CN110939702A - 复合行星排汇流机构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械设计领域，具体涉及一种复合行星排汇流机构，其用于双态逻辑双流传动变速箱，其包括一个复合四元件行星排、一个锥齿轮差速排、两个离合器，具有两个操纵件，七个基本构件；复合四元件行星排包括直驶路输入齿圈，转向路输入三联星轮行星架，左侧输出齿圈，右侧输出齿圈；锥齿轮行星排包括左侧轴向锥齿轮，中间径向锥齿轮行星架，右侧轴向锥齿轮。本发明的优点是颠覆以往综合传动利用液压泵马达实现无级转向的传动形式，摒弃机械能与液压能之间的能量装换，利用双态逻辑传动具有超多档位的优势，通过纯机械四元件功率汇流机构，实现直驶与转向两路机械功率耦合传动，拓宽传动范围，提高传动效率。
Description
技术领域
本发明属于机械设计领域，具体涉及一种复合行星排汇流机构，其用于双态逻辑双流传动变速箱。
背景技术
在车辆行驶过程中，通过改变传动系统变速箱的不同档位以适应不同的行驶需求。自动变速箱的挡位数量越多，传动比系列越易被优化，整车的动力性和燃油经济性越好。双态逻辑传动技术基于新型双内啮合齿轮传动、多锥形换挡摩擦元件和可重构强模块域结构等技术，可实现纯机械、高效、超多挡位准无级传动。利用双态逻辑传动的技术优势，在传统双流传动基础上布置双态逻辑直驶、转向路变速机构，通过复合行星排汇流机构，可实现直驶与转向双流机械功率耦合传动，满足车辆的各种行驶需求。由于在传动过程中实现了纯机械功率传递，避免了能量转换的功率损失，从而实现了高效的传动特征。
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：如何为双态逻辑双流传动提供一种机械汇流机构，要求该汇流机构可以实现直驶和转向两路变速机构的功率双输入双输出，从而满足车辆的不同直驶和转向需求。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种复合行星排汇流机构，其包括：第一行星排P1、第二行星排P2；与直驶路变速机构相连的第一输入构件1，与转向路变速机构相连的第二输入构件2，左侧输出构件3，右侧输出构件4；此外，还设有传动构件三个，分别为第一传动构件5、第二传动构件6、第三传动构件7；此外，还设有离合器两个，分别为离合器TC1、离合器TC2。
其中，所述第一行星排P1分别与第一输入构件1、第一传动构件5、第二传动构件6、左侧输出构件3、右侧输出构件4连接；
所述第二行星排P2分别与第一传动构件5、第二传动构件6、第三传动构件7连接；
所述离合器TC1分别连接第二输入构件2和第三传动构件7；
所述离合器TC2分别连接第二输入构件2和第二传动构件6。
其中，所述第一行星排P1为复合四元件行星排，所述第二行星排P2为锥齿轮行星排。
其中，所述第一行星排P1包括：三连星轮行星架CA1、第一齿圈R1、第二齿圈R2、第三齿圈R3、三连行星轮；所述第二行星排P2包括：左侧锥齿轮B1、行星架CA2、右侧锥齿轮B2、中间行星锥齿轮B3。
其中，所述第一行星排P1中，所述三连行星轮中的第一行星轮X1与第一齿圈R1内啮合，所述三连行星轮中的第二行星轮X2与第二齿圈R2内啮合，所述三连行星轮中的第三行星轮X3与第三齿圈R3内啮合，三连星轮行星架CA1支撑三连行星轮；
所述第一行星排P1，由内啮合双联排N1和内啮合双联排N2复合构成；其中，内啮合双联排N1包括第一齿圈R1、第一行星轮X1、第二齿圈R2、第二行星轮X2；所述内啮合双联排N2包括第一齿圈R1、第一行星轮X1、第三齿圈R3、第三行星轮X3。
其中，所述第二行星排P2排中，左侧锥齿轮B1与中间行星锥齿轮B3外啮合，右侧锥齿轮B2与中间行星锥齿轮B3外啮合，行星架CA2支撑行星锥齿轮B2。
其中，所述第一输入构件1连接第一行星排P1的第一齿圈R1；
所述第二输入构件2分别连接离合器TC1的内毂和离合器TC2的内毂；
所述左侧输出构件3连接第一行星排P1的第二齿圈R2；
所述右侧输出构件4连接第一行星排P1的第三齿圈R3；
所述第一传动构件5分别连接第一行星排P1的第一齿圈R1、第二行星排P2的行星架CA2；
所述第二传动构件6分别连接第一行星排P1的三连星轮行星架CA1、第二行星排P2左侧的左侧锥齿轮B1、离合器TC2的外毂；
所述第三传动构件7分别连接第二行星排P2右侧的右侧锥齿轮B2、离合器TC1的外毂。
其中，通过操纵离合器TC1、离合器TC2，所述复合行星排汇流机构可以实现三种工况，分别标记为：D1、D2、D3，现分析如下：
(1)结合离合器TC1、离合器TC2，实现D1工况；
离合器TC1、离合器TC2结合，连接转向路变速机构的第二输入构件2与第二行星排P2整体回转，连接直驶路变速机构的第一输入构件1与第一行星排P1的第一齿圈R1、第二行星排P2的行星架CA2相连，在转向路输入功率为零的条件下，实现直驶路输入的第一齿圈R1与转向路输入的三连星轮行星架CA1等速输入，经过复合四元件行星排P1汇流后实现左侧输出的第二齿圈R2与右侧输出的第三齿圈R3等速输出，从而实现D1工况；
(2)离合器TC1结合，离合器TC2分离，实现D2工况；
离合器TC1结合，离合器TC2分离，转向路变速机构的第二输入构件2与第三传动构件7转速相同，转向路动力经第二行星排P2、第二传动构件6被传动至第一行星排P1的三连星轮行星架CA1，同时直驶路动力经第一输入构件1至第一行星排P1的第一齿圈R1，第一行星排P1实现直驶与转向路双动力输入，经第一行星排P1传动后经第二齿圈R2、第三齿圈R3分别输出至左右两侧驱动机构，通过第二齿圈R2、第三齿圈R3的输出速差，实现D2工况；
(3)离合器TC1分离，离合器TC2结合，实现D3工况；
离合器TC1分离，离合器TC2结合，转向路变速机构的的第二输入构件2与第二传动构件6转速相同，转向路动力经第二传动构件6传至第一行星排P1的三连星轮行星架CA1，同时直驶路动力经第一输入构件1至第一行星排P1的第一齿圈R1，第一行星排P1实现直驶与转向路双动力输入，经第一行星排P1传动后经第二齿圈R2、第三齿圈R3分别输出至左右两侧驱动机构，通过第二齿圈R2、第三齿圈R3的输出速差，实现D3工况；
以上三种工况通过结合双态逻辑直驶与转向路不同档位的传动比可以满足车辆在直驶与转向时的不同行驶要求。
其中，所述第一输入构件1与直驶路变速机构直驶输入轴相连；所述第二输入构件2与转向路变速机构转向输入轴相连。
其中，所述左侧输出构件3与左侧输出轴连接；所述右侧输出构件4与右侧输出轴连接。
(三)技术效果
与现有技术相比较，本发明提供一种复合行星排汇流机构，其用作双态逻辑传动的双输入双输出结构，优点是其基于机械汇流功率耦合机构传动特性，实现功率由低速侧向高速侧的功率汇流，降低直驶和转向的功率需求，提升传动系统效率。
本发明颠覆以往综合传动利用液压泵马达实现无级转向的传动形式，摒弃机械能与液压能之间的能量装换，利用双态逻辑传动具有超多档位的优势，通过纯机械四元件功率汇流机构，实现直驶与转向两路机械功率耦合传动，拓宽传动范围，提高传动效率。
附图说明
图1为本发明的复合行星排汇流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。
为解决现有技术问题，本发明提供一种复合行星排汇流机构，其包括：第一行星排P1、第二行星排P2；与直驶路变速机构相连的第一输入构件1，与转向路变速机构相连的第二输入构件2，左侧输出构件3，右侧输出构件4；此外，还设有传动构件三个，分别为第一传动构件5、第二传动构件6、第三传动构件7；此外，还设有离合器两个，分别为离合器TC1、离合器TC2。
其中，所述第一行星排P1分别与第一输入构件1、第一传动构件5、第二传动构件6、左侧输出构件3、右侧输出构件4连接；
所述第二行星排P2分别与第一传动构件5、第二传动构件6、第三传动构件7连接；
所述离合器TC1分别连接第二输入构件2和第三传动构件7；
所述离合器TC2分别连接第二输入构件2和第二传动构件6。
其中，所述第一行星排P1为复合四元件行星排，所述第二行星排P2为锥齿轮行星排。
其中，所述第一行星排P1包括：三连星轮行星架CA1、第一齿圈R1、第二齿圈R2、第三齿圈R3、三连行星轮；所述第二行星排P2包括：左侧锥齿轮B1、行星架CA2、右侧锥齿轮B2、中间行星锥齿轮B3。
其中，所述第一行星排P1中，所述三连行星轮中的第一行星轮X1与第一齿圈R1内啮合，所述三连行星轮中的第二行星轮X2与第二齿圈R2内啮合，所述三连行星轮中的第三行星轮X3与第三齿圈R3内啮合，三连星轮行星架CA1支撑三连行星轮；
所述第一行星排P1，由内啮合双联排N1和内啮合双联排N2复合构成；其中，内啮合双联排N1包括第一齿圈R1、第一行星轮X1、第二齿圈R2、第二行星轮X2；所述内啮合双联排N2包括第一齿圈R1、第一行星轮X1、第三齿圈R3、第三行星轮X3。
第一行星排P1运动学特性由两个内啮合双联排运动学特性推导而得，N1和N2排的特征参数分别为kN1＝0.941，kN2＝1.071。
其中，所述第二行星排P2排中，左侧锥齿轮B1与中间行星锥齿轮B3外啮合，右侧锥齿轮B2与中间行星锥齿轮B3外啮合，行星架CA2支撑行星锥齿轮B2。P2排的特征参数kP2＝1。
其中，所述第一输入构件1连接第一行星排P1的第一齿圈R1；
所述第二输入构件2分别连接离合器TC1的内毂和离合器TC2的内毂；
所述左侧输出构件3连接第一行星排P1的第二齿圈R2；
所述右侧输出构件4连接第一行星排P1的第三齿圈R3；
所述第一传动构件5分别连接第一行星排P1的第一齿圈R1、第二行星排P2的行星架CA2；
所述第二传动构件6分别连接第一行星排P1的三连星轮行星架CA1、第二行星排P2左侧的左侧锥齿轮B1、离合器TC2的外毂；
所述第三传动构件7分别连接第二行星排P2右侧的右侧锥齿轮B2、离合器TC1的外毂。
其中，通过操纵离合器TC1、离合器TC2，所述复合行星排汇流机构可以实现三种工况，分别标记为：D1、D2、D3，现分析如下：
(1)结合离合器TC1、离合器TC2，实现D1工况；
离合器TC1、离合器TC2结合，连接转向路变速机构的第二输入构件2与第二行星排P2整体回转，连接直驶路变速机构的第一输入构件1与第一行星排P1的第一齿圈R1、第二行星排P2的行星架CA2相连，在转向路输入功率为零的条件下，实现直驶路输入的第一齿圈R1与转向路输入的三连星轮行星架CA1等速输入，经过复合四元件行星排P1汇流后实现左侧输出的第二齿圈R2与右侧输出的第三齿圈R3等速输出，从而实现D1工况；
(2)离合器TC1结合，离合器TC2分离，实现D2工况；
离合器TC1结合，离合器TC2分离，转向路变速机构的第二输入构件2与第三传动构件7转速相同，转向路动力经第二行星排P2、第二传动构件6被传动至第一行星排P1的三连星轮行星架CA1，同时直驶路动力经第一输入构件1至第一行星排P1的第一齿圈R1，第一行星排P1实现直驶与转向路双动力输入，经第一行星排P1传动后经第二齿圈R2、第三齿圈R3分别输出至左右两侧驱动机构，通过第二齿圈R2、第三齿圈R3的输出速差，实现D2工况；
(3)离合器TC1分离，离合器TC2结合，实现D3工况；
离合器TC1分离，离合器TC2结合，转向路变速机构的的第二输入构件2与第二传动构件6转速相同，转向路动力经第二传动构件6传至第一行星排P1的三连星轮行星架CA1，同时直驶路动力经第一输入构件1至第一行星排P1的第一齿圈R1，第一行星排P1实现直驶与转向路双动力输入，经第一行星排P1传动后经第二齿圈R2、第三齿圈R3分别输出至左右两侧驱动机构，通过第二齿圈R2、第三齿圈R3的输出速差，实现D3工况；
以上三种工况通过结合双态逻辑直驶与转向路不同档位的传动比可以满足车辆在直驶与转向时的不同行驶要求。
其中，所述第一输入构件1与直驶路变速机构直驶输入轴相连；所述第二输入构件2与转向路变速机构转向输入轴相连。
其中，所述左侧输出构件3与左侧输出轴连接；所述右侧输出构件4与右侧输出轴连接。
实施例1
如图1所示，本实施例的复合行星排汇流机构适用于双态逻辑双流传动装置。复合四元件行星排P1与锥齿轮行星排P2采用传动构件5、传动构件6连接。输入构件1与直驶路变速机构连接，用于将直驶路动力传递至汇流机构，输入构件2与转向路变速机构连接，用于将转向路动力传递至汇流机构。输出构件3连接左侧输出轴，将动力传递给车辆左侧驱动装置，输出构件4连接右侧输出轴，将动力传递给车辆右侧驱动装置。该复合行星排汇流机构相对于旋转中心是基本对称的。
P1排为复合四元件行星排，由齿圈R1、R2、R3，行星架CA1和三连行星轮组成，其中三连行星轮中行星轮X1与齿圈R1内啮合，行星轮X2与齿圈R2内啮合，行星轮X3与齿圈R3内啮合，行星架CA1支撑三连行星轮。P1排由齿圈R1、行星轮X1、齿圈R2、行星轮X2组成的内啮合双联行星排N1与齿圈R1、行星轮X1、齿圈R3、行星轮X3组成的内啮合双联排N2复合构成，其运动学特性由两个内啮合双联排运动学特性推导而得，N1和N2排的特征参数分别为kN1＝0.941，kN2＝1.071。
P2排为锥齿轮行星排，由左侧锥齿轮B1、中间行星锥齿轮B3、右侧锥齿轮B2、行星架CA2组成，其中左侧锥齿轮B1与行星锥齿轮B3外啮合，右侧锥齿轮B2与行星锥齿轮B3外啮合，行星架CA2支撑行星锥齿轮B2。P2排的特征参数kP2＝1。
通过操纵离合器TC1、离合器TC2，此汇流机构可以实现三种工况，分别标记为：D1、D2、D3，现分析如下：
(1)结合离合器TC1、TC2，实现D1工况
离合器TC1、TC2结合，连接转向路变速机构的输入构件2与行星排P2整体回转，连接直驶路变速机构的输入构件1与行星排P1的齿圈R1、行星排P2的行星架CA2相连，在转向路输入功率为零的条件下，实现直驶路输入齿圈R1与转向路输入行星架CA1等速输入，经过复合四元件行星排汇流后实现左侧输出齿圈R2与右侧输出齿圈R3等速输出，从而实现D1工况。
(2)离合器TC1结合，TC2分离
离合器TC1结合，TC2分离，转向路变速机构输入构件2与传动构件7转速相同，转向路动力经行星排P2、传动构件6被传动至行星排P1的行星架CA1，同时直驶路动力经输入构件1至行星排P1齿圈R1，行星排P1实现直驶与转向路双动力输入，经行星排P1传动后经齿圈R2、R3分别输出至左右两侧驱动机构，通过齿圈R2、R3的输出速差，实现D2工况。
(3)离合器TC1分离，TC2结合
离合器TC1分离，TC2结合，转向路变速机构输入构件2与传动构件6转速相同，转向路动力经传动构件6传至星排P1的行星架CA1，同时直驶路动力经输入构件1至行星排P1齿圈R1，行星排P1实现直驶与转向路双动力输入，经行星排P1传动后经齿圈R2、R3分别输出至左右两侧驱动机构，通过齿圈R2、R3的输出速差，实现D3工况。
以上三种工况通过结合双态逻辑直驶与转向路不同档位的传动比可以满足车辆在直驶与转向时的不同行驶要求。
综上，本发明属于机械设计领域，具体涉及一种复合行星排汇流机构，其用于双态逻辑双流传动变速箱，目的是通过纯机械构件实现直驶与转向两路机械功率耦合传动，满足履带车辆的不同行驶需求。其中该汇流机构包括一个复合四元件行星排、一个锥齿轮差速排、两个离合器，具有两个操纵件，七个基本构件；复合四元件行星排包括直驶路输入齿圈R1，转向路输入三联星轮行星架CA1，左侧输出齿圈R2，右侧输出齿圈R3；锥齿轮行星排包括左侧轴向锥齿轮B1，中间径向锥齿轮行星架CA2，右侧轴向锥齿轮B2。本发明的优点是颠覆以往综合传动利用液压泵马达实现无级转向的传动形式，摒弃机械能与液压能之间的能量装换，利用双态逻辑传动具有超多档位的优势，通过纯机械四元件功率汇流机构，实现直驶与转向两路机械功率耦合传动，拓宽传动范围，提高传动效率。
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 (10)
1.一种复合行星排汇流机构，其特征在于，其包括：第一行星排P1、第二行星排P2；与直驶路变速机构相连的第一输入构件(1)，与转向路变速机构相连的第二输入构件(2)，左侧输出构件(3)，右侧输出构件(4)；此外，还设有传动构件三个，分别为第一传动构件(5)、第二传动构件(6)、第三传动构件(7)；此外，还设有离合器两个，分别为离合器TC1、离合器TC2。
2.如权利要求1所述的复合行星排汇流机构，其特征在于，所述第一行星排P1分别与第一输入构件(1)、第一传动构件(5)、第二传动构件(6)、左侧输出构件(3)、右侧输出构件(4)连接；
所述第二行星排P2分别与第一传动构件(5)、第二传动构件(6)、第三传动构件(7)连接；
所述离合器TC1分别连接第二输入构件(2)和第三传动构件(7)；
所述离合器TC2分别连接第二输入构件(2)和第二传动构件(6)。
3.如权利要求2所述的复合行星排汇流机构，其特征在于，所述第一行星排P1为复合四元件行星排，所述第二行星排P2为锥齿轮行星排。
4.如权利要求3所述的复合行星排汇流机构，其特征在于，所述第一行星排P1包括：三连星轮行星架CA1、第一齿圈R1、第二齿圈R2、第三齿圈R3、三连行星轮；所述第二行星排P2包括：左侧锥齿轮B1、行星架CA2、右侧锥齿轮B2、中间行星锥齿轮B3。
5.如权利要求4所述的复合行星排汇流机构，其特征在于，所述第一行星排P1中，所述三连行星轮中的第一行星轮X1与第一齿圈R1内啮合，所述三连行星轮中的第二行星轮X2与第二齿圈R2内啮合，所述三连行星轮中的第三行星轮X3与第三齿圈R3内啮合，三连星轮行星架CA1支撑三连行星轮；
所述第一行星排P1，由内啮合双联排N1和内啮合双联排N2复合构成；其中，内啮合双联排N1包括第一齿圈R1、第一行星轮X1、第二齿圈R2、第二行星轮X2；所述内啮合双联排N2包括第一齿圈R1、第一行星轮X1、第三齿圈R3、第三行星轮X3。
6.如权利要求4所述的复合行星排汇流机构，其特征在于，所述第二行星排P2排中，左侧锥齿轮B1与中间行星锥齿轮B3外啮合，右侧锥齿轮B2与中间行星锥齿轮B3外啮合，行星架CA2支撑行星锥齿轮B2。
7.如权利要求4所述的复合行星排汇流机构，其特征在于，所述第一输入构件(1)连接第一行星排P1的第一齿圈R1；
所述第二输入构件(2)分别连接离合器TC1的内毂和离合器TC2的内毂；
所述左侧输出构件(3)连接第一行星排P1的第二齿圈R2；
所述右侧输出构件(4)连接第一行星排P1的第三齿圈R3；
所述第一传动构件(5)分别连接第一行星排P1的第一齿圈R1、第二行星排P2的行星架CA2；
所述第二传动构件(6)分别连接第一行星排P1的三连星轮行星架CA1、第二行星排P2左侧的左侧锥齿轮B1、离合器TC2的外毂；
所述第三传动构件(7)分别连接第二行星排P2右侧的右侧锥齿轮B2、离合器TC1的外毂。
8.如权利要求7所述的复合行星排汇流机构，其特征在于，通过操纵离合器TC1、离合器TC2，所述复合行星排汇流机构可以实现三种工况，分别标记为：D1、D2、D3，现分析如下：
(1)结合离合器TC1、离合器TC2，实现D1工况；
离合器TC1、离合器TC2结合，连接转向路变速机构的第二输入构件(2)与第二行星排P2整体回转，连接直驶路变速机构的第一输入构件(1)与第一行星排P1的第一齿圈R1、第二行星排P2的行星架CA2相连，在转向路输入功率为零的条件下，实现直驶路输入的第一齿圈R1与转向路输入的三连星轮行星架CA1等速输入，经过复合四元件行星排P1汇流后实现左侧输出的第二齿圈R2与右侧输出的第三齿圈R3等速输出，从而实现D1工况；
(2)离合器TC1结合，离合器TC2分离，实现D2工况；
离合器TC1结合，离合器TC2分离，转向路变速机构的第二输入构件(2)与第三传动构件(7)转速相同，转向路动力经第二行星排P2、第二传动构件(6)被传动至第一行星排P1的三连星轮行星架CA1，同时直驶路动力经第一输入构件(1)至第一行星排P1的第一齿圈R1，第一行星排P1实现直驶与转向路双动力输入，经第一行星排P1传动后经第二齿圈R2、第三齿圈R3分别输出至左右两侧驱动机构，通过第二齿圈R2、第三齿圈R3的输出速差，实现D2工况；
(3)离合器TC1分离，离合器TC2结合，实现D3工况；
离合器TC1分离，离合器TC2结合，转向路变速机构的的第二输入构件(2)与第二传动构件(6)转速相同，转向路动力经第二传动构件(6)传至第一行星排P1的三连星轮行星架CA1，同时直驶路动力经第一输入构件(1)至第一行星排P1的第一齿圈R1，第一行星排P1实现直驶与转向路双动力输入，经第一行星排P1传动后经第二齿圈R2、第三齿圈R3分别输出至左右两侧驱动机构，通过第二齿圈R2、第三齿圈R3的输出速差，实现D3工况；
以上三种工况通过结合双态逻辑直驶与转向路不同档位的传动比可以满足车辆在直驶与转向时的不同行驶要求。
9.如权利要求1所述的复合行星排汇流机构，其特征在于，所述第一输入构件(1)与直驶路变速机构直驶输入轴相连；所述第二输入构件(2)与转向路变速机构转向输入轴相连。
10.如权利要求1所述的复合行星排汇流机构，其特征在于，所述左侧输出构件(3)与左侧输出轴连接；所述右侧输出构件(4)与右侧输出轴连接。
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