CN101446331B - 多挡位动力换挡行星变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多挡位动力换挡行星变速箱，包括输入轴和输出轴，输入轴与输出轴之间设置有三个行星排、三个圆柱齿轮组和一个制动器，行星排分别由框架、齿圈和太阳轮组成，圆柱齿轮组分别由设置在输入轴和输出轴上的两个齿轮啮合而成，输入轴和输出轴之间设置有三个离合器，所述三个离合器可以有选择地接合，以将所述三个圆柱齿轮组的齿轮与三个行星排的框架、齿圈和太阳轮中的至少一个互连，可以在较小的几何体积下，获得5个前进挡和1个倒挡的变速机构，实现了用最少的操纵件和简单的行星排结构获得了最多的有用的挡位。该变速箱可以更好地使发动机在最节油的转速范围内工作，传动效率高，带排损失小，降低了耗油量。

Description

多挡位动力换挡行星变速箱

技术领域

本发明涉及一种变速箱，具体的说，涉及一种适合作为主传动装置用于车辆动力传动系统的多挡位动力换挡行星变速箱。

背景技术

日本爱信公司生产了一种五挡自动变速箱，包括两个轴系、一个圆柱齿轮副和三个行星轮排机构，以此实现变速箱传动比的变化，该变速箱适用于前驱横置结构。在该变速器的每个挡位，功率流从输入轴到传动轴只通过一个圆柱齿轮副，该变速器具有九个换挡元件，这九个换挡元件包括三个制动器、四个离合器以及两个单向离合器来实现五个前进挡和一个倒档，在每个挡位都需要三个或四个换挡元件接合。这一变速箱通过相连的行星排机构、操纵元件和圆柱齿轮组能实现五个挡位，但连接关系实现困难，操纵件数量过多，换挡逻辑复杂，带排损失大，消耗相对很大，传动效率低。

荷兰专利第WO 2005/050060A1号描述的是一种六挡自动变速箱，该变速箱既有圆柱齿轮组，也有行星轮排机构，以此实现变速箱传动比。它只表现为通过圆柱齿轮组相互连接的三个平行轴系统，两个轴系各安装了一套用以实现至少三个挡位的行星轮排机构和操纵元件，在第三个轴系轴向安装驱动轴和从动轴。被分置在三轴系统上的整个传动系统得到较短的总长度，特别适用于前驱横置结构。在每个挡位，功率流只通过驱动轴、从动轴和另外两个轴系中的一个轴系，在这两个轴系中的控制系统各实现三个挡位。要在这样的轴系中实现三个挡位，需要至少两个相互关联的行星轮排机构和三个操纵元件。这一变速箱通过相连的四个行星排机构、六个操纵元件和圆柱齿轮组只能实现六个挡位，而且行星排和操纵件数量过多。该变速箱的操纵件多，带排损失大，消耗相对很大，传动效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述缺点，提供一种带排损失小、效率高、可在负载下换挡的多挡位动力换挡行星变速箱。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：多挡位动力换挡行星变速箱，包括：

输入轴和输出轴；

该输入轴与输出轴之间设置有第一行星排、第二行星排和第三行星排，

以及

第一圆柱齿轮组、第二圆柱齿轮组、第三圆柱齿轮组和一个制动器；

其中，每个行星排分别由框架、齿圈和太阳轮组成；

每个圆柱齿轮组分别由设置在输入轴和输出轴上的两个齿轮啮合而成，所述输入轴和输出轴之间设置有第一离合器、第二离合器和第三离合器，所述三个离合器可以有选择地接合，以将所述三个圆柱齿轮组的齿轮与三个行星排的框架、齿圈和太阳轮中的至少一个互连，其特征在于：所述第一行星排的框架与输入轴固定连接，该框架通过第一离合器和第二离合器与第二圆柱齿轮组中设置在输入轴上的齿轮连接。

第一行星排的一种具体优化方案，所述第一行星排的齿圈与第二圆柱齿轮组中设置在输入轴上的齿轮固定连接。

第一行星排的一种具体优化方案，所述第一行星排的太阳轮与第一圆柱齿轮组中设置在输入轴上的齿轮之间设置有第三离合器。

第二行星排的一种具体优化方案，所述第二行星排与输出轴同轴设置，第二行星排的框架与第三行星排的框架固定连接。

第二行星排的一种具体优化方案，所述第二行星排的齿圈与第三圆柱齿轮组中与输出轴同轴设置的齿轮固定连接。

第二行星排的一种具体优化方案，所述第二行星排的太阳轮与第二圆柱齿轮组中设置在输出轴上的齿轮固定连接。

第三行星排的具体优化方案，所述第三行星排设置在输出轴上，第三行星排的框架与输出轴固定连接。

第三行星排的具体优化方案，所述第三行星排的齿圈与第一圆柱齿轮组中设置在输出轴上的齿轮固定连接。

第三行星排的具体优化方案，所述第三行星排的太阳轮与第三圆柱齿轮组中与输出轴同轴设置的齿轮固定连接。

以上技术方案的优化方案，所述第二圆柱齿轮组中设置在输入轴上的齿轮通过第二离合器与第三圆柱齿轮组中与输入轴同轴设置的齿轮连接。

另一种优化方案，所述制动器与输入轴同轴设置，所述制动器设置在第一行星排的太阳轮与变速箱箱体之间。

另一种优化方案，所述输入轴与发动机、主离合器或液力变矩器相连。

另一种优化方案，所述输出轴与差速器或主减速器连接。

本发明采用以上技术方案，具有以下优点：

(1)可以在较小的几何体积下，获得5个前进挡和1个倒挡的变速机构，实现了用最少的操纵件和简单的行星排结构获得了最多的有用的挡位。该变速箱可以更好地使发动机在最节油的转速范围内工作，传动效率高，带排损失小，降低了耗油量，同时，转速范围的扩大，提高了车辆的加速性能。

(2)采用两根传动轴，可以缩短变速箱的轴向长度，使变速箱适应汽车前驱横置结构，也适应前驱纵置结构，特别是四轮驱动车辆，也同样适用。

(3)两根传动轴上的圆柱齿轮分流传动，可以很容易的根据车的类型和用途变更变速箱的传动比、传动比级差和总传动范围。

(4)采用圆柱齿轮传动和两根传动轴，使套轴数目减少到只有两层，降低了加工制造和技术难度，节省了制造成本，同时，行星排齿圈比较短，离合器回转油路结构简单，与其它行星变速箱比较，结构更加简单。

(5)采用圆柱齿轮传动，可以在最合适的传动轴上安装驱动电机，选配最合适的传动比，改装成混合动力，适应变速箱的升级换代，改为电动机械混合动力系统。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

附图是本发明实施例中变速箱的结构示意图。

图中：

1-输入轴

2-输出轴

3-第一圆柱齿轮组中位于输入轴上的齿轮

4-第二圆柱齿轮组中位于输入轴上的齿轮

5-第三圆柱齿轮组中位于输入轴上的齿轮

6-第一圆柱齿轮组中位于输出轴上的齿轮

7-第二圆柱齿轮组中位于输出轴上的齿轮

8-第三圆柱齿轮组中位于输出轴上的齿轮

12-第一行星排

13-第二行星排

14-第三行星排

15-制动器

16-第一离合器

17-第二离合器

18-第三离合器

23-发动机与变速箱之间的离合器或液力变矩器

24-差速器

25-驱动轴，连接左右轮胎

26-变速箱箱体

121-第一行星排的框架

122-第一行星排的齿圈

123-第一行星排的太阳轮

131-第二行星排的框架

132-第二行星排的齿圈

133-第二行星排的太阳轮

141-第三行星排的框架

142-第三行星排的齿圈

143-第三行星排的太阳轮

实施例，如图所示，多挡位动力换挡行星变速箱，包括变速箱箱体26以及在变速箱箱体26内平行设置的输入轴1和输出轴2，其中输入轴1与液力变矩器23相连以输入动力，输出轴2与差速器24连接以输出动力，在输入轴1和输出轴2上设置有三个行星排、三个圆柱齿轮组、三个离合器和一个制动器15，三个行星排包括第一行星排12、第二行星排13和第三行星排14，三个圆柱齿轮组包括第一圆柱齿轮组、第二圆柱齿轮组和第三圆柱齿轮组，三个离合器包括第一离合器16、第二离合器17和第三离合器18。

第一行星排12设置在输入轴1上，由框架121、齿圈122和太阳轮123组成，第二行星排13与输出轴2同轴设置，由框架131、齿圈132和太阳轮133组成，第三行星排14设置在输出轴2上，由框架141、齿圈142和太阳轮143组成，第一圆柱齿轮组由啮合的齿轮3和齿轮6组成，齿轮3依靠轴承支撑在输入轴1上，齿轮6通过轴承支撑在输出轴2上，第二圆柱齿轮组由啮合的齿轮4和齿轮7组成，齿轮4依靠轴承支撑在输入轴1上，齿轮7通过轴承支撑在输出轴2上，第三圆柱齿轮组由啮合的齿轮5和齿轮8组成，齿轮5与输入轴同轴设置，齿轮8与输出轴同轴设置。

第一行星排12的框架121与输入轴1固定连接，齿圈122与第二圆柱齿轮组的齿轮4固定连接，第二行星排13的框架131与第三行星排14的框架141连接，齿圈132与第三圆柱齿轮组的齿轮8固定连接，太阳轮133与第二圆柱组的齿轮7连接，第三行星排14的框架141与输出轴2固定连接，齿圈142与第一圆柱齿轮组的齿轮6固定连接，太阳轮143与第三圆柱齿轮组的齿轮8固定连接。

第三离合器18设置在第一圆柱齿轮组的齿轮3与第一行星排12的太阳轮123之间，当第三离合器18处于接合状态时，太阳轮123与齿轮3互连，制动器15与输入轴1同轴设置，该制动器15设置在第一行星排12的太阳轮123与变速箱箱体26之间，对第一行星排12的太阳轮123进行制动或分离，同时联合第三离合器18对第一圆柱齿轮组的齿轮3进行制动或分离，第二圆柱齿轮组的齿轮4与第三圆柱齿轮组的齿轮5通过第二离合器17连接，当第二离合器17处于接合状态时，齿轮4与齿轮5连接，齿轮4通过第一离合器16和第二离合器17与第一行星排12的框架121连接，当第一离合器16和第二离合器17同时处于接合状态时，框架121与齿轮4互连，输出轴2通过另外的齿轮组驱动差速器24，差速器24驱动驱动轴25转动。

以下为本发明实施方式的换挡逻辑表

换挡逻辑表显示了使用这些操纵件的不同组合如何实现1个倒挡和5前进挡换挡，其中划线部分为组合使用构件，空白部分为打开的换挡元件，简述变速箱换档原理如下：

倒挡换挡过程为：制动器15和第三离合器18同时接合，第一行星排12的太阳轮123和第一圆柱齿轮组的齿轮3被制动，导致第三行星排14的齿圈142被制动，动力通过第一行星排12和第二圆柱齿轮组传递给第二行星排13和第三行星排14，反向旋转通过输出轴2输出动力。

第1挡的换挡过程为：第二离合器17和第三离合器18同时接合，输入轴1的动力通过第一行星排12变速和第三圆柱齿轮组、第一圆柱齿轮组和第二圆柱齿轮组传递给第二行星排13和第三行星排14，然后变速输出动力。

第2挡的换挡过程为：第一离合器16和第三离合器18同时接合，输入轴1的动力通过第一行星排12变速和第三圆柱齿轮组、第一圆柱齿轮组齿轮啮合组和第二圆柱齿轮组传递给第二行星排13和第三行星排14，然后变速输出动力。

第3挡的换挡过程为：第一离合器16和第二离合器17同时接合，第一行星排12整体接合，输入轴1的动力直接通过第三圆柱齿轮组和第二圆柱齿轮组传递给第二行星排13，然后变速输出动力。

第4挡的换挡过程为：第一离合器16和制动器15同时接合，第一行星排12的太阳轮123被制动，输入轴1的动力通过第一行星排12的框架121和齿圈122以及第三圆柱齿轮组和第二圆柱齿轮组传递给第二行星排13，然后变速输出动力。

第5挡的换挡过程为：第二离合器17和制动器15同时接合，第一行星排12的太阳轮123被制动，输入轴1的动力通过第一行星排12的齿圈122以及第三圆柱齿轮组和第二圆柱齿轮组传递给第二行星排13，然后变速输出动力。

Claims (13)

1.多挡位动力换挡行星变速箱，包括：

输入轴(1)和输出轴(2)；

该输入轴(1)与输出轴(2)之间设置有第一行星排(12)、第二行星排(13)和第三行星排(14)，以及

第一圆柱齿轮组、第二圆柱齿轮组、第三圆柱齿轮组和一个制动器(15)；

其中，每个行星排分别由框架、齿圈和太阳轮组成；

每个圆柱齿轮组分别由设置在输入轴(1)和输出轴(2)上的两个齿轮啮合而成，所述输入轴(1)和输出轴(2)之间设置有第一离合器(16)、第二离合器(17)和第三离合器(18)，所述三个离合器可以有选择地接合，以将所述三个圆柱齿轮组的齿轮与三个行星排的框架、齿圈和太阳轮中的至少一个互连，其特征在于：所述第一行星排(12)的框架(121)与输入轴(1)固定连接，该框架(121)通过第一离合器(16)和第二离合器(17)与第二圆柱齿轮组中设置在输入轴(1)上的齿轮(4)连接。

2.如权利要求1所述的多挡位动力换挡行星变速箱，其特征在于：所述第一行星排(12)的齿圈(122)与第二圆柱齿轮组中设置在输入轴(1)上的齿轮(4)固定连接。

3.如权利要求2所述的多挡位动力换挡行星变速箱，其特征在于：所述第一行星排(12)的太阳轮(123)与第一圆柱齿轮组中设置在输入轴(1)上的齿轮(3)之间设置有第三离合器(18)。

4.如权利要求1-3其中之一所述的多挡位动力换挡行星变速箱，其特征在于：所述第二行星排(13)与输出轴(2)同轴设置，第二行星排(13)的框架(131)与第三行星排(14)的框架(141)固定连接。

5.如权利要求4所述的多挡位动力换挡行星变速箱，其特征在于：所述第二行星排(13)的齿圈(132)与第三圆柱齿轮组中与输出轴(2)同轴设置的齿轮(8)固定连接。

6.如权利要求5所述的多挡位动力换挡行星变速箱，其特征在于：所述第二行星排(13)的太阳轮(133)与第二圆柱齿轮组中设置在输出轴(2)上的齿轮(7)固定连接。

7.如权利要求6所述的多挡位动力换挡行星变速箱，其特征在于：所述第三行星排(14)设置在输出轴(2)上，第三行星排(14)的框架(141)与输出轴(2)固定连接。

8.如权利要求7所述的多挡位动力换挡行星变速箱，其特征在于：所述第三行星排(14)的齿圈(142)与第一圆柱齿轮组中设置在输出轴(2)上的齿轮(6)固定连接。

9.如权利要求8所述的多挡位动力换挡行星变速箱，其特征在于：所述第三行星排(14)的太阳轮(143)与第三圆柱齿轮组中与输出轴(2)同轴设置的齿轮(8)固定连接。

10.如权利要求9所述的多挡位动力换挡行星变速箱，其特征在于：所述第二圆柱齿轮组中设置在输入轴(1)上的齿轮(4)通过第二离合器(17)与第三圆柱齿轮组中与输入轴(1)同轴设置的齿轮(5)连接。

11.如权利要求10所述的多挡位动力换挡行星变速箱，其特征在于：所述制动器(15)与输入轴(1)同轴设置，所述制动器(15)设置在第一行星排(12)的太阳轮(123)与变速箱箱体(26)之间。

12.如权利要求11所述的多挡位动力换挡行星变速箱，其特征在于：所述输入轴(1)与发动机、主离合器或液力变矩器相连。

13.如权利要求12所述的多挡位动力换挡行星变速箱，其特征在于：所述输出轴(2)与差速器或主减速器连接。