CN112984059A - 一种纵置后驱行星齿轮自动变速箱 - Google Patents

一种纵置后驱行星齿轮自动变速箱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纵置后驱行星齿轮自动变速箱，采用5个负号行星齿轮组，8根转动轴，7个换挡元件，包括2个离合器、5个制动器，5个制动器嵌套行星齿轮组布置，2个离合器位于变速器前部，结构布局更为紧凑。本发明中，每个挡位闭合2个换挡元件，能够实现11个前进挡、2个倒挡，随着挡位数的增多，能够获取更宽的速比范围以及更均匀的传动阶比。

Description

一种纵置后驱行星齿轮自动变速箱
技术领域
本发明属于车辆变速箱技术领域，涉及一种多挡位行星齿轮自动变速箱，尤其涉及一种用于车辆传动***的纵置后驱行星齿轮自动变速箱。
背景技术
机械式自动变速箱的挡位数越多，汽车的燃油经济性、动力性和舒适性越好。挡位数越多，挡位之间传动比越接近，这样在换挡前和换挡后的传动状况变化就越小，使换挡更加顺畅，冲击感减小，驾驶舒适性增强；挡位数越多，就能使发动机在更多复杂工况下工作在高效率区间，相对油耗就低；挡位数越多，一挡就会有较大的传动比，可以获得较大的扭矩。由于能源危机和环境问题，近些年汽车变速箱发展的总趋势是档位数越来越多。自动变速箱的多挡位变速箱机构通过组合多个行星齿轮和摩擦元件而实现，换挡机构简单并且容易实现较多的挡位。由于动力传递过程中扭矩可以分布在多个行星机构上，所以带有行星齿轮组的自动变速箱具有很高的扭矩密度，可以提供给汽车较高的扭矩。
现有专利US7699736B2中公开了一种8挡行星齿轮自动变速器，包含4个行星齿轮组、5个换挡元件（3个离合器和2个制动器），每个挡位闭合3个换挡元件实现8个前进挡和一个倒挡。专利US9945450B2中提到了一种9挡行星齿轮自动变速器，其包含4个行星齿轮组、6个换挡元件（3个离合器和3个制动器），每个挡位闭合3个换挡元件实现9个前进挡和一个倒挡。现有技术中心中提到了一种七挡液力自动变速器，其包含4个行星齿轮组、6个换挡元件（2个离合器和4个制动器），每个挡位闭2个换挡元件实现7个前进挡和2个倒挡。此方案只能实现7个前进挡和2个倒挡，前进挡挡位数量少。
现有技术中还提到了一种12个前进挡、1个倒挡的行星齿轮变速装置，其包含5个行星齿轮组、7个换挡元件（2个离合器和5个制动器），每个挡位闭2个换挡元件实现12个前进挡和1个倒挡。但是，此方案的行星齿轮变速装置只有1个倒挡，前进挡1挡速比非常大，正常行驶工况很难用到。而且1挡和2挡之间的阶比特别大，导致换挡品质差，换挡控制难度大。
发明内容
为了解决上述已有技术存在的不足，本发明提出一种纵置后驱行星齿轮自动变速箱，本发明的具体技术方案如下：
一种纵置后驱行星齿轮自动变速箱，包括：换挡元件、五个行星齿轮组、八根转动轴、箱体，其中
所述换挡元件，包括五个制动器，分别为B1制动器、B2制动器、B3制动器、B4制动器和B5制动器；两个离合器，分别为C1离合器和C2离合器；
所述五个行星齿轮组，分别为PGS1行星齿轮组、PGS2行星齿轮组、PGS3行星齿轮组、PGS4行星齿轮组和PGS5行星齿轮组；
所述B1制动器、所述B2制动器、所述B3制动器、所述B4制动器和所述B5制动器均紧贴所述箱体内壁，所述B1制动器嵌套于所述PGS2行星齿轮组的齿圈外部，所述B2制动器嵌套于所述PGS3行星齿轮组的齿圈外部，所述B3制动器嵌套于所述PGS4行星齿轮组的齿圈外部，所述B4制动器嵌套于所述PGS5行星齿轮组的齿圈外部，所述B5制动器嵌套于所述PGS1行星齿轮组的齿圈外部；
所述八根转动轴，分别为第一转动轴、第二转动轴、第三转动轴、第四转动轴、第五转动轴、第六转动轴、第七转动轴和第八转动轴；所述第一转动轴为输入轴，所述第二转动轴为输出轴，分别用于动力的输入与动力的输出；所述第三转动轴、所述第四转动轴、所述第五转动轴、所述第六转动轴、所述第七转动轴和所述第八转动轴用于行星齿轮组之间的动力传递；
其中，所述C1离合器连接所述第一转动轴和所述第三转动轴；所述C2离合器连接所述第一转动轴和所述第四转动轴；所述B1制动器连接所述第七转动轴和箱体，所述B2制动器连接所述第六转动轴和箱体，所述B3制动器连接所述第五转动轴和箱体，所述B4制动器连接所述第四转动轴和箱体，所述B5制动器连接所述第八转动轴和箱体；
所述PGS1行星齿轮组的太阳轮位于所述第七转动轴上、行星架位于所述第八转动轴上、齿圈位于所述第一转动轴上；所述PGS2行星齿轮组的太阳轮位于所述第一转动轴上、行星架位于所述第六转动轴上、齿圈位于所述第七转动轴上；所述PGS3行星齿轮组的太阳轮位于所述第一转动轴上、行星架位于所述第五转动轴上、齿圈位于所述第六转动轴上；所述PGS4行星齿轮组的太阳轮位于所述第三转动轴上、行星架位于所述第四转动轴上、齿圈位于所述第五转动轴上；所述PGS5行星齿轮组的太阳轮位于所述第三转动轴上、行星架位于所述第二转动轴上、齿圈位于所述第四转动轴上；
所述箱体，为固定构件，用于安装所述变速箱，制动器与所述箱体相连以实现制动器打开与关闭进而实现换挡模式切换；
所述换挡元件能被选择性地操作，由此能通过所述第一转动轴和所述第二转动轴之间不同的传动比实现十一个前进挡和二个倒挡，每个挡位仅需闭合两个换挡元件。
在一些实施方式中，所有行星齿轮组均包括太阳轮、行星轮与齿圈；所述PGS1行星齿轮组、所述PGS2行星齿轮组、所述PGS3行星齿轮组、所述PGS4行星齿轮组和所述PGS5行星齿轮组为简单负号行星齿轮组，主传动比均为负值。
在一些实施方式中，前进挡的具体实现方法为：第一前进挡通过闭合的所述B4制动器和所述B5制动器实现，第二前进挡通过闭合的所述C1离合器和所述B4制动器实现，第三前进挡通过闭合的所述C1离合器和所述B5制动器实现，第四前进挡通过闭合的所述C1离合器和所述B3制动器实现，第五前进挡通过闭合的所述C1离合器和所述B2制动器实现，第六前进挡通过闭合的所述C1离合器和所述B1制动器实现，第七前进挡通过闭合的所述C1离合器和所述C2离合器实现，第八前进挡通过闭合的所述C2离合器和所述B1制动器实现，第九前进挡通过闭合的所述C2离合器和所述B2制动器实现，第十前进挡通过闭合的所述C2离合器和所述B3制动器实现，第十一前进挡通过闭合的所述C2离合器和所述B5制动器实现；倒挡的实现方法为：倒二挡通过闭合的所述B1制动器和所述B4制动器实现，倒一挡通过闭合的所述B2制动器和所述B4制动器实现。
本发明的有益效果在于：
1.本发明的挡位数更多，11个前进挡，2个倒挡，相邻挡位之间为简单换挡，仅需控制离合器与制动器之间的相互结合与分离，换挡过程更易于控制；
2.本发明的速比范围更宽，阶比设置更合理，汽车加速或减速时换挡更加顺畅，顿挫感更轻，经济性得到提升，11个前进挡位增加了发动机在高效率区间工作点，动力性能更具优势；
3.本发明所设计的B5制动器与行星架相连接的结构形式在制动时比制动器相连接的齿圈结构形式在制动时所受到的冲击小。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，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，可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1是本发明的变速器结构图，各标号分别为：1-第一转动轴，2-第二转动轴，3-第三转动轴，4-第四转动轴，5-第五转动轴，6-第六转动轴，7-第七转动轴，8-第八转动轴。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，一种纵置后驱行星齿轮自动变速箱，包括：换挡元件、五个行星齿轮组、八根转动轴、箱体，其中，
换挡元件包括五个制动器，分别为B1制动器、B2制动器、B3制动器、B4制动器和B5制动器；两个离合器，分别为C1离合器和C2离合器；五个行星齿轮组分别为PGS1行星齿轮组、PGS2行星齿轮组、PGS3行星齿轮组、PGS4行星齿轮组和PGS5行星齿轮组；
B1制动器、B2制动器、B3制动器、B4制动器和B5制动器均紧贴箱体内壁，B1制动器嵌套于PGS2行星齿轮组的齿圈外部，B2制动器嵌套于PGS3行星齿轮组的齿圈外部，B3制动器嵌套于PGS4行星齿轮组的齿圈外部，B4制动器嵌套于PGS5行星齿轮组的齿圈外部，B5制动器嵌套于PGS1行星齿轮组的齿圈外部；
八根转动轴，分别为第一转动轴1、第二转动轴2、第三转动轴3、第四转动轴4、第五转动轴5、第六转动轴6、第七转动轴7和第八转动轴8；第一转动轴1为输入轴，第二转动轴2为输出轴，分别用于动力的输入与动力的输出；第三转动轴3、第四转动轴4、第五转动轴5、第六转动轴6、第七转动轴7和第八转动轴8用于行星齿轮组之间的动力传递；
其中，C1离合器连接第一转动轴1和第三转动轴3；C2离合器连接第一转动轴1和第四转动轴4；B1制动器连接第七转动轴7和箱体，B2制动器连接第六转动轴6和箱体，B3制动器连接第五转动轴5和箱体，B4制动器连接第四转动轴4和箱体，B5制动器连接第八转动轴8和箱体；
PGS1行星齿轮组的太阳轮位于第七转动轴7上、行星架位于第八转动轴8上、齿圈位于第一转动轴1上；PGS2行星齿轮组的太阳轮位于第一转动轴1上、行星架位于第六转动轴6上、齿圈位于第七转动轴7上；PGS3行星齿轮组的太阳轮位于第一转动轴1上、行星架位于第五转动轴5上、齿圈位于第六转动轴6上；PGS4行星齿轮组的太阳轮位于第三转动轴3上、行星架位于第四转动轴4上、齿圈位于第五转动轴5上；PGS5行星齿轮组的太阳轮位于第三转动轴3上、行星架位于第二转动轴2上、齿圈位于第四转动轴4上；
箱体为固定构件，用于安装变速箱，制动器与箱体相连以实现制动器打开与关闭进而实现换挡模式切换；
换挡元件能被选择性地操作，由此能通过第一转动轴1和第二转动轴2之间不同的传动比实现十一个前进挡和二个倒挡，每个挡位仅需闭合两个换挡元件。
在一些实施方式中，所有行星齿轮组均包括太阳轮、行星轮与齿圈；PGS1行星齿轮组、PGS2行星齿轮组、PGS3行星齿轮组、PGS4行星齿轮组和PGS5行星齿轮组为简单负号行星齿轮组，主传动比均为负值。
十一个前进挡和二个倒挡的实现过程为：第一前进挡通过闭合的B4制动器和B5制动器实现，第二前进挡通过闭合的C1离合器和B4制动器实现，第三前进挡通过闭合的C1离合器和B5制动器实现，第四前进挡通过闭合的C1离合器和B3制动器实现，第五前进挡通过闭合的C1离合器和B2制动器实现，第六前进挡通过闭合的C1离合器和B1制动器实现，第七前进挡通过闭合的C1离合器和C2离合器实现，第八前进挡通过闭合的C2离合器和B1制动器实现，第九前进挡通过闭合的C2离合器和B2制动器实现，第十前进挡通过闭合的C2离合器和B3制动器实现，第十一前进挡通过闭合的C2离合器和B5制动器实现；倒二挡通过闭合的B1制动器和B4制动器实现，倒一挡通过闭合的B2制动器和B4制动器实现。
本发明采用5个负号行星齿轮组，8根转动轴，7个换挡元件（包含2个离合器和5个制动器），5个制动器嵌套行星齿轮组布置，2个离合器位于变速箱前部，结构布局更为紧凑。每个挡位闭合2个换挡元件，能够实现11个前进挡、2个倒挡，挡位数更多，传动比范围更宽。随着挡位数的增多，能够获取更宽的速比范围以及更均匀的传动阶比。
表1为本方案结构的一种可行的各挡位的传动比，其相邻挡位都为简单换挡，能够实现1个很大的1挡速比，利于商用车低速行驶作业。
表1一种可行的挡位传动比
挡位 倒2挡 倒1挡 1挡 2挡 3挡 4挡 5挡
传动比 -2.583 -4.304 5.38 3.3 2.599 1.945 1.479
挡位 6挡 7挡 8挡 9挡 10挡 11挡 /
传动比 1.275 1 0.763 0.683 0.589 0.531 /
本发明通过7个换挡元件，其中2个离合器和5个制动器的相互结合与关闭，能够有效实现不同挡位模式的切换，从输入转动轴至输出转动轴过程中能够有效实现不同传动比的11个前进挡位与2个倒挡位。换挡元件的主要作用是为了能够更好地实现模式切换，其在实际产品设计过程中可有针对性地选择合适的湿式或干式摩擦式换挡元件，对于不同换挡元件具体规格的选择，应匹配不同动力传递路线过程中换挡元件所能承受的极限载荷进行匹配，以保证自动变速箱产品可靠性。
本发明采用少离合器、多制动器，行星齿轮组嵌套于制动器内布置的结构特征，利用7个换挡元件即2个离合器和5个制动器实现了11个前进挡位和2个倒挡位的模式切换，不仅使换挡元件易于装配，而且其所需的液压***能够直接从壳体进行供给，简约了行星齿轮变速箱的结构设计尺寸。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种纵置后驱行星齿轮自动变速箱，其特征在于，包括：换挡元件、五个行星齿轮组、八根转动轴、箱体，其中，
所述换挡元件包括五个制动器，分别为B1制动器、B2制动器、B3制动器、B4制动器和B5制动器；两个离合器，分别为C1离合器和C2离合器；
所述五个行星齿轮组分别为PGS1行星齿轮组、PGS2行星齿轮组、PGS3行星齿轮组、PGS4行星齿轮组和PGS5行星齿轮组；
所述B1制动器、所述B2制动器、所述B3制动器、所述B4制动器和所述B5制动器均紧贴所述箱体内壁，所述B1制动器嵌套于所述PGS2行星齿轮组的齿圈外部，所述B2制动器嵌套于所述PGS3行星齿轮组的齿圈外部，所述B3制动器嵌套于所述PGS4行星齿轮组的齿圈外部，所述B4制动器嵌套于所述PGS5行星齿轮组的齿圈外部，所述B5制动器嵌套于所述PGS1行星齿轮组的齿圈外部；
所述八根转动轴分别为第一转动轴（1）、第二转动轴（2）、第三转动轴（3）、第四转动轴（4）、第五转动轴（5）、第六转动轴（6）、第七转动轴（7）和第八转动轴（8）；所述第一转动轴（1）为输入轴，所述第二转动轴（2）为输出轴，分别用于动力的输入与动力的输出；所述第三转动轴（3）、所述第四转动轴（4）、所述第五转动轴（5）、所述第六转动轴（6）、所述第七转动轴（7）和所述第八转动轴（8）用于行星齿轮组之间的动力传递；
其中，所述C1离合器连接所述第一转动轴（1）和所述第三转动轴（3）；所述C2离合器连接所述第一转动轴（1）和所述第四转动轴（4）；所述B1制动器连接所述第七转动轴（7）和箱体，所述B2制动器连接所述第六转动轴（6）和箱体，所述B3制动器连接所述第五转动轴（5）和箱体，所述B4制动器连接所述第四转动轴（4）和箱体，所述B5制动器连接所述第八转动轴（8）和箱体；
所述PGS1行星齿轮组的太阳轮位于所述第七转动轴（7）上、行星架位于所述第八转动轴（8）上、齿圈位于所述第一转动轴（1）上；所述PGS2行星齿轮组的太阳轮位于所述第一转动轴（1）上、行星架位于所述第六转动轴（6）上、齿圈位于所述第七转动轴（7）上；所述PGS3行星齿轮组的太阳轮位于所述第一转动轴（1）上、行星架位于所述第五转动轴（5）上、齿圈位于所述第六转动轴（6）上；所述PGS4行星齿轮组的太阳轮位于所述第三转动轴（3）上、行星架位于所述第四转动轴（4）上、齿圈位于所述第五转动轴（5）上；所述PGS5行星齿轮组的太阳轮位于所述第三转动轴（3）上、行星架位于所述第二转动轴（2）上、齿圈位于所述第四转动轴（4）上；
所述箱体为固定构件，用于安装所述变速箱，制动器与所述箱体相连以实现制动器打开与关闭进而实现换挡模式切换；所述换挡元件能被选择性地操作，由此能通过所述第一转动轴（1）和所述第二转动轴（2）之间不同的传动比实现十一个前进挡和二个倒挡，每个挡位仅需闭合两个换挡元件。
2.根据权利要求1所述的一种纵置后驱行星齿轮自动变速箱，其特征在于，所有行星齿轮组均包括太阳轮、行星轮与齿圈；所述PGS1行星齿轮组、所述PGS2行星齿轮组、所述PGS3行星齿轮组、所述PGS4行星齿轮组和所述PGS5行星齿轮组为简单负号行星齿轮组，主传动比均为负值。
3.根据权利要求1-2之一所述的一种纵置后驱行星齿轮自动变速箱，其特征在于，前进挡的具体实现方法为：第一前进挡通过闭合的所述B4制动器和所述B5制动器实现，第二前进挡通过闭合的所述C1离合器和所述B4制动器实现，第三前进挡通过闭合的所述C1离合器和所述B5制动器实现，第四前进挡通过闭合的所述C1离合器和所述B3制动器实现，第五前进挡通过闭合的所述C1离合器和所述B2制动器实现，第六前进挡通过闭合的所述C1离合器和所述B1制动器实现，第七前进挡通过闭合的所述C1离合器和所述C2离合器实现，第八前进挡通过闭合的所述C2离合器和所述B1制动器实现，第九前进挡通过闭合的所述C2离合器和所述B2制动器实现，第十前进挡通过闭合的所述C2离合器和所述B3制动器实现，第十一前进挡通过闭合的所述C2离合器和所述B5制动器实现；
倒挡的实现方法为：倒二挡通过闭合的所述B1制动器和所述B4制动器实现，倒一挡通过闭合的所述B2制动器和所述B4制动器实现。
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