CN107269779B - 三行星排六速自动变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车技术领域，公开了一种三行星排六速自动变速器，包括第一行星排、第二行星排及第三行星排；第一太阳轮与第一制动器连接，且第一太阳轮通过第一离合器与第二太阳轮连接；第一行星架与第二齿圈固定连接后整体与第二制动器连接；第二行星架与第三齿圈固定连接；第三太阳轮固定不动,第三行星架通过第三离合器与第一齿圈连接；第二太阳轮与动力输入构件固定连接,第一齿圈与动力输出构件固定连接；第二离合器连接在第二齿圈、第二太阳轮和第二行星架中的任意两者之间。本发明采用三个离合器和两个制动器，合理地将三个行星排组合连接起来，可实现六个前进挡和一个倒挡。

Description

三行星排六速自动变速器

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种三行星排六速自动变速器。

背景技术

电控液力变速器传动系实现变速的机构一般包括多个行星排。发动机的动力经液力变矩器后传入行星齿轮变速机构进行变速后输出。自动变速器的体积、重量、效率以及承载能力直接与行星齿轮机构有关。自动变速器传动系的挡 位数越多，汽车的燃油消耗越低，经济性越好，但是随着挡 位数的增加，行星排的数量、操纵离合器以及制动器的数量也在增加，满足理论级比的设计更是难以实现。人们一直在寻求用较少的行星排、离合器和制动器，组合出满足汽车性能需求的结构紧凑、强度更高、效率更好的行星齿轮变速机构。

目前乘用车市场上使用的6速自动变速器行星齿轮机构主要包括：爱信、ZF和吉利(DSI)使用的莱佩莱捷方案；现代A6MF和A6LF 系列使用的方案；通用6T系列使用的方案；马自达创驰蓝天所用的 6速方案。

莱佩莱捷方案是在拉威娜4速自动变速器的基础上增加一排行星排来实现，无直接挡 ；但莱佩莱捷方案采用拉威娜结构，出现双行星轮结构，相对于单行星轮来说，结构上复杂得多，更加不利于结构的紧凑性且增加了重量和成本。通用和现代的方案均以三行星排实现，不同点在于离合器的位置不同，在现代的量产系列A6MF和A6LF 中有一行星排同样使用了双行星轮结构；现代和通用的方案，均是用 2个离合器和3个制动器来实现，制动器的数量多于离合器的数量，制动器最终是通过摩擦钢片齿连接到箱体上，更多的制动器无疑增加了箱体的加工制造难度，且由于箱体材料一般是铝合金，更多的制动器无疑会对能够保证强度的同时实现轻量化的设计造成困难。创驰蓝天所用的6速方案源自美国ALLISON公司在匹配柴油机重型大车上使用的横向布置方案，直接挡 出现在四挡 ，在与汽油机的匹配上，能够实现的速比配置上具有先天不足的特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种能实现六个前进挡和一个后退挡 ，且整个结构更为紧凑、变速器箱体的加工制造难度更低的三行星排六速自动变速器。

为了实现上述目的，本发明提供了一种三行星排六速自动变速器，其包括第一行星排、第二行星排、第三行星排、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、动力输入构件及动力输出构件；所述第一行星排包括第一齿圈、第一行星轮、第一太阳轮及第一行星架；所述第二行星排包括第二齿圈、第二行星轮、第二太阳轮及第二行星架；所述第三行星排包括第三齿圈、第三行星轮、第三太阳轮及第三行星架；

所述第一太阳轮与所述第一制动器的一端连接，且所述第一太阳轮通过所述第一离合器与所述第二太阳轮连接；所述第一行星架与所述第二齿圈固定连接后整体与所述第二制动器的一端连接；所述第二行星架与所述第三齿圈固定连接；所述第三太阳轮固定不动,所述第三行星架通过所述第三离合器与所述第一齿圈连接；所述第二太阳轮与所述动力输入构件固定连接,所述第一齿圈与所述动力输出构件固定连接；

所述第二离合器连接在所述第二齿圈、所述第二太阳轮和所述第二行星架中的任意两者之间。

作为优选方案，所述第三太阳轮与变速器箱体固定连接。

作为优选方案，所述第三太阳轮与变速器箱体通过花键或焊接的方式固定连接。

作为优选方案，所述第一制动器的一端与所述第一太阳轮连接，所述第一制动器的另一端与变速器箱体连接；所述第一行星架与所述第二齿圈固定连接后整体与所述第二制动器的一端连接，所述第二制动器的另一端与变速器箱体连接。

作为优选方案，所述第一离合器、所述第二离合器及所述第三离合器为多片式湿式离合器或犬牙式离合器。

作为优选方案，所述第一行星架与所述第二齿圈通过花键或焊接的方式固定连接；所述第二行星架与所述第三齿圈通过花键或焊接的方式固定连接；所述第二太阳轮与所述动力输入构件通过花键或焊接的方式固定连接；所述第一齿圈与所述动力输出构件通过花键或焊接的方式固定连接。

作为优选方案，所述第一行星架、所述第二行星架及所述第三行星架上均设有销轴，所述第一行星轮通过轴承安装在所述第一行星架的销轴上，所述第二行星轮通过轴承安装在所述第二行星架的销轴上，所述第三行星轮通过轴承安装在所述第三行星架的销轴上。

作为优选方案，所述第一行星排、所述第二行星排和所述第三行星排依次顺序横向设置。

作为优选方案，所述第一离合器设置在所述第一行星排远离所述第二行星排的一侧，所述第三离合器设置在所述第三行星排远离所述第二行星排的一侧，所述第二离合器设置在所述第一行星排远离所述第二行星排的一侧或所述第二行星排与所述第三行星排之间。

作为优选方案，所述第一制动器与第二制动器设置在所述第一离合器与所述第一行星排之间。

实施本发明的三行星排六速自动变速器，相对于现有技术具有如下的优点：

1、本发明采用三个离合器和两个制动器，合理地将三个行星排组合连接起来，可实现六个前进挡和一个倒挡；

2、本发明中的制动器数量少于离合器的数量，更少的制动器数量不仅可以降低变速器箱体的加工与制造的难度，还有利于箱体的轻量化，使整个变速器更为紧凑；另外，采用更多的离合器，将有利于在特定挡 位下切断行星排间的连接关系，使冗余的行星排不参与传动，从而减少带排搅油损耗，提高效率；

3、设置更多的离合器，不仅有利于以后通过增加行星排或者增加更多操纵件的方式进行多速拓展，而且在落实到具体结构设计时，还可以将这些离合器进行嵌套设计，从而使得整个变速器结构更为紧凑。

附图说明

图1是本发明实施例一的三行星排六速自动变速器的连接结构示意图；

图2是本发明实施例一的三行星排六速自动变速器的1挡动力传递路线示意图；

图3是本发明实施例一的三行星排六速自动变速器的2挡动力传递路线示意图；

图4是本发明实施例一的三行星排六速自动变速器的3挡动力传递路线示意图；

图5是本发明实施例一的三行星排六速自动变速器的4挡动力传递路线示意图；

图6是本发明实施例一的三行星排六速自动变速器的5挡动力传递路线示意图；

图7是本发明实施例一的三行星排六速自动变速器的6挡动力传递路线示意图；

图8是本发明实施例一的三行星排六速自动变速器的R挡动力传递路线示意图；

图9是本发明实施例二的三行星排六速自动变速器的连接结构示意图；

图10是本发明实施例三的三行星排六速自动变速器的连接结构示意图；

其中，1、第一行星排；11、第一齿圈；12、第一行星轮；13、第一太阳轮；14、第一行星架；2、第二行星排；21、第二齿圈；22、第二行星轮；23、第二太阳轮；24、第二行星架；3、第三行星排； 31、第三齿圈；32、第三行星轮；33、第三太阳轮；34、第三行星架； 4、变速器箱体；B1、第一制动器；B2、第二制动器；C1、第一离合器；C2、第二离合器；C3、第三离合器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明优选三实施例：

实施例一：

如图1所示，一种三行星排六速自动变速器，其包括第一行星排 1、第二行星排2、第三行星排3、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、动力输入构件及动力输出构件；第一行星排1包括第一齿圈11、第一行星轮12、第一太阳轮13及第一行星架14；第二行星排2包括第二齿圈21、第二行星轮22、第二太阳轮23及第二行星架24；第三行星排3包括第三齿圈31、第三行星轮32、第三太阳轮33及第三行星架34。具体地，第一行星轮12与第一太阳轮13外啮合，并与第一齿圈11内啮合，第一行星轮12安装在第一行星架14的销轴上；第二行星轮22与第二太阳轮23外啮合，并与第二齿圈21内啮合，第二行星轮22安装在第二行星架24的销轴上；第三行星轮32与第三太阳轮33外啮合，并与第三齿圈31内啮合，第三行星轮32安装在第三行星架34的销轴上。

第一太阳轮13与第一制动器B1的一端连接，第一太阳轮13通过第一离合器C1与第二太阳轮23连接；第一行星架14与第二齿圈 21固定连接后整体与第二制动器B2的一端连接；第二行星架24与第三齿圈31固定连接；第三太阳轮33固定不动，第三行星架34通过第三离合器C3与第一齿圈11连接，第二太阳轮23与动力输入构件固定连接，第一齿圈11与动力输出构件固定连接。需要指出的是，由于第二太阳轮23与动力输入构件固定连接，因此，第一太阳轮13 通过第一离合器C1还可与动力输入构件连接，甚至还可以与第二太阳轮23和动力输入构件同时连接，三种连接方式均属等效的技术方案；同样地，由于第一齿圈11与动力输出构件固定连接，所以，第三行星架34通过第三离合器C3还可与动力输出构件连接，甚至还可以与动力输出构件和第一齿圈11同时连接。

第二离合器C2连接在第二齿圈21与第二太阳轮23之间，具体地，第二齿圈21通过第二离合器C2与第二太阳轮23连接，从而当第二离合器C2闭合时，实现第二行星排2整体回转。同样需要说明的是，由于第一行星架14与第二齿圈21固定连接，第二太阳轮23 与动力输入构件固定连接，因此，还可以有另外多个等效技术方案，如第二齿圈21通过第二离合器C2与动力输入构件连接、第一行星架 14通过第二离合器C2与动力输入构件连接、第一行星架14通过第二离合器C2与第二太阳轮23连接，等等。

由此，本实施例的三行星排六速自动变速器就可实现六个前进挡和一个倒挡，具体操纵逻辑如表1所示，其中，K为行星排的特征参数，数值等于齿圈齿数与太阳轮齿数之比，K1对应第一行星排1的特征参数，K2对应第二行星排2的特征参数，K3对应第三行星排3的特征参数。

表1

为了便于分析各个挡 位下的功率流走向，图2至图8简化表达了六个前进挡和一个R挡的功率流走向，各挡位具体传递路线分析如下：

(1)1挡：当第三离合器C3和第二制动器B2闭合时，速比i1＝(1+K2)*(1+1/K3)。在该挡 位下，第二制动器B2的闭合使得第一行星架14和第二齿圈21制动，故1挡动力传递路线为：由第二太阳轮23动力输入→第二行星轮22→第二行星架24→第三齿圈31→第三行星轮32→第三行星架34→第三离合器C3→第一齿圈11进行动力输出，具体如图2所示。

(2)2挡：当第三离合器C3和第一制动器B1闭合时，速比 i1＝((1+K1)(1+K2)+K3(1+K1+K2))/(K3(1+K1))。在该挡 位下，第一制动器B1的闭合使得第一太阳轮13制动，故2挡分两条动力传递路线：①由第二太阳轮23动力输入→第二行星轮22→第二行星架24→第三齿圈31→第三行星轮32→第三行星架34→第三离合器C3→第一齿圈 11进行动力输出；②由第二太阳轮23动力输入→第二行星轮22→第二齿圈21→第一行星架14→第一行星轮12→第一齿圈11进行动力输出，具体如图3所示。

(3)3挡：当第一离合器C1和第三离合器C3闭合时，速比 i1＝((1+K1)(1+K2)+K3(1+K1+K2))/(K3(1+K1+K2))。在该挡 位下，三个行星排均参与传动，3挡分三条动力传递路线：①由第二太阳轮23 进行动力输入→第二行星轮22→第二行星架24→第三齿圈31→第三行星轮32→第三行星架34→第三离合器C3→第一齿圈11进行动力输出；②由第二太阳轮23进行动力输入→第二行星轮22→第二齿圈 21→第一行星架14→第一行星轮12→第一齿圈11进行动力输出；③由第二太阳轮23进行动力输入→第一离合器C1→第一太阳轮13→第一行星轮12→第一齿圈11进行动力输出，具体如图4所示。

(4)4挡：当第二离合器C2和第三离合器C3闭合时，速比 i1＝(1+K3)/K3)。在该挡位下，第二离合器C2的闭合使得第二行星排 2作为一个回转整体参与传动，4挡动力传递路线：由第二行星排2 回转整体进行动力输入→第二行星架24→第三齿圈31→第三行星轮32→第三行星架34→第三离合器C3→第一齿圈11进行动力输出，具体如图5所示。

(5)5挡：当第一离合器C1和第二离合器C2闭合时，为直接挡 ，速比i1＝1。在该挡位下，第一离合器C1和第二离合器C2的同时闭合使得第一行星排1和第二行星排2形成一个回转整体参与传动，5挡动力传递路线：由第一行星排1和第二行星排2回转整体进行动力输入→第一齿圈11进行动力输出，具体如图6所示。

(6)6挡：当第二离合器C2和第一制动器B1闭合时，为超速挡，速比i1＝K1/(1+K1)。在该挡 位下，第二离合器C2的闭合使得第二行星排2作为一个回转整体参与传动，第一制动器B1的闭合使得第一太阳轮13制动，6挡动力传递路线：由第二行星排2回转整体进行动力输入→第一行星架14→第一行星轮12→第一齿圈11进行动力输出，具体如图7所示。

(7)R挡：当第一离合器C1和第二制动器B2闭合时，实现倒挡，速比i1＝-K1。在该挡位下，第二制动器B2的闭合使得第一行星架14和第二齿圈21制动，R挡动力传递路线：第二太阳轮23输入→第一离合器C1→第一太阳轮13→第一行星轮12→第一齿圈11进行动力输出，具体如图8所示。

本实施例中，第一制动器B1的一端与第一太阳轮13连接，第一制动器B1的另一端与变速器箱体4连接；第一行星架14与第二齿圈 21固定连接后整体与第二制动器B2的一端连接，第二制动器B2的另一端与变速器箱体4连接。实际上就是第一太阳轮13通过第一制动器B1与变速器箱体4可选择性地连接，第一行星架14与第二齿圈 21固定连接后整体通过第二制动器B2与变速器箱体4可选择性地连接，从而实现六速换挡功能。

在执行各个挡 位的过程中，需要使第三太阳轮33固定不动，如若是采用制动器将第三太阳轮33与变速器箱体4连接的方式，使该制动器在执行各个挡位的过程中保持闭合状态而达到使第三太阳轮 33固定不动的目的，那么，在换挡的过程中，该制动器定会对变速器箱体4造成直接冲击，影响变速器箱体4的受载情况，所以为了避免换挡过程中发生制动器对变速器箱体4造成直接冲击的问题，进而改善变速器箱体4的受载情况，本实施例中，将第三太阳轮33与变速器箱体4固定连接。

第一离合器C1、第二离合器C2及第三离合器C3可以是为多片式湿式离合器或犬牙式离合器：多片式湿式离合器具有油膜保护、动力传递平滑柔和、使用寿命长等优点；犬牙式离合器能传递较大的扭矩，具有结构简单，尺寸小的特点，使用犬牙式离合器可以使整个变速器结构更加紧凑。在本实施例中，优选为多片式湿式离合器。

本实施例中，第一行星架14与第二齿圈21通过花键或焊接的方式固定连接；第二行星架24与第三齿圈31通过花键或焊接的方式固定连接；第三太阳轮33与变速器箱体4通过花键或焊接的方式固定连接；第二太阳轮23与动力输入构件通过花键或焊接的方式固定连接；第一齿圈11与动力输出构件通过花键或焊接的方式固定连接。花键连接具有受力均匀的特点，导向性好，并能承受较大的载荷，从而可保证变速器动力传递时的稳定性和可靠性；采用焊接同样也能保证变速器动力传递时的稳定性和可靠性。

本实施例中，第一行星架14、第二行星架24及第三行星架34 上均设有销轴，第一行星轮12通过轴承安装在第一行星架14的销轴上，第二行星轮22通过轴承安装在第二行星架24的销轴上，第三行星轮32通过轴承安装在第三行星架34的销轴上。这样，第一行星轮12、第二行星轮22以及第三行星轮32就能在各自的行星架上自由转动，也能跟随各自的行星架转动。其中，轴承可以是滚动轴承，也可以是滑动轴承。

第一行星排1、第二行星排2和第三行星排3依次顺序横向设置。在此基础上，第一离合器C1设置在第一行星排1远离第二行星排2 的一侧，第三离合器C3设置在第三行星排3远离第二行星排2的一侧，第二离合器C2设置在第一行星排1远离第二行星排2的一侧；第一制动器B1与第二制动器B2设置在第一离合器C1与第一行星排 1之间。这样的顺序设置可优化各行星架、齿圈、行星架以及操作元件(离合器、制动器)之间的结构位置关系，降低变速器的加工制造难度，减少各结构部件间的相互干扰，从而减少变速器产生的振动和噪音。

实施例二

如图9所示，与实施例一不同之处在于：第二离合器C2连接在第二太阳轮23与第二行星架24之间，也就是，第二行星架24通过第二离合器C2与第二太阳轮23连接，另外，第二离合器C2设置在第二行星排2与第三行星排3之间。值得说明的是，由于第二行星架 24与第三齿圈31固定连接，第二太阳轮23与动力输入构件固定连接，因此，还可以有另外多个等效技术方案，如第二行星架24通过第二离合器C2与动力输入构件连接、第三齿圈31通过第二离合器 C2与第二太阳轮23连接、第三齿圈31通过第二离合器C2与动力输入构件连接，等等。当第二离合器C2闭合时，这些技术方案都能实现使第二行星排2整体回转的技术效果。

实施例二的具体操纵逻辑与实施例一的具体操作逻辑相同，对应的速比也相同，且实施例二与实施例一的功率流走向一致。

实施例三

如图10所示，与实施例一不同之处在于：第二离合器C2连接在第二行星架24与第二齿圈21之间，也就是，第二行星架24通过第二离合器C2与第二齿圈21连接，另外，第二离合器C2设置在第二行星排2与第三行星排3之间。同样值得说明的是，由于第二行星架 24与第三齿圈31固定连接，第二齿圈21与第一行星架14固定连接，因此，还可以有另外多个等效技术方案，如第二行星架24通过第二离合器C2与第一行星架14连接、第三齿圈31通过第二离合器C2与第二齿圈21连接、第三齿圈31通过第二离合器C2与第一行星架14 连接，等等。当第二离合器C2闭合时，这些技术方案都能实现使第二行星排2整体回转的技术效果。

实施例三的具体操纵逻辑与实施例一的具体操作逻辑相同，对应的速比也相同，且实施例三与实施例一的功率流走向一致。

综上所述，本发明采用三个离合器和两个制动器，合理地将三个行星排组合连接起来，可实现六个前进挡和一个倒挡；另外，本发明中的制动器数量少于离合器的数量，更少的制动器数量不仅可以降低变速器箱体4的加工与制造的难度，还有利于箱体的轻量化，使整个变速器更为紧凑；而且，在满足同等速比数量的条件下，更少的制动器数量显然能够提高各制动器的利用率，从而使得整个变速器更为紧凑；再次，采用更多的离合器，将有利于在特定挡 位下切断行星排间的连接关系，使冗余的行星排不参与传动，从而减少带排搅油损耗，提高效率；设置更多的离合器，不仅有利于以后通过增加行星排或者增加更多操纵件的方式进行多速拓展，而且在落实到具体结构设计时，还可以将这些离合器进行嵌套设计，从而使得整个变速器结构更为紧凑。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种三行星排六速自动变速器，其特征在于：包括第一行星排、第二行星排、第三行星排、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、动力输入构件及动力输出构件；所述第一行星排包括第一齿圈、第一行星轮、第一太阳轮及第一行星架；所述第二行星排包括第二齿圈、第二行星轮、第二太阳轮及第二行星架；所述第三行星排包括第三齿圈、第三行星轮、第三太阳轮及第三行星架；

所述第一太阳轮与所述第一制动器的一端连接，且所述第一太阳轮通过所述第一离合器与所述第二太阳轮连接；所述第一行星架与所述第二齿圈固定连接后整体与所述第二制动器的一端连接；所述第二行星架与所述第三齿圈固定连接；所述第三太阳轮固定不动,所述第三行星架通过所述第三离合器与所述第一齿圈连接；所述第二太阳轮与所述动力输入构件固定连接,所述第一齿圈与所述动力输出构件固定连接；

所述第二离合器连接在所述第二齿圈、所述第二太阳轮和所述第二行星架中的任意两者之间；所述第三离合器设置在所述第三行星排远离所述第二行星排的一侧。

2.根据权利要求1所述的三行星排六速自动变速器，其特征在于：所述第三太阳轮与变速器箱体固定连接。

3.根据权利要求2所述的三行星排六速自动变速器，其特征在于：所述第三太阳轮与变速器箱体通过花键或焊接的方式固定连接。

4.根据权利要求1所述的三行星排六速自动变速器，其特征在于：所述第一制动器的一端与所述第一太阳轮连接，所述第一制动器的另一端与变速器箱体连接；所述第一行星架与所述第二齿圈固定连接后整体与所述第二制动器的一端连接，所述第二制动器的另一端与变速器箱体连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的三行星排六速自动变速器，其特征在于：所述第一离合器、所述第二离合器及所述第三离合器为多片式湿式离合器或犬牙式离合器。

6.根据权利要求1-4任一项所述的三行星排六速自动变速器，其特征在于：所述第一行星架与所述第二齿圈通过花键或焊接的方式固定连接；所述第二行星架与所述第三齿圈通过花键或焊接的方式固定连接；所述第二太阳轮与所述动力输入构件通过花键或焊接的方式固定连接；所述第一齿圈与所述动力输出构件通过花键或焊接的方式固定连接。

7.根据权利要求1-4任一项所述的三行星排六速自动变速器，其特征在于：所述第一行星架、所述第二行星架及所述第三行星架上均设有销轴，所述第一行星轮通过轴承安装在所述第一行星架的销轴上，所述第二行星轮通过轴承安装在所述第二行星架的销轴上，所述第三行星轮通过轴承安装在所述第三行星架的销轴上。

8.根据权利要求1-4任一项所述的三行星排六速自动变速器，其特征在于：所述第一行星排、所述第二行星排和所述第三行星排依次顺序横向设置。

9.根据权利要求8所述的三行星排六速自动变速器，其特征在于：所述第一离合器设置在所述第一行星排远离所述第二行星排的一侧，所述第二离合器设置在所述第一行星排远离所述第二行星排的一侧或所述第二行星排与所述第三行星排之间。

10.根据权利要求9所述的三行星排六速自动变速器，其特征在于：所述第一制动器与第二制动器设置在所述第一离合器与所述第一行星排之间。

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