專利名稱：組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー項《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》，該變速器的特點是能夠?qū)崿F(xiàn)《組合學(xué)》CS (n ^m)定律變速模式，屬于行星齒輪變速領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
一 .目前很多轎車的傳動系使用《液力自動變速器》(簡稱AT)，其基本結(jié)構(gòu)是十分著名的《辛普森行星齒輪機構(gòu)》(Simpson planet gear mechanism)。 《液力自動變速器》由《辛普森行星齒輪機構(gòu)》、《液カ變扭器》及相應(yīng)的傳感、控制、執(zhí)行元器件、輔助零件組成。優(yōu)點是能夠?qū)崿F(xiàn)自動換檔；缺點是《液カ變扭器》傳動效率難以提高，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是多檔的AT。ニ.《雙離合變速器》(Dual Clutch Transmission)(大眾系簡稱DCT)這是近十年發(fā)展十分迅猛的轎車變速器，尤其是德國大眾系轎車上應(yīng)用較多。其基本思路是將兩套變速齒輪分為偶數(shù)檔輪系和奇數(shù)檔輪系，利用雙離合器實現(xiàn)偶、奇數(shù)交替換檔(如圖I)，所以稱為《雙離合變速器》。三.越野車使用的主、副變速器，其主變速器作為常態(tài)使用，特殊困難狀況下使用副變速器，轉(zhuǎn)換為“低速檔”。四.載重車使用的雙中間軸多檔變速器，如法士特9、12、16檔變速器，其結(jié)構(gòu)特點是“雙中間軸”，類似“雙離合器”的雙軸傳輸。五.《漸開線行星齒輪變速器》(專利號93234211. 6)，其僅提出ー個行星排2檔變速比的方案，而且“實現(xiàn)這一目標(biāo)的基本條件是，兩組行星齒輪和太陽輪的中心距必須相
坐”
寸 ο六.《緊湊行星齒輪變速器》(專利號200980155796. 5)，其基本原理是選擇性地控制行星齒輪機構(gòu)3個自由度中的兩個，以實現(xiàn)兩檔變速比(最多可以有3檔變速比)，其控制系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，這種思路和控制方法在《液力自動變速器》里都有體現(xiàn)。七.汽車用的其他變速器，如傳統(tǒng)的定軸齒輪變速器、金屬鏈或金屬帶式無級變速器、滾輪轉(zhuǎn)盤式無級變速器、電控機械式自動變速器等，與本發(fā)明專利在結(jié)構(gòu)、性能上差別甚遠(yuǎn)，不再贅述，亦不在方案對比中論述。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明避免上述技術(shù)背景涉及方案的缺陷，提出ー種能夠?qū)崿F(xiàn)《組合學(xué)》定律變速模式的包括箱體、輸入軸、輸出軸等必要輔助零件組成的《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》。《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》是多級“多層行星齒輪機構(gòu)”的串聯(lián)組合，其變速比檔數(shù)符合《組合學(xué)》Cli (n ^m)定律(《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》變速比檔數(shù)也可以用各層變速比的連乘積來表示，與Cii計算結(jié)果是一致的)。I.針對《液力自動變速器》①必須使用《液カ變扭器》——本發(fā)明棄用《液カ變扭器》;
②行星齒輪副使用效率不高——本發(fā)明的每一行星齒輪副都參與多檔變速比，實現(xiàn)《組合學(xué)》模式。2.針對《雙離合變速器》①必須使用雙離合器——本發(fā)明用制動結(jié)構(gòu)代替雙離合器，實現(xiàn)動カ不中斷換檔；②齒輪副使用效率不高——本發(fā)明的每一行星齒輪副都參與多檔變速比，實現(xiàn)《組合學(xué)》模式。3.針對越野車使用的主、副箱多檔變速器本發(fā)明將多級“多層行星齒輪機構(gòu)”置于ー個箱體內(nèi)，和主、副箱多檔變速器的設(shè)計思路不同，結(jié)構(gòu)亦不同，同時又可以有效地減小變速器的空間體積。 4.針對載重車使用的雙中間軸多檔變速器雙中間軸多檔變速器是定軸輪系的齒輪變速器，本發(fā)明是動軸輪系的行星齒輪變速器，設(shè)計思路不同，結(jié)構(gòu)差別也很大。5.針對《漸開線行星齒輪變速器》(專利號93234211. 6)①《漸開線行星齒輪變速器》是有限制條件的兩檔行星齒輪變速器，且沒有多級組合的概念和實踐，本發(fā)明是將多級“多層行星齒輪機構(gòu)”串聯(lián)組合成《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》;②《漸開線行星齒輪變速器》基本條件是“兩組行星齒輪和太陽輪的中心距必須相等”，本發(fā)明“多層行星齒輪機構(gòu)”的層數(shù)為偶數(shù)(2、4、6)，其內(nèi)齒輪的分度圓直徑相等，但行星齒輪公轉(zhuǎn)半徑不等(行星齒輪和太陽輪的中心距不相等)；層數(shù)為奇數(shù)(3、5、7)，其內(nèi)齒輪的分度圓直徑不相等，但行星齒輪公轉(zhuǎn)半徑相等(行星齒輪和太陽輪的中心距相等)(圖 2)。6.針對《緊湊行星齒輪變速器》(專利號200980155796. 5)①《緊湊行星齒輪變速器》各級行星輪系的太陽輪、行星輪、內(nèi)齒輪之間的連接機構(gòu)復(fù)雜，本發(fā)明的連接機構(gòu)極為簡單太陽輪共用一個既可作為動カ輸入件，又可作為動力輸出件的太陽輪軸；行星齒輪共用一個既可作為動カ輸入件，又可作為動カ輸出件的行星架，這兩種設(shè)計思路導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上的區(qū)別很大；②《緊湊行星齒輪變速器》的轉(zhuǎn)換變速比的控制元件有太陽輪、行星輪、內(nèi)齒輪等3件，本發(fā)明轉(zhuǎn)換變速比的控制元件只有內(nèi)齒輪，這是兩種設(shè)計思路導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上的區(qū)別很大的具體體現(xiàn)；③《緊湊行星齒輪變速器》變速比檔數(shù)無法實現(xiàn)《組合學(xué)》CIS (η彡m)定律。本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》是在必要的輔助零、配件支持下，多級“多層行星齒輪機構(gòu)”的串聯(lián)組合，其變速技術(shù)方案可以分為以下兩個層次I.在ー個行星齒輪機構(gòu)(俗稱行星排)的多個空間層面上平行地安置多層行星齒輪副，組成“多層行星齒輪機構(gòu)”(圖2A是3層、圖2B是2層)；2.上述多級的“多層行星齒輪機構(gòu)”在必要的輔助零、配件支持下串聯(lián)組合成《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》，其前級“多層行星齒輪機構(gòu)”多檔變速比輸出是后級“多層行星齒輪機構(gòu)”的多檔輸入(圖3是兩級、圖4是三級)。
本發(fā)明兩層次技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)特點和有益效果I. “多層行星齒輪機構(gòu)”(圖2)①多層行星齒輪副平行地安置在一個行星齒輪機構(gòu)的多個空間層面上〔圖2A中(A-1B-1C-1)、(A- 2B-2C-2)、(A-3B-3C-3);圖 2B 中(A-lB-lC-l)、(A-2B-2C-2)〕，減小了空間體積，同時簡化了結(jié)構(gòu)；②“多層行星齒輪機構(gòu)”的太陽輪(圖2A中的A-1A-2A-3 ;圖2B中的A_1A_2)共用ー個太陽輪軸(圖2A、B中的AZ)，其既可作為動カ輸入件，又可作為動カ輸出件，便于兩級連接，同時簡化了結(jié)構(gòu)；③“多層行星齒輪機構(gòu)”的行星齒輪(圖2A中的C-1C-2C-3 ;圖2B中的C-1C-2)共用一個行星架(圖2A、B中的X)，其既可作為動カ輸入件，又可作為動カ輸出件，便于兩級連接，同時簡化了結(jié)構(gòu)；④“多層行星齒輪機構(gòu)”各層行星齒輪副的內(nèi)齒輪齒數(shù)與其配置的太陽輪齒數(shù)的比值不同，實現(xiàn)了“多層行星齒輪機構(gòu)”多檔變速比；⑤“多層行星齒輪機構(gòu)”的各內(nèi)齒輪都配置一個制動器(圖2A中SB-1SB-2SB-3 ；圖2B中的SB-1SB-2)，實現(xiàn)了動カ不中斷換檔目的，同時簡化了結(jié)構(gòu)。2.多個“多層行星齒輪機構(gòu)”在必要的輔助零、配件支持下串聯(lián)組合成《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》①在ー個箱體中實現(xiàn)了 “多層行星齒輪機構(gòu)”的多級組合，使《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》減小了空間體積，同時簡化了結(jié)構(gòu)；②《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》的每一行星齒輪副都參與多檔變速，實現(xiàn)了《組合學(xué)》模式，使《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》變速比檔數(shù)符合《組合學(xué)》(η彡m)定律，同時有效地簡化了結(jié)構(gòu)。為了量化多檔齒輪變速器結(jié)構(gòu)的繁簡，本發(fā)明導(dǎo)出多檔齒輪變速器結(jié)構(gòu)繁簡系數(shù)Kff =變速比檔數(shù)/齒輪副數(shù))，從變速比檔數(shù)/齒輪副數(shù)的量比角度比較多種齒輪變速器的機構(gòu)繁簡程度?！?—般定軸齒輪變速器是ー組齒輪副參與ー檔變速，加上連接齒輪，ff^l；·主、副變速器和雙中間軸變速器，雖然是兩個獨立的箱體和雙軸傳輸，也算實現(xiàn)了某些(不是全部)齒輪副參與兩檔變速，W > I ；· 2層/2層兩級串聯(lián)組合模式行星齒輪變速器，4檔變速比，4個齒輪副，W = I。· 2層/3層兩級串聯(lián)組合模式行星齒輪變速器，6檔變速比，5個齒輪副，W = 6/5=I. 2?！?層/2層/4層三級串聯(lián)和2層/4層兩級串聯(lián)組合模式行星齒輪變速器，8檔變速比，6個齒輪副，W = 8/6 = 1.33?！?3層/3層兩級串聯(lián)組合模式行星齒輪變速器，9檔變速比，6個齒輪副，W = 9/6=I. 5?！?3層/4層兩級串聯(lián)和2層/2層/3層三級串聯(lián)組合模式行星齒輪變速器，12檔變速比，7個齒輪副，W= 12/7 = 1.71?！?4層/4層兩級串聯(lián)和2層/2層/4層三級串聯(lián)組合模式行星齒輪變速器，16檔變速比，8個齒輪副，W= 16/8 = 2。
· 2層/3層/3層三級串聯(lián)組合模式行星齒輪變速器，18檔變速比，8個齒輪副，W=18/8 = 2. 25。· 2層/3層/4層三級串聯(lián)組合模式行星齒輪變速器，24檔變速比，9個齒輪副，W=24/9 = 2. 67。· 3層/3層/3層三級串聯(lián)組合模式行星齒輪變速器，27檔變速比，9個齒輪副，W=27/9 = 3。


附圖中有關(guān)代碼、文字的定義
圖I :雙離合變速器結(jié)構(gòu)簡圖1、2、3、4、5、6、7、R——各檔位齒輪副T1、T2、T3、T4——各換檔同步器SRl、SR2——輸入軸I、輸入軸2SCI、SC2——輸出齒輪I、輸出齒輪2L1、L2——離合器I、離合器2圖2A :本發(fā)明《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》的“3層行星齒輪機構(gòu)”結(jié)構(gòu)簡圖，其3層行星齒輪副的3個行星齒輪(C-l、C-2、C-3)的公轉(zhuǎn)半徑相等，3個內(nèi)齒輪(Β-1、Β-2、Β-3)的分度圓直徑不相等A_1、B_1、C_1、SB-I-第I層行星齒輪副的太陽輪、內(nèi)齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪制
動器A_2、B_2、C_2、SB-2-第2層行星齒輪副的太陽輪、內(nèi)齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪制
動器A_3、B_3、C_3、SB-3-第3層行星齒輪副的太陽輪、內(nèi)齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪制
動器X——“3層行星齒輪機構(gòu)”行星齒輪C-l、C-2、C_3的共用行星架AZ——“3層行星齒輪機構(gòu)”太陽輪A-1、A-2、A_3的共用軸圖2B :本發(fā)明《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》的“2層行星齒輪機構(gòu)”結(jié)構(gòu)簡圖，其2層行星齒輪副的2個行星齒輪(C-l、C-2)的公轉(zhuǎn)半徑不相等，2個內(nèi)齒輪(B-1、B-2)的分度圓直徑相等A-UB-USB-I——第I層行星齒輪副的太陽輪、內(nèi)齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪制動器A-2、B-2、SB_2——第2層行星齒輪副的太陽輪、內(nèi)齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪制動器X— “2層行星齒輪機構(gòu)”行星齒輪C-l、C-2的共用行星架，但C-l、C_2的公轉(zhuǎn)半徑不相等AZ——“2層行星齒輪機構(gòu)”太陽輪A-l、A-2的共用軸圖3 :本發(fā)明《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》具體實施方案之一“組合模式兩級3層9檔行星齒輪變速器”結(jié)構(gòu)簡圖I虛線框一“組合模式兩級3層9檔行星齒輪變速器”的第I級A1-1、B1-1、C1-1、SB1_1——第I層行星齒輪副的太陽輪、內(nèi)齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪制動器
A1-2、B1-2、C1-2、SB1_2——第2層行星齒輪副的太陽輪、內(nèi)齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪制動器A1-3、B1-3、C1-3、SB1_3——第3層行星齒輪副的太陽輪、內(nèi)齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪制動器X-I——行星輪Cl-1、Cl-2、C1-3的共用行星架AZ-I-太陽輪 Al-I、A1-2、A1_3 的共用軸II虛線框一“組合模式兩級3層9檔行星齒輪變速器”的第II級A2-1、B2-1、C2-1、SB2_1——第I層行星齒輪副的太陽輪、內(nèi)齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪制動器A2-2、B2-2、C2-2、SB2_2——第2層行星齒輪副的太陽輪、內(nèi)齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪制動器A2-3、B2-3、C2-3、SB2_3第3層行星齒輪副的太陽輪、內(nèi)齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪制動器X-2——行星輪C2-1、C2-2、C2-3的共用行星架AZ-2——太陽輪A2-1、A2-2、A2_3的共用軸本圖中箭頭表示動カ傳輸途徑，箭頭數(shù)量表示變速比數(shù)量圖4 :本發(fā)明《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》具體實施方案之ニ “組合模式三級2層8檔行星齒輪變速器”結(jié)構(gòu)簡圖I虛線框一“組合模式三級2層8檔行星齒輪變速器”的第I級 A1-1、B1-1、C1-1、SB1_1——第I層行星齒輪副的太陽輪、內(nèi)齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪制動器A1-2、B1-2、C1-2、SB1_2——第2層行星齒輪副的太陽輪、內(nèi)齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪制動器X-I——行星齒輪Cl-1、C1-2的共用行星架，Cl_l、C1-2的公轉(zhuǎn)半徑不相等AZ-I——太陽輪A1-1、A1_2的共用軸II虛線框一“組合模式三級2層8檔行星齒輪變速器”的第II級A2-1、B2-1、C2-1、SB2_1——第I層行星齒輪副的太陽輪、內(nèi)齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪制動器A2-2、B2-2、C2-2、SB2-2——第2層行星齒輪副的太陽輪、內(nèi)齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪制動器X-2——行星齒輪C2-1、C2-2的共用行星架，C2_l、C2-2的公轉(zhuǎn)半徑不相等AZ-2——太陽輪Α2-1、Α2-2的共用軸III虛線框一“組合模式三級2層8檔行星齒輪變速器”的第III級A3-1、B3-1、C3_l、SB3-1——第I層行星齒輪副的太陽輪、內(nèi)齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪制動器A3-2、B3-2、C3-2、SB3-2——第2層行星齒輪副的太陽輪、內(nèi)齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪制動器X-3——行星齒輪C3-1、C3-2的共用行星架，C3_l、C3-2的公轉(zhuǎn)半徑不相等AZ-3——太陽輪Α3-1、Α3-2的共用軸
本圖中箭頭表示動カ傳輸途徑,箭頭數(shù)量表示變速比數(shù)量具體實施方案理論上《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》的“級”和“層”都可以很多，但從實用的角度出發(fā)，“級”和“層”一般取2-4為宜，本發(fā)明專利采用兩種方案作為具體實施案例。一 . “組合模式兩級3層9檔行星齒輪變速器”即“3層行星齒輪機構(gòu)”的兩級串聯(lián)組合(圖3)要點本具體實施案例3層行星齒輪副的3個行星齒輪的公轉(zhuǎn)半徑相等，3個內(nèi)齒輪的分度圓直徑不相等。動カ傳輸途徑(參照圖3):內(nèi)燃機動力一第I級3個太陽輪(A1-1、A1-2、A1_3)—第I級共用行星架(X-I) 一第II級共用行星架(X-2) 一第II級的3個太陽輪(Α2-1、Α2-2、A2-3)—第II級的太陽輪軸(AZ-2)。本具體實施案例變速機理概述如下I. “組合模式兩級3層9檔行星齒輪變速器”第I級(圖3中I虛線框)變速機理概述·エ況定速動カ傳輸?shù)奖炯?個太陽輪(Α1-1、Α1-2、Α1-3)。①依上述エ況，制動內(nèi)齒輪(Bl-I)，同時(B1-2、B1_3)空載。行星架(X-I)輸出的傳動比=R1 = 1+ZB/ZA(ZA、ZB為的齒數(shù))。②依上述エ況，制動內(nèi)齒輪(B1-2)，同時(B1-1、B1_3)空載。行星架(X-I)輸出的傳動比=R2 = 1+ZB/ZA(ZA、ZB為A1_2、B1_2的齒數(shù))。③依上述エ況，制動內(nèi)齒輪(B1-3)，同時(B 1-UB1-2)空載。行星架(X-I)輸出的傳動比=R3 = 1+ZB/ZA(ZA、ZB為A1-3、B1_3的齒數(shù))。④依上述エ況，不制動內(nèi)齒輪(Bl-1、Bl-2、Bl_3)，3層行星齒輪副都處于空載運行狀態(tài)，為空檔。小結(jié)定速動力傳輸?shù)降贗級“3層行星齒輪機構(gòu)”，其行星架(X-I)輸出3檔變速比(HR3),但也可以是空檔。2. “組合模式兩級3層9檔行星齒輪變速器”第II級(圖3中II虛線框)變速機理概述·エ況第I級行星架(X-I)與第II級行星架(X-2)連接，輸入到本級行星架(X-2)有 3 檔傳動比(R1^ R2^R3) ο①依上述エ況，制動內(nèi)齒輪(B2-1)，同時(B2-2、B2_3)空載。太陽輪(A2-1)輸出的傳動比も=I/iBAX= 1/1+ZB/ZA(ZA、Zb 為 A2-1 、B2-1 的齒數(shù))。②依上述エ況，制動內(nèi)齒輪(B2-2)，同時(B2-1、B2_3)空載。太陽輪(A2-2)輸出的傳動比r2= l/iBAX = 1/1+ZB/ZA(ZA、Zb 為 A2-2、B2-2 的齒數(shù))。③依上述エ況，制動內(nèi)齒輪(B2-3)，同時(B2-1、B2_2)空載。太陽輪(A2-3)輸出的傳動比r3= l/iBAX = 1/1+ZB/ZA (ZA、Zb 為 A2-3、B2-3 的齒數(shù))。④依上述エ況，不制動內(nèi)齒輪(B2-1、B2-2、B2_3)，3層行星齒輪副都處于空載運行狀態(tài)，為空檔。小結(jié)第II級“3層行星齒輪機構(gòu)”有3檔變速比(HR3)輸入，有9檔變速比輸出，即 R1Ir1、R^2 > R1I^ R2I^ R2r2、R2r3> R3I^ R3r2、R3r3?？偨Y(jié)“組合模式兩級3層9檔行星齒輪變速器”每ー層行星齒輪副都參與了 2檔傳動比，符合《組合學(xué)》CS (η く m)定律。本實施方案樣機的各檔變速比設(shè)定為1檔6. 00、2檔4. 60、3檔3. 60、4檔2. 73、5檔2. 09、6檔1.64、7檔I. 25、8檔O. 98、9檔O. 75。各檔采取“等比級數(shù)”，變速范圍
6.00/0. 75 = 8. 00。ニ . “組合模式三級2層8檔行星齒輪變速器”即“2層行星齒輪機構(gòu)”的三級串聯(lián)組合(圖4)要點本具體實施案例的2層行星齒輪副的2個行星齒輪公轉(zhuǎn)半徑不相等，2個內(nèi)齒輪分度圓直徑相等，這樣的結(jié)構(gòu)比較合理。本具體實施案例動カ傳輸途徑是(參照圖4):內(nèi)燃機動カ輸出一第I級太陽輪(A1-1A1-2) 一第I級行星架(X-I) 一第II級太陽輪(A2-1A2-2) 一第II級行星架(X-2)—第III級太陽輪(A3-1A3-2)―第III級行星架(X-3)。本具體實施案例變速機理概述如下I. “組合模式三級2層8檔行星齒輪變速器”第I級(圖41虛線框)變速機理概述·エ況定速動力傳輸?shù)降贗級的2個太陽輪(A1-1、A1_2)。①如上述エ況，制動內(nèi)齒輪(Bl-I)，同時(B1-2)空載。行星架(X-I)輸出傳動比=R1= 1+ZB/ZA(ZA、ZB 為的齒數(shù))。②如上述エ況，制動內(nèi)齒輪(B1-2)，同時(Bl-I)空載。行星架(X-I)輸出傳動比=R2= 1+ZB/ZA(ZA、Zb 為 Al-2、B1-2 的齒數(shù))。③如上述エ況，不制動內(nèi)齒輪(B1-1、B1_2)，2層行星齒輪副都處于空載狀態(tài)，為空檔。 小結(jié)定速動力傳輸?shù)降贗級“2層行星齒輪機構(gòu)”，其可以有2檔變速比(も、R2)輸出，也可以是空檔。2. “組合模式三級2層8檔行星齒輪變速器”第II級(圖411虛線框)變速機理概述 エ況第I級的行星架(X-I)連接第II級的太陽輪軸(AZ-2)，第II級2個太陽輪(A2-1A2-2)有2檔變速比(RpR2)輸入。①如上述エ況，制動內(nèi)齒輪(B2-1)，同時(B2-2)空載。行星架(X-2)輸出傳動比Γι= 1+ZB/ZA(ZA、Zb 為 Α2-1、Β2-1 的齒數(shù))。②如上述エ況，制動內(nèi)齒輪(Β2-2)，同時(Β2-1)空載。行星架(Χ-2)輸出傳動比r2= 1+ZB/ZA(ZA、Zb 為 A2-2、B2-2 的齒數(shù))。③如上述エ況，不制動內(nèi)齒輪(B2-1、B2_2)，2層行星齒輪副都處于空載狀態(tài)，為空檔。
小結(jié)第II級“2層行星齒輪機構(gòu)”有2檔變速比(凡、R2)輸入，有4檔變速比輸出，即R1I^ R1I^ ^r1 > R2r2,符合《組合學(xué)》CS (n彡m)定律。3. “組合模式三級2層8檔行星齒輪變速器”第III級(圖4III虛線框)的變速機理概述·エ況第II級的行星架(X-2)連接第III級的太陽輪軸(AZ_3)，第III級2個太陽輪(A3-UA3-2)有Rf1、Rf2、R2I^ R2r2共4檔傳動比輸入。①如上述エ況，制動內(nèi)齒輪(B3-1)，同時(B3-2)空載。行星架(X-3)輸出傳動比= I+ZB/ZA (ZA, Zb 為 A3-1、B3-1 的齒數(shù))。②如上述エ況，制動內(nèi)齒輪(B3-2)，同時(B3-1)空載。
行星架(X-3)輸出傳動比b2= 1+ZB/ZA(ZA、Zb 為 A3-2、B3-2 的齒數(shù))。③如上述エ況，不制動內(nèi)齒輪(B3-1、B3_2)，第一層行星齒輪副和第二層行星齒輪副都處于空載狀態(tài)，為空檔。小結(jié)第III級“2層行星齒輪機構(gòu)”有4檔輸入，有8檔傳動比輸出，S卩 RiAbp R1I^b2' R1^b1 > R1^b2> R2I^b1' R2I^b2' R2^b1 > R2r2b2?？偨Y(jié)“組合模式三級2層8檔行星齒輪變速器”每ー層行星齒輪副都參與了 3檔變速比，符合《組合學(xué)》Cii (n ^ m)定律。本實施方案實驗樣機的各檔變速比1檔579、2檔463、3檔365、4檔292、5檔231、6檔184、7檔146、8檔117。各檔采取“等比級數(shù)”，變速范圍579/117 = 4. 95適用于大減速比的多檔變速，例如油田的抽油機變速器。說明I.本發(fā)明專利使用了高中教材《組合學(xué)》“(ま(η く m) ”的表述方式，因為①這種表述嚴(yán)謹(jǐn)，清晰、簡潔。②這是本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員應(yīng)該具備的基本數(shù)學(xué)常識，當(dāng)然，當(dāng)然，也可以用各層變速比的連乘積來表述，本發(fā)明使用了兩種表述，目的是既嚴(yán)謹(jǐn)，又通俗易懂。③《組合學(xué)》公式具有明確的排除性。例如依據(jù)《組合學(xué)》CS公式，6組(行星)齒輪副按兩級3組(層)模式組合，可實現(xiàn)9檔變速比，這是6組(行星)齒輪副可實現(xiàn)的最多檔數(shù)，排除了第10檔出現(xiàn)的可能性；同吋，9檔變速比需要的最少(行星)齒輪副是6組，也排除了少于6組(行星)齒輪副實現(xiàn)9檔變速比可能性；多于6組，就不是最簡化、最合理的結(jié)構(gòu)。《組合學(xué)》CU公式給出的結(jié)論是兩級3層行星齒輪機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)的最多變速比是9檔；反之，行星齒輪變速器9檔變速比的最簡化結(jié)構(gòu)是兩級3層行星齒輪機構(gòu)。順理成章的結(jié)論應(yīng)該是《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》是多檔行星齒輪變速器的最簡化結(jié)構(gòu)。2.《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》可實際應(yīng)用的方案為6檔2層/3層的兩級串聯(lián)組合、8檔2層/2層/2層的三級串聯(lián)組合、8檔2層/4層的兩級串聯(lián)組合、9檔3層/3層的兩級串聯(lián)組合、12檔3層/4層的兩級串聯(lián)組合、12檔2層/2層/3層的三級串聯(lián)組合、16檔4層/4層的兩級串聯(lián)組合、16檔2層/2層/4層的三級串聯(lián)組合、18檔2層/3層/3層的三級串聯(lián)組合、24檔2層/3層/4層的三級串聯(lián)組合、27檔3層/3層/3層的三級串聯(lián)組合等。非特殊情況不使用四級串聯(lián)組合。上述兩具體實施案例經(jīng)驗證
I.本發(fā)明《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》是能夠?qū)崿F(xiàn)《組合學(xué)》CSl(n ^ m)變速模式，是多檔行星齒輪變速器最簡單化結(jié)構(gòu)，這是《液力自動變速器》、《雙離合變速箱》等所列舉的諸項技術(shù)背景變速器及常規(guī)變速器不具備的特殊功能。2.本發(fā)明“《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》”由于采用了“制動式”換檔機構(gòu)，可避免使用《液カ變扭器》和《雙離合器》，不僅簡化了機構(gòu)，還可以達(dá)到不中斷動カ換檔的目的。上述兩實施案例是本發(fā)明可實施方案的具體描述，并非對本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn) 行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計構(gòu)思前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明請求保護的技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.ー種能夠?qū)崿F(xiàn)《組合學(xué)》定律變速模式的包括箱體、輸入軸、輸出軸等必要輔助零件組成的《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》，其特征是所述的《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》是多級“多層行星齒輪機構(gòu)”的串聯(lián)組合，其變速比檔數(shù)符合《組合學(xué)》Cm (η彡m)定律；
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》是多級“多層行星齒輪機構(gòu)”的串聯(lián)組合，其特征是《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》的前級“多層行星齒輪機構(gòu)”多擋變速比輸出是后級“多層行星齒輪機構(gòu)”的多擋輸入，“多層行星齒輪機構(gòu)”每一層的行星齒輪副都參與多檔變速比，實現(xiàn)了《組合學(xué)》模式，《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》變速比檔數(shù)符合《組合學(xué)》CS (η く m)定律；
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》是多級“多層行星齒輪機構(gòu)”的串聯(lián)組合，其“多層行星齒輪機構(gòu)”特征是在ー個行星齒輪機構(gòu)的多個空間層面上平行地安置多層行星齒輪副，其太陽輪軸為太陽輪共用，其行星架為行星齒輪共用；
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》是多級“多層行星齒輪機構(gòu)”的串聯(lián)組合，其“多層行星齒輪機構(gòu)”特征是“多層行星齒輪機構(gòu)”的太陽輪軸既可作為動カ輸入件，又可作為動カ輸出件；
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》是多級“多層行星齒輪機構(gòu)”的串聯(lián)組合，其“多層行星齒輪機構(gòu)”特征是“多層行星齒輪機構(gòu)”的層數(shù)為偶數(shù)，其內(nèi)齒輪的分度圓直徑相等，行星齒輪公轉(zhuǎn)半徑不等；多層行星齒輪機構(gòu)”的層數(shù)為奇數(shù)，其內(nèi)齒輪的分度圓直徑不相等，行星齒輪公轉(zhuǎn)半徑相等；
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》是多級“多層行星齒輪機構(gòu)”的串聯(lián)組合，其“多層行星齒輪機構(gòu)”特征是所述“多層行星齒輪機構(gòu)”的各內(nèi)齒輪都配置一個制動器，轉(zhuǎn)換制動內(nèi)齒輪，即可轉(zhuǎn)換變速比。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述《組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器》是多級“多層行星齒輪機構(gòu)”的串聯(lián)組合，其“多層行星齒輪機構(gòu)”特征是“多層行星齒輪機構(gòu)”各層行星齒輪副的內(nèi)齒輪齒數(shù)與其配置的太陽輪齒數(shù)的比值不同；
全文摘要
一種能夠?qū)崿F(xiàn)組合學(xué)變速模式的組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器是多級“多層行星齒輪機構(gòu)”的串聯(lián)組合，所述“多層行星齒輪機構(gòu)”是在一個行星齒輪機構(gòu)的多個空間層面上平行地安置多層行星齒輪副，“多層行星齒輪機構(gòu)”的多個太陽輪共用一個軸，“多層行星齒輪機構(gòu)”的多個行星齒輪共用一個行星架，“多層行星齒輪機構(gòu)”的多個內(nèi)齒輪各配置一個制動器；組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器前級的“多層行星齒輪機構(gòu)”輸出的多檔變速比是后級“多層行星齒輪機構(gòu)”的輸入；組合模式多級多層多檔行星齒輪變速器輸出變速比檔數(shù)符合組合學(xué)(n≤m)定律，達(dá)到多檔行星齒輪變速器最簡化結(jié)構(gòu)的目的。
文檔編號F16H3/44GK102865339SQ20121031406
公開日2013年1月9日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者縱晨光, 丁陳 申請人:縱晨光, 丁陳