三行星排六速自动变速器及汽车的制作方法

本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种三行星排六速自动变速器及汽车。

背景技术：

电控液力自动变速器传动系实现变速的机构一般包括多个行星排。发动机的动力经液力变矩器后传入行星排变速机构进行变速后输出。自动变速器的体积、重量、效率以及承载能力直接与行星排机构有关。自动变速器传动系的档位数越多，汽车的燃油消耗越低，经济性越好，但是随着档位数的增加，行星排的数量、操纵离合器以及制动器的数量也在增加，满足理论级比的设计更是难以实现。人们一直在寻求用较少数量的行星排、离合器和制动器，组合出满足汽车性能需求的结构紧凑、强度更高、效率更好的行星排变速机构。

目前乘用车市场上使用的6速自动变速器行星排机构主要包括：爱信、zf和吉利(dsi)使用的莱佩莱捷方案；现代a6mf和a6lf系列使用的方案；通用6t系列使用的方案；马自达创驰蓝天所用的6速方案。

莱佩莱捷方案是在拉威娜4速自动变速器的基础上增加一排行星排来实现，无直接档。通用和现代的方案均以三行星排实现，不同点在于离合器的位置不同，现代和通用的方案，均是用2个离合器和3个制动器来实现，制动器的数量多于离合器的数量，制动器最终是通过摩擦钢片齿连接到箱体上，更多的制动器无疑增加了箱体的加工制造难度，且由于箱体材料一般是铝合金，更多的制动器无疑会对能够保证强度的同时实现轻量化的设计造成困难。创驰蓝天所用的6速方案源自美国allison公司在匹配柴油机重型大车上使用的横向布置方案，直接档出现在四档，在与汽油机的匹配上，能够实现的速比配置上具有先天不足的特性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能实现六个前进档和一个倒档，且整个结构更为紧凑、箱体的加工制造难度更低的三行星排六速自动变速器。

为了实现上述目的，本发明提供了一种三行星排六速自动变速器，其包括第一行星排、第二行星排、第三行星排、第一离合器、第二离合器、第三离合器、第一制动器、第二制动器、动力输入构件及动力输出构件；所述第一行星排包括第一齿圈、相互啮合的第一内行星轮组和第一外行星轮组、第一太阳轮及第一行星架；所述第二行星排包括第二齿圈、第二行星轮组、第二太阳轮及第二行星架；所述第三行星排包括第三齿圈、第三行星轮组、第三太阳轮及第三行星架；

所述第一太阳轮固定不动，所述第一行星架通过所述第一离合器与所述第二行星架连接，所述动力输出构件与所述第一齿圈固定连接；所述动力输入构件与所述第二太阳轮固定连接，所述第二齿圈与所述第三行星架固定连接；所述第三太阳轮通过所述第三离合器与所述第二太阳轮连接，所述第三齿圈与所述第一齿圈固定连接，所述第一制动器选择性地闭合以将所述第三行星架制动，所述第二制动器选择性地闭合以将所述第三太阳轮制动；

所述第二离合器连接在所述第二齿圈、所述第二太阳轮和所述第二行星架中的任意两者之间。

作为优选方案，所述第一太阳轮与变速器箱体固定连接。

作为优选方案，所述第一制动器的一端与变速器箱体连接，所述第一制动器的另一端与所述第三行星架连接；所述第二制动器的一端与变速器箱体连接，所述第二制动器的另一端与所述第三太阳轮连接。

作为优选方案，所述第一行星排、所述第二行星排和所述第三行星排依次顺序横向或纵向设置。

作为优选方案，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器为多片式湿式离合器或犬牙式离合器。

作为优选方案，所述第一制动器和所述第二制动器为鼓式制动器或多片式湿式制动器。

作为优选方案，所述动力输出构件与所述第一齿圈焊接、一体制造或者通过花键连接；所述第一太阳轮与变速器箱体焊接、一体制造或者通过花键连接；所述动力输入构件与所述第二太阳轮焊接、一体制造或者通过花键连接；所述第二齿圈与所述第三行星架焊接、一体制造或者通过花键连接；所述第三齿圈与所述第一齿圈焊接、一体制造或者通过花键连接。

为了解决相同的问题，本发明还提供一种汽车，其包括上述任一方案所述的三行星排六速自动变速器。

实施本发明的三行星排六速自动变速器及汽车，相对于现有技术具有如下的优点：

1、本发明采用五个操纵元件(三个离合器和两个制动器)，合理地将三个行星排组合连接起来，通过将其中两个操纵元件选择性的闭合，即可实现六个前进档和一个倒档；

2、本发明中的制动器数量少于离合器的数量，更少的制动器数量不仅可以降低变速器箱体的加工与制造的难度，还有利于箱体的轻量化，使整个变速器更为紧凑；另外，采用更多的离合器，将有利于在特定档位下切断行星排间的连接关系，使冗余的行星排不参与传动，从而减少带排搅油损耗，提高传动效率；

3、相对来说，设置更多的离合器，不仅有利于以后通过增加行星排或者增加更多操纵件的方式进行多速拓展，而且在落实到具体结构设计时，还可以将这些离合器进行嵌套设计，从而使得整个变速器结构更为紧凑。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的三行星排六速自动变速器的连接结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的三行星排六速自动变速器的1档传动路线示意图；

图3是本发明实施例一提供的三行星排六速自动变速器的2档传动路线示意图；

图4是本发明实施例一提供的三行星排六速自动变速器的3档传动路线示意图；

图5是本发明实施例一提供的三行星排六速自动变速器的4档传动路线示意图；

图6是本发明实施例一提供的三行星排六速自动变速器的5档传动路线示意图；

图7是本发明实施例一提供的三行星排六速自动变速器的6档传动路线示意图；

图8是本发明实施例一提供的三行星排六速自动变速器的r档传动路线示意图；

图9是本发明实施例二提供的三行星排六速自动变速器的连接结构示意图；

图10是本发明实施例三提供的三行星排六速自动变速器的连接结构示意图；

其中，1、第一行星排；11、第一齿圈；12、第一外行星轮组；13、第一内行星轮组；14、第一太阳轮；15、第一行星架；2、第二行星排；21、第二齿圈；22、第二行星轮组；23、第二太阳轮；24、第二行星架；3、第三行星排；31、第三齿圈；32、第三行星轮组；33、第三太阳轮；34、第三行星架；4、变速器箱体；5、动力输入构件；6、动力输出构件；b1、第一制动器；b2、第二制动器；c1、第一离合器；c2、第二离合器；c3、第三离合器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明优选以下三个实施例：

实施例一

如图1所示，一种三行星排六速自动变速器，其包括第一行星排1、第二行星排2、第三行星排3、第一离合器c1、第二离合器c2、第三离合器c3、第一制动器b1、第二制动器b2、动力输入构件5及动力输出构件6；第一行星排1包括第一齿圈11、相互啮合的第一内行星轮组13和第一外行星轮组12、第一太阳轮14及第一行星架15；第二行星排2包括第二齿圈21、第二行星轮组22、第二太阳轮23及第二行星架24；第三行星排3包括第三齿圈31、第三行星轮组32、第三太阳轮33及第三行星架34。具体地，第一内行星轮组13与第一太阳轮14外啮合，第一外行星轮组12与第一齿圈11内啮合，第一内行星轮组13与第一外行星轮组12外啮合，第一内行星轮组13与第一外行星轮组12通过轴承安装在第一行星架15的销轴上；第二行星轮组22与第二太阳轮23外啮合，并与第二齿圈21内啮合，第二行星轮组22通过轴承安装在第二行星架24的销轴上；第三行星轮组32与第三太阳轮33外啮合，并与第三齿圈31内啮合，第三行星轮组32通过轴承安装在第三行星架34的销轴上。

本实施例的三行星排六速自动变速器方案中的各部件的具体连接方式如下：第一太阳轮14固定不动，第一行星架15通过第一离合器c1与第二行星架24连接，动力输出构件6与第一齿圈11固定连接；动力输入构件5与第二太阳轮23固定连接，第二齿圈21与第三行星架34固定连接，第二离合器c2连接在第二齿圈21和第二太阳轮23之间；第三太阳轮33通过第三离合器c3与第二太阳轮23连接，第三齿圈31与第一齿圈11固定连接，第一制动器b1的一端与变速器箱体4连接，第一制动器b1的另一端与第三行星架34连接，从而通过第一制动器b1选择性地闭合将第三行星架34制动；第二制动器b2的一端与变速器箱体4连接，第二制动器b2的另一端与第三太阳轮33连接，从而通过第二制动器b2选择性地闭合将第三太阳轮33制动。

由此，本实施例的三行星排六速自动变速器就可实现六个前进档和一个倒档，具体操纵逻辑如表1所示，其中，k为行星排的特征参数，数值等于齿圈齿数与太阳轮齿数之比，k1对应第一行星排1的特征参数，k2对应第二行星排2的特征参数，k3对应第三行星排3的特征参数。

表1

为了便于分析各个档位下的功率流走向，图2至图8简化表达了六个前进档和一个r档的功率流走向，各档位具体传递路线分析如下：

(1)1档：第一制动器b1和第一离合器c1闭合，速比i＝[k1×(1+k2)]/(k1-1)。第一制动器b1的闭合使得第三行星架34被制动，转速为零，由于第二齿圈21与第三行星架34固定连接，第二齿圈21的转速也因此为零，故1档动力传递路线为(参照图2)：由动力输入构件5输入→第二太阳轮23→第二行星轮组22→第二行星架24→第一离合器c1→第一行星架15→第一内行星轮组13和第一外行星轮组12→第一齿圈11→动力输出构件6输出。

(2)2档：第二制动器b2和第一离合器c1闭合，速比i＝[k1×(1+k2+k3)+k2×k3]/[(k1-1)×(1+k3)]。第二制动器b2的闭合使得第三太阳轮33被制动，转速为零，2档动力传递路线分为两条(参照图3)：①由动力输入构件5输入→第二太阳轮23→第二行星轮组22→第二行星架24→第一离合器c1→第一行星架15→第一内行星轮组13和第一外行星轮组12→第一齿圈11→动力输出构件6输出；②由动力输入构件5输入→第二太阳轮23→第二行星轮组22→第二齿圈21→第三行星架34→第三行星轮组32→第三齿圈31→动力输出构件6输出。

(3)3档：第一离合器c1和第三离合器c3闭合时，速比i＝[k1×(1+k2+k3)+k2×k3]/[(k1-1)×(1+k2+k3)]。该档位下，动力传递路线分为三条(参照图4)：①由动力输入构件5输入→第二太阳轮23→第二行星轮组22→第二行星架24→第一离合器c1→第一行星架15→第一内行星轮组13和第一外行星轮组12→第一齿圈11→动力输出构件6输出；②由动力输入构件5输入→第二太阳轮23→第二行星轮组22→第二齿圈21→第三行星架34→第三行星轮组32→第三齿圈31→动力输出构件6输出；③由动力输入构件5输入→第三离合器c3→第三太阳轮33→第三行星轮组32→第三齿圈31→动力输出构件6输出。

(4)4档：第一离合器c1和第二离合器c2闭合时，速比i＝k1/(k1-1)。该档位下，第二离合器c2的闭合使得第二行星排2同动力输入构件5作为整体的输入，动力传递路线为(参照图5)：由动力输入构件5输入→第二行星排2整体转动→第一离合器c1→第一行星架15→第一内行星轮组13和第一外行星轮组12→第一齿圈11→动力输出构件6输出。

(5)5档：第二离合器c2和第三离合器c3闭合时，为直接档，速比i＝1。该档位下，第二离合器c2和第三离合器c3的同时闭合使得第二行星排2和第三行星排3同动力输入构件5作为整体输入，从第三齿圈31等速输出，动力传递路线为(参照图6)：由动力输入构件5输入→第二行星排2和第三行星排3整体转动→第三齿圈31→动力输出构件6输出。

(6)6档：第二制动器b2和第二离合器c2闭合时，速比i＝k3/(1+k3)。该档位下，第二制动器b2的闭合使得第三太阳轮33被制动，转速为零，第二离合器c2的闭合使得第二行星排2同动力输入构件5作为整体的输入，动力传递路线为(参照图7)：由动力输入构件5输入→第二行星排2整体转动→第三行星架34→第三行星轮组32→第三齿圈31→动力输出构件6输出。

(7)r档：第一制动器b1和第三离合器c3闭合时，实现倒档，速比i＝-k3。该档位下，第一制动器b1的闭合使得第三行星架34被制动，转速为零，由于第二齿圈21与第三行星架34固定连接，第二齿圈21转速因此为零，动力传递路线为(参照图8)：由动力输入构件5输入→第三离合器c3→第三太阳轮33→第三行星轮组32→第三齿圈31→动力输出构件6输出。

在执行各个档位的过程中，需使第一太阳轮14固定不动，如若是采用制动器将第一太阳轮14与变速器箱体4连接的方式，使该制动器在执行各个档位的过程中保持闭合状态，那么，在换挡的过程中，该制动器定会对变速器箱体4造成直接冲击，影响变速器箱体4的受载情况，所以为了避免换挡过程中发生如若采用制动器而对变速器箱体4造成直接冲击的问题，进而改善变速器箱体4的受载情况，本实施例中，第一太阳轮14与变速器箱体4固定连接。

本实施例中，第一行星排1、第二行星排2和第三行星排3依次顺序横向设置。当然也可以依次顺序纵向设置。这样的顺序设置可优化各太阳轮、齿圈及行星架之间的结构位置及连接关系，降低变速器的加工制造难度。

本实施例中，第一离合器c1、第二离合器c2和第三离合器c3可以是多片式湿式离合器或犬牙式离合器：多片式湿式离合器具有油膜保护、动力传递平滑柔和、使用寿命长等优点；犬牙式离合器能传递较大的扭矩，具有结构简单，尺寸小的特点，使用犬牙式离合器可以使整个变速器结构更加紧凑。本实施例中，优选多片式湿式离合器。

本实施例中，第一制动器b1和第二制动器b2为鼓式制动器或多片式湿式制动器：多片式湿式制动器具有制动力矩大、工作性能稳定、使用寿命长、抗衰退及污染能力强、免维护等优点；鼓式制动器则具有良好的自刹作用，绝对制动力更高，且成本较低。本实施例中，优选为多片式湿式制动器。

本实施例中，动力输出构件6与第一齿圈11焊接、一体制造或者通过花键连接；第一太阳轮14与变速器箱体4焊接、一体制造或者通过花键连接；动力输入构件5与第二太阳轮23焊接、一体制造或者通过花键连接；第二齿圈21与第三行星架34焊接、一体制造或者通过花键连接；第三齿圈31与第一齿圈11焊接、一体制造或者通过花键连接。花键连接具有受力均匀的特点，导向性好，并能承受较大的载荷，从而可保证变速器动力传递时的稳定性和可靠性；采用焊接同样也能保证变速器动力传递时的稳定性和可靠性；一体制造则能提高整个变速器的装配效率，且传递稳定可靠。

在第一行星排1、第二行星排2和第三行星排3依次顺序横向或纵向设置的基础上，第一离合器c1设置在第一行星排1与第二行星排2之间，第二离合器c2设置在第二行星排2与第三行星排3之间，第三离合器c3、第一制动器b1和第二制动器b2设置在第三行星排3远离第二行星排2的一侧。这样的顺序设置可优化各行星排与操作元件(离合器、制动器)之间的结构位置关系，降低变速器的加工制造难度，减少各结构部件间的相互干扰，从而减少变速器产生的振动和噪音。

为了解决相同的问题，本发明还提供一种汽车，其包括上述任一方案的三行星排六速自动变速器。

实施例二

如图9所示，与实施例一的不同之处在于，第二离合器c2连接在第二行星架24与第二太阳轮23之间。当第二离合器c2闭合时，第二行星排2实现整体转动。实施例二的具体操纵逻辑与实施例一的具体操作逻辑相同，对应的速比也相同，且实施例二与实施例一的功率流走向完全一致。

实施例三

如图10所示，与实施例一的不同之处在于，第二离合器c2连接在第二行星架24与第二齿圈21之间。当第二离合器c2闭合时，第二行星排2实现整体转动。实施例二的具体操纵逻辑与实施例一的具体操作逻辑相同，对应的速比也相同，且实施例二与实施例一的功率流走向完全一致。

综上所述，本发明采用五个操纵元件(三个离合器和两个制动器)，合理地将三个行星排组合连接起来，通过将其中两个操纵元件选择性的闭合，即可实现六个前进档和一个倒档。另外，本发明中的制动器数量少于离合器的数量，更少的制动器数量不仅可以降低变速器箱体4的加工与制造的难度，还有利于箱体的轻量化，使整个变速器更为紧凑；另外，采用更多的离合器，将有利于在特定档位下切断行星排间的连接关系，使冗余的行星排不参与传动，从而减少带排搅油损耗，提高传动效率。再次，设置更多的离合器，不仅有利于以后通过增加行星排或者增加更多操纵件的方式进行多速拓展，而且在落实到具体结构设计时，还可以将这些离合器进行嵌套设计，从而使得整个变速器结构更为紧凑。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。