行星式多级齿轮传动机构

摘要

一种行星式多级齿轮传动机构，包括输入轴、输出轴、与输入轴同轴心固定连接的行星架、借助于轴承设于行星架上的行星轴、固设于行星轴上的行星齿轮组、固设于输出轴上的一级太阳齿轮、套设于输入轴上的二级太阳齿轮及三级太阳齿轮；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及与三级太阳齿轮啮合的三级行星齿轮，二级太阳齿轮上设有第一法兰，第一法兰套设于输入轴上，三级太阳齿轮套设于第一法兰上，三级太阳齿轮上设有第二法兰，第二法兰套设于第一法兰上。本发明可用于车辆、船泊、机械设备和国防装备等领域的动力变速传动，具有结构简单，可实现输入和输出之间的离合、同向变速传动和反向变速传动。

权利要求

1.一种行星式多级齿轮传动机构，包括输入轴、输出轴、与输入轴同轴心固定连接的行星架、借助于轴承设于行星架上的行星轴、固设于行星轴上的行星齿轮组、固设于输出轴上的一级太阳齿轮，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；其特征在于：所述行星式多级齿轮传动机构还包括借助于轴承套设于所述输入轴上的二级太阳齿轮、以及三级太阳齿轮；其中，所述行星齿轮组还包括一个与二级太阳齿轮啮合的二级行星齿轮以及一个与三级太阳齿轮啮合的三级行星齿轮，所述二级太阳齿轮上还固设有对外连接的第一法兰，所述第一法兰借助于轴承套设于输入轴上，所述三级太阳齿轮借助于轴承套设于第一法兰上，所述三级太阳齿轮上还固设有对外连接的第二法兰，所述第二法兰借助于轴承套设于第一法兰上。

2.根据权利要求1所述的行星式多级齿轮传动机构，其特征在于：所述第一法兰、第二法兰连接液压泵。

3.根据权利要求1所述的行星式多级齿轮传动机构，其特征在于：所述第一法兰、第二法兰连接制动盘。

4.根据权利要求1或2或3所述的行星式多级齿轮传动机构，其特征在于：所述一级行星齿轮、二级行星齿轮或者三级行星齿轮由至少两个齿轮构成。

说明书

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。

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，来实现无级变速，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，包括输入轴、输出轴、与输入轴同轴心固定连接的行星架、借助于轴承设于行星架上的行星轴、固设于行星轴上的行星齿轮组、固设于输出轴上的一级太阳齿轮、借助于轴承套设于所述输入轴上的二级太阳齿轮、以及三级太阳齿轮；其中，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以及一个与三级太阳齿轮啮合的三级行星齿轮，所述二级太阳齿轮上还固设有对外连接的第一法兰，所述第一法兰借助于轴承套设于输入轴上，所述三级太阳齿轮借助于轴承套设于第一法兰上，所述三级太阳齿轮上还固设有对外连接的第二法兰，所述第二法兰借助于轴承套设于第一法兰上。

优选地：所述第一法兰、第二法兰连接液压泵。该结构通过控制两个液压泵受到的阻力大小，限制二级太阳齿轮和三级太阳齿轮的转速，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。

优选地：所述第一法兰、第二法兰连接制动盘。

优选地：所述一级行星齿轮、二级行星齿轮或者三级行星齿轮由至少两个齿轮构成。

相比现有技术，本发明的有益效果是：

各级齿轮传动机构输出的速度比，取决于被控制的某一级太阳齿轮与各级齿轮之间的传动比率。本发明通过控制各级太阳齿轮的转速，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。本发明还可以在三级齿轮传动机构的基础上增加四级或五级以上齿轮传动机构，通过控制各级太阳齿轮的转动，构成多级变速装置和多级输出装置。

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

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。该传动机构包括输入轴、输出轴。行星式多级齿轮传动机构还包括与输入轴同轴心固定连接的行星架、借助于轴承设于行星架上的行星轴、固设于行星轴上的行星齿轮组、固设于输出轴上的一级太阳齿轮、借助于轴承套设于所述输入轴上的二级太阳齿轮、以及三级太阳齿轮。其中，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以及一个与三级太阳齿轮啮合的三级行星齿轮，二级太阳齿轮上还固设有对外连接的第一法兰，第一法兰借助于轴承套设于输入轴上，三级太阳齿轮借助于轴承套设于第一法兰上，三级太阳齿轮上还固设有对外连接的第二法兰，所述第二法兰借助于轴承套设于第一法兰上。
本发明的实施例一参看图1。
附图1是本发明行星式多级齿轮传动机构实施例一的结构示意图。一级太阳齿轮3与输出轴4固定连接。机体1通过轴承与输出轴4连接。二级太阳齿轮10通过轴承与输入轴13连接，二级连接法兰12与二级太阳齿轮10固定连接，二级连接法兰12通过轴承与输入轴13连接。三级太阳齿轮9通过轴承与二级连接法兰12连接，三级连接法兰11与三级太阳齿轮9固定连接，三级连接法兰11通过轴承与二级连接法兰12连接。机体1通过轴承与三级连接法兰11连接。在一级太阳齿轮3和二级太阳齿轮10之间安装行星架2。行星架2通过轴承与输出轴4和三级连接法兰11连接。输入轴13与行星架2固定连接，沿一级太阳齿轮3周边啮合有一级行星齿轮6，构成一级齿轮传动机构。沿二级太阳齿轮10周边啮合有二级行星齿轮7，构成二级齿轮传动机构。沿三级太阳齿轮9周边啮合有三级行星齿轮8，构成三级齿轮传动机构。一级行星齿轮6、二级行星齿轮7和三级行星齿轮8同轴固定安装在行星轴5上，行星轴5通过轴承与行星架2连接，构成行星式多级齿轮传动装置。
通过控制一级太阳齿轮3，使行星架2与二级太阳齿轮10之间和三级太阳齿轮9之间实现变速传动。通过控制二级太阳齿轮10，使行星架2与一级太阳齿轮3之间和三级太阳齿轮9之间实现变速传动。通过控制三级太阳齿轮9，使行星架2与一级太阳齿轮3之间和二级太阳齿轮10之间实现变速传动。整个控制过程是在于控制某一级太阳齿轮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)×D-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)×F-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)×B-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)×F-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)×B-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)×D-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。
该结构还可以在三级齿轮传动机构的基础上增加四级或五级以上齿轮传动机构，通过控制各级太阳齿轮的转动，构成多级变速装置和多级输出装置。
本发明的实施例二结构参看图2和图4。
如附图2、图4是本发明行星式多级齿轮传动机构实施例二——阻力式无级变速装置及控制方法的结构示意图。在上述行星式多级齿轮传动机构的三级连接法兰11上固定连接液压泵100的转轴。液压泵100的转轴通过轴承与二级连接法兰12连接，液压泵100的外壳与机体1固定连接。在二级连接法兰上固定连接液压泵101的转轴。液压泵101的转轴通过轴承与输入轴13连接，液压泵101的外壳与机体1固定连接。
液压泵100的进油口与单向阀a1的出口连接，液压泵101的进油口与单向阀a3的出口连接。单向阀a1和单向阀a3的进口并联与储油箱的液压油接通，液压泵100的出油口通过一个三通接头与压力传感器c1连接。液压传感器c1的控制电源与控制器连接，三通接头上的另一个接口与单向阀a2的进油口连接。液压泵101的出油口也通过一个三通接头与压力传感器c2连接，液压传感器c2的控制电源与控制器连接，三通接头上的另一个接口与单向阀a3的进油口连接。单向阀a2的出油口连接在液压阀b1的接口P上，液压阀b1上的接口T封闭，单向阀a3的出油口连接在液压阀b2的接口P上，液压阀b2上的接口T封闭。液压阀b1和液压阀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。液压阀b1和液压阀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。当输入轴13驱动行星架2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。在受到输出轴4的阻力时，一级太阳齿轮3的转动受到控制，传动二级太阳齿轮10和三级太阳齿轮9带动相对应的液压泵100和液压泵101转动，则输入轴13与输出轴4之间不传动，处于分离状态。当液压阀b1被控制处于工作状态时，液压阀b1上的接口P与接口A接通，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。液压泵100的转速受到阻力〔三级太阳齿轮9在固定状态时，与一级太阳齿轮3的速度比值为负数〕。液压泵100受到的阻力大于输出轴4受到的阻力时，三级太阳齿轮9与一级太阳齿轮3之间开始实现传动，则输出轴4与输入轴13之间同一方向转动，而液压阀b2未受控制，三级太阳齿轮9与二级太阳齿轮10之间同样开始实现传动，并带动液压泵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，液压泵100受到的阻力越大、其转速变低，输出轴4和液压泵101的转速则变高，输出轴4转速越高相对受到的阻力越大，液压泵100产生的压力也越大。若输出轴4受到的阻力大于液压泵100产生的压力时，液压泵100的转速相应变高，输出轴4和液压泵101的转速相对变低，压力传感器c1将液压泵100的压力数据传至控制器，控制器跟据所需输出轴4转速的高低，再控制液压比例阀的流量大小，控制液压泵100的转动受到相应的阻力，使输出轴4的转速或高或低。若输出轴4转速由于贯性力要大于一级太阳齿轮3的转速时，由液压泵100进油口和出油口连接的单向阀a1和单向阀a2限制液压泵100不能反向转动，使输出轴4转速受到输入轴13驱动动力装置的限制，实现输入轴13与输出轴4之间同一方向的无级变速传动。当液压阀b2被控制处于工作状态时，液压阀b2上的接口P与接口A接通，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，液压泵101的转速受到阻力〔二太阳齿轮10在固定状态时，与一级太阳齿轮3的速度比值为正数〕。液压泵101受到的阻力大于输出轴4受到的阻力时，二级太阳齿轮10与一级太阳齿轮3之间开始实现传动，则输出轴4与输入轴13之间相反方向转动，而液压阀b1未受控制，二级太阳齿轮10与三级太阳齿轮9之间同样开始实现传动，并带动液压泵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，液压泵101受到的阻力越大，其转速变低，输出轴4和液压泵100转速则变高，输出轴4转速越高受到的阻力越大，液压泵101产生的压力也越大。若输出轴4受到的阻力大于液压泵101产生的压力时，液压泵101的转速相应变高，输出轴4和液压泵100的转速相对变低，压力传感器c2将液压泵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，控制液压泵101的转速受到相应的阻力，使输出轴4的转速或高或低。若输出轴4转速由于贯性力要大于一级太阳齿轮3的转速时，由液压泵101进油口和出油口连接的单向阀a3和单向阀a4限制液压泵101不能反向转动，使输出轴4转速受到输入轴13驱动动力装置的限制，实现输入轴13与输出轴4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10和三级太阳齿轮9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阀相连接。
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——阻力式有级变速装置的结构示意图。在上述行星式多级齿轮传动机构的三级连接法兰11上固定连接三级制动盘22，沿三级制动盘22周边对应安装三级制动装置201，在二级连接法兰12上固定连接二级制动盘21，沿三级制动盘21周边对应安装二级制动装置200，构成阻力式有级变速装置。或在三级齿轮传动机构的基础上增加四级或五级以上齿轮传动机构，并对应安装制动盘和制动装置，通过制动装置控制各级太阳齿轮的转动，构成阻力式多挡位有级变速装置。
上述结构，其中，一级行星齿轮6、二级行星齿轮7可以为一连体齿轮。
其中，一级行星齿轮6、二级行星齿轮7和行星轴5可以为一个整体。
其中，一级行星齿轮6、二级行星齿轮7和三级行星齿轮8可以为一连体齿轮。
其中，一级行星齿轮6、二级行星齿轮7、三级行星齿轮8和行星轴5可以为一个整体。
其中，一级太阳齿轮3、输出轴4可以为一个整体。
其中，二级太阳齿轮10、二级连接法兰12可以为一个整体。
其中，三级太阳齿轮9、三级连接法兰11可以为一个整体。
其中，一级行星齿轮、二级行星齿轮或者三级行星齿轮由一个、两个或者多个齿轮排列构成。
其中，一级行星齿轮、二级行星齿轮或者三级行星齿轮由一个、两个或者多个齿轮排列构成。
其中，一级行星齿轮、二级行星齿轮或者三级行星齿轮由一个、两个或者多个齿轮排列构成。