CN1637316A - 车辆自动变速器的六速动力系 - Google Patents

Abstract

自动变速器的动力系包括三个单独行星齿轮组的排列，以形成六个操作部件，在所述操作部件中，第一操作部件总是作为输入部件，第二操作部件选择性地作为输入部件和固定部件工作，第三操作部件选择性地作为输入部件工作，第四操作部件选择性地作为固定部件工作，第五操作部件总是作为输出部件工作，以及第六操作部件选择性地作为固定部件工作。

Description

车辆自动变速器的六速动力系

技术领域

本发明涉及一种用于车辆自动变速器的六速动力系，其能实现六个前进速度。

背景技术

自动变速器的多级变速机构包括多个行星齿轮组。具有这种多个行星齿轮组的动力系在从扭矩变换器接收变换的发动机扭矩时，把扭矩变成多级并且输出给输出轴。

自动变速器的动力系具有越多的速度，在动力性能和油耗方面就越有利。因此，在动力系需要越来越多的速度。

即使对于相同数量的速度而言，变速器的耐用性、动力转换效率以及尺寸/重量实质上取决于如何排列行星齿轮组。因此，对更大的结构强度、更少的动力损耗和更紧凑的装配的研究正处于持续的研究中。

使用行星齿轮组开发动力系，通常并不设计整个新型的行星齿轮组。相反，它涉及如何组合单/双小齿轮行星齿轮组，以及把离合器、制动器和单向离合器如何布置在行星齿轮组的组合中，以便用最小的动力损耗来实现所需的换档速度和速度比。

至于手动变速器，太多的速度给驾驶员带来了手动换档过频的不便。然而，对于自动变速器，变速器控制单元通过根据车辆运行状态控制动力系的操作来自动地执行换档，因此，更多的速度通常意味着更多的优点。

根据这样的前提，已经对四速和五速动力系进行了各种研究，近年来，在本领域已经熟悉了能实现六个前进速度和一个倒挡速度的自动变速器动力系。

如图7中所示，这种动力系的实例使用三个单个小齿轮的行星齿轮组PG1、PG2和PG3的组合，其中第一行星齿轮架102和第二环形齿轮104互连，第二行星齿轮架106和第三环形齿轮108互连，以及第一环形齿轮110和第三行星齿轮架112互连。

第二恒星齿轮114直接连接到输入轴100，第一恒星齿轮116经过第一离合器C1可变地连接到输入轴100，以及第一行星齿轮架102经过第二离合器C2可变地连接到输入轴100。

另外，第三恒星齿轮118经过第一制动器B1连接到外壳120，第一行星齿轮架102和第一恒星齿轮116分别经过第二制动器B2和第三制动器B3连接到外壳120，第三行星齿轮架112连接到输出齿轮122以便作用为输出部件。

如图8中所示，通过在第一前进速度中操作第一制动器B1和第二制动器B2，在第二前进速度中操作第一制动器B1和第三制动器B3，在第三前进速度中操作第一离合器C1和第一制动器B1，在第四前进速度中操作第二离合器C2和第一制动器B1，在第五前进速度中操作第一离合器C1和第二离合器C2，在第六前进速度中操作第二离合器C2和第三制动器B3，在倒挡速度中操作第一离合器C1和第二制动器B2，这样的动力系实现六个前进速度和一个倒挡速度。

然而，根据这样的动力系，几乎所有离合器和制动器布置在变速器的尾部，导致难以形成用于动力系操作的液压管线。

而且，它只可以为倒挡速度提供小范围速度比，从而降低了倒挡范围内的爬坡能力。第二和第三速度的速度比之间的级间比很大，因此，在城市环境中以低速行使时会引起较高的换档震动(high tip-inshock)。第一前进速度的速度比很大，因此，轮胎滑动会频繁地出现在车辆启动时。最高速度中的速度比低，因此在最高速度中降低了驱动扭矩。

本发明背景技术部分内公开的信息只用于增强对本发明背景的理解，而不应该作为确认或任何形式的暗示，即：对于本领域普通技术人员来说，这个信息形成在本国已经公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动变速器的动力系，其中制动器和离合器分散地布置在变速器的前部和尾部，这样可以容易形成液压管路，可以提高1→2档的换档感觉和响应性，并且由于提高的倒挡速度比，可以提高倒挡速度中的爬坡能力。

本发明的另一目的是提供一种自动变速器的动力系，其中速度比之间的级间比得到最优化，这样可以提高车辆操纵性，对于第二和第三前进速度的低速而言最小化轻微振动，在低速中的加速期间，通过减小第一前进速度的速度比来防止轮胎滑动，以及通过在最高档速度中增加速度比提高驱动扭矩。

依据本发明实施例的车辆自动变速器的示例性六速动力系包括：单个小齿轮的行星齿轮组的第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组具有第一恒星齿轮、第一行星齿轮架和第一环形齿轮；单个小齿轮的行星齿轮组的第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组具有第二恒星齿轮、第二行星齿轮架和第二环形齿轮；以及单个小齿轮的行星齿轮组的第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组具有第三恒星齿轮、第三行星齿轮架和第三环形齿轮。

在前述动力系中，第一环形齿轮和第二行星齿轮架、第二环形齿轮和第三行星齿轮架、以及第三环形齿轮和第一行星齿轮架分别固定地互连，以便第一、第二和第三行星齿轮组的组合形成六个操作部件；第一操作部件总是作为输入部件工作；第二操作部件选择性地作为输入部件和静止部件工作；第三操作部件选择性地作为输入部件工作；第四操作部件选择性地作为固定部件工作；第五操作部件总是作为输出部件工作；第六操作部件选择性地作为固定部件工作。

在另一实施例中，第一操作部件对应于第二恒星齿轮；第二操作部件对应于第三恒星齿轮；第三操作部件对应于第一环形齿轮和第二行星齿轮架；第四操作部件对应于第二环形齿轮和第三行星齿轮架；第五操作部件对应于第一行星齿轮架和第三环形齿轮；第六操作部件对应于第一恒星齿轮。

在又一实施例中，第一操作部件直接连接到输入轴；第二操作部件经离合器连接到输入轴，并且也经制动器连接到变速器外壳；第三操作部件通过离合器连接到输入轴；第四操作部件通过制动器和单向离合器连接到变速器外壳；第五操作部件连接到输出齿轮；以及第六操作部件通过制动器连接到变速器外壳。

在再一实施例中，介于第二和第四操作部件之间的离合器和制动器布置在自动变速器的前部；以及介于第三和第六操作部件之间的离合器和制动器布置在自动变速器的尾部。

附图说明

包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附图，图解了本发明的实施例，并且连同本说明书一起用来解释本发明的原理，其中：

图1是依据本发明实施例的动力系示意图；

图2是依据本发明实施例的动力系操作图表；

图3是依据本发明实施例的动力系的第一和第二前进速度的速度图；

图4是依据本发明实施例的动力系的第三、第四和第五前进速度的速度图；

图5是依据本发明实施例的动力系的第六前进速度和倒挡速度的速度图；

图6是以对比方式表示依据本发明实施例的动力系和常规动力系的速度比的曲线图；

图7是示例性的常规动力系；以及

图8是图7中所示的动力系的操作图表。

具体实施方式

下文中将参考附图详细描述本发明的实施例。

图1是依据本发明实施例的动力系示意图。

依据本发明实施例的动力系包括布置在输入轴2上的第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3的组合，所述输入轴2通过扭矩变换器连接到发动机的输出侧。

第一行星齿轮组PG1形成为单个小齿轮的行星齿轮组，包括第一恒星齿轮S1、第一环形齿轮R1和支撑小齿轮P1的第一行星齿轮架PC1，小齿轮P1布置在第一恒星齿轮S1和第一环形齿轮R1之间并且与它们啮合。

第二行星齿轮组PG2形成为单个小齿轮的行星齿轮组，包括第二恒星齿轮S2、第二环形齿轮R2和支撑小齿轮P2的第二行星齿轮架PC2，小齿轮P2布置在第二恒星齿轮S2和第二环形齿轮R2之间并且与它们啮合。

第三行星齿轮组PG3形成为单个小齿轮的行星齿轮组，包括第三恒星齿轮S3、第三环形齿轮R3和支撑小齿轮P3的第三行星齿轮架PC3，小齿轮P3布置在第三恒星齿轮S3和第三环形齿轮R3之间并且与它们啮合。

从变速器尾部(即从与输入轴2相对的端部)开始按照第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3的顺序，布置第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3。

第一环形齿轮R1和第二行星齿轮架PC2、第二环形齿轮R2和第三行星齿轮架PC3、以及第一行星齿轮架PC1和第三环形齿轮R3分别互连。

另外，第二恒星齿轮S2固定地连接到输入轴2，以便总是作用为输入部件。第三恒星齿轮S3和第一环形齿轮R1经第一离合器C1和第二离合器C2可变地连接到输入轴2，以便可变地作用为输入部件。

另外，第一恒星齿轮S1经第一制动器B1可变地连接到外壳4。第三行星齿轮架PC3经并列的第二制动器B2和单向离合器FC连接到外壳4，中间。第三恒星齿轮S3经第三制动器B3连接到外壳4。第三环形齿轮R3连接到输出齿轮6以便总是作用为输出部件。

根据这样的结构，第一离合器C1、第二制动器B2和第三制动器B3布置在变速器前部(即靠近输入轴)，而第二离合器C2和第一制动器B1布置在变速器尾部(即远离输入轴)。

这样构造的动力系通过依据图2中所示的操作图表操作离合器和制动器，实现六个前进速度和一个倒挡速度。也就是，在第一前进速度中操作第一制动器B1和单向离合器FC，在第二前进速度中操作第一制动器B1和第三制动器B3，在第三前进速度中操作第一离合器C1和第一制动器B1，在第四前进速度中操作第二离合器C2和第一制动器B1，在第五前进速度中操作第一离合器C1和第二离合器C2，在第六前进速度中操作第二离合器C2和第三制动器B3，在倒挡速度中操作第一离合器C1和第二制动器B2。

依据本发明实施例的这种动力系包括三个单个小齿轮的行星齿轮组的组合，其中第一环形齿轮R1和第二行星齿轮架PC2、第二环形齿轮R2和第三行星齿轮架PC3、以及第三环形齿轮R3和第一行星齿轮架PC1分别固定地互连。因此，依据本发明实施例的动力系形成如图3中所示的六个操作部件。

如图3中所示，第一节点N1对应于第二恒星齿轮S2，第二节点N2对应于第三恒星齿轮S3，第三节点N3对应于第一环形齿轮R1和第二行星齿轮架PC2，第四节点N4对应于第二环形齿轮R2和第三行星齿轮架PC3，第五节点N5对应于第一行星齿轮架PC1和第三环形齿轮R3，以及第六节点N6对应于第一恒星齿轮S1。

图3-5是显现依据本发明实施例的动力系换档的杠杆图(leveldiagram)。下文中参考图3-5详细描述依据本发明实施例的动力系的换档。

首先，在第一前进速度中，第一制动器B1和单向离合器FC(或用于发动机制动器的第二制动器B2)起作用。

然后，当第一节点N1的第二恒星齿轮S2接收输入扭矩时，第四节点N4和第六节点N6作用为固定部件。因此，依据第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3的协同作用，速度图变成如图3中的第一速度图所示。因此，实现向第一前进速度的换档，因为速度通过第五节点N5的输出部件变成并输出为D1。

在第二前进速度中，取代第一速度中的单向离合器FC(或第二制动器B2)，第三制动器B3起作用。

然后，当第一节点N1的第二恒星齿轮S2接收输入扭矩时，第二节点N2和第六节点N6作用为固定部件。因此，依据第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3的协同作用，速度图变成如图3中的第二速度图所示。因此，实现向第二前进速度的换档，因为速度通过第五节点N5的输出部件变成并输出为D2。

在第三前进速度中，与第二速度相比，第三制动器B3被释放，而第一离合器C1起作用。

然后，当第一节点N1的第二恒星齿轮S2接收输入扭矩时，第六节点N6作用为固定部件。因此，依据第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3的协同作用，速度图变成如图4中的第三速度图所示。因此，实现向第三前进速度的换档，因为速度通过第五节点N5的输出部件变成并输出为D3。

在第四前进速度中，与第三速度相比，第一离合器C1被释放，而第二离合器C2起作用。

然后，当第一节点N1的第二恒星齿轮S2和第三恒星齿轮S3接收输入扭矩时，第六节点N6作用为固定部件。因此，依据第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3的协同作用，速度图变成如图4中的第四速度图所示。因此，实现向第四前进速度的换档，因为速度通过第五节点N5的输出部件变成并输出为D4。

在第五前进速度中，与第四速度相比，第一制动器B1被释放，而第一离合器C1起作用。

然后，当第一节点N1的第二恒星齿轮S2和第二节点N2的第三恒星齿轮S3接收输入扭矩时，没有固定部件形成。因此在这种情况下，第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3整体地转动。因此，实现向第五前进速度的换档，因为如图4中的第五速度图所示，速度通过第五节点N5的输出部件变成并输出为D5。

在第六前进速度中，与第五速度相比，第一离合器C1被释放，而第三制动器B3起作用。

然后，当第一节点N1的第二恒星齿轮S2和第二节点N2的第三恒星齿轮S3接收输入扭矩时，第二节点N2作用为固定部件。因此，依据第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3的协同作用，速度图变成如图5中的第六速度图所示。因此，实现向第六前进速度的换档，因为速度通过第五节点N5的输出部件变成并输出为D6。

最后在倒挡速度中，第一离合器C1和第二致动器B2起作用。

然后，当第一节点N1的第二恒星齿轮S2和第二节点N2的第三恒星齿轮S3接收输入扭矩时，第四节点N4作用为固定部件。因此，依据第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3的协同作用，速度图变成如图5中的倒挡速度图所示。因此，实现向倒挡速度的换档，因为速度通过第五节点N5的输出部件变成并输出为R。

对于本领域普通技术人员来说，每个行星齿轮组的速度图是公知的，因此不再对它们进行详细描述。

依据本发明实施例的动力系在第一前进速度中显示速度比为4.794，在第二前进速度中为2.796，在第三前进速度中为1.776，在第四前进速度中为1.342，在第五前进速度中为1.000，在第六前进速度中为0.777，以及在倒挡速度中为3.480。因此，每个速度中速度比的级间比最优地形成为如图6中所示。

根据依据本发明实施例的动力系，制动器和离合器分散地布置在变速器的前部和尾部，因此，与常规动力系相比，可以容易形成液压管路。另外，可以提高1→2档的换档感觉和响应性，由于提高了倒挡速度比，可以提高倒挡速度中的爬坡能力。

而且，速度比之间的级间比得到最优化，这样可以提高车辆操纵性，对于第二和第三前进速度的低速而言，最小化轻微振动，在低速中的加速期间，通过减小第一前进速度的速度比来防止轮胎滑动，以及通过在最高档速度中增加速度比提高驱动扭矩。

虽然已经结合目前认为最实用和优选的实施例描述了本发明，但应该理解，本发明不局限于公开的实施例，而相反，旨在覆盖包含在附属权利要求书本质和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (6)

1.一种车辆自动变速器的六速动力系，包括：

单个小齿轮的行星齿轮组的第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组具有第一恒星齿轮、第一行星齿轮架和第一环形齿轮；

单个小齿轮的行星齿轮组的第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组具有第二恒星齿轮、第二行星齿轮架和第二环形齿轮；以及

单个小齿轮的行星齿轮组的第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组具有第三恒星齿轮、第三行星齿轮架和第三环形齿轮，其中

第一环形齿轮和第二行星齿轮架、第二环形齿轮和第三行星齿轮架、以及第三环形齿轮和第一行星齿轮架分别固定地互连，以便第一、第二和第三行星齿轮组的组合形成六个操作部件，

第一操作部件总是作为输入部件工作，

第二操作部件选择性地作为输入部件和固定部件工作，

第三操作部件选择性地作为输入部件工作，

第四操作部件选择性地作为固定部件工作，

第五操作部件总是作为输出部件工作，

第六操作部件选择性地作为固定部件工作。

2.如权利要求1所述的动力系，其中：

第一操作部件对应于第二恒星齿轮；

第二操作部件对应于第三恒星齿轮；

第三操作部件对应于第一环形齿轮和第二行星齿轮架；

第四操作部件对应于第二环形齿轮和第三行星齿轮架；

第五操作部件对应于第一行星齿轮架和第三环形齿轮；

第六操作部件对应于第一恒星齿轮。

3.如权利要求1所述的动力系，其中：

第一操作部件直接连接到输入轴；

第二操作部件经离合器连接到输入轴，并且也制动器经连接到变速器外壳；

第三操作部件通过离合器连接到输入轴；

第四操作部件通过制动器和单向离合器连接到变速器外壳；

第五操作部件连接到输出齿轮；以及

第六操作部件通过制动器连接到变速器外壳。

4.如权利要求3所述的动力系，其中：

插入到第二和第四操作部件之间的离合器和制动器布置在自动变速器的前部；以及

插入到第三和第六操作部件之间的离合器和制动器布置在自动变速器的尾部。

5.如权利要求2所述的动力系，其中：

第一操作部件直接连接到输入轴；

第二操作部件经离合器连接到输入轴，并且也经制动器连接到变速器外壳；

第三操作部件通过离合器连接到输入轴；

第四操作部件通过制动器和单向离合器连接到变速器外壳；

第五操作部件连接到输出齿轮；以及

第六操作部件通过制动器连接到变速器外壳。

6.如权利要求5所述的动力系，其中：

插入到第二和第四操作部件之间的离合器和制动器布置在自动变速器的前部；以及

插入到第三和第六操作部件之间的离合器和制动器布置在自动变速器的尾部。

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