CN106641135A - 一种十二挡自动变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种十二挡自动变速器，包括输入轴、离合器总成和行星排总成；离合器总成包括第一离合器和第二离合器，第二离合器位于第一离合器外侧且共用一个活塞壳；行星排总成包括第一行星排、第二行星排、第三行星排和第四行星排四个行星排；第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器四个制动器。本发明可实现十二个前进档和两个倒档的动力输出，同时能使整机结构更加紧凑。并具有结构简单紧凑的优点，减小了变速箱占用的空间；此外还具有传动比范围宽、间比小等优点。

Description

一种十二挡自动变速器
技术领域
本发明涉及机械变速传动技术领域，具体涉及一种十二挡自动变速器。
背景技术
传动***是车辆的基本组成部分之一，用来传递发动机功率，且在直线行驶时能按要求改变车辆的速度和牵引力，传动***还要实现车辆的倒车和停车等。变速器是传动***中很重要的一部分。作为车辆用自动变速器，内燃机等动力经液力变矩器传至行星自动变速器的输入轴，按当前档位变速后，将动力从输出轴输出，并经差速器传至左、右驱动轮，而变速器大多数是由多个行星排、制动器和离合器组成的变速器方案。目前，市场上车用行星自动变速器档位较少，速比范围较小，为弥补市场的空缺，需设计一种有较多档位的行星自动变速器。
发明内容
本发明旨在提供一种传动比范围大、性能优异并可满足重型轮式车辆使用要求的十二档行星自动变速器，以解决现有技术中所存在的技术问题。
本发明是通过如下技术方案予以实现的：
一种十二挡自动变速器，包括输入轴、离合器总成和行星排总成；所述离合器总成包括第一离合器和第二离合器，第二离合器位于第一离合器外侧且共用一个活塞壳；
所述行星排总成包括第一行星排、第二行星排、第三行星排和第四行星排四个行星排；
第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器四个制动器；
所述第一行星排包括第一太阳轮、第一齿圈、第一行星架，所述第二行星排包括第二太阳轮、第二齿圈、第二行星架，所述第三行星排包括第三太阳轮、第三齿圈、第三行星架，所述第四行星排包括第四太阳轮、第四齿圈、第四行星架；
还包括第三离合器、中间轴、连接轴和输出轴；
所述第一离合器与中间轴连接，第二离合器与第一太阳轮连接，第二离合器的驱动毂与第二行星架连接，第一齿圈通过第一制动器制动，第一行星架与第二齿圈连接；第二齿圈通过第二制动器制动，第二太阳轮与中间轴连接，第二行星架与第三齿圈连接；第三齿圈通过第三制动器制动，第三太阳轮与中间轴连接，第三行星架与连接轴连接；连接轴与第三离合器连接，第三离合器与第四齿圈连接；第四齿圈通过第四制动器制动，第四太阳轮与连接轴连接，第四行星架与输出轴相连。
所述第二离合器的驱动毂与第二行星架之间、第二太阳轮与中间轴之间、第三太阳轮与中间轴之间、第三行星架与连接轴之间、连接轴与第三离合器之间、第四太阳轮与连接轴之间均通过花键连接。
所述第二齿圈与第二制动器之间、第三齿圈与第三制动器之间、第四齿圈与第四制动器之间均采用挡圈进行轴向定位。
所述第一行星架与第二齿圈通过斜齿连接，并通过推力轴承进行轴向定位。
所述第二行星架与第三齿圈通过斜齿连接，并通过推力轴承进行轴向定位。
所述第一齿圈为浮动齿圈。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明提供的十二挡自动变速器，采用四个行星排、四个制动器和三个离合器的方案实现12个前进档和2个倒退挡，不仅解决了现有车用自动变速器档位较少，速比范围较小等问题，还由于减少零部件来实现变速箱整体结构的紧凑性，减少了变速箱的体积和重量，进而实现轻量化；且传动比均匀、性能优异。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：1-输入轴、2-第一太阳轮、3-第一行星架、4-第一齿圈、5-第二太阳轮、6-第二行星架、7-第二齿圈、8-中间轴、9-第三行齿圈、10-第三行星架、11-第三太阳轮、12-连接轴、13-第四齿圈、14-第四行星架、15-第四太阳轮、16-输出轴、P1-第一行星排、P2-第二行星排、P3-第三行星排、P4-第四行星排、Z1-第一制动器、Z2-第二制动器、Z3-第三制动器、Z4-第四制动器、L1-第一离合器、L2-第二离合器、L3-第三离合器、A-离合器总成、B-行星排总成。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述；
如图1所示，本发明提供的十二挡自动变速器，包括输入轴1、离合器总成A和行星排总成B；所述离合器总成A包括第一离合器L1和第二离合器L2，第二离合器L2位于第一离合器L1外侧且共用一个活塞壳；
所述行星排总成B包括第一行星排P1、第二行星排P2、第三行星排P3和第四行星排P4四个行星排；
第一制动器Z1、第二制动器Z2、第三制动器Z3和第四制动器Z4四个制动器；
所述第一行星排P1包括第一太阳轮2、第一齿圈4、第一行星架3，所述第二行星排P2包括第二太阳轮5、第二齿圈7、第二行星架6，所述第三行星排P3包括第三太阳轮11、第三齿圈9、第三行星架10，所述第四行星排P4包括第四太阳轮15、第四齿圈13、第四行星架14；
还包括第三离合器L3、中间轴8、连接轴12和输出轴16；
所述第一离合器L1与中间轴8连接，第二离合器L2与第一太阳轮2连接，第二离合器L2的驱动毂与第二行星架6连接，第一齿圈4通过第一制动器Z1制动，第一行星架3与第二齿圈7连接；第二齿圈7通过第二制动器Z2制动，第二太阳轮5与中间轴8连接，第二行星架6与第三齿圈9连接；第三齿圈9通过第三制动器Z3制动，第三太阳轮11与中间轴8连接，第三行星架10与连接轴12连接；连接轴12与第三离合器L3连接，第三离合器L3与第四齿圈13连接；第四齿圈13通过第四制动器Z4制动，第四太阳轮15与连接轴12连接，第四行星架14与输出轴16相连。
所述第二离合器L2的驱动毂与第二行星架6之间、第二太阳轮5与中间轴8之间、第三太阳轮11与中间轴8之间、第三行星架10与连接轴12之间、连接轴12与第三离合器L3之间、第四太阳轮15与连接轴12之间均通过花键连接。
所述第二齿圈7与第二制动器Z2之间、第三齿圈9与第三制动器Z3之间、第四齿圈13与第四制动器Z4之间均采用挡圈进行轴向定位。
所述第一行星架3与第二齿圈7通过斜齿连接，并通过推力轴承进行轴向定位。
所述第二行星架6与第三齿圈9通过斜齿连接，并通过推力轴承进行轴向定位。
所述第一齿圈4为浮动齿圈。
实施例：输入轴1离合器总成A相连接，当第一离合器C1或第二离合器C2结合时，扭矩被传递到行星排总成B处。在行星排总成B内，通过控制不同制动器和离合器的结合可以实现各档扭矩传递，各档位制动器和离合的结合如表1所示。
1、空档，第三制动器Z3在压力油作用下结合，第三齿圈9制动,第四制动器Z4在压力油作用下结合，第四齿圈13制动。由于第一旋转离合器L1和第二旋转离合器L2处于脱开状态，输入轴1输入的扭矩不能传递给行星总成B，整个变速器无功率输出。
2、一档，第一旋转离合器L1、第三制动器Z3、第四制动器Z4在压力油作用下结合，第三齿圈9和第四齿圈13制动。由输入轴1输入的扭矩经第一旋转离合器L1传递给中间轴8，通过第三行星排P3的第三太阳轮11传递给第三行星架10，由第三行星架10传递给连接轴12，通过第四行星排P4的第四太阳轮15传递给第四行星架14，最后由于第四行星架14相连的输出轴16将扭矩输出。
3、二档，第一旋转离合器L1、第二制动器Z2和第四制动器Z4在压力油作用下结合，第二齿圈7和第四齿圈13制动。由输入轴1输入的扭矩通过第一旋转离合器L1传递给中间轴8，一部分扭矩通过第二行星排P2的第二太阳轮5传递给第二行星架6，由第二行星架6传递给第三齿圈9，另一部分扭矩经中间轴8直接传递给第三行星排P3的第三太阳轮11，由于第三行星排P3的第三齿圈9与第三太阳轮11的差动，扭矩经第三行星架10传递给连接轴12，通过第四行星排P4的第四太阳轮15传递给第四行星架14，最后由第四行星架14将扭矩输出。
4、三档，第一旋转离合器L1、第一制动器Z1和第四制动器Z4在压力油作用下结合，第一齿圈4和第四齿圈13制动。由输入轴1输入的扭矩一部分通过第二旋转离合器L2传递给第一太阳轮2，经第一行星架3传递给第二齿圈7，另一部分扭矩通过第一旋转离合器L1传递给中间轴上第二行星排P2的第二太阳轮5和第三行星排P3的第三太阳轮11，由于第二行星排P2的第二太阳轮5与第二齿圈7的差动，第二行星排P2由第二行星架6输出扭矩，并传递给第三行星排P3的第三齿圈9，由于第三行星排P3的第三齿圈9与第三行星排P3的第三太阳轮11的差动，扭矩经第三行星架10传递给连接轴12，通过第四行星排P4的第四太阳轮15传递给第四行星架14，最后由第四行星架14将扭矩输出。
5、四档，第一旋转离合器L1、第二旋转离合器L2和第四制动器13在压力油作用下结合，第四齿圈13制动。由输入轴1输入的扭矩一部分通过第二旋转离合器L2经第二行星架6传递给第三齿圈9，另一部分扭矩通过第一旋转离合器L1递给第三行星排P3的第三太阳轮11，由于第三太阳轮11、第三齿圈9及第三行星架10与输入轴1同速旋转，扭矩由第三行星架10按1：1的比例传递给连接轴12，通过第四行星排P4的第四太阳轮15传递给第四行星架14，最后由第四行星架14将扭矩输出。
6、五档，第一旋转离合器L1、第三制动器Z3、第三旋转离合器L3在压力油作用下结合，第三齿圈9制动。由输入轴1输入的扭矩经第一旋转离合器L1传递给中间轴8，通过第三行星排P3的第三太阳轮11传递给第三行星架10，由第三行星架10输入的扭矩一部分通过第三旋转离合器L3传递给第四行星排P4的第四齿圈13，另一部分扭矩通过连接轴12传递给第四行星排P4的第四太阳轮15，第四行星排P4的第四齿圈13与第四太阳轮15的同速旋转，扭矩传递给第四行星架14，最后由第四行星架14将扭矩输出。
7、六档，第二旋转离合器L2、第一制动器Z1和第四制动器Z4在压力油作用下结合，第一齿圈4和第四齿圈13制动。由输入轴1输入的扭矩一部分通过第二旋转离合器L2传递给第一太阳轮2，经第一行星架4传递给第二齿圈7，由第二齿圈7经第二行星排P2的行星轮传递给第二太阳轮5，由第二太阳轮5经中间轴8传递给第三太阳轮11，另一部分扭矩通过第二旋转离合器L2传递给第二行星架6，再传递给第三齿圈9，由于第三齿圈9与第三太阳轮11的差动，扭矩由第三行星架10传递给连接轴12，通过第四行星排P4的第四太阳轮15传递给第四行星架14，最后由第四行星架14将扭矩输出。
8、七档，第二旋转离合器L2、第二制动器Z2和第四制动器Z4在压力油作用下结合，第二齿圈4和第四齿圈13制动。由输入轴1输入的扭矩通过第二旋转离合器L2传递给第二行星架6，然后由第二行星架6分别传递给第三齿圈9和第二太阳轮5，第二太阳轮5的扭矩再经中间轴8传递给第三太阳轮11，由于第三齿圈9与第三太阳轮11的差动，扭矩由第三行星架10传递给连接轴12，通过第四行星排P4的第四太阳轮15传递给第四行星架14，最后由第四行星架14将扭矩输出。
9、八档，第一旋转离合器L1、第二制动器Z2和第三离合器L3在压力油作用下结合，第二齿圈7制动。由输入轴1输入的扭矩通过第一旋转离合器L1传递给中间轴8，一部分扭矩通过第二行星排P2的第二太阳轮5传递给第二行星架6，由第二行星架6传递给第三齿圈9，另一部分扭矩经中间轴8直接传递给第三行星排P3的第三太阳轮11，由于第三行星排P3的第三齿圈9与第三太阳轮11的差动，扭矩传递给第三行星架10，由第三行星架10输入的扭矩一部分通过第三旋转离合器L3传递给第四行星排P4的第四齿圈13，另一部分扭矩通过连接轴12传递给第四行星排P4的第四太阳轮15，由于第四行星排P4的第四齿圈13与第四太阳轮15的同速旋转，扭矩传递给第四行星架14，最后由第四行星架14将扭矩输出。
10、九档，第一旋转离合器L1、第一制动器Z1和第三离合器L3在压力油作用下结合，第一齿圈4制动。由输入轴1输入的扭矩一部分通过第二旋转离合器L2传递给第一太阳轮2，经第一行星架3传递给第二齿圈7，另一部分扭矩通过第一旋转离合器L1传递给中间轴上第二行星排P2的第二太阳轮5和第三行星排P3的第三太阳轮11，由于第二行星排P2的第二太阳轮5与第二齿圈7的差动，第二行星排P2由第二行星架6输出扭矩，并传递给第三行星排P3的第三齿圈9，由于第三行星排P3的第三齿圈9与第三行星排P3的第三太阳轮11的差动，扭矩传递给第三行星架10，由第三行星架10输入的扭矩一部分通过第三旋转离合器L3传递给第四行星排P4的第四齿圈13，另一部分扭矩通过连接轴12传递给第四行星排P4的第四太阳轮15，由于第四行星排P4的第四齿圈13与第四太阳轮15的同速旋转，扭矩传递给第四行星架14，最后由第四行星架14将扭矩输出。
11、十档，第一旋转离合器L1、第二旋转离合器L2和第三离合器L3在压力油作用下结合。由输入轴1输入的扭矩一部分通过第二旋转离合器L2经第二行星架6传递给第三齿圈9，另一部分扭矩通过第一旋转离合器L1递给第三行星排P3的第三太阳轮11，由于第三太阳轮11、第三齿圈9及第三行星架10与输入轴1同速旋转，扭矩按1：1的比例传递给第三行星架10，由第三行星架10输入的扭矩一部分通过第三旋转离合器L3传递给第四行星排P4的第四齿圈13，另一部分扭矩通过连接轴12传递给第四行星排P4的第四太阳轮15，由于第四行星排P4的第四齿圈13与第四太阳轮15的同速旋转，扭矩传递给第四行星架14，最后由第四行星架14按1：1的比例将扭矩输出。
12、十一档，第二旋转离合器L2、第一制动器Z1和第三离合器L3在压力油作用下结合，第一齿圈4制动。由输入轴1输入的扭矩一部分通过第二旋转离合器L2传递给第一太阳轮2，经第一行星架4传递给第二齿圈7，由第二齿圈7经第二行星排P2的行星轮传递给第二太阳轮5，由第二太阳轮5经中间轴8传递给第三太阳轮11，另一部分扭矩通过第二旋转离合器L2传递给第二行星架6，再传递给第三齿圈9，由于第三齿圈9与第三太阳轮11的差动，扭矩传递给第三行星架10，由第三行星架10输入的扭矩一部分通过第三旋转离合器L3传递给第四行星排P4的第四齿圈13，另一部分扭矩通过连接轴12传递给第四行星排P4的第四太阳轮15，由于第四行星排P4的第四齿圈13与第四太阳轮15的同速旋转，扭矩传递给第四行星架14，最后由第四行星架14将扭矩输出。
13、十二档，第二旋转离合器L2、第一制动器Z1和第三旋转离合器L3在压力油作用下结合，第一齿圈4制动。由输入轴1输入的扭矩一部分通过第二旋转离合器L2传递给第一太阳轮2，经第一行星架4传递给第二齿圈7，由第二齿圈7经第二行星排P2的行星轮传递给第二太阳轮5，由第二太阳轮5经中间轴8传递给第三太阳轮11，另一部分扭矩通过第二旋转离合器L2传递给第二行星架6，再传递给第三齿圈9，由于第三齿圈9与第三太阳轮11的差动，扭矩传递给第三行星架10，由第三行星架10输入的扭矩一部分通过第三旋转离合器L3传递给第四行星排P4的第四齿圈13，另一部分扭矩通过连接轴12传递给第四行星排P4的第四太阳轮15，由于第四行星排P4的第四齿圈13与第四太阳轮15的同速旋转，扭矩传递给第四行星架14，最后由第四行星架14将扭矩输出。
14、倒一档，第一制动器Z1、第三制动器Z3和第四制动器Z4在压力油作用下结合，第一齿圈4、第三齿圈9和第四齿圈13制动，由输入轴1输入的扭矩通过第二旋转离合器L2传递给第一太阳轮2，然后经第一行星架3传递给第二齿圈7，再由第二齿圈7经第二行星排P2的行星轮传递给第二太阳轮5，由于第二行星架6和第三齿圈9制动，第二太阳轮5反向旋转，并带动中间轴8和第三太阳轮11反向旋转，从而使第三行星架10也反向旋转，扭矩由第三行星架10传递给连接轴12，通过第四行星排P4的第四太阳轮15传递给第四行星架14，最后由第四行星架14将扭矩输出，实现了倒档功能。
15、倒二档，第一制动器Z1、第三制动器Z3和第四制动器Z4在压力油作用下结合，第一齿圈4、第三齿圈9和第四齿圈13制动，由输入轴1输入的扭矩通过第二旋转离合器L2传递给第一太阳轮2，然后经第一行星架3传递给第二齿圈7，再由第二齿圈7经第二行星排P2的行星轮传递给第二太阳轮5，由于第二行星架6和第三齿圈9制动，第二太阳轮5反向旋转，并带动中间轴8和第三太阳轮11反向旋转，从而使第三行星架10也反向旋转，由第三行星架10输入的扭矩一部分通过第三旋转离合器L3传递给第四行星排P4的第四齿圈13，另一部分扭矩通过连接轴12传递给第四行星排P4的第四太阳轮15，由于第四行星排P4的第四齿圈13与第四太阳轮15的同速旋转，扭矩传递给第四行星架14，最后由第四行星架14将扭矩输出，实现了倒档功能。
表1：各档位离合器和制动器的结合情况表
表中“”表示操纵件结合。
为使满足控制简单原则，还可以将各档位按下表2进行组合。在这种组合方式下，在高档和低档的各个前进档中通过调节一个离合器或制动器就能实现升一个档或者降一个档的功能。
表2：各档位离合器和制动器的结合情况表。
表中“”表示操纵件结合。
上述实施例仅为本发明的一个较佳实施例，并于用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案基础上所做出的变形、修饰或等同替换等，均应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种十二挡自动变速器，其特征在于：包括输入轴(1)、离合器总成(A)和行星排总成(B)；所述离合器总成(A)包括第一离合器(L1)和第二离合器(L2)，第二离合器(L2)位于第一离合器(L1)外侧且共用一个活塞壳；
所述行星排总成(B)包括第一行星排(P1)、第二行星排(P2)、第三行星排(P3)和第四行星排(P4)四个行星排；
第一制动器(Z1)、第二制动器(Z2)、第三制动器(Z3)和第四制动器(Z4)四个制动器；
所述第一行星排(P1)包括第一太阳轮(2)、第一齿圈(4)、第一行星架(3)，所述第二行星排(P2)包括第二太阳轮(5)、第二齿圈(7)、第二行星架(6)，所述第三行星排(P3)包括第三太阳轮(11)、第三齿圈(9)、第三行星架(10)，所述第四行星排(P4)包括第四太阳轮(15)、第四齿圈(13)、第四行星架(14)；
还包括第三离合器(L3)、中间轴(8)、连接轴(12)和输出轴(16)；
所述第一离合器(L1)与中间轴(8)连接，第二离合器(L2)与第一太阳轮(2)连接，第二离合器(L2)的驱动毂与第二行星架(6)连接，第一齿圈(4)通过第一制动器(Z1)制动，第一行星架(3)与第二齿圈(7)连接；第二齿圈(7)通过第二制动器(Z2)制动，第二太阳轮(5)与中间轴(8)连接，第二行星架(6)与第三齿圈(9)连接；第三齿圈(9)通过第三制动器(Z3)制动，第三太阳轮(11)与中间轴(8)连接，第三行星架(10)与连接轴(12)连接；连接轴(12)与第三离合器(L3)连接，第三离合器(L3)与第四齿圈(13)连接；第四齿圈(13)通过第四制动器(Z4)制动，第四太阳轮(15)与连接轴(12)连接，第四行星架(14)与输出轴(16)相连。
2.根据权利要求1所述的十二挡自动变速器，其特征在于：所述第二离合器(L2)的驱动毂与第二行星架(6)之间、第二太阳轮(5)与中间轴(8)之间、第三太阳轮(11)与中间轴(8)之间、第三行星架(10)与连接轴(12)之间、连接轴(12)与第三离合器(L3)之间、第四太阳轮(15)与连接轴(12)之间均通过花键连接。
3.根据权利要求1所述的十二挡自动变速器，其特征在于：所述第二齿圈(7)与第二制动器(Z2)之间、第三齿圈(9)与第三制动器(Z3)之间、第四齿圈(13)与第四制动器(Z4)之间均采用挡圈进行轴向定位。
4.根据权利要求1所述的十二挡自动变速器，其特征在于：所述第一行星架(3)与第二齿圈(7)通过斜齿连接，并通过推力轴承进行轴向定位。
5.根据权利要求1所述的十二挡自动变速器，其特征在于：所述第二行星架(6)与第三齿圈(9)通过斜齿连接，并通过推力轴承进行轴向定位。
6.根据权利要求1所述的十二挡自动变速器，其特征在于：所述第一齿圈(4)为浮动齿圈。
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