CN104024689B - 车辆自动变速器的10档传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆自动变速器的10档传动系统，其包括第一至第四行星齿轮组。第一行星齿轮组包括选择性地连接到变速箱的第一太阳齿轮、选择性地连接到变速箱的第一环形齿轮和用于整体连接啮合在第一太阳齿轮和第一环形齿轮之间的多个独立小齿轮的第一行星齿轮架；第二行星齿轮组包括直接连接到第一太阳齿轮的第二太阳齿轮、直接连接到输入轴并且选择性地连接到第三太阳齿轮上的第二行星齿轮架和选择性连接到第四环形齿轮的第二环形齿轮；第三行星齿轮组包括选择性连接到第二行星齿轮架的第三太阳齿轮、选择性地连接到第二环形齿轮的第三行星齿轮架和选择性地连接到第二环形齿轮的第三环形齿轮；第四行星齿轮组包括直接连接到第三行星齿轮架的第四太阳齿轮、直接连接到输出轴的第四环形齿轮和直接连接到第一行星齿轮架并且直接连接到第三环形齿轮的第四行星齿轮架。

Description

车辆自动变速器的10档传动系统

技术领域

本发明涉及一种车辆自动变速器的传动系统，具体涉及一种车辆自动变速器的10档传动系统。

背景技术

总的来说，自动变速器的多档机构是由多个行星齿轮组的组合而实现的，具有结合在其中的这种多个行星齿轮组的传动系统从扭矩转换器获得旋转动力，改变旋转动力并将变化后的旋转动力传递到输出轴。

随着档位数的增加，自动变速器被设计为具有更合适的变速齿轮比，使得能够提供具有极好动力性能和燃料效率的车辆。因此，已经不断地进行研究以提供一种具有很多档位的自动变速器。

此外，尽管使用具有同样数量档位的自动变速器，但是其传动系统根据行星齿轮组组合方法具有不同的耐用性、动力传动效率和大小。因此，已经试图开发一种可降低功率损耗的、更可靠、更紧凑的传动系统。

手动变速器具有如下缺陷，随着档位数目的增加驾驶员必须经常换档。然而，在自动变速器中，控制单元控制传动系统的操作从而根据操作状态换挡。因此，继续想要提供一种具有很多档位的传动系统。

从该角度来看，4档或者5档的自动变速器被典型地应用。然而，近来，6档自动变速器已被开发并应用到车辆上，并且主动地进行研究以开发8档或者更多档位的自动变速器，用来到达更高的燃料效率。

发明内容

技术问题

构思本发明以解决现有技术中的这种问题，并且本发明的一方面是提供一种车辆自动变速器的10档传动系统，其包括通过多个离合器结合的三个单齿行星齿轮组和一个双齿行星齿轮组以便获得十个速度和一个倒档速度，因而改进动力传动性能并且降低燃料消耗。

技术方案

在一个实施方案中，车辆自动变速器的10档传动系统包括第一至第四行星齿轮组，第一至第四离合器以及第一和第二制动器。第一行星齿轮组包括选择性地连接到变速箱的第一太阳齿轮、选择性地连接到变速箱的第一环形齿轮和用于整体连接啮合在第一太阳齿轮和第一环形齿轮之间的多个独立小齿轮(single pinions)的第一行星齿轮架；第二行星齿轮组包括直接连接到第一太阳齿轮的第二太阳齿轮、直接连接到输入轴并且选择性地连接到第三太阳齿轮上的第二行星齿轮架和选择性连接到第四环形齿轮的第二环形齿轮；第三行星齿轮组包括选择性连接到第二行星齿轮架的第三太阳齿轮、选择性地连接到第二环形齿轮的第三行星齿轮架和选择性地连接到第二环形齿轮的第三环形齿轮；第四行星齿轮组包括直接连接到第三行星齿轮组的第三行星齿轮架的第四太阳齿轮、直接连接到输出轴的第四环形齿轮和直接连接到第一行星齿轮架并且直接连接到第三环形齿轮的第四行星齿轮架。

第三行星齿轮架可通过第一离合器选择性地连接到第二环形齿轮。

第三太阳齿轮可通过第二离合器选择性地连接到第二环形齿轮。

第三太阳齿轮可通过第三离合器选择性地连接到第二行星齿轮架。

第三环形齿轮可通过第四离合器选择性地连接到第二环形齿轮。

第一太阳齿轮通过第一制动器选择性地固定到变速箱。

第一环形齿轮可通过第二制动器选择性地固定到变速箱。

第三行星齿轮组具有双小齿轮(double-pinion)结构。

在另一个实施方案中，车辆自动变速器的10档传动系统包括第一至第四行星齿轮组，第一至第四离合器以及第一和第二制动器。第一行星齿轮组包括选择性地连接到变速箱的第一太阳齿轮、选择性地连接到变速箱的第一环形齿轮和用于整体地连接啮合在第一太阳齿轮和第一环形齿轮之间的多个独立小齿轮的第一行星齿轮架；第二行星齿轮组包括直接连接到第三太阳齿轮的第二太阳齿轮、直接连接到输入轴并且选择性地连接到第三太阳齿轮的第二行星齿轮架和选择性连接到第一环形齿轮的第二环形齿轮；第三行星齿轮组可以包括选择性连接到第二行星齿轮架和第二环形齿轮中的任一个的第三太阳齿轮、选择性地连接到第二环形齿轮的第三环形齿轮和选择性地连接到第二环形齿轮的第三行星齿轮架；第四行星齿轮组可以包括直接连接到第三行星齿轮组的第三行星齿轮架的第四太阳齿轮、直接连接到第三环形齿轮的第四行星齿轮架和直接连接到输出轴的第四环形齿轮。

第二环形齿轮可通过第一离合器选择性地连接到第三行星齿轮架。

第二环形齿轮可通过第二离合器选择性地连接到第三太阳齿轮。

第二行星齿轮架可通过第三离合器选择性地连接到第三太阳齿轮。

第二环形齿轮可通过第四离合器选择性地连接到第一行星齿轮架和第三环形齿轮。

第一太阳齿轮可通过第一制动器选择性地固定到变速箱。

第一环形齿轮可通过第二制动器选择性地固定到变速箱。

第三行星齿轮组具有双小齿轮结构。

有益效果

根据本发明的实施方案，三个单齿行星齿轮组和一个双齿行星齿轮组仅仅通过多个离合器结合从而获得十个速度和一个倒档速度，由此改进动力传动性能和燃料效率。

附图说明

结合附图，并根据以下详细说明，本发明的上述及其他方面、特征和优势将更加显而易见。

图1是说明根据本发明实施方案的、车辆自动变速器的10档传动系统的示意图；

图2是应用于根据本发明实施方案的、车辆自动变速器的10档传动系统的摩擦元件的操作表；

图3是说明应用于根据本发明实施方案的、车辆自动变速器的10档传动系统的杆线(lever wires)；以及

图4是说明根据本发明另一实施方案的、车辆自动变速器的10档传动系统的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施方案。应当理解，附图不是精确比例并且可以出于描述方便和清楚的考虑而在线条粗细或部件尺寸上有所夸大。此外，这里所用的术语是在考虑到本发明的功能进行限定的，并且可根据惯例或者用户或操作者的意图进行变化。因此，术语的定义应当根据在此阐述的整个公开内容给出。

图1是说明根据本发明实施方案的、车辆自动变速器的10档传动系统的示意图。正如图1所示，根据本发明实施方案的、车辆自动变速器的10档传动系统包括第一至第四行星齿轮组PG1至PG4、第一至第四离合器CL1至CL4以及第一和第二制动器B1和B2。

在本实施方案中，用作输入构件的输入轴10表示扭矩转换器的涡轮轴。通过输入轴10，来自曲柄轴的旋转动力可在通过扭矩转换器进行扭矩转换时输入。用作输出构件的输出齿轮20通过众所周知的差动齿轮驱动左右主动轮。

第一行星齿轮组PG1具有包括第一太阳齿轮S1、第一环形齿轮R1和第一行星齿轮架PC1的三个操作元件。第一制动器B1介于第一太阳齿轮S1和变速箱30之间，因此第一太阳齿轮S1选择性地连接到变速箱30。第一环形齿轮R1通过第二制动器B2选择性地固定到变速箱30。第一行星齿轮架PC1整体地连接啮合在第一太阳齿轮S1和第一环形齿轮R1之间的多个独立小齿轮。

第二行星齿轮组PG2具有包括第二太阳齿轮S2、第二环形齿轮R2和第二行星齿轮架PC2的三个操作元件。第二太阳齿轮S2直接连接到第一太阳齿轮S1。第二行星齿轮架PC2直接连接到输入轴10，并且通过第三离合器CL3选择性地连接到第四太阳齿轮S4。第二环形齿轮R2分别通过第一离合器CL1、第二离合器CL2和第四离合器CL4选择性地连接到第三行星齿轮架PC3、第三太阳齿轮S3和第三环形齿轮R3。

第三行星齿轮组PG3具有双小齿轮结构，并且具有包括第三太阳齿轮S3、第三环形齿轮R3和第三行星齿轮架PC3的三个操作元件。第三太阳齿轮S3通过第三离合器CL3选择性地连接到第二行星齿轮架PC2。第三环形齿轮R3直接连接到第四行星齿轮架PC4并且通过第四离合器CL4选择性地连接到第二环形齿轮R2。第三行星齿轮架PC3直接连接到第四太阳齿轮S4并且通过第一离合器CL1选择性地连接到第二环形齿轮R2。

第四行星齿轮组PG4具有包括第四太阳齿轮S4、第四环形齿轮R4和第四行星齿轮架PC4的三个操作元件。第四太阳齿轮S4直接连接到第三行星齿轮组PG3的第三行星齿轮架PC3。第四环形齿轮R4直接连接到输出轴20。第四行星齿轮架PC4直接连接到第一行星齿轮架PC1。

上述的第一至第四离合器CL1至CL4中的每一个都可利用通过油压摩擦联接的多板式液压摩擦联接单元来实现。

图2是作用于根据本发明实施方案的、车辆自动变速器的10档传动系统的摩擦元件的操作表。图3是作用于根据本发明实施方案的、车辆自动变速器的10档传动系统的杆线。正如图2和3所示，在摩擦元件工作时，根据本发明实施方案的、车辆自动变速器的10档传动系统进行换挡。在图2中，“·”表示连接状态。在每个档位，换挡是在两个或三个摩擦元件工作时进行。正如图3所示，可绘制与各个摩擦元件的旋转速度对应的输入和输出速度比值从而获得在每个档位达到的变速齿轮比。

在第一档速度，可以控制第三离合器CL3、第一制动器B1和第二制动器B2的操作。

因此，将输入轴10的旋转动力输入到第二行星齿轮架PC2，通过第三离合器CL3将第二行星齿轮架PC2的旋转动力传递到第三太阳齿轮S3。这时，由于第四行星齿轮架PC4和第三环形齿轮R3被操作为固定元件，第三行星齿轮架PC3被操作为第三行星齿轮组PG3的输出元件，直接连接到第三行星齿轮架PC3的第四太阳齿轮S4被操作为第四行星齿轮组PG4的输入元件。这样，第一档速度的变速齿轮比通过第四环形齿轮R4传递到输出轴20。

在第二档速度，以第一档速度操作的第三离合器CL3松开，第二离合器CL2工作。这时，由于第一太阳齿轮S1、第二太阳齿轮S2和第一环形齿轮R1由第一和第二制动器B1和B2固定，包括第一太阳齿轮S1、第一行星齿轮架PC1和第一环形齿轮R1的第一行星齿轮组PG1被固定。这时，输入轴10的旋转动力通过直接连接到输入轴10的第二行星齿轮组PG2的第二行星齿轮架PC2输入，并且将由第二行星齿轮组PG2的第二环形齿轮R2输出的旋转动力传递到第三行星齿轮组PG3的第三太阳齿轮S3。这样，第三行星齿轮架PC3被操作为输出元件，而直接连接到第三行星齿轮架PC3的第四太阳齿轮S4用作输入元件。然后，第二档速度的变速齿轮比通过第四环形齿轮R4传递到输出轴20。

在第三档速度，以第二档速度操作的第一制动器B1松开，第三离合器CL3工作。这时，第二太阳齿轮S2和第二环形齿轮R2通过从输入轴10接收旋转动力的第二行星齿轮架PC2直接相连接，第二行星齿轮组PG2的部件整体转动。此外，因为第一环形齿轮R1通过第二制动器B2被操作为固定元件，通过第一行星齿轮架PC1传递的旋转动力被传递到第四行星齿轮架PC4。然后，第三档速度的变速齿轮比通过第四行星齿轮架PC4经由第四环形齿轮R4传递到输出轴20以及经由与第二行星齿轮组PG2相同的速度转动的第三太阳齿轮S3传递到第三环形齿轮R3。

在第四档速度，以第三档速度操作的第三离合器CL3松开，第四离合器CL4工作。这时，转动操作经由第二行星齿轮架PC2从输入轴10传递。因为第一环形齿轮R1通过第二制动器B2被操作为固定元件，通过第一太阳齿轮S1和第一行星齿轮架PC1输出的旋转动力被传递到第四行星齿轮架PC4和第三环形齿轮R3。因此，第三和第四行星齿轮组PG3和PG4均以相同速度转动，第四档速度的变速齿轮比被传递到输出轴20。

在第五档速度，以四档速度操作的第二离合器CL2松开，第三离合器CL3工作。这时，旋转动力经由第二行星齿轮架PC2从输入轴10传递。因为第一环形齿轮R1通过第二制动器B2被操作为固定元件，经由第一太阳齿轮S1和第一行星齿轮架PC1输出的旋转动力被传递到第四行星齿轮架PC4和第三环形齿轮R3。这样，第五档速度的变速齿轮比经由第四环形齿轮R4传递到输出轴20。

在第六档速度，以第五档速度操作的第四离合器CL4松开，第一离合器CL1工作。这时，旋转动力通过第二行星齿轮架PC2从输入轴10传递。因为第一环形齿轮R1通过第二制动器B2被操作为固定元件，所以通过第一太阳齿轮S1和第一行星齿轮架PC1输出的旋转动力被传递到第四行星齿轮架PC4和第三环形齿轮R3。这样，第六档速度的变速齿轮比经由第四环形齿轮R4传递到输出轴20。

在第七档速度，以第六档速度操作的第二制动器B2松开，第四离合器CL4工作。这时，通过第二行星齿轮架PC2从输入轴10传递的旋转动力通过第三离合器CL3直接连接到第三太阳齿轮S3，并且第二环形齿轮R2通过第一离合器CL1和第四离合器CL4直接连接到第三行星齿轮架PC3和第三环形齿轮R3。这样，具有第七档速度的变速齿轮比的旋转动力通过第三环形齿轮R3传递到输出轴20，其中第二至第四行星齿轮组PG2至PG4在第七档速度的变速齿轮比中以相同速度转动。

在第八档速度，以第七档速度操作的第四离合器CL4松开，第一制动器B1工作。这时，第一太阳齿轮S1和第二太阳齿轮S2通过第一制动器B1被操作为固定元件，通过第二行星齿轮架PC2从输入轴10传递的旋转动力经由第三离合器CL3直接连接到第三太阳齿轮S3，并且第二环形齿轮R2通过第一离合器CL1直接连接到第三行星齿轮架PC3。这样，第八档速度的变速齿轮比通过第四环形齿轮R4传递到输出轴20。

在第九档速度，以第八档速度操作的第一离合器CL1松开，第四离合器CL4工作。这时，第一太阳齿轮S1和第二太阳齿轮S2通过第一制动器B1被操作为固定元件，通过第二行星齿轮架PC2从输入轴10传递的旋转动力通过第三离合器CL3直接连接到第三太阳齿轮S3，并且第二环形齿轮R2通过第四离合器CL4直接连接到第三环形齿轮R3和第三行星齿轮架PC3。这样，第九档速度的旋转动力通过第四环形齿轮R4传递到输出轴20。

在第十档速度，以第九档速度操作的第三离合器CL3松开，第一离合器CL1工作。这时，由于第一太阳齿轮S1和第二太阳齿轮S2通过第一制动器B1被操作为固定元件，通过第二行星齿轮架PC2从输入轴10传递的旋转动力传递到第二环形齿轮R2、第四太阳齿轮S4和通过第一离合器CL1直接连接的第四行星齿轮架PC4。因此，第四行星齿轮组PG4和第三行星齿轮组PG3以相同速度转动。这时，第十档速度的旋转动力通过第四环形齿轮R4传递到输出轴20。

在倒档速度，操作第一离合器CL1、第一制动器B1和第二制动器B2。这时，由于第一太阳齿轮S1和第一环形齿轮R1通过第一和第二制动器B1和B2固定，所以第一行星齿轮组PG1的所有部件都是固定的。此外，直接连接到第一行星齿轮架PC1的第四行星齿轮架PC4和第三环形齿轮R3是固定的，并且在第二太阳齿轮S2被设置为固定元件的状态下，第二环形齿轮R2通过第一离合器CL1直接连接到第四太阳齿轮S4和第三行星齿轮架PC3。这样，倒档速度的旋转动力通过用作第四行星齿轮组PG4的输出元件的第四环形齿轮R4传递到输出轴20。

图4是说明根据本发明另一实施方案的、车辆自动变速器的10档传动系统的示意图。正如图4所示，根据本发明实施方案的、车辆自动变速器的10档传动系统包括三个单齿行星齿轮组、一个双齿行星齿轮组、第一至第四离合器CL1至CL4以及两个制动器B1和B2。图4的结构表示与图1中图示的相同部件被用来构成新组合。

也就是说，当第一至第四行星齿轮组PG1至PG4、第一至第四离合器CL1至CL4以及第一和第二制动器B1和B2被用来形成10档自动变速器，第一行星齿轮组PG1包括第一太阳齿轮S1、第一环形齿轮R1和第一行星齿轮架PC1。第一太阳齿轮S1通过第一制动器B1选择性地固定到变速箱30，第一环形齿轮R1通过第二制动器B2选择性地固定到变速箱30，以及第一行星齿轮架PC1整体连接啮合在第一太阳齿轮S1和第一环形齿轮R1之间的多个独立小齿轮。

第二行星齿轮组PG2包括第二太阳齿轮S2、第二环形齿轮R2和第二行星齿轮架PC2。第二太阳齿轮S2直接连接到第一太阳齿轮S1，第二行星齿轮架PC2直接连接到输入轴10并且选择性地连接到第三行星齿轮组PG3的第三太阳齿轮S3，以及第二环形齿轮R2选择性地连接到第一行星齿轮架PC1或者第三行星齿轮组PG3的第三环形齿轮R3。第二环形齿轮R2通过第一离合器CL1选择性地连接到第三行星齿轮架PC3。此外，第二环形齿轮R2通过第二离合器CL2选择性地连接到第三太阳齿轮S3。此外，第二环形齿轮R2通过第四离合器CL4选择性地连接到第一行星齿轮架PC1和第三环形齿轮R3。

第三行星齿轮组PG3包括第三太阳齿轮S3、第三行星齿轮架PC3和第三环形齿轮R3。第三太阳齿轮S3选择性地连接到输入轴10，第三行星齿轮架PC3选择性地连接到第二环形齿轮R2，以及第三环形齿轮R3直接连接到第一行星齿轮架PC1并且选择性地连接到第二环形齿轮R2。第三太阳齿轮S3通过第三离合器CL3选择性地连接到输入轴10。这时，第三行星齿轮组PG3具有双小齿轮结构。

第四行星齿轮组PG4包括第四太阳齿轮S4、第四行星齿轮架PC4和第四环形齿轮R4。第四太阳齿轮S4直接连接到第三行星齿轮组PG3的第三行星齿轮架PC3，第四行星齿轮架PC4直接连接到第三行星齿轮组PG3的第三环形齿轮R3，以及第四环形齿轮R4直接连接到输出轴20。

尽管已经通过一些实施方案并结合附图说明本发明，但是对本领域技术人员来说显而易见的是，实施方案仅仅是通过例证方式给出的，并且在不脱离本发明的实质和范围的情况下可给出各种变形和等效实施方案。本发明的范围应当仅由所附权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种车辆自动变速器的10档传动系统，包括第一至第四行星齿轮组，第一至第四离合器以及第一和第二制动器；

其中所述第一行星齿轮组包括通过所述第一制动器选择性地连接到变速箱的第一太阳齿轮，通过所述第二制动器选择性地连接到所述变速箱的第一环形齿轮和用来整体地连接啮合在所述第一太阳齿轮和所述第一环形齿轮之间的多个独立小齿轮的第一行星齿轮架；

所述第二行星齿轮组包括直接连接到所述第一太阳齿轮的第二太阳齿轮，直接连接到输入轴并且选择性地连接到第三太阳齿轮的第二行星齿轮架，和选择性地连接到所述第三太阳齿轮的第二环形齿轮；

所述第三行星齿轮组包括选择性地连接到所述第二行星齿轮架的所述第三太阳齿轮，选择性地连接到所述第二环形齿轮的第三行星齿轮架和选择性地连接到所述第二环形齿轮的第三环形齿轮；以及

所述第四行星齿轮组包括直接连接到所述第三行星齿轮组的第三行星齿轮架的第四太阳齿轮，直接连接到输出轴的第四环形齿轮和直接连接到所述第一行星齿轮架并且直接连接到所述第三环形齿轮的第四行星齿轮架。

2.如权利要求1所述的10档传动系统，其特征是，所述第三行星齿轮架通过所述第一离合器选择性地连接到所述第二环形齿轮。

3.如权利要求2所述的10档传动系统，其特征是，所述第三太阳齿轮通过所述第二离合器选择性地连接到所述第二环形齿轮。

4.如权利要求3所述的10档传动系统，其特征是，所述第三太阳齿轮通过所述第三离合器选择性地连接到所述第二行星齿轮架。

5.如权利要求4所述的10档传动系统，其特征是，所述第三环形齿轮通过所述第四离合器选择性地连接到所述第二环形齿轮。

6.如权利要求1所述的10档传动系统，其特征是，所述第一太阳齿轮通过所述第一制动器选择性地固定到所述变速箱。

7.如权利要求1所述的10档传动系统，其特征是，所述第一环形齿轮通过所述第二制动器选择性地固定到所述变速箱。

8.如权利要求1所述的10档传动系统，其特征是，所述第三行星齿轮组具有双小齿轮结构。

9.一种车辆自动变速器的10档传动系统，包括第一至第四行星齿轮组，第一至第四离合器以及第一和第二制动器；

其中所述第一行星齿轮组包括通过所述第一制动器选择性地连接到变速箱的第一太阳齿轮，通过所述第二制动器选择性地连接到所述变速箱的第一环形齿轮和用来整体连接啮合在所述第一太阳齿轮和所述第一环形齿轮之间的多个独立小齿轮的第一行星齿轮架；

所述第二行星齿轮组包括直接连接到所述第一太阳齿轮的第二太阳齿轮，直接连接到输入轴并且选择性地连接到第三太阳齿轮的第二行星齿轮架和选择性地连接到所述第一行星齿轮架的第二环形齿轮；

所述第三行星齿轮组包括选择性地连接到所述第二行星齿轮架和所述第二环形齿轮中任一个的所述第三太阳齿轮，选择性地连接到所述第二环形齿轮的第三环形齿轮和选择性地连接到所述第二环形齿轮的第三行星齿轮架；以及

所述第四行星齿轮组包括直接连接到所述第三行星齿轮组的所述第三行星齿轮架的第四太阳齿轮，直接连接到所述第三环形齿轮的第四行星齿轮架和直接连接到输出轴的第四环形齿轮。

10.如权利要求9的所述10档传动系统，其特征是，所述第二环形齿轮通过第一离合器选择性地连接到所述第三行星齿轮架。

11.如权利要求10所述的10档传动系统，其特征是，所述第二环形齿轮通过所述第二离合器选择性地连接到所述第三太阳齿轮。

12.如权利要求9所述的10档传动系统，其特征是，所述第二行星齿轮架通过第三离合器选择性地连接到所述第三太阳齿轮。

13.如权利要求9所述的10档传动系统，其特征是，所述第二环形齿轮通过所述第四离合器选择性地连接到所述第一行星齿轮架和所述第三环形齿轮。

14.如权利要求9所述的10档传动系统，其特征是，所述第一太阳齿轮通过所述第一制动器选择性地固定到所述变速箱。

15.如权利要求9所述的10档传动系统，其特征是，所述第一环形齿轮通过所述第二制动器选择性地固定到所述变速箱。

16.如权利要求9所述的10档传动系统，其特征是，所述第三行星齿轮组具有双小齿轮结构。