CN109538718B - 六挡自动变速器及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种六挡自动变速器及汽车，该六挡自动变速器包括输入构件、输出构件、变速器壳体、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、第一离合器、第二离合器、第三离合器、第一制动元件及第二制动元件，第一离合器、第二离合器、第三离合器、第一制动元件及第二制动元件选择性地接合或分离，以在输入构件与输出构件之间产生六个前进挡传动比及一个倒挡传动比。本发明实施例的六挡自动变速器，通过采用离合器替代制动元件达到增加离合器数量、减少制动元件数量的目的，减少了变速器壳体上内齿的加工与制造，降低变速器壳体加工难度和制造成本，有利于变速器壳体的轻量化，并可使整个变速器更为紧凑。

Description

六挡自动变速器及汽车

技术领域

本发明属于汽车传动技术领域，特别是涉及一种六挡自动变速器及汽车。

背景技术

电控液力变速器传动系实现变速的机构一般是包括多个行星排的行星齿轮变速机构。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变速机构有关。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，行星排的数量以及操纵元件(离合器及制动器)的数量也在增加，满足理论级比的设计更是难以实现。业界一直在寻求用较少的行星排和操纵元件(离合器及制动器)数量组合出满足汽车性能需求的结构紧凑强度更强效率更高的行星齿轮自动变速器。

目前搭载乘用车的6AT(六挡自动变速器)主要有四种方案，一是，爱信、ZF以及吉利使用的莱佩莱捷方案；二是，现代A6MF和A6LF系列使用的方案；三是，通用6T系列使用的方案；四是，马自达创驰蓝天所用的六速方案。

莱佩莱捷方案是在拉维娜四速自动变速器的基础上增加一排行星排来实现，无直接挡。通用和现代的方案也均以三行星排实现，与莱佩莱捷方案不同点在于离合器的位置不同，且在现代的量产系列A6MF和A6LF中有一行星排使用了双行星轮结构，相对于单行星轮来说，不利于结构的紧凑性且增加了重量和成本。马自达创驰蓝天所用的六速方案源自美国ALLISON公司在大车上使用的方案的横向布置，直接挡出现在四挡。

现代和通用的方案，均是用两个离合器和三个制动器来实现，制动器的数量多于离合器的数。制动器最终是摩擦钢片齿连接到壳体上，更多的制动器无疑增加了壳体的加工制造难度；且由于壳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的轻量化设计造成困难。莱佩莱捷方案采用拉维娜结构，出现双行星轮结构，结构上件多复杂，不利于轻量化。马自达创驰蓝天所用的六速方案源自匹配柴油机重型大车上使用的方案的横向布置，在与汽油机的匹配上，在能够实现的传动比配置上具有先天不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有的六挡自动变速器，使用较多的制动器增加了变速器壳体的加工制造难度的问题，提供一种六挡自动变速器及汽车。

为解决上述技术问题，一方面，本发明实施例了一种六挡自动变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

变速器壳体；

第一行星齿轮组、第二行星齿轮组及第三行星齿轮组；所述第一行星齿轮组包括第一太阳轮、第一行星轮、第一齿圈及第一行星架；所述第一太阳轮与第一行星轮外啮合传动，所述第一行星轮与第一齿圈内啮合传动，所述第一行星轮旋转支撑在所述第一行星架上；所述第二行星齿轮组包括第二太阳轮、第二行星轮、第二齿圈及第二行星架；所述第二太阳轮与第二行星轮外啮合传动，所述第二行星轮与第二齿圈内啮合传动，所述第二行星轮旋转支撑在所述第二行星架上；所述第三行星齿轮组包括第三太阳轮、第三行星轮、第三齿圈及第三行星架；所述第三太阳轮与第三行星轮外啮合传动，所述第三行星轮与第三齿圈内啮合传动，所述第三行星轮旋转支撑在所述第三行星架上；所述第一齿圈与第三行星架固定相连，所述第二行星架与第三齿圈固定相连，所述输出构件与所述第一齿圈或第三行星架固定相连，所述第三太阳轮与变速器壳体固定相连；

第一离合器、第二离合器、第三离合器、第一制动元件及第二制动元件，所述第一太阳轮通过所述第一离合器与所述输入构件连接，所述第一行星架通过所述第二离合器与所述输入构件连接，所述第二齿圈通过所述第三离合器与所述第一行星架连接，所述第一太阳轮通过所述第一制动元件与所述变速器壳体连接，所述第一行星架通过所述第二制动元件与所述变速器壳体连接；

所述第一离合器、第二离合器、第三离合器、第一制动元件及第二制动元件选择性地接合或分离，以在所述输入构件与输出构件之间产生六个前进挡传动比及一个倒挡传动比。

可选地，通过接合所述第三离合器及第二制动元件，分离所述第一离合器、第二离合器及第一制动元件，以在所述输入构件与输出构件之间产生1挡传动比；

通过接合所述第三离合器及第一制动元件，分离所述第一离合器、二离合器及第二制动元件，以在所述输入构件与输出构件之间产生2挡传动比；

通过接合所述第一离合器及第三离合器，分离所述第二离合器、第一制动元件及第二制动元件，以在所述输入构件与输出构件之间产生3挡传动比；

通过接合所述第二离合器及第三离合器，分离所述第一离合器、第一制动元件及第二制动元件，以在所述输入构件与输出构件之间产生4挡传动比；

通过接合所述第一离合器及第二离合器，分离所述第三离合器、第一制动元件及第二制动元件，以在所述输入构件与输出构件之间产生5挡传动比；

通过接合所述第二离合器及第一制动元件，分离所述第一离合器、第三离合器及第二制动元件，以在所述输入构件与输出构件之间产生6挡传动比。

可选地，通过接合所述第一离合器及第二制动元件，分离所述第二离合器、第三离合器及第一制动元件，以在所述输入构件与输出构件之间产生倒挡传动比。

可选地，所述第一离合器、第二离合器及第三离合器为多片式湿式离合器或牙嵌式离合器。

可选地，所述第一制动元件及第二制动元件为鼓式制动器、多片式湿式制动器、单向离合器或多模离合器。

可选地，所述第一行星齿轮组、第二行星齿轮组及第三行星齿轮组同轴设置。

可选地，所述第一行星齿轮组、第二行星齿轮组及第三行星齿轮组依次顺序横向或纵向设置。

可选地，所述输入构件与所述第二太阳轮焊接、一体制造或者通过花键连接；所述第二行星架与第三齿圈焊接、一体制造或者通过花键连接；所述第三太阳轮与变速器壳体焊接、一体制造或者通过花键连接；所述输出构件与所述第一齿圈或第三行星架焊接、一体制造或者通过花键连接。

本发明实施例的六挡自动变速器，通过三个行星齿轮组、三个离合器及两个制动元件的合理布设，实现六个前进挡及一个倒挡。通过采用离合器替代制动元件达到增加离合器数量、减少制动元件数量的目的，减少了变速器壳体上内齿的加工与制造，降低变速器壳体加工难度和制造成本，有利于变速器壳体的轻量化，并可使整个变速器更为紧凑。

另外，本发明实施例还提供一种汽车，其包括上述的六挡自动变速器。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的六挡自动变速器的结构简图；

图2是本发明一实施例提供的六挡自动变速器1挡动力传递示意图；

图3是本发明一实施例提供的六挡自动变速器2挡动力传递示意图；

图4是本发明一实施例提供的六挡自动变速器3挡动力传递示意图；

图5是本发明一实施例提供的六挡自动变速器4挡动力传递示意图；

图6是本发明一实施例提供的六挡自动变速器5挡动力传递示意图；

图7是本发明一实施例提供的六挡自动变速器6挡动力传递示意图；

图8是本发明第一实施例提供的六挡自动变速器倒挡动力传递示意图。

说明书中的附图标记如下：

11、输入构件；12、输出构件；

21、变速器壳体；

30、第一行星齿轮组；31、第一太阳轮；32、第一行星轮；33、第一齿圈；34、第一行星架；

40、第二行星齿轮组；41、第二太阳轮；42、第二行星轮；43、第二齿圈；44、第二行星架；

50、第三行星齿轮组；51、第三太阳轮；52、第三行星轮；53、第三齿圈；54、第三行星架；

61、第一离合器；62、第二离合器；63、第三离合器；

71、第一制动元件；72、第二制动元件。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下接合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明第一实施例提供的六挡自动变速器，包括输入构件11、输出构件12、变速器壳体21、第一行星齿轮组30、第二行星齿轮组40、第三行星齿轮组50、第一离合器61、第二离合器62、第三离合器63、第一制动元件71及第二制动元件72。

本实施例中，每一行星齿轮组均为内外啮合的单星排。具体为：

第一行星齿轮组30包括第一太阳轮31、第一行星轮32、第一齿圈33、第一行星架34。所述第一太阳轮31与第一行星轮32外啮合传动，所述第一行星轮32与第一齿圈33内啮合传动，所述第一行星轮32通过滚动或滑动轴承旋转支撑在所述第一行星架34的销轴上。

第二行星齿轮组40包括第二太阳轮41、第二行星轮42、第二齿圈43、第二行星架44。所述第二太阳轮41与第二行星轮42外啮合传动，所述第二行星轮42与第二齿圈43内啮合传动，所述第二行星轮42通过滚动或滑动轴承旋转支撑在所述第二行星架44的销轴上。

第三行星齿轮组50包括第三太阳轮51、第三行星轮52、第三齿圈53、第三行星架54。所述第三太阳轮51与第三行星轮52外啮合传动，所述第三行星轮52与第三齿圈53内啮合传动，所述第三行星轮52通过滚动或滑动轴承旋转支撑在所述第三行星架54的销轴上。

如图1所示，所述第一齿圈33与第三行星架54固定相连，所述第二行星架44与第三齿圈53固定相连，所述输出构件12与所述第三行星架54固定相连，所述第三太阳轮51与变速器壳体21固定相连。

如图1所示，所述第一太阳轮31通过所述第一离合器61与所述输入构件11连接，所述第一行星架34通过所述第二离合器62与所述输入构件11连接，所述第二齿圈43通过所述第三离合器63与所述第一行星架34连接，所述第一太阳轮31通过所述第一制动元件71与所述变速器壳体21连接，所述第一行星架34通过所述第二制动元件72与所述变速器壳体21连接。

所述输入构件11与所述第二太阳轮41焊接、一体制造或者通过花键连接；所述第二行星架42与第三齿圈53焊接、一体制造或者通过花键连接；所述第三太阳轮51与变速器壳体21焊接、一体制造或者通过花键连接；所述输出构件12与所述第一齿圈33或第三行星架52焊接、一体制造或者通过花键连接。

在一实施例中，所述第一行星齿轮组30、第二行星齿轮组40及第三行星齿轮组50同轴设置。更为优选地，所述第一行星齿轮组30、第二行星齿轮组40及第三行星齿轮组50依次顺序横向或纵向设置。以此，使得该六挡自动变速器更为紧凑。

本实施例中，所述第一离合器61、第二离合器62、第三离合器63、第一制动元件71及第二制动元件72选择性地接合或分离，以在所述输入构件11与输出构件12之间产生六个前进挡传动比及一个倒挡传动比。

本实施例中，所述第一离合器61、第二离合器62、第三离合器63第一制动元件71及第二制动元件72的操纵逻辑参见以下表1：

表1

表1中，标●表示该操纵元件接合，空白处表示该操纵元件分离。k1、k2及k3分别为第一行星齿轮组30、第二行星齿轮组40、第三行星齿轮组50的行星排特征参数，该行星排特征参数等于齿圈与太阳轮的齿数之比。即k1为第一齿圈33与第一太阳轮31的齿数之比，k2为第二齿圈43与第二太阳轮41的齿数之比，k3为第三齿圈53与第三太阳轮51的齿数之比。

参见图1-8，在表1的操纵逻辑之下，该六挡自动变速器的动力传递路线具体如下(传递路线上线条加粗处理)。

(1)1挡动力传递路线

如图2所示，仅接合第三离合器63和第二制动元件72，实现1挡，1挡传动比为i1＝(1+K2)*(1+1/K3)。由于第二制动元件72和第三离合器63的接合，使得第二齿圈43实现制动，使得第二行星齿轮组40实现单自由度减速输出，其减速比为K2+1；然后串入第三行星齿轮组50；由于第三太阳轮51常制动，故第三行星齿轮组50实现单自由度增速输出，其增速比为(1+K3)/K3；故1挡传动比为(1+K2)*(1+1/K3)。1挡的动力传递路线为：输入构件11→第二太阳轮41→第一行星齿轮组30减速→第三行星齿轮组50增速→第三行星架54→输出构件12。

(2)2挡动力传递路线

如图3所示，仅接合第三离合器63和第一制动元件71，实现2挡，2挡传动比为：i2＝((1+K1)(1+K2)+K3(1+K1+K2))/(K3(1+K1))。2挡动力传递路线分两路传递，路线一：输入构件11→第二太阳轮41→第二行星轮42→第二行星架44→第三齿圈53→第三行星轮52(第三太阳轮51与变速器壳体21固定相连限制第三行星齿轮组50的一个自由度)→第三行星架54→输出构件12。路线二：输入构件11→第二太阳轮41→第二行星轮42→第二齿圈43→第三离合器63→第一行星架34→第一行星轮32→第一齿圈33(第一制动元件71的接合使得第一行星齿轮组30实现单自由度输出)→第三行星架54→输出构件12。

(3)3挡动力传递路线

如图4所示，仅接合第一离合器61及第三离合器63，实现3挡，3挡传动比为：i3＝((1+K1)(1+K2)+K3(1+K1+K2))/(K3(1+K1+K2))。其动力传递路线分两三路传递，路线一：输入构件11→第二太阳轮41→第二行星轮42→第二行星架44→第三齿圈53→第三行星轮52→第三行星架54(第三太阳轮51与变速器壳体21固定相连限制第三行星齿轮组50的一个自由度)→输出构件12；路线二：输入构件11→第二太阳轮41→第二行星轮42→第二齿圈43→第三离合器63→第一行星架34→第一行星轮32→第一齿圈33→第三行星架54→输出构件12；路线3：输入构件11→第一离合器61→第一太阳轮31→第一行星轮32→第一齿圈33→第三行星架54→输出构件12。

(4)4挡动力传递路线

如图5所示，仅接合第二离合器62及第三离合器63，实现4挡，4挡传动比为：I4＝(1+K3)/K3。在该挡位下，由于第二离合器62和第三离合器63的接合，使得第二行星齿轮组40成为一个回转整体串入第三行星齿轮组50参与传动；由于第三太阳轮51常制动，使得第三行星齿轮组50实现单自由度减速输出，其减速比为(1+K3)/K3；故该挡位下的减速比为(1+K3)/K3。其动力传递路线为：输入构件11→第二行星齿轮组40回转整体→第三行星齿轮组50进行减速(第三太阳轮51与变速器壳体21固定相连限制第三行星齿轮组50的一个自由度)→输出构件12。

(5)5挡动力传递路线

如图6所示，仅接合第一离合器61及第二离合器62，实现5挡，5挡为直接挡，传动比为i5＝1。由于第一离合器61和第二离合器62的同时接合，使得第一行星齿轮组30作为整体输入，由第三行星架54直接输出，从而实现直接挡。其动力传递路线：输入构件11→第一行星齿轮组30回转整体→第三行星架54→输出构件12。

(6)6挡动力传递路线

如图7所示，仅接合第二离合器62和第一制动元件71，直接实现6挡，实现6挡，6挡为超速挡，传动比为i6＝K1/(1+K1)。在该挡位下，由于第一制动元件71的接合使得第一太阳轮31被锁止，从而限制第一行星齿轮组30的一个自由度，进而使得第一行星齿轮组30实现单自由度增速输出，其增速比为K1/(1+K1)；故该挡位下的传动比为K1/(1+K1)。其动力传递路线为：输入构件11→第一行星齿轮组30进行增速→输出构件12。

(7)倒挡动力传递路线

如图8所示，仅接合第一离合器61和第二制动元件72，实现倒挡，倒挡传动比为iR＝-K1。在该挡位下，由于元第二制动元件72的接合使得第一行星架34被锁止，从而限制第一行星齿轮组30的一个自由度，进而使得第一行星齿轮组30实现单自由度负减速输出，其增速比为-K1；故该挡位下的速比为-K1。其动力传递路线：输入构件11→第一行星齿轮组30进行负减速→输出构件12。

离合器作用是通过接合或分离实现两构件间的固定连接与分离，常见类型有多片式湿式离合器和牙嵌式离合器(Dog Clutch)。即，所述第一离合器61、第二离合器62、第三离合器63可为多片式湿式离合器或牙嵌式离合器。

制动元件作用是通过接合或分离实现构件与变速器壳体的相连或分离，以对构件制动或分离，制动元件的类型有鼓式制动器、多片式湿式制动器、单向离合器信多模离合器。即，所述第一制动元件71及第二制动元件72可为鼓式制动器、多片式湿式制动器、单向离合器或多模离合器。

本发明上述实施例的六挡自动变速器，通过三个行星齿轮组、三个离合器及两个制动器的合理布设，实现六个前进挡及一个倒挡。通过采用离合器替代制动器达到增加离合器数量、减少制动元件数量的目的，减少了变速器壳体上内齿的加工与制造，降低变速器壳体加工难度和制造成本，有利于变速器壳体的轻量化，并可使整个变速器更为紧凑。

另外，相对于制动元件而言使用更多数量的离合器，有利于离合器的嵌套设计，也会使得整个行星齿轮机构更加紧凑。而更多的离合器数量有利于在特定挡位下切断行星齿轮组间的连接关系，使冗余的行星齿轮组不参与转动，减少带排拖曳损耗，提高***效率。此外，更多的离合器会更有利于以后通过增加行星齿轮组或者增加更多的操纵元件进行多速拓展。

另外，第三太阳轮与变速器壳体常固定，避免换挡过程中制动元件对变速器壳体的直接冲击，从而改善变速器壳体的受载情况。

上述实施例提供的六挡自动变速器，所述输出构件12与所述第三行星架54固定相连，以适用于纵置的变速器。

在另一图中未示出的实施例中，也可以是，所述输出构件与所述第一齿圈固定相连，以适用于横置的变速器。

另外，本发明还提供了一种汽车，其包括上述实施例的六挡自动变速器。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种六挡自动变速器，其特征在于，包括：

输入构件；

输出构件；

变速器壳体；

第一行星齿轮组、第二行星齿轮组及第三行星齿轮组；所述第一行星齿轮组包括第一太阳轮、第一行星轮、第一齿圈及第一行星架；所述第一太阳轮与第一行星轮外啮合传动，所述第一行星轮与第一齿圈内啮合传动，所述第一行星轮旋转支撑在所述第一行星架上；所述第二行星齿轮组包括第二太阳轮、第二行星轮、第二齿圈及第二行星架；所述第二太阳轮与第二行星轮外啮合传动，所述第二行星轮与第二齿圈内啮合传动，所述第二行星轮旋转支撑在所述第二行星架上；所述第三行星齿轮组包括第三太阳轮、第三行星轮、第三齿圈及第三行星架；所述第三太阳轮与第三行星轮外啮合传动，所述第三行星轮与第三齿圈内啮合传动，所述第三行星轮旋转支撑在所述第三行星架上；所述第一齿圈与第三行星架固定相连，所述第二行星架与第三齿圈固定相连，所述输出构件与所述第一齿圈或第三行星架固定相连，所述第三太阳轮与变速器壳体固定相连；

第一离合器、第二离合器、第三离合器、第一制动元件及第二制动元件，所述第一太阳轮通过所述第一离合器与所述输入构件连接，所述第一行星架通过所述第二离合器与所述输入构件连接，所述第二齿圈通过所述第三离合器与所述第一行星架连接，所述第一太阳轮通过所述第一制动元件与所述变速器壳体连接，所述第一行星架通过所述第二制动元件与所述变速器壳体连接；

所述第一离合器、第二离合器、第三离合器、第一制动元件及第二制动元件选择性地接合或分离，以在所述输入构件与输出构件之间产生六个前进挡传动比及一个倒挡传动比。

2.根据权利要求1所述的六挡自动变速器，其特征在于，通过接合所述第三离合器及第二制动元件，分离所述第一离合器、第二离合器及第一制动元件，以在所述输入构件与输出构件之间产生1挡传动比；

通过接合所述第三离合器及第一制动元件，分离所述第一离合器、二离合器及第二制动元件，以在所述输入构件与输出构件之间产生2挡传动比；

通过接合所述第一离合器及第三离合器，分离所述第二离合器、第一制动元件及第二制动元件，以在所述输入构件与输出构件之间产生3挡传动比；

通过接合所述第二离合器及第三离合器，分离所述第一离合器、第一制动元件及第二制动元件，以在所述输入构件与输出构件之间产生4挡传动比；

通过接合所述第一离合器及第二离合器，分离所述第三离合器、第一制动元件及第二制动元件，以在所述输入构件与输出构件之间产生5挡传动比；

通过接合所述第二离合器及第一制动元件，分离所述第一离合器、第三离合器及第二制动元件，以在所述输入构件与输出构件之间产生6挡传动比。

3.根据权利要求1或2所述的六挡自动变速器，其特征在于，通过接合所述第一离合器及第二制动元件，分离所述第二离合器、第三离合器及第一制动元件，以在所述输入构件与输出构件之间产生倒挡传动比。

4.根据权利要求1所述的六挡自动变速器，其特征在于，所述第一离合器、第二离合器及第三离合器为多片式湿式离合器或牙嵌式离合器。

5.根据权利要求1所述的六挡自动变速器，其特征在于，所述第一制动元件及第二制动元件为鼓式制动器、多片式湿式制动器、单向离合器或多模离合器。

6.根据权利要求1所述的六挡自动变速器，其特征在于，所述第一行星齿轮组、第二行星齿轮组及第三行星齿轮组同轴设置。

7.根据权利要求1所述的六挡自动变速器，其特征在于，所述第一行星齿轮组、第二行星齿轮组及第三行星齿轮组依次顺序横向或纵向设置。

8.根据权利要求1所述的六挡自动变速器，其特征在于，所述输入构件与所述第二太阳轮焊接、一体制造或者通过花键连接；所述第二行星架与第三齿圈焊接、一体制造或者通过花键连接；所述第三太阳轮与变速器壳体焊接、一体制造或者通过花键连接；所述输出构件与所述第一齿圈或第三行星架焊接、一体制造或者通过花键连接。

9.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的六挡自动变速器。