本发明涉及一种搭载在车辆上用于动力装置和驱动轮之间的变速器，特别是一种快速换档的机动车自动变速器。
背景技术：
一般来说，搭载在机动车(例如汽车)上的AT自动变速器(液力行星齿轮变速器)，采用了多组行星齿轮进行组合变速。现有技术中的AT自动变速器往往存在结构复杂、可靠性低问题，并且换档速度不如DCT变速器(双离合变速器)快。中国专利公开号CN1502022A公布的自动变速器结构，在主输入传动轴内部和变速箱内部深处，设置有各种控制离合器和制动器的液压油管路，结构非常复杂、可靠性低，并且造成整个变速箱成本居高不下，不适合于自动档汽车的大规模普及。并且，此类自动变速器在换档过程中，某些转动部件需要突然由正转变为反转、突然由反转变为正转、转动时突然变为静止、静止时突然变为转动，变化过程中的转速差过大，造成离合器或制动器冲击过重，无法在非常短的时间内完成换档，这也造成AT变速器往往换档速度不如DCT变速器。
技术实现要素：
本发明致力于解决上述多个问题，提供新的自动变速器方案，制动器在靠近变速箱壳体的位置进行布置，在主传动轴内部没有液压的油路；并且通过特别的结构设计，缩小转动部件在换档前后的转速差，达到快速换档的目的。
本发明的一方面(参见附图1)，自动变速器包括壳体10、主轴20、至少三个前进行星变速单元30、至少三个前进制动器40，前进行星变速单元是实现变速的主要部件，它包括太阳轮31、行星轮32、行星架33、齿圈34，每个前进行星变速单元都能完成传动力的减速增扭。
主轴接收动力装置传递来的传动力，在主轴和动力装置之间可能还有液力变矩器或多片式的离合器进行传动力控制。
前进行星变速单元的太阳轮设置于主轴上；在每相邻前进行星变速单元的行星架之间还设置有一个前进连接部件50，前进连接部件将相邻的行星架连接在一起做整体转动。前进连接部件与行星架连接时，可以采用各种固定连接，例如通过螺栓固定；也可以采用各种啮合式连接，例如凹凸啮合在一起。只要前进连接部件和其所连接的行星架能够同步转动即可。
在前进行星变速单元的齿圈与壳体之间设置有前进制动器，操作制动器的控制信号通过壳体传递到前进制动器上。
传动力可以通过最外侧的前进行星单元的行星架进行输出，传动力也可以通过两个行星架之间的前进连接部件进行输出。通过最外侧的前进行星单元的行星架进行输出时，可能适合于一些动力装置前置后驱的车辆或动力装置中置后驱的车辆；通过前进连接部件进行输出时，可能适合于一些动力装置前置前驱的车辆。输出的传动力可以经过主减速器、差速器等传递到驱动轮上。
自动变速器在工作时，将其中一个前进制动器设置为结合状态，其他前进制动器设置为分离状态，形成一个前进工作档位。此时，只有一个行星变速单元处于工作状态，改变了传动力的转速和扭矩，其他行星变速单元处于跟随转动的状态。所有前进制动器都处于分离状态时，形成空档。
由于主轴内部不存在制动器的液压管路，这样可以简化变速器的结构，提高部件的可靠性，并降低生产制造的成本。由于前进制动器位于靠近齿圈和外壳的位置，可以非常方便的通过外壳设计控制信号的管路或线路，简化变速器的结构，提高部件的可靠性，并降低生产制造的成本。当某个前进变速单元处于工作状态时，它的齿圈转速为零；其他的前进行星变速单元的齿圈处于低速转动，齿圈之间的转速差相对较小，能够实现快速换档。
可以进一步的，前进行星变速单元按传动比数值依增序或降序布置。这样两相邻前进行星变速单元的的行星架之间的距离比较接近，可以缩小前进连接部件的体积或重量。
可以进一步的，前进行星变速单元的齿圈的直径相等。这样前进制动器可以采用相同的结构，单一规格的前进制动器有利于批量化生产，降低成本。
可以进一步的，前进制动器上设置有永磁体部件60，壳体外表面设置有电磁体部件70，电磁体部件与永磁体部件通过磁力控制所述前进制动器。这样就不需要在壳体上设置控制前进制动器的孔路，简化壳体的结构，降低壳体制造的难度，避免液压管路漏油的现象。
优选的，当电磁体部件与永磁体部件的磁力为引力时，前进制动器处于结合状态。相比斥力而言，引力能够使电磁体部件与永磁体部件的相对位置关系更稳定。
优选的，电磁体部件在不接通电流时，前进制动器处于分离状态。这样，当变速器在意外情况，处于断电状态时，所有前进制动器分离，形成空档，提高车辆的安全性。
可选的，自动变速器还包括一个主轴离合器80，主轴离合器的两端分别连接主轴和最外侧的前进行星变速单元的行星架。当前进制动器处于分离状态，主轴离合器处于结合状态时，形成另一个前进工作档位。该前进工作档位是传动力不经过变速而直接输出，传动效率高。
可以进一步的，太阳轮与主轴采用焊接、铸造或锻造成为一体成型的结构。因为前进变速单元的太阳轮设置在主轴上，所以可以将其做成一体成型结构，这样有利于提高结构的强度、延长使用寿命。
本发明的另一个方面(参见附图2)，自动变速器包括壳体10、主轴20、至少三个前进行星变速单元30、至少三个前进制动器40，前进行星变速单元是实现变速的主要部件，它包括太阳轮31、行星轮32、行星架33、齿圈34，每个前进行星变速单元都能完成传动力的减速增扭；自动变速器还包括至少一个倒退行星变速单元130、至少一个倒退制动器140，倒退行星变速单元设置在最外侧前进行星变速单元的外侧，倒退行星变速单元包括太阳轮131、行星轮132、行星架133、齿圈134，每个倒退行星变速单元都能完成传动力的减速增扭。
前进行星变速单元的太阳轮设置于主轴上；在每相邻前进行星变速单元的行星架之间还设置有一个前进连接部件50，前进连接部件将相邻的行星架连接在一起做整体转动。前进连接部件与行星架连接时，可以采用各种固定连接，例如通过螺栓固定；也可以采用各种啮合式连接，例如凹凸啮合在一起。只要前进连接部件和其所连接的行星架能够同步转动即可。
在前进行星变速单元的齿圈与壳体之间设置有前进制动器，操作制动器的控制信号通过壳体传递到前进制动器上。
传动力可以通过最外侧的前进行星单元的行星架进行输出，传动力也可以通过两个行星架之间的前进连接部件进行输出。通过最外侧的前进行星单元的行星架进行输出时，可能适合于一些动力装置前置后驱的车辆或动力装置中置后驱的车辆；通过前进连接部件进行输出时，可能适合于一些动力装置前置前驱的车辆。输出的传动力可以经过主减速器、差速器等传递到驱动轮上。
倒退行星变速单元的太阳轮设置在主轴上。倒退行星变速单元中的齿圈和前进行星变速单元的行星架之间还设置有一个倒退连接部件150，倒退连接部件将倒退行星变速单元的齿圈与前进行星变速单元的行星架连接在一起做整体转动。倒退连接部件与行星架和齿圈连接时，可以采用各种固定连接，例如通过螺栓固定；也可以采用各种啮合式连接，例如凹凸啮合在一起。只要倒退连接部件和其所连接的行星架和齿圈能够同步转动即可。
在倒退行星变速单元的行星架与壳体之间设置有倒退制动器，操作制动器的控制信号通过壳体传递到所述倒退制动器上。
自动变速器在工作时，将一个倒退制动器设置为结合状态，其他前进制动器和倒退制动器设置为分离状态，形成一个倒退工作档位。将一个前进制动器设置为结合状态，其他前进制动器和倒退制动器设置为分离状态，形成一个前进工作档位。所有前进制动器和倒退制动器都处于分离状态时，形成空档。
由于主轴内部不存在制动器的液压管路，这样可以简化变速器的结构，提高部件的可靠性，并降低生产制造的成本。由于前进制动器位于靠近齿圈和外壳的位置，可以非常方便的通过外壳设计控制信号的管路或线路，简化变速器的结构，提高部件的可靠性，并降低生产制造的成本。当某个前进变速单元处于工作状态时，它的齿圈转速为零；其他的前进行星变速单元的齿圈处于低速转动，齿圈之间的转速差相对较小，能够实现快速换档。本方案的倒退制动器位于壳体附近，可以非常方便的通过外壳设计控制信号的管路或线路，简化变速器的结构，提高部件的可靠性，并降低生产制造的成本。
可以进一步的，前进行星变速单元按传动比数值依增序或降序布置。这样两相邻前进行星变速单元的的行星架之间的距离比较接近，可以缩小前进连接部件的体积或重量。倒退行星变速单元布置在最小传动比数值的前进行星单元外侧。这样最小传动比数值的前进行星单元的行星架和倒退行星变速单元的行星架之间的距离比较近，可以缩小倒退连接部件的体积或重量。
可以进一步的，前进行星变速单元的齿圈的直径相等。这样前进制动器可以采用相同的结构，单一规格的前进制动器有利于批量化生产，降低成本。
可以进一步的，前进制动器和倒退制动器上设置有永磁体部件60，壳体外表面设置有电磁体部件70，电磁体部件与永磁体部件通过磁力控制前进制动器和倒退制动器。这样就不需要在壳体上设置控制制动器的孔路，简化壳体的结构，降低壳体制造的难度，避免液压管路漏油的现象。
优选的，当电磁体部件与永磁体部件的磁力为引力时，前进制动器处于结合状态。相比斥力而言，引力能够使电磁体部件与永磁体部件的相对位置关系更稳定。
优选的，电磁体部件在不接通电流时，前进制动器和倒退制动器处于分离状态。这样，当变速器在意外情况，处于断电状态时，所有前进制动器分离，倒退制动器分离，形成空档，提高车辆的安全性。
可选的，自动变速器还包括一个主轴离合器80，主轴离合器的两端分别连接主轴和最外侧的前进行星变速单元的行星架。当前进制动器和后退制动器处于分离状态，主轴离合器处于结合状态时，形成另一个前进工作档位。该前进工作档位是传动力不经过变速而直接输出，传动效率高。
可以进一步的，太阳轮与主轴采用焊接、铸造或锻造成为一体成型的结构。因为前进变速单元的太阳轮和倒退变速单元的太阳轮设置在主轴上，所以可以将其做成一体成型结构，这样有利于提高结构的强度、延长使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一个方面的结构图；
图2为本发明的另一个方面的结构图；
图3为本发明一种优化实施例的结构图；
图4为本发明有关磁力控制制动器三种示例的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一种优化实施例(参见附图3)，下面只介绍较为关键的部分，其它部分的信息请参考发明内容。该实施例共有八个前进变速单元，以及八个前进制动器；共有七个前进连接部件50连接了这八个前进变速单元的行星架33，他们在一起整体转动；还有一个倒退行星变速单元，一个倒退制动器140，一个倒退连接部件150；倒退连接部件连接的是倒退行星变速单元的齿圈和前进变速单元的行星架。
本实施例共得到八个前进档位和一个倒退档位。当其中一个前进制动器结合，其他的前进制动器和倒退制动器分离，此时是前进档。当一个倒退制动器结合，前进制动器分离，此时是倒车档。
本发明不局限于上述实施例公布的八个前进档位，根据需要，可以设计出任意三个以上前进档位的变速器，他们均落在本发明的保护范围之内。
前进连接部件与前进变速单元的行星架，不论以何种方式连接，例如螺栓、铆接、焊接、啮合等，均属于本发明的保护范围。
这八个前进变速单元依照传动比，从小到大，依次从左到右排列布置在主轴上。这样的情况下，每两个相邻前进变速单元的行星架33之间的距离较为接近，连接他们的前进连接部件50的体积和重量就会节省。
另外，这八个前进变速单元的齿圈直径相等，把前进制动器40布置在齿圈圆周的外侧，每个齿圈相连的前进制动器的形状或规格也可以相同或相似，单一规格的前进制动器有利于节约成本。而背景技术提及的已公布专利现有技术中，制动器和离合器规格各不相同，成本高昂。另外，本发明以使用制动器为主；而背景技术中大量使用离合器。通常，离合器要比制动器复杂和昂贵。
甚至，本实施例中的倒退制动器可以使用与前进制动器一样相同或相似的规格。虽然倒退制动器连接的是倒退行星变速单元的行星架，但是仍然可以延长一部分长度，将倒退制动器布置在靠近壳体的位置。
八个前进制动器与壳体的位置很近，方便布置制动器的控制线路和管路。而背景技术提及的已公布专利现有技术的方案中，在各种传动轴上布置了大量液压孔道，传动轴附近还有各种液压管路，结构复杂，生产加工难度大。
甚至，本实施例的倒退制动器与壳体位置也很近，方便布置制动器的控制线路和管路。
本实施例中，倒退变速单元位于传动比最小的前进变速单元的外侧，所以倒退行星变速单元的齿圈与传动比最小的前进变速单元的行星架距离较近，倒退连接部件的体积和重量较小。对比附图2和附图3可以看出，附图3的倒退连接部件相比附图2的倒退连接部件而言，是一个优化设计。
作为一种优化改进，由于前进制动器和倒退制动器与壳体的距离较近，对于控制方式，可以再增加永磁铁部件60和电磁体部件70，电磁体在通电的情况下产生磁性，磁性可以在不破坏壳体结构的情况下穿透壳体，传递控制信号。这样就没必要在壳体上打孔洞布置液压或电气管道。
本发明永磁铁部件和电磁体部件控制制动器的示意图(参见附图4)，示意图给出了其中三个结构案例，重点部件描述如下：
壳体10，永磁体部件60在变速箱内部，电磁体部件70在变速箱外部。201是制动鼓，202是制动带，203是弹簧；当永磁体部件被电磁体部件吸引时，制动带贴合于制动鼓之上，形成制动作用。
壳体10，301是制动鼓，302是摩擦盘，303是弹性支撑杆；当永磁体部件60被电磁体部件70排斥时，摩擦盘与制动鼓接触摩擦，形成制动作用，永磁体部件不通电时，弹性支撑杆收缩回位，摩擦盘与制动鼓脱离接触；另一种控制逻辑，是弹性支撑杆将摩擦盘压向制动鼓摩擦，形成制动作用，而永磁体部件被电磁体部件吸引，摩擦盘与制动鼓脱离接触。
壳体10，401是制动鼓，402是制动带，403是弹簧；永磁体部件60被电磁体部件70推动下，制动带与制动鼓结合；另一种控制逻辑，永磁体部件被电磁体部件吸引下，制动带与制动鼓分离。
总之，电磁体部件70通电产生磁性与永磁体部件60形成引力或斥力，带动摩擦部件运动，例如制动带或摩擦盘。
本发明的永磁铁部件和电磁体部件控制制动器的结构并不局限于上述描述的三种形式，其他任何不需要创造性劳动实现控制的结构，都属于本发明的保护范围，无论使用各种弹性部件，例如弹簧等；或各种摩擦形式，例如盘式或带式摩擦。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。