CN107524767B - 三行星排自动变速器及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车领域，公开了一种三行星排自动变速器及车辆，包括输入构件和输出构件，第一、第二、第三行星排，第一、第二、第三离合器以及第一、第二制动器，其中，第一行星排为双行星轮组行星排，第二、第三行星排为单行星轮组行星排；第一太阳轮固定不动，第一齿圈通过第一离合器与输出构件连接，第一行星架与第二行星架固定连接，第二齿圈与第三行星架固定连接，输入构件与第二太阳轮固定连接，输入构件通过第三离合器与第三太阳轮连接，第二离合器闭合使第二行星排整体回转；第三行星架通过第一制动器与箱体连接，第三太阳轮通过第二制动器与箱体连接。

Description

三行星排自动变速器及车辆

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种三行星排自动变速器及车辆。

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，发动机动力经液力变矩器后传入行星排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排结构布局有关。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，行星排的数量以及操纵离合器、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。

目前，乘用车市场上使用的六速自动变速器的方案主要为：(1)爱信、采埃孚(ZF)及吉利(DSI)使用的来佩来捷方案；(2)现代A6MF和A6LF系列使用的方案；(3)通用6T系列使用的方案；(4)马自达创驰蓝天所使用的六速方案。

但是，莱佩莱捷方案是在拉维纳四速自动变速器的基础上增加一个行星排来实现的，其无法实现直接挡；

现代和通用使用的六速自动变速器的方案包含两个离合器和三个制动器，制动器的数量较多，而在变速器的制造过程中，制动器的摩擦钢片齿最终是连接到箱体上，制造工艺比较复杂，较多的制动器无疑增加了箱体的加工制造难度，而且变速器的箱体材料一般是铝合金，较多制动器无疑会在能够保证箱体强度的同时，使箱体的轻量化设计造成困难；

创驰蓝天所使用的六速方案源自匹配重型柴油机大车上使用的六速方案的横向布置方案，在与汽油机车的匹配上，在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在采用五个操作元件的前提下，只采用两个制动器即可实现六个速比输出的三行星排自动变速器，以降低变速器箱体的制造难度，并使箱体在能够保证强度的同时，提高箱体的轻量化设计的可行性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种三行星排自动变速器，包括输入构件和输出构件，沿同一回转轴依次排列设置的第一、第二、第三行星排，第一、第二、第三离合器以及第一、第二制动器，其中，所述第一行星排包括第一齿圈、相互啮合的第一内行星轮组和第一外行星轮组、第一太阳轮及第一行星架；所述第二行星排包括第二齿圈、第二行星轮组、第二太阳轮及第二行星架；所述第三行星排包括第三齿圈、第三行星轮组、第三太阳轮及第三行星架；所述第一太阳轮固定不动，所述第一齿圈通过所述第一离合器与所述输出构件连接，所述第一行星架与所述第二行星架固定连接，所述第二齿圈与所述第三行星架固定连接，所述输入构件与所述第二太阳轮固定连接，所述输入构件通过所述第三离合器与所述第三太阳轮连接，所述第二离合器设置在所述第二行星排上，所述第二离合器选择性地闭合使得所述第二行星排与所述输入构件整体回转；所述第一制动器选择性地闭合，以将所述第三行星架制动，所述第二制动选择性地闭合，以将所述第三太阳轮制动。

作为优选方案，所述第二离合器设置在所述第二齿圈和第二太阳轮之间，所述第二齿圈通过所述第二离合器与所述第二太阳轮连接。

作为优选方案，所述第二离合器设置在所述第二行星架和第二太阳轮之间，所述第二行星架通过所述第二离合器与所述第二太阳轮连接。

作为优选方案，所述第一太阳轮与变速器的箱体固定连接。

作为优选方案，在所述第一行星排中，所述第一太阳轮与所述第一内行星轮组外啮合，所述第一内行星轮组与所述第一外行星轮组外啮合，所述第一外行星轮组与所述第一齿圈内啮合，第一内行星轮组及第一外行星轮组均通过轴承安装在第一行星架对应位置的销轴上。

作为优选方案，在第二行星排中，第二太阳轮和第二行星轮组外啮合，第二行星轮组与第二齿圈内啮合，第二行星轮组通过轴承安装在第二行星架的销轴上；在第三行星排中，第三太阳轮和第三行星轮组外啮合，第三行星轮组与第三齿圈内啮合，第三行星轮组通过轴承安装在第三行星架的销轴上。

作为优选方案，所述第一制动器的一端与变速器的箱体连接，另一端与所述第三行星架连接；所述第二制动器的一端与变速器的箱体连接，另一端与所述第三太阳轮连接。

作为优选方案，所述第一、第二及第三离合器均为多片式湿式离合器或犬牙式离合器。

作为优选方案，当所述第一离合器与所述第一制动器同时闭合时，可在所述输入构件和输出构件之间产生一个第一前进速比；当所述第一离合器与所述第二制动器同时闭合时，可在所述输入构件和输出构件之间产生一个第二前进速比；当所述第一离合器与所述第三离合器同时闭合时，可在所述输入构件和输出构件之间产生一个第三前进速比；当所述第一离合器与所述第二离合器同时闭合时，可在所述输入构件和输出构件之间产生一个第四前进速比；当所述第二离合器与所述第三离合器同时闭合时，可在所述输入构件和输出构件之间产生一个第五前进速比；当所述第二制动器与所述第二离合器同时闭合时，可在所述输入构件和输出构件之间产生一个第六前进速比；当所述第一制动器与所述第三离合器同时闭合时，可在所述输入构件和输出构件之间产生一个后退速比。

为了解决相同的问题，本发明还提供了一种车辆，包括上述任一方案的三行星排自动变速器。

本发明的三行星排自动变速器，采用了三个离合器和两个制动器作为操作元件与三个行星排组合的的连接方案，可实现只采用其中两个操作元件的选择性地闭合的多种组合方式，即可产生多个(六个前进速比及一个后退速比)速比变换；而采用相对较少(两个)制动器作为操作元件，可以大幅减少箱体的加工制造难度，在保证箱体的强度的情况下有利于箱体的轻量化设计制造；此外，采用较多的离合器可以有利于离合器的嵌套设计，使得变速器的结构更加紧凑，并可有利于在特定的挡位下切断行星排间的连接关系，使得冗余的行星排空转而不承载扭矩或者不参与转动，以减少行星排的拖曳扭矩，提高变速器的传动效率。

附图说明

图1是本发明一优选实施例的三行星排自动变速器各构件的连接结构示意图；

图2是本发明另一优选实施例的三行星排自动变速器各构件的连接结构示意图；

图3是图1所示三行星排自动变速器实现第一前进速比时的动力传递路线示意图；

图4是图1所示三行星排自动变速器实现第二前进速比时的动力传递路线示意图；

图5是图1所示三行星排自动变速器实现第三前进速比时的动力传递路线示意图；

图6是图1所示三行星排自动变速器实现第四前进速比时的动力传递路线示意图；

图7是图1所示三行星排自动变速器实现第五前进速比时的动力传递路线示意图；

图8是图1所示三行星排自动变速器实现第六前进速比时的动力传递路线示意图；

图9是图1所示三行星排自动变速器实现后退速比时的动力传递路线示意图。

其中，1、第一行星排；11、第一太阳轮；12、第一齿圈；13、第一行星架；14、第一内行星轮组；15、第一外行星轮组；2、第二行星排；21、第二太阳轮；22、第二齿圈；23、第二行星架；24、第二行星轮组；3、第三行星排；31、第三太阳轮；32、第三齿圈；33、第三行星架；34、第三行星轮组；4、箱体；5、输入构件；6、输出构件；C1、第一离合器；C2、第二离合器；C3、第三离合器；B1、第一制动器；B2、第二制动器。

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。

实施例1

如图1所示，示意性地显示本发明实施例的一种三行星排自动变速器，其包括输入构件5(输入轴)和输出构件6(输出轴)，沿同一回转轴依次排列设置的第一行星排1、第二行星排2及第三行星排3，第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3以及第一制动器B1、第二制动器B2；

其中，第一行星排1包括第一太阳轮11、第一齿圈12、第一行星架13、相互啮合的第一内行星轮组14和第一外行星轮组15，这些部件的连接关系为：第一太阳轮11与第一内行星轮组14外啮合，第一内行星轮组14与第一外行星轮组15外啮合，第一外行星轮组与第一齿圈12内啮合，第一内行星轮组14及第一外行星轮组15均通过轴承安装在第一行星架13对应位置的销轴上；

第二行星排2包括第二太阳轮21、第二齿圈22、第二行星架23、第二行星轮组24，这些部件的连接关系为：第二行星轮组24与第二太阳轮21外啮合，第二行星轮组24与第二齿圈22内啮合，第二行星轮组24通过轴承安装在第二行星架23的销轴上；

第三行星排3包括第三太阳轮31、第三齿圈32、第三行星架33及第三行星轮组34，这些部件的连接关系为：第三行星轮组34与第三太阳轮31外啮合，第三行星轮组34与第三齿圈32内啮合，第三行星轮组34通过轴承安装在第三行星架33的销轴上。

请继续参照图1所示，第一太阳轮11通过固定不动，也就是说第一太阳轮11处于常制动的状态，因此，可以将第一太阳轮11与箱体4固定连接，以在不必要设置制动器的位置，避免设置制动器，以尽可能减少制动器的数量；

第一齿圈12通过第一离合器C1与输出构件6连接，第一行星架13与第二行星架23采用焊接、一体制造或者通过花键连接等方式固定连接，第二齿圈22与第三行星架33采用焊接、一体制造或者通过花键连接等方式固定连接，输入构件5与第二太阳轮21采用焊接、一体制造或者通过花键连接等方式固定连接，输入构件5通过第三离合器C3与第三太阳轮31连接；

第二离合器C2设置在第二齿圈22和第二太阳轮21之间，第二齿圈22通过第二离合器C2与第二太阳轮21连接，第二离合器C2的作用是，当其选择性地闭合时，使得第二行星排2与输入构件5作为一个整体回转；

第一制动器B1的一端与变速器的箱体4连接，另一端与第三行星架33连接，其作用是，当第一制动器B1选择性地闭合时，可以将第三行星架33制动；第二制动器B2的一端与变速器的箱体4连接，另一端与第三太阳31连接，其作用是，当第二制动器B2选择性地闭合时，可以将第三太阳31轮制动。

此外，上述的三个离合器可以为多片式湿式离合器或犬牙式离合器，便于离合器的嵌套设计。

下面将具体列举本发明实施例的三行星排自动变速器是如何实现采用五个操作元件中的两个操作元件选择性地闭合即可在输入构件5和输出构件6之间产生多个速比变换的：

如表一所示，为本发明实施例的三行星排自动变速器的速比变换逻辑表，表一中列举出了具体是采用哪两个操作元件选择性闭合，从而在输入构件5和输出构件6之间产生了六个前进速比和一个后退速比的，为了便于表述，将这六个前进速比顺序命名为第一前进速比至第六前进速比，并在表一中将这六个前进速比依次标记为1挡-6挡，将后退速比标记为R挡；在表一中K1、K2、K3分别为三个行星排的特征参数，其具体数值为各自的齿圈的齿数与太阳轮齿数的比值。

请结合表一及附图3所示，第一离合器C1、第一制动器B1同时闭合时，可以在输入构件5和输出构件6之间产生第一前进速比(1挡)，在1挡位中，第一离合器C1闭合，以将第一齿圈12与输出构件6连接，第一制动器B1闭合使得第二齿圈22和第三行星架33同时被制动，因此，如附图3实线所示，1挡的动力传递路线为：动力由输入构件5输入至第二太阳轮21，并由第二行星轮组24传递至第二行星架23，再通过第二行星架23传递至第一行星架13，接着由第一内行星轮组14及第一外行星轮组15传递至第一齿圈12，最终由第一离合器C1传递至输出构件6将动力输出；因此，1挡的传动速比为：i1＝[K1×(1+K2)]/(K1-1)。

结合表一及附图4所示，当第一离合器C1、第二制动器B2同时闭合时，可以在输入构件5和输出构件6之间产生第二前进速比(2挡)，在2挡中，第一离合器C1闭合，以将第一齿圈12与输出构件6连接，第二制动器B2闭合使得第三太阳轮31被制动，因此，如附图4实线所示，2挡的动力传递路线分为两条：①动力由输入构件5输入至第二太阳轮21，并由第二行星轮组24传递至第二行星架23，再通过第二行星架23传递至第一行星架13，接着由第一内行星轮组14及第一外行星轮组15传递至第一齿圈12，最终由第一离合器C1传递至输出构件6将动力输出；②动力由输入构件5输入至第二太阳轮21，并由第二行星轮组24传递至第二齿圈22及第三行星架33，再由第三行星轮组34传递至第三齿圈32，最终由第三齿圈32传递至输出构件6将动力输出；因此，2挡的传动比为：

i2＝[K1×(1+K2+K3)+K2×K3]/[(K1-1)×(1+K3)]。

结合表一及附图5所示，当第一离合器C1及第三离合器C3同时闭合时，可以在输入构件5和输出构件6之间产生第三前进速比(3挡)，在3挡中，第一离合器C1闭合，以将第一齿圈12与输出构件6连接，第三离合器C3闭合使得作为输入元件的第三太阳轮31与输入构件5连接，因此，如附图5实线所示，在3挡位下产生了三条动力传递路线，①动力由输入构件5输入至第二太阳轮21，并由第二行星轮组24传递至第二行星架23，再通过第二行星架23传递至第一行星架13，接着由第一内行星轮组14及第一外行星轮组15传递至第一齿圈12，最终由第一离合器C1传递至输出构件6将动力输出；②动力由输入构件5输入至第二太阳轮21，并由第二行星轮组24传递至第二齿圈22及第三行星架33，再由第三行星轮组34传递至第三齿圈32，最终由第三齿圈32传递至输出构件6将动力输出；③动力由输入构件5输入，经第三离合器C3传递至第三太阳轮31，再由第三行星轮组34传递至第三齿圈32，最终由第三齿圈32传递至输出构件6将动力输出；因此，3挡的传动速比为：

i3＝[K1×(1+K2+K3)+K2×K3]/[(K1-1)×(1+K2+K3)]。

结合表一及附图6所示，当第一离合器C1及第二离合器C2同时闭合时，可以在输入构件5和输出构件6之间产生第四前进速比(4挡)，在4挡中，第一离合器C1闭合，以将第一齿圈12与输出构件6连接，第二离合器C2闭合使得第二齿圈22与输入构件5连接，此时，第二行星排2与输入构件整体回转将动力输入，因此，如附图6实线所示，4挡的动力传递路线为：动力由输入构件5输入，经第二行星排2整体回转将动力传递第一行星架13，接着由第一内行星轮组14及第一外行星轮组15传递至第一齿圈12，最终由第一离合器C1传递至输出构件6将动力输出；因此，4挡的传动速比为：i4＝K1/(K1-1)

结合表一及附图7所示，当第二离合器C2及第三制离合器C3同时闭合时，可以在输入构件5和输出构件6之间产生第六前进速比(5挡)，在5挡中，第二离合器C2及第三离合器C3同时闭合使得第二行星排2和第三行星排3与输入构件作为一个整体同步回转将动力输入，再由输出构件6将动力输出，因此，5挡为直接挡，其传动速比i5＝1。

结合表一及附图8所示，当第二离合器C2及第二制动器B2同时闭合时，可以在输入构件5和输出构件6之间产生第六前进速比(6挡)，在6挡中，第二离合器C2闭合使得第二齿圈22与输入构件5连接，此时，第二行星排2与输入构件整体回转将动力输入，第二制动器B2闭合将第三太阳轮制动，因此，如附图8实线所示，6挡的动力传递路线为：动力由输入构件5输入至第二行星排2，由第二行星排2整体回转将动力传递至第三行星架33，再经第三行星轮组34传递至第三齿圈32，最终由第三齿圈32传递至输出构件6将动力输出，因此，6挡的传动速比：i6＝K3/(1+K3)。

结合表一及附图9所示，当第一制动器B1和第三离合器C3同时闭合时，可以在输入构件5和输出构件6之间产生一个后退速比(R挡)，在R挡中，第一制动器B1闭合使得第二齿圈22和第三行星架33同时被制动，第三离合器C3闭合使得第三太阳轮31与输入构件5连接，因此，如附图9实线所示，R挡的动力传递路线为：动力由输入构件5输入，经第三离合器C3传递至第三太阳轮31，再经第三行星轮组34将动力传递至第三齿圈32，最终由第三齿圈32传递至输出构件6将动力输出，因此，R挡的传动速比：iR＝-K3。

表一

实施例2

如图2所示，本实施例中的三行星排自动变速器与实施例1大体相同，区别在于第二离合器C2设置的位置不同，本实施中的第二离合器C2衔接在第二行星架23与第二太阳轮21之间，即第二行星架23通过第二离合器C2与第二太阳轮21连接，但是，第二离合器C2在此处的作用与实施例1中的第二离合器C2的作用一样，当其选择性闭合时，使第二行星排整体回转；因此，本实施例的三行星排自动变速器与实施例1共用一个速比变换逻辑表(表一)，并且两者的每个挡位下的动力传递路线图也相同，即本实施例的三行星排自动变速器所实现的功能与实施例1所实现的功能一致。

为了解决相同的问题，本发明实施例还提供了一种车辆，包括上述任一实施例的三行星排自动变速器。

综上所述，本发明的三行星排自动变速器，采用了三个离合器和两个制动器作为操作元件与三个行星排组合的的连接方案，可实现只采用其中的两个操作元件的选择性地闭合的多种组合方式，即可产生多个(六个前进速比及一个后退速比)速比变换；而采用相对较少(两个)制动器作为操作元件，可以大幅减少箱体的加工制造难度，在保证箱体的强度的情况下有利于箱体的轻量化设计制造；此外，采用较多的离合器可以有利于离合器的嵌套设计，使得变速器的结构更加紧凑，并可有利于在特定的挡位下切断行星排间的连接关系，使得冗余的行星排空转而不承载扭矩或者不参与转动，以减少行星排的拖曳扭矩，提高变速器的传动效率。

以上所述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 (8)

1.一种三行星排自动变速器，其特征在于，包括输入构件和输出构件，沿同一回转轴依次排列设置的第一、第二、第三行星排，第一、第二、第三离合器以及第一、第二制动器，其中，所述第一行星排包括第一齿圈、相互啮合的第一内行星轮组和第一外行星轮组、第一太阳轮及第一行星架；所述第二行星排包括第二齿圈、第二行星轮组、第二太阳轮及第二行星架；所述第三行星排包括第三齿圈、第三行星轮组、第三太阳轮及第三行星架；

所述第一太阳轮固定不动，所述第一齿圈通过所述第一离合器与所述输出构件连接，所述第一行星架与所述第二行星架固定连接，所述第二齿圈与所述第三行星架固定连接，所述输入构件与所述第二太阳轮固定连接，所述输入构件通过所述第三离合器与所述第三太阳轮连接，所述第二离合器设置在所述第二行星排上，所述第二离合器选择性地闭合使得所述第二行星排与所述输入构件整体回转；

所述第二离合器设置在所述第二齿圈和第二太阳轮之间，所述第二齿圈通过所述第二离合器与所述第二太阳轮连接；或者，所述第二离合器设置在所述第二行星架和第二太阳轮之间，所述第二行星架通过所述第二离合器与所述第二太阳轮连接；

所述第一制动器选择性地闭合，以将所述第三行星架制动，所述第二制动器选择性地闭合，以将所述第三太阳轮制动。

2.根据权利要求1所述的三行星排自动变速器，其特征在于，所述第一太阳轮与变速器的箱体固定连接。

3.根据权利要求1所述的三行星排自动变速器，其特征在于，在所述第一行星排中，所述第一太阳轮与所述第一内行星轮组外啮合，所述第一内行星轮组与所述第一外行星轮组外啮合，所述第一外行星轮组与所述第一齿圈内啮合，第一内行星轮组及第一外行星轮组均通过轴承安装在第一行星架对应位置的销轴上。

4.根据权利要求1所述的三行星排自动变速器，其特征在于，在第二行星排中，第二太阳轮和第二行星轮组外啮合，第二行星轮组与第二齿圈内啮合，第二行星轮组通过轴承安装在第二行星架的销轴上；在第三行星排中，第三太阳轮和第三行星轮组外啮合，第三行星轮组与第三齿圈内啮合，第三行星轮组通过轴承安装在第三行星架的销轴上。

5.根据权利要求1所述的三行星排自动变速器，其特征在于，所述第一制动器的一端与变速器的箱体连接，另一端与所述第三行星架连接；所述第二制动器的一端与变速器的箱体连接，另一端与所述第三太阳轮连接。

6.根据权利要求1所述的三行星排自动变速器，其特征在于，所述第一、第二及第三离合器均为多片式湿式离合器或犬牙式离合器。

7.根据权利要求1所述的三行星排自动变速器，其特征在于，当所述第一离合器与所述第一制动器同时闭合时，可在所述输入构件和输出构件之间产生一个第一前进速比；

当所述第一离合器与所述第二制动器同时闭合时，可在所述输入构件和输出构件之间产生一个第二前进速比；

当所述第一离合器与所述第三离合器同时闭合时，可在所述输入构件和输出构件之间产生一个第三前进速比；

当所述第一离合器与所述第二离合器同时闭合时，可在所述输入构件和输出构件之间产生一个第四前进速比；

当所述第二离合器与所述第三离合器同时闭合时，可在所述输入构件和输出构件之间产生一个第五前进速比；

当所述第二制动器与所述第二离合器同时闭合时，可在所述输入构件和输出构件之间产生一个第六前进速比；

当所述第一制动器与所述第三离合器同时闭合时，可在所述输入构件和输出构件之间产生一个后退速比。

8.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的三行星排自动变速器。