CN108204429B - 一种三速比行星齿轮变速机构 - Google Patents

一种三速比行星齿轮变速机构 Download PDF

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Abstract

提供一种结构紧凑、重量轻、传动效率高的三速比行星齿轮变速机构，包括行星齿轮组、输入构件、输出构件、机架、第一选换挡装置、第二选换挡装置等。太阳轮通过第一选换挡装置选择与输入构件或机架联结传递扭矩，齿圈通过第二选换挡装置选择与输入构件或机架联结传递扭矩，共可获得三个变速比。

Description

一种三速比行星齿轮变速机构
技术领域
本发明涉及汽车变速器技术领域，特别涉及一种三速比行星齿轮变速机构。
背景技术
在某些应用场合，需要动力系统提供宽泛的转速和扭矩输出，如行驶工况复杂的汽车，为满足起步、加速、爬坡、高速行驶等多种行驶工况需要驱动轮有宽泛的转速和扭矩范围，而汽车发动机通常只能在较狭窄的转速区间提供有限范围的扭矩输出，采用具有多个传动比的变速器扩展输出转速和扭矩范围可以满足汽车复杂多变的行驶工况对转速和扭矩差异巨大的动力需求。
电动机有更宽泛的转速和高效率区间，比汽油机或柴油机更适合用于动力需求复杂多变的汽车，目前不少电动汽车采用只有一个减速比的减速齿轮箱传动，但这仅能满足较低动力性能的驱动要求，还远不能满足对动力性能和行驶经济性更高的需求。采用具有多个速比的变速器不但能显著提升电动汽车动力性能，还能提高电动机动力输出效率从而延长电动汽车续航里程。
虽然已有多种适合汽油机或柴油机的汽车变速器，且这些变速器技术成熟可靠，但其具有体积大、重量大、结构复杂等问题，蓬勃发展的电动汽车市场需要能与电动机动力输出特性相适应，且结构紧凑、重量轻、传动效率高、运行可靠的多速比变速器。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构紧凑、重量轻、传动效率高、运行可靠的三速比行星齿轮变速机构。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：提供一种三速比行星齿轮变速机构，包括输入构件、输出构件、机架，以及行星齿轮组、第一选换挡装置、第二选换挡装置，行星齿轮组包含一个太阳轮、一个齿圈、一个行星架、若干行星轮，太阳轮可通过第一选换挡装置选择与输入构件或机架联结传递扭矩，齿圈可通过第二选换挡装置选择与输入构件或机架联结传递扭矩，行星架与输出构件连接或合并为同一构件。
在一些实施方式中，第一选换挡装置包含与输入构件连接的第一选换挡主动件、与太阳轮连接的第一选换挡从动件、与机架连接的第一选换挡止锁件，第一选换挡从动件可分别与第一选换挡主动件或第一选换挡止锁件联结传递扭矩，第二选换挡装置包含与输入构件连接的第二选换挡主动件、与齿圈连接的第二选换挡从动件、与机架连接的第二选换挡止锁件，第二选换挡从动件可分别与第二选换挡主动件或第二选换挡止锁件联结传递扭矩。
在一些实施方式中，第一选换挡从动件还可既不与第一选换挡主动件联结也不与第一选换挡止锁件联结，第二选换挡从动件还可既不与第二选换挡主动件联结也不与第二选换挡止锁件联结。
在一些实施方式中，输入构件可通过齿轮传动副传递运动和扭矩。
在一些实施方式中，输入构件可通过链轮传动副或带轮传动副传递运动和扭矩。
在一些实施方式中，输入构件可通过轴联结的方式传递运动和扭矩。
在一些实施方式中，输出构件可通过齿轮传动副传递运动和扭矩。
在一些实施方式中，输出构件可通过链轮传动副或带轮传动副传递运动和扭矩。
在一些实施方式中，输出构件可通过轴联结的方式传递运动和扭矩。
在一些实施方式中，所述三速比行星齿轮变速机构可用作具有三个变速比的三速变速器。
在一些实施方式中，所述三速比行星齿轮变速机构可与其他变速机构组合成具有更多变速比的多速比变速器。
本发明所述输入构件一般是指运动和扭矩输入的构件，但在某些用途或工况，输入构件也可用作运动和扭矩的输出构件。
本发明所述输出构件一般是指运动和扭矩输出的构件，但在某些用途或工况，输出构件也可用作运动和扭矩的输入构件。
本发明所述机架是指变速器壳体或机构的支架、支座等构件。
本发明所述选换挡装置是指可使传动零部件根据传动联结关系需求两两联结的机构或装置，如同步器、离合器等。
有益效果
通过前述技术方案的描述，不难理解本发明提供的三速比行星齿轮变速机构可至少获得以下有益效果之一或全部：
具有结构紧凑、重量轻、传动效率高、运行可靠、寿命长等优点；
具有三种不同的速比，扩展了输出转速和扭矩范围从而能满足更宽泛的应用需求；
具有多种结构变体，可满足多种布置需求，可适应多种应用场合；
因结构紧凑、重量轻、及具有多种结构变体能方便灵活地布置，使得根据本发明的三速比行星齿轮变速机构不仅可用于三速比变速器，还较容易与其它机构组合从而拓展为具有更多变速比的变速器满足更多应用需求。
附图说明
本文所述的附图仅用于示意目的，应该理解的是，说明和具体示例仅意图用于示意目的，而不是意图限制本发明公开的范围。
在附图中，相同标号一致地表示相同的元件、构件或特征。
图1是根据本发明优选实施例之一的三速比行星齿轮变速机构。
图2是根据本发明优选实施例之一的三速比行星齿轮变速机构的第一个速比的运动和扭矩传递路线。
图3是根据本发明优选实施例之一的三速比行星齿轮变速机构的第二个速比的运动和扭矩传递路线。
图4是根据本发明优选实施例之一的三速比行星齿轮变速机构的第三个速比的运动和扭矩传递路线。
图5是根据本发明优选实施例之二的三速比行星齿轮变速机构。
图6是根据本发明优选实施例之二的三速比行星齿轮变速机构的第一个速比的运动和扭矩传递路线。
图7是根据本发明优选实施例之二的三速比行星齿轮变速机构的第二个速比的运动和扭矩传递路线。
图8是根据本发明优选实施例之二的三速比行星齿轮变速机构的第三个速比的运动和扭矩传递路线。
图9是根据本发明优选实施例之三的三速比行星齿轮变速机构。
图10是根据本发明优选实施例之四的三速比行星齿轮变速机构。
附图标记说明。
01、根据本发明优选实施例之一的三速比行星齿轮变速机构；
02、根据本发明优选实施例之二的三速比行星齿轮变速机构；
03、根据本发明优选实施例之三的三速比行星齿轮变速机构；
04、根据本发明优选实施例之四的三速比行星齿轮变速机构；
10、输入构件；
11、输出构件；
20、行星齿轮组；
21、太阳轮；
22、齿圈；
23、行星架；
24、行星轮；
30、机架；
40、第一选换挡装置；
41、第一选换挡主动件；
42、第一选换挡从动件；
43、第一选换挡止锁件；
50、第二选换挡装置；
51、第二选换挡主动件；
52、第二选换挡从动件；
53、第二选换挡止锁件；
61、输入齿轮；
62、输出齿轮。
具体实施方式
为使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及优选实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，以下描述的具体实施例仅用以示意、解释本发明，本质上仅仅是示范性的，而不是用于限制本发明的公开、应用或用途。
如图1所示，根据本发明优选实施例之一的三速比行星齿轮变速机构01，包括：输入构件10、输出构件11、机架30，以及行星齿轮组20、第一选换挡装置40、第二选换挡装置50，行星齿轮组20包含一个太阳轮21、一个齿圈22、一个行星架23、若干行星轮24，太阳轮21可通过第一选换挡装置40选择与输入构件10或机架30联结传递扭矩，齿圈22可通过第二选换挡装置50选择与输入构件10或机架30联结传递扭矩，行星架23与输出构件11连接或合并为同一构件。
其中，第一选换挡装置40包含与输入构件10连接的第一选换挡主动件41、与太阳轮21连接的第一选换挡从动件42、与机架30连接的第一选换挡止锁件43，第一选换挡从动件42可分别与第一选换挡主动件41或第一选换挡止锁件43联结传递扭矩，第二选换挡装置50包含与输入构件10连接的第二选换挡主动件51、与齿圈22连接的第二选换挡从动件52、与机架30连接的第二选换挡止锁件53，第二选换挡从动件52可分别与第二选换挡主动件51或第二选换挡止锁件53联结传递扭矩。
另外，第一选换挡从动件42还可既不与第一选换挡主动件41联结也不与第一选换挡止锁件42联结，第二选换挡从动件52还可既不与第二选换挡主动件51联结也不与第二选换挡止锁件53联结。
此外，输入构件10可通过输入齿轮61传递运动和扭矩、输出构件11可通过轴联结的方式传递运动和扭矩。
为更好地理解根据本发明优选实施例之一的三速比行星齿轮变速机构01，下面对该实施例中三个速比的运动和扭矩的传递情况进行详细说明：
三速比行星齿轮变速机构01的第一个速比的运动和扭矩传递：
使第一选换挡从动件42与第一选换挡主动件41联结，使第二选换挡从动件52与第二选换挡止锁件53联结。
运动和扭矩由输入齿轮61输入，经输入构件10、第一选换挡主动件41、第一选换挡从动件42传递至太阳轮21，与第二选换挡从动件52连接的齿圈22被与机架30连接第二选换挡止锁件53锁住，运动和扭矩由太阳轮21输入行星齿轮组20减速后由行星架23输出至输出构件11。
运动和扭矩的传递路径及反作用扭矩传递路径见图2。
三速比行星齿轮变速机构01的第二个速比的运动和扭矩传递：
使第一选换挡从动件42与第一选换挡止锁件43联结，使第二选换挡从动件52与第二选换挡主动件51联结。
运动和扭矩由输入齿轮61输入，经输入构件10、第二选换挡主动件51、第二选换挡从动件52传递至齿圈22，与第一选换挡从动件42联结的太阳轮21被与机架30连接第一选换挡止锁件43锁住，运动和扭矩由齿圈22输入行星齿轮组20减速后由行星架23输出至输出构件11。
运动和扭矩的传递路径及反作用扭矩传递路径见图3。
三速比行星齿轮变速机构01的第三个速比的运动和扭矩传递：
使第一选换挡从动件42与第一选换挡主动件41联结，使第二选换挡从动件52与第二选换挡主动件51联结。
运动和扭矩由输入齿轮61输入，经输入构件10、第一选换挡主动件41、第一选换挡从动件42传递至太阳轮21；经输入构件10、第二选换挡主动件51、第二选换挡从动件52传递至齿圈22，运动和扭矩由太阳轮21、齿圈22输入行星齿轮组20后由行星架23输出至输出构件11。
运动和扭矩的传递路径的见图4。
另外，三速比行星齿轮变速机构01还可在以下情况时不能传递运动和扭矩：
当第一选换挡从动件42既不与第一选换挡主动件41联结也不与第一选换挡止锁件43联结时：太阳轮21处于自由状态，输入构件10与输出构件11之间无法传递扭矩。
当第二选换挡从动件52既不与第二选换挡主动件51联结也不与第二选换挡止锁件53联结时：齿圈22处于自由状态，输入构件10与输出构件11之间无法传递扭矩。
当满足以上两种状况中的任意一种或两种状况同时满足时，三速比行星齿轮变速机构01不能传递运动和扭矩，即是三速比行星齿轮变速机构01处于空挡状态。
此外，三速比行星齿轮变速机构01还可在以下情况时输出构件11被锁住，不能转动：
当第一选换挡从动件42与第一选换挡止锁件43联结，且第二选换挡从动件52与第二选换挡止锁件53联结时：与第一选换挡从动件42联结的太阳轮21被与机架30连接第一选换挡止锁件43锁住，与第二选换挡从动件52连接的齿圈22被与机架30连接第二选换挡止锁件53锁住，行星架23不能转动，又因输出构件11与行星架连接或合并为同一构件，故有与输出构件11联结的车轮被锁住不能转动，三速比行星齿轮变速机构01处于泊车挡。
不难理解，在根据本发明优选实施例之一的三速比行星齿轮变速机构01中，采用链轮或带轮替换输入齿轮61也能实现上述的三个速比的传动和获得空挡、泊车挡。
如图5所示，根据本发明优选实施例之二的三速比行星齿轮变速机构02，包括：输入构件10、输出构件11、机架30，以及行星齿轮组20、第一选换挡装置40、第二选换挡装置50，行星齿轮组20包含一个太阳轮21、一个齿圈22、一个行星架23、若干行星轮24，太阳轮21可通过第一选换挡装置40选择与输入构件10或机架30联结传递扭矩，齿圈22可通过第二选换挡装置50选择与输入构件10或机架30联结传递扭矩，行星架23与输出构件11连接或合并为同一构件。
其中，第一选换挡装置40包含与输入构件10连接的第一选换挡主动件41、与太阳轮21连接的第一选换挡从动件42、与机架30连接的第一选换挡止锁件43，第一选换挡从动件42可分别与第一选换挡主动件41或第一选换挡止锁件43联结传递扭矩，第二选换挡装置50包含与输入构件10连接的第二选换挡主动件51、与齿圈22连接的第二选换挡从动件52、与机架30连接的第二选换挡止锁件53，第二选换挡从动件52可分别与第二选换挡主动件51或第二选换挡止锁件53联结传递扭矩。
另外，第一选换挡从动件42还可既不与第一选换挡主动件41联结也不与第一选换挡止锁件42联结，第二选换挡从动件52还可既不与第二选换挡主动件51联结也不与第二选换挡止锁件53联结。
此外，输入构件10可通过轴联结的方式传递运动和扭矩，输出构件11可输出齿轮62传递运动和扭矩。
参考根据本发明优选实施例之一的三速比行星齿轮变速机构01，及图6、图7、图8、不难理解根据本发明优选实施例之二的三速比行星齿轮变速机构02，故不再赘述。
如图9所示，根据本发明优选实施例之三的三速比行星齿轮变速机构03，在根据本发明的优选实施例之三的三速比行星齿轮变速机构03中，采用离合器作为选换挡装置，以实现更平顺的换挡过程和更快的换挡速度。
参考根据本发明优选实施例之一的三速比行星齿轮变速机构01，不难理解根据本发明优选实施例之三的三速比行星齿轮变速机构03，故不再赘述。
如图10所示，根据本发明优选实施例之四的三速比行星齿轮变速机构04，在根据本发明的优选实施例之四的三速比行星齿轮变速机构04中，采用离合器作为选换挡装置，以实现更平顺的换挡过程和更快的选换挡速度。
参考根据本发明优选实施例之二的三速比行星齿轮变速机构02，及根据本发明优选实施例之一的三速比行星齿轮变速机构01，不难理解根据本发明优选实施例之四的三速比行星齿轮变速机构04，故不再赘述。
据前述内容，不难理解，根据本发明的三速比行星齿轮变速机构具有多种变形，可采用同步器、离合器等作为选换挡装置，采用的行星齿轮组结构简单，是一种结构紧凑、重量轻、传动效率高、运行可靠、易于制造的变速机构，故本发明完成了提供一种结构紧凑、结构紧凑、重量轻、传动效率高、运行可靠的三速比行星齿轮变速机构的任务。
另外，也不难理解，根据本发明的三速比行星齿轮变速机构不仅可用作具有三个变速比的三速变速器，还因具有多种结构变形可满足多种布置需要以及结构紧凑的特点，也具有与其它变速机构组合成具有更多变速比的多速比变速器的拓展能力。
该了解的是，本发明以上的描述仅仅是示范性的，并且未偏离本发明本质的变体也属于本发明的范围内，这种变体不应被视为脱离了本发明的精神和范围。

Claims (4)

1.一种三速比行星齿轮变速机构，包括输入构件、输出构件、机架，其特征在于，所述三速比行星齿轮变速机构还包括行星齿轮组、第一选换挡装置、第二选换挡装置，行星齿轮组包含一个太阳轮、一个齿圈、一个行星架、若干行星轮，太阳轮可通过第一选换挡装置选择与输入构件或机架联结传递扭矩，齿圈可通过第二选换挡装置选择与输入构件或机架联结传递扭矩，行星架与输出构件连接或合并为同一构件；第一选换挡装置包含与输入构件连接的第一选换挡主动件、与太阳轮连接的第一选换挡从动件、与机架连接的第一选换挡止锁件，第一选换挡从动件可分别与第一选换挡主动件或第一选换挡止锁件联结传递扭矩，第二选换挡装置包含与输入构件连接的第二选换挡主动件、与齿圈连接的第二选换挡从动件、与机架连接的第二选换挡止锁件，第二选换挡从动件可分别与第二选换挡主动件或第二选换挡止锁件联结传递扭矩；
输入构件可通过轴联结的方式传递运动和扭矩。
2.根据权利要求1中所述的三速比行星齿轮变速机构，其特征在于，第一选换挡从动件还可既不与第一选换挡主动件联结也不与第一选换挡止锁件联结，第二选换挡从动件还可既不与第二选换挡主动件联结也不与第二选换挡止锁件联结。
3.根据权利要求1至2中任一所述的三速比行星齿轮变速机构，其特征在于，所述三速比行星齿轮变速机构可用作具有三个变速比的三速变速器。
4.根据权利要求3中所述的三速比行星齿轮变速机构，其特征在于，所述三速比行星齿轮变速机构可与其他变速机构组合成具有更多变速比的多速比变速器。
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