CN111577844B - 一种乘用车变速箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种乘用车变速箱，包括输入轴、输出轴、一个标准拉维娜结构和二个基本行星排，所述输入轴上连接有第一行星排和第二行星排，所述输出轴上连接有第四行星排，第三行星排通过四个离合器分别与第二行星排和第四行星排连接，第一行星排和第四行星排均设置有一个制动器，通过不同离合器和制动器的结合和分离，可实现不同挡位的切换。本发明提出的乘用车用变速箱通过四个行星排实现前进八挡和后退一挡的换挡功能，零件较少，通过使用标准拉维娜结构可以有效的减少结构尺寸，并实现较多挡位数要求。

Description

一种乘用车变速箱
技术领域
本发明涉及变速箱技术领域，特别是涉及一种乘用车变速箱。
背景技术
变速器作为汽车传动系统的重要部件之一，在汽车产品的研发过程中占有重要的一席之地。变速器的主要功能是使乘用车可以更好的适应各种不同的路况，及时调整车速，满足驾驶员的各种驾驶需求。多挡位变速器可以在汽车行驶过程中提供一个合理的挡位区间，合理的挡位区间既可以满足一定的驾驶舒适性，又可降低汽车的油耗，保证一定的经济性。优良的变速器可以极大改善汽车产品的性能。为了提高汽车的驾驶舒适性和节油等方面的特性，自动变速器的研发方向朝着多挡位、小型轻量化的目标发展。多挡位的发展主要考虑汽车的动力性和燃油性，就动力性而言，挡位数多，可以使得发动机发挥最大功率尽可能的使用高功率，提高了汽车的爬坡和加速能力。目前市场应用比较多的是液力自动变速器，该变速器主要以行星齿轮机构为传动装置，行星齿轮机构主要有三类：基本行星齿轮机构、辛普森式齿轮机构、拉维娜式齿轮机构。
但是现有乘用车用行星式变速箱一般采用4排及以上基本行星排才可实现较多挡位需求，如现有专利文献CN101275644A，就是一种需要4个基本行星排来实现8挡位要求，还有专利文献US10053099B2，都是需要较多基本行星排才能实现多挡位变速且零件数量比较多的变速箱，这样会使得变速箱的结构过大，制作困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种乘用车变速箱，结构简单，在满足多挡位需求的情况下使用较少的零件数量，降低结构复杂性，使制造安装简易，减小变速箱尺寸。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种乘用车变速箱，包括输入轴、第一行星排、第二行星排、第三行星排、第四行星排和输出轴，其中，
所述第一行星排包括第一太阳轮、第一齿圈、第一行星架和第一行星轮，所述第一行星轮设置在所述第一行星架上且与所述第一太阳轮啮合，所述第一齿圈在外部设置第一制动器，所述输入轴与第一行星架固定连接；
所述第二行星排包括第二太阳轮和第二行星轮，所述第二太阳轮与第二行星轮啮合，所述第二太阳轮外部设置有第一离合器和第三离合器，所述第二行星轮设置在所述第一行星架上，且分别与所述第一齿圈和第一行星轮啮合；
所述第四行星排包括第四太阳轮、第三齿圈、第三行星架和第四行星轮，所述第四太阳轮与第三太阳轮固定连接，所述第四行星轮设置在所述第三行星架上，所述第三齿圈在外部设置第二制动器，所述第三行星架设置第二离合器和第四离合器，所述输出轴与所述第三行星架固定连接；
所述第三行星排包括第三太阳轮、第二齿圈、第二行星架和第三行星轮，所述第三太阳轮与第一太阳轮固定连接且与第三行星轮啮合，所述第二齿圈与所述第三行星轮啮合，左右两侧分别设置有所述第一离合器和第二离合器；所述第二行星架左右两侧分别设置有所述第三离合器和第四离合器；所述的第三行星轮设置在第二行星架上；
通过所述第一制动器、第二制动器、第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器的接合和分离，实现不同挡位的切换。
当所述第二制动器接合，将所述第三齿圈固定，同时，所述第一离合器接合，第二太阳轮和第二齿圈连接为一个整体，同时，第三离合器接合，第二太阳轮和第二行星架连接为一个整体，此时实现前进一挡；
或者，当所述第二制动器接合，将第三齿圈固定，同时，所述第二离合器接合，第三行星架和第二齿圈连接为一个整体，同时，所述第三离合器接合，第二太阳轮和第二行星架连接为一个整体，此时实现前进二挡；
或者，当所述第二制动器接合，将第三齿圈固定，同时，所述第三离合器接合，第二太阳轮和第二行星架连接为一个整体，同时，所述第四离合器接合，第三行星架和第二行星架连接为一个整体，此时实现前进三挡；
或者，当所述第二制动器接合，将第三齿圈固定，同时，所述第一离合器接合，第二太阳轮和第二齿圈连接为一个整体，同时，所述第四离合器接合，第三行星架和第二行星架连接为一个整体，此时实现前进四挡；
或者，当所述第一离合器接合，第二太阳轮和第二齿圈连接为一个整体，同时，所述第二离合器接合，第三行星架和第二齿圈连接为一个整体，同时，所述第四离合器接合，第三行星架和第二行星架连接为一个整体，此时实现前进五挡；
或者，当所述第一制动器接合，将第一齿圈固定，同时，所述第一离合器接合，第二太阳轮和第二齿圈连接为一个整体，同时，所述第四离合器接合，第三行星架和第二行星架连接为一个整体，此时实现前进六挡；
或者，当所述第一制动器接合，将第一齿圈固定，同时，所述第一离合器接合，第二太阳轮和第二齿圈连接为一个整体，同时，所述第二离合器接合，第三行星架和第二齿圈连接为一个整体，此时实现前进七挡；
或者，当所述第一制动器接合，将第一齿圈固定，同时，所述第二离合器接合，第三行星架和第二齿圈连接为一个整体，同时，所述第三离合器接合，第二太阳轮和第二行星架连接为一个整体，此时实现前进八挡；
或者，当所述第一制动器接合，将第一齿圈固定，同时，所述第二离合器接合，第三行星架和第二齿圈连接为一个整体，同时，所述第四离合器接合，第三行星架和第二行星架连接为一个整体，此时实现后退挡。
所述前进一挡的传动比范围为2.5～5；所述前进二挡的传动比范围为 1.6273～4.3455；所述前进三挡的传动比范围为1.4091～3.9091；所述前进四挡的传动比范围为0.1515～3.6364；所述前进五挡的传动比为1；所述前进六挡的传动比范围为0.2564～3.3333；所述前进七挡的传动比范围为0.2～0.4；所述前进八挡的传动比范围为0.0968～0.3077；所述后退挡的传动比范围为-0.5～-3。
所述第一制动器和第二制动器均为湿式多盘制动器。
所述第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器均为湿式多片式离合器。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明采用1个标准拉维娜结构和2个单行星排，以及在行星排上设置的2个制动器 和4个离合器，实现了8个前进挡和1个后退挡，利用较少的零件数量实现了多挡位的变速需求，结构简单，制造安装方便，机构尺寸小。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
其中，1、输入轴；2、输出轴；3、第一行星排；31、第一太阳轮；32、第一齿圈；33、第一行星架；34、第一行星轮；4、第二行星排；41、第二太阳轮；44、第二行星轮；5、第三行星排；51、第三太阳轮；52、第二齿圈；53、第二行星架、54、第三行星轮；6、第四行星排；61、第四太阳轮；62、第三齿圈；63、第三行星架；64、第四行星轮；7、第一制动器；8、第二制动器；9、第一离合器；10、第二离合器；11、第三离合器；12、第四离合器。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种乘用车用变速箱，如图1所示，包括输入轴1、第一行星排3、第二行星排4、第三行星排5、第四行星排6和输出轴2。
所述的第一行星排3包括第一太阳轮31、第一齿圈32、第一行星架33和第一行星轮34，所述的第一行星轮34设置在第一行星架33上且与第一太阳轮31啮合，所述的第一齿圈32在外部设置第一制动器7，所述的输入轴1与第一行星架33固定连接。
所述的第二行星排4包括第二太阳轮41和第二行星轮44，所述的第二太阳轮41与第二行星轮44啮合，所述的第二太阳轮外部设置有第一离合器9和第三离合器11，所述的第二行星轮44设置在第一行星架33上，且分别与第一齿圈32、第一行星轮33和第一齿圈32啮合。
本实施方式通过第一行星排3和第二行星排4构成一个标准拉维娜结构，该结构相比于普通行星排结构，构成元件少，结构更为紧凑，尺寸更小。
所述的第三行星排5包括第三太阳轮51、第二齿圈52、第二行星架53和第三行星轮54，所述的第三太阳轮51与第一太阳轮31固定连接且与第三行星轮54啮合，所述的第二齿圈52与第三行星轮啮合，左右两侧分别设置有第一离合器9、第二离合器10，其中第一离合器9连接第二太阳轮41和第二齿圈52，所述的第二行星架左右两侧分别设置有第三离合器11和第四离合器12，其中第三离合器11连接第二太阳轮41和第二行星架53，所述的第三行星轮设置在第二行星架54上。
所述的第四行星排6包括第四太阳轮61、第三齿圈62、第三行星架63和第四行星轮64，所述的第四太阳轮61与第三太阳轮51固定连接，所述的第四行星轮64设置在第三行星架63上，所述的第三齿圈62在外部设置第二制动器8，所述的第三行星架63与第二齿圈52之间设置第二离合器10，所述的第三行星架63与第二行星架53之间设置第四离合器12，所述的输出轴2与第三行星架63固定连接。
进一步的，所述第一制动器7和第二制动器8均为湿式多盘制动器，第一离合器9、第二离合器10、第三离合器11和第四离合器12均为湿式多片式离合器。
具体的工作过程如下：
当所述第二制动器8接合，将第三齿圈62固定，同时，第一离合器9接合，第二太阳轮41和第二齿圈52连接为一个整体，同时，第三离合器11接合，第二太阳轮41和第二行星架53连接为一个整体，此时所述变速箱实现前进一挡，前进一挡的传动比范围为 2.5～5。
当所述第二制动器8接合，将第三齿圈62固定，同时，第二离合器10接合，第三行星架63和第二齿圈52连接为一个整体，同时，第三离合器11接合，第二太阳轮41和第二行星架53连接为一个整体，此时所述变速箱实现前进二挡，前进二挡的传动比范围为 1.6273～4.3455。
当所述第二制动器8接合，将第三齿圈62固定，同时，第三离合器11接合，第二太阳轮41和第二行星架53连接为一个整体，同时，第四离合器12接合，第三行星架63和第二行星架53连接为一个整体，此时所述变速箱实现前进三挡，前进三挡的传动比范围为1.4091～3.9091。
当所述第二制动器8接合，将第三齿圈62固定，同时，第一离合器9接合，第二太阳轮41和第二齿圈52连接为一个整体，同时，第四离合器12接合，第三行星架63和第二行星架53连接为一个整体，此时所述变速箱实现前进四挡，前进四挡的传动比范围为 0.1515～3.6364。
当所述第一离合器9接合，第二太阳轮41和第二齿圈52连接为一个整体，同时，第二离合器10接合，第三行星架63和第二齿圈52连接为一个整体，同时，第四离合器12 接合，第三行星架63和第二行星架53连接为一个整体，此时所述变速箱实现前进五挡，前进五挡的传动比为1。
当所述第一制动器7接合，将第一齿圈32固定，同时，第一离合器9接合，第二太阳轮41和第二齿圈52连接为一个整体，同时，第四离合器12接合，第三行星架63和第二行星架53连接为一个整体，此时所述变速箱实现前进六挡，前进六挡的传动比范围为 0.2564～3.3333。
当所述第一制动器7接合，将第一齿圈32固定，同时，第二离合器10接合，第三行星架63和第二齿圈52连接为一个整体，同时，第四离合器12接合，第三行星架63和第二行星架53连接为一个整体，此时所述变速箱实现前进七挡，前进七挡的传动比范围为 0.2～0.4。
当所述第一制动器7接合，将第一齿圈32固定，同时，第一离合器9接合，第二太阳轮41和第二齿圈52连接为一个整体，同时，第二离合器10接合，第三行星架63和第二齿圈52连接为一个整体，此时所述变速箱实现前进八挡，前进八挡的传动比范围为 0.0968～0.3077。
当所述第一制动器7接合，将第一齿圈32固定，同时，第二离合器10接合，第三行星架63和第二齿圈52连接为一个整体，同时，第四离合器12接合，第三行星架63和第二行星架53连接为一个整体，后退挡的传动比范围为-0.5～-3。
本实施方式提供的其中一种变速箱行星排参数，如表1所示。
表1本实施方式中变速箱行星排参数表
Figure GDA0002498882130000061
通过计算得到本实施方式的变速箱各挡位传动比，如表2所示。
表2本实施方式中变速箱各挡位传动比表
挡位 接合制动器和离合器 传动比值
前进1挡 第二制动器、第一离合器、第三离合器 4.3
前进2挡 第二制动器、第二离合器、第三离合器 2.4614
前进3挡 第二制动器、第三离合器、第四离合器 1.99
前进4挡 第二制动器、第一离合器、第四离合器 1.3977
前进5挡 第一离合器、第二离合器、第四离合器 1
前进6挡 第一制动器、第一离合器、第四离合器 0.6759
前进7挡 第一制动器、第一离合器、第二离合器 0.4
前进8挡 第一制动器、第二离合器、第三离合器 0.2644
后退挡 第一制动器、第二离合器、第四离合器 -2.5
根据上述行星排参数及传动比，可满足乘用车的使用生产需求。
不难发现，本发明采用1个标准拉维娜结构和2个单行星排，以及在行星排上设置的 2个制动器 和4个离合器，实现了8个前进挡和1个后退挡，利用较少的零件数量实现了多挡位的变速需求，结构简单，制造安装方便，机构尺寸小。

Claims (5)

1.一种乘用车变速箱，包括输入轴(1)、第一行星排(3)、第二行星排(4)、第三行星排(5)、第四行星排(6)和输出轴(2)，其特征在于，
所述第一行星排(3)包括第一太阳轮(31)、第一齿圈(32)、第一行星架(33)和第一行星轮(34)，所述第一行星轮(34)设置在所述第一行星架(33)上且与所述第一太阳轮(31)啮合，所述第一齿圈(32)在外部设置第一制动器(7)，所述输入轴(1)与第一行星架(33)固定连接；
所述第二行星排(4)包括第二太阳轮(41)和第二行星轮(44)，所述第二太阳轮(41)与第二行星轮(44)啮合，所述第二太阳轮(41)外部设置有第一离合器(9)和第三离合器(11)，所述第二行星轮(44)设置在所述第一行星架(33)上，且分别与所述第一齿圈(32)和第一行星轮(33)啮合；
所述第四行星排(6)包括第四太阳轮(61)、第三齿圈(62)、第三行星架(63)和第四行星轮(64)，所述第四太阳轮(61)与第三太阳轮(51)固定连接，所述第四行星轮(64)设置在所述第三行星架(63)上，所述第三齿圈(62)在外部设置第二制动器(8)，所述第三行星架(63)设置第二离合器(10)和第四离合器(12)，所述输出轴(2)与所述第三行星架(63)固定连接；
所述第三行星排(5)包括第三太阳轮(51)、第二齿圈(52)、第二行星架(53)和第三行星轮(54)，所述第三太阳轮(51)与第一太阳轮(31)固定连接且与第三行星轮(54)啮合，所述第二齿圈(52)与所述第三行星轮(54)啮合，左右两侧分别设置有所述第一离合器(9)和第二离合器(10)；所述第二行星架(53)左右两侧分别设置有所述第三离合器(11)和第四离合器(12)；所述的第三行星轮(54)设置在第二行星架(54)上；
通过所述第一制动器(7)、第二制动器(8)、第一离合器(9)、第二离合器(10)、第三离合器(11)和第四离合器(12)的接合和分离，实现不同挡位的切换。
2.根据权利要求1所述的乘用车变速箱，其特征在于，当所述第二制动器(8)接合，将所述第三齿圈(62)固定，同时，所述第一离合器(9)接合，第二太阳轮(41)和第二齿圈(52)连接为一个整体，同时，第三离合器(11)接合，第二太阳轮(41)和第二行星架(53)连接为一个整体，此时实现前进一挡；
或者，
当所述第二制动器(8)接合，将第三齿圈(62)固定，同时，所述第二离合器(10)接合，第三行星架(63)和第二齿圈(52)连接为一个整体，同时，所述第三离合器(11)接合，第二太阳轮(41)和第二行星架(53)连接为一个整体，此时实现前进二挡；
或者，
当所述第二制动器(8)接合，将第三齿圈(62)固定，同时，所述第三离合器(11)接合，第二太阳轮(41)和第二行星架(53)连接为一个整体，同时，所述第四离合器(12)接合，第三行星架(63)和第二行星架(53)连接为一个整体，此时实现前进三挡；
或者，
当所述第二制动器(8)接合，将第三齿圈(62)固定，同时，所述第一离合器(9)接合，第二太阳轮(41)和第二齿圈(52)连接为一个整体，同时，所述第四离合器(12)接合，第三行星架(63)和第二行星架(53)连接为一个整体，此时实现前进四挡；
或者，
当所述第一离合器(9)接合，第二太阳轮(41)和第二齿圈(52)连接为一个整体，同时，所述第二离合器(10)接合，第三行星架(63)和第二齿圈(52)连接为一个整体，同时，所述第四离合器(12)接合，第三行星架(63)和第二行星架(53)连接为一个整体，此时实现前进五挡；
或者，
当所述第一制动器(7)接合，将第一齿圈(32)固定，同时，所述第一离合器(9)接合，第二太阳轮(41)和第二齿圈(52)连接为一个整体，同时，所述第四离合器(12)接合，第三行星架(63)和第二行星架(53)连接为一个整体，此时实现前进六挡；
或者，
当所述第一制动器(7)接合，将第一齿圈(32)固定，同时，所述第一离合器(9)接合，第二太阳轮(41)和第二齿圈(52)连接为一个整体，同时，所述第二离合器(10)接合，第三行星架(63)和第二齿圈(52)连接为一个整体，此时实现前进七挡；
或者，
当所述第一制动器(7)接合，将第一齿圈(32)固定，同时，所述第二离合器(10)接合，第三行星架(63)和第二齿圈(52)连接为一个整体，同时，所述第三离合器(11)接合，第二太阳轮(41)和第二行星架(53)连接为一个整体，此时实现前进八挡；
或者，
当所述第一制动器(7)接合，将第一齿圈(32)固定，同时，所述第二离合器(10)接合，第三行星架(63)和第二齿圈(52)连接为一个整体，同时，所述第四离合器(12)接合，第三行星架(63)和第二行星架(53)连接为一个整体，此时实现后退挡。
3.根据权利要求2所述的乘用车变速箱，其特征在于，所述前进一挡的传动比范围为2.5～5；所述前进二挡的传动比范围为1.6273～4.3455；所述前进三挡的传动比范围为1.4091～3.9091；所述前进四挡的传动比范围为0.1515～3.6364；所述前进五挡的传动比为1；所述前进六挡的传动比范围为0.2564～3.3333；所述前进七挡的传动比范围为0.2～0.4；所述前进八挡的传动比范围为0.0968～0.3077；所述后退挡的传动比范围为-0.5～-3。
4.根据权利要求1所述的乘用车变速箱，其特征在于，所述第一制动器(7)和第二制动器(8)均为湿式多盘制动器。
5.根据权利要求1所述的乘用车变速箱，其特征在于，所述第一离合器(9)、第二离合器(10)、第三离合器(11)和第四离合器(12)均为湿式多片式离合器。
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