[发明专利]基于角度齿轮传动机构的2n+2挡变速器

说明书

本发明公开了基于角度齿轮传动机构(面齿轮或锥齿轮传动机构)的2n+2挡变速器，主要包括箱体、输入输出轴、支撑系统和基于角度齿轮传动机构组建的并列多行星排变速系统、以及用于控制挡位切换的离合器和制动器。与传统行星变速器不同的是，该变速器多行星排的轮系能够共用行星轮、行星架和太阳轮，每引入1个能够在固定与空转两种工作状态间切换的齿轮元件，可增加2个速比，当这种齿轮元件的个数是n(n≥1)个时，可以获得2n个速比，计入1个直接和一个1个反向传动速比，共可获得2n+2个挡位。由于太阳轮、行星轮和行星架等主要传动构件的公用化设计，在挡位数相同的情况下，所用到的齿轮数量最少，具有结构简单、操作可靠、传动效率高等特点。

技术领域：

本发明涉及用于机动车辆、工业传动中的变速器领域，更具体地，本发明涉及动力传输系统中的齿轮传动装置、离合器、制动器、箱体等元部件及它们之间的相互可变动态连接的变速装置，具体涉及一种基于角度齿轮传动机构的2n+2挡变速器。

背景技术：

传动系统位于原动机与工作机之间，传动系统可使原动机(特别是内燃机)的输出动力特性适合于各种工况下的工作机工作需要，使工作机正常或以最优性能工作。一般原动机的最佳工作转速和扭矩范围很小，但工作机需要的速度和克服的各种工况阻力的变化范围很大。通过变速系统类型之一的齿轮变速器，可以在原动机转速、扭矩变化范围不大的情况下，满足工作机转速和扭矩调节范围大的需求。现有的齿轮变速器主要分为普通齿轮变速器和行星齿轮变速器，由于普通齿轮变速器结构空间大、速比范围小，应用的普及程度不及行星齿轮变速器。然而在现有的行星齿轮变速器中，多采用圆柱齿轮传动，通过改变输入件、输出件和制动件的组合设置，虽然单行星排可得到7个速比，受限于结构和控制方式，一般1个行星排只能取两个速比。

基于行星传动，为获得更多速比或多档位的技术问题，现有专利技术公开了一系列的行星齿轮变速器布置方案，例如：CN101956792A，CN103827545A，CN106838153A，CN107208752A，CN101655142A。此外，现有文献也提出很多相关的行星齿轮变速器综合方法，例如：机械传动，2005，29(4)：19-22；机械工程师，2016(2)：1-2；矿山机械，1990(1)：28-32；机械传动，2007，31(1)：50-53。上述布置方案和综合方法无一例外的为获得2个以上的速比，均采用多个行星排串联，多行星排串联带来的另一问题是大幅降低传动效率。对于行星齿轮变速器来说，能否以单个行星排为基础，通过引入1个或多个传动齿轮，实现2 个速比以上的变速设计方案，是设计者需要面对的技术问题。发明人研究发现角度齿轮行星传动的并列设计能使得单行星排获得2个以上的速比。此外，简化多行星排齿轮变速器的结构、降低其轴向空间、提高其传动效率也是行星齿轮变速器亟待解决的技术问题。

另外角度面齿轮传动具有单级传动比大、承载能力高、不需精确安装等优点，经过国内近20年的研究，其制造技术渐趋成熟，推广其应用是发挥其潜在优势的重要举措。锥齿轮传动以其高效成熟的加工技术获得了广泛应用，但需要很高的安装精度是其用于变速传动中必须克服的难题，因此其轴向位置一旦确定，就不能轻易更改，行星传动可以避免这一问题。

针对以上圆柱齿轮单行星排可供提供速比少的设计难题，提出了基于角度齿轮传动的单行星排至少提供4个速比的并列行星排布置方案。

发明内容：

基于角度齿轮传动机构的2n+2挡变速器，其特征在于：包括行星排、箱体、制动器、轴承组、输入轴、输出轴、离合器；

所述行星排包括第i个行星排，所述i取1到n之间的正整数，n为≥1的正整数；

所述第i个行星排由第i个环形齿轮、公用行星轮、公用太阳轮和公用行星架组成；环形齿轮i、公用太阳轮、公用行星架、输入轴、输出轴同轴线安装，所述公用行星轮轴线垂直于输入轴轴线；

所述制动器包括第i个制动器和第n+1个制动器；