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CN113074223A - 履带车辆用四自由度多挡行星变速机构 - Google Patents

履带车辆用四自由度多挡行星变速机构 Download PDF

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CN113074223A
CN113074223A CN202110306538.5A CN202110306538A CN113074223A CN 113074223 A CN113074223 A CN 113074223A CN 202110306538 A CN202110306538 A CN 202110306538A CN 113074223 A CN113074223 A CN 113074223A
Authority
CN
China
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row
gear
planet
clutch
brake
Prior art date
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Pending
Application number
CN202110306538.5A
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李慎龙
李新毅
周如意
邢庆坤
唐沛
张静
贾爽
张鹤
尹华兵
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China North Vehicle Research Institute
Original Assignee
China North Vehicle Research Institute
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Publication date
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Priority to CN202110306538.5A priority Critical patent/CN113074223A/zh
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Abstract

本发明属于机械设计领域，具体涉及一种履带车辆用四自由度多挡行星变速机构，为提供一种结构紧凑、体积小，挡位多的履带车辆用四自由度多挡变速机构，本发明的履带车辆用四自由度多挡行星变速机构包括输入轴、输出轴、四个简单行星排、六个传动件、六个操纵件，通过控制离合器和制动器的结合来实现变速机构的七前三倒共十个挡位。本发明的优点是采用简单行星排连接，结构简单，具有七前三倒共十个档位可以根据行驶工况进行切换，阶比选择合理，便于变速器的自动换挡。该行星变速机构，与同类变速机构相比，性能优异，具有广阔的应用前景。

Description

履带车辆用四自由度多挡行星变速机构
技术领域
本发明属于机械设计领域，涉及变速机构的设计方案，具体涉及一种履带车辆用四自由度多挡行星变速机构。
背景技术
自动变速箱的变速机构通过改变发动机输出的转速和扭矩，将改变后的转速和扭矩通过输出轴输出，以满足车辆行驶需求。与定轴传动相比，行星传动具有结构紧凑、体积小等优点，合理的设计可以获得较大的减速比，因此广泛应用于各种变速器。行星传动的功能实现依赖于对行星排的组合，特别是行星排连接件的选择、动力传动部件的位置设置，使得整体行星传动具有不同的特性。因此对行星齿轮系进行改进，使传动机构挡位更多、效率更高、可靠性更好，以满足车辆耐久性、动力性等方面的要求，是本领域技术人员所要解决的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种具有七个前进挡位和三个倒挡共十个挡位的行星变速机构，可显著提高车辆的动力性和燃油经济性。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种履带车辆用四自由度多挡行星变速机构，其包括：四个行星排，安装在两端分别与输入轴、输出轴连接的输入构件①和输出构件②，六个传动构件、三个离合器和三个制动器；
所述四个行星排，分别为行星排PGS1、行星排PGS2、行星排PGS3、行星排PGS4；
所述行星排PGS1包括一排行星架CA1、一排齿圈R1、一排太阳轮S1和一排行星轮；所述行星排PGS2包括二排行星架CA2、二排齿圈R2、二排太阳轮S2和二排行星轮；所述行星排PGS3包括三排行星架CA3、三排齿圈R3、三排太阳轮S3和三排行星轮；所述行星排PGS4包括四排行星架CA4、四排齿圈R4、四排太阳轮S4和四排行星轮；
所述六个传动构件，分别为传动构件③、传动构件④、传动构件⑤、传动构件⑥、传动构件⑦和传动构件⑧；
所述三个离合器，分别为离合器C1、离合器C2、离合器C3；
所述三个制动器，分别为制动器B1、制动器B2、制动器B3；
其中，所述输入构件①连接行星排PGS3的三排行星架CA3；
所述传动构件③分别连接行星排PGS3的三排太阳轮S3，行星排PGS4的四排太阳轮S4以及三排制动器B3的内毂；
所述传动构件④分别连接行星排PGS3的三排齿圈R3，行星排PGS4的四排行星架CA4以及制动器B2的内毂；
所述传动构件⑤分别连接行星排PGS1的一排行星架CA1，行星排PGS2的二排齿圈R2以及行星排PGS4的四排齿圈R4；
所述传动构件⑥分别连接行星排PGS1的一排齿圈R1，行星排PGS2的二排行星架CA2以及离合器C3的内毂；
所述传动构件⑦分别连接行星排PGS2的二排太阳轮S2以及离合器C1的内毂；
所述传动构件⑧分别连接行星排PGS1的一排太阳轮S1以及制动器B1的内毂；
所述输出构件②连接离合器C1的外毂以及离合器C2的外毂；
所述制动器B1用于制动传动构件⑧；
所述制动器B2用于制动传动构件④；
所述制动器B3用于制动传动构件③；
所述离合器C1用于连接输出构件②、传动构件⑦；
所述离合器C2用于连接输出构件②、传动构件④；
所述离合器C3用于连接输出构件②、传动构件⑥。
其中，所述六个传动构件将每个行星排的基本构件与输入轴、输出轴连接，实现所需的变速控制。
其中，行星变速机构适用于以发动机或电机为动力源的车辆自动变速器。
其中，所述各行星排按顺序排列，行星排之间利用传动构件连接，输入轴与输入构件①相连，将动力源输出的动力传入本变速机构；输出轴与输出构件②连接，通过分动器或差速器将动力传至前、后桥或左、右驱动轮。
其中，所述行星排PGS1中，一排行星轮与一排太阳轮S1外啮合，同时与一排齿圈R1内啮合，一排行星架CA1支撑一排行星轮；
所述行星排PGS2、行星排PGS3、行星排PGS4的啮合方式和支撑方式与行星排PGS1相同。
其中，所述自动变速机构用于实现七个前进挡位以及三个倒档；七个前进档分别标记为：D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，三个倒挡为分别标记为R1、R2、R3。
其中，所述自动变速机构实现前进档的过程中：
(1)结合制动器B1、制动器B3、离合器C1实现D1档：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合制动器B3，三排太阳轮S3、四排太阳轮S4转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合及传动构件④，传递至四排行星架CA4上，经四排齿圈R4与四排行星轮内啮合及传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，经由一排齿圈R1与一排行星轮内啮合及传动构件⑥传递至二排行星架CA2，通过二排行星轮与二排太阳轮S2外啮合，经二排太阳轮S2输出至输出构件②实现D1挡；
(2)结合制动器B1、制动器B3、离合器C3实现D2挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合制动器B3，三排太阳轮S3、四排太阳轮S4转速为零；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合及传动构件④，传递至四排行星架CA4上，经四排齿圈R4与四排行星轮内啮合及传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，通过一排齿圈R1与一排行星轮内啮合传递至一排齿圈R1及输出构件②实现D2挡。
(3)结合制动器B3、离合器C1、离合器C3实现D3挡：
结合制动器B3，三排太阳轮S3、四排太阳轮S4转速为零；结合制动器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合及传动构件④，传递至四排行星架CA4上，经四排齿圈R4与四排行星轮内啮合及传动构件⑤，传递至一排行星架CA1，通过一排齿圈R1与一排行星轮内啮合传递至一排齿圈R1及输出构件②实现D3挡。
(4)结合制动器B3、离合器C1、离合器C2实现D4挡：
结合制动器B3，三排太阳轮S3、四排太阳轮S4转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同；结合离合器C2，三排齿圈R3、四排行星架CA4与传动构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合输出至输出构件②实现D4挡；
(5)结合离合器C1、离合器C2、离合器C3实现D5挡：
结合离合器C1，二排太阳轮S2与输出构件②转速相同；结合离合器C2，三排齿圈R3、四排行星架CA4与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合输出至输出构件②实现D5挡。
(6)结合制动器B1、离合器C2、离合器C3实现D6挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合离合器C2，三排齿圈R3、四排行星架CA4与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合输出至输出构件②实现D6挡；
(7)结合制动器B1、离合器C1、离合器C2实现D7挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与输出构件②转速相同；结合离合器C2，三排齿圈R3、四排行星架CA4与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合输出至输出构件②实现D7挡。
其中，所述自动变速机构实现倒档的过程中：
(8)结合制动器B1、制动器B2、离合器C1实现R1挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合制动器B2，四排行星架CA4、三排齿圈R3转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排太阳轮S3外啮合、传动构件③、四排啮合传递至四排齿圈R4，经由传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，经由一排齿圈R1与一排行星轮内啮合及传动构件⑥传递至二排行星架CA2，通过二排行星轮与二排太阳轮S2外啮合，经二排太阳轮S2输出至输出构件②实现R1挡；
(9)结合制动器B1、制动器B2、离合器C3实现R2挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合制动器B2，四排行星架CA4、三排齿圈R3转速为零；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排太阳轮S3外啮合、传动构件③、四排啮合传递至四排齿圈R4，经由传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，通过一排齿圈R1与一排行星轮内啮合传递至一排齿圈R1及输出构件②实现R2挡；
(10)结合制动器B2、离合器C1、离合器C3实现R3挡：
结合制动器B2，四排行星架CA4、三排齿圈R3转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排太阳轮S3外啮合、传动构件③、四排啮合传递至四排齿圈R4，经由传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，通过一排齿圈R1与一排行星轮内啮合传递至一排齿圈R1及输出构件②实现R3挡。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明提供了一种履带车辆用四自由度多挡行星变速机构，通过采用简单行星排连接，结构形式简单可靠，提升了变速箱的可靠性、耐久性，并使变速箱易于拆解维护。同时变速机构七前三倒共十个挡位的特性保证了车辆具有良好的动力性和传动效率。
附图说明
图1为本发明的传动简图；
图中：PGS1、PGS2、PGS3、PGS4为简单行星排，①为输入构件，②为输出构件，③、④、⑤、⑥、⑦和⑧为六个基本传动构件，①为主动件，②为被动件，B1、B2、B3为三个制动器，C1、C2和C3为三个离合器。
其中，R1为一排齿圈、CA1为一排行星架、S1为一排太阳轮；R2为二排齿圈、CA2为二排行星架、S2为二排太阳轮；R3为三排齿圈、CA3为三排行星架、S3为三排太阳轮；R4为四排齿圈、CA4为四排行星架、S4为四排太阳轮。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术问题，本发明提供一种履带车辆用四自由度多挡行星变速机构，如图1所示，其包括：四个行星排，安装在两端分别与输入轴、输出轴连接的输入构件①和输出构件②，六个传动构件、三个离合器和三个制动器；
所述四个行星排，分别为行星排PGS1、行星排PGS2、行星排PGS3、行星排PGS4；
所述行星排PGS1包括一排行星架CA1、一排齿圈R1、一排太阳轮S1和一排行星轮；所述行星排PGS2包括二排行星架CA2、二排齿圈R2、二排太阳轮S2和二排行星轮；所述行星排PGS3包括三排行星架CA3、三排齿圈R3、三排太阳轮S3和三排行星轮；所述行星排PGS4包括四排行星架CA4、四排齿圈R4、四排太阳轮S4和四排行星轮；
所述六个传动构件，分别为传动构件③、传动构件④、传动构件⑤、传动构件⑥、传动构件⑦和传动构件⑧；
所述三个离合器，分别为离合器C1、离合器C2、离合器C3；
所述三个制动器，分别为制动器B1、制动器B2、制动器B3；
所述行星排PGS1分别与传动构件⑤、传动构件⑥和传动构件⑧连接；
所述行星排PGS2分别与传动构件⑤、传动构件⑥和传动构件⑦连接；
所述行星排PGS3分别与输入构件①、传动构件③和传动构件④连接；
所述行星排PGS4分别与传动构件③、传动构件④和传动构件⑤连接；
其中，所述输入构件①连接行星排PGS3的三排行星架CA3；
所述传动构件③分别连接行星排PGS3的三排太阳轮S3，行星排PGS4的四排太阳轮S4以及三排制动器B3的内毂；
所述传动构件④分别连接行星排PGS3的三排齿圈R3，行星排PGS4的四排行星架CA4以及制动器B2的内毂；
所述传动构件⑤分别连接行星排PGS1的一排行星架CA1，行星排PGS2的二排齿圈R2以及行星排PGS4的四排齿圈R4；
所述传动构件⑥分别连接行星排PGS1的一排齿圈R1，行星排PGS2的二排行星架CA2以及离合器C3的内毂；
所述传动构件⑦分别连接行星排PGS2的二排太阳轮S2以及离合器C1的内毂；
所述传动构件⑧分别连接行星排PGS1的一排太阳轮S1以及制动器B1的内毂；
所述输出构件②连接离合器C1的外毂以及离合器C2的外毂；
所述制动器B1用于制动传动构件⑧；
所述制动器B2用于制动传动构件④；
所述制动器B3用于制动传动构件③；
所述离合器C1用于连接输出构件②、传动构件⑦；
所述离合器C2用于连接输出构件②、传动构件④；
所述离合器C3用于连接输出构件②、传动构件⑥。
其中，所述六个传动构件将每个行星排的基本构件与输入轴、输出轴连接，实现所需的变速控制。
其中，行星变速机构适用于以发动机或电机为动力源的车辆自动变速器。
其中，所述各行星排按顺序排列，行星排之间利用传动构件连接，输入轴与输入构件①相连，将动力源输出的动力传入本变速机构；输出轴与输出构件②连接，通过分动器或差速器将动力传至前、后桥或左、右驱动轮。
其中，所述行星排PGS1中，一排行星轮与一排太阳轮S1外啮合，同时与一排齿圈R1内啮合，一排行星架CA1支撑一排行星轮；
所述行星排PGS2、行星排PGS3、行星排PGS4的啮合方式和支撑方式与行星排PGS1相同。
其中，所述自动变速机构用于实现七个前进挡位以及三个倒档；七个前进档分别标记为：D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，三个倒挡为分别标记为R1、R2、R3。
其中，所述自动变速机构实现前进档的过程中：
(1)结合制动器B1、制动器B3、离合器C1实现D1档：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合制动器B3，三排太阳轮S3、四排太阳轮S4转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合及传动构件④，传递至四排行星架CA4上，经四排齿圈R4与四排行星轮内啮合及传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，经由一排齿圈R1与一排行星轮内啮合及传动构件⑥传递至二排行星架CA2，通过二排行星轮与二排太阳轮S2外啮合，经二排太阳轮S2输出至输出构件②实现D1挡；
(2)结合制动器B1、制动器B3、离合器C3实现D2挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合制动器B3，三排太阳轮S3、四排太阳轮S4转速为零；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合及传动构件④，传递至四排行星架CA4上，经四排齿圈R4与四排行星轮内啮合及传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，通过一排齿圈R1与一排行星轮内啮合传递至一排齿圈R1及输出构件②实现D2挡。
(3)结合制动器B3、离合器C1、离合器C3实现D3挡：
结合制动器B3，三排太阳轮S3、四排太阳轮S4转速为零；结合制动器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合及传动构件④，传递至四排行星架CA4上，经四排齿圈R4与四排行星轮内啮合及传动构件⑤，传递至一排行星架CA1，通过一排齿圈R1与一排行星轮内啮合传递至一排齿圈R1及输出构件②实现D3挡。
(4)结合制动器B3、离合器C1、离合器C2实现D4挡：
结合制动器B3，三排太阳轮S3、四排太阳轮S4转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同；结合离合器C2，三排齿圈R3、四排行星架CA4与传动构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合输出至输出构件②实现D4挡；
(5)结合离合器C1、离合器C2、离合器C3实现D5挡：
结合离合器C1，二排太阳轮S2与输出构件②转速相同；结合离合器C2，三排齿圈R3、四排行星架CA4与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合输出至输出构件②实现D5挡。
(6)结合制动器B1、离合器C2、离合器C3实现D6挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合离合器C2，三排齿圈R3、四排行星架CA4与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合输出至输出构件②实现D6挡；
(7)结合制动器B1、离合器C1、离合器C2实现D7挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与输出构件②转速相同；结合离合器C2，三排齿圈R3、四排行星架CA4与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合输出至输出构件②实现D7挡。
其中，所述自动变速机构实现倒档的过程中：
(8)结合制动器B1、制动器B2、离合器C1实现R1挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合制动器B2，四排行星架CA4、三排齿圈R3转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排太阳轮S3外啮合、传动构件③、四排啮合传递至四排齿圈R4，经由传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，经由一排齿圈R1与一排行星轮内啮合及传动构件⑥传递至二排行星架CA2，通过二排行星轮与二排太阳轮S2外啮合，经二排太阳轮S2输出至输出构件②实现R1挡；
(9)结合制动器B1、制动器B2、离合器C3实现R2挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合制动器B2，四排行星架CA4、三排齿圈R3转速为零；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排太阳轮S3外啮合、传动构件③、四排啮合传递至四排齿圈R4，经由传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，通过一排齿圈R1与一排行星轮内啮合传递至一排齿圈R1及输出构件②实现R2挡；
(10)结合制动器B2、离合器C1、离合器C3实现R3挡：
结合制动器B2，四排行星架CA4、三排齿圈R3转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排太阳轮S3外啮合、传动构件③、四排啮合传递至四排齿圈R4，经由传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，通过一排齿圈R1与一排行星轮内啮合传递至一排齿圈R1及输出构件②实现R3挡。
实施例1
图1所示，本实施例的行星变速机构适用于以发动机或电机为动力源的车辆自动变速器。其中各行星排按顺序排列，行星排之间利用传动构件连接，输入轴与输入构件①相连，将动力源输出的动力传入本行星变速机构。输出轴与输出构件②连接，通过分动器或差速器将动力传至前、后桥或左、右驱动轮。
其中，行星排PGS1为简单行星排，由一排行星架CA1、一排齿圈R1、一排太阳轮S1和一排行星轮组成，一排行星轮与一排太阳轮S1外啮合，同时与一排齿圈内啮合，一排行星架CA1支撑一排行星轮。
行星排PGS2、PGS3、PGS4的啮合方式和支撑方式与PGS1相同。
对于简单行星排，特性参数k为齿圈齿数和其啮合行星轮齿数的乘积与太阳轮齿数和其啮合行星轮的齿数的乘积之间的比值，图1中四个行星排的特性参数分别为：k1＝1.58、k2＝1.82、k3＝2.81、k4＝1.83。
以下是各个档位实现的说明，此变速机构实现的七个前进挡位分别标记为：D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，实现的三个倒挡为分别标记为R1、R2、R3：由于此变速器为四自由度变速器，实现某一个档位需要动作三个操纵件，消除另三个自由度，方可实现固定输入与输出，现分析如下：
(1)结合制动器B1、制动器B3、离合器C1实现D1档：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合制动器B3，三排太阳轮S3、四排太阳轮S4转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合及传动构件④，传递至四排行星架CA4上，经四排齿圈R4与四排行星轮内啮合及传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，经由一排齿圈R1与一排行星轮内啮合及传动构件⑥传递至二排行星架CA2，通过二排行星轮与二排太阳轮S2外啮合，经二排太阳轮S2输出至输出构件②实现D1挡。
(2)结合制动器B1、制动器B3、离合器C3实现D2挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合制动器B3，三排太阳轮S3、四排太阳轮S4转速为零；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合及传动构件④，传递至四排行星架CA4上，经四排齿圈R4与四排行星轮内啮合及传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，通过一排齿圈R1与一排行星轮内啮合传递至一排齿圈R1及输出构件②实现D2挡。
(3)结合制动器B3、离合器C1、离合器C3实现D3挡：
结合制动器B3，三排太阳轮S3、四排太阳轮S4转速为零；结合制动器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合及传动构件④，传递至四排行星架CA4上，经四排齿圈R4与四排行星轮内啮合及传动构件⑤，传递至一排行星架CA1，通过一排齿圈R1与一排行星轮内啮合传递至一排齿圈R1及输出构件②实现D3挡。
(4)结合制动器B3、离合器C1、离合器C2实现D4挡：
结合制动器B3，三排太阳轮S3、四排太阳轮S4转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同；结合离合器C2，三排齿圈R3、四排行星架CA4与传动构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合输出至输出构件②实现D4挡。
(5)结合离合器C1、离合器C2、离合器C3实现D5挡：
结合离合器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同；结合离合器C2，三排齿圈R3、四排行星架CA4与传动构件②转速相同；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合输出至输出构件②实现D5挡。
(6)结合制动器B1、离合器C2、离合器C3实现D6挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合离合器C2，三排齿圈R3、四排行星架CA4与传动构件②转速相同；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合输出至输出构件②实现D6挡。
(7)结合制动器B1、离合器C1、离合器C2实现D7挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同；结合离合器C2，三排齿圈R3、四排行星架CA4与传动构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合输出至输出构件②实现D7挡。
(8)结合制动器B1、制动器B2、离合器C1实现R1挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合制动器B2，四排行星架CA4、三排齿圈R3转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排太阳轮S3外啮合、传动构件③、四排啮合传递至四排齿圈R4，经由传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，经由一排齿圈R1与一排行星轮内啮合及传动构件⑥传递至二排行星架CA2，通过二排行星轮与二排太阳轮S2外啮合，经二排太阳轮S2输出至输出构件②实现R1挡。
(9)结合制动器B1、制动器B2、离合器C3实现R2挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合制动器B2，四排行星架CA4、三排齿圈R3转速为零；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排太阳轮S3外啮合、传动构件③、四排啮合传递至四排齿圈R4，经由传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，通过一排齿圈R1与一排行星轮内啮合传递至一排齿圈R1及输出构件②实现R2挡。
(10)结合制动器B2、离合器C1、离合器C3实现R3挡：
结合制动器B2，四排行星架CA4、三排齿圈R3转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排太阳轮S3外啮合、传动构件③、四排啮合传递至四排齿圈R4，经由传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，通过一排齿圈R1与一排行星轮内啮合传递至一排齿圈R1及输出构件②实现R3挡。
表1为行星变速器挡位和传动比，此表描述了实现各个挡位所需要结合的操纵件，同时给出了各档位之间的阶比
表1实现各档位的操纵件结合顺序及传动比
档位 换档逻辑 传动比 阶比
1 [B1、B3、C1] 5.8391 1.7054
2 [B1、B3、C3] 3.4239 1.7054
3 [B3、C1、C3] 2.0968 1.7054
4 [B3、C1、C2] 1.3559 1.7054
5 [C1、C2、B3] 1.0 1.7054
6 [B1、C2、C3] 0.8431 1.7054
7 [B1、C1、C2] 0.7646 1.7054
R1 [B1、B2、C1] -5.7979 1.7054
R2 [B1、B2、C3] -3.3997 1.7054
R3 [B2、C1、C3] -2.0820 1.7054
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种履带车辆用四自由度多挡行星变速机构，其特征在于，其包括：四个行星排，安装在两端分别与输入轴、输出轴连接的输入构件①和输出构件②，六个传动构件、三个离合器和三个制动器；
所述四个行星排，分别为行星排PGS1、行星排PGS2、行星排PGS3、行星排PGS4；
所述行星排PGS1包括一排行星架CA1、一排齿圈R1、一排太阳轮S1和一排行星轮；所述行星排PGS2包括二排行星架CA2、二排齿圈R2、二排太阳轮S2和二排行星轮；所述行星排PGS3包括三排行星架CA3、三排齿圈R3、三排太阳轮S3和三排行星轮；所述行星排PGS4包括四排行星架CA4、四排齿圈R4、四排太阳轮S4和四排行星轮；
所述六个传动构件，分别为传动构件③、传动构件④、传动构件⑤、传动构件⑥、传动构件⑦和传动构件⑧；
所述三个离合器，分别为离合器C1、离合器C2、离合器C3；
所述三个制动器，分别为制动器B1、制动器B2、制动器B3；
其中，所述输入构件①连接行星排PGS3的三排行星架CA3；
所述传动构件③分别连接行星排PGS3的三排太阳轮S3，行星排PGS4的四排太阳轮S4以及三排制动器B3的内毂；
所述传动构件④分别连接行星排PGS3的三排齿圈R3，行星排PGS4的四排行星架CA4以及制动器B2的内毂；
所述传动构件⑤分别连接行星排PGS1的一排行星架CA1，行星排PGS2的二排齿圈R2以及行星排PGS4的四排齿圈R4；
所述传动构件⑥分别连接行星排PGS1的一排齿圈R1，行星排PGS2的二排行星架CA2以及离合器C3的内毂；
所述传动构件⑦分别连接行星排PGS2的二排太阳轮S2以及离合器C1的内毂；
所述传动构件⑧分别连接行星排PGS1的一排太阳轮S1以及制动器B1的内毂；
所述输出构件②连接离合器C1的外毂以及离合器C2的外毂；
所述制动器B1用于制动传动构件⑧；
所述制动器B2用于制动传动构件④；
所述制动器B3用于制动传动构件③；
所述离合器C1用于连接输出构件②、传动构件⑦；
所述离合器C2用于连接输出构件②、传动构件④；
所述离合器C3用于连接输出构件②、传动构件⑥。
2.如权利要求1所述的履带车辆用四自由度多挡行星自动变速机构，其特征在于，所述六个传动构件将每个行星排的基本构件与输入轴、输出轴连接，实现所需的变速控制。
3.如权利要求1所述的履带车辆用四自由度多挡行星自动变速机构，其特征在于，行星变速机构适用于以发动机或电机为动力源的车辆自动变速器。
4.如权利要求1所述的履带车辆用四自由度多挡行星自动变速机构，其特征在于，所述各行星排按顺序排列，行星排之间利用传动构件连接，输入轴与输入构件①相连，将动力源输出的动力传入本变速机构；输出轴与输出构件②连接，通过分动器或差速器将动力传至前、后桥或左、右驱动轮。
5.如权利要求1所述的履带车辆用四自由度多挡行星自动变速机构，其特征在于，所述行星排PGS1中，一排行星轮与一排太阳轮S1外啮合，同时与一排齿圈R1内啮合，一排行星架CA1支撑一排行星轮；
所述行星排PGS2、行星排PGS3、行星排PGS4的啮合方式和支撑方式与行星排PGS1相同。
6.如权利要求1所述的履带车辆用四自由度多挡行星自动变速机构，其特征在于，所述自动变速机构用于实现七个前进挡位以及三个倒档；七个前进档分别标记为：D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，三个倒挡为分别标记为R1、R2、R3。
7.如权利要求6所述的履带车辆用四自由度多挡行星自动变速机构，其特征在于，所述自动变速机构实现前进档的过程中：
(1)结合制动器B1、制动器B3、离合器C1实现D1档：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合制动器B3，三排太阳轮S3、四排太阳轮S4转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合及传动构件④，传递至四排行星架CA4上，经四排齿圈R4与四排行星轮内啮合及传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，经由一排齿圈R1与一排行星轮内啮合及传动构件⑥传递至二排行星架CA2，通过二排行星轮与二排太阳轮S2外啮合，经二排太阳轮S2输出至输出构件②实现D1挡；
(2)结合制动器B1、制动器B3、离合器C3实现D2挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合制动器B3，三排太阳轮S3、四排太阳轮S4转速为零；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同。
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合及传动构件④，传递至四排行星架CA4上，经四排齿圈R4与四排行星轮内啮合及传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，通过一排齿圈R1与一排行星轮内啮合传递至一排齿圈R1及输出构件②实现D2挡。
(3)结合制动器B3、离合器C1、离合器C3实现D3挡：
结合制动器B3，三排太阳轮S3、四排太阳轮S4转速为零；结合制动器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合及传动构件④，传递至四排行星架CA4上，经四排齿圈R4与四排行星轮内啮合及传动构件⑤，传递至一排行星架CA1，通过一排齿圈R1与一排行星轮内啮合传递至一排齿圈R1及输出构件②实现D3挡。
8.如权利要求7所述的履带车辆用四自由度多挡行星自动变速机构，其特征在于，所述自动变速机构实现前进档的过程中：
(4)结合制动器B3、离合器C1、离合器C2实现D4挡：
结合制动器B3，三排太阳轮S3、四排太阳轮S4转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同；结合离合器C2，三排齿圈R3、四排行星架CA4与传动构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合输出至输出构件②实现D4挡；
(5)结合离合器C1、离合器C2、离合器C3实现D5挡：
结合离合器C1，二排太阳轮S2与输出构件②转速相同；结合离合器C2，三排齿圈R3、四排行星架CA4与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合输出至输出构件②实现D5挡。
9.如权利要求8所述的履带车辆用四自由度多挡行星自动变速机构，其特征在于，所述自动变速机构实现前进档的过程中：
(6)结合制动器B1、离合器C2、离合器C3实现D6挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合离合器C2，三排齿圈R3、四排行星架CA4与输出构件②转速相同；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合输出至输出构件②实现D6挡；
(7)结合制动器B1、离合器C1、离合器C2实现D7挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与输出构件②转速相同；结合离合器C2，三排齿圈R3、四排行星架CA4与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排齿圈R3内啮合输出至输出构件②实现D7挡。
10.如权利要求9所述的履带车辆用四自由度多挡行星自动变速机构，其特征在于，所述自动变速机构实现倒档的过程中：
(8)结合制动器B1、制动器B2、离合器C1实现R1挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合制动器B2，四排行星架CA4、三排齿圈R3转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与输出构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排太阳轮S3外啮合、传动构件③、四排啮合传递至四排齿圈R4，经由传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，经由一排齿圈R1与一排行星轮内啮合及传动构件⑥传递至二排行星架CA2，通过二排行星轮与二排太阳轮S2外啮合，经二排太阳轮S2输出至输出构件②实现R1挡；
(9)结合制动器B1、制动器B2、离合器C3实现R2挡：
结合制动器B1，一排太阳轮S1转速为零；结合制动器B2，四排行星架CA4、三排齿圈R3转速为零；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排太阳轮S3外啮合、传动构件③、四排啮合传递至四排齿圈R4，经由传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，通过一排齿圈R1与一排行星轮内啮合传递至一排齿圈R1及输出构件②实现R2挡；
(10)结合制动器B2、离合器C1、离合器C3实现R3挡：
结合制动器B2，四排行星架CA4、三排齿圈R3转速为零；结合离合器C1，二排太阳轮S2与传动构件②转速相同；结合离合器C3，一排齿圈R1、二排行星架CA2与传动构件②转速相同；
动力通过输入轴①输入传递至三排行星架CA3上，经由三排行星轮与三排太阳轮S3外啮合、传动构件③、四排啮合传递至四排齿圈R4，经由传动构件⑤，传递至一排行星架CA1及二排齿圈R2上，通过一排齿圈R1与一排行星轮内啮合传递至一排齿圈R1及输出构件②实现R3挡。
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