CN104728368A - 一种六挡行星自动变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种六挡行星自动变速器，包括行星排，传动构件，制动器，离合器以及分别与输入、输出轴连接的输入构件和输出构件；行星排一与输入构件、传动构件一和传动构件二连接；行星排二与传动构件二、传动构件一和传动构件三连接；行星排三与传动构件四、传动构件一和输出构件连接；行星排四与传动构件三、输出构件和传动构件五连接；行星排五与传动构件六、输出构件和传动构件五连接；制动器一至四用于制动传动构件一、二、五、六；离合器一连接输入构件和传动构件四；离合器二连接输入构件和传动构件一。和现有技术比，本发明提供的变速器，实现六个前进挡，传动比范围宽，便于实现直齿轮行星排结构，结构紧凑，减少了变速箱的体积和重量。

Description

一种六挡行星自动变速器

技术领域

本发明涉及一种变速器，具体讲涉及一种六挡行星自动变速器。

背景技术

汽车变速器，是一套用于来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度的变速装置，用于发挥发动机的最佳性能。变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。变速器的发展趋势是越来越复杂，自动化程度也越来越高，自动变速器将是未来的主流。

自动变速箱的变速机构改变液力变矩器输出的转速和扭矩，将改变后的转速和扭矩通过输出轴输出，以满足实际需要。众所周知，对于手动变速箱来说，挡位过多会导致驾驶员疲于频繁换挡，但是自动变速箱的换挡不需要驾驶员手动操作，不存在此问题，实际上，自动变速箱的挡位越多，传动比系列越易被优化，其动力性能和燃油经济性越好。

另外，多自由度行星变速器的操纵是一个难题，多自由度行星变速器实现每一个挡位需要操纵多个操纵件，如果操纵方案不优化，实现换挡需要变换多个操纵件，会使操纵油路复杂，影响变速箱的使用稳定性和使用寿命。

为此，需寻提供一种传动比较大的行星自动变速器，适应在起步、加速、行驶以及克服各种道路阻碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种六挡行星自动变速器，采用五个行星排、四个制动器和二个离合器的方案，实现六个前进挡，传动比范围宽，便于实现直齿轮行星排结构，结构紧凑，减少了变速箱的体积和重量。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供的一种六挡行星自动变速器，所述变速器包括行星排、传动构件、制动器、 离合器，以及设置在所述变速器两端分别与输入轴和输出轴连接的输入构件和输出构件；

其改进之处在于：间隔平行设置的所述行星排的数量为5，包括行星排一、行星排二、行星排三、行星排四、行星排五；所述传动构件的数量为6，包括传动构件一、传动构件二、传动构件三、传动构件四、传动构件五、传动构件六；所述制动器的数量为4，包括制动器一、制动器二、制动器三、制动器四；所述离合器的数量为2，包括离合器一、离合器二；

所述行星排一分别与输入构件、传动构件一和传动构件二连接，所述行星排二分别与传动构件二、传动构件一和传动构件三连接，所述行星排三分别与传动构件四、传动构件一和输出构件连接，所述行星排四分别与传动构件三、输出构件和传动构件五连接，所述行星排五分别与传动构件六、输出构件和传动构件五连接；

所述制动器一、制动器二、制动器三、制动器四分别制动所述传动构件一、传动构件二传动构件五、传动构件六；

所述离合器一分别与输入构件和传动构件四连接，所述离合器二分别与输入构件和传动构件一连接。

本发明提供的第一优选技术方案为，所述行星排为由同轴设置可旋转的太阳轮、行星架和齿圈构成的单星简单行星排；所述行星排的k值为2.3～3.2。

本发明提供的第二优选技术方案为，所述输入构件分别与行星排一的太阳轮一、离合器一的外毂以及离合器二的内毂连接。

本发明提供的第三优选技术方案为，所述输出构件分别与行星排三的行星架三、行星排四的齿圈四以及行星排五的行星架五连接。

本发明提供的第四优选技术方案为，所述传动构件一分别与行星排一的行星架一、行星排二的太阳轮二、行星排三的齿圈三以及制动器一的内毂连接。

本发明提供的第五优选技术方案为，所述传动构件二分别与行星排一的齿圈一、行星排二的齿圈二以及制动器二的内毂连接。

本发明提供的第六优选技术方案为，所述传动构件三分别与行星排二的行星架二以及行星排四的行星架四连接。

本发明提供的第七优选技术方案为，所述传动构件四分别与行星排三的太阳轮三以及离合器一的内毂连接。

本发明提供的第八优选技术方案为，所述传动构件五分别与行星排四的太阳轮四、行星排五的太阳轮五以及制动器三的内毂连接。

本发明提供的第九优选技术方案为，所述传动构件六分别与行星排五的齿圈五以及制动 器四的内毂连接。

与最接近的现有技术比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明提供的六挡行星自动变速器，采用五个行星排、四个制动器和二个离合器的方案实现六个前进挡，传动比范围可达到15.26。

2、本发明提供的六挡行星自动变速器，五个行星排均为单星简单行星排，五个行星排的k值在2.3～3.2范围内，便于实现轴向与径向的机械结构布置，减少了变速箱的体积和重量。

3、本发明提供的六挡行星自动变速器，共有6个操纵件，实现的每一个挡位均是操纵两个，分离四个，是3自由度行星变速箱方案，这样带来的突出好处是带排扭矩小，空损低，输出效率高。

4、本发明提供的六挡行星自动变速器，操纵顺序优化，相邻挡位的切换变换一个操纵件即可实现，可以明显优化变速机构换挡控制系统的设计。

附图说明

图1：本发明提供的六挡行星自动变速器的结构示意图；

其中：1、输入构件；2、输出构件；3、传动构件一；4、传动构件二；5、传动构件三；6、传动构件四；7、传动构件五；8、传动构件；PGS1、行星排一；PGS2、行星排二；PGS3、行星排三；PGS4、行星排四；PGS5、行星排五；S1、太阳轮一；S2、太阳轮二；S3、太阳轮三；S4、太阳轮四；S5、太阳轮五；R1、齿圈一；R2、齿圈二；R3、齿圈三；R4、齿圈四；R5、齿圈五；CA1、行星架一；CA2、行星架二；CA3、行星架三；CA4、行星架四；CA4、行星架五；B1、制动器一；B2、制动器二；B3、制动器三；B4、制动器四；C1、离合器一；C2、离合器二。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本实施例以六挡行星自动变速器为例，如图1所示，本发明实施例提供的六挡行星自动变速器适用于公路车辆，包括：输入构件1、输出构件2、传动构件一3、传动构件二4、传动构件三5、传动构件四6、传动构件五7、传动构件六8、行星排一PGS1、行星排二PGS2、 行星排三PGS3、行星排四PGS4、行星排五PGS5、太阳轮一S1、太阳轮二S2、太阳轮三S3、太阳轮四S4、太阳轮五S5、齿圈一R1、齿圈二R2、齿圈三R3、齿圈四R4、齿圈五R5、行星架一CA1、行星架二CA2、行星架三CA3、行星架四CA4、行星架五CA5、制动器一B1、制动器二B2、制动器三B3、制动器四B4、离合器一C1、离合器二C2。输入轴与输入构件1相连，一般为液力变矩器的涡轮轴，用于将发动机的动力经液力变矩器传至变速器。输出轴与输出构件2连接，通过分动器或差速器将动力传至前、后桥或左、右驱动轮。该变速器相对于旋转中心是基本对称的，图1中省略了旋转中心的下半部分，以下描述时不再作说明。

行星排一PGS1包括太阳轮一S1、齿圈一R1和行星架一CA1三个旋转件，太阳轮一S1与输入构件1连接以输入动力，可通过制动器一B1制动行星架一CA1以使齿圈一R1作为中间输出件将输入构件1的转速进行减速输出。

行星排二PGS2包括太阳轮二S2、齿圈二R2和行星架二CA2三个旋转件，可在减速挡通过制动器二B2制动齿圈二R2以使行星架二CA2作为中间输出件将太阳轮二S2的转速进行减速输出。

行星排三PGS3包括太阳轮三S3、齿圈三R3和行星架三CA3三个旋转件，可通过制动器一B1制动齿圈三R3以使行星架三CA3作为输出件将太阳轮三S3的转速进行减速输出。

行星排四PGS4包括太阳轮四S4、齿圈四R4和行星架四CA4三个旋转件，可通过制动器三B3制动太阳轮四S4以使齿圈四R4作为输出件将行星架四CA4的转速进行减速输出。

行星排五PGS5包括太阳轮五S5、齿圈五R5和行星架五CA5三个旋转件，可通过制动器四B4制动齿圈五R5以使行星架五CA5作为输出件将太阳轮五S5的转速进行减速输出。

制动器一B1用于制动传动构件一3，制动器二B2用于制动传动构件二4，制动器三B3用于制动传动构件五7，制动器四B4用于制动传动构件六8。离合器一C1用于连接输入构件1和传动构件四6，离合器二C2用于连接输入构件1和传动构件一3。制动器一B1、制动器二B2、制动器三B3、制动器四B4、离合器一C1和离合器二C2一般为多片式摩擦操纵件，利用液压油驱动活塞进行加压。各挡的操纵方案实现如表1所示：

表1：六挡自动变速器实现方式及相应传动比、间比示意表

挡位	接合件	传动比	效率	间比
					1挡	B2、B3	10.681	0.914	15.258
2挡	B1、C1	4.231	0.962	2.524

3挡	B2、C1	2.316	0.968	1.827
					4挡	B3、C1	1.465	0.970	1.581
5挡	C1、C2	1.0	1.0	1.465
					6挡	B3、C2	0.70	0.985	1.429
倒1挡	B1、B4	-6.641	0.907
					倒2挡	B1、B3	-2.734	0.924

下面参照图1和表1对本发明的实例进行详细说明，需说明的是，本文所述之传动比是指输入轴转速与输出轴转速之比，行星排k值是指行星排的齿圈齿数与太阳轮齿数之比。

当制动器二B2和制动器三B3结合时，输入构件1经行星排一PGS1的行星架一CA1和行星排二PGS2的太阳轮二S2输入，行星排三PGS3和行星排五PGS5由于自由度约束不够，不参与形成一挡的工作，制动器二B2和制动器四B4通过制动行星排一PGS1的齿圈一R1、行星排二PGS2的齿圈二R2以及行星排四PGS4的太阳轮四S4，实现一挡。

当离合器一C1和制动器一B1结合时，传动构件四6与作为输入轴的输入构件1整体旋转，传动构件一3制动，也就是在行星排三PGS3中，太阳轮三S3输入，齿圈三R3制动，行星架三CA3输出，实现比一挡传动比小的二挡。

当离合器一C1和制动器二B2结合时，传动构件四6与作为输入轴的输入构件1整体旋转，传动构件二4制动，此时行星排三PGS3的太阳轮三S3和行星排一PGS1的太阳轮一S1是实际的输入构件，通过约束掉行星排一PGS1的齿圈一R1的旋转自由度，实现比二挡传动比小的三挡。

当离合器一C1和制动器三B3结合时，传动构件四6与作为输入轴的输入构件1整体旋转，传动构件五7制动，约束行星排四PGS4的太阳轮四S4的旋转自由度，实现比三挡传动比小的四挡。

当离合器一C1和离合器二C2结合时，传动构件三5和传动构件五7同时与作为输入轴的输入构件1整体旋转，实现比四挡传动比小的五挡。

当离合器二C2和制动器三B3结合时，传动构件一3与作为输入轴的输入构件1整体旋转，传动构件五7制动，实现增速，得到五挡传动比小的六挡。

当制动器一B1和制动器四B4结合时，行星排一PGS1的太阳轮一S1作为输入轴的输入构件1整体旋转，传动构件一3和传动构件六8制动，实现倒1挡。

当制动器一B1和制动器三B3结合时，传动构件一3和传动构件五7制动，实现倒挡2挡。

各挡传动比由五个行星排的k值决定。例如，k1≈2.906、k2≈2.906、k3≈3.231、k4≈2.333、k5≈2.333，即可得到表1所示的各挡传动比，相邻挡位传动比的间比基本合适。同时，前进挡的总的传动比范围(10.681/0.7)达到15.258，这样就获得了整体性能较优的传动比特性。

本方案中的五个行星排PGS1～PGS5均为单星简单行星排，且k值在2.3～3.2范围内，可使五个行星排PGS1～PGS5的径向尺寸较小，同时，获得了整体性能较优的传动比特性。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种六挡行星自动变速器，所述变速器包括行星排、传动构件、制动器、离合器，以及设置在所述变速器两端分别与输入轴和输出轴连接的输入构件和输出构件；

其特征在于：间隔平行设置的所述行星排的数量为5，包括行星排一、行星排二、行星排三、行星排四、行星排五；所述传动构件的数量为6，包括传动构件一、传动构件二、传动构件三、传动构件四、传动构件五、传动构件六；所述制动器的数量为4，包括制动器一、制动器二、制动器三、制动器四；所述离合器的数量为2，包括离合器一、离合器二；

所述行星排一分别与输入构件、传动构件一和传动构件二连接，所述行星排二分别与传动构件二、传动构件一和传动构件三连接，所述行星排三分别与传动构件四、传动构件一和输出构件连接，所述行星排四分别与传动构件三、输出构件和传动构件五连接，所述行星排五分别与传动构件六、输出构件和传动构件五连接；

所述制动器一、制动器二、制动器三、制动器四分别制动所述传动构件一、传动构件二传动构件五、传动构件六；

所述离合器一分别与输入构件和传动构件四连接，所述离合器二分别与输入构件和传动构件一连接。

2.如权利要求1所述的六挡行星自动变速器，其特征在于，所述行星排为由同轴设置可旋转的太阳轮、行星架和齿圈构成的单星简单行星排；所述行星排的k值为2.3～3.2。

3.如权利要求2所述的六挡行星自动变速器，其特征在于，所述输入构件分别与行星排一的太阳轮一、离合器一的外毂以及离合器二的内毂连接。

4.如权利要求3所述的六挡行星自动变速器，其特征在于，所述输出构件分别与行星排三的行星架三、行星排四的齿圈四以及行星排五的行星架五连接。

5.如权利要求4所述的六挡行星自动变速器，其特征在于，所述传动构件一分别与行星排一的行星架一、行星排二的太阳轮二、行星排三的齿圈三以及制动器一的内毂连接。

6.如权利要求5所述的六挡行星自动变速器，其特征在于，所述传动构件二分别与行星排一的齿圈一、行星排二的齿圈二以及制动器二的内毂连接。

7.如权利要求6所述的六挡行星自动变速器，其特征在于，所述传动构件三分别与行星排二的行星架二以及行星排四的行星架四连接。

8.如权利要求7所述的六挡行星自动变速器，其特征在于，所述传动构件四分别与行星排三的太阳轮三以及离合器一的内毂连接。

9.如权利要求8所述的六挡行星自动变速器，其特征在于，所述传动构件五分别与行星 排四的太阳轮四、行星排五的太阳轮五以及制动器三的内毂连接。

10.如权利要求9所述的六挡行星自动变速器，其特征在于，所述传动构件六分别与行星排五的齿圈五以及制动器四的内毂连接。