CN1136108C - 自动变速传动系 - Google Patents

Abstract

一种自动变速器传动系，包括：一扭矩变换器，其用作在一发动机与一变速器之间的一流体连结；设置在一第一轴上的一初级换档部分，该第一轴的一纵轴线与输入轴的纵轴线对齐；设置在一第二轴上的一次级换档部分，该次级换档部分经两个动力传递路径连接到初级换档部分上，以向传动系的一输出轴传递动力；一动力传递装置，用于向次级换档部分传递初级换档部分的旋转动力；制动器，用于操作初级换档部分和次级换档部分的作为反作用件的可操作元件；离合器，用于将动力有选择地传递给初级换档部分的可操作元件；和一非同步换档装置，用于在12、23、和42换档过程中进行操作。

Description

自动变速传动系

技术领域

本发明涉及一自动变速传动系。尤其是，本发明涉及这样的一自动变速传动系，其中两个单小齿轮行星齿轮组以一简单的方式组合来实现一初级换档部分和一次级换档部分，从而使传动系的长度最小，并且其中使用一单向离合器来进行12、23、和42换档，由此大大地改善换档感觉。

背景技术

包括在自动变速器内的一变速器控制装置根据车速和负荷的变化自动地控制一换档比率。一复合小齿轮行星齿轮组用作变速器控制装置中的一多级换档机构。

行星齿轮组通常包括用于接收发动机扭矩的一输入件；用于将发动机扭矩在变矩后传递给一主减速器的一输出件；和用于使输入件接收到的发动机扭矩在变换到一定范围后被传递到输出件的一反作用件。输出件通常被固定地连接到主减速器上。但是，由于输入件改变，输入件就通过置于其间的一摩擦件被连接到传递发动机扭矩的一元件上。同理，反作用件也通过置于其间的一摩擦件被连接到一变速器壳体上。

已经公开了如上所述的众多的传统自动变速传动系。一传动系可具有多种不同的结构，包括其中行星架是相互连接起来的一结构；其中使用一公共太阳齿轮并且一行星架与一齿圈直接相连的一结构；其中一行星架与一齿圈直接相连的一结构等。

发明内容

本发明的一目的是提供一自动变速传动系，其中两个齿轮行星齿轮组以一简单的方式组合来实现一初级换档部分和一次级换档部分，从而使传动系的长度最小，并且其中使用一单向离合器来进行12、23、和42换档，由此大大地改善换档感觉。

为了达到上述目的，本发明提供一种自动变速器传动系，包括：一扭矩变换器，其用作在一发动机与一变速器之间的一流体连结，该扭矩变换器向传动系的一输入轴输出旋转动力；设置在一第一轴上的一初级换档部分，该第一轴的一纵轴线与输入轴的纵轴线对齐，该初级换档部分有选择地连接到输入轴上，以接收旋转动力；设置在一第二轴上的一次级换档部分，该第二轴平行于第一轴并相隔一预定的距离，并且该次级换档部分经两个动力传递路径连接到初级换档部分上，以向传动系的一输出轴传递动力；一动力传递装置，用于向次级换档部分传递初级换档部分的旋转动力；一制动器装置，用于操作初级换档部分和次级换档部分的作为反作用件的可操作元件；一离合器装置，用于将动力有选择地传递给初级换档部分的可操作元件；和一非同步换档装置，用于在12、23、和42换档过程中进行操作。

根据本发明的一特征，初级换档部分是一第一行星齿轮组，其一齿圈和一太阳齿轮经离合器装置有选择地连接到输入轴上。

根据本发明的另一特征，次级换档部分是一第二行星齿轮组，其一齿圈被固定地连接到输出轴上。

根据本发明的再一特征，动力传递装置包括：一第一动力传递齿轮，其被连接到第一行星齿轮组的一行星架上；一第二动力传递齿轮，其与第一动力传递齿轮啮合，并且被连接到第二行星齿轮组的齿圈和输出轴上；一第三动力传递齿轮，其设置在第一轴上并且被固定地连接到第一行星齿轮组的太阳齿轮上；和一第四动力传递齿轮，其与第三动力传递齿轮啮合，被固定地连接到第二行星齿轮组的一太阳齿轮上，并且设置在第二轴上。

根据本发明的还一特征，制动器装置包括：一第一制动器，其设置在第二轴与一变速器壳体之间；一第二制动器，其设置在第一轴与变速器壳体之间，其中非同步换档装置的元件设置在第二制动器与第一轴之间；和一第三制动器，其设置在第一轴与变速器壳体之间。

根据本发明的又一特征，离合器装置包括：一第一离合器，其有选择地连接第一行星齿轮组的齿圈与输入轴；一第二离合器，其有选择地连接第一行星齿轮组的太阳齿轮与输入轴；和一第三离合器，其有选择地连接第二行星齿轮组的一太阳齿轮与一行星架。

根据本发明的再一特征，非同步换档装置包括：一第一单向离合器，其设置在第二轴与变速器壳体之间，该第一单向离合器以一第一速度操作，以使得第二行星齿轮组的一元件用作一反作用元件；和一第二单向离合器，其设置在第一轴与第二制动器之间，该第二单向离合器以一第二速度操作，以在第二制动器的操作过程中，使得第一行星齿轮组的一元件用作一反作用元件。

附图说明

结合于此并构成说明书一部分的附图表示了本发明的一实施例，并且其与说明书一起用于解释本发明的原理：

图1是根据本发明一优选实施例的一传动系的一示意图；

图2是图1所示传动系的每一换档范围内的摩擦件的一操作图表；

图3是用于描述在一驱动范围D的一第一速度内图2的传动系的操作的一杠杆类比图；

图4是用于描述在一驱动范围D的一第二速度内图2的传动系的操作的一杠杆类比图；

图5是用于描述在一驱动范围D的一第三速度内图2的传动系的操作的一杠杆类比图；

图6是用于描述在一驱动范围D的一第四速度内图2的传动系的操作的一杠杆类比图；

图7是用于描述在一倒档范围R内图2的传动系的操作的一杠杆类比

具体实施方式

下面参照附图详细描述本发明的优选实施例。

图1表示根据本发明一优选实施例的一传动系的一示意图。

由一发动机E产生的动力通过一扭矩变换器(变矩器)T，并且传递给分别由第一和第二行星齿轮组1、3所实现的初级和次级换档部分，其中所述扭矩变换器T用作在发动机E的一曲轴与一变速器之间的一流体连结。扭矩变换器T包括被直接连结到发动机E的曲轴上的一泵轮PI，以随曲轴转动；设置在泵轮PI相对侧的一涡轮TR，并且作为从泵轮PI排出的一流体(例如油)的结果而转动；和设置在泵轮PI与涡轮TR之间的一定子(导轮)ST，该定子ST改变流体的流动方向，以增大泵轮PI的一旋转力。

因此，当发动机E操作时，泵轮PI开始转动，从而扭矩变换器T内的流体从泵轮PI排出并且被供给涡轮TR，以驱动涡轮TR。流体然后流入定子ST，该定子改变流体的流动方向并且将其供回到泵轮PI内。采用这样的操作，扭矩变换器T就用作一扭矩放大器。

接收来自扭矩变换器T的动力的第一行星齿轮组1设置在一第一轴23上，该第一轴23位于与一输入轴5等同的一轴线上(即与输入轴5对齐)。第二行星齿轮组3设置在一第二轴25上，该第二轴25隔开第一轴23一预定的间隔并且与之平行。第一和第二行星齿轮组1、3分别用作如上所述的初级和次级换档部分，它们如下所述地相互连接起来。

第一行星齿轮组1经一太阳齿轮11安装在第一轴23上。第二行星齿轮组3经一行星架19安装在第二轴25上，其平行于第一行星齿轮组1并且离开其一预定的距离。第一和第二行星齿轮组1、3通过一独立的动力传递装置相互连接。

前述动力传递装置包括(a)被固定地连接到第一行星齿轮组1的一行星架13上的一第一动力传递齿轮27，从而该第一动力传递齿轮27能够在第一轴23上转动，和(b)被固定地连接到第二行星齿轮组3的一齿圈21和一输入轴31两者上的一第二动力传递齿轮29，从而该第二动力传递齿轮29能够在第二轴25上转动。第一动力传递齿轮27与第二动力传递齿轮29啮合。

此外，一第三动力传递齿轮33与一第四动力传递齿轮35啮合，其中第三动力传递齿轮33经第一轴23固定地连接到第一行星齿轮组1的太阳齿轮11上，而第四动力传递齿轮35则被固定地连接到第二行星齿轮组3的一太阳齿轮17上，从而该第四动力传递齿轮35能够在第二轴25上转动。

如上所述地相互连接的第一和第二行星齿轮组1、3以这样的一方式分别设置在输入轴5与输出轴31上和第一轴23与第二轴25上，以至于第一行星齿轮组1的转动不会干涉第二行星齿轮组3的转动。第一和第二行星齿轮组1、3也被连接到制动器、离合器和非同步换档装置上。

更详细地说，第一行星齿轮组1的一齿圈15通过其间的一第一离合器C1被连接到输入轴5上。而且，第一行星齿轮组1的太阳齿轮11的一端通过其间的一第二离合器C2被连接到输入轴5上，并且其另一端经第一轴23、通过其间的一第二制动器B2与一第二单向离合器F2、以及单独通过其间的一第三制动器B3被连接到一变速器壳体37上。这里，第二单向离合器F2被设置在第二制动器B2与第一轴23之间。

第二行星齿轮组3的行星架19经第二轴25、通过其间的一第一制动器B1被连接到变速器壳体37上；并且经第二轴25、通过其间的一第一单向离合器F1被独立地连接到变速器壳体37上。通过经第一单向离合器F1到变速器壳体37的连接，行星架19仍然以第二轴25的一反转来操作。此外，第二行星齿轮组3的行星架19经第二轴25、通过其间的一第三离合器C3被连接到第二行星齿轮组3的太阳齿轮17上。这样，第二行星齿轮组3就作为一整体装置操作。

在上面的结构中，可以使用一传统的多盘离合器作为第一、第二和第三离合器C1、C2、C3；和一传统的盘式制动器作为第一和第二制动器B1、B2。另外，通过有选择地操作第一和第二行星齿轮组1、3的元件来实现换档，第二行星齿轮组3的齿圈21被连接到输出轴31上，从而经一驱动齿轮(未示出)实现输出。

通过如图表2所示有选择地操作本发明的传动系中的摩擦元件来实现换档。下面将与图3的杠杆类比图一起更详细地描述本发明的换档操作。

在图3中，一第一杠杆1的一第一节点N1表示第一单一小齿轮行星齿轮组1的太阳齿轮11，第一杠杆1的一第二节点N2表示第一行星齿轮组1的行星架13，第一杠杆1的一第三节点N3表示第一行星齿轮组1的齿圈15。而且，一第二杠杆2的一第四节点N4表示第二小齿轮行星齿轮组3的太阳齿轮17，第二杠杆2的一第五节点N5表示第二行星齿轮组3的行星架19，第二杠杆3的一第六节点N3表示第二行星齿轮组3的齿圈21。

由节点表示的元件通过行星齿轮组的组合来确定。由于这在现有技术中是周知的，因此省去其详细描述。

在一驱动范围D的一第一速度中，第一离合器C1啮合。因此，接收来自发动机E的动力的输入轴5的转动就传递给第一行星齿轮组1的齿圈15，从而齿圈15用作一输入件。在该第一速度操作中，第一行星齿轮组1的行星架13被连接成通过第一和第二动力传递齿轮27、29和第二行星齿轮组3的齿圈21向路面传递输出。在此状态中，第一行星齿轮组1的行星架13作为一反作用件操作，直到车辆开始前进。然而，就在开始前进时，确定行星架13以及第一行星齿轮组1的太阳齿轮11的转动方向，从而行星架13沿一前进方向转动，而太阳齿轮11沿一反转方向转动。

与此同时，第二行星齿轮组3的太阳齿轮17在经第四动力传递齿轮35降低旋转动力后，接收来自第三动力传递齿轮23的旋转动力。这里，第三动力传递齿轮33经第一行星齿轮组1的太阳齿轮11和第一轴23被连接到第一行星齿轮组1的齿圈15上。

在上述中，由于第二行星齿轮组3的太阳齿轮17与齿圈21的旋转比率的结果，第二行星齿轮组3的行星架19试图沿逆向转动。但是，通过单向离合器F1的啮合(并且行星架19经第二轴25连接到单向离合器F1上)，抑制了行星架19的转动，从而行星架19作为一反作用件操作。

因此，第一行星齿轮组1的齿圈15变成一输入件，而第二行星齿轮组3的行星架19用作一反作用件，由此实现向驱动范围D的第一速度的换档。此外，经第二行星齿轮组3的齿圈21实现输出。

下面参照图3描述向驱动范围D的第一速度的换档操作。通过输入第一杠杆杠杆1的第三节点N3的一第一输入速度线D1R1，和从在该第一杠杆杠杆1的第一与第二节点N1、N2之间选择的一反作用点延伸的一直线L1，确定分别经第一杠杆杠杆1的第一和第二节点N1、N2输出的第一和第二输出速度线D1S1、D1Ca1。

第一和第二输出速度线D1S1、D1Ca1不仅通过操作第一行星齿轮组1形成，而且与第二行星齿轮组3的操作元件有关。这是通过经第一、第二、第三和第四动力传递齿轮27、29、33和35的连接实现的。更详细地说，第一输出速度线D1S1经第三和第四动力传递齿轮33、35降低，并且被传递到第二杠杆杠杆2的第四节点N4，类似于一第二输入速度线D1S2。

与此同时，当第一单向离合器F1啮合时，由于具有被连接到第五节点N5的一线L1’并且将该第五节点N5作为一反作用件操作，因此第六节点N6就被连接到从第一杠杆杠杆1的第二节点N2延伸的第二输出速度线D1Ca1上。即，经第一行星齿轮组1的齿圈15实现了输入，并且通过第二行星齿轮组3的用作一反作用件的行星架19，实现了类似于第二杠杆杠杆2的一第三输出速度线D1R2的一第一速度输出速度线D1，其中该第三输出速度线D1R2是经第二行星齿轮组3的齿圈21输出。

从上述可知，降低到一第一速度换档比率能实现比输入转速实质上要小的输出转速。

在第一速度状态，如果增大车速和节气门开度，一变速器控制装置(TCU)就执行控制，以啮合第二制动器B2。随着在第一速度状态下啮合第二制动器B2，第二单向离合器F2就啮合，从而第一行星齿轮组1的太阳齿轮11就作为一反作用件操作。因此，第二行星齿轮组3的太阳齿轮17也作为一反作用件材料，从而由第一行星齿轮组1的行星架13产生的旋转力通过第一和第二动力传递齿轮27和29直接传递给输出轴31，由此实现向驱动范围D的一第二速度的换档。

下面参照图4描述向驱动范围D的第二速度的换档操作。连接第一杠杆杠杆1的第二节点N2到一线L2的一线变成一第一输出速度线D2Ca1，其中线L2连接作为一反作用件操作的第一节点N1到第一杠杆杠杆1的第三节点N3的一第一输入速度线D2R1。第一输出速度线D2Ca1作为输出转速被直接传递给第二杠杆杠杆2的第六节点N6，以确定一第二输出速度线D2R2。

更详细地，经第一行星齿轮组1的齿圈15实现输入，并且借助于用作一反作用件的第一行星齿轮组1的太阳齿轮11，实现类似于第二杠杆杠杆2的第二输出速度线D2R2的一第二速度输出线D2，该第二输出速度线D2R2是经第二行星齿轮组3的齿圈21输出的。因此，第二速度输出线D2具有大于第一速度输出线D1的输出转速。

在该第二速度状态下，如果增大车速和节气门开度，则TCU执行控制，以啮合第二离合器C2。这导致一第二输入，从而传动系此时具有总共两个输入元件。因此，第一行星齿轮组1被锁止在一起和作为一个整体旋转，并且旋转动力经第一、第二、第三和第四动力传递齿轮27、29、33和35传递给第二行星齿轮组3。

即，旋转动力经第一和第二动力传递齿轮27和29直接传递给第二行星齿轮组3的齿圈21，并且被传递给输出轴31。而且，通过第三和第四动力传递齿轮33和35，旋转动力被降低然后被传递给第二行星齿轮组3的太阳齿轮17。旋转速度之差被反向旋转的第二行星齿轮组3的行星架19吸收。由此，实现向驱动范围D的一第三速度的换档。

下面参照图5描述进入驱动范围D的第三速度的上述换档操作。连接第二节点N2到一线L3的一线变成一第一输出速度线D3Ca1，其中线L3连接输入第一杠杆杠杆1的第一节点N1的一第一输入线D3S1到第一杠杆杠杆1的第三节点N3的一第二输入线D3R1。第一输出速度线D3Ca1经第一和第二动力传递齿轮27、29被传递给第二杠杆杠杆2的第六节点N6，以确定一第二输出速度线D3R2。

此时，经第三和第四动力传递齿轮33、35降低和传递给第二行星齿轮组3的太阳齿轮17的旋转动力与直接传递给第二行星齿轮组3的齿圈21的旋转动力之间的旋转差被第二行星齿轮组3的行星架19的反转吸收。因此，分别获得第二杠杆杠杆2的第四和第五节点N4、N5的第三和第四输出速度线D3S2、D3Ca2，该第三和第四输出速度线D3S2、D3Ca2为自由轮惯性滑行。

即，经第一行星齿轮组1的太阳齿轮11与齿圈15实现输入，并且第一行星齿轮组整体地转动，从而旋转动力经第二行星齿轮组3的齿圈21输出。结果，实现了类似于第二杠杆杠杆2的第二输出速度线D3R2的一输出速度线D3。因此，驱动范围D的第三速度的输出速度线D3的旋转速度大于第二速度的输出速度线D2，其中第三速度的输出旋转速度等于输入的旋转速度。

在第三速度状态下，如果增大车速和节气门开度，则TCU执行控制，以断开第二离合器C2和啮合第三离合器C3。这样，就中断经第一行星齿轮组1的太阳齿轮11的输入，并且第二行星齿轮组3的太阳齿轮17与行星架19整体地固定。第二行星齿轮组3经第一、第二、第三和第四动力传递齿轮27、29、33和35作为一外部输入件操作，从而确定行星架13的转速，该转速对应于在一特定点经齿圈15输入的旋转动力的转速，由此实现经第二行星齿轮组3的齿圈21向驱动范围D的一第四速度的换档。

下面参照图6描述向驱动范围D的第四速度的换档操作。通过第二行星齿轮组3，对应于经第一杠杆杠杆1的第三节点N3输入的一第一输入速度线D4R1，确定从第一节点N1延伸的一第一输出速度线。此外，连接第二节点N2到一线L4的一线变成一第二输出速度线D4Ca1，所述的线L4从第一输入速度线D4R1延伸。

从第六节点N6确定第二杠杆杠杆2的一第三输出速度线D4R2。这里，第三输出速度线D4R2被连结到第二行星齿轮组3的齿圈21上。特别是，实现了一超速档，其中获得比驱动范围D的第四速度更快的一输出。

如果驾驶员将一换档杆操作到一倒档范围R，则第二离合器C2和第一制动器B1啮合。通过操作第二离合器C2、经第一行星齿轮组1的太阳齿轮11实现输入，并且第二行星齿轮组3的行星架19通过操作第一制动器B1而作为一反作用件操作，从而实现向倒档范围R的换档。在倒档范围R中，经第二行星齿轮组的齿圈21产生的输出如下。

经第一行星齿轮组3的太阳齿轮11的输入通过第二行星齿轮组3的太阳齿轮17、经第三和第四动力传递齿轮33和35而降低，并且第二行星齿轮组3操作，从而行星架19用作一反作用件，并且经齿圈21实现输出。

F面参照图7描述向倒档范围R的上述换档操作。输入第一杠杆杠杆1的第一节点N1的一第一输入速度线RS1在第二杠杆杠杆2的第四节点N4处降低并且被传递给一第二输入速度线RS2。而且，通过一线L5确定从第二杠杆杠杆2的第六节点延伸的一第一输出速度线RR2，其中线L5使用第二杠杆杠杆2的作为一反作用件的第五节点N5而延伸。

在本发明的自动变速器传动系中，通过以一简单的方式组合两个行星齿轮组来实现一初级换档部分和一次级换档部分，可以使传动系的长度最小并且简化整体结构。而且，使用一单向离合器进行12、23、和42换档，大大地改善了换档感觉。

虽然上面详细描述了本发明的优选实施例，但应当清楚地理解，对于本发明的普通技术人员来说，在此所教导的本发明的基本的发明构思的许多变化和/或修改将仍然落入由权利要求书所限定的本发明的实质与范围内。

Claims (5)

1.一种自动变速器传动系，包括：

一扭矩变换器，其用作在一发动机与一变速器之间的一流体连结，该扭矩变换器向传动系的一输入轴输出旋转动力；

设置在一第一轴上的一初级换档部分，该第一轴的一纵轴线与输入轴的纵轴线对齐，该初级换档部分有选择地连接到输入轴上，以接收旋转动力；其特征在于：

设置在一第二轴上的一次级换档部分，该第二轴平行于第一轴并相隔一预定的距离，并且该次级换档部分经两个动力传递路径连接到初级换档部分上，以向传动系的一输出轴传递动力；

向次级换档部分传递初级换档部分旋转动力的动力传递装置，其包括第一、第二、第三和第四动力传递齿轮；

操作初级换档部分和次级换档部分的作为反作用件可操作元件的制动器装置，其包括第一、第二和第三制动器；

将动力有选择地传递给初级换档部分可操作元件的离合器装置，其包括第一、第二和第三离合器；

在12、23、和42换档过程中进行操作的非同步换档装置，其包括第一和第二单向离合器；

初级换档部分是一第一行星齿轮组，其一齿圈和一太阳齿轮经离合器装置有选择地连接到输入轴上；

次级换档部分是一第二行星齿轮组，其一齿圈被固定地连接到输出轴上。

2.如权利要求1所述的自动变速器传动系，其特征是：

所述第一动力传递齿轮被连接到第一行星齿轮组的一行星架上；

所述第二动力传递齿轮与第一动力传递齿轮啮合，并且被连接到第二行星齿轮组的齿圈和输出轴上；

所述第三动力传递齿轮设置在第一轴上并且被固定地连接到第一行星齿轮组的太阳齿轮上；和

所述第四动力传递齿轮与第三动力传递齿轮啮合，被固定地连接到第二行星齿轮组的一太阳齿轮上，并且设置在第二轴上。

3.如权利要求1所述的自动变速器传动系，其特征是：

所述第一制动器设置在第二轴与一变速器壳体之间；

所述第二制动器设置在第一轴与变速器壳体之间，其中非同步换档装置的元件设置在第二制动器与第一轴之间；和

所述第三制动器设置在第一轴与变速器壳体之间。

4.如权利要求1所述的自动变速器传动系，其特征是：

所述第一离合器有选择地连接第一行星齿轮组的齿圈与输入轴；

所述第二离合器有选择地连接第一行星齿轮组的太阳齿轮与输入轴；和

所述第三离合器有选择地连接一太阳齿轮与一第二行星齿轮组的行星架。

5.如权利要求1所述的自动变速器传动系，其特征是非同步换档装置包括：

所述第一单向离合器设置在第二轴与变速器壳体之间，该第一单向离合器以一第一速度操作，以使得第二行星齿轮组的一元件用作一反作用元件；和

所述第二单向离合器设置在第一轴与第二制动器之间，该第二单向离合器以一第二速度操作，以借助于第二制动器的操作，使得第一行星齿轮组的一元件用作一反作用元件。

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