CN102927222A - 自动变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动变速器，涉及变速器，用来解决现有自动变速器传动比范围小且换挡变速性能差的技术问题。所述自动变速器包括输入轴、输出轴、一套拉维纳行星齿轮和一套辛普森行星齿轮以及用于使行星齿轮的各构件选择性地接合或固定的第一至第四离合器和第一至第三制动器。本发明提供的自动变速器可以实现至少8个前进挡。

Description

自动变速器
技术领域
本发明涉及变速器，尤其涉及一种自动变速器。
背景技术
自动变速器是通过自动变速器油进行能量转换和动力传递，利用油泵、油路回路、离合器、行星齿轮组、多个电磁阀等零部件实现自动变速，为人们的汽车驾驶带来轻松简便的驾驭感受。
现有自动变速器主要是由拉维娜式行星齿轮结构或辛普森齿轮结构组成，为4速变速器。拉维纳行星轮齿轮结构的特点：它是一种双排结构，前后排共用一个齿圈和一个行星架；在行星架上，外行星轮为长行星轮，与前排太阳轮啮合，内行星轮为短行星轮，与后排小太阳轮和长行星轮同时啮合。辛普森行星齿轮结构的特点：前后两个行星排的齿轮参数相同，而前后两个行星排的太阳轮连接为一个整体，即公共太阳轮，前排的行星架与后排的齿圈相连。
但由单一的拉维纳或辛普森行星齿轮组成的自动变速器还不能实现更宽的传动比范围和更加流畅的换档变速性能要求，在与发动机整车匹配后，还不能够充分利用发动机的动力特性，整车动力性及舒适度还存在明显不足。
发明内容
本发明的实施例提供一种自动变速器，用来解决现有自动变速器传动比范围小且换挡变速性能差的技术问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种自动变速器，包括：输入轴，第一复式行星齿轮，具有第一太阳轮、第二太阳轮、长行星轮、短行星轮、公共行星架以及公共齿圈；所述第一太阳轮与所述长行星轮啮合，所述第二太阳轮与所述短行星轮啮合，所述公共齿圈与所述长行星轮啮合。
第二复式行星齿轮，具有公共太阳轮，第一齿圈和第二齿圈以及第一行星轮和第二行星轮，支撑所述第一行星轮的第一行星架和支撑所述第二行星轮的第二行星架；所述第一行星轮和所述第一齿圈啮合，所述第二行星轮和所述第二齿圈啮合，所述第一行星架连接所述第二齿圈。
所述公共行星架连接所述第一齿圈。
第一离合器，选择性地将输入轴的动力传递给所述公共行星架；第二离合器，选择性地将输入轴的动力传递给所述第二太阳轮；第三离合器，选择性地将动力传递给所述第一太阳轮；第四离合器，用于选择性地连接所述公共齿圈和所述公共太阳轮；第一制动器，选择性地固定所述公共行星架；第二制动器，选择性地固定所述第一太阳轮；第三制动器，选择性地固定所述公共太阳轮；输出轴，与所述第二齿圈连接。
其次，所述输出轴与所述输入轴平行设置，且所述输出轴与所述齿圈常啮合连接。
其次，所述自动变速器，还包括单向离合器，用于限制所述公共行星架的反转。
本发明实施例提供的自动变速器，通过第一至第四离合器选择性地接合，且使第一至第三制动器选择性地接合，而将输入轴、第一复式行星齿轮和第二复式行星齿轮的各构件选择性地连接或固定起来，由此能够实现至少8个前进挡、1个后退挡。实现了较宽范围的传动比，换挡变速性能得到改善。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，
图1为本发明实施例提供的自动变速器的结构简图；
图2为图1所示离合器及制动器的动作表示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示为本发明提供的自动变速器的一个具体实施例，自动变速器100用于将汽车的发动机驱动的液力变矩器50的输出动力变速后传送至汽车的驱动车轮。自动变速器100由共轴设置的输入轴10、第一复式行星齿轮30、第二复式行星齿轮40以及第一离合器C-1、第二离合器C-2、第三离合器C-3、第四离合器C-4、第一制动器B-1、第二制动器B-2、第三制动器B-3、以及单向离合器F1和单向离合器F2构成。
其中，第一复式行星齿轮30采用拉维纳行星齿轮，其具有第一太阳轮S1(也称为前太阳轮)、第二太阳轮(也称为后太阳轮)、由长行星轮32和短行星轮31构成的阶梯行星轮，其中短行星轮31在内圈，长行星轮32在外圈，支撑长行星轮32的行星架和支撑短行星轮的行星架被直接连接在一起形成公共行星架C1C2，公共齿圈R1R2与长行星轮32啮合；其中第一太阳轮S1与长行星轮32啮合，第二太阳轮S2与短行星轮31啮合，并且长行星轮32和短行星轮31也相互啮合。
第二复式行星齿轮40采用辛普森行星齿轮，具有公共太阳轮S3S4，其啮合有第一行星轮41和第二行星轮42，其中第一行星轮和第二行星轮的结构参数相同，并且分两排设置。第一齿圈R3与第一行星轮41啮合，第二齿圈R4与第二行星轮42啮合。第一行星架C3支撑第一行星轮41，第二行星架C4支撑第二行星轮42；其中，第一行星架C3和第二齿圈R4直接连接。
而且，第一复式行星齿轮30的公共行星架R1R2和第二复式行星齿轮的第一齿圈R3连接。
第一离合器C-1选择性地将输入轴10与公共行星架C1C2连接，第二离合器C-2选择性地将输入轴10与第二太阳轮S2连接，第三离合器C-3选择性地将输入轴10与第一太阳轮S1连接；第四离合器选择性地将公共齿圈R1R2和公共太阳轮S3S4连接。
第一制动器B-1选择性地固定公共行星架C1C2，第二制动器B-2选择性地固定第一太阳轮S1，第三制动器B-3选择性地固定公共太阳轮S3S4；单向离合器F1与第一制动器B-1并排设置，用于限制公共行星架C1C2的反转，单向离合器F2与第三制动器B-3并排设置，用于限制公共太阳轮S3S4的反转。
为了减轻自动变速器100的轴向载荷，与输入轴10平行设置有中间轴20作为输出轴以输出动力，第二齿圈R4与中间轴20上的齿轮常啮合。
其中，沿输入轴10的延长方向依次布置第三制动器B-3、单向离合器F2、第二复式行星齿轮40、第四离合器C-4、第一离合器C-1和第二离合器C-2、第一复式行星齿轮30、第一制动器B-1、单向离合器F1、第二制动器B-2和第三离合器C-3，其中第一离合器C-1和第二离合器C-2沿输入轴10的径向设置，使整个自动变速器100的结构更紧凑。
如上所述的自动变速器100使第一至第四离合器C-1～C-4选择性地接合，且使第一至第三制动器B-1～B-3选择性地接合，而将输入轴10、第一复式行星齿轮30和第二复式行星齿轮40的各构件选择性地连接或固定起来，由此能够实现至少8个前进挡、1个后退挡。在图2所示的动作表中，第一至第四离合器C-1～C-4第一至第三制动器B-1～B-3以及单向离合器F1和单向离合器F2的各挡位对应的栏中标示有“ON”记号的情况下，若是离合器则表示通过接合而处于连接状态，若是制动器则表示通过接合而处于固定状态。
第一前进挡(D1)工况：通过整车控制系统使第二离合器C-2以及制动器B-2接合，并通过单向离合器F2的自动接合来实现。将输入轴10的旋转直接输入至第一复式行星齿轮30的第二太阳轮S2，同时制动器B-2将第一太阳轮S1固定，因此动力依次经短行星轮31、长行星轮32传递到公共齿圈R1R2，经公共齿圈R1R2传递到第二复式行星轮40的第一齿圈R3，第二复式行星齿轮40的第二行星架C4利用单向离合器F2来阻止其反转而产生反作用力，因此动力经第一行星轮41、第一行星架C1，最终从第二齿圈R4输出到中间轴20，经差速器60最终传递到驱动轮。
第二前进挡(D2)工况：通过整车控制系统使第二离合器C-2、第四离合器C-4结合，以及单向离合器F1自动接合来实现。将输入轴10的旋转直接输入至第一复式行星齿轮30的第二太阳轮S2，同时公共行星架C1C2通过单向离合器F1阻止其反转并产生反作用力，也可以通过制动器B-1来固定公共行星架C1C2。因此动力依次经短行星轮31、长行星轮32传递到公共齿圈R1R2，经公共齿圈R1R2传递到第二复式行星轮40的第一齿圈R3，由于第二复式行星齿轮40的第一齿圈R3和公共太阳轮S3S4通过第四离合器C-4接合在一起，因此动力以不同于第一前进挡的速比经第一行星轮41、第一行星架C1，最终从第二齿圈R4输出到中间轴20，经差速器60最终传递到驱动轮。
第三前进挡(D3)工况：通过整车控制系统使第一离合器C-1、第二离合器C-2接合，并通过单向离合器F2的自动接合来实现。第一复式行星齿轮30的第二太阳轮S2和公共行星架C1C2通过第一离合器C-1和第二离合器C-2连接在一起，因此输入轴10的动力依次经短行星轮31、长行星轮32传递到公共齿圈R1R2，经公共齿圈R1R2传递到第二复式行星轮40的第一齿圈R3，第二复式行星齿轮40的第二行星架C4利用单向离合器F2来阻止其反转而产生反作用力，因此动力经第一行星轮41、第一行星架C1，最终从第二齿圈R4输出到中间轴20，经差速器60最终传递到驱动轮。
第四前进挡(D4)工况：通过整车控制系统使第二离合器C-2、制动器B-2以及制动器B-3接合接合来实现。将输入轴10的旋转直接输入至第一复式行星齿轮30的第二太阳轮S2，同时制动器B-2将第一太阳轮S1固定，因此动力依次经短行星轮31、长行星轮32传递到公共齿圈R1R2，经公共齿圈R1R2传递到第二复式行星轮的第一齿圈R3，第二复式行星齿轮40的公共太阳轮S3S4被第三制动器B-3固定，因此动力经第一行星轮41、第一行星架C1，最终从第二齿圈R4输出到中间轴20，经差速器60最终传递到驱动轮。
第五前进挡(D5)工况：通过整车控制系统使第一离合器C-1以及制动器B-2接合，并通过单向离合器F2的自动接合来实现。将输入轴10的旋转直接输入至第一复式行星齿轮30的公共行星架C1C2，同时制动器B-2将第一太阳轮S1固定，因此动力依次经短行星轮31、长行星轮32传递到公共齿圈R1R2，经公共齿圈R1R2传递到第二复式行星轮的第一齿圈R3，第二复式行星齿轮40的第二行星架C4利用单向离合器F2来阻止其反转而产生反作用力，因此动力经第一行星轮41、第一行星架C1，最终从第二齿圈R4输出到中间轴20，经差速器60最终传递到驱动轮。
第六前进挡(D6)工况：通过整车控制系统使第二离合器C-2、第四离合器C-4以及制动器B-2接合来实现。将输入轴10的旋转直接输入至第一复式行星齿轮30的第二太阳轮S2，同时制动器B-2将第一太阳轮S1固定，因此动力依次经短行星轮31、长行星轮32传递到公共齿圈R1R2，经公共齿圈R1R2传递到第二复式行星轮40的第一齿圈R3，由于第二复式行星齿轮40的第一齿圈R3和公共太阳轮S3S4通过第四离合器C-4接合在一起，因此动力经第一行星轮41、第一行星架C1，最终从第二齿圈R4输出到中间轴20，经差速器60最终传递到驱动轮。
第七前进挡(D7)工况：通过整车控制系统使第一离合器C-1、第二离合器C-2和第四离合器C-4接合来实现。第一复式行星齿轮30的第二太阳轮S2和公共行星架C1C2通过第一离合器C-1和第二离合器C-2连接在一起，因此输入轴10的旋转动力经短行星轮31、长行星轮32传递到公共齿圈R1R2，经公共齿圈R1R2传递到第二复式行星轮40的第一齿圈R3，由于第二复式行星齿轮40的第一齿圈R3和公共太阳轮S3S4通过第四离合器C-4接合在一起，因此动力经第一行星轮41、第一行星架C1，最终从第二齿圈R4输出到中间轴20，经差速器60最终传递到驱动轮。
第八前进挡(D8)工况：通过整车控制系统使第一离合器C-1、第四离合器C-4以及制动器B-2接合来实现。将输入轴10的旋转直接输入至第一复式行星齿轮30的公共行星架C1C2，同时制动器B-2将第一太阳轮S1固定，因此动力依次经短行星轮31、长行星轮32传递到公共齿圈R1R2，经公共齿圈R1R2传递到第二复式行星轮40的第一齿圈R3，由于第二复式行星齿轮40的第一齿圈R3和公共太阳轮S3S4通过第四离合器C-4接合在一起，因此动力经第一行星轮41、第一行星架C1，最终从第二齿圈R4输出到中间轴20，经差速器60最终传递到驱动轮。
后退挡(R挡)工况：通过整车控制系统使第三离合器C-3、第四离合器C-4以及制动器B-1接合来实现。将输入轴10的旋转直接输入至第一复式行星齿轮30的第一太阳轮S2，同时制动器B-1将公共行星架C1C2固定，因此动力依次经长行星轮32传递到公共齿圈R1R2，经公共齿圈R1R2传递到第二复式行星轮40的第一齿圈R3，由于第二复式行星齿轮40的第一齿圈R3和公共太阳轮S3S4通过第四离合器C-4接合在一起，因此动力经第一行星轮41、第一行星架C1，最终从第二齿圈R4输出到中间轴20，经差速器60最终传递到驱动轮。
空挡(P挡)工况：整车控制系统使第一至第三离合器C-1～C-3均处于分离状态，发动机带动液力变矩器50旋转进而带动输入轴10空转，自动变速器不传输动力。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种自动变速器，其特征在于，包括：
输入轴；
第一复式行星齿轮，具有第一太阳轮、第二太阳轮、长行星轮、短行星轮、公共行星架以及公共齿圈；所述第一太阳轮与所述长行星轮啮合，所述第二太阳轮与所述短行星轮啮合，所述公共齿圈与所述长行星轮啮合；
第二复式行星齿轮，具有公共太阳轮，第一齿圈和第二齿圈以及第一行星轮和第二行星轮，支撑所述第一行星轮的第一行星架和支撑所述第二行星轮的第二行星架；所述第一行星轮和所述第一齿圈啮合，所述第二行星轮和所述第二齿圈啮合，所述第一行星架连接所述第二齿圈；
所述公共行星架连接所述第一齿圈；
第一离合器，选择性地将输入轴的动力传递给所述公共行星架；
第二离合器，选择性地将输入轴的动力传递给所述第二太阳轮；
第三离合器，选择性地将动力传递给所述第一太阳轮；
第四离合器，用于选择性地连接所述公共齿圈和所述公共太阳轮；
第一制动器，选择性地固定所述公共行星架；
第二制动器，选择性地固定所述第一太阳轮；
第三制动器，选择性地固定所述公共太阳轮；
输出轴，与所述第二齿圈连接。
2.根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于，所述输出轴与所述输入轴平行设置，且所述输出轴与所述齿圈常啮合连接。
3.根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于，还包括单向离合器，用于限制所述公共行星架的反转。
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