CN103168185A - 单行星齿轮组的三档变速箱 - Google Patents

单行星齿轮组的三档变速箱 Download PDF

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Abstract

本发明是一种三个前进档的变速箱，其具有通过单个行星齿轮组10的反转。前进档速比包括低速档、1∶1和超速传动。倒档比率与低速档的相同。输出轴28在第一档中的向前旋转是通过使输入马达反向来实现的。这容易通过双向原动机11来实现，例如液压马达或电动马达。使用双向原动机11的其它优点是：输入毂12的双向旋转提供了向前、倒档、以及在蓄能器50中蓄积能量的反向驱动。

Description

单行星齿轮组的三档变速箱
技术领域
本申请一般涉及机动车辆自动变速器的改进。特别地，本发明涉及驱动混合动力车中的变速器的新的改进。
背景技术
行星齿轮组具有三个传动比以及具有传动方向/传动比的七个独特组合，包括直接驱动。传动比通过齿轮组中的齿轮确定，以及通过在固定第三元件时改变输入元件和输出元件来进行选择。在实际应用中，离合器和带传输动力或抑制行星齿轮组中单独元件的旋转。但利用单个行星齿轮组仅仅获得两个前进档和一个倒档。车辆中的自动变速器通常采用双行星齿轮组或复合行星齿轮组，其具有一个齿圈但具有两个太阳轮，而且每个行星齿轮组采用两根带和四个离合器来获得从减速传动到超速传动范围内的至少三个前进档比率。这种限制起因于输入装置，典型的是内燃发动机。这种旋转源可以改变速度和扭矩，但不能改变旋转方向。基于单向输入源来选择传动比和输出方向以实现期望的输出扭矩和旋转。
发明内容
本发明是一种三个前进档的变速箱，其具有通过单个行星齿轮组的反转。前进档包括低速档、1比1、和超速传动。倒档比率与低速档相同。输出轴在第一档的向前旋转是通过使输入马达的方向反向来实现的。这容易通过双向原动机来实现，例如液压马达或电动马达。使用双向原动机的另一个优点是输入轴的双向旋转提供了向前、倒档、以及在蓄能器中蓄积能量的反向驱动。
液压驱动马达在任一方向上有效地工作。液压驱动马达的扭矩输出能够通过方向控制阀从而快速地反向。用于改变传动比的离合器的接合和脱离以及用于使马达反转的阀排序(valve sequencing)通过机械或电气装置来控制或者通过控制器的组合来控制。通过协调这些事件，具有三个前进档比率和倒档的自动换档事件是可能的。
在本发明的一个实施例中，用于原动机组件的行星齿轮组包括：用于为行星齿轮组提供动力的双向原动机；输入轴，其在一端与原动机相连，并且在任一方向上驱动行星齿轮组；行星齿轮组，其包括：一个太阳轮；一组安装在行星架上的行星齿轮，用于绕太阳轮旋转；围绕行星齿轮组的两根带；以及用于接合行星齿轮组的两个离合器组；输出轴，其连接在行星齿轮组的相反端，且接收来自行星齿轮组的动力，其中输出轴以第一档、倒档或反向驱动中的一种被驱动。
本发明还提供了一种方法，所述方法通过双向原动机驱动行星齿轮组并且提供了三个传动比、倒档和反向驱动。
一种方法包括如下步骤：提供双向原动机，用于为输入轴提供动力且驱动行星齿轮组，所述行星齿轮组包括：一组行星齿轮，其安装在行星架上且与太阳轮啮合；两个离合器组，其用于接合行星齿轮组；以及两根带，用于固定行星齿轮组；提供输出轴，用于接收来自双向原动机的动力；使一离合器组接合以驱动太阳轮；通过一根带来固定行星架；以及，原动机使输入轴沿任一方向旋转，从而以第一档、倒档或反向驱动中的一个的方向来驱动输出轴。
另一种方法包括如下步骤：提供双向原动机，用于给行星齿轮组提供动力；提供输入轴，其与行星齿轮组的一端相连；提供输出轴，其与行星齿轮组的相反端相连；双向原动机使输入轴沿任一方向旋转，从而给行星齿轮组提供动力；以及，行星齿轮组以任一方向驱动输出轴，并且提供三个传动比和倒档。
附图说明
结合相关附图考虑，本发明上述及其它优点根据下面对优选实施例的详细描述从而对于本领域技术人员来说变得相当显而易见，附图中：
图1为本发明的三档变速箱的后向透视图
图2为沿图1的截面2-2获得的三档变速箱的前视图；
图3为本发明的带组件的透视图；
图4为本发明的后齿轮组件的后向透视图；
图5为本发明的示意图。
具体实施方式
下面的详细描述和附图描述并例示了本发明的各种示例性实施例。这些描述和附图用于使本领域技术人员能够实现和使用本发明，但并不旨在以任何方式限制本发明的范围。关于所公开的方法，所呈现的这些步骤本质上是示范性的，因此这些步骤的顺序不是必要的或关键的。
本发明的优选实施例在图1、图2和图5中示出，并且包括与双向原动机11一起使用的行星齿轮组10。原动机11可以是任何双向马达，包括但不限制于电动马达或液压马达。在原动机11是液压马达的情况下，蓄能器50可被提供，用于在如下面所述的反向驱动过程中蓄能。
参考图2，输入毂12与双向原动机11花键联接。该元件直接将扭矩从输入源(例如，双向原动机11)传送给齿轮组10。输入毂12驱动两个离合器组，内离合器组14和外离合器组16。当接合时，内离合器组14驱动行星架18。外离合器组16可接合以驱动太阳轮20。前带22抑制(或约束)太阳轮20。后带24抑制(或约束)行星架18。齿圈26与输出轴28花键联接。
带组件32在图3中示出，并且包括前带22和后带24。带复式接头34支撑前带22和后带24以及活塞组件36和液压阀38，活塞组件36和液压阀38用于启用前带22和后带24来接合齿轮组10。
图4示出了被装入在带组件32内的后传动组件40。后传动组件40包括设置在一端处的后离合器子组件42和设置在相反端处的尾轴组件44。图4也示出了滚子轴承组件46和驻车棘爪48。
参考图2，传统行星齿轮组运行的原理是基于：驱动一个单元，固定一个单元和从自由单元获得输出，其中这些单元是太阳轮20、具有行星齿轮30的行星架18、以及齿圈26。离合器14、16和制动带22、24控制被固定的单元和被驱动的单元。行星齿轮组10运行的基本原理是例如：如果行星架18用作输出以将动力传输给车辆的驱动轮，那么行星齿轮组10以减速传动运行(较低的速度，较大的扭矩)；如果行星架18是输入，其接收来自发动机的动力，那么齿轮组10以超速传动运行(较高的速度，较小的扭矩)；如果行星架18通过后带24被固定，那么齿轮组10运行在倒档；如果任何两个单元被锁定在一起，那么齿轮组10以直接驱动来运行；以及，如果没有单元被锁定在一起或者被固定，那么齿轮组10运行在空档。
通常，倒档齿轮接合外离合器16以便驱动太阳轮20，以及通过后带24固定行星架18。这就导致了减小的传动比，并且导致了齿圈26相对于输入毂12的反转。
在本发明优选方法中，当外离合器16接合太阳轮20且行星架18通过后带24被固定时，第一档和倒档两者都传输动力。双向原动机11顺时针旋转以驱动倒档齿轮且反向转动，逆时针旋转以驱动第一档。对于第一档和倒档两者而言，传动比保持在减速传动，但输出方向可以是前进方向或者倒车方向。在提供双向原动机11来驱动行星齿轮组10从而能够以任何传动比获得倒档的情况下，一般可接受的是以减速旋转提供的较低速度沿倒车方向行驶。具有1∶1直接驱动的第二档使内离合器14和外离合器16两者都接合。这就将输入毂12锁定到齿圈26，并且使整个齿轮组10在与输入相同的方向上旋转。超速传动使内离合器14接合以驱动行星架18，并且通过后带24来抑制太阳轮20。该结果是齿圈26沿着与输入毂12相同的旋转方向的超速传动。
参考图5，其是本发明的示意图，并且更清楚地示出了反向驱动以储存能量的步骤，并且包括花键连接到输入毂12的双向原动机11。输入毂12继而又驱动行星齿轮组10从而使输出轴28旋转。提供蓄能器50以在反向驱动期间蓄能。由于行星齿轮组10不使用超越离合器或单向离合器，例如设有传统齿轮组的滚子离合器，所以输出轴28可旋转并且可施力地转动输入毂12，以填充蓄能器50，并且给系统提供再生能量。反向驱动通常发生在车辆巡航和减速时。有利地，所储存的能量可用于驱动附属设备。
根据专利法的规定，本发明已经就其是什么而进行了描述，从而呈现了其优选实施例。然而应当注意的是，本发明可以不同于其被具体例示和描述的那样来实施，而不会脱离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于与原动机组件一起使用的行星齿轮组，包括：
用于为行星齿轮组(10)提供动力的双向原动机(11)；
输入轴(12)，所述输入轴(12)在一端与所述原动机(11)相连，并且在任一方向上驱动行星齿轮组；所述行星齿轮组(10)包括：
一个太阳轮(20)；
一组安装在行星架(18)上以便绕所述太阳轮(20)旋转的行星齿轮(30)；
围绕所述行星齿轮组(10)的两个带(22，24)；以及
用于接合所述行星齿轮组(10)的两个离合器组(14，16)；
输出轴(28)，所述输出轴(28)连接在所述行星齿轮组(10)的相反端，并且接收来自所述行星齿轮组(10)的动力，其中所述输出轴(28)以第一档、倒档或反向驱动之一被驱动。
2.如权利要求1所述的组件，其中，所述两个带(22，24)之一固定所述行星架(18)，并且所述两个离合器组之一(14)接合所述太阳轮(20)。
3.如权利要求1所述的组件，其中，所述双向原动机(11)是电动马达或液压马达中的一种。
4.如权利要求1所述的组件，其中，所述行星齿轮组(10)提供了包括倒档的三个传动比。
5.如权利要求2所述的组件，其中，所述行星齿轮组(10)提供第一档或反转中的一个给所述输出轴。
6.如权利要求5所述的组件，其中，所述输出轴(28)的反转提供了倒档或反向驱动。
7.如权利要求6所述的组件，其中，所述双向原动机(11)为液压马达，并且还包括用于在反向驱动期间蓄能的蓄能器(50)。
8.一种用于通过双向原动机(11)来驱动行星齿轮组(10)的方法，所述方法包括如下步骤：
提供双向原动机(11)，用于为输入轴(12)提供动力并且驱动行星齿轮组(10)，所述行星齿轮组(10)包括：
一组行星齿轮(30)，其安装在行星架(18)上且与太阳轮(20)啮合；
两个离合器组(14，16)，用于接合所述行星齿轮组(10)；以及
两根带(22，24)，用于固定所述行星齿轮组(10)；
提供输出轴(28)，用于接收来自所述双向原动机(11)的动力；
使离合器组(16)接合以驱动所述太阳轮；
通过带(24)来固定所述行星架(18)；以及
所述原动机(11)使所述输入轴(12)沿任一方向旋转，以使所述输出轴(28)在第一档、倒档或反向驱动中的一个的方向上被驱动。
9.如权利要求8所述方法，其中，所述第一档包括如下步骤：
所述原动机(11)使所述输入轴(12)沿顺时针方向旋转，并且驱动输出轴(28)顺时针方向旋转。
10.如权利要求8所述方法，其中，所述倒档包括如下步骤：
所述原动机(11)使所述输入轴(12)沿顺时针方向旋转，并且驱动所述输出轴(28)沿逆时针方向旋转。
11.如权利要求10所述方法，其中，反向驱动包括如下步骤：
所述原动机(11)使所述输入轴(12)沿顺时针方向旋转，并且沿着逆时针方向驱动所述输出轴(28)。
12.如权利要求8所述方法，其中，所述原动机(11)是电动马达或液压马达之一。
13.如权利要求11所述方法，其中，所述原动机(11)是液压马达并且还包括如下步骤：
提供了用于蓄积来自所述输出轴的动力的蓄能器(50)。
14.一种用于驱动行星齿轮组(10)的方法，所述方法包括如下步骤：
提供双向原动机(11)，用于为所述行星齿轮组(10)供以动力；
提供输入轴(12)，所述输入轴(12)与行星齿轮组(10)的一端相连；
提供输出轴(28)，所述输出轴(28)与所述行星齿轮组(10)的相反端相连接；
所述双向原动机(11)使所述输入轴(12)沿任一方向旋转，以提供动力给所述行星齿轮组(10)；以及
所述行星齿轮组(10)在任一方向上驱动输出轴(28)，并且提供了三种传动比和倒档。
15.如权利要求14所述的方法，所述行星齿轮组(10)包括：
一组行星齿轮(30)，其安装在行星架(18)上且与太阳轮(20)啮合；
两个离合器组(14，16)，用于接合所述行星齿轮组(10)；以及
两根带(22，24)，用于固定所述行星齿轮组(10)；
并且还包括如下步骤：
使所述输入轴(12)逆时针方向旋转；
并且，所述行星齿轮组(10)与所述输出轴(28)组合起来从而提供了倒档。
16.如权利要求14所述的方法，所述行星齿轮组(10)包括：
一组行星齿轮(30)，其安装在行星架(18)上且与太阳轮(20)啮合；
两个离合器组(14，16)，用于接合所述行星齿轮组(10)；以及
两根带(22，24)，用于固定所述行星齿轮组(10)；
并且还包括如下步骤：
使所述输入轴(12)顺时针方向旋转；
并且，所述行星齿轮组(10)与所述输出轴(28)组合起来从而提供了第一档。
17.如权利要求14的方法，所述行星齿轮组(10)包括：
一组行星齿轮(30)，其安装在行星架(18)上且与太阳轮(20)啮合；
并且还包括如下步骤：
使所述输入轴(12)逆时针方向旋转；
并且所述行星齿轮组(10)与所述输出轴(28)组合起来从而提供了反向驱动。
18.如权利要求14的方法，其中，所述双向原动机(11)是电动马达或液压马达之一。
19.如权利要求17的方法，其中，所述双向原动机(11)是液压马达且还包括蓄能器(50)。
20.如权利要求19的方法，进一步包括如下步骤：
当提供反向驱动时，所述蓄能器(50)蓄积功率。
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