一种适用于中小型汽车的5AT自动变速器传动系统

摘要

一种适用于中小型汽车的5AT自动变速器传动系统，其通过将一个行星齿轮组、三个锥齿轮组和若干个离合器和制动器组合起来，实现五个前进挡和一个倒档。该自动变速器传动系统所采用的齿轮传动形式为行星齿轮传动与定轴齿轮传动串联组合的方式，兼具两者优点，提高了动力传输的性能和工作稳定性，降低了燃料消耗。此外，其具有较多的速比，提高了中小型汽车的动力性和经济性。

说明书

技术领域

 本发明涉及一种适用于中小型汽车的5速自动变速器，更具体的是涉及一种5AT自动变速器传动系统。

背景技术

汽车自动变速器常见的有四种型式：分别是液力自动变速器（AT）、机械无级自动变速器（CVT）、电控机械自动变速器（AMT）、双离合器自动变速器（DCT）。在汽车上普遍使用的是AT自动变速器，其齿轮传动形式主要是行星齿轮传动，并且采用两排或多排行星轮系串联传动的形式传递动力。行星齿轮传动与定轴齿轮传动相比有一系列独特的优点，即：行星传动是一种常啮合传动，特别有利于实现动力换档或自动换档；它是共轴式传动，与定轴式相比，可明显缩小变速器径向尺寸；由于它是多点啮合传动，故在传递同样力矩时可用小的齿轮模数，从而尺寸小、重量轻；此外多点啮合的对称性，不仅使径向力平衡，且使运动平稳、抗冲击和振动能力强、寿命长。但是与定轴齿轮传动相比，其缺点是：结构复杂、制造和安装比较困难；且液力自动变速器较手动变速器传动效率要低很多。

双离合器式自动变速器通过两个离合器的交替结合来完成换档过程，所以换档时迅速平稳，不仅保证了车辆的加速性，而且极大地提高了换档舒适性。双离合器式自动变速器由于采用定轴齿轮传动系统，所以传动效率高、燃油经济性好。但是由于其结构采用定轴齿轮传动，所以与液力自动变速器相比，双离合器式自动变速器的径向尺寸较大，因而布置在汽车上相对困难。且由于双离合器式自动变速器是由平行轴式手动变速器发展而来的，所以其采用的齿轮数量就相对较多，因此在加工成本上会高一些。

因此，若发明一种采用齿轮传动形式为行星齿轮传动与定轴齿轮传动串联组合，具备传动效率较高、换档迅速平稳、动力性和经济性较好的自动变速器传动方案，必然有广阔的应用前景。

发明内容

本发明提出了一种适用于中小型汽车的5AT自动变速器传动系统，其目的在于为中小型汽车提供一种兼具行星齿轮传动形式与定轴齿轮传动形式两者优点，且有较多档位的自动变速器，从而提高自动变速器的工作稳定性和使用寿命，以及汽车的换挡动力性和驾驶舒适性。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案如下：

一种适用于中小型汽车的5AT自动变速器传动系统，包括：输入轴（Ⅰ）、离合器组（C1、C2、C3、C4）、制动器组（B1、B2）、2K-H行星齿轮传动组（1、2、H1、3）、一级锥齿轮组（4、5）、二级锥齿轮组（6、7）、三级锥齿轮组（8、9）、主减速齿轮组（10、11、12、13）、差速器（14）、输出轴（Ⅷ）、车轮（15）以及各中间传动轴。

所述输入轴（Ⅰ）与离合器组相连，通过离合器组（C1、C2、C3、C4）与制动器组（B1、B2）的分离与结合，控制2K-H行星齿轮传动组与各级锥齿轮组的协调工作，实现变速器的自动换挡功能，并经主减速齿轮组将动力输送至输出轴（Ⅷ），最终由车轮（15）输出，从而完成自动变速器的动力传递。

所述离合器组包括第一离合器（C1）、第二离合器（C2）、第三离合器（C3）和第四离合器（C4）；所述制动器组包括第一制动器（B1）和第二制动器（B2）。

所述2K-H行星齿轮传动组包括太阳轮（1）、行星轮（2）、行星架（H1）和从动齿轮（3）；所述一级锥齿轮组包括一级主动锥齿轮（4）和一级从动锥齿轮（5）；所述二级锥齿轮组包括二级主动锥齿轮（6）和二级从动锥齿轮（7）；所述三级锥齿轮组包括三级主动锥齿轮（8）和三级从动锥齿轮（9）；所述主减速齿轮组包括右主动齿轮（10）、右从动齿轮（11）、左主动齿轮（12）、左从动齿轮（13）。

所述中间传动轴包括左内输入轴（Ⅱ）、左外输入轴（Ⅲ）、传动轴（Ⅳ）、右外输入轴（Ⅴ）、右中间输入轴（Ⅵ）、右内输入轴（Ⅶ）和中间轴（Ⅸ）。

所述的第一离合器（C1）和第二离合器（C2）通过花键分别与左内输入轴（Ⅱ）和左外输入轴（Ⅲ）固连，左内输入轴（Ⅱ）上设有太阳轮（1），左外输入轴（Ⅲ）上设有一级主动锥齿轮（4），一级主动锥齿轮（4）通过行星架（H1）与行星轮（2）相连；所述的第三离合器（C3）和第四离合器（C4）通过花键分别与右外输入轴（Ⅴ）和右中间输入轴（Ⅵ）固连，右外输入轴（Ⅴ）上设有二级主动锥齿轮（6），右中间输入轴（Ⅵ）上安装有第一制动器（B1），右内输入轴（Ⅶ）上依次设有从动齿轮（3）和第二制动器（B2）。

所述中间轴（Ⅸ）上依次设有一级从动锥齿轮（5）、二级从动锥齿轮（7）和三级主动锥齿轮（8）。

所述三级主动锥齿轮（8）通过传动轴（Ⅳ）与主减速齿轮组的右主动齿轮（10）相连，左从动齿轮（13）通过差速器（14）与输出轴（Ⅷ）相连，输出轴与车轮（15）相连。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1. 与液力自动变速器相比，由于系统中包含定轴系统，因此其传动效率较高，换挡平稳性较好；

2. 与双离合器自动变速器相比，由于系统采用的是行星齿轮传动系统与定轴齿轮传动系统串联的传动形式，所以传动系统动力传递更加平稳，且无同步器挂档造成的换挡冲击，齿轮模数较小，可减小径向尺寸。

附图说明：

图1 为本发明的结构示意图。

上图中：太阳轮1，行星轮2，行星架H1，从动齿轮3，一级主动锥齿轮4，一级从动锥齿轮5，二级主动锥齿轮6，二级从动锥齿轮7，三级主动锥齿轮8，三级从动锥齿轮9，右主动齿轮10，右从动齿轮11，左主动齿轮12，左从动齿轮13，差速器14，车轮15；输入轴Ⅰ，左内输入轴Ⅱ，左外输入轴Ⅲ，传动轴Ⅳ，右外输入轴Ⅴ，右中间输入轴Ⅵ，右内输入轴Ⅶ，输出轴Ⅷ，中间轴Ⅸ；第一离合器C1，第二离合器C2，第三离合器C3，第四离合器C4，第一制动器B1，第二制动器B2；其中左内输入轴Ⅱ、左外输入轴Ⅲ和传动轴Ⅳ同轴心，右外输入轴Ⅴ、右中间输入轴Ⅵ和右内输入轴Ⅶ同轴心，一级从动锥齿轮5、二级从动锥齿轮7和三级主动锥齿轮8同轴（中间轴Ⅸ）。

具体实施方式：

下面结合附图，通过实施例对本发明一种适用于中小型汽车的5AT自动变速器传动系统作进一步地说明。

实施实例：

所述5AT自动变速器通过离合器组（C1、C2、C3、C4）与制动器组（B1、B2）的分离与结合，实现变速器档位变换。发动机的动力，传递至输入轴（Ⅰ），而其与离合器组相连，再经过2K-H行星齿轮传动组与各级锥齿轮组，并经主减速齿轮组将动力输送至输出轴（Ⅷ），最终由车轮（15）输出，从而完成自动变速器的动力传递。

以实际开发某型汽车为例，所选挡位数为5，各档位传动比分别为13.04、8.50、6.84、4.71、3.50，倒档传动比为12.78。根据齿轮计算方法，计算得出各齿轮的齿数如表1所示。

表1 齿轮齿数表

齿轮太阳轮行星轮从动齿轮一级主动锥齿轮一级从动锥齿轮二级主动锥齿轮二级从动锥齿轮齿数17171741354775齿轮三级主动锥齿轮三级从动锥齿轮右主动齿轮右从动齿轮左主动齿轮左从动齿轮 齿数6010223432768 

如附图1所示，一种适用于中小型汽车的5AT自动变速器使用了2个换挡执行元件：4个离合器、2个制动器。

各个挡位的执行元件如表2所示。

表2 换挡执行元件工作表

该5AT自动变速器的五个前进挡和一个倒挡的动力传递路线如下：

1. D1档的实现：

离合器C1结合，制动器B2工作，此时行星齿轮组（1、2、3、H1）作为整体输出动力，制动器B1工作，中间轴（Ⅸ）固定，动力经行星齿轮组传递至一级主动锥齿轮（4），通过一级从动锥齿轮（5）传递至中间轴（Ⅸ），再经三级主动锥齿轮（8）、三级从动锥齿轮（9）、右主动齿轮（10）、右从动齿轮（11）、左主动齿轮（12）、左从动齿轮（13）、差速器（14）传递至输出轴（Ⅷ），最终由其相连的车轮（15）输出动力。

2. D2档的实现：

离合器C1结合，制动器B2工作，此时行星齿轮组（1、2、3、H1）作为整体输出动力，中间轴（Ⅸ）可绕右外输入轴Ⅴ、右中间输入轴Ⅵ和右内输入轴Ⅶ共同轴心旋转，动力经行星齿轮组传递至一级主动锥齿轮（4），再传递至与其相啮合的一级从动锥齿轮（5），与此同时，离合器C3结合，动力经二级主动锥齿轮（6）传递至二级从动锥齿轮（7），然后分别通过一级从动锥齿轮（5）和二级从动锥齿轮（7）将动力传递至中间轴（Ⅸ）进行耦合，再经三级主动锥齿轮（8）、三级从动锥齿轮（9）、右主动齿轮（10）、右从动齿轮（11）、左主动齿轮（12）、左从动齿轮（13）、差速器（14）传递至输出轴（Ⅷ），最终由其相连的车轮（15）输出动力。

3. D3档的实现：

离合器C2结合，制动器B1工作，此时行星齿轮组（1、2、3、H1）不参与工作，中间轴（Ⅸ）固定，动力经一级主动锥齿轮（4）传递至一级从动锥齿轮（5），并由一级从动锥齿轮（5）传递至中间轴（Ⅸ），再经三级主动锥齿轮（8）、三级从动锥齿轮（9）、右主动齿轮（10）、右从动齿轮（11）、左主动齿轮（12）、左从动齿轮（13）、差速器（14）传递至输出轴（Ⅷ），最终由其相连的车轮（15）输出动力。

4. D4档的实现：

离合器C2结合，此时行星齿轮组（1、2、3、H1）不参与工作，中间轴（Ⅸ）可绕右外输入轴Ⅴ、右中间输入轴Ⅵ和右内输入轴Ⅶ共同轴心旋转，动力经一级主动锥齿轮（4）传递至一级从动锥齿轮（5），与此同时，离合器C3结合，动力经二级主动锥齿轮（6）传递至二级从动锥齿轮（7），然后分别通过一级从动锥齿轮（5）和二级从动锥齿轮（7）将动力传递至中间轴（Ⅸ）进行耦合，再经三级主动锥齿轮（8）、三级从动锥齿轮（9）、右主动齿轮（10）、右从动齿轮（11）、左主动齿轮（12）、左从动齿轮（13）、差速器（14）传递至输出轴（Ⅷ），最终由其相连的车轮（15）输出动力。

5. D5档的实现：

离合器C1结合，制动器B2工作，此时行星齿轮组（1、2、3、H1）作为整体输出动力，中间轴（Ⅸ）可绕右外输入轴Ⅴ、右中间输入轴Ⅵ和右内输入轴Ⅶ共同轴心旋转，动力经行星齿轮组传递至一级主动锥齿轮（4），再传递至与其相啮合的一级从动锥齿轮（5），与此同时，离合器C3结合，动力经二级主动锥齿轮（6）传递至二级从动锥齿轮（7），离合器C4结合，驱动中间轴（Ⅸ）旋转，然后分别通过一级从动锥齿轮（5）和二级从动锥齿轮（7）将动力传递至中间轴（Ⅸ）进行耦合，再经三级主动锥齿轮（8）、三级从动锥齿轮（9）、右主动齿轮（10）、右从动齿轮（11）、左主动齿轮（12）、左从动齿轮（13）、差速器（14）传递至输出轴（Ⅷ），最终由其相连的车轮（15）输出动力。

6. R档的实现：

离合器C3结合，制动器B1工作，此时行星齿轮组（1、2、3、H1）不参与工作，中间轴（Ⅸ）固定，动力经二级主动锥齿轮（6）传递至二级从动锥齿轮（7），并由二级从动锥齿轮（7）传递至中间轴（Ⅸ），再经三级主动锥齿轮（8）、三级从动锥齿轮（9）、右主动齿轮（10）、右从动齿轮（11）、左主动齿轮（12）、左从动齿轮（13）、差速器（14）传递至输出轴（Ⅷ），最终由其相连的车轮（15）输出动力。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。