采用共面齿轮组的多档传动系统 【技术领域】
本发明涉及用于机动车辆的自动传动系统领域。更具体地，本发明涉及动力传动系统中传动装置、离合器、制动器及其之间互相连接的的动态设置。
背景技术
传动系统位于发动机与驱动轮之间，其可使发动机输出的动力特性适合于在各种工况下汽车行驶的需要，使汽车能正常行驶。发动机的最佳工作转速范围很小，但汽车行驶的速度和需要克服的阻力却在很大范围内变化，通过传动系统的变速器，可以在发动机工作范围变化不大的情况下，满足汽车行驶速度变化大和克服各种行驶阻力的需要。
自动变速器中的变速齿轮机构所采用的型式有普通齿轮式和行星齿轮式两种。采用普通齿轮式的变速器，由于尺寸较大，最大传动比较小，只有少数车型采用。绝大多数机动车辆自动变速器中的齿轮变速器采用的是行星齿轮式。
变速齿轮机构主要包括行星齿轮机构和换档执行机构两部分。
行星齿轮机构，是自动变速器的重要组成部分之一，主要由于太阳轮(也称中心轮)、内齿圈、行星架和行星齿轮等元件组成。行星齿轮机构是实现变速的机构，速比的改变是通过以不同的元件作主动件和限制不同元件的运动而实现的。在速比改变的过程中，整个行星齿轮组还存在运动，动力传递没有中断，因而实现了动力换挡。换挡执行机构主要是用来改变行星齿轮中的主动元件或限制某个元件的运动，改变动力传递的方向和速比。离合器的作用是把动力传给行星齿轮机构的某个元件使之成为主动件。制动器的作用是将行星齿轮机构中的某个元件抱住，使之不动。单向超越离合器也是行星齿轮变速器的换挡元件之一，其作用和多片式离合器及制动器基本相同，也是用于固定或连接几个行星排中的某些太阳轮、行星架、齿圈等基本元件，让行星齿轮变速器组成不同传动比的挡位。
【发明内容】
本发明提供一种多档动力传动系统，包含：
输入轴；
变速箱；
第一共面齿轮组，其包含第一太阳齿轮，第一环形齿轮，第一承载器，及由第一承载器支承并与第一太阳齿轮和第一环形齿轮都啮合的第一偏心轮；
后周转轮系传动总成，其包含第一、第二、第三及第四旋转构件，使得第二和第三旋转构件的速度是第一和第四旋转构件的速度的加权平均值；及
连接到第二旋转构件的输出轴。
本发明所述的多档动力传动系统，可以进一步包含：
将第一环形齿轮可解离地连接到第四旋转构件的第一离合器；
将第一环形齿轮可解离地连接到第一旋转构件的第二离合器；
将输入轴可解离地连接到第三旋转构件的第三离合器；
可解离地保持第四旋转构件不旋转的第一制动器；
实质上可解离地保持第三旋转构件不旋转的第二制动器。
本发明所述的多档动力传动系统，其包含第一太阳齿轮和第一承载器的第一构件组可驱动地连接到输入轴。
本发明所述的多档动力传动系统，可以进一步包含保持由第一太阳齿轮和第一承载器组成的第二构件组不旋转的装置。
本发明所述的多档动力传动系统，所述保持由第一太阳齿轮和第一承载器组成的第二构件组不旋转的装置是可选择地解离的第三制动器。
本发明所述的多档动力传动系统，所述保持由第一太阳齿轮和第一承载器组成的第二构件组不旋转的装置是与变速箱的固定连接。
本发明所述的多档动力传动系统，可以进一步包含将输入轴可解离地连接到第四旋转构件的第四离合器。
本发明所述的多档动力传动系统，后周转轮系传动总成包含：
简单行星齿轮组，其包含第二太阳齿轮、第二环形齿轮、第二承载器及一组由第二承载器支承并与第二太阳齿轮和第二环形齿轮都啮合地行星齿轮；及
第二共面齿轮组，其包含第三太阳齿轮、可驱动地连接到第二环形齿轮的第三环形齿轮、第二承载器，及由第二承载器支承并与第三太阳齿轮和第三环形齿轮都啮合的第二偏心轮。
本发明所述的多档动力传动系统，后周转轮系传动总成包含：
第一简单行星齿轮组，其包含第二太阳齿轮、第二环形齿轮、第三环形齿轮、第二承载器及一组由第二承载器支承的行星齿轮，其中每个行星齿轮都与第二太阳齿轮、第二环形齿轮和第三环形齿轮啮合；及
第二简单行星齿轮组，其包含第三太阳齿轮、连接到第二承载器的第四环形齿轮、连接到第三环形齿轮的第三承载器，及由第三承载器支承并与第三太阳齿轮和第四环形齿轮都啮合的第二组行星齿轮。
为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
【附图说明】
图1是根据本发明的第一实施例的传动系统的示意图，该传动系统产生了八个正向和两个反向速比(speed ratio)。
图2是表示用于图1所示传动系统的齿轮的建议齿数的表格。
图3是表示当齿轮具有图2所示的齿数时，图1中的离合器的状态和产生的传动系统速比的表格。
图4是根据本发明的第二实施例的传动系统的示意图，该传动系统产生了七个正向和一个反向速比。
图5是表示用于图4所示传动系统的齿轮的建议齿数的表格。
图6是表示当齿轮具有图5所示的齿数时，图4中的离合器的状态和产生的传动系统速比的表格。
图7是根据本发明的第三实施例的传动系统的示意图，该传动系统产生八个正向和两个反向速比。
图8是表示用于图7所示传动系统的齿轮的建议的齿数的表格。
图9是表示当齿轮具有图8所示的齿数时，图7中的离合器的状态和产生的传动系统速比的表格。
图10和11是共面齿轮组的横截面图。
【具体实施方式】
本发明采用与美国第5,030,184和6,126,566号专利中说明的共面齿轮组相似的共面齿轮组。为清楚表述，共面齿轮组的一个例子示于图10和11中，并在下面对其进行说明。太阳齿轮12，承载器10及环形齿轮14典型地被支承为绕中心线18旋转，尽管在某些应用中，它们中的其中一个可以保持为不旋转。偏心轮16由承载器10支承并绕中心线20旋转。中心线20与承载器10一起绕中心线18旋转。偏心轮16的内轮齿啮合太阳齿轮12的外轮齿。偏心轮16的外轮齿啮合环形齿轮14的内轮齿。环形齿轮14的旋转速度是太阳齿轮12和承载器10的旋转速度的加权平均值，其中权重因子由齿数确定。共面齿轮装置的叫法也用于组件并不全部在一个单一平面上的情况，如图11中所示的实施方式。
根据本发明的第一实施例的传动系统的示意图如图1所示。输入轴30最好通过扭矩转换器由车辆引擎驱动。输出轴32最好通过差速器驱动车轮。
前共面齿轮组36包括具有外轮齿38的太阳齿轮，具有内轮齿40的环形齿轮，承载器42，及由该承载器支承的周转齿轮44。偏心轮的内轮齿46啮合太阳齿轮的外轮齿38。偏心轮的外轮齿48啮合环形齿轮的内轮齿40。太阳齿轮由变速箱34保持，不旋转。承载器42可驱动地连接到输入轴30。
后周转轮系传动总成50包括行星齿轮组和第二共面齿轮组。行星齿轮组包括具有外轮齿52的太阳齿轮，具有内轮齿54的环形齿轮，承载器56，及由该承载器支承的与太阳齿轮和环形齿轮啮合的一组行星齿轮58。第二共面齿轮组包括具有外轮齿60的太阳齿轮，具有内轮齿62的环形齿轮，及与行星齿轮组共享的由承载器56支承的周转齿轮64。偏心轮的内轮齿66啮合太阳齿轮的外轮齿60。偏心轮的外轮齿68啮合环形齿轮的内轮齿62。行星齿轮组和第二共面齿轮组的环形齿轮都可驱动地连接到输出轴32。
后周转轮系传动总成具有四个构件，每个构件都作为一个单元绕传动轴旋转。第一构件是共面齿轮组的太阳齿轮。第二构件是行星齿轮组的环形齿轮和共面齿轮组的环形齿轮的组合。第三构件是共享的承载器56。第四构件是行星齿轮组的太阳齿轮。行星齿轮组和共面齿轮组的动态约束使得第二和第三构件以第一和第四构件的速度的加权平均值的速度旋转，其中权重因子由齿数确定。该权重因子使得第二构件的速度处于第一构件和第三构件的速度之间，第三构件的速度处于第二和第四构件的速度之间。
离合器70、72、74和76及制动器78和80最好是液压驱动摩擦离合器，当施加液压时其可解离地连接两个元件，当释放液压时断开两个元件的连接。离合器70将齿轮箱输入轴30可解离地连接到行星齿轮组的太阳齿轮。离合器72将前共面齿轮组的环形齿轮可解离地连接到行星齿轮组的太阳齿轮。离合器74将前共面齿轮组的环形齿轮可解离地连接到第二共面齿轮组的太阳齿轮。离合器76将齿轮箱输入轴30可解离地连接到行星齿轮组和第二共面齿轮组的承载器上。制动器78将行星齿轮组的太阳齿轮可解离地连接到变速箱34。制动器80将行星齿轮组和第二共面齿轮组的承载器可解离地连接到变速箱34。
如图3所示，通过将液压施加到离合器和制动器中的其中两个来选择传动比。通过应用离合器74和制动器80使传动系统准备好一档的前进运动。为了转换到二档，当制动器78渐进地啮合时，制动器80渐进地解离。为了从二档转换到三档，当离合器72渐进地啮合时，制动器78渐进地解离。为了从三档转换到四档，当离合器70渐进地啮合时，离合器72渐进地解离。为了从四档转换到五档，当离合器76渐进地啮合时，离合器70渐进地解离。在前五个前进档运行时，离合器74维持在啮合状态。为了从五档转换到六档，当离合器70渐进地啮合时，离合器74渐进地解离。为了从六档转换到七档，当离合器72渐进地啮合时，离合器70渐进地解离。为了从七档转换到八档，当制动器78渐进地啮合时，离合器72渐进地解离。从五档到八档运行时，离合器76维持在啮合状态。
通过应用离合器72和制动器80，使传动系统准备好后倒运动。如果需要，可以通过在渐进地啮合离合器70时渐进地解离离合器72使传动系统转换为第二后倒比，此时离合器80维持在啮合状态。
根据本发明的第二实施例的传动系统的示意图如图4所示。输入轴30由车辆引擎最好通过扭矩转换器驱动。输出轴32最好通过差速器驱动车轮。后周转轮系传动总成如上述第一实施例中所述。
前共面齿轮组36包括具有外轮齿38的太阳齿轮，具有内轮齿40的环形齿轮，承载器42，及由该承载器支承的周转齿轮44。偏心轮的内轮齿46啮合太阳齿轮的外轮齿38。偏心轮的外轮齿48啮合环形齿轮的内轮齿40。承载器42可驱动地连接到输入轴30。
离合器72、74和76及制动器78、80和82最好为液压驱动摩擦离合器，当施加液压时其可解离地连接两个构件，当释放液压时断开两个构件的连接。离合器72将前共面齿轮组的环形齿轮可解离地连接到行星齿轮组的太阳齿轮。离合器74将前共面齿轮组的环形齿轮可解离地连接到第二共面齿轮组的太阳齿轮。离合器76将齿轮箱输入轴30可解离地连接到行星齿轮组和第二共面齿轮组的承载器上。制动器78将行星齿轮组的太阳齿轮可解离地连接到变速箱34。制动器80将行星齿轮组和第二共面齿轮组的承载器可解离地连接到变速箱34。制动器82将前共面齿轮组的太阳齿轮可解离地连接到变速箱34。
如图6所示，通过将液压施加到离合器和制动器中的其中三个来选择传动比。通过应用离合器74和制动器80与82使传动系统准备好一档的前进运动。为了转换到二档，当制动器78渐进地啮合时，制动器80渐进地解离。为了从二档转换到三档，当离合器72渐进地啮合时，制动器78渐进地解离。为了从三档转换到四档，当离合器76渐进地啮合时，离合器72渐进地解离。在前四个前进档运行时，制动器82维持在啮合状态。为了从四档转换到五档，当离合器72渐进地啮合时，制动器82渐进地解离。在前五个前进档运行时，离合器74维持在啮合状态。为了从五档转换到六档，当制动器82渐进地啮合时，离合器74渐进地解离。为了从六档转换到七档，当制动器78渐进地啮合时，离合器72渐进地解离。从四档到七档运行时，离合器76维持在啮合状态。
通过应用离合器72和制动器80及82使传动系统准备好后倒运动。
根据本发明的第三实施例的传动系统的示意图如图7所示。输入轴90由车辆引擎最好通过扭矩转换器驱动。输出轴92最好通过差速器驱动车轮。
前共面齿轮组96包括具有外轮齿98的太阳齿轮，具有内轮齿100的环形齿轮，承载器102，及由该承载器支承的周转齿轮104。偏心轮的内轮齿106啮合太阳齿轮的外轮齿98。偏心轮的外轮齿108啮合环形齿轮的内轮齿100。承载器由变速箱94保持，不转动。太阳齿轮可驱动地连接到输入轴90。
后周转轮系传动总成110包括第一太阳齿轮112，第二太阳齿轮122，第一环形齿轮114，第二环形齿轮116，第三环形齿轮124，第一承载器118和第二承载器126。具有外轮齿120和121的第一组行星齿轮由第一承载器118支承。轮齿120与第一太阳齿轮112和第一环形齿轮114都啮合。轮齿121与第二环形齿轮116啮合。较佳地，120和121的轮齿数相同，环形齿轮114和环形齿轮116的轮齿数相同。在这种情况时，环形齿轮114的速度和环形齿轮116的速度将始终相等。另外一种选择，也可以插入行星齿轮，这时，环形齿轮114和环形齿轮116的速度就会有细微差别。承载器118在环形齿轮114和环形齿轮116之间径向延伸并且可驱动地连接到承载器126。第二组行星齿轮128由承载器126支承并与太阳齿轮122和环形齿轮124都啮合。
后周转轮系传动总成具有至少四个构件，每个构件都作为一个单元绕传动轴旋转。第一构件是太阳齿轮112。第二构件是承载器118和环形齿轮124的组合。第三构件是环形齿轮116和承载器126。第四构件是太阳齿轮122。行星齿轮组的动态约束使得第二和第三构件以第一和第四构件的速度的加权平均值的速度旋转，其中权重因子由齿数确定。该权重因子使得第二构件的速度处于第一构件和第三构件的速度之间，第三构件的速度处于第二和第四构件的速度之间。如果第一组行星齿轮是塔式小齿轮，则环形齿轮114为具有处于第二和第四构件速度之间的速度的第五构件。
离合器130、132、134和136及制动器138和140最好是液压驱动摩擦离合器，当施加液压时其可解离地连接两个构件，当释放液压时断开这些构件的连接。离合器130将齿轮箱输入轴90可解离地连接到太阳齿轮122。离合器132将前共面齿轮组的环形齿轮可解离地连接到太阳齿轮122。离合器134将前共面齿轮组的环形齿轮可解离地连接到太阳齿轮112。离合器136将齿轮箱输入轴90可解离地连接到环形齿轮116和承载器126。制动器138将太阳齿轮122可解离地连接到变速箱94。制动器140将环形齿轮114可解离地连接到变速箱94，这将环形齿轮116和承载器126的速度限定到等于或接近零的值。
如图9所示，通过将液压施加到离合器和制动器中的其中两个来选择传动比。通过应用离合器134和制动器140使传动系统准备好一档的前进运动。为了转换到二档，当制动器138渐进地啮合时，制动器140渐进地解离。为了从二档转换到三档，当离合器132渐进地啮合时，制动器138渐进地解离。为了从三档转换到四档，当离合器130渐进地啮合时，离合器132渐进地解离。为了从四档转换到五档，当离合器136渐进地啮合时，离合器130渐进地解离。在前五个前进档运行时，离合器134维持在啮合状态。为了从五档转换到六档，当离合器130渐进地啮合时，离合器134渐进地解离。为了从六档转换到七档，当离合器132渐进地啮合时，离合器130渐进地解离。为了从七档转换到八档，当制动器138渐进地啮合时，离合器132渐进地解离。从五档到八档运行时，离合器136维持在啮合状态。
通过应用离合器132和制动器140，使传动系统准备好后倒运动。如果需要，可以通过在渐进地啮合离合器130时渐进地解离离合器132使传动系统转换成第二后倒比，此时离合器140维持在啮合状态。
根据专利法的规定，已经说明了较佳的实施方式。但是，应注意的是可以实施其它与上述描述和说明的实施方式不同的可选实施方式。