CN105443683B - 八速自动变速器、汽车 - Google Patents

Abstract

一种八速自动变速器、汽车，其中八速自动变速器包括：输入轴，固定套装有相互隔开的第一、二输入齿轮；输出轴，固定套装有输出齿轮；第一、二中间轴；行星轮系；第一离合器；第二离合器；第一中间轴上依次套装有：第一、二、三、四中间齿轮；第二中间轴上依次套装有：第五、六、七、八中间齿轮；第二、六中间齿轮与第一输入齿轮啮合，第三、七中间齿轮与第二输入齿轮啮合，第四、八中间齿轮啮合，第一、五中间齿轮与输出齿轮外啮合，第二中间齿轮与第一输入齿轮的齿数之比、第六中间齿轮与第一输入齿轮的齿数之比、第三中间齿轮与第二输入齿轮的齿数之比、第七中间齿轮与第二输入齿轮的齿数之比均不同。本方案结构简单、换档过程控制策略简单。

Description

八速自动变速器、汽车

技术领域

本发明涉及一种变速器，特别涉及一种八速自动变速器及汽车。

背景技术

目前，汽车普遍使用的自动变速器是液力自动变速器(Automatic Transmission，AT)。液力自动变速器是由液力变矩器、行星轮系和液压操纵机构(如离合器)组成。其中，液力自动变速器通过复杂的多组行星轮系配合多个离合器来实现自动升降档，因此液力自动变速器的结构复杂，造成升降档的控制策略复杂。

例如，现有的一种应用于宝马和奥迪车的八速液力自动变速器，该自动变速器包括液力变矩器，该液力变矩器具有传递扭矩和离合的作用，但目前还无法大规模生产。该八速液力自动变速器的变速是通过四组行星轮系传递扭矩来实现的，加工工艺要求极高。为了配合换档，该八速液力自动变速器装有6组离合器，这也使得换档变速的控制要求极高。

所以，现有的八速自动变速器结构复杂，造成换档变速的控制策略复杂。

发明内容

本发明解决的问题是，现有的八速自动变速器结构复杂，造成换档变速的控制策略复杂。

为解决上述问题，本发明提供一种八速自动变速器，该八速自动变速器包括：

输入轴，在所述输入轴上固定套装有相互隔开的第一输入齿轮和第二输入齿轮；输出轴，在所述输出轴上固定套装有输出齿轮；与所述输入轴平行的第一中间轴和第二中间轴；

行星轮系，其行星架与所述输入轴固定连接；

第一离合器，可选择地将所述行星轮系的齿圈和变速器的壳体连接在一起；第二离合器，可选择地将所述行星轮系的太阳轮和行星架连接在一起；

在所述第一中间轴上依次套装有：第一、二、三、四中间齿轮，所述第一中间齿轮与第一中间轴固定连接，所述第二、三、四中间齿轮为空套齿轮，在所述第一中间轴上设有第一、二同步器，所述第一同步器位于第二、三中间齿轮之间，所述第四中间齿轮位于第三中间齿轮和第二同步器之间；

在所述第二中间轴上依次套装有：第五、六、七、八中间齿轮，所述第五中间齿轮与第二中间轴固定连接，所述第六、七、八中间齿轮为空套齿轮，所述第七、八中间齿轮为双联齿轮，在所述第二中间轴上设有第三同步器，所述第三同步器位于第六、七中间齿轮之间；

第二、六中间齿轮分别与第一输入齿轮外啮合，所述第三、七中间齿轮分别与第二输入齿轮外啮合，所述第四、八中间齿轮啮合，所述第一、五中间齿轮分别与输出齿轮外啮合，第二中间齿轮与第一输入齿轮的齿数之比、第六中间齿轮与第一输入齿轮的齿数之比、第三中间齿轮与第二输入齿轮的齿数之比、第七中间齿轮与第二输入齿轮的齿数之比均不同。

可选地，所述第六、七、八中间齿轮与第二中间轴之间为轴承连接。

可选地，所述第二、三、四中间齿轮与第一中间轴之间为轴承连接。

可选地，所述轴承为滚针轴承或滑动轴承。

可选地，所述第一、二同步器的齿毂与第一中间轴之间、第三同步器的齿毂与第二中间轴之间为花键联接。

可选地，所述第一、二输入齿轮与输入轴之间，所述第一中间齿轮与第一中间轴之间，所述第五中间齿轮和第二中间轴之间，所述输出齿轮与输出轴之间为一体成型或花键联接。

可选地，所述第一离合器、第二离合器均为多片式离合器。

可选地，所述行星架具有与太阳轮中轴线平行的横轴，所述行星轮系的行星轮与横轴之间通过滚针轴承或滑动轴承连接。

本发明还提供一种汽车，包括上述任一所述的八速自动变速器。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

首先，本发明的八速自动变速器的结构简单，该八速自动变速器仅有一组行星轮系，配合2个离合器、3个同步器和11个齿轮。其次，该八速自动变速器无需设置液力变矩器，突破现有技术对液力变矩器的依赖性，而且该变速器的零部件使用现有技术即可制造完成，产品制造和设计简单。另外，该八速自动变速器结构紧凑，相比现有8速AT，其轴向长度可减少20％～30％，质量可减少10％左右。这些因素降低了开发和生产成本。而且，使用本发明的八速自动变速器，换档过程控制策略简单，仅需控制两个离合器和操纵三个同步器即可实现。

附图说明

图1是本发明具体实施例的八速自动变速器中各部件之间相对位置关系示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参照图1，本实施例的八速自动变速器包括：

输入轴Z1，沿轴向方向，在输入轴Z1上固定套装有相互隔开的第一输入齿轮G1和第二输入齿轮G2；

输出轴Z2，沿轴向方向，在输出轴Z2上固定套装有输出齿轮G0，该输出轴Z2与差速器(图中未示出)连接，扭矩通过输出轴Z2传递到差速器，差速器允许汽车的左右两车轮的驱动轮以不同转速运行，尤其是在转弯时；

与输入轴Z1平行的第一中间轴Z3和第二中间轴Z4，输入轴Z1、第一中间轴Z3和第二中间轴Z4不在同一平面上；

行星轮系P，包括太阳轮P1、齿圈P2和装有若干行星轮P3的行星架P4，齿圈P2包围太阳轮P1且两者同轴，行星轮P3位于太阳轮P1和齿圈P2的径向间隙内、且分别与齿圈P2和太阳轮P1啮合，其中行星架P4具有与太阳轮P1的中轴线平行的若干横轴(图中未示出)，每个行星轮P3空套在一个横轴上，即行星轮P3与横轴之间能够相对转动，其中，太阳轮P1与发动机的输出轴固定连接，发动机传输扭矩至太阳轮P1，行星架P4与输入轴Z1固定连接；

第一离合器C1，可选择地将齿圈P2和变速器壳体H连接在一起，也就是齿圈P2和变速器壳体K分别与第一离合器C1连接，第一离合器C1通过打开/闭合来控制齿圈P2与变速器壳体分离/接合；

第二离合器C2，可选择地将太阳轮P1和行星架P4连接在一起，也就是行星架P4和太阳轮P1分别与第二离合器C2连接，第二离合器C2通过打开/关闭来控制太阳轮P1与行星架P4分离/接合。

继续参照图1，沿第一中间轴Z3的轴向方向，在第一中间轴Z3上依次套装有：第一中间齿轮D0、第二中间齿轮D1、第三中间齿轮D3和第四中间齿轮R0，四者相互隔开。第一中间齿轮D0与第一中间轴Z3固定连接，第二中间齿轮D1、第三中间齿轮D3和第四中间齿轮R0均为空套齿轮，即第二中间齿轮D1、第三中间齿轮D3和第四中间齿轮R0与第一中间轴Z3之间能够相对转动。在第一中间轴Z3上设有第一同步器T1和第二同步器T2，第一同步器T1位于第二中间齿轮D1和第三中间齿轮D3之间，第四中间齿轮R0位于第三中间齿轮D3和第二同步器T2之间，第一同步器T1和第二同步器T2分别连接有拨叉，在换档时通过拨动拨叉来控制相应的同步器沿轴向移动。

沿轴向方向，在第二中间轴Z4上依次套装有：第五中间齿轮D0'、第六中间齿轮D2、第七中间齿轮D4、第八中间齿轮R0'，四者相互隔开。其中第五中间齿轮D0'与第二中间轴Z4固定连接，第六中间齿轮D2、第七中间齿轮D4、第八中间齿轮R0'为空套齿轮，即第六中间齿轮D2、第七中间齿轮D4、第八中间齿轮R0'与第二中间轴Z4之间能够相对转动。第七中间齿轮D4和第八中间齿轮R0'为双联齿轮，两者能同步转动。在第二中间轴Z4上设有第三同步器T3，该第三同步器T3位于第六中间齿轮D2和第七中间齿轮D4之间，第三同步器T3连接有拨叉，在换档时通过拨动拨叉来控制第三同步器T4轴向移动。

在本实施例中，第二中间齿轮D1、第六中间齿轮D2分别与第一输入齿轮G1外啮合，第一输入齿轮G1为主动齿轮，第二中间齿轮D1、第六中间齿轮D2为被动齿轮，第一输入齿轮G1旋转时能带动第二中间齿轮D1、第六中间齿轮D2转动。第三中间齿轮D3、第七中间齿轮D4分别与第二输入齿轮G2外啮合，第二输入齿轮G2为主动齿轮，第三中间齿轮D3、第七中间齿轮D4为被动齿轮，第二输入齿轮G2旋转时能带动第三中间齿轮D3、第七中间齿轮D4转动。第四中间齿轮R0和第八中间齿轮R0'外啮合，第一中间齿轮D0、第五中间齿轮D0'分别与输出齿轮G0外啮合。其中，第二中间齿轮D1与第一输入齿轮G1的齿数之比、第六中间齿轮D2与第一输入齿轮G1的齿数之比、第三中间齿轮D3与第二输入齿轮G2的齿数之比、第七中间齿轮D4与第二输入齿轮G2的齿数之比均不同。

需要说明的是，图1仅显示出各部件之间的相对位置关系。

使用本实施例的八速自动变速器，能够实现八个档位的变速和换档。首先，该八速自动变速器无需设置液力变矩器，突破现有技术对液力变矩器的依赖性，而且该变速器的零部件使用现有技术即可制造完成，产品制造和设计简单。其次该八速自动变速器的结构简单，该八速自动变速器仅有一组行星轮系，配合2个离合器、3个同步器和11个齿轮。另外，本实施例的八速自动变速器结构紧凑，相比现有8速AT，其轴向长度可减少20％～30％，质量可减少10％左右。这些因素降低了开发和生产成本。

本实施例的八速自动变速器的工作原理如下：

在空档和P档状态下，第一同步器T1、第二同步器T2和第三同步器T3分别处于中位；

前进档(D档)为1档时，第一同步器T1位于左位且第三同步器T3位于中位，第一同步器T1与第二中间齿轮D1接合以使第二中间齿轮D1与第一中间轴Z3同步转动，接着第一离合器C1闭合、第二离合器C2打开，齿圈P2与变速器壳体H接合而使得齿圈P2固定，太阳轮P1和行星架P4分离以实现相对转动，发动机扭矩传递给太阳轮P1，太阳轮P1主动转动并通过行星轮P3带动行星架P4被动转动，行星架P4以减速比1+K(齿圈P2的齿数/太阳轮P1的齿数)传递扭矩给输入轴Z1、第一输入齿轮G1和第二中间齿轮D1的齿轮副、第一同步器T1至第一中间轴Z3，第一中间轴Z3传递扭矩给第一中间齿轮D0和输出齿轮G0齿轮副，第一中间齿轮D0和输出齿轮G0齿轮副传递扭矩到输出轴Z2，扭矩经差速器输出，实现1挡前进；

当自动变速箱控制单元(Transmission Control Unit，TCU)判断需升至2档时，第一离合器C1打开、第二离合器C2打开，拨动拨叉控制第一同步器T1回中位，同时第三同步器T3移动至左位，第一同步器T1与第二中间齿轮D1分离，第三同步器T3与第六中间齿轮D2接合以使第六中间齿轮D2与第二输入轴Z4同步，接着第一离合器C1闭合，发动机输出的扭矩经太阳轮P1、行星架P4、输入轴Z1、第一输入齿轮G1和第六中间齿轮D2的齿轮副、第三同步器T3、第二中间轴Z4、第五中间齿轮D0'和输出齿轮G11的齿轮副、输出轴Z2传递至差速器输出，由于减速比等于主齿轮齿数与副齿轮齿数之比，通过使第一输入齿轮G1和第六中间齿轮D2的齿数之比，小于第一输入齿轮G1与第二中间齿轮D1的齿数之比，输入轴Z1到第二中间轴Z4的减速比小于1档时输入轴Z1到第一中间轴Z3的减速比，在输入轴Z1转速相同时，第六中间齿轮D2的转速大于1档时第二中间齿轮D1的转速，最终2档时的车速大于1档时的车速；

当TCU判断需升至3档时，第一离合器C1打开、第二离合器C2打开，控制第一同步器T1移动至右位且第三同步器T3回中位，第三同步器T3与第六中间齿轮D2分离，第一同步器T1与第三中间齿轮D3接合以使第三中间齿轮D3与第一中间轴Z3同步，接着第一离合器C1闭合，扭矩经第二输入齿轮G2和第三中间齿轮D3的齿轮副、第一同步器T1传递至差速器输出，通过使第二输入齿轮G2和第三中间齿轮D3的齿数之比，小于第一输入齿轮G1与第六中间齿轮D2的齿数之比，输入轴Z1到第一中间轴Z3的减速比小于2档时输入轴Z1到第二中间轴Z4的减速比，在输入轴Z1转速相同时，第三中间齿轮D3的转速大于2档时第六中间齿轮D2的转速，最终3档时的车速大于2档时的车速；

当TCU判断需升至4档时，第一离合器C1打开、第二离合器C2打开，控制第一同步器T1回中位且第三同步器T3移动至右位，第一同步器T1与第三中间齿轮D3分离，第三同步器T3与第七中间齿轮D4接合以使第七中间齿轮D4与第二中间轴Z4同步，接着第一离合器C1闭合，扭矩经第二输入齿轮G2和第七中间齿轮D4的齿轮副、第三同步器T3传递至差速器输出，通过使第二输入齿轮G2和第七中间齿轮D4的齿数之比，小于第二输入齿轮G2与第三中间齿轮D3的齿数之比，输入轴Z1到第二中间轴Z4的减速比小于3档时输入轴Z1到第一中间轴Z3的减速比，在输入轴Z2的转速相同时，第七中间齿轮D4的转速大于3档时第三中间齿轮D3的转速，最终4档时的车速大于3档时的车速；

当TCU判断需升至5档时，第二离合器C2打开、第一离合器C1打开，控制第三同步器T3回中位且第一同步器T1移动至左位，齿圈P2与变速器壳体K分离，接着第二离合器C2闭合，太阳轮P1与行星架P4接合，太阳轮P1、行星架P4和齿圈P2之间同步转动，这时，发动机扭矩经太阳轮P1同步传递至行星架P4，行星架P4以减速比1传递扭矩给输入轴Z1，这样5档时输入轴Z1的扭矩大于1档至4档时的输入轴Z1的扭矩，扭矩传递路径与1档时的扭矩传递路径相同；

当TCU判断需升至6档时，第二离合器C2打开、第一离合器C1打开，控制第三同步器T3移动至左位、第一同步器T1回中位，接着第二离合器C2闭合，扭矩传递路径与2档时的扭矩传递路径相同；

当TCU判断需升至7档时，第二离合器C2打开、第一离合器C1打开，控制第三同步器T3回中位、第一同步器T1移动至右位，接着第二离合器C2闭合，扭矩传递路径与3档时的扭矩传递路径相同；

当TCU判断需升至8档时，第二离合器C2打开、第一离合器C1打开，第三同步器T3移动至右位、第一同步器T1回中位，接着第二离合器C2闭合，扭矩传递路径与4档时的扭矩传递路径相同；

当TCU判断需降档时，第一离合器C1、第二离合器C2打开，控制第一同步器T1和第三同步器T3的状态回复至待降档位时的状态，之后第一离合器C1、第二离合器C2设定为待降档位时的状态，具体可参考前文，如从8档降至7档时，第二离合器C2打开、第一离合器C1打开，第三同步器T3回中位、第一同步器T1移动至右位，接着第二离合器C2闭合。

在倒档时，第二同步器T2移动至左位、第三同步器T3移动至中位，第三同步器T3与第七中间齿轮D4为分离状态、且第二同步器T2与第四中间齿轮R0接合，由于第七中间齿轮D4与第八中间齿轮R0'为双联齿轮，第七中间齿轮D4与第八中间齿轮R0'同步转动，接着第一离合器C1闭合、第二离合器C2打开，行星轮系P以减速比1+K传递扭矩给输入轴Z1，扭矩依次经输入轴Z1、第二输入齿轮G2和第七中间齿轮D4齿轮副、第八中间齿轮R0’、第四中间齿轮R0、第二同步器T2、第一中间轴Z3、第一中间齿轮D0和输出齿轮G0齿轮副至差速器并输出，实现倒档。进一步分析，以1档为例，在1档时，假设输入轴Z1顺时针旋转，则第一输入齿轮G1顺时针旋转，第二中间齿轮D1逆时针旋转，由于第一同步器T1、第一中间轴Z3与第二中间齿轮D1同步，因此第一中间轴Z3也逆时针旋转。以五档为例，若输入轴Z1也顺时针旋转，第二中间轴Z4为逆时针旋转。在第一中间轴Z3或第二中间轴Z4逆时针旋转时，输出轴Z2为顺时针旋转。而在倒档时，若输入轴Z1顺时针旋转，则第二输入齿轮G2顺时针旋转，第七中间齿轮D4和第八中间齿轮R0'均同步逆时针旋转，第四中间齿轮R0顺时针旋转，第二同步器T2和第一中间轴Z3也顺时针旋转，输出轴Z2为逆时针旋转。这样看，倒档与前进档相比，输出轴Z2的旋转方向相反，最终车行驶方向相反。

在本实施例的八速自动变速器的操作过程中，在每次换档时，第一离合器C1、第二离合器C2均为打开状态。在1至4档时，行星架P4传递到输入轴Z1的减速比为1+K，在5至8档时，行星架P4传递到输入轴Z1的减速比为1，也就是在发动机转速相同的情况下，1至4档时的输入轴Z1的转速小于5至8档时的输入轴Z1的转速，这样5至8档时的车速也就大于1至4档时的车速。

使用本实施例的八速自动变速器，换档过程控制策略简单，仅需控制两个离合器和操纵三个同步器即可实现。

在本实施例中，第一同步器T1、第二同步器T2能够沿第一中间轴Z3的轴向移动，而在周向上能够带动第一中间轴Z3同步转动；第三同步器T3能够沿第二中间轴Z4的轴向移动，而在周向上能够带动第二中间轴Z4同步转动。为实现这种功能，第一同步器T1、第二同步器T2与第一中间轴Z3之间通过花键联接，具体地，在第一中间轴Z3上沿周向方向设置有若干齿和相邻两齿之间的槽，所述齿沿轴向延伸，该若干齿和槽组成外花键，第一同步器T1、第二同步器T2的齿毂设置有内花键，该内花键和外花键能够相互周向限位。相应地，第三同步器T3与第二中间轴Z4之间通过花键联接。

第一输入齿轮G1、第二输入齿轮G2与输入轴Z1之间，第一中间齿轮D0与第一中间轴Z3之间，第五中间齿轮D0'与第二中间轴Z4之间，输出齿轮G0与输出轴Z2之间为一体成型或花键联接。本实施例选择花键联接，相比一体成型，花键联接制造方便。

在本实施例中，第二中间齿轮D1、第三中间齿轮D3、第四中间齿轮R0为空套齿轮，与第一中间轴Z3之间可通过轴承连接。相应地，第六中间齿轮D2、第七中间齿轮D4、第八中间齿轮R0'为空套齿轮，与第二中间轴Z4之间可通过轴承连接。其中所述轴承可以是滚针轴承或滑动轴承。

在本实施例中，每个行星轮P3也是空套在行星架的横轴上的，行星轮与横轴之间也可是滚针轴承或滑动轴承。

在具体实施例中，第一离合器C1、第二离合器C2可选择单片式离合器、鼓式离合器、多片式离合器或其他可行的离合器。在本实施例中，第一离合器C1、第二离合器C2均选择多片式离合器，多片式离合器性能可靠。

本发明还提供一种汽车，该汽车包括上述八速自动变速器。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种八速自动变速器，其特征在于，包括：

输入轴，在所述输入轴上固定套装有相互隔开的第一输入齿轮和第二输入齿轮；输出轴，在所述输出轴上固定套装有输出齿轮；与所述输入轴平行的第一中间轴和第二中间轴；

行星轮系，其行星架与所述输入轴固定连接；

第一离合器，可选择地将行星轮系的齿圈和变速器的壳体连接在一起；第二离合器，可选择地将行星轮系的太阳轮和行星架连接在一起；

在所述第一中间轴上依次套装有：第一、二、三、四中间齿轮，所述第一中间齿轮与第一中间轴固定连接，所述第二、三、四中间齿轮为空套齿轮，在所述第一中间轴上设有第一、二同步器，所述第一同步器位于第二、三中间齿轮之间，所述第四中间齿轮位于第三中间齿轮和第二同步器之间；

在所述第二中间轴上依次套装有：第五、六、七、八中间齿轮，所述第五中间齿轮与第二中间轴固定连接，所述第六、七、八中间齿轮为空套齿轮，所述第七、八中间齿轮为双联齿轮，在所述第二中间轴上设有第三同步器，所述第三同步器位于第六、七中间齿轮之间；

第二、六中间齿轮分别与第一输入齿轮外啮合，所述第三、七中间齿轮分别与第二输入齿轮外啮合，所述第四、八中间齿轮啮合，所述第一、五中间齿轮分别与输出齿轮外啮合，第二中间齿轮与第一输入齿轮的齿数之比、第六中间齿轮与第一输入齿轮的齿数之比、第三中间齿轮与第二输入齿轮的齿数之比、第七中间齿轮与第二输入齿轮的齿数之比均不同；

换挡时，所述第一离合器和所述第二离合器均为打开状态。

2.如权利要求1所述的八速自动变速器，其特征在于，所述第六、七、八中间齿轮与第二中间轴之间为轴承连接。

3.如权利要求1所述的八速自动变速器，其特征在于，所述第二、三、四中间齿轮与第一中间轴之间为轴承连接。

4.如权利要求2或3所述的八速自动变速器，其特征在于，所述轴承为滚针轴承或滑动轴承。

5.如权利要求1所述的八速自动变速器，其特征在于，所述第一、二同步器的齿毂与第一中间轴之间、第三同步器的齿毂与第二中间轴之间为花键联接。

6.如权利要求1所述的八速自动变速器，其特征在于，所述第一、二输入齿轮与输入轴之间，所述第一中间齿轮与第一中间轴之间，所述第五中间齿轮和第二中间轴之间，所述输出齿轮与输出轴之间为一体成型或花键联接。

7.如权利要求1所述的八速自动变速器，其特征在于，所述第一离合器、第二离合器均为多片式离合器。

8.如权利要求1所述的八速自动变速器，其特征在于，所述行星架具有与太阳轮中轴线平行的横轴，所述行星轮系的行星轮与横轴之间通过滚针轴承或滑动轴承连接。

9.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的八速自动变速器。