CN105179615B - 一种九挡变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种改进型九挡变速器，主要包括输入轴、输出轴、行星齿轮排、联接构件和扭矩传递装置，上述构件均设在变速器壳体内，每一个行星齿轮排均包括太阳轮、行星架、行星轮和齿圈，所述的扭矩传递装置包括两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，使得太阳轮、行星架、齿圈或四个联接构件中的某一个旋转或固定，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的接合，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，九个前进挡为五个减速挡、一个直接挡和三个超速挡；本发明提供的变速器结构紧凑、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

一种九挡变速器

技术领域

本发明涉及一种九挡变速器，属于车辆传动技术领域。

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；二是封装，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“八挡变速器”(申请号：CN201410829472)和中国发明申请“CN201410826601-一种变速范围更广的变速器”(申请号：CN201110094929)均公开了一种由四个行星轮系、六个扭矩传递装置和四个连接构件构成的八挡变速器，上述两个变速器均实现八个前进挡速比和一个倒挡速比，但存在挡位较少、速比较小、传动平稳性较低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够减小减速器的体积，减低控制的难度并且具有更广的变速器速比范围的九挡变速器。

实现本发明目的所采用的技术方案为，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，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，各制动器均与变速器外壳的壳体固连，其特征在于：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齿圈与第二行星齿轮排的齿圈，第二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的太阳轮，第三联接构件连接第三行星齿轮排的齿圈与第四行星齿轮排的行星架，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齿圈；

所述第一制动器与第一行星齿轮排的行星架连接，第二制动器与第一联接构件连接，第三制动器与第二联接构件连接，第四制动器与第三行星齿轮排的行星架连接；

所述输入轴与第一行星齿轮排的太阳轮和第二行星齿轮排的太阳轮均固连，输出轴与第四行星齿轮排的行星架连接，输入轴通过第一离合器与第四行星齿轮排的太阳轮连接，并且通过第二离合器与第四联接构件连接。

由上述技术方案可知，本发明提供的九挡变速器，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；其中第一离合器可选择性地接合以连接输入轴与第四行星齿轮排的太阳轮一起旋转；第二离合器可选择性地接合以连接输入轴与第四联接构件一起旋转；第一制动器可选择性地接合以连接第一行星齿轮排的行星架与变速器外壳，目的是为了阻止第一行星齿轮排的行星架相对于变速器外壳的旋转；第二制动器可选择性地接合以连接第一联接构件与变速器外壳，目的是为了阻止第一联接构件相对于变速器外壳的旋转；第三制动器可选择性地接合以连接第二联接构件与变速器外壳，目的是为了阻止第二联接构件相对于变速器外壳的旋转；第四制动器可选择性地接合以连接第四联接构件与变速器外壳，目的是为了阻止第四联接构件相对于变速器外壳的旋转。

二个离合器和四个制动器选择性地接合，使得运动构件(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的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)第二制动器和第四制动器接合，实现倒挡的建立，倒挡的传动比为-8；

2)第一制动器和第四制动器接合，实现一挡(减速挡)的建立，一挡的传动比为8；

3)第一离合器和第四制动器接合，实现二挡(减速挡)的建立，二挡的传动比为4.5，速比阶跃为1.78；

4)第一离合器和第一制动器接合，实现三挡(减速挡)的建立，三挡的传动比为3.06，速比阶跃为1.47。

5)第一离合器和第三制动器接合，实现四挡(减速挡)的建立，四挡的传动比为2.07，速比阶跃为1.41；

6)第一离合器和第二制动器接合，实现五挡(减速挡)的建立，五挡的传动比为1.68，速比阶跃为1.29；

7)第一离合器和第二离合器接合，实现六挡(直接挡)的建立，六挡的传动比为1，速比阶跃为1.68；

8)第二离合器和第二制动器接合，实现七挡(超速挡)的建立，七挡的传动比为0.73，速比阶跃为1.37；

9)第二离合器和第三制动器接合，实现八挡(超速挡)的建立，八挡的传动比为0.67，速比阶跃为1.09；

10)第二离合器和第一制动器接合，实现九挡(超速挡)的建立，九挡的传动比为0.62，速比阶跃为1.08。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明提供的九挡变速器采用行星传动，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、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，在很大程度上减小变速器的体积；

3、各个挡位的控制只需要两个结合构件(离合器或制动器)，且相邻挡位之间变换时之需要更换一对扭矩传递构件的结合与断开，控制简单；

4、该变速器利用联接构件将不同齿轮组的构件连接在一起，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各挡位的传动比之间的速比阶跃更加符合变速器的要求，各挡位总的变速范围可达12.9，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、三个超速挡的速比阶跃均较小，分别为1.37、1.03和1.08，能够平稳传动，提高汽车的动力性能。

附图说明

图1为本发明提供的九挡变速器的结构简图。

其中，1-输入轴，2-输出轴，3-变速器外壳，5-第一联接构件，6-第二联接构件，7-第三联接构件，8-第四联接构件，11-第一行星齿轮排齿圈，12-第一行星齿轮排行星轮，13-第一行星齿轮排行星架，14-第一行星齿轮排太阳轮，21-第二行星齿轮排齿圈，22- 第二行星齿轮排行星轮，23-第二行星齿轮排行星架，24-第二行星齿轮排太阳轮，31- 第三行星齿轮排齿圈，32-第三行星齿轮排行星轮，33-第三行星齿轮排行星架，34-第三行星齿轮排太阳轮，41-第四行星齿轮排齿圈，42-第四行星齿轮排行星轮，43-第四行星齿轮排行星架，44-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

下面结合附图和实施例对本发明进行详细具体说明，本发明的内容不局限于以下实施例。

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3以及安装于变速器外壳内部的输入轴1、输出轴2、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(14、24、34和44)、行星架(13、 23、33和43)、行星轮(13、23、33和43)和齿圈(12、22、32和42)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，各制动器均与变速器外壳的壳体3固连；

所述联接构件组包括第一联接构件5、第二联接构件6、第三联接构件7和第四联接构件8，其中第一联接构件5将第一行星齿轮排齿圈11和第二行星齿轮排齿圈21互连；第二联接构件6将第二行星齿轮排行星架23和第三行星齿轮排太阳轮34互连；第三联接构件7将第三行星齿轮排齿圈31和第四行星齿轮排行星架43互连；第四联接构件8将第三行星齿轮排行星架33与第四行星齿轮排齿圈41互连；

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，第一离合器C1将输入轴1和第四行星齿轮排太阳轮44互连；第二离合器C2将输入轴1和第四联接构件8互连；第一制动器B1将第一行星齿轮排行星架13和变速器壳体3互连；第二制动器B2将第一联接构件5与变速器壳体3互连；第三制动器B3将第二联接构件6和变速器壳体3互连；第四制动器 B4将第四联接构件8和变速器壳体3互连；

所述输入轴1的输出端始终与第一行星齿轮排太阳轮14和第二行星齿轮排太阳轮24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2的输入端始终与第四行星齿轮排行星架43连接，输出轴2的输出端被连接至下一级减速器。

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，第二制动器B2和第四制动器B4接合。具体来说，第二制动器B2被接合以使得第一联接构件5与变速器壳体3相连，阻止了第一联接构件5相对于变速器壳体3的旋转。第四制动器B4被接合以使得第四联接构件8与变速器壳体3相连，阻止了第四联接构件8相对于变速器壳体3的旋转。由此，在输入轴1和输出轴2之间建立起倒挡的传动比。

一挡(减速挡)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被接合以使得第一行星齿轮排行星架13与变速器壳体3相连，阻止了第一行星齿轮排行星架13相对于变速器壳体3的旋转。第四制动器B4被接合以使得第四联接构件8与变速器壳体3相连，阻止了第四联接构件8相对于变速器壳体3的旋转。由此，在输入轴1和输出轴2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和第四制动器B4被接合。具体来说，第一离合器C1被接合以使得第一行星齿轮排太阳轮14、第二行星齿轮排太阳轮24和第四行星齿轮排太阳轮44连接在一起旋转。第四制动器B4被接合以使得第四联接构件8 和变速器壳体3相连，阻止了第四联接构件8相对于变速器壳体3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2之间建立起了二挡的传动比。

三挡(减速挡)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被接合以使得第一行星齿轮排太阳轮14、第二行星齿轮排太阳轮24和第四行星齿轮排太阳轮44连接在一起旋转。第一制动器B1被接合以使得第一行星齿轮排行星架13和变速器壳体3相连，阻止了第一行星齿轮排行星架13相对于变速器壳体3 的旋转。由此，在输入轴1和输出轴2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和第三制动器B3被接合。具体来说，第一离合器C1被接合以使得第一行星齿轮排太阳轮14、第二行星齿轮排太阳轮24和第四行星齿轮排太阳轮44连接在一起旋转。第三制动器B3被接合以使得第二联接构件6 和变速器壳体3相连，阻止了第二联接构件6相对于变速器壳体3的旋转。由此，在输入轴1和输出轴2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和第二制动器B2被接合。具体来说，第一离合器C1被接合以使得第一行星齿轮排太阳轮14、第二行星齿轮排太阳轮24和第四行星齿轮排太阳轮44连接在一起旋转。第二制动器B2被接合以使得第一联接构件5 和变速器壳体3相连，阻止了第一联接构件5相对于变速器壳体3的旋转。由此，在输入轴1和输出轴2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被接合以使得第一行星齿轮排太阳轮14、第二行星齿轮排太阳轮24和第四行星齿轮排太阳轮44连接在一起旋转。第二离合器C2被接合以使得第一行星齿轮排太阳轮14、第二行星齿轮排太阳轮24和第四联接构件8连接在一起旋转。由此，在输入轴1和输出轴2之间建立起了六挡的传动比。

七挡(超速挡)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被接合以使得第一行星齿轮排太阳轮14、第二行星齿轮排太阳轮24和第四联接构件8连接在一起旋转。第二制动器B2被接合以使得第一联接构件5和变速器壳体3相连，阻止了第一联接构件5相对于变速器壳体3的旋转。由此，在输入轴1和输出轴2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和第三制动器B3被接合。具体来说，第二离合器C2被接合以使得第一行星齿轮排太阳轮14、第二行星齿轮排太阳轮24和第四联接构件8连接在一起旋转。第三制动器B3被接合以使得第二联接构件6和变速器壳体3相连，阻止了第二联接构件6相对于变速器壳体3的旋转。由此，在输入轴1和输出轴2之间建立起八挡的传动比。

九挡(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被接合以使得第一行星齿轮排太阳轮14、第二行星齿轮排太阳轮24和第四联接构件8连接在一起旋转。第一制动器B1被接合以使得第一行星齿轮排行星架13 和变速器壳体3相连，阻止了第一行星齿轮排行星架13相对于变速器壳体3的旋转。由此，在输入轴1和输出轴2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。

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，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，各制动器均与变速器外壳的壳体固连，其特征在于：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齿圈与第二行星齿轮排的齿圈，第二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的太阳轮，第三联接构件连接第三行星齿轮排的齿圈与第四行星齿轮排的行星架，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齿圈；

所述第一制动器与第一行星齿轮排的行星架连接，第二制动器与第一联接构件连接，第三制动器与第二联接构件连接，第四制动器与第三行星齿轮排的行星架连接；

所述输入轴与第一行星齿轮排的太阳轮和第二行星齿轮排的太阳轮均固连，输出轴与第四行星齿轮排的行星架连接，输入轴通过第一离合器与第四行星齿轮排的太阳轮连接，并且通过第二离合器与第四联接构件连接。