专利名称：自动变速装置的六速动力系的制作方法
技术领域：
总体而言，本发明涉及一自动变速装置。更具体地说，本发明涉及自动变速装置的动力系，该自动变速装置通过组合多个行星齿轮组实现了多档位。
背景技术：
自动变速装置的一典型换档机构应用多个行星齿轮组。包括多个行星齿轮组的这种自动变速装置的动力系可以改变来自自动变速装置的力矩变换器的转速以及扭矩，并相应地把改变后的扭矩变换并传递到输出轴。
已知当一变速器具有多个档位时，可以更优化地设计变速器的变速比，从而车辆具有更好的燃油经济性以及更好的性能。因此在不断地探索具有更多档位的自动变速装置。
另外在具有相同档位数时，组合式行星齿轮组的设计决定了动力系的例如耐久性、动力系的效率、以及尺寸的特性，因此也在不断地探索动力系组合结构的设计。
具有多个档位的手动变速器在频繁换档时会给驾驶员带来不方便。因此具有多个档位的特性对于自动变速装置来说是很重要的，因为自动变速装置自动控制换档操作，而不需要手动操作。
另外已经设计出四档和五档动力系，最近已经公开了实现六个前进档和一个倒档的自动变速装置动力系，在2000年6月6日提交的美国专利US 6,071,208中就公开了这种动力系的一个实例。
图15示出了在美国专利US 6,071,208中公开的动力系，图16表示该动力系的操作图表。
参见图15，在美国专利US 6,071,208中公开的动力系包括双副齿轮行星齿轮组PG1和一对单个小齿轮行星齿轮组PG2和PG3。一第一行星齿轮架4固定连接到一输入轴2上，一第二行星齿轮架22始终作为一输出元件。
有关操作元件之间的连接，一第一环形齿轮6和一第三环形齿轮8、一第二太阳齿轮12和一第三太阳齿轮10、以及一第二环形齿轮16和一第三行星齿轮架14分别彼此固定连接在一起。其中，第一行星齿轮架4可变地连接到一第一太阳齿轮18上，第三行星齿轮架14布置在一第一离合器C1和一第二离合器C2之间。
另外，动力系还包括一第一制动器B1，其可以使固定连接在一起的第二和第三太阳齿轮12和10停止转动；一第二制动器B2，其可以使第三行星齿轮架14停止转动；一第三制动器B3，其可以使第一和第三环形齿轮6和8停止转动；以及一第四制动器B4，其可以使第一太阳齿轮18停止转动。
如上所述，US 6,071,208公开的六速动力系包括六个摩擦元件，即两个离合器和四个制动器。然而希望所使用的摩擦元件能少一些，以使具有六个前进档和一个倒档的自动变速装置更轻而且更加紧凑。
图16是US 6,071,208公开的六速动力系的操作图表，图17A-17F表示当动力系按照图16所示操作图表进行操作时的操作状态。
具体地说，图17A详细地表示了US 6,071,208公开的动力系，即每个行星齿轮组的齿轮比。图17B表示了图17A所示的动力系每个档的变速比。另外，图17C表示每个操作元件相对于每个档的输入元件的转速。图17D表示在每个档中，摩擦元件的转差速度。图17E表示每个操作元件或每个摩擦元件承担的转矩负载。图17F表示在每个档中参与动力传递的行星齿轮组。
如图16所示，US 6,071,208公开的动力系在第一档时操作第一和第四制动器B1和B4，在第二档时操作第一离合器C1和第一制动器B1，在第三档时操作第二离合器C2和第一制动器B1，在第四档时操作第一和第二离合器C1和C2，在第五档时操作第二离合器C2和第四制动器B4，在第六档时操作第二离合器C2和第三制动器B3。在倒档时操作第二和第四制动器B2和B4。
参见操作图表，其详细地示出了US 6,071,208公开的动力系的每个操作元件的操作状态。假定动力系的行星齿轮组具有图17A所示的齿轮比，这样可以获得图17B所示的变速比。
(1)在第三前进档中，第一太阳齿轮18以一定速度转动，该速度大于输入轴转速的两倍(参见图17C)。另外，在第三档中未操作的第四制动器B4的转差速度与第一太阳齿轮18的一样大(参见图17D)。
由于六档自动变速装置通常在第四前进档时，其变速比为1∶1，所以在需要加速时会频繁转换到第三前进档。因此，在该档中如果元件长期高速转动，会降低自动变速装置的耐久性。
(2)参见图17D，各摩擦元件的转差速度超过了所有的速度范围，这会降低自动变速装置的耐久性，还会造成过多的动力损失。因此需要改进动力系，使摩擦元件在D2-D6时具有较小的转差速度。
尤其是，摩擦元件转差速度的总和在第六前进档D6时非常大，因此在第六前进档时耐久性问题最突出。
(3)参见图17F，当考虑参与动力传递的行星齿轮组的数量时，在第五和第六档时，至少有两个行星齿轮组参与动力传递，这将降低动力效率。而需要的是提高动力传递的效率。
背景技术：
部分中公开的信息仅仅是为了有助于更好地理解本发明的背景，而不应被视作是上述信息己构成本领域普通技术人员已知的现有技术的明示或任何形式的暗示。
发明内容
如上所述，现有技术中的六速动力系有很多要素需要改进。本发明提供了一种六速动力系，通过使用少数的摩擦元件而使其具有稳定性和耐久性。
根据本发明的一个实施方案的自动变速装置的六速动力系包括第一行星齿轮组，其具有的操作元件包括第一太阳齿轮、第一环形齿轮和第一行星齿轮架；第二行星齿轮组，其具有的操作元件包括第二太阳齿轮、第二环形齿轮和第二行星齿轮架；第三行星齿轮组，其具有的操作元件包括第三太阳齿轮、第三环形齿轮和第三行星齿轮架；第四行星齿轮组，其具有的操作元件包括第四太阳齿轮、第四环形齿轮和第四行星齿轮架；输入轴；输出齿轮；以及变速器壳体。
第一环形齿轮固定连接到第三行星齿轮架和第四环形齿轮上。第一行星齿轮架固定连接到第四行星齿轮架上。第一太阳齿轮固定连接到第二太阳齿轮上。第二行星齿轮架固定连接到第三环形齿轮上。通过将第三太阳齿轮固定连接到输入轴，使其始终作为输入元件。通过将第三行星齿轮架固定连接到输出齿轮，使其始终作为输出元件。第四太阳齿轮通过第一离合器可变地连接到输入轴上。固定连接的第一和第四行星齿轮架的至少一个通过第二离合器可变地连接到输入轴上。固定连接的第一和第四行星齿轮架的至少一个通过第一制动器可变地连接到变速器壳体上，且执行第一制动器的停止操作。第二太阳齿轮通过第二制动器可变地连接到变速器壳体上，且执行第二制动器的停止操作。第二环形齿轮通过第三制动器可变地连接到变速器壳体上，且执行第三制动器的停止操作。
在另一个实施方案中，第一、第二、第三和第四行星齿轮组按照第二行星齿轮组、第一行星齿轮组、第四行星齿轮组和第三行星齿轮组的顺序布置。
在又一个实施方案中，第一行星齿轮组的第一操作元件与第四行星齿轮组的第十操作元件整体成形，第一行星齿轮组的第二操作元件与第四行星齿轮组的第十一操作元件整体成形，这样第一和第四行星齿轮组就形成组合式行星齿轮组。
对于这样一个自动变速装置的六速动力系，其输入轴、输出齿轮和第一到第三离合器的布置可以作各种变化。
在第一个实例中，输入轴与输出齿轮相对于第三行星齿轮组的布置方向相同，第一和第二离合器的其中一个相对于第三行星齿轮组朝输入轴布置，第一和第二离合器的另一个相对于第二行星齿轮组与输入轴相对布置。
在这种情况下，第一离合器可以相对于第三行星齿轮组朝输入轴布置，第二离合器可以相对于第二行星齿轮组与输入轴相对布置。
在第二实例中，输入轴与输出齿轮相对于第三行星齿轮组的布置方向相同，第一和第二离合器都相对于第三行星齿轮组朝输入轴布置。
在这种情况下，第一和第二离合器可以在从第三行星齿轮组到输入轴的方向上按照第一离合器和第二离合器的顺序布置。
或者，在这种情况下，第一和第二离合器也可以在从第三行星齿轮组到输入轴的方向上按照第二离合器和第一离合器的顺序布置。
在第三实例中，输入轴与输出齿轮相对于第二行星齿轮组相对布置，第一和第二离合器都相对于第二行星齿轮组朝输入轴布置。
在这种情况下，第一和第二离合器在从第二行星齿轮组到输入轴的方向上，按照第一离合器和第二离合器的顺序布置。
在自动变速装置的六速动力系的该实例中，还可以包括单向离合器，其平行于第一制动器布置。
第一和第二制动器可以是湿式多片制动器或带式制动器。
在广义范围内，根据本发明的自动变速装置的六速动力系的另一个实例包括第一行星齿轮组，其具有按顺序位于杆图表中的第一、第二和第三操作元件；第二行星齿轮组，其具有按顺序位于杆图表中的第四、第五和第六操作元件；第三行星齿轮组，其具有按顺序位于杆图表中的第七、第八和第九操作元件；第四行星齿轮组，其具有按顺序位于杆图表中的第十、第十一和第十二操作元件；输入轴；输出轴；以及变速器壳体。
第一操作元件固定连接到第八操作元件和第十操作元件上。第二操作元件固定连接到第十一操作元件。第三操作元件固定连接到第六操作元件。第五操作元件固定连接到第九操作元件。通过将第七操作元件固定连接到输入轴，使其始终作为输入元件。通过将第八操作元件固定连接到输出齿轮，使其始终作为输出元件。第十二操作元件通过第一离合器可变地连接到输入轴上。固定连接的第二和第十一操作元件的至少一个通过第二离合器可变地连接到输入轴上。固定连接的第二和第十一操作元件的至少一个通过第一制动器可变地连接到变速器壳体上，且执行第一制动器的停止操作。第六操作元件通过第二制动器可变地连接到变速器壳体上，且执行第二制动器的停止操作。第四操作元件通过第三制动器可变地连接到变速器壳体上，且执行第三制动器的停止操作。
在另一个实施方案中，第一、第二、第三和第四行星齿轮组按照第二行星齿轮组、第一行星齿轮组、第四行星齿轮组和第三行星齿轮组的顺序布置。
在又一个实施方案中，第一行星齿轮组的第一操作元件与第四行星齿轮组的第十操作元件整体成形，第一行星齿轮组的第二操作元件与第四行星齿轮组的第十一操作元件整体成形，这样第一和第四行星齿轮组就形成组合式行星齿轮组。
对于这样一个自动变速装置的六速动力系，其输入轴、输出齿轮和第一到第三离合器的布置可以作各种变化。
在第一个实例中，输入轴与输出齿轮相对于第三行星齿轮组的布置方向相同，第一和第二离合器的其中一个相对于第三行星齿轮组朝输入轴布置，第一和第二离合器的另一个相对于第二行星齿轮组与输入轴相对布置。
在这种情况下，第一离合器可以相对于第三行星齿轮组朝输入轴布置，第二离合器可以相对于第二行星齿轮组与输入轴相对布置。
在第二实例中，输入轴与输出齿轮相对于第三行星齿轮组的布置方向相同，第一和第二离合器都相对于第三行星齿轮组朝输入轴布置。
在这种情况下，第一和第二离合器可以在从第三行星齿轮组到输入轴的方向上按照第一离合器和第二离合器的顺序布置。
或者，在这种情况下，第一和第二离合器也可以在从第三行星齿轮组到输入轴的方向上按照第二离合器和第一离合器的顺序布置。
在第三实例中，输入轴与输出齿轮相对于第二行星齿轮组相对布置，第一和第二离合器都相对于第二行星齿轮组朝输入轴布置。
在这种情况下，第一和第二离合器可以在从第二行星齿轮组到输入轴的方向上按照第一离合器和第二离合器的顺序布置。
在自动变速装置的六速动力系的该实例中，还可以包括单向离合器，其平行于第一制动器布置。
第一和第二制动器可以是湿式多片制动器或带式制动器。
附图的简要说明附图示出了本发明的各实施方案，并与说明书一起解释本发明原理，图中图1表示根据本发明第一实施方案的自动变速装置的六速动力系；图2表示根据本发明第二实施方案的自动变速装置的六速动力系；图3表示根据本发明第三实施方案的自动变速装置的六速动力系；图4表示根据本发明第四实施方案的自动变速装置的六速动力系；图5是根据本发明实施方案的自动变速装置的六速动力系的操作图表；图6是杆图表，表示在第一行星齿轮组PG1和第四行星齿轮组PG4具有相同的环形齿轮/太阳齿轮齿数比的情况下，根据本发明实施方案的自动变速装置的六速动力系的操作节点(N1到N6)；图7是档位图，表示根据本发明实施方案的自动变速装置的六速动力系的第一前进档；图8是档位图，表示根据本发明实施方案的自动变速装置的六速动力系的第二前进档；图9是档位图，表示根据本发明实施方案的自动变速装置的六速动力系的第三前进档；图10是档位图，表示根据本发明实施方案的自动变速装置的六速动力系的第四前进档；图11是档位图，表示根据本发明实施方案的自动变速装置的六速动力系的第五前进档；图12是档位图，表示根据本发明实施方案的自动变速装置的六速动力系的第六前进档；图13是档位图，表示根据本发明实施方案的自动变速装置的六速动力系的倒档；图14A-14F是表示当根据本发明实施方案的自动变速装置的六速动力系具有特定变速比时的操作状态的图表；图15表示现有技术的六速动力系的实例；图16是图15所示的动力系的操作图表；以及图17A-17F是表示当图15所示的动力系按照图16所示的操作图表进行操作时的操作状态的图表。
实施方案的详细描述下面参考附图详细地说明本发明的一个实施方案。
如图1到图4所示，根据本发明实施方案的自动变速装置的六速动力系包括第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4四个行星齿轮组。
第一行星齿轮组PG1是一单个小齿轮行星齿轮组，包括一第一太阳齿轮S1、一第一行星齿轮架PC1、和一第一环形齿轮R1作为其操作元件。一第一小齿轮P1连接到第一行星齿轮架PC1上，且被其支撑，该小齿轮与第一环形齿轮R1和第一太阳齿轮S1啮合。
第二行星齿轮组PG2是一单个小齿轮行星齿轮组，包括一第二太阳齿轮S2、一第二行星齿轮架PC2、和一第二环形齿轮R2作为其操作元件。一第二小齿轮P2连接到第二行星齿轮架PC2上，且被其支撑，该小齿轮与第二环形齿轮R2和第二太阳齿轮S2啮合。
第三行星齿轮组PG3是一单个小齿轮行星齿轮组，包括一第三太阳齿轮S3、一第三行星齿轮架PC3、和一第三环形齿轮R3作为其操作元件。一第三小齿轮P3连接到第三行星齿轮架PC3上，且被其支撑，该小齿轮与第三环形齿轮R3和第三太阳齿轮S3啮合。
第四行星齿轮组PG4是一单个小齿轮行星齿轮组，包括一第四太阳齿轮S4、一第四行星齿轮架PC4、和一第四环形齿轮R4作为其操作元件。一第四小齿轮P4连接到第四行星齿轮架PC4上，且被其支撑，该小齿轮与第四环形齿轮R4和第四太阳齿轮S4啮合。
另外，如图1到图4所示，根据本发明实施方案的自动变速装置的六速动力系包括还包括一输入轴100，用于接收来自发动机(未示出)的扭矩；一输出齿轮200，用于输出动力系的扭矩；以及一变速器壳体300。
第一环形齿轮R1固定连接到第三行星齿轮架PC3上，还固定连接到第四环形齿轮R4上。
第一行星齿轮架PC1固定连接到第四行星齿轮架PC4上。
第一太阳齿轮S1固定连接到第二太阳齿轮S2上。
第二行星齿轮架PC2固定连接到第三环形齿轮R3上。
由于固定连接到输入轴100上，第三太阳齿轮S3始终作为一输入元件。
由于固定连接到输出齿轮200上，第三行星齿轮架PC3始终作为一输出元件。
第四太阳齿轮S4通过一第一离合器C1可变地连接到输入轴100上。
固定连接的第一和第四行星齿轮架PC1和PC4的其中一个通过一第二离合器C2可变地连接到输入轴100上。
固定连接的第一和第四行星齿轮架PC1和PC4中至少一个通过一第一制动器B1可变地连接到变速器壳体300上，且执行第一制动器B1的停止操作。
第二太阳齿轮S2通过一第二制动器B2可变地连接到变速器壳体300上，且执行第二制动器B2的停止操作。
第二环形齿轮R2通过一第三制动器B3可变地连接到变速器壳体300上，且执行第三制动器B3的停止操作。
如图1到图4所示，第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4按照第二行星齿轮组PG2、第一行星齿轮组PG1、第四行星齿轮组PG4和第三行星齿轮组PG3的顺序布置。
如图1到图4所示，第一和第四行星齿轮组PG1和PG4彼此相邻布置，且位于第二和第三行星齿轮组PG2和PG3之间，第一行星齿轮组PG1的第一环形齿轮R1与第四行星齿轮组PG4的第四环形齿轮R4整体成形。也就是说，一公用环形齿轮CR作为第一和第四行星齿轮组PG1和PG4的公用环形齿轮。
另外，第一行星齿轮组PG1的第一行星齿轮架PC1与第四行星齿轮组PG4的第四行星齿轮架PC4整体成形。也就是说，一公用行星齿轮架CPC作为第一和第四行星齿轮组PG1和PG4的公用行星齿轮架。也就是说，第一行星齿轮组PG1的第一小齿轮P1和第四行星齿轮组PG4的第四小齿轮P4通过一公用行星齿轮架CPC互相连接在一起，且操作相同。
因此，第一行星齿轮组PG1和第四行星齿轮组PG4形成一组合式行星齿轮组CPG。
关于该组合式行星齿轮组CPG，在下文中，假定第一行星齿轮组PG1和第四行星齿轮组PG4具有相同的环形齿轮/太阳齿轮齿数比。
然而，这个假定是为了更好地说明和理解本发明的思路，应该理解其没有限制本发明的范围。第一行星齿轮组PG1与第四行星齿轮组PG4可能具有不同的环形齿轮/太阳齿轮齿数比，并且本领域普通技术人员从下面的说明中会很明显地看出该不同。
如图1所示，根据本发明第一实施方案的六速动力系，输入轴100与输出齿轮200相对于第三行星齿轮组PG3的布置方向相同。
另外，第一和第二离合器C1和C2的其中一个相对于第三行星齿轮组PG3朝输入轴100布置。第一和第二离合器C1和C2的另一个相对于第二行星齿轮组PG2与输入轴100相对布置。
更具体地说，第一离合器C1相对于第三行星齿轮组PG3朝输入轴100布置，第二离合器C2相对于第二行星齿轮组PG2与输入轴100相对布置。
如图2和图3所示，根据本发明第二或第三实施方案的六速动力系，输入轴100与输出齿轮200相对于第三行星齿轮组PG3的布置方向相同，第一和第二离合器C1和C2都相对于第三行星齿轮组PG3朝输入轴100布置。
如图2所示，根据本发明第二实施方案的六速动力系，第一和第二离合器C1和C2在从第三行星齿轮组PG3到输入轴100的方向上，按照第一离合器C1和第二离合器C2的顺序布置。
如图3所示，根据本发明第三实施方案的六速动力系，第一和第二离合器C1和C2在从第三行星齿轮组PG3到输入轴100的方向上，按照第二离合器C2和第一离合器C1的顺序布置。
如图4所示，根据本发明第四实施方案的六速动力系，输入轴100与输出齿轮200相对于第二行星齿轮组PG2相对布置，第一和第二离合器C1和C2都相对于第二行星齿轮组PG2朝输入轴100布置。
更具体地说，根据本发明第四实施方案的六速动力系，第一和第二离合器C1和C2在从第二行星齿轮组PG2到输入轴100的方向上，按照第一离合器C1和第二离合器C2的顺序布置。
如图1到图4所示，本发明第一到第四实施方案的任何一个的六速动力系统还包括一单向离合器OWC，其平行于第一制动器B1布置。
由于这个单向离合器OWC，可以通过操作第三制动器B3，而不操作第一制动器B1实现第一前进档。
根据本发明第一到第四实施方案的六速动力系，第一和第二制动器B1和B2的每一个可以是湿式多片制动器或带式制动器。
下面详细地说明根据本发明一实施方案的自动变速装置的六速动力系的操作。下面的说明适用于本发明的第一到第四实施方案。
如图5所示，根据本发明一实施方案的自动变速装置的六速动力系操作为在第一前进档D1操作第一制动器B1和第三制动器B3；在第二前进档D2操作第二制动器B2和第三制动器B3；在第三前进档D3操作第一离合器C1和第三制动器B3；在第四前进档D4操作第二离合器C2和第三制动器B3；在第五前进档D5操作第一离合器C1和第二离合器C2；在第六前进档D6操作第二离合器C2和第二制动器B2。
在倒档R操作第一离合器C1和第一制动器B1。
图5所示的变速比的具体值是在第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4具有图14A所示的环形齿轮/太阳齿轮齿数比的情况下获得的。当第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的环形齿轮/太阳齿轮齿数比与图14A所示的不同时，本领域普通技术人员通过本发明的具体说明可以很容易地计算出不同环形齿轮/太阳齿轮齿数比的变速比。
图6是杆图表，表示在第一行星齿轮组PG1和第四行星齿轮组PG4具有相同的环形齿轮/太阳齿轮齿数比的情况下，根据本发明实施方案的自动变速装置的六速动力系的操作节点(N1到N6)。
因此，第四行星齿轮组PG4的操作元件与第一行星齿轮组PG1的操作元件具有相同的转动特性。因此，可以用第一行星齿轮组PG1的操作元件来代表它们，且在下文中忽略。
如图6所示，第一行星齿轮组PG1的第一环形齿轮R1、第一行星齿轮架PC1以及第一太阳齿轮S1在杆图表中依次位于操作节点N2、N4和N6。
第二行星齿轮组PG2的第二环形齿轮R2、第二行星齿轮架PC2以及第二太阳齿轮S2在杆图表中依次位于操作节点N3、N5和N6。
第三行星齿轮组PG3的第三太阳齿轮S3、第三行星齿轮架PC3以及第三环形齿轮R3在杆图表中依次位于操作节点N1、N2和N5。
第四行星齿轮组PG4的第四环形齿轮R4、第四行星齿轮架PC4以及第四太阳齿轮S4在杆图表中依次位于操作节点N2、N4和N6。
如上所述，输入轴100分别通过第一和第二离合器C1和C2可变地连接到第四太阳齿轮S4和第一行星齿轮架PC1上(或等同的第四行星齿轮架PC4)。因此根据第一和第二离合器C1和C2的操作，发动机的转动输入通过输入轴100被分别传递到第六节点N6或第四节点N4。
第一行星齿轮架PC1(或等同的第四行星齿轮架PC4)通过第一制动器B1以及与其平行布置的单向离合器OWC可变地连接到变速器壳体300上。因此，通过操作第一制动器B1和/或单向离合器OWC可以停止第一行星齿轮架PC1和第四行星齿轮架PC4的第四节点N4。
另外，第二太阳齿轮S2通过第二制动器B2可变地连接到变速器壳体300上。因此通过操作第二制动器B2可以停止第六节点N6。
下面参考附图7-13详细说明根据本发明实施方案的自动变速装置的六速动力系每个档的形成。
在图7到图13中，L1表示第一行星齿轮组PG1的速度线，L2表示第二行星齿轮组PG2的速度线，以及L3表示第三行星齿轮组PG3的速度线。
由于第一太阳齿轮S1和第二太阳齿轮S2相互固定连接在一起，所以第一行星齿轮组PG1的速度线L1和第二行星齿轮组PG2的速度线L2在第六节点N6相交。
由于第一环形齿轮R1和第三行星齿轮架PC3相互固定连接在一起，所以第一行星齿轮组PG1的速度线L1和第三行星齿轮组PG3的速度线L3在第二节点N2相交。
由于第二行星齿轮架PC2和第三环形齿轮R3相互固定连接在一起，所以第二行星齿轮组PG2的速度线L2和第三行星齿轮组PG3的速度线L3在第五节点N5相交。
由于第二环形齿轮R2固定连接到变速器壳体300上，所以第三节点N3总是固定的。
由于第三太阳齿轮S3固定连接到输入轴上，所以其总是以输入速度转动。
在这样一个条件下，通过第一和第二离合器C1和C2以及第一、第二和第三制动器B1、B2和B3的选择操作来确定第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3的速度线L1、L2和L3。
在第一前进档D1时，如图7所示，由于第三制动器B3动作，所以第三节点N3上的第二环形齿轮R2固定。另外，由于第一制动器B1动作，所以第四节点N4固定。
于是在这种情况下，形成如图7所示的速度线L1、L2和L3。
关于第二行星齿轮组PG2的第三、第五和第六节点N3、N5和N6，第三节点N3固定，第五和第六节点N5和N6以负转速转动，即倒转。
关于第一行星齿轮组PG1的第二、第四和第六节点N2、N4和N6，速度线L1是连接倒转的第六节点N6和固定的第四节点N4的线。
因此在图7中形成的第三行星齿轮组PG3的速度线L3向右下降。在这种情况下，第三行星齿轮架PC3的输出元件以相对于输入轴100的转动非常低的速度转动。
在该第一前进档时，第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3都参与动力传递。
在第二前进档D2时，如图8所示，由于第三制动器B3也以第二前进档的速度动作，所以第三节点N3上的第二环形齿轮R2保持固定。另外，由于第二制动器B2动作，所以第六节点N6固定。
于是在这种情况下，由于第三和第六节点N3和N6都固定，所以第二行星齿轮组PG2的速度线L2水平且速度为0。这意味着第五节点N5也固定。
因此与在第一前进档中相比，第三行星齿轮组PG3的速度线L3逆时针稍微地转动。因此与在第一前进档中相比，作为输出元件的第三行星齿轮架PC3以增加的速度转动。
在该第二前进档中，由于第二行星齿轮组PG2固定，所以仅仅第三行星齿轮组PG3参与动力传递。
在第三前进档D3中，如图9所示，由于在第三前进档中还操作第三制动器B3，所以第三节点N3上的第二环形齿轮R2保持固定。另外由于操作第一离合器C1，第六节点N6还以与输入轴100相同的速度转动。
因此在这种情况下，固定的第三节点N3和以输入速度转动的第六节点N6共同形成第二行星齿轮组PG2的速度线L2。第三行星齿轮组PG3的驱动线L3由位于第二行星齿轮组PG2的速度线L2上的节点N5确定。
因此与在第二前进档中相比，第三行星齿轮组PG3的速度线L3稍微逆时针转动。所以与在第二前进档中相比，作为输出元件的第三行星齿轮架PC3以增加的速度转动。
在这个第三前进档中，第二和第三行星齿轮组PG2和PG3都参与动力传递。
在第四前进档D4中，如图10所示，由于在第四前进档中还操作第三制动器B3，所以第三节点N3上的第二环形齿轮R2保持固定。另外由于操作第二离合器C2，第四节点N4也以与输入轴100相同的速度转动。
因此在这种情况下，如图10所示形成速度线L1、L2和L3。
也就是说，与在第三前进档中相比，第二行星齿轮组PG2的速度线L2稍微逆时针转动。
同样的，与在第三前进档中相比，第三行星齿轮组PG3的速度线L3稍微逆时针转动。所以与在第三前进档中相比，作为输出元件的第三行星齿轮架PC3以增加的速度转动。
在这个第四前进档中，第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3都参与动力传递。
在第五前进档D5中，操作第一和第二离合器C1和C2。因此如图11所示，第四和第六节点N4和N6都以与输入轴100相同的速度转动。
因此，第一行星齿轮组PG1的速度线L1在输入轴100的转速高度处水平。这意味着第一行星齿轮组整体转动。
因此，第二节点N2也以输入速度转动，从而直接输出输入速度，不改变输入速度。
在这个第五前进档中，第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3都不参与动力传递。
在第六前进档D6中，如图12所示，由于操作第二离合器C2，所以第四节点N4以与输入轴100相同的速度转动。另外，由于操作第二制动器B2，第六节点N6固定。
因此，固定的第六节点N6和以输入速度转动的第四节点N4共同形成第一行星齿轮组PG1的速度线L1。
因此，位于第一行星齿轮组PG1的速度线L1上的第二节点N2以高于输入速度的速度转动。这意味着从第三行星齿轮架PC3输出的转速高于输入速度。
在这个第六前进档中，仅仅第一行星齿轮组PG1参与动力传递。
在倒档R中，操作第一离合器C1和第一制动器B1。因此如图13所示，固定的第四节点N4和以输入速度转动的第六节点N6共同形成第一行星齿轮组PG1的速度线L1。
因此如图13所示，位于第一行星齿轮组PG1的速度线L1上的第二节点N2以负速度转动，即倒转。
在这个倒档中，仅仅第一行星齿轮组PG1参与动力传递。
图14A-14F是表示根据本发明优选实施方案的自动变速装置的动力系的操作状态的图表。
具体地说，图14A详细地表示了根据一实施方案的动力系，即每个行星齿轮组的齿轮比。图14B表示图14A所示实施方案的动力系每个档的变速比。图14C表示每个操作元件相对于每个档的输入元件的转速。图14D表示在每个档中，摩擦元件的转差速度。图14E表示每个操作元件或每个摩擦元件承担的转矩负载。图14F表示在每个档中参与动力传递的行星齿轮组。
图14F详细地示出了本发明动力系的换档操作，本领域技术人员在各结构特征和本实施方案动力系的操作图表的基础上可以计算出图14C-14E中所示的数字。
本领域已知在突然加速时，高负载被输入到自动变速装置中。根据优选实施方案的动力系，在加速时频繁使用的第二和第三档中，没有转动速度比输入速度快的操作元件(参见图14C)，因此在第三档时未动作的摩擦元件的转差速度小于输入轴的转速(参见图14D)。
当图14D所示的数字与图17D所示的现有技术动力系的数字相比，很明显本实施方案的动力系与美国专利US 6,071,208的动力系相比，在第二到第六档中(尤其在第六档中)，摩擦元件的转差速度要小。
而且，已知较多的行星齿轮组会在动力传递时损失较多的动力。当图14F所示的数字与图17F所示的现有技术动力系的数字相比，很明显本实施方案的动力系在具有多个档位时，在动力系中包含较少的行星齿轮组，从而表现出较好的传递效率。
根据本发明的一个优选实施方案，可以获得六个前进档和一倒档，而其中的摩擦元件数量被最小化，这样自动变速装置可以变得较轻且结构紧凑。
由于在加速频繁换档时，操作元件的转速下降，可以增加耐久性。通过减少摩擦元件的转差速度还可以进一步增加耐久性以及减少动力损失。
较短的动力传递路线也可以增加耐久性和减少动力损失。
较短的动力传递路线也可以增加耐久性和减少动力损失。
另外，转矩负载分配到行星齿轮组的所有操作元件上，从而动力系可以承受较高负载。
虽然已经通过在目前被认为是最为实用的例示性实施方案对本发明做了描述，应当理解，本发明未被限制在所公开的各实施方案中，相反，本发明理应覆盖由所附权利要求的精神和范围所包涵的各种修正和各种等同设计。
权利要求
1.一种自动变速装置的六速动力系，包括第一行星齿轮组，其具有的操作元件包括第一太阳齿轮、第一环形齿轮和第一行星齿轮架；第二行星齿轮组，其具有的操作元件包括第二太阳齿轮、第二环形齿轮和第二行星齿轮架；第三行星齿轮组，其具有的操作元件包括第三太阳齿轮、第三环形齿轮和第三行星齿轮架；第四行星齿轮组，其具有的操作元件包括第四太阳齿轮、第四环形齿轮和第四行星齿轮架；输入轴；输出齿轮；以及变速器壳体，其中第一环形齿轮固定连接到第三行星齿轮架和第四环形齿轮；第一行星齿轮架固定连接到第四行星齿轮架；第一太阳齿轮固定连接到第二太阳齿轮；第二行星齿轮架固定连接到第三环形齿轮；通过将第三太阳齿轮固定连接到输入轴，使其始终作为输入元件；通过将第三行星齿轮架固定连接到输出齿轮，使其始终作为输出元件；第四太阳齿轮通过第一离合器可变地连接到输入轴；固定连接的第一和第四行星齿轮架的至少一个通过第二离合器可变地连接到输入轴；固定连接的第一和第四行星齿轮架的至少一个通过第一制动器可变地连接到变速器壳体，且执行第一制动器的停止操作；第二太阳齿轮通过第二制动器可变地连接到变速器壳体，且执行第二制动器的停止操作；以及第二环形齿轮通过第三制动器可变地连接到变速器壳体，且执行第三制动器的停止操作。
2.如权利要求1所述的动力系，其中第一、第二、第三和第四行星齿轮组按照第二行星齿轮组、第一行星齿轮组、第四行星齿轮组和第三行星齿轮组的顺序布置。
3.如权利要求2所述的动力系，其中第一行星齿轮组的第一环形齿轮与第四行星齿轮组的第四环形齿轮整体成形；以及第一行星齿轮组的第一行星齿轮架与第四行星齿轮组的第四行星齿轮架整体成形，这样第一和第四行星齿轮组就形成组合式行星齿轮组。
4.如权利要求3所述的动力系，其中输入轴与输出齿轮相对于第三行星齿轮组的布置方向相同；第一和第二离合器中的一个相对于第三行星齿轮组朝输入轴布置；以及第一和第二离合器中的另一个相对于第二行星齿轮组与输入轴相对布置。
5.如权利要求4所述的动力系，其中第一离合器相对于第三行星齿轮组朝输入轴布置；以及第二离合器相对于第二行星齿轮组与输入轴相对布置。
6.如权利要求3所述的动力系，其中输入轴与输出齿轮相对于第三行星齿轮组的布置方向相同；以及第一和第二离合器都相对于第三行星齿轮组朝输入轴布置。
7.如权利要求6所述的动力系，其中第一和第二离合器在从第三行星齿轮组到输入轴的方向上，按照第一离合器和第二离合器的顺序布置。
8.如权利要求6所述的动力系，其中第一和第二离合器在从第三行星齿轮组到输入轴的方向上，按照第二离合器和第一离合器的顺序布置。
9.如权利要求3所述的动力系，其中输入轴与输出齿轮相对于第二行星齿轮组相对布置；以及第一和第二离合器都相对于第二行星齿轮组朝输入轴布置。
10.如权利要求9所述的动力系，其中第一和第二离合器在从第二行星齿轮组到输入轴的方向上，按照第一离合器和第二离合器的顺序布置。
11.如权利要求1所述的动力系，其中还包括一单向离合器，其平行于第一制动器布置。
12.如权利要求1所述的动力系，其中第一和第二制动器是湿式多片制动器或带式制动器。
13.一种自动变速装置的六速动力系，包括第一行星齿轮组，其具有按顺序位于杆图表中的第一、第二和第三操作元件；第二行星齿轮组，其具有按顺序位于杆图表中的第四、第五和第六操作元件；第三行星齿轮组，其具有按顺序位于杆图表中的第七、第八和第九操作元件；第四行星齿轮组，其具有按顺序位于杆图表中的第十、第十一和第十二操作元件；输入轴；输出轴；以及变速器壳体，其中第一操作元件固定连接到第八操作元件和第十操作元件；第二操作元件固定连接到第十一操作元件；第三操作元件固定连接到第六操作元件；第五操作元件固定连接到第九操作元件；通过将第七操作元件固定连接到输入轴，使其始终作为输入元件；通过将第八操作元件固定连接到输出齿轮，使其始终作为输出元件；第十二操作元件通过第一离合器可变地连接到输入轴；固定连接的第二和第十一操作元件的至少一个通过第二离合器可变地连接到输入轴；固定连接的第二和第十一操作元件的至少一个通过第一制动器可变地连接到变速器壳体，且执行第一制动器的停止操作；第六操作元件通过第二制动器可变地连接到变速器壳体，且执行第二制动器的停止操作；以及第五操作元件通过第三制动器可变地连接到变速器壳体，且执行第三制动器的停止操作。
14.如权利要求13所述的动力系，其中第一、第二、第三和第四行星齿轮组按照第二行星齿轮组、第一行星齿轮组、第四行星齿轮组和第三行星齿轮组的顺序布置。
15.如权利要求14所述的动力系，其中第一行星齿轮组的第一操作元件与第四行星齿轮组的第十操作元件整体成形；以及第一行星齿轮组的第二操作元件与第四行星齿轮组的第十一操作元件整体成形，这样第一和第四行星齿轮组就形成组合式行星齿轮组。
16.如权利要求15所述的动力系，其中输入轴与输出齿轮相对于第三行星齿轮组的布置方向相同；第一和第二离合器中的一个相对于第三行星齿轮组朝输入轴布置；以及第一和第二离合器中的另一个相对于第二行星齿轮组与输入轴相对布置。
17.如权利要求16所述的动力系，其中第一离合器相对于第三行星齿轮组朝输入轴布置；以及第二离合器相对于第二行星齿轮组与输入轴相对布置。
18.如权利要求15所述的动力系，其中输入轴与输出齿轮相对于第三行星齿轮组的布置方向相同；以及第一和第二离合器都相对于第三行星齿轮组朝输入轴布置。
19.如权利要求18所述的动力系，其中第一和第二离合器在从第三行星齿轮组到输入轴的方向上，按照第一离合器和第二离合器的顺序布置。
20.如权利要求18所述的动力系，其中第一和第二离合器在从第三行星齿轮组到输入轴的方向上，按照第二离合器和第一离合器的顺序布置。
21.如权利要求15所述的动力系，其中输入轴与输出齿轮相对于第二行星齿轮组相对布置；以及第一和第二离合器都相对于第二行星齿轮组朝输入轴布置。
22.如权利要求21所述的动力系，其中第一和第二离合器在从第二行星齿轮组到输入轴的方向上，按照第一离合器和第二离合器的顺序布置。
23.如权利要求13所述的动力系，其中还包括单向离合器，其平行于第一制动器布置。
24.如权利要求13所述的动力系，其中第一和第二制动器是湿式多片制动器或带式制动器。
全文摘要
一种耐久性和效率高的自动变速装置的六速动力系，包括各具有其太阳齿轮、环形齿轮和行星齿轮架操作件的第一至第四行星齿轮组；输入轴；输出齿轮和变速器壳体。第一环形齿轮连到第三齿轮架和第四环形齿轮。第一齿轮架连到第四齿轮架。第一太阳齿轮连到第二太阳齿轮。第二齿轮架连到第三环形齿轮。第三太阳齿轮连到输入轴作为输入件。第三齿轮架连到输出齿轮作为输出件。第四太阳齿轮由第一离合器可变连接到输入轴。第一、四齿轮架至少一个由第二离合器可变连接到输入轴。第一、四齿轮架至少一个由第一制动器可变连接到壳体执行第一制动器停止操作。第二太阳齿轮由第二制动器可变连接到壳体执行第二制动器停止操作。第二环形齿轮由第三制动器可变连接到壳体执行第三制动器停止操作。
文档编号F16H3/66GK1746532SQ20041010363
公开日2006年3月15日 申请日期2004年12月29日 优先权日2004年9月7日
发明者朴钟述 申请人:现代自动车株式会社