CN106678294A - 四档双内啮合行星变速机构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械设计技术领域，具体涉及一种可用于自动变速箱的四档双内啮合行星变速机构。该变速机构包括：第一双内啮合行星排，第二双内啮合行星排，安装在两端分别与输入轴、输出轴连接的输入构件和输出构件，四个传动构件和两个双面离合器；该方案利用双面离合器可实现四种不同的传动比，减少了自动变速箱的零件数，尺寸，减轻了变速箱的重量，降低了制造费用，可提供较大的减速比，具有四个档位根据不同行驶工况进行切换。本行星变速机构的阶比选择合理，便于自动变速器的自动换挡。

Description

四档双内啮合行星变速机构
技术领域
本发明属于机械设计技术领域，具体涉及一种可用于自动变速箱的四档双内啮合行星变速机构。
背景技术
近些年，传动装置的发展趋势主要集中在高转速、高效率、高可靠性及低功率密度，变速箱及内部零部件的体积和重量则是制约功率密度提升的瓶颈。与定轴传动相比，行星传动具有结构紧凑、体积小等优点，合理的设计可以获得较大的减速比，因此广泛应用于各种变速器。行星变速机构的效率、尺寸和可靠性在很大程度上取决于传动简图，传动简图方案的优选是一项复杂且繁琐的工作。所以，提出一种新型的更加紧凑的变速机构以从根本上提高变速箱的功率密度十分必要。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何为自动变速箱提供结构紧凑、体积小、高功率密度的四档变速机构。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种四档双内啮合行星变速机构，其包括：
第一双内啮合行星排CRG1，第二双内啮合行星排CRG2，安装在两端分别与输入轴、输出轴连接的输入构件1和输出构件2，四个传动构件和两个双面离合器；
所述四个传动构件分别为：第一传动构件3、第二传动构件4、第三传动构件5、第四传动构件6；所述两个双面离合器分别为第一双面离合器C1和第二双面离合器C2；
所述第一双内啮合行星排CGR1分别与第一传动构件3、第二传动构件4和第三传动构件5连接；
所述第二双内啮合行星排CGR2分别与输入构件1、第三传动构件5、第四传动构件6连接；
所述第二双面离合器C2与第四传动构件6连接；
所述第一双面离合器C1作为制动器来制动第一传动构件3或作为离合器结合输入构件1与第一传动构件3；
所述第二双面离合器C2作为制动器用于制动第二传动构件4或作为离合器结合第二传动构件4与第四传动构件6。
其中，所述第一双内啮合行星排CGR1包括第一太阳轮S1、第一框架CA1、第一齿圈R1；
所述第二双内啮合行星排CGR2包括：第二太阳轮S2、第二框架CA2、第二齿圈R2；
所述输入构件1连接第二双内啮合行星排CGR2的第二太阳轮S2；
所述输出构件2连接第四传动构件6；
所述第一传动构件3分别连接第一双内啮合行星排CGR1的第一太阳轮S1和第一双面离合器C1的中间摩擦盘；
所述第二传动构件4分别连接第一双内啮合行星排CGR1的第一框架CA1和第二双面离合器C2的中间摩擦盘；
所述第三传动构件5分别连接第一双内啮合行星排CGR1的第一齿圈R1和第二双内啮合行星排CGR2的第二框架CA2；
所述第四传动构件6连接第二双面离合器C2的端面摩擦盘。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明提供了一种双内啮合行星变速机构，利用双面离合器可实现四种不同的传动比，减少了自动变速箱的零件数，尺寸，减轻了变速箱的重量，降低了制造费用，可提供较大的减速比，具有四个档位根据不同行驶工况进行切换。本行星变速机构的阶比选择合理，便于自动变速器的自动换挡。
附图说明
图1为本发明的行星变速机构各部件连接关系示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术的问题，本发明提供一种四档双内啮合行星变速机构，如图1所示，其包括：
第一双内啮合行星排CRG1，第二双内啮合行星排CRG2，安装在两端分别与输入轴、输出轴连接的输入构件1和输出构件2，四个传动构件和两个双面离合器；
所述四个传动构件分别为：第一传动构件3、第二传动构件4、第三传动构件5、第四传动构件6；所述两个双面离合器分别为第一双面离合器C1和第二双面离合器C2；
所述第一双内啮合行星排CGR1分别与第一传动构件3、第二传动构件4和第三传动构件5连接；
所述第二双内啮合行星排CGR2分别与输入构件1、第三传动构件5、第四传动构件6连接；
所述第二双面离合器C2与第四传动构件6连接；
所述第一双面离合器C1作为制动器来制动第一传动构件3或作为离合器结合输入构件1与第一传动构件3；
所述第二双面离合器C2作为制动器用于制动第二传动构件4或作为离合器结合第二传动构件4与第四传动构件6。
其中，所述第一双内啮合行星排CGR1包括第一太阳轮S1、第一框架CA1、第一齿圈R1；
所述第二双内啮合行星排CGR2包括：第二太阳轮S2、第二框架CA2、第二齿圈R2；
所述输入构件1连接第二双内啮合行星排CGR2的第二太阳轮S2；
所述输出构件2连接第四传动构件6；
所述第一传动构件3分别连接第一双内啮合行星排CGR1的第一太阳轮S1和第一双面离合器C1的中间摩擦盘；
所述第二传动构件4分别连接第一双内啮合行星排CGR1的第一框架CA1和第二双面离合器C2的中间摩擦盘；
所述第三传动构件5分别连接第一双内啮合行星排CGR1的第一齿圈R1和第二双内啮合行星排CGR2的第二框架CA2；
所述第四传动构件6连接第二双面离合器C2的端面摩擦盘。
下面结合具体实施例来详细描述本发明。
实施例1
如图1所示，本实施例的行星变速机构适用于以发动机或电机为动力源的车辆自动变速器。其中两行星排按顺序排列，行星排之间利用传动构件连接，输入轴与输入构件1相连，将动力源输出的动力传入本行星变速机构。输出轴与输出构件2连接，通过分动器或差速器将动力传至前、后桥或左、右驱动轮，对于电动轮毂电驱动系统则直接将本自动变速器传递的动力传至车辆。
下面结合附图对本实施例所提供的用于自动变速箱的行星变速机构作进一步说明。
如图1所示，此图描述了行星变速机构的具体方案，该四档双内啮合行星变速机构，包括第一双内啮合行星排CRG1、第二双内啮合行星排CRG2、安装在两端分别与输入轴、输出轴连接的输入构件1和输出构件2，4个传动构件和2个双面离合器，所述4个传动构件分别为第一传动构件3、第二传动构件4、第三传动构件5、第四传动构件6；所述2个双面离合器分别为第一双面离合器C1和第二双面离合器C2；，此行星变速机构可以实现四个档位。
第一双内啮合行星排CRG1包括：第一齿圈R1、第一行星架CA1、第一太阳轮S1和第一行星轮；所述第一行星轮和第一齿圈R1啮合，同时也和第一太阳轮S1啮合，第一行星架CA1支撑第一行星轮；所述第二双内啮合行星排CRG1支撑方式与第一双内啮合行星排CRG1是相同的。特性参数k为行星排齿圈齿数与行星轮内齿齿数之积、行星轮外齿齿数与太阳轮齿数之积两者的比值，图1中两行星排的特性参数分别为：k1＝1.42、k2＝1.35。
以下是各个档位实现的说明，此变速机构实现的四个档位分别标记为：D1、D2、D3和D4，由于此变速器为三自由度变速器，实现某一个档位需要动作两个双面离合器，消除另两个自由度，方可实现固定输入与输出，现分析如下：
(1)结合第一双面离合器C1、第二双面离合器C2以连接第一传动构件3与输入构件1、连接第二传动构件4与第四传动构件6，实现D1档：
操纵第一双面离合器C1，使第一双面离合器C1中间盘与输入构件1相连的端面离合器结合以连接第一传动构件3与输入构件1，操作第二双面离合器C2，使第二双面离合器C2中间盘与第四传动构件6相连的端面离合器结合以连接第二传动构件4和第四传动构件6。
第一太阳轮S1和第二太阳轮S2转速相同，第一行星架CA1和第二齿圈R2转速相同，第一齿圈R1和第二行星架CA2转速相同，两行星排一起整体回转。动力通过输入构件1输入，然后被传动至第二太阳轮S2，经第二太阳轮、第二行星轮、第二齿圈间的两次内啮合，经输出构件2输出，实现D1档。
(2)结合第一双面离合器C1、第二双面离合器C2以连接第一传动构件3与输入构件1、制动第二传动构件，实现D2档：
操纵第一双面离合器C1，使第一双面离合器C1中间盘与输入构件1相连的端面离合器结合以连接第一传动构件3和输入构件1，操作第二双面离合器C2，使第二双面离合器C2中间盘与箱体连接的端面离合器结合以第二制动构件4。
第一太阳轮S1和第二太阳轮S2转速相同，第一行星架CA1转速为零，第一齿圈R1和第二行星架CA2转速相同。动力通过输入构件1输入，然后被传动至第二太阳轮S2，经第二太阳轮、第二行星轮、第二齿圈间的两次内啮合，经输出构件2输出，实现D2档。
(3)结合第一双面离合器C1、第二双面离合器C2以连接第二传动构件4与第四传动构件6、制动第一传动构件3，实现D3档：
操纵第一双面离合器C1，使第一双面离合器C1中间盘与箱体相连的端面离合器结合以制动第一传动构件3，操作第二双面离合器C2，使第二双面离合器C2中间盘与第四传动构件6相连的端面离合器结合以连接第二传动构件4和第四传动构件6。
第一太阳轮S1转速为零，第一行星架和第二齿圈转速相同，第一齿圈R1和第二行星架CA2转速相同。动力通过输入构件1输入，然后被传动至第二太阳轮S2，经第二太阳轮、第二行星轮、第二齿圈间的两次内啮合，经输出构件2输出，实现D3档。
(4)结合第一双面离合器C1、第二双面离合器C2以制动第一传动构件3和第二传动构件4，实现D4档：
操纵第一双面离合器C1，使第一双面离合器C1中间盘与箱体相连的端面离合器结合以制动第一传动构件3，操纵第二双面离合器C2，使第二双面离合器C2中间盘与箱体相连的端面离合器结合以制动第二传动构件4；
第一双内啮合行星排CRG1所有基本构件转速为零，不参与工作。第二行星架CA2与第一齿圈R1转速相同，第一齿圈R1和第二行星架CA2转速相同，即第二双内啮合行星排CGR2为定轴传动，动力通过输入构件1输入，然后将被传送给第二太阳轮S2，经第二太阳轮、第二行星轮、第二齿圈间的两次内啮合，经输出构件2输出，实现D4档。
此变速机构的第一双内啮合行星排CGR1-第二双内啮合行星排CGR2转速关系如下：
此变速机构的第一双内啮合行星排CGR1-第二双内啮合行星排CGR2转矩关系如下：
表1为双内啮合行星变速机构档位和传动比，描述了实现各个档位所需要结合的操纵件。表2为变速机构相对转速，描述了构件在各个档位时的相对转速。表3为相对力矩，描述了构件在各个档位时的相对力矩。
表1实现各档位的操纵件结合顺序及传动比
档位 换挡逻辑 传动比
1 C1离合、C2离合 1
2 C1离合、C2制动 1.0831
3 C1制动、C2离合 1.2456
4 C1制动、C2制动 1.35
表2各构件相对转速
上表中的n分别表示各行星排基本构件的相对转速。
表3各档位相对力矩
其中，Ts、Tr、Tca分别表示各行星排太阳轮、齿圈和框架的力矩。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种四档双内啮合行星变速机构，其特征在于，其包括：
第一双内啮合行星排(CRG1)，第二双内啮合行星排(CRG2)，安装在两端分别与输入轴、输出轴连接的输入构件(1)和输出构件(2)，四个传动构件和两个双面离合器；
所述四个传动构件分别为：第一传动构件(3)、第二传动构件(4)、第三传动构件(5)、第四传动构件(6)；所述两个双面离合器分别为第一双面离合器(C1)和第二双面离合器(C2)；
所述第一双内啮合行星排(CGR1)分别与第一传动构件(3)、第二传动构件(4)和第三传动构件(5)连接；
所述第二双内啮合行星排(CGR2)分别与输入构件(1)、第三传动构件(5)、第四传动构件(6)连接；
所述第二双面离合器(C2)与第四传动构件(6)连接；
所述第一双面离合器(C1)作为制动器来制动第一传动构件(3)或作为离合器结合输入构件(1)与第一传动构件(3)；
所述第二双面离合器(C2)作为制动器用于制动第二传动构件(4)或作为离合器结合第二传动构件(4)与第四传动构件(6)。
2.如权利要求1所述的四档双内啮合行星变速机构，其特征在于，所述第一双内啮合行星排(CGR1)包括第一太阳轮(S1)、第一框架(CA1)、第一齿圈(R1)；
所述第二双内啮合行星排(CGR2)包括：第二太阳轮(S2)、第二框架(CA2)、第二齿圈(R2)；
所述输入构件(1)连接第二双内啮合行星排(CGR2)的第二太阳轮(S2)；
所述输出构件(2)连接第四传动构件(6)；
所述第一传动构件(3)分别连接第一双内啮合行星排(CGR1)的第一太阳轮(S1)和第一双面离合器(C1)的中间摩擦盘；
所述第二传动构件(4)分别连接第一双内啮合行星排(CGR1)的第一框架(CA1)和第二双面离合器(C2)的中间摩擦盘；
所述第三传动构件(5)分别连接第一双内啮合行星排(CGR1)的第一齿圈(R1)和第二双内啮合行星排(CGR2)的第二框架(CA2)；
所述第四传动构件(6)连接第二双面离合器(C2)的端面摩擦盘。
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