CN104033548B - 十挡变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种十挡变速器，该变速器包括输入构件，输出构件，四个行星齿轮排，四个离合器、两个制动器和三个连接构件。各个行星齿轮排包括太阳轮，行星架和齿圈。使用该变速器的行星排连接形式和结合元件布置方式可实现10个前进挡和1个倒挡，总传动比为10.14，四个行星排的K值均在1.62-2.07范围内，且每个行星排均为单行星轮行星排。

Description

十挡变速器
技术领域
本发明属于车辆（汽车、特种车辆、工程机械）传动技术领域，具体涉及一种十挡变速器。
背景技术
为改善车辆的性能（动力性能、燃料经济性、换挡性能），轿车挡位数正向六挡以上发展，自卸车也要求六挡以上，为此要寻找挡位更多，同时行星排与结合元件更少的传动方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆用十挡行星自动变速器,使用较少的行星排和结合元件使变速器实现更多的挡位。
　本发明提出的十挡变速器，包括行星排、输入构件22、输出构件23、连接构件、离合器和制动器，所述行星排有四个，且为单行星轮行星排，第一行星排24包括第一齿圈1、第一行星架2、第一太阳轮3，第二行星排25包括第二齿圈4、第二行星架5、第二太阳轮6，第三行星排26包括第三齿圈7、第三行星架8、第三太阳轮9，第四行星排27包括第四齿圈10、第四行星架11、第四太阳轮12；所述连接构件有三个，分别为第一连接构件19、第二连接构件20和第三连接构件21；所述离合器有四个，分别为第一离合器13、第二离合器14、第三离合器15和第四离合器16；所述制动器有两个，分别为第一制动器17和第二制动器18；
所述第一连接构件19将所述第一齿圈1与所述第二行星架5固定地互连起来；
所述第二连接构件20将所述第一行星架2、所述第二太阳轮6、所述第三太阳轮9与所述第四齿圈10固定地互连起来；
所述第三连接构件21将所述第二齿圈4与所述第三行星架8固定地互连起来；
所述第一离合器13将所述输入构件22与所述第一连接构件19互连起来；
所述第二离合器14将所述输入构件22与所述第一行星排的第一太阳轮3互连起来；
所述第三离合器15将所述第三行星排的第三齿圈7与所述第四行星排的第四太阳轮12互连起来；
所述第四离合器16将所述第三行星排的第三齿圈7与所述第四行星排的第四行星架11互连起来；
所述第一制动器17将所述第四行星排的第四太阳轮12与固定构件互连起来；
所述第二制动器18将所述第三连接构件21与固定构件互连起来。
　本发明中，所述固定构件是变速器壳体。
本发明中，所述变速器建立至少十个前进速比和一个倒挡速比，具体为：
当第二离合器14、第四离合器16和第二制动器18结合时，输入构件22和第一太阳轮3共同旋转，第三齿圈7和第四行星架11共同旋转，第三连接构件21制动，实现倒挡；
当第二离合器14、第三离合器15和第二制动器18结合时，输入构件22和第一太阳轮3共同旋转，第三齿圈7和第四太阳轮12共同旋转，第三连接构件21制动，实现第一挡；
当第二离合器14、第一制动器17和第二制动器18结合时，输入构件22和第一太阳轮3共同旋转，第四太阳轮12和第三连接构件21制动，实现第二挡；
当第二离合器14、第三离合器15和第一制动器17结合时，输入构件22和第一太阳轮3共同旋转，第三齿圈7和第四太阳轮12连接并且制动，实现第三挡；
当第二离合器14、第四离合器16和第一制动器17结合时，输入构件22和第一太阳轮3共同旋转，第三齿圈7和第四行星架11共同旋转，第四太阳轮12制动，实现第四挡；
当第一离合器13、第二离合器14和第一制动器17结合时，输入构件22同时和第一太阳轮3及第一连接构件19共同旋转，第四太阳轮12制动，实现第五挡；
当第一离合器13、第四离合器16和第一制动器17结合时，输入构件22和第一连接构件19共同旋转，第三齿圈7和第四行星架11共同旋转，第四太阳轮12制动，实现第六挡；
当第一离合器13、第三离合器15和第四离合器16结合时，输入构件22和第一连接构件19共同旋转，第三齿圈7同时和第四太阳轮12及第四行星架11共同旋转，实现第七挡；
当第一离合器13、第三离合器15和第一制动器17结合时，输入构件22和第一连接构件19共同旋转，第三齿圈7和第四太阳轮12制动，实现第八挡；
当第一离合器13、第三离合器15和第二制动器18结合时，输入构件22和第一连接构件19共同旋转，第三齿圈7和第四太阳轮12共同旋转，第三连接构件21制动，实现第九挡；
当第一离合器13、第一制动器17和第二制动器18结合时，输入构件22和第一连接构件19共同旋转，第四太阳轮12和第三连接构件21制动，实现第十挡。
本发明使用四个单行星轮行星排，六个结合元件包括四个离合器和两个制动器，结合其中三个，实现十个前进挡和一个倒挡。挡位间速比间隔在1.18至1.46之间，符合车辆的速比分配要求，并且结构简单，空转元件少，挡位间相互转换可能性大。
附图说明
图1是本发明的十挡变速器各构件的布置及连接示意图。
图2是间隔挡位间的转换图。
图中标号：1为第一齿圈，2为第一行星架，3为第一太阳轮，4为第二齿圈，5为第二行星架，6为第二太阳轮，7为第三齿圈，8为第三行星架，9为第三太阳轮，10为第四齿圈，11为第四行星架，12为第四太阳轮，13为第一离合器，14为第二离合器，15为第三离合器，16为第四离合器，17为第一制动器，18为第二制动器，19为第一连接构件，20为第二连接构件，21为第三连接构件，22为输入构件，23为输出构件，24为第一行星排，25为第二行星排，26为第三行星排，27为第四行星排。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1：
构件连接及结合元件
行星排之间的构件连接：
参看图1：第一行星排24包括第一太阳轮3、第一行星架2、第一齿圈1；第一太阳轮3与第二离合器14相连接；第一行星架2与第二连接构件20相连；第一齿圈1与第一离合器13及第一连接构件19相连。
第二行星排25包括第二太阳轮6、第二行星架5、第二齿圈4；第二太阳轮6与第二连接构件20相连接；第二行星架5与第一连接构件19相连；第二齿圈4与第三连接构件21和第二制动器18相连。
第三行星排26包括第三太阳轮9、第三行星架8、第三齿圈7；第三太阳轮9与第二连接构件20相连接；第三行星架8与第三连接构件21及第二制动器18相连；第三齿圈7与第三离合器15及第四离合器16相连。
第四行星排27包括第四太阳轮12、第四行星架11、第四齿圈10；第四太阳轮12与第一制动器17及第三离合器15相连接；第四行星架11与第四离合器16及输出构件相连；第四齿圈10与第二连接构件20相连。
结合元件的布置：
第一离合器13将输入构件22与第一连接构件19连接起来。第二离合器14将输入构件22与第一太阳轮3连接起来。第三离合器15将第三齿圈7与第四太阳轮12连接起来。第四离合器16将第三齿圈7与第四行星架11连接起来。第一制动器17将第四太阳轮12与壳体连接起来。第二制动器18将第三连接构件21与壳体连接起来。
2.各挡位的实现方法
参看图1和表1，以十挡变速器的操作为例说明，表2中的九挡变速器挡位实现方法与十挡类似。
通过结合六个结合元件中的三个，能够获得包括3个超速挡在内的10个前进挡和1个倒退挡。表1是代表在各个挡位时的结合元件的结合状态表，其中“●”代表结合元件处于结合状态。表中还有各个挡位的速比及两个相邻挡位间的速比间隔。但需要注意，这些数字只是示例性的，而且可在极大范围内调整这些数值。所述速比是指输入转速与输出转速之比，行星排K值是指行星排的齿圈齿数与太阳轮齿数之比。
表1十挡变速器速比，速比间隔和结合元件结合状态表
k1=1.62;k2=2.07;k3=1.91;k4=1.62;i=10.14
当第二离合器14、第四离合器16和第二制动器18结合时，输入构件22和第一太阳轮3共同旋转，第三齿圈7和第四行星架11共同旋转，第三连接构件21制动，实现倒挡。
　当第二离合器14、第三离合器15和第二制动器18结合时，输入构件22和第一太阳轮3共同旋转，第三齿圈7和第四太阳轮12共同旋转，第三连接构件21制动，实现第一挡。
　当第二离合器14、第一制动器17和第二制动器18结合时，输入构件22和第一太阳轮3共同旋转，第四太阳轮12和第三连接构件21制动，实现第二挡。
　当第二离合器14、第三离合器15和第一制动器17结合时，输入构件22和第一太阳轮3共同旋转，第三齿圈7和第四太阳轮12连接并且制动，实现第三挡。
当第二离合器14、第四离合器16和第一制动器17结合时，输入构件22和第一太阳轮3共同旋转，第三齿圈7和第四行星架11共同旋转，第四太阳轮12制动，实现第四挡。
当第一离合器13、第二离合器14和第一制动器17结合时，输入构件22同时和第一太阳轮3及第一连接构件19共同旋转，第四太阳轮12制动，实现第五挡。
　当第一离合器13、第四离合器16和第一制动器17结合时，输入构件22和第一连接构件19共同旋转，第三齿圈7和第四行星架11共同旋转，第四太阳轮12制动，实现第六挡。
　当第一离合器13、第三离合器15和第四离合器16结合时，输入构件22和第一连接构件19共同旋转，第三齿圈7同时和第四太阳轮12及第四行星架11共同旋转，实现第七挡。
　当第一离合器13、第三离合器15和第一制动器17结合时，输入构件22和第一连接构件19共同旋转，第三齿圈7和第四太阳轮12共同旋转，第四太阳轮12制动，实现第八挡。
当第一离合器13、第三离合器15和第二制动器18结合时，输入构件22和第一连接构件19共同旋转，第三齿圈7和第四太阳轮12共同旋转，第三连接构件21制动，实现第九挡。
　当第一离合器13、第一制动器17和第二制动器18结合时，输入构件22和第一连接构件19共同旋转，第四太阳轮12和第三连接构件21制动，实现第十挡。
3.低于十挡的变速器方案
参看图2，不相邻的挡位之间也可转换。例如倒挡可以直接换挡到第二挡，同时满足oneshift要求（只改变两个结合元件的结合状态）。在一定条件下可以实现挡位间的跳跃，跳过一些不需要的挡位，因此本发明也可作为十挡以下变速器使用。参看表2为十挡变速器去除一个挡位后得到的九挡变速器方案。
表2九挡变速器速比，速比间隔和结合元件结合状态表
k1=1.62;k2=2.07;k3=1.91;k4=1.62;i=10.14
在本实施例中，k1=1.62;k2=2.07;k3=1.91;k4=1.62;总传动比范围为10.14。
　但本发明的描述在性质上仅仅是示例性的，通过调整K值，可大幅改变各挡速比和速比间隔，因而在不脱离本发明要点前提下的变形和改进将处于本发明的范围内。

Claims (3)

1.一种十挡变速器，包括行星排、输入构件（22）、输出构件(23)、连接构件、离合器和制动器，其特征在于：所述行星排有四个，且为单行星轮行星排，第一行星排（24）包括第一齿圈（1）、第一行星架（2）、第一太阳轮（3），第二行星排（25）包括第二齿圈（4）、第二行星架（5）、第二太阳轮（6），第三行星排（26）包括第三齿圈（7）、第三行星架（8）、第三太阳轮（9），第四行星排（27）包括第四齿圈（10）、第四行星架（11）、第四太阳轮（12）；所述连接构件有三个，分别为第一连接构件（19）、第二连接构件（20）和第三连接构件（21）；所述离合器有四个，分别为第一离合器（13）、第二离合器（14）、第三离合器（15）和第四离合器（16）；所述制动器有两个，分别为第一制动器（17）和第二制动器（18）；
所述第一连接构件（19）将所述第一齿圈（1）与所述第二行星架（5）固定地互连起来；
所述第二连接构件（20）将所述第一行星架（2）、所述第二太阳轮（6）、所述第三太阳轮（9）与所述第四齿圈（10）固定地互连起来；
所述第三连接构件（21）将所述第二齿圈（4）与所述第三行星架（8）固定地互连起来；
所述第一离合器（13）将所述输入构件（22）与所述第一连接构件（19）互连起来；
所述第二离合器（14）将所述输入构件（22）与所述第一太阳轮（3）互连起来；
所述第三离合器（15）将所述第三齿圈（7）与所述第四太阳轮（12）互连起来；
所述第四离合器（16）将所述第三齿圈（7）与所述第四行星架（11）互连起来；
所述第一制动器（17）将所述第四太阳轮（12）与固定构件互连起来；
所述第二制动器（18）将所述第三连接构件（21）与固定构件互连起来；
所述输出构件（23）与所述第四行星架（11）固定地互连。
2. 根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述固定构件是变速器壳体。
3.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述变速器建立至少十个前进速比和一个倒挡速比，具体为：
当第二离合器（14）、第四离合器（16）和第二制动器（18）结合时，输入构件（22）和第一太阳轮（3）共同旋转，第三齿圈（7）和第四行星架（11）共同旋转，第三连接构件（21）制动，实现倒挡；
当第二离合器（14）、第三离合器（15）和第二制动器（18）结合时，输入构件（22）和第一太阳轮（3）共同旋转，第三齿圈（7）和第四太阳轮（12）共同旋转，第三连接构件（21）制动，实现第一挡；
当第二离合器（14）、第一制动器（17）和第二制动器（18）结合时，输入构件（22）和第一太阳轮（3）共同旋转，第四太阳轮（12）和第三连接构件（21）制动，实现第二挡；
当第二离合器（14）、第三离合器（15）和第一制动器（17）结合时，输入构件（22）和第一太阳轮（3）共同旋转，第三齿圈（7）和第四太阳轮（12）连接并且制动，实现第三挡；
当第二离合器（14）、第四离合器（16）和第一制动器（17）结合时，输入构件（22）和第一太阳轮（3）共同旋转，第三齿圈（7）和第四行星架（11）共同旋转，第四太阳轮（12）制动，实现第四挡；
当第一离合器（13）、第二离合器（14）和第一制动器（17）结合时，输入构件（22）同时和第一太阳轮（3）及第一连接构件（19）共同旋转，第四太阳轮（12）制动，实现第五挡；
当第一离合器（13）、第四离合器（16）和第一制动器（17）结合时，输入构件（22）和第一连接构件（19）共同旋转，第三齿圈（7）和第四行星架（11）共同旋转，第四太阳轮（12）制动，实现第六挡；
当第一离合器（13）、第三离合器（15）和第四离合器（16）结合时，输入构件（22）和第一连接构件（19）共同旋转，第三齿圈（7）同时和第四太阳轮（12）及第四行星架（11）共同旋转，实现第七挡；
当第一离合器（13）、第三离合器（15）和第一制动器（17）结合时，输入构件（22）和第一连接构件（19）共同旋转，第三齿圈（7）和第四太阳轮（12）制动，实现第八挡；
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当第一离合器（13）、第一制动器（17）和第二制动器（18）结合时，输入构件（22）和第一连接构件（19）共同旋转，第四太阳轮（12）和第三连接构件（21）制动，实现第十挡。
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