CN103244623B - 一种九挡行星自动变速器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于动力传动技术领域，涉及一种变速器，特别涉及一种九挡行星自动变速器。包括输入轴、k1行星排、k2行星排、k3行星排、k4行星排、换挡操纵元件和输出轴；其中，四个行星排分别由行星排行星架、行星排齿圈和行星排太阳轮组成；换挡操纵元件包括离合器a、离合器b、制动器a、制动器b、制动器c和制动器d。实现了九个前进挡，获得整体性能较优的传动比特性。
Description
技术领域
本发明属于动力传动技术领域，涉及一种变速器，特别涉及一种九挡行星自动变速器。
背景技术
随着环保和绿色出行等要求的不断提高，车辆的动力性和燃油经济性要求使自动变速器向宽传动比范围、多挡位、小级差方向发展，中、重型商用车自动变速器的传动比范围达到了9以上。车辆用自动变速器较多的采用行星变速机构作为变速功能部件，而行星变速机构主要由行星排和多片式换挡操纵元件组成，以达到轻量化的要求。
发明内容
本发明的目的在于寻求可满足中、重型商用车使用要求的大传动比范围行星自动变速器传动方案，要求结构紧凑、操纵油油路布置方便、同轴输出。
为达到上述目的，本发明的技术方案是设计一种九挡行星自动变速器，包括输入轴、k1行星排、k2行星排、k3行星排、k4行星排、换挡操纵元件和输出轴；
其中，k1行星排由k1行星排行星架3、k1行星排齿圈5和k1行星排太阳轮19组成，k2行星排由k2行星排行星架6、k2行星排齿圈8和k2行星排太阳轮18组成，k3行星排由k3行星排行星架9、k3行星排齿圈11和k3行星排太阳轮17组成，k4行星排由k4行星排行星架14、k4行星排齿圈13和k4行星排太阳轮16组成；换挡操纵元件包括离合器a1、离合器b2、制动器a4、制动器b7、制动器c10和制动器d12；
其位置关系在于：所述离合器a1和离合器b2位于k1行星排左侧，制动器a4、制动器b7、制动器c10和制动器d12位于行星排外层；
其连接关系在于：输入轴20与离合器a1主动端和离合器b2主动端、k1行星排齿圈5和k2行星排太阳轮18连接，k1行星排太阳轮19与制动器a4连接，k1行星排行星架3与制动器b7、k2行星排行星架6和k3行星排齿圈11连接，k2行星排齿圈8与制动器c10和k4行星排太阳轮16连接，k3行星排太阳轮17与离合器a1的被动端连接，k3行星排行星架9与离合器b2的被动端、k4行星排行星架14和制动器d12连接，k4行星排齿圈13与输出轴15连接。
本发明的优点和效果在于：一、利用并联方案建立多个功率流，相比其它行星自动变速器，挡位更多。二、两个离合器相邻，便于集中布置操纵油油路，结构紧凑、操纵油路布置方便。三、采用三自由度方案，每挡接合两个操纵元件，相邻挡位切换时，只需切换一个操纵元件，可简化换挡控制。四、可实现五个减速挡位、三个增速挡位，挡位级差合理，传动比范围可达9.9以上。五、同轴输出，便于后驱和全驱布置，适用于中、重型商用车。
附图说明
图1为本发明的传动简图；
图2为各挡位操纵元件工作表。
图中，1-离合器a、2-离合器b、3-k1行星排行星架、4-制动器a、5-k1行星排齿圈、6-k2行星排行星架、7-制动器b、8-k2行星排齿圈、9-k3行星排行星架、10-制动器c、11-k3行星排齿圈、12-制动器d、13-k4行星排齿圈、14-k4行星排行星架、15-输出轴、16-k4行星排太阳轮、17-k3行星排太阳轮、18-k2行星排太阳轮、19-k1行星排太阳轮、20-输入轴。
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进行描述，此实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，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：一种九挡行星自动变速器，包括输入轴20、k1行星排、k2行星排、k3行星排、k4行星排、换挡操纵元件和输出轴15；
其中，k1行星排由k1行星排行星架3、k1行星排齿圈5和k1行星排太阳轮19组成，k2行星排由k2行星排行星架6、k2行星排齿圈8和k2行星排太阳轮18组成，k3行星排由k3行星排行星架9、k3行星排齿圈11和k3行星排太阳轮17组成，k4行星排由k4行星排行星架14、k4行星排齿圈13和k4行星排太阳轮16组成；换挡操纵元件包括离合器a1、离合器b2、制动器a4、制动器b7、制动器c10和制动器d12；
其位置关系在于：离合器a1和离合器b2位于k1行星排左侧，制动器a4、制动器b7、制动器c10和制动器d12位于行星排外层；
其连接关系在于：输入轴20与离合器a1主动端、离合器b2主动端、k1行星排齿圈5和k2行星排太阳轮18连接，k1行星排太阳轮19与制动器a4连接，k1行星排行星架3与制动器b7、k2行星排行星架6和k3行星排齿圈11连接，k2行星排齿圈8与制动器c10和k4行星排太阳轮16连接，k3行星排太阳轮17与离合器b2被动端连接，k3行星排行星架9与离合器a1被动端、k4行星排行星架14和制动器d12连接，k4行星排齿圈13与输出轴15连接。
离合器a1和离合器b2与变速器输入轴同轴，布置在k1行星排左侧，制动器a4、制动器b7、制动器c10和制动器d12与变速器输入轴同轴，布置在行星排外层。
如图2所示，具体实施例中，●表示操纵元件接合。
一挡：通过接合制动器b7和制动器d12实现；k1行星排行星架3、k2行星排行星架6、k3行星排齿圈11、k3行星排行星架9和k4行星排行星架14固定；动力从输入轴20输入到k1行星排太阳轮19，经k1行星排齿圈5减速输出到k2行星排太阳轮18，再经k2行星排齿圈8减速输出到k4行星排太阳轮16，最后经k4行星排齿圈13减速输出到输出轴15。
二挡：通过接合离合器b2和制动器d12实现；输入轴20与k3行星排太阳轮17连接，k3行星排行星架9和k4行星排行星架14固定；动力的一部分从输入轴20输入到k3行星排太阳轮17，经k3行星排齿圈11减速输出到k2行星排行星架146，与输入到k2行星排太阳轮18的另一部分动力汇流，经k2行星排齿圈8减速输出到k4行星排太阳轮16，再经k4行星排齿圈13减速输出到输出轴15。
三挡：通过接合离合器b2和制动器b7实现；输入轴20与k3行星排太阳轮17连接，k1行星排行星架3、k2行星排行星架6和k3行星排齿圈11固定；动力从输入轴20输入，一部分由k3行星排太阳轮17经k3行星排行星架9减速输出到k4行星排行星架134；与另一部分直接输入到k2行星排太阳轮18，经k2行星排齿圈8减速输出到k4行星排太阳轮16；二者汇流后经k4行星排齿圈13减速输出到输出轴15。
四挡：通过接合离合器b2和制动器c10实现；输入轴20与k3行星排太阳轮17连接，k2行星排齿圈8和k4行星排太阳轮16固定；动力从输入轴20输入，一部分由k2行星排太阳轮18经k2行星排行星架6减速输出到k3行星排齿圈11，与另一部分直接输入到k3行星排太阳轮17的动力汇流后，经k3行星排行星架9减速输出到k4行星排行星架14，再经k4行星排齿圈13增速输出到输出轴15。
五挡：通过接合离合器b2和制动器a4实现；输入轴20与k3行星排太阳轮17连接，k1行星排太阳轮19固定；动力从输入轴20输入，一部分由k1行星排齿圈5经k1行星排行星架3减速输出到k3行星排齿圈11，与另一部分输入到k2行星排太阳轮18经k2行星排行星架6减速输出到k3行星排齿圈11的动力合并；与另一部分直接输入到k3行星排太阳轮17的动力汇流后，经k3行星排行星架9减速输出到k4行星排行星架14，再经k4行星排齿圈13增速输出到输出轴15。
六挡：通过接合离合器a1和离合器b2实现；输入轴20与k2行星排太阳轮18、k3行星排太阳轮17、k3行星排行星架9和k4行星排行星架14连接；此时，所有构件整体回转，动力从输入轴20输入，经k4行星排齿圈13直接输出到输出轴15。
七挡：通过接合离合器a1和制动器a4实现；输入轴20与k3行星排行星架9和k4行星排行星架14连接，k1行星排太阳轮19固定；动力从输入轴20输入到k4行星排行星架14，经k4行星排齿圈13增速输出到输出轴15。
八挡：通过接合离合器a1和制动器c10实现；输入轴20与k4行星排行星架14连接，k4行星排太阳轮16固定；动力从输入轴20输入到k4行星排行星架14，经k4行星排齿圈13增速输出到输出轴15。
九挡：通过接合离合器a1和制动器b7实现；输入轴20与k3行星排行星架9和k4行星排行星架14连接，k1行星排行星架3、k2行星排行星架6和k3行星排齿圈11固定；动力从输入轴20输入，一部分由k2行星排太阳轮18经k2行星排齿圈8减速输出到k4行星排太阳轮16；与另一部分直接输入到k4行星排行星架14的动力汇流后，经k4行星排齿圈13增速输出到输出轴15。
倒挡：通过接合制动器a4和制动器d12实现，k1行星排太阳轮19、k3行星排行星架9和k4行星排行星架14固定；动力从输入轴20输入，由k1行星排齿圈5经k1行星排行星架3减速输出到k2行星排行星6架，再经k2行星排齿圈8增速输出到4行星排太阳轮16，再经k4行星排齿圈13减速输出到输出轴15。
此处定义行星排参数为齿圈齿数与太阳轮齿数的比值，则实施例中k1行星排参数为2.000、k2行星排参数为1.700、k3行星排参数为3.000、k4行星排参数为4.000，传动比范围达到9.500，可提高车辆的动力性和燃油经济性。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以演变出若干改进方案，这些改进方案也在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种九挡行星自动变速器，其特征在于：包括输入轴(20)、k1行星排、k2行星排、k3行星排、k4行星排、换挡操纵元件和输出轴(15)；
其中，k1行星排由k1行星排行星架(3)、k1行星排齿圈(5)和k1行星排太阳轮(19)组成，k2行星排由k2行星排行星架(6)、k2行星排齿圈(8)和k2行星排太阳轮(18)组成，k3行星排由k3行星排行星架(9)、k3行星排齿圈(11)和k3行星排太阳轮(17)组成，k4行星排由k4行星排行星架(14)、k4行星排齿圈(13)和k4行星排太阳轮(16)组成；换挡操纵元件包括离合器a(1)、离合器b(2)、制动器a(4)、制动器b(7)、制动器c(10)和制动器d(12)；
其位置关系在于：所述离合器a(1)和离合器b(2)位于k1行星排左侧，制动器a(4)、制动器b(7)、制动器c(10)和制动器d(12)位于行星排外层；
其连接关系在于：输入轴(20)与离合器a(1)的主动端和离合器b(2)的主动端、k1行星排齿圈(5)和k2行星排太阳轮(18)连接，k1行星排太阳轮(19)与制动器a(4)连接，k1行星排行星架(3)与制动器b(7)、k2行星排行星架(6)和k3行星排齿圈(11)连接，k2行星排齿圈(8)与制动器c(10)和k4行星排太阳轮(16)连接，k3行星排太阳轮(17)与离合器b(2)的被动端连接，k3行星排行星架(9)与离合器a(1)的被动端、k4行星排行星架(14)和制动器d(12)连接，k4行星排齿圈(13)与输出轴(15)连接。
2.根据权利要求1所述的一种九挡行星自动变速器，其特征在于：通过接合制动器b(7)和制动器d(12)实现一挡；k1行星排行星架(3)、k2行星排行星架(6)、k3行星排齿圈(11)、k3行星排行星架(9)和k4行星排行星架(14)固定；动力从输入轴(20)输入到k1行星排太阳轮(19)，经k1行星排齿圈(5)减速输出到k2行星排太阳轮(18)，再经k2行星排齿圈(8)减速输出到k4行星排太阳轮(16)，最后经k4行星排齿圈(13)减速输出到输出轴(15)。
3.根据权利要求1所述的一种九挡行星自动变速器，其特征在于：通过接合离合器b(2)和制动器d(12)实现二挡；输入轴(20)与k3行星排太阳轮(17)连接，k3行星排行星架(9)和k4行星排行星架(14)固定；动力的一部分从输入轴(20)输入到k3行星排太阳轮(17)，经k3行星排齿圈(11)减速输出到k2行星排行星架(146)，与输入到k2行星排太阳轮(18)的另一部分动力汇流，经k2行星排齿圈(8)减速输出到k4行星排太阳轮(16)，再经k4行星排齿圈(13)减速输出到输出轴(15)。
4.根据权利要求1所述的一种九挡行星自动变速器，其特征在于：通过接合离合器b(2)和制动器b(7)实现三挡；输入轴(20)与k3行星排太阳轮(17)连接，k1行星排行星架(3)、k2行星排行星架(6)和k3行星排齿圈(11)固定；动力从输入轴(20)输入，一部分由k3行星排太阳轮(17)经k3行星排行星架(9)减速输出到k4行星排行星架(134)；与另一部分直接输入到k2行星排太阳轮(18)，经k2行星排齿圈(8)减速输出到k4行星排太阳轮(16)；二者汇流后经k4行星排齿圈(13)减速输出到输出轴(15)。
5.根据权利要求1所述的一种九挡行星自动变速器，其特征在于：通过接合离合器b(2)和制动器c(10)实现四挡；输入轴(20)与k3行星排太阳轮(17)连接，k2行星排齿圈(8)和k4行星排太阳轮(16)固定；动力从输入轴(20)输入，一部分由k2行星排太阳轮(18)经k2行星排行星架(6)减速输出到k3行星排齿圈(11)，与另一部分直接输入到k3行星排太阳轮(17)的动力汇流后，经k3行星排行星架(9)减速输出到k4行星排行星架(14)，再经k4行星排齿圈(13)增速输出到输出轴(15)。
6.根据权利要求1所述的一种九挡行星自动变速器，其特征在于：通过接合离合器b(2)和制动器a(4)实现五挡；输入轴(20)与k3行星排太阳轮(17)连接，k1行星排太阳轮(19)固定；动力从输入轴(20)输入，一部分由k1行星排齿圈(5)经k1行星排行星架(3)减速输出到k3行星排齿圈(11)，与另一部分输入到k2行星排太阳轮(18)经k2行星排行星架(6)减速输出到k3行星排齿圈(11)的动力合并；与另一部分直接输入到k3行星排太阳轮(17)的动力汇流后，经k3行星排行星架(9)减速输出到k4行星排行星架(14)，再经k4行星排齿圈(13)增速输出到输出轴(15)。
7.根据权利要求1所述的一种九挡行星自动变速器，其特征在于：通过接合离合器a(1)和离合器b(2)实现六挡；输入轴(20)与k2行星排太阳轮(18)、k3行星排太阳轮(17)、k3行星排行星架(9)和k4行星排行星架(14)连接；此时，所有构件整体回转，动力从输入轴(20)输入，经k4行星排齿圈(13)直接输出到输出轴(15)。
8.根据权利要求1所述的一种九挡行星自动变速器，其特征在于：通过接合离合器a(1)和制动器a(4)实现七挡；输入轴(20)与k3行星排行星架(9)和k4行星排行星架(14)连接，k1行星排太阳轮(19)固定；动力从输入轴(20)输入到k4行星排行星架(14)，经k4行星排齿圈(13)增速输出到输出轴(15)。
9.根据权利要求1所述的一种九挡行星自动变速器，其特征在于：通过接合离合器a(1)和制动器c(10)实现八挡；输入轴(20)与k4行星排行星架(14)连接，k4行星排太阳轮(16)固定；动力从输入轴(20)直接输入到k4行星排行星架(14)，经k4行星排齿圈(13)增速输出到输出轴(15)。
10.根据权利要求1所述的一种九挡行星自动变速器，其特征在于：通过接合离合器a(1)和制动器b(7)实现九挡；输入轴(20)与k3行星排行星架(9)和k4行星排行星架(14)连接，k1行星排行星架(3)、k2行星排行星架(6)和k3行星排齿圈(11)固定；动力从输入轴(20)输入，一部分由k2行星排太阳轮(18)经k2行星排齿圈(8)减速输出到k4行星排太阳轮(16)；与另一部分直接输入到k4行星排行星架(14)的动力汇流后，经k4行星排齿圈(13)增速输出到输出轴(15)。
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