專利名稱：一種用于自動變速箱配合正倒機(jī)構(gòu)使用的五檔行星變速器的制作方法
一種用于自動變速箱配合正倒機(jī)構(gòu)使用的五檔行星變速器本發(fā)明涉及變速器，具體地講，涉及自動變速箱的變速器。 [背景技術(shù)]自動變速箱的變速機(jī)構(gòu)改變液力變矩器輸出的轉(zhuǎn)速和扭矩，將改變后的轉(zhuǎn)速和扭 矩通過輸出軸輸出，以滿足實際需要。眾所周知，對于手動變速箱來說，檔位過多會導(dǎo)致駕 駛員疲于頻繁換檔，但是自動變速箱的換檔不需要駕駛員手動操作，不存在此問題，實際 上，自動變速箱的檔位越多，傳動比系列越易被優(yōu)化，其動力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性越好，所以 盡量使用實現(xiàn)較多檔位的方案。另外，多自由度行星變速器的換檔邏輯是一個難題，多自由度行星變速器實現(xiàn)每 一個檔位需要接合多個操縱件(離合器或制動器)，如果換檔邏輯不好，即相鄰兩個檔位需 要改變多個操縱件，會使整個操縱系統(tǒng)復(fù)雜化，影響變速器的換檔品質(zhì)和使用壽命。當(dāng)確定了變速器需要實現(xiàn)的傳動比系列后，選擇好的傳動簡圖是一項重要且復(fù)雜 的工作，重要的是因為變速器的效率、尺寸和可靠性直接取決于傳動簡圖，復(fù)雜則是因為用 多個行星排組成要求檔位的多自由度行星變速器，可能的方案數(shù)量巨大，如何從數(shù)量浩繁 的可能方案中找到滿足要求(如每個檔位的傳動比大小、行星輪最大相對轉(zhuǎn)速、好的操縱 順序等)的方案，是多年來的難題。本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種用于自動變速箱配 合正倒機(jī)構(gòu)使用的五檔行星變速器，該行星變速器配合正倒機(jī)構(gòu)可以實現(xiàn)五前五倒十個檔 位，并實現(xiàn)操縱邏輯的優(yōu)化，相鄰兩個檔位只需改變一個操縱件(離合器或制動器)，提高 了變速器的換檔品質(zhì)和使用壽命，縮小了換檔時間。本發(fā)明提供的一種用于自動變速箱配合正倒機(jī)構(gòu)使用的五檔行星變速器，其改進(jìn) 之處在于所述變速器包括正號行星排和負(fù)號行星排，操縱件和基本構(gòu)件；所述正號行星排 為第一簡單行星排，所述負(fù)號行星排包括第二個簡單行星排和第三個簡單行星排；所述操 縱件包括離合器和制動器；所述基本構(gòu)件包括輸入軸、輸出軸、制動構(gòu)件和輔助構(gòu)件。本發(fā)明提供的第一優(yōu)選的用于自動變速箱配合正倒機(jī)構(gòu)使用的五檔行星變速器， 其中第一個簡單行星排由一排齒圈R1、一排行星架PC1、一排太陽輪Sl和一排行星輪Pl及 Pl'組成，一排行星輪Pl和一排齒圈Rl嚙合、一排行星輪Pl'與一排太陽輪Sl嚙合，同時 行星輪Pl與Pl'在行星架PCl內(nèi)嚙合，一排行星架PCl支撐一排行星輪Pl及Pl'；第二個簡單行星排由二排齒圈R2、二排行星架PC2、二排太陽輪S2和二排行星輪 P2組成，二排行星輪P2同時和二排齒圈R2、二排太陽輪S2嚙合，二排行星架PC2支撐二排 行星輪P2;第三個簡單行星排由三排齒圈R3、三排行星架PC3、三排太陽輪S3和三排行星輪 P3組成，三排行星輪P3同時和三排齒圈R3、三排太陽輪S3嚙合，三排行星架PC3支撐三排
3行星輪P3。本發(fā)明提供的第二優(yōu)選的用于自動變速箱配合正倒機(jī)構(gòu)使用的五檔行星變速器， 其中所述輸入軸用1個軸承支撐在變速器殼體上，一排行星架PCl和二排齒圈R2用個軸承 分別支撐在輸入軸和二排PC2上，輸出軸與二排行星架PC2、三排行星架PC3緊固連接；所 述離合器C2的內(nèi)榖與一排太陽輪Sl連接，C2的外轂及制動器B2的內(nèi)轂與一排行星架PCl 連接，制動器C2的外轂固定安裝在變速器殼體上。本發(fā)明提供的第三優(yōu)選的用于自動變速箱配合正倒機(jī)構(gòu)使用的五檔行星變速器， 其中一排行星輪Pi及Pi'安裝在一排行星架PCI之中，一排太陽輪Sl和行星輪Pl'相嚙 合，Pl—排大齒圈Rl嚙合，同時Pl與Pl'在框架內(nèi)嚙合，一排大齒圈Rl與三排大齒圈R3 固定連接；二排行星輪P2安裝在二排行星架PC2之中，二排太陽輪S2和二排行星輪P2相嚙 合，二排行星輪P2與二排大齒圈R2嚙合，二排太陽輪S2與離合器C3的內(nèi)轂連為一體，離合 器C3的外榖固定安裝在變速器殼體上，二排的行星架PC2通過花鍵與輸出軸連接在一起；三排行星輪P3安裝在三排行星架PC3之中，三排太陽輪S3和三排行星輪P3嚙合， 三排行星輪P3與三排大齒圈R3嚙合，三排太陽輪S3與制動器B3的內(nèi)轂連在一起，制動器 B3的外轂安裝在變速器殼體上。本發(fā)明提供的第四優(yōu)選的用于自動變速箱配合正倒機(jī)構(gòu)使用的五檔行星變速器， 其中每個簡單行星排的內(nèi)傳動比的絕對值為1.8-3。本發(fā)明提供的第五優(yōu)選的用于自動變速箱配合正倒機(jī)構(gòu)使用的五檔行星變速器， 其中每個簡單行星排的內(nèi)傳動比分別為一排齒圈 Rl 與二排太陽輪 Sl ZS1/ZS1 = -2. 5 ；二排齒圈 R2 與二排太陽輪 S2 :ZE2/ZS2 = 1. 895 ；三排齒圈R3與三排太陽輪S3 :ZE3/ZS3 = 2. 52。此種配合正倒機(jī)構(gòu)實現(xiàn)的五檔變速器包括輸入軸，輸出軸，一個正號行星排，兩個 負(fù)號行星排，四個操縱件；四個操縱件將每個行星排的基本元件與輸入軸、輸出軸連接，實 現(xiàn)所需的變速控制。其中，輸入構(gòu)件為主動件；輸出構(gòu)件為被動件；輔助構(gòu)件不承受外力矩的基本構(gòu) 件。本發(fā)明能夠以3個行星排配合正倒機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)五前五倒共計十個檔位，此行星 變速器由兩個負(fù)號排和一個正號排組成，用四個操縱件(兩個離合器、兩個制動器)將每個 排的基本元件(齒圈、行星架和太陽輪)與輸入軸、輸出軸和殼體進(jìn)行直接或間接連接。

圖1是本發(fā)明提供的一種用于自動變速箱配合正倒機(jī)構(gòu)使用的五檔行星變速器 原理圖；圖2是本發(fā)明提供的一種用于自動變速箱配合正倒機(jī)構(gòu)使用的五檔行星變速器 中每個基本構(gòu)件的相對轉(zhuǎn)速平面圖；圖3是本發(fā)明提供的一種用于自動變速箱配合正倒機(jī)構(gòu)使用的五檔行星變速器 結(jié)構(gòu)圖中1、輸入軸；2、輸出軸；3、制動構(gòu)件；4、制動構(gòu)件；5、輔助構(gòu)件；6、輔助構(gòu)件； R1、一排齒圈；PC1、一排行星架；Si、一排太陽輪；P1、一排行星輪；Pl'、一排行星輪；R2、二 排齒圈；PC2、二排行星架；S2、二排太陽輪；P2、二排行星輪，R3、三排齒圈；PC3、三排行星 架；S3、三排太陽輪；P3、三排行星輪，B2、制動器；B3、制動器；C2、離合器；C3、離合器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種用于自動變速箱配合正倒機(jī)構(gòu)使用的五檔行 星變速器，具有以下優(yōu)點1、實現(xiàn)了國內(nèi)關(guān)于行星變速器此類設(shè)計的首創(chuàng)；2、為傳動簡圖的優(yōu)化，減少了自動變速箱的尺寸，減輕了變速箱的重量，降低了制
造費用；3、變速器行星輪相對轉(zhuǎn)速較低，易于結(jié)構(gòu)設(shè)計；4、同時，每相鄰兩個檔位的切換只需要動作一個操縱件，易于設(shè)計換檔控制器。 [具體實施方式
]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明提供的一種用于自動變速箱配合正倒機(jī)構(gòu) 使用的五檔行星變速器作進(jìn)一步更詳細(xì)的說明。實施例1如圖1所示，本實施例的用于自動變速箱的行星變速器，由兩個負(fù)號行星排和一 個正號行星排組成，共有四個操縱件(兩個離合器、兩個制動器)，六個基本構(gòu)件輸入軸， 輸出軸2，制動構(gòu)件3 ；制動構(gòu)件4 ；輔助構(gòu)件5 ；輔助構(gòu)件6。此行星變速器可以實現(xiàn)五個前進(jìn)檔，配合正倒機(jī)構(gòu)可實現(xiàn)五個前進(jìn)檔和五個倒退 檔。第一個行星排為簡單正號行星排，由一排齒圈R1、一排行星架PC1、一排太陽輪Sl 和一排行星輪Pl及Pl'組成，一排行星輪Pl和一排齒圈Rl嚙合、行星輪Pl'和一排太陽 輪Sl嚙合，Pl及Pl'在行星架內(nèi)嚙合，一排行星架PCl支撐一排行星輪Pl及Pl'。第二、三個行星排為簡單負(fù)號排，與第一個行星排不同之處在于，這兩個行星排的 行星架僅支撐了一組徑向均布的行星輪，這組行星輪同時與太陽輪和齒圈相嚙合。本實施例的變速器每個行星排的內(nèi)傳動比，即相嚙合的齒輪的齒數(shù)比分別為一排齒圈 Rl 與二排太陽輪 Sl :ZE1/ZS1 = -2. 5 ；二排齒圈 R2 與二排太陽輪 S2 :ZE2/ZS2 = 1. 895 ；三排齒圈R3與三排太陽輪S3 :ZE3/ZS3 = 2. 52。以下是每個檔位實現(xiàn)的說明，此變速器實現(xiàn)的五個檔位分別標(biāo)記為D1 D5，由 于此變速器為三自由度變速器，實現(xiàn)某一個檔位需要動作兩個操縱件，消除兩個自由度，方 可實現(xiàn)固定輸入與輸出，現(xiàn)分析如下(1)結(jié)合制動器B2和離合器C3實現(xiàn)Dl檔，制動器B2結(jié)合后，一排行星架PCl及 二排齒圈R2與變速箱殼體連在一起，其轉(zhuǎn)速為零，離合器C3結(jié)合后，二排太陽輪S2與一排 齒圈Rl及三排齒圈R3連為一體。動力通過輸入軸1輸入，然后通過一排齒圈Rl將動力傳送給二排太陽輪S2，由于 二排組成行星排的兩個基本構(gòu)件都有固定的轉(zhuǎn)速，故其行星架PC2的轉(zhuǎn)速是固定的，行星 架PC2與輸出軸2用花鍵連在一起，于是輸出軸也具有了固定的轉(zhuǎn)速，動力也隨之輸出，此檔位只有前兩個行星排工作；(2)結(jié)合制動器B2和制動器B3實現(xiàn)D2檔，與前一個檔位相比，此檔位只變換一個操縱件，當(dāng)B3結(jié)合時，三排太陽輪S3與殼 體連在一起，其轉(zhuǎn)速為零。動力通過輸入軸1輸入，由于一排行星架PCl固定，動力通過一排齒圈Rl輸出，由 于一排齒圈與三排齒圈固連在一起，三排齒圈R3與一排齒圈Rl具有相同的轉(zhuǎn)速，由于三排 太陽輪S3轉(zhuǎn)速為零，使得三排行星架PC3具有了固定的轉(zhuǎn)速，PC3與輸出軸用花鍵連接，最 后由輸出軸2輸出動力，此時，只有第一和第三行星排工作，第二排不參加工作；(3)結(jié)合制動器B3和離合器C3實現(xiàn)D3檔，同理，制動器B3結(jié)合，三排太陽輪S3轉(zhuǎn)速為零，C3結(jié)合，一排齒圈Rl、二排太陽輪 S2、三排齒圈R3連為一體，三者具有相同的轉(zhuǎn)速。動力通過輸入軸1輸入，然后通過一排齒圈Rl及一排行星架PCl將動力傳送給二 排太陽輪S2及齒圈R2，由于三排齒圈R3與一排齒圈Rl及二排太陽輪連在一起，三者具有 相同的轉(zhuǎn)速，動力也隨之傳至第三行星排，由于整體的自由度已經(jīng)通過約束減少為一，二、 三排行星架具有固定的轉(zhuǎn)速，輸出軸2隨之輸出動力，此檔位情況下，三個行星排均參加工 作；(4)結(jié)合制動器B3和離合器C2實現(xiàn)D4檔，制動器B3結(jié)合，三排太陽輪S3轉(zhuǎn)速為零，離合器C2結(jié)合，使得一排太陽輪Sl與 一排行星架PCi具有了相同的轉(zhuǎn)速，同一行星排中的三個基本構(gòu)件中的兩個具有相同的轉(zhuǎn) 速，第三構(gòu)件轉(zhuǎn)速必然與此量基本構(gòu)件相同。動力通過輸入軸1輸入，然后通過一排齒圈R1、一排行星架PCl傳至第二、第三 行星排，同理在第三行星排中，已經(jīng)有兩個基本構(gòu)件的轉(zhuǎn)速已經(jīng)確定，于是第三個基本構(gòu)件 PC3的轉(zhuǎn)速已經(jīng)確定，動力傳至輸出軸，最后由輸出軸2輸出動力，此檔位情況下，只有第三 行星排參加工作，第一、二行星排均整體回轉(zhuǎn)；(5)結(jié)合離合器C2和離合器C3實現(xiàn)D5檔，離合器C2及C3均結(jié)合，第一行星排及 第二行星排中的三個基本構(gòu)件的兩個均具有相同的轉(zhuǎn)速，都是與輸入軸的轉(zhuǎn)速相同，由于 第三行星排的齒圈R3與第一行星排的齒圈Rl連在一起，隨之也具有相同的轉(zhuǎn)速，此種情況 下，三個行星排均整體回轉(zhuǎn)，都是與輸入軸的轉(zhuǎn)速相同，此擋為直接檔，傳動比為1。根據(jù)圖1所示變速器的傳動簡圖，可得出圖2所示變速器的相對轉(zhuǎn)速圖，其中圖2 所示的每條直線表示為六個基本構(gòu)件(其中輸入構(gòu)件在無窮遠(yuǎn)處)和兩個離合器C1、C2的 零直線。由圖2可以看出，每個構(gòu)件在每個檔位中的相對轉(zhuǎn)速大小(假設(shè)輸入構(gòu)件的轉(zhuǎn)速 為1)，以及組成每個行星排的三個基本構(gòu)件(在相對轉(zhuǎn)速圖上三個基本構(gòu)件的零直線交于
——占)
；^ / ο表1為行星變速器檔位和傳動比，此表描述了實現(xiàn)每個檔位所需要結(jié)合的操縱 件，同時給出了檔位之間的階比。表1實現(xiàn)每個檔位的操縱件結(jié)合順序及傳動比
權(quán)利要求
一種用于自動變速箱配合正倒機(jī)構(gòu)使用的五檔行星變速器，其特征在于所述變速器包括正號行星排和負(fù)號行星排，操縱件和基本構(gòu)件；所述正號行星排為第一簡單行星排，所述負(fù)號行星排包括第二個簡單行星排和第三個簡單行星排；所述操縱件包括離合器和制動器；所述基本構(gòu)件包括輸入軸(1)、輸出軸(2)、制動構(gòu)件(3，4)和輔助構(gòu)件(5，6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五檔行星變速器，其特征在于第一個簡單行星排由一排齒圈R1、一排行星架PC1、一排太陽輪Sl和一排行星輪Pl及 Pl'組成，一排行星輪Pl和一排齒圈Rl嚙合、一排行星輪Pl'與一排太陽輪Sl嚙合，同時 行星輪Pl與Pl'在行星架PCl內(nèi)嚙合，一排行星架PCl支撐一排行星輪Pl及Pl'；第二個簡單行星排由二排齒圈R2、二排行星架PC2、二排太陽輪S2和二排行星輪P2組 成，二排行星輪P2同時和二排齒圈R2、二排太陽輪S2嚙合，二排行星架PC2支撐二排行星 輪P2 ；第三個簡單行星排由三排齒圈R3、三排行星架PC3、三排太陽輪S3和三排行星輪P3組 成，三排行星輪P3同時和三排齒圈R3、三排太陽輪S3嚙合，三排行星架PC3支撐三排行星 輪P3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五檔行星變速器，其特征在于所述輸入軸用1個軸承支撐在變速器殼體上，一排行星架PCl和二排齒圈R2用個軸承 分別支撐在輸入軸和二排PC2上，輸出軸與二排行星架PC2、三排行星架PC3緊固連接；所 述離合器C2的內(nèi)榖與一排太陽輪Sl連接，C2的外轂及制動器B2的內(nèi)轂與一排行星架PCl 連接，制動器C2的外轂固定安裝在變速器殼體上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的五檔行星變速器，其特征在于一排行星輪Pl及Pl'安裝在一排行星架PCl之中，一排太陽輪Sl和行星輪Pl'相嚙 合，Pl —排大齒圈Rl嚙合，同時Pl與Pl'在框架內(nèi)嚙合，一排大齒圈Rl與三排大齒圈R3 固定連接；二排行星輪P2安裝在二排行星架PC2之中，二排太陽輪S2和二排行星輪P2相嚙合， 二排行星輪P2與二排大齒圈R2嚙合，二排太陽輪S2與離合器C3的內(nèi)轂連為一體，離合器 C3的外榖固定安裝在變速器殼體上，二排的行星架PC2通過花鍵與輸出軸連接在一起；三排行星輪P3安裝在三排行星架PC3之中，三排太陽輪S3和三排行星輪P3嚙合，三 排行星輪P3與三排大齒圈R3嚙合，三排太陽輪S3與制動器B3的內(nèi)轂連在一起，制動器B3 的外轂安裝在變速器殼體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的五檔行星變速器，其特征在于每個簡單行星排的內(nèi)傳動比的 絕對值為1.8-3。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的五檔行星變速器，其特征在于每個簡單行星排的內(nèi)傳動比分 別為一排齒圈Rl與二排太陽輪Sl :ZE1/ZS1 = -2. 5 ；二排齒圈R2與二排太陽輪S2 :ZE2/ZS2 = 1. 895 ；三排齒圈R3與三排太陽輪S3 :ZE3/ZS3 = 2. 52。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于自動變速箱配合正倒機(jī)構(gòu)使用的五檔行星變速器，其特征在于所述變速器包括正號行星排和負(fù)號行星排，操縱件和基本構(gòu)件；所述正號行星排為第一簡單行星排，所述負(fù)號行星排包括第二個簡單行星排和第三個簡單行星排；所述操縱件包括離合器和制動器；所述基本構(gòu)件包括輸入軸(1)、輸出軸(2)、制動構(gòu)件(3，4)和輔助構(gòu)件(5，6)。該變速器的優(yōu)點為傳動簡圖的優(yōu)化，減少了自動變速箱的尺寸，減輕了變速箱的重量，降低了制造費用。
文檔編號F16H3/62GK101956795SQ20101028494
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者刑慶坤, 周廣明, 李慎龍, 李洪武, 程燕, 許晉 申請人:中國北方車輛研究所