CN106907468B - 变速箱及汽车 - Google Patents

Abstract

一种变速箱及汽车，变速箱包括平行轴式变速器，以及与所述平行轴式变速器的输出端连接的至少一个行星齿轮变速器，动力在所述变速箱内依次经过所述平行轴式变速器、所述至少一个行星齿轮变速器后输出；所述行星齿轮变速器具有至少两种可供选择的不同的传动比。本发明中，当平行轴式变速器以一个确定的挡位输出时，通过行星齿轮变速器切换不同的传动比，可以在平行轴式变速器的一个挡位的基础上又分离出多个不同的挡位，从而实现挡位数的增加。

Description

变速箱及汽车

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体涉及一种变速箱及汽车。

背景技术

对于汽车变速箱来说，变速器中的挡位个数越多，挡位之间的划分越细，汽车动力输出的平顺性就越好，那么，汽车对行驶条件的适应性就越强，同时汽车的油耗越低，排放性能越好。

随着汽车技术的发展，排放标准不断升级，为了适应更严格的排放标准、改善汽车的燃油表现，同时拥有更好的动力输出平顺性，为驾驶者提供更佳的驾驶体验，各大厂商均在开发拥有更多挡位个数的变速箱。但是挡位个数越多，变速箱的结构也越复杂，设计和制造难度越高。

发明内容

本发明解决的问题是现有变速箱挡位个数的增加困难。

为解决上述问题，本发明提供一种变速箱，包括平行轴式变速器，以及与所述平行轴式变速器的输出端连接的至少一个行星齿轮变速器，动力在所述变速箱内依次经过所述平行轴式变速器、所述至少一个行星齿轮变速器后输出；所述行星齿轮变速器包括：太阳轮；齿圈，同轴套设于所述太阳轮外；多个行星轮，位于所述太阳轮和齿圈之间、且分别与所述太阳轮和所述齿圈啮合；以及，行星架，连接所述多个行星轮；所述太阳轮、齿圈、行星架三者中，一个作为输入端与所述平行轴式变速器的输出端连接，一个作为所述行星齿轮变速器的输出端，另一个作为转换端，所述转换端可被固定或自由转动；所述行星齿轮变速器具有至少两种可供选择的不同的传动比，所述行星齿轮变速器通过切换不同的输入端、输出端，以获得不同的传动比；和/或，所述行星齿轮变速器中，从输入端到输出端具有不同的动力传递路线，以获得不同的传动比。

可选的，所述太阳轮、所述行星架中，其中一个作为所述行星齿轮变速器的输入端与所述平行轴式变速器的输出端同轴连接，另一个作为所述行星齿轮变速器的输出端，所述齿圈作为所述转换端，具有可供切换的固定状态和自由转动状态；沿所述太阳轮的轴向方向，所述行星轮具有至少两个同轴连接的齿轮，每个所述齿轮对应一个所述齿圈，且与对应的所述齿圈啮合，所述行星轮通过其中一个所述齿轮与所述太阳轮啮合；当其中一个所述齿圈固定时，其余的所述齿圈处于自由转动状态。

可选的，所述行星齿轮变速器还包括制动器，与所述齿圈一一对应，用于制动对应的所述齿圈。

可选的，所述制动器同轴套设于对应的所述齿圈外或沿轴向设于对应的所述齿圈一侧。

可选的，所述行星齿轮变速器还包括离合器，所述行星齿轮变速器的输入端和输出端之间通过所述离合器连接；所述离合器分离时，至少一个所述转换端被固定；所述离合器闭合时，所有的所述转换端均处于自由转动状态。

可选的，所述行星齿轮变速器具有至少两个，且沿动力输出方向依次串联。

可选的，所述平行轴式变速器为双离合自动变速器。

本发明还提供一种汽车，其包括上述任一项所述的变速箱。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

变速箱包括相互串联的平行轴式变速器、行星齿轮变速器，并且行星齿轮变速器具有多种不同的传动比，当平行轴式变速器以一个确定的挡位输出时，通过行星齿轮变速器切换不同的传动比，则可以获得不同的输出速度。也就是说，通过切换行星齿轮变速器的传动比，可以在平行轴式变速器的一个挡位的基础上又分离出多个不同的挡位，从而在不改变现有平行轴式变速器的齿系布置结构的基础上，实现挡位数的增加。

附图说明

图1是本发明实施例一的变速箱的结构示意图；

图2是图1中行星齿轮变速器的结构放大图；

图3是本发明实施例二的变速箱的结构示意图；

图4是图2中行星齿轮变速器的结构放大图；

图5是实施例二的变形例的变速箱的结构示意图；

图6是本发明实施例三的变速箱的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术中提到的，挡位个数越多，变速箱的结构也越复杂，设计和制造难度越高。特别对于双离合变速器来说，挡位的增加更加困难。

因为双离合自动变速器是一种机械系统、电气系统、液力系统共同作用的复杂系统，其具有两根可供切换的输入轴，在换挡过程中，动力从一根输入轴切换到另外一根输入轴上，以实现动力的不间断传递。正是因为双离合自动变速器的结构复杂，也更加难以设计出性能优越的多挡位变速器。因为增加挡位的个数，一般就意味着需要增加啮合齿轮的对数、拨叉的个数、液压油路的复杂度，还需要增加输入轴的长度，这些因素对变速器的结构和工艺都构成极大地挑战。

针对上述问题，本发明实施例提供一种新的变速箱结构，其通过在现有变速器的基础上增加行星齿轮系，实现变速器挡位数增加的目的。本实施例的变速箱为自动变速箱，其可以是单离合自动变速箱，也可以是双离合自动变速箱。

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。

实施例一

本发明实施例提供一种变速箱，参照图1，包括平行轴式变速器100，以及与平行轴式变速器100的输出端连接的行星齿轮变速器200，动力在变速箱内依次经过平行轴式变速器100、行星齿轮变速器200后输出。其中，行星齿轮变速器200具有至少两种可供选择的不同的传动比。其中的“平行轴式变速器”，指的是具有输入轴、与输出轴，以及套设在输入轴、输出轴上的齿轮组的变速器，动力通过输入轴以及齿轮组传递至输出轴。

当平行轴式变速器100以一个确定的挡位输出时，通过行星齿轮变速器200切换不同的传动比，则可以获得不同的输出速度。也就是说，通过切换行星齿轮变速器200的传动比，可以在平行轴式变速器100的一个挡位的基础上又分离出多个不同的挡位，从而实现挡位数的增加。

其中，平行轴式变速器100可以为单离合自动变速器，也可以为双离合自动变速器。本实施例中的平行轴式变速器100为双离合自动变速器。

具体地，参照图1，平行轴式变速器100具有相互平行的两根输入轴110和两根中间轴120，输入轴110和中间轴120之间通过变速齿轮组传动连接。输入轴110与发动机的输出端(图中未示出)之间通过与离合器总成300连接。中间轴120有两根，同时与输出齿轮130传动连接，输出齿轮130作为平行轴式变速器100的输出端与行星齿轮变速器200的输入端连接。

继续参照图1并结合图2所示，行星齿轮变速器200包括：

太阳轮210；

齿圈220，同轴套设于太阳轮210外；

多个行星轮230，位于太阳轮210和齿圈220之间、且分别与太阳轮210和齿圈220啮合；以及，

行星架240，连接多个行星轮230；

太阳轮210、齿圈220、行星架240三者中，一个作为输入端、用于与平行轴式变速器100的输出端连接，一个作为行星齿轮变速器200的输出端，一个作为转换端、具有可供切换的固定状态(不能转动)和自由转动状态。其中，太阳轮210、齿圈220、行星架240三者中，可以选择任意两个，并将两个中的一个作为输入端、另一个作为输出端，剩下的一个作为转换端，转换端可被固定或自由转动，也可以具有可供切换的固定状态(不能转动)和自由转动状态，即可以在固定状态和自由转动状态之间切换。当输入端、输出端确定且转换端被固定时，行星齿轮变速器200的传动比则被固定。

对于行星齿轮变速器200来说，有多种动力传递路径，不同的传递路径可以获得不同的传动比。因此，一方面，可以通过切换输入端、输出端的方式来获得两种或者两种以上的传动比。不同的动力传递路径如下：

(1)动力从太阳轮输入，从齿圈输出，行星架固定；

(2)动力从太阳轮输入，从行星架输出，齿圈固定；

(3)动力从行星架输入，从太阳轮输出，齿圈固定；

(4)动力从行星架输入，从齿圈输出，太阳轮固定；

(5)动力从齿圈输入，从行星架输出，太阳轮固定；

(6)动力从齿圈输入，从太阳轮输出，行星架固定；

(7)动力从太阳轮输入，分两路从齿圈和行星架输出；

(8)动力从行星架输入，分两路从太阳轮和齿圈输出；

(9)动力齿圈输入，分两路从太阳轮和行星架输出。

具体地说，例如可以在平行轴式变速器100的输出端与行星齿轮变速器200的太阳轮、齿圈、行星架之间分别设置离合机构，并在变速箱的输出端与行星齿轮变速器200的太阳轮、齿圈、行星架之间也分别设置离合机构，通过离合机构的离合、分离来选择与行星齿轮变速器200的输入端以及输出端。

另一方面，如果以太阳轮、行星架中的一个作为输入端、另一个作为输出端，则可以通过设置多行星排的方式来来获得多个不同的传动比，这里说的“多行星排”，则指同一行星轮上包括同轴连接的多个齿轮，使得从输入端传递而来的动力可以通过行星轮上不同的齿轮传递出去，获得不同的传递路线，从而获得不同的传动比。其中，行星排的数量与传动比的数量对应。

本实施例中，行星齿轮变速器200采用多行星排的方式来获得多个不同的传动比。具体地，参照图1-2，以双行星排(同一行星轮上包括同轴套设的两个齿轮)为例，下面介绍本实施例的行星齿轮变速器200的具体结构：

其中以太阳轮210作为输入端，并通过与太阳轮210同轴连接的太阳轮轴210a与平行轴式变速器100的输出端连接；行星架240作为输出端，行星架240具有与太阳轮210同轴的行星轴240a，并通过行星轴240a将变速箱的动力输出至车轮。齿圈220作为转换端，具有可供切换的固定状态和自由转动状态。

沿太阳轮210的轴向方向，行星轮230具有两个同轴连接的齿轮，齿圈220也包括两个，每个齿轮对应一个齿圈，且与对应的一个齿圈啮合。如图1，将两个同轴连接的齿轮分别定义为第一齿轮231、第二齿轮232，则齿圈220包括与第一齿轮231对应啮合的第一齿圈221、与第二齿轮232啮合的第二齿圈222。

其中，行星轮230通过其中一个齿轮与太阳轮210啮合。如图2所示，行星轮230通过第一齿轮231与太阳轮210啮合，第二齿轮232则随着第一齿轮231的转动而同步转动。

齿圈220作为转换端，具有可供切换的固定状态和自由转动状态。在固定状态下，齿圈220静止、不转动，此时，行星架230中与固定的齿圈相啮合的齿轮位于动力传动路线中，用于传递动力，从太阳轮210传递而来的动力经过行星架230中的与固定的齿圈相结合的齿轮传递至行星架240；在自由转动状态下，齿圈220随着太阳轮210、行星轮230的转动而转动，此时，行星架230中与转动的齿圈相啮合的齿轮位于动力传动路线之外，不用于传递动力。当其中一个齿圈处于固定状态时，其余齿圈处于自动转动状态。

如图2，行星齿轮变速器200还包括制动器250，制动器250与齿圈240一一对应，用于对齿圈220进行制动。当制动器250对齿圈240进行制动时，齿圈240被固定，从而处于静止、不转动的状态；当制动器250对齿圈240解除制动时，齿圈240处于自由状态。本实施例中，制动器250具有两个，分别定义为第一制动器251、第二制动器252，第一制动器251用于对第一齿圈221进行制动，第二制动器252用于对第二齿圈222进行制动。

其中，制动器250可以为鼓式制动器、同轴套设于对应的齿圈240外；或者，制动器250可以为盘式制动器、沿轴向设于对应的齿圈240一侧。

行星齿轮变速器200的工作原理如下：

第一制动器251控制第一齿圈221，第二制动器252控制第二齿圈222。当对第一齿圈221进行制动时，第二齿圈222自由转动，那么，第一齿轮231位于动力传递路线中，用于传递动力，而第二齿轮232位于动力传递路线之外，不传递动力，行星齿轮变速器200动力传递路线如下：太阳轮轴210a→太阳轮210→第一齿轮231→行星架240→行星轴240a，此时行星轮230中的第二齿轮232、以及第二齿圈222自由转动，不传递动力；

当对第二齿圈222进行制动时，第一齿圈221自由转动，那么，第一齿轮231位于动力传递路线之外、不传递动力，而第二齿轮232位于动力传递路线中、用于传递动力，行星齿轮变速器200动力传递路线如下：太阳轮轴210a→太阳轮210→第二齿轮232→行星架240→行星轴240a，此时行星轮230中的第一齿轮231、以及第一齿圈221自由转动，不传递动力。

可见，通过切换制动的齿圈，就可以获得两种传动比。假设行星齿轮变速器200中太阳轮210的齿数为Z1，第一齿轮231的齿数Z2，第二齿轮232的齿数为Z3，第一齿圈221的齿数为Z4，第二齿圈222的齿数为Z5，则可求得对第一齿圈221进行制动时，行星齿轮变速器200的传动比为i1，如下式(1)所示，对第二齿圈222进行制动时，行星齿轮变速器200的传动比为i2，如下式(2)所示。

i1＝z1/(z1+z4) (1)

i2＝z1z5/(z2z3+z1z5) (2)

根据上述分析可知，通过切换行星齿轮变速器200对齿圈的制动方式可以获得两种传动比。那么，当双离合自动变速器处于任一挡位时，可以通过行星齿轮变速器200获得两种不同的输出传动比，对应两个不同的挡位。如果平行轴式变速器为7速双离合自动变速器，则可获得14种前进挡传动比和2种倒挡传动比，对应14个前进挡和两个倒挡。可见，通过行星齿轮变速器200的设置，可以在平行轴式变速器的每个挡位又分离出一个低速挡和一个高速挡，从而获得更多的挡位以保证发动机工作在较佳状态。

在其他实施例中，行星齿轮变速器200的输入端和输出端可以互换，也就是说，也可以将行星架作为行星齿轮变速器的输入端与平行轴式变速器的输出端同轴连接，将太阳轮作为行星齿轮变速器的输出端。

在其他实施例中，行星轮上齿轮以及对应的齿圈的数量可以增加，例如行星轮上同轴套设的齿轮可以为三个或三个以上、且每个齿轮分别对应一个齿圈，当其中一个齿圈处于固定状态时，其余齿圈处于自动转动状态。这样通过切换制动的齿圈，就可以获得三个或三个以上的传动比。另外，还可以通过增加行星齿轮变速器200的数量来增加变速箱的挡位数量，具体地，行星齿轮变速器200可以为两个或两个以上，每个行星齿轮变速器200都可以采用本实施例中的任意一种结构、具有两个或两个以上可供选择的传动比，各个行星齿轮变速器200之间沿动力输出方向依次串联。也就是说，沿动力输出方向，相邻的两个行星齿轮变速器200之间，处于上游的行星齿轮变速器200的输出端与处于下游的行星齿轮变速器200的输入端相连，以实现动力的传输。

本发明实施例还提供一种汽车，其包括上述变速箱。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，行星齿轮变速器200的输入端和输出端之间通过离合器连接。通过制动器和离合器的配合动作，可以使行星齿轮变速器200在实施例一的基础上增加一个传动比。

本实施例中，如图3-4所示，太阳轮210为行星齿轮变速器200的输入端，行星架240为行星齿轮变速器200的输出端，太阳轮210的太阳轮轴210a与行星架240的行星轴240a之间通过离合器260连接。当离合器260分离时，第一齿圈221、第二齿圈222作为所述的转换端可在固定状态和自由转动状态之间切换；当离合器260闭合时，各个转换端均处于自由转动状态，以使得动力从太阳轮轴210a直接输入行星轴240a，不经过太阳轮和行星轮。

当离合器260分离时，则行星齿轮变速器200的工作原理与实施例一相同。当离合器260闭合时，则所有的制动器250均解除对相应齿圈220的制动，所有的齿圈220均处于自由转动状态。此时太阳轮轴210a与行星轴240a固定在一起，则行星齿轮变速器200的动力传递路线如下：太阳轮轴210a→行星轴240a。

也就是说，行星齿轮变速器200输入端的动力经过太阳轮轴210a后直接传递至行星轴240a，行星齿轮变速器200中的各个齿轮均不参与传递动力，行星齿轮变速器200的传动比为1。

根据上述分析可知，本实施例的行星齿轮变速器200具有三种传动比。那么，当双离合自动变速器处于任一挡位时，可以通过行星齿轮变速器200获得三种不同的输出传动比，对应三个不同的挡位。如果平行轴式变速器为7速双离合自动变速器，则可获得21种前进挡传动比和3种倒挡传动比，对应21个前进挡和3个倒挡。可见，通过本实施例的行星齿轮变速器200，可以在平行轴式变速器的每个挡位又分离出一个低速挡、一个中速挡和一个高速挡。

在其他实施例中，如图5所示，行星齿轮变速器200的输入端和输出端可以互换，也就是说，也可以将行星架作为行星齿轮变速器的输入端与平行轴式变速器的输出端同轴连接，将太阳轮作为行星齿轮变速器的输出端。

实施例三

本实施例与实施例二的区别在于，如图6所示，每一行星轮230只包括一个齿轮，相应地，齿圈220、制动器250也分别具有一个，制动器250用于对齿圈220进行制动。

当离合器260分离时，则制动器250对齿圈220进行制动，齿圈220固定不动，行星齿轮变速器200的动力传递路线如下：太阳轮轴210a→太阳轮210→行星轮230→行星架240→行星轴240a。此时行星齿轮变速器200获得第一种传动比。

当离合器260闭合时，则制动器250均解除对相应齿圈220的制动，(齿圈220均处于自由转动状态。此时太阳轮轴210a与行星架240a固定在一起，则行星齿轮变速器200的动力传递路线如下：太阳轮轴210a→行星轴240a。此时行星齿轮变速器200获得第二种传动比，且传动比为1。

本实施例的行星齿轮变速器200具有两种传动比。那么，当双离合自动变速器处于任一挡位时，可以通过行星齿轮变速器200获得两种不同的输出传动比，对应两个不同的挡位。如果平行轴式变速器为7速双离合自动变速器，则可获得14种前进挡传动比和2种倒挡传动比，对应14个前进挡和2个倒挡。

综上，从上述三个示例性的实施例中可以看出，本发明中，只需要通过一个行星齿轮变速器就能实现不同的传动比，平行轴式变速器在输出端与行星齿轮变速器相连后，只需要调整行星齿轮变速器的工作模式，就能获得不同的传动比。

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 (7)

1.一种变速箱，其特征在于，包括平行轴式变速器，以及与所述平行轴式变速器的输出端连接的至少一个行星齿轮变速器，动力在所述变速箱内依次经过所述平行轴式变速器、所述至少一个行星齿轮变速器后输出；

所述行星齿轮变速器包括：

太阳轮；

齿圈，同轴套设于所述太阳轮外；

多个行星轮，位于所述太阳轮和齿圈之间、且分别与所述太阳轮和所述齿圈啮合；以及，

行星架，连接所述多个行星轮；

所述太阳轮、所述行星架中，其中一个作为所述行星齿轮变速器的输入端与所述平行轴式变速器的输出端同轴连接，另一个作为所述行星齿轮变速器的输出端，所述齿圈作为转换端，具有可供切换的固定状态和自由转动状态；

沿所述太阳轮的轴向方向，所述行星轮具有至少两个同轴连接的齿轮，每个所述齿轮对应一个所述齿圈，且与对应的所述齿圈啮合，所述行星轮通过其中一个所述齿轮与所述太阳轮啮合，当其中一个所述齿圈固定时，其余的所述齿圈处于自由转动状态；

所述行星齿轮变速器具有至少两种可供选择的不同的传动比，所述行星齿轮变速器通过切换不同的输入端、输出端，以获得不同的传动比；和/或，所述行星齿轮变速器中，从输入端到输出端具有不同的动力传递路线，以获得不同的传动比。

2.如权利要求1所述的变速箱，其特征在于，所述行星齿轮变速器还包括制动器，与所述齿圈一一对应，用于制动对应的所述齿圈。

3.如权利要求2所述的变速箱，其特征在于，所述制动器同轴套设于对应的所述齿圈外或沿轴向设于对应的所述齿圈一侧。

4.如权利要求1-3中任一项所述的变速箱，其特征在于，所述行星齿轮变速器还包括离合器，所述行星齿轮变速器的输入端和输出端之间通过所述离合器连接；

所述离合器分离时，至少一个所述转换端被固定；

所述离合器闭合时，所有的所述转换端均处于自由转动状态。

5.如权利要求1所述的变速箱，其特征在于，所述行星齿轮变速器具有至少两个，且沿动力输出方向依次串联。

6.如权利要求1所述的变速箱，其特征在于，所述平行轴式变速器为双离合自动变速器。

7.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-6所述的变速箱。