CN109764095A - 九挡变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种九挡变速器，变速器外壳以及安装于变速器外壳内部的输入轴、输出轴、行星齿轮排组、联接构件组和扭矩传递装置，每一个行星排均包括齿圈、太阳轮、行星架和其支撑的行星轮。所述的扭矩传递装置包括二个离合器和四个制动器，二个离合器和四个制动器选择性地接合，使太阳轮、行星架、齿圈或四个联接构件中的某一个旋转或是固定，并且其中扭矩传递装置能够以至少两个的组合形式选择性地接合，在所述的输入轴和输出轴之间建立起九个前进挡速比和一个倒挡速比，九个前进挡速比包括五个减速挡、一个直接挡和三个超速挡；本发明变速器结构紧凑、重量轻、体积小，在汽车上易布置，变速器的各挡位的传动比之间的速比阶跃符合变速器的要求。

Description

九挡变速器

技术领域

本发明涉及车辆传动技术领域，尤其涉及到一种九挡变速器。

背景技术

典型的多速变速器使用摩擦离合器、行星齿轮装置和固定互连件的组合来实现多个传动比。行星齿轮组的数量和物理设置通常由封装、成本和期望速度比规定。虽然当前的变速器实现了其预期目的，但是随着汽车的普及，人们对新式和改进变速器配置的需要实质上是持续不断的。

所述变速器配置的改进主要从以下两方面着手，一是性能，具体包括传动比的范围、响应性和平滑性的角度；二是包装，主要是减少的尺寸和重量，当挡位确定时，实现固定挡位所需的构件的数量相应确定，因此对变速器的改进主要是提高变速器的性能，在变速器组成构件基本维持不变的情况下，如何通过改进各组件间的连接关系，以增加变速器可实现的挡位数和传动比参数，成为变速器改进的难点和核心。中国发明申请“九挡自动变速器”(申请号：CN201510519055.8)和中国发明申请“九挡自动变速器”(申请号：CN201210002826.2)均公开了一种由四个行星轮系、六个扭矩传递装置和五个联接构件构成的九挡变速器，上述两个变速器均实现九个前进挡速比和一个倒挡速比，但存在速比较小、体积较大的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种九挡变速器，能够减小变速器的体积，降低控制的难度和扩大变速器的速比范围。

为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：

一种九挡变速器，包括：变速器外壳以及安装于变速器外壳内部的输入轴、输出轴、行星齿轮排组、联接构件组和扭矩传递装置，所述行星齿轮排组包括从前往后安装的第一行星齿轮排、第二行星齿轮排、第三行星齿轮排和第四行星齿轮排，每个行星齿轮排均由太阳轮、行星架、行星轮和齿圈构成，所述扭矩传递装置包括第一离合器、第二离合器、第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器，第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器从前往后依次固定于变速器外壳的壳体上，其特征在于：

所述第一行星齿轮排、第二行星齿轮排和第三行星齿轮排是单行星轮齿轮排，第四行星齿轮排是双行星轮齿轮排，第三行星齿轮排与第四行星齿轮排构成Ravigneaux行星齿轮机构，第三行星齿轮排与第四行星齿轮排共用齿圈；

所述联接构件组包括第一联接构件、第二联接构件、第三联接构件和第四联接构件，其中第一联接构件连接第一行星齿轮排的行星架与第二行星齿轮排的太阳轮，第二联接构件连接第一行星齿轮排的齿圈与第二行星齿轮排的齿圈，第三联接构件连接第二行星齿轮排的行星架与第三行星齿轮排和第四行星齿轮排共用的齿圈，第四联接构件连接第三行星齿轮排的行星架与第四行星齿轮排的行星架；

所述第一制动器将第一联接构件与变速器壳体有选择地互连，第二制动器将第二联接构件与变速器壳体有选择地互连，第三制动器将第三联接构件与变速器壳体有选择地互连，第四制动器将第四行星齿轮排的太阳轮与变速器壳体有选择地互连；

所述输入轴与第一行星齿轮排的太阳轮固连，所述输出轴与第四联接构件连接，所述输入轴通过第一离合器与第三行星齿轮排的太阳轮有选择地连接，并且通过第二离合器与第四行星齿轮排的太阳轮有选择地连接。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明的九挡变速器采用行星传动，第三行星齿轮排与第四行星齿轮排构成Ravigneaux行星齿轮机构，齿轮集中在中间，而且其动力可以通过几个行星轮来传动，齿轮的模数小，结构紧凑，重量较轻，在汽车上易布置；

2、本发明减少了扭矩传递构件的个数，九挡变速器仅仅采用了六个扭矩传递构件，很大程度上减小变速器的体积；

3、本发明各个挡位的控制只需要两个结合构件(离合器或制动器)，控制简单；

4、本发明的变速器利用联接构件将不同齿轮排的构件连接在一起，可形成新的变速器机构，联接构件的数量和位置的不同将导致形成的变速器机构本质上的不同。该变速器利用四个联接构件，联接方式经验证可行，且通过优选得到的特性参数使得该变速器的传动比范围更广，各挡位总的变速范围可达10.12，比经典的ZF8速变速器的变速范围7.37和雷克萨斯LS460变速器的变速范围6.71更广；

5、本发明三个超速挡的速比阶跃均较小，分别为1.18和1.22，能够平稳传动，提高汽车的动力性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明提供的九挡变速器的结构示意图；

其中，1-输入轴，2-第一行星齿轮排行星轮，3-第二行星齿轮排行星轮，4-Ravigneaux行星齿轮机构大行星轮，5-Ravigneaux行星齿轮机构小行星轮，6-第一联接构件，7-第二联接构件，8-第三联接构件，9-第四联接构件，10-变速器外壳，11-输出轴，R1-第一行星齿轮排齿圈，PC1-第一行星齿轮排行星架，S1-第一行星齿轮排太阳轮，R2-第二行星齿轮排齿圈，PC2-第二行星齿轮排行星架，S2-第二行星齿轮排太阳轮，R3R4-第三行星齿轮排和第四行星齿轮排共用的齿圈，PC3-第三行星齿轮排行星架，S3-第三行星齿轮排太阳轮，PC4-第四行星齿轮排行星架，S4-第四行星齿轮排太阳轮，C1-第一离合器，C2-第二离合器，B1-第一制动器，B2-第二制动器，B3-第三制动器，B4-第四制动器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明提供的九挡变速器，其结构如图1所示，包括变速器外壳10以及安装于变速器外壳内部的输入轴1、输出轴11、行星齿轮排组、联接构件组和扭矩传递装置，所述行星齿轮排组包括从前往后依次安装的第一行星齿轮排、第二行星齿轮排、第三行星齿轮排和第四行星齿轮排，各行星齿轮排均由太阳轮、行星架、行星轮和齿圈构成，其中行星齿轮排中的行星轮与太阳轮和齿圈均通过齿轮副互相啮合，所述扭矩传递装置包括第一离合器C1、第二离合器C2、第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3和第四制动器B4，第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器从前往后依次固定于变速器外壳的壳体10上，

所述第一行星齿轮排、第二行星齿轮排和第三行星齿轮排是单行星轮齿轮排，第四行星齿轮排是双行星轮齿轮排，第三行星齿轮排与第四行星齿轮排构成Ravigneaux行星齿轮机构，第三行星齿轮排与第四行星齿轮排共用齿圈R3R4；

所述联接构件组包括第一联接构件6、第二联接构件7、第三联接构件8、和第四联接构件9，其中第一联接构件6将第一行星齿轮排行星架PC1和第二行星齿轮排太阳轮S2连接；第二联接构件7将第一行星齿轮排齿圈R1和第二行星齿轮排齿圈R2连接；第三联接构件8将第二行星齿轮排行星架PC2与第三行星齿轮排和第四行星齿轮排共用的齿圈R3R4连接；第四联接构件9将第三行星齿轮排行星架PC3和第四行星齿轮排行星架PC4连接；

所述扭矩传递装置包括第一离合器C1、第二离合器C2、第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3和第四制动器B4，其中第一离合器C1将输入轴1和第三行星齿轮排太阳轮S3连接；第二离合器C2将输入轴1与第四行星齿轮排的太阳轮S4连接；第一制动器B1将第一联接构件6和变速器壳体10连接；第二制动器B2将第二联接构件7与变速器壳体10连接；第三制动器B3将第三联接构件8和变速器壳体10连接；第四制动器B4将第四行星齿轮排的太阳轮S4与变速器壳体10连接；

所述输入轴1的输出端始终与第一行星齿轮排太阳轮S1连接，输入轴1的输入端始终被连接至发动机或者变矩器的涡轮，输出轴11的输入端始终与第四联接构件9连接，输出轴11的输出端被连接至下一级减速器。

本发明的九挡变速器，通过四个行星齿轮排和六个扭矩传递装置实现变速器九个前进挡速比和一个倒挡速比，每一个挡位的速比的形成通过接合两个扭矩传递装置而获得；其中第一离合器C1可选择性地接合以连接输入轴1与第三行星齿轮排的太阳轮S3一起旋转；第二离合器C2可选择性地接合以连接输入轴1与第四行星齿轮排的太阳轮S4一起旋转；第一制动器B1可选择性地接合以连接第一联接构件6与变速器外壳10，目的是为了阻止第一联接构件6相对于变速器外壳10的旋转；第二制动器B2可选择性地接合以连接第二联接构件7与变速器外壳10，目的是为了阻止第二联接构件7相对于变速器外壳10的旋转；第三制动器B3可选择性地接合以连接第三联接构件8与变速器外壳10，目的是为了阻止第三联接构件8相对于变速器外壳10的旋转；第四制动器B4可选择性地接合以连接第四行星齿轮排的太阳轮S4与变速器外壳10，目的是为了阻止第四行星齿轮排的太阳轮S4相对于变速器外壳10的旋转；

在本发明中，有选择地连接表示在特定的挡位下，选择指定的离合器或制动器接合(工作状态)，想实现哪个挡位的传动比，选择接合指定的那两个离合器或制动器。

二个离合器和四个制动器选择性地接合(旋转)或是固定运动构件(太阳轮、行星架、齿圈或四个联接构件中的某一个)，并且其中扭矩传递装置能够以至少两个的组合形式选择性地接合以便能在所述的输入轴和输出轴之间建立起九个前进挡速比和一个倒挡速比，九个前进挡包括五个减速挡、一个直接挡和三个超速挡，具体为：

1)第二离合器C2和第三制动器B3接合，实现倒挡的建立，倒挡的传动比为-3；

2)第二离合器C2和第二制动器B2接合，实现一挡(减速挡)的建立，一挡的传动比为5.57；

3)第一离合器C1和第三制动器B3接合，实现二挡(减速挡)的建立，二挡的传动比为3.3，速比阶跃为1.69；

4)第二制动器B2和第四制动器B4接合，实现三挡(减速挡)的建立，三挡的传动比为1.95，速比阶跃为1.69。

5)第一离合器C1和第二制动器B2接合，实现四挡(减速挡)的建立，四挡的传动比为1.75，速比阶跃为1.11；

6)第一离合器C1和第四制动器B4接合，实现五挡(减速挡)的建立，五挡的传动比为1.58，速比阶跃为1.11；

7)第一离合器C1和第二离合器C2接合，实现六挡(直接挡)的建立，六挡的传动比为1，速比阶跃为1.58；

8)第一离合器C1和第一制动器B1接合，实现七挡(超速挡)的建立，七挡的传动比为0.80，速比阶跃为1.25；

9)第二离合器C2和第一制动器B1接合，实现八挡(超速挡)的建立，八挡的传动比为0.67，速比阶跃为1.18；

10)第一制动器B1和第四制动器B4接合，实现九挡(超速挡)的建立，九挡的传动比为0.55，速比阶跃为1.22。

下面对本发明提供的九挡变速器的变挡原理进行介绍，该变速器能实现九个前进挡速比和一个倒挡速比，每一个挡位的速比的形成通过接合两个扭矩传递装置而获得，下面详细介绍各个挡位的工作过程：

倒挡的建立，第二离合器C2和第三制动器B3接合。具体来说，第二离合器C2被接合以连接太阳轮S1和太阳轮S4一起旋转。第三制动器B3被接合以使得第三联接构件8与变速器壳体10相连，阻止了第三联接构件8相对于变速器壳体10的旋转。这样形成了单行星齿轮排传动，由此在输入构件1和输出构件11之间建立起倒挡的传动比。

一挡(减速挡)的建立，第二离合器C2和第二制动器B2被接合。具体来说，第二离合器C2被接合以连接太阳轮S1和太阳轮S4一起旋转。第二制动器B2被接合以使得第二联接构件7与变速器壳体10相连，阻止了第二联接构件7相对于变速器壳体10的旋转。由此，在输入构件1和输出构件11之间建立起了一挡的传动比。

二挡(减速挡)的建立，第一离合器C1和第三制动器B3被接合。具体来说，第一离合器C1被接合以连接太阳轮S1和太阳轮S3一起旋转。第三制动器B3被接合以使得第三联接构件8与变速器壳体10相连，阻止了第三联接构件8相对于变速器壳体10的旋转。这样形成了单行星齿轮排传动，由此在输入轴1和输出轴11之间建立起了二挡的传动比。

三挡(减速挡)的建立，第二制动器B2和第四制动器B4被接合。具体来说，第二制动器B2被接合以使得第二联接构件7与变速器壳体10相连，阻止了第二联接构件7相对于变速器壳体10的旋转。第四制动器B4被接合以使得第四行星齿轮排的太阳轮S4和变速器壳体10相连，阻止了第四行星齿轮排的太阳轮S4相对于变速器壳体10的旋转。由此，在输入轴1和输出轴11之间建立起了三挡的传动比。

四挡(减速挡)的建立，第一离合器C1和第二制动器B2被接合。具体来说，第一离合器C1被接合以连接太阳轮S1和太阳轮S3一起旋转。第二制动器B2被接合以使得第二联接构件7和变速器壳体10相连，阻止了第二联接构件7相对于变速器壳体10的旋转。由此，在输入轴1和输出轴11之间建立起了四挡的传动比。

五挡(减速挡)的建立，第一离合器C1和第四制动器B4被接合。具体来说，第一离合器C1被接合以连接太阳轮S1和太阳轮S3一起旋转。第四制动器B4被接合以使得第四行星齿轮排的太阳轮S4和变速器壳体10相连，阻止了第四行星齿轮排的太阳轮S4相对于变速器壳体10的旋转。由此，在输入轴1和输出轴11之间建立起了五挡的传动比。

六挡(直接挡)的建立，第一离合器C1和第二离合器C2被接合。具体来说，第一离合器C1被接合以连接第一行星齿轮排太阳轮S1和第三行星齿轮排太阳轮S3一起旋转。第二离合器C2被接合以连接太阳轮S1和太阳轮S4一起旋转。由此，在输入轴1和输出轴11之间建立起了六挡的传动比。

七挡(超速挡)的建立，第一离合器C1和第一制动器B1被接合。具体来说，第一离合器C1被接合以连接太阳轮S1和太阳轮S3一起旋转。第一制动器B1被接合以使得第一联接构件6和变速器壳体10相连，阻止了第一联接构件6相对于变速器壳体10的旋转。由此，在输入轴1和输出轴11之间建立起七挡的传动比。

八挡(超速挡)的建立，第二离合器C2和第一制动器B1被接合。具体来说，第二离合器C2被接合以连接太阳轮S1和太阳轮S4一起旋转。第一制动器B1被接合以使得第一联接构件6和变速器壳体10相连，阻止了第一联接构件6相对于变速器壳体10的旋转。由此，在输入轴1和输出轴11之间建立起八挡的传动比。

九挡(超速挡)的建立，第一制动器B1和第四制动器B4被接合。具体来说，第一制动器B1被接合以使得第一联接构件6和变速器壳体10相连，阻止了第一联接构件6相对于变速器壳体10的旋转。第四制动器B4被接合以使得第四行星齿轮排的太阳轮S4和变速器壳体10相连，阻止了第四行星齿轮排的太阳轮S4相对于变速器壳体10的旋转。由此，在输入轴1和输出轴11之间建立起九挡的传动比。

各个挡位的传动比、速比阶跃和各个挡位扭矩传递装置接合状态如下表所示：

表中：X表示接合并且传递扭矩，O表示接合但不传递扭矩。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (1)

1.一种九挡变速器，包括：变速器外壳以及安装于变速器外壳内部的输入轴、输出轴、行星齿轮排组、联接构件组和扭矩传递装置，所述行星齿轮排组包括从前往后安装的第一行星齿轮排、第二行星齿轮排、第三行星齿轮排和第四行星齿轮排，每个行星齿轮排均由太阳轮、行星架、行星轮和齿圈构成，所述扭矩传递装置包括第一离合器、第二离合器、第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器，第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器从前往后依次固定于变速器外壳的壳体上，其特征在于：

所述第一行星齿轮排、第二行星齿轮排和第三行星齿轮排是单行星轮齿轮排，第四行星齿轮排是双行星轮齿轮排，第三行星齿轮排与第四行星齿轮排构成Ravigneaux行星齿轮机构，第三行星齿轮排与第四行星齿轮排共用齿圈；

所述联接构件组包括第一联接构件、第二联接构件、第三联接构件和第四联接构件，其中第一联接构件连接第一行星齿轮排的行星架与第二行星齿轮排的太阳轮，第二联接构件连接第一行星齿轮排的齿圈与第二行星齿轮排的齿圈，第三联接构件连接第二行星齿轮排的行星架与第三行星齿轮排和第四行星齿轮排共用的齿圈，第四联接构件连接第三行星齿轮排的行星架与第四行星齿轮排的行星架；

所述第一制动器将第一联接构件与变速器壳体有选择地互连，第二制动器将第二联接构件与变速器壳体有选择地互连，第三制动器将第三联接构件与变速器壳体有选择地互连，第四制动器将第四行星齿轮排的太阳轮与变速器壳体有选择地互连；

所述输入轴与第一行星齿轮排的太阳轮固连，所述输出轴与第四联接构件连接，所述输入轴通过第一离合器与第三行星齿轮排的太阳轮有选择地连接，并且通过第二离合器与第四行星齿轮排的太阳轮有选择地连接。