CN1124944C - 自动传动装置的齿轮传动系 - Google Patents

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Abstract

用于一自动传动装置的一齿轮传动系，包括一第一单行星齿轮组，该第一单行星齿轮组具有可变化地连接到一输入轴的一第一元件，和将动力传输到一传动轴上的一第二元件；一第二单行星齿轮组，其具有被固定地连接到所述第一单行星齿轮组的一元件上的一第一元件，和将动力传输到一传动轴上的一第二元件；一第三单行星齿轮组，其具有被固定地连接到所述第二单行星齿轮组的一元件上的一第一元件，可变化地连接到所述输入轴上的一第二元件，和被固定地连接到所述第二单行星齿轮组的另一元件上并且被可变化地连接到传动壳体上的一第三元件；多个摩擦装置，用于上述可变化的连接。

Description

自动传动装置的齿轮传动系
本发明涉及车辆中所用的一自动传动装置的齿轮传动系。尤其是，本发明涉及用于一5个前进速度和1个倒车速度的自动传动装置的一齿轮传动系，该传动系通过有效地组合一离合器、制动器和行星齿轮组而可被设计得轻巧。
通常，车辆的一自动传动系统控制单行星齿轮组(single planetarygearsets)的每一元件，其中所述的行星齿轮组通过一传动控制装置(TCU)的一液压控制系统连接到或者起作用、或者不起作用的摩擦元件上，从自动传动系统自动地控制换速度传动比。
通常所述的齿轮传动系带有行星齿轮组与摩擦元件的一组合来实现换速度传动比。
上述齿轮传动系根据换速度传动比而具有各种组成方式，并且该齿轮传动系包括初级和次级换速度组合的7个离合器和制动器以及3个单行星齿轮组，以尤其实现5个前进速度和1个倒车速度。
但是，用于自动传动装置的上述齿轮传动系由于采用重型和大尺寸的离合器、制动器和多个不起作用的摩擦元件，因而变得尺寸大和笨重，从而导致动力损失。
本发明意在设法解决与上述齿轮传动系有关的上述问题。
本发明的一目的是提供一种用于自动传动装置的一齿轮传动系，其通过3个单行星齿轮组和多个摩擦元件而可被设计得重量轻且尺寸小巧，并改善动力效率同时实现5个前进速度和1个倒车速度。
根据本发明的一特征，用于一自动传动装置的一齿轮传动系，包括：
一第一单行星齿轮组，其包括可变化地连接到一输入轴的一第一元件，和将动力传输到一传动轴上的一第二元件；和一第三元件；
一第二单行星齿轮组，其包括被固定地连接到所述第一单行星齿轮组的第一元件上的一第一元件，和将动力传输到所述传动轴上的一第二元件；
一第三单行星齿轮组，其包括被固定地连接到所述第二单行星齿轮组的第一元件上的一第一元件，可变化地连接到所述输入轴上的一第二元件，和被固定地连接到所述第二单行星齿轮组的第三元件上并且被可变化地连接到传动壳体上的一第三元件；
第一、第二和第三离合器装置，用于将第一单行星齿轮组的第一和第三元件，第二单行星齿轮组的第一元件，和第三单行星齿轮组的第一和第二元件彼此可变化地连接，并连接于输入轴，将输入轴的一输入转换成传动轴的5个前进速度和1个倒车速度；和
第一制动器装置，用于可变化地将第二和第三单行星齿轮组的某些元件连接到传动装置的壳体上。
如上所述，用于本发明的一自动传动装置的一齿轮传动系通过一液压控制系统有选择地操作和释放第一、第二和第三离合器及第一制动器，并且控制第一、第二和第三单行星齿轮组，以输出5个前进速度和1个倒车速度。
即，在第一前进速度，分别操作第一离合器和第一制动器；在第二前进速度，分别操作第二离合器和第一制动器；在第三前进速度，分别操作第一和第二离合器；在第四前进速度，分别操作第二和第三离合器；在第五前进速度，分别操作第一和第三离合器而实现；通过操作第三离合器和第二制动器而实现一倒车速度；和在第一倒车速度，分别操作第三离合器和第一制动器。
结合于说明书内并且构成说明书一部分的附图描述了本发明的一实施例，该附图与所作的描述一起用于解释本发明的原理，图中：
图1是根据本发明一优选实施例的一齿轮传动系的一示意图；
图2是表示根据本发明一优选实施例的用于一自动传动装置的一齿轮传动系的在每一换速度范围内摩擦元件的一操作图表；
图3是表示根据本发明一优选实施例的齿轮传动系一第一和第二前进速度的换速度传动比的一速度图；
图4是表示根据本发明一优选实施例的齿轮传动系一第三前进速度的一换速度传动比的一速度图；
图5是表示根据本发明一优选实施例的齿轮传动系一第四前进速度的一换速度传动比的一速度图；
图6是表示根据本发明一优选实施例的齿轮传动系一第五前进速度的一换速度传动比的一速度图；
图7是表示根据本发明一优选实施例的齿轮传动系一第一倒车速度的一换速度传动比的一速度图；
图8是表示根据本发明一优选实施例的齿轮传动系一第一*倒车速度的一换速度传动比的一速度图。
现参照附图详细地描述本发明的优选实施例。
参照图1，示出了用于一自动传动装置的一齿轮传动系的一示意图。
即，该实施例的齿轮传动系包括第一、第二和第三单行星齿轮组PG1、PG2和PG3；第一、第二和第三离合器C1、C2和C3，这些离合器可变化地将第一和第三单行星齿轮组PG1、PG3中的某些特定元件连接到输入轴1，或可变化地将它们彼此相连；以及一个第一制动器(锁止装置)B1，它可变化地将第二和第三单行星齿轮组中的某些特定元件连接到传动装置的壳体上。
上述的第一单行星齿轮组PG1包括可变化地连接到输入轴1上的一元件和将动力传递到传动轴5上的一元件。
即，在作为一有双级行星轮(double pinion planetary gearset)的行星齿轮组的该第一单行星齿轮组PG1中，太阳轮S1与行星架Ca1可变化地连接到输入轴1上，并且可变化地相互连接，而齿圈R1被连接到传动轴5上，以传递动力。
此外，第二单行星齿轮组PG2包括固定地连接到所说的第一单行星齿轮组PG1的一元件上的一元件，和向传动轴5传递动力的一元件。
即，在作为一有单级行星轮的行星齿轮组(single pinion planetarygearset)的第二单行星齿轮组PG2中，太阳轮S2固定地连接到第一单行星齿轮组PG1的太阳轮S1上，齿圈R2连接到传动轴5上，以传递动力。
并且第三单行星齿轮组PG3包括被固定地连接到所说的第二单行星齿轮组PG2的一元件上的一元件，可变化地连接到输入轴1上的一元件，和被固定地连接到第二单行星齿轮组PG2的另一元件上、并且可变化地连接到传动装置壳体3上的一元件。
即，在作为一有双级行星轮的行星齿轮组的该第三单行星齿轮组PG3中，太阳轮S3被固定地连接到第二单行星齿轮组PG2的太阳轮S2上，行星架Ca3可变化地连接到输入轴1上，而齿圈R3则被固定地连接到第二单行星齿轮组PG2的行星架Ca2上，并且向传动轴5传递动力。
此外，第一离合器C1设置在输入轴1和第一单行星齿轮组PG1的行星架Ca1之间，以可变化地将它们彼此连接；第二离合器C2设置在输入轴1和第三单行星齿轮组PG3的行星架Ca3之间，以可变化地将它们彼此连接；第三离合器C3设置在输入轴1和第一单行星齿轮组PG1的太阳轮S1之间，以可变化地将它们彼此连接。
第一制动器B1也分别设置在第二和第三单行星齿轮组PG2、PG3的行星架Ca2与齿圈R3以及传动装置壳体之间，以可变化地将它们彼此连接。
另外，在本实施例的具有第二制动器B2的齿轮传动系中，为了实现特定的倒车第一*速度，第二制动器B2设置在第三单行星齿轮组PG3的行星架Ca3与传动装置壳体3之间，以可变化地将它们彼此相连。
如上所述，通过第一、第二和第三离合器C1、C2、C3和第一和第二制动器B1、B2来控制具有第一、第二和第三单行星齿轮组PG1、PG2和PG3的齿轮传动系，分别经第一和第二单行星齿轮组PG1、PG2的齿圈R1、R2而将5个前进速度和1个倒车速度的输出传递给传动轴5。此外，第一传动驱动齿轮7和第二传动驱动齿轮9本身被连接有第一和第二传动齿轮11、13，以分别以恒定的齿轮传动比连接到传动轴上。
由于一个传动控制装置(TCU)可根据诸如车速和节气门开度(参见图2)的车辆行驶条件的改变选择性地操作和释放第一、第二和第三离合器C1、C2、C3及第一和第二制动器B1、B2，因此上述构成的用于自动传动装置的齿轮传动系就可以实现五个前进速度和一个倒车速度。
即，在每个前进速度和倒车速度时，由于第一、第二和第三离合器C1、C2、C3及第一和第二制动器B1、B2如图2所示地操作和释放，因此第一、第二和第三单行星齿轮组PG1、PG2和PG3就分别由图3到图8所示的第一到第六杆L1～L6来代表。
第一到第六杆L1～L6由第一到第六节点N1～N6来代表，其中节点N1～N6表示第一、第二和第三单行星齿轮组PG1、PG2和PG3中的每一个元件。
即，第一节点N1表示第一单行星齿轮组PG1上的行星架Ca1；第二节点N2表示第三行星齿轮组PG3的行星架Ca3；第三节点N3表示第二单行星齿轮组PG2上的齿圈R2；第四节点N4表示第一单行星齿轮组PG1的齿圈R1；第五节点N5分别表示第二和第三单行星齿轮组PG2、PG3的行星架Ca2与齿圈R3的组合；而第六节点N6分别表示第一、第二和第三单行星齿轮组PG1、PG2、PG3上的太阳轮S1、S2、S3的组合。
因此，在解释每一换档范围的操作状态时，下文中是用各个节点而不是用第一、第二和第三单行星齿轮组PG1、PG2和PG3中每一个元件来进行说明的。
第一前进速度
在第一前进速度中，由于操作第一离合器C1和第一制动器B1，在第一杆L1(参见图3)中第三和第四节点N3、N4变为输出元件，第五节点N5变为反作用元件，而第一节点N1变为输入元件。在此，假定第三节点N3的输出为“1”，并且假定第四节点N4的输出具有低于第三节点N3的一恒定的传动比。这样就确定了第一、第二传动驱动齿轮7、9和第一、第二传动从动齿轮11、13的齿轮传动比。
因此，连接作为反作用元件的第五节点N5和第三节点N3的点“1”以及第四节点N4的具有恒定传动比的点的一线变为第一速度线l1。这里，在作为输入元件的第一节点N1处的幅值(图3中由垂直线表示)就变为相对于输出“1”的第一前进速度D1的输入速度传动比。
即，该图表示对于第一前进速度的一输入速度传动比D1，其输出被降低了。
第二前进速度
当车速和节气门的开度达到某一状态时，即需要从上述的第一前进速度状态变到第二前进速度状态时，则传动控制装置(TCU)将致动第二速度控制。
即，在第二速度状态下，由于释放第一离合器C1并操作第二离合器C2，同时操作第一制动器B1(见图3)，则唯一的输入元件变成了第一杆L1上的第二节点N2。
因此，连接作为反作用元件的第五节点N5、第三节点N3的表示“1”的点以及上述第四节点N4的点的一线变为了第二速度的速度线l2。
这里，在作为输入元件的第二节点N2处的幅值(由图3中的一垂直线表示)变为第二前进速度D2相对于输出速度“1”的输入速度传动比。
即，在第二前进速度，当采用与第一前进速度下相同的输出时，第二前进速度D2的输入速度传动比低于第一前进速度D1的输入速度传动比，并且在第二前进速度下的速度变得大于第一前进速度下的速度。其还表示出第二前进速度的输出降低了。
第三前进速度
当车速和节气门开度状态达到从上述的第二前进速度向第三前进速度改变的状态时，传动控制装置(TCU)就致动第三速度控制。
即，在第三速度状态下，由于释放第一制动器B1并操作第一离合器C1，同时操作第二离合器C2(参见图4)，则第三和第四节点N3、N4变为输出元件，而第一和第二节点N1、N2变成了第二杆L2上的输入元件。
因此，连接大于第一节点N1的“1”的点和第四节点N4的上述点以及第六节点N6的可选点的一线变为了第一个第三速度的速度线l3’。另外，连接具有与第一节点N1同样幅值的第二节点N2的点和第三节点N3的“1”的点以及第五节点N5的可选点和第六节点N6的上述点的一线变为了第二个第三速度线l3”。这里，第六节点N6变为约束元件。因此，在用作输入元件的第一和第二节点N1、N2处的幅值(由图4中的垂直线表示)变为第三前进速度D3的输入速度传动比。
即，在第三前进速度，当采用与第二前进速度下相同的输出时，第三前进速度D3的输入速度传动比低于第二前进速度D2的输入速度传动比，并且在第三前进速度下的速度变得大于第二前进速度下的速度。其还表示出第三前进速度的输出降低了。
第四前进速度
当车速和节气门开度状态达到从上述的第三前进速度向第四前进速度改变的状态时，传动控制装置(TCU)就致动第四速度控制。
即，在第四速度状态下，由于操作第三离合器C3并释放第一离合器C1，同时操作第二离合器C2(参见图5)，则第三和第四节点N3、N4变为输出元件，而第二和第六节点N2、N6变成了第三杆L3上的输入元件。
因此，连接第一节点N1的点和第四节点N4的上述点以及第六节点N6的点“1”的一线变为了第一个第四速度的速度线l4’。另外，连接第六节点N6的点“1”和第二及第三节点N2、N3的点“1”的一线变为了第二个第四速度线l4”。这里，在第二和第六节点N2、N6处的作为输入元件的在图5中的一垂直线的幅值变为第四前进速度D4的输入速度传动比。
即，在第四前进速度，当采用与第三前进速度下相同的输出时，第四前进速度D4的输入速度传动比低于第三前进速度D3的输入速度传动比，并且在第四前进速度下的速度变得大于第三前进速度下的速度。其还表示出第四前进速度的输出降低了。
第五前进速度
当车速和节气门开度状态达到从上述的第四前进速度向第五前进速度改变的状态时，传动控制装置(TCU)就致动第五速度控制。
即，在第五速度状态下，由于操作第一离合器C1并释放第二离合器C2，同时操作第三离合器C3(参见图6)，则第三和第四节点N3、N4变为输出元件，而第一和第六节点N1、N6变成了第四杆L4上的输入元件。
因此，连接小于第一、四、六节点N1、N4、N6的“1”的点的一线变为了第一个第五速度的速度线l5’。并且，连接第六节点N6的上述点和第三节点N3的“1”的点以及第二和第五节点N2、N5的点的一线变为了第二个第五速度线l5”。这里，在用作输入元件的第一和第六节点N1、N6处的幅值(由图6中的一垂直线表示)变为第五前进速度D5的输入速度传动比。
即，在第五前进速度，当采用与第四前进速度下相同的输出时，第五前进速度D5的输入速度传动比低于第四前进速度D4的输入速度传动比，并且在第五前进速度下的速度变得大于第四前进速度下的速度。其还表示出第五前进速度的输出降低了。
第一倒车速度
在第一倒车速度状态，由于操作第三离合器C3和第一制动器B1(参照图7)，因此第三和第四节点N3、N4变为输出元件，第五节点N5变为反作用元件，并且第六节点N6变为第五杆L5上的输入元件。
因此，连接用作反作用元件的第五节点N5的点和用作输出元件的第三节点N3的点“1”、第四节点N4的上述点以及第一、第二和第六节点N1、N2、N6的选择点的一线变为第一倒车速度线lR1。这里，在用作输入元件的第六节点N6处的幅值(由图7中的一垂直线表示)是第一倒车速度r1相对于输出“1”的一输入速度传动比。另外，由于输出“1”假定在向上的方向，因此，第一倒车速度r1的输入速度传动比由第五杆L5上的向下方向的一箭头表示。
即，这表示第一倒车速度的输出具有与输入旋转方向相反的一方向。
第一*倒车速度
与此同时，在第一*倒车速度状态，由于操作第一离合器C1和第二制动器B2(参照图8)，因此第三和第四节点N3、N4变为输出元件，第二节点N2变为反作用元件，并且第六节点N6变为约束元件，第一节点N1变为第六杆L6上的输入元件。
因此，连接用作反作用元件的第二节点N2的点和用作输出元件的第三节点N3的点“1”以及第五和第六节点N5、N6的选择点的一线变为第二个第一*倒车速度线lR1*”。另外，连接用作约束元件的第六节点N6的上述点和第四节点N4的上述点以及用作输入元件的第一节点的选择点的一线变为第一个第一*倒车速度线lR1*’。
这里，在用作输入元件的第六节点N6处的垂直方向的幅值是第一*倒车速度r1相对于输出“1”的一输入速度传动比。另外，由于输出“1”假定在向上的方向，因此，第一倒车速度r1的输入速度传动比由第五杆L5上的向下方向的一箭头表示。
即，这表示第一倒车速度的输出具有与输入旋转方向相反的一方向。
如上所述，本发明涉及具有5个前进速度和1个倒车速度的自动传动装置的一齿轮传动系，其有效地组合有3个单行星齿轮组、3个离合器和1个制动器，并且操作和释放这些离合器和制动器。
另外，上述齿轮传动系通过减少离合器和制动器的数量而被设计成重量轻和尺寸小巧，并且通过减少不起作用的摩擦元件而被设计成增大动力效率。

Claims (14)

1.用于一自动传动装置的一齿轮传动系，包括：
一第一单行星齿轮组，其包括可变化地连接到一输入轴的一第一元件，和将动力传输到一传动轴上的一第二元件；和一第三元件；
一第二单行星齿轮组，其包括被固定地连接到所述第一单行星齿轮组的第一元件上的一第一元件，和将动力传输到所述传动轴上的一第二元件；
一第三单行星齿轮组，其包括被固定地连接到所述第二单行星齿轮组的第一元件上的一第一元件，可变化地连接到所述输入轴上的一第二元件，和被固定地连接到所述第二单行星齿轮组的第三元件上并且被可变化地连接到传动壳体上的一第三元件；
第一、第二和第三离合器装置，用于将第一单行星齿轮组的第一和第三元件，第二单行星齿轮组的第一元件，和第三单行星齿轮组的第一和第二元件彼此可变化地连接，并连接于输入轴，将输入轴的一输入转换成传动轴的5个前进速度和1个倒车速度；和
第一制动器装置，用于可变化地将第二和第三单行星齿轮组的某些元件连接到传动装置的壳体上。
2.如权利要求1所述的齿轮传动系，其特征是：所述第一单行星齿轮组是一有双级行星轮的行星齿轮组。
3.如权利要求1或2所述的齿轮传动系，其特征是：所述第一单行星齿轮组的第一元件是一太阳齿轮，和所述第一单行星齿轮组还包括一可变化地连接到输入轴和所述太阳齿轮上的行星架，和所述第一单行星齿轮组的第二元件是一齿圈。
4.如权利要求1所述的齿轮传动系，其特征是：所述第二单行星齿轮组是一有单级行星轮的行星齿轮组。
5.如权利要求1或4所述的齿轮传动系，其特征是：所述第一单行星齿轮组的第一元件是一太阳齿轮，和所述第二单行星齿轮组的第一元件是一固定连接于所述第一单行星齿轮组太阳齿轮的太阳齿轮，和所述第二单行星齿轮组的第二元件是一齿圈。
6.如权利要求1所述的齿轮传动系，其特征是：所述第三单行星齿轮组是一有双级行星轮的行星齿轮组。
7.如权利要求6所述的齿轮传动系，其特征是：所述第一单行星齿轮组的第一元件是一太阳齿轮，和所述第二单行星齿轮组的第一元件是一固定连接于所述第一单行星齿轮组太阳齿轮的太阳齿轮，和所述第二单行星齿轮组的第二元件是一齿圈。
8.如权利要求1所述的齿轮传动系，其特征是：第一离合器装置设置在输入轴和第一单行星齿轮组的行星架上，以可变化地将它们相互连接。
9.如权利要求1所述的齿轮传动系，其特征是：所述第三单行星齿轮组的第二元件是一行星架，和第二离合器装置设置在输入轴和所述第三单行星齿轮组的行星架之间，以可变化地将它们相互连接。
10.如权利要求1所述的齿轮传动系，其特征是：第一单行星齿轮组的第一元件是一太阳齿轮，和第三离合器装置设置在输入轴和第一单行星齿轮组的太阳齿轮之间，以可变化地将它们相互连接。
11.如权利要求1所述的齿轮传动系，其特征是：所述第三单行星齿轮组的第三元件是一齿圈，第二单行星齿轮组的第三元件是一行星架，和第一制动装置分别设置在第二和第三单行星齿轮组行星架和齿圈和传动装置壳体之间，以可变化地将它们相互连接。
12.权利要求1所述的齿轮传动系，其特征是：所述第三单行星齿轮组的第二元件是一行星架，和第二制动装置设置在所述第三单行星齿轮组的行星架和传动壳体之间，以可变化地将它们相互连接。
13.权利要求1所述的齿轮传动系，其特征是：所述第三单行星齿轮组的第二元件是一行星架，一第二制动装置设置在所述第三单行星齿轮组的行星架和传动壳体之间，其中，第一和第二制动装置根据一倒档换档控制有选择地操作第一和第二制动装置。
14.如权利要求1所述的齿轮传动系，其特征是：所述第一单行星齿轮组的第二元件和第二单行星齿轮组的第二元件都是齿圈，所述第一和第二单行星齿轮组的齿圈固定连接于传动驱动齿轮，和传动轴固定连接于与第一和第二传动驱动齿轮啮合的第一和第二从动齿轮，以从每一第一和第二单行星齿轮组向传动轴传递恒定换档传动比的旋转动力。
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