CN112324875B - 一种阶跃比小的九挡自动变速器 - Google Patents

一种阶跃比小的九挡自动变速器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车传动技术领域，尤其涉及一种阶跃比小的九挡自动变速器，包括变速器外壳以及安装于变速器外壳内部的输入轴、输出轴、行星齿轮排组、联接构件组和扭矩传递装置，行星齿轮排组包括从前往后依次安装的第一行星齿轮排、第二行星齿轮排、第三行星齿轮排、第四行星齿轮排，第二行星齿轮排为双行星轮齿轮排，由第二齿圈、长行星轮、短行星轮、第二行星架和第二太阳轮组成。其中扭矩传递装置能够以三个的组合形式进行选择性接合，在输入轴和输出轴之间建立起九个前进挡速比和一个倒挡速比，九个前进挡包括四个减速挡、一个直接挡和四个超速挡。本发明提供的九挡自动变速器的各挡位间阶跃比小，速比范围符合变速器的要求。

Description

一种阶跃比小的九挡自动变速器
技术领域
本发明涉及汽车传动技术领域，尤其涉及一种阶跃比小的九挡自动变速器。
背景技术
自动变速器已逐渐取代手动变速器占据了主要汽车市场，在现代汽车中得到了广泛应用，作为汽车上最为复杂的总成之一，自动变速器变速结构的设计一直是国际科技界追逐的热点。目前市面上自动变速器的挡位数大多在4-8之间，只有个别高级车辆使用9挡的自动变速器，然而一般来说，自动变速器的挡位数越多，其换挡会更加平滑，换挡冲击也会随之减少，油耗也会相对减少。所以多挡位的自动变速器将会是自动变速器未来的发展趋势。
目前市场上能大量接触到的挡位数最多的自动变速器是9挡自动变速箱。然而市面上的9挡变速箱产品数量有限，可供选择少。
专利CN 205383227 U公开了一种九挡自动变速器传动机构，具体采用拉维娜机构和辛普森机构组合成的四排行星轮系，配合四个制动器和三个离合器得到九个前进挡和三个倒挡。但是该方案的控制元件个数相对较多，变速箱换挡控制方面稍为复杂。专利CN205064722 U公开了一种九挡自动变速器，具体采用两个辛普森机构组合成的四排行星轮系，配合三个制动器和三个离合器得到九个前进挡一个倒挡。上述技术中的自动变速器均是使用四排行星齿轮系、离合器和制动装置来组成并实现多个传动比，换挡控制复杂。
随着汽车在社会的普及程度越来越高，对高挡位数的自动变速器的需求也越来越大，因此研究开发新型传动比范围更大且阶跃比更加稳定的高挡位数的自动变速器传动结构是十分必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种能够减小减速器体积、减低控制难度的阶跃比小的九挡自动变速器。
本发明提供一种阶跃比小的九挡自动变速器，包括变速器外壳以及安装于变速器外壳内部的输入轴、输出轴、行星齿轮排组、联接构件组和扭矩传递装置，所述行星齿轮排组包括从前往后依次安装的第一行星齿轮排、第二行星齿轮排、第三行星齿轮排和第四行星齿轮排，所述扭矩传递装置包括第一离合器、第二离合器、第三离合器、第一制动器、第二制动器、第三制动器，所述第一制动器、第二制动器、第三制动器均与变速器外壳固连；其中：
所述第一行星齿轮排由第一齿圈、第一行星轮、第一行星架和第一太阳轮组成，所述第一太阳轮和第一行星轮外啮合传动，所述第一行星轮和第一齿圈内啮合传动，所述第一行星轮旋转支撑在第一行星架上；
所述第二行星齿轮排由第二齿圈、第二行星轮、第二行星架和第二太阳轮组成，所述第二行星轮由长行星轮和短行星轮组成，所述第二太阳轮和短行星轮外啮合传动，所述长行星轮和第二齿圈内啮合传动，所述长行星轮和短行星轮外啮合传动，所述长行星轮和短行星轮分别旋转支撑在第二行星架上；
所述第三行星齿轮排由第三齿圈、第三行星轮、第三行星架和第三太阳轮组成，所述第三太阳轮和第三行星轮外啮合传动，所述第三行星轮和第三齿圈内啮合传动，所述第三行星轮旋转支撑在第三行星架上；
所述第四行星齿轮排由第四齿圈、第四行星轮、第四行星架和第四太阳轮组成，所述第四太阳轮和第四行星轮外啮合传动，所述第四行星轮和第四齿圈内啮合传动，所述第四行星轮旋转支撑在第四行星架上；
所述联接构件组包括第一联接构件、第二联接构件、第三联接构件、第四联接构件和第五联接构件；
所述第一联接构件将第一齿圈和第二齿圈互连，所述第二联接构件将第一行星架、第二行星架和第三齿圈连续的互连，所述第三联接构件将第一行星轮和长行星轮互连，所述第四联接构件将第三太阳轮和第四太阳轮互连，所述第五联接构件将第三行星架和第四行星架互连；
所述第一制动器将第一太阳轮与变速器外壳互连，所述第二制动器将第一齿圈与变速器外壳互连，所述第三制动器将第三太阳轮与变速器外壳互连；
所述第一离合器将输入轴与第二太阳轮互连，所述第二离合器将输入轴与第一齿圈互连，所述第三离合器将输入轴与第四齿圈互连，所述输出轴与第四行星架连接；
所述第一离合器、第二离合器、所述第三离合器、第一制动器、第二制动器及第三制动器选择性地接合，以在输入轴和输出轴之间建立九个前进挡速比和一个倒挡速比，其中九个前进挡包括四个减速挡、一个直接挡和四个超速挡。
进一步地，通过接合所述第一离合器、第一制动器和第三制动器，以在输入轴和输出轴之间建立一挡传动比。
进一步地，通过接合所述第二离合器、第一制动器和第三制动器，以在输入轴和输出轴之间建立二挡传动比；
进一步地，通过接合所述第一离合器、第二离合器和第三制动器，以在输入轴和输出轴之间建立三挡传动比。
进一步地，通过接合所述第一离合器、第三离合器和第三制动器，以在输入轴和输出轴之间建立四挡传动比。
进一步地，通过接合所述第一离合器、第二离合器和第三离合器，以在输入轴和输出轴之间建立五挡传动比。
进一步地，通过接合所述第二离合器、第一制动器和第三离合器，以在输入轴和输出轴之间建立六挡传动比。
进一步地，通过接合所述第一离合器、第一制动器和第三离合器，以在输入轴和输出轴之间建立七挡传动比。
进一步地，通过接合所述第二制动器、第一制动器和第三离合器，以在输入轴和输出轴之间建立八挡传动比。
进一步地，通过接合所述第一离合器、第二制动器和第三离合器，以在输入轴和输出轴之间建立九挡传动比。
进一步地，通过接合所述第三制动器、第二制动器和第一离合器，以在输入轴和输出轴之间建立倒挡传动比。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
1、本发明提供的九挡自动变速器，四个行星齿轮排结构简单紧凑，体积小，采用常用的拉维娜机构与其他行星齿轮排结合，制造工艺成熟；
2、本发明提供的九挡自动变速器采用了六个扭矩传递构件，在一定程度上减小变速器控制难度与相应的体积；
3、本发明提供的九挡自动变速器各个挡位的控制只需要结合三个控制元件(离合器或制动器)，且相邻挡位之间变换时只需要更换一对扭矩传递构件的结合与断开，控制简单；
4、本发明提供的九挡自动变速器速比范围达到9.53，各挡位间阶跃比小，行驶过程中换挡更稳定。
附图说明
图1是本发明一种阶跃比小的九挡自动变速器的结构简图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种阶跃比小的九挡自动变速器，包括变速器外壳3以及安装于变速器外壳3内部的输入轴1、输出轴2、行星齿轮排组、联接构件组和扭矩传递装置，行星齿轮排组包括从前往后依次安装的第一行星齿轮排、第二行星齿轮排、第三行星齿轮排和第四行星齿轮排，联接构件组包括第一联接构件4、第二联接构件5、第三联接构件6、第四联接构件7和第五联接构件8。
第一行星齿轮排由第一齿圈11、第一行星轮12、第一行星架13和第一太阳轮14组成，第一太阳轮14和第一行星轮12外啮合传动，第一行星轮12和第一齿圈11内啮合传动，第一行星轮12通过滚动或滑动轴承旋转支撑在第一行星架13上。
第二行星齿轮排为双行星轮齿轮排，由第二齿圈21、第二行星轮、第二行星架23和第二太阳轮25组成，第二行星轮由长行星轮22和短行星轮24组成，第二太阳轮25和短行星轮24外啮合传动，长行星轮22和第二齿圈21内啮合传动，长行星轮22和短行星轮24外啮合传动，长行星轮22和短行星轮24分别通过滚动或滑动轴承旋转支撑在第二行星架23上。
第三行星齿轮排由第三齿圈31、第三行星轮32、第三行星架33和第三太阳轮34组成，第三太阳轮34和第三行星轮32外啮合传动，第三行星轮32和第三齿圈31内啮合传动，第三行星轮32通过滚动或滑动轴承旋转支撑在第三行星架33上。
第四行星齿轮排由第四齿圈41、第四行星轮42、第四行星架43和第四太阳轮44组成，第四太阳轮44和第四行星轮42外啮合传动，第四行星轮42和第四齿圈41内啮合传动，第四行星轮42通过滚动或滑动轴承旋转支撑在第四行星架43上。第四行星架43与输出轴2连接。
第一联接构件4将第一齿圈11和第二齿圈21互连，第二联接构件5将第一行星架13、第二行星架23和第三齿圈31连续的互连，第三联接构件6将第一行星轮12和长行星轮22互连，第四联接构件7将第三太阳轮34和第四太阳轮44互连，第五联接构件8将第三行星架33和第四行星架43互连。
扭矩传递装置包括第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3、第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3。第一离合器C1将输入轴1与第二太阳轮25互连；第二离合器C2将输入轴1和第一齿圈11互连；第三离合器C3将输入轴1与第四齿圈41互连。第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3分别与变速器外壳3固连。
第一制动器B1与第一太阳轮14连接，第一制动器B1将第一太阳轮14与变速器外壳3互连，第二制动器B2与第一齿圈11连接，第二制动器B2将第一齿圈11与变速器外壳3互连，第三制动器B3与第三太阳轮34连接，第三制动器B3将第三太阳轮34与变速器外壳3互连。
第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3、第一制动器B1、第二制动器B2及第三制动器B3选择性地接合，以在输入轴1和输出轴2之间建立九个前进挡速比和一个倒挡速比，其具体实施过程为：
通过接合第三制动器B3、第一制动器B1和第一离合器C1，以在输入轴1和输出轴2之间建立一挡传动比，具体地，第一制动器B1和第三制动器B3被接合以使第一太阳轮14和第三太阳轮34分别与变速器外壳3相连，阻止了第一太阳轮14和第三太阳轮34相对于变速器外壳3的旋转。第一离合器C1被接合以使得输入轴1和第二太阳轮25连接在一起旋转。由此，在输入轴1和输出轴2之间建立起一挡的传动比，一挡的传动比为4.10；
通过接合第三制动器B3、第一制动器B1和第二离合器C2，以在输入轴1和输出轴2之间建立二挡传动比，具体地，第一制动器B1和第三制动器B3被接合以使第一太阳轮14和第三太阳轮34分别与变速器外壳3相连，阻止了第一太阳轮14和第三太阳轮34相对于变速器外壳3的旋转。第二离合器C2被接合以使得输入轴1和第一齿圈11连接在一起旋转。由此，在输入轴1和输出轴2之间建立二挡的传动比，二挡的传动比为2.58，速比阶跃为1.59；
通过接合第三制动器B3、第一离合器C1和第二离合器C2，以在输入轴1和输出轴2之间建立三挡传动比，具体地，第三制动器B3被接合以使第三太阳轮34与变速器外壳3相连，阻止了第三齿圈31相对于变速器外壳3的旋转。第一离合器C1和第二离合器C2被接合以使得输入轴1分别和第二太阳轮25、第一齿圈11连接在一起旋转，由此在输入轴1和输出轴2之间建立起了三挡的传动比，三挡的传动比为1.68，速比阶跃为1.53；
通过接合第三制动器B3、第一离合器C1和第三离合器C3，以在输入轴1和输出轴2之间建立四挡传动比，具体地，第三制动器B3被接合以使第三太阳轮34与变速器外壳3相连，阻止了第三太阳轮34相对于变速器外壳3的旋转。第一离合器C1和第三离合器C3被接合以使得输入轴1分别和第二太阳轮25、第四齿圈41连接在一起旋转，由此，在输入轴1和输出轴2之间建立起了四挡的传动比，四挡的传动比为1.31，速比阶跃为1.28；
通过接合第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3，以在输入轴1和输出轴2之间建立五挡传动比，具体地，第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3被接合以使得输入轴1分别和第二太阳轮25、第一齿圈11、第四齿圈41连接在一起旋转，由此在输入轴1和输出轴2之间建立起了五挡的传动比，也就是直接挡，五挡的传动比为1.0，速比阶跃为1.31；
通过接合第二离合器C2、第二制动器B1和第三离合器C3，以在输入轴1和输出轴2之间建立六挡传动比，具体地，第一制动器B1被接合以使第一太阳轮14与变速器外壳3相连，阻止了第一太阳轮14相对于变速器外壳3的旋转。第二离合器C2和第三离合器C3被接合以使得输入轴1分别和第一齿圈11、第四齿圈41连接在一起旋转，由此，在输入轴1和输出轴2之间建立起了六挡的传动比，六挡的传动比为0.78，速比阶跃为1.28；
通过接合第一离合器C1、第一制动器B1和第三离合器C3，以在输入轴1和输出轴2之间建立七挡传动比，具体地，第一制动器B1被接合以使第一太阳轮14和变速器外壳3相连，阻止了第一太阳轮14相对于变速器外壳3的旋转。第一离合器C1和第三离合器C3被接合以使得输入轴1分别和第二太阳轮25、第四齿圈41连接在一起旋转，由此在输入轴1和输出轴2之间建立起了七挡的传动比，七挡的传动比为0.67，速比阶跃为1.16；
通过接合第一制动器B1、第二制动器B2和第三离合器C3，以在输入轴1和输出轴2之间建立八挡传动比，具体地，第一制动器B1和第二制动器B2被接合以使第一太阳轮14和第一齿圈11与变速器外壳3相连，阻止了第一太阳轮14和第一齿圈11相对于变速器外壳3的旋转。第三离合器C3被接合以使得输入轴1和第四齿圈41连接在一起旋转，由此在输入轴1和输出轴2之间建立起了八挡的传动比，八挡的传动比为0.55，速比阶跃为1.22；
通过接合第二制动器B2、第一离合器C1和第三离合器C3，以在输入轴1和输出轴2之间建立九挡传动比，具体地，第二制动器B2被接合以使第一齿圈11和变速器外壳3相连，阻止了第一齿圈11相对于变速器外壳3的旋转。第一离合器C1和第三离合器C3被接合以使得输入轴1分别和第二太阳轮25和第四齿圈41连接在一起旋转，由此在输入轴1和输出轴2之间建立起了九挡的传动比，九挡的传动比为0.43，速比阶跃为1.28；
通过接合第二制动器B2、第三制动器B3和第一离合器C1，以在输入轴1和输出轴2之间建立倒挡传动比。第二制动器B2和第三制动器B3被接合以使第一齿圈11和第三太阳轮34分别与变速器外壳3相连，阻止了第一齿圈11和第三太阳轮34相对于变速器外壳3的旋转。第一离合器C1被接合以使得输入轴1和第二太阳轮25连接在一起旋转，由此在输入轴1和输出轴2之间建立起了倒挡的传动比，倒挡的传动比为-2.84；
其中，第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3、第一制动器B1、第二制动器B2及第三制动器B3的操作逻辑表如表1所示：
表1：操作逻辑表
挡位 工作离合器 工作制动器 挡位性质 速比 阶跃比
1 C1 B1，B3 减速挡 4.10 /
2 C2 B1，B3 减速挡 2.58 1.59
3 C1,C2 B3 减速挡 1.68 1.53
4 C1,C3 B3 减速挡 1.31 1.28
5 C1,C2,C3 / 直接挡 1.00 1.31
6 C2,C3 B1 超速挡 0.78 1.28
7 C1,C3 B1 超速挡 0.67 1.16
8 C3 B1,B2 超速挡 0.55 1.22
9 C1,C3 B2 超速挡 0.43 1.28
10 C1 B2，B3 倒挡 -2.84 /
在本实施例中，第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3为多片式湿式离合器或牙嵌式离合器，第一制动器B1、第二制动器B2和第三制动器B3为鼓式制动器或多片式湿式制动器。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种阶跃比小的九挡自动变速器，包括变速器外壳以及安装于变速器外壳内部的输入轴、输出轴、行星齿轮排组、联接构件组和扭矩传递装置，所述行星齿轮排组包括从前往后依次安装的第一行星齿轮排、第二行星齿轮排、第三行星齿轮排和第四行星齿轮排，所述扭矩传递装置包括第一离合器、第二离合器、第三离合器、第一制动器、第二制动器、第三制动器，所述第一制动器、第二制动器、第三制动器均与变速器外壳固连；其特征在于：
所述第一行星齿轮排由第一齿圈、第一行星轮、第一行星架和第一太阳轮组成，所述第一太阳轮和第一行星轮外啮合传动，所述第一行星轮和第一齿圈内啮合传动，所述第一行星轮旋转支撑在第一行星架上；
所述第二行星齿轮排由第二齿圈、长行星轮、短行星轮、第二行星架和第二太阳轮组成，所述第二太阳轮和短行星轮外啮合传动，所述长行星轮和第二齿圈内啮合传动，所述长行星轮和短行星轮外啮合传动，所述长行星轮和短行星轮分别旋转支撑在第二行星架上；
所述第三行星齿轮排由第三齿圈、第三行星轮、第三行星架和第三太阳轮组成，所述第三太阳轮和第三行星轮外啮合传动，所述第三行星轮和第三齿圈内啮合传动，所述第三行星轮旋转支撑在第三行星架上；
所述第四行星齿轮排由第四齿圈、第四行星轮、第四行星架和第四太阳轮组成，所述第四太阳轮和第四行星轮外啮合传动，所述第四行星轮和第四齿圈内啮合传动，所述第四行星轮旋转支撑在第四行星架上；所述第四行星架与输出轴连接；
所述联接构件组包括第一联接构件、第二联接构件、第三联接构件、第四联接构件和第五联接构件；
所述第一联接构件将第一齿圈和第二齿圈互连，所述第二联接构件将第一行星架、第二行星架和第三齿圈连续的互连，所述第三联接构件将第一行星轮和长行星轮互连，所述第四联接构件将第三太阳轮和第四太阳轮互连，所述第五联接构件将第三行星架和第四行星架互连；
所述第一制动器将第一太阳轮与变速器外壳互连，所述第二制动器将第一齿圈与变速器外壳互连，所述第三制动器将第三太阳轮与变速器外壳互连；
所述第一离合器将输入轴与第二太阳轮互连，所述第二离合器将输入轴与第一齿圈互连，所述第三离合器将输入轴与第四齿圈互连；
所述第一离合器、第二离合器、第三离合器、第一制动器、第二制动器及第三制动器选择性地接合，以在输入轴和输出轴之间建立九个前进挡速比和一个倒挡速比。
2.根据权利要求1所述的一种阶跃比小的九挡自动变速器，其特征在于：
通过接合所述第三制动器、第二制动器和第一离合器，以在输入轴和输出轴之间建立倒挡传动比。
3.根据权利要求1所述的一种阶跃比小的九挡自动变速器，其特征在于：
通过接合所述第一离合器、第一制动器和第三制动器，以在输入轴和输出轴之间建立一挡传动比；
通过接合所述第二离合器、第一制动器和第三制动器，以在输入轴和输出轴之间建立二挡传动比；
通过接合所述第一离合器、第二离合器和第三制动器，以在输入轴和输出轴之间建立三挡传动比；
通过接合所述第一离合器、第三离合器和第三制动器，以在输入轴和输出轴之间建立四挡传动比；
通过接合所述第一离合器、第二离合器和第三离合器，以在输入轴和输出轴之间建立五挡传动比；
通过接合所述第二离合器、第一制动器和第三离合器，以在输入轴和输出轴之间建立六挡传动比；
通过接合所述第一离合器、第一制动器和第三离合器，以在输入轴和输出轴之间建立七挡传动比；
通过接合所述第二制动器、第一制动器和第三离合器，以在输入轴和输出轴之间建立八挡传动比；
通过接合所述第一离合器、第二制动器和第三离合器，以在输入轴和输出轴之间建立九挡传动比。
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