一种八前八倒行星变速机构

摘要

本发明公开了一种八前八倒行星变速机构，可以实现八前八倒共计十六个挡位，具有高集成、高紧凑、多挡位及易拆装等特性。该行星变速器包括：两个双内啮合行星排、两个普通行星排、八个操纵件和六个传动构件，其中两个双内啮合行星排分别为第一双内啮合行星排和第二双内啮合行星排；两个普通行星排分别为普通负号行星排及普通正号行星排；八个操纵件分别为四个离合器和四个制动器。本发明能够以四个行星排实现八前八倒共计十六个挡位，此行星变速器有两个双内啮合行星排和两个普通行星排组成，用八个操纵件(四个离合器、四个制动器)将每个排的基本构件与输入输出轴直接或间接连接，通过减少各基本构件的旋转自由度实现各个挡位。

说明书

技术领域

本发明涉及一种变速机构，具体涉及一种可用于自动变速箱的八挡变速机构，属于变速机构设计领域。

背景技术

自动变速箱的变速机构通过改变液力变矩器输出的转速和转矩以适应车辆行驶需求，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，所以尽量使用实现较多挡位的方案；行星变速机构的传动效率、几何尺寸和可靠性在很大程度上取决于传动简图，传动简图方案的优选是一项复杂且繁琐的工作。所以，提出一种更加紧凑、高效的新型变速机构以从根本上提高整车的动力性和经济性十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种八前八倒行星变速机构，可以实现八前八倒共计十六个挡位，具有高集成、高紧凑、多挡位及易拆装等特性。

所述的八前八倒行星变速机构包括：第一双内啮合行星排、第一离合器、第一制动器、正倒机构和四档行星变速机构；所述四档行星变速机构包括行星排A、行星排B、第三离合器、第四离合器、第三制动器和第四制动器；

所述第一双内啮合行星排包括：第一齿圈、第一行星架、第一太阳轮和第一行星轮，所述第一行星轮具有内齿和外齿，其外齿与所述第一齿圈啮合，内齿与所述第一太阳轮啮合，第一行星架用于支撑第一行星轮；

所述行星排A包括：第三齿圈、第三行星架、第三太阳轮和第三行星轮；所述第三行星轮支撑在所述第三行星架上，所述第三行星轮与所述第三齿圈内啮合，同时与所述第三太阳轮外啮合；所述行星排B包括双联行星轮、第四太阳轮和第五太阳轮，所述行星排B与所述行星排A共用第三行星架，即所述双联行星轮支撑在所述第三行星架；所述双联行星轮分别和第四太阳轮、第五太阳轮啮合；

其连接关系为：输入轴与第一双内啮合行星排相连，第一双内啮合行星排通过所述正倒机构与所述四档行星变速机构相连，具体为：所述输入轴与第一双内啮合行星排的第一太阳轮相连，第一行星架分别与所述第一离合器的外毂和第一制动器的内毂相连，第一制动器的外毂固定；第一齿圈、第一离合器的内毂分别和所述正倒机构的输入端相连；所述正倒机构的输出端分别与所述第四太阳轮和第三离合器的内毂相连；所述第三太阳轮分别与所述第三离合器的外毂和第三制动器的内毂连接，第三制动器的外毂固定；所述第三齿圈分别与所述第四离合器的外毂和第四制动器的内毂连接，第四制动器的外毂固定；输出轴分别与第五太阳轮和第四离合器的内毂相连。

所述正倒机构包括：第二双内啮合行星排、第二离合器和第二制动器；

所述双内啮合行星排包括：第二行星架、第二齿圈、第二太阳轮及具有内外齿的第二行星轮；所述第二行星轮的外齿与第三齿圈啮合，内齿与第三太阳轮啮合，所述第三行星架用于支撑第三行星轮；

所述第二行星架作为所述正倒机构的输入端分别与所述第一齿圈、第一离合器的内毂相连，第二太阳轮作为所述正倒机构的输出入端分别与所述第四太阳轮和第三离合器的内毂相连；

所述第二离合器和第二制动器联动，即当第二制动器结合时，第二离合器分离；当第二离合器结合时，第二制动器分离；当所述第二制动器结合时，制动所述第二齿圈；当所述第二离合器结合时，所述第二行星架与第二齿圈同步转动。

该变速机构具有八个前进档，分别为D1档-D8档：

当所述第一制动器、第二离合器、第三制动器和第四制动器结合时，为D1档；

当所述第一离合器、第二离合器、第三制动器和第四制动器结合时，为D2档；

当所述第一制动器、第二离合器、第三离合器和第四制动器结合时，为D3档；

当所述第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四制动器结合时，为D4档；

当所述第一制动器、第二离合器、第三制动器和第四离合器结合时，为D5档；

当所述第一离合器、第二离合器、第三制动器和第四离合器结合时，为D6档；

当所述第一制动器、第二离合器、第三离合器和第四离合器结合时，为D7档；

当所述第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器结合时，为D8档。

该变速机构具有八个倒挡，分别为R1档-R8档：

当所述第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器结合时，为R1档

当所述第一离合器、第二制动器、第三制动器和第四制动器结合时，为R2档；

当所述第一制动器、第二制动器、第三离合器和第四制动器结合时，为R3档；

当所述第一离合器、第二制动器、第三离合器和第四制动器结合时，为R4档；

当所述第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四离合器结合时，为R5档；

当所述第一离合器、第二制动器、第三制动器和第四离合器结合时，为R6档；

当所述第一制动器、第二制动器、第三离合器和第四离合器结合时，为R7档；

当所述第一离合器、第二制动器、第三离合器和第四离合器结合时，为R8档。

有益效果：

(1)该八前八倒行星变速机构，通过采用双内啮合行星排、离合器C1与制动器B1联动、离合器C2和制动器B2联动，减少了自动变速箱的零件数、尺寸，减轻了变速箱的重量，降低了制造费用。

(2)本发明能够以四个行星排实现八前八倒共计十六个挡位，此行星变速器有两个双内啮合行星排和两个普通行星排组成，用八个操纵件(四个离合器、四个制动器)将每个排的基本构件(齿圈、行星架和太阳轮)与输入输出轴(或箱体)直接或间接连接，通过减少各基本构件的旋转自由度实现各个挡位。

附图说明

图1为本发明的传动简图；

其中：1-输入轴、2-输出轴、3-第一传动构件、4-第二传动构件、5-第三传动构件、6-第四传动构件、7-第五传动构件、8-第六传动构件

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细说明。

本实施例提供一种八前八倒行星变速机构，采用双内啮合行星排，传动简图优化，可较大程度减小整体尺寸，提高传动效率，增大传递功率。

该行星变速机构适用于以发动机或电机为动力源的车辆自动变速器，各行星排按顺序排列，行星排之间利用传动构件连接，输入轴与输入构件相连，将动力源输出的动力传入该行星变速机构；输出轴与输出构件连接，通过分动器或差速器将动力传至前、后桥或左、右驱动轮。

具体的，如图1所示，该行星变速器包括：两个双内啮合行星排、两个普通行星排、八个操纵件和六个传动构件，其中两个双内啮合行星排分别为第一双内啮合行星排CGR1和第二双内啮合行星排CGR2；两个普通行星排分别为普通负号行星排PGS1及普通正号行星排PGS2；八个操纵件分别为第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3、第四离合器C4；第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3和第四制动器B4；六个传动构件分别为第一传动构件3、第二传动构件4、第三传动构件5、第四传动构件6、第五传动构件7和第六传动构件8。此行星变速机构可以实现八个前进档位，其中第二双内啮合行星排CGR2为换向排，该排速比为负时，可实现八个倒退挡，若车辆装载其他类型正倒机构，可将该排取消，其余连接方式不变。其中第一离合器C1与第一制动器B1联动，即第一离合器C1结合时，第一制动器B1分离，第一离合器C1分离时，第一制动器B1制动；第二离合器C2和第二制动器B2联动，即第二离合器C2结合时，第二制动器B2分离，第二离合器C2分离时，第二制动器B2制动。

其中第一双内啮合行星排CGR1由第一齿圈R1、第一行星架CA1、第一太阳轮S1和第一行星轮组成，其中第一行星轮具有内齿和外齿，其外齿与第一齿圈R1啮合，内齿与第一太阳轮S1啮合，第一行星架CA1用于支撑第一行星轮。第二双内啮合行星排CGR2的组成及连接方式与第一双内啮合行星排CGR1相同，由第二齿圈R2、第二行星架CA2、第二太阳轮S2和第一行星轮组成。其中第二行星轮具有内齿和外齿，其外齿与第二齿圈R2啮合，内齿与第二太阳轮S2啮合，第二行星架CA2用于支撑第二行星轮。

负号行星排PGS1由第三齿圈R3、第三行星架CA3、第三太阳轮S3和若干个第三行星轮(一般为3个或4个)组成，其中每个第三行星轮和第三齿圈R3啮合，同时和第三太阳轮S3啮合，第三行星架CA3支撑第三行星轮。正号行星排PGS2与负号行星排PGS1共用第三行星架CA3，此外正号行星排PGS2还包括若干个双联行星轮、第四太阳轮S4和第五太阳轮S5，其中每个双联行星轮分别和第四太阳轮S4、第五太阳轮S5啮合，第三行星架CA3支撑双联行星轮。

对于双内啮合行星排CRG1和CRG2，特性参数k为行星排齿圈齿数与行星轮内齿齿数之积、行星轮外齿齿数与太阳轮齿数之积两者的比值，对于负号行星排PGS1，特性参数k为第三齿圈R3齿数与第三太阳轮S3齿数的比值，对于正号行星排PGS2，特性参数k为第五太阳轮S5齿数和其啮合行星轮齿数的乘积与第四太阳轮S4齿数和其啮合行星轮的齿数的乘积之间的比值，本实施例中四个行星排的特性参数分别为：k₁＝1.3687、k₂＝1.4、k₃＝3.1573、k₄＝3.2813，其中k₁为第一双内啮合行星排CGR1的特性参数，k₂为第二双内啮合行星排CGR1的特性参数，k₃为负号行星排PGS1的特性参数，k₄为正号行星排PGS2的特性参数。

其连接关系为：输入轴1与第一双内啮合行星排CGR1的第一太阳轮S1相连，第一传动构件3分别与第一行星架CA1、第一离合器C1的外毂和第一制动器B1的内毂相连，第一制动器B1的外毂固定；第二传动构件4分别与第一齿圈R1、第一离合器C1的内毂和第二双内啮合行星排CGR2的第二行星架CA2相连；第三传动构件5分别与第二双内啮合行星排CGR2的第二齿圈R2、第二离合器C2的外毂和第二制动器B2的内毂相连，第二制动器B2的外毂固定；第四传动构件6分别与第二双内啮合行星排CGR2的第二太阳轮S2、正号行星排PGS2的第四太阳轮S4和第三离合器C3的内毂相连；第五传动构件7分别与负号行星排PGS1的第三太阳轮S3、第三离合器C3的外毂和第三制动器B3的内毂连接，第三制动器B3的外毂固定；第六传动构件8分别与负号行星排PGS1的第三齿圈R3、第四离合器C4的外毂和第四制动器B4的内毂连接，第四制动器B4的外毂固定。输出轴2分别与第五太阳轮S5和第四离合器C4的内毂相连。由此可知，第一制动器B1用于制动第一传动构件3；第二制动器B2用于制动第三传动构件5，第三制动器B3用于制动第五传动构件7，第四制动器B4用于制动第六传动构件8；第一离合器C1用于连接第一传动构件3和第二传动构件4；第二离合器C2用于连接第二传动构件4和第三传动构件5；第三离合器C3用于连接第四传动构件6和第五传动构件7；第四离合器C4用于连接第六传动构件8和输出轴2。

以下是各个档位实现的说明，此变速机构实现的八个前进档位分别标记为：D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7和D8，实现的八个倒档为分别标记为R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8：由于此变速器为五自由度变速器，实现某一个档位需要动作四个操纵件，消除另四个自由度，方可实现固定输入与输出，现分析如下：

(1)结合第一制动器B1、第二离合器C2、第三制动器B3和第四制动器B4实现D1档：

结合第一制动器B1，第一双内啮合行星排CGR1的第一行星架CA1转速为零，结合第二离合器C2，第二双内啮合行星排CGR1的第二行星架CA2与第二齿圈R2转速相同(即同步转动)，结合第三制动器B3，第三太阳轮S3转速为零，结合第四制动器B4，第三齿圈R3转速为零。

此时动力通过输入轴1输入，由于第一行星架CA1转速为零，动力通过第一太阳轮S1输入后，通过第一齿圈R1减速后输出至第二传动构件4，由于第二行星架CA2与第二齿圈R2转速相同，动力通过第二传动构件4输入后，通过第二太阳轮S2无变动输出至第四传动构件6，由于第三太阳轮S3、第三齿圈R3转速为零，动力由第四传动构件6输入后，通过第四太阳轮S4，经第五太阳轮S5减速输出至输出轴2输出，从而实现D1档。

(2)结合第一离合器C1、第二离合器C2、第三制动器B3和第四制动器B4实现D2档：

结合第一离合器C1，第一行星架CA1与第一齿圈R1转速相同，结合第二离合器C2，第二行星架CA2与第二齿圈R2转速相同，结合第三制动器B3，第三太阳轮S3转速为零，结合第四制动器B4，第三齿圈R3转速为零。

此时动力通过输入轴1输入，由于第一行星架CA1与第一齿圈R1转速相同，动力通过第一太阳轮S1输入后，通过第一齿圈R1无变动输出至第二传动构件4，由于第二行星架CA2与第二齿圈R2转速相同，动力通过第二传动构件4输入后，通过第二太阳轮S2无变动输出至第四传动构件6，由于第三太阳轮S3、第三齿圈R3转速为零，动力由第四传动构件6输入后，通过第四太阳轮S4，经第五太阳轮S5减速输出至输出轴2输出，从而实现D2档。

(3)结合第一制动器B1、第二离合器C2、第三离合器C3和第四制动器B4实现D3档：

结合第一制动器B1，第一行星架CA1转速为零，结合第二离合器C2，第二行星架CA2与第二齿圈R2转速相同，结合第三离合器C3，第三太阳轮S3与第二太阳轮S2、第四太阳轮S4转速相同，结合制动器B4，第三齿圈R3转速为零。

此时动力通过输入轴1输入，由于第一行星架CA1转速为零，动力通过第一太阳轮S1输入后，通过第一齿圈R1减速后输出至第二传动构件4，由于第二行星架CA2与第二齿圈R2转速相同，动力通过第二传动构件4输入后，通过第二太阳轮S2无变动输出至第四传动构件6，由于第三太阳轮S3与第二太阳轮S2转速相同，第三齿圈R3转速为零，动力由第四传动构件6输入后，通过第四太阳轮S4，经第五太阳轮S5减速输出至输出轴2输出，从而实现D3档。

(4)结合第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3和第四制动器B4实现D4档：

结合第一离合器C1，第一行星架CA1与第一齿圈R1转速相同，结合第二离合器C2，第二行星架CA2与第二齿圈R2转速相同，结合第三离合器C3，第三太阳轮S3与第四太阳轮S4转速相同，结合第四制动器B4，第三齿圈R3转速为零。

此时，动力通过输入轴1输入，由于第一行星架CA1与第一齿圈R1转速相同，动力通过第一太阳轮S1输入后，通过第一齿圈R1无变动输出至第二传动构件4，由于第二行星架CA2与第二齿圈R2转速相同，动力通过第二传动构件4输入后，通过第二太阳轮S2无变动输出至第四传动构件6，由于第三太阳轮S3与二排太阳轮S2相同，第三齿圈R3转速为零，动力由第四传动构件6输入后，通过第四太阳轮S4，经第五太阳轮S5减速输出至输出轴2输出，从而实现D4档。

(5)结合第一制动器B1、第二离合器C2、第三制动器B3和第四离合器C4实现D5档：

结合第一制动器B1，第一行星架CA1转速为零，结合第二离合器C2，第二行星架CA2与第二齿圈R2转速相同，结合第三制动器B3，第三太阳轮S3转速为零，结合第四离合器C4，第三齿圈R3与第五太阳轮S5转速相同。

此时，动力通过输入轴1输入，由于第一行星架CA1转速为零，动力通过第一太阳轮S1输入后，通过第一齿圈R1减速输出至第二传动构件4，由于第二行星架CA2与第二齿圈R2转速相同，动力通过第二传动构件4输入后，通过第二太阳轮S2无变动输出至第四传动构件6，由于第三太阳轮S3转速为零，第三齿圈R3与第五太阳轮S5转速相同，动力由第四传动构件6输入后，通过第四太阳轮S4，经第五太阳轮S5减速输出至输出轴2输出，从而实现D5档。

(6)结合第一离合器C1、第二离合器C2、第三制动器B3和第四离合器C4实现D6档：

结合第一离合器C1，第一行星架CA1与第一齿圈R1转速相同，结合第二离合器C2，第二行星架CA2与第二齿圈R2转速相同，结合第三制动器B3，第三太阳轮S3转速为零，结合第四离合器C4，第三齿圈R3与第五太阳轮S5转速相同。

此时，动力通过输入轴1输入，由于第一行星架CA1与第一齿圈R1转速相同，动力通过第一太阳轮S1输入后，通过第一齿圈R1无变动输出至第二传动构件4，由于第二行星架CA2与第二齿圈R2转速相同，动力通过第二传动构件4输入后，通过第二太阳轮S2无变动输出至第四传动构件6，由于第三太阳轮S3转速为零，第三齿圈R3与第五太阳轮S5转速相同，动力由第四传动构件6输入后，通过第四太阳轮S4，经第五太阳轮S5减速输出至输出轴2输出，从而实现D5档。

(7)结合第一制动器B1、第二离合器C2、第三离合器C3和第四离合器C4实现D7档：

结合第一制动器B1，第一行星架CA1转速为零，结合第二离合器C2，第二行星架CA2与第二齿圈R2转速相同，结合第三离合器C3，第三太阳轮S3与第四太阳轮S4转速相同，结合第四离合器C4，第三齿圈R3与第五太阳轮S5转速相同。

此时，动力通过输入轴1输入，由于第一行星架CA1转速为零，动力通过第一太阳轮S1输入后，通过第一齿圈R1减速输出至第二传动构件4，由于第二行星架CA2与第二齿圈R2转速相同，动力通过第二传动构件4输入后，通过第二太阳轮S2无变动输出至第四传动构件6，由于第三太阳轮S3与第二太阳轮S2转速相同，第三齿圈R3与第五太阳轮S5转速相同，动力由第四传动构件6输入后，通过第四太阳轮S4，经第五太阳轮S5动力无变动输出至输出轴2输出，从而实现D7档。

(8)结合第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3和第四离合器C4实现D8档：

结合第一离合器C1，第一行星架CA1C与第一齿圈R1转速相同，结合第二离合器C2，第二行星架CA2与第二齿圈R2转速相同，结合第三离合器C3，第三太阳轮S3与第四太阳轮S4转速相同，结合第五离合器C4，第三齿圈R3与第五太阳轮S5转速相同。

此时，动力通过输入轴1输入，由于第一行星架CA1与第一齿圈R1转速相同，动力通过第一太阳轮S1输入后，通过第一齿圈R1无变动输出至第二传动构件4，由于第二行星架CA2与第二齿圈R2转速相同，动力通过第二传动构件4输入后，通过第二太阳轮S2无变动输出至第四传动构件6，由于第三太阳轮S3与第二太阳轮S2转速相同，第三齿圈R3与第五太阳轮S5转速相同，动力由第四传动构件6输入后，通过第四太阳轮S4，经第五太阳轮S5动力无变动输出至输出轴2输出，从而实现D8档。

(9)倒档时，第二制动器B2始终处于结合状态，此时第二齿圈R2转速为零；

结合第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3和第四制动器B4实现R1档；

结合第一制动器B1，第一双内啮合行星排CGR1的第一行星架CA1转速为零，结合第二制动器B2，第二齿圈R2转速为零，结合第三制动器B3，第三太阳轮S3转速为零，结合第四制动器B4，第三齿圈R3转速为零。

此时动力通过输入轴1输入，由于第一行星架CA1转速为零，动力通过第一太阳轮S1输入后，通过第一齿圈R1减速后输出至第二传动构件4，第二齿圈R2转速为零，

由于第二行星架CA2与第二齿圈R2转速相同，动力通过第二传动构件4输入后，通过第二太阳轮S2无变动输出至第四传动构件6，由于第三太阳轮S3、第三齿圈R3转速为零，动力由第四传动构件6输入后，通过第四太阳轮S4，经第五太阳轮S5减速输出至输出轴2输出，从而实现R1档。

结合第一离合器C1、第二制动器B2、第三制动器B3和第四制动器B4实现R2档；

结合第一制动器B1、第二制动器B2、第三离合器C3和第四制动器B4实现R3档；

结合第一离合器C1、第二制动器B2、第三离合器C3和第四制动器B4实现R4档；

结合第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3和第四离合器C4实现R5档；

结合第一离合器C1、第二制动器B2、第三制动器B3和第四离合器C4实现R6档；

结合第一制动器B1、第二制动器B2、第三离合器C3和第四离合器C4实现R7档；

结合第一离合器C1、第二制动器B2、第三离合器C3和第四离合器C4实现R8档。

表1为行星变速器挡位和传动比，此表描述了实现各个挡位所需要结合的操纵件，同时给出了各档位之间的阶比。

表1实现各档位的操纵件结合顺序及传动比

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。