用于5挡横置自动变速器的齿轮传动机构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于5挡横置自动变速器的齿轮传动机构。该机构包括输入轴、输出轴、第一制动器、第二制动器、第三制动器、第四制动器、第一离合器和第二离合器；还包括由第一齿圈、第一行星轮、第一太阳轮和第一行星架构成的第一行星排；由第二齿圈、第二行星轮、第二太阳轮和第二行星架构成的第二行星排；由第三齿圈、第三行星轮、第三太阳轮和第三行星架构成的第三行星排。本发明在较少行星排数下能实现五个前进挡及一个倒挡，使机构整体尺寸缩小，且结构较简单，易于控制；三个行星齿轮传动机构通过采用微线段齿轮，易于实现行星齿轮机构传动的小型化；与一般渐开线齿轮行星传动机构相比传动效率能提高5%左右。
【专利说明】用于5挡横置自动变速器的齿轮传动机构
【技术领域】
[0001]本发明属于机械传动【技术领域】，具体涉及用于5挡横置自动变速器的齿轮传动机构。
【背景技术】
[0002]自动变速器技术在很大程度上可以克服手动变速器换挡较慢的缺点。目前已在汽车行业中得到广泛应用，且结构也是复杂多样的。但随着汽车工业的发展，自动变速器对传动效率，以及换挡平顺性、整体尺寸重量等方面要求越来越高。且自动变速器与手动变速器相比传动效率低，燃油经济性差，这是自动变速器发展过程中遇到的瓶颈。
[0003]目前，针对横置自动变速器，市场上几乎所有的自动变速器的齿轮传动机构在整体结构布置上采用的都是输入轴上装配有所有行星齿轮排，通过输入轴与输出轴的常啮合齿轮进行动力输出，这样的结构造成横置自动变速器轴向尺寸大，且最多有一个挡位作为直接挡，而直接挡的传动效率远远高于其他挡位。另一方面，自动变速器齿轮的齿轮传动机构中大部分都采用的是渐开线齿轮，渐开线齿轮具有诸多优点，但同时传动效率低，齿形易磨损，齿轮修形成本较高也是其不得不面对的不足之处。
【发明内容】
[0004]为了解决现有横置自动变速器的齿轮传动机构轴向尺寸大，传动效率低的问题，本发明提供一种传动效率高、轴向尺寸小、结构简单易于控制，更适于小型、重载、高速及大功率场合的用于横置5挡自动变速器的齿轮传动机构。
[0005]具体的技术解决方案如下:
用于5挡横置自动变速器的齿轮传动机构包括输入轴20、输出轴4、第一制动器26、第二制动器8、第三制动器12、第四制动器24、第一离合器11和第二离合器9 ;所述第一制动器26、第二制动器8、第三制动器12和第四制动器24均为多片式摩擦制动器；所述第一离合器11和第二离合器9均为多片式摩擦离合器；
所述输入轴20上通过花键依次设有第一传动齿轮1、第一太阳轮29、第七传动齿轮21 ；所述第一传动齿轮I和第一太阳轮29之间的输入轴20空套设有第三传动齿轮30和第一齿圈27 ;所述第一齿圈27的外圆周连接着第一制动器26的内花键摩擦片，所述第一制动器26的外花键摩擦片固定在变速器壳体上；所述第一太阳轮29和第七传动齿轮21之间的输入轴20空套设有第五传动齿轮23，与第一太阳轮29相对应的第五传动齿轮23的一侧连接第一行星架25，所述第一行星架25上均布设有二个以上的第一行星轮28，所述二个以上的第一行星轮28分别和第一太阳轮29、第一齿圈27卩齿合；所述第一齿圈27、二个以上的第一行星轮28、第一太阳轮29和第一行星架25构成第一行星排；所述第一行星架25的外周连接着第四制动器(24)的内花键摩擦片，所述第四制动器(24)的外花键摩擦片固定在变速器壳体上。
[0006]所述输出轴4上通过花键依次设有第二行星架2、第三行星架15和主减速器主动齿轮18 ;与第二行星架2相邻的输出轴4的端部上空套设有第二传动齿轮3和第二太阳轮5，所述第二传动齿轮3和第一传动齿轮I啮合；所述第二行星架2上均布设有二个以上的第二行星轮6，二个以上的第二行星轮6分别和第二太阳轮5、第二齿圈7啮合，所述第二齿圈7、二个以上的第二行星轮6、第二太阳轮5和第二行星架2构成第二行星排；所述第二齿圈7的外圆周连通着第二制动器8的内花键摩擦片，所述第二制动器8的外花键摩擦片固定在变速器壳体上；所述第二行星架2的外圆周连接着第二离合器9的内花键摩擦片，所述第二齿圈7内圆周连接第二离合器9的外花键摩擦片；与第三传动齿轮30对应的输出轴4上空套设有第四传动齿轮10 ;所述第四传动齿轮10和第三传动齿轮30啮合；所述第四传动齿轮10和第三行星架15之间的输出轴4上空套设有第三太阳轮19，所述第三太阳轮19通过管轴连接着第一离合器11的内花键摩擦片、第三制动器12的内花键摩擦片，第一离合器11壳体外周上设有第六传动齿轮13，所述第六传动齿轮13固定连接着第三行星架15，第三制动器12外花键摩擦片固定在变速器壳体上；所述第三行星架15上均布设有二个以上的第三行星轮14，二个以上的第三行星轮14分别和第三太阳轮19、第三齿圈22啮合，所述第三行星架15和主减速器主动齿轮18之间的输出轴4上空套着第三齿圈22和第八传动齿轮17，所述第八传动齿轮17和第七传动齿轮21啮合；所述第三太阳轮19、二个以上的第三行星轮14、第三齿圈22啮合和第三行星架15构成第三行星排。
[0007]所述第三传动齿轮30和第一齿圈27为连体齿轮。
[0008]所述第二传动齿轮3和第二太阳轮5为连体齿轮。
[0009]所述第四传动齿轮10和第二行星架2固定连接。
[0010]所述第三齿圈22和第八传动齿轮17为连体齿圈齿轮。
[0011]所述第一齿圈27、二个以上的第一行星轮28、第一太阳轮29、第二齿圈7、二个以上的第二行星轮6、第二太阳轮5、第三太阳轮19、二个以上的第三行星轮14和第三齿圈22均为微线段行星齿轮。
[0012]本发明的有益技术效果体现在以下方面:
1.本发明的传动机构采用的行星齿轮机构包括三个行星排，在较少行星排数下能实现五个前进挡及一个倒挡，使机构整体尺寸缩小，且结构较简单，易于控制；
2.本发明的三个行星排中，太阳轮、行星轮、齿圈均采用微线段齿轮，与一般的渐开线行星齿轮结构相比，大大提高了齿轮的接触强度和弯曲强度。微线段齿轮啮合时，参加啮合的两齿面是以凹凸形式相接触的，其啮合摩擦形式是滑动与滚动交替。它与渐开线齿轮相比不同的是，渐开线齿轮啮合摩擦滑动过程占多数，而微线段齿轮滚动过程占多数，因为这种新型齿廓有着独特的构造:在微线段齿廓曲线上有数万个甚至十几万个啮合点的相对曲率为零，这使得微线段齿轮具有较高的弯曲强度和接触强度，将微线段齿轮应用于行星轮系结构中，使行星齿轮结构在汽车、航空等领域中能适应高速、重载的场合；
3.所述用于5挡横置自动变速器的微线段行星齿轮机构，与一般渐开线齿轮行星机构相比能大大提高传动效率，传动效率能提高5%左右；
4.本发明的三个行星齿轮机构通过采用微线段齿轮，易于实现行星齿轮机构传动的小型化发展。在强度一定的情况下，齿轮的尺寸基本由齿数所决定，一般渐开线齿轮的最小齿数为17，而如果将齿数减少到3-4个齿，则齿轮尺寸可以减小一半以上。微线段齿轮的最小齿数为3个齿。在相同模数的情况下，微线段齿轮尺寸可以比渐开线小的多。【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明结构示意图。
[0014]图2为一挡动力传递示意图。
[0015]图3为二挡动力传递示意图。
[0016]图4为三挡动力传递示意图。
[0017]图5为四挡动力传递示意图。
[0018]图6为五挡动力传递示意图。
[0019]图7为R挡动力传递示意图。
[0020]上图中序号:第一传动齿轮1、第二行星架2、第二传动齿轮3、输出轴4、第二太阳轮5、第二行星轮6、第二齿圈7、第二制动器8、第二离合器9、第四传动齿轮10、
第一离合器11、第三制动器12、第六传动齿轮13、第三行星轮14、第三行星架15、主减速器被动齿轮16、第八传动齿轮17、主减速器主动齿轮18、第三太阳轮19、输入轴20、第七传动齿轮21、第三齿圈22、第五传动齿轮23、第四制动器(24)、第一行星架25、第一制动器26、第一齿圈27、第一行星轮28、第一太阳轮29、第三传动齿轮30。
【具体实施方式】
[0021 ] 下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
[0022]参见图1，用于5挡横置自动变速器的齿轮传动机构包括输入轴20、输出轴4、第一制动器26、第二制动器8、第三制动器12、第四制动器(24)、第一离合器11和第二离合器9 ;所述第一制动器26、第二制动器8、第三制动器12和第四制动器(24)均为多片式摩擦制动器；所述第一离合器11和第二离合器9均为多片式摩擦离合器。
[0023]所述输入轴20上通过花键依次安装有第一传动齿轮1、第一太阳轮29、第七传动齿轮21 ;所述第一传动齿轮I和第一太阳轮29之间的输入轴20空套设有第三传动齿轮30和第一齿圈27，且第三传动齿轮30和第一齿圈27为连体齿轮；所述第一齿圈27的外圆周连接着第一制动器26的内花键摩擦片，所述第一制动器26的外花键摩擦片固定在变速器壳体上；所述第一太阳轮29和第七传动齿轮21之间的输入轴20空套设有第五传动齿轮23，与第一太阳轮29相对应的第五传动齿轮23的一侧连接第一行星架25，所述第一行星架25上均布设有三个第一行星轮28,所述三个第一行星轮28分别和第一太阳轮29、第一齿圈27卩齿合；所述第一齿圈27、三个第一行星轮28、第一太阳轮29和第一行星架25构成第一行星排；所述第一行星架25的外周连接着第四制动器(24)的内花键摩擦片，所述第四制动器(24)的外花键摩擦片固定在变速器壳体上。
[0024]所述输出轴4上通过花键依次安装有第二行星架2、第三行星架15和主减速器主动齿轮18 ;与第二行星架2相邻的输出轴4的端部上空套设有第二传动齿轮3和第二太阳轮5,且第二传动齿轮3和第二太阳轮5为连体齿轮。所述第二传动齿轮3和第一传动齿轮I啮合；所述第二行星架2上均布安装有三个第二行星轮6，三个第二行星轮6分别和第二太阳轮5、第二齿圈7啮合，所述第二齿圈7、三个第二行星轮6、第二太阳轮5和第二行星架2构成第二行星排；所述第二齿圈7的外圆周连通着第二制动器8的内花键摩擦片，所述第二制动器8的外花键摩擦片固定在变速器壳体上；所述第二行星架2的外圆周连接着第二离合器9的内花键摩擦片，所述第二齿圈7内圆周连接第二离合器9的外花键摩擦片；与第三传动齿轮30对应的输出轴4上空套设有第四传动齿轮10，所述第二行星架2与第四传动齿轮10固定连接。所述第四传动齿轮10和第三传动齿轮30啮合；所述第四传动齿轮10和第三行星架15之间的输出轴4上空套设有第三太阳轮19，所述第三太阳轮19通过管轴连接着第一离合器11的内花键摩擦片、第三制动器12的内花键摩擦片，第一离合器11壳体外周上设有第六传动齿轮13，所述第六传动齿轮13固定连接着第三行星架15，第三制动器12外花键摩擦片固定在变速器壳体上；所述第三行星架15上均布设有三个第三行星轮14，三个第三行星轮14分别和第三太阳轮19、第三齿圈22啮合，所述第三行星架15和主减速器主动齿轮18之间的输出轴4上空套着第三齿圈22和第八传动齿轮17，第三齿圈22和第八传动齿轮17为连体齿圈齿轮。所述第八传动齿轮17和第七传动齿轮21啮合；所述第三太阳轮19、三个第三行星轮14、第三齿圈22啮合和第三行星架15构成第三行星排。
[0025]所述第一齿圈27、二个以上的第一行星轮28、第一太阳轮29、第二齿圈7、二个以上的第二行星轮6、第二太阳轮5、第三太阳轮19、二个以上的第三行星轮14和第三齿圈22均为微线段行星齿轮。
[0026]本发明的工作原理说明如下:
参见图2，一挡工作时，第一制动器26接合，动力由输入轴20传入，通过花键将动力传递给第一太阳轮29,第一太阳轮29与两个以上的第一行星轮28卩齿合，由于第一制动器26接合，第一齿圈27固定，第一行星架25获得动力，动力由花键从第一行星架传递给第五传动齿轮23，第五传动齿轮23与第六传动齿轮13相啮合，动力由第六传动齿轮13传递给第三行星架15，再通过花键传递给输出轴4。
[0027]参见图3，二挡工作时，第二制动器8接合，，动力由输入轴20传入，传递给第一传动齿轮I，通过第一传动齿轮I与第二传动齿轮3啮合，且第二传动齿轮3与第二太阳轮5为连体齿轮，动力传递给第二太阳轮5，第二太阳轮5与两个以上的第二行星轮6啮合，由于第二制动器8接合，第二齿圈7固定，第二行星架2获得动力，通过花键动力传递给输出轴4。
[0028]参见图4，三挡工作时，第三制动器12接合，动力由输入轴20传入，传递给第七传动齿轮21，第七传动齿轮21与第八传动齿轮17相啮合，由于第八传动齿轮17与第三齿圈22为连体齿轮，动力传递给第三齿圈22，第三齿圈22与两个以上的第三行星轮14相啮合，由于第三制动器12接合，第三太阳轮19固定，第三行星架15获得动力，动力通过花键传递给输出轴4。
[0029]参见图5，四挡工作时，第一离合器9接合，动力由输入轴20传入，传递给第七传动齿轮21，第七传动齿轮21与第八传动齿轮17相啮合，由于第八传动齿轮17与第三齿圈22为连体齿轮，动力传递给第三齿圈22，由于第一离合器9接合，则第三行星架15与第三太阳轮19连为一体，两个以上的第三行星轮14与第三太阳轮19之间无啮合转动，则第三行星排作为直接挡输出，动力直接由第三行星架15通过花键传递给输出轴4。此挡位为直接挡位，是高效传动挡位。
[0030]参见图6，五挡工作时，第二离合器11接合，动力由输入轴20传入，传递给第一传动齿轮I，通过第一传动齿轮I与第二传动齿轮3啮合，且第二传动齿轮3与第二太阳轮5为连体齿轮，动力传递给第二太阳轮5，由于第二离合器11接合，则第二齿圈7与第二行星架2连为一体，两个以上的第二行星轮6与第二齿圈7之间无啮合转动，则第二行星排作为直接挡输出，动力直接由第二行星架2通过花键传递给输出轴4。此挡位为直接挡位，是高效传动挡位。
[0031]参见图7，R挡工作时，第四制动器24接合，动力由输入轴20传入，传递给第一太阳轮29，由于第四制动器24接合，则第一行星架25固定，通过第一太阳轮与两个以上的第一行星轮28相卩齿合,两个以上的第一行星轮28与第一齿圈27相卩齿合,动力传递给第一齿圈27、通过花键传递给第三传动齿轮30，第三传动齿轮30与第四传动齿轮10相啮合，第四传动齿轮10再将动力传递给第二行星架2，最终通过花键将动力传递给输出轴4。
[0032]动力传递到输出轴4后再经由主减速器主动齿轮18、主减速器被动齿轮16传递到差速器。
[0033]以某款自动变速器为例，所选挡位数为5挡，其中:一挡传动比为4.274，二挡传动比为2.731，三挡传动比为1.915，四挡传动比为1.231，五挡传动比为0.91，倒挡传动比为-3.382。对齿轮配齿计算得出:第一传动齿轮I齿数为78,第二传动齿轮3齿数为71,第三传动齿轮30齿数为60,第四传动齿轮10齿数为72,第五传动齿轮23齿数为67,第六传动齿轮13齿数为75,第七传动齿轮21齿数为65,第八传动齿轮齿数17齿数为80,主减速器主动齿轮18齿数为23,主减速器被动齿轮16齿数为84。行星齿轮各齿数如表1所示，传动齿轮各齿数如表2所示。
[0034]表1各行星排齿轮齿数
【权利要求】
1.用于5挡横置自动变速器的齿轮传动机构，其特征在于:包括输入轴(20)、输出轴(4)、第一制动器(26)、第二制动器(8)、第三制动器(12)、第四制动器(24)、第一离合器(11)和第二离合器(9);所述第一制动器(26)、第二制动器(8)、第三制动器(12)和第四制动器(24)均为多片式摩擦制动器；所述第一离合器(11)和第二离合器(9)均为多片式摩擦离合器； 所述输入轴(20)上通过花键依次设有第一传动齿轮(I)、第一太阳轮(29)、第七传动齿轮(21);所述第一传动齿轮(I)和第一太阳轮(29)之间的输入轴(20)空套设有第三传动齿轮(30)和第一齿圈(27);所述第一齿圈(27)的外圆周连接着第一制动器(26)的内花键摩擦片，所述第一制动器(26)的外花键摩擦片固定在变速器壳体上；所述第一太阳轮(29)和第七传动齿轮(21)之间的输入轴(20)空套设有第五传动齿轮(23),与第一太阳轮(29)相对应的第五传动齿轮(23)的一侧连接第一行星架(25)，所述第一行星架(25)上均布设有二个以上的第一行星轮(28)，所述二个以上的第一行星轮(28)分别和第一太阳轮(29)、第一齿圈(27)哨合；所述第一齿圈(27)、二个以上的第一行星轮(28)、第一太阳轮(29)和第一行星架(25)构成第一行星排；所述第一行星架(25)的外周连接着第四制动器(24)的内花键摩擦片，所述第四制动器(24)的外花键摩擦片固定在变速器壳体上； 所述输出轴(4)上通过 花键依次设有第二行星架(2)、第三行星架(15)和主减速器主动齿轮(18);与第二行星架(2)相邻的输出轴(4)的端部上空套设有第二传动齿轮(3)和第二太阳轮(5)，所述第二传动齿轮(3)和第一传动齿轮(I)啮合；所述第二行星架(2)上均布设有二个以上的第二行星轮(6)，二个以上的第二行星轮(6)分别和第二太阳轮(5)、第二齿圈(7)啮合，所述第二齿圈(7)、二个以上的第二行星轮(6)、第二太阳轮(5)和第二行星架(2)构成第二行星排；所述第二齿圈(7)的外圆周连通着第二制动器(8)的内花键摩擦片，所述第二制动器(8)的外花键摩擦片固定在变速器壳体上；所述第二行星架(2)的外圆周连接着第二离合器(9)的内花键摩擦片，所述第二齿圈(7)内圆周连接第二离合器(9)的外花键摩擦片；与第三传动齿轮(30)对应的输出轴(4)上空套设有第四传动齿轮(10)；所述第四传动齿轮(10)和第三传动齿轮(30)啮合；所述第四传动齿轮(10)和第三行星架(15)之间的输出轴(4)上空套设有第三太阳轮(19)，所述第三太阳轮(19)通过管轴连接着第一离合器(11)的内花键摩擦片、第三制动器(12 )的内花键摩擦片，第一离合器(11)壳体外周上设有第六传动齿轮(13)，所述第六传动齿轮(13)固定连接着第三行星架(15)，第三制动器(12)外花键摩擦片固定在变速器壳体上；所述第三行星架(15)上均布设有二个以上的第三行星轮(14)，二个以上的第三行星轮(14)分别和第三太阳轮(19)、第三齿圈(22)啮合，所述第三行星架(15)和主减速器主动齿轮(18)之间的输出轴(4)上空套着第三齿圈(22)和第八传动齿轮(17)，所述第八传动齿轮(17)和第七传动齿轮(21)啮合；所述第三太阳轮(19)、二个以上的第三行星轮(14)、第三齿圈(22)啮合和第三行星架(15)构成第三行星排。
2.根据权利要求1所述的用于5挡横置自动变速器的齿轮传动机构，其特征在于:所述第三传动齿轮(30)和第一齿圈(27)为连体齿轮。
3.根据权利要求1所述的用于5挡横置自动变速器的齿轮传动机构，其特征在于:所述第二传动齿轮(3)和第二太阳轮(5)为连体齿轮。
4.根据权利要求1所述的用于5挡横置自动变速器的齿轮传动机构，其特征在于:所述第四传动齿轮(10)和第二行星架(2)固定连接。
5. 根据权利要求1所述的用于5挡横置自动变速器的齿轮传动机构，其特征在于:所述第三齿圈(22)和第八传动齿轮(17)为连体齿圈齿轮。
6.根据权利要求1所述的用于5挡横置自动变速器的齿轮传动机构，其特征在于:所述第一齿圈(27)、二个以上的第一行星轮(28)、第一太阳轮(29)、第二齿圈(7)、二个以上的第二行星轮(6)、第二太阳轮(5)、第三太阳轮(19)、二个以上的第三行星轮(14)和第三齿圈(22)均为微线段行星齿轮。
【文档编号】F16H55/17GK103615507SQ201310672594
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】黄康, 张航, 邵可 申请人:合肥工业大学