本發明提供一種七擋自動變速器，它是一種行星齒輪結構七擋自動變速器，涉及一種適合在乘用車的可動力換擋的自動變速器，其作為一種動力傳動裝置特別適用于前置前驅型乘用車輛。屬于汽車傳動系統技術領域。

背景技術：

為提高車輛的燃油經濟性以及提升其駕駛性能，乘用車自動變速器的擋位數在不斷增加。在乘用車領域，自動變速器(at)的布置方式有采用縱置布置方式的(應用于前置后驅型車輛)，也有采用橫置布置方式(應用于前置前驅型車輛)，也有采用直列布置方式的(應用于后置后驅動)。自動變速器有所有的齒輪組均由行星排組成的，也有齒輪組由行星排和正齒輪組組成的。

專利cn103470704a就描述了這樣一種可動力換擋的多擋位自動變速器，其箱體內有兩個軸系、三個行星排、三對圓柱齒輪、四個離合器和一個制動器。將第一行星排布置在第一軸系上，其余兩個行星排布置在第二軸系上，三對圓柱齒輪布置在兩個軸系上，由此，該變速器可增大徑向尺寸而大大縮小軸向尺寸，特別適合于前置橫向布置方式。該變速器用五個換擋元件實現了八個前進擋和一個倒擋，相鄰擋位之間的切換只需要變更一個換擋元件。它的缺點是：采用兩個軸系，相對于采用單一軸系的變速器傳動效率更低，并且由于其三對齒輪和三個行星排，造成油路的布置困難。

專利cn105114561a同樣描述了一種可動力換擋的多擋位自動變速器，在一個軸系上布置四個行星齒輪組、三個制動器和三個離合器。離合器和制動器這七個換擋原件可原則性的被操作從而實現九個前進擋和一個倒擋。該變速器有如下有點：我們知道，自動變速器擋位越多，對整車的燃油經濟性和動力性越有利，故其能有效提高這兩方面性能。它的缺點是：四個行星排的連接方式太復雜，加上其較多的構件造成較高的制造成本，并且該方案無法滿足變速器對混合動力的需求，找不到連接電機的合適位置。

專利cn105299174a同樣描述了一種可動力換擋的多擋位自動變速器，其箱體內有一個軸系、四個行星齒輪組、三個離合器和四個制動器。通過控制離合器和制動器的閉合可以實現七個前進擋和一個倒擋。周所周知，自動變速器具有越多的擋位，在動力性能和耗油方面就越有利，而當前國內的自動變速器仍以四擋、五擋為主，七擋變速器能夠提高車輛的燃油經濟性以及提升其駕駛性能。然而，它的缺點是：根據專利所述，四組行星排的連接方式復雜，增加了制造成本并且裝配困難，同時由于其換擋元件由三個離合器和四個制動器組成，每個擋位只有兩個換擋元件閉合，五個換擋元件處于打開狀態，增加了空轉損失。并且該專利方案不能找到一個連接電機的最合適位置，滿足七擋自動變速器對混合動力的要求。

技術實現要素：

(一)發明目的

本發明正是為了順應上述需求和要求而提出的。本發明所要解決的技術問題是：提供一種用于前置前驅車輛的七擋自動變速器，使用盡可能少的行星齒輪組和換擋元件，來保證所述七擋自動變速器的軸向長度盡可能短、結構緊湊、效率高，并且能找到一個連接電機的最合適位置，滿足所述七擋自動變速器對混合動力的要求。

(二)技術方案

為解決上述問題，本發明所采用的技術方案是：

本發明提供一種七擋自動變速器，是由3個行星齒輪組(第一行星齒輪組(pg1)、第二行星齒輪組(pg2)、第三行星齒輪組(pg3))和5個換擋元件(第一制動器(b1)、第二制動器(b2)、第一離合器(c1)、第二離合器(c2)、第三離合器(c3))、七擋自動變速器箱體(0)、七擋自動變速器的第一軸(1)、七擋自動變速器的第二軸(2)組成；另外為了說明動力經由七擋自動變速器所傳遞的路線，圖1和圖2所示的元件還有輸入軸(input)、液力變矩器(tc)、差速器兩側輸出端(output)、電機(tm)、第零離合器(c0)；它們相互之間的關系是：3個行星齒輪組、5個換擋元件、七擋自動變速器的第一軸(1)、七擋自動變速器的第二軸(2)布置在該七擋自動變速器箱體(0)內，圖1所示的該液力變矩器(tc)布置在輸入軸(input)和該七擋自動變速器的第一軸(1)之間并與它們相連；圖2所示的第零離合器(c0)布置在該輸入軸(input)和該七擋自動變速器的第一軸(1)之間并與它們相連；圖2所示的該電機(tm)與七擋自動變速器的第一軸(1)相連；它們的形狀構造是：該七擋自動變速器箱體(0)、七擋自動變速器的第一軸(1)、七擋自動變速器的第二軸(2)、輸入軸(input)、差速器兩側輸出端(output)、液力變矩器(tc)、電機(tm)和第零離合器(c0)的形狀構造是：它們的設計參數和尺寸由所述七擋自動變速器所對應的匹配的整車布置和整車功能要求決定；其中該液力變矩器(tc)選用帶有閉鎖功能的液力變矩器以用于減少其所帶來的液力損失；該電機tm為直流電動機、交流三相感應電動機、開關磁阻電動機或永磁無刷電動機等類型的汽車用電動機；該第零離合器(c0)為多片式濕式摩擦離合器，多片式濕式摩擦離合器是一種汽車上常用的離合器，其包含多組對偶片和摩擦片，通過它們之間選擇性的結合來實現傳遞轉矩的作用；

所述3個行星由第一行星齒輪組(pg1)、第二行星齒輪組(pg2)和第三行星齒輪組(pg3)組成，他們的相互關系是：第一行星齒輪組(pg1)、第二行星齒輪組(pg2)、第三行星齒輪組(pg3)依次沿橫向間隔布置在該七擋自動變速器的第一軸(1)上；

所述第一行星齒輪組(pg1)包括第一太陽輪(s1)、第一齒圈(r1)和第一行星架(a1)，所述第二行星齒輪組(pg2)包括第二太陽輪(s2)、第二齒圈(r2)和第二行星架(a2)，所述第三行星齒輪組(pg3)包括第三太陽輪(s3)、第三齒圈(r3)和第三行星架(a3)，它們相互之間的關系是：每個行星齒輪組的齒圈、行星架、太陽輪沿縱向間隔布置，第一太陽輪(s1)固定于七擋自動變速器的第一軸(1)上，第二太陽輪(s2)空套于七擋自動變速器的第一軸(1)上，第三太陽輪(s3)空套于七擋自動變速器的第一軸(1)上；它們的形狀構造是：它們的設計參數和尺寸由最終設計所述七擋自動變速器的各個行星齒輪組的特征參數決定；其中，第一太陽輪(s1)、第二太陽輪(s2)、第三太陽輪(s3)為外嚙合圓柱齒輪；第一齒圈(r1)、第二齒圈(r2)、第三齒圈(r3)為內嚙合圓柱齒輪；第一行星架(a1)、第三行星架(a3)為兩側板和其間的連接板組成的空間支撐框架，在兩側板上布置有行星輪軸和軸承等；第二行星架(a2)為單側板組成的支撐框架，在側板上布置有行星輪軸和軸承等；

所述5個換擋元件由第一制動器(b1)、第二制動器(b2)、第一離合器(c1)、第二離合器(c2)、第三離合器(c3)組成；它們相互之間的關系是：第一制動器(b1)連接第一行星架(a1)和七擋自動變速器箱體(0)；第二制動器(b2)連接第三太陽輪(s3)和七擋自動變速器箱體(0)；第一離合器(c1)連接第二行星架(a2)和第三太陽輪(s3)；第二離合器(c2)連接第一齒圈(r1)和第三行星架(a3)；第三離合器(c3)連接第一齒圈(r1)和第二行星架(a2)；它們的形狀構造是：第一離合器(c1)、第二離合器(c2)、第三離合器(c3)均是多片式濕式摩擦離合器，多片式濕式摩擦離合器是一種汽車上常用的離合器，其包含多組對偶片和摩擦片，通過它們之間選擇性的結合來實現傳遞轉矩的作用；第一制動器(b1)、第二制動器(b2)均是多片式濕式摩擦制動器，多片式濕式摩擦制動器是一種汽車上常用的制動器，其包含多組對偶片和摩擦片，通過它們之間選擇性的結合來實現停止傳遞轉矩的作用；當然，本發明中的離合器與制動器可以采用除多片式濕式摩擦離合器、多片式濕式摩擦制動器之外其它形式的換擋元件亦能用，其結構方案均在本發明的權利主張內；

動力經由所述七擋自動變速器所傳遞的路線是：該動力從輸入軸(input)經由圖1所示的該液力變矩器(tc)或圖2所示的電機(tm)輸入，最終由第三齒圈(r3)輸出至差速器兩側輸出端(output)傳遞至配備該七擋自動變速器的前置前驅車輛的驅動輪；

通過第二制動器(b2)、第一離合器(c1)、第二離合器(c2)閉合，第一制動器(b1)、第三離合器(c3)打開，該自動變速器變為一擋速比；通過第一制動器(b1)、第二制動器(b2)、第二離合器(c2)閉合，第一離合器(c1)、第三離合器(c3)打開，該自動變速器變為二擋速比；通過第二制動器(b2)、第二離合器(c2)、第三離合器(c3)閉合，第一制動器(b1)、第一離合器(c1)打開，該自動變速器變為三擋速比；通過第一制動器(b1)、第二制動器(b2)、第三離合器(c3)閉合，第一離合器(c1)、第二離合器(c2)打開，該自動變速器變為四擋速比；通過第二制動器(b2)、第一離合器(c1)、第三離合器(c3)閉合，第一制動器(b1)、第二離合器(c2)打開，該自動變速器變為五擋速比；通過第一制動器(b1)、第一離合器(c1)、第三離合器(c3)閉合，第二制動器(b2)、第二離合器(c2)打開，該自動變速器變為六擋速比；通過第一離合器(c1)、第二離合器(c2)、第三離合器(c3)閉合，第一制動器(b1)、第二制動器(b2)打開，該自動變速器變為七擋速比；通過第一制動器(b1)、第二制動器(b2)、第一離合器(c1)閉合，第二離合器(c2)、第三離合器(c3)打開，該自動變速器變為倒擋速比；

通過前述，該自動變速器可以獲得七個前進擋和一個倒擋，并且該七擋自動變速器每個擋位有三個換擋元件閉合，兩個換擋元件打開；在其換擋邏輯中，相鄰擋位之間的換擋全部為簡單換擋，即在換擋過程中只有一個換擋元件由閉合到打開，另一個換擋元件由打開到閉合。

(三)優點和功效

本發明采用以上技術方案，具有以下優點：

1：本技術方案的齒輪組只由3個行星齒輪組成，使得變速器整體軸向長度縮短，整體緊湊。并且三個行星齒輪組的連接方式簡單，制造和裝配容易。

2：本技術方案通過5個換擋元件即可實現7個前進擋和1個倒擋，每個擋位由三個換擋元件閉合實現，只有兩個換擋元件打開，減少了空轉損失。

3：所述七擋自動變速器的所有相鄰擋位之間的換擋都是簡單換擋。即相鄰擋位換擋只需控制一個換擋元件接合一個換擋元件分開即可，換擋過程更加平順。

4：所述七擋自動變速器可以容易變成混合動力傳動裝置，作為一種方案，電機(tm)取代液力變矩器(tc)，同時集成一個多片式離合器(第零離合器(c0))，從而形成并聯式混合動力系統。當車輛起步或低速行駛時，電機(tm)運行，發動機不工作，打開第零離合器(c0)，斷開發動機與驅動系統動力連接；當車輛需求功率較高，閉合第零離合器(c0)，整車可以由發動機和電機同時輸出功率；當車輛行駛工況適合發動機單獨工作時，閉合第零離合器(c0)，關閉電機(tm),發動機單獨驅動車輛；當電池電量較低時，通過閉合第零離合器(c0)，發動機的輸出功率同時用于驅動車輛和通過電機(tm)給電池發電，或在停車工況下，發動機的輸出功率用于通過電機(tm)給電池充電；另外此混合動力裝置可實現起動發動機功能和制動能回收。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明所述七擋自動變速器第一實施例的結構示意圖。

圖2是本發明所述七擋自動變速器第二實施例的結構示意圖。

圖3是本發明所述七擋自動變速器的換擋邏輯圖。

圖中元件目錄

具體實施方式

實施例用于進一步說明本發明的技術構思，而不限制本發明的保護范圍。

第一實施例：

如圖1所示：本發明提供一種七擋自動變速器，可以實現七個前進擋和一個倒擋，由3個行星齒輪組(第一行星齒輪組pg1、第二行星齒輪組pg2、第三行星齒輪組pg3)和5個換擋元件(第一制動器b1、第二制動器b1、第一離合器c1、第二離合器c2、第三離合器c3)、七擋自動變速器箱體0、七擋自動變速器的第一軸1、七擋自動變速器的第二軸2組成，另外為了說明動力經由七擋自動變速器所傳遞的路線，圖1所示的元件還有輸入軸input、液力變矩器tc、差速器兩側輸出端output；它們相互之間的關系是：3個行星齒輪組、5個換擋元件、七擋自動變速器的第一軸1、七擋自動變速器的第二軸2布置在七擋自動變速器箱體0內，液力變矩器tc布置在輸入軸input和七擋自動變速器的第一軸1之間并與它們相連；它們的形狀構造是：所述七擋自動變速器箱體0、七擋自動變速器的第一軸1、七擋自動變速器的第二軸2、輸入軸input、差速器兩側輸出端output、液力變矩器tc的形狀構造是：它們的設計參數和尺寸由所述七擋自動變速器所對應的匹配的整車布置和整車功能要求決定，其中，七擋自動變速器箱體0為結構復雜的薄壁類金屬零件，呈箱形，其表面具有多處加工部位，如軸承孔、叉軸孔、定位削孔、螺釘連接孔以及各種安裝平面等，材料可選用鋁合金等；七擋自動變速器的第一軸1、七擋自動變速器的第二軸2、輸入軸input、差速器兩側輸出端output為軸類零件，可采用階梯軸的形式，其上可布置花鍵，材料可選用合金鋼等，可經滲碳淬火回火處理；液力變矩器tc選用帶有閉鎖功能的液力變矩器以用于減少其所帶來的液力損失；

所述3個行星齒輪組由第一行星齒輪組pg1、第二行星齒輪組pg2、第三行星齒輪組pg3組成；它們相互之間的關系是：第一行星齒輪組pg1、第二行星齒輪組pg2、第三行星齒輪組pg3依次沿橫向間隔布置在七擋自動變速器的第一軸1上；

所述第一行星齒輪組pg1包括第一太陽輪s1、第一齒圈r1和第一行星架a1，所述第二行星齒輪組pg2包括第二太陽輪s2、第二齒圈r2和第二行星架a2，所述第三行星齒輪組pg3包括第三太陽輪s3、第三齒圈r3和第三行星架a3，它們相互之間的關系是：每個行星齒輪組的齒圈、行星架、太陽輪沿縱向間隔布置，第一太陽輪s1固定于七擋自動變速器的第一軸1上，第二太陽輪s2空套于七擋自動變速器的第一軸1上，第三太陽輪s3空套于七擋自動變速器的第一軸1上；每個行星齒輪組的齒圈、行星架、太陽輪按圖1所示的方法進行相應的嚙合連接，并且第一行星架a1與第二齒圈r2相連，第二太陽輪s2與第三齒圈r3相連；它們的形狀構造是：它們的設計參數和尺寸由最終設計所述七擋自動變速器的各個行星齒輪組的特征參數決定；其中，第一太陽輪s1、第二太陽輪s2、第三太陽輪s3為外嚙合圓柱齒輪，第一齒圈r1、第二齒圈r2、第三齒圈r3為內嚙合圓柱齒輪，它們均可進行變位切削及各種修形、修緣，各個齒輪的齒數和模數可由齒輪強度、質量、噪聲以及工藝要求等設計要求決定，齒輪精度等級可根據使用性能要求和制造工藝條件及成本來綜合平衡決定，齒輪材料可選用合金鋼等，可經滲碳淬火低溫回火熱處理；第一行星架a1、第三行星架a3為兩側板和其間的連接板組成的空間支撐框架，在兩側板上布置有行星輪軸和軸承等；第二行星架a2為單側板組成的支撐框架，在側板上布置有行星輪軸和軸承等；

所述5個換擋元件由第一制動器b1、第二制動器b2、第一離合器c1、第二離合器c2、第三離合器c3組成；它們相互之間的關系是：第一制動器b1連接第一行星架a1和七擋自動變速器箱體0；第二制動器b2連接第三太陽輪s3和七擋自動變速器箱體0；第一離合器c1連接第二行星架a2和第三太陽輪s3；第二離合器c2連接第一齒圈r1和第三行星架a3；第三離合器c3連接第一齒圈r1和第二行星架a2；它們的形狀構造是：第一離合器c1、第二離合器c2、第三離合器c3均是多片式濕式摩擦離合器，多片式濕式摩擦離合器是一種汽車上常用的離合器，其包含多組對偶片和摩擦片，通過它們之間選擇性的接合來實現傳遞轉矩的作用；第一制動器b1、第二制動器b2均是多片式濕式摩擦制動器，多片式濕式摩擦制動器是一種汽車上常用的制動器，其包含多組對偶片和摩擦片，通過它們之間選擇性的接合來實現停止傳遞轉矩的作用；當然，本發明中的離合器與制動器可以采用除多片式濕式摩擦離合器、多片式濕式摩擦制動器之外其它形式的換擋元件亦能用，其結構方案均在本發明的權利主張內；

動力經由所述七擋自動變速器所傳遞的路線是：動力從輸入軸input經由圖1所示的液力變矩器tc輸入，最終由第三齒圈r3輸出至差速器兩側輸出端output傳遞至配備所述七擋自動變速器的前置前驅車輛的驅動輪；

第二實施例：

如圖2所示：第二實施例為第一實施例所述七擋自動變速器的另一種應用情況，稱之為混合動力傳動方案。第二實施例的結構與第一實施例基本相同，不同之處在于用電機tm替代了液力變矩器tc，并增加了第零離合器c0。第零離合器c0布置在輸入軸input和七擋自動變速器的第一軸1之間并與它們相連，電機tm與七擋自動變速器的第一軸1相連；

第零離合器c0用于切斷和連接車輛的發動機所提供的動力。當車輛起步或低速行駛時，電機tm運行，發動機不工作，打開第零離合器c0，斷開發動機與驅動系統動力連接；當車輛需求功率較高，閉合第零離合器c0，整車可以由發動機和電機同時輸出功率；當車輛行駛工況適合發動機單獨工作時，閉合第零離合器c0，關閉電機tm，發動機單獨驅動車輛；當電池電量較低時，通過閉合第零離合器c0，發動機的輸出功率同時用于驅動車輛和通過電機tm給電池發電，或在停車工況下，發動機的輸出功率用于通過電機tm給電池充電；另外此混合動力裝置可實現起動發動機功能和制動能回收。

所述七擋自動變速器內部各個零部件的形狀構造是：

所述3個行星齒輪組(第一行星齒輪組pg1(包括第一太陽輪s1、第一齒圈r1和第一行星架a1)、第二行星齒輪組pg2(包括第二太陽輪s2、第二齒圈r2和第二行星架a2)、第三行星齒輪組pg3(包括第三太陽輪s3、第三齒圈r3和第三行星架a3))、5個換擋元件(第一制動器b1、第二制動器b2、第一離合器c1、第二離合器c2、第三離合器c3)、七擋自動變速器箱體0、輸入軸input、七擋自動變速器的第一軸1、七擋自動變速器的第二軸2、差速器兩側輸出端output的設計參數和尺寸的確定與第一實施例相同；

所述電機tm和第零離合器c0的設計參數和尺寸由七擋自動變速器所對應的匹配的整車布置和整車功能要求決定，其中，電機tm為直流電動機、交流三相感應電動機、開關磁阻電動機或永磁無刷電動機等類型的汽車用電動機；第零離合器c0可采用多片式濕式摩擦離合器，多片式濕式摩擦離合器是一種汽車上常用的離合器，其包含多組對偶片和摩擦片，通過它們之間選擇性的接合來實現傳遞轉矩的作用；當然，第零離合器c0可以采用除多片式濕式摩擦離合器之外其它形式的換擋元件，其結構方案均在本發明的權利主張內；

動力經由所述七擋自動變速器所傳遞的路線是：動力從輸入軸input經由電機tm輸入，最終由第三齒圈r3輸出至差速器兩側輸出端output傳遞至配備所述七擋自動變速器的前置前驅車輛的驅動輪；

本發明不局限于上述實施例提到的結構和方法，一切本領域的技術人員不經過創造性的勞動就可以進行的等效變換都將落入本發明的保護范圍之內。

如圖3所示，換擋邏輯顯示了如何使用這些換擋元件的組合實現一個倒擋和七個前進擋。在換擋邏輯圖中，空白表示相應的換擋元件處于打開狀態，●表示相應的換擋元件處于閉合狀態。對于每個行駛擋位，五個換擋元件中有三個閉合，兩個個打開。

進一步，通過第二制動器b2、第一離合器c1、第二離合器c2閉合，第一制動器b1、第三離合器c3打開，自動變速器變為一擋速比；通過第一制動器b1、第二制動器b2、第二離合器c2閉合，第一離合器c1、第三離合器c3打開，自動變速器變為二擋速比；通過第二制動器b2、第二離合器c2、第三離合器c3閉合，第一制動器b1、第一離合器c1打開，自動變速器變為三擋速比；通過第一制動器b1、第二制動器b2、第三離合器c3閉合，第一離合器c1、第二離合器c2打開，自動變速器變為四擋速比；通過第二制動器b2、第一離合器c1、第三離合器c3閉合，第一制動器b1、第二離合器c2打開，自動變速器變為五擋速比；通過第一制動器b1、第一離合器c1、第三離合器c3閉合，第二制動器b2、第二離合器c2打開，自動變速器變為六擋速比；通過第一離合器c1、第二離合器c2、第三離合器c3閉合，第一制動器b1、第二制動器b2打開，自動變速器變為七擋速比；通過第一制動器b1、第二制動器b2、第一離合器c1閉合，第二離合器c2、第三離合器c3打開，自動變速器變為倒擋速比。

需要說明的是，只要連接的構件不變，此結構中各個離合器和制動器的位置可以根據工程實際技術要求進行調整，其仍在本發明的權利要求范圍當中。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。