CN100396963C - 自动变速器的六档动力传动装置 - Google Patents

Abstract

一种自动变速器的六档动力传动装置，包括：第一至第四行星齿轮组，其分别具有第一至第四太阳轮、第一至第四内齿圈和第一至第四行星架；输入轴；输出齿轮；和变速箱。第一内齿圈固定连接到第三行星架和第四内齿圈；第一行星架固定连接到第四行星架；第一太阳轮固定连接到第二太阳轮；第二内齿圈总是静止不动；第二行星架固定地连接到第三内齿圈；第三行星架总是用作输出元件；第四太阳轮被可变连接到输入轴；固定连接的第一和第四行星架被可变连接到输入轴；第三太阳轮被可变连接到输入轴；固定连接的第一和第四行星架被可变连接到变速箱，并经受第一制动器的制动操作；第二太阳轮被可变连接到变速箱，并经受第二制动器的制动操作。

Description

自动变速器的六档动力传动装置

相关申请的交叉引用

本发明要求2004年9月7日在韩国专利局提交的韩国专利申请10-2004-0071077的优先权，其全部内容包括在这里作为参考。

技术领域

本发明通常涉及自动变速器。具体言之，本发明涉及借助多个行星齿轮组的组合实现多换档速度的自动变速器动力传动装置。

背景技术

自动变速器的典型换档装置使用多个行星齿轮组的组合。这种包括多个行星齿轮组的自动变速器的动力传动装置改变从自动变速器的变扭器中接收的转速和转矩，从而改变转矩并将变化的转矩传送给输出轴。

众所周知，当变速器实现更多数目的换档速度时，变速器速比能被更优化地设计，因此能够降低车辆油耗并获得更加突出的性能。由于上述原因，能够实现更多换档速度的自动变速器一直处于研究之中。

此外，档位数目相同时，动力传动装置的特性，诸如耐久性，动力传动装置的效率和大小，很大程度上取决于组合行星齿轮组的布局。因此，动力传动装置的组合结构的设计也一直处于研究之中。

具有太多档位的手动变速器会给驾驶员带来换档操作过于频繁的不便。因为自动变速器基本上不需要手动操作即可自动控制换档操作，因此更多换档速度的积极特性对于自动变速器更为重要。

除了关于四档和五档动力传动装置的各种研究以外，实现六个前进速度和一个倒档速度的自动变速器的动力传动装置在最近已经被提出，上述装置的实例可以在2000年6月6日公开的美国专利US6071208中找到。

图15图解说明了美国专利US 6071208的动力传动装置，图16显示了上述装置的工作图表。

参考图15，专利US 6071208中的动力传动装置包括一个双小齿轮(double pinion)行星齿轮组PG1和一对单小齿轮(single pinion)行星齿轮组PG2和PG3。第一行星架(carrier)4被固定连接到输入轴2，第二行星架22总是用作输出元件。

关于执行元件之间的连接，第一内齿圈(ring gear)6和第三内齿圈8，第二太阳轮(sun gear)12和第三太阳轮10，第二内齿圈16和第三行星架14分别被固定互连。同时，第一行星架4被可变连接到分别插入第一离合器C1和第二离合器C2的第一太阳轮18和第三行星架14。

此外，动力传动装置进一步包括能够使固定连接的第二太阳轮12和第三太阳轮10停止旋转的第一制动器B1，能够使第三行星架14停止旋转的第二制动器B2，能够使停止第一内齿圈6和第三内齿圈8停止旋转的第三制动器B3，和能够使第一太阳轮18停止旋转的第四制动器B4。

如上所述，US 6071208中的六档动力传动装置包括2个离合器和4个制动器组成的6个摩擦元件。但是，优选使用更少的摩擦元件去完成6个前进速度和一个倒档速度，使得自动变速器能够变得更轻且更紧凑。

图16是US 6071208中动力传动装置的工作图表，图17A-17F显示了根据图16中的工作图表运行动力传动装置时获得的工作状态的图表。

尤其是，图17A显示了US 6071208动力传动装置的详细规格，也就是，每一个行星齿轮组的齿数比。图17B显示了根据图17A的详细规格获得的动力传动装置每一个换档速度中的速比。此外，图17C显示了在每一个换档速度中每一个执行元件相对于输入元件的转速。图17D显示了在每一个换档速度中摩擦元件的滑行速度。图17E显示了每一个执行元件或每一个摩擦元件承受的转矩负载。图17F显示了在每一个换档速度中参与动力传动的行星齿轮组。

如图16所示，US 6071208的动力传动装置分别在一档速度中运行第一制动器B1和第四制动器B4，在二档速度中运行第一离合器C1和第一制动器B1，在三档速度中运行第二离合器C2和第一制动器B1，在四档速度中运行第一离合器C1和第二离合器C2，在五档速度中运行第二离合器C2和第四制动器B4，在六档速度中运行第二离合器C2和第三制动器B3。第二制动器B2和第四制动器B4用于倒档速度。

参考工作图表，其中详细描述了US 6071208动力传动装置的每一个执行元件的工作状态。为了获得图17B所示的速比，假定动力传动装置的行星齿轮组具有图17A所示的齿数比。

(1)在三档前进速度中，第一太阳轮18以输入轴转速两倍以上的速度旋转(参考图17C)。此外，在三档速度中没有工作的第四制动器B4的滑行速度变得和第一太阳轮18的一样高(参考图17D)。

因为六档自动变速器通常在四档前进速度达到1∶1的速比，所以在需要加速的情况下三档前进速度被频繁使用。因此，如果元件在这种换档速度中总是以高速旋转，自动变速器耐久性会降低。

(2)参考图17D，对于所有速度范围而言，摩擦元件的滑行速度都过大，这将降低自动变速器的耐久性并会导致过多的动力损失。因此，应当改进动力传动装置以便在档位D2-D6期间获得更低的摩擦元件滑行速度。

尤其是，在六档前进速度D6中摩擦元件滑行速度的总和变得过大，因此在六档前进速度中耐久性问题最为明显。

(3)参考图17F，当考虑参与动力传动的行星齿轮组的数目时，在五档和六档速度期间至少两个行星齿轮组参与动力传动，这将降低功率效率。应优选地改进动力传动的效率。

此外，日本专利公开JP2004-176764提供了一种用于自动变速箱的齿轮传动装置，其可以提高齿轮传动比的选择自由度，同时提高齿轮传动链的强度，改善燃油消耗、输入部分和输出部分的同轴设置，同时还可以减小自动变速箱的尺寸。该发明所提供的自动变速箱的变速装置可以提供至少六个前进速度和一个后退速度，其包括三组行星齿轮组G1、G2、G3，其中行星齿轮组G1是用于降低输入轴转速的减速装置，另外的行星齿轮组G3具有设置在太阳齿轮S3和S4之间用于调整输入和输出的中间装置CM的第三行星齿轮架PC3，形成固定行星齿轮；离合器C1、C2和C3中的两个用于选择性地连接到输入部和其他转动部件，另一个用于选择性连接比输入部的转速低速的转动部件和其他转动部件。

在发明背景部分公开的信息只是用于增进对发明背景的理解，而并不能够看作是对这些信息形成本领域技术人员公知的该国的现有技术的承认或任何形式的认可。

发明内容

如上所述，现有技术的六档动力传动装置有许多地方需要改进。本发明致力于通过包含较少数目的摩擦元件提供具备稳定性和耐久性的六档动力传动装置。

根据本发明实施例的典型的自动变速器六档动力传动装置包括：第一行星齿轮组，其具有的执行元件有第一太阳轮、第一内齿圈和第一行星架；第二行星齿轮组，其具有的执行元件有第二太阳轮、第二内齿圈和第二行星架；第三行星齿轮组，其具有的执行元件有第三太阳轮、第三内齿圈和第三行星架；第四行星齿轮组，其具有的执行元件有第四太阳轮、第四内齿圈和第四行星架；输入轴；输出齿轮；和变速箱。

第一内齿圈被固定连接到第三行星架和第四内齿圈。第一行星架被固定连接到第四行星架。第一太阳轮被固定连接到第二太阳轮。通过被固定连接到变速箱，第二内齿圈总是静止不动。第二行星架固定地连接到第三内齿圈。通过被固定连接到输出齿轮，第三行星架总是用作输出元件。通过第一离合器，第四太阳轮可变连接到输入轴。通过第二离合器，固定连接的第一和第四行星架可变连接到输入轴。通过第三离合器，第三太阳轮可变连接到输入轴。通过第一制动器，固定连接的第一和第四行星架可变连接到变速箱，并经受第一制动器的制动操作。通过第二制动器，第二太阳轮可变连接到变速箱，并经受第二制动器的制动操作。

在进一步的实施例中，第一、第二、第三和第四行星齿轮组按第二行星齿轮组、第一行星齿轮组、第四行星齿轮组和第三行星齿轮组的顺序排列。

在更进一步的实施例中，第一行星齿轮组的第一执行元件和第四行星齿轮组的第十执行元件整体形成，第一行星齿轮组的第二执行元件和第四行星齿轮组的第十一执行元件整体形成，所以第一和第四行星齿轮组形成复合行星齿轮组。

关于这种典型的自动变速器的六档动力传动装置，输入轴、输出齿轮和第一到第三离合器的排列可以有多种变化。

作为第一实例，输入轴关于第三行星齿轮组放置在与输出齿轮相同的方向上，第一、第二和第三离合器中的至少一个关于第三行星齿轮组朝着输入轴放置，并且第一、第二和第三离合器中的至少一个关于第二行星齿轮组背对着输入轴放置。

在这种情况下，第三离合器和第一离合器可以关于第三行星齿轮组朝着输入轴放置，第二离合器可以关于第二行星齿轮组背对着输入轴放置。

作为第二实例，输入轴关于第三行星齿轮组放置在与输出齿轮相同的方向上，所有的第一、第二和第三离合器均关于第三行星齿轮组朝着输入轴放置。

在这种情况下，在从第三行星齿轮组到输入轴的方向上，第一、第二和第三离合器可以按第三离合器、第一离合器和第二离合器的顺序放置。

在这种情况下的另一种选择是在从第三行星齿轮组到输入轴的方向上，第一、第二和第三离合器可以按第三离合器、第二离合器和第一离合器的顺序放置。

作为第三实例，输入轴关于第二行星齿轮组背对着输出齿轮放置，所有的第一、第二和第三离合器均关于第二行星齿轮组朝着输入轴放置。

在这种情况下，在从第二行星齿轮组到输入轴的方向上，第一、第二和第三离合器可以按第二离合器、第一离合器和第三离合器的顺序放置。

这种典型的自动变速器的六档动力传动装置中可以进一步包括平行于第一制动器放置的单向离合器。

第一和第二制动器可以作为湿式多片制动器或带式制动器实现。

附图说明

附图说明了本发明的典型实施例，并且与说明书一起用于说明了本发明的原理，其中：

图1说明了根据本发明第一实施例的自动变速器的六档动力传动装置；

图2说明了根据本发明第二实施例的自动变速器的六档动力传动装置；

图3说明了根据本发明第三实施例的自动变速器的六档动力传动装置；

图4说明了根据本发明第四实施例的自动变速器的六档动力传动装置；

图5是根据本发明实施例的自动变速器六档动力传动装置的工作图表；

图6是说明根据本发明实施例的自动变速器六档动力传动装置工作节点(N1到N6)的档杆图，在这种情况下第一行星齿轮组PG1和第四行星齿轮组PG4具有相同的内齿圈/太阳轮齿数比；

图7是表示根据本发明实施例的自动变速器六档动力传动装置的一档前进速度的转速图；

图8是表示根据本发明实施例的自动变速器六档动力传动装置的二档前进速度的转速图；

图9是表示根据本发明实施例的自动变速器六档动力传动装置的三档前进速度的转速图；

图10是表示根据本发明实施例的自动变速器六档动力传动装置的四档前进速度的转速图；

图11是表示根据本发明实施例的自动变速器六档动力传动装置的五档前进速度的转速图；

图12是表示根据本发明实施例的自动变速器六档动力传动装置的六档前进速度的转速图；

图13是表示根据本发明实施例的自动变速器六档动力传动装置的倒档速度的转速图；

图14A至14F表示在根据本发明实施例的具有特定齿数比的自动变速器六档动力传动装置工作时获取的工作状态的图表；

图15说明根据现有技术的典型六档动力传动装置；

图16是图15所示动力传动装置的工作图表；和

图17A至17F是表示当图15所示的动力传动装置根据图16的工作图表工作时获取的工作状态的图表。

具体实施方式

参考附图在下文中详细描述本发明的实施例。

如图1到图4所示，根据本发明实施例的自动变速器六档动力传动装置包括四个行星齿轮组，分别是第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4。

第一行星齿轮组PG1是单小齿轮行星齿轮组，包括第一太阳轮S1、第一行星架PC1和第一内齿圈R1作为它的执行元件。与第一内齿圈R1和第一太阳轮S1啮合的第一行星小齿轮(pinion gear)P1被连接到第一行星架PC1并由第一行星架支撑。

第二行星齿轮组PG2是单小齿轮行星齿轮组，包括第二太阳轮S2、第二行星架PC2和第二内齿圈R2作为它的执行元件。与第二内齿圈R2和第二太阳轮S2啮合的第二行星小齿轮P2被连接到第二行星架PC2并由第二行星架支撑。

第三行星齿轮组PG3是单小齿轮行星齿轮组，包括第三太阳轮S3、第三行星架PC3和第三内齿圈R3作为它的执行元件。与第三内齿圈R3和第三太阳轮S3啮合的第三行星小齿轮P3被连接到第三行星架PC3并由第三行星架支撑。

第四行星齿轮组PG4是单小齿轮行星齿轮组，包括第四太阳轮S4、第四行星架PC4和第四内齿圈R4作为它的执行元件。与第四内齿圈R4和第四太阳轮S4啮合的第四行星小齿轮P4被连接到第四行星架PC4并由第四行星架支撑。

此外，如图1到图4所示，根据本发明实施例的自动变速器六档动力传动装置进一步包括用于从发动机(未显示)接收转矩的输入轴100，用于从动力传动装置输出转矩的输出齿轮200和变速箱300。

第一内齿圈R1被固定连接到第三行星架PC3，同时被固定连接到第四内齿圈R4。

第一行星架PC1被固定连接到第四行星架PC4。

第一太阳轮S1被固定连接到第二太阳轮S2。

通过被固定连接到变速箱300，第二内齿圈R2总是静止不动。

第二行星架PC2被固定连接到第三内齿圈R3。

通过被固定连接到输出齿轮200，第三行星架PC3总是用作输出元件。

通过第一离合器C1，第四太阳轮S4可变连接到输入轴100。

通过第二离合器C2，固定连接的第一和第四行星架PC1和PC4可变连接到输入轴100。

通过第三离合器C3，第三太阳轮S3可变连接到输入轴100。

通过第一制动器B1，固定连接的第一和第四行星架PC1和PC4可变连接到变速箱300，并经受第一制动器B1的制动操作。

通过第二制动器B2，第二太阳轮S2可变连接到变速箱300，并经受第二制动器B2的制动操作。

如图1到图4所示，第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4按第二行星齿轮组PG2、第一行星齿轮组PG1、第四行星齿轮组PG4和第三行星齿轮组PG3的顺序排列。

如图1到图4所示，关于在第二和第三行星齿轮组PG2和PG3之间彼此相邻放置的第一和第四行星齿轮组PG1和PG4，第一行星齿轮组PG1的第一内齿圈R1与第四行星齿轮组PG4的第四内齿圈R4整体形成。也就是说，一个共用内齿圈CR共用为第一行星齿轮组PG1和第四行星齿轮组PG4的内齿圈。

此外，第一行星齿轮组PG1的第一行星架PC1与第四行星齿轮组PG4的第四行星架PC4整体形成。也就是说，一个共用主动齿轮架(pinion carrier)CPC共用为第一行星齿轮组PG1和第四行星齿轮组PG4的行星架。也就是说，第一行星齿轮组PG1的第一行星小齿轮P1和第四行星齿轮组PG4的第四行星小齿轮P4通过一个共用主动齿轮架CPC被互连在一起，并且它们经受相同的操作。

因此，第一行星齿轮组PG1和第四行星齿轮组PG4形成复合行星齿轮组CPG。

关于这种复合行星齿轮组CPG，在下文的描述中假定第一行星齿轮组PG1和第四行星齿轮组PG4具有相同的内齿圈/太阳轮齿数比。

但是，这种假设是为了更好地描述和理解本发明的精神，应当理解本发明的范围不仅限于此。第一行星齿轮组PG1可以具有和第四行星齿轮组PG4不同的内齿圈/太阳轮齿数比，而且从下面的描述中这种差别的结果对本领域普通技术人员显而易见。

如图1所示，根据本发明实施例的六档动力传动装置，输入轴100关于第三行星齿轮组PG3放置在与输出齿轮200相同的方向上。

此外，第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3中的至少一个关于第三行星齿轮组PG3朝着输入轴100放置。同时，第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3中的至少一个关于第二行星齿轮组PG2背对着输入轴100放置。

更详细地讲，第三离合器C3和第一离合器C1关于第三行星齿轮组PG3朝着输入轴100放置，第二离合器C2关于第二行星齿轮组PG2背对着输入轴100放置。

如图2和图3所示，根据本发明第二或第三实施例的六档动力传动装置，输入轴100关于第三行星齿轮组PG3放置在与输出齿轮200相同的方向上，所有的第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3均关于第三行星齿轮组PG3朝着输入轴100放置。

如图2所示，根据本发明第二实施例的六档动力传动装置，在从第三行星齿轮组PG3到输入轴100的方向上，第一、第二和第三离合器C1、C2和C3按第三离合器C3、第一离合器C1和第二离合器C2的顺序排列。

如图3所示，根据本发明第三实施例的六档动力传动装置，在从第三行星齿轮组PG3到输入轴100的方向上，第一、第二和第三离合器C1、C2和C3按第三离合器C3、第二离合器C2和第一离合器C 1的顺序排列。

如图4所示，根据本发明第四实施例的六档动力传动装置，输入轴100关于第二行星齿轮组PG2背对着输出齿轮200放置，所有的第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3均关于第二行星齿轮组PG2朝着输入轴100放置。

更详细地讲，根据本发明第四实施例的六档动力传动装置，在从第二行星齿轮组PG2到输入轴100的方向上，第一、第二和第三离合器C1、C2和C3按第二离合器C2、第一离合器C1和第三离合器C3的顺序排列。

如图1到图4所示，本发明第一到第四实施例中任何一个实施例的六档动力传动装置进一步包括平行于第一制动器B1放置的单向离合器OWC。

由于这种单向离合器OWC，在第一制动器B1不工作的情况下通过第三离合器C3的工作，能够实现一档前进速度。

根据本发明第一到第四实施例的六档动力传动装置，通过湿式多片制动器或带式制动器，第一制动器B1和第二制动器B2的每一个均可以被实现。

下文将详细描述根据本发明实施例的自动变速器六档动力传动装置的运行。下面的描述同样可以应用到本发明第一到第四实施例中。

如图5所示，根据本发明实施例的自动变速器六档动力传动装置：在一档前进速度D1中运行第三离合器C3和第一制动器B1；在二档前进速度D2中运行第三离合器C3和第二制动器B2；在三档前进速度D3中运行第三离合器C3和第一离合器C1；在四档前进速度D4中运行第三离合器C3和第二离合器C2；在五档前进速度D5中运行第一离合器C1和第二离合器C2；在六档前进速度D6中运行第二离合器C2和第二制动器B2。

在倒档速度R中运行第一离合器C1和第一制动器B1。

在第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4具有如图14A所示的内齿圈/太阳轮齿数比的情况下，能够获得图5所示的换档比的特定值。当第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的内齿圈/太阳轮齿数比与图14A不同时，根据本发明的详细描述本领域普通技术人员显然可以计算出属于不同内齿圈/太阳轮齿数比的换档比的值。

图6是图解说明在第一行星齿轮组PG1和第四行星齿轮组PG4具有相同的内齿圈/太阳轮齿数比的情况下，根据本发明实施例的自动变速器六档动力传动装置的工作节点(N1到N6)的档杆图。

因此，第四行星齿轮组PG4的执行元件显示出与第一行星齿轮组PG1的执行元件相同的转动特性。因此，它们可以由第一行星齿轮组PG1的执行元件表示，并且在下文中被忽略。

如图6所示，在档杆图中第一行星齿轮组PG1的第一内齿圈R1、第一行星架PC1和第一太阳轮S1顺序放置在工作节点N2、N4和N6中。

在档杆图中第二行星齿轮组PG2的第二内齿圈R2、第二行星架PC2和第二太阳轮S2顺序放置在工作节点N3、N5和N6中。

在档杆图中第三行星齿轮组PG3的第三太阳轮S3、第三行星架PC3和第三内齿圈R3顺序放置在工作节点N1、N2和N5中。

在档杆图中第四行星齿轮组PG4的第四内齿圈R4、第四行星架PC4和第四太阳轮S4顺序放置在工作节点N2、N4和N6中。

如上所述，输入轴100分别通过第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3可变连接到第四太阳轮S4、第一行星架PC1(或等价地，第四行星架PC4)和第三太阳轮S3。因此，根据第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3的运行，发动机转动输入通过输入轴100分别被传递到第六节点N6、第四节点N4或第一节点N1。

通过第一制动器B1和平行放置的单向离合器OWC，第一行星架PC1(或等价地，第四行星架PC4)可变连接到变速箱300。因此，通过第一制动器B1和/或单向离合器OWC的运行，第一行星架PC1和第四行星架PC4的第四节点N4可以被停止。

此外，通过第二制动器B2，第二太阳轮S2可变连接到变速箱300。因此，通过第二制动器B2的运行，第六节点N6可以被停止。

在下文中参考图7至13，通过根据本发明实施例的自动变速器的六档动力传动装置，详细描述了每一档速度的形成。

在图7到图13中，L1表示第一行星齿轮组PG1的速度线，L2表示第二行星齿轮组PG2的速度线，L3表示第三行星齿轮组PG3的速度线。

因为第一太阳轮S1和第二太阳轮S2被固定互连，所以第一行星齿轮组PG1的速度线L1和第二行星齿轮组PG2的速度线L2在第六节点N6处相交。

因为第一内齿圈R1和第三行星架PC3被固定互连，所以第一行星齿轮组PG1的速度线L1和第三行星齿轮组PG3的速度线L3在第二节点N2处相交。

因为第二行星架PC2和第三内齿圈R3被固定互连，所以第二行星齿轮组PG2的速度线L2和第三行星齿轮组PG3的速度线L3在第五节点N5处相交。

因为第二内齿圈R2被固定连接到变速箱300，所以第三节点N3总是静止不动。

在这种情况下，通过有选择性地运行第一、第二、第三离合器C1、C2、C3和第一、第二制动器B1、B2，确定第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3的速度线L1、L2和L3的排列。

如图7所示，在一档前进速度D1中，由于第三离合器C3工作，因而在第一节点N1上的第三太阳轮S3与输入轴100相同的速度旋转。此外，由于第一制动器B1工作，因而第四节点N4静止不动。

因此在这种情况下，如图7所示的速度线L1、L2和L3被形成。

也就是说，关于第二行星齿轮组PG2的第三、第五和第六节点N3、N5和N6，第三节点N3静止不动，并且第五和第六节点N5和N6以负速度旋转，也就是，反向旋转。

关于第一行星齿轮组PG1的第二、第四和第六节点N2、N4和N6，速度线L1是连接反向旋转的第六节点N6和静止不动的第四节点N4的一条线。

所以，如图7所示，第三行星齿轮组PG3的速度线L3被形成并向右侧倾斜下降。在这种情况下，相对于输入轴100的转动，第三行星架PC3的输出元件以极低的速度旋转。

在这样的一档前进速度中，所有的第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3均参与动力传动。

如图8所示，在二档前进速度D2中，因为第三离合器C3也在二档前进速度中工作，所以第一节点N1上的第三太阳轮S3以和输入轴100相同的速度保持旋转。此外，因为第二制动器B2工作，所以第六节点N6静止不动。

因此在这种情况下，因为第三和第六节点N3和N6均静止不动，所以第二行星齿轮组PG2的速度线L2变成水平的。这就意味着第五节点N5也静止不动。

因此，和一档前进速度相比，第三行星齿轮组PG3的这种速度线L3沿逆时针方向略微有些偏转。因此，和一档前进速度相比，作为输出元件的第三行星架PC3以更快的速度旋转。

在这样的二档前进速度中，因为第二行星齿轮组PG2静止不动，所以仅有第三行星齿轮组PG3参与动力传动。

如图9所示，在三档前进速度D3中，因为第三离合器C3也在三档前进速度中工作，所以在第一节点N1上的第三太阳轮S3以和输入轴100相同的速度保持旋转。此外，因为第一离合器C1工作，所以第六节点N6也在按输入轴100同样的速度旋转。

因此在这种情况下，通过静止不动的第三节点N3和以输入速度旋转的第六节点N6，形成了第二行星齿轮组PG2的速度线L2。通过位于第二行星齿轮组PG2速度线L2上的第五节点N5，确定了第三行星齿轮组PG3的速度线L3。

因此，和二档前进速度相比，第三行星齿轮组PG3的速度线L3沿逆时针方向略微有些偏转。因此，和二档前进速度相比，作为输出元件的第三行星架PC3以更快的速度旋转。

在这种三档前进速度，第二和第三行星齿轮组PG2和PG3参与动力传动。

如图10所示，在四档前进速度D4中，因为第三离合器C3也在四档前进速度中工作，所以在第一节点N1上的第三太阳轮S3以和输入轴100相同的速度保持旋转。此外，因为第二离合器C2工作，所以第四节点N4也在按输入轴100同样的速度旋转。

因此在这种情况下，如图10所示的速度线L1、L2和L3被形成。

也就是说，和三档前进速度相比，第二行星齿轮组PG2的速度线L2沿逆时针方向略微有些偏转。

同样，和三档前进速度相比，第三行星齿轮组PG3的速度线L3沿逆时针方向略微有些偏转。因此和三档前进速度相比，作为输出元件的第三行星架PC3以更快的速度旋转。

在这种四档前进速度中，第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3均参与动力传动。

在五档前进速度D5中，第一和第二离合器C1和C2工作。因此，如图11所示，第四和第六节点N4和N6以和输入轴100相同的速度旋转。

因此，第一行星齿轮组PG1的速度线L1在输入轴100转速的高度上变成水平线。这就意味着第一行星齿轮组作为一个整体旋转。

因此，第二节点N2也以输入速度旋转，因而输入速度没有发生任何变化就直接被输出。

在这种五档前进速度中，第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3均没有参与动力传送。

如图12所示，在六档前进速度D6中，因为第二离合器C2工作，所以第四节点N4以和输入轴100相同的速度旋转。此外，因为第二制动器B2工作，第六节点N6变得静止不动。

通过静止不动的第六节点N6和以输入速度旋转的第四节点N4，形成第一行星齿轮组PG1的速度线L1。

因此，在第一行星齿轮组PG1的速度线L1上的第二节点N2以大于输入速度的速度旋转。这就意味着从第三行星架PC3输出的转速要大于输入速度。

在这种六档前进速度中，只有第一行星齿轮组PG1参与动力传动。

在倒档速度R中，第一离合器C1和第一制动器B1工作。因此，如图13所示，通过静止不动的第四节点N4和以输入速度旋转的第六节点N6，形成第一行星齿轮组PG1的速度线L1。

因此，如图13所示，在第一行星齿轮组PG1的速度线L1上的第二节点N2以负速度旋转，也就是，反向旋转。

在这种六档前进速度中，只有第一行星齿轮组PG1参与动力传动。

图14A至14F是显示根据本发明优选实施例的自动变速器动力传动装置工作状态的图表。

尤其是，图14A显示了根据一个实施例的动力传动装置的详细规格，也就是，每一个行星齿轮组的齿数比。图14B显示了根据图14A详细规格获得的实施例的动力传动装置每一个换档速度的速比。图14C显示了在每一个换档速度中每一个执行元件相对于输入元件的转速。图14D显示了每一个换档速度中摩擦元件的滑行速度。图14E显示了每一个执行元件或摩擦元件承受的转矩负载。图14F显示了在每一个换档速度中参与动力传动的行星齿轮组。

从本发明动力传动装置换档操作的上述描述中，图14F所示细节显而易见，而且本领域普通技术人员根据本实施例的结构特征和工作图表，可以计算出图14C至14E所示数字。

作为本领域的公知常识，在急剧加速情况下，高负荷被输入给自动变速器。根据优选实施例的动力传动装置，在加速时频繁使用的二档和三档速度中执行元件的旋转速度均不大于输入速度(参考图14C)，因此在三档速度中没有工作的摩擦元件的滑行速度小于输入轴的转速(参考图14D)。

将图14D所示性能和图17D所示的根据现有技术的动力传动装置的性能进行比较时，在整个二档到六档速度中(尤其是在六档速度中)可以很明显地看到本实施例的动力传动装置显示出更小的摩擦元件滑行速度，例如小于美国专利US 6071208的动力传动装置的摩擦元件滑行速度。

而且，众所周知在动力传动期间更多的行星齿轮组意味着更多的动力损失。将图14F所示性能和图17F所示的根据现有技术的动力传动装置的性能进行比较时，可以很明显地看到在许多换档速度中优选实施例的动力传动装置具有更少的参与动力传动的行星齿轮组，因此它们显示出更好的功率效率。

根据本发明优选实施例，可使用最小数目的摩擦元件实现六个前进速度和一个倒档速度，以致于自动变速器更轻且更紧凑。

执行元件在加速期间频繁使用的换档速度中的转速的下降增强了耐久性。通过降低摩擦元件的滑行速度，也可以进一步增加耐久性并降低动力损失。

动力传动装置的缩短路径(shortened route)对耐久性的增强和动力损失的降低也有帮助。

此外，转矩负载被分散到行星齿轮组的所有执行元件中，因而动力传动装置可以承受更大的负荷。

虽然结合目前认为最可行的典型实施例对本发明进行了描述，应当理解，本发明并不限制于所公开的实施例，而是，相反地，本发明试图覆盖包括在后附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等同结构。

Claims (12)

1.一种自动变速器的六档动力传动装置，包括：

第一行星齿轮组，具有的执行元件有第一太阳轮、第一内齿圈和第一行星架；

第二行星齿轮组，具有的执行元件有第二太阳轮、第二内齿圈和第二行星架；

第三行星齿轮组，具有的执行元件有第三太阳轮、第三内齿圈和第三行星架；

第四行星齿轮组，具有的执行元件有第四太阳轮、第四内齿圈和第四行星架；

输入轴；

输出齿轮；和

变速箱，

其特征在于：

第一内齿圈被固定连接到第三行星架和第四内齿圈；

第一行星架被固定连接到第四行星架；

第一太阳轮被固定连接到第二太阳轮；

通过被固定连接到变速箱，第二内齿圈总是静止不动；

第二行星架固定地连接到第三内齿圈；

通过被固定连接到输出齿轮，第三行星架总是用作输出元件；

通过第一离合器，第四太阳轮被可变连接到输入轴；

通过第二离合器，固定连接的第一和第四行星架被可变连接到输入轴；

通过第三离合器，第三太阳轮被可变连接到输入轴；

通过第一制动器，固定连接的第一和第四行星架被可变连接到变速箱，并经受第一制动器的制动操作；和

通过第二制动器，第二太阳轮被可变连接到变速箱，并经受第二制动器的制动操作。

2.根据权利要求1所述的动力传动装置，其中第一、第二、第三和第四行星齿轮组按第二行星齿轮组、第一行星齿轮组、第四行星齿轮组和第三行星齿轮组的顺序排列。

3.根据权利要求2所述的动力传动装置，其中：

第一行星齿轮组的第一内齿圈与第四行星齿轮组的第四内齿圈整体形成；和

第一行星齿轮组的第一行星架与第四行星齿轮组的第四行星架整体形成，

以致于第一和第四行星齿轮组形成复合行星齿轮组。

4.根据权利要求3所述的动力传动装置，其中：

输入轴关于第三行星齿轮组放置在与输出齿轮相同的方向上；

第一、第二和第三离合器中的至少一个关于第三行星齿轮组朝着输入轴放置；

第一、第二和第三离合器中的至少一个关于第二行星齿轮组背对着输入轴放置。

5.根据权利要求4所述的动力传动装置，其中：

第三离合器和第一离合器关于第三行星齿轮组朝着输入轴放置；

第二离合器关于第二行星齿轮组背对着输入轴放置。

6.根据权利要求3所述的动力传动装置，其中：

输入轴关于第三行星齿轮组放置在与输出齿轮相同的方向上；

所有的第一、第二和第三离合器均关于第三行星齿轮组朝着输入轴放置。

7.根据权利要求6所述的动力传动装置，其中在从第三行星齿轮组到输入轴的方向上，第一、第二和第三离合器按第三离合器、第一离合器和第二离合器的顺序放置。

8.根据权利要求6所述的动力传动装置，其中在从第三行星齿轮组到输入轴的方向上，第一、第二和第三离合器按第三离合器、第二离合器和第一离合器的顺序放置。

9.根据权利要求3所述的动力传动装置，其中：

输入轴关于第二行星齿轮组背对着输出齿轮放置；

所有的第一、第二和第三离合器均关于第二行星齿轮组朝着输入轴放置。

10.根据权利要求9所述的动力传动装置，其中在从第二行星齿轮组到输入轴的方向上，第一、第二和第三离合器按第二离合器、第一离合器和第三离合器的顺序放置。

11.根据权利要求1所述的动力传动装置，进一步包括平行于第一制动器放置的单向离合器。

12.根据权利要求1所述的动力传动装置，其中第一和第二制动器是湿式多片制动器或带式制动器。

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