CN105757190A - 一种七挡自动变速器 - Google Patents

Abstract

本发明一种七挡自动变速器，它包括设置在一个共用的变速器箱体内的3个行星齿轮组即第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和5个换挡元件即第一制动器、第二制动器、第一离合器、第二离合器、第三离合器以及用于提供动力的液力变矩器；动力从所述输入轴经由液力变矩器输入最终由第三行星齿轮组的行星架输出至输出端并经过差速器传递至两侧车轮；它特别适用于前置前驱型车辆。整体紧凑，换挡过程平顺，连接方式简单，制造和装配容易。

Description

一种七挡自动变速器

技术领域

本发明提供一种七挡自动变速器，它涉及一种适合在乘用车的可动力换挡的自动变速器，其作为一种动力传动装置特别适用于前置前驱型乘用车辆。属于汽车传动系统技术领域。

背景技术

为提高车辆的燃油经济性以及提升其驾驶性能，乘用车自动变速器的挡位数在不断增加。在乘用车领域，自动变速器(AT)的布置方式有采用纵置布置方式的(应用于前置后驱型车辆)，也有采用横置布置方式(应用于前置前驱型车辆)，也有采用直列布置方式的(应用于后置后驱动)。自动变速器有所有的齿轮组均由行星排组成的，也有齿轮组由行星排和正齿轮组组成的。

专利CN101275630B就描述了这样一种可动力换挡的多挡位自动变速器，其箱体内有两个轴系、三个正齿轮组、三个行星齿轮组、四个离合器和一个制动器。通过将各零部件分布在两根平行轴系上，该变速器可以得到较短的轴向长度，特别适用于前置横向布置方式。但是其也适用于纵置式布置方式，尤其是应用于多轴驱动的车辆中。该变速器用五个换挡元件实现了八个前进挡和一个倒档，相邻挡位之间的切换只需要变更一个换挡元件。它的缺点是：由于其齿轮组由三组行星排和三个正齿轮组组成，这样增加了油路设计难度和制造成本。

专利CN105299174A同样描述了一种可动力换挡的多挡位自动变速器，其箱体内有一个轴系、四个行星齿轮组、三个离合器和四个制动器。通过控制离合器和制动器的闭合可以实现七个前进挡和一个倒档。周所周知，自动变速器具有越多的挡位，在动力性能和耗油方面就越有利，而当前国内的自动变速器仍以四挡、五挡为主，七挡变速器能够提高车辆的燃油经济性以及提升其驾驶性能。然而，它的缺点是：根据专利所述，四组行星排的连接方式复杂，增加了制造成本并且装配困难，同时由于其换挡元件由三个离合器和四个制动器组成，每个挡位只有两个换挡元件闭合，五个换挡元件处于打开状态，增加了空转损失。并且该专利方案不能找到一个连接电机的最合适位置，满足七挡自动变速器对混合动力的要求。

发明内容

本发明正是为了顺应上述需求和要求而提出的。本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于前置前驱车辆的七挡自动变速器，使用尽可能少的行星齿轮组和换挡元件，来保证所述七挡自动变速器的轴向长度尽可能短、结构紧凑、效率高，并且能找到一个连接电机的最合适位置，满足所述七挡自动变速器对混合动力的要求。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

本发明一种七挡自动变速器，包括设置在一个共用的变速器箱体内的3个行星齿轮组(第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组)和5个换挡元件(第一制动器、第二制动器、第一离合器、第二离合器、第三离合器)以及用于提供动力的液力变矩器；动力从所述输入轴(Input)经由液力变矩器(TC)输入最终由第三行星齿轮组的行星架输出至输出端(Output)并经过差速器(Diff)传递至两侧车轮。特别适用于前置前驱型车辆；

所述七挡自动变速器内部各个零部件之间的相互关系是：

输入轴和所述七挡自动变速器的第一轴之间存在一个用于起步的液力变矩器。第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组依次沿横向间隔布置在自动变速器的第一轴上；其中，所述液力变矩器为带有闭锁功能的液力变矩器用于减少液力变矩器的液力损失；

进一步，所述七挡自动变速器的第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组的相互关系是：

每排行星齿轮组的齿圈、行星架、和太阳轮沿纵向间隔设置，并且所述第一排行星齿轮组的齿圈与第三排行星齿轮组的太阳轮相连，第一排行星齿轮组的太阳轮与第二排行星齿轮组的行星架相连；

所述第一行星齿轮组包括第一太阳轮、第一齿圈和第一行星架；其中，所述第一太阳轮空套于所述自动变速器的第一轴上，三者通过所述第一行星齿轮组进行连接，其具有某一固定的传动比；所述第二行星齿轮组包括第二太阳轮、第二齿圈和第二行星架。其中，所述第二太阳轮固定于所述自动变速器的第一轴上，三者通过所述第二行星齿轮组进行连接，其具有某一固定的传动比；所述第三行星齿轮组包括第三太阳轮、第三齿圈和第三行星架；其中，所述第三太阳轮空套于所述自动变速器的第一轴上，三者通过所述第三行星齿轮组进行连接，其具有某一固定的传动比；

进一步，所述七挡自动变速器的5个换挡元件与自动变速器的行星齿轮组之间的相互关系是：

所述第一制动器连接所述的第一行星齿轮组的行星架和所述七挡自动变速器的箱体；所述第二制动器连接所述第二行星齿轮组的行星架和所述七挡自动变速器的箱体；所述第一离合器连接所述第一行星齿轮组的行星架和所述第二行星齿轮组的齿圈；所述第二离合器连接所述第二行星齿轮组的齿圈和所述第三行星齿轮组的齿圈；所述第三离合器连接所述第二行星齿轮组的太阳轮和所述第三行星齿轮组的齿圈；

进一步，通过第二制动器、第二离合器、第三离合器闭合，第一制动器、第一离合器打开，自动变速器变为一挡速比；通过第一制动器、第二制动器、第三离合器闭合，第一离合器、第二离合器打开，自动变速器变为二挡速比；通过第二制动器、第一离合器、第三离合器闭合，第一制动器、第二离合器打开，自动变速器变为三挡速比；通过第一制动器、第二制动器、第一离合器闭合，第二离合器、第三离合器打开，自动变速器变为四挡速比；通过第二制动器、第一离合器、第二离合器闭合，第一制动器、第三离合器打开，自动变速器变为五挡速比；通过第一制动器、第一离合器、第二离合器闭合，第二制动器、第三离合器打开，自动变速器变为六挡速比；通过第一离合器、第二离合器、第三离合器闭合，第一制动器、第二制动器打开，自动变速器变为七挡速比；通过第二制动器、第一离合器、第二离合器闭合，第一制动器、第三离合器打开，自动变速器变为倒挡速比；

通过前述，该自动变速器可以获得七个前进挡和一个倒挡，并且所述七挡自动变速器每个挡位有三个换挡元件闭合，两个换挡元件打开；在其换挡逻辑中，相邻挡位之间的换挡全部为简单换挡，即在换挡过程中只有一个换挡元件由闭合到打开，另一个换挡元件由打开到闭合；

同时，所述七挡自动变速器具有扩展成混合动力自动变速器的能力，这就需要在所述七档自动变速器内集成一个电机，将电机取代液力变矩器的位置与自动变速器的输入轴固定连接；

进一步，电机取代液力变矩器的位置，与自动变速器的输入轴相连。同时，集成一个多片式湿式离合器，连接所述自动变速器的输入轴和第一轴。混合动力采用并联式布置方式。当车辆起步或低速行驶时，只有电机驱动整个传动系统，多片式湿式离合器打开，这样就可以使得发动机静止；当车辆需求功率较高时，离合器C0闭合，整车可以由发动机和电机同时输出功率；此外，车辆也可以在制动或滑行工况下通过电机进行能量回收。

所述七挡自动变速器内部各个零部件的形状构造是：

各个零部件的形状构造分别详述如下：

3个行星齿轮组(第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组)的设计参数和尺寸由最终设计变速器的各挡位的传动比和挡间比决定；箱体、变速器的输入轴、液力变矩器、输出轴、差速器的设计参数和尺寸由所述七挡自动变速器所对应的匹配的整车布置和整车功能要求决定；

5个换挡元件(第一制动器、第二制动器、第一离合器、第二离合器、第三离合器)均是湿式多片式离合器；当然，本发明中的离合器与制动器可以采用除多片式湿式离合器、制动器和带式制动器之外其它形式的换挡元件，其结构方案均在本发明的权利主张内。

电机的设计参数和尺寸也是由所述七挡自动变速器所对应的匹配的整车布置和整车功能要求决定；

本发明采用以上技术方案，具有以下优点：

1：本技术方案的齿轮组只由3个行星齿轮组成，使得变速器整体轴向长度缩短，整体紧凑。并且三个行星齿轮组的连接方式简单，制造和装配容易。

2：本技术方案通过5个换挡元件即可实现7个前进挡和1个倒档，每个挡位由三个换挡元件闭合实现，只有两个换挡元件打开，减少了空转损失。

3：所述七档自动变速器的所有相邻挡位之间的换挡都是简单换挡。即相邻挡位换挡只需控制一个换挡元件接合一个换挡元件分开即可，换挡过程更加平顺。

4：所述七档自动变速器可以容易变成混合动力传动装置，作为一种方案，电机取代液力变矩器，同时集成一个多片式离合器，从而形成并联式混合动力系统。

附图说明

图1是本发明所述七挡自动变速器第一实施例的结构示意图。

图2是本发明所述七挡自动变速器第二实施例的结构示意图。

图3是本发明所述七挡自动变速器的换挡逻辑图。

图中元件目录

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例用于进一步说明本发明的技术构思，而不限制本发明的保护范围。

第一实施例：

如图1所示，一种七挡自动变速器，可以实现七个前进挡和一个倒挡。包括设置在一个共用的变速器箱体0内3个行星齿轮组(第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、第三行星齿轮组PG3)和5个换挡元件(第一制动器B1、第二制动器B2、第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3)以及用于提供动力的液力变矩器TC。动力从所述输入轴Input经由液力变矩器TC输入最终由第三行星齿轮组PG3的行星架A3输出至输出端Output并经过差速器Diff传递至两侧车轮。特别适用于前置前驱型车辆。

所述七挡自动变速器内部各个零部件之间的相互关系是：

输入轴Input和所述七挡自动变速器的第一轴1之间存在一个用于起步的液力变矩器TC。第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、第三行星齿轮组PG3依次沿横向间隔布置在自动变速器的第一轴1上。其中，所述液力变矩器为带有闭锁功能的液力变矩器，用于减少液力变矩器的液力损失。

进一步，所述七挡自动变速器的第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组的相互关系是：

每排行星齿轮组的齿圈、行星架、和太阳轮沿纵向间隔设置，并且所述第一排行星齿轮组的齿圈R1与第三排行星齿轮组的太阳轮S3相连，第一排行星齿轮组PG1的太阳轮S1与第二排行星齿轮组PG2的行星架A2相连。

进一步，所述第一行星齿轮组PG1包括第一太阳轮S1、第一齿圈R1和第一行星架A1。其中，所述第一太阳轮空套于所述自动变速器的第一轴上，三者通过所述第一行星齿轮组PG1进行连接，其具有某一固定的传动比；所述第二行星齿轮组PG2包括第二太阳轮S2、第二齿圈R2和第二行星架A2。其中，所述第二太阳轮固定于所述自动变速器的第一轴上，三者通过所述第二行星齿轮组PG2进行连接，其具有某一固定的传动比；所述第三行星齿轮组PG3包括第三太阳轮S3、第三齿圈R3和第三行星架A3。其中，所述第三太阳轮空套于所述自动变速器的第一轴上，三者通过所述第三行星齿轮组PG3进行连接，其具有某一固定的传动比。

进一步，所述七挡自动变速器的5个换挡元件与自动变速器的行星齿轮组之间的相互关系是：

所述第一制动器B1连接所述的第一行星齿轮组PG1的行星架A1和所述七挡自动变速器的箱体0；所述第二制动器B2连接所述第二行星齿轮组的行星架A2和所述七挡自动变速器的箱体0；所述第一离合器C1连接所述第一行星齿轮组的行星架A1和所述第二行星齿轮组的齿圈R2；所述第二离合器C2连接所述第二行星齿轮组的齿圈A2和所述第三行星齿轮组的齿圈R3；所述第三离合器C3连接所述第二行星齿轮组的太阳轮C2和所述第三行星齿轮组的齿圈R3；

所述七挡自动变速器内部各个零部件的形状构造是：

各个零部件的形状构造分别详述如下：

第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、第三行星齿轮组PG3的设计参数和尺寸由最终设计所述七挡自动变速器的各挡位的传动比和挡间比决定；

箱体0、输入轴Input、液力变矩器TC、七挡自动变速器的第一轴1、输出轴Output、差速器Diff的设计参数和尺寸由最终设计的所述七挡自动变速器所对应的匹配的整车布置和整车功能要求决定；

第一制动器B1、第二制动器B2、第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3均是湿式多片式离合器；当然，本发明中的离合器与制动器可以采用除多片式湿式离合器、制动器和带式制动器之外其它形式的换挡元件，其结构方案均在本发明的权利主张内。

第二实施例：

如图2所示：为第一实施例所述七挡自动变速器的另一种应用情况，称之为混合动力传动方案。第二实施例结构与第一实施例基本相同，不同之处在于用电机EM替代了液力变矩器TC。该电机直接与所述七挡自动变速器的第一轴固定连接，同时集成一个附加的离合器C0布置于电机下方。离合器C0用于切断和连接发动机,其两侧分别为输入轴Input与第一轴。当车辆起步或低速行驶时，离合器C0打开，只有电机驱动传动系统。当车辆需求功率较高时，例如高速行驶工况，离合器C0闭合连接发动机，使发动机输出的动力通过C0离合器来驱动车辆传动系统。

所述七挡自动变速器内部各个零部件的形状构造是：

各个零部件的形状构造分别详述如下：

第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、第三行星齿轮组PG3、第一制动器B1、第二制动器B2、第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3、箱体0、输入轴Input、七挡自动变速器的第一轴1、输出轴Output、差速器Diff的设计参数和尺寸的确定与第一实施例相同，；

最终电机TM和离合器C0的设计参数和尺寸由所述七挡自动变速器所对应的匹配的整车布置和整车功能要求决定。

本发明不局限于上述实施例提到的结构和方法，一切本领域的技术人员不经过创造性的劳动就可以进行的等效变换都将落入本发明的保护范围之内。

如图3所示，换挡逻辑显示了如何使用这些换挡元件的组合实现一个倒挡和七个前进挡。在换挡逻辑图中，空白表示相应的换挡元件处于打开状态，●表示相应的换挡元件处于闭合状态。对于每个行驶挡位，五个换挡元件中有三个闭合，两个个打开。

进一步，通过第二制动器B2、第二离合器C2、第三离合器C3闭合，第一制动器B1、第一离合器C1打开，自动变速器形成一挡动力输出；通过第一制动器B1、第二制动器B2、第三离合器C3闭合，第一离合器C1、第二离合器C2打开，自动变速器形成二挡动力输出；通过第二制动器B2、第一离合器C1、第三离合器C3闭合，第一制动器B1、第二离合器C2打开，自动变速器形成三挡动力输出；通过第一制动器B1、第二制动器B2、第一离合器C1闭合，第二离合器C2、第三离合器C3打开，自动变速器形成四挡动力输出；通过第二制动器B2、第一离合器C1、第二离合器C2闭合，第一制动器B1、第三离合器C3打开，自动变速器形成五挡动力输出；通过第一制动器B1、第一离合器C1、第二离合器C2闭合，第二制动器B2、第三离合器C3打开，自动变速器形成六挡动力输出；通过第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3闭合，第一制动器B1、第二制动器B2打开，自动变速器形成七挡动力输出；通过第二制动器B2、第一离合器C1、第二离合器C2闭合，第一制动器B1、第三离合器C3打开，自动变速器形成倒档动力输出。

Claims (1)

1.一种七挡自动变速器，其特征在于：它包括设置在一个共用的变速器箱体内的3个行星齿轮组即第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和5个换挡元件即第一制动器、第二制动器、第一离合器、第二离合器、第三离合器以及用于提供动力的液力变矩器；动力从所述输入轴经由液力变矩器输入最终由第三行星齿轮组的行星架输出至输出端并经过差速器传递至两侧车轮；

所述七挡自动变速器内部各个零部件之间的相互关系是：

输入轴和所述七挡自动变速器的第一轴之间存在一个用于起步的液力变矩器；第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组依次沿横向间隔布置在自动变速器的第一轴上；其中，所述液力变矩器为带有闭锁功能的液力变矩器用于减少液力变矩器的液力损失；

进一步，所述七挡自动变速器的第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组的相互关系是：

每排行星齿轮组的齿圈、行星架、和太阳轮沿纵向间隔设置，并且所述第一排行星齿轮组的齿圈与第三排行星齿轮组的太阳轮相连，第一排行星齿轮组的太阳轮与第二排行星齿轮组的行星架相连；

所述第一行星齿轮组包括第一太阳轮、第一齿圈和第一行星架；其中，所述第一太阳轮空套于所述自动变速器的第一轴上，三者通过所述第一行星齿轮组进行连接，其具有某一固定的传动比；所述第二行星齿轮组包括第二太阳轮、第二齿圈和第二行星架；其中，所述第二太阳轮固定于所述自动变速器的第一轴上，三者通过所述第二行星齿轮组进行连接，其具有某一固定的传动比；所述第三行星齿轮组包括第三太阳轮、第三齿圈和第三行星架；其中，所述第三太阳轮空套于所述自动变速器的第一轴上，三者通过所述第三行星齿轮组进行连接，其具有固定的传动比；

进一步，所述七挡自动变速器的5个换挡元件与自动变速器的行星齿轮组之间的相互关系是：

所述第一制动器连接该第一行星齿轮组的行星架和七挡自动变速器的箱体；所述第二制动器连接该第二行星齿轮组的行星架和七挡自动变速器的箱体；所述第一离合器连接该第一行星齿轮组的行星架和第二行星齿轮组的齿圈；所述第二离合器连接该第二行星齿轮组的齿圈和第三行星齿轮组的齿圈；所述第三离合器连接该第二行星齿轮组的太阳轮和第三行星齿轮组的齿圈；

进一步，通过第二制动器、第二离合器、第三离合器闭合，第一制动器、第一离合器打开，自动变速器变为一挡速比；通过第一制动器、第二制动器、第三离合器闭合，第一离合器、第二离合器打开，自动变速器变为二挡速比；通过第二制动器、第一离合器、第三离合器闭合，第一制动器、第二离合器打开，自动变速器变为三挡速比；通过第一制动器、第二制动器、第一离合器闭合，第二离合器、第三离合器打开，自动变速器变为四挡速比；通过第二制动器、第一离合器、第二离合器闭合，第一制动器、第三离合器打开，自动变速器变为五挡速比；通过第一制动器、第一离合器、第二离合器闭合，第二制动器、第三离合器打开，自动变速器变为六挡速比；通过第一离合器、第二离合器、第三离合器闭合，第一制动器、第二制动器打开，自动变速器变为七挡速比；通过第二制动器、第一离合器、第二离合器闭合，第一制动器、第三离合器打开，自动变速器变为倒挡速比；

通过前述，该自动变速器能获得七个前进挡和一个倒挡，并且该七挡自动变速器每个挡位有三个换挡元件闭合，两个换挡元件打开；在其换挡逻辑中，相邻挡位之间的换挡全部为简单换挡，即在换挡过程中只有一个换挡元件由闭合到打开，另一个换挡元件由打开到闭合；

同时，该七挡自动变速器具有扩展成混合动力自动变速器的能力，这就需要在所述七档自动变速器内集成一个电机，将电机取代液力变矩器的位置与自动变速器的输入轴固定连接；

进一步，该电机取代液力变矩器的位置，与自动变速器的输入轴相连；同时，集成一个多片式湿式离合器，连接该自动变速器的输入轴和第一轴，混合动力采用并联式布置方式；当车辆起步及低速行驶时，只有电机驱动整个传动系统，多片式湿式离合器打开，这样就能使得发动机静止；当车辆需求功率较高时，离合器C0闭合，整车能由发动机和电机同时输出功率；此外，车辆也能在制动或滑行工况下通过电机进行能量回收；

所述七挡自动变速器内部各个零部件的形状构造是：

3个行星齿轮组即第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组的设计参数和尺寸由最终设计变速器的各挡位的传动比和挡间比决定；箱体、变速器的输入轴、液力变矩器、输出轴、差速器的设计参数和尺寸由该七挡自动变速器所对应的匹配的整车布置和整车功能要求决定；

5个换挡元件即第一制动器、第二制动器、第一离合器、第二离合器、第三离合器均是湿式多片式离合器；该电机的设计参数和尺寸也是由所述七挡自动变速器所对应的匹配的整车布置和整车功能要求决定。