一种六挡位自动变速器的制作方法

本发明提供一种六挡位自动变速器，它涉及一种适合在乘用车的可动力换挡的自动变速器，其作为一种动力传动装置特别适用于前置前驱型乘用车辆。属于汽车传动系统技术领域。

背景技术：

为提高车辆的燃油经济性以及提升其驾驶性能，乘用车自动变速器的挡位数在不断增加。在乘用车领域，自动变速器(at)的布置方式有采用纵置布置方式的(应用于前置后驱型车辆)，也有采用横置布置方式(应用于前置前驱型车辆)，也有采用直列布置方式的(应用于后置后驱动)。自动变速器有所有的齿轮组均由行星排组成的，也有齿轮组由行星排和正齿轮组组成的。

专利cn105114558a就描述了这样一种可动力换挡的多挡位自动变速器。它采用四个行星排、六个换挡元件，围绕同一旋转轴布置，用于前置后驱型车辆。该变速器用六个换挡元件实现了九个前进挡和一个倒挡。此外，该变速器每个挡位必须闭合三个换挡元件，相邻挡位之间进行切换需要变更一个换挡元件。该多挡变速器的缺点在于：各个元件围绕同一旋转轴布置，轴向尺寸较大，不利于布置。

专利cn105546061a同样描述了一种可动力换挡的多挡位自动变速器，其箱体内有一个轴系、两个行星齿轮组、八个离合器。通过控制离合器的闭合可以实现七个前进挡和一个倒档。自动变速器具有越多的挡位，其在动力性能和燃油经济性就越出众，而当前国内的自动变速器仍以四挡、五挡为主，七挡变速器能够提高车辆的燃油经济性以及提升其驾驶性能。然而，它的缺点是：根据专利所述，离合器结构众多，增加了控制的难度，同时由于其每个挡位只有三个换挡元件闭合，五个换挡元件处于打开状态，增加了空转损失。

技术实现要素：

(一)发明目的

本发明正是为了顺应上述需求和要求而提出的。本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于前置前驱车辆的六挡位自动变速器，使用尽可能少的行星齿轮组和换挡元件，来保证所述六挡位自动变速器的轴向长度较短、结构较紧凑、效率较高，并且能找到一个连接电机的最合适位置，满足所述六挡位自动变速器对混合动力的要求。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种六挡位自动变速器，由3个行星齿轮组(第一行星齿轮组(pg1)、第二行星齿轮组(pg2)、第三行星齿轮组(pg3))和5个换挡元件(第一制动器(b1)、第二制动器(b2)、第一离合器(c1)、第二离合器(c2)、第三离合器(c3))、六档位自动变速器箱体(0)、六挡位自动变速器的第一轴(1)、六挡位自动变速器的第二轴(2)组成，另外为了说明动力经由六挡位自动变速器所传递的路线，图1和图2所示的元件还有输入轴(input)、液力变矩器(tc)、差速器两侧输出端(output)、电机(em)、第零离合器(c0)；它们相互之间的关系是：3个行星齿轮组、5个换挡元件、六挡位自动变速器的第一轴(1)、六挡位自动变速器的第二轴(2)布置在六挡位自动变速器箱体(0)内，图1所示的液力变矩器(tc)布置在输入轴(input)和六挡位自动变速器的第一轴(1)之间并与它们相连，图2所示的第零离合器(c0)布置在输入轴(input)和六挡位自动变速器的第一轴(1)之间并与它们相连，图2所示的电机(em)与六挡位自动变速器的第一轴(1)相连；它们的形状构造是：所述六挡位自动变速器箱体(0)、六挡位自动变速器的第一轴(1)、六挡位自动变速器的第二轴(2)、输入轴(input)、差速器两侧输出端(output)、液力变矩器(tc)、电机(em)和第零离合器(c0)的形状构造是：它们的设计参数和尺寸由所述六挡位自动变速器所对应的匹配的整车布置和整车功能要求决定，其中液力变矩器(tc)选用带有闭锁功能的液力变矩器以用于减少其所带来的液力损失；电机em为直流电动机、交流三相感应电动机、开关磁阻电动机或永磁无刷电动机等类型的汽车用电动机；第零离合器(c0)为多片式湿式摩擦离合器，多片式湿式摩擦离合器是一种汽车上常用的离合器，其包含多组对偶片和摩擦片，通过它们之间选择性的结合来实现传递转矩的作用；

所述3个行星齿轮组由第一行星齿轮组(pg1)、第二行星齿轮组(pg2)、第三行星齿轮组(pg3)组成；它们相互之间的关系是：第一行星齿轮组(pg1)、第二行星齿轮组(pg2)、第三行星齿轮组(pg3)依次沿横向间隔布置在六挡位自动变速器的第一轴(1)上；

所述第一行星齿轮组(pg1)包括第一太阳轮(s1)、第一齿圈(r1)和第一行星架(a1)；所述第二行星齿轮组(pg2)包括第二太阳轮(s2)、第二齿圈(r2)和第二行星架(a2)；所述第三行星齿轮组(pg3)包括第三太阳轮(s3)、第三齿圈(r3)和第三行星架(a3)；它们相互之间的关系是：每个行星齿轮组的齿圈、行星架、太阳轮沿纵向间隔布置，第一太阳轮(s1)空套于六挡位自动变速器的第一轴(1)上，第二太阳轮(s2)固定于六挡位自动变速器的第一轴(1)上，第三太阳轮(s3)空套于六挡位自动变速器的第一轴(1)上；每个行星齿轮组的齿圈、行星架、太阳轮按图1或图2所示的方法按照要求进行相应的啮合连接，并且第一行星架(a1)与第二齿圈(r2)相连，第二行星架(a2)与第三太阳轮(s3)相连；它们的形状构造是：它们的设计参数和尺寸由最终设计所述六挡位自动变速器的各个行星齿轮组的特征参数决定；其中，第一太阳轮(s1)、第二太阳轮(s2)、第三太阳轮(s3)为外啮合圆柱齿轮；第一齿圈(r1)、第二齿圈(r2)、第三齿圈(r3)为内啮合圆柱齿轮；第一行星架(a1)、第二行星架(a2)为两侧板和其间的连接板组成的空间支撑框架，在两侧板上布置有行星轮轴和轴承等；第三行星架(a3)为单侧板组成的支撑框架，在侧板上布置有行星轮轴和轴承等；

所述5个换挡元件由第一制动器(b1)、第二制动器(b2)、第一离合器(c1)、第二离合器(c2)、第三离合器(c3)组成；它们相互之间的关系是：第一制动器(b1)连接第一太阳轮(s1)和六挡位自动变速器箱体(0)；第二制动器(b2)连接所述第一行星架(a1)和六挡位自动变速器箱体(0)；第一离合器(c1)连接第一齿圈(r1)和第三行星架(a3)；第二离合器(c2)连接第一齿圈(r1)和第二行星架(a2)；第三离合器(c3)连接第二太阳轮(s2)和第三行星架(a3)；它们的形状构造是：第一离合器(c1)、第二离合器(c2)、第三离合器(c3)均是多片式湿式摩擦离合器，其包含对偶片和摩擦片，通过它们之间选择性的结合来实现传递转矩的作用；第一制动器(b1)、第二制动器(b2)均是多片式湿式摩擦制动器，其包含对偶片和摩擦片，通过它们之间选择性的结合来实现停止传递转矩的作用；当然，本发明中的离合器与制动器可以采用除多片式湿式摩擦离合器、多片式湿式摩擦制动器之外其它形式的换挡元件亦能用，其结构方案均在本发明的权利主张内；

动力经由该六挡位自动变速器所传递的路线是：动力从输入轴(input)经由图1所示的该液力变矩器(tc)或图2所示的电机(em)输入，最终由第三齿圈(r3)输出至差速器两侧输出端(output)传递至配备所述六挡位自动变速器的前置前驱车辆的驱动轮；

进一步，通过第一制动器(b1)、第二制动器(b2)、第一离合器(c1)闭合，第二离合器(c2)、第三离合器(c3)打开，该六挡位自动变速器变为一挡速比；通过第二制动器(b2)、第一离合器(c1)、第二离合器(c2)闭合，第一制动器(b1)、第三离合器(c3)打开，该六挡位自动变速器变为二挡速比；通过第一制动器(b1)、第一离合器(c1)、第二离合器(c2)闭合，第二制动器(b2)、第三离合器(c3)打开，该六挡位自动变速器变为三挡速比；通过第一制动器(b1)、第二离合器(c2)、第三离合器(c3)闭合，第二制动器(b2)、第一离合器(c1)打开，该六挡位自动变速器变为四挡速比；通过第一制动器(b1)、第一离合器(c1)、第三离合器(c3)闭合，第二制动器(b2)、第二离合器(c2)打开，该六挡位自动变速器变为五挡速比；通过第一离合器(c1)、第二离合器(c2)、第三离合器(c3)闭合，第一制动器(b1)、第二制动器(b2)打开，该六挡位自动变速器变为六挡速比；通过第一制动器(b1)、第二制动器(b2)、第二离合器(c2)闭合，第一离合器(c1)、第三离合器(c3)打开，该六挡位自动变速器变为倒挡速比；

通过前述，该六挡位自动变速器可以获得六个前进挡和一个倒挡，并且该六挡位自动变速器每个挡位有三个换挡元件闭合，两个换挡元件打开；在其换挡逻辑中，相邻挡位之间的换挡全部为简单换挡，即在换挡过程中只有一个换挡元件由闭合到打开，另一个换挡元件由打开到闭合。

(三)优点和功效

本发明采用以上技术方案，具有以下优点：

1：本技术方案的齿轮组只由3个行星齿轮组成，使得变速器整体轴向长度缩短，整体紧凑。并且三个行星齿轮组的连接方式简单，制造和装配容易。

2：本技术方案通过5个换挡元件即可实现7个前进挡和1个倒档，每个挡位由三个换挡元件闭合实现，只有两个换挡元件打开，减少了空转损失。

3：所述六档位自动变速器的所有相邻挡位之间的换挡都是简单换挡。即相邻挡位换挡只需控制一个换挡元件接合一个换挡元件分开即可，换挡过程更加平顺。

4：所述六档自动变速器可以容易变成混合动力传动装置，作为一种方案，电机(em)取代液力变矩器(tc)，同时集成一个多片式的第零离合器(c0)，从而形成并联式混合动力系统。当车辆起步或低速行驶时，只有电机驱动整个传动系统，第零离合器(c0)打开，这样就可以使得发动机静止；当车辆需求功率较高时，第零离合器(c0)闭合，整车可以由发动机和电机同时输出功率；此外，车辆也可以在制动或滑行工况下通过电机进行能量回收。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明所述六挡位自动变速器第一实施例的结构示意图。

图2是本发明所述六挡位自动变速器第二实施例的结构示意图。

图3是本发明所述六挡位自动变速器的换挡逻辑图。

图中元件目录

具体实施方式

实施例用于进一步说明本发明的技术构思，而不限制本发明的保护范围。

第一实施例：

如图1所示：本发明提供一种六挡位自动变速器，由3个行星齿轮组(第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2、第三行星齿轮组pg3)和5个换挡元件(第一制动器b1、第二制动器b1、第一离合器c1、第二离合器c2、第三离合器c3)、六挡位自动变速器箱体0、六挡位自动变速器的第一轴1、六挡位自动变速器的第二轴2组成，另外为了说明动力经由六挡位自动变速器所传递的路线，图1所示的元件还有输入轴input、液力变矩器tc、差速器两侧输出端output；它们相互之间的关系是：3个行星齿轮组、5个换挡元件、六挡位自动变速器的第一轴1、六挡位自动变速器的第二轴2布置在六挡位自动变速器箱体0内，液力变矩器tc布置在输入轴input和六挡位自动变速器的第一轴1之间并与它们相连；它们的形状构造是：所述六挡位自动变速器箱体0、六挡位自动变速器的第一轴1、六挡位自动变速器的第二轴2、输入轴input、差速器两侧输出端output、液力变矩器tc的形状构造是：它们的设计参数和尺寸由所述六挡位自动变速器所对应的匹配的整车布置和整车功能要求决定，其中，六挡位自动变速器箱体0为结构复杂的薄壁类金属零件，呈箱形，其表面具有多处加工部位，如轴承孔、叉轴孔、定位削孔、螺钉连接孔以及各种安装平面等，材料可选用铝合金等；六挡位自动变速器的第一轴1、六挡位自动变速器的第二轴2、输入轴input、差速器两侧输出端output为轴类零件，可采用阶梯轴的形式，其上可布置花键，材料可选用合金钢等，可经渗碳淬火回火处理；液力变矩器tc选用带有闭锁功能的液力变矩器以用于减少其所带来的液力损失；

所述3个行星齿轮组由第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2、第三行星齿轮组pg3组成；它们相互之间的关系是：第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2、第三行星齿轮组pg3依次沿横向间隔布置在六挡位自动变速器的第一轴1上；

所述第一行星齿轮组pg1包括第一太阳轮s1、第一齿圈r1和第一行星架a1，所述第二行星齿轮组pg2包括第二太阳轮s2、第二齿圈r2和第二行星架a2，所述第三行星齿轮组pg3包括第三太阳轮s3、第三齿圈r3和第三行星架a3，它们相互之间的关系是：每个行星齿轮组的齿圈、行星架、太阳轮沿纵向间隔布置，第一太阳轮s1空套于六挡位自动变速器的第一轴1上，第二太阳轮s2固定于六挡位自动变速器的第一轴1上，第三太阳轮s3空套于六挡位自动变速器的第一轴1上；每个行星齿轮组的齿圈、行星架、太阳轮按图1或图2所示的方法进行相应的啮合连接，并且第一行星架a1与第二齿圈r2相连，第二行星架a2与第三太阳轮s3相连；它们的形状构造是：它们的设计参数和尺寸由最终设计所述六挡位自动变速器的各个行星齿轮组的特征参数决定；其中，第一太阳轮s1、第二太阳轮s2、第三太阳轮s3为外啮合圆柱齿轮，第一齿圈r1、第二齿圈r2、第三齿圈r3为内啮合圆柱齿轮，它们均可进行变位切削及各种修形、修缘，各个齿轮的齿数和模数可由齿轮强度、质量、噪声以及工艺要求等设计要求决定，齿轮精度等级可根据使用性能要求和制造工艺条件及成本来综合平衡决定，齿轮材料可选用合金钢等，可经渗碳淬火低温回火热处理；第一行星架a1、第二行星架a2为两侧板和其间的连接板组成的空间支撑框架，在两侧板上布置有行星轮轴和轴承等，第三行星架a3为单侧板组成的支撑框架，在侧板上布置有行星轮轴和轴承等；

所述5个换挡元件由第一制动器b1、第二制动器b2、第一离合器c1、第二离合器c2、第三离合器c3组成；它们相互之间的关系是：第一制动器b1连接所述第一太阳轮s1和六挡位自动变速器箱体0；第二制动器b2连接所述第一行星架a1和六挡位自动变速器箱体0；第一离合器c1连接第一齿圈r1和第三行星架a3；第二离合器c2连接第一齿圈r1和第二行星架a2；第三离合器c3连接第二太阳轮s2和第三行星架a3；它们的形状构造是：第一离合器c1、第二离合器c2、第三离合器c3均是多片式湿式摩擦离合器，多片式湿式摩擦离合器是一种汽车上常用的离合器，其包含多组对偶片和摩擦片，通过它们之间选择性的接合来实现传递转矩的作用；第一制动器b1、第二制动器b2均是多片式湿式摩擦制动器，多片式湿式摩擦制动器是一种汽车上常用的制动器，其包含多组对偶片和摩擦片，通过它们之间选择性的接合来实现停止传递转矩的作用；当然，本发明中的离合器与制动器可以采用除多片式湿式摩擦离合器、多片式湿式摩擦制动器之外其它形式的换挡元件亦能用，其结构方案均在本发明的权利主张内；

动力经由所述六挡位自动变速器所传递的路线是：动力从输入轴input经由图1所示的液力变矩器tc输入，最终由第三齿圈r3输出至差速器两侧输出端output传递至配备所述六挡位自动变速器的前置前驱车辆的驱动轮；

第二实施例：

如图2所示：第二实施例为第一实施例所述六挡位自动变速器的另一种应用情况，称之为混合动力传动方案。第二实施例的结构与第一实施例基本相同，不同之处在于用电机em替代了液力变矩器tc，并增加了第零离合器c0。第零离合器c0布置在输入轴input和六挡位自动变速器的第一轴1之间并与它们相连，电机em与六挡位自动变速器的第一轴1相连；

第零离合器c0用于切断和连接车辆的发动机所提供的动力。当车辆起步或低速行驶时，离合器c0打开，只有电机em驱动传动系统；当车辆需求功率较高时，例如高速行驶工况，离合器c0闭合连接车辆的发动机，使发动机输出的动力通过第零离合器c0来驱动车辆传动系统。

所述六挡位自动变速器内部各个零部件的形状构造是：

所述3个行星齿轮组(第一行星齿轮组pg1(包括第一太阳轮s1、第一齿圈r1和第一行星架a1)、第二行星齿轮组pg2(包括第二太阳轮s2、第二齿圈r2和第二行星架a2)、第三行星齿轮组pg3(包括第三太阳轮s3、第三齿圈r3和第三行星架a3)、5个换挡元件(第一制动器b1、第二制动器b2、第一离合器c1、第二离合器c2、第三离合器c3)、六挡位自动变速器箱体0、输入轴input、六挡位自动变速器的第一轴1、六挡位自动变速器的第二轴2、差速器两侧输出端output的设计参数和尺寸的确定与第一实施例相同；

所述电机em和第零离合器c0的设计参数和尺寸由六挡位自动变速器所对应的匹配的整车布置和整车功能要求决定，其中，电机em为直流电动机、交流三相感应电动机、开关磁阻电动机或永磁无刷电动机等类型的汽车用电动机；第零离合器c0可采用多片式湿式摩擦离合器，多片式湿式摩擦离合器是一种汽车上常用的离合器，其包含多组对偶片和摩擦片，通过它们之间选择性的接合来实现传递转矩的作用；当然，第零离合器c0可以采用除多片式湿式摩擦离合器之外其它形式的换挡元件，其结构方案均在本发明的权利主张内；

动力经由所述六挡位自动变速器所传递的路线是：动力从输入轴input经由电机em输入，最终由第三齿圈r3输出至差速器两侧输出端output传递至配备所述六挡位自动变速器的前置前驱车辆的驱动轮；

本发明不局限于上述实施例提到的结构和方法，一切本领域的技术人员不经过创造性的劳动就可以进行的等效变换都将落入本发明的保护范围之内。

如图3所示：换挡逻辑图显示了如何使用这些换挡元件的组合实现一个倒挡和六个前进挡。在换挡逻辑图中，空白表示相应的换挡元件处于打开状态，●表示相应的换挡元件处于闭合状态。对于每个行驶挡位，五个换挡元件中有三个闭合，两个打开。

进一步，通过第一制动器b1、第二制动器b2、第一离合器c1闭合，第二离合器c2、第三离合器c3打开，所述六挡位自动变速器变为一挡速比；通过第二制动器b2、第一离合器c1、第二离合器c2闭合，第一制动器b1、第三离合器c3打开，所述六挡位自动变速器变为二挡速比；通过第一制动器b1、第一离合器c1、第二离合器c2闭合，第二制动器b2、第三离合器c3打开，所述六挡位自动变速器变为三挡速比；通过第一制动器b1、第二离合器c2、第三离合器c3闭合，第二制动器b2、第一离合器c1打开，所述六挡位自动变速器变为四挡速比；通过第一制动器b1、第一离合器c1、第三离合器c3闭合，第二制动器b2、第二离合器c2打开，所述六挡位自动变速器变为五挡速比；通过第一离合器c1、第二离合器c2、第三离合器c3闭合，第一制动器b1、第二制动器b2打开，所述六挡位自动变速器变为六挡速比；通过第一制动器b1、第二制动器b2、第二离合器c2闭合，第一离合器c1、第三离合器c3打开，所述六挡位自动变速器变为倒挡速比；

需要说明的是，只要连接的构件不变，此结构中各个离合器和制动器的位置可以根据工程实际技术要求进行调整，其仍在本发明的权利要求范围当中。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。