发明内容
本发明克服了现有技术中存在的相邻行星齿轮相互干涉,所得传动比依赖于假定的传动比,造成系统传动比局限性大等技术问题,提出了一种八档汽车自动变速器。
为解决上述技术问题,本发明是采用如下技术方案实现的,结合附图说明如下:
本发明所述的八档自动变速器是一种Ravigneaux式八档自动变速器,包括:一个箱体、一个动力输入轴、三组离合器、四组制动器和一个Ravigneaux式行星齿轮机构。
其中Ravigneaux式行星齿轮机构,也称为行星齿轮系,该行星齿轮系由第一个太阳轮、第二个太阳轮、第三个太阳轮、第一个齿圈、第二个齿圈、第一个带阶梯行星齿轮、第一个不带阶梯行星齿轮和一个行星架组成。
第一个带阶梯行星齿轮右端齿轮同时与第一个齿圈、第一个太阳轮相啮合,左端齿轮则同时与第二个太阳轮、第一个不带阶梯行星齿轮相啮合;
第一个不带阶梯行星齿轮同时与第三个太阳轮、第二个齿圈、第一个带阶梯行星齿轮左端齿轮相啮合;
行星架分别连接三组带阶梯行星齿轮和不带阶梯行星齿轮;
第一个齿圈为八档汽车自动变速器的输出构件;
第二个太阳轮、第三个太阳轮和行星架分别受到第一、二、三组离合器控制;
第二个太阳轮、第一个太阳轮、行星架和第二个齿圈分别受到第一、二、三、四组制动器控制。
一种八档汽车自动变速器,包括动力输入轴1;离合器2;制动器3;行星齿轮系4;
所述行星齿轮系4由第一个太阳轮41、第二个太阳轮48、第三个太阳轮42、第一个齿圈44、第二个齿圈47、第一个带阶梯行星齿轮46、第一个不带阶梯行星齿轮45和行星架43组成,所述行星架43连接第一个带阶梯行星齿轮46和第一个不带阶梯行星齿轮45;
第一个带阶梯行星齿轮的右端齿轮46B与第一个太阳轮41相啮合,第一个带阶梯行星齿轮的左端齿轮46A同时与第二个太阳轮48、第一个不带阶梯行星齿轮45相啮合;第一个不带阶梯行星齿轮45同时与第三个太阳轮42、第一个带阶梯行星齿轮的左端齿轮46A相啮合;
所述第一个齿圈44与第一个带阶梯行星齿轮的右端齿轮46B相啮合,所述第二个齿圈47与第一个不带阶梯行星齿轮45相啮合;或
所述第一个齿圈44与第一个带阶梯行星齿轮的左端齿轮46A相啮合,所述第二个齿圈47与第一个不带阶梯行星齿轮45相啮合;或
所述第一个齿圈44与第一个带阶梯行星齿轮的右端齿轮46B相啮合,所述第二个齿圈47与第一个带阶梯行星齿轮的左端齿轮46A相啮合;
所述制动器3由用于选择性地使第二个太阳轮48制动或转动的第一组制动器31,用于选择性地使第一个太阳轮41制动或转动的第二组制动器32,用于选择性地使行星架43制动或转动的第三组制动器33,用于选择性地使第二个齿圈47制动或转动的第四组制动器34组成;
所述离合器2包括第一组离合器21、第二组离合器22、第三组离合器23和第四组离合器24,所述的第一组离合器21实现动力输入轴1与第二个太阳轮48之间的连接与断开,所述的第二组离合器22实现动力输入轴1与第三个太阳轮42之间的连接与断开,所述的第三组离合器23实现动力输入轴1与行星架43之间的连接与断开,所述的第四组离合器24实现动力输入轴1与第二个齿圈47之间的连接与断开;
通过选择性地闭合第一组制动器31、第二组制动器32、第三组制动器33、第四组制动器34、第一组离合器21、第二组离合器22、第三组离合器23和第四组离合器34中的两者,实现在动力输入端与动力输出端之间建立具有不同传动比的八个前进档和一个倒档。
技术方案中所述第一个齿圈44与第一个带阶梯行星齿轮的右端齿轮46B相啮合,所述第二个齿圈47与第一个不带阶梯行星齿轮45相啮合时:
所述第二组离合器22和第三组制动器33接合控制,为第一档1st状态;
所述第二组离合器22和第四组制动器34接合控制,为第二档2nd状态;
所述第二组离合器22和第一组制动器31接合控制,为第三档3rd状态;
所述第二组离合器22和第二组制动器32接合控制,为第四档4th状态;
所述第二组离合器22和第三组离合器23接合控制,为第五档5th状态;
所述第三组离合器23和第二组制动器32接合控制,为第六档6th状态;
所述第三组离合器23和第一组制动器31接合控制,为第七档7th状态;
所述第三组离合器23和第四组制动器34接合控制,为第八档8th状态;
所述第一组离合器21和第三组制动器33接合控制,为倒档Rev状态;
所述第一个齿圈44与第一个带阶梯行星齿轮的右端齿轮46B相啮合,所述第二个齿圈47与第一个不带阶梯行星齿轮45相啮合时:
所述第二组离合器22和第三组制动器33接合控制,为第一档1st状态;
所述第二组离合器22和第四组制动器34接合控制,为第二档2nd状态;
所述第二组离合器22和第一组制动器31接合控制,为第三档3rd状态;
所述第二组离合器22和第二组制动器32接合控制,为第四档4th状态;
所述第二组离合器22和第三组离合器23接合控制,为第五档5th状态;
所述第三组离合器23和第二组制动器32接合控制,为第六档6th状态;
所述第四组离合器24和第二组制动器32接合控制,为第七档7th状态;
所述第四组离合器24和第一组制动器31接合控制,为第八档8th状态;
所述第一组离合器21和第三组制动器33接合控制,为倒档Rev状态;
所述第一个齿圈44与第一个带阶梯行星齿轮的左端齿轮46A相啮合,所述第二个齿圈47与第一个不带阶梯行星齿轮45相啮合时:
所述第二组离合器22和第三组制动器33接合控制,为第一档1st状态;
所述第二组离合器22和第四组制动器34接合控制,为第二档2nd状态;
所述第二组离合器22和第一组制动器31接合控制,为第三档3rd状态;
所述第二组离合器22和第二组制动器32接合控制,为第四档4th状态;
所述第二组离合器22和第三组离合器23接合控制,为第五档5th状态;
所述第三组离合器23和第二组制动器32接合控制,为第六档6th状态;
所述第三组离合器23和第一组制动器31接合控制,为第七档7th状态;
所述第三组离合器23和第四组制动器34接合控制,为第八档8th状态;
所述第一组离合器21和第三组制动器33接合控制,为倒档Rev状态;
所述第一个齿圈44与第一个带阶梯行星齿轮的左端齿轮46A相啮合,所述第二个齿圈47与第一个不带阶梯行星齿轮45相啮合时:
所述第二组离合器22和第三组制动器33接合控制,为第一档1st状态;
所述第二组离合器22和第四组制动器34接合控制,为第二档2nd状态;
所述第二组离合器22和第一组制动器31接合控制,为第三档3rd状态;
所述第二组离合器22和第二组制动器32接合控制,为第四档4th状态;
所述第二组离合器22和第三组离合器23接合控制,为第五档5th状态;
所述第三组离合器23和第二组制动器32接合控制,为第六档6th状态;
所述第四组离合器24和第二组制动器32接合控制,为第七档7th状态;
所述第四组离合器24和第一组制动器31接合控制,为第八档8th状态;
所述第一组离合器21和第三组制动器33接合控制,为倒档Rev状态;
所述第一个齿圈44与第一个带阶梯行星齿轮的左端齿轮46A相啮合,所述第二个齿圈47与第一个不带阶梯行星齿轮45相啮合时:
所述第二组离合器22和第三组制动器33接合控制,为第一档1st状态;
所述第二组离合器22和第四组制动器34接合控制,为第二档2nd状态;
所述第二组离合器22和第一组制动器31接合控制,为第三档3rd状态;
所述第二组离合器22和第二组制动器32接合控制,为第四档4th状态;
所述第二组离合器22和第三组离合器23接合控制,为第五档5th状态;
所述第三组离合器23和第二组制动器32接合控制,为第六档6th状态;
所述第四组离合器24和第二组制动器32接合控制,为第七档7th状态;
所述第一组离合器21和第二组制动器32接合控制,为第八档8th状态;
所述第一组离合器21和第三组制动器33接合控制,为倒档Rev状态;
所述第一个齿圈44与第一个带阶梯行星齿轮的右端齿轮46B相啮合,所述第二个齿圈47与第一个带阶梯行星齿轮的左端齿轮46A相啮合时:
所述第二组离合器22和第三组制动器33接合控制,为第一档1st状态;
所述第二组离合器22和第四组制动器34接合控制,为第二档2nd状态;
所述第二组离合器22和第一组制动器31接合控制,为第三档3rd状态;
所述第二组离合器22和第二组制动器32接合控制,为第四档4th状态;
所述第二组离合器22和第四组离合器24接合控制,为第五档5th状态;
所述第四组离合器24和第二组制动器32接合控制,为第六档6th状态;
所述第四组离合器24和第一组制动器31接合控制,为第七档7th状态;
所述第四组离合器24和第三组制动器33接合控制,为第八档8th状态。
所述第一组离合器21和第四组制动器34接合控制,为倒档Rev状态;
所述第一个齿圈44与第一个带阶梯行星齿轮的右端齿轮46B相啮合,所述第二个齿圈47与第一个带阶梯行星齿轮的左端齿轮46A相啮合时:
所述第二组离合器22和第四组制动器34接合控制,为第一档1st状态;
所述第二组离合器22和第三组制动器33接合控制,为第二档2nd状态;
所述第二组离合器22和第一组制动器31接合控制,为第三档3rd状态;
所述第二组离合器22和第二组制动器32接合控制,为第四档4th状态;
所述第二组离合器22和第四组离合器24接合控制,为第五档5th状态;
所述第四组离合器24和第二组制动器32接合控制,为第六档6th状态;
所述第三组离合器23和第二组制动器32接合控制,为第七档7th状态;
所述第三组离合器23和第一组制动器31接合控制,为第八档8th状态;
所述第一组离合器21和第四组制动器34接合控制,为倒档Rev状态;
所述第一个齿圈44与第一个带阶梯行星齿轮的右端齿轮46B相啮合,所述第二个齿圈47与第一个带阶梯行星齿轮的左端齿轮46A相啮合时:
所述第二组离合器22和第四组制动器34接合控制,为第一档1st状态;
所述第二组离合器22和第三组制动器33接合控制,为第二档2nd状态;
所述第二组离合器22和第一组制动器31接合控制,为第三档3rd状态;
所述第二组离合器22和第二组制动器32接合控制,为第四档4th状态;
所述第二组离合器22和第四组离合器24接合控制,为第五档5th状态;
所述第四组离合器24和第二组制动器32接合控制,为第六档6th状态;
所述第四组离合器24和第一组制动器31接合控制,为第七档7th状态;
所述第三组离合器23和第一组制动器31接合控制,为第八档8th状态;
所述第一组离合器21和第四组制动器34接合控制,为倒档Rev状态;
所述第一个齿圈44与第一个带阶梯行星齿轮的右端齿轮46B相啮合,所述第二个齿圈47与第一个带阶梯行星齿轮的左端齿轮46A相啮合时:
所述第二组离合器22和第四组制动器34接合控制,为第一档1st状态;
所述第二组离合器22和第三组制动器33接合控制,为第二档2nd状态;
所述第二组离合器22和第一组制动器31接合控制,为第三档3rd状态;
所述第二组离合器22和第二组制动器32接合控制,为第四档4th状态;
所述第二组离合器22和第四组离合器24接合控制,为第五档5th状态;
所述第四组离合器24和第二组制动器32接合控制,为第六档6th状态;
所述第三组离合器23和第二组制动器32接合控制,为第七档7th状态;
所述第一组离合器21和第二组制动器32接合控制,为第八档8th状态;
所述第一组离合器21和第四组制动器34接合控制,为倒档Rev状态。
技术方案中还包括箱体5,所述的箱体5用于支承行星齿轮系4、第一组制动器31、第二组制动器32、第三组制动器33和第四组制动器34。
技术方案中所述的第一组制动器31设于箱体5和第二个太阳轮48之间,通过接合或断开第一组制动器31,选择性地释放或制止第二个太阳轮48相对于箱体5的旋转;
所述的第二组制动器32设于箱体5和第一个太阳轮41之间,通过接合或断开第二组制动器32,选择性地释放或制止第一个太阳轮41相对于箱体5的旋转;
所述的第三组制动器33设于箱体5和行星架43之间,通过接合或断开第三组制动器33,选择性地释放或制止行星架43相对于箱体5的旋转;
所述的第四组制动器34设于箱体5和第二个齿圈47之间,通过接合或断开第四组制动器34,选择性地释放或制止第二个齿圈47相对于箱体5的旋转。
技术方案中所述的第一组离合器21设于动力输入轴1和第二个太阳轮48之间,通过接合或断开第一组离合器21,选择性地建立动力输入轴1与第二个太阳轮48的互联、同向同速旋转关系;
所述的第二组离合器22设于动力输入轴1和第三个太阳轮42之间,通过接合或断开第二组离合器22,选择性地建立动力输入轴1与第三个太阳轮42的互联、同向同速旋转关系;
所述的第三组离合器23设于动力输入轴1和行星架43之间,通过接合或断开第三组离合器23,选择性地建立动力输入轴1与行星架43的互联、同向同速旋转关系;
所述的第四组离合器24设于动力输入轴1和第二个齿圈47之间,通过接合或断开第四组离合器24,选择性地建立动力输入轴1与第二个齿圈47的互联、同向同速旋转关系。
技术方案中所述的第一个太阳轮41、第三个太阳轮42、行星架43、第一个齿圈44、第二个齿圈47和第二个太阳轮48具有相同的回转中心轴线,能够绕中心轴线旋转360度。
技术方案中所述的第一个不带阶梯行星齿轮45和第一个带阶梯行星齿轮46为一组相邻行星齿轮,设置三组相邻行星齿轮构成行星齿轮系4,且一组相邻行星齿轮中的带阶梯行星齿轮的左端齿轮与相邻另一组相邻行星齿轮中的不带阶梯行星齿轮之间互不干涉或啮合。
技术方案中根据所述八档汽车自动变速器的不同经济性能、加速性能要求,改变所述八档汽车自动变速器各档的传动比。
技术方案中所述的三组相邻行星齿轮中的带阶梯行星齿轮的结构相同。
技术方案中所述的三组相邻行星齿轮中的带阶梯行星齿轮的左、右端齿轮存在啮合相位差。
与现有技术相比本发明的有益效果是:
1、本发明具有机构构件少、控制简单、各档传动效率高、各档的传动比是连续、递减且符合实际要求等特点。
2、本发明仅用三组离合器和四组制动器达到八个前进档的多级变速,由于控制元件少,从而减少了变速器的重量、成本和轴长。
3、同时由于相邻行星齿轮间不产生相互干涉,使本发明成为具有实用价值的八档汽车自动变速器。
实施例一为本发明所述八档汽车自动变速器中的汽车自动变速器101,可用于前置发动机前轮驱动车轮横置用的变速器。
图1A是本发明所述八档汽车自动变速器的实施例一汽车自动变速器101的结构示意图;汽车自动变速器101由动力输入轴1、离合器2、制动器3、行星齿轮系4、箱体5所组成。其中行星齿轮系4由第一个太阳轮41、第三个太阳轮42、行星架43、第一个齿圈44、第一个不带阶梯行星齿轮45、第一个带阶梯行星齿轮46、第二个齿圈47、第二个太阳轮48所组成。离合器2包括第一组离合器21、第二组离合器22和第三组离合器23。制动器3包括第一组制动器31、第二组制动器32、第三组制动器33和第四组制动器34。
发动机经液力变矩器的动力传递到动力输入轴1,通过离合器2的作用控制行星齿轮系4的构件,使其与输入轴1转速相同,通过制动器3的作用控制行星齿轮系4的构件,使其构件转速为零,离合器2和制动器3的不同组合,以达到改变传动比实现变速的功能。
第一组离合器21设于输入轴1和第二个太阳轮48之间,第一组离合器21的接合或断开,选择性地建立输入轴1与第二个太阳轮48的旋转关系(即输入轴1与第二个太阳轮48同速或不同速转动)。
第二组离合器22设于输入轴1和第三个太阳轮42之间,第二组离合器22的接合或断开,选择性地建立输入轴1与第三个太阳轮42的旋转关系(即输入轴1与第三个太阳轮42同速或不同速转动)。
第三组离合器23设于输入轴1和行星架43之间,第三组离合器23的接合或断开,选择性地建立输入轴1与行星架43的旋转关系(即输入轴1与行星架43同速或不同速转动)。
第一组制动器31设于箱体5和第二个太阳轮48之间,第一组制动器31的接合或断开,选择性地释放或制止第二个太阳轮48相对于箱体5的旋转。
第二组制动器32设于箱体5和第一个太阳轮41之间,第二组制动器32的接合或断开,选择性地释放或制止第一个太阳轮41相对于箱体5的旋转。
第三组制动器33设于箱体5和行星架43之间,第三组制动器33的接合或断开,选择性地释放或制止行星架43相对于箱体5的旋转。
第四组制动器34设于箱体5和第二个齿圈47之间,第四组制动器34的接合或断开,选择性地释放或制止第二个齿圈47相对于箱体5的旋转。
第一个太阳轮41、第三个太阳轮42、行星架43、第一个齿圈44、第二个齿圈47和第二个太阳轮48具有相同的回转中心轴线,可绕中心轴线旋转360度。
图1B是本发明所述八档汽车自动变速器的实施例一汽车自动变速器101的行星齿轮系各齿轮啮合关系的示意图;
行星齿轮系4中各齿轮的啮合关系分别为:
第一个带阶梯行星齿轮的右端齿轮46B与第一个太阳轮41相啮合,第一个带阶梯行星齿轮的左端齿轮46A同时与第二个太阳轮48、第一个不带阶梯行星齿轮45相啮合;第一个不带阶梯行星齿轮45同时与第三个太阳轮42、第一个带阶梯行星齿轮的左端齿轮46A相啮合;第一个齿圈44与第一个带阶梯行星齿轮的右端齿轮46B相啮合,所述第二个齿圈47与第一个不带阶梯行星齿轮45相啮合;
行星架43连接第一个带阶梯行星齿轮46和第一个不带阶梯行星齿轮45;第一个齿圈44为汽车自动变速器101的输出构件。
第一个不带阶梯行星齿轮45和第一个带阶梯行星齿轮46可视为一组相邻行星齿轮,考虑行星齿轮系4的强度和动平衡,通常会在对称位置配置三组相同的两相邻不带阶梯行星齿轮45和带阶梯行星齿轮46。为了避免各组行星齿轮之间产生干涉,两相邻行星齿轮的夹角要小于或等于110度才能至少配置三组两相邻行星齿轮。本实施例一中第一个不带阶梯行星齿轮45和第一个带阶梯行星齿轮46左端齿轮46A的夹角为107.31度,共配置了三组两相邻的行星齿轮,每组行星齿轮的结构完全相同,带阶梯行星齿轮46的左、右两端齿轮结构也是完全相同的,不存在啮合相位差。
表1-1
表1-1是本发明所述八档汽车自动变速器的实施例一汽车自动变速器101的行星齿轮系实现多个变速档时控制元件的工作情况及对应的传动比。
表1中“×”表示对应的换档控制元件作用,当第二组离合器22和第三组制动器33接合控制时为第一档1st状态;此处的“接合控制”是指第二组离合器22实现动力输入轴1与第三个太阳轮42之间的连接,第三组制动器33使行星架43制动,实现第一档1st状态。
当第二组离合器22和第四组制动器34接合控制时为第二档2nd状态;
当第二组离合器22和第一组制动器31接合控制时为第三档3rd状态;
当第二组离合器22和第二组制动器32接合控制时为第四档4th状态;
当第二组离合器22和第三组离合器23接合控制时为第五档5th(直接档)状态;此处的“接合控制”是指第二组离合器22实现动力输入轴1与第三个太阳轮42之间的连接,第三组离合器23实现动力输入轴1与行星架43之间的连接;
当第三组离合器23和第二组制动器32接合控制时为第六档6th状态;
当第三组离合器23和第一组制动器31接合控制时为第七档7th状态;
当第三组离合器23和第四组制动器34接合控制时为第八档8th状态;
当第一组离合器21和第三组制动器33接合控制时为倒档Rev状态。
各档传动比和步距参阅表1-1所示,传动比由行星齿轮系4中各齿轮齿数决定,各齿轮齿数如表1-2所示。根据自动变速器的不同性能要求,可改变行星齿轮系4各齿轮齿数以达到改变自动变速器各档的传动比的目的,本实施例仅举一组可行齿数组合说明之。
表1-2
Z41 |
Z42 |
Z44 |
Z45 |
Z46A |
Z46B |
Z47 |
Z48 |
α |
31 |
27 |
107 |
27 |
29 |
38 |
81 |
40 |
107.31° |