CN101852278B - 一种九档行星自动变速器 - Google Patents

一种九档行星自动变速器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种车辆驱动系统的九档行星自动变速器。该变速器包括行星排，安装在两端分别与输入轴、输出轴连接的输入构件和输出构件，传动构件、制动器和离合器，所述行星排有四个、传动构件有五个、制动器有四个、离合器有二个。与现有技术相比。本发明的自动变速器采用四个行星排、四个制动器和二个离合器的方案，增加了一个前进档，实现九个前进档，减少了一个制动器。减少了变速箱的重量和成本，特别是四个行星排均为单星简单行星排，并且用二对k值相同的行星排齿轮参数，进一步减少齿轮的种类，同时获得整体性能较优的传动比特性。

Description

一种九档行星自动变速器
技术领域
本发明涉及一种机械领域的传动装置，具体涉及一种汽车驱动系统的九档行星自动变速器。
背景技术
作为车辆用自动变速器，内燃机等动力经液力变矩器传至变速器的输入轴，按当前档位变速后，将动力从输出轴输出，并经差速器传至左、右驱动轮，而变速器大多数是由多个行星排、制动器和离合器组成的变速器方案，如美国专利US7,163,484B2公开的自动变速器就是一个典型的例子，它利用四个行星排、五个制动器和二个离合器实现八个前进档，但是此技术方案采用的制动器数量多，输出的档位却少，在重量和体积上不占优势，而且前进档的间比也不均匀。
发明内容
为解决现有技术中变速器采用多个行星排、多个制动器时，得到的前进档少，前进档的间比不均匀的问题。本发明提供一种利用四个制动器即得到九个前进档，而且前进档间比均匀的自动变速器。
本发明提供的九档行星自动变速器，包括行星排，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，传动构件、制动器和离合器，其改进之处在于，所述行星排有四个，分别为行星排PGS1、行星排PGS2、行星排PGS3和行星排PGS4；传动构件有五个，分别为传动构件③、传动构件④、传动构件⑤、传动构件⑥和传动构件⑦；制动器有四个，分别为制动器B1、制动器B2、制动器B3和制动器B4；离合器有二个，分别为离合器C1和离合器C2，
所述行星排PGS1分别与输入构件①、传动构件④和传动构件③连接，
所述行星排PGS2分别与传动构件⑤、传动构件③和传动构件④连接，
所述行星排PGS3分别与传动构件④、输出构件②和传动构件⑥连接，
所述行星排PGS4分别与传动构件⑦、传动构件⑥和输出构件②连接，
所述制动器B1用于制动传动构件③，
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⑤，
所述制动器B4用于制动传动构件⑥，
所述离合器C1连接输入构件①和传动构件⑦，
所述离合器C2连接输入构件①和传动构件⑥。
本发明的另一优选方式：所述行星排为单星简单行星排。
本发明的另一优选方式：每个行星排分别包括太阳轮、齿圈和行星架。
本发明的另一优选方式：输入构件①连接行星排PGS1的太阳轮S1，
输出构件②连接行星排PGS3的齿圈R3、行星排PGS4的行星架CA4，
传动构件③连接行星排PGS1的行星架CA1、行星排PGS2的齿圈R2，
传动构件④连接行星排PGS1的齿圈R1、行星排PGS2的行星架CA2和行星排PGS3的太阳轮S3，
传动构件⑤连接行星排PGS2的太阳轮S2，
传动构件⑥连接行星排PGS3的行星架CA3、行星排PGS4的齿圈R4，
传动构件⑦连接行星排PGS4的太阳轮S4。
本发明的自动变速器采用四个行星排、四个制动器和二个离合器的方案实现九个前进档，与现有技术相比减少了一个制动器，还增加了一个前进档。使用四个制动器，减少了变速箱的重量和成本，特别是四个行星排均为单星简单行星排，并且用二对k值相同的行星排齿轮参数，进一步减少齿轮的种类。另外，四个行星排的k值在1.5～3.5范围内，并将四个行星排的径向尺寸缩小，同时获得整体性能较优的传动比特性。
附图说明
图1本发明的自动变速器各部件连接关系示意图
图2本发明的自动变速器各部件另一连接关系示意图
图中PGS1～PGS4为四个行星排，S1～S4为四个太阳轮，R1～R4为四个齿圈，CA1～CA4为四个行星架，B1～B4为四个制动器，C1～C2为二个离合器，①为输入构件、②为输出构件、③～⑦为传动构件。
具体实施方式
如图1所示，本方案的自动变速器适用于FR(前置后驱动)车辆的变速器纵置方案。其中各行星排按顺序排列，各个行星排之间利用传动构件连接，输入轴与输入构件①相连，一般为液力变矩器的涡轮轴，用于将发动机的动力经液力变矩器传至变速器。输出轴与输出构件②连接，通过差速器将动力传至左、右驱动轮。该变速器相对于旋转中心是基本对称的，图1中省略了旋转中心的下半部分，以下描述时不再作说明。
行星排PGS1包括太阳轮S1、齿圈R1和行星架CA1三个旋转件，太阳轮S1与输入构件①连接以输入动力，可通过制动器B1制动行星架CA1以使齿圈R1作为中间输出件将输入构件①的转速进行减速输出，或通过制动器B2制动齿圈R1以使行星架CA1作为中间输出件将输入构件①的转速进行减速输出。
行星排PGS2包括太阳轮S2、齿圈R2和行星架CA2三个旋转件，可在减速档通过制动器B3制动太阳轮S2以使行星架CA2作为中间输出件将齿圈R2的转速进行减速输出，或在增速档通过制动器B3制动太阳轮S2以使齿圈R2作为中间输出件将行星架CA2的转速进行增速输出。
行星排PGS3包括太阳轮S3、齿圈R3和行星架CA3三个旋转件，可通过制动器B4制动行星架CA3以使齿圈R3作为输出件将太阳轮S3的转速进行减速输出，或将齿圈R3的转速通过行星架CA4作为中间输出件进行减速输出，或通过太阳轮S4作为中间输出件进行增速输出，或将齿圈R3和太阳轮S4的转速通过行星架CA4作为中间输出件进行减速输出，或将行星架CA4的转速通过齿圈R3或太阳轮S4作为中间输出件进行增速输出，或将行星架CA4或太阳轮S4的转速通过齿圈R3作为输出件进行增速或减速输出。
行星排PGS4包括太阳轮S4、齿圈R4和行星架CA4三个旋转件，可通过制动器B4制动齿圈R4以使行星架CA4作为输出件将太阳轮S4的转速进行减速输出，或将太阳轮S4或齿圈R4的转速通过行星架CA4作为输出件进行增速或减速输出。
制动器B1用于制动传动构件③，制动器B2用于制动传动构件④，制动器B3用于制动传动构件⑤，制动器B4用于制动传动构件⑥。离合器C1用于连接输入构件①和传动构件⑦，离合器C2用于连接输入构件①和传动构件⑥。制动器B1～B4、离合器C1和C2一般为多片式摩擦操纵件，利用液压油驱动活塞进行加压。各档的操纵方案实现如下表所示：
表1九档自动变速器实现方式及相应传动比、间比示意表
Figure BSA00000179745700041
表中“○”表示操纵件结合
下面参照图1和表1对本发明的实例进行详细说明，需说明的是，本文所述之传动比是指输入轴转速与输出轴转速之比，行星排k值是指行星排的齿圈齿数与太阳轮齿数之比。
当制动器B1和制动器B4结合时，传动构件③和传动构件⑥制动，实现最大传动比的一档“1st”。
当离合器C1和制动器B4结合时，传动构件⑦与作为输入轴的输入构件①整体旋转，传动构件⑥制动，实现比一档“1st”传动比小的二档“2nd”。
当离合器C1和制动器B1结合时，传动构件⑦与作为输入轴的输入构件①整体旋转，传动构件③制动，实现比二档“2nd”传动比小的三档“3rd”。
当离合器C1和制动器B2结合时，传动构件⑦与作为输入轴的输入构件①整体旋转，传动构件④制动，实现比三档“3rd”传动比小的四档“4th”。
当离合器C1和制动器B3结合时，传动构件⑦与作为输入轴的输入构件①整体旋转，传动构件⑤制动，实现比四档“4th”传动比小的五档“5th”。
当离合器C1和离合器C2结合时，传动构件⑥和传动构件⑦同时与作为输入轴的输入构件①整体旋转，结合实现比五档“5th”传动比小的六档“6th”。
当离合器C2和制动器B3结合时，传动构件⑥与作为输入轴的输入构件①整体旋转，传动构件⑤制动，实现比六档“6th”传动比小的七档“7th”。
当离合器C2和制动器B2结合时，传动构件⑥与作为输入轴的输入构件①整体旋转，传动构件④制动，实现比七档“7th”传动比小的八档“8th”。
当离合器C2和制动器B1结合时，传动构件⑥与作为输入轴的输入构件①整体旋转，传动构件③制动，实现比八档“8th”传动比小的九档“9th”。
当制动器B3和制动器B4结合时，传动构件③和传动构件⑥制动，实现倒档“Rev”。
各档传动比由四个行星排的k值决定。例如，k1＝k4≈2.243、k2＝k3≈2.600时，即可得到表1所示的各档传动比，相邻档位传动比的间比基本合适，同时，前进档的总的传动比范围(5.832/0.643)达到9.075，倒档“Rev”的传动比接近于“1st”的传动比，也比较合适，这样就获得了整体性能较优的传动比特性。
本方案中的四个行星排均为单星简单行星排，并且用二对k值相同的行星排齿轮参数，进一步减少齿轮的种类。
另外，四个行星排PGS1～PGS4的k值在1.5～3.5范围内，可使四个行星排PGS1～PGS4的径向尺寸较小，同时，获得了整体性能较优的传动比特性。
图2为本发明的另外一个实例的方案简图。所有符号的意义与图1相同，其操纵方案表与表1相同。本实例相当于将上一实例中的行星排PGS1和行星排PGS2的位置进行互换，并对制动器的位置进行相应的调整，其它特征完全相同，故不再进行详述。
以上虽然根据附图对本发明的实例进行了详细说明，但不仅限于此具体实施方式，本领域的技术人员根据本发明说明书公开的具体技术方案可以进行各种变更或修改，但这些变更或修改均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (1)

1.一种九档行星自动变速器，包括行星排，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，传动构件、制动器和离合器，其特征在于，所述行星排有四个，分别为行星排PGS1、行星排PGS2、行星排PGS3和行星排PGS4；所说传动构件有五个，分别为传动构件③、传动构件④、传动构件⑤、传动构件⑥和传动构件⑦；所说制动器有四个，分别为制动器B1、制动器B2、制动器B3和制动器B4；所说离合器有二个，分别为离合器C1和离合器C2；
所述行星排PGS1分别与输入构件①、传动构件④和传动构件③连接；
所述行星排PGS2分别与传动构件⑤、传动构件③和传动构件④连接；
所述行星排PGS3分别与传动构件④、输出构件②和传动构件⑥连接；
所述行星排PGS4分别与传动构件⑦、传动构件⑥和输出构件②连接；
所述制动器B1用于制动传动构件③；
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⑤；
所述制动器B4用于制动传动构件⑥；
所述离合器C1连接输入构件①和传动构件⑦；
所述离合器C2连接输入构件①和传动构件⑥。
所述行星排为单星简单行星排；
每个所说行星排分别包括太阳轮、齿圈和行星架；
所述输入构件①连接所说行星排PGS1的太阳轮S1；
所述输出构件②连接行星排PGS3的齿圈R3、行星排PGS4的行星架CA4；
所述传动构件③连接所说行星排PGS 1的行星架CA1、所说行星排PGS2的齿圈R2；
所述传动构件④连接所说行星排PGS 1的齿圈R1、所说行星排PGS2的行星架CA2和所说行星排PGS3的太阳轮S3；
所述传动构件⑤连接所说行星排PGS2的太阳轮S2；
所述传动构件⑥连接所说行星排PGS3的行星架CA3、所说行星排PGS4的齿圈R4；
所述传动构件⑦连接行星排PGS4的太阳轮S4。
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