CN103291859A - 一种动力保持型机械式汽车三挡自动变速系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力保持型机械式汽车三挡自动变速器，属于汽车自动变速器技术领域。包含有动力输入轴、中间轴和汽车驱动轴，动力输入轴上安装有第一行星齿轮系统、第一离合器和第二行星齿轮系统，并且套装有动力输出齿轮和第二离合器，变速器外壳上安装有制动器和第二行星齿轮系统的齿圈，动力输出齿轮通过中间轴上的第一中间齿轮和第二中间齿轮将动力传递给安装在汽车驱动轴上的差速器。本变速器采用行星齿轮系统结构，外形尺寸较小，便于整车布置；通过两个离合器和一个制动器的滑动摩擦进行挡位切换，无动力中断，提高汽车换挡时的平顺性。汽车以中等速度行驶时提供了适当的速比，减少了汽车的挡位切换，有效地减少变速器内部机构的磨损。

Description

一种动力保持型机械式汽车三挡自动变速系统

技术领域

本发明涉及一种动力保持型机械式汽车三挡自动变速系统，属于汽车自动变速器技术领域，可应用于纯电驱动汽车的自动变速系统。

背景技术

随着全球能源短缺、大气污染等问题的不断加剧，传统内燃机汽车面临着巨大的挑战，汽车的能源转型势在必行。电动汽车由于用清洁、可再生的电能来替代汽油、柴油，是一种节能环保、安全高效的方案，因而成为解决能源危机和环境污染的途径之一。

目前电动汽车上一般采用固定速比、取消了离合器和变速器的装置对电动机进行减速，这样导致电动机常常处于低效率区域，既浪费电能，又不得不提高对电动机的要求。为了提高电动机运行时的效率，同时降低电动车对于电动机和电池的要求，电动机与多速比变速器的配合是一个比较好的解决办法。

目前有少数电动车上应用了变速器，其中一部分是直接从传统汽车上挪用而来的手动变速器，另一部分是进行了再开发，但基本结构仍为传统平行轴式的自动变速器。一方面这些变速器的尺寸都比较大，从而给整车的布置带来一定的困难；另一方面这些变速器并不能彻底解决换挡时的动力中断问题，使用起来舒适性较差。除此之外，某些采用了行星齿轮系统结构的变速器虽然也已经被提出，但往往由于结构复杂而难以真正实现生产制造和应用。

为减少成本，目前已有的电动车用变速器通常只设置有两个挡位，分别用于汽车的低速起步和高速巡航，因而当汽车以中等速度行驶时，可能存在较频繁的挡位切换。

发明内容

本发明的目的是提出一种动力保持型机械式汽车三挡自动变速器，克服现有技术的不足，以充分利用电动汽车上所使用的电动机的特性，提高电动机的运行效率并实现汽车的平顺换挡。

本发明提出的动力保持型机械式汽车三挡自动变速器，包括动力输入轴、中间轴和汽车驱动轴；所述的动力输入轴、中间轴和汽车驱动轴分别通过轴承安装在变速器外壳上，所述的动力输入轴的一端与电动机相连，另一端伸入变速器外壳；变速器外壳内的动力输入轴上从电动机开始依次安装有第一行星齿轮系统、第一离合器和第二行星齿轮系统，变速器外壳和第一行星齿轮系统之间的动力输入轴上套装有动力输出齿轮，第一离合器和第二行星齿轮系统之间的动力输入轴上套装有第二离合器；所述的第一行星齿轮系统包括第一太阳轮、第一行星架、多个第一行星齿轮和第一齿圈，第一太阳轮与动力输入轴相对固定，第一行星架套装在动力输入轴上，并且与动力输出齿轮相对固定，多个第一行星齿轮安装在第一行星架上，并且均布在第一太阳轮的四周，第一行星齿轮的内圈与第一太阳轮成外啮合，第一行星齿轮的外圈与第一齿圈成内啮合，第一齿圈与所述的第一离合器的一端相对固定，第一离合器的另一端与动力输入轴相对固定；所述的第二行星齿轮系统包括第二太阳轮、多个第二行星齿轮、第二行星架和第二齿圈，第二太阳轮与动力输入轴相对固定，第二行星架套装在动力输入轴上，多个第二行星齿轮安装在行星架上，并且均布在第二太阳轮的四周，第二行星齿轮的内圈与第二太阳轮成外啮合，第二行星齿轮的外圈与第二齿圈成内啮合，第二齿圈与变速器外壳相对固定；所述的第二离合器的一端与所述的第一齿圈相对固定，另一端与所述的第二行星架相对固定；变速器外壳上安装有制动器，制动器的转动部分与第一离合器的一端以及第一齿圈相对固定；所述的动力输出齿轮通过中间轴上的第一中间齿轮和第二中间齿轮将动力传递给安装在汽车驱动轴上的差速器。

本发明提出的动力保持型机械式汽车三挡自动变速器，其优点是，变速器中采用行星齿轮系统结构，变速器的外形尺寸比已有的平行轴式变速器的尺寸要小，便于整车布置；通过两个离合器和一个制动器的滑动摩擦进行挡位切换，无动力中断，显著提高汽车换挡时的平顺性；相比于已有的较为常见的具有两个档位的变速器，本发明提出的三挡变速器为汽车以中等速度行驶时提供了适当的速比，能够减少汽车以中等速度行驶时的挡位切换，有效地减少变速器内部机构的磨损。

附图说明

图1为本发明提出的动力保持型机械式汽车三挡自动变速器的结构示意图。

图2为变速器在一挡时的动力传递路线示意图。

图3为变速器在二挡时的动力传递路线示意图。

图4为变速器在三挡时的动力传递路线示意图。

图5为变速器的三个挡位之间的切换关系示意图。

图6为变速器的三个挡位与制动器、第一离合器、第二离合器之间的关系示意图。

图1-图4中，1是动力输入轴，2是第一太阳轮，3是第一行星架，4是第一行星齿轮，5是第一齿圈，6是制动器，7是第一离合器，8是第二离合器，9是第二太阳轮，10是第二行星齿轮，11是第二行星架，12是第二齿圈，13是中间轴，14是第二中间齿轮，15是汽车驱动轴，16是差速器，17是第一中间齿轮，18是变速器外壳，19是动力输出齿轮，M是电动机。

具体实施方式

本发明提出的动力保持型机械式汽车三挡自动变速器，其结构如图1所示，包括动力输入轴1、中间轴13和汽车驱动轴15；所述的动力输入轴1、中间轴13和汽车驱动轴15分别通过轴承安装在变速器外壳18上，所述的动力输入轴1的一端与电动机M相连，另一端伸入变速器外壳18；变速器外壳18内的动力输入轴1上从电动机M开始依次安装有第一行星齿轮系统、第一离合器7和第二行星齿轮系统，变速器外壳18和第一行星齿轮系统之间的动力输入轴1上套装有动力输出齿轮19，第一离合器7和第二行星齿轮系统之间的动力输入轴1上套装有第二离合器8；所述的第一行星齿轮系统包括第一太阳轮2、第一行星架3、多个第一行星齿轮4和第一齿圈5，第一太阳轮2与动力输入轴1相对固定，第一行星架3套装在动力输入轴1上，并且与动力输出齿轮19相对固定，多个第一行星齿轮4安装在第一行星架3上，并且均布在第一太阳轮2的四周，第一行星齿轮4的内圈与第一太阳轮2成外啮合，第一行星齿轮4的外圈与第一齿圈5成内啮合，第一齿圈5与所述的第一离合器7的一端相对固定，第一离合器7的另一端与动力输入轴1相对固定；所述的第二行星齿轮系统包括第二太阳轮9、多个第二行星齿轮10、第二行星架11和第二齿圈12，第二太阳轮9与动力输入轴1相对固定，第二行星架11套装在动力输入轴1上，多个第二行星齿轮10安装在第二行星架11上，并且均布在第二太阳轮9的四周，第二行星齿轮10的内圈与第二太阳轮9成外啮合，第二行星齿轮10的外圈与第二齿圈12成内啮合，第二齿圈12与变速器外壳18相对固定；所述的第二离合器8的一端与所述的第一齿圈5相对固定，另一端与所述的第二行星架11相对固定；变速器外壳18上安装有制动器6，制动器6的转动部分与第一离合器7的一端以及第一齿圈5相对固定；所述的动力输出齿轮19通过中间轴13上的第一中间齿轮17和第二中间齿轮14将动力传递给安装在汽车驱动轴15上的差速器16。

本发明提出的变速器，其中的制动器6在接合时，使变速器外壳18与第一齿圈5互连；第一离合器7在接合时，使动力输入轴1与第一齿圈5互连；第二离合器8在接合时，使第二行星架11与第一齿圈5互连。

其中的制动器6可以采用电磁式制动器或机械式制动器。

其中的第一离合器7可以采用电磁式离合器或机械式离合器。

其中的第二离合器8可以采用电磁式离合器或机械式离合器。

以下结合附图，详细说明本发明提出的变速器的工作原理和工作过程：

如图2所示，为变速器在一挡的动力传递路线示意图，所述变速器的一挡用于汽车的起步、低速行驶和倒车。变速器位于一挡时，第一离合器7和第二离合器8均处于断开状态，制动器6处于接合状态，这样使得变速器外壳18与第一齿圈5互连；电动机M的动力经过动力输入轴1传递到第一太阳轮2，此时由于第一齿圈5已被固定在变速器外壳18上，第一太阳轮2与第一行星架3之间通过第一行星齿轮4产生一个速比，并且该速比大于一，从第一太阳轮2输入的动力，经第一行星齿轮4、第一行星架3传递至动力输出齿轮19，然后依次通过第一中间齿轮17、中间轴13和第二中间齿轮14传递至差速器16，最后传递到汽车驱动轴15，从而驱动汽车的驱动轮。

如图3所示，为变速器在二挡的动力传递路线示意图，所述变速器的二挡用于汽车的中速行驶。变速器位于二挡时，第一离合器7和制动器6均处于断开状态，第二离合器8处于接合状态，这样使得第一齿圈5与第二行星架11互连；电动机M的动力经过动力输入轴1传递到第一太阳轮2和第二太阳轮9，由于第二齿圈与变速器外壳18相对固定，第二太阳轮9与第二行星架11之间通过第二行星齿轮10产生一个速比，该速比大于一，并且使得第二行星架11的转速介于第二太阳轮9的转速和零转速之间，相应地第一齿圈5的转速就介于第一太阳轮2的转速和零转速之间，因此第一太阳轮2与第一行星架之间的速比小于一挡的速比；从第二太阳轮9输入的动力经第二行星齿轮10、第二行星架11传递至第一齿圈5，与从第一太阳轮2输入的动力汇合，经第一行星齿轮4、第一行星架3传递至动力输出齿轮19，然后依次通过第一中间齿轮17、中间轴13和第二中间齿轮14传递至差速器16，最后传递到汽车驱动轴15，从而驱动汽车的驱动轮。

如图4所示，为变速器在三挡的动力传递路线示意图，所述变速器的三挡用于汽车的高速行驶。变速器位于三挡时，第二离合器8和制动器6均处于断开状态，第一离合器7处于接合状态，这样使得动力输入轴1与第一齿圈5互连；电动机M的动力经过动力输入轴1传递到第一太阳轮2和第一齿圈5，此时由于第一齿圈5与动力输入轴1互连，而动力输入轴1又与第一太阳轮2相对固定，因此第一齿圈5与第一太阳轮2互连，使得第一行星齿轮系统整体以一个与动力输入轴相同的转速同步转动，此时第一太阳轮2与第一行星架3之间的速比为一，传递至第一太阳轮2和第一齿圈5的这两部分动力汇合后经第一行星架3输出，传递至动力输出齿轮19，然后依次通过第一中间齿轮17、中间轴13和第二中间齿轮14传递至差速器16，最后传递到汽车驱动轴15，从而驱动汽车的驱动轮。

变速器从一挡切换至二挡时，制动器6逐渐断开，同时第二离合器8逐渐接合，第一离合器7保持断开状态，这样使得第一齿圈5逐渐与变速器外壳18断开，并逐渐与第二行星架11互连，当第一齿圈5与第二行星架11完全互连时，完成从一挡到二挡的切换。

变速器从二挡切换至一挡时，第二离合器8逐渐断开，同时制动器6逐渐接合，第一离合器7保持断开状态，这样使得第一齿圈5逐渐与第二行星架11断开，并逐渐与变速器外壳18互连，当第一齿圈5与变速器外壳18完全互连时，完成从二挡到一挡的切换。

变速器从二挡切换至三挡时，第二离合器8逐渐断开，同时第一离合器7逐渐接合，制动器6保持断开状态，这样使得第一齿圈5逐渐与第二行星架11断开，并逐渐与动力输入轴1互连，当第一齿圈5与动力输入轴1完全互连时，完成从二挡到三挡的切换。

变速器从三挡切换至二挡时，第一离合器7逐渐断开，同时第二离合器8逐渐接合，制动器6保持断开状态，这样使得第一齿圈5逐渐与动力输入轴1断开，并逐渐与第二行星架11互连，当第一齿圈5与第二行星架11完全互连时，完成从三挡到二挡的切换。

变速器从一挡切换至三挡时，制动器6逐渐断开，同时第一离合器7逐渐接合，第二离合器8保持断开状态，这样使得第一齿圈5逐渐与变速器外壳18断开，并逐渐与动力输入轴1互连，当第一齿圈5与动力输入轴1完全互连时，完成从一挡到三挡的切换。

变速器从三挡切换至一挡时，第一离合器7逐渐断开，同时制动器6逐渐接合，第二离合器8保持断开状态，这样使得第一齿圈5逐渐与动力输入轴1断开，并逐渐与变速器外壳18互连，当第一齿圈5与变速器外壳18完全互连时，完成从三挡到一挡的切换。

如图5所示，为变速器的三个挡位之间的切换关系示意图。所述的变速器的一挡和二挡、二挡和三挡、一挡和三挡两两之间都可以相互切换。

如图6所示，为变速器的三个挡位与制动器、第一离合器、第二离合器之间的关系示意图。所述的变速器在一挡时制动器是接合的，在二挡时第二离合器是接合的，在第三挡时第一离合器是接合的。

Claims (1)

1.一种动力保持型机械式汽车三挡自动变速器，其特征在于该自动变速器包括动力输入轴、中间轴和汽车驱动轴；所述的动力输入轴、中间轴和汽车驱动轴分别通过轴承安装在变速器外壳上，所述的动力输入轴的一端与电动机相连，另一端伸入变速器外壳；变速器外壳内的动力输入轴上从电动机开始依次安装有第一行星齿轮系统、第一离合器和第二行星齿轮系统，变速器外壳和第一行星齿轮系统之间的动力输入轴上套装有动力输出齿轮，第一离合器和第二行星齿轮系统之间的动力输入轴上套装有第二离合器；所述的第一行星齿轮系统包括第一太阳轮、第一行星架、多个第一行星齿轮和第一齿圈，第一太阳轮与动力输入轴相对固定，第一行星架套装在动力输入轴上，并且与动力输出齿轮相对固定，多个第一行星齿轮安装在第一行星架上，并且均布在第一太阳轮的四周，第一行星齿轮的内圈与第一太阳轮成外啮合，第一行星齿轮的外圈与第一齿圈成内啮合，第一齿圈与所述的第一离合器的一端相对固定，第一离合器的另一端与动力输入轴相对固定；所述的第二行星齿轮系统包括第二太阳轮、多个第二行星齿轮、第二行星架和第二齿圈，第二太阳轮与动力输入轴相对固定，第二行星架套装在动力输入轴上，多个第二行星齿轮安装在行星架上，并且均布在第二太阳轮的四周，第二行星齿轮的内圈与第二太阳轮成外啮合，第二行星齿轮的外圈与第二齿圈成内啮合，第二齿圈与变速器外壳相对固定；所述的第二离合器的一端与所述的第一齿圈相对固定，另一端与所述的第二行星架相对固定；变速器外壳上安装有制动器，制动器的转动部分与第一离合器的一端以及第一齿圈相对固定；所述的动力输出齿轮通过中间轴上的第一中间齿轮和第二中间齿轮将动力传递给安装在汽车驱动轴上的差速器。

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