專利名稱：自動變速器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于車輛的自動變速器。
背景技術(shù)：
自動變速器一般包括諸如行星齒輪單元的摩擦接合元件、離合 器和制動器。自動變速器一般可由在變速器殼體中的轉(zhuǎn)矩變換器、正 向/反向換檔機構(gòu)、帶或者鏈驅(qū)動無級變速傳動機構(gòu)，以及差動機構(gòu)構(gòu) 成。
自動變速器一般具有大的軸向尺寸，這是由于部件成直線布置。 這樣的部件包括轉(zhuǎn)矩變換器、利用行星齒輪在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)之間變換的 正向/反向換檔機構(gòu)。這些部件在發(fā)動機和無級變速傳動機構(gòu)之間， 在軸向上串聯(lián)布置。
或者，自動變速器可包括低速齒輪(低速檔)和高速齒輪(高 速檔)作為高轉(zhuǎn)矩啟動元件代替轉(zhuǎn)矩變換器。但是，這樣的自動變速 器還具有大的軸向尺寸。用作高轉(zhuǎn)矩啟動元件的輔助變速器與使用行 星齒輪的正向/反向換檔機構(gòu)串聯(lián)布置。
因此，在軸向上串聯(lián)布置高轉(zhuǎn)矩啟動元件和正向/反向換檔元件 的常規(guī)設計，使自動變速器的尺寸減小和重量減輕方面受到限制，并 且在車輛中的可安裝性方面具有缺點。

發(fā)明內(nèi)容
一般地，本發(fā)明所披露的內(nèi)容涉及一種自動變速器，該自動變 速器將高轉(zhuǎn)矩啟動元件和正向/反向換檔機構(gòu)的功能結(jié)合在包括一組 行星齒輪元件的行星齒輪單元中。一組行星齒輪元件一般包括太陽元 件、齒輪架元件和齒圈元件；它還可包括固定殼體。
在一個實施例中，本發(fā)明涉及一種自動變速器，所述自動變速
9器包括與變速機構(gòu)接合的行星齒輪單元以及與行星齒輪單元的行星 齒輪元件接合的多個接合元件，其中自動變速器的傳動系路徑包括變 速機構(gòu)和行星齒輪單元。選擇性地接合多個接合元件，以提供一組可 選擇的檔中的各個檔?？蛇x擇的檔組包括低速正向檔、高速正向檔和 反向檔。


圖1是表示具有自動變速器Al的車輛驅(qū)動系統(tǒng)的完整系統(tǒng)框圖。
圖2是表示自動變速器Al的圖。
圖3是表示自動變速器Al各變速檔的離合器和制動器的工作情 況的表。
圖4是表示自動變速器Al各變速檔之間的轉(zhuǎn)數(shù)關聯(lián)的圖表。 圖5是表示自動變速器A2的圖。
圖6是表示自動變速器A2各變速檔的離合器和制動器的工作情 況的表。
圖7是表示自動變速器A2各變速檔之間的轉(zhuǎn)數(shù)關聯(lián)的圖表。 圖8是表示自動變速器A3的圖。
圖9是表示自動變速器A3各變速檔的離合器和制動器的工作情 況的表。
圖IO是表示自動變速器A3各變速檔之間的轉(zhuǎn)數(shù)關聯(lián)的圖表。 圖11是表示具有自動變速器A4的車輛驅(qū)動系統(tǒng)的完整系統(tǒng)框圖。
圖12是表示自動變速器A4的圖。
圖13是表示自動變速器A4各變速檔的離合器和制動器的工作 情況的表。
圖14是表示自動變速器A4各變速檔之間的轉(zhuǎn)數(shù)關聯(lián)的圖表。 圖15是表示利用常規(guī)技術(shù)支撐雙小齒輪的小齒輪架結(jié)構(gòu)的圖。 圖16是表示支撐雙小齒輪的小齒輪架結(jié)構(gòu)的圖。 圖17是表示自動變速器A5的圖。圖18是表示自動變速器A5各變速檔的離合器和制動器的工作 情況的表。
圖19是表示自動變速器A5各變速檔之間的轉(zhuǎn)數(shù)關聯(lián)的圖表。 圖20是表示自動變速器A6的圖。
圖21是表示自動變速器A6各變速檔的離合器和制動器的工作 情況的表。
圖22是表示自動變速器A6各變速檔之間的轉(zhuǎn)數(shù)關聯(lián)的圖表。 圖23是表示自動變速器的一種可選擇的布置的圖。
具體實施例方式
參照圖l-4描述第一實施例。具體地，圖1是表示具有自動變 速器Al的車輛驅(qū)動系統(tǒng)的完整系統(tǒng)框圖。圖2是表示自動變速器 Al的圖。圖3是表示自動變速器Al各變速檔的離合器和制動器的 工作情況的表。圖4是表示自動變速器Al各變速檔之間的轉(zhuǎn)數(shù)關聯(lián) 的圖表。
如圖1中所示，車輛驅(qū)動系統(tǒng)包括發(fā)動機E、自動變速器A1和 無級變速傳動機構(gòu)CVT。
發(fā)動機E是作為動力源的汽油發(fā)動機或者柴油發(fā)動機，并且自 動變速器Al的輸入軸2與發(fā)動機輸出軸1連接。
帶無級變速傳動機構(gòu)CVT所獲得自動變速器Al的輸出軸3的 轉(zhuǎn)動作為輸入轉(zhuǎn)動；以及通過根據(jù)來自于系在第一帶輪4和第二帶輪 5上的鋼帶6的接觸直徑而連續(xù)改變變速齒輪比(變速比)，將轉(zhuǎn)動 從變速器的輸出軸7輸出到圖外的差動機構(gòu)。第一帶輪4包括固定帶 輪4a和可動帶輪4b。第二帶輪5包括固定帶輪5a和可動帶輪5b。 控制可動帶輪4b、 5b以通過將由圖外的變速壓力控制單元控制的液 壓施加在各帶輪腔上，達到預期的變速齒輪比(帶的接觸直徑的比)。
自動變速器Al包括行星齒輪單元，該行星齒輪單元包括 一組 行星齒輪元件(單小齒輪行星齒輪單元PG1);脫開或者固定行星齒 輪元件的多個摩擦接合元件(正向離合器Fwd/C、高速/反向離合器 H&R/C、低速制動器low/B、反向制動器REV/B);變速控制器，所述變速控制器通過對多個摩擦接合元件的接合和脫開進行組合，獲得 當車輛剛開始移動時所選擇的低速正向檔1st、當車輛正向移動時所
選擇的高速正向檔2nd以及當車輛反向移動時所選擇的反向檔Rev。
第一阻尼器Dampl包括在所有變速檔的傳動系路徑中，以及第 二阻尼器Damp2包括在接合元件中至少低速正向檔的傳動系路徑 中，以接合在行星齒輪單元的轉(zhuǎn)動元件、輸入軸2/輸出軸3與變速 器殼體TC之間的空隙。根據(jù)第一實施例，如圖1中所示，第一阻尼 器Dampl包括在發(fā)動機輸出軸1和輸入軸2之間；并且第二阻尼器 Damp2包括在低速制動器Low/B和變速器殼體TC之間。
在圖1中所示的實施例中，行星齒輪單元是具有作為轉(zhuǎn)動元件 的太陽齒輪S、小齒輪架C和齒圈R的單小齒輪行星齒輪單元PG1， 太陽齒輪S與輸入軸2連接。小齒輪架C通過接合反向制動器REV/B 與變速器殼體TC連接，同時通過接合正向離合器Fwd/C與輸出軸3 連接。齒圈R通過接合低速制動器Low/B與變速器殼體TC連接， 同時通過接合高速/反向離合器H&R/C與輸出軸3連接。
變速控制器包括正向離合器Fwd/C及低速制動器Low/B接合 的低速正向檔1st、正向離合器Fwd/C及高速/反向離合器H&R/C接 合的高速正向檔2nd、以及高速/反向離合器H&R/C及反向制動器 REV/B接合的反向檔Rev.(參見圖3)。
如圖1中所示，單小齒輪行星齒輪單元PG1和反向制動器REV/B 位于第一公共軸線Dl上。低速制動器Low/B、高速/反向離合器 H&R/C和正向離合器Fwd/C位于與第一公共軸線Dl相鄰的第二公 共軸線D2上。反向制動器REV/B是一種帶式制動系統(tǒng)，其中設置 在齒圈R外周上的制動器鼓通過由帶張緊而固定在變速器殼體TC 上。根據(jù)由駕駛員的操作檔位或者檢測車輛運行狀態(tài)的傳感器，控制 器20輸出指示信號，以對接合或者脫開反向制動器REV/B、正向離 合器Fwd/C、低速制動器Low/B和高速/反向離合器H&R/C進行變 換。
圖2是表示自動變速器Al的圖。單小齒輪行星齒輪單元PG1 的太陽齒輪S與輸入軸2連接。單小齒輪行星齒輪單元PG1的小齒輪架C通過接合反向制動器REV/B與變速器殼體TC連接，同時通 過接合正向離合器Fwd/C與輸出軸3連接。單小齒輪行星齒輪單元 PG1的齒圈R通過接合低速制動器Low/B與變速器殼體TC連接， 同時通過接合高速/反向離合器H&R/C與輸出軸3連接。另外，第一 阻尼器Dampl包括在輸入軸2和發(fā)動機輸出軸1之間；并且第二阻 尼器Damp2包括在低速制動器Low/B和變速器殼體TC之間。
圖3是表示自動變速器Al各變速檔的離合器和制動器工作情況 的表。通過接合正向離合器Fwd/C及低速制動器Low/B、并且脫開 高速/反向離合器H&R/C和反向制動器REV/B，來獲得低速正向檔 1st。通過接合正向離合器Fwd/C以及高速/反向離合器H&R/C、并且 脫開低速制動器Low/B和反向制動器REV/B，來獲得高速正向檔 2nd。通過接合高速/反向離合器H&R/C以及反向制動器REV/B、并 脫開正向離合器Fwd/C和低速制動器Low/B，來獲得反向檔Rev.。
圖4是表示自動變速器Al各變速檔之間的轉(zhuǎn)數(shù)關聯(lián)的圖表。如 圖4中所示，對于低速正向檔lst、高速正向檔2nd和反向檔Rev.之 間的轉(zhuǎn)數(shù)的關聯(lián)，可利用一種簡單的方法引入剛性杠桿模型(其中三 種轉(zhuǎn)動方式的每一種的轉(zhuǎn)數(shù)關聯(lián)，都是通過直線連接)，以表現(xiàn)單小 齒輪行星齒輪單元PG1的動態(tài)運動。
該"圖表"是一種可以比數(shù)學公式更快和更容易地確定不同檔 的齒輪比的速度圖表，其中縱軸表示各轉(zhuǎn)動元件中的轉(zhuǎn)數(shù)(轉(zhuǎn)動速 度)，橫軸表示各轉(zhuǎn)動元件，并且在各轉(zhuǎn)動元件之間的間隙是這樣設 置的，即為基于太陽齒輪S和齒圈R的齒輪比X (通常0.3 — 0.6)的 圖表的杠桿比。另外，單小齒輪行星齒輪單元PG1的各轉(zhuǎn)動元件以 太陽齒輪S、小齒輪架C和齒圈R的順序設置在該圖表中。假設太 陽齒輪S和小齒輪架C之間的間隙為l，那么在小齒輪架C和齒圈R 之間的間隙是齒輪比人。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，自動變速器Al包括被組合為單小齒輪行星齒 輪單元PG1的高轉(zhuǎn)矩啟動元件和正向/反向換檔元件，并且通過將高 轉(zhuǎn)矩啟動元件和正向/反向換檔元件組合成為單小齒輪行星齒輪單元 PG1，以及通過連接或者固定單小齒輪行星齒輪單元PG1的兩個離合器和制動器，在裝有當車輛剛開始移動時所選擇的低速正向檔1st、 當車輛正向移動時所選擇的高速正向檔2nd以及當車輛反向移動時 所選擇的反向檔Rev.后，具有在布置方面的優(yōu)點。
換言之，例如，當車輛在無級變速傳動機構(gòu)CVT處于最大減速 比的情況下剛開始移動時，通過選擇低速正向檔1st,使得來自于發(fā) 動機E的輸入轉(zhuǎn)矩根據(jù)減速比而增大，這是因為來自于小齒輪架C 的輸出轉(zhuǎn)數(shù)小于進入太陽齒輪S的輸入轉(zhuǎn)數(shù)，并且正向離合器Fwd/C 接合及低速制動器Low/B接合，使得發(fā)動機E減速，如圖4中的lst 途徑所示。
當車輛剛開始移動時，通過在正向離合器Fwd/C前接合低速制 動器Low/B，以及根據(jù)對加速踏板的踩壓速度和程度，控制正向離合 器Fwd/C的接合壓力，例如，能夠控制輸入無級變速傳動機構(gòu)CVT 中的輸入轉(zhuǎn)矩的啟動特征，從而確保最佳的特征。
在啟動后，例如，當汽車的速度達到預定速度時，如圖4中2nd 途徑所示，通過選擇高速正向檔2nd，因正向離合器Fwd/C接合及高 速/反向離合器H&R/C接合，在無級變速傳動機構(gòu)CVT側(cè)控制變速 齒輪比。來自于太陽齒輪S的輸入轉(zhuǎn)數(shù)以及來自于小齒輪架C和齒 圈R的輸出轉(zhuǎn)數(shù)成為相同的數(shù)值(變速齒輪比等于1)。來自發(fā)動機 E的輸入轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)被直接輸入到帶無級變速傳動機構(gòu)CVT中。
通過采用這樣的變化控制，即，脫開低速正向檔lst所接合的低 速制動器Low/B、而正向離合器Fwd/C保持接合，并且使低速正向 檔lst時脫開的高速/反向離合器H&R/C接合，以實現(xiàn)在低速正向檔 1st和高速正向檔2nd之間的轉(zhuǎn)換。
如圖4中的Rev.途徑所示，通過選擇反向檔Rev.，通過高速/ 反向離合器H&R/C的接合及反向制動器REV/B的接合，來自齒圈R 的輸入轉(zhuǎn)數(shù)和來自于太陽齒輪S的輸出轉(zhuǎn)數(shù)將在反向上產(chǎn)生轉(zhuǎn)動狀 態(tài)。通過在反向上將轉(zhuǎn)動從輸出軸3輸入到無級變速傳動機構(gòu)CVT 中，車輛將反向移動。
當車輛反向移動時，可以控制，例如，輸入無級變速傳動機構(gòu)
CVT中的輸入轉(zhuǎn)矩的啟動特征，以確保最佳特征。當車輛剛開始移
14動時，在高速/反向離合器H&R/C之前接合反向制動器REV/B，并且 根據(jù)對加速踏板的踩踏程度和速度，控制高速/反向離合器H&R/C的 接合壓力。
這樣，自動變速器Al的情況就是如此，它通過選擇低速正向檔 1st來執(zhí)行高轉(zhuǎn)矩啟動元件的功能。在車輛開始移動后，它選擇高速 正向檔2nd。反向檔Rev.允許車輛反向移動。上述實施例的布置通過 將高轉(zhuǎn)矩啟動元件和正向/反向換檔元件組合成單小齒輪行星齒輪單 元PG1，而不是具有獨立的高轉(zhuǎn)矩啟動元件和正向/反向換檔元件， 從而使得在軸向上的尺寸減小。
另夕卜，在自動變速器Al中，如圖1和圖2中所示，第一阻尼器 Dampl包括在發(fā)動機輸出軸1和輸入軸2之間；并且第二阻尼器 Damp2包括在低速制動器Low/B和變速器殼體TC之間。從而，可 分別在低速檔模式下和高速檔模式下給出最佳阻尼器特征。實際上， 用于低速檔模式的第二阻尼器Damp2與當選擇高速正向檔2nd和反 向檔Rev.時的轉(zhuǎn)矩流斷開，因此僅當選擇低速正向檔lst時可獲得最 佳功能設計。另一方面，在用于高速檔模式的第一阻尼器dampl中， 當選擇高速正向檔2nd時可獲得最佳功能設計。
第一實施例可提供下列優(yōu)點中的一個或者多個。第一，通過將 高轉(zhuǎn)矩啟動元件和正向/反向換檔元件組合成單小齒輪行星齒輪單 元，可為自動變速器在布置方面提供優(yōu)點。
第二，可分別在低速檔模式和高速檔模式下提供最佳阻尼器特 征，這是由于第一阻尼器Dampl包括在所有變速檔的傳動系路徑中， 并且第二阻尼器Damp2包括在接合元件中至少低速正向檔1st的傳 動系路徑中，以接合在行星齒輪單元的轉(zhuǎn)動元件、輸入軸2/輸出軸3 與變速器殼體TC之間的空隙。
第三，行星齒輪單元是具有作為轉(zhuǎn)動元件的太陽齒輪S、小齒輪 架C和齒圈R的單小齒輪行星齒輪單元PG1。太陽齒輪S與輸入軸 2連接。小齒輪架C通過接合反向制動器REV/B與變速器殼體TC 連接，同時通過接合正向離合器Fwd/C與輸出軸3連接。齒圈R通 過接合低速制動器Low/B與變速器殼體TC連接，同時通過接合高速/反向離合器H&R/C與輸出軸3連接；以及高轉(zhuǎn)矩啟動元件和正向/ 反向換檔元件可被縮減為單小齒輪行星齒輪單元PG1、兩個離合器 Fwd/C和H&R/C以及兩個制動器Low/B和REV/B，這是因為變速控 制器包括正向離合器Fwd/C及低速制動器Low/B接合的低速正向 檔1st、正向離合器Fwd/C及高速/反向離合器H&R/C接合的高速正 向檔2nd、以及高速/反向離合器H&R/C及反向制動器REV/B接合的 反向檔。
第四，通過標準化和使用適于轉(zhuǎn)動元件的公共部件，可使成本 降低，并且與將摩擦接合元件布置在軸向上的遠距離位置處相比，可 在軸向上減小尺寸，這是由于如圖1中所示，單小齒輪行星齒輪單元 PG1和反向制動器REV/B位于第一公共軸線Dl上；低速制動器 Low/B、高速/反向離合器H&R/C和正向離合器Fwd/C位于與第一公 共軸線D1平行的第二公共軸線D2上。
實際上，通過將各摩擦接合元件(低速制動器Low/B、高速/反 向離合器H&R/C、正向離合器Fwd/C)制作成3層結(jié)構(gòu)，可使得公 共部件用作與各摩擦接合元件相鄰的轉(zhuǎn)動元件。
第五，采用帶式制動系統(tǒng)而不是采用多板式制動系統(tǒng)，可在徑 向上減小反向制動器REV/B的尺寸。
參照圖5-7描述第二實施例。具體地，圖5是表示自動變速器 A2的圖。圖6是表示自動變速器A2各變速檔的離合器和制動器工 作情況的表。圖7是表示自動變速器A2各變速檔之間的轉(zhuǎn)數(shù)關聯(lián)的 圖表。
第二實施例示出了利用單小齒輪行星齒輪單元，由太陽齒輪輸 入的加速反向齒輪Rev的示例。另外，第二實施例是利用單小齒輪 行星齒輪單元由齒圈輸入的減速反向齒輪Rev.的示例。
如圖5中所示，自動變速器A2是具有作為轉(zhuǎn)動元件的太陽齒輪 S、小齒輪架C和齒圈R的單小齒輪行星齒輪單元，太陽齒輪S通過 接合低速制動器Low/B與變速器殼體TC連接，同時通過接合高速/ 反向離合器H&R/C與輸出軸3連接。小齒輪架C通過接合反向制動 器REV/B與變速器殼體TC連接，同時通過接合正向離合器Fwd/C
16與輸出軸3連接。齒圈R與輸入軸2連接。
如圖6中所示，變速控制器包括正向離合器Fwd/C及低速制動器Low/B接合的低速正向檔、正向離合器Fwd/C及高速/反向離合器H&R/C接合的高速正向檔、以及高速/反向離合器H&R/C及反向制動器REV/B接合的反向檔。不再對在第二實施例中的許多與在第一實施例中的相同結(jié)構(gòu)重復描述。
變速器在不同速度的操作如下。當車輛剛開始移動時，通過選擇正向離合器Fwd/C接合及低速制動器Low/B接合的低速正向檔1st，使得來自于發(fā)動機E的輸入轉(zhuǎn)矩根據(jù)減速比而增大，這是因為來自于小齒輪架C的輸出轉(zhuǎn)數(shù)小于進入齒圈R的輸入轉(zhuǎn)數(shù)，使得發(fā)動機減速，如圖7中的lst途徑所示。
在啟動后，例如，當汽車的速度達到預定速度時，如圖7中2nd途徑所示，通過選擇高速正向檔2nd，正向離合器Fwd/C接合及高速/反向離合器H&R/C接合。在無級變速傳動機構(gòu)CVT側(cè)控制變速齒輪比，這是由于來自于齒圈R的輸入轉(zhuǎn)數(shù)以及來自于太陽齒輪S和小齒輪架C的輸出轉(zhuǎn)數(shù)成為相同的數(shù)值(變速齒輪比-l)。來自于發(fā)動機E的輸入轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)直接被輸入到無級變速傳動機構(gòu)CVT中。
如圖7中的Rev.途徑所示，通過選擇反向檔Rev.，通過接合高速/反向離合器H&R/C及接合反向制動器REV/B，來自于齒圈R的輸入轉(zhuǎn)數(shù)和來自于太陽齒輪S的輸出轉(zhuǎn)數(shù)將在反向上產(chǎn)生轉(zhuǎn)動狀態(tài)。通過在反向上將轉(zhuǎn)動從輸出軸3輸入到無級變速傳動機構(gòu)CVT中，車輛將反向移動。
這樣，自動變速器A2的情況就是如此，當車輛剛開始移動時，它通過選擇低速正向檔lst來執(zhí)行高轉(zhuǎn)矩啟動元件的功能；在車輛正向移動時選擇高速正向檔2nd以及當車輛反向移動時選擇反向檔Rev.，來執(zhí)行正向/反向換檔機構(gòu)的功能。與單獨布置高轉(zhuǎn)矩啟動元件和正向/反向換檔元件的常規(guī)技術(shù)相比，通過由單小齒輪行星齒輪單元PG1形成高轉(zhuǎn)矩啟動元件和正向/反向換檔元件，能夠在軸向上減小尺寸。
第二實施例可提供下列優(yōu)點中的一個或者多個。在第二實施例所描述的自動變速器中，除了具有參照第一實施例描述的第一和第二優(yōu)點外，還具有下列技術(shù)效果。
第六，包括一組行星齒輪元件的行星齒輪單元是具有作為轉(zhuǎn)動
元件的太陽齒輪S、小齒輪架C和齒圈R的單小齒輪行星齒輪單元PG1，太陽齒輪S通過接合低速制動器Low/B與變速器殼體TC連接，同時通過接合高速/反向離合器H&R/C與輸出軸3連接。小齒輪架C通過接合反向制動器REV/B與變速器殼體TC連接，同時通過接合正向離合器Fwd/C與輸出軸3連接。齒圈R與輸入軸2連接；并且高轉(zhuǎn)矩啟動元件和正向/反向換檔元件可被縮減為單小齒輪行星齒輪單元PG1、兩個離合器Fwd/C和H&R/C以及兩個制動器Low/B和REV/B，這是因為變速控制器包括正向離合器Fwd/C及低速制動器Low/B接合的低速正向檔、正向離合器Fwd/C及高速/反向離合器H&R/C接合的高速正向檔、以及高速/反向離合器H&R/C及反向制動器REV/B接合的反向檔。
參照圖8-10描述第三實施例。具體地，圖8是表示自動變速器A3的圖。圖9是表示自動變速器A3各變速檔的離合器和制動器工作情況的表。圖10是表示自動變速器A3各變速檔之間的轉(zhuǎn)數(shù)關聯(lián)的圖表。
第三實施例示出了利用單小齒輪行星齒輪單元，由太陽齒輪或者小齒輪架輸入、齒圈輸出的示例。
圖8示出了具有作為轉(zhuǎn)動元件的太陽齒輪S、小齒輪架C和齒圈R的單小齒輪行星齒輪單元。太陽齒輪S通過接合高速制動器Hi/B與變速器殼體TC連接，同時通過接合低速/反向離合器L&R/C與輸入軸2連接。小齒輪架C通過接合反向制動器REV/B與變速器殼體TC連接，同時通過接合正向離合器Fwd/C與輸入軸2連接。齒圈R與輸出軸3連接。
如圖9中所示，變速控制器包括正向離合器Fwd/C及低速/反向離合器L&R/C接合的低速正向檔、正向離合器Fwd/C及高速制動器Hi /B接合的高速正向檔、以及低速/反向離合器L&R/C及反向制動器REV/B接合的反向檔。另外，第一阻尼器Dampl包括在連接太陽齒輪S和低速/反向離合器L&R/C的轉(zhuǎn)動元件中的路徑中位置；并且第二阻尼器Damp2包括在連接齒圈R和輸出軸3的轉(zhuǎn)動元件中的路徑中位置處。
變速器在不同速度的操作如下。當車輛剛開始移動時，通過選擇如圖IO中的lst途徑所示的低速正向檔lst，因為正向離合器Fwd/C接合及低速/反向離合器L&R/C接合，在帶無級變速傳動機構(gòu)CVT側(cè)控制變速齒輪比。來自于太陽齒輪S和小齒輪架C的輸入轉(zhuǎn)數(shù)以及來自于齒圈R的輸出轉(zhuǎn)數(shù)成為相同的數(shù)值(變速齒輪比=1)。來自于發(fā)動機E的輸入轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)直接被輸入到帶無級變速傳動機構(gòu)CVT中。換言之，在第三實施例中，低速正向檔lst是直連檔，沒有向其提供轉(zhuǎn)矩增加功能；但是，例如，如果減速比在無級變速傳動機構(gòu)CVT側(cè)確定的，正向離合器Fwd/C和低速/反向離合器L&R/C中的至少一個可由液壓控制成為啟動離合器，并且可用作高轉(zhuǎn)矩啟動元件。
在啟動后，例如，當汽車的速度達到預定速度時，如圖10中2nd途徑所示，通過選擇高速正向檔2nd,根據(jù)第三實施例的自動變速器A3的超速傳動變速齒輪比和無級變速傳動機構(gòu)CVT的變速齒輪比，使得總變速齒輪比確定，這是由于正向離合器Fwd/C及高速制動器Hi/B接合。來自于齒圈R的輸出轉(zhuǎn)數(shù)大于來自小齒輪架C的輸入轉(zhuǎn)數(shù)。來自于發(fā)動機的輸入轉(zhuǎn)矩將減小，來自于發(fā)動機E的輸入轉(zhuǎn)數(shù)增大，以輸入到無級變速傳動機構(gòu)CVT中。如圖10中的Rev.途徑所示，通過選擇反向檔Rev.,通過接合低速/反向離合器L&R/C及反向制動器REV/B，來自于太陽齒輪S的輸入轉(zhuǎn)數(shù)和來自于齒圈R的輸出轉(zhuǎn)數(shù)將在反向上產(chǎn)生轉(zhuǎn)動狀態(tài)。通過在反向上將轉(zhuǎn)動從輸出軸3輸入到無級變速傳動機構(gòu)CVT中，車輛將反向移動。
這樣，自動變速器A3的情況就是如此，當車輛剛開始移動時，它通過選擇低速正向檔lst來執(zhí)行高轉(zhuǎn)矩啟動元件的功能。在車輛正向移動時選擇高速正向檔2nd以及當車輛反向移動時選擇反向檔Rev.，來執(zhí)行正向/反向換檔機構(gòu)的功能。與單獨布置高轉(zhuǎn)矩啟動元件和正向/反向換檔元件的常規(guī)技術(shù)相比，通過由單小齒輪行星齒輪單元PG1形成高轉(zhuǎn)矩啟動元件和正向/反向換檔元件，能夠在軸向上
減小尺寸。
第三實施例可提供下列優(yōu)點中的一個或者多個。在第三實施例 所描述的自動變速器中，除了具有參照第一實施例描述的第一和第二 優(yōu)點外，還具有下列技術(shù)效果。
第七，包括一組行星齒輪元件的行星齒輪單元是具有作為轉(zhuǎn)動
元件的太陽齒輪S、小齒輪架C和齒圈R的單小齒輪行星齒輪單元 PG1，太陽齒輪S通過接合高速制動器Hi/B與變速器殼體TC連接， 同時通過接合低速/反向離合器L&R/C與輸入軸2連接。小齒輪架C 通過接合反向制動器REV/B與變速器殼體TC連接，同時通過接合 正向離合器Fwd/C與輸入軸2連接。齒圈R與輸出軸3連接。高轉(zhuǎn) 矩啟動元件和正向/反向換檔元件可被縮減為單小齒輪行星齒輪單元 PG1、兩個離合器Fwd/C和L&R/C以及兩個制動器Hi/B和REV/B， 這是因為變速控制器包括正向離合器Fwd/C及低速/反向離合器 L&R/C接合的低速正向檔、正向離合器Fwd/C及高速制動器Hi/B接 合的高速正向檔、以及低速/反向離合器L&R/C及反向制動器REV/B 接合的反向檔。
參照圖11-16描述第四實施例。具體地，圖ll是表示具有自動 變速器A4的車輛驅(qū)動系統(tǒng)的完整系統(tǒng)框圖。圖12是表示自動變速 器A4的圖。圖13是表示自動變速器A4各變速檔的離合器和制動器 工作情況的表。圖14是表示自動變速器A4各變速檔之間的轉(zhuǎn)數(shù)關 聯(lián)的圖表。圖15是表示利用常規(guī)技術(shù)支撐雙小齒輪的小齒輪架結(jié)構(gòu) 的圖。圖16是表示支撐雙小齒輪的小齒輪架結(jié)構(gòu)的圖。
第四實施例示出了利用雙小齒輪行星齒輪單元，太陽齒輪的輸 入、小齒輪架或者齒圈輸出的示例。
圖11是表示具有自動變速器A4的車輛驅(qū)動系統(tǒng)的完整系統(tǒng)框 圖。如圖11中所示，車輛驅(qū)動系統(tǒng)包括發(fā)動機E、自動變速器A4 和無級變速傳動機構(gòu)CVT。
發(fā)動機E與第一實施例類似，自動變速器A4的輸入軸2與發(fā)動 機輸出軸1連接。類似于第一實施例，帶無級變速傳動機構(gòu)CVT獲得自動變速器 A4的輸出軸3的轉(zhuǎn)動作為輸入轉(zhuǎn)動；通過根據(jù)置于圖外的第一帶輪 4和第二帶輪5上的鋼帶6的接觸直徑而連續(xù)改變變速齒輪比，輸出 轉(zhuǎn)動；以及將轉(zhuǎn)動從變速器的輸出軸7輸出到圖外的差動機構(gòu)。
自動變速器A4包括行星齒輪單元(雙小齒輪行星齒輪單元 PG2);脫開或者固定行星齒輪元件的多個摩擦接合元件(正向離合 器Fwd/C、高速/反向離合器H&R/C、低速制動器1ow/B、反向制動 器REV/B)。通過多個摩擦接合元件的脫開或固定，變速控制器選 擇當車輛剛開始移動時的低速正向檔1st、當車輛正向移動時的高速 正向檔2nd以及當車輛反向移動時的反向檔Rev.。
第一阻尼器Dampl包括在所有變速檔的傳動系路徑中，并且第 二阻尼器Damp2包括在接合元件中至少低速正向檔的傳動系路徑 中，以接合在行星齒輪單元的轉(zhuǎn)動元件、輸入軸2/輸出軸3與變速 器殼體TC之間的空隙中。根據(jù)第四實施例，如圖11中所示，第一 阻尼器Dampl包括在發(fā)動機輸出軸1和輸入軸2之間；并且第二阻 尼器Damp2包括在低速制動器Low/B和變速器殼體TC之間。
如圖11中所示，行星齒輪單元是具有作為轉(zhuǎn)動元件的太陽齒輪 S、小齒輪架C和齒圈R的雙小齒輪行星齒輪單元PG2，其中太陽齒 輪S與輸入軸2連接。小齒輪架C通過接合反向制動器REV/B與變 速器殼體TC連接，同時通過接合正向離合器Fwd/C與輸出軸3連接。 齒圈R通過接合低速制動器Low/B與變速器殼體TC連接，同時通 過接合高速/反向離合器H&R/C與輸出軸3連接。
變速控制器包括正向離合器Fwd/C及低速制動器Low/B接合 的低速正向檔1st、正向離合器Fwd/C及高速/反向離合器H&R/C接 合的高速正向檔2nd、以及高速/反向離合器H&R/C及反向制動器 REV/B接合的反向檔Rev.(參見圖13)。
如圖11中所示，雙小齒輪行星齒輪單元PG2和反向制動器 REV/B位于第一公共軸線Dl上。低速制動器Low/B、高速/反向離 合器H&R/C和正向離合器Fwd/C位于與第一公共軸線Dl平行的第 二公共軸線D2上。反向制動器REV/B是一種帶式制動系統(tǒng)，其中
21設置在齒圈R外周上的制動器鼓通過由帶張緊而固定在變速器殼體
TC上。
圖12是表示自動變速器A4的圖。雙小齒輪行星齒輪單元PG2 的太陽齒輪S與輸入軸2連接。雙小齒輪行星齒輪單元PG2的小齒 輪架C通過接合反向制動器REV/B與變速器殼體TC連接，同時通 過接合正向離合器Fwd/C與輸出軸3連接。雙小齒輪行星齒輪單元 PG2的齒圈R通過接合低速制動器Low/B與變速器殼體TC連接， 同時通過接合高速/反向離合器H&R/C與輸出軸3連接。另外，第一 阻尼器Dampl包括在輸入軸2和發(fā)動機輸出軸1之間；并且第二阻 尼器Damp2包括在低速制動器Low/B和變速器殼體TC之間。
圖13是表示自動變速器A4各變速檔接合及脫開情況的表。通 過接合正向離合器Fwd/C及低速制動器Low/B、并且脫開高速/反向 離合器H&R/C及反向制動器REV/B，來獲得低速正向檔1st。通過 接合正向離合器Fwd/C及高速/反向離合器H&R/C、并且脫開低速制 動器Low/B及反向制動器REV/B，來獲得高速正向檔2nd。通過接 合高速/反向離合器H&R/C及反向制動器REV/B、同時脫開正向離合 器Fwd/C及低速制動器Low/B ，來獲得反向檔Rev.。
圖14是表示如第四實施例描述的自動變速器A4各變速檔的圖。 如圖14中所示，對于低速正向檔1st、高速正向檔2nd和反向檔Rev. 之間的轉(zhuǎn)數(shù)的關聯(lián)，可利用一種簡單的方法引入剛性杠桿模型(其中 三種轉(zhuǎn)動方式中的轉(zhuǎn)數(shù)關聯(lián)，都是由直線連接)，以表現(xiàn)雙小齒輪行 星齒輪單元PG2的動態(tài)運動。
在這一點上，雙小齒輪行星齒輪單元PG2的各轉(zhuǎn)動元件以太陽 齒輪S、齒圈R和小齒輪架C的順序設置在該圖中。假設太陽齒輪S 和小齒輪架C之間的間隙為1，那么在小齒輪架C和齒圈R之間的 間隙是齒輪比X。齒輪比X通常為0.3 — 0.6，但例如假設它為0.5，反 向檔Rev.的變速齒輪比可為1。
如圖16中所示，雙小齒輪行星齒輪單元PG2固定小齒輪軸PS1 和PS2的兩端，其中小齒輪軸PS1和PS2轉(zhuǎn)動地將雙小齒輪支持在 一對小齒輪架Cl和C2上，并且雙小齒輪行星齒輪單元PG2容納作為齒輪架支撐結(jié)構(gòu)的一部分的小齒輪軸PS1和PS2。通過將不平端面 插入到小齒輪架Cl和C2上所開的孔中，使得小齒輪軸PS1和PS2 在其兩端被固定，并且如圖16 (b)中所示，通過將一端焊接而另一 端用螺栓固定，或者如圖16 (c)中所示，通過將一端焊接而使另一 端折邊。
如圖15 (a)中所示，通過將3組雙小齒輪以120度角等間隔地 布置在太陽齒輪和齒圈之間以及將具有足夠的橫截面積的齒輪架支 持柱(A部分)布置在在周向上相鄰的雙小齒輪之間，從而常規(guī)雙小 齒輪行星齒輪單元PG2保證了齒輪架支撐強度。
為了增加接受高換檔轉(zhuǎn)矩并且保持該基本結(jié)構(gòu)，將雙小齒輪組 的數(shù)量從3增加到4是有效的。但是，如圖15 (b)所示，簡單增加 雙小齒輪組的數(shù)量不能保證足夠的齒輪架支撐強度，這是因為齒輪架 支持柱(A部分)的橫截面積將減小。
考慮此因素，當如圖16 (b)所示利用螺栓方法+焊接或者如圖 16 (c)所示利用折邊方法+焊接來緊密連接一對小齒輪架Cl和C2 時，可避免小齒輪軸PS1和PS2以及一對小齒輪架Cl和C2之間的 相對位移?？杀苊怆p小齒輪Pl和P2相對于一對小齒輪架Cl和C2 不對準，該小齒輪架Cl和C2支撐小齒輪軸PS1和PS2的相對兩端。 可避免小齒輪軸PS1和PS2朝向一對小齒輪架Cl和C2傾斜；因此， 一對小齒輪架Cl和C2可相互緊密連接。
這樣，利用經(jīng)由小齒輪軸PS1和PS2使得一對小齒輪架Cl和 C2緊密連接，可減小或者去除齒輪架支持柱(A部分)，并且通過 保持齒輪架支撐強度，可使得雙小齒輪組的數(shù)量從3增加到4。
當車輛剛開始移動時，通過選擇正向離合器Fwd/C及低速制動 器Low/B接合的低速正向檔1st，使得來自于發(fā)動機E的輸入轉(zhuǎn)矩根 據(jù)減速比而增大，這是因為來自太陽齒輪S的輸入轉(zhuǎn)數(shù)大于來自齒 圈R的輸出轉(zhuǎn)數(shù)，使得發(fā)動機減速，如圖14中的lst途徑所示。
在啟動后，例如，當汽車的速度達到預定速度時，如圖14中2nd 途徑所示，通過選擇高速正向檔2nd，正向離合器Fwd/C及高速/反 向離合器H & R/ C接合。在無級變速傳動機構(gòu)C V T側(cè)控制變速齒輪比，這是由于來自于太陽齒輪S的輸入轉(zhuǎn)數(shù)以及來自于齒圈R和小齒輪
架C的輸出轉(zhuǎn)數(shù)成為相同的數(shù)值(變速齒輪比-l)。來自于發(fā)動機 E的輸入轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)直接被輸入到帶無級變速傳動機構(gòu)CVT中。
如圖14中的Rev.途徑所示，在車輛停止狀態(tài)，選擇反向檔Rev.， 通過接合高速/反向離合器及反向制動器REV/B，來自于太陽齒輪S 的輸入轉(zhuǎn)數(shù)和來自于齒圈R的輸出轉(zhuǎn)數(shù)將在反向上產(chǎn)生轉(zhuǎn)動狀態(tài)。 通過在反向上將變速齒輪比約為1的轉(zhuǎn)動從輸出軸3輸入到無級變速 傳動機構(gòu)CVT中，車輛將反向移動。
這樣，自動變速器A4的情況就是如此，當車輛剛開始移動時， 它通過選擇低速正向檔lst來執(zhí)行高轉(zhuǎn)矩啟動元件的功能；在車輛正 向移動時選擇高速正向檔2nd以及當車輛反向移動時選擇反向檔 Rev.，來執(zhí)行正向/反向換檔機構(gòu)的功能。與單獨布置高轉(zhuǎn)矩啟動元 件和正向/反向換檔元件的常規(guī)技術(shù)相比，通過將高轉(zhuǎn)矩啟動元件和 正向/反向換檔元件組合成雙小齒輪行星齒輪單元PG2，能夠在軸向 上減小尺寸。另外，反向檔Rev.的變速齒輪比可為1或者接近1，這 對于單小齒輪行星齒輪單元PG1基本上是不能達到的。
第四實施例可提供下列優(yōu)點中的一個或者多個。
在第四實施例所描述的自動變速器中，除了具有參照第一實施 例描述的第一和第二優(yōu)點外，還具有下列技術(shù)效果。
第八，包括一組行星齒輪元件的行星齒輪單元是作為轉(zhuǎn)動元件 的具有太陽齒輪S、小齒輪架C和齒圈R的雙小齒輪行星齒輪單元 PG2。太陽齒輪S與輸入軸2接合。小齒輪架C通過接合反向制動器 REV/B與變速器殼體TC連接，同時通過接合正向離合器Fwd/C與 輸出軸3連接。齒圈R通過接合低速制動器Low/B與變速器殼體TC 連接，同時通過接合高速/反向離合器H&R/C與輸出軸3連接；并且 高轉(zhuǎn)矩啟動元件和正向/反向換檔元件可被縮減為雙小齒輪行星齒輪 單元PG2、兩個離合器Fwd/C和H&R/C以及兩個制動器Low/B和 REV/B，這是因為變速控制器包括正向離合器Fwd/C及低速制動 器Low/B接合的低速正向檔1st、正向離合器Fwd/C及高速/反向離 合器H&R/C接合的高速正向檔2nd、以及高速/反向離合器H&R/C及反向制動器REV/B接合的反向檔。
第九，通過標準化和使用適于轉(zhuǎn)動元件的公共部件，可使成本 降低，并且與將摩擦接合元件布置在軸向上的遠距離位置處相比，可 在軸向上減小尺寸，這是由于如圖ll中所示，雙小齒輪行星齒輪單 元PG2和反向制動器REV/B位于第一公共軸線Dl上。低速制動器 Low/B、高速/反向離合器H&R/C和正向離合器Fwd/C位于與第一公 共軸線Dl平行的第二公共軸線D2上。
實際上，通過將各摩擦接合元件(低速制動器Low/B、高速/反 向離合器H&R/C、正向離合器Fwd/C)制作成3層結(jié)構(gòu)，可使得公 共部件用作與各摩擦接合元件相鄰的轉(zhuǎn)動元件。
第十，采用帶式制動系統(tǒng)比采用多板式制動系統(tǒng)更好，可在徑 向上減小反向制動器REV/B的尺寸。
第十一，通過去除常規(guī)齒輪架柱并且利用小齒輪軸PS1和PS2 支撐齒輪架，可增加提供高轉(zhuǎn)矩能力的小齒輪組的數(shù)量，這是由于， 如圖16中所示，雙小齒輪行星齒輪單元PG2固定小齒輪軸PS1和 PS2的兩端，其中小齒輪軸PS1和PS2轉(zhuǎn)動地將雙小齒輪支持在一 對小齒輪架Cl和C2上，并且雙小齒輪行星齒輪單元PG2容納作為 齒輪架支撐結(jié)構(gòu)的一部分的小齒輪軸PS1和PS2。
參照圖17-19描述第五實施例。具體地，圖17是表示自動變速 器A5的圖。圖18是表示自動變速器A5各變速檔的離合器和制動器 的工作情況的表。圖19是表示自動變速器A5各變速檔之間的轉(zhuǎn)數(shù) 關聯(lián)的圖表。
第五實施例示出了利用拉威挪式行星齒輪單元，由前太陽齒輪 輸入或者后太陽齒輪輸入，使齒圈輸出的示例。
如圖17中所示，包括參照第五實施例描述的自動變速器A6的 一組行星齒輪元件的行星齒輪單元是具有作為轉(zhuǎn)動元件的前太陽齒 輪SF、后太陽齒輪SR、支撐短小齒輪PS和長小齒輪PL的公共小 齒輪架PC、以及后齒圈RR的拉威挪式行星齒輪單元PG3。前太陽 齒輪SF通過接合第二離合器C2與輸入軸2連接。后太陽齒輪SR通 過接合第一離合器Cl與輸入軸2連接。公共小齒輪架PC通過接合第三制動器B3與變速器殼體TC連接。后齒圈RR與輸出軸3連接。 這樣，如圖18中所示，變速控制器包括接合第一離合器Cl 及第三制動器B3的低速正向檔1st、接合第一離合器Cl及第二離合 器C2的高速正向檔2nd、以及接合第二離合器C2及第三制動器B3 的反向檔Rev.。第一阻尼器Dampl包括在輸入軸2和發(fā)動機輸出軸 1之間。第二阻尼器Damp2包括在第三制動器B3和變速器殼體TC 之間。
變速器在不同速度的操作如下。當車輛剛開始移動時，通過選 擇第一離合器C1接合及第三制動器B3接合的低速正向檔1st，使得 來自于發(fā)動機E的輸入轉(zhuǎn)矩根據(jù)減速比而增大，這是因為來自于后 太陽齒輪SR的輸出轉(zhuǎn)數(shù)小于來自于后齒圈RR的輸入轉(zhuǎn)數(shù)，使得發(fā) 動機減速，如圖19中的lst途徑所示。
在啟動后，例如，當汽車的速度達到預定速度時，如圖19中2nd 途徑所示，通過選擇高速正向檔2nd，因為第一離合器Cl接合及第 二離合器C2接合，將在無級變速傳動機構(gòu)CVT側(cè)控制變速齒輪比。 來自于后齒圈RR的輸入轉(zhuǎn)數(shù)以及來自于前太陽齒輪SF和后太陽齒 輪SR的輸出轉(zhuǎn)數(shù)成為相同的數(shù)值(變速齒輪比=1)。來自于發(fā)動 機E的輸入轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)直接被輸入到帶無級變速傳動機構(gòu)CVT中。
如圖19中的Rev.途徑所示，通過選擇反向檔Rev.，通過第二離 合器C2接合及第三制動器B3接合，使得來自于前太陽齒輪SF的輸 入轉(zhuǎn)數(shù)和來自于后齒圈RR的輸出轉(zhuǎn)數(shù)將在反向上產(chǎn)生轉(zhuǎn)動狀態(tài)。通 過在反向上將轉(zhuǎn)動從輸出軸3輸入到無級變速傳動機構(gòu)CVT中，車 輛將反向移動。
這樣，自動變速器A5的情況就是如此，當車輛剛開始移動時， 它通過選擇低速正向檔lst來執(zhí)行高轉(zhuǎn)矩啟動元件的功能；在車輛正 向移動時選擇高速正向檔2nd以及當車輛反向移動時選擇反向檔 Rev.，來執(zhí)行正向/反向換檔機構(gòu)的功能。與單獨布置高轉(zhuǎn)矩啟動元 件和正向/反向換檔元件的常規(guī)技術(shù)相比，通過將高轉(zhuǎn)矩啟動元件和 正向/反向換檔元件組合成拉威挪式行星齒輪單元PG3，能夠在軸向 上減小尺寸。第五實施例可提供下列優(yōu)點中的一個或者多個。在第五實施例 所描述的自動變速器中，除了具有參照第一實施例描述的第一和第二 優(yōu)點外，還具有下列技術(shù)效果。
第十二，行星齒輪單元是具有作為轉(zhuǎn)動元件的前太陽齒輪SF、
后太陽齒輪SR、支撐短小齒輪PS和長小齒輪PL的公共小齒輪架PC、 以及后齒圈RR的拉威挪式行星齒輪單元PG3。前太陽齒輪SF通過 接合第二離合器C2與輸入軸2連接。后太陽齒輪SR通過接合第一 離合器Cl與輸入軸2連接。公共小齒輪架PC通過接合第三制動器 B3與變速器殼體TC連接。后齒圈RR與輸出軸3連接。高轉(zhuǎn)矩啟動 元件和正向/反向換檔元件可被縮減為拉威挪式行星齒輪單元PG3、 一個制動器B3和兩個離合器C1和C2，這是因為變速控制器包括 接合第一離合器C1和接合第三制動器B3的低速正向檔1st、接合第 一離合器Cl和接合第二離合器C2的高速正向檔2nd、以及接合第 三制動器B3和第二離合器C2的反向檔Rev.。實際上，三個摩擦接 合元件可保證低速正向檔1st、高速正向檔2nd以及反向檔Rev.，其 中制動器的數(shù)量少于第一、第二、第三和第四實施例中的制動器數(shù)量。 參照圖20-22描述第六實施例。具體地，圖20是表示自動變速 器A6的圖。圖21是表示自動變速器A6各變速檔的離合器和制動器 的工作情況的表。圖22是表示自動變速器A6各變速檔之間的轉(zhuǎn)數(shù) 關聯(lián)的圖。
第六實施例示出了利用拉威挪式行星齒輪單元，由后太陽齒輪 輸入或者前后太陽齒輪輸入、公共小齒輪架輸出的示例。
如圖20中所示，包括自動變速器A6的一組行星齒輪元件的行 星齒輪單元該單元是拉威挪式行星齒輪單元PG3，包括作為轉(zhuǎn)動元件 的前太陽齒輪SF、后太陽齒輪SR、支撐短小齒輪PS和長小齒輪PL 的公共小齒輪架PC，以及后齒圈RR。前太陽齒輪SF通過接合第一 離合器Cl與輸入軸2連接，同時通過接合第一制動器Bl與變速器 殼體TC連接。后太陽齒輪SR與輸入軸2連接。公共小齒輪架PC 與輸出軸3連接。后齒圈RR通過接合第二制動器B2與變速器殼體 TC連接。
27接著，如圖21中所示，變速控制器包括接合第一制動器Bl
的低速正向檔1st、接合第一離合器Cl的高速正向檔2nd、以及接合 第二制動器B2的反向檔Rev.。第一阻尼器Dampl包括在輸入軸2 和發(fā)動機輸出軸之間。第二阻尼器Damp2包括在第一制動器Bl和 變速器殼體TC之間。
變速器在不同速度的操作如下。當車輛剛開始移動時，通過選 擇第一制動器Bl接合的低速正向檔1st，使得來自于發(fā)動機E的輸 入轉(zhuǎn)矩根據(jù)減速比而增大，這是因為來自于公共小齒輪架PC的輸出 轉(zhuǎn)數(shù)小于來自于后太陽齒輪SR的輸入轉(zhuǎn)數(shù)，使得發(fā)動機減速，如圖 22中的1st途徑所示。
在啟動后，例如，當汽車的速度達到預定速度時，如圖22中2nd 途徑所示，通過選擇高速正向檔2nd，由于接合第一離合器Cl，在 無級變速傳動機構(gòu)CVT側(cè)控制變速齒輪比。來自于公共小齒輪架PC 的輸出轉(zhuǎn)數(shù)以及來自于前太陽齒輪SF和后太陽齒輪SR的輸入轉(zhuǎn)數(shù) 成為相同的數(shù)值(變速齒輪比=1)。來自于發(fā)動機E的輸入轉(zhuǎn)矩和 轉(zhuǎn)數(shù)直接被輸入到帶無級變速傳動機構(gòu)CVT中。
如圖22中的Rev.途徑所示，通過選擇反向檔Rev.，通過接合第 二制動器B2，使得來自于后太陽齒輪SR的輸入轉(zhuǎn)數(shù)和來自于公共 小齒輪架PC的輸出轉(zhuǎn)數(shù)將在反向上產(chǎn)生轉(zhuǎn)動狀態(tài)。通過在反向上將 轉(zhuǎn)動從輸出軸3輸入到無級變速傳動機構(gòu)CVT中，車輛將反向移動。
這樣，自動變速器A6的情況就是如此，當車輛剛開始移動時， 它通過選擇低速正向檔lst來執(zhí)行高轉(zhuǎn)矩啟動元件的功能，并在車輛 正向移動時選擇高速正向檔2nd以及當車輛反向移動時選擇反向檔 Rev.來執(zhí)行正向/反向換檔機構(gòu)的功能。與單獨布置高轉(zhuǎn)矩啟動元件 和正向/反向換檔元件的常規(guī)技術(shù)相比，通過將高轉(zhuǎn)矩啟動元件和正 向/反向換檔元件組合成拉威挪式行星齒輪單元PG3，能夠在軸向上 減小尺寸。
第六實施例可提供下列優(yōu)點中的一個或者多個。在第六實施例 所描述的自動變速器中，除了具有參照第一實施例描述的第一和第二 優(yōu)點外，還具有下列技術(shù)效果。第十三，行星齒輪單元是具有作為轉(zhuǎn)動元件的前太陽齒輪SF、
后太陽齒輪SR、支撐短小齒輪PS和長小齒輪PL的公共小齒輪架PC 以及后齒圈RR的拉威挪式行星齒輪單元PG3。前太陽齒輪SF通過 接合第一離合器Cl與輸入軸2連接，同時通過接合第一制動器Bl 與變速器殼體TC連接。后太陽齒輪SR與輸入軸2連接。公共小齒 輪架PC與輸出軸3連接。后齒圈RR通過接合第二制動器B2與變 速器殼體TC連接。高轉(zhuǎn)矩啟動元件和正向/反向換檔元件可被縮減 為拉威挪式行星齒輪單元PG3、 一個離合器C1以及兩個制動器B1、 B2，這是因為變速控制器包括第一制動器Bl接合的低速正向檔 1st、第一離合器Cl接合的高速正向檔2nd、以及第二制動器B2接 合的反向檔Rev.。實際上，三個摩擦接合元件可保證低速正向檔1st、 高速正向檔2nd以及反向檔Rev.，其中離合器的數(shù)量比第一至第四 實施例中的制動器數(shù)量少一個。另外，可通過接合各摩擦接合元件來 保證各變速檔。
圖23是示出完成帶式無極變速器的模式的圖。圖23中所示的 實施例與第一至第六實施例的不同之處在于，在圖23中，輸入軸1 通過無級變速傳動機構(gòu)8。盡管對圖23中所示的實施例進行了詳細描 述，但第一至第六實施例中的各實施例可適用于一種類似的構(gòu)造。
圖23中未示出的發(fā)動機輸出軸通過扭矩阻尼器2與變速器的輸 入軸1連接。帶式無極變速器包括啟動摩擦元件7、在輸入和輸出齒 輪之間連續(xù)傳動的帶式無級變速傳動機構(gòu)8、輸出齒輪9、空轉(zhuǎn)軸10、 減速齒輪11和差動齒輪12。啟動摩擦元件7裝有正向離合器4、正 向制動器5和反向制動器6?？辙D(zhuǎn)軸10、減速齒輪11和差動齒輪12 降低輸出速度。
其輸入軸與發(fā)動機輸出軸連接并且其輸出軸與變速器的輸入軸 1連接的扭矩阻尼器2具有這樣的構(gòu)造，g卩，通過扭轉(zhuǎn)彈簧使得扭矩 阻尼器2的輸入軸和輸出軸連接以實現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動。
啟動摩擦元件7包括能夠以如下的方式改變轉(zhuǎn)動方向和齒輪比 的拉威挪式類型的行星齒輪。當車輛高速正向行駛時，接合正向離合 器4。當車輛低速正向行駛時，接合正向制動器5，以及當車輛反向行駛時，接合反向制動器6。
拉威挪式類型的行星齒輪包括以與變速器的輸入軸1相同的同
心方式轉(zhuǎn)動的前太陽齒輪fs、后太陽齒輪rs、在其外周上與后太陽齒輪rs接合的多個長小齒輪lp、在前太陽齒輪fs的外周上與前太陽齒輪fs和長小齒輪lp接合的短小齒輪sp、在其外周上與長小齒輪lp接合的齒圈r、以及轉(zhuǎn)動地支撐長小齒輪和短小齒輪sp兩者的公共小齒輪架pc。太陽齒輪fs與變速器的輸入軸1連接，變速器輸入軸由滾針軸承NB轉(zhuǎn)動支撐著穿過構(gòu)成帶式無級變速傳動機構(gòu)8的第一帶輪13的內(nèi)周；并且小齒輪架pc與內(nèi)周側(cè)為圓柱形的篩第一帶輪13的固定篩13a連接。
正向離合器4包括與變速器的輸入軸1連接的多個板和與后太陽齒輪rs連接的多個板。通過產(chǎn)生用于離合器驅(qū)動活塞的液壓(在圖23中未示出)，正向離合器4可選擇性地接合，以將與輸入部分連接的多個板和與后太陽齒輪rs連接的多個板推到一起。可通過減小或者倒轉(zhuǎn)液壓力而選擇性地脫開正向離合器4。
正向制動器5包括與變速器殼體TC連接的多個板和與后太陽齒輪rs連接的多個板。通過產(chǎn)生用于離合器驅(qū)動活塞(在圖23中未示出)的液壓，正向制動器5可選擇性地接合，以將與變速器殼體TC連接的多個板和與后太陽齒輪rs連接的多個板推到一起。這使得后太陽齒輪rs與變速器殼體TC固定?？赏ㄟ^減小或者倒轉(zhuǎn)液壓而選擇性地脫開正向制動器5。
反向制動器6包括與變速器殼體TC連接的多個板和與后齒圈r連接的多個板。通過產(chǎn)生用于離合器驅(qū)動活塞的液壓(在圖23中未示出)，反向制動器6可選擇性地接合，以將與變速器殼體TC連接的多個板和與后齒圈r連接的多個板推到一起。這使得齒圈r與變速器殼體TC固定?？赏ㄟ^減小或者倒轉(zhuǎn)液壓而選擇性地脫開反向制動器6，以使得后齒圈r與變速器殼體脫開。
在啟動摩擦元件7中，如果僅通過接合正向制動器5而選擇低速正向檔，來自于發(fā)動機的輸入轉(zhuǎn)矩將根據(jù)減速比而增大，這是由于在公共小齒輪pc的轉(zhuǎn)數(shù)小于后太陽齒輪rs的轉(zhuǎn)數(shù)的情況下將選擇減
3速狀態(tài)。如果僅通過接合正向離合器4而選擇高速正向檔，將僅在帶
式無級變速傳動機構(gòu)8側(cè)控制變速齒輪比，這是由于來自于前太陽齒輪fs和后太陽齒輪rs的轉(zhuǎn)數(shù)與公共小齒輪架pc的轉(zhuǎn)數(shù)相同；并且來自于發(fā)動機的輸入轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)直接輸入到帶式無級變速傳動機構(gòu)8的篩第一帶輪13的固定篩13a中。如果僅通過接合反向制動器6而選擇反向檔，公共小齒輪架pc的相同轉(zhuǎn)動方向可與后太陽齒輪rs的轉(zhuǎn)動方向相反。
帶式無級變速傳動機構(gòu)8可在輸入/輸出軸之間連續(xù)改變變速齒輪比。帶式無級變速傳動機構(gòu)8包括與公共小齒輪架pc連接的第一帶輪13、與第二帶輪軸14連接的第二帶輪15以及繞在第一帶輪13和第二帶輪15上的CVT帶16。第一帶輪13和第二帶輪15包括固定篩13a、 15a和可動篩13b、 15b，可動篩13b、 15b能夠與固定篩13a、 15a分離和朝向固定篩移動。活塞13c、 15c可根據(jù)液壓控制單元(圖23中未示出)施加的液壓連續(xù)地改變變速齒輪比。在液壓控制單元中，從圖中未示出的油罐吸收壓力油，并且利用油泵17供給。
變速器的輸入軸1在其前側(cè)通過軸承18而可轉(zhuǎn)動地支撐在變速器殼體TC中。變速器的輸入軸1通過軸承19、公共小齒輪架pc、固定篩13a和滾針軸承NB而可轉(zhuǎn)動地支撐在軸向的中間位置處。變速器的輸入軸1在其后側(cè)通過軸承20而可轉(zhuǎn)動地支撐在變速器殼體TC中。
在帶式無級變速傳動機構(gòu)8中，扭矩阻尼器2、油泵17、第一帶輪13和啟動摩擦元件7位于作為從發(fā)動機側(cè)啟動的第一軸的變速器的輸入軸1中。篩第一帶輪13的固定篩13a以及其用于驅(qū)動的活塞13c位于發(fā)動機側(cè)。輸出齒輪9和第二帶輪15位于作為從發(fā)動機側(cè)啟動的第二軸的第二帶輪軸14中。第二帶輪15的活動篩15b以及其用于驅(qū)動的活塞15c位于與發(fā)動機相對的一側(cè)。第二帶輪15和輸出齒輪9在軸向上相鄰設置。
通過將篩第一帶輪13的固定篩13a設置在發(fā)動機側(cè)；通過將第二帶輪15的活動篩15b設置在與發(fā)動機相對的一側(cè)，以及，通過相對于發(fā)動機相對側(cè)，使第二帶輪15的發(fā)動機相對側(cè)伸出，以使啟動
31元件可布置在由突出部分在第一軸側(cè)與發(fā)動機側(cè)相對側(cè)中產(chǎn)生的擴展間隙中，可在軸向上調(diào)節(jié)第一軸和第二軸的相對端部的位置，從而可縮短變速器的軸向總長度。
另外，為了使得放置在作為第一軸的變速器的輸入軸1的發(fā)動
機最遠相對側(cè)的軸承20的軸向位置與啟動摩擦元件7的軸向位置相符，將正向離合器5制成圓筒形，利用軸承20從發(fā)動機側(cè)變速器殼體TC突出的圓筒形支撐孔23，在外周支撐軸承20，從而使正向離合器5從外面包繞相關的軸承20。
根據(jù)上述內(nèi)容，由于將軸承20放置為，使軸承20的軸向位置由正向離合器5包繞，因此可縮短變速器的輸入1軸的軸向長度。
基于實施例給出本發(fā)明自動變速器的描述。與本發(fā)明的原理一致，具體的結(jié)構(gòu)不限于這些實施例。例如，可使用單型或者雙型行星齒輪機構(gòu)，代替拉威挪式類型的行星齒輪機構(gòu)。
包括一組行星齒輪元件的行星齒輪單元可為在實施例中的單小齒輪行星齒輪單元PG1、雙小齒輪行星齒輪單元PG2和拉威挪式行星齒輪單元PG3;但是，行星齒輪單元不限于參照所述實施例描述的形式，只要其構(gòu)成了包括一組行星齒輪元件的行星齒輪單元即可。
給出對第二離合器和第二制動器(第一至第四實施例)、第二離合器和第一制動器(第五實施例)以及第一離合器和第二制動器(第五實施例)的描述，作為用于脫開或固定行星齒輪單元對的多個摩擦接合元件，但不限于這些。簡言之，可通過脫開或者固定多個摩擦接合元件，就應該保證在車輛剛啟動時選擇的低速正向檔、當車輛正向移動時選擇的高速正向檔，以及當車輛反向移動時的反向檔中的至少一個。
給出了這樣的示例，其中變速器單元包括在上述實施例中的自動變速器作為副變速器以及無級變速傳動機構(gòu)CVT作為主變速器。但是，主變速器不限于帶式無級變速傳動機構(gòu)CVT，也可用未設置反向功能的液壓自動變速器來代替。
這里所述的自動變速器可用于例如以電動馬達作為動力源的電動汽車或者以發(fā)動機和電動馬達作為動力源的混合型車輛。關于電動汽車及混合型汽車，例如，需要具有高轉(zhuǎn)矩啟動元件和正向/反向換檔元件的自動變速器。對于電動汽車及混合型汽車，如果最大馬達輸出可相對于高轉(zhuǎn)矩啟動元件所需的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩而減小，那么可以減小電動馬達的尺寸。另外，如果可僅通過使馬達在一個方向上轉(zhuǎn)動就使得正向/反向換檔元件在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)之間變換，可提高電動馬達的效率。已經(jīng)對本發(fā)明的各個實施例進行了描述。這些或者其他實施例均在下列權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自動變速器，包括與變速機構(gòu)連接的行星齒輪單元，其中所述自動變速器的傳動系路徑包括所述變速機構(gòu)和所述行星齒輪單元；以及多個接合元件，其與所述行星齒輪單元的行星齒輪元件接合，其中所述多個接合元件可選擇性地接合，以提供可選擇的檔組中的各檔，其中所述可選擇的檔組包括低速正向檔，高速正向檔，以及反向檔。
2. 如權(quán)利要求1所述的自動變速器，其中，所述變速機構(gòu)是無 級變速傳動機構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求1所述的自動變速器，還包括 變速器殼體；在所述傳動系路徑中的第一阻尼器；以及第二阻尼器，所述第二阻尼器與接合元件組中的接合元件連接， 該接合元件連接于行星齒輪元件的轉(zhuǎn)動元件和變速器殼體之間的空 隙。
4. 如權(quán)利要求1所述的自動變速器，還包括輸入軸，其中，所述行星齒輪單元為單小齒輪行星齒輪單元，該單小齒 輪行星齒輪單元包括作為轉(zhuǎn)動元件的太陽齒輪、小齒輪架和齒圈， 其中，所述太陽齒輪與所述輸入軸連接。
5. 如權(quán)利要求4所述的自動變速器，還包括變速器殼體；以及 輸出軸，其中所述多個接合元件包括反向制動器、正向離合器、低速制 動器和高速/反向離合器，其中，所述小齒輪架可通過接合所述反向制動器而選擇性地與 所述變速器殼體連接，并且可通過接合所述正向離合器而選擇性地與 所述輸出軸連接，其中，所述齒圈可通過接合所述低速制動器而選擇性地與所述 變速器殼體連接，以及，可通過接合所述高速/反向離合器而選擇性 地與所述輸出軸連接。
6. 如權(quán)利要求5所述的自動變速器，其中，通過接合所述低速制動器及所述正向離合器兩者，選擇 所述低速正向檔，其中，通過接合所述高速/反向離合器及所述正向離合器兩者， 選擇所述高速正向檔，以及其中，通過接合所述高速/反向離合器及所述反向制動器兩者， 選擇所述反向檔。
7. 如權(quán)利要求5所述的自動變速器，其中，所述單小齒輪行星齒輪單元和所述反向制動器位于第一 公共軸線上，其中，所述低速制動器、所述高速/反向離合器和所述正向離合 器位于與第一公共軸線相鄰的第二公共軸線上。
8. 如權(quán)利要求7所述的自動變速器，其中，所述第二公共軸線 平行于所述第一公共軸線。
9. 如權(quán)利要求5所述的自動變速器，其中，所述反向制動器包 括帶式制動系統(tǒng)。
10. 如權(quán)利要求1所述的自動變速器，還包括輸出軸，其中，所述行星齒輪單元為單小齒輪行星齒輪單元，該單小齒 輪行星齒輪單元包括作為轉(zhuǎn)動元件的太陽齒輪、小齒輪架和齒圈， 其中，所述齒圈與所述輸出軸連接。
11.如權(quán)利要求IO所述的自動變速器，還包括變速器殼體，其中所述多個接合元件包括反向制動器、高速/反向離合器、低 速制動器和正向離合器，其中，所述太陽齒輪可通過接合所述低速制動器而選擇性地與 所述變速器殼體連接，以及，可通過接合所述高速/反向離合器而選 擇性地與所述輸出軸連接，其中，所述小齒輪架可通過接合所述反向制動器而選擇性地與 所述變速器殼體連接，以及，可通過接合所述正向離合器而選擇性地 與輸出軸連接。
12.如權(quán)利要求11所述的自動變速器，其中，通過接合所述低速制動器及所述正向離合器兩者，選擇 所述低速正向檔，其中，通過接合所述高速/反向離合器就所述正向離合器兩者， 選擇所述高速正向檔，以及其中，通過接合所述高速/反向離合器及所述反向制動器兩者， 選擇所述反向檔。
13.如權(quán)利要求IO所述的自動變速器，還包括變速器殼體；以及輸入軸，其中所述多個接合元件包括高速制動器、低速/反向離合器、反 向制動器和正向離合器，其中，所述太陽齒輪可通過接合所述高速制動器而選擇性地與 所述變速器殼體連接，以及，可通過接合所述低速/反向離合器而選 擇性地與所述輸入軸連接，其中，所述小齒輪架可通過接合所述反向制動器而選擇性地與 所述變速器殼體連接，以及，可通過接合所述正向離合器而選擇性地 與所述輸入軸連接。
14. 如權(quán)利要求13所述的自動變速器，其中，通過接合所述低速/反向離合器及所述正向離合器兩者， 選擇所述低速正向檔，其中，通過接合所述高速制動器及所述正向離合器兩者，選擇 所述高速正向檔，以及其中，通過接合所述低速/反向離合器及所述反向制動器兩者， 選擇所述反向檔。
15. 如權(quán)利要求1所述的自動變速器，還包括 變速器殼體；輸入軸；以及 輸出軸，其中所述行星齒輪單元為雙小齒輪行星齒輪單元，該雙小齒輪 行星齒輪單元包括作為轉(zhuǎn)動元件的太陽齒輪、小齒輪架和齒圈， 其中，所述太陽齒輪與所述輸入軸連接，其中，所述多個接合元件包括低速制動器、高速/反向離合器、 反向制動器和正向離合器，其中，所述小齒輪架可通過接合所述反向制動器而選擇性地與 所述變速器殼體連接，以及，可通過接合所述正向離合器而選擇性地 與所述輸出軸連接，其中，所述齒圈可通過接合所述低速制動器而選擇性地與所述 變速器殼體連接，以及，可通過接合所述高速/反向離合器而選擇性 地與所述輸出軸連接，其中，通過接合所述低速制動器及所述正向離合器兩者，選擇 所述低速正向檔，其中，通過接合所述高速/反向離合器及所述正向離合器兩者，選擇所述高速正向檔，以及其中，通過接合所述高速/反向離合器及所述反向制動器兩者， 選擇所述反向檔。
16. 如權(quán)利要求15所述的自動變速器，其中，所述雙小齒輪行星齒輪單元和所述反向制動器位于第一 公共軸線上，其中，所述低速制動器、所述高速/反向離合器和所述正向離合 器位于與所述第一公共軸線相鄰的第二公共軸線上。
17. 如權(quán)利要求16所述的自動變速器，其中，所述反向制動器 包括帶式制動系統(tǒng)。
18. 如權(quán)利要求15所述的自動變速器，還包括一組小齒輪軸， 用于軸向支撐相應的小齒輪組，其中，所述小齒輪架是第一小齒輪架，還包括第二小齒輪架， 其中，所述第一小齒輪架和所述第二小齒輪架支撐所述一組小 齒輪軸的相對端。
19. 如權(quán)利要求1所述的自動變速器，還包括 變速器殼體；輸入軸；以及 輸出軸，其中所述行星齒輪單元是拉威挪式行星齒輪單元，包括以下元 件作為轉(zhuǎn)動元件前太陽齒輪， 后太陽齒輪，支撐短小齒輪和長小齒輪的公共小齒輪架，以及 后齒圈，其中所述后齒圈與所述輸出軸連接，其中，所述多個摩擦接合元件包括第一離合器、第二離合器和 第三制動器，其中，所述前太陽齒輪可通過接合所述第二離合器而選擇性地 與所述輸入軸連接，其中，所述后太陽齒輪可通過接合所述第一離合器而選擇性地 與所述輸入軸連接，其中，所述公共小齒輪架可通過接合所述第三制動器而選擇性 地與所述變速器殼體連接，其中，通過接合所述第一離合器及所述第三制動器兩者，選擇 所述低速正向檔，其中，通過接合所述第一離合器及所述第二離合器兩者，選擇 所述高速正向檔，以及其中，通過接合所述第二離合器及所述第三制動器兩者，選擇 所述反向檔。
20.如權(quán)利要求1所述的自動變速器，還包括變速器殼體；輸入軸；以及輸出軸，其中所述行星齒輪單元是拉威挪式行星齒輪單元，包括以下元 件作為轉(zhuǎn)動元件前太陽齒輪， 后太陽齒輪，支撐短小齒輪和長小齒輪的公共小齒輪架，以及后齒圈，其中，所述后太陽齒輪與所述輸入軸連接， 其中，所述公共小齒輪架與所述輸出軸連接，其中，所述多個摩擦接合元件包括第一制動器、第二制動器和 第一離合器，其中，所述前太陽齒輪可通過接合所述第一離合器而選擇性地連接輸入軸，以及，可通過接合第一制動器選擇性地連接變速器殼體， 其中，所述后齒圈可通過接合所述第二制動器而選擇性地與所述變速器殼體連接，其中，通過接合所述第一制動器而選擇所述低速正向檔， 其中，通過接合所述第一離合器而選擇所述高速正向檔，以及 其中，通過接合所述第二制動器而選擇所述反向檔。
全文摘要
本發(fā)明披露一種結(jié)構(gòu)，其中自動變速器包括行星齒輪單元、多個用于脫開或固定行星齒輪單元元件的接合元件，變速控制通過脫開或固定多個接合元件，在車輛剛啟動時選擇低速正向檔、在車輛正向移動時選擇高速正向檔以及當車輛反向移動時選擇反向檔。通過將高轉(zhuǎn)矩啟動元件和正向/反向換檔元件縮減成單行星齒輪單元，實施例可提供在布置方面的優(yōu)點。
文檔編號F16H3/44GK101649888SQ200910169548
公開日2010年2月17日 申請日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月2日
發(fā)明者堀洋祐, 宮本裕介, 小山隆夫, 永堀由起夫, 田上勝也 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社