专利名称：行星式多级齿轮传动机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有行星齿轮结构的变速传动机构。
技术背景现有技术利用行星齿轮传动机构实现的变速装置，被广泛用于各种车辆 、机械设备等机械传动行业，行星齿轮传动机构多采用太阳齿轮、行星齿轮 、圆环内齿轮组合来实现变速功能，各种车辆和其它运输机械大多采用两组 离合器与两组行星齿轮传动机构配合，来实现动力传动的离合、同方向传动和反方向传动的功能。目前，较多的高级汽车、重型运输车辆、工程机械和 国防装备等还装配有液力变矩器，来实现无极变速，提高机车的通过性，减 少换档次数，改善驾乘人员的舒适性，延长发动机和传动机械的寿命。但上 述装置的结构复杂，加工要求高，生产成本高，维修困难，发动机的传动效 率低，能量消耗高，使用成本高。随着工业自动化进程的进一步发展，变速装置的应用范围更加广泛，开 发出一种结构简单，变速范围大，应用范围广，综合性能好，成本低廉，能 突破现有变速技术的变速机构，是当今机械传动行业的一个方向。本发明所要解决的技术问题是提供一种行星式多级齿轮传动机构，该 传动机构具有结构简单，还可以实现动力输入和动力输出之间的离合、同方 向变速传动和反向变速传动及多级同时输出等功能。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案 一种行星式多级齿轮 传动机构，包括用于动力输入输出变速、变向的太阳齿轮组；用于形成太阳齿轮间转速差的行星齿轮组；与太阳齿轮组共同轴心的行星架；借助于轴承设于行星架上的行星轴；所述太阳齿轮组由共同轴心的多级太阳齿轮构成，其中包括一级太阳齿轮、二级太阳齿轮和三级太阳齿轮； 一级太阳齿轮包括处于所述共同轴心位 置的一级齿轮轴，二级太阳齿轮设在所述共同轴心上，三级太阳齿轮借助于 轴承套设于二级太阳齿轮上；所述行星齿轮组包括一个与一级太阳齿轮啮合的一级行星齿轮、 一个与 二级太阳齿轮啮合的二级行星齿轮和一个与三级太阳齿轮啮合的三级行星齿 轮。优选地所述机构包括输入轴，所述行星架或所述多级太阳齿轮中的任 一级太阳齿轮连接输入轴。优选地所述机构包括输出轴，所述行星架或所述多级太阳齿轮中的任 一级太阳齿轮连接输出轴。优选地所述机构还包括用于制动的液压泵，所述行星架或所述一级太 阳齿轮、所述二级太阳齿轮和所述三级太阳齿轮中任两个连接有液压泵。优选地所述行星架、 一级太阳齿轮、二级太阳齿轮和三级太阳齿轮中 任两个通过齿轮齿合连接有液压泵。优选地所述机构还包括用于制动的制动盘，所述行星架、 一级太阳齿 轮、二级太阳齿轮和三级太阳齿轮中任两个连接有制动盘。优选地所述太阳齿轮组还包括有共同轴心的四级太阳齿轮和五级太阳齿轮；均连接在所述行星轴上的、与四级太阳齿轮啮合的四级行星齿轮和与五 级太阳齿轮啮合的五级行星齿轮；其中，四级太阳齿轮通过轴承套接在所述三级太阳齿轮上，五级太阳齿 轮通过轴承套接在四级太阳齿轮上；各级太阳齿轮均连接制动盘。优选地所述行星齿轮组有多级行星齿轮构成，每级行星齿轮均由至少 两个齿轮排列构成。优选地所述太阳齿轮组有多级太阳齿轮构成，所述行星架每级太阳齿 轮均连接有传动轮。本发明的有益效果是相比现有技术，本发明行星式多级齿轮传动机构 的行星架和各级太阳齿轮中任一个均可做为输入、输出和控制装置使用,通过 控制各级太阳齿轮和行星架的转速，使动力输入和动力输出之间实现离合、同方向变速传动和反方向变速传动，其结构简单，同一结构具备多种功能， 可用于大小不同车辆、船泊、机械设备和国防装备等领域动力的变速传动装 置。下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
图1是本发明实施例一的结构示意图。图2是本发明实施例二的结构示意图。 图3是本发明实施例三的结构示意图。 图4是本发明实施例四的结构示意图。 图5是本发明实施例五的结构示意图。图6是实施例二的阻力式无级变速装置及控制方法的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种行星式多级齿轮传动机构。该传动机构包括用于动力 输入输出变速、变向的太阳齿轮组；用于形成太阳齿轮间转速差的行星齿轮 组；与太阳齿轮组共同轴心的行星架；借助于轴承设于行星架上的行星轴； 太阳齿轮组由共同轴心的多级太阳齿轮构成，其中包括一级太阳齿轮、二级 太阳齿轮和三级太阳齿轮； 一级太阳齿轮包括处于共同轴心位置的一级齿轮 轴，二级太阳齿轮设在共同轴心上，三级太阳齿轮借助于轴承套设于二级太 阳齿轮上；行星齿轮组包括一个与一级太阳齿轮啮合的一级行星齿轮、 一个 与二级太阳齿轮啮合的二级行星齿轮和一个与三级太阳齿轮啮合的三级行星 齿轮。本发明的实施例一结构如图1所示。二级太阳齿轮8通过轴承套设在一级太阳齿轮2的轴心上。三级太阳齿 轮7通过轴承套设在二级太阳齿轮8的转轴上。行星架1通过轴承套设在一 级太阳齿轮2上，并同时套设在三级太阳齿轮7上。 一级太阳齿轮2啮合有 一级行星齿轮4，它们构成一级齿轮传动机构。二级太阳齿轮8啮合有二级 行星齿轮5，构成二级齿轮传动机构。三级太阳齿轮7啮合有三级行星齿轮6， 构成三级齿轮传动机构。 一级行星齿轮4、 二级行星齿轮5和三级行星齿轮6 同轴固定安装在行星轴3上，行星轴3两端通过轴承架设于行星架1上，构成行星式多级齿轮传动装置。通过控制一级太阳齿轮2，使行星架1同时与二级太阳齿轮8和三级太 阳齿轮7之间实现变速传动。通过控制二级太阳齿轮8，使行星架1同时与 一级太阳齿轮2和三级太阳齿轮7之间实现变速传动。通过控制三级太阳齿 轮7，使行星架1同时与一级太阳齿轮2和二级太阳齿轮8之间实现变速传 动。通过控制行星架1，使一级太阳齿轮2同时与二级太阳齿轮8和三级太 阳齿轮7之间实现变速传动。本发明通过控制某一级太阳齿轮(或行星架) 与各级齿轮之间实现的传动比率，使动力输入和动力输出之间实现离合、同 方向变速传动和反方向变速传动，同一结构具备多种功能，可用于大小不同 车辆、船泊、机械设备和国防装备等领域动力的传动装置。此行星式多级齿轮传动机构的部分应用速度比计算方式如下 设A为一级太阳齿轮的齿数，B为一级行星齿轮的齿数，C为二级太阳 齿轮的齿数，D为二级行星齿轮的齿数，E为三级太阳齿轮的齿数，F为三级 行星齿轮的齿数。例1:当A被固定时，行星架每转一圈与二级太阳齿轮之间的速度比依 以下方式计算速度比=〔(A+B ) XD—C〕 +C则行星架每转一圈与三级太阳齿轮之间的速度比依以下方式计算-速度比=((A+B) XF—E〕 +E例2:当C被固定时，行星架每转一圈与一级太阳齿轮之间的速度比依 以下方式计算速度比=((C+D ) XB—A〕 +A则行星架每转一圈与三级太阳齿轮之间的速度比依以下方式计算 速度比=((C+D) XF—E) +E例3:当E被固定时，行星架每转一圈与一级太阳齿轮之间的速度比依以下方式计算速度比=〔(E+F) XB—A) +A则行星架每转一圈与二级太阳齿轮之间的速度比依以下方式计算速度比=((E+F) XD—C〕 +C此行星式多级齿轮传动机构各级齿轮之间的速度比可分为三类速度比值为正数时，输入轴与输出轴之间相反方向传动。 速度比值为零时，输入轴与输出轴之间不传动。 速度比值为负数时，输入轴与输出轴之间相同方向传动。本发明的实施例二结构参看图2和图6。实施例二是阻力式无级变速装置的结构。参看图2，上述行星式多级齿 轮传动机构的行星架1通过轴承与机体500连接。行星架1做为输入， 一级 太阳齿轮2做为输出。在三级太阳齿轮7上固定连接第一液压泵100的转轴， 第一液压泵100的外壳与机体500固定连接。在二级太阳齿轮8上固定连接 第二液压泵101的转轴，第二液压泵101的外壳与机体500固定连接。参看图6，第一液压泵100的进油口与第一单向阀al的出口连接，第二 液压泵101的进油口与第三单向阀a3的出口连接。第一单向阀al和第三单 向阀a3的进口并联与储油箱的液压油接通，第一液压泵100的出油口通过一 个三通接头与第一压力传感器cl连接。第一压力传感器c'l的控制电源与控 制器连接，三通接头上的另一个接口与第二单向阀a2的进油口连接。第二液 压泵IOI的出油口也通过一个三通接头与第二压力传感器c2连接，第二压力 传感器c2的控制电源与控制器连接，三通接头上的另一个接口与第四单向阀 a4的进油口连接。第二单向阀a2的出油口连接在第一液压阀bl的接口 P上， 第一液压阀bl上的接口 T封闭，第四单向阀a4的出油口连接在第二液压阀 b2的接口P上，第二液压阀b2上的接口 T封闭。第一液压阀bl和第二液压 阀b2上的接口B并联与冷却装置的进油口连接。冷却装置的出油口与储油箱 接通。第一液压阀bl和第二液压阀b2上的接口 A并联与液压比例阀的进油 口P连接，液压比例阀的接口T封闭，液压比例阀的出油口A与冷却装置的 进油口并联连接，液压比例阀和两个液压阀的控制电源分别与相应的控制器 连接。当输入驱动行星架1带动各级行星齿轮绕相对应的各级太阳齿轮转动 时，两个液压阀均处于无工作状态时，两个液压阀上的接口P与接口B均接 通，两个液压泵的出油口均未受控制。在受到输出的阻力时， 一级太阳齿轮 2的转动受到控制，传动二级太阳齿轮8和三级太阳齿轮7带动相对应的第 一液压泵100和第二液压泵101转动，则输入与输出之间不传动，处于分离 状态。当第一液压阀bl被控制处于工作状态时，第一液压阀bl上的接口 P 与接口A接通，第一液压泵100的出油口受到液压比例阀控制，控制器控制液压比例阀的流量。第一液压泵100的转速受到阻力〔三级太阳齿轮7在固 定状态时，行星架每转一圈与一级太阳齿轮2的速度比值为负数〕。第一液压 泵100受到的阻力大于输出受到的阻力时，三级太阳齿轮7与一级太阳齿轮 2之间开始实现传动，则输出与输入之间同一方向转动，而第二液压阀b2未 受控制，三级太阳齿轮7与二级太阳齿轮8之间同样开始实现传动，并带动 第二液压泵101转动而未受到阻力，处于从动状态。控制器控制液压比例阀 的流量越小，第一液压泵100受到的阻力越大、其转速变低，输出和第二液 压泵101的转速则变高，输出转速越高相对受到的阻力越大，第一液压泵100 产生的压力也越大。若输出受到的阻力大于第一液压泵100产生的压力时， 第一液压泵100的转速相应变高，输出和第二液压泵101的转速相对变低， 第一压力传感器cl将第一液压泵100的压力数据传至控制器，控制器跟据所 需输出转速的高低，再控制液压比例阀的流量大小，控制第一液压泵100的 转动受到相应的阻力，使输出的转速或高或低。若输出转速由于贯性力要大 于一级太阳齿轮2的转速时，由第一液压泵100进油口和出油口连接的第一 单向阀al和第二单向阀a2限制第一液压泵100不能反向转动，使输出转速 受到输入驱动动力装置的限制，实现输入与输出之间同一方向的无级变速传 动。当第二液压阀b2被控制处于工作状态时，第二液压阀b2上的接口 P与 接口A接通，第二液压泵101的出油口受到液压比例阀控制，控制器控制液 压比例阀的流量，第二液压泵101的转速受到阻力(二太阳齿轮8在固定状 态时，行星架每转一圈与一级太阳齿轮2的速度比值为正数〕。第二液压泵 101受到的阻力大于输出受到的阻力时，二级太阳齿轮8与一级太阳齿轮2 之间开始实现传动，则输出与输入之间相反方向转动，而第一液压阀bl未受 控制，二级太阳齿轮8与三级太阳齿轮7之间同样开始实现传动，并带动第 一液压泵100转动而未受到阻力，处于从动状态。控制器控制液压比例阀的 流量越小，第二液压泵101受到的阻力越大，其转速变低，输出和第一液压 泵100转速则变高，输出转速越高受到的阻力越大，第二液压泵101产生的 压力也越大。若输出受到的阻力大于第二液压泵101产生的压力时，第二液 压泵101的转速相应变高，输出和第一液压泵100的转速相对变低，第二压 力传感器c2将第二液压泵101的压力数据传至控制器，控制器跟据所需输出 轴转速的高低，再控制液压比例阀的流量大小，控制第二液压泵101的转速受到相应的阻力，使输出的转速或高或低。若输出转速由于贯性力要大于一级太阳齿轮2的转速时，由第二液压泵101进油口和出油口连接的第三单向 阀a3和第四单向阀a4限制第二液压泵101不能反向转动，使输出转速受到 输入驱动动力装置的限制，实现输入与输出之间相反方向的无级变速传动。 该结构通过控制两个液压泵受到的阻力大小，限制二级太阳齿轮8和三级太 阳齿轮7的转速，使动力输入和动力输出之间实现离合、同一方向变速传动 和反方向变速传动，其结构简单，同一结构具备多种功能，同时还具备了液 力变矩器的优点，可适用于大小不同车辆、船泊、机械设备和国防装备等领 域动力驱动的无级变速传动装置。其中，两个液压泵的出油口还可以与其它电磁控制液压阀和机械控制液 压阀相连接。其中，两个液压泵的出油口还可以分别直接与两个液压比例阔相连接。 其中，两个液压泵的出油口的流量还可以与其它流量控制阀和伺服比例 控制阀相连接。其中，两个液压泵的出油口的流量还可以与其它变速流量泵和液压马达 相连接。本发明的实施例三参看图3。附图3是本发明行星式多级齿轮传动机构实施例三的结构示意图。在实 施例二的基础上，三级太阳齿轮7和行星架1通过轴承与机体500连接。行 星架l做为输入， 一级太阳齿轮2做为输出。在三级太阳齿轮7上固定连接 第三齿轮11，将一个或两个以上的第一液压泵100通过第一齿轮9与第三齿 轮11齿合安装，第一液压泵100的转轴与第一齿轮9固定连接，第一液压泵 100的转轴通过轴承与机体500连接，第一液压泵100的外壳与机体500固 定连接。在二级太阳齿轮8上固定连接第二齿轮10，将一个或两个以上的第 二液压泵101通过第四齿轮12与第二齿轮10齿合安装，第二液压泵101的 转轴与第四齿轮12固定连接，第二液压泵101的转轴通过轴承与机体500连 接，第二液压泵101的外壳与机体500固定连接。本发明的实施例四参看图4。附图4是本发明行星式多级齿轮传动机构实施例四——有极变速离合装 置的结构示意图。 一级太阳齿轮2通过轴承与行星架1连接，二级太阳齿轮8通过轴承与星架1连接，三级太阳齿轮7通过轴承与二级太阳齿轮8连接， 一级太阳齿轮2啮合有一级行星齿轮4，构成一级齿轮传动机构。二级太阳 齿轮8啮合有二级行星齿轮5，构成二级齿轮传动机构。三级太阳齿轮7啮 合有三级行星齿轮6，构成三级齿轮传动机构。 一级行星齿轮4、 二级行星齿 轮5和三级行星齿轮6同轴固定安装在行星轴3上，行星轴3通过轴承与行 星架1连接。机体500通过轴承与一级太阳齿轮2和三级太阳齿轮7连接。 三级太阳齿轮7上固定连接第一制动盘21，第一制动盘21的周边对应安装 第一制动装置201，在二级太阳齿轮8上固定连接第二制动盘22，第二制动 盘22周边对应安装第二制动装置202。行星架1做为输入， 一级太阳齿轮2 做为输出。通过制动装置控制三级太阳齿轮和二级太阳齿轮的转动，使动力 输入和动力输出之间实现离合、同一方向变速传动和反方向变速传动。 本发明的实施例五参看图5。附图5是本发明行星式多级齿轮传动机构实施例五一一多挡位有极变速 装置的结构示意图。二级太阳齿轮8通过轴承套设在一级太阳齿轮2的轴心上。三级太阳齿 轮7通过轴承套设在二级太阳齿轮8的转轴上。四级太阳齿轮15通过轴承套 设在三级太阳齿轮7的转轴上。五级太阳齿轮16通过轴承套设在四级太阳齿 轮15的转轴上。行星架1通过轴承套设在一级太阳齿轮2上，并同时套设在五级太阳齿 轮16上。 一级太阳齿轮2啮合有一级行星齿轮4，它们构成一级齿轮传动机 构。二级太阳齿轮8啮合有二级行星齿轮5，构成二级齿轮传动机构。三级 太阳齿轮7啮合有三级行星齿轮6，构成三级齿轮传动机构。四级太阳齿轮 15啮合有四级行星齿轮13，构成四级齿轮传动机构。五级太阳齿轮16啮合 有五级行星齿轮14，构成五级齿轮传动机构。一级行星齿轮4、 二级行星齿轮5、三级行星齿轮6、四级行星齿轮13 和五级行星齿轮14同轴固定安装在行星轴3上，行星轴3两端通过轴承架设 于行星架1上，构成行星式多级齿轮传动装置。行星架1通过轴承与机体500 连接。三级太阳齿轮7上固定连接第一制动盘21，第一制动盘21的周边对应 安装第一制动装置201。在二级太阳齿轮8上固定连接第二制动盘22，第二制动盘22周边对应安装第二制动装置202。在四级太阳齿轮15上固定连接 第三制动盘23，第三制动盘23周边对应安装第三制动装置203。在五级太阳 齿轮16上固定连接第四制动盘24，第四制动盘24周边对应安装第四制动装 置204。在上述实施例一的基础上增加四级或五级以上太阳齿轮，并在各级太 阳齿轮连接制动盘。通过制动装置控制各级太阳齿轮的转动，使动力输入和 动力输出之间实现离合，同一方向变速传动和反方向变速传动。上述结构，其中， 一级行星齿轮、二级行星齿轮、三级行星齿轮、四级 行星齿轮和五级行星齿轮由一个、两个或者两个以上的齿轮构成并行排列的 齿轮组，由齿轮组与对应的各级太阳齿轮齿合。其中，行星架和一级太阳齿轮、二级太阳齿轮和三级太阳齿轮中任一个 均可做为输入、输出和控制装置使用。其中，行星架、 一级太阳齿轮、二级太阳齿轮、三级太阳齿轮、四级太 阳齿轮和五级太阳齿轮均连接有传动轮；其中任一个做为输入装置，另一个 做为控制装置，其它同时做为输出装置使用。
权利要求
1、一种行星式多级齿轮传动机构，包括用于动力输入输出变速、变向的太阳齿轮组；用于形成太阳齿轮间转速差的行星齿轮组；与太阳齿轮组共同轴心的行星架；借助于轴承设于行星架上的行星轴；其特征在于，所述太阳齿轮组由共同轴心的多级太阳齿轮构成，其中包括一级太阳齿轮、二级太阳齿轮和三级太阳齿轮；一级太阳齿轮包括处于所述共同轴心位置的一级齿轮轴，二级太阳齿轮设在所述共同轴心上，三级太阳齿轮借助于轴承套设于二级太阳齿轮上；所述行星齿轮组包括一个与一级太阳齿轮啮合的一级行星齿轮、一个与二级太阳齿轮啮合的二级行星齿轮和一个与三级太阳齿轮啮合的三级行星齿轮。
2、 根据权利要求l所述的行星式多级齿轮传动机构，其特征在于所述 机构包括输入轴，所述行星架或所述多级太阳齿轮中的任一级太阳齿轮连接 输入轴。
3、 根据权利要求l所述的行星式多级齿轮传动机构，其特征在于所述 机构包括输出轴，所述行星架或所述多级太阳齿轮中的任一级太阳齿轮连接 输出轴。
4、 根据权利要求l所述的行星式多级齿轮传动机构，其特征在于所述 机构还包括用于制动的液压泵，所述行星架或所述一级太阳齿轮、所述二级 太阳齿轮和所述三级太阳齿轮中任两个连接有液压泵。
5、 根据权利要求l所述的行星式多级齿轮传动机构，其特征在于所述 行星架、 一级太阳齿轮、二级太阳齿轮和三级太阳齿轮中任两个通过齿轮齿 合连接有液压泵。
6、 根据权利要求l所述的行星式多级齿轮传动机构，其特征在于所述 机构还包括用于制动的制动盘，所述行星架、 一级太阳齿轮、二级太阳齿轮 和三级太阳齿轮中任两个连接有制动盘。
7、 根据权利要求l所述的行星式多级齿轮传动机构，其特征在于 所述太阳齿轮组还包括有共同轴心的四级太阳齿轮和五级太阳齿轮；均连接在所述行星轴上的、与四级太阳齿轮啮合的四级行星齿轮和与五 级太阳齿轮啮合的五级行星齿轮；其中，四级太阳齿轮通过轴承套接在所述三级太阳齿轮上，五级太阳齿 轮通过轴承套接在四级太阳齿轮上；各级太阳齿轮均连接制动盘。
8、 根据权利要求l所述的行星式多级齿轮传动机构，其特征在于所述 行星齿轮组有多级行星齿轮构成，每级行星齿轮均由至少两个齿轮排列构成。
9、 根据权利要求l所述的行星式多级齿轮传动机构，其特征在于所述 太阳齿轮组有多级太阳齿轮构成，所述行星架每级太阳齿轮均连接有传动轮。
全文摘要
本发明一种行星式多级齿轮传动机构，包括用于动力输入输出变速、变向的太阳齿轮组；用于形成太阳齿轮间转速差的行星齿轮组；与太阳齿轮组共同轴心的行星架；借助于轴承设于行星架上的行星轴；太阳齿轮组由共同轴心的多级太阳齿轮构成，其中包括一级太阳齿轮、二级太阳齿轮和三级太阳齿轮；一级太阳齿轮包括处于共同轴心位置的一级齿轮轴，二级太阳齿轮设在共同轴心上，三级太阳齿轮借助于轴承套设于二级太阳齿轮上；行星齿轮组包括与一级太阳齿轮啮合的一级行星齿轮、与二级太阳齿轮啮合的二级行星齿轮和与三级太阳齿轮啮合的三级行星齿轮。该机构可以实现动力输入和动力输出之间的离合、同方向变速传动和反向变速传动及多级同时输出等功能。
文档编号F16H3/72GK101251174SQ200810065238
公开日2008年8月27日 申请日期2008年1月29日 优先权日2008年1月29日
发明者郭克亚 申请人:郭克亚