CN116816884A - 一种五行星排多挡位变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多挡位行星式变速器，包括顺次并列分布的第一行星排P1、第二行星排P2、第三行星排P3、第四行星排P4、第五行星排P5，第一行星排P1的第一行星架PC1与第二行星排P2的第二齿圈R2固连，第二行星排P2的第二行星架PC2与第三行星排P3的第三齿圈R3、第四行星排P4的第四太阳轮S4固连，第二行星排P2中的第二太阳轮S2与第三行星排P3中的第三太阳轮S3固连，第三行星排P3的第三行星架PC3与第四行星排P4的第四齿圈R4、第五行星排P5的第五太阳轮S5固连，第四行星排P4的第四行星架PC4与第五行星排P5的第五行星架PC5固连。

Description

一种五行星排多挡位变速器
技术领域
本发明涉及一种五行星排多挡位变速器，属于车辆传动技术领域。
背景技术
行星式多挡位变速器是车辆传动系统中进行变速的核心机构，其主要由离合器、行星排以及制动器组成。
不同数量的行星排组合互连，并通过控制不同离合器和制动器之间的配合工作，能够实现具有不同挡位数及传动比的变速器。因此优化行星排的组合、合理选择制动件以及输入输出传动件的布置形式，能够更好的满足车辆对变速器的匹配需求。
目前应用于矿山、工程机械领域的大功率行星式变速器主要采用前进七挡后退二挡行星变速器，随着技术的发展和作业环境的日趋复杂，对行星变速器的要求不断提高，现有的行星变速器存在高挡位速比之间的阶比较大或者无法满足整机对多挡位大速比需求的问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种五行星排多挡位变速器，解决了现有技术中变速箱高挡位速比之间的阶比较大或者无法满足整机对多挡位大速比需求的问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种多挡位行星式变速器，包括顺次并列分布的第一行星排P1、第二行星排P2、第三行星排P3、第四行星排P4、第五行星排P5，
第一行星排P1包括第一太阳轮S1、第一行星架PC1、第一行星轮CA1和第一齿圈R1，第一行星轮CA1与第一太阳轮S1外啮合，第一行星轮CA1与第一齿圈R1内啮合；
第二行星排P2包括第二太阳轮S2、第二行星架PC2、第二行星轮CA2和第二齿圈R2，第二行星轮CA2与第二太阳轮S2外啮合，第二行星轮CA2与第二齿圈R2内啮合；
第三行星排P3包括第三太阳轮S3、第三行星架PC3、第三行星轮CA3和第三齿圈R3，第三行星轮CA3与第三太阳轮S3外啮合，第三行星轮CA3与第三齿圈R3内啮合；
第四行星排P4包括第四太阳轮S4、第四行星架PC4、第四行星轮CA4和第四齿圈R4，第四行星轮CA4与第四太阳轮S4外啮合，第四行星轮CA4与第四齿圈R4内啮合；
第五行星排P5包括第五太阳轮S5、第五行星架PC5、第五行星轮CA5和第五齿圈R5，第五行星轮CA5与第五太阳轮S5外啮合，第五行星轮CA5与第五齿圈R5内啮合；
第一太阳轮S1、第二太阳轮S2、第三太阳轮S3、第四太阳轮S4和第五太阳轮S5同轴布置，
第一行星排P1的第一行星架PC1与第二行星排P2的第二齿圈R2固连，第二行星排P2的第二行星架PC2与第三行星排P3的第三齿圈R3、第四行星排P4的第四太阳轮S4固连，第二行星排P2中的第二太阳轮S2与第三行星排P3中的第三太阳轮S3固连，第三行星排P3的第三行星架PC3与第四行星排P4的第四齿圈R4、第五行星排P5的第五太阳轮S5固连，第四行星排P4的第四行星架PC4与第五行星排P5的第五行星架PC5固连。
进一步地，前述还包括第一离合器C1、第二离合器C2，第一离合器C1的内毂体、第二离合器C2的外毂体和第一行星排P1中太阳轮S1固连，第一离合器C1的外毂体分别与第二行星排P2中的第二太阳轮S2、第三行星排P3中的第三太阳轮S3固连，第二离合器C2的内毂体与第二行星排P2的第二行星架PC2、第三行星排P3的第三齿圈R3、第四行星排P4的第四太阳轮S4固连。
进一步地，前述还包括输入轴In、输出轴Out，输入轴In、输出轴Out同轴布置，输入轴In分别与第一离合器C1的内毂体和第二离合器C2的外毂体以及第一行星排P1中太阳轮S1固连，输出轴Out分别与第三行星排P3的第三行星架PC3、第四行星排P4的第四齿圈R4、第五行星排P5的第五太阳轮S5固连。
进一步地，前述还包括第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3、第四制动器B4、第五制动器B5，
第一制动器B1连接第一齿圈R1，第二制动器B2连接第二齿圈R2，第三制动器B3连接第三齿圈R3，第四制动器B4连接第四行星架PC4，第五制动器B5连接第五齿圈R5。
进一步地，前述第一离合器C1、第二离合器C2，第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3、第四制动器B4、第五制动器B5均为多片式摩擦操纵结构。
进一步地，前述通过第一离合器C1与第四制动器B4的操纵件分别同时结合时，实现前进一挡；通过第一离合器C1与第五制动器B5的操纵件分别同时结合时实现前进二挡；通过第一离合器C1与第三制动器B3的操纵件分别同时结合时，实现前进三挡；通过第一离合器C1与第二制动器B2的操纵件分别同时结合时，实现前进四挡；通过第一离合器C1与第一制动器B1的操纵件分别同时结合时，实现前进五挡；通过第一离合器C1与第二离合器C2的操纵件分别同时结合时，实现前进六挡；通过第二离合器C2与第一制动器B1的操纵件分别同时结合时，实现前进七挡；通过第一制动器B1与第五制动器B5的操纵件分别同时结合时，实现后退一挡；通过第一制动器B1与第三制动器B3的操纵件分别同时结合时，实现后退二挡。
进一步地，前述第一齿圈R1齿数与第一太阳轮S1齿数之比为1.7。
进一步地，前述第二齿圈R2齿数与第二太阳轮S2齿数之比为3.2。
进一步地，前述第三齿圈R3齿数与第三太阳轮S3齿数之比为2.5。
进一步地，前述第四齿圈R4齿数与第四太阳轮S4齿数之比为1.6。
进一步地，前述第五齿圈R5齿数与第五太阳轮S5齿数之比为1.6。
本发明所达到的有益效果：
本发明提供一种5行星排多挡位变速箱，在现有四行星排变速器基础上，通过增加一个行星排设计不同的连接形式，拓展得到符合整机对挡位、速比要求的最优结构，更好的满足整机对变速箱大速比多挡位、阶比小、结构紧凑的需求。
附图说明
图1是本发明传动原理图。
图中附图标记的含义：In-输入轴；Out-输出轴；C1-第一离合器；C2-第二离合器；P1-第一行星排；P2-第二行星排；P3-第三行星排；P4-第四行星排；P5-第五行星排；B1-第一制动器；B2-第二制动器；B3-第三制动器；B4-第四制动器；B5-第五制动器；S1-第一太阳轮；S2-第二太阳轮；S3-第三太阳轮；S4-第四太阳轮；S5-第五太阳轮；PC1-第一行星架；PC2-第二行星架；PC3-第三行星架；PC4-第四行星架；PC5-第五行星架；R1-第一齿圈；R2-第二齿圈；R3-第三齿圈；R4-第四齿圈；R5-第五齿圈。
具体实施方式
下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
本实施例公开了一种五行星排多挡位变速器，如图1所示，包括一个输入轴In、一个输出轴Out、两个离合器(C1、C2)五个行星排(P1～P5)及五个制动器(B1～B5)。
每个行星排均包括：太阳轮(S1～S5)、行星架(PC1～PC5)、行星轮(CA1～CA5)及齿圈(R1～R5)；齿圈与太阳轮同轴分布，行星轮分别通过行星轴和轴承安装在行星架上，且每个行星轮与同行星排上的齿圈内啮合，与同行星排上的太阳轮外啮合；
五个行星排从左到右依次并列分布，且五个太阳轮、输入轴与输出轴同轴；
输入轴In分别与第一离合器C1的内毂体和第二离合器C2的外毂体以及第一行星排P1中太阳轮S1固连；
第一离合器C1的外毂体分别与第二行星排P2中的第二太阳轮S2、第三行星排P3中的第三太阳轮S3固连；
第二离合器C2的内毂体与第二行星排P2的第二行星架PC2、第三行星排P3的第三齿圈R3、第四行星排P4的第四太阳轮S4固连；
第一行星排P1的第一行星架PC1与第二行星排P2的第二齿圈R2固连；
第三行星排P3的第三行星架PC3与输出轴Out、第四行星排P4的第四齿圈R4、第五行星排P5的第五太阳轮S5固连；
第四行星排P4的第四行星架PC4与第五行星排P5的第五行星架PC5固连。
进一步的，B1制动器用于制动第一行星排P1的第一齿圈R1，B2制动器用于制动第二行星排P2的第二齿圈R2，B3制动器用于制动第三行星排P3的第三齿圈R3，B4制动器用于制动第四行星排P4的第四行星架PC4，B5制动器用于制动第五行星排P5的第五齿圈R5。
变速器共有五个行星排，五个制动器，两个离合器可实现前进七挡后退二挡。
第一离合器C1和第二离合器C2，第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3、第四制动器B4、第五制动器B5均为多片式摩擦操纵结构，利用液压油推动活塞进行制动。各挡位的控制逻辑及速比如表1所示：
表1.变速器的各挡位控制逻辑及速比(O表示操纵件结合)
下面结合图1和表1对本发明的实例进行详细说明，传动比是指输入轴转速与输出轴转速之比，行星排K值是指行星排的齿圈齿数与太阳轮齿数之比。
第一离合器C1与第四制动器B4的操纵件分别同时结合时，第四行星排P4的第四行星架PC4固定，实现前进一挡。
第一离合器C1与第五制动器B5的操纵件分别同时结合时，第五行星排P5的第五齿圈R5固定，实现前进二挡。
第一离合器C1与第三制动器B3的操纵件分别同时结合时，第三行星排P3的第三齿圈R3固定，实现前进三挡。
第一离合器C1与第二制动器B2的操纵件分别同时结合时，第二行星排P2的第二齿圈R2固定，实现前进四挡。
第一离合器C1与第一制动器B1的操纵件分别同时结合时，第一行星排P1的第一齿圈R1固定，实现前进五挡。
第一离合器C1与第二离合器C2的操纵件分别同时结合时，可实现前进六挡。
第二离合器C2与第一制动器B1的操纵件分别同时结合时，第一行星排P1的第一齿圈R1固定，实现前进七挡。
第一制动器B1与第五制动器B5的操纵件分别同时结合时，第一行星排P1的第一齿圈R1及第五行星排P5的第五齿圈R5分别固定，实现后退一挡。
第一制动器B1与第三制动器B3的操纵件分别同时结合时，第一行星排P1的第一齿圈R1及第三行星排P3的第三齿圈R3分别固定，实现后退二挡。
上述各挡位的传动比由五个行星排的K值决定，例如K1＝1.7、K2＝3.2、K3＝2.5、K4＝K5＝1.6时，即可得到表1所示的各挡位传动比，且前进挡相邻各挡位传动比的阶比均在1.4～1.6范围之内，使车辆获得更好的换挡平顺性。同时，由表1中各挡位的操纵方式可知，前进挡相邻挡位每次换挡只需切换一个操纵件，降低了换挡控制难度，提高了可靠性。
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 (11)

1.一种多挡位行星式变速器，其特征在于，包括顺次并列分布的第一行星排P1、第二行星排P2、第三行星排P3、第四行星排P4、第五行星排P5，
所述第一行星排P1包括第一太阳轮S1、第一行星架PC1、第一行星轮CA1和第一齿圈R1，所述第一行星轮CA1与第一太阳轮S1外啮合，所述第一行星轮CA1与第一齿圈R1内啮合；
所述第二行星排P2包括第二太阳轮S2、第二行星架PC2、第二行星轮CA2和第二齿圈R2，所述第二行星轮CA2与第二太阳轮S2外啮合，所述第二行星轮CA2与第二齿圈R2内啮合；
所述第三行星排P3包括第三太阳轮S3、第三行星架PC3、第三行星轮CA3和第三齿圈R3，所述第三行星轮CA3与第三太阳轮S3外啮合，所述第三行星轮CA3与第三齿圈R3内啮合；
所述第四行星排P4包括第四太阳轮S4、第四行星架PC4、第四行星轮CA4和第四齿圈R4，所述第四行星轮CA4与第四太阳轮S4外啮合，所述第四行星轮CA4与第四齿圈R4内啮合；
所述第五行星排P5包括第五太阳轮S5、第五行星架PC5、第五行星轮CA5和第五齿圈R5，所述第五行星轮CA5与第五太阳轮S5外啮合，所述第五行星轮CA5与第五齿圈R5内啮合；
所述第一太阳轮S1、第二太阳轮S2、第三太阳轮S3、第四太阳轮S4和第五太阳轮S5同轴布置，所述第一行星排P1的第一行星架PC1与第二行星排P2的第二齿圈R2固连，所述第二行星排P2的第二行星架PC2与第三行星排P3的第三齿圈R3、第四行星排P4的第四太阳轮S4固连，所述第二行星排P2中的第二太阳轮S2与第三行星排P3中的第三太阳轮S3固连，所述第三行星排P3的第三行星架PC3与第四行星排P4的第四齿圈R4、第五行星排P5的第五太阳轮S5固连，所述第四行星排P4的第四行星架PC4与第五行星排P5的第五行星架PC5固连。
2.根据权利要求1所述的多挡位行星式变速器，其特征在于，还包括第一离合器C1、第二离合器C2，所述第一离合器C1的内毂体、第二离合器C2的外毂体和第一行星排P1中太阳轮S1固连，所述第一离合器C1的外毂体分别与第二行星排P2中的第二太阳轮S2、第三行星排P3中的第三太阳轮S3固连，所述第二离合器C2的内毂体与第二行星排P2的第二行星架PC2、第三行星排P3的第三齿圈R3、第四行星排P4的第四太阳轮S4固连。
3.根据权利要求2所述的多挡位行星式变速器，其特征在于，还包括输入轴In、输出轴Out，所述输入轴In、输出轴Out同轴布置，所述输入轴In分别与第一离合器C1的内毂体和第二离合器C2的外毂体以及第一行星排P1中太阳轮S1固连，所述输出轴Out分别与第三行星排P3的第三行星架PC3、第四行星排P4的第四齿圈R4、第五行星排P5的第五太阳轮S5固连。
4.根据权利要求2所述的多挡位行星式变速器，其特征在于，还包括第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3、第四制动器B4、第五制动器B5，
所述第一制动器B1连接第一齿圈R1，所述第二制动器B2连接第二齿圈R2，所述第三制动器B3连接第三齿圈R3，所述第四制动器B4连接第四行星架PC4，所述第五制动器B5连接第五齿圈R5。
5.根据权利要求4所述的多挡位行星式变速器，其特征在于，所述第一离合器C1、第二离合器C2，第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3、第四制动器B4、第五制动器B5均为多片式摩擦操纵结构。
6.根据权利要求4所述的多挡位行星式变速器，其特征在于，通过所述第一离合器C1与第四制动器B4的操纵件分别同时结合时，实现前进一挡；通过所述第一离合器C1与第五制动器B5的操纵件分别同时结合时实现前进二挡；通过所述第一离合器C1与第三制动器B3的操纵件分别同时结合时，实现前进三挡；通过所述第一离合器C1与第二制动器B2的操纵件分别同时结合时，实现前进四挡；通过所述第一离合器C1与第一制动器B1的操纵件分别同时结合时，实现前进五挡；通过所述第一离合器C1与第二离合器C2的操纵件分别同时结合时，实现前进六挡；通过所述第二离合器C2与第一制动器B1的操纵件分别同时结合时，实现前进七挡；通过所述第一制动器B1与第五制动器B5的操纵件分别同时结合时，实现后退一挡；通过所述第一制动器B1与第三制动器B3的操纵件分别同时结合时，实现后退二挡。
7.根据权利要求1所述的多挡位行星式变速器，其特征在于，所述第一齿圈R1齿数与第一太阳轮S1齿数之比为1.7。
8.根据权利要求1所述的多挡位行星式变速器，其特征在于，所述第二齿圈R2齿数与第二太阳轮S2齿数之比为3.2。
9.根据权利要求1所述的多挡位行星式变速器，其特征在于，所述第三齿圈R3齿数与第三太阳轮S3齿数之比为2.5。
10.根据权利要求1所述的多挡位行星式变速器，其特征在于，所述第四齿圈R4齿数与第四太阳轮S4齿数之比为1.6。
11.根据权利要求1所述的多挡位行星式变速器，其特征在于，所述第五齿圈R5齿数与第五太阳轮S5齿数之比为1.6。
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