自動變速器的六檔動力傳動裝置的製作方法
2023-09-25 19:33:45
專利名稱：自動變速器的六檔動力傳動裝置的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及自動變速器。具體言之，本發明涉及藉助多個行星齒輪組的組合實現多換檔速度的自動變速器動力傳動裝置。
背景技術：
自動變速器的典型換檔裝置使用多個行星齒輪組的組合。這種包括多個行星齒輪組的自動變速器的動力傳動裝置改變從自動變速器的變扭器中接收的轉速和轉矩，從而改變轉矩並將變化的轉矩傳送給輸出軸。
眾所周知，當變速器實現更多數目的換檔速度時，變速器速比能被更優化地設計，因此能夠降低車輛油耗並獲得更加突出的性能。由於上述原因，能夠實現更多換檔速度的自動變速器一直處於研究之中。
此外，檔位數目相同時，動力傳動裝置的特性，諸如耐久性，動力傳動裝置的效率和大小，很大程度上取決於組合行星齒輪組的布局。因此，動力傳動裝置的組合結構的設計也一直處於研究之中。
具有太多檔位的手動變速器會給駕駛員帶來換檔操作過於頻繁的不便。因為自動變速器基本上不需要手動操作即可自動控制換檔操作，因此更多換檔速度的積極特性對於自動變速器更為重要。
除了關於四檔和五檔動力傳動裝置的各種研究以外，實現六個前進速度和一個倒檔速度的自動變速器的動力傳動裝置在最近已經被提出，上述裝置的實例可以在2000年6月6日公開的美國專利US6071208中找到。
圖15圖解說明了美國專利US 6071208的動力傳動裝置，圖16顯示了上述裝置的工作圖表。
參考圖15，專利US 6071208中的動力傳動裝置包括一個雙小齒輪(double pinion)行星齒輪組PG1和一對單小齒輪(single pinion)行星齒輪組PG2和PG3。第一行星架(carrier)4被固定連接到輸入軸2，第二行星架22總是用作輸出元件。
關於執行元件之間的連接，第一內齒圈(ring gear)6和第三內齒圈8，第二太陽輪(sun gear)12和第三太陽輪10，第二內齒圈16和第三行星架14分別被固定互連。同時，第一行星架4被可變連接到分別插入第一離合器C1和第二離合器C2的第一太陽輪18和第三行星架14。
此外，動力傳動裝置進一步包括能夠使固定連接的第二太陽輪12和第三太陽輪13停止旋轉的第一制動器B1，能夠使第三行星架14停止旋轉的第二制動器B2，能夠使停止第一內齒圈6和第三內齒圈8停止旋轉的第三制動器B3，和能夠使第一太陽輪18停止旋轉的第四制動器B4。
如上所述，US 6071028中的六檔動力傳動裝置包括2個離合器和4個制動器組成的6個摩擦元件。但是，優選使用更少的摩擦元件去完成6個前進速度和一個倒檔速度，使得自動變速器能夠變得更輕且更緊湊。
圖16是US 6071208中動力傳動裝置的工作圖表，圖17A-17F顯示了根據圖16中的工作圖表運行動力傳動裝置時獲得的工作狀態的圖表。
尤其是，圖17A顯示了US 6071208動力傳動裝置的詳細規格，也就是，每一個行星齒輪組的齒數比。圖17B顯示了根據圖17A的詳細規格獲得的動力傳動裝置每一個換檔速度中的速比。此外，圖17C顯示了在每一個換檔速度中每一個執行元件相對於輸入元件的轉速。圖17D顯示了在每一個換檔速度中摩擦元件的滑行速度。圖17E顯示了每一個執行元件或每一個摩擦元件承受的轉矩負載。圖17F顯示了在每一個換檔速度中參與動力傳動的行星齒輪組。
如圖16所示，US 6071208的動力傳動裝置分別在一檔速度中運行第一制動器B1和第四制動器B4，在二檔速度中運行第一離合器C1和第一制動器B1，在三檔速度中運行第二離合器C2和第一制動器B1，在四檔速度中運行第一離合器C1和第二離合器C2，在五檔速度中運行第二離合器C2和第四制動器B4，在六檔速度中運行第二離合器C2和第三制動器B3。第二制動器B2和第四制動器B4用於倒檔速度。
參考工作圖表，其中詳細描述了US 6071208動力傳動裝置的每一個執行元件的工作狀態。為了獲得圖17B所示的速比，假定動力傳動裝置的行星齒輪組具有圖17A所示的齒數比。
(1)在三檔前進速度中，第一太陽輪18以輸入軸轉速兩倍以上的速度旋轉(參考圖17C)。此外，在三檔速度中沒有工作的第四制動器B4的滑行速度變得和第一太陽輪18的一樣高(參考圖17D)。
因為六檔自動變速器通常在四檔前進速度達到1∶1的速比，所以在需要加速的情況下三檔前進速度被頻繁使用。因此，如果元件在這種換檔速度中總是以高速旋轉，自動變速器耐久性會降低。
(2)參考圖17D，對於所有速度範圍而言，摩擦元件的滑行速度都過大，這將降低自動變速器的耐久性並會導致過多的動力損失。因此，應當改進動力傳動裝置以便在檔位D2-D6期間獲得更低的摩擦元件滑行速度。
尤其是，在六檔前進速度D6中摩擦元件滑行速度的總和變得過大，因此在六檔前進速度中耐久性問題最為明顯。
(3)參考圖17F，當考慮參與動力傳動的行星齒輪組的數目時，在五檔和六檔速度期間至少兩個行星齒輪組參與動力傳動，這將降低功率效率。應優選地改進動力傳動的效率。
在發明背景部分公開的信息只是用於增進對發明背景的理解，而並不能夠看作是對這些信息形成本領域技術人員公知的該國的現有技術的承認或任何形式的認可。
發明內容
如上所述，現有技術的六檔動力傳動裝置有許多地方需要改進。本發明致力於通過包含較少數目的摩擦元件提供具備穩定性和耐久性的六檔動力傳動裝置。
根據本發明實施例的典型的自動變速器六檔動力傳動裝置包括第一行星齒輪組，其具有的執行元件有第一太陽輪、第一內齒圈和第一行星架；第二行星齒輪組，其具有的執行元件有第二太陽輪、第二內齒圈和第二行星架；第三行星齒輪組，其具有的執行元件有第三太陽輪、第三內齒圈和第三行星架；第四行星齒輪組，其具有的執行元件有第四太陽輪、第四內齒圈和第四行星架；輸入軸；輸出齒輪；和變速箱。
第一內齒圈被固定連接到第三行星架和第四內齒圈。第一行星架被固定連接到第四行星架。第一太陽輪被固定連接到第二太陽輪。通過被固定連接到變速箱，第二內齒圈總是靜止不動。第二行星架固定地連接到第三內齒圈。通過被固定連接到輸出齒輪，第三行星架總是用作輸出元件。通過第一離合器，第四太陽輪可變連接到輸入軸。通過第二離合器，固定連接的第一和第四行星架中至少有一個可變連接到輸入軸。通過第三離合器，第三太陽輪可變連接到輸入軸。通過第一制動器，固定連接的第一和第四行星架中至少有一個可變連接到變速箱，並經受第一制動器的制動操作。通過第二制動器，第二太陽輪可變連接到變速箱，並經受第二制動器的制動操作。
在進一步的實施例中，第一、第二、第三和第四行星齒輪組按第二行星齒輪組、第一行星齒輪組、第四行星齒輪組和第三行星齒輪組的順序排列。
在更進一步的實施例中，第一行星齒輪組的第一執行元件和第四行星齒輪組的第十執行元件整體形成，第一行星齒輪組的第二執行元件和第四行星齒輪組的第十一執行元件整體形成，所以第一和第四行星齒輪組形成複合行星齒輪組。
關於這種典型的自動變速器的六檔動力傳動裝置，輸入軸、輸出齒輪和第一到第三離合器的排列可以有多種變化。
作為第一實例，輸入軸關於第三行星齒輪組放置在與輸出齒輪相同的方向上，第一、第二和第三離合器中的至少一個關於第三行星齒輪組朝著輸入軸放置，並且第一、第二和第三離合器中的至少一個關於第二行星齒輪組背對著輸入軸放置。
在這種情況下，第三離合器和第一離合器可以關於第三行星齒輪組朝著輸入軸放置，第二離合器可以關於第二行星齒輪組背對著輸入軸放置。
作為第二實例，輸入軸關於第三行星齒輪組放置在與輸出齒輪相同的方向上，所有的第一、第二和第三離合器均關於第三行星齒輪組朝著輸入軸放置。
在這種情況下，在從第三行星齒輪組到輸入軸的方向上，第一、第二和第三離合器可以按第三離合器、第一離合器和第二離合器的順序放置。
在這種情況下的另一種選擇是在從第三行星齒輪組到輸入軸的方向上，第一、第二和第三離合器可以按第三離合器、第二離合器和第一離合器的順序放置。
作為第三實例，輸入軸關於第二行星齒輪組背對著輸出齒輪放置，所有的第一、第二和第三離合器均關於第二行星齒輪組朝著輸入軸放置。
在這種情況下，在從第二行星齒輪組到輸入軸的方向上，第一、第二和第三離合器可以按第二離合器、第一離合器和第三離合器的順序放置。
這種典型的自動變速器的六檔動力傳動裝置中可以進一步包括平行於第一制動器放置的單向離合器。
第一和第二制動器可以作為溼式多片制動器或帶式制動器實現。
在更廣的範圍內，根據本發明的另一個典型的自動變速器六檔動力傳動裝置包括第一行星齒輪組，包括在檔杆圖中順序排列的第一、第二和第三執行元件；第二行星齒輪組，包括在檔杆圖中順序排列的第四、第五和第六執行元件；第三行星齒輪組，包括在檔杆圖中順序排列的第七、第八和第九執行元件；第四行星齒輪組，包括在檔杆圖中順序排列的第十、第十一和第十二執行元件；輸入軸；輸出軸；和變速箱。
第一執行元件被固定連接到第八執行元件和第十執行元件。第二執行元件被固定連接到第十一執行元件。第三執行元件被固定連接到第六執行元件。通過被固定連接到變速箱，第四執行元件總是靜止不動。第五執行元件被固定連接到第九執行元件。通過被固定連接到輸出齒輪，第八執行元件總是用作輸出元件。通過第一離合器，第十二執行元件可變連接到輸入軸。通過第二離合器，固定連接的第二和第十一執行元件中至少有一個可變連接到輸入軸。通過第三離合器，第七執行元件可變連接到輸入軸。通過第一制動器，固定連接的第二和第十一執行元件中至少有一個可變連接到變速箱，並經受第一制動器的制動操作。通過第二制動器，第六執行元件可變連接到變速箱，並經受第二制動器的制動操作。
在進一步的實施例中，第一、第二、第三和第四行星齒輪組按第二行星齒輪組、第一行星齒輪組、第四行星齒輪組和第三行星齒輪組的順序排列。
在更進一步的實施例中，第一行星齒輪組的第一執行元件和第四行星齒輪組的第十執行元件整體形成，第一行星齒輪組的第二執行元件和第四行星齒輪組的第十一執行元件整體形成，所以第一和第四行星齒輪組形成複合行星齒輪組。
關於這種典型的自動變速器的六檔動力傳動裝置，輸入軸、輸出齒輪和第一到第三離合器的排列可以有多種變化。
作為第一實例，輸入軸關於第三行星齒輪組放置在與輸出齒輪相同的方向上，第一、第二和第三離合器中的至少一個關於第三行星齒輪組朝著輸入軸放置，並且第一、第二和第三離合器中的至少一個關於第二行星齒輪組背對著輸入軸放置。
在這種情況下，第三離合器和第一離合器可以關於第三行星齒輪組朝著輸入軸放置，第二離合器可以關於第二行星齒輪組背對著輸入軸放置。
作為第二實例，輸入軸關於第三行星齒輪組放置在與輸出齒輪相同的方向上，所有的第一、第二和第三離合器均關於第三行星齒輪組朝著輸入軸放置。
在這種情況下，在從第三行星齒輪組到輸入軸的方向上，第一、第二和第三離合器可以按第三離合器、第一離合器和第二離合器的順序放置。
在這種情況下的另一種選擇是在從第三行星齒輪組到輸入軸的方向上，第一、第二和第三離合器可以按第三離合器、第二離合器和第一離合器的順序放置。
作為第三實例，輸入軸關於第二行星齒輪組背對著輸出齒輪放置，所有的第一、第二和第三離合器均關於第二行星齒輪組朝著輸入軸放置。
在這種情況下，在從第二行星齒輪組到輸入軸的方向上，第一、第二和第三離合器可以按第二離合器、第一離合器和第三離合器的順序放置。
在這種典型的自動變速器的六檔動力傳動裝置中可進一步包括平行於第一制動器放置的單向離合器。
第一和第二制動器可以作為溼式多片制動器或帶式制動器實現。
了本發明的典型實施例，並且與說明書一起用於說明了本發明的原理，其中圖1說明了根據本發明第一實施例的自動變速器的六檔動力傳動裝置；圖2說明了根據本發明第二實施例的自動變速器的六檔動力傳動裝置；圖3說明了根據本發明第三實施例的自動變速器的六檔動力傳動裝置；圖4說明了根據本發明第四實施例的自動變速器的六檔動力傳動裝置；圖5是根據本發明實施例的自動變速器六檔動力傳動裝置的工作圖表；圖6是說明根據本發明實施例的自動變速器六檔動力傳動裝置工作節點(N1到N6)的檔杆圖，在這種情況下第一行星齒輪組PG1和第四行星齒輪組PG4具有相同的內齒圈/太陽輪齒數比；圖7是表示根據本發明實施例的自動變速器六檔動力傳動裝置的一檔前進速度的轉速圖；圖8是表示根據本發明實施例的自動變速器六檔動力傳動裝置的二檔前進速度的轉速圖；圖9是表示根據本發明實施例的自動變速器六檔動力傳動裝置的三檔前進速度的轉速圖；圖10是表示根據本發明實施例的自動變速器六檔動力傳動裝置的四檔前進速度的轉速圖；圖11是表示根據本發明實施例的自動變速器六檔動力傳動裝置的五檔前進速度的轉速圖；圖12是表示根據本發明實施例的自動變速器六檔動力傳動裝置的六檔前進速度的轉速圖；圖13是表示根據本發明實施例的自動變速器六檔動力傳動裝置的倒檔速度的轉速圖；圖14A至14F表示在根據本發明實施例的具有特定齒數比的自動變速器六檔動力傳動裝置工作時獲取的工作狀態的圖表；圖15說明根據現有技術的典型六檔動力傳動裝置；圖16是圖15所示動力傳動裝置的工作圖表；和圖17A至17F是表示當圖15所示的動力傳動裝置根據圖16的工作圖表工作時獲取的工作狀態的圖表。
具體實施例方式
參考附圖在下文中詳細描述本發明的實施例。
如圖1到圖4所示，根據本發明實施例的自動變速器六檔動力傳動裝置包括四個行星齒輪組，分別是第一、第二、第三和第四行星齒輪組PG1、PG2、PG3和PG4。
第一行星齒輪組PG1是單小齒輪行星齒輪組，包括第一太陽輪S1、第一行星架PC1和第一內齒圈R1作為它的執行元件。與第一內齒圈R1和第一太陽輪S1嚙合的第一行星小齒輪(pinion gear)P1被連接到第一行星架PC1並由第一行星架支撐。
第二行星齒輪組PG2是單小齒輪行星齒輪組，包括第二太陽輪S2、第二行星架PC2和第二內齒圈R2作為它的執行元件。與第二內齒圈R2和第二太陽輪S2嚙合的第二行星小齒輪P2被連接到第二行星架PC2並由第二行星架支撐。
第三行星齒輪組PG3是單小齒輪行星齒輪組，包括第三太陽輪S3、第三行星架PC3和第三內齒圈R3作為它的執行元件。與第三內齒圈R3和第三太陽輪S3嚙合的第三行星小齒輪P3被連接到第三行星架PC3並由第三行星架支撐。
第四行星齒輪組PG4是單小齒輪行星齒輪組，包括第四太陽輪S4、第四行星架PC4和第四內齒圈R4作為它的執行元件。與第四內齒圈R4和第四太陽輪S4嚙合的第四行星小齒輪P4被連接到第四行星架PC4並由第四行星架支撐。
此外，如圖1到圖4所示，根據本發明實施例的自動變速器六檔動力傳動裝置進一步包括用於從發動機(未顯示)接收轉矩的輸入軸100，用於從動力傳動裝置輸出轉矩的輸出齒輪200和變速箱300。
第一內齒圈R1被固定連接到第三行星架PC3，同時被固定連接到第四內齒圈R4。
第一行星架PC1被固定連接到第四行星架PC4。
第一太陽輪S1被固定連接到第二太陽輪S2。
通過被固定連接到變速箱300，第二內齒圈R2總是靜止不動。
第二行星架PC2被固定連接到第三內齒圈R3。
通過被固定連接到輸出齒輪200，第三行星架PC3總是用作輸出元件。
通過第一離合器C1，第四太陽輪S4可變連接到輸入軸100。
通過第二離合器C2，固定連接的第一和第四行星架PC1和PC4中至少有一個可變連接到輸入軸100。
通過第三離合器C3，第三太陽輪S3可變連接到輸入軸100。
通過第一制動器B1，固定連接的第一和第四行星架PC1和PC4中至少有一個可變連接到變速箱300，並經受第一制動器B1的制動操作。
通過第二制動器B2，第二太陽輪S2可變連接到變速箱300，並經受第二制動器B2的制動操作。
如圖1到圖4所示，第一、第二、第三和第四行星齒輪組PG1、PG2、PG3和PG4按第二行星齒輪組PG2、第一行星齒輪組PG1、第四行星齒輪組PG4和第三行星齒輪組PG3的順序排列。
如圖1到圖4所示，關於在第二和第三行星齒輪組PG2和PG3之間彼此相鄰放置的第一和第四行星齒輪組PG1和PG4，第一行星齒輪組PG1的第一內齒圈R1與第四行星齒輪組PG4的第四內齒圈R4整體形成。也就是說，一個共用內齒圈CR共用為第一行星齒輪組PG1和第四行星齒輪組PG4的內齒圈。
此外，第一行星齒輪組PG1的第一行星架PC1與第四行星齒輪組PG4的第四行星架PC4整體形成。也就是說，一個共用主動齒輪架(pinion carrier)CPC共用為第一行星齒輪組PG1和第四行星齒輪組PG4的行星架。也就是說，第一行星齒輪組PG1的第一行星小齒輪P1和第四行星齒輪組PG4的第四行星小齒輪P4通過一個共用主動齒輪架CPC被互連在一起，並且它們經受相同的操作。
因此，第一行星齒輪組PG1和第四行星齒輪組PG4形成複合行星齒輪組CPG。
關於這種複合行星齒輪組CPG，在下文的描述中假定第一行星齒輪組PG1和第四行星齒輪組PG4具有相同的內齒圈/太陽輪齒數比。
但是，這種假設是為了更好地描述和理解本發明的精神，應當理解本發明的範圍不僅限於此。第一行星齒輪組PG1可以具有和第四行星齒輪組PG4不同的內齒圈/太陽輪齒數比，而且從下面的描述中這種差別的結果對本領域普通技術人員顯而易見。
如圖1所示，根據本發明實施例的六檔動力傳動裝置，輸入軸100關於第三行星齒輪組PG3放置在與輸出齒輪200相同的方向上。
此外，第一離合器C1、第二離合器C2和第三離合器C3中的至少一個關於第三行星齒輪組PG3朝著輸入軸100放置。同時，第一離合器C1、第二離合器C2和第三離合器C3中的至少一個關於第二行星齒輪組PG2背對著輸入軸100放置。
更詳細地講，第三離合器C3和第一離合器C1關於第三行星齒輪組PG3朝著輸入軸100放置，第二離合器C2關於第二行星齒輪組PG2背對著輸入軸100放置。
如圖2和圖3所示，根據本發明第二或第三實施例的六檔動力傳動裝置，輸入軸100關於第三行星齒輪組PG3放置在與輸出齒輪200相同的方向上，所有的第一離合器C1、第二離合器C2和第三離合器C3均關於第三行星齒輪組PG3朝著輸入軸100放置。
如圖2所示，根據本發明第二實施例的六檔動力傳動裝置，在從第三行星齒輪組PG3到輸入軸100的方向上，第一、第二和第三離合器C1、C2和C3按第三離合器C3、第一離合器C1和第二離合器C2的順序排列。
如圖3所示，根據本發明第三實施例的六檔動力傳動裝置，在從第三行星齒輪組PG3到輸入軸100的方向上，第一、第二和第三離合器C1、C2和C3按第三離合器C3、第二離合器C2和第一離合器C1的順序排列。
如圖4所示，根據本發明第四實施例的六檔動力傳動裝置，輸入軸100關於第二行星齒輪組PG2背對著輸出齒輪200放置，所有的第一離合器C1、第二離合器C2和第三離合器C3均關於第二行星齒輪組PG2朝著輸入軸100放置。
更詳細地講，根據本發明第四實施例的六檔動力傳動裝置，在從第二行星齒輪組PG2到輸入軸100的方向上，第一、第二和第三離合器C1、C2和C3按第二離合器C2、第一離合器C1和第三離合器C3的順序排列。
如圖1到圖4所示，本發明第一到第四實施例中任何一個實施例的六檔動力傳動裝置進一步包括平行於第一制動器B1放置的單向離合器OWC。
由於這種單向離合器OWC，在第一制動器B1不工作的情況下通過第三離合器C3的工作，能夠實現一檔前進速度。
根據本發明第一到第四實施例的六檔動力傳動裝置，通過溼式多片制動器或帶式制動器，第一制動器B1和第二制動器B2的每一個均可以被實現。
下文將詳細描述根據本發明實施例的自動變速器六檔動力傳動裝置的運行。下面的描述同樣可以應用到本發明第一到第四實施例中。
如圖5所示，根據本發明實施例的自動變速器六檔動力傳動裝置在一檔前進速度D1中運行第三離合器C3和第一制動器B1；在二檔前進速度D2中運行第三離合器C3和第二制動器B2；在三檔前進速度D3中運行第三離合器C3和第一離合器C1；在四檔前進速度D4中運行第三離合器C3和第二離合器C2；在五檔前進速度D5中運行第一離合器C1和第二離合器C2；在六檔前進速度D6中運行第二離合器C2和第二制動器B2。
在倒檔速度R中運行第一離合器C1和第一制動器B1。
在第一、第二、第三和第四行星齒輪組PG1、PG2、PG3和PG4具有如圖14A所示的內齒圈/太陽輪齒數比的情況下，能夠獲得圖5所示的換檔比的特定值。當第一、第二、第三和第四行星齒輪組PG1、PG2、PG3和PG4的內齒圈/太陽輪齒數比與圖14A不同時，根據本發明的詳細描述本領域普通技術人員顯然可以計算出屬於不同內齒圈/太陽輪齒數比的換檔比的值。
圖6是圖解說明在第一行星齒輪組PG1和第四行星齒輪組PG4具有相同的內齒圈/太陽輪齒數比的情況下，根據本發明實施例的自動變速器六檔動力傳動裝置的工作節點(N1到N6)的檔杆圖。
因此，第四行星齒輪組PG4的執行元件顯示出與第一行星齒輪組PG1的執行元件相同的轉動特性。因此，它們可以由第一行星齒輪組PG1的執行元件表示，並且在下文中被忽略。
如圖6所示，在檔杆圖中第一行星齒輪組PG1的第一內齒圈R1、第一行星架PC1和第一太陽輪S1順序放置在工作節點N2、N4和N6中。
在檔杆圖中第二行星齒輪組PG2的第二內齒圈R2、第二行星架PC2和第二太陽輪S2順序放置在工作節點N3、N5和N6中。
在檔杆圖中第三行星齒輪組PG3的第三太陽輪S3、第三行星架PC3和第三內齒圈R3順序放置在工作節點N1、N2和N5中。
在檔杆圖中第四行星齒輪組PG4的第四內齒圈R4、第四行星架PC4和第四太陽輪S4順序放置在工作節點N2、N4和N6中。
如上所述，輸入軸100分別通過第一離合器C1、第二離合器C2和第三離合器C3可變連接到第四太陽輪S4、第一行星架PC1(或等價地，第四行星架PC4)和第三太陽輪S3。因此，根據第一離合器C1、第二離合器C2和第三離合器C3的運行，發動機轉動輸入通過輸入軸100分別被傳遞到第六節點N6、第四節點N4或第一節點N1。
通過第一制動器B1和平行放置的單向離合器OWC，第一行星架PC1(或等價地，第四行星架PC4)可變連接到變速箱300。因此，通過第一制動器B1和/或單向離合器OWC的運行，第一行星架PC1和第四行星架PC4的第四節點N4可以被停止。
此外，通過第二制動器B2，第二太陽輪S2可變連接到變速箱300。因此，通過第二制動器B2的運行，第六節點N6可以被停止。
在下文中參考圖7至13，通過根據本發明實施例的自動變速器的六檔動力傳動裝置，詳細描述了每一檔速度的形成。
在圖7到圖13中，L1表示第一行星齒輪組PG1的速度線，L2表示第二行星齒輪組PG2的速度線，L3表示第三行星齒輪組PG3的速度線。
因為第一太陽輪S1和第二太陽輪S2被固定互連，所以第一行星齒輪組PG1的速度線L1和第二行星齒輪組PG2的速度線L2在第六節點N6處相交。
因為第一內齒圈R1和第三行星架PC3被固定互連，所以第一行星齒輪組PG1的速度線L1和第三行星齒輪組PG3的速度線L3在第二節點N2處相交。
因為第二行星架PC2和第三內齒圈R3被固定互連，所以第二行星齒輪組PG2的速度線L2和第三行星齒輪組PG3的速度線L3在第二節點N6處相交。
因為第二內齒圈R2被固定連接到變速箱300，所以第三節點N3總是靜止不動。
在這種情況下，通過有選擇性地運行第一、第二、第三離合器C1、C2、C3和第一、第二制動器B1、B2，確定第一、第二和第三行星齒輪組PG1、PG2和PG3的速度線L1、L2和L3的排列。
如圖7所示，在一檔前進速度D1中，由於第三離合器C3工作，因而在第一節點N1上的第三太陽輪S3與輸入軸100相同的速度旋轉。此外，由於第一制動器B1工作，因而第四節點N4靜止不動。
因此在這種情況下，如圖7所示的速度線L1、L2和L3被形成。
也就是說，關於第二行星齒輪組PG2的第三、第五和第六節點N3、N5和N6，第三節點N3靜止不動，並且第五和第六節點N5和N6以負速度旋轉，也就是，反向旋轉。
關於第一行星齒輪組PG1的第二、第四和第六節點N2、N4和N6，速度線L1是連接反向旋轉的第六節點N6和靜止不動的第四節點N4的一條線。
所以，如圖7所示，第三行星齒輪組PG3的速度線L3被形成並向右側傾斜下降。在這種情況下，相對於輸入軸100的轉動，第三行星架PC3的輸出元件以極低的速度旋轉。
在這樣的一檔前進速度中，所有的第一、第二和第三行星齒輪組PG1、PG2和PG3均參與動力傳動。
如圖8所示，在二檔前進速度D2中，因為第三離合器C3也在二檔前進速度中工作，所以第一節點N1上的第三太陽輪S3以和輸入軸100相同的速度保持旋轉。此外，因為第二制動器B2工作，所以第六節點N6靜止不動。
因此在這種情況下，因為第三和第六節點N3和N6均靜止不動，所以第二行星齒輪組PG2的速度線L2變成水平的。這就意味著第五節點N5也靜止不動。
因此，和一檔前進速度相比，第三行星齒輪組PG3的這種速度線L3沿逆時針方向略微有些偏轉。因此，和一檔前進速度相比，作為輸出元件的第三行星架PC3以更快的速度旋轉。
在這樣的二檔前進速度中，因為第二行星齒輪組PG2靜止不動，所以僅有第三行星齒輪組PG3參與動力傳動。
如圖9所示，在三檔前進速度D3中，因為第三離合器C3也在三檔前進速度中工作，所以在第一節點N1上的第三太陽輪S3以和輸入軸100相同的速度保持旋轉。此外，因為第一離合器C1工作，所以第六節點N6也在按輸入軸100同樣的速度旋轉。
因此在這種情況下，通過靜止不動的第三節點N3和以輸入速度旋轉的第六節點N6，形成了第二行星齒輪組PG2的速度線L2。通過位於第二行星齒輪組PG2速度線L2上的第五節點N5，確定了第三行星齒輪組PG3的速度線L3。
因此，和二檔前進速度相比，第三行星齒輪組PG3的速度線L3沿逆時針方向略微有些偏轉。因此，和二檔前進速度相比，作為輸出元件的第三行星架PC3以更快的速度旋轉。
在這種三檔前進速度，第二和第三行星齒輪組PG2和PG3參與動力傳動。
如圖10所示，在四檔前進速度D4中，因為第三離合器C3也在四檔前進速度中工作，所以在第一節點N1上的第三太陽輪S3以和輸入軸100相同的速度保持旋轉。此外，因為第二離合器C2工作，所以第四節點N4也在按輸入軸100同樣的速度旋轉。
因此在這種情況下，如圖10所示的速度線L1、L2和L3被形成。
也就是說，和三檔前進速度相比，第二行星齒輪組PG2的速度線L2沿逆時針方向略微有些偏轉。
同樣，和三檔前進速度相比，第三行星齒輪組PG3的速度線L3沿逆時針方向略微有些偏轉。因此和三檔前進速度相比，作為輸出元件的第三行星架PC3以更快的速度旋轉。
在這種四檔前進速度中，第一、第二和第三行星齒輪組PG1、PG2和PG3均參與動力傳動。
在五檔前進速度D5中，第一和第二離合器C1和C2工作。因此，如圖11所示，第四和第六節點N4和N6以和輸入軸100相同的速度旋轉。
因此，第一行星齒輪組PG1的速度線L1在輸入軸100轉速的高度上變成水平線。這就意味著第一行星齒輪組作為一個整體旋轉。
因此，第二節點N2也以輸入速度旋轉，因而輸入速度沒有發生任何變化就直接被輸出。
在這種五檔前進速度中，第一、第二和第三行星齒輪組PG1、PG2和PG3均沒有參與動力傳送。
如圖12所示，在六檔前進速度D6中，因為第二離合器C2工作，所以第四節點N4以和輸入軸100相同的速度旋轉。此外，因為第二制動器B2工作，第六節點N6變得靜止不動。
通過靜止不動的第六節點N6和以輸入速度旋轉的第四節點N4，形成第一行星齒輪組PG1的速度線L1。
因此，在第一行星齒輪組PG1的速度線L1上的第二節點N2以大於輸入速度的速度旋轉。這就意味著從第三行星架PC3輸出的轉速要大於輸入速度。
在這種六檔前進速度中，只有第一行星齒輪組PG1參與動力傳動。
在倒檔速度R中，第一離合器C1和第一制動器B1工作。因此，如圖13所示，通過靜止不動的第四節點N4和以輸入速度旋轉的第六節點N6，形成第一行星齒輪組PG1的速度線L1。
因此，如圖13所示，在第一行星齒輪組PG1的速度線L1上的第二節點N2以負速度旋轉，也就是，反向旋轉。
在這種六檔前進速度中，只有第一行星齒輪組PG1參與動力傳動。
圖14A至14F是顯示根據本發明優選實施例的自動變速器動力傳動裝置工作狀態的圖表。
尤其是，圖14A顯示了根據一個實施例的動力傳動裝置的詳細規格，也就是，每一個行星齒輪組的齒數比。圖14B顯示了根據圖14A詳細規格獲得的實施例的動力傳動裝置每一個換檔速度的速比。圖14C顯示了在每一個換檔速度中每一個執行元件相對於輸入元件的轉速。圖14D顯示了每一個換檔速度中摩擦元件的滑行速度。圖14E顯示了每一個執行元件或摩擦元件承受的轉矩負載。圖14F顯示了在每一個換檔速度中參與動力傳動的行星齒輪組。
從本發明動力傳動裝置換檔操作的上述描述中，圖14F所示細節顯而易見，而且本領域普通技術人員根據本實施例的結構特徵和工作圖表，可以計算出圖14C至14E所示數字。
作為本領域的公知常識，在急劇加速情況下，高負荷被輸入給自動變速器。根據優選實施例的動力傳動裝置，在加速時頻繁使用的二檔和三檔速度中執行元件的旋轉速度均不大於輸入速度(參考圖14C)，因此在三檔速度中沒有工作的摩擦元件的滑行速度小於輸入軸的轉速(參考圖14D)。
將圖14D所示性能和圖17D所示的根據現有技術的動力傳動裝置的性能進行比較時，在整個二檔到六檔速度中(尤其是在六檔速度中)可以很明顯地看到本實施例的動力傳動裝置顯示出更小的摩擦元件滑行速度，例如小於美國專利US 6071208的動力傳動裝置的摩擦元件滑行速度。
而且，眾所周知在動力傳動期間更多的行星齒輪組意味著更多的動力損失。將圖14F所示性能和圖17F所示的根據現有技術的動力傳動裝置的性能進行比較時，可以很明顯地看到在許多換檔速度中優選實施例的動力傳動裝置具有更少的參與動力傳動的行星齒輪組，因此它們顯示出更好的功率效率。
根據本發明優選實施例，可使用最小數目的摩擦元件實現六個前進速度和一個倒檔速度，以致於自動變速器更輕且更緊湊。
執行元件在加速期間頻繁使用的換檔速度中的轉速的下降增強了耐久性。通過降低摩擦元件的滑行速度，也可以進一步增加耐久性並降低動力損失。
動力傳動裝置的縮短路徑(shortened route)對耐久性的增強和動力損失的降低也有幫助。
動力傳動裝置的縮短路徑對耐久性的增強和動力損失的降低也有幫助。
此外，轉矩負載被分散到行星齒輪組的所有執行元件中，因而動力傳動裝置可以承受更大的負荷。
雖然結合目前認為最可行的典型實施例對本發明進行了描述，應當理解，本發明並不限制於所公開的實施例，而是，相反地，本發明試圖覆蓋包括在後附權利要求書的精神和範圍內的各種修改和等同結構。
權利要求
1.一種自動變速器的六檔動力傳動裝置，包括第一行星齒輪組，具有的執行元件有第一太陽輪、第一內齒圈和第一行星架；第二行星齒輪組，具有的執行元件有第二太陽輪、第二內齒圈和第二行星架；第三行星齒輪組，具有的執行元件有第三太陽輪、第三內齒圈和第三行星架；第四行星齒輪組，具有的執行元件有第四太陽輪、第四內齒圈和第四行星架；輸入軸；輸出齒輪；和變速箱，其中第一內齒圈被固定連接到第三行星架和第四內齒圈；第一行星架被固定連接到第四行星架；第一太陽輪被固定連接到第二太陽輪；通過被固定連接到變速箱，第二內齒圈總是靜止不動；第二行星架固定地連接到第三內齒圈；通過被固定連接到輸出齒輪，第三行星架總是用作輸出元件；通過第一離合器，第四太陽輪被可變連接到輸入軸；通過第二離合器，固定連接的第一和第四行星架中至少有一個被可變連接到輸入軸；通過第三離合器，第三太陽輪被可變連接到輸入軸；通過第一制動器，固定連接的第一和第四行星架中至少有一個被可變連接到變速箱，並經受第一制動器的制動操作；和通過第二制動器，第二太陽輪被可變連接到變速箱，並經受第二制動器的制動操作。
2.根據權利要求1所述的動力傳動裝置，其中第一、第二、第三和第四行星齒輪組按第二行星齒輪組、第一行星齒輪組、第四行星齒輪組和第三行星齒輪組的順序排列。
3.根據權利要求2所述的動力傳動裝置，其中第一行星齒輪組的第一內齒圈與第四行星齒輪組的第四內齒圈整體形成；和第一行星齒輪組的第一行星架與第四行星齒輪組的第四行星架整體形成，以致於第一和第四行星齒輪組形成複合行星齒輪組。
4.根據權利要求3所述的動力傳動裝置，其中輸入軸關於第三行星齒輪組放置在與輸出齒輪相同的方向上；第一、第二和第三離合器中的至少一個關於第三行星齒輪組朝著輸入軸放置；第一、第二和第三離合器中的至少一個關於第二行星齒輪組背對著輸入軸放置。
5.根據權利要求4所述的動力傳動裝置，其中第三離合器和第一離合器關於第三行星齒輪組朝著輸入軸放置；第二離合器關於第二行星齒輪組背對著輸入軸放置。
6.根據權利要求3所述的動力傳動裝置，其中輸入軸關於第三行星齒輪組放置在與輸出齒輪相同的方向上；所有的第一、第二和第三離合器均關於第三行星齒輪組朝著輸入軸放置。
7.根據權利要求6所述的動力傳動裝置，其中在從第三行星齒輪組到輸入軸的方向上，第一、第二和第三離合器按第三離合器、第一離合器和第二離合器的順序放置。
8.根據權利要求6所述的動力傳動裝置，其中在從第三行星齒輪組到輸入軸的方向上，第一、第二和第三離合器按第三離合器、第二離合器和第一離合器的順序放置。
9.根據權利要求3所述的動力傳動裝置，其中輸入軸關於第二行星齒輪組背對著輸出齒輪放置；所有的第一、第二和第三離合器均關於第二行星齒輪組朝著輸入軸放置。
10.根據權利要求9所述的動力傳動裝置，其中在從第二行星齒輪組到輸入軸的方向上，第一、第二和第三離合器按第二離合器、第一離合器和第三離合器的順序放置。
11.根據權利要求1所述的動力傳動裝置，進一步包括平行於第一制動器放置的單向離合器。
12.根據權利要求1所述的動力傳動裝置，其中第一和第二制動器是溼式多片制動器或帶式制動器。
13.一種自動變速器的六檔動力傳動裝置，包括第一行星齒輪組，具有在檔杆圖中順序排列的第一、第二和第三執行元件；第二行星齒輪組，具有在檔杆圖中順序排列的第四、第五和第六執行元件；第三行星齒輪組，具有在檔杆圖中順序排列的第七、第八和第九執行元件；第四行星齒輪組，具有在檔杆圖中順序排列的第十、第十一和第十二執行元件；輸入軸；輸出軸；和變速箱，其中第一執行元件被固定連接到第八執行元件和第十執行元件；第二執行元件被固定連接到第十一執行元件；第三執行元件被固定連接到第六執行元件；通過被固定連接到變速箱，第四執行元件總是靜止不動；第五執行元件被固定連接到第九執行元件；通過被固定連接到輸出齒輪，第八執行元件總是用作輸出元件；通過第一離合器，第十二執行元件被可變連接到輸入軸；通過第二離合器，固定連接的第二和第十一執行元件中至少有一個被可變連接到輸入軸；通過第三離合器，第七執行元件被可變連接到輸入軸；通過第一制動器，固定連接的第二和第十一執行元件中至少有一個被可變連接到變速箱，並經受第一制動器的制動操作；和通過第二制動器，第六執行元件被可變連接到變速箱，並經受第二制動器的制動操作。
14.根據權利要求13所述的動力傳動裝置，其中第一、第二、第三和第四行星齒輪組按第二行星齒輪組、第一行星齒輪組、第四行星齒輪組和第三行星齒輪組的順序排列。
15.根據權利要求14所述的動力傳動裝置，其中第一行星齒輪組的第一執行元件與第四行星齒輪組的第十執行元件整體形成；和第一行星齒輪組的第二執行元件與第四行星齒輪組的第十一執行元件整體形成，以致於第一和第四行星齒輪組形成複合行星齒輪組。
16.根據權利要求15所述的動力傳動裝置，其中輸入軸關於第三行星齒輪組放置在與輸出齒輪相同的方向上；第一、第二和第三離合器中的至少一個關於第三行星齒輪組朝著輸入軸放置；和第一、第二和第三離合器中的至少一個關於第二行星齒輪組背對著輸入軸放置。
17.根據權利要求16所述的動力傳動裝置，其中第三離合器和第一離合器關於第三行星齒輪組朝著輸入軸放置；第二離合器關於第二行星齒輪組背對著輸入軸放置。
18.根據權利要求15所述的動力傳動裝置，其中輸入軸關於第三行星齒輪組放置在與輸出齒輪相同的方向上；和所有的第一、第二和第三離合器均關於第三行星齒輪組朝著輸入軸放置。
19.根據權利要求18所述的動力傳動裝置，其中在從第三行星齒輪組到輸入軸的方向上，第一、第二和第三離合器按第三離合器、第一離合器和第二離合器的順序放置。
20.根據權利要求18所述的動力傳動裝置，其中在從第三行星齒輪組到輸入軸的方向上，第一、第二和第三離合器按第三離合器、第二離合器和第一離合器的順序放置。
21.根據權利要求15所述的動力傳動裝置，其中輸入軸關於第二行星齒輪組背對著輸出齒輪放置；所有的第一、第二和第三離合器均關於第二行星齒輪組朝著輸入軸放置。
22.根據權利要求21所述的動力傳動裝置，其中在從第二行星齒輪組到輸入軸的方向上，第一、第二和第三離合器按第二離合器、第一離合器和第三離合器的順序放置。
23.根據權利要求13的動力傳動裝置，進一步包括平行於第一制動器放置的單向離合器。
24.根據權利要求13所述的動力傳動裝置，其中第一和第二制動器是溼式多片制動器或帶式制動器。
全文摘要
一種在自動變速器的六檔動力傳動裝置中提高耐久性和動力傳動效率的方案，該方案包括第一行星齒輪組，其具有的執行元件有第一太陽輪、第一內齒圈和第一行星架；第二行星齒輪組，其具有的執行元件有第二太陽輪、第二內齒圈和第二行星架；第三行星齒輪組，其具有的執行元件有第三太陽輪、第三內齒圈和第三行星架；第四行星齒輪組，其具有的執行元件有第四太陽輪、第四內齒圈和第四行星架；輸入軸；輸出齒輪和變速箱。
文檔編號F16H3/66GK1746533SQ20041010363
公開日2006年3月15日 申請日期2004年12月29日 優先權日2004年9月7日
發明者樸鍾述 申請人:現代自動車株式會社