CN116816880A - 双行星排变速机构和动力总成 - Google Patents

Abstract

本发明属于变速器技术领域，具体提供一种双行星排变速机构和动力总成。该双行星排变速机构包括壳体、第一行星排和第二行星排。第一行星排的第一行星架与第二行星排的第二太阳轮相连，输入端与第一太阳轮相连，输出端与第二行星架相连；第一控制单元，第一控制单元包括与所述壳体相连的第一被动件、与所述第一行星架相连的第二被动件、以及与所述第一齿圈相连的第一主动件；和第二控制单元，第二控制单元包括与所述壳体相连的第三被动件、与所述第二行星架相连的第四被动件、以及与所述第二齿圈相连的第二主动件。该双行星排变速机构结构简单，传动比变化范围大，控制逻辑简单，换挡时动力传输不中断且各部件磨损小，适用范围广。

Description

双行星排变速机构和动力总成

技术领域

本发明涉及变速器技术领域，具体提供一种双行星排变速机构和动力总成。

背景技术

随着社会的不断进步和发展，人们对环境的保护越来越重视。目前，车辆行业的一个探索方向是新能源电动汽车。新能源电动汽车采用电能替代燃油，在行驶过程中能够实现尾气零排放，具有突出的环保优势。除此之外，新能源电动汽车采用电动机代替传统发动机，电动机具有转速高、起步扭矩大、运行平稳等特点，能够有效改善车辆驾乘的舒适性。

为了配合动力及转速的输出，使能耗达到最佳状态，电动汽车上常常装配有能够多挡调节的变速器。现有技术中已经发展出一种利用行星轮系形成的变速器结构，这种变速器结构能够通过多个离合器、制动器的配合控制实现多种挡位调节。但是目前的行星齿轮变速器零部件较多，结构复杂，组装难度高，并且占用空间大。为了保证换挡过程中的动力持续输出，各制动器及离合器需要精准的配合，进一步导致了离合器及制动器的控制方式复杂，配合精度要求高。此外，在换挡过程中，待连接部件的相对转速较大，导致待连接部件之间的磨损较大。因此，目前的变速机构存在改进之处。

发明内容

为了解决传统变速机构整体结构复杂、控制精度要求高、成本高、占用空间大等技术问题，本发明提供了一种双行星排变速机构。该双行星排变速机构包括壳体；第一行星排，所述第一行星排包括第一太阳轮、第一齿圈、将所述第一太阳轮与所述第一齿圈啮合传动连接的第一行星轮、以及用于支承所述第一行星轮的第一行星架；第二行星排，所述第二行星排包括第二太阳轮、第二齿圈、将所述第二太阳轮与所述第二齿圈啮合传动连接的第二行星轮、以及用于支承所述第二行星轮的第二行星架；所述第二太阳轮与所述第一行星架相连，并且所述双行星排变速机构还包括：输入端，所述输入端与所述第一太阳轮相连；输出端，所述输出端与所述第二行星架相连；第一控制单元，所述第一控制单元包括与所述壳体相连的第一被动件、与所述第一行星架相连的第二被动件、以及与所述第一齿圈相连的第一主动件，所述第一主动件能够相对于所述第一被动件和所述第二被动件运动并配置成在与所述第一被动件接合时与所述第二被动件分离、在与所述第二被动件接合时与所述第一被动件分离；和第二控制单元，所述第二控制单元包括与所述壳体相连的第三被动件、与所述第二行星架相连的第四被动件、以及与所述第二齿圈相连的第二主动件，所述第二主动件能够相对于所述第三被动件和所述第四被动件运动并配置成在与所述第三被动件接合时与所述第四被动件分离、在与所述第四被动件接合时与所述第三被动件分离。

本发明采用双行星排结构，将两个行星排串联布置，其连接结构简单、齿轮布置简单。相应地，体积和重量得到有效控制。本发明利用第一控制单元和第二控制单元替代传统的离合器和制动器，有效减小零部件数量，使得双排变速机构的结构更精简，并能够提高机构可靠性。本发明利用第一控制单元和第二控制单元可实现两个行星排均减速输出、其中一个行星排减速输出以及两个行星排均刚性输出等多种工况，相应地，产生不同的传动比。在将本发明用于车辆时，通过切换不同的工况能够使电动机或发动机长时间维持高效工作状态，从而节省电能消耗及燃油消耗。

在切换工况时，在一个控制单元中，主动件能够相对于两个被动件运动，在主动件靠近其中一个被动件时，其同步地与另一被动件远离，当主动件与其中一个被动件接合时，其同步地与另一被动件分离。该变速机构从机械结构上对主动件与两个被动件之间的接合关系做出了限定，实现主动件与两个被动件之间的择一连接。由此实现制动与离合的同步联动控制。该结构既简化了控制流程，又能够保证工况切换时各转动部件的转动状态平稳改变、动力持续传递，使得调速过程更加流畅顺滑。将该变速机构用于车辆时，由于本发明的变速机构有较大的传动比变化范围，并且调速简单、方便、流畅，因此本发明能够适用于多种类型的车辆，并能够有效改善车辆的驾驶体验，特别适合用于路况复杂的重型车辆。

在上述双行星排变速机构的优选技术方案中，所述第一主动件与所述第一齿圈通过花键相连。通过上述的配置，第一主动件能够在花键的传动下被第一齿圈带动着旋转，并且第一主动件能够沿第一齿圈的轴线方向相对于第一齿圈往复滑动。第一主动件通过往复滑动可以切换与第一被动件或第二被动件之间的接合或分离。

在上述双行星排变速机构的优选技术方案中，所述第二主动件与所述第二齿圈通过花键相连。通过上述的配置，第二主动件能够在花键的传动下被第二齿圈带动着旋转，并且第二主动件能够沿第二齿圈的轴线方向相对于第二齿圈往复滑动。第二主动件通过往复滑动可以切换与第三被动件或第四被动件之间的接合或分离。

在上述双行星排变速机构的优选技术方案中，在所述第一齿圈静止、所述第一太阳轮带动所述第一行星架转动时所述第一行星排具有第一传动比；在所述第二齿圈静止、所述第二太阳轮带动所述第二行星架转动时所述第二行星排具有第二传动比；所述第一传动比等于所述第二传动比。通过上述的配置，本发明的变速机构能够形成三个稳定的传动比。

在上述双行星排变速机构的优选技术方案中，在所述第一齿圈静止、所述第一太阳轮带动所述第一行星架转动时所述第一行星排具有第一传动比；在所述第二齿圈静止、所述第二太阳轮带动所述第二行星架转动时所述第二行星排具有第二传动比；所述第一传动比大于所述第二传动比。通过上述的配置，本发明的变速机构能够形成四个稳定的传动比。

在上述双行星排变速机构的优选技术方案中，在所述第一齿圈静止、所述第一太阳轮带动所述第一行星架转动时所述第一行星排具有第一传动比；在所述第二齿圈静止、所述第二太阳轮带动所述第二行星架转动时所述第二行星排具有第二传动比；所述第一传动比小于所述第二传动比。通过上述的配置，本发明的变速机构能够形成四个稳定的传动比。

在上述双行星排变速机构的优选技术方案中，所述第二太阳轮通过连接轴与所述第一行星架相连。

在上述双行星排变速机构的优选技术方案中，所述第二被动件通过第一连接架与所述第一行星架相连。通过上述的配置，能够有效增强第二被动件与第一行星架之间的连接可靠性，同时便于第二被动件的布置。

在上述双行星排变速机构的优选技术方案中，所述第一连接架与所述第二太阳轮分布于所述第一行星排的两侧。通过上述的配置，第一连接架位于两个行星排的一侧，既能够方便第二被动件的布置，又能够节约两个行星排之间的空间，从而降低结构设计难度并缩小整体体积。

在上述双行星排变速机构的优选技术方案中，所述第四被动件通过第二连接架与所述第二行星架相连。通过上述的配置，能够有效增强第四被动件与第二行星架之间的连接可靠性，同时便于第四被动件的布置。

在上述双行星排变速机构的优选技术方案中，所述第二连接架与所述输出端分布于所述第二行星排的两侧。通过上述的配置，第二连接架布置在两个行星排之间，使得变速机构的整体结构精密、简洁。

本发明还提供了一种动力总成，该动力总成包括驱动器；和根据上述任一优选技术方案所述的双行星排变速机构，所述驱动器与所述双行星排变速机构的输入端相连。通过上述的配置，变速机构通过不同的传动比与驱动器配合，使得动力总成在输出各种转速时驱动器均能够处于高效工作状态，以此实现能耗的降低及稳定性的提升。

附图说明

下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是本发明双行星排变速机构的一种实施例的结构示意图；

图2是本发明双行星排变速机构第一工况时的结构示意图；

图3是图2中双行星排变速机构第一工况时各部件的转速关系图；

图4是本发明双行星排变速机构第二工况时的结构示意图；

图5是图4中双行星排变速机构第二工况时各部件的转速关系图；

图6是本发明双行星排变速机构第三工况时的结构示意图；

图7是图6中双行星排变速机构第三工况时各部件的转速关系图；

图8是本发明双行星排变速机构第四工况时的结构示意图；

图9是图8中双行星排变速机构第四工况时各部件的转速关系图。

附图标记列表：

A、双行星排变速机构；A1、壳体；1、第一行星排；10、输入端；11、第一太阳轮；12、第一齿圈；13、第一行星架；131、第一连接架；14、第一行星轮；2、第二行星排；20、输出端；21、第二太阳轮；22、第二齿圈；23、第二行星架；231、第二连接架；24、第二行星轮；30、连接轴；K1、第一控制单元；K11、第一被动件；K12、第一主动件；K13、第二被动件；K2、第二控制单元；K21、第三被动件；K22、第二主动件；K23、第四被动件；T、驱动器。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了解决传统变速机构整体结构复杂、控制精度要求高、成本高、占用空间大等技术问题，本发明实施例提供了一种双行星排变速机构A。该双行星排变速机构A包括壳体A1；第一行星排1，第一行星排1包括第一太阳轮11、第一齿圈12、将第一太阳轮11与第一齿圈12啮合传动连接的第一行星轮14、以及用于支承第一行星轮14的第一行星架13；第二行星排2，第二行星排2包括第二太阳轮21、第二齿圈22、将第二太阳轮21与第二齿圈22啮合传动连接的第二行星轮24、以及用于支承第二行星轮24的第二行星架23；第二太阳轮21与第一行星架13相连，并且双行星排变速机构A还包括：输入端10，输入端10与第一太阳轮11相连；输出端20，输出端20与第二行星架23相连；第一控制单元K1，第一控制单元K1包括与壳体A1相连的第一被动件K11、与第一行星架13相连的第二被动件K13、以及与第一齿圈12相连的第一主动件K12，第一主动件K12能够相对于第一被动件K11和第二被动件K13运动并配置成在与第一被动件K11接合时与第二被动件K13分离、在与第二被动件K13接合时与第一被动件K11分离；和第二控制单元K2，第二控制单元K2包括与壳体A1相连的第三被动件K21、与第二行星架23相连的第四被动件K23、以及与第二齿圈22相连的第二主动件K22，第二主动件K22能够相对于第三被动件K21和第四被动件K23运动并配置成在与第三被动件K21接合时与第四被动件K23分离、在与第四被动件K23接合时与第三被动件K21分离。

需要说明的是，在同一时刻，第一主动件K12仅能够与第一被动件K11和第二被动件K13中的一个接合。例如，当第一主动件K12与第一被动件K11接合时，第一主动件K12与第二被动件K13分离。反之亦然。需要说明的是，在同一时刻，第二主动件K22仅能够与第三被动件K21和第四被动件K23中的一个接合。例如，当第二主动件K22与第三被动件K21接合时，第二主动件K22与第四被动件K23分离。反之亦然。

本发明实施例还提供了一种动力总成，该动力总成包括驱动器T及双行星排变速机构A。在一种或多种实施例中，驱动器T为电动机。替代地，驱动器T为燃油发动机或其他合适的动力源。驱动器T与输入端10相连，驱动器T的动力从输入端10输入经双行星排变速机构A调速后从输出端20输出多种转速及扭矩。

图1是本发明双行星排变速机构的一种实施例的结构示意图。如图1所示，本发明实施例的双行星排变速机构A具有壳体A1，在壳体A1内布置有第一行星排1和第二行星排2。在一种或多种实施例中，第一行星排1包括第一太阳轮11，以及与第一太阳轮11同轴设置的第一齿圈12。在一种或多种实施例中，第一太阳轮11与第一齿圈12处于同一平面，此时第一齿圈12套设在第一太阳轮11的外部。替代地，第一太阳轮11与第一齿圈12位于不同的平面。如图1所示，第一太阳轮11与第一齿圈12之间设置有若干个第一行星轮14，第一行星轮14与第一太阳轮11的外齿啮合，并且与第一齿圈12的内齿啮合，以此实现第一太阳轮11与第一齿圈12之间的啮合传动。在一种或多种实施例中，第一行星轮14的数量为3个。替代地，第一行星轮14的数量为2个、4个或其他合适的数量。如图1所示，在一种或多种实施例中，第一行星轮14通过第一行星架13支承在第一太阳轮11与第一齿圈12之间。

如图1所示，在一种或多种实施例中，第二行星排2包括第二太阳轮21、以及与第二太阳轮21同轴设置的第二齿圈22。在一种或多种实施例中，第二太阳轮21与第二齿圈22处于同一平面，此时第二齿圈22套设在第二太阳轮21的外部。替代地，第二太阳轮21与第二齿圈22位于不同的平面。如图1所示，第二太阳轮21与第二齿圈22之间设置有若干个第二行星轮24，第二行星轮24与第二太阳轮21的外齿啮合，并且与第二齿圈22的内齿啮合，以实现第二太阳轮21与第二齿圈22之间的啮合传动。在一种或多种实施例中，第二行星轮24的数量为3个。替代地，第二行星轮24的数量为2个、4个或其他合适的数量。如图1所示，在一种或多种实施例中，第二行星轮24通过第二行星架23支承在第二太阳轮21与第二齿圈22之间。如图1所示，在一种或多种实施例中，第二太阳轮21通过连接轴30与第一行星架13相连。替代地，第二太阳轮21与第一行星架13之间通过焊接或其他合适的方式或结构形成紧固连接。

如图1所示，输入端10与第一太阳轮11相连。可选地，输入端10为输入轴，该输入轴布置在第一太阳轮11的转动轴线上。替代地，输入端10为空心轴管或其他合适的结构。如图1所示，输出端20与第二行星架23相连。在一种或多种实施例中，输出端20为实心输出轴。替代地，输出端20为空心轴筒或其他合适的结构。在一种或多种实施例中，输入端10与输出端20同轴布置。

如图1所示，本发明实施例的双行星排变速机构A还包括第一控制单元K1和第二控制单元K2。第一控制单元K1包括第一被动件K11、第二被动件K13和第一主动件K12。在一种或多种实施例中，第一被动件K11与壳体A1紧固连接。可选地，第一被动件K11焊接固定在壳体A1上。替代地，第一被动件K11与壳体A1一体成型制作形成。如图1所示，第二被动件K13与第一行星架13紧固连接。可选地，第二被动件K13焊接固定在第一行星架13上。替代地，第二被动件K13与第一行星架13一体成型制作形成。在一种或多种实施例中，第二被动件K13呈环形，第二被动件K13通过第一连接架131与第一行星架13相连。可选地，第一连接架131呈杆状，多个第一连接架131以输入端10为中心线等间隔地周向排布，每个第一连接架131的一端与第二被动件K13连接，另一端与第一行星架13的对应位置连接。替代地，第一连接架131呈空心圆盘状，第二被动件K13与空心圆盘的外圆连接，第一行星架13与空心圆盘的内圆连接。在一种或多种实施例中，第一连接架131与连接轴30分布于第一行星排1的两侧，即第一连接架131位于两个行星排的一侧。如图1所示，第一主动件K12与第一齿圈12相连。在一种或多种实施例中，第一主动件K12与第一齿圈12之间通过花键相连，第一主动件K12能够随第一齿圈12同步转动，并且第一主动件K12能够沿第一齿圈12的轴向相对于第一齿圈12滑动。第一主动件K12通过往复滑动实现与第一被动件K11或第二被动件K13的择一连接。

在一种或多种实施例中，第一被动件K11、第一主动件K12和第二被动件K13上包括彼此配对的电磁环，相应地，第一控制单元K1形成电磁制动离合器。替代地，第一被动件K11、第一主动件K12和第二被动件K13上包括彼此配对的摩擦环，相应地，第一控制单元K1形成摩擦制动离合器。替代地，第一控制单元K1还可以为液力制动离合器或其他合适的制动离合器。

如图1所示，在一种或多种实施例中，第一被动件K11、第二被动件K13和第一主动件K12均为环片且彼此平行，第一主动件K12设置在第一被动件K11和第二被动件K13之间。第一主动件K12能够沿着第一齿圈12的轴向在第一被动件K11和第二被动件K13之间往复平移以形成不同的控制配合。当其移动至与第一被动件K11接合时将自动与第二被动件K13分离，或者当其移动至与第二被动件K13接合时将自动与第一被动件K11分离。以此实现第一主动件K12与第一被动件K11或第二被动件K13的择一接合。

在其他一些实施例中，第一被动件K11、第二被动件K13和第一主动件K12均包括多个环片，第一主动件K12的部分环片间隔布置在第一被动件K11的环片之间，并且第一主动件K12的部分环片间隔布置在第二被动件K13的环片之间。第一主动件K12能够通过控制其上环片的往复移动实现与第一被动件K11、第二被动件K13上的环片的接合或分离。当第一主动件K12的部分环片移动至与第一被动件K11的环片接合时，第一主动件K12的其他环片自动与第二被动件K13的环片分离，或者当第一主动件K12的部分环片与第二被动件K13的环片接合时，第一主动件K12的其他环片自动与第一被动件K11的环片分离。因此，本发明实施例只需控制第一主动件K12一个零部件即可同步改变两个配合关系，实现第一主动件K12与第一被动件K11或第二被动件K13的择一接合。该设计既能够有效简化结构、减小零部件数量，又能够保证控制逻辑的可靠、稳定。

如图1所示，第二控制单元K2包括第三被动件K21、第四被动件K23和第二主动件K22。在一种或多种实施例中，第三被动件K21与壳体A1紧固连接。可选地，第三被动件K21焊接固定在壳体A1上。替代地，第三被动件K21与壳体A1一体成型制作形成。如图1所示，第四被动件K23与第二行星架23紧固连接。可选地，第四被动件K23焊接固定在第二行星架23上。替代地，第四被动件K23与第二行星架23一体成型制作形成。

在一种或多种实施例中，第四被动件K23呈环形，第四被动件K23通过第二连接架231与第二行星架23相连。可选地，第二连接架231呈杆状，多个第二连接架231以连接轴30为中心线等间隔地周向排布，每个第二连接架231的一端与第四被动件K23连接，另一端与第二行星架23的对应位置连接。替代地，第二连接架231呈空心圆盘状，第四被动件K23与空心圆盘的外圆连接，第二连接架231与空心圆盘的内圆连接。在一种或多种实施例中，第二连接架231与输出端20分布于第一行星排1的两侧，即第二连接架231位于两个行星排之间。如图1所示，第二主动件K22与第二齿圈22相连。在一种或多种实施例中，第二主动件K22与第二齿圈22之间通过花键相连，第二主动件K22能够随第二齿圈22同步转动，并且第二主动件K22能够沿第二齿圈22的轴向相对于第二齿圈22滑动。第二主动件K22通过往复滑动实现与第三被动件K21或第四被动件K23的择一连接。

在一种或多种实施例中，第三被动件K21、第四被动件K23和第二主动件K22上包括彼此配对的电磁环，相应地，第二控制单元K2形成电磁制动离合器。替代地，第三被动件K21、第四被动件K23和第二主动件K22上包括彼此配对的摩擦环，相应地，第二控制单元K2形成摩擦制动离合器。替代地，第二控制单元K2还可以为液力制动离合器或其他合适的制动离合器。

如图1所示，在一种或多种实施例中，第三被动件K21、第四被动件K23和第二主动件K22均为环片且彼此平行，第二主动件K22设置在第三被动件K21和第四被动件K23之间。第二主动件K22能够沿着第二齿圈22的轴向在第三被动件K21和第四被动件K23之间往复平移以形成不同的控制配合。当其移动至与第三被动件K21接合时将自动与第四被动件K23分离，或者当其移动至与第四被动件K23接合时将自动与第三被动件K21分离。以此实现第二主动件K22与第三被动件K21或第四被动件K23的择一接合。

在其他一些实施例中，第三被动件K21、第四被动件K23和第二主动件K22均包括多个环片，第二主动件K22的部分环片间隔布置在第三被动件K21的环片之间，并且第二主动件K22的部分环片间隔布置在第四被动件K23的环片之间。第二主动件K22能够通过控制其上环片的往复移动实现与第三被动件K21、第四被动件K23上的环片的接合或分离。当第二主动件K22的部分环片移动至与第三被动件K21的环片接合时，第二主动件K22的其他环片自动与第四被动件K23的环片分离，或者当第二主动件K22的部分环片与第四被动件K23的环片接合时，第二主动件K22的其他环片自动与第三被动件K21的环片分离。因此，本发明实施例只需控制第二主动件K22一个零部件即可同步改变两个配合关系，实现第二主动件K22与第三被动件K21或第四被动件K23的择一接合。该设计既能够有效简化结构、减小零部件数量，又能够保证控制逻辑的可靠、稳定。

在一种或多种实施例中，以第一太阳轮11作为输入、第一齿圈12静止并且第一行星架13作为输出时，第一行星排1具有第一传动比i1。以第二太阳轮21作为输入、第二齿圈22静止并且第二行星架23作为输出时，第二行星排2具有第二传动比i2。

本发明实施例通过第一控制单元K1和第二控制单元K2的控制配合，能够使双行星排变速机构A形成多种工况。图2是本发明实施例双行星排变速机构第一工况时的结构示意图。如图2所示，双行星排变速机构A处于第一工况时，第一主动件K12与第一被动件K11保持接合，第一主动件K12与第二被动件K13分离；第二主动件K22与第三被动件K21保持接合，第二主动件K22与第四被动件K23分离。

图3是图2中双行星排变速机构第一工况时各部件的转速关系图。如图3所示，在该第一工况下，驱动器T通过输入端10带动第一太阳轮11定向转动，第一齿圈12被制动处于静止状态，第一太阳轮11通过第一行星轮14带动第一行星架13定向转动，此时第一行星排1以传动比i1减速增扭输出。第一行星架13通过传动轴30带动第二太阳轮21定向转动，第二齿圈22被制动处于静止状态，第二太阳轮21通过第二行星轮24带动第二行星架23定向转动，此时第二行星排2以传动比i2减速增扭输出。

因此，双行星排变速机构A处于第一工况时总的传动比为i1*i2，驱动器T从输入端10输入的动力经过第一行星排1和第二行星排2两级减速增扭，从输出端20输出的动力具有较大的储备扭矩。在一种或多种实施例中，该第一工况适用于车辆起步或倒车，能够有效提升车辆的起步加速效果及爬坡能力。

图4是本发明实施例双行星排变速机构第二工况时的结构示意图。如图4所示，双行星排变速机构A处于第二工况时，第一主动件K12与第一被动件K11保持接合，第一主动件K12与第二被动件K13分离；第二主动件K22与第四被动件K23保持接合，第二主动件K22与第三被动件K21分离。

图5是图4中双行星排变速机构第二工况时各部件的转速关系图。如图5所示，在该第二工况下，驱动器T通过输入端10带动第一太阳轮11定向转动，第一齿圈12被制动处于静止状态，第一太阳轮11通过第一行星轮14带动第一行星架13定向转动，此时第一行星排1以传动比i1减速增扭输出。第一行星架13通过传动轴30带动第二太阳轮21定向转动。根据行星齿轮的基本原理，太阳轮、齿圈和行星架三个构件，任意两个构件的转速相同，另外一个构件的转速也是相同的。在该第二工况下，由于第二主动件K22与第四被动件K23接合后，第二齿圈22与第二行星架23形成固连，因此第二太阳轮21、第二齿圈22及第二行星架23的转速相同，此时第二行星排2的传动比为1。

因此，双行星排变速机构A处于第二工况时总的传动比为i1*1。相较于第一工况，变速机构A总的传动比变小。在一种或多种实施例中，该第二工况适用于车辆起步后的提速阶段。容易理解地是，该第二工况也可以用于车辆起步阶段或其他合适的行驶阶段。需要强调地是，该双行星排变速机构A在第一工况时，第二齿圈22与第二行星架23的相对转速较小，当双行星排变速机构A从第一工况切换至第二工况时，两者能够快速地接合，并且两者之间的相对磨损较小。

图6是本发明实施例双行星排变速机构第三工况时的结构示意图。如图6所示，双行星排变速机构A处于第三工况时，第一主动件K12与第二被动件K13保持接合，第一主动件K12与第一被动件K11分离；第二主动件K22与第三被动件K21保持接合，第二主动件K22与第四被动件K23分离。

图7是图6中双行星排变速机构第三工况时各部件的转速关系图。如图7所示，在该第三工况下，由于第一主动件K12与第二被动件K13接合后，第一齿圈12与第一行星架13形成固连，因此第一太阳轮11、第一齿圈12及第一行星架13的转速相同，此时第一行星排1的传动比为1。第一行星架13通过传动轴30带动第二太阳轮21定向转动，第二齿圈22被制动处于静止状态，第二太阳轮21通过第二行星轮24带动第二行星架23定向转动，此时第二行星排2以传动比i2减速增扭输出。

因此，双行星排变速机构A处于第三工况时总的传动比为1*i2。相较于第一工况，变速机构A总的传动比变小。因此该第三工况适用于车辆起步后的提速阶段。容易理解地是，该第三工况也可以用于车辆起步阶段或其他合适的行驶阶段。需要强调地是，该双行星排变速机构A在第一工况或第二工况时，第一齿圈12与第一行星架13的相对转速较小，当双行星排变速机构A从第一工况或第二工况切换至第三工况时，两者能够快速地接合，并且两者之间的相对磨损较小。

图8是本发明实施例双行星排变速机构第四工况时的结构示意图。如图8所示，双行星排变速机构A处于第四工况时，第一主动件K12与第二被动件K13保持接合，第一主动件K12与第一被动件K11分离；第二主动件K22与第四被动件K23保持接合，第二主动件K22与第三被动件K21分离。

图9是图8中双行星排变速机构第四工况时各部件的转速关系图。如图9所示，在该第四工况下，由于第一主动件K12与第二被动件K13接合后，第一齿圈12与第一行星架13形成固连，因此第一太阳轮11、第一齿圈12及第一行星架13的转速相同，此时第一行星排1的传动比为1。第一行星架13通过传动轴30带动第二太阳轮21定向转动。由于第二主动件K22与第四被动件K23接合后，第二齿圈22与第二行星架23形成固连，因此第二太阳轮21、第二齿圈22及第二行星架23的转速相同，此时第二行星排2的传动比为1。

因此，双行星排变速机构A处于第四工况时总的传动比为1*1。输入端10和输出端20的转速相同。在一种或多种实施例中，该第四工况适用于车辆高速行驶。容易理解地是，该第四工况也可以用于车辆提速或其他合适的行驶阶段。

综上，如图2至图9所示，本发明实施例的双行星排变速机构A通过切换不同工况能够产生数值为i1*i2、i1、i2、1的四个固定传动比，车辆对应地能够实现四挡变速。当i1大于i2时，车辆依次从起步、低速、中速至高速行驶时，变速机构A的工况切换顺序为第一工况、第二工况、第三工况、第四工况。当i1小于i2时，车辆依次从起步、低速、中速至高速行驶时，变速机构A的工况切换顺序为第一工况、第三工况、第二工况、第四工况。容易理解地是，当传动比i1与i2相等时，该双行星排变速机构A能够产生数值不等的三个固定传动比，车辆对应地能够实现三挡变速。在车辆依次从起步、中速至高速行驶时，双行星排变速机构A的工况切换顺序为第一工况、第二工况或第三工况、第四工况。本发明实施例的双行星排变速机构A能够使得车辆在不同速度范围行驶时，驱动器T长时间处于高效工作状态，从而有效提高能源利用率。

本发明实施例的双行星排变速机构A通过第一行星排1和第二行星排2串联传动，能够形成较大的传动比范围，并且在传动比范围内形成四个固定传动比，能够使车辆换挡更流畅、平稳。本发明实施例的控制逻辑简单，只需控制第一主动件K12及第二主动件K22的移动即可完成工况的切换。更重要的是，主动件在与其中一个被动件接合时将同步地与另一被动件分离，实现制动与离合的同步联动控制，既能够有效简化控制逻辑，又能够保证在换挡过程中动力的持续输出，从而解决传统变速机构换挡时控制复杂、动力中断的技术缺陷。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种双行星排变速机构，所述双行星排变速机构包括：

壳体；

第一行星排，所述第一行星排包括第一太阳轮、第一齿圈、将所述第一太阳轮与所述第一齿圈啮合传动连接的第一行星轮、以及用于支承所述第一行星轮的第一行星架；

第二行星排，所述第二行星排包括第二太阳轮、第二齿圈、将所述第二太阳轮与所述第二齿圈啮合传动连接的第二行星轮、以及用于支承所述第二行星轮的第二行星架；其特征在于，

所述第二太阳轮与所述第一行星架相连，并且

所述双行星排变速机构还包括：

输入端，所述输入端与所述第一太阳轮相连；

输出端，所述输出端与所述第二行星架相连；

第一控制单元，所述第一控制单元包括与所述壳体相连的第一被动件、与所述第一行星架相连的第二被动件、以及与所述第一齿圈相连的第一主动件，所述第一主动件能够相对于所述第一被动件和所述第二被动件运动并配置成在与所述第一被动件接合时与所述第二被动件分离、在与所述第二被动件接合时与所述第一被动件分离；和

第二控制单元，所述第二控制单元包括与所述壳体相连的第三被动件、与所述第二行星架相连的第四被动件、以及与所述第二齿圈相连的第二主动件，所述第二主动件能够相对于所述第三被动件和所述第四被动件运动并配置成在与所述第三被动件接合时与所述第四被动件分离、在与所述第四被动件接合时与所述第三被动件分离。

2.根据权利要求1所述的双行星排变速机构，其特征在于，所述第一主动件与所述第一齿圈通过花键相连。

3.根据权利要求1所述的双行星排变速机构，其特征在于，所述第二主动件与所述第二齿圈通过花键相连。

4.根据权利要求1所述的双行星排变速机构，其特征在于，在所述第一齿圈静止、所述第一太阳轮带动所述第一行星架转动时所述第一行星排具有第一传动比；在所述第二齿圈静止、所述第二太阳轮带动所述第二行星架转动时所述第二行星排具有第二传动比；所述第一传动比等于所述第二传动比。

5.根据权利要求1所述的双行星排变速机构，其特征在于，在所述第一齿圈静止、所述第一太阳轮带动所述第一行星架转动时所述第一行星排具有第一传动比；在所述第二齿圈静止、所述第二太阳轮带动所述第二行星架转动时所述第二行星排具有第二传动比；所述第一传动比大于所述第二传动比。

6.根据权利要求1所述的双行星排变速机构，其特征在于，在所述第一齿圈静止、所述第一太阳轮带动所述第一行星架转动时所述第一行星排具有第一传动比；在所述第二齿圈静止、所述第二太阳轮带动所述第二行星架转动时所述第二行星排具有第二传动比；所述第一传动比小于所述第二传动比。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的双行星排变速机构，其特征在于，所述第二太阳轮通过连接轴与所述第一行星架相连。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的双行星排变速机构，其特征在于，所述第二被动件通过第一连接架与所述第一行星架相连。

9.根据权利要求8所述的双行星排变速机构，其特征在于，所述第一连接架与所述第二太阳轮分布于所述第一行星排的两侧。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的双行星排变速机构，其特征在于，所述第四被动件通过第二连接架与所述第二行星架相连。

11.根据权利要求10所述的双行星排变速机构，其特征在于，所述第二连接架与所述输出端分布于所述第二行星排的两侧。

12.根据权利要求1-6中任一项所述的双行星排变速机构，其特征在于，所述双行星排变速机构具有第一工况：所述第一主动件与所述第一被动件保持接合，所述第一主动件与所述第二被动件分离；所述第二主动件与所述第三被动件保持接合，所述第二主动件与所述第四被动件分离。

13.根据权利要求1-6中任一项所述的双行星排变速机构，其特征在于，所述双行星排变速机构具有第二工况：所述第一主动件与所述第一被动件保持接合，所述第一主动件与所述第二被动件分离；所述第二主动件与所述第四被动件保持接合，所述第二主动件与所述第三被动件分离。

14.根据权利要求1-6中任一项所述的双行星排变速机构，其特征在于，所述双行星排变速机构具有第三工况：所述第一主动件与所述第二被动件保持接合，所述第一主动件与所述第一被动件分离；所述第二主动件与所述第三被动件保持接合，所述第二主动件与所述第四被动件分离。

15.根据权利要求1-6中任一项所述的双行星排变速机构，其特征在于，所述双行星排变速机构具有第四工况：所述第一主动件与所述第二被动件保持接合，所述第一主动件与所述第一被动件分离；所述第二主动件与所述第四被动件保持接合，所述第二主动件与所述第三被动件分离。

16.一种动力总成，其特征在于，所述动力总成包括：

驱动器；和

根据权利要求1-15中任一项所述的双行星排变速机构，所述驱动器与所述双行星排变速机构的输入端相连。