CN102829140A - 一种八挡混合动力自动变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明属于动力传动技术领域，涉及一种自动变速箱，特别涉及一种八挡混合动力自动变速箱。包括变速箱输入轴、扭转减振器、起步离合器、行星传动组件、电机和换挡操纵元件；起步离合器不接合时，可实现电动工况，电机驱动车辆低速行驶，此时发动机不工作，避免了发动机的阻力。通过电池组的匹配，可简单设计为插电式混合动力传动装置。通过起步离合器进行换挡，换挡过程中，电机可以输出部分动力，减缓换挡过程中的动力损失。

Description

一种八挡混合动力自动变速箱

技术领域

本发明属于动力传动技术领域，涉及一种自动变速箱，特别涉及一种八挡混合动力自动变速箱。 

背景技术

随着车辆动力学和燃油经济性要求的不断提高，自动变速箱的挡位从4挡向6～8挡的方向发展。挡位的增加，一方面提高低速档的传动比，从而提高车辆的起步加速性能；另一方面，降低超速档的传动比，提高高速巡航时的燃油经济性。能源短缺以及公众环保意识的增强，混合动力汽车日益受到重视。并联式混合动力传动装置具有结构简单、成本低、研发周期短等特点，并可以充分利用已有的多挡变速箱，容易实现模块化。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，设计一种前置后驱布置形式的八挡混合动力自动变速箱，利用多排行星机构、四自由度换挡技术，实现八个前进挡、一个倒挡、纯电工况和并联式混合动力工况，使车辆具有良好燃油经济性。 

为了实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种八挡混合动力自动变速箱，包括变速箱输入轴、扭转减振器、起步离合器、行星传动组件、电机和换挡操纵元件； 

其中，所述行星传动组件由k1行星排、k2行星排和k3行星排组成，k1行星排包括k1行星排齿圈、k1行星排太阳轮和k1行星排行星架；k2行星排包括k2行星排齿圈、k2行星排太阳轮和k2行星排行星架；k3行星排包括k3行星排行星架、k3行星排齿圈和k3行星排太阳轮；换挡操纵元件包括制动器a、制动器b、离合器a、离合器b、制动器c和离合器c； 

其位置关系在于：制动器a和制动器b并列位于电机和k1行星排之间，离合器a、离合器b、离合器c和制动器c位于k2行星排和k3行星排之间并且离合器a、离合器b和制动器c并列排布，所述离合器c套接在离合器b内部； 

其连接关系在于：变速箱输入轴与扭转减振器、起步离合器的主动端相连，起步离合器的被动端与电机、k2行星排太阳轮和离合器c的主动端相连，k1行星排太阳轮与制动器a相连，k1行星排行星架与制动器b、k2行星排齿圈相连,k1行星排齿圈与离合器a、k3行星排太阳轮相连，k2行星排行星架与离合器a、离合器b相连，k3行星排行星架与离合器c的被动端、离合器b、制动器c相连，k3行星排齿圈为动力输出端。 

本发明提出了一种适用于前置后驱布置的八挡混合动力自动变速箱，并能实现同轴布置。利用四自由度换挡原理，每个挡位需要结合三个操纵元件，相邻挡位间的切换仅需操纵一个元件，形成八个前进挡（四个减速挡、一个直接挡和三个超速档）、一个倒挡和并联式混合驱动；用起步离合器代替液力变矩器，实现起步和换挡，进一步提高了传动效率，具有良好的燃油经济性。 

本发明八挡混合动力自动变速箱，三个行星排同轴布置，在传统液压变矩器的位置同轴布置一台电机和液压起步离合器，布置三个离合器和三个制动器实现挡位的切换。 

本发明的优点和有益效果在于：一、利用三个行星排、六个操纵元件的四自由度变速方案，每个挡位接合三个元件，分离元件数目较三自由度变速方案少，操纵元件空载功率损失小，变速箱传动效率高。二、可实现四个减速挡位、一个直接挡位和三个超速挡位，挡位布局合理，各挡位的级差小，提高换挡舒适性。三、取消了液力变矩器，采用起步离合器进行换挡，可提高传动效率，从而提高整车燃油经济性。四、引入的电机可实现并联式混合动力工况，在起步、加速、制动等工况下，可发挥电机的特性，调整发动机的负荷，进一步提高燃油经济性。五、起步离合器不接合时，可实现电动工况，电机驱动车辆低速行驶，此时发动机不工作，避免了发动机的阻力。六、通过电池组的匹配，可简单设计为插电式混合动力传动装置。七、通过起步离合器进行换挡，换挡过程中，电机可以输出部分动力，减缓换挡过程中的动力损失。 

附图说明

图1为本发明结构示意图； 

图2为各工况操作元件操纵简表。 

其中，1-变速箱输入轴；2-扭转减振器；3-起步离合器；4-电机；5-制动器a；6-制动器b；7-k1行星排齿圈；8-k2行星排齿圈；9-离合器a；10-离合 器b；11-制动器c；12-k3行星排行星架；13-k3行星排齿圈；14-k3行星排太阳轮；15-离合器c；16-k2行星排太阳轮；17-k2行星排行星架；18-k1行星排太阳轮；19-k1行星排行星架。 

具体实施方式

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描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。 

如图1所示，本发明具体实施的技术方案是：一种八挡混合动力自动变速箱，包括变速箱输入轴1、扭转减振器2、起步离合器3、行星传动组件、电机4和换挡操纵元件； 

其中，所述行星传动组件由k1行星排、k2行星排和k3行星排组成，k1行星排包括k1行星排齿圈7、k1行星排太阳轮18和k1行星排行星架19；k2行星排包括k2行星排齿圈8、k2行星排太阳轮16和k2行星排行星架17；k3行星排包括k3行星排行星架12、k3行星排齿圈13和k3行星排太阳轮14；换挡操纵元件包括制动器a5、制动器b6、离合器a9、离合器b10、制动器c11和离合器c15； 

其位置关系在于：制动器a5和制动器b6并列位于电机4和k1行星排之间，离合器a9、离合器b10、离合器c15和制动器c11位于k2行星排和k3行星排之间并且离合器a9、离合器b10和制动器c11并列排布，所述离合器c15套接在离合器b10内部； 

其连接关系在于：变速箱输入轴1与扭转减振器2、起步离合器3的主动端相连，起步离合器3的被动端与电机4、k2行星排太阳轮16和离合器c15的主动端相连，k1行星排太阳轮18与制动器a5相连，k1行星排行星架19与制动器b6、k2行星排齿圈8相连,k1行星排齿圈7与离合器a9、k3行星排太阳轮14相连，k2行星排行星架17与离合器a9、离合器b10相连，k3行星排行星架12与离合器c15的被动端、离合器b10、制动器c11相连，k3行星排齿圈13为动力输出端。 

良好路面电动工况起步时，起步离合器3分离，电机驱动变速箱使车辆行驶，电机功率可取发动机功率的1/4左右，变速箱挡位可限制在1～4挡，适合 低速城市工况。通过换挡，使电机经常工作在高效区，提高电池的续航里程。 

当车速大于30km/h时，接合离合器3分离，使发动机启动，可工作于正常并联式混合动力工况，电机在各档位均可实现辅助加速、制动能量回收和给电池充电。 

当需要大负荷起步、加速或爬坡时，可通过起步离合器3的接合，实现车辆的起步和加速。 

如图2所示，各档位的具体实施方式，其中●表示该元件接合工作： 

空挡，制动器a5、制动器b6、离合器b10、离合器c15和制动器c11分离，离合器a9接合。k1、k2和k3行星排空转，没有动力输出。 

一挡：制动器b6接合，k2行星排齿圈8制动，动力从k2行星排太阳轮16输入，从k2行星排行星架17减速输出；k2行星排行星架17动力经过接合离合器a9、离合器b10分别传递到k3行星排的太阳轮14和k3行星排行星架12中，k3行星排整体回转，动力从k3行星排齿圈13输出。 

二挡：制动器a5接合，k1行星排太阳轮18制动，制动器b6接合，k1行星排行星架19和k2行星排齿圈8制动，k1行星排整体制动，k1行星排齿圈7把k3行星排太阳轮14制动；动力从k2行星排太阳轮16输入，从k2行星排行星架17减速输出；k2行星排行星架17动力经过接合离合器b10传递到k3行星排行星架12中，k3行星排作为增速排，动力从k3行星排齿圈13输出。 

三挡：制动器a5接合，k1行星排太阳轮18制动；离合器a9把k1行星排齿圈7和k2行星排行星架17相连；动力从k2行星排太阳轮16输入，k1行星排和k2行星排作为减速排，动力从k2行星排行星架17减速输出；k2行星排行星架17动力经过接合离合器a9、离合器b10分别传递到k3行星排的太阳轮14和k3行星排行星架12中，k3行星排整体回转，动力从k3行星排齿圈13输出。 

四挡：制动器a5接合，k1行星排太阳轮18制动；离合器b10接合，k2行星排行星架17和k3行星排行星架12相连；离合器c15接合，k2行星排太阳轮16和k3行星排行星架12相连，k2行星排整体回转；动力从k2行星排太阳轮16输入，一路经过k1行星排增速，从k1行星排齿圈7输出到k3行星排太阳轮14，一路经过离合器b10、离合器c15直接输入到k3行星排行星架12，在k3行星排汇流后，从k3行星排齿圈13输出。 

五挡：离合器a9、离合器b10和离合器c15接合，k1、k2、k3行星排整体 回转，为直接挡，动力从k1行星排太阳轮18输入，k3行星排的齿圈13输出。 

六挡：制动器a5接合，k1行星排太阳轮18制动；离合器a9接合，k2行星排行星架17和k1行星排齿圈7相连；离合器c15接合，k2行星排太阳轮16和k3行星排行星架12相连；动力从k2行星排太阳轮16输入，一路经过k1行星排和k2行星排减速，从k1行星排齿圈7输出到k3行星排太阳轮14，一路经过离合器c15直接输入到k3行星排行星架12，在k3行星排汇流后，从k3行星排齿圈13输出。 

七挡：制动器b6接合，k1行星排行星架19制动；离合器a9接合，k2行星排行星架17和k1行星排齿圈7相连；离合器c15接合，k2行星排太阳轮16和k3行星排行星架12相连；动力从k2行星排太阳轮16输入，一路经过k2行星排减速，从k2行星排行星架17和离合器a9输出到k3行星排太阳轮14，一路经过离合器c15直接输入到k3行星排行星架12，在k3行星排汇流后，从k3行星排齿圈13输出。 

八挡：制动器a5接合，k1行星排太阳轮18制动，制动器b6接合，k1行星排行星架19和k2行星排齿圈8制动，k1行星排整体制动，k1行星排齿圈7把k3行星排太阳轮14制动；动力从k2行星排太阳轮16输入，经过离合器c15输入到k3排行星架12，k3行星排作为增速排，动力从k3行星排齿圈13输出。 

倒挡，制动器a5接合，k2行星排太阳轮18制动；离合器a9把k1行星排齿圈7和k2行星排行星架17相连；动力从k2行星排太阳轮16输入，k1行星排和k2行星排作为减速排，动力从k2行星排行星架17减速输出，输入到k3行星排太阳轮14；制动器c11接合，k3行星排行星架12制动，动力从k3行星排齿圈13反向输出。 

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润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 

Claims (9)

1.一种八挡混合动力自动变速箱，其特征在于：包括变速箱输入轴（1）、扭转减振器（2）、起步离合器（3）、行星传动组件、电机（4）和换挡操纵元件；

其中，所述行星传动组件由k1行星排、k2行星排和k3行星排组成，k1行星排包括k1行星排齿圈（7）、k1行星排太阳轮（18）和k1行星排行星架（19）；k2行星排包括k2行星排齿圈（8）、k2行星排太阳轮（16）和k2行星排行星架（17）；k3行星排包括k3行星排行星架（12）、k3行星排齿圈（13）和k3行星排太阳轮（14）；换挡操纵元件包括制动器a（5）、制动器b（6）、离合器a（9）、离合器b（10）、制动器c（11）和离合器c（15）；

其位置关系在于：制动器a（5）和制动器b（6）并列位于电机（4）和k1行星排之间，离合器a（9）、离合器b（10）、离合器c（15）和制动器c（11）位于k2行星排和k3行星排之间并且离合器a（9）、离合器b（10）和制动器c（11）并列排布，所述离合器c（15）套接在离合器b（10）内部；

其连接关系在于：变速箱输入轴（1）与扭转减振器（2）、起步离合器（3）的主动端相连，起步离合器（3）的被动端与电机（4）、k2行星排太阳轮（16）和离合器c（15）的主动端相连，k1行星排太阳轮（18）与制动器a（5）相连，k1行星排行星架（19）与制动器b（6）、k2行星排齿圈（8）相连,k1行星排齿圈（7）与离合器a（9）、k3行星排太阳轮（14）相连，k2行星排行星架（17）与离合器a（9）、离合器b（10）相连，k3行星排行星架（12）与离合器c（15）的被动端、离合器b（10）、制动器c（11）相连，k3行星排齿圈（13）为动力输出端。

2.根据权利要求1所述一种八挡混合动力自动变速箱，其特征在于：一挡：制动器b（6）接合，k2行星排齿圈（8）制动，动力从k2行星排太阳轮（16）输入，从k2行星排行星架（17）减速输出；k2行星排行星架（17）动力经过接合离合器a（9）、离合器b（10）分别传递到k3行星排的太阳轮14）和k3行星排行星架（12）中，k3行星排整体回转，动力从k3行星排齿圈（13）输出。

3.根据权利要求1所述一种八挡混合动力自动变速箱，其特征在于：二挡：制动器a（5）接合，k1行星排太阳轮（18）制动，制动器b（6）接合，k1行星排行星架（19）和k2行星排齿圈（8）制动，k1行星排整体制动，k1行星排齿圈（7）把k3行星排太阳轮（14）制动；动力从k2行星排太阳轮（16）输入，从k2行星排行星架（17）减速输出；k2行星排行星架（17）动力经过接合离合器b（10）传递到k3行星排行星架（12）中，k3行星排作为增速排，动力从k3行星排齿圈（13）输出。

4.根据权利要求1所述一种八挡混合动力自动变速箱，其特征在于：三挡：制动器a（5）接合，k1行星排太阳轮（18）制动；离合器a（9）把k1行星排齿圈（7）和k2行星排行星架（17）相连；动力从k2行星排太阳轮（16）输入，k1行星排和k2行星排作为减速排，动力从k2行星排行星架（17）减速输出；k2行星排行星架（17）动力经过接合离合器a（9）、离合器b（10）分别传递到k3行星排太阳轮（14）和k3行星排行星架（12）中，k3行星排整体回转，动力从k3行星排齿圈（13）输出。

5.根据权利要求1所述一种八挡混合动力自动变速箱，其特征在于：四挡：制动器a（5）接合，k1行星排太阳轮（18）制动；离合器b（10）接合，k2行星排行星架（17）和k3行星排行星架（12）相连；离合器c15接合，k2行星排太阳轮（16）和k3行星排行星架（12）相连，k2行星排整体回转；动力从k2行星排太阳轮（16）输入，一路经过k1行星排增速，从k1行星排齿圈（7）输出到k3行星排太阳轮（14），一路经过离合器b（10）、离合器c（15）直接输入到k3行星排行星架（12），在k3行星排汇流后，从k3行星排齿圈（13）输出。

6.根据权利要求1所述一种八挡混合动力自动变速箱，其特征在于：五挡：离合器a（9）、离合器b（10）和离合器c（15）接合，k1、k2、k3行星排整体回转，为直接挡，动力从k1行星排太阳轮（18）输入，k3行星排齿圈（13）输出。

7.根据权利要求1所述一种八挡混合动力自动变速箱，其特征在于：六挡：制动器a（5）接合，k1行星排太阳轮（18）制动；离合器a（9）接合，k2行星排行星架（17）和k1行星排齿圈（7）相连；离合器c（15）接合，k2行星排太阳轮（16）和k3行星排行星架（12）相连；动力从k2行星排太阳轮（16）输入，一路经过k1行星排和k2行星排减速，从k1行星排齿圈（7）输出到k3行星排太阳轮（14），一路经过离合器c（15）直接输入到k3行星排行星架（12），在k3行星排汇流后，从k3行星排齿圈（13）输出。

8.根据权利要求1所述一种八挡混合动力自动变速箱，其特征在于：七挡：制动器b（6）接合，k1行星排行星架（19）制动；离合器a（9）接合，k2行星排行星架（17）和k1行星排齿圈（7）相连；离合器c（15）接合，k2行星排太阳轮（16）和k3行星排行星架（12）相连；动力从k2行星排太阳轮（16）输入，一路经过k2行星排减速，从k2行星排行星架（17）和离合器a（9）输出到k3行星排太阳轮（14），一路经过离合器c（15）直接输入到k3行星排行星架（12），在k3行星排汇流后，从k3行星排齿圈（13）输出。

9.根据权利要求1所述一种八挡混合动力自动变速箱，其特征在于：八挡：制动器a（5）接合，k1行星排太阳轮（18）制动，制动器b（6）接合，k1行星排行星架（19）和k2行星排齿圈（8）制动，k1行星排整体制动，k1行星排齿圈（7）把k3行星排太阳轮（14）制动；动力从k2行星排太阳轮（16）输入，经过离合器c（15）输入到k3行星排行星架（12），k3行星排作为增速排，动力从k3行星排齿圈（13）输出。

Images