CN107387683A

CN107387683A - 两排星连接双锁变速器

Info

Publication number: CN107387683A
Application number: CN201710615619.7A
Authority: CN
Inventors: 罗灿
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2017-11-24

Abstract

本发明涉及一种行星排齿轮结构变速器。包括机械系统、控制系统、润滑系统等，含两排行星排——可以是单层星行星排、双层星行星排，其行星排间连接为星连接，即：各行星排以某层行星轮相对连接，各参与连接的行星轮拥有相同的转速，各参与连接的行星架拥有另一相同的转速。变速器具有六种传动路径集合及其异构形式，通过选择传动路径集合、行星排种类顺序，通过选择各行星排的各种特性参数，可形成多档变速器，含多档等比变速器，通过控制变速器中的可变连接就可以控制其档位。该变速器及其省略版结构变速器以及它们的逆变速器可作为独立变速器或作为传动机械中的局部。

Description

两排星连接双锁变速器

技术领域

本发明涉及一种行星排机械变速器，具体为利用两排行星排的星连接的具有特定传动路径集合的多档变速器。

背景技术

为了大范围灵活地改变动力系统的转矩和转速，很多动力机械都配置了机械变速器。现有机械变速器分无级变速器与有档位变速器，有档位变速器主要有旁轴变速器、双离合变速器、行星齿轮机械变速器等，从控制上可分手动变速器与自动变速器。现有的有档位变速器，还可以从机械结构上分为普通齿轮结构与行星排齿轮结构两种。采用普通齿轮结构的变速器一般是手动变速器，比较容易做到多档位，但这类变速器体积较大，控制器较多。采用行星排齿轮结构的变速器一般是自动变速器，体积较小，不容易做到多档位，控制器如同步器、离合器或滑动齿轮等也较多。设计生产制造体积较小、多档、控制器少的行星排变速器是我们的目的。

发明内容

为了实现设计生产制造的体积较小、多档、控制器少的行星排变速器的目的，本发明提出一种行星排较少、控制器较少、档位丰富的行星排变速器：具有特定传动路径集合的两排行星排星连接双锁变速器。

行星排齿轮结构的变速器，包括由各个行星排组成的行星排齿轮结构机械系统，控制系统，润滑系统，安装支撑与保护系统等，机械系统包括行星排种类顺序、行星排间连接、输入输出锁定连接、行星排构造等。

行星排由两个中心轮(太阳轮或内齿圈)与带行星轮的行星架三种部件组成，三种部件的啮合关系决定行星排种类。行星排按行星架上行星轮层级数可分为单层星行星排、双层星行星排、三层星行星排。单层星行星排的单层行星轮对内与太阳轮啮合对外与内齿圈啮合；双层星行星排的双层行星轮中内层行星轮对内与太阳轮啮合，外层行星轮对外与内齿圈啮合，内层行星轮外层行星轮相互啮合；三层星行星排的三层行星轮中一层行星轮对内与太阳轮啮合、对外与二层行星轮啮合，二层行星轮对内与一层行星轮啮合、对外与三层行星轮啮合，三层行星轮对内与二层行星轮啮合、对外与内齿圈啮合。行星排种类不同，其运动规律不同，遵循的运动方程不同。

在行星排组成的变速器中，不同种类的行星排之间的排列顺序在变速器生产为成品后就不可变，这也决定了变速器的性能性质。在本发明所述行星排星连接结构中，参与连接的行星排有三类，分四种情况：1，单层星行星排参与连接；2，双层星行星排参与连接，其中内层行星轮参与星连接和外层行星轮参与星连接是两种不同的情况；3，三层星行星排参与连接，其中一层行星轮参与星连接和三层行星轮参与星连接同单层星行星排参与星连接的情况相类似，二层行星轮参与星连接是单独的一种情况。这样两个行星排组成的星连接结构按参与连接的行星排种类及行星排顺序的情况组合起来就有十六种组合形式。两排行星排，如果参与星连接的行星排按顺序分别为单层星行星排的行星轮参与星连接以及双层星行星排的外层星参与星连接，就简称单外两排；如果参与连接的行星排按顺序分别为双层星行星排的内层行星轮参与星连接以及三层星行星排的二层行星轮参与星连接，就简称内二两排；星连接的行星排种类顺序的其他组合形式及简称可以依此类推。由两排行星排组成的星连接结构一共有十六种行星排种类顺序组合形式。两排行星排构成的变速器就是两排变速器。

行星排三种部件的齿形、齿数关系与行星轮组数目就是行星排构造，主要表现为行星排的特性参数。行星排构造在变速器生产为成品后就不可改变，行星排构造也决定了变速器的性能性质。尤其是行星排三种部件的齿数比相互关系决定了行星排的三种特性参数，决定了行星排各部件的运动规律和运动方程，最终决定了变速器的性能。为方便研究，本发明提出，行星排运动不仅服从行星排的特性参数及运动特性方程，还服从行星排的太星特性参数、圈星特性参数(两者合称星特性参数)及相应的太星运动方程、圈星运动方程(两者合称星运动方程)。行星排的特性参数、太星特性参数、圈星特性参数及相应的运动特性方程、太星运动方程、圈星运动方程定义如下：

设Zt为太阳轮齿数，Zq为内齿圈齿数，Nt为太阳轮转速,Nq为内齿圈转速,Nj行星架转速，定义特性参数a＝Zq/Zt,单层星行星排的运动特性方程为：Nt+a*Nq-(1+a)*Nj＝0；双层星行星排的运动特性方程为：Nt-a*Nq-(1-a)*Nj＝0；三层星行星排的运动方程为：Nt+a*Nq-(1+a)*Nj＝0，与单层星行星排的运动方程相同。设Zx为参与星连接结构的某层行星轮的齿数，Nx为该层行星轮转速，定义太阳轮齿数与该层行星轮齿数比为太星参数b＝Zt/Zx,定义内齿圈齿数与该层行星轮齿数比为圈星参数c＝Zq/Zx。单层星行星排的行星轮、太阳轮、行星架、内齿圈的运动除服从其运动特性方程外，还服从其太星运动方程Nxd+b*Nt-(1+b)*Nj＝0与圈星运动方程Nxd-c*Nq-(1-c)*Nj＝0。双层星行星排的外层行星轮、太阳轮、行星架、内齿圈的运动除服从其运动特性方程外，还服从其太星运动方程Nxw-b*Nt-(1-b)*Nj＝0与圈星运动方程Nxw-c*Nq-(1-c)*Nj＝0；双层星行星排的内层行星轮、太阳轮、行星架、内齿圈的运动除服从其运动特性方程外，还服从其太星运动方程Nxn+b*Nt-(1+b)*Nj＝0与圈星运动方程Nxn+c*Nq-(1+c)*Nj＝0。三层星行星排的一层行星轮及三层行星轮、太阳轮、行星架、内齿圈的运动除服从其运动特性方程外，还服从其太星运动方程Nx+b*Nt-(1+b)*Nj＝0与圈星运动方程Nx-c*Nq-(1-c)*Nj＝0，与单层星行星排的情况相同，各运动方程也相同，只是各特性参数取值范围不一样；三层星行星排的二层行星轮、太阳轮、行星架、内齿圈的运动除服从其运动方程外，还服从其太星运动方程Nxe-b*Nt-(1-b)*Nj＝0与圈星运动方程Nxe+c*Nq-(1+c)*Nj＝0。

如果反向定义a_f＝Zt/Zq、b_f＝Zx/Zt、c_f＝Zx/Zq，分别称为反特性参数、反太星参数、反圈星参数，分别为正定义特性参数、太星参数、圈星参数的倒数。相应行星排的三种运动方程形式会有所不同，称为反运动特性方程、反太星运动方程、反圈星运动方程。单层星行星排的反运动特性方程为Nq+a_f*Nt-(1+a_f)*Nj＝0，反太星运动方程为Nt+b_f*Nxd-(1+b_f)*Nj＝0，反圈星运动方程为Nq-c_f*Nxd-(1-c_f)*Nj＝0；双层星行星排的反运动特性方程为Nq-a_f*Nt-(1-a_f)*Nj＝0，双层星行星排的外层行星轮与太阳轮、行星架、内齿圈的运动服从其反太星运动方程Nt-b_f*Nxw-(1-b_f)*Nj＝0与反圈星运动方程Nq-c_f*Nxw-(1-c_f)*Nj＝0，双层星行星排的内层行星轮与太阳轮、行星架、内齿圈的运动服从其反太星运动方程Nt+b_f*Nxn-(1+b_f)*Nj＝0与反圈星运动方程Nq+c_f*Nxn-(1+c_f)*Nj＝0。三层星行星排的反运动特性方程与单层星行星排的反运动特性方程一样，一层行星轮、三层行星轮的反太星运动方程、反圈星运动方程与单层星行星排的反太星运动方程、反圈星运动方程一样，二层行星轮与太阳轮、行星架、内齿圈的运动服从其反太星运动方程Nt-b_f*Nxe-(1-b_f)*Nj＝0与反圈星运动方程Nq+c_f*Nxe-(1+c_f)*Nj＝0。利用三种反特性参数和各反运动方程，与利用三种特性参数和各运动方程研究行星排的运动在本质上具有一样的效果。这些理论工具本质上都是行星排三种部件的关系的不同表达形式。行星排的各运动方程与各反运动方程在数学上可以相互推导出来。

在变速器中，行星排三种部件可以与其他行星排的部件连接，这就是行星排间连接。一般情况下相邻的两个行星排之间存在一个或两个行星排间连接，行星排间连接的连接对象主要是太阳轮、行星架、内齿圈这三种部件。现有行星排变速器中行星排间连接的对象很少是行星轮。本发明提出，在行星排间连接中，把一排行星排的某一层行星轮与其他行星排的某一层行星轮轴心对齐相连接，这样的连接必然使参与连接的各某层行星轮拥有相同的转速，参与连接的各个行星架拥有另一相同的转速。这样的行星排间连接结构，我们称为行星排的星连接结构。例如，把一号行星排单层行星轮与二号行星排外层行星轮星连接就表示为Nx1d＝Nx2w且Nj1＝Nj2，把一号行星排内层行星轮与二号行星排二层行星轮星连接就表示为Nx1n＝Nx2e且Nj1＝Nj2，其他星连接可依此类推。星连接结构需要参与连接的各行星排的行星轮组数相同，这样参与星连接的各某层行星轮可以一一对应地连接。星连接结构需要参与连接的各行星排的各某层行星轮轴心到太阳轮轴心的距离相等，使参与星连接的各某层行星轮轴心可以对齐，这样参与星连接的各某层行星轮才能相互等转速连接。星连接结构不要求行星排的各行星轮一定具有相同的半径、齿形、齿数。通常情况下行星排各行星轮的半径、齿形、齿数不会相同，相同只是极少情况下的特例。连接需要连接机械，包括直接连接机械与间接连接机械，直接连接机械的连接及连接中的对象拥有共同的旋转轴、转矩和转速，间接连接机械的连接及连接中的对象可以拥有不同的旋转轴、转矩和转速。连接机械可分为不变连接与可变连接，不变连接在变速器生产为成品后就不可改变；可变连接在变速器成品中于设计控制可变范围内可以选择连接与否的动作，可变连接控制着变速器的变速变档。变速器需要与输入输出机械连接，这就是输入输出锁定连接，锁定连接也可视为转速为零的输入连接。行星排间连接与输入输出锁定连接统称连接，连接与连接中的对象也决定了变速器的性能性质，连接与连接中的对象构成传动路径。本发明两排星连接双锁变速器的输入输出锁定连接具有以下特征：有两个锁定连接，为可变连接，每次传动只有一个锁定连接起作用，本发明所述“双锁”即是指此；输入连接为可变连接，每次传动只有一个输入连接起作用；输出连接为可变连接，每次传动可有一个或多个输出连接起作用；所述输入、输出、锁定连接对象也可以替换为同一连接上转速相同的其他对象。

本发明变速器具有特定的传动路径集合，由行星排间连接、输入输出锁定连接所决定，连接作用下的对象与连接共同构成了传动路径，由于在一次传动中可以有一个或多个输出连接，所以在一次传动中可以有多个传动路径。与特定的行星排间连接、输入输出锁定连接相对应的多次传动以及传动的多个传动路径的集合就是变速器的传动路径集合。传动路径集合与各行星排种类顺序组合形式结合，对应地可形成相对固定的各传动路径及各传动比式子集合(可列表)。通过建立行星排构造之间的关系(即建立各行星排特性参数之间的某一种特定关系)，可以使各传动路径及各传动比式子集合形成传动比应用表，形成相邻档位传动比等比的性质或其他实用的性质。通过各行星排特性参数取值的具体化，就可以对应形成具体的变速器。这也是本发明构造多档位等比变速器的步骤。

本发明变速器的完全版变速器具有九个控制器，控制变速器的可变连接。本发明的省略版变速器具有不多于八个控制器。所述控制器是指离合器、爪式离合器、同步器、滑动齿轮或活动销键等控制机械，通过操作控制器，控制预设各可变连接的动作，就可以控制变速器在多档位之间换档。多档位指变速器具有三个及三个以上档位。等比是指变速器各相邻档位传动比之间的比值为等比，等比是多档位变速器的一项重要性质。等比变速器即把变速器的多个档位按传动比大小排列，各相邻档位的传动比之间比值为等比关系的变速器，我们称之为传动比等比变速器或等比变速器，一个等比变速器可以与其他等比或阶比变速器通过行星排等比档位乘法形成档位非常丰富的新等比变速器。

本发明变速器具有六种传动路径集合，各与十六种两排行星排种类顺序组合形式结合，形成六种各传动比式子表，表中各含十六种分表。下面就是六种传动路径集合及它们的各传动比式子表的阐述，还列举了各行星排特性参数之间建立的特定关系对应的比较有价值的部分传动比应用表：

传动路径集合一：一号行星排某层行星轮与二号行星排某层行星轮星连接(Nx1＝Nx2且Nj1＝Nj2)，可变输入连接对象为一号行星排内齿圈、行星架、太阳轮(q1、j1、t1)，可变锁定连接对象为一号行星排内齿圈、二号行星排内齿圈(q1、q2)，可变输出连接对象为二号行星排内齿圈、行星架、太阳轮与一号行星排太阳轮(q2、j2、t2与t1)。参见图1。

当参与连接的行星排种类顺序为单单两排、单外两排、单内两排、单二两排、外单两排、外外两排、外内两排、外二两排、内单两排、内外两排、内内两排、内二两排、二单两排、二外两排、二内两排、二二两排组合形式之一时，根据传动路径集合一给定的行星排间连接、各输入输出锁定连接的连接条件，结合各种行星排种类顺序的组合形式，可以列出各行星排各种运动方程并求解出各传动路径的各传动比式子。见表一：

表一：两排星连接双锁变速器传动路径集合一各传动比式子表

传动路径集合二：一号行星排某层行星轮与二号行星排某层行星轮星连接(Nx1＝Nx2且Nj1＝Nj2)，可变输入连接对象为二号行星排太阳轮、行星架、内齿圈与一号行星排内齿圈(t2、j2、q2与q1)，可变锁定连接对象为一号行星排太阳轮、二号行星排太阳轮(t1、t2)，可变输出连接对象为一号行星排太阳轮、行星架、内齿圈(t1、j1、q1)。参见图2。

当参与连接的行星排种类顺序为两排行星排十六种种类顺序组合形式之一时，根据传动路径集合二给定的行星排间连接、各输入输出锁定连接的连接条件，结合各种行星排种类顺序组合形式，可以列出各行星排各种运动方程并求解出各传动路径的各传动比式子。见表二：

表二：两排星连接双锁变速器传动路径集合二各传动比式子表

传动路径集合三：一号行星排某层行星轮与二号行星排某层行星轮星连接(Nx1＝Nx2且Nj1＝Nj2)，可变输入连接对象为一号行星排行星架、太阳轮(j1、t1)，可变锁定连接对象为一号行星排内齿圈、行星架(q1、j1)，可变输出连接对象为二号行星排内齿圈、行星架、太阳轮与一号行星排太阳轮、内齿圈(q2、j2、t2与t1、q1)。参见图3。

当参与连接的行星排种类顺序为两排行星排十六种种类顺序组合形式之一时，根据传动路径集合三给定的行星排间连接、各输入输出锁定连接的连接条件，结合各种行星排种类顺序组合形式，可以列出各行星排各种运动方程并求解出各传动路径的各传动比式子。见表三：

表三：两排星连接双锁变速器传动路径集合三各传动比式子表

传动路径集合四：一号行星排某层行星轮与二号行星排某层行星轮星连接(Nx1＝Nx2且Nj1＝Nj2)，可变输入连接对象为一号行星排行星架、内齿圈(j1、q1)，可变锁定连接对象为一号行星排太阳轮、行星架(t1、j1)，可变输出连接对象为二号行星排太阳轮、行星架、内齿圈与一号行星排太阳轮、内齿圈(t2、j2、q2与t1、q1)。参见图4。

当参与连接的行星排种类顺序为两排行星排十六种种类顺序组合形式之一时，根据传动路径集合四给定的行星排间连接、各输入输出锁定连接的连接条件，结合各种行星排种类顺序组合形式，可以列出各行星排各种运动方程并求解出各传动路径的各传动比式子。见表四：

表四：两排星连接双锁变速器传动路径集合四各传动比式子表

传动路径集合五：一号行星排某层行星轮与二号行星排某层行星轮星连接(Nx1＝Nx2且Nj1＝Nj2)，可变输入连接对象为一号行星排行星架、太阳轮与二号行星排太阳轮(j1、t1与t2)，可变锁定连接对象为一号行星排内齿圈、行星架(q1、j1)，可变输出连接对象为二号行星排内齿圈、行星架、太阳轮与一号行星排内齿圈(q2、j2、t2与q1)。参见图5。

当参与连接的行星排种类顺序为两排行星排十六种组合形式之一时，根据传动路径集合五给定的行星排间连接、各输入输出锁定连接的连接条件，结合各种行星排种类顺序的组合形式，可以列出各行星排各种运动方程并求解出各传动路径的各传动比式子。见表五：

表五：两排星连接双锁变速器传动路径集合五各传动比式子表

传动路径集合六：一号行星排某层行星轮与二号行星排某层行星轮星连接(Nx1＝Nx2且Nj1＝Nj2)，可变输入连接对象为一号行星排行星架、内齿圈与二号行星排内齿圈(j1、q1与q2)，可变锁定连接对象为一号行星排太阳轮、行星架(t1、j1)，可变输出连接对象为二号行星排太阳轮、行星架、内齿圈与一号行星排太阳轮(t1、j1、q1与t1)。参见图6。

当参与连接的行星排种类顺序为两排行星排十六种种类顺序组合形式之一时，根据传动路径集合六给定的行星排间连接、各输入输出锁定连接的连接条件，结合各种行星排种类顺序组合形式，可以列出各行星排各种运动方程并求解出各传动路径的各传动比式子。见表六：

表六：两排星连接双锁变速器传动路径集合六各传动比式子表

本发明所述的六种传动路径集合，各自包含的各传动路径包括连接作用下的连接及连接中的对象，处于同一直接连接作用下的连接及连接中的对象具有相同的转速，把一个对象与一个直接连接上的任一部分相连接，其转速效果是相同的。例如在本发明中，由于星连接结构的特性，连接到一号行星排行星架与连接到二号行星排行星架的转速效果是相同的。在保持连接中的对象不变的前提下，同一连接可以有多种走向，同一连接内的各个对象可以有不同排列，多个连接之间可以有不同顺序，可以导致连接及连接中包含的控制器具有不同排列，这些各传动路径中的连接的不同走向与排列仍然具有相同的转速，并不影响各传动路径的传动比，不影响各传动比式子集合(表)。本文选取各传动路径的连接的其中一种走向与排列的作为各种传动路径集合的图例示意，不同于本文图例示意的连接的走向与排列所组成的各传动路径及各传动路径集合称为本发明六种传动路径集合的相应的异构形式。这些异构形式中，连接的不同走向可以改变变速器的工艺效率、传动效率、间隙、回差等性质，不同的连接及控制器排列可以改变变速器的控制效率等性质，可以根据实际需要选择采用本发明各传动路径集合及其各种异构形式。还有一种异构形式，来自行星架构造不同，行星架可以采用轴式行星架，配套行星轮采用轴套式行星轮，行星架还可以采用轴承式行星架，配套行星轮采用轴式行星轮。有时这种行星架构造的异构形式，也会引起连接走向与排列的异构形式。本发明的异构形式也应落入本发明的保护范围。

本发明变速器的每一种传动路径集合都由特定的各传动路径集合而成，每种传动路径集合都可以与十六种两排行星排种类顺序组合形式相结合，各形成十六种各传动比式子分表。在表一至表六中，一共包含了九十六种各传动比式子分表，对应九十六类两排星连接双锁变速器。每类变速器可以通过调整各行星排特性参数而改变变速器性质，即在各分表中可以利用简单的算术，建立a1、a2、b1、b2、c1、c2之间的某种特定关系，使得各传动比式子分表中的多个传动比形成相邻传动比等比的性质或其他适应实用的性质，形成各传动比应用表，从而对应构成等比多档位变速器或等比多档位带倒档变速器或者其他实用性质的变速器。例如，在传动路径集合二与外外两排行星排种类顺序相结合的各传动比式子分表中，建立各特性参数a1、a2、b1、b2、c1、c2之间的一种特定关系，可以形成下列传动比应用表，即表二附六分表：

表二附六分表：外外两排星连接双锁变速器传动路径集合二传动比应用表之一

表二附六分表，在这种各种特性参数之间关系条件下，各传动路径的传动比之中有七种形成了相邻大小传动比之间比值为等比的关系、有两种形成了负值传动比(可以作为倒档位的传动比)，可以对应着一类等比正七档带倒档变速器。又例如，在传动路径集合一与单内两排行星排种类顺序相结合的各传动比式子中，建立各特性参数a1、a2、b1、b2、c1、c2之间的另一种特定关系，可以形成下列传动比应用表，即表一附三分表：

表一附三分表：单内两排星连接双锁变速器传动路径集合一传动比应用表之一

表一附三分表，在这种各种特性参数之间关系条件下，各传动路径的传动比之中有七种形成了相邻传动比之间比值为等比的关系，另有五个传动比为负值(可以作为倒档位的传动比)，可以对应着一类等比正七档带倒档变速器。再例如，在传动路径集合六与外单两排行星排种类顺序相结合的各传动比式子中，建立各特性参数a1、a2、b1、b2、c1、c2之间的下列特定关系，可以形成下列传动比应用表，即表六附五分表：

表六附五分表：外单两排星连接双锁变速器传动路径集合六传动比应用表之一

表六附五分表，在这种各种特性参数之间关系条件下，各传动路径的传动比之中有八种形成了相邻传动比之间比值为等比的关系，另有两个传动比为负值(可以作为倒档位的传动比)，可以对应着一类等比正八档带倒档变速器，其逆变速器的倒档传动比值比较好用；其省略版变速器省略一个可变连接，保留不变锁定连接t1，可以是一类等比正八档变速器。

与上述各例相类似，在六种传动路径集合与十六种行星排种类顺序相结合形成的九十六种传动比式子分表，每一种都可以通过建立各种特性参数之间的各种特定关系，形成多种传动比式子之间的等比关系或其他实用的关系，形成多种传动比应用表，从而对应多种等比正八档或正七档、带倒档或不带倒档的变速器或具有其他实用性质的变速器。从上述各例子可见，两排星连接双锁变速器的内容非常丰富，可以对应很多类具体实施的变速器，上述例子只是其中极少的一部分。

本发明变速器可以完全采用上述传动路径集合、行星排种类顺序、行星排构造等完全版作为变速器，也可以采用省略版作为变速器。省略版变速器的“省略”在这里指通过减少控制器来减少输入输出锁定连接，也指通过采用传动路径集合的子集合来减少传动路径，但本发明的省略版变速器至少应具有三个及三个以上传动路径、传动比及档位，才算是多档位变速器。可以根据实际需要在完全版变速器的各传动路径集合及各传动比式子集合中任意选择子集合组成省略版变速器。例如，传动路径集合三通过省略可变锁定连接，改为不变锁定连接，锁定连接对象为一号行星排行星架(j1)，可以形成具有一个不变输入连接连接一号行星排太阳轮(t1)、四个可变输出连接连接二号行星排太阳轮、内齿圈与一号行星排太阳轮、内齿圈(t2、q2与t1、q1)的省略版变速器，也就是两排单锁四控变速器。其各传动比式子表及分表是传动路径集合三完全版变速器各传动比式子表及分表的子集合。

以上各传动路径，在锁定连接不变的情况下，把输入连接改为输出连接，输出连接改为输入连接，就是变速器各传动路径改为各逆传动路径，对应的每一个传动比式子为原传动比式子的倒数式子。即与各表中各传动路径相对的各逆传动路径的传动比式子是原传动比式子的倒数式子，各逆传动路径的传动比是各原传动路径传动比的倒数。行星排变速器，在行星排种类顺序、行星排间连接、行星排构造不变的情况下，保持锁定连接不变，保持各连接的连接对象不变，把其输入连接作为输出连接，把其输出连接作为输入连接，得到的变速器就称为原行星排变速器的逆变速器。逆变速器中各传动路径与原变速器相应各传动路径互为逆传动路径，各逆传动路径的传动比与各原传动路径的传动比互为倒数，逆变速器的档位数与原变速器的档位数可以相等，相邻档位传动比等比变速器的等比值与其逆变速器的等比值相等。在逆变速器中一次传动也可以有多个传动路径。本发明两排星连接双锁变速器的逆变速器及其省略版变速器的逆变速器也具有上述性质。前述表一至表六中，在把原“输入”换成“输出”、原“输出”换成“输入”，并把表中所有传动比式子换成倒数式子之后，就可以得到六种逆变速器的六种各传动比式子表。前述各表某附几的传动比应用表中，在把原“输入”换成“输出”、原“输出”换成“输入”，并把表中所有数值k的指数值乘以负一换成反指数后，就可以得到逆变速器的各种传动比应用表。本发明两排星连接双锁变速器及其省略版变速器的逆变速器，也应属于本发明的保护范围。

现有的行星排变速器在行星排间连接方面也有类似本发明所述行星排的星连接结构的，有三种类似的机械。一是单层星行星排与双层星行星排的外层行星轮构成星连接结构的一种特例，在变速器行业中称为拉维娜齿轮机构的。类似于但不等同于单外(或外单)两排星连接变速器，拉维娜齿轮机构的结构范围远小于单外(或外单)两排星连接变速器。在拉维娜齿轮机构中，两排行星排共用一个长行星轮，相当于单外(或外单)星连接结构中单层行星轮与另一行星排的外层行星轮之半径、齿形、齿数完全相等的特例，而单外(或外单)两排星连接变速器中参与星连接的单层行星轮与外层行星轮的齿数可以相等也可以不相等，齿形可以相同也可以不相同，两种行星轮的半径可以相等也可以不等，所以本发明所述单外(或外单)两排星连接变速器的范围更广。本发明所述单外(或外单)两排星连接变速器包含的行星排间连接、输入输出锁定连接、行星排构造等内容远大于拉维娜齿轮机构所包含的内容。二是单层星行星排与双层星行星排的内层行星轮构成星连接结构，现有的实例也是两排行星排共用一个长行星轮，也相当于单内(或内单)星连接结构中单层行星轮与内层行星轮之半径、齿形、齿数完全相等的特例，其结构范围远小于单内(或内单)两排星连接变速器的范围。本发明所述单内(或内单)两排星连接变速器包含的行星排间连接、输入输出锁定连接、行星排构造等内容远大于这种单内星连接结构特例的内容。三是单层星行星排与单层星行星排构成星连接结构，现有实例中的单单星连接结构与本发明所述单单两排星连接变速器在行星排间连接上是一样的，但本发明所述单单两排星连接变速器所包含的输入输出锁定连接、行星排构造等内容与现有实例包含的内容完全不同。本发明所述单单两排星连接变速器具有特定的传动路径集合，形成的变速器结构远比现有实例复杂，传动路径、传动比、档位远比现有实例丰富。本发明两排星连接双锁变速器的技术关键在于与星连接结构结合的特定六种传动路径集合及其异构形式。

本发明提出，只要在行星排变速器中有两排行星排采用了星连接结构，且以完全版或省略版的形式采用了本发明所述两排星连接双锁变速器的六种传动路径集合之一，形成三个及三个以上传动路径、传动比、档位的变速器或相应逆变速器，不论这种变速器是独立变速器，还是作为传动机械中的局部，均应落入本发明的保护范围。

本发明所述两排星连接双锁变速器，其有益之处在于：提出了行星排之间的星连接结构，丰富了变速器的结构、性质性能。在行星排特性参数及运动方程之外提出了行星排的太星特性参数、圈星特性参数及太星运动方程、圈星运动方程，丰富了行星排变速器的理论。提出了利用星连接结构形成多档变速器的传动路径集合、行星排种类顺序、行星排构造方面的方法，提出了两排星连接双锁变速器通过选择传动路径集合、行星排种类顺序与行星排构造，控制行星排的多种特性参数(实质上是控制各行星排太阳轮、行星轮、内齿圈的齿数比)，就可以形成和控制变速器的档位、传动比。通过操作离合器、同步器、滑动齿轮或活动销键等控制机械，控制预设的各可变连接的活动，就可以控制变速器换档。

附图说明

图1为本发明两排星连接双锁传动路径集合一变速器示意图，也是本发明实施例1示意图。其中，一号行星排1，二号行星排2，控制器3(有九个，图中示意为离合器)。

图2为本发明两排星连接双锁传动路径集合二变速器示意图。其中，一号行星排1，二号行星排2，控制器3(有九个，图中示意为离合器)。图3为本发明两排星连接双锁传动路径集合三变速器示意图。其中，一号行星排1，二号行星排2，控制器3(有九个，图中示意为离合器)。

图4为本发明两排星连接双锁传动路径集合四变速器示意图。其中，一号行星排1，二号行星排2，控制器3(有九个，图中示意为离合器)。

图5为本发明两排星连接双锁传动路径集合五变速器示意图。其中，一号行星排1，二号行星排2，控制器3(有九个，图中示意为离合器)。

图6为本发明两排星连接双锁传动路径集合六变速器示意图。其中，一号行星排1，二号行星排2，控制器3(有九个，图中示意为离合器)。

以上图中，行星排种类顺序主要以单单两排组合形式和单内两排组合形式为代表示意，其他十四种组合形式可依此类推。

图7为本发明变速器的实施例2示意图：即外外两排星连接双锁传动路径集合二变速器作为子变速器与单行星排四控变速器作为另一子变速器串联开展行星排等比档位乘法形成的三排十三控正二十一档带倒档变速器的示意图。图中外外两排星连接双锁传动路径集合二子变速器的一号双层星行星排为标1，二号双层星行星排为标2，单行星排四控变速器的三号单层星行星排为3，控制器4(有十三个，图中示意为离合器，其中三号行星排的输入连接控制器标为431、输出连接控制器标为432)。

以上各图中，输入连接、输出连接用箭头标出，锁定连接按行业惯例示意成接地图例，行星排均按行业惯例以半幅行星排齿轮结构表示，图中行星排各部件只示意结构关系，未反映真实尺寸。各可变连接的控制器以离合器表示，实际中也可以根据需要采用爪式离合器、同步器、滑动齿轮或活动销键等控制机械。各轴承省略未画出。

具体实施方式

实施例1：本发明的单内两排星连接双锁传动路径集合一变速器。包括一号单层星行星排1，二号双层星行星排2，把一号行星排的单层行星轮与二号行星排的内层行星轮轴心对齐星连接，形成单内两排星连接结构，该变速器有三个不变输入连接q1、j1、t1，两个可变锁定连接q1、q2，四个可变输出连接q2、j2、t2与t1。各行星排多种特性参数取值为a1＝1.743902，b1＝2.688525，c1＝4.688525；a2＝2.401575，b2＝4.884615，c2＝11.730769；即一号行星排太阳轮齿数164，行星轮齿数61，内齿圈齿数286；二号行星排太阳轮齿数127，内层行星轮齿数26，外层行星轮齿数63，内齿圈齿数305。各连接示意参见图1，变速器的传动路径、传动比、档位参见表一附十七：

表一附十七：单内两排星连接双锁传动路径集合一变速器

该变速器拥有七个等比正档位和两个倒档位，其中四档传动路径可任选其一。变速器等比值理想值为1.4，实际偏差小于0.2％。变速器的正值传动比范围为7.53。变速器一共有九个离合器作为可变连接的控制器，分三个控制层次。

在本实施例1变速器的单内两排星连接变速器中，两个行星排的各特性参数取值只相当于各特性参数之间关系(c2+c1)³/c2³＝1+a1且(c2+c1)²/c2²＝(b2+c1)/b2这组方程组无数组解中的一组具体值，如果取无数组解中的其他组具体值，可以形成各档位传动比值为其他值、等比值为其他值的变速器，各传动路径对应的变速器各档位基本不变。所以本实施例1这种类型的变速器可以有很多组具体实施值，本实施例1只是选取其中一组示例。

设计生产制造本实施例1变速器时，按上述方法分别设计变速器的机械系统，然后按照实际需要开展材料、外形、机械、加工等工艺设计，开展控制系统、润滑系统、安装支撑与保护系统的设计，然后就可以生产制造了。

实施例2：本发明的外外两排星连接双锁传动路径集合一变速器作为子变速器与单行星排四控变速器作为另一子变速器开展行星排等比档位乘法串联形成的三排十三控正二十一档带倒档变速器。包括外外两排星连接双锁子变速器的一号双层星行星排1，二号双层星行星排2，把一号行星排的外层行星轮与二号行星排的外层行星轮轴心对齐星连接，形成外外两排星连接结构，该子变速器有可变输出连接t1、j1、q1，可变锁定连接t1、t2，可变输入连接q1、q2、j2与t2。本实施例2还包括单行星排四控子变速器的三号单层星行星排3，该子变速器有可变输入连接j431、t431，一个不变锁定连接q3，可变输出连接j432、t432。各行星排多种特性参数取值为a1＝2.592593，b1＝3.482871，c1＝9.032258；a2＝2.72，b2＝1.282051，c2＝3.487179；a3＝1.913043。即一号行星排太阳轮齿数108，内层行星轮齿数55，外层行星轮齿数31，内齿圈齿数280；二号行星排太阳轮齿数100，内层行星轮齿数48，外层行星轮齿数78，内齿圈齿数272；三号行星排太阳轮齿数92，单层行星轮齿数42，内齿圈齿数176。各连接参见图7，变速器的传动路径、传动比、档位参见表七：

表七：外外两排星连接传动路径集合二变速器与单行星排四控变速器通过行星排等比档位乘法形成的三排十三控正二十一档带倒档变速器传动比表

该变速器拥有二十一个等比正档位和一个倒档位。变速器等比值理想值为1.165，实际偏差小于0.3％。变速器的正值传动比范围为21.23。变速器一共有十三个离合器作为可变连接的控制器，分五个控制层次。本发明变速器最巧的应用，是利用各种多档等比变速器开展行星排等比档位乘法串联，本实施例2就是如此。

在本实施例2变速器的外外两排星连接子变速器中，两个行星排的特性参数取值只相当于各特性参数之间关系c1³/(c1-b2)³＝a2/(a2-1)＝b1/(b1-b2)这组方程组无数组解中的一组具体值，如果取无数组解中的其他组具体值，可以形成各档位传动比值为其他值、等比值为其他值的(子)变速器，各传动路径对应的(子)变速器各档位基本不变。单行星排四控子变速器的特性参数也可随之调整，所以本实施例2这种类型的变速器可以有很多组具体实施值，本实施例2只是选取其中一组示例。设计生产制造本实施例2变速器时，按上述方法分别设计变速器的机械系统，然后按照实际需要开展材料、外形、机械、加工等工艺设计，开展控制系统、润滑系统、安装支撑与保护系统的设计，然后就可以生产制造了。

上述各实施例仅为本发明的部分实施方式，所述变速器可以通过操作离合器、同步器、滑动齿轮或活动销键控制可变连接的连接与否；所述机械系统可以是各种材质，控制系统可以是手动控制或各种自动控制。只要是具有两排以上行星排的变速器，行星排间连接全部或局部采用了本发明所述两排星连接结构，各种连接与传动路径以完全版或省略版的形式采用了本发明所述的六种传动路径集合之一，形成了三个及三个以上传动路径、传动比、档位，均应落入本发明的保护范围。

Claims

1.两排星连接双锁变速器，包括行星排齿轮结构机械系统、控制系统、润滑系统等，含两排行星排，所述行星排可以是单层星行星排、双层星行星排，其特征在于其两排行星排的行星排间连接为星连接，即：两排行星排各有某层行星轮轴心到太阳轮轴心的距离彼此相等，行星轮组数相等，两排行星排各以该层行星轮相对连接，各参与连接的行星轮拥有相同的转速，各参与连接的行星架拥有另一相同的转速。

2.如权利要求1所述的两排星连接双锁变速器，其特征还在于该变速器的各连接与连接中的对象共同构成了传动路径，该变速器包括的各传动路径组成变速器的传动路径集合，该变速器有六种传动路径集合，即：传动路径集合一：一号行星排某层行星轮与二号行星某层排行星轮星连接(Nx1＝Nx2且Nj1＝Nj2)，可变输入连接对象为一号行星排内齿圈、行星架、太阳轮(q1、j1、t1)，可变锁定连接对象为一号行星排内齿圈、二号行星排内齿圈(q1、q2)，可变输出连接对象为二号行星排内齿圈、行星架、太阳轮与一号行星排太阳轮(q2、j2、t2与t1)，传动路径集合二：一号行星排某层行星轮与二号行星排某层行星轮星连接(Nx1＝Nx2且Nj1＝Nj2)，可变输入连接对象为二号行星排太阳轮、行星架、内齿圈与一号行星排内齿圈(t2、j2、q2与q1)，可变锁定连接对象为一号行星排太阳轮、二号行星排太阳轮(t1、t2)，可变输出连接对象为一号行星排太阳轮、行星架、内齿圈(t1、j1、q1)，传动路径集合三：一号行星排某层行星轮与二号行星排某层行星轮星连接(Nx1＝Nx2且Nj1＝Nj2)，可变输入连接对象为一号行星排行星架、太阳轮(j1、t1)，可变锁定连接对象为一号行星排内齿圈、行星架(q1、j1)，可变输出连接对象为二号行星排内齿圈、行星架、太阳轮与一号行星排太阳轮、内齿圈(q2、j2、t2与t1、q1)，传动路径集合四：一号行星排某层行星轮与二号行星排某层行星轮星连接(Nx1＝Nx2且Nj1＝Nj2)，可变输入连接对象为一号行星排行星架、内齿圈(j1、q1)，可变锁定连接对象为一号行星排太阳轮、行星架(t1、j1)，可变输出连接对象为二号行星排太阳轮、行星架、内齿圈与一号行星排太阳轮、内齿圈(t2、j2、q2与t1、q1)，传动路径集合五：一号行星排某层行星轮与二号行星排某层行星轮星连接(Nx1＝Nx2且Nj1＝Nj2)，可变输入连接对象为一号行星排行星架、太阳轮与二号行星排太阳轮(j1、t1与t2)，可变锁定连接对象为一号行星排内齿圈、行星架(q1、j1)，可变输出连接对象为二号行星排内齿圈、行星架、太阳轮与一号行星排内齿圈(q2、j2、t2与q1)，传动路径集合六：一号行星排某层行星轮与二号行星排某层行星轮星连接(Nx1＝Nx2且Nj1＝Nj2)，可变输入连接对象为一号行星排行星架、内齿圈与二号行星排内齿圈(j1、q1与q2)，可变锁定连接对象为一号行星排太阳轮、行星架(t1、j1)，可变输出连接对象为二号行星排太阳轮、行星架、内齿圈与一号行星排太阳轮(t1、j1、q1与t1)，本发明的六种传动路径集合各自具有异构形式，即：本发明所述的六种传动路径集合，各自包含的各传动路径包括连接与连接中的对象，在保持连接中的对象不变的前提下，所述连接可以有多种走向，连接对象可以有多种排列，多个连接之间可以有不同顺序，这些不同走向与排列组成的连接、传动路径及各传动路径形成的各传动路径集合称为本发明六种传动路径集合的相应的异构形式，还有一种异构形式，来自行星架构造不同，行星架可以采用轴式行星架，配套行星轮采用轴套式行星轮，行星架还可以采用轴承式行星架，配套行星轮采用轴式行星轮，有时这种行星架构造的异构形式，也会引起连接走向与排列的异构形式。

3.如权利要求1、2所述的两排星连接双锁变速器，通过选择传动路径集合及其异构形式，通过选择行星排种类顺序、行星排构造而形成为两排星连接双锁变速器，可以完全地选择所述各种传动路径集合及其异构形式，形成完全版变速器，本发明完全版变速器具有九个控制器，也可以选择应用各传动路径集合及其异构形式的子集合，省略部分输入连接、部分输出连接、部分锁定连接，形成其省略版变速器，在其省略版变速器中，所述传动路径及变速器的档位数不少于三个。

4.如权利要求1、2、3所述的两排星连接双锁变速器，其特征还在于该变速器以及其省略版变速器在保持行星排种类顺序、行星排间连接、行星排构造不变，保持锁定连接不变，保持各连接的对象不变的情况下，把其输入连接作为输出连接，把其输出连接作为输入连接，可以形成其逆变速器，本发明两排星连接双锁变速器及其省略版变速器以及它们的逆变速器可以作为独立变速器或作为传动机械中的局部。