一种定轴与行星传动混合的重型液力自动变速器传动系统

1.本发明涉及一种定轴与行星传动混合的重型液力自动变速器传动系统，属于车辆传动结构技术领域。


背景技术：

2.目前市面上的自动变速器传动系统中，主要是平行轴式传动，平行轴式传动主要以本田公司研究为例，本田从上世纪96年开始研发平行轴的4at，那时候自动变速箱领域都是辛普森式或者拉维纳式的4at。2000年左右，本田在平行轴4at的基础上研发5at，那时候的5at相比于行星式的4at还是有技术优势的，传动范围较大，挡位多一个，还能省油。2010年左右，本田在其平行轴5at的基础上开始研发6at，但该6at相比于市面上的莱佩莱捷式6at就没有什么技术优势了，体积重量都比后者大，效率也不占优。再往后，本田继续研发了平行轴式8at(8dct)，算是平行轴式at的技术延续了，但再往后，本田的平行轴式at的研究已经停滞不前。现有技术中有平行轴式自动变速器(9at)的专利，该平行轴式定轴齿轮传动结构，使用6个离合器和1个结合套实现了9个前进挡和至少一个倒挡，是目前平行轴式变速器最新的形式。
3.目前市场上自动变速器以行星齿轮传动为主，以贵州凯星公司自主研发的自动变速器为例。这种变速器通过4个行星排复合传动，主要有6个离合器(纵向方向排列5个离合器)，其中2个是相互嵌套的旋转离合器。可以实现7个前进挡和1个倒挡。目前自动变速器的主流仍是行星齿轮传动为主，可以注意到仅仅发展到7at所需要的行星排的个数就已经到4个了，行星齿轮传动的复杂程度可想而知，越是复杂的结构，其故障率越高，所以并不是行星排个数越多越好。
4.而关于混合传动的自动变速器，相关的文献很少，主要是关于多动力混合传动，而并非是关于传动结构的混合传动。
5.综合上述，现有技术中的自动变速器传动系统，尤其是重型液力自动变速器传动系统，需使用过多的离合器和/或行星排，结构冗余严重，而且结合套的使用导致使用寿命有限。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种定轴与行星传动混合的重型液力自动变速器传动系统，该定轴与行星传动混合的重型液力自动变速器传动系统能够仅使用6个离合器控制，可实现没有倒挡结合套参与传动也能成功倒挡，合理的应用了行星齿轮机构具有两个自由度的特性，从而有效减少离合器和/或行星排的使用数量，显著降低结构冗余。
7.本发明通过以下技术方案得以实现。
8.本发明提供的一种定轴与行星传动混合的重型液力自动变速器传动系统，包括第一输入轴，所述第一输入轴啮合传动于一空心的输出轴后端，输出轴前端通过第六离合器可分离传动一行星轮组，该行星轮组通过行星架输出端输出动力，行星轮组有行星齿圈以
外圈啮合传动于第二输入轴，第一输入轴和第二输入轴通过多组离合器可分离传动太阳轮。
9.所述输出轴内有第三输入轴，第三输入轴前端安装太阳轮，该太阳轮啮合传动于行星轮组，第三输入轴后端接动力输入。
10.所述第三输入轴通过第二齿轮和第三齿轮啮合传动输出轴，第二齿轮和第三齿轮为双联空套齿轮。
11.有第二输入轴通过第十六齿轮和第五离合器可分离啮合传动于所述行星齿圈。
12.所述第二输入轴上还装有第四离合器和第三离合器，第四离合器通过第十五齿轮可分离啮合传动于输出轴，第三离合器通过第十四齿轮可分离啮合传动于输出轴。
13.所述第二输入轴还通过第十四齿轮和第一齿轮啮合传动于第一输入轴。
14.所述第一输入轴上还装有第一离合器和第二离合器，第一离合器通过第四齿轮啮合传动于输出轴，第二离合器通过第五齿轮可分离啮合传动于输出轴。
15.所述第六离合器后端位置有支撑架用于传动轴支撑。
16.所述第一输入轴后端位置有变速器箱体用于传动轴支撑。
17.所述第一输入轴动力接入自液力变矩器。
18.本发明的有益效果在于：以实现平行轴传动与行星齿轮传动相互复合传动的方式，尽量避开了平行轴式和行星传动式各自的缺点，合理的继承两种传动的优点，通过合理的结构设计，使得平行轴式和行星传动式相互复合，实现了在车辆处于起步或者低速挡的状况下，行星传动发挥其大传动比的优势参与动力的传递，而当汽车处于高速挡的时候，行星排不参与传动，而是定轴传动，保证了车辆在高速情况下的稳定性和可靠性。
附图说明
19.图1是本发明至少一种实施方式的结构示意图；
20.图2是图1另一视角的结构示意图；
21.图3是图1的传动原理示意图。
22.图中：1-第一输入轴，2-变速器箱体，3-第一齿轮，4-第二齿轮，5-第三齿轮，6-第四齿轮，7-第一离合器，8-第二离合器，9-第五齿轮，10-支撑架，11-第六离合器，12-行星齿圈，13-行星架输出端，14-第十六齿轮，15-第五离合器，16-第十五齿轮，17-第四离合器，18-第三离合器，19-第十四齿轮，20-第十三齿轮，21-第二输入轴，22-第三输入轴，23-第六齿轮，24-输出轴，25-第十齿轮，26-第九齿轮，27-第八齿轮，28-第七齿轮。
具体实施方式
23.下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
24.本发明的第一实施方式涉及如图1至图3所示的一种定轴与行星传动混合的重型液力自动变速器传动系统，包括第一输入轴1，所述第一输入轴1啮合传动于一空心的输出轴24后端，输出轴24前端通过第六离合器11可分离传动一行星轮组，该行星轮组通过行星架输出端13输出动力，行星轮组有行星齿圈12以外圈啮合传动于第二输入轴21，第一输入轴1和第二输入轴21通过多组离合器可分离传动太阳轮。
25.由此，第一输入轴1和第二输入轴21作为定轴传动部分用以输出不同动力与转速，
通过离合器有选择的进行动力与转速的输出。
26.本发明的第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要在于，输出轴24内有第三输入轴22，第三输入轴22前端安装太阳轮，该太阳轮啮合传动于行星轮组，第三输入轴22后端接动力输入。
27.进一步的，第三输入轴22通过第二齿轮4和第三齿轮5啮合传动输出轴24，第二齿轮4和第三齿轮5为双联空套齿轮。
28.进一步的，第一输入轴1上还装有第一离合器7和第二离合器8，第一离合器7通过第四齿轮6啮合传动于输出轴24，第二离合器8通过第五齿轮9可分离啮合传动于输出轴24。
29.进一步的，第六离合器11后端位置有支撑架10用于传动轴支撑。
30.进一步的，第一输入轴1后端位置有变速器箱体2用于传动轴支撑。
31.进一步的，第一输入轴1动力接入自液力变矩器。
32.本发明的第三实施方式与第一实施方式大致相同，主要在于，有第二输入轴21通过第十六齿轮14和第五离合器15可分离啮合传动于行星齿圈12。
33.进一步的，第二输入轴21上还装有第四离合器17和第三离合器18，第四离合器17通过第十五齿轮16可分离啮合传动于输出轴24，第三离合器18通过第十四齿轮19可分离啮合传动于输出轴24。
34.进一步的，第二输入轴21还通过第十四齿轮19和第一齿轮3啮合传动于第一输入轴1。
35.本发明的第四实施方式结合上述实施方式，具体还涉及：
36.第一输入轴1：液力变矩器输出端与之相联；
37.第一齿轮3：动力经过第六齿轮传递到第二输入轴21；
38.第二齿轮4：第二齿轮与第三齿轮为双联空套齿轮，将输出轴动力传递到太阳轮的输入轴；
39.第四齿轮6：与第一离合器相连，离合器控制将动力传递到输出轴；
40.第二离合器8：控制第五齿轮传递动力到输出轴；
41.支撑架10：起到支撑定轴传动以及轴的定位的作用；
42.第六离合器11：控制输出轴的动力传递到行星排的行星架；
43.行星架输出端13：整个自动变速器动力输出；
44.第十六齿轮14：与第五离合器相接，控制动力传递到行星排的内齿圈，与内齿圈外啮合。
45.第五离合器15：控制动力传递到内齿圈；
46.第十五齿轮16：与第四离合器相接，与第十二齿轮外啮合，将第二输入轴的动力传递到输出轴；
47.第三离合器18：与第十四齿轮相接，控制第二输入轴的动力传递到输出轴；
48.第十四齿轮19：与第九齿轮外啮合；
49.第十三齿轮20：与第六齿轮外啮合，将第一输入轴的动力传递到第二输入轴；
50.第二输入轴21：动力输入；
51.第三输入轴22：将动力输入到行星排太阳轮；
52.第六齿轮23：用作惰轮；
53.输出轴24：定轴传动输出轴，与第六离合器相连；
54.第十齿轮25：与第四齿轮外啮合；
55.第九齿轮26：与第十四齿轮外啮合；
56.第八齿轮27：将动力经过第三齿轮、第二齿轮、第七齿轮传递到第三输入轴，最终传递到行星排的太阳轮；
57.第七齿轮28：将输出轴动力经过第八齿轮、第二齿轮、第七齿轮、第三齿轮外啮合传递到太阳轮。
58.由此，行星齿轮传动接收定轴传动的输出动力作为行星排的动力输入，经过行星排的作用通过行星架进行变速器的动力输出。行星排是一个2自由度机构，为了使得行星排有一个确定的动力输出，需要有两个动力输入。为使变速器能实现更好的挡位变化，对行星排中太阳轮、行星架、行星齿圈都进行了动力输入(由离合器控制任意两个传递动力)，这使得行星排的机构复用率更高。
59.本实施方式的传动原理如图3所示，共设计4轴，其中一个是空心轴，其余三轴通过空间布置的方式以减小体积，结构紧凑。通过模块化的方式集成离合器与轴，便于安装与维修。
60.1挡工作模式：在1挡传动中，c4离合器(即第四离合器17，下同)闭合，输入轴2(即第二输入轴21，下同)的动力经齿轮外啮合传递到输出轴，再经过外啮合传递到输入轴3(即第三输入轴22，下同)，进入行星排太阳轮。同时输入轴2的动力经过c5离合器(即第五离合器15，下同)传递到行星排的行星齿圈，行星架进行动力输出。
61.2挡工作模式：在2挡传动中，c3离合器(即第三离合器18，下同)闭合，输入轴2的动力经齿轮传递到输出轴，再传递到输入轴3，进入行星排太阳轮。同时输入轴2的动力经过c5离合器传递到行星排的行星齿圈，行星架进行动力输出。
62.3挡工作模式：在3挡传动中，c2离合器(即第二离合器8，下同)闭合，输入轴1(即第一输入轴1，下同)的动力经齿轮外啮合传递到输出轴，再经过外啮合传递到输入轴3，进入行星排太阳轮。同时输入轴2的动力经过c5离合器传递到行星排的行星齿圈，行星架进行输出。
63.4挡工作模式：在4挡传动中，c1离合器(即第一离合器7，下同)闭合，输入轴1的动力经齿轮外啮合传递到输出轴，再经过外啮合传递到输入轴3，进入行星排太阳轮。同时输入轴2的动力经过c5离合器传递到行星排的行星齿圈，行星架进行输出。
64.5挡工作模式：在5挡传动中，c4离合器闭合，输入轴2的动力经齿轮外啮合传递到输出轴。同时输出轴的动力经过c6离合器传递到行星排的行星架，行星架进行输出。
65.6挡工作模式：在6挡传动中，c3离合器闭合，输入轴2的动力经齿轮外啮合传递到输出轴。同时输出轴的动力经过c6离合器传递到行星排的行星架，行星架进行输出。
66.7挡工作模式：在7挡传动中，c2离合器闭合，输入轴1的动力经齿轮外啮合传递到输出轴。同时输出轴的动力经过c6离合器传递到行星排的行星架，行星架进行输出。
67.8挡工作模式：在8挡传动中，c1离合器闭合，输入轴1的动力经齿轮外啮合传递到输出轴。同时输出轴的动力经过c6离合器传递到行星排的行星架，行星架进行输出。
68.倒挡工作模式：在倒挡传动中，c5离合器闭合，输入轴2的动力经c5离合器传递到行星排的行星齿圈。同时，c6离合器闭合，行星排的行星架与太阳轮产生联动，依据行星排
传动特性以行星架进行动力输出。
69.一般的，上述各挡位工作模式下传动比大小如下表1所示：
70.表1.各挡位传动比及工作离合器
[0071][0072][0073]
可见，各个挡位下同时工作的离合器只有2个，其所对应的控制系统与某型号重型液力自动变速器的控制系统是一样的，但是同样的控制系统，本发明却能实现更多的挡位。除此之外本发明仅用定轴传动就完成甚至超过了该型号中至少3个行星排复合结构所实现的能力，结构反而更简单了。
[0074]
相较于同型号的重型at，本发明的挡位变化所对应的传动比的变化更为平滑，这特别体现在1挡到3挡的变化中，这将不容易产生顿挫的情况，驾驶的舒适性大大提高。其次，本发明挡位较同型号更多，有了更大的速比范围。综合比较，与同型号的重型at相比，本发明无论是在结构设计上还是传动能力上都有明显优势。
[0075]
综上，本发明：
[0076]
(1)以定轴与行星齿轮混合传动结构，实现了在车辆处于起步或者低速挡的状况下，行星传动发挥其大传动比的优势参与动力的传递。而当汽车处于高速挡的时候，行星排不参与传动，而是定轴传动，保证了车辆在高速情况下的稳定性，有效节省燃油经济以及增加了低速挡工作性能和高速挡的可靠性。
[0077]
(2)行星排仅需一个，其余是定轴传动，结构设计简单，避免了多级行星排之间复杂的复合式设计，不仅大大减少了制造加工成本，而且有利于后期拆卸、排障、维修。
[0078]
(3)可通过对行星排输入动力与的位置与大小的不同组合，通过合理的结构，依据行星排自身传动特性实现倒挡需求。从而避免了增加轴系、加入倒挡结合套或者增加离合
器等实现换挡功能的构件。
[0079]
(4)定轴传动部分，主轴的布置可采用空间布置，有效减小变速箱的体积。

技术特征：
1.一种定轴与行星传动混合的重型液力自动变速器传动系统，包括第一输入轴(1)，其特征在于：所述第一输入轴(1)啮合传动于一空心的输出轴(24)后端，输出轴(24)前端通过第六离合器(11)可分离传动一行星轮组，该行星轮组通过行星架输出端(13)输出动力，行星轮组有行星齿圈(12)以外圈啮合传动于第二输入轴(21)，第一输入轴(1)和第二输入轴(21)通过多组离合器可分离传动太阳轮。2.如权利要求1所述的定轴与行星传动混合的重型液力自动变速器传动系统，其特征在于：所述输出轴(24)内有第三输入轴(22)，第三输入轴(22)前端安装太阳轮，该太阳轮啮合传动于行星轮组，第三输入轴(22)后端接动力输入。3.如权利要求2所述的定轴与行星传动混合的重型液力自动变速器传动系统，其特征在于：所述第三输入轴(22)通过第二齿轮(4)和第三齿轮(5)啮合传动输出轴(24)，第二齿轮(4)和第三齿轮(5)为双联空套齿轮。4.如权利要求1所述的定轴与行星传动混合的重型液力自动变速器传动系统，其特征在于：所述第二输入轴(21)通过第十六齿轮(14)和第五离合器(15)可分离啮合传动于所述行星齿圈(12)。5.如权利要求4所述的定轴与行星传动混合的重型液力自动变速器传动系统，其特征在于：所述第二输入轴(21)上还装有第四离合器(17)和第三离合器(18)，第四离合器(17)通过第十五齿轮(16)可分离啮合传动于输出轴(24)，第三离合器(18)通过第十四齿轮(19)可分离啮合传动于输出轴(24)。6.如权利要求4所述的定轴与行星传动混合的重型液力自动变速器传动系统，其特征在于：所述第二输入轴(21)还通过第十四齿轮(19)和第一齿轮(3)啮合传动于第一输入轴(1)。7.如权利要求1所述的定轴与行星传动混合的重型液力自动变速器传动系统，其特征在于：所述第一输入轴(1)上还装有第一离合器(7)和第二离合器(8)，第一离合器(7)通过第四齿轮(6)啮合传动于输出轴(24)，第二离合器(8)通过第五齿轮(9)可分离啮合传动于输出轴(24)。8.如权利要求1所述的定轴与行星传动混合的重型液力自动变速器传动系统，其特征在于：所述第六离合器(11)后端位置有支撑架(10)用于传动轴支撑。9.如权利要求1所述的定轴与行星传动混合的重型液力自动变速器传动系统，其特征在于：所述第一输入轴(1)后端位置有变速器箱体(2)用于传动轴支撑。10.如权利要求1所述的定轴与行星传动混合的重型液力自动变速器传动系统，其特征在于：所述第一输入轴(1)动力接入自液力变矩器。

技术总结
本发明涉及车辆传动结构技术领域，提供了一种定轴与行星传动混合的重型液力自动变速器传动系统，包括第一输入轴，所述第一输入轴啮合传动于一空心的输出轴后端，输出轴前端通过第六离合器可分离传动一行星轮组，该行星轮组通过行星架输出端输出动力，行星轮组有行星齿圈以外圈啮合传动于第二输入轴，第一输入轴和第二输入轴通过多组离合器可分离传动太阳轮。本发明以实现平行轴传动与行星齿轮传动相互复合传动的方式，尽量避开了平行轴式和行星传动式各自的缺点，合理的继承两种传动的优点，通过合理的结构设计，使得平行轴式和行星传动式相互复合，实现了在车辆处于起步或者低速挡的状况下，行星传动发挥其大传动比的优势参与动力的传递。参与动力的传递。参与动力的传递。


技术研发人员：吴怀超 田浪涛 赵丽梅 罗艳蕾
受保护的技术使用者：贵州大学
技术研发日：2023.08.24
技术公布日：2023/10/15