CN101042174A - 自动变速器的动力传动系 - Google Patents

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Abstract

一种实现八个前向齿轮级和三个反向齿轮级的自动变速器的动力转动系，它具有紧凑的结构，包含两个复合行星齿轮组、两个离合器和五个制动器，并且因为在两个离合器和五个制动器之中仅仅运转两个啮合元件就可以对每个齿轮级进行换档，从而可提高液压控制效率并减小用于抽取液压的泵的容量。

Description

自动变速器的动力传动系
技术领域
[0001]本发明涉及七速自动变速器的动力传动系，并且更具体地说涉及动变速箱的这样一种自动力传动系：其通过使用两个复合行星齿轮组、两个离合器和五个制动器，能够实现八个前向齿轮级和三个反向齿轮级。
背景技术
[0002]总体而言，自动变速器的动力传动系是通过利用液压将产生自发动机的动力进行多级换档，从而根据运行条件获得合适的转动力的装置。
[0003]自动变速器的动力传动系包括行星齿轮组和啮合元件(例如离合器或者制动器)，行星齿轮组用于接收发动机的动力并将它转换成合适的转动力以便输出，啮合元件用于固定所述行星齿轮组的转动元件，限制它们的旋转运动，或者借助于所述发动机的动力来转动它们。
[0004]通常，自动变速器的动力传动系提供四个或者五个前向齿轮级，而近来，技术人员已积极开发出用于实现七个且甚至为八个或者更多个前向齿轮级以及六个前向齿轮级的装置。
[0005]图1示出了结合相关技术的自动变速器的动力传动系的一个实例的棒状图(stick diagram)，而图2示出了自动变速器的动力传动系的啮合元件运转情况的表格。
[0006]图1和2中所示自动变速器的动力传动系包括第一和第二复合行星齿轮组100和110，第一到第三离合器120、122和124，第一到第四制动器130、132、134和136，以及单向离合器140，利用以上元件，动力传动系能够提供七个前向齿轮级和三个反向齿轮级。
[0007]所述第一复合行星齿轮组100中，支撑小齿轮102的行星齿轮架与输入轴150相连，太阳轮104通过所述单向离合器140与自动变速器壳152相连，齿圈106通过所述第一离合器120与所述第一制动器130相连，也通过所述第一离合器120与所述太阳轮104相连。
[0008]所述第二复合行星齿轮组110中，第一小齿轮111与输出轴154相连，第二小齿轮112与所述第三制动器132相连，第一太阳轮113与所述第二制动器132相连，第二太阳轮114与所述第一太阳轮113、及通过所述第三离合器124而与所述第二制动器132相连，第一齿圈115通过所述第二离合器122与所述第一复合行星齿轮组100的小齿轮102相连，并且第二齿圈116与所述第一复合行星齿轮组100的齿圈106直接相连。
[0009]然而，相关技术的自动变速器的动力传动系存在的问题是，为了提供第一前进速度至第七前进速度，必须运转第一到第三离合器120、122和124中的三个啮合元件，以及第一到第四制动器130、132、134和136，从而降低了液压控制效率，因此系统在结构上有必要更加紧凑并具有多种变速比(shift ratio)。
发明内容
[0010]本发明致力于提供一种自动变速器的动力传动系，其具有如下优点：具有紧凑的结构，该结构带有两个复合行星齿轮组，两个离合器和五个制动器，能实现八种前进速度和三种倒档速度，并通过仅仅运转两个离合器和五个制动器之中的两个啮合元件提高了液压控制效率。
[0011]本发明的一个示意性的实施例提供了一种自动变速器的动力传动系，其包括：第一到第四行星齿轮组；第一离合器单元，其用于连接第一和第二太阳轮以及所述第一行星齿轮组的第一齿圈；第二离合器，其用于连接所述第一、第三和第四行星齿轮组的第一、第三和第四齿圈；制动器单元，其用于有选择地限制以下部件的的转动：所述第一到第四行星齿轮组的第一到第四太阳轮，所述第一、第二和第四行星齿轮组的第一、第二和第四行星齿轮架，以及所述第二和第四行星齿轮组的第二和第四齿圈；其中第一和第二行星齿轮组被设置成：第一和第二行星齿轮架以及其中的第一和第二太阳轮相连接；第三和第四行星齿轮组被设置成：第三齿圈和第四行星齿轮架相连接且第三和第四太阳轮相连接，所述第一行星齿轮组的第一齿圈与输入轴相连，并且所述第三行星齿轮组的第三行星齿轮架与输出轴相连。
附图说明
[0012]所含附图提供对于本发明的进一步理解，并包含于本说明书中从而构成本说明书的一部分，所述附图图解阐述了本发明的实施例并与说明书结合在一起，用于解释本发明的原理。
[0013]图中：
图1示出了依照相关技术的自动变速器的动力传动系的一个实例的棒状图。
[0014]图2示出了图1中的自动变速器的动力传动系的啮合元件的表格。
[0015]图3是显示依照本发明的自动变速器的动力传动系的结构的棒状图。
[0016]图4示出了图3中的自动变速器的动力传动系的啮合元件的表格。
[0017]图5示出了当图3中的自动变速器的动力传动系实现八个前向齿轮级和三个反向齿轮级时，每级啮合元件的相对转速比的图表和表格。
[0018]图6示出了当图3中的自动变速器的动力传动系实现八个前向齿轮级和三个反向齿轮级时，每级啮合元件的反扭矩比(reactiontorque ratio)的图表和表格。
具体实施方式
[0019]以下将参考所述附图详细说明本发明。
[0020]图3是显示依照本发明的自动变速器的动力传动系的结构的棒状图。
[0021]如图3所示，参照本发明的一个示意性的实施例，所述自动变速器的动力传动系可以提供八个前向齿轮级和三个反向齿轮级；并包括第一和第二复合行星齿轮组P1和P2以及啮合元件，所述第一和第二复合行星齿轮组P1和P2与所述自动变速器的输入轴2相连，通过输入轴2接收发动机的动力，将所述动力转换成合适的转动力并将其输出至自动变速器的输出轴4；所述啮合元件制动第一和第二复合行星齿轮组P1和P2的转动元件，限制它们的转动，或者借助于所述发动机动力转动它们。
[0022]所述第一复合行星齿轮组P1可以分成与所述自动变速器的输入轴2相连的第一行星齿轮组10以及与所述第一行星齿轮组10相关的第二行星齿轮组20。
[0023]所述第一行星齿轮组10包括与所述自动变速器的输入轴2直接相连的第一齿圈12，安装在第一齿圈12中并可在其中转动的第一太阳轮14，以及设置于第一齿圈12与第一太阳轮14之间的第一小齿轮16。所述第一小齿轮16被设置成单型小齿轮(single type piniongear)。
[0024]所述第二行星齿轮组20包括第二齿圈22，与所述第一太阳轮14直接相连的第二太阳轮24，以及设置于所述第二齿圈22与所述第二太阳轮24之间并与所述第一小齿轮16直接相连的第二小齿轮26。所述第二小齿轮26被设置成双型小齿轮(double type pinion gear)。
[0025]在所述第一复合行星齿轮组P1中，所述第一和第二行星齿轮组10和20共用一个行星齿轮架，其支撑所述第一和第二小齿轮16和26，并且所述第一和第二太阳轮14和24可设置成一整体。整体式的第一和第二太阳轮14和24分别可以有30个轮齿，且所述第一和第二齿圈12和22分别可以有70个轮齿。
[0026]所述第二复合行星齿轮组P2可以分成与所述自动变速器的输出轴4相连的第三行星齿轮组30，以及与所述第三行星齿轮组30相关的第四行星齿轮组40。
[0027]所述第三行星齿轮组30包括第三齿圈32，安装在所述第三齿圈32中并可在其中转动的第三太阳轮34，以及设置在所述第三齿圈32与所述第三太阳轮34之间的第三小齿轮36。所述第三小齿轮36设置为单型小齿轮。
[0028]所述第四行星齿轮组40包含与所述第一和第二小齿轮16和26直接相连的第四齿圈42，与所述第三太阳轮34直接相连的第四太阳轮44，以及设置于所述第四齿圈42和所述第四太阳轮44之间并与所述第三齿圈43直接相连的第四小齿轮46。所述第四小齿轮设置为单型小齿轮。
[0029]在第二复合行星齿轮组P2中，所述第三和第四太阳轮34和44可以设置成一整体，整体式的第三和第四太阳轮34和44分别可有30个轮齿且所述第三和第四齿圈32和42分别可有70个轮齿。
[0030]所述啮合元件可以分成用于连接第一和第二复合行星齿轮组P1和P2的转动元件的离合器单元，以及用于制动或限制每个转动元件的转动的制动器单元。
[0031]所述离合器单元包括第一离合器部分，用于连接所述第一太阳轮14、所述第二太阳轮24和所述第二齿圈22。所述第一离合器部分被形成为第一离合器50，其使第一和第二太阳轮14和24都能与所述第二齿圈22连接。
[0032]所述离合器单元也包括所述第二离合器52，其使所述第一、第三和第四齿圈12、32和42能同时相连。
[0033]所述制动器单元包括第一制动器60，其用于限制第一和第二太阳轮14和24的转动。
[0034]所述制动器单元也包括第二制动器62，其用于限制第三和第四太阳轮34和44的转动。
[0035]所述制动器单元也包括第三制动器64，其用于限制第一和第四齿圈12和42的转动。
[0036]所述制动器单元也包括第四制动器66，其用于限制所述第二齿圈22的转动。
[0037]所述制动器单元也包括第五制动器68，其用于限制所述第四小齿轮46的转动。
[0038]以下将参考图3到图6解释如上所述构造的自动变速器的动力传动系的运转。
[0039]图3示出了依照本发明的自动变速器的动力传动系的结构的棒状图。
[0040]图4示出了图3中的自动变速器的动力传动系的啮合元件的表格。
[0041]图4中在水平部分内列出的符号代表啮合元件。即C1和C2代表第一和第二离合器50和52，而B1到B5代表第一到第五制动器60、62、64、66和68。
[0042]图4中在竖直部分内列出的符号代表每个速度的变速级(shift stage)。即D1-D8代表从第一前向齿轮级到第八前向齿轮级的变速级，而R1到R3代表第一到第三反向齿轮级。
[0043]图4表格中的黑圈表示啮合元件处于啮合状态而空格表示啮合元件处于释放状态。
[0044]图5示出了当图3中的自动变速器的动力传动系实现了八个前向齿轮级和三个反向齿轮级时，每级啮合元件的相对转速比的图表和表格，而图6示出了当图3中的自动变速器的动力传动系运转实现了八个前向齿轮级和三个反向齿轮级时，每级啮合元件的反扭矩比的图表和表格。
[0045]接下来将描述升档(up-shifting)操作。在第一前向齿轮级中，所述第二和第四制动器62和66启动，而在这种情况下，变速比(shift ratio)是4.082。
[0046]当所述第一前向齿轮级换档到第二前向齿轮级时，所述第四制动器66释放而所述第一制动器60启动。即，所述第一和第二制动器60和62运转。在这种情况下，变速比是2.915而齿轮级间比率是1.4。
[0047]当所述第二前向齿轮级换档到第三前向齿轮级时，所述第一制动器60释放而所述第一离合器50启动。即所述第一离合器和所述第二制动器62运转。在这种情况下，变速比是2.041而齿轮级间比率是1.429。
[0048]当所述第三前向齿轮级换档到第四前向齿轮级时，所述第一离合器50释放而第二离合器52运转。即所述第二离合器52和所述第二制动器62运转。在这种情况下，变速比是1.429而齿轮级间比率是1.429。
[0049]当所述第四前向齿轮级换档到第五前向齿轮级时，所述第二制动器62释放而所述第一离合器50运转。即所述第一和第二离合器50和52运转。在这种情况下，变速比是1.0而齿轮级间比率是1.429。
[0050]当所述第五前向齿轮级换档到第六前向齿轮级时，所述第一离合器50释放而所述第一制动器60启动。即所述第二离合器52和所述第一制动器60运转。在这种情况下，变速比是0.826，并且齿轮级间比率是1.210。
[0051]当所述第六前向齿轮级换档到第七前向齿轮级时，所述第一制动器60释放而所述第四离合器66启动。即所述第二离合器52和所述第四离合器66运转。在这种情况下，变速比是0.741，而齿轮级间比率是1.116。
[0052]当所述第七前向齿轮级换档到第八前向齿轮级时，所述第四离合器66释放而所述第一制动器60启动。即所述第二离合器52和所述第三制动器64运转。在这种情况下，变速比是0.588，而齿轮级间比率是1.259。
[0053]所述升档操作如上述执行，而降档(down-shifting)操作则以与所述升档操作相反的顺序执行，因此省略对降档操作的详细描述。
[0054]依照本发明，在下文中将描述自动变速器的动力传动系的第四、第五、第六、第七和第八前向齿轮级中的两个或三个齿轮级的跳档(skip-shifting)操作。
[0055]在所述第八前向齿轮级中，所述第二离合器52和所述第三制动器64运转，当所述第三制动器64释放而所述第一制动器60启动时，所述第八前向齿轮级跳档到所述第六前向齿轮级。
[0056]在所述第八前向齿轮级中，所述第二离合器52和所述第三制动器64运转，当所述第三制动器64释放而所述第一离合器50启动时，所述第八前向齿轮级跳档到所述第五前向齿轮级。
[0057]在所述第七前向齿轮级中，所述第二离合器52和所述第四制动器66运转，当所述第四制动器66释放而所述第一离合器50启动时，所述第七前向齿轮级跳档到所述第五前向齿轮级。
[0058]在所述第七前向齿轮级中，所述第二离合器52和所述第四制动器66运转，当所述第四制动器66释放而所述第二制动器62启动时，所述第七前向齿轮级跳档到所述第四前向齿轮级。
[0059]在所述第六前向齿轮级中，所述第二离合器52和所述第一制动器60运转，当所述第一制动器60释放而所述第二制动器62启动时，所述第六前向齿轮级跳档到所述第四前向齿轮级。
[0060]在所述第六前向齿轮级中，所述第二离合器52和所述第一制动器60运转，当所述第二离合器52和所述第一制动器60释放而所述第一离合器50和所述第二制动器62启动时，所述第六前向齿轮级跳档到所述第三前向齿轮级。
[0061]在所述第五前向齿轮级中，所述第一和第二离合器50和52运转，当所述第二离合器52释放而所述第二制动器62启动时，所述第五前向齿轮级跳档到所述第三前向齿轮级。
[0062]在所述第五前向齿轮级中，所述第一和第二离合器50和52运转，当所述第一和第二离合器50和52释放而所述第一和第二制动器60和62启动时，所述第五前向齿轮级跳档到所述第二前向齿轮级。
[0063]在所述第四前向齿轮级中，所述第二离合器52和所述第二制动器62运转，当所述第二离合器52释放而所述第一制动器60启动时，所述第四前向齿轮级跳档到所述第二前向齿轮级。
[0064]在所述第四前向齿轮级中，所述第二离合器52和所述第二制动器62运转，当所述第二离合器52释放而所述第四制动器66启动时，所述第四前向齿轮级跳档到所述第一前向齿轮级。
[0065]在所述第三前向齿轮级中，所述第一离合器50和所述第二制动器62运转，当所述第一离合器50释放而所述第四制动器66运转时，所述第三前向齿轮级跳档到所述第一前向齿轮级。
[0066]接下来描述反升档操作(reverse up-shifting process)。当所述第四和第五制动器66和68运转时，第一反向齿轮级换档启动。在这种情况下，变速比是-2.857。
[0067]当所述第一反向齿轮级换档到第二反向齿轮级时，所述第四制动器66释放而所述第一制动器60启动。即所述第一和第五制动器60和68运转。在这种情况下，变速比是-2.041而齿轮级间比率是1.4。
[0068]当所述第二反向齿轮级换档到第三反向齿轮级时，所述第一制动器60释放而所述第一离合器50启动。即所述第一离合器50和所述第五制动器68运转。在这种情况下，变速比是-1.429而齿轮级间比率是1.429。
[0069]反向的降档操作以与上述升档操作相反的顺序执行，因此其描述从略。
[0070]如上所述，依照本发明，自动变速器的动力传动系具有如下优点：它能够实现八个前向齿轮级和三个反向齿轮级，具有紧凑的结构，其包括两个复合行星齿轮组、两个离合器和五个制动器，并且因为在两个离合器和五个制动器中仅仅两个啮合元件运转就可以对每个齿轮级进行换档，从而可以提高液压控制效率而且减小用于抽取液压的泵的容量。
[0071]虽然本发明是结合目前看来最切合实际而且优选的实施例来描述的，但是应该了解的是，本发明不局限于所公开的实施例，而是相反，涵盖了包含于所附权利要求的精神和范围之中的各种改造和等效方案。

Claims (15)

1.一种自动变速器的动力传动系，包含：
第一到第四行星齿轮组；
第一离合器部分，其用于连接第一和第二太阳轮以及所述第一行星齿轮组的第一齿圈；
第二离合器，其用于连接所述第一、第三和第四行星齿轮组的第一、第三和第四齿圈；以及
制动器单元，其用于有选择地分别限制下列部件的转动：所述第一到第四行星齿轮组的第一到第四太阳轮，所述第一、第二、和第四行星齿轮组的第一、第二和第四行星齿轮架，以及所述第二和第四行星齿轮组的第二和第四齿圈，
其中：
所述第一和第二行星齿轮组被设置成使得所述第一和第二行星齿轮架以及其中的所述第一和第二太阳轮相连接；
所述第三和第四行星齿轮组被设置成使得所述第三齿圈和所述第四行星齿轮架相连接且所述第三和第四太阳轮相连接；
所述第一行星齿轮组的第一齿圈与输入轴相连；并且
所述第三行星齿轮组的所述第三行星齿轮架与输出轴相连。
2.根据权利要求1或2所述的动力传动系，其中实现八个前进速度和三个倒档速度。
3.根据权利要求1或2所述的动力传动系，其中所述第一行星齿轮组的第一小齿轮是单型小齿轮。
4.根据权利要求1或2所述的动力传动系，其中所述第二行星齿轮组的第二小齿轮是双型小齿轮。
5.根据权利要求1或2所述的动力传动系，其中所述第三行星齿轮组的第三小齿轮是单型小齿轮。
6.根据权利要求1或2所述的动力传动系，其中所述第四行星齿轮组的第四小齿轮是单型小齿轮。
7.根据权利要求1或2所述的动力传动系，其中所述第一离合器部分被形成为第一离合器，其使所述第二齿圈能与所述第一和第二太阳轮相连。
8.根据权利要求1或2所述的动力传动系，其中所述制动器单元包含第一制动器，其用于同时限制所述第一和第二太阳轮的转动。
9.根据权利要求1或2所述的动力传动系，其中所述制动器单元包含第二制动器，其用于同时限制所述第三和第四太阳轮的转动。
10.根据权利要求1或2所述的动力传动系，其中所述制动器单元包含第三制动器，其用于同时限制所述第一和第四齿圈的转动。
11.根据权利要求1或2所述的动力传动系，其中所述制动器单元包含第四制动器，其用于限制所述第二齿圈的转动。
12.根据权利要求1或2所述的动力传动系，其中：
所述制动器单元包含第五制动器，其用于限制所述第四行星齿轮架的转动。
13.根据权利要求1或2所述的动力传动系，其中所述第一离合器部分被形成为第一离合器，其使所述第二齿圈能与所述第一和第二太阳轮相连，并且所述制动器单元包含：
第一制动器，其用于同时限制所述第一和第二太阳轮的转动；
所述第二制动器，其用于同时限制所述第三和第四太阳轮的转动；
所述第三制动器，其用于同时限制所述第一和第四齿圈的每个转动；
第四制动器，其用于限制所述第二齿圈的转动，及
所述第五制动器，其用于限制所述第四行星齿轮架的转动。
14.根据权利要求13所述的动力传动系，其中：
所述第二和第四制动器是在第一前进速度启动的；
所述第一和第二制动器是在第二前进速度启动的；
所述第一离合器和所述第二制动器是在第三前进速度启动的；
所述第二离合器和所述第二制动器是在第四前进速度启动的；
所述第一和第二离合器是在第五前进速度启动的；
所述第二离合器和所述第一制动器是在第六前进速度启动的；
所述第二离合器和所述第四制动器是在第七前进速度启动的；
所述第二离合器和所述第三制动器是在第八前进速度启动的；
所述第四和第五制动器是在第一倒档速度启动的；
所述第一和第五制动器是在第二倒档速度启动的；并且
所述第一离合器和所述第五制动器是在第三倒档速度启动的。
15.根据权利要求1或2所述的动力传动系，其中可通过处于第三到第八前进速度的两个或者三个级启动跳档。
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