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技术领域

本发明涉及一种复合轮系动力保持型三挡自动变速器，属于汽车自动变速器技术 领域。

背景技术

汽车工业的迅速发展，在给人们生活带来便利的同时，也带来了环境和能源危机， 尤其在我国，大城市的大气污染防治迫在眉睫，而主要污染源之一就是汽车排放，汽 车的电动化有望缓解或部分解决这些问题。为此国务院2012年颁布了《节能与新能 源汽车产业发展规划(2012-2020年)》，在《发展规划》中明确提出，对“纯电动汽 车和插电式混合动力汽车产业化”要“重点推进”。

由于电动机调速范围大，且具有低速时恒转矩、高速时恒功率的特性，理论上电 动机可实现无级调速而不需要变速器。因此在动力传递方面，电动汽车多取消变速器 而采用固定速比。但事实上，这种方式驱动车辆存在许多不足：一是电动机调速范围 难以兼顾大扭矩和最高车速；二是在直接驱动车轮的情况下，电动机工作点常处于低 效率区域，既浪费电能，又提高了对电动机的要求，车辆行驶经济性不好，续航里程 有限。因此为了提高电动机运行时的效率，同时降低电动汽车对于电动机和电池的要 求，有必要对电动汽车加装多速比变速器。

目前国内有部分电动汽车配备了变速器，但基本结构仍为传统平行轴式的自动变 速器，这种变速器往往体积较大，而且换挡时存在动力中断现象，使用舒适性较差； 理论上也可以采用两个行星轮系组成多挡变速器，但结构复杂、传递效率低、加工精 度要求高；目前已产品化的电动汽车变速器通常只设置两个挡位，分别用于电动汽车 的低速起步和高速巡航，但在城市路况行驶时，往往需要以中等速度行驶，单纯以高 挡或低挡行驶都会使电动机效率变低。

发明内容

本发明的目的是提出一种复合轮系动力保持型三挡自动变速器，设计出由单排行星 齿轮系统和一对常啮合的平行轴齿轮组成的复合轮系动力保持型三挡自动变速器，使电 动汽车能够以三个挡位行驶，提高电动机的运行效率，实现电动汽车的动力不中断换 挡。

本发明提出的复合轮系动力保持型三挡自动变速器，包括输入轴、二挡输入轴、中 间轴、左半轴和右半轴；所述的输入轴的与电动机相连的一端通过轴承安装在变速器 壳上，输入轴的另一端通过第二离合器与二挡输入轴的左端相连；所述的二挡输入轴 的右端通过轴承安装在变速器壳上；所述的中间轴的两端安装在变速器壳上；所述的 左半轴的左端和右半轴的右端分别通过轴承安装在变速器壳上，左半轴和右半轴之间 设有差速器，左半轴的右端和右半轴的左端通过轴承安装在差速器的两端，差速器上 套装有主减速器从动齿轮；所述的输入轴上从左至右依次安装有高低挡主动齿轮、行 星齿轮系统和第二离合器，所述的行星齿轮系统由太阳轮、行星架、行星齿轮和齿圈 组成，所述的太阳轮与输入轴固连，所述的行星架套装在输入轴上，所述的行星齿轮 有多个，多个行星齿轮均布于太阳轮周围，行星架与行星齿轮固连，齿圈安装在所述 的第一离合器的端部，行星齿轮与太阳轮外啮合，同时行星齿轮与齿圈内啮合，所述 的第一离合器的一端与输入轴相对固定，第一离合器的另一端与行星齿轮系统的齿圈 相对固定，行星齿轮系统的齿圈与一个安装在变速器壳上的制动器的转动部分相对固 定，套装在输入轴上的行星架与所述的高低挡主动齿轮固连；所述的二挡输入轴上安 装有二挡主动齿轮；所述的中间轴上从左至右依次安装有高低挡从动齿轮、主减速器 主动齿轮和二挡从动齿轮，所述的高低挡从动齿轮与所述的输入轴上的高低挡主动齿 轮相啮合，所述的主减速器主动齿轮与所述的差速器上套装的主减速器从动齿轮相啮 合，所述的二挡从动齿轮与所述的二挡输入轴上安装的二挡主动齿轮相啮合。

本发明提出的复合轮系动力保持型三挡自动变速器，其优点是，本三挡自动变速 器中采用单排行星齿轮系统和一对常啮合的平行轴齿轮结构，使变速器的外形尺寸比 已有的平行轴式变速器和双排行星齿轮式变速器均小，因此具有轻量化优势，便于整 车布置；本三挡自动变速器中通过两个离合器和制动器的滑动摩擦进行挡位切换，无 动力中断，因而能够显著提高汽车驾驶过程中的换挡平顺性；本三挡自动变速器中实 现三挡变速，比已有的两挡变速器更适合城市路况，可有效提高电动汽车的电动机效 率。

附图说明

图1为本发明提出的复合轮系动力保持型三挡自动变速器的结构示意图。

图2为本发明的自动变速器在一挡时的动力传递路线。

图3为本发明的自动变速器在二挡时的动力传递路线。

图4为本发明的自动变速器在三挡时的动力传递路线。

图1—图4中，1是输入轴，2是高低挡主动齿轮，3是行星架，4是制动器，5 是齿圈，6是第一离合器，7是变速器壳，8是第二离合器，9是二挡主动齿轮，10是 二挡输入轴，11是太阳轮，12是行星齿轮，13是二挡从动齿轮，14是中间轴，15是 主减速器主动齿轮，16是右半轴，17是轴承，18是主减速器从动齿轮，19是差速器， 20是左半轴，21是高低挡从动齿轮，M是电动机。

具体实施方式

本发明提出的复合轮系动力保持型三挡自动变速器，其结构如图1所示，包括输入 轴1、二挡输入轴10、中间轴14、左半轴20和右半轴16。输入轴1的与电动机M相 连的一端通过轴承17安装在变速器壳7上，输入轴1的另一端通过第二离合器8与二 挡输入轴10的左端相连。二挡输入轴10的右端通过轴承17安装在变速器壳7上。中 间轴14的两端安装在变速器壳7上。左半轴20的左端和右半轴16的右端分别通过轴 承17安装在变速器壳7上，左半轴20和右半轴16之间设有差速器19，左半轴20的 右端和右半轴16的左端通过轴承17安装在差速器19的两端，差速器19上套装有主 减速器从动齿轮18。输入轴1上从左至右依次安装有高低挡主动齿轮2、行星齿轮系 统和第二离合器8。行星齿轮系统由太阳轮11、行星架3、行星齿轮12和齿圈5组成， 太阳轮11与输入轴1固连，行星架3套装在输入轴1上，行星齿轮12有多个，多个 行星齿轮12均布于太阳轮11周围，行星架3与行星齿轮12固连，齿圈5安装在第一 离合器6的端部，行星齿轮12与太阳轮11外啮合，同时行星齿轮12与齿圈5内啮合， 第一离合器6的一端与输入轴1相对固定，第一离合器6的另一端与行星齿轮系统的 齿圈5相对固定，行星齿轮系统的齿圈5与一个安装在变速器壳7上的制动器4的转 动部分相对固定，套装在输入轴1上的行星架3与高低挡主动齿轮2固连。二挡输入 轴10上安装有二挡主动齿轮9。中间轴14上从左至右依次安装有高低挡从动齿轮21、 主减速器主动齿轮15和二挡从动齿轮13，高低挡从动齿轮21与输入轴1上的高低挡 主动齿轮2相啮合，主减速器主动齿轮15与差速器19上套装的主减速器从动齿轮18 相啮合，二挡从动齿轮13与二挡输入轴10上安装的二挡主动齿轮9相啮合。

本发明的复合轮系动力保持型三挡自动变速器，其中的第一离合器6接合时，使输 入轴1和行星齿轮系统的齿圈5互连；第二离合器8接合时，使输入轴1和二挡输入 轴10互连；制动器4接合时，使行星齿轮系统的齿圈5与变速器壳7互连。

其中的第一离合器6可以采用电磁式离合器或机械式离合器。

其中的第二离合器8可以采用电磁式离合器或机械式离合器。

其中的制动器4可以采用电磁式制动器或机械式制动器。

以下结合附图，详细说明本发明提出的复合轮系动力保持型三挡自动变速器的工作 原理和工作过程：

图2所示为所述的变速器一挡时的动力传递路线，自动变速器的一挡用于汽车起步、 爬坡、低速行驶和倒车。变速器位于一挡时，第一离合器6、第二离合器8均断开，制动 器4接合，以使变速器壳7与行星齿轮系统的齿圈5互连，电动机M的动力经过输入轴1 传递到行星齿轮系统的太阳轮11，此时由于齿圈5被固定在变速器壳7上，行星齿轮系统 的太阳轮11与行星架3之间通过行星齿轮12产生一个大于1的速比，动力经过行星齿轮 12、行星架3传递至高低挡主动齿轮2，再通过高低挡从动齿轮21、中间轴14、主减速器 主动齿轮15、主减速器从动齿轮18、差速器19传递到左半轴20、右半轴16，从而驱动 车轮。

图3所示为自动变速器二挡时的动力传递路线，自动变速器的二挡用于汽车中速行驶。 变速器位于二挡时，制动器4、第一离合器6均断开，第二离合器8接合，以使输入轴1 与二挡输入轴10互连，电动机M的动力经过输入轴1传递到二挡输入轴10，再通过二挡 主动齿轮9、二挡从动齿轮13、中间轴14、主减速器主动齿轮15、主减速器从动齿轮18、 差速器19传递到左半轴20、右半轴16，从而驱动车轮。在此过程中，通过二挡主动齿轮 9和二挡从动齿轮13的啮合，可以产生一个大于1但小于一挡的速比，形成二挡。

图4所示为自动变速器三挡时的动力传递路线，自动变速器的三挡用于汽车高速行驶， 也可称为直接挡。变速器位于三挡时，制动器4、第二离合器8均断开，第一离合器6接 合，以使输入轴1与行星齿轮系统的齿圈5互连，电动机M的动力经过输入轴1传递到行 星齿轮系统的太阳轮11和齿圈5，此时由于齿圈5与太阳轮11互连，因此行星齿轮系统 以一个整体同步旋转，行星齿轮系统的太阳轮11与行星架3之间的速比为1，动力经过行 星架3传递至高低挡主动齿轮2，再通过高低挡从动齿轮21、中间轴14、主减速器主动齿 轮15、主减速器从动齿轮18、差速器19传递到左半轴20、右半轴16，从而驱动车轮。

当第一离合器6、第二离合器8、制动器4全部断开时，变速器处于空挡，可满足电 动汽车拖行或维修的需要。

变速器从一挡切换至二挡时，制动器4逐渐断开，同时第二离合器8逐渐接合，第一 离合器6保持断开状态，以使齿圈5逐渐与变速器壳7断开，输入轴1逐渐与二挡输入轴 10互连，当输入轴1与二挡输入轴10完全互连时，完成从一挡到二挡的切换。

变速器从二挡切换至一挡时，第二离合器8逐渐断开，同时制动器4逐渐接合，第一 离合器6保持断开状态，以使输入轴1逐渐与二挡输入轴10断开，齿圈5逐渐与变速器 壳7互连，当齿圈5与变速器壳7完全互连时，完成从二挡到一挡的切换。

变速器从二挡切换至三挡时，第二离合器8逐渐断开，同时第一离合器6逐渐接合， 制动器4保持断开状态，以使输入轴1逐渐与二挡输入轴10断开，并逐渐与齿圈5互连， 当齿圈5与输入轴1完全互连时，完成从二挡到三挡的切换。

变速器从三挡切换至二挡时，第一离合器6逐渐断开，同时第二离合器8逐渐接合， 制动器4保持断开状态，以使输入轴1逐渐与齿圈5断开，并逐渐与二挡输入轴10互连， 当输入轴1与二挡输入轴10完全互连时，完成从三挡到二挡的切换。

变速器从一挡切换至三挡时，制动器4逐渐断开，同时第一离合器6逐渐接合，第二 离合器8保持断开状态，以使齿圈5逐渐与变速器壳7断开，并逐渐与输入轴1互连，当 齿圈5与输入轴1完全互连时，完成从一挡到三挡的切换。

变速器从三挡切换至一挡时，第一离合器6逐渐断开，同时制动器4逐渐接合，第二 离合器8保持断开状态，以使齿圈5逐渐与输入轴1断开，并逐渐与变速器壳7互连，当 齿圈5与变速器壳7完全互连时，完成从三挡到一挡的切换。