一种五档行星自动变速器

技术领域

本发明涉及变速器领域，具体涉及一种五档行星自动变速器。

背景技术

自动变速器具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优点，已成为现代轿车配置的一种发展方向。装有自动变速器的汽车能根据路面状况自动变速变矩，驾驶者可以全神贯注地注视路面交通而不会被换挡操作搞得手忙脚乱。

汽车自动变速器常见的有三种型式：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)；其中AT变速器对速度变化反应较慢，换挡挫顿感明显，油耗相对较高，并且档位增多后变速箱体积和重量增大明显，这不仅制约了AT变速器向更多档位和更高平顺性方向的发展，也使其价格相对比较昂贵；CVT变速器依靠钢带进行无级变速，换挡平顺性较好，但其制造和维修成本同样较高，并且其可传递的扭矩上限较低，传动钢带易磨损，导致其寿命较为有限；AMT变速器技术难度和制造成本相对较低，但其换挡顿挫感较为强烈，而且由于换挡时间长，换挡时会明显感觉到动力中断，甚至坡起时会出现溜车的情况。现有常用的自动变速器的核心专利和技术大多掌握在外国厂商手中，因此开发出功能合理、稳定可靠的自动变速器具有显著的经济效益和社会意义。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种五档行星自动变速器，其结构新颖，占用空间小。

本发明采取的技术方案为：一种五档行星自动变速器，包括外壳、第四齿轮、中心轴、中心齿轮、内齿圈、行星齿轮、行星架、输出轴、螺纹杆、电机、第三齿轮、第二齿轮塔、第一齿轮塔、第二锥齿轮、第一锥齿轮、输入轴、滑动架、第一保持杆、从动齿轮、从动副齿轮、第二保持杆、传动齿轮、驱动齿轮、驱动副齿轮、密封盖、保持片、电推杆，其特征在于：外壳是支撑主体，输入轴与外壳构成转动副，并通过第一锥齿轮和第二锥齿轮驱动第一齿轮塔旋转，第一齿轮塔通过由滑动架、第一保持杆、从动齿轮、从动副齿轮、第二保持杆、传动齿轮、驱动齿轮、驱动副齿轮、保持片构成的传动装置驱动第二齿轮塔旋转，第二齿轮塔通过第三齿轮、第四齿轮驱动中心轴和中心齿轮转动，中心齿轮通过三个行星齿轮驱动输出轴转动，电推杆用于控制第一齿轮塔与第二齿轮塔之间传动的通断，电机安装于密封盖上，并通过旋转螺纹杆改变滑动架的位置，从而实现输入轴与输出轴之间的档位变换。

作为优选，所述的外壳是变速器的支撑主体，其内部两侧壁倾斜设置有四条导轨，密封盖通过螺钉紧固安装于外壳左侧，输入轴安装于外壳上侧并通过三个轴承与外壳构成转动副，第一锥齿轮与输入轴下端同轴紧固连接，中心轴安装于外壳内部并通过两个轴承与外壳构成转动副，第四齿轮与中心轴左端同轴紧固连接，中心齿轮与中心轴右端同轴紧固连接，内齿圈固定安装于外壳内部，输出轴通过两个轴承与外壳右端构成转动副，行星架与输出轴左端同轴紧固连接，行星架左侧周向均布设有三个短轴，每个短轴上均转动安装有一个行星齿轮，三个行星齿轮安装于中心齿轮和内齿圈之间，并与后两者均构成齿轮啮合关系，从而中心齿轮、内齿圈、行星架和三个行星齿轮构成行星轮系。

作为优选，所述的第一齿轮塔上设有五层齿轮结构，五层齿轮结构的分度圆直径成等差数列并构成五个档位，第一齿轮塔安装于外壳内部并构成转动副，且大端向左小端向右，第二锥齿轮与第一齿轮塔左端同轴紧固连接，第二锥齿轮与第一锥齿轮构成齿轮啮合传动，第二齿轮塔上设有的五层齿轮结构的参数与第一齿轮塔上的五层齿轮结构相同，第二齿轮塔安装于外壳内部并构成转动副，且大端向右小端向左，第二齿轮塔位于第一齿轮塔上方，且两者的中心轴线相互平行，第三齿轮与第二齿轮塔右端同轴紧固连接，第三齿轮与第四齿轮构成齿轮啮合传动。

作为优选，滑动架安装于外壳内部，滑动架左端设有的两个滑块结构和右端设有的两个滑块结构分别与外壳内部两侧壁的四条导轨配合安装，使滑动架与外壳构成移动副，滑动架靠近左端位置设置有螺纹孔，靠近其中间位置设有圆孔和长槽孔，第二保持杆安装于圆孔内构成转动副，两个传动齿轮分别同轴紧固安装于第二保持杆两端，第一保持杆可在长槽孔内滑动，驱动齿轮位于第一保持杆和第二保持杆之间下侧，两个驱动副齿轮分别同轴紧固安装于驱动齿轮两端，驱动齿轮两端通过两个保持片与第一保持杆转动连接，并且驱动齿轮两端还通过两个保持片与第二保持杆转动连接，使驱动副齿轮始终与传动齿轮啮合，从动齿轮位于第一保持杆和第二保持杆之间上侧，两个从动副齿轮分别同轴紧固安装于从动齿轮两端，从动齿轮两端通过两个保持片与第一保持杆转动连接，并且从动齿轮两端还通过两个保持片与第二保持杆转动连接，使从动副齿轮始终与传动齿轮啮合。

作为优选，电机后端通过螺钉紧固安装于密封盖右侧，电机的输出轴与螺纹杆紧固连接，螺纹杆与螺纹孔配合安装构成螺纹传动，电机通过驱动螺纹杆转动以改变滑动架的档位位置，电推杆左端与第一保持杆构成转动副，电推杆右端与滑动架右端固定连接。

初始状态时，电推杆伸长并推动第一保持杆在长槽孔内向左滑动，在八个保持片的推力作用下，驱动齿轮向下移动并与第一齿轮塔的一个齿轮啮合，从动齿轮向上移动并与第二齿轮塔上相对应的一个齿轮啮合。

来自发动机或电动机的动力驱动输入轴转动后，第一锥齿轮通过第二锥齿轮驱动第一齿轮塔转动，第一齿轮塔通过齿轮啮合关系使驱动齿轮和驱动副齿轮转动，驱动副齿轮通过与传动齿轮、从动副齿轮之间的齿轮啮合关系，驱动从动副齿轮和从动齿轮转动，从动齿轮通过与第二齿轮塔的齿轮啮合关系，驱动第二齿轮塔和第三齿轮转动，第三齿轮通过第四齿轮驱动中心轴和中心齿轮转动，中心齿轮又通过三个行星齿轮和行星架驱动输出轴转动，输出轴再将动力传递至车轮或其他执行机构。

当需要变换档位时，首先电推杆收缩并拉动第一保持杆向右移动，在八个保持片的拉力作用下，驱动齿轮向上移动并与第一齿轮塔上的齿轮脱离啮合，从动齿轮向下移动并与第二齿轮塔上的齿轮脱离啮合，之后电机通过螺纹杆使滑动架移动至合适的档位后，电推杆伸长并推动第一保持杆向左移动，在八个保持片的推力作用下，驱动齿轮向下移动并与第一齿轮塔上的对应齿轮啮合，从动齿轮向上移动并与第二齿轮塔上的对应齿轮啮合，从而完成换档动作；滑动架在其行程左端时传动比最小，适用于高速行驶，滑动架在其行程右端时传动比最大，适用于低速行驶。

本发明的有益效果：

①变换档位时，首先使驱动齿轮与第一齿轮塔脱离啮合、从动齿轮与第二齿轮塔脱离接触，再移动驱动齿轮和从动齿轮的位置进行档位变换，传动结构非常紧凑，以创新性的设计解决了多档位传动装置结构复杂、体积臃肿的问题；

②档位数量易于调整，增加齿轮塔上的齿轮数量即可增加档位，减少齿轮塔上的齿轮数量便可减少档位，可根据实际需要调整档位数量，而变速箱尺寸不会有较大变化，便于实现变速器的规范化和模块化；

③变速器内部采用了行星轮系减速结构，具有传动比大，体积小，传动平稳，传动效率高，轮齿间载荷分布均匀，抗冲击振动能力强等优点；

④结构紧凑，占用空间小，能有效减少整车或设备的体积和重量，有利于减少能耗，减少碳排放。

附图说明

图1为变速器的整体结构示意图。

图2为变速器的纵向剖面结构示意图。

图3为变速器的纵向剖面结构示意图。

图4为变速机构的局部示意图。

图5为变速器的横向剖面结构示意图。

图6为变速器的横向剖面结构示意图。

图7为变速器的爆炸示意图。

图8为滑动架的结构示意图。

附图标号：1外壳、2第四齿轮、3中心轴、4中心齿轮、5内齿圈、6行星齿轮、7行星架、8输出轴、9螺纹杆、10电机、11第三齿轮、12第二齿轮塔、13第一齿轮塔、14第二锥齿轮、15第一锥齿轮、16输入轴、17滑动架、17.1螺纹孔、17.2圆孔、17.3长槽孔、18第一保持杆、19从动齿轮、19.1从动副齿轮、20第二保持杆、20.1传动齿轮、21驱动齿轮、21.1驱动副齿轮、22密封盖、23保持片、24电推杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1至图8所示，一种五档行星自动变速器，包括外壳1、第四齿轮2、中心轴3、中心齿轮4、内齿圈5、行星齿轮6、行星架7、输出轴8、螺纹杆9、电机10、第三齿轮11、第二齿轮塔12、第一齿轮塔13、第二锥齿轮14、第一锥齿轮15、输入轴16、滑动架17、第一保持杆18、从动齿轮19、从动副齿轮19.1、第二保持杆20、传动齿轮20.1、驱动齿轮21、驱动副齿轮21.1、密封盖22、保持片23、电推杆24，其特征在于：外壳1是支撑主体，输入轴16与外壳1构成转动副，并通过第一锥齿轮15和第二锥齿轮14驱动第一齿轮塔13旋转，第一齿轮塔13通过由滑动架17、第一保持杆18、从动齿轮19、从动副齿轮19.1、第二保持杆20、传动齿轮20.1、驱动齿轮21、驱动副齿轮21.1、保持片23构成的传动装置驱动第二齿轮塔12旋转，第二齿轮塔12通过第三齿轮11、第四齿轮2驱动中心轴3和中心齿轮4转动，中心齿轮4通过三个行星齿轮6驱动输出轴8转动，电推杆24用于控制第一齿轮塔13与第二齿轮塔12之间传动的通断，电机10安装于密封盖22上，并通过旋转螺纹杆9改变滑动架17的位置，从而实现输入轴16与输出轴8之间的档位变换。

所述的外壳1是变速器的支撑主体，其内部两侧壁倾斜设置有四条导轨，密封盖22通过螺钉紧固安装于外壳1左侧，输入轴16安装于外壳1上侧并通过三个轴承与外壳1构成转动副，第一锥齿轮15与输入轴16下端同轴紧固连接，中心轴3安装于外壳1内部并通过两个轴承与外壳1构成转动副，第四齿轮2与中心轴3左端同轴紧固连接，中心齿轮4与中心轴3右端同轴紧固连接，内齿圈5固定安装于外壳1内部，输出轴8通过两个轴承与外壳1右端构成转动副，行星架7与输出轴8左端同轴紧固连接，行星架7左侧周向均布设有三个短轴，每个短轴上均转动安装有一个行星齿轮6，三个行星齿轮6安装于中心齿轮4和内齿圈5之间，并与后两者均构成齿轮啮合关系，从而中心齿轮4、内齿圈5、行星架7和三个行星齿轮6构成行星轮系。

所述的第一齿轮塔13上设有五层齿轮结构，五层齿轮结构的分度圆直径成等差数列并构成五个档位，第一齿轮塔13安装于外壳1内部并构成转动副，且大端向左小端向右，第二锥齿轮14与第一齿轮塔13左端同轴紧固连接，第二锥齿轮14与第一锥齿轮15构成齿轮啮合传动，第二齿轮塔12上设有的五层齿轮结构的参数与第一齿轮塔13上的五层齿轮结构相同，第二齿轮塔12安装于外壳1内部并构成转动副，且大端向右小端向左，第二齿轮塔12位于第一齿轮塔13上方，且两者的中心轴线相互平行，第三齿轮11与第二齿轮塔12右端同轴紧固连接，第三齿轮11与第四齿轮2构成齿轮啮合传动。

滑动架17安装于外壳1内部，滑动架17左端设有的两个滑块结构和右端设有的两个滑块结构分别与外壳1内部两侧壁的四条导轨配合安装，使滑动架17与外壳1构成移动副，滑动架17靠近左端位置设置有螺纹孔17.1，靠近其中间位置设有圆孔17.2和长槽孔17.3，第二保持杆20安装于圆孔17.2内构成转动副，两个传动齿轮20.1分别同轴紧固安装于第二保持杆20两端，第一保持杆18可在长槽孔17.3内滑动，驱动齿轮21位于第一保持杆18和第二保持杆20之间下侧，两个驱动副齿轮21.1分别同轴紧固安装于驱动齿轮21两端，驱动齿轮21两端通过两个保持片23与第一保持杆18转动连接，并且驱动齿轮21两端还通过两个保持片23与第二保持杆20转动连接，使驱动副齿轮21.1始终与传动齿轮20.1啮合，从动齿轮19位于第一保持杆18和第二保持杆20之间上侧，两个从动副齿轮19.1分别同轴紧固安装于从动齿轮19两端，从动齿轮19两端通过两个保持片23与第一保持杆18转动连接，并且从动齿轮19两端还通过两个保持片23与第二保持杆20转动连接，使从动副齿轮19.1始终与传动齿轮20.1啮合。

电机10后端通过螺钉紧固安装于密封盖22右侧，电机10的输出轴与螺纹杆9紧固连接，螺纹杆9与螺纹孔17.1配合安装构成螺纹传动，电机10通过驱动螺纹杆9转动以改变滑动架17的档位位置，电推杆24左端与第一保持杆18构成转动副，电推杆24右端与滑动架17右端固定连接。

初始状态时，电推杆24伸长并推动第一保持杆18在长槽孔17.3内向左滑动，在八个保持片23的推力作用下，驱动齿轮21向下移动并与第一齿轮塔13的一个齿轮啮合，从动齿轮19向上移动并与第二齿轮塔12上相对应的一个齿轮啮合。

来自发动机或电动机的动力驱动输入轴16转动后，第一锥齿轮15通过第二锥齿轮14驱动第一齿轮塔13转动，第一齿轮塔13通过齿轮啮合关系使驱动齿轮21和驱动副齿轮21.1转动，驱动副齿轮21.1通过与传动齿轮20.1、从动副齿轮19.1之间的齿轮啮合关系，驱动从动副齿轮19.1和从动齿轮19转动，从动齿轮19通过与第二齿轮塔12的齿轮啮合关系，驱动第二齿轮塔12和第三齿轮11转动，第三齿轮11通过第四齿轮2驱动中心轴3和中心齿轮4转动，中心齿轮4又通过三个行星齿轮6和行星架7驱动输出轴8转动，输出轴8再将动力传递至车轮或其他执行机构。

当需要变换档位时，首先电推杆24收缩并拉动第一保持杆18向右移动，在八个保持片23的拉力作用下，驱动齿轮21向上移动并与第一齿轮塔13上的齿轮脱离啮合，从动齿轮19向下移动并与第二齿轮塔12上的齿轮脱离啮合，之后电机10通过螺纹杆9使滑动架17移动至合适的档位后，电推杆24伸长并推动第一保持杆18向左移动，在八个保持片23的推力作用下，驱动齿轮21向下移动并与第一齿轮塔13上的对应齿轮啮合，从动齿轮19向上移动并与第二齿轮塔12上的对应齿轮啮合，从而完成换档动作；滑动架17在其行程左端时传动比最小，适用于高速行驶，滑动架17在其行程右端时传动比最大，适用于低速行驶。

“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。