CN109874317B - 星连接多排制动变速器 - Google Patents

Abstract

星连接多排制动变速器，包括行星排结构、输入输出锁止连接与制动器，行星排结构为不少于两排行星排的二自由度决定系统星连接行星排结构。行星排包括单层星行星排、双层星行星排、三层星行星排，相互排列组合。参与星连接的包括单层行星轮、外层行星轮、内层行星轮、一层行星轮、二层行星轮、三层行星轮，相互排列组合。各行星排各特性参数相互组合。输入输出锁止连接：以一个旋转构件作为不变输入连接端，连接输入端；以一个旋转构件作为不变输出连接端，连接输出端；以其余旋转构件作为可变锁止连接端，各连接制动器。通过控制制动器来控制档位。设置多个不变输出连接端的本发明变速器也属于本发明保护范围。

Description

星连接多排制动变速器

技术领域

本发明涉及一种行星排变速器，具体为多排行星排的星连接行星排结构的通过控制制动器来控制档位的变速器。

背景技术

为了转换传递动力系统的转矩和转速，很多动力机械都配置了行星排变速器。传统行星排变速器中，控制旋转构件与另一旋转构件之间的结合与分离时使用离合器作为控制器，需要液压控制系统来完成控制，控制系统复杂，传统行星排变速器结构复杂。机械行业需要控制系统更简单的行星排变速器。

行星排基础知识：行星排由太阳轮、内齿圈与带行星轮的行星架三个部件组成，三个部件的啮合排列关系决定行星排种类。现有行星排按行星架上行星轮层级数的单与双可分为单层星行星排、双层星行星排、三层星行星排。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为行星架转速。设单层星行星排的单层行星轮齿数为Zxd，双层星行星排的外层行星轮齿数为Zxw，双层星行星排的内层行星轮齿数为Zxn，三层星行星排的一层行星轮齿数为Zxy，三层星行星排的二层行星轮齿数为Zxe，三层星行星排的三层行星轮齿数为Zxs。定义行星排特性参数a＝Zq/Zt,对于单层星行星排，单太星参数为bd＝Zt/Zxd,单圈星参数为cd＝Zq/Zxd,单层星行星排运动特性方程为：Nt+a*Nq＝(1+a)*Nj；单太星方程为Nxd+bd*Nt＝(1+bd)*Nj，单圈星方程为Nxd-cd*Nt＝(1-cd)*Nj。定义行星排特性参数a＝Zq/Zt,双层星行星排，外太星参数为bw＝Zt/Zxw,外圈星参数为cw＝Zq/Zxw,内太星参数为bn＝Zt/Zxn,内圈星参数为cn＝Zq/Zxn,双层星行星排的运动特性方程为：Nt-a*Nq＝(1-a)*Nj，外太星方程为Nxw-bw*Nt＝(1-bw)*Nj,外圈星方程为Nxw-cw*Nt＝(1-cw)*Nj,内太星方程为Nxn+bn*Nt＝(1+bn)*Nj，内圈星方程为Nxn+cn*Nt＝(1+cn)*Nj。定义行星排特性参数a＝Zq/Zt,对于三层星行星排，一太星参数为by＝Zt/Zxy,一圈星参数为cy＝Zq/Zxy,二太星参数为be＝Zt/Zxe,二圈星参数为ce＝Zq/Zxe,三太星参数为bs＝Zt/Zxs,三圈星参数为cs＝Zq/Zxs，三层星行星排运动特性方程为：Nt+a*Nq＝(1+a)*Nj，一太星方程为Nxy+by*Nt＝(1+by)*Nj,一圈星方程为Nxy-cy*Nt＝(1-cy)*Nj,二太星方程为Nxe-be*Nt＝(1-be)*Nj，二圈星方程为Nxe+ce*Nt＝(1+ce)*Nj,三太星方程为Nxs+bs*Nt＝(1+bs)*Nj，三圈星方程为Nxs-cs*Nt＝(1-cs)*Nj。上述各行星排各特性参数中，行星排特性参数为业内现有知识，所有太星参数、圈星参数是现有知识的延伸、是业内必须掌握的新知识。上述十五个行星排运动方程中，三个行星排运动特性方程为业内现有知识，六个太星方程、六个圈星方程是现有知识的延伸、是业内必须掌握的新知识。新知识是研究星连接行星排结构的必须工具，包含了运动特性方程、太星方程、圈星方程的行星排运动方程组才是对行星排运动规律的完整数学语言表述。行星排尺寸等比放大缩小，其各种特性参数不变，其各个运动方程不变。多个行星排相互连接可以组成行星排结构。行星排结构中的几个部件连接并拥有同一个确定的转速，形成一个旋转构件，每一个旋转构件具有一个转速。业内现有观念认为，多排行星排组成的行星排结构的自由度，等于行星排结构中所有旋转构件数减去行星排数，即：行星排结构自由度＝旋转构件数-行星排数。这种观念有漏洞与错误，应修正为业内必须掌握的新知识：相邻行星排之间为双路并联连接或者星连接的行星排结构，都是二自由度决定系统的行星排结构。二自由度决定系统的行星排结构，具有多个旋转构件，其中两个旋转构件的转速确定后，所有旋转构件的转速被决定。下述是业内现有知识的延伸、是业内必须掌握的新知识：星连接即在行星排间连接中，使各行星排的行星轮组数目相同，调整各行星排尺寸大小，有的等比放大、有的等比缩小，直至各行星排中某一层行星轮轴心到行星排轴心的距离都相等；把一排行星排的某一层行星轮与相邻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一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，我们称为行星排的星连接，多个行星排以星连接方法连接组成的行星排结构称为星连接行星排结构。

行星排变速器基础知识：对行星排变速器结构的表述包括文字语言表述，也包括数字或代数式子的数学语言表述。行星排变速器的结构包括行星排结构与输入输出锁止连接。行星排结构包括行星排种类顺序、行星轮种类顺序、各行星排的各特性参数、行星排间连接等。行星排种类顺序是不同种类行星排的排列组合，一般用文字语言表述。各行星排的各特性参数，一般用数学语言表述。各特性参数是以数学语言表述的各行星排的结构。行星排间连接包括串联连接、并联连接、星连接等，包括文字语言表述也包括数学语言表述。例如：文字语言表述的“连接就是使连接对象的转速相等”，数学语言表述为“转速Na＝转速Nb”。输入输出锁止连接是行星排变速器的重要结构，其对外关系包括输入、输出与锁止，其连接形式包括不变连接、可变连接。对于每个传动路径(包含输入连接、行星排结构中的中间路径、锁止连接、输出连接)，其输入转速与输出转速的比称为传动比。传动比包括传动比数字值与传动比式子。传动比式子为代数式子，是用数学语言表示从输入到输出的传动过程与作用机制。

发明内容

为设计制造控制系统更简单的变速器，本发明提出一种多排行星排的星连接行星排结构的通过控制制动器来控制档位的变速器，称为星连接多排制动变速器。

本发明的星连接多排制动变速器，与输入端和输出端连接，包括行星排结构、输入输出锁止连接与制动器，本发明以行星排结构特征、输入输出锁止连接特征为发明的特征。其中：

行星排结构的特征是：本发明的行星排结构均为星连接行星排结构，是二自由度决定系统行星排结构。行星排结构包括至少两个行星排，各两个行星排具有相同的行星轮组数目(行星轮组数目一般为2、3、4或5)，调整各行星排尺寸大小，有的等比放大、有的等比缩小，直至各行星排中某一层行星轮轴心到行星排轴心的距离都相等；把一排行星排的某一层行星轮与相邻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一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，我们称为行星排的星连接，多个行星排以星连接方法连接组成的行星排结构称为星连接行星排结构。

本发明的星连接多排制动变速器，与动力源和动力使用设备连接，包括星连接额行星排结构与输入输出锁止连接，其中：

星连接的行星排结构包括至少两个行星轮，每个行星排包括中心轮和装有行星轮的行星架，其中中心轮包括内齿圈或太阳轮，相邻两个行星排具有相同的行星轮层数且至少为两层，两个行星排之间关系为等比放大或缩小，两个行星排相对应的其中一层的行星轮一一对应，并通过行星架同轴连接，构成行星排的星连接结构；每个行星排的中心轮分别为一个旋转构件，两个行星排之间相互连接的行星轮为一个旋转构件，其余各层行星轮均分别为一个旋转构件；

输入输出锁止连接是以其中一个旋转构件作为不变输入连接端与动力源连接，以另一个旋转构件作为不变输出连接端与动力使用设备连接，其余旋转构件均作为可变锁止连接端与制动器进行连接。

本发明行星排结构中，每个行星排包括一个太阳轮、一个内齿圈和一个装有行星轮的行星架，行星排种类包括单层星行星排、双层星行星排、三层星行星排，相互排列组合形成行星排种类顺序；两排行星排组成的星连接行星排结构具有九种排列组合，就是九种行星排种类顺序，三排行星排组成的行星排结构具有二十七种排列组合，四排行星排组成的行星排结构具有八十一种排列组合；在本发明星连接行星排结构中，行星排间连接全是星连接，各行星排中参与星连接的行星轮种类包括单层星行星排的单层行星轮、双层星行星排的外层行星轮、双层星行星排的内层行星轮、三层星行星排的一层行星轮、三层星行星排的二层行星轮、三层星行星排的三层行星轮，各种参与星连接的行星轮排列组合形成行星轮种类顺序。两排行星排组成的行星排结构有三十六种行星轮种类顺序，三排行星排的行星排结构有二百一十六种行星轮种类顺序，四排行星排的行星排结构有一千二百九十六种行星轮种类顺序。本发明中各行星排各特性参数相互组合，根据实际需要确定。

输入输出锁止连接的特征是：在行星排结构中，以其中一个旋转构件作为不变输入连接端，连接一个输入端；以一个旋转构件作为不变输出连接端，连接一个输出端；以其余旋转构件各作为可变锁止连接端，各连接一个制动器。本发明行星排结构的多个旋转构件按上述输入输出锁止连接特征各设置作为不变输入连接端、不变输出连接端、各可变锁止连接端，相互排列形成输入输出锁止连接排列组合。各可变锁止连接端各自连接制动器，制动器制动就锁止该可变锁止连接端，不制动就不锁止该可变锁止连接端。本发明通过控制制动器来控制变速器档位,每个制动器对应一个档位。所述输入端是动力源、发动机或位于发动机后的传动轴、传动齿轮、离合器等，不变输入连接端与输入端的连接指同轴直接连接或通过旁轴机械间接连接。所述输出端是动力使用设备、轮子、螺旋桨或位于动力使用设备之前的传动轴、传动齿轮、差速器等，不变输出连接端与输出端的连接指同轴直接连接或通过旁轴机械间接连接。所述制动包括制动离合器、助力制动器等。

本发明以上述行星排结构特征、输入输出锁止连接特征为发明的特征。行星排种类顺序的排列组合、行星轮种类顺序的排列组合、各行星排各特性参数的组合改变本发明的应用性质，但都不改变本发明的特征。在本发明之前，变速器业内没有相同特征的行星排变速器。

区别于一自由度决定系统行星排结构和三自由度决定系统行星排结构，在本发明二自由度决定系统行星排结构中，确定任意两个旋转构件的转速即决定了所有旋转构件的转速。不变输入连接端转速确定、一个可变锁止连接端制动器制动转速确定为零，所有旋转构件转速被决定为一组转速，不变输出连接端有一种转速，变速器是一个档位。不变输入连接端转速确定、另一个可变锁止连接端制动器制动转速确定为零，所有构件转速被决定为另一组转速，不变输出连接端有另一种转速，变速器是另一个档位。依此规律，本发明通过制动锁止不同的可变锁止连接端使其转速为零，不变输出连接端的转速不同，不变输入连接端传动至不变输出连接端的传动比不同，本发明变速器就实现不同档位。更换制动锁止不同可变锁止连接端的过程，就是换档的过程。当某个可变锁止连接端处于半制动锁止状态时，本发明变速器在这个档位上半联动。当所有可变锁止连接端不制动锁止时，本发明变速器在不变输入连接端与不变输出连接端之间不传递动力，为空档。

本发明的两排星连接行星排结构中有五个旋转构件，分别是一号行星排太阳轮、一号行星排内齿圈、二号行星排太阳轮、二号行星排内齿圈与行星架，行星架是各行星排共同的行星架，有左右两端可供对外连接。其中两个旋转构件作为不变输入连接端与不变输出连接端，其余三个旋转构件作为可变锁止连接端。输入输出锁止连接的排列组合有20种，20种排列组合均符合本发明的输入输出锁止连接特征。例如，图1是一号双层星行星排的外层行星轮与二号单层星行星排的单层行星轮参与星连接，简称外单两排星连接。行星架为不变输入连接端，连接输入端；一号行星排内齿圈q1为不变输出连接端，连接输出端；一号行星排太阳轮t1、二号行星排太阳轮t2与二号行星排内齿圈q2为可变锁止连接端，各连接制动器。图1中有部分连接采用了套筒轴形式，这是变速器业内解决多个平行连接之间排列布置的通行做法。图2是一号单层星行星排的单层行星轮与二号单层星行星排的单层行星轮参与星连接，简称单单两排星连接。一号行星排太阳轮t1为不变输入连接端，连接输入端；一号行星排内齿圈q1为不变输出连接端，连接输出端；二号行星排太阳轮t2、二号行星排内齿圈q2与行星架为可变锁止连接端，各连接制动器。其中不变输出连接端与输出端的连接是通过旁轴机械间接连接，设置了带旁轴齿轮(7)的旁轴作为输出端，一号行星排内齿圈上设置了与旁轴齿轮(7)啮合的外接齿轮(6)，形成间接连接。

本发明的三排星连接行星排结构中有七个旋转构件，分别是一号行星排太阳轮、一号行星排内齿圈、二号行星排太阳轮、二号行星排内齿圈、三号行星排太阳轮、三号行星排内齿圈与行星架，行星架是各行星排共同的行星架。其中两个旋转构件作为不变输入连接端与不变输出连接端，其余五个旋转构件作为可变锁止连接端。输入输出锁止连接的排列组合有42种，42种排列组合均符合本发明的输入输出锁止连接特征。例如，图3中参与星连接的行星轮种类顺序依次为一号双层星行星排的外层行星轮与二号双层星行星排的内层行星轮与三号双层星行星排的内层行星轮，简称外内内三排星连接。一号行星排太阳轮t1为不变输入连接端，连接输入端；行星架为不变输出连接端，连接输出端；一号行星排内齿圈q1、二号行星排太阳轮t2、二号行星排内齿圈q2、三号行星排太阳轮t3与三号行星排内齿圈q3为可变锁止连接端，各连接制动器。

本发明的四排星连接行星排结构中有九个旋转构件，分别是一号行星排太阳轮、一号行星排内齿圈、二号行星排太阳轮、二号行星排内齿圈、三号行星排太阳轮、三号行星排内齿圈、四号行星排太阳轮、四号行星排内齿圈与行星架，行星架是各行星排共同的行星架。其中两个旋转构件作为不变输入连接端与不变输出连接端，其余七个旋转构件作为可变锁止连接端。输入输出锁止连接的排列组合有72种，72种排列组合均符合本发明的输入输出锁止连接特征。例如，图4中参与星连接的行星轮种类顺序依次为一号单层星行星排的单层行星轮与二号单层星行星排的单层行星轮与三号单层星行星排的单层行星轮与四号单层星行星排的单层行星轮，简称单单单单四排星连接。行星架为不变输入连接端，连接输入端；一号行星排内齿圈q1为不变输出连接端，连接输出端；一号行星排太阳轮t1、二号行星排太阳轮t2、二号行星排内齿圈q2、三号行星排太阳轮t3、三号行星排内齿圈q3、四号行星排太阳轮t4与四号行星排内齿圈q4为可变锁止连接端，各连接制动器。

本发明的五排星连接行星排结构中有十一个旋转构件。

行星排种类顺序、行星轮种类顺序、各行星排各特性参数的组合或排列组合不改变各星连接行星排结构的旋转构件名称与数量，星连接行星排结构中的旋转构件数量等于(2*n+1),其中n为星连接行星排结构中的行星排数量。在星连接行星排结构中，一个旋转构件作为不变输入连接端，一个旋转构件作为不变输出连接端，所以最多有(2*n-1)个可变锁止连接端，连接(2*n-1)个制动器，本发明变速器通过控制制动器来控制档位，本发明变速器有(2*n-1)个档位。显然，根据需要，本发明变速器可以采用少于(2*n-1)个档位。

传统行星排变速器中的使用离合器来变换档位。离合器的控制对象，是运动件与运动件的分离与结合，离合器的动作由液压控制系统推动动作执行器来完成，推动运动件上离合动作执行器的供油管路结构极为复杂。本发明使用制动器来变换档位。可变锁止连接端制动器的控制对象，是运动件与固定件的分离与结合，推动固定件上的动作执行器就完成制动动作。控制动作的动力采用直接动力、电助力、真空助力等，结构简单。即使采用液压控制系统推动动作执行器来完成动作，推动固定件上离合动作执行器的供油管路结构也很简单。所以本发明实现了行星排变速器的控制系统简单化的目的。

作为一种扩展种类，本发明的行星排结构不变，输入输出锁止连接特征改为第二种特征：以一个旋转构件作为不变输入连接端，连接一个输入端；设置多个输出端，以多个旋转构件各作为不变输出连接端，每个不变输出连接端各自连接一个输出端，各输出端转速不相同；以其余旋转构件各作为可变锁止连接端，各自连接一个制动器。行星排结构中的旋转构件，每增加设置一个旋转构件作为不变输出连接端，就减少设置一个旋转构件作为可变锁止连接端，相应减少一个制动器，减少一个档位。具有多个不变输出连接端及多个输出端的本发明变速器适用于需要多个输出端变速且变速档位不不需要很多的情形。这种星连接多排制动变速器也应属于本发明的保护范围。

本发明星连接多排制动变速器的有益之处在于：提出了行星排结构特征，提出了输入输出锁止连接特征，提出了通过制动器控制可变锁止连接端来控制档位。本发明简化了行星排变速器的控制系统。

附图说明

图1为采用两排行星排的本发明星连接多排制动变速器一例，也是本发明实施例1示意图。图中1为一号行星排，2为二号行星排，3为制动器，4为输入端，5为输出端。

图2为采用两排行星排的本发明星连接多排制动变速器另一例示意图。图中1为一号行星排，2为二号行星排，3为制动器，4为输入端，5为输出端，6为一号行星排内齿圈上的外接齿轮，7为旁轴齿轮。

图3为采用三排行星排的本发明星连接多排制动变速器一例，也是本发明实施例2示意图。图中1为一号行星排，2为二号行星排，3为三号行星排，4为制动器，5为输入端，6为输出端。

图4为采用四排行星排的本发明星连接多排制动变速器一例示意图。图中1为一号行星排，2为二号行星排，3为三号行星排，4为四号行星排，5为制动器，6为输入端，7为输出端。

图5为实施例2中新等比十二档带倒档变速器的结构简图。图中1为一号行星排，2为二号行星排，3为三号行星排，4为四号行星排，5为五号行星排，6为制动器，7为前子变速器输入端，8为前子变速器输出端，9为后子变速器输入端，10为后子变速器输出端。

各图中行星排及外接齿轮均按业内惯例以半幅结构简图示意，旁轴、旁轴齿轮等以全幅结构简图示意，输入端以输入箭头示意，输出端以输出箭头示意,制动器以接地的离合器符号示意。各图中各部件只示意结构关系，未反映真实尺寸。

具体实施方式

实施例1：采用两排行星排的本发明星连接多排制动变速器一例，参见图1，包括行星排结构、输入输出锁止连接与三个制动器。其行星排结构是两排星连接行星排结构。行星排种类顺序：一号行星排(1)为双层星行星排，二号行星排(2)为单层星行星排。行星轮种类顺序：一号双层星行星排的外层行星轮与二号单层星行星排的单层行星轮参与星连接，简称外单两排星连接。设a1、bw1、cw1分别为一号行星排特性参数、外太星参数、外圈星参数，a2、bd2、cd2分别为二号行星排特性参数、单太星参数、单圈星参数，Nxw1为一号行星排外层行星轮转速，Nxd2为二号行星排单层行星轮转速，Nj1为一号行星排行星架转速，Nj2为二号行星排行星架转速，行星排间连接用数学语言表示为Nxw1＝Nxd2且Nj1＝Nj2。输入输出锁止连接包括：一号行星排行星架j1为不变输入连接端，连接一个输入端(3)；一号行星排内齿圈q1为不变输出连接端，连接一个输出端(4)；一号行星排太阳轮t1、二号行星排太阳轮t2、二号行星排内齿圈q2为可变锁止连接端，各连接一个制动器(5)。其中一号行星排行星架j1的连接、一号行星排太阳轮t1的连接以多层套筒轴的形式从二号行星排太阳轮t2的连接的内侧穿过。本实施例1的行星排结构特征与输入输出锁止连接特征符合本发明的特征。

列出这种行星排结构的所有运动方程及连接条件，形成不同传动路径的各方程组，解各方程组，得到各传动路径的传动比式子，选择各传动比式子及对应的各传动路径作为本实施例1变速器的各档位。该变速器在制动可变锁止连接端q2制动器时传动比式子为cw1/(cw1-cd2),该传动比式子及其对应的传动路径作为一档档位。在制动可变锁止连接端t1制动器时传动比式子为a1/(a1-1),该传动比式子及其对应的传动路径作为二档档位。在制动可变锁止连接端t2制动器时传动比式子为cw1/(cw1+bd2)，该传动比式子及其对应的传动路径作为三档档位。本实施例1的各档位传动路径用文字语言难于区分表述，用数学语言区分表述各档位传动路径性质很容易，就是表述各档位的传动比式子。以一档档位传动比式子cw1/(cw1-cd2)这个数学语言表述为例，这个传动比式子由解该传动路径的方程组而得，传动路径中cw1、cd2两个运动转速中具体哪个为主哪个为辅形成这个传动比用文字语言是无法表述的。这个传动比式子的值依赖于cw1、cd2的取值，根据cw1、cd2的不同取值可以是正传动比或负传动比，用文字语言表述远不如用数学语言表述完整有效。

本发明的各行星排各特性参数相互组合，具体化后形成变速器具体应用性质。本实施例1的各行星排各特性参数之间，遵循使关系方程或关系方程组(a1-1)cw1/a1/(cw1-cd2)＝a1(cw1+bd2)/(a1-1)/cw1＝k1成立的相互关系，就使一档位传动比与二档位传动比的比值等于二档位传动比与三档位传动比的比值等于k1。根据需要，k1值具体有不同大小。在应用性质上，两排行星排的本发明变速器常应用为等比三档位变速器、等比二档位带倒档变速器。

在本实施例1中实际取a1＝2.2、bw1＝1.770833、cw1＝3.895833，a2＝3.066667、bd2＝0.967742、cd2＝2.967742的一组值代入各档位各传动比式子，得到一档位传动比值为4.197683、二档位传动比值为1.833333、三档位传动比值为0.801023的等比三档位变速器，相邻档位传动比之间的比值为近似等比，一档与二档之间传动比值之实际比值为2.289645，二档与三档之间传动比值之实际比值为2.288741，与理想等比值k1＝2.288866相比，分别偏差+0.034％及-0.0055％。实际设置一号行星排太阳轮齿数85，内层行星轮齿数、外层行星轮齿数均为48，内齿圈齿数187。设置二号行星排太阳轮齿数为60，单层行星轮齿数为62，内齿圈齿数为184。该变速器通过三个制动器(5)来控制档位。

作为对比说明，如果实际取a1＝2.0、bw1＝2.2、cw1＝4.4，a2＝2.256410、bd2＝1.591837、cd2＝3.591837的一组值代入各传动比式子，得到一档位传动比值为5.444444、二档位传动比值为2.0、三档位传动比值为0.734332的等比三档位变速器，相邻档位传动比之间的比值为近似等比，一档与二档之间传动比值之比为2.722222，二档与三档之间传动比值之比为2.723562，与理想等比值k1＝2.723771相比，分别偏差-0.057％及0.0077％。实际设置一号行星排太阳轮齿数88，内层行星轮齿数、外层行星轮齿数均为40，内齿圈齿数176。设置二号行星排太阳轮齿数为78，单层行星轮齿数为49，内齿圈齿数为176。可见本实施例1是一类具有多种等比值的等比变速器，而不仅仅是只有一种等比值的一种变速器。

实施例2：采用三排行星排的本发明星连接多排制动变速器一例，参见图3，包括行星排结构、输入输出锁止连接与五个制动器。其行星排结构是三排星连接行星排结构。行星排种类顺序：一号行星排(1)、二号行星排(2)、三号行星排(3)均为双层星行星排。行星轮种类顺序：一号双层星行星排的外层行星轮与二号双层星行星排的内层行星轮行星轮与三号双层星行星排的内层行星轮参与星连接，简称外内内三排星连接。设a1、bw1、cw1分别为一号行星排特性参数、外太星参数、外圈星参数，a2、bn2、cn2分别为二号行星排特性参数、内太星参数、内圈星参数，a3、bn3、cn3分别为三号行星排特性参数、内太星参数、内圈星参数，Nxw1为一号行星排外层行星轮转速，Nxn2为二号行星排内层行星轮转速，Nxn3为三号行星排内层行星轮转速，Nj1为一号行星排行星架转速，Nj2为二号行星排行星架转速，Nj3为三号行星排行星架转速。行星排间连接用数学语言表示为Nxw1＝Nxn2＝Nxn3且Nj1＝Nj2＝Nj3。输入输出锁止连接：一号行星排太阳轮t1为不变输入连接端，连接一个输入端(4)；一号行星排行星架j1为不变输出连接端，连接一个输出端(5)；一号行星排内齿圈q1、二号行星排太阳轮t2、二号行星排内齿圈q2、三号行星排太阳轮t3与三号行星排内齿圈q3为可变锁止连接端，各连接一个制动器(6)。其中一号行星排太阳轮t1的连接、二号行星排太阳轮t2的连接以多层套筒轴的形式从三号行星排太阳轮t3的连接的内侧穿过。本实施例2的行星排结构特征与输入输出锁止连接特征符合本发明的特征。

列出这种行星排结构的所有运动方程及连接条件，形成不同传动路径的各方程组，解各方程组，得到各传动路径的传动比式子，选择各传动比式子及对应的各传动路径作为本实施例2变速器的各档位。该变速器在制动可变锁止连接端q1制动器时传动比式子为1-a1，该传动比式子及其对应的传动路径作为倒档档位。在制动可变锁止连接端q3制动器时传动比式子为(bw1+cn3)/bw1，该传动比式子及其对应的传动路径作为一档档位。在制动可变锁止连接端q2制动器时传动比式子为(bw1+cn2)/bw1，该传动比式子及其对应的传动路径作为二档档位。在制动可变锁止连接端t3制动器时传动比式子为(bw1+bn3)/bw1，该传动比式子及其对应的传动路径作为三档档位。在制动可变锁止连接端t2制动器时传动比式子为(bw1+bn2)/bw1，该传动比式子及其对应的传动路径作为四档档位。

本发明的各行星排各特性参数相互组合，具体化后形成变速器具体应用性质。本实施例2的各行星排各特性参数之间，遵循使关系方程或方程组(bw1+cn3)/(bw1+cn2)＝(bw1+cn2)/(bw1+bn3)＝(bw1+bn3)/(bw1+bn2)＝k2与a1-1＝(bw1+cn3)/bw1成立的关系条件,就使一档位传动比与二档位传动比的比值等于二档位传动比与三档位传动比的比值等于三档位传动比与四档位传动比的比值等于k2，使倒档位传动比绝对值等于一档位传动比值。该变速器为等比正四档带倒档变速器。根据需要，k2值具体有不同大小。在应用性质上，三排行星排的本发明变速器常应用为等比五档位变速器、等比四档位带倒档变速器。四排行星排的本发明变速器常应用为等比七档位变速器、等比六档位带倒档变速器。

在本实施例2中实际取a1＝4.722222、bw1＝2.0、cw1＝9.444444，a2＝2.029412、bn2＝2.0、cn2＝4.058824，a3＝1.870370、bn3＝2.918919、cn3＝5.459459的一组值代入各传动比式子，得到倒档位传动比值为-3.722222、四档位传动比值为2.0、三档位传动比值为2.459459、二档位传动比值为3.029412、一档位传动比值为3.729730的正四档带倒档变速器，相邻档位传动比之间的比值为近似等比，一档与二档之间传动比值之实际比值为1.231173，二档与三档之间传动比值之实际比值为1.231739，三档与四档之间传动比值之实际比值为1.229730，与理想等比值k2＝1.23相比，分别偏差+0.096％、+0.15％及-0.022％。实际设置一号行星排太阳轮齿数36，内层行星轮齿数49，外层行星轮齿数18，内齿圈齿数170；二号行星排太阳轮齿数68，内层行星轮齿数、外层行星轮齿数均为34，内齿圈齿数138；三号行星排太阳轮齿数108，内层行星轮齿数、外层行星轮齿数均为37，内齿圈齿数为202。该变速器通过五个制动器(6)来控制档位。

把本发明实施例1变速器与本发明实施例2变速器作为子变速器串联，参见图5。使实施例1变速器的输出端(8)与实施例2变速器的输入端(9)连接起来，两个子变速器组成具有五个行星排的新变速器，新变速器有一个输入端(7)、一个输出端(10)，这是一个等比正十二档带倒档新变速器。图5中，原实施例1中的一号行星排、二号行星排分别作为新变速器的一号行星排(1)、二号行星排(2)；原实施例2中的一号行星排、二号行星排、三号行星排分别作为新变速器的三号行星排(3)、四号行星排(4)、五号行星排(5)。新行星排中五个行星排的太阳轮依次为t1、t2、t3、t4、t5，行星架依次为j1、j2、j3、j4、j5，内齿圈依次为q1、q2、q3、q4、q5。各档位对应各制动器(6)制动动作与新等比正十二档带倒档新变速器的各档位传动比值见下表：

等比正十二档带倒档新变速器各档位传动比表

这种等比正十二档带倒档新变速器有五个行星排，通过控制八个制动器(6)控制档位，每个档位对应有两个制动器(6)同时制动。该变速器总理想等比值为1.23，各档位传动比实际值与理想值偏差小于0.4％，正档位传动比范围9.773。

上述各实施例仅为本发明的部分实施方式。

Claims (2)

1.一种星连接多排制动变速器，与输入端和输出端连接，包括行星排结构、输入输出锁止连接与制动器，其特征在于：

行星排结构均为星连接行星排结构，是二自由度决定系统行星排结构，行星排结构包括至少两个行星排，各行星排具有相同的行星轮组数目，调整各行星排尺寸大小，有的等比放大、有的等比缩小，直至各行星排中某一层行星轮轴心到行星排轴心的距离都相等，把一排行星排的某一层行星轮与相邻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一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，称为行星排的星连接，多个行星排以星连接方法连接组成的行星排结构，称为星连接行星排结构；

输入输出锁止连接，在行星排结构中，以其中一个旋转构件作为不变输入连接端，连接一个输入端，以一个旋转构件作为不变输出连接端，连接一个输出端，以其余旋转构件各作为可变锁止连接端，各连接一个制动器；

星连接行星排结构中的旋转构件数量等于2*n+1,其中n为星连接行星排结构中的行星排数量，在星连接行星排结构中，一个旋转构件作为不变输入连接端，另一个旋转构件作为不变输出连接端，所以最多有2*n-1个可变锁止连接端，连接2*n-1个制动器；变速器通过控制制动器来控制档位，不变输入连接端转速确定、一个可变锁止连接端制动器制动转速确定为零时，不变输出连接端有一种转速，变速器是一个档位，不变输入连接端转速确定、另一个可变锁止连接端制动器制动转速确定为零时，不变输出连接端有另一种转速，变速器是另一个档位，变速器有2*n-1个档位。

2.如权利要求1所述的星连接多排制动变速器，其特征在于行星排结构特征不变，输入输出锁止连接特征为第二种特征：以一个旋转构件作为不变输入连接端，连接一个输入端；设置多个输出端，以多个旋转构件各作为不变输出连接端，每个不变输出连接端各连接一个输出端，各输出端转速不必相同；以其余旋转构件各作为可变锁止连接端，各连接一个制动器；行星排结构中的旋转构件，每增加设置一个旋转构件作为不变输出连接端，就减少设置一个旋转构件作为可变锁止连接端，相应减少一个制动器，减少一个档位；也通过控制制动器控制档位。

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