CN103148182B - 汽车及其变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车及其变速器。该变速器包括壳体、输入轴、拉维娜行星齿轮机构以及第一和第二单排单级行星齿轮机构。第一单排单级行星齿轮机构包括套设在输入轴上的第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架和第一内齿圈。拉维娜行星齿轮机构包括大小太阳轮、长短行星轮、行星架和内齿圈，其中大小太阳轮和第一内齿圈、行星架与输入轴分别可分离地相连。第二单排单级行星齿轮机构包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架和与输入轴相连的第二内齿圈，第二行星架固定至行星架。用于制动大太阳轮的第一制动器。用于制动行星架的第二制动器。用于制动第二太阳轮的第三制动器。本发明的变速器实现了七个前进档位的设计，结构简单且换挡效率高。

Description

汽车及其变速器

技术领域

本发明涉及汽车构造技术领域，尤其是涉及一种汽车及其变速器。

背景技术

传统的汽车变速箱一般分为手动（MT）和自动（AT）两种形式，MT具有传动效率高、操作感强等优点，但是对于城市工况，尤其是在道路拥堵的情况下，需要频繁手动换挡，容易导致驾驶员疲劳，易引发追尾等事故。

AT变速箱能够实现自动换挡功能，但是AT变速箱的结构复杂、成本高，且一般多为五前速或六前速，传动比范围相对较窄，导致发动机的燃油经济性较差。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种变速器，该变速器基于拉维娜行星齿轮机构，增设了两个单排单级行星齿轮机构，从而实现了七个前进档位的设计，结构紧凑，换挡效率高。

本发明的另一个目的在于提出一种采用上述变速器的汽车。

根据本发明的一个方面，提出了一种变速器，包括：壳体；输入轴，所述输入轴绕所述输入轴的中心轴线可转动地设在所述壳体内；第一单排单级行星齿轮机构，所述第一单排单级行星齿轮机构包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架和第一内齿圈，其中所述第一太阳轮套设在所述输入轴上，所述第一行星架固定在所述壳体上；拉维娜行星齿轮机构，所述拉维娜行星齿轮机构的中心轴线与所述输入轴的中心轴线重合，所述拉维娜行星齿轮机构包括大太阳轮、小太阳轮、长行星轮、短行星轮、行星架和内齿圈，其中所述大太阳轮与所述第一内齿圈、所述小太阳轮与所述第一内齿圈、所述行星架与所述输入轴分别可分离地相连；第二单排单级行星齿轮机构，所述第二单排单级行星齿轮机构包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架和第二内齿圈，其中所述第二内齿圈与所述输入轴相连且所述第二内齿圈的中心轴线与所述输入轴的中心轴线重合，所述第二行星架固定至所述拉维娜行星齿轮机构的行星架；以及第一制动器、第二制动器和第三制动器，所述第一制动器设在所述壳体上用于制动所述大太阳轮，所述第二制动器设在所述壳体上用于制动所述拉维娜行星齿轮机构的行星架，所述第三制动器设在所述壳体上用于制动所述第二太阳轮。

根据本发明的变速器，基于拉维娜行星齿轮机构，通过增设两个单排单级行星齿轮机构，实现了七个前进档位和一个倒退档位的设计目的，并且在每个档位时，一般只有两个换挡执行元件工作，换挡方便，换挡效率高。同时，高速档的传动比可以设置得更低，以此来降低在高速行驶时的发动机转速，从而改善汽车高速行驶时的燃油经济性。而且，该变速器结构紧凑，继承性及零部件通用性好，轴向尺寸较短，有利于横置总成的空间布置。

另外，根据本发明的变速器，还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述变速器还包括第一离合器，所述第一离合器设置在所述大太阳轮与所述第一内齿圈之间。

根据本发明的一个实施例，所述变速器还包括第二离合器，所述第二离合器设置在所述小太阳轮与所述第一内齿圈之间。

根据本发明的一个实施例，所述变速器还包括第三离合器，所述第三离合器设在所述拉维娜行星齿轮机构的行星架与所述输入轴之间。

根据本发明的一个实施例，所述拉维娜行星齿轮机构的行星架与所述第二行星架固定成一体结构。

根据本发明的一个实施例，所述变速器还包括单向离合器，所述单向离合器设在所述壳体上且构造成适于与所述拉维娜行星齿轮机构的行星架配合。

根据本发明的一个实施例，所述第一单排单级行星齿轮机构和所述第二单排单级行星齿轮机构分别设在所述拉维娜行星齿轮机构的行星架的两侧。

根据本发明的一个实施例，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器均为多片式离合器。

根据本发明的一个实施例，所述第一制动器、所述第二制动器和所述第三制动器中的每一个均为带式制动器或片式制动器。

根据本发明的另一方面，提出了一种汽车，该汽车采用了上述的变速器。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的变速器的结构示意图；

图2是变速器各换挡执行元件在各档位的工作示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参考图1-图2描述根据本发明实施例的变速器。

参照图1所示，根据本发明一个实施例的变速器包括壳体、输入轴5、第一单排单级行星齿轮机构、拉维娜行星齿轮机构、第二单排单级行星齿轮机构、第一制动器22（图1中B1）、第二制动器23（图1中B2）和第三制动器24（图1中B3）。

参照图1所示，输入轴5绕输入轴5的中心轴线可转动地设在壳体内，输入轴5适于与发动机的输出端例如飞轮可分离地相连，例如输入轴5与发动机的飞轮之间可通过一个摩擦式离合器相连。

第一单排单级行星齿轮机构包括第一太阳轮6、第一行星轮3、第一行星架7和第一内齿圈8，该第一单排单级行星齿轮机构的中心轴线与输入轴5的中心轴线是重合的。

具体地，第一太阳轮6套设在输入轴5上且可随着输入轴5一同旋转，该第一行星架7固定在壳体上，第一行星轮3绕其自身的轴线可转动地设在第一行星架7上，第一行星轮3分别与第一太阳轮6和第一内齿圈8常啮合。

参照图1所示，拉维娜行星齿轮机构包括大太阳轮10、小太阳轮9、长行星轮12、短行星轮11、行星架13和内齿圈14，该拉维娜行星齿轮机构的中心轴线与输入轴5的中心轴线是重合的，换言之，大太阳轮10、小太阳轮9、长行星轮12、短行星轮11、行星架13和内齿圈14都是可以绕着该输入轴5的中心轴线旋转的。其中内齿圈14作为动力的输出端，其可通过输出齿轮18或传动轴等结构将动力传递至驱动桥的差减总成。

具体地，大太阳轮10与第一内齿圈8可分离地相连，例如在本发明的一个实施例中，变速器包括第一离合器19（图1中的C1），第一离合器19设置在大太阳轮10与第一内齿圈8之间，也就是说，大太阳轮10通过该第一离合器19与第一内齿圈8可分离地相连。

如图1所示，小太阳轮9与第一内齿圈8可分离地相连，例如在本发明的一个实施例中，变速器包括第二离合器20（图1中的C2），该第二离合器20设置在小太阳轮9与第一内齿圈8之间，也就是说，小太阳轮9通过该第二离合器20与第一内齿圈8可分离地相连。

如图1所示，行星架13与输入轴5可分离地相连，例如在本发明的一个实施例中，变速器包括第三离合器21（图1中的C3），该第三离合器21设在拉维娜行星齿轮机构的行星架13与输入轴5之间，也就是说，该行星架13通过该第三离合器21与输入轴5可分离地相连。

并且，其中长行星轮12与短行星轮11分别可转动地设在行星架13上，长行星轮12分别与大太阳轮10和内齿圈14常啮合，短行星轮11分别与小太阳轮9和长行星轮12常啮合。

可以理解的是，在本发明的描述中，一个部件与另一个部件可分离地相连可以理解为在需要的时候将该一个部件与该另一个部件相连，在不需要的时候该一个部件与该另一个部件分开，这种一个部件与另一个部件的连接与分开可以通过常规的离合器来实现。

如图1所示，第二单排单级行星齿轮机构包括第二太阳轮15、第二行星轮4、第二行星架16和第二内齿圈17，该第二单排单级行星齿轮机构的中心轴线与输入轴5的中心轴线是重合的，换言之，第二太阳轮15、第二行星轮4、第二行星架16和第二内齿圈17都是可以绕着输入轴5的中心轴线旋转的。

具体地，第二内齿圈17与输入轴5相连且可随着输入轴5一同旋转，第二内齿圈的中心轴线与输入轴5的中心轴线重合。第二行星架16固定至拉维娜行星齿轮机构的行星架13，第二行星轮4绕其自身的轴线可转动地设在第二行星架16上，第二行星轮4分别与第二太阳轮15和第二内齿圈17常啮合。

需要说明的是，本发明的第一单排单级行星齿轮机构、第二单排单级行星齿轮机构以及拉维娜行星齿轮机构都是现有技术，上面仅对该三个行星齿轮机构做了简单地描述，关于该三个行星齿轮机构的运动规律等对于本领域的技术人员而言都是已知的，因此这里不再赘述。

参照图1所示，第一制动器22设在壳体上用于制动大太阳轮10，第二制动器23设在壳体上用于制动拉维娜行星齿轮机构的行星架13，第三制动器24设在壳体上用于制动第二太阳轮15。

本发明的变速器通过设置两个单排单级行星齿轮机构和一个拉维娜行星齿轮机构，实现了七前速的变速功能，即本发明的变速器具有七个前进挡和一个倒档，下面将参照图2的表格以及图1对该七个前进挡以及一个倒档进行详细描述。同时，需要说明一点，在本发明下面的描述中，离合器工作指的是离合器将两个部件连接，离合器不工作指的是将两个部件分离，制动器工作指的是制动器对相应部件制动，制动器不工作指的是制动器释放相应部件。

在变速器处于第一前进挡时，第二离合器20和第二制动器23工作（图2未示出），第一离合器19和第三离合器21以及第一制动器22和第三制动器24是不工作，此时动力依次通过输入轴5、第一太阳轮6、第一行星轮3、第一内齿圈8、第二离合器20、小太阳轮9，短行星轮11、长行星轮12和内齿圈14传递出。

当然，可以理解的是，根据本发明的另一个实施例，该变速器还包括单向离合器25（图1中的F0），该单向离合器25设在壳体上且构造成适于与拉维娜行星齿轮机构的行星架配合，该单向离合器25用于单向锁止行星架13。具体地说，该单向离合器25的锁止方向若与行星架13的受力方向相同，则行星架13被固定，若单向离合器25的锁止方向与行星架13的受力方向相反，则行星架13被释放，即行星架13可以沿受力方向旋转。

在设置有单向离合器25的变速器中，如图2的表格，当变速器处于第一前进挡时，单向离合器25可以锁止行星架，因此此时第二制动器23是可以不工作的。通过设置单向离合器25可以降低从一档换二档时的冲击和震动，使换挡过程更加平顺，增加了变速器的使用寿命。

另外，对于具有该自动变速功能变速器的汽车而言，一般在下坡时往往会通过发动机来反向制动车轮，即汽车会处于强制一档的状态，此时第二离合器20和第二制动器23工作，其余离合器和制动器不工作。

在变速器处于第二前进挡时，第二离合器20和第一制动器22工作，第一离合器19和第三离合器21以及第二制动器23和第三制动器24不工作，此时动力依次经过输入轴5、第一太阳轮6、第一行星轮3、第一内齿圈8、第二离合器20、小太阳轮9、短行星轮11、长行星轮12后从内齿圈14传递出，此时由于第一制动器22制动大太阳轮10，因此相当于改变了长行星轮12的速率，进而改变了内齿圈14的输出转速。

在变速器处于第三前进挡时，第一离合器19和第二离合器20工作，其余的第三离合器21、第一制动器22、第二制动器23和第三制动器24均不工作。此时动力依次经过输入轴5、第一太阳轮6、第一行星轮3、第一内齿圈8后通过第一离合器19和第二离合器20同步传递至拉维娜行星齿轮机构，此时拉维娜行星齿轮机构绕着输入轴5的中心轴线旋转，动力最终仍从内齿圈14传递出。

在变速器处于第四前进挡时，第二离合器20和第三制动器24工作，其余第一离合器19和第三离合器21以及第一制动器22和第二制动器23不工作。此时动力一方面从输入轴5、第一太阳轮6、第一行星轮3、第一内齿圈8、第二离合器20、小太阳轮9后传递至行星架13，另一方面，由于第三制动器24制动第二太阳轮15，此时第二内齿圈17随输入轴5旋转就可将第二行星轮4输出的转速通过第二行星架16传递至行星架13、并与从第一单排单级行星齿轮机构传递至行星架13的转速耦合后最终从内齿圈14传递出。

在变速器处于第五前进挡时，第一离合器19和第三制动器24工作，其余的第二离合器20、第三离合器21、第一制动器22和第二制动器23不工作。此时动力一方面从从输入轴5、第一太阳轮6、第一行星轮3、第一内齿圈8、第一离合器19、大太阳轮10后传递至行星架13，另一方面，由于第三制动器24工作使得第二太阳轮15被固定，此时第二单排单级行星齿轮机构通过第二行星轮4、第二行星架16将转速传递至行星架13，并与从第一单排单级行星齿轮机构传递来的转速耦合后从内齿圈14传递出。

在变速器处于第六前进挡时，第一离合器19和第三离合器21工作，其余的第二离合器20、第一制动器22、第二制动器23和第三制动器24均不工作。此时动力一方面从输入轴5、第一太阳轮6、第一行星轮3、第一内齿圈8、第一离合器19、大太阳轮10后传递至行星架13，另一方面，由于第三离合器21工作使得输入轴5与行星架13相连，则输入轴5的另一部分动力会输入到行星架13并与从第一单排单级行星齿轮机构传递来的转速耦合后从内齿圈14传递出。

在变速器处于第七前进挡时，第三离合器21和第一制动器22工作，其余的第一离合器19、第二离合器20、第二制动器23和第三制动器24均不工作。此时动力直接从输入轴5、行星架13、长行星轮12后从内齿圈14传递出，此时由于第一制动器22制动大太阳轮10，因此相当于改变了长行星轮12的速率，进而改变了内齿圈14的输出转速。

在变速器处于倒档时，第一离合器19和第二制动器23工作，其余的第二离合器20、第三离合器21、第一制动器22和第三制动器24不工作，此时动力从输入轴5、第一太阳轮6、第一行星轮3、第一内齿圈8、第一离合器19、大太阳轮10、长行星轮12后从内齿圈14传递出。

根据本发明实施例的变速器，基于拉维娜行星齿轮机构，通过增设两个单排单级行星齿轮机构，实现了七个前进档位和一个倒退档位的设计目的，并且在每个档位时，一般只有两个换挡执行元件（上述的离合器和制动器）工作，换挡方便，换挡效率高。同时，高速档的传动比可以设置得更低，以此来降低在高速行驶时的发动机转速，从而改善汽车高速行驶时的燃油经济性。而且，该变速器结构紧凑，继承性及零部件通用性好，轴向尺寸较短，有利于横置总成的空间布置。

根据本发明的一个实施例，拉维娜行星齿轮机构的行星架13与第二行星架16固定成一体结构。这样可以减少换挡执行元件在一些档位时的工作个数，从而简化换挡过程，提高换挡效率。

根据本发明的一个实施例，第一单排单级行星齿轮机构和第二单排单级行星齿轮机构分别设在拉维娜行星齿轮机构的行星架13的两侧。这样简化了变速器的整体布局，使得动力更容易传递、耦合以至输出。

根据本发明的一些实施例中，第一离合器19、第二离合器20和第三离合器21均可为多片式离合器，第一制动器22、第二制动器23和第三制动器24中的每一个均可为带式制动器或片式制动器。可以理解的是，对于多片式离合器、带式制动器和片式制动器等均已为现有技术，且为本领域的技术人员所熟知，因此这里不再详细说明。

下面简单描述根据本发明实施例的汽车。

根据本发明实施例的汽车，采用了上述实施例中描述的变速器，因此具有换挡方便，传动效率高，方便布局等优点。

可以理解的是，根据本发明实施例的汽车的其它构成例如发动机和差减总成等及其工作原理，均已为现有技术且为本领域的普通技术人员所熟知，这里不再一一详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种变速器，其特征在于，包括：

壳体；

输入轴，所述输入轴绕所述输入轴的中心轴线可转动地设在所述壳体内；

第一单排单级行星齿轮机构，所述第一单排单级行星齿轮机构包括第一太阳轮、第一行星轮、第一行星架和第一内齿圈，其中所述第一太阳轮套设在所述输入轴上，所述第一行星架固定在所述壳体上；

拉维娜行星齿轮机构，所述拉维娜行星齿轮机构的中心轴线与所述输入轴的中心轴线重合，所述拉维娜行星齿轮机构包括大太阳轮、小太阳轮、长行星轮、短行星轮、行星架和内齿圈，其中所述大太阳轮与所述第一内齿圈、所述小太阳轮与所述第一内齿圈、所述行星架与所述输入轴分别可分离地相连；

第二单排单级行星齿轮机构，所述第二单排单级行星齿轮机构包括第二太阳轮、第二行星轮、第二行星架和第二内齿圈，其中所述第二内齿圈与所述输入轴相连且所述第二内齿圈的中心轴线与所述输入轴的中心轴线重合，所述第二行星架固定至所述拉维娜行星齿轮机构的行星架；以及

第一制动器、第二制动器和第三制动器，所述第一制动器设在所述壳体上用于制动所述大太阳轮，所述第二制动器设在所述壳体上用于制动所述拉维娜行星齿轮机构的行星架，所述第三制动器设在所述壳体上用于制动所述第二太阳轮。

2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，还包括第一离合器，所述第一离合器设置在所述大太阳轮与所述第一内齿圈之间。

3.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，还包括第二离合器，所述第二离合器设置在所述小太阳轮与所述第一内齿圈之间。

4.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，还包括第三离合器，所述第三离合器设在所述拉维娜行星齿轮机构的行星架与所述输入轴之间。

5.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述拉维娜行星齿轮机构的行星架与所述第二行星架固定成一体结构。

6.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，还包括单向离合器，所述单向离合器设在所述壳体上且构造成适于与所述拉维娜行星齿轮机构的行星架配合。

7.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一单排单级行星齿轮机构和所述第二单排单级行星齿轮机构分别设在所述拉维娜行星齿轮机构的行星架的两侧。

8.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，还包括第一离合器、第二离合器和第三离合器，所述第一离合器设置在所述大太阳轮与所述第一内齿圈之间，所述第二离合器设置在所述小太阳轮与所述第一内齿圈之间，所述第三离合器设在所述拉维娜行星齿轮机构的行星架与所述输入轴之间，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器均为多片式离合器。

9.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一制动器、所述第二制动器和所述第三制动器中的每一个均为带式制动器或片式制动器。

10.一种汽车，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的变速器。