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组合模式多级多层多档行星 齿轮 变速器

阅读：432发布：2020-05-14

专利汇可以提供组合模式多级多层多档行星齿轮变速器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种能够实现组合学变速模式的组合模式多级多层多档行星齿轮变速器是多级“多层行星齿轮机构”的串联组合，所述“多层行星齿轮机构”是在一个行星齿轮机构的多个空间层面上平行地安置多层行星齿轮副，“多层行星齿轮机构”的多个太阳轮共用一个轴，“多层行星齿轮机构”的多个行星齿轮共用一个行星架，“多层行星齿轮机构”的多个内齿轮各配置一个制动器；组合模式多级多层多档行星齿轮变速器前级的“多层行星齿轮机构”输出的多档变速比是后级“多层行星齿轮机构”的输入；组合模式多级多层多档行星齿轮变速器输出变速比档数符合组合学(n≤m)定律，达到多档行星齿轮变速器最简化结构的目的。，下面是组合模式多级多层多档行星齿轮变速器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种能够实现《组合学》定律变速模式的包括箱体、输入轴、输出轴等必要辅助零件组成的《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》，其特征是：所述的《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》是多级“多层行星齿轮机构”的串联组合，其变速比档数符合《组合学》(n≤m)定律；
2.根据权利要求1所述《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》是多级“多层行星齿轮机构”的串联组合，其特征是：《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》的前级“多层行星齿轮机构”多挡变速比输出是后级“多层行星齿轮机构”的多挡输入，“多层行星齿轮机构”每一层的行星齿轮副都参与多档变速比，实现了《组合学》模式，《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》变速比档数符合《组合学》 (n≤m)定律；
3.根据权利要求1所述《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》是多级“多层行星齿轮机构”的串联组合，其“多层行星齿轮机构”特征是：在一个行星齿轮机构的多个空间层面上平行地安置多层行星齿轮副，其太阳轮轴为太阳轮共用，其行星架为行星齿轮共用；
4.根据权利要求1所述《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》是多级“多层行星齿轮机构”的串联组合，其“多层行星齿轮机构”特征是：“多层行星齿轮机构”的太阳轮轴既可作为动力输入件，又可作为动力输出件；
5.根据权利要求1所述《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》是多级“多层行星齿轮机构”的串联组合，其“多层行星齿轮机构”特征是：“多层行星齿轮机构”的层数为偶数，其内齿轮的分度圆直径相等，行星齿轮公转半径不等；多层行星齿轮机构”的层数为奇数，其内齿轮的分度圆直径不相等，行星齿轮公转半径相等；
6.根据权利要求1所述《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》是多级“多层行星齿轮机构”的串联组合，其“多层行星齿轮机构”特征是：所述“多层行星齿轮机构”的各内齿轮都配置一个制动器，转换制动内齿轮，即可转换变速比。
7.根据权利要求1所述《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》是多级“多层行星齿轮机构”的串联组合，其“多层行星齿轮机构”特征是：“多层行星齿轮机构”各层行星齿轮副的内齿轮齿数与其配置的太阳轮齿数的比值不同；

说明书全文

组合模式多级多层多档行星齿轮 变速器

技术领域

[0001] 本发明涉及一项《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》，该变速器的特点是能够实现《组合学》 (n≤m)定律变速模式，属于行星齿轮变速领域。技术背景

[0002] 一.目前很多轿车的传动系使用《液力自动变速器》(简称AT)，其基本结构是十分著名的《辛普森行星齿轮机构》(Simpson planet gear mechanism)。

[0003] 《液力自动变速器》由《辛普森行星齿轮机构》、《液力变扭器》及相应的传感、控制、执行元器件、辅助零件组成。优点是能够实现自动换档；缺点是《液力变扭器》传动效率难以提高，而且结构复杂，尤其是多档的AT。

[0004] 二.《双离合变速器》(Dual Clutch Transmission)(大众系简称DCT) [0005] 这是近十年发展十分迅猛的轿车变速器，尤其是德国大众系轿车上应用较多。其基本思路是将两套变速齿轮分为偶数档轮系和奇数档轮系，利用双离合器实现偶、奇数交替换档(如图1)，所以称为《双离合变速器》。

[0006] 三.越野车使用的主、副变速器，其主变速器作为常态使用，特殊困难状况下使用副变速器，转换为“低速档”。

[0007] 四.载重车使用的双中间轴多档变速器，如法士特9、12、16档变速器，其结构特点是“双中间轴”，类似“双离合器”的双轴传输。

[0008] 五.《渐开线行星齿轮变速器》(专利号93234211.6)，其仅提出一个行星排2档变速比的方案，而且“实现这一目标的基本条件是，两组行星齿轮和太阳轮的中心距必须相等”。

[0009] 六.《紧凑行星齿轮变速器》(专利号200980155796.5)，其基本原理是：选择性地控制行星齿轮机构3个自由度中的两个，以实现两档变速比(最多可以有3档变速比)，其控制系统相当复杂，这种思路和控制方法在《液力自动变速器》里都有体现。 [0010] 七.汽车用的其他变速器，如传统的定轴齿轮变速器、金属链或金属带式无级变速器、滚轮转盘式无级变速器、电控机械式自动变速器等，与本发明专利在结构、性能上差别甚远，不再赘述，亦不在方案对比中论述。

发明内容

[0011] 本发明避免上述技术背景涉及方案的缺陷，提出一种能够实现《组合学》定律变速模式的包括箱体、输入轴、输出轴等必要辅助零件组成的《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》。《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》是多级“多层行星齿轮机构”的串联组合，其变速比档数符合《组合学》 (n≤m)定律(《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》变速比档数也可以用各层变速比的连乘积来表示，与计算结果是一致的)。 [0012] 1.针对《液力自动变速器》：

[0013] ①必须使用《液力变扭器》——本发明弃用《液力变扭器》；

[0014] ②行星齿轮副使用效率不高——本发明的每一行星齿轮副都参与多档变速比，实现《组合学》模式。

[0015] 2.针对《双离合变速器》：

[0016] ①必须使用双离合器——本发明用制动结构代替双离合器，实现动力不中断换档；

[0017] ②齿轮副使用效率不高——本发明的每一行星齿轮副都参与多档变速比，实现《组合学》模式。

[0018] 3.针对越野车使用的主、副箱多档变速器：

[0019] 本发明将多级“多层行星齿轮机构”置于一个箱体内，和主、副箱多档变速器的设计思路不同，结构亦不同，同时又可以有效地减小变速器的空间体积。

[0020] 4.针对载重车使用的双中间轴多档变速器：

[0021] 双中间轴多档变速器是定轴轮系的齿轮变速器，本发明是动轴轮系的行星齿轮变速器，设计思路不同，结构差别也很大。

[0022] 5.针对《渐开线行星齿轮变速器》(专利号93234211.6)：

[0023] ①《渐开线行星齿轮变速器》是有限制条件的两档行星齿轮变速器，且没有多级组合的概念和实践，本发明是将多级“多层行星齿轮机构”串联组合成《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》；

[0024] ②《渐开线行星齿轮变速器》基本条件是：“两组行星齿轮和太阳轮的中心距必须相等”，本发明“多层行星齿轮机构”的层数为偶数(2、4、6)，其内齿轮的分度圆直径相等，但行星齿轮公转半径不等(行星齿轮和太阳轮的中心距不相等)；层数为奇数(3、5、7)，其内齿轮的分度圆直径不相等，但行星齿轮公转半径相等(行星齿轮和太阳轮的中心距相等)(图2)。

[0025] 6.针对《紧凑行星齿轮变速器》(专利号200980155796.5)：

[0026] ①《紧凑行星齿轮变速器》各级行星轮系的太阳轮、行星轮、内齿轮之间的连接机构复杂，本发明的连接机构极为简单：太阳轮共用一个既可作为动力输入件，又可作为动力输出件的太阳轮轴；行星齿轮共用一个既可作为动力输入件，又可作为动力输出件的行星架，这两种设计思路导致结构上的区别很大；

[0027] ②《紧凑行星齿轮变速器》的转换变速比的控制元件有太阳轮、行星轮、内齿轮等3件，本发明转换变速比的控制元件只有内齿轮，这是两种设计思路导致结构上的区别很大的具体体现；

[0028] ③《紧凑行星齿轮变速器》变速比档数无法实现《组合学》 (n≤m)定律。 [0029] 本发明的技术方案：

[0030] 本发明《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》是在必要的辅助零、配件支持下，多级“多层行星齿轮机构”的串联组合，其变速技术方案可以分为以下两个层次： [0031] 1.在一个行星齿轮机构(俗称行星排)的多个空间层面上平行地安置多层行星齿轮副，组成“多层行星齿轮机构”(图2A是3层、图2B是2层)；

[0032] 2.上述多级的“多层行星齿轮机构”在必要的辅助零、配件支持下串联组合成《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》，其前级“多层行星齿轮机构”多档变速比输出是后级“多层行星齿轮机构”的多档输入(图3是两级、图4是三级)。

[0033] 本发明两层次技术方案的结构特点和有益效果：

[0034] 1.“多层行星齿轮机构”(图2)

[0035] ①多层行星齿轮副平行地安置在一个行星齿轮机构的多个空间层面上〔图2A中(A-1B-1C-1)、(A-2B-2C-2)、(A-3B-3C-3)；图2B中(A-1B-1C-1)、(A-2B-2C-2)〕，减小了空间体积，同时简化了结构；

[0036] ②“多层行星齿轮机构”的太阳轮(图2A中的A-1A-2A-3；图2B中的A-1A-2)共用一个太阳轮轴(图2A、B中的AZ)，其既可作为动力输入件，又可作为动力输出件，便于两级连接，同时简化了结构；

[0037] ③“多层行星齿轮机构”的行星齿轮(图2A中的C-1C-2C-3；图2B中的C-1C-2)共用一个行星架(图2A、B中的X)，其既可作为动力输入件，又可作为动力输出件，便于两级连接，同时简化了结构；

[0038] ④“多层行星齿轮机构”各层行星齿轮副的内齿轮齿数与其配置的太阳轮齿数的比值不同，实现了“多层行星齿轮机构”多档变速比；

[0039] ⑤“多层行星齿轮机构”的各内齿轮都配置一个制动器(图2A中SB-1SB-2SB-3；图2B中的SB-1SB-2)，实现了动力不中断换档目的，同时简化了结构。

[0040] 2.多个“多层行星齿轮机构”在必要的辅助零、配件支持下串联组合成《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》

[0041] ①在一个箱体中实现了“多层行星齿轮机构”的多级组合，使《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》减小了空间体积，同时简化了结构；

[0042] ②《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》的每一行星齿轮副都参与多档变速，实现了《组合学》模式，使《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》变速比档数符合《组合学》 (n≤m)定律，同时有效地简化了结构。

[0043] 为了量化多档齿轮变速器结构的繁简，本发明导出多档齿轮变速器结构繁简系数W(W＝变速比档数/齿轮副数)，从变速比档数/齿轮副数的量比角度比较多种齿轮变速器的机构繁简程度。

[0044] ·一般定轴齿轮变速器是一组齿轮副参与一档变速，加上连接齿轮，W≤1； [0045] ·主、副变速器和双中间轴变速器，虽然是两个独立的箱体和双轴传输，也算实现了某些(不是全部)齿轮副参与两档变速，W＞1；

[0046] ·2层/2层两级串联组合模式行星齿轮变速器，4档变速比，4个齿轮副，W＝1。 [0047] ·2层/3层两级串联组合模式行星齿轮变速器，6档变速比，5个齿轮副，W＝6/5＝1.2。

[0048] ·2层/2层/4层三级串联和2层/4层两级串联组合模式行星齿轮变速器，8档变速比，6个齿轮副，W＝8/6＝1.33。

[0049] ·3层/3层两级串联组合模式行星齿轮变速器，9档变速比，6个齿轮副，W＝9/6＝1.5。

[0050] ·3层/4层两级串联和2层/2层/3层三级串联组合模式行星齿轮变速器，12档变速比，7个齿轮副，W＝12/7＝1.71。

[0051] ·4层/4层两级串联和2层/2层/4层三级串联组合模式行星齿轮变速器，16档变速比，8个齿轮副，W＝16/8＝2。

[0052] ·2层/3层/3层三级串联组合模式行星齿轮变速器，18档变速比，8个齿轮副，W＝18/8＝2.25。

[0053] ·2层/3层/4层三级串联组合模式行星齿轮变速器，24档变速比，9个齿轮副，W＝24/9＝2.67。

[0054] ·3层/3层/3层三级串联组合模式行星齿轮变速器，27档变速比，9个齿轮副，W＝27/9＝3。附图说明

[0055] 附图中有关代码、文字的定义：

[0056] 图1：双离合变速器结构简图

[0057] 1、2、3、4、5、6、7、R——各档位齿轮副

[0058] T1、T2、T3、T4——各换档同步器

[0059] SR1、SR2——输入轴1、输入轴2

[0060] SC1、SC2——输出齿轮1、输出齿轮2

[0061] L1、L2——离合器1、离合器2

[0062] 图2A：本发明《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》的“3层行星齿轮机构”结构简图，其3层行星齿轮副的3个行星齿轮(C-1、C-2、C-3)的公转半径相等，3个内齿轮(B-1、B-2、B-3)的分度圆直径不相等

[0063] A-1、B-1、C-1、SB-1——第1层行星齿轮副的太阳轮、内齿轮、行星齿轮、内齿轮制动器

[0064] A-2、B-2、C-2、SB-2——第2层行星齿轮副的太阳轮、内齿轮、行星齿轮、内齿轮制动器

[0065] A-3、B-3、C-3、SB-3——第3层行星齿轮副的太阳轮、内齿轮、行星齿轮、内齿轮制动器

[0066] X——“3层行星齿轮机构”行星齿轮C-1、C-2、C-3的共用行星架

[0067] AZ——“3层行星齿轮机构”太阳轮A-1、A-2、A-3的共用轴

[0068] 图2B：本发明《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》的“2层行星齿轮机构”结构简图，其2层行星齿轮副的2个行星齿轮(C-1、C-2)的公转半径不相等，2个内齿轮(B-1、B-2)的分度圆直径相等

[0069] A-1、B-1、SB-1——第1层行星齿轮副的太阳轮、内齿轮、行星齿轮、内齿轮制动器 [0070] A-2、B-2、SB-2——第2层行星齿轮副的太阳轮、内齿轮、行星齿轮、内齿轮制动器 [0071] X——“2层行星齿轮机构”行星齿轮C-1、C-2的共用行星架，但C-1、C-2的公转半径不相等

[0072] AZ——“2层行星齿轮机构”太阳轮A-1、A-2的共用轴

[0073] 图3：本发明《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》具体实施方案之一：“组合模式两级3层9档行星齿轮变速器”结构简图

[0074] I虚线框——“组合模式两级3层9档行星齿轮变速器”的第I级

[0075] A1-1、B1-1、C1-1、SB1-1——第1层行星齿轮副的太阳轮、内齿轮、行星齿轮、内齿轮制动器

[0076] A1-2、B1-2、C1-2、SB1-2——第2层行星齿轮副的太阳轮、内齿轮、行星齿轮、内齿轮制动器

[0077] A1-3、B1-3、C1-3、SB1-3——第3层行星齿轮副的太阳轮、内齿轮、行星齿轮、内齿轮制动器

[0078] X-1——行星轮C1-1、C1-2、C1-3的共用行星架

[0079] AZ-1——太阳轮A1-1、A1-2、A1-3的共用轴

[0080] II虚线框——“组合模式两级3层9档行星齿轮变速器”的第II级

[0081] A2-1、B2-1、C2-1、SB2-1——第1层行星齿轮副的太阳轮、内齿轮、行星齿轮、内齿轮制动器

[0082] A2-2、B2-2、C2-2、SB2-2——第2层行星齿轮副的太阳轮、内齿轮、行星齿轮、内齿轮制动器

[0083] A2-3、B2-3、C2-3、SB2-3第3层行星齿轮副的太阳轮、内齿轮、行星齿轮、内齿轮制动器

[0084] X-2——行星轮C2-1、C2-2、C2-3的共用行星架

[0085] AZ-2——太阳轮A2-1、A2-2、A2-3的共用轴

[0086] 本图中箭头表示动力传输途径，箭头数量表示变速比数量

[0087] 图4：本发明《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》具体实施方案之二：“组合模式三级2层8档行星齿轮变速器”结构简图

[0088] I虚线框——“组合模式三级2层8档行星齿轮变速器”的第I级

[0089] A1-1、B1-1、C1-1、SB1-1——第1层行星齿轮副的太阳轮、内齿轮、行星齿轮、内齿轮制动器

[0090] A1-2、B1-2、C1-2、SB1-2——第2层行星齿轮副的太阳轮、内齿轮、行星齿轮、内齿轮制动器

[0091] X-1——行星齿轮C1-1、C1-2的共用行星架，C1-1、C1-2的公转半径不相等 [0092] AZ-1——太阳轮A1-1、A1-2的共用轴

[0093] II虚线框——“组合模式三级2层8档行星齿轮变速器”的第II级

[0094] A2-1、B2-1、C2-1、SB2-1——第1层行星齿轮副的太阳轮、内齿轮、行星齿轮、内齿轮制动器

[0095] A2-2、B2-2、C2-2、SB2-2——第2层行星齿轮副的太阳轮、内齿轮、行星齿轮、内齿轮制动器

[0096] X-2——行星齿轮C2-1、C2-2的共用行星架，C2-1、C2-2的公转半径不相等 [0097] AZ-2——太阳轮A2-1、A2-2的共用轴

[0098] III虚线框——“组合模式三级2层8档行星齿轮变速器”的第III级 [0099] A3-1、B3-1、C3-1、SB3-1——第1层行星齿轮副的太阳轮、内齿轮、行星齿轮、内齿轮制动器

[0100] A3-2、B3-2、C3-2、SB3-2——第2层行星齿轮副的太阳轮、内齿轮、行星齿轮、内齿轮制动器

[0101] X-3——行星齿轮C3-1、C3-2的共用行星架，C3-1、C3-2的公转半径不相等 [0102] AZ-3——太阳轮A3-1、A3-2的共用轴

[0103] 本图中箭头表示动力传输途径，箭头数量表示变速比数量具体实施方案

[0104] 理论上《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》的“级”和“层”都可以很多，但从实用的角度出发，“级”和“层”一般取2-4为宜，本发明专利采用两种方案作为具体实施案例。

[0105] 一.“组合模式两级3层9档行星齿轮变速器”即“3层行星齿轮机构”的两级串联组合(图3)

[0106] 要点：本具体实施案例3层行星齿轮副的3个行星齿轮的公转半径相等，3个内齿轮的分度圆直径不相等。

[0107] 动力传输途径(参照图3)：内燃机动力→第I级3个太阳轮(A1-1、A1-2、A1-3)→第I级共用行星架(X-1)→第II级共用行星架(X-2)→第II级的3个太阳轮(A2-1、A2-2、A2-3)→第II级的太阳轮轴(AZ-2)。

[0108] 本具体实施案例变速机理概述如下：

[0109] 1.“组合模式两级3层9档行星齿轮变速器”第I级(图3中I虚线框)变速机理概述：

[0110] ·工况：定速动力传输到本级3个太阳轮(A1-1、A1-2、A1-3)。

[0111] ①依上述工况，制动内齿轮(B1-1)，同时(B1-2、B1-3)空载。

[0112] 行星架(X-1)输出的传动比：R1＝1+ZB/ZA(ZA、ZB为A1-1、B1-1的齿数)。 [0113] ②依上述工况，制动内齿轮(B1-2)，同时(B1-1、B1-3)空载。

[0114] 行星架(X-1)输出的传动比：R2＝1+ZB/ZA(ZA、ZB为A1-2、B1-2的齿数)。 [0115] ③依上述工况，制动内齿轮(B1-3)，同时(B 1-1、B1-2)空载。

[0116] 行星架(X-1)输出的传动比：R3＝1+ZB/ZA(ZA、ZB为A1-3、B1-3的齿数)。 [0117] ④依上述工况，不制动内齿轮(B1-1、B1-2、B1-3)，3层行星齿轮副都处于空载运行状态，为空档。

[0118] 小结：定速动力传输到第I级“3层行星齿轮机构”，其行星架(X-1)输出3档变速比(R1、R2、R3)，但也可以是空档。

[0119] 2.“组合模式两级3层9档行星齿轮变速器”第II级(图3中II虚线框)变速机理概述：

[0120] ·工况：第I级行星架(X-1)与第II级行星架(X-2)连接，输入到本级行星架(X-2)有3档传动比(R1、R2、R3)。

[0121] ①依上述工况，制动内齿轮(B2-1)，同时(B2-2、B2-3)空载。

[0122] 太阳轮(A2-1)输出的传动比：r1＝1/iBAX＝1/1+ZB/ZA(ZA、ZB为A2-1、B2-1的齿数)。

[0123] ②依上述工况，制动内齿轮(B2-2)，同时(B2-1、B2-3)空载。

[0124] 太阳轮(A2-2)输出的传动比：r2＝1/iBAX＝1/1+ZB/ZA(ZA、ZB为A2-2、B2-2的齿数)。

[0125] ③依上述工况，制动内齿轮(B2-3)，同时(B2-1、B2-2)空载。

[0126] 太阳轮(A2-3)输出的传动比：r3＝1/iBAX＝1/1+ZB/ZA(ZA、ZB为A2-3、B2-3 的齿数)。

[0127] ④依上述工况，不制动内齿轮(B2-1、B2-2、B2-3)，3层行星齿轮副都处于空载运行状态，为空档。

[0128] 小结：第II级“3层行星齿轮机构”有3档变速比(R1、R2、R3)输入，有9档变速比输出，即R1r1、R1r2、R1r3、R2r1、R2r2、R2r3、R3r1、R3r2、R3r3。

[0129] 总结：“组合模式两级3层9档行星齿轮变速器”每一层行星齿轮副都参与了2档传动比，符合《组合学》 (n≤m)定律。

[0130] 本实施方案样机的各档变速比设定为：1档6.00、2档4.60、3档3.60、4档2.73、5档2.09、6档1.64、7档1.25、8档0.98、9档0.75。各档采取“等比级数”，变速范围
6.00/0.75＝8.00。

[0131] 二.“组合模式三级2层8档行星齿轮变速器”即“2层行星齿轮机构”的三级串联组合(图4)

[0132] 要点：本具体实施案例的2层行星齿轮副的2个行星齿轮公转半径不相等，2个内齿轮分度圆直径相等，这样的结构比较合理。

[0133] 本具体实施案例动力传输途径是(参照图4)：内燃机动力输出→第I级太阳轮(A1-1A1-2)→第I级行星架(X-1)→第II级太阳轮(A2-1A2-2)→第II级行星架(X-2)→第III级太阳轮(A3-1A3-2)→第III级行星架(X-3)。

[0134] 本具体实施案例变速机理概述如下：

[0135] 1.“组合模式三级2层8档行星齿轮变速器”第I级(图4I虚线框)变速机理概述：

[0136] ·工况：定速动力传输到第I级的2个太阳轮(A1-1、A1-2)。

[0137] ①如上述工况，制动内齿轮(B1-1)，同时(B1-2)空载。

[0138] 行星架(X-1)输出传动比：R1＝1+ZB/ZA(ZA、ZB为A1-1、B1-1的齿数)。 [0139] ②如上述工况，制动内齿轮(B1-2)，同时(B1-1)空载。

[0140] 行星架(X-1)输出传动比：R2＝1+ZB/ZA(ZA、ZB为A1-2、B1-2的齿数)。 [0141] ③如上述工况，不制动内齿轮(B1-1、B1-2)，2层行星齿轮副都处于空载状态，为空档。

[0142] 小结：定速动力传输到第I级“2层行星齿轮机构”，其可以有2档变速比(R1、R2)输出，也可以是空档。

[0143] 2.“组合模式三级2层8档行星齿轮变速器”第II级(图4II虚线框)变速机理概述：

[0144] ·工况：第I级的行星架(X-1)连接第II级的太阳轮轴(AZ-2)，第II级2个太阳轮(A2-1A2-2)有2档变速比(R1、R2)输入。

[0145] ①如上述工况，制动内齿轮(B2-1)，同时(B2-2)空载。

[0146] 行星架(X-2)输出传动比：r1＝1+ZB/ZA(ZA、ZB为A2-1、B2-1的齿数)。 [0147] ②如上述工况，制动内齿轮(B2-2)，同时(B2-1)空载。

[0148] 行星架(X-2)输出传动比：r2＝1+ZB/ZA(ZA、ZB为A2-2、B2-2的齿数)。 [0149] ③如上述工况，不制动内齿轮(B2-1、B2-2)，2层行星齿轮副都处于空载状态，为空档。

[0150] 小结：第II级“2层行星齿轮机构”有2档变速比(R1、R2)输入，有4档变速比输出，即R1r1、R1r2、R2r1、R2r2，符合《组合学》 (n≤m)定律。

[0151] 3.“组合模式三级2层8档行星齿轮变速器”第III级(图4III虚线框)的变速机理概述：

[0152] ·工况：第II级的行星架(X-2)连接第III级的太阳轮轴(AZ-3)，第III级2个太阳轮(A3-1、A3-2)有R1r1、R1r2、R2r1、R2r2共4档传动比输入。

[0153] ①如上述工况，制动内齿轮(B3-1)，同时(B3-2)空载。

[0154] 行星架(X-3)输出传动比：b1＝1+ZB/ZA(ZA、ZB为A3-1、B3-1的齿数)。 [0155] ②如上述工况，制动内齿轮(B3-2)，同时(B3-1)空载。

[0156] 行星架(X-3)输出传动比：b2＝1+ZB/ZA(ZA、ZB为A3-2、B3-2的齿数)。 [0157] ③如上述工况，不制动内齿轮(B3-1、B3-2)，第一层行星齿轮副和第二层行星齿轮副都处于空载状态，为空档。

[0158] 小结：第III级“2层行星齿轮机构”有4档(R1r1、R1r2、R2r1、R2r2)输入，有8档传动比输出，即R1r1b1、R1r1b2、R1r2b1、R1r2b2、R2r1b1、R2r1b2、R2r2b1、R2r2b2。 [0159] 总结：“组合模式三级2层8档行星齿轮变速器”每一层行星齿轮副都参与了3档变速比，符合《组合学》 (n≤m)定律。

[0160] 本实施方案实验样机的各档变速比：1档579、2档463、3档365、4档292、5档231、6档184、7档146、8档117。各档采取“等比级数”，变速范围579/117＝4.95适用于大减速比的多档变速，例如油田的抽油机变速器。

[0161] 说明：

[0162] 1.本发明专利使用了高中教材《组合学》“ (n≤m)”的表述方式，因为： [0163] ①这种表述严谨，清晰、简洁。

[0164] ②这是本领域中普通工程技术人员应该具备的基本数学常识，当然，当然，也可以用各层变速比的连乘积来表述，本发明使用了两种表述，目的是既严谨，又通俗易懂。 [0165] ③《组合学》公式具有明确的排除性。例如：依据《组合学》公式，6组(行星)齿轮副按两级3组(层)模式组合，可实现9档变速比，这是6组(行星)齿轮副可实现的最多档数，排除了第10档出现的可能性；同时，9档变速比需要的最少(行星)齿轮副是6组，也排除了少于6组(行星)齿轮副实现9档变速比可能性；多于6组，就不是最简化、最合理的结构。《组合学》公式给出的结论是：两级3层行星齿轮机构能够实现的最多变速比是9档；反之，行星齿轮变速器9档变速比的最简化结构是两级3层行星齿轮机构。顺理成章的结论应该是：《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》是多档行星齿轮变速器的最简化结构。

[0166] 2.《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》可实际应用的方案为：6档2层/3层的两级串联组合、8档2层/2层/2层的三级串联组合、8档2层/4层的两级串联组合、9档3层/3层的两级串联组合、12档3层/4层的两级串联组合、12档2层/2层/3层的三级串联组合、16档4层/4层的两级串联组合、16档2层/2层/4层的三级串联组合、18档2层/3层/3层的三级串联组合、24档2层/3层/4层的三级串联组合、27档3层/3层/3层的三级串联组合等。非特殊情况不使用四级串联组合。

[0167] 上述两具体实施案例经验证：

[0168] 1.本发明《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》是能够实现《组合学》 (n≤m)变速模式，是多档行星齿轮变速器最简单化结构，这是《液力自动变速器》、《双离合变速箱》等所列举的诸项技术背景变速器及常规变速器不具备的特殊功能。 [0169] 2.本发明“《组合模式多级多层多档行星齿轮变速器》”由于采用了“制动式”换档机构，可避免使用《液力变扭器》和《双离合器》，不仅简化了机构，还可以达到不中断动力换档的目的。

[0170] 上述两实施案例是本发明可实施方案的具体描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。

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组合模式多级多层多档行星齿轮变速器

组合模式多级多层多档行星齿轮变速器

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