施例，区别主要在于，锁止机构5设置在输入太阳轮总成1与行星架总成4之间，使得输入太阳轮总成1与行星架总成4能被彼此锁定。当然，将锁止机构5设置在输入太阳轮总成1与输出太阳轮总成3之间也是可以考虑的，如图4c中所示，使得输入太阳轮总成1与输出太阳轮总成3能被彼此锁定。在此，按照图4a、4b所示的实施例的行星齿轮机构A具有双输出端，即输出太阳轮总成的中心轴32和行星架输出轴43。 
不言而喻，在图4a、4b、4c的实施例中的普通离合器也可应用在图3a、3b、3c所示的实施例中，反之亦然。 
如图5所示，所述变速器包括两个行星齿轮机构A1、A2，其中，以所述输出太阳轮的中心轴作为输出端，第一级行星齿轮机构A1为增速机构，采用图3a所示类型的行星齿轮机构。通过行星架制动机构Bc，所述行星架总成4相对于变速器的壳体C能被固定。第一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成3与其行星架总成4之间安装单向离合器5a，以便能够将这两者相互锁定。第一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴构成第一级行星齿轮机构的输出端； 
以所述输出太阳轮的中心轴作为输出端，第二级行星齿轮机构A2为减速机构，采用图4a所示类型的行星齿轮机构。通过行星架制动机构Bc或者输出太阳轮制动机构Bs，第二级行星齿轮机构A2的行星架总成4或输出太阳轮总成3相对于变速器的壳体C能被固定。第二级行星齿轮机构A2的输出太阳轮总成3与其行星架总成4之间采用普通离合器5b，以便能够将这两者相互锁定。第二级行星齿轮机构A2的 输入太阳轮总成的中心轴与第一级行星齿轮机构A1的输出太阳轮总成的中心轴相连，并且第二级行星齿轮机构A2的输出太阳轮总成的中心轴和行星架总成的行星架输出轴构成第二级行星齿轮机构A2的两个输出端，并且这两个输出端通过输出转换器与变速器的输出轴总成8相连。 
如图6和图7所示，所述的机械变速器包含三级串联的所述行星齿轮机构A，从前到后分别称为行星齿轮机构A1、行星齿轮机构A2、行星齿轮机构A3，三个所述行星齿轮机构A的尺寸参数、传动比等可以不同，也可以相同。 
在图6和7所示的实施例中，行星齿轮机构A1和A2对应于图3a的实施例，而行星齿轮机构A3对应于图4a的实施例。不言而喻，不同行星齿轮机构的其它组合方式也是可以考虑的。以所述输出太阳轮总成作为输出，所述行星齿轮机构A1和A2为增速机构，其锁止机构均为单向离合器5a；以所述输出太阳轮总成作为输出，所述行星齿轮机构A3为减速机构，其锁止机构为普通离合器5b；在串联的各级所述行星齿轮机构A中，所述输入太阳轮总成1的中心轴12为输入部分，所述输出太阳轮总成3的中心轴32为输出部分；前一级的所述行星齿轮机构A的输出部分与后一级的所述行星齿轮机构A的输入部分相连。由于每级所述行星齿轮机构A具有两个正传动比i和1，因此三级所述行星齿轮机构串联的前进挡位数为：2×2×2＝8挡。 
在本实施例中，对于串联的最后一级所述行星齿轮机构A3来说，不仅所述输出太阳轮总成3的中心轴32可以作为输出部分，而且所述行星架的输出轴43也可以作为输出部分，例如用于构成倒挡(如图6和图7所示)。对于同时具有所述行星架制动机构BC和所述输出太阳轮制动机构BS的所述行星齿轮机构A3来说，所述行星架制动机构BC和所述输出太阳轮制动机构BS择一地工作，以使所述输出太阳轮总成3的中心轴和所述行星架的输出轴43分别作为输出部分，这样可以使该类型的行星齿轮机构发挥更多的功能，通过合理的设计可以达到：当所述行星架制动机构BC起作用时(与此同时所述输出太阳轮制动机 构BS和锁止机构5不起作用)，所述行星架总成4相对于所述壳体C无转动，此时动力由所述输出太阳轮总成3的中心轴向外正转输出，提供正传动比i；当所述输出太阳轮制动机构BS起作用时(与此同时所述行星架制动机构BC和锁止机构5不起作用)，所述输出太阳轮总成3相对于所述壳体C无转动，此时动力由所述行星架的输出轴43向外输出，提供传动比iR(iR＝1-i，其中，当i＜1时，传动比iR为正值，动力由所述行星架的输出轴43向外正转输出；而当i＞1时，传动比iR为负值，形成倒挡，动力由所述行星架的输出轴43向外反转输出)；当所述锁止机构5起作用时(与此同时所述行星架制动机构BC和输出太阳轮制动机构BS不起作用)，整个行星齿轮机构一起转动，提供正传动比1。 
为了配合所述输出太阳轮总成3的中心轴32的正转输出和所述行星架的输出轴43的正或反转输出，两种工况均通过所述变速器输出轴总成8来向外输出，可以采用如图6所示的方式：在所述行星齿轮机构A3与所述变速器输出轴总成8之间设有构成为输出转换离合器7的输出转换器，所述输出转换离合器7包括主动部分7a和从动部分7b，所述输出转换离合器7的主动部分7a分为两个部分：第一主动部分7a1和第二主动部分7a2，所述第一主动部分7a1与所述输出太阳轮总成3的中心轴32连接且同步旋转，第二主动部分7a2与所述行星架的输出轴43连接且同步旋转；所述输出转换离合器7的从动部分7b也分为两个部分：第一从动部分7b1和第二从动部分7b2，所述第一从动部分7b1与所述第一主动部分7a1形成可传递力矩的摩擦副，所述第二从动部分7b2与所述第二主动部分7a2形成可传递力矩的摩擦副，所述第一从动部分7b1和所述第二从动部分7b2均与所述变速器输出轴总成8连接且同步旋转。这样，动力若由所述输出太阳轮总成3向外输出，则输出转换离合器7的第一主动部分7a1和第一从动部分7b1接合，动力从所述输出太阳轮总成3传递到所述变速器输出轴总成8；动力若由所述行星架输出轴43向外输出，则输出转换离合器的第二主动部分7a2和第二从动部分7b2接合，动力从所述行星架输出轴43传 递到所述变速器输出轴总成8。 
也可以采用如图7所示的方式：为了配合所述输出太阳轮总成3的中心轴32的正转输出和所述行星架的输出轴43的正或反转输出，两种工况均通过所述变速器输出轴总成8来向外输出，本实施例中还可以采用如下方式：在所述行星齿轮机构A3中，在所述行星架输出轴43上设有花键，称为行星架输出花键44，在所述输出太阳轮总成3的中心轴32上设有花键，称为太阳轮输出花键33，另有一接合套6可以沿轴向滑动，所述接合套6内孔的两端分别设有花键61和花键62，所述接合套一端的花键61可以与所述太阳轮输出花键33啮合，也可以与所述行星架输出花键44啮合，但不会与所述太阳轮输出花键33和所述行星架输出花键44同时啮合，所述接合套6的另一端花键62与变速器输出轴总成8上的花键81始终处于啮合状态，接合套6与配合作用的各花键构成输出转换器。这样，动力不论由所述输出太阳轮总成3的中心轴向外正转输出，还是由所述行星架的输出轴43向外正或反转输出，均可通过所述接合套6与所述变速器输出轴总成8向外输出。 
在图5、6、7所示的实施例中，带有双输出端(太阳轮总成的中心轴32和行星架输出轴43)的行星齿轮机构An设置在最后一级。不言而喻，该带有双输出端的行星齿轮机构也可以设置在第一级或第二级，此时输出转换器应当构成在该行星齿轮机构与下一级行星齿轮机构之间。另外，多个带有双输出端的行星齿轮机构的组合也是可以考虑的，这允许提供更多的挡位，因为负传动比与负传动比相乘为正传动比。 

Claims (13)

1.行星齿轮机构，其特征在于，所述行星齿轮机构包括输入太阳轮总成(1)、至少一个行星轮总成(2)、行星架总成(4)和输出太阳轮总成(3)，所述输入太阳轮总成(1)、行星架总成(4)和输出太阳轮总成(3)具有重合的旋转轴线并且任两者之间能相对转动，所述行星架总成(4)和/或输出太阳轮总成(3)能被固定而且所述行星架总成(4)和输出太阳轮总成(3)只能择一地被固定，并且所述输入太阳轮总成(1)、行星架总成(4)和输出太阳轮总成(3)中的任两者能被彼此锁定，在此所述锁定和固定只能择一地进行，其中，所述行星轮总成(2)绕其轴线可旋转地安装于所述行星架总成(4)上，每个所述行星轮总成包括两个行星轮(21、22)，这两个行星轮通过轴连接在一起以同轴和同步旋转，并且所述两个行星轮中的一个行星轮(21)与输入太阳轮总成(1)的输入太阳轮(11)相啮合而另一个行星轮(22)与输出太阳轮总成(3)的输出太阳轮(31)相啮合，所述输入太阳轮总成(1)构成行星齿轮机构的输入端，所述输出太阳轮总成(3)或者行星架总成(4)构成行星齿轮机构的输出端；
所述行星架总成(4)包括行星架(41)和制动鼓(42)，所述行星架(41)和所述制动鼓(42)固定连接在一起形成一中空结构；所述输入太阳轮总成(1)的太阳轮(11)和所述行星轮总成(2)容纳于该中空结构中；所述制动鼓(42)具有一个中心孔，所述输入太阳轮总成(1)的中心轴(12)从所述制动鼓(42)的中心孔中向外伸出；所述行星架(41)的中央部向所述制动鼓(42)的方向凹陷，在凹陷部位的中央向远离所述制动鼓(42)的方向伸出行星架总成的行星架输出轴(43)；所述输出太阳轮总成(3)具有另一中心孔，使得所述输出太阳轮总成(3)的中心轴(32)可旋转地套置于所述行星架输出轴(43)上，并且所述输出太阳轮总成(3)的太阳轮(31)容纳于所述行星架(41)的凹陷部位；在所述行星架(41)凹陷部位的圆周上开有径向通孔，所述行星轮总成(2)的与所述输出太阳轮总成的太阳轮(31)啮合的行星轮(22)分别通过一个所述径向通孔与所述输出太阳轮总成的太阳轮(31)啮合。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮机构，其特征在于，所述行星齿轮机构包括用于对行星架总成(4)进行制动的行星架制动机构(BC)和/或用于对输出太阳轮总成(3)进行制动的输出太阳轮制动机构(BS)，以固定行星架总成(4)或输出太阳轮总成(3)。
3.根据权利要求2所述的行星齿轮机构，其特征在于，所述行星齿轮机构包括锁止机构(5)，该锁止机构(5)安装于所述输入太阳轮总成(1)、所述输出太阳轮总成(3)以及所述行星架总成(4)的任两者之间用于将这两者相互锁定，以实现被锁定的两者同步旋转。
4.根据权利要求1所述的行星齿轮机构，其特征在于，所述输入太阳轮总成(1)的中心轴(12)作为行星齿轮机构的输入端，所述输出太阳轮总成(3)的中心轴(32)或者行星架总成(4)的与输出太阳轮总成(3)中心轴(32)同心的行星架输出轴(43)作为行星齿轮机构的输出端。
5.根据权利要求3所述的行星齿轮机构，其特征在于，所述行星架制动机构(BC)和输出太阳轮制动机构(BS)及锁止机构(5)只能择一地起作用。
6.根据权利要求3所述的行星齿轮机构，其特征在于：所述锁止机构(5)为安装于所述输出太阳轮总成(3)与所述行星架总成(4)之间的单向离合器(5a)，所述单向离合器(5a)包括内圈(5a1)和外圈(5a2)，所述内圈(5a1)与所述输出太阳轮总成(3)相连，所述外圈(5a2)与所述行星架总成(4)相连；所述输出太阳轮总成(3)相对于所述行星架总成(4)只能向所述输入太阳轮总成(1)转动的方向转动，在向相反方向转动时，单向离合器(5a)进入锁止状态，处于锁止状态的所述输出太阳轮总成(3)与所述行星架总成(4)同步旋转；或者，
所述锁止机构(5)为安装于所述输入太阳轮总成(1)与所述行星架总成(4)之间的单向离合器(5a)，所述单向离合器(5a)包括内圈(5a1)和外圈(5a2)，所述内圈(5a1)与所述输入太阳轮总成(1)相连，所述外圈(5a2)与所述行星架总成(4)相连；所述输入太阳轮总成(1)相对于所述行星架总成(4)只能向所述输入太阳轮总成(1)转动的方向转动，在向相反方向转动时，单向离合器(5a)进入锁止状态，处于锁止状态的所述输入太阳轮总成(1)与所述行星架总成(4)同步旋转；或者，
所述锁止机构(5)为安装于所述输入太阳轮总成(1)与所述输出太阳轮总成(3)之间的单向离合器(5a)，所述单向离合器(5a)包括内圈(5a1)和外圈(5a2)，所述内圈(5a1)与所述输入太阳轮总成(1)相连，所述外圈(5a2)与所述输出太阳轮总成(3)相连；所述输出太阳轮总成(3)相对于所述输入太阳轮总成(1)只能向所述输入太阳轮总成(1)转动的方向转动，在向相反方向转动时，单向离合器(5a)进入锁止状态，处于锁止状态的所述输入太阳轮总成(1)与所述输出太阳轮总成(3)同步旋转，并且
在所述锁止机构(5)采用单向离合器形式的情况下，所述行星齿轮机构只能以所述输出太阳轮总成(3)作为输出端并且设计为增速机构。
7.根据权利要求3所述的行星齿轮机构，其特征在于：所述锁止机构(5)为安装于所述输出太阳轮总成(3)与所述行星架总成(4)之间的普通离合器(5b)，所述普通离合器(5b)包括两部分：主动部分(5b1)和从动部分(5b2)，所述主动部分(5b1)与所述行星架总成(4)连接，所述从动部分(5b2)与所述输出太阳轮总成(3)连接；或者，
所述锁止机构(5)为安装于所述输入太阳轮总成(1)与所述行星架总成(4)之间的普通离合器(5b)，所述普通离合器(5b)包括两部分：主动部分(5b1)和从动部分(5b2)，所述主动部分(5b1)与所述输入太阳轮总成(1)连接，所述从动部分(5b2)与所述行星架总成(4)连接；或者，
所述锁止机构(5)为安装于所述输出太阳轮总成(3)与所述输入太阳轮总成(1)之间的普通离合器(5b)，所述普通离合器(5b)包括两部分：主动部分(5b1)和从动部分(5b2)，所述主动部分(5b1)与所述输入太阳轮总成(1)连接，所述从动部分(5b2)与所述输出太阳轮总成(3)连接。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的行星齿轮机构，其特征在于，所述行星架制动机构(BC)和/或所述输出太阳轮制动机构(BS)采用制动带或者离合器的形式。
9.机械变速器，包括壳体(C)和至少一个行星齿轮机构(A；A1、A2、......、An)，其中所述至少一个行星齿轮机构设计为根据权利要求1至8中任一项所述的行星齿轮机构，所述行星齿轮机构的行星架总成(4)和/或输出太阳轮总成(3)相对于变速器的壳体(C)能被固定；
在机械变速器包括仅一个行星齿轮机构的情况下，该行星齿轮机构的输入端构成变速器的输入端，该行星齿轮机构的输出端构成变速器的输出端；或者，在机械变速器包括多个行星齿轮机构的情况下，这些行星齿轮机构彼此串联，其中第一级行星齿轮机构(A1)的输入端构成变速器的输入端，最后一级行星齿轮机构(An)的输出端构成变速器的输出端，前一级行星齿轮机构的输出端与紧接的后一级行星齿轮机构的输入端相连。
10.根据权利要求9所述的机械变速器，其特征在于：所述变速器包括两级行星齿轮机构(A1、A2)，其中，
第一级行星齿轮机构(A1)的行星架总成(4)相对于变速器的壳体(C)能被固定，第一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成(3)与其行星架总成(4)能被相互锁定，并且第一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴构成第一级行星齿轮机构的输出端；
第二级行星齿轮机构(A2)的行星架总成(4)或输出太阳轮总成(3)相对于变速器的壳体(C)能被固定，第二级行星齿轮机构的输出太阳轮总成(3)与其行星架总成(4)能被相互锁定，第二级行星齿轮机构(A2)的输入太阳轮总成的中心轴与第一级行星齿轮机构(A1)的输出太阳轮总成的中心轴相连，并且第二级行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴和其行星架总成的行星架输出轴构成第二级行星齿轮机构的两个输出端，并且这两个输出端通过输出转换器与变速器的输出轴总成(8)相连。
11.根据权利要求9所述的机械变速器，其特征在于：所述变速器包括三级行星齿轮机构(A1、A2、A3)，其中，
第一级行星齿轮机构(A1)的行星架总成(4)相对于变速器的壳体(C)能被固定，第一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成(3)与其行星架总成(4)能被相互锁定，并且第一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴构成第一级行星齿轮机构的输出端；
中间的行星齿轮机构(A2)的行星架总成(4)相对于变速器的壳体(C)能被固定，中间的行星齿轮机构的输出太阳轮总成(3)与其行星架总成(4)能被相互锁定，中间的行星齿轮机构的输入太阳轮总成的中心轴与第一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴相连，并且中间的行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴构成中间的行星齿轮机构的输出端；并且
最后一级行星齿轮机构(A3)的行星架总成(4)或输出太阳轮总成(3)相对于变速器的壳体(C)能被固定，最后一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成(3)与其行星架总成(4)能被相互锁定，最后一级行星齿轮机构的输入太阳轮总成的中心轴与中间的行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴相连，并且最后一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴和行星架总成的行星架输出轴构成最后一级行星齿轮机构的两个输出端，并且这两个输出端通过输出转换器与变速器的输出轴总成(8)相连。
12.根据权利要求10或11所述的机械变速器，其特征在于：在最后一级行星齿轮机构(An)与所述变速器的输出轴总成(8)之间设有输出转换离合器(7)作为输出转换器，所述输出转换离合器(7)包括主动部分(7a)和从动部分(7b)，所述输出转换离合器(7)的主动部分(7a)分为两个部分：第一主动部分(7a1)和第二主动部分(7a2)，所述第一主动部分(7a1)与最后一级行星齿轮机构的输出太阳轮总成的中心轴(32)连接且同步旋转，第二主动部分(7a2)与最后一级行星齿轮机构的行星架输出轴(43)连接且同步旋转；所述输出转换离合器(7)的从动部分(7b)分为两个部分：第一从动部分(7b1)和第二从动部分(7b2)，所述第一从动部分(7b1)与所述第一主动部分(7a1)形成可传递力矩的摩擦副，所述第二从动部分(7b2)与所述第二主动部分(7a2)形成可传递力矩的摩擦副，所述第一从动部分(7b1)和所述第二从动部分(7b2)均与所述变速器输出轴总成(8)连接且同步旋转。
13.根据权利要求10或11所述的机械变速器，其特征在于：所述输出转换器包括一个在最后一级行星齿轮机构(An)的行星架输出轴(43)上设置的行星架输出花键(44)、一个在最后一级行星齿轮机构(An)的输出太阳轮总成(3)的中心轴上设置的太阳轮输出花键(33)以及一个可沿轴向滑动的接合套(6)，所述接合套(6)内孔的两端分别设有第一花键(61)和第二花键(62)，所述接合套(6)的第一花键(61)可与所述太阳轮输出花键(33)啮合，也可与所述行星架输出花键(44)啮合，但不能与所述太阳轮输出花键(33)和所述行星架输出花键(44)同时啮合；所述接合套(6)的第二花键(62)与变速器的输出轴总成(8)上的花键(81)始终处于啮合状态。
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