CN115325116B - 多挡位行星齿轮传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多挡位行星齿轮传动装置，包括行星排单元，由第一至第三行星排组成；制动器单元，由第一至第三制动器组成；离合器单元，由第一至第三离合器组成；能够实现六个前进挡和两个倒挡，至少包括五个减速前进挡和一个直接挡。该多挡位行星齿轮传动装置，为四自由度结构，各挡位的机械传动效率高、低速挡位速比大、传动比范围宽，无动力中断换挡，可实现大功率传输、换挡冲击小。

Description

多挡位行星齿轮传动装置
技术领域
本发明属于车辆传动技术领域，具体涉及一种多挡位行星齿轮传动装置。
背景技术
液力机械式自动变速器（Automatic Transmission, 简称AT）是当前自动变速传动装置的主流类型之一，具有大传递扭矩、高功率密度、强适应性等优点，在乘用车和商用车、轮式车辆和履带车辆等领域都有广泛应用。目前无论是乘用车还是商用车，所采用的AT自动变速器都是以6-8挡为主，多挡化趋势明显，主要依靠其行星齿轮传动装置来实现多挡位以及多挡位之间的切换。随着国民经济的发展，对于重型载重汽车、运输车的需求与日俱增，与之配套的能够承受大传递扭矩、大输入/输出功率的变速器的需求也日益突出，对低速挡速比、倒挡速比、传动比范围等都有较高的要求，来满足重载、起步、爬坡等工况要求挡行星齿轮传动装置。目前，国内市场上满足大功率需求的多挡位行星齿轮传动装置的构型方案比较少，例如法士特集团推出FC6A140/180/220/250系列的四款液力自动变速器，其行星齿轮传动装置能够形成6个前进挡和1个倒挡，最大前进挡传动比仅为4.4。限于当前行星排的制造技术可实现的行星排固有特性值的范围限制，普遍存在的问题是，传动比变化范围小，并且多数包含2个以上的超速挡位，对于重载车辆并不适合。相对于国内，美国艾里逊（Allison）公司开发的Allison-4000系列液力自动变速器，其行星齿轮传动装置能够实现7个前进挡位和1个倒挡，最大的前进挡速比能够达到7.63。因此，综合考虑当前行星排制造技术状况，寻找可满足重载车辆速比要求的行星齿轮传动装置，具有重要意义。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种多挡位行星齿轮传动装置，具体技术方案如下：
一种多挡位行星齿轮传动装置，包括：
行星排单元，由第一至第三行星排组成；
制动器单元，由第一至第三制动器组成；
离合器单元，由第一至第三离合器组成；
第一至第七传动轴；
其中，所述第一传动轴为输入轴，用于输入动力；所述第二传动轴为输出轴，用于输出动力；
所述第一行星排为单行星轮的行星排，包括第一中心轮、第一行星轮保持架和第一齿圈，第一中心轮固接于第一传动轴，第一行星轮保持架固接于第三传动轴，第一制动器用于制动第一行星轮保持架，第一齿圈固接于第六传动轴；
所述第二行星排为双行星轮的行星排，包括第二中心轮、第二行星轮保持架和第二齿圈，第二中心轮固接于第四传动轴，第二制动器用于制动第二中心轮，第二行星轮保持架与第一齿圈固接，第二行星轮保持架固接于第六传动轴，第二齿圈与第三齿圈固接，第三制动器用于制动第二齿圈，第二齿圈固接于第五传动轴；
所述第三行星排为单行星轮的行星排，包括第三中心轮、第三行星轮保持架和第三齿圈，第三中心轮固接于第七传动轴，第一离合器用于连接第一中心轮和第三中心轮，第三离合器用于连接第一行星轮保持架和第三中心轮，第三行星轮保持架固接于第二传动轴，第二离合器用于连接第一齿圈和第三行星轮保持架、以及用于连接第二行星轮保持架和第三行星轮保持架。
进一步的，包括第一至第六前进挡和第一至第二倒挡。
进一步的，当第二制动器、第三制动器和第三离合器共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，实现前进一挡模式；
当第三制动器、第二离合器和第三离合器共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，实现前进二挡模式；
当第二制动器、第二离合器和第三离合器共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，实现前进三挡模式；
当第二制动器、第一离合器和第二离合器共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，实现前进四挡模式；
当第二制动器、第一离合器和第三离合器共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，实现前进五挡模式；
当第一离合器、第二离合器和第三离合器共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，实现前进六挡模式；
当第一制动器、第二制动器和第三离合器共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，实现倒车一挡模式；
当第一制动器、第二制动器和第二离合器共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，实现倒车二倒挡模式。
进一步的，所述第一至第三制动器为湿式多片式制动器，所述第一至第三离合器为湿式多片式离合器。
本发明相对于现有技术的有益效果：
（1）理论可实现不同传动比的挡位包括6个前进挡和2个倒挡；
（2）各挡位的机械传动效率高；
（3）该变速装置的换挡符合简单换挡逻辑，可实现无动力中断换挡；
（4）该变速装置是四自由度结构，每个挡位下闭合的离合器和制动器的数量是3个。
附图说明
图1是本发明的多挡位行星齿轮传动装置的结构示意图。
图2是本发明所匹配的液力机械自动变速器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供一种多挡位行星齿轮传动装置，如图1和图2所示，包括发动机与液力变矩器端80、多级行星齿轮变速机构、第一传动轴1、第二传动轴2。
多级行星齿轮变速机构包括第一行星排、第二行星排、第三行星排、第一制动器10、第二制动器20、第三制动器30、第一离合器40、第二离合器50、第三离合器60、第三传动轴3、第四传动轴4、第五传动轴5、第六传动轴6和第七传动轴7。第一行星排为单行星轮的行星排，包括第一中心轮110、第一行星轮保持架130和第一齿圈120。第二行星排为双行星轮的行星排，包括第二中心轮210、第二行星轮保持架230和第二齿圈220。第三行星排为单行星轮的行星排，包括第三中心轮310、第三行星轮保持架330和第三齿圈320。第一齿圈120与第二行星轮保持架230固接。第二齿圈220与第三齿圈320固接。第一制动器10用于制动第一行星轮保持架130。第二制动器20用于制动第二中心轮210。第三制动器30用于制动第二齿圈220、或者制动第三齿圈320。第一离合器40用于连接第一中心轮110和第三中心轮310。第二离合器50用于连接第一齿圈120和第三行星轮保持架330、以及用于连接第二行星轮保持架230和第三行星轮保持架330。第三离合器60用于连接第一行星轮保持架130和第三中心轮310。发动机80与第一中心轮110传动连接。第二传动轴2用于输出动力。
第一中心轮110固接于第一传动轴1。第三行星轮保持架330固接于第二传动轴2。第一行星轮保持架130固接于第三传动轴3。第二中心轮210固接于第四传动轴4。第二齿圈220固接于第五传动轴5。第三齿圈320固接于第五传动轴5。第一齿圈120固接于第六传动轴6。第二行星轮保持架230固接于第六传动轴6。第三中心轮310固接于第七传动轴7。
第一制动器10包括湿式多片式制动器。第二制动器20包括湿式多片式制动器。第三制动器30包括湿式多片式制动器。第一离合器40包括湿式多片式离合器。第二离合器50包括湿式多片式离合器。第三离合器60包括湿式多片式离合器。
第一制动器10工作时，第一行星轮保持架130相对变速器外壳0固定设置。第二制动器20工作时，第二中心轮210相对变速器外壳固定设置。第三制动器30工作时，第二齿圈220和第三齿圈320相对变速器外壳固定设置。第一离合器40工作时，第一中心轮110与第三中心轮310传动连接。第二离合器50工作时，第一齿圈120与第三行星轮保持架330传动连接、以及第二行星轮保持架230与第三行星轮保持架330传动连接。第三离合器60工作时，第一行星轮保持架130与第三中心轮310传动连接。
表1所示为换挡逻辑图，具体地，当第二制动器20、第三制动器30和第三离合器60共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，变速器实现前进一挡模式。当第三制动器30、第二离合器50和第三离合器60共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，变速器实现前进二挡模式。当第二制动器20、第二离合器50和第三离合器60共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，变速器实现前进三挡模式。当第二制动器20、第一离合器40和第二离合器50共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，变速器实现前进四挡模式。当第二制动器20、第一离合器40和第三离合器60共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，变速器实现前进五挡模式。当第一离合器40、第二离合器50和第三离合器60共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，变速器实现前进六挡模式。当第一制动器10、第二制动器20和第三离合器60共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，变速器实现倒车一挡模式。当第一制动器10、第二制动器20和第二离合器50共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，变速器实现倒车二倒挡模式。
表1换挡逻辑图
Figure 593193DEST_PATH_IMAGE001
以某一具体行星排特性参数为例，进行该多挡位自动变速器能够实现的传动比序列的说明。该具体实施例仅用于说明，本发明可实现的传动比序列范围不限于该例所说明的传动比序列范围。
例举具体行星排特性参数为，第一行星排固有传动比-1.6第二行星排固有传动比2.0762，第三行星排固有传动比-1.6。在此特定参数下，通过上述具体实施方式，本发明能够实现的传动比序列如表2所示。
表 2 传动比序列
Figure 576192DEST_PATH_IMAGE002
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多挡位行星齿轮传动装置，其特征在于，包括：
行星排单元，由第一至第三行星排组成；
制动器单元，由第一至第三制动器组成；
离合器单元，由第一至第三离合器组成；
第一至第七传动轴；
其中，所述第一传动轴为输入轴，用于输入动力；所述第二传动轴为输出轴，用于输出动力；
所述第一行星排为单行星轮的行星排，包括第一中心轮、第一行星轮保持架和第一齿圈，第一中心轮固接于第一传动轴，第一行星轮保持架固接于第三传动轴，第一制动器用于制动第一行星轮保持架，第一齿圈固接于第六传动轴；
所述第二行星排为双行星轮的行星排，包括第二中心轮、第二行星轮保持架和第二齿圈，第二中心轮固接于第四传动轴，第二制动器用于制动第二中心轮，第二行星轮保持架与第一齿圈固接，第二行星轮保持架固接于第六传动轴，第二齿圈与第三齿圈固接，第三制动器用于制动第二齿圈，第二齿圈固接于第五传动轴；
所述第三行星排为单行星轮的行星排，包括第三中心轮、第三行星轮保持架和第三齿圈，第三中心轮固接于第七传动轴，第一离合器用于连接第一中心轮和第三中心轮，第三离合器用于连接第一行星轮保持架和第三中心轮，第三行星轮保持架固接于第二传动轴，第二离合器用于连接第一齿圈和第三行星轮保持架、以及用于连接第二行星轮保持架和第三行星轮保持架。
2.根据权利要求1所述的多挡位行星齿轮传动装置，其特征在于，包括第一至第六前进挡和第一至第二倒挡。
3.根据权利要求2所述的多挡位行星齿轮传动装置，其特征在于，
当第二制动器、第三制动器和第三离合器共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，实现前进一挡模式；
当第三制动器、第二离合器和第三离合器共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，实现前进二挡模式；
当第二制动器、第二离合器和第三离合器共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，实现前进三挡模式；
当第二制动器、第一离合器和第二离合器共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，实现前进四挡模式；
当第二制动器、第一离合器和第三离合器共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，实现前进五挡模式；
当第一离合器、第二离合器和第三离合器共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，实现前进六挡模式；
当第一制动器、第二制动器和第三离合器共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，实现倒车一挡模式；
当第一制动器、第二制动器和第二离合器共同工作、且其他制动器或离合器不工作时，实现倒车二倒挡模式。
4.根据权利要求1-3任一项所述的多挡位行星齿轮传动装置，其特征在于，所述第一至第三制动器为湿式多片式制动器，所述第一至第三离合器为湿式多片式离合器。
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