用于车辆的自动变速机的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种安装在车辆上的自动变速机。
【背景技术】
[0002]在美国US 2012/0283064 A中描述了一种关于自动变速机的发明。在US 2012/0283064 A中描述的自动变速机包括四个行星齿轮组和六个接合机构。自动变速机能够选择性地设定九个前进速度级以及一个后退速度级中的一个。六个接合机构中的四个接合机构为摩擦离合器。其余两个接合机构为爪形离合器(dog clutch)。通过操作这六个接合机构中的三个接合机构以使三个接合机构同时处于接合状态来设定每个速度级。当执行伴随使爪形离合器中的开放状态的爪形离合器接合的操作或者使爪形离合器中的接合状态的爪形离合器开放的操作的变速时，与变速无关的至少一个摩擦离合器的扭矩容量增大。从而，所期望的爪形离合器以其中通过爪形离合器接合的转动部件的转速彼此同步的状态或者其中在转动部件之间基本上没有施加负载的状态而操作。
[0003]在US 2012/0283064 A中描述的自动变速机中，通过操作四个摩擦离合器和两个爪形离合器，四个行星齿轮组的转动元件之中的耦接关系或固定元件改变。通过该改变允许九个前进速度级将被设定。因为速度级的数量大，有可能扩大允许通过变速机而设定的齿轮比的范围。作为替换，有可能降低相邻的速度级之间的齿轮比的段差(step)。
【发明内容】
[0004]在US 2012/0283064 A中描述的变速机中，与现有的变速机相比，存在每个摩擦离合器的耐久性下降的问题。原因将于下文中描述。在US 2012/0283064 A中描述的变速机中，如上所述当期望的爪形离合器被操作时至少一个摩擦离合器被接合。例如，当爪形离合器被接合时，为了使通过爪形离合器接合的转动部件的转速同步，至少一个摩擦离合器被接合。作为替换，当爪形离合器被开放时，为了不在接合的转动部件之间施加负载，至少一个摩擦离合器被接合。在这些情况下被接合的摩擦离合器与期望的速度级的设定无关。从而，在US 2012/0283064 A中描述的变速机中，与摩擦离合器中每者仅为了设定速度级而被接合的情况相比，摩擦离合器中每者的摩擦材料上的负载增加。因此，存在每个摩擦离合器的耐久性下降的问题，以及引申开来，变速机的耐久性下降。
[0005]本发明提供一种用于车辆的自动变速机，其能够用尽可能简单的配置而设定大数量的速度级，且其具有高耐久性。
[0006]本发明的一个方面提供一种用于车辆的自动变速机。自动变速机包括第一转动部件、第二转动部件、第三转动部件和多个接合机构。多个接合机构包括第一接合机构、第二接合机构及除第一接合机构或第二接合机构以外的其它接合机构。多个速度级通过选择性地接合多个接合机构而设定。多个速度级包括中间速度级，具有比中间速度级更低的速度比的至少一个高速度级，以及具有比中间速度级更高的速度比的至少一个低速度级。第一接合机构被配置为选择性地将第一转动部件接合到第二转动部件。第一接合机构被配置为(a)当至少一个高速度级被设定时被接合，(b)当至少一个低速度级被设定时被开放，(c)在从至少一个高速度级变速到中间速度级时被保持于接合的状态，及(d)在从至少一个低速度级变速到中间速度级时被保持于开放的状态。第二接合机构被配置为选择性地将第一转动部件与第三转动部件接合。第二接合机构被配置为(i)当至少一个高速度级被设定时被开放，(ii)当至少一个低速度级被设定时被接合，(iii)在从至少一个高速度级变速到中间速度级时被保持于开放的状态，及(iv)在从至少一个低速度级变速到中间速度级时被保持于接合的状态。第一接合机构或第二接合机构中的至少一个为爪形离合器。自动变速机被配置以使当中间速度级被设定时，通过爪形离合器被耦接到第一转动部件的第二转动部件或第三转动部件中的至少一个的转速与第一转动部件的转速一致。
[0007]根据以上方面，有可能设定至少三个速度级，S卩，为预定的速度级的中间速度级、在比中间速度级更高速度侧的高速度级以及在比中间速度级更低速度侧的低速度级。在从低速度级或高速度级变速到中间速度级时，通过在第一接合机构和第二接合机构中的每一个的接合或开放的状态被保持的同时控制除第一接合机构或第二接合机构之外的其它接合机构的操作，而允许中间速度级将被设定。在中间速度级被设定的状态下，第一转动部件的转速与通过爪形离合器被耦接到第一转动部件的第二转动部件或第三转动部件中的至少一个的转速一致。即，在中间速度级被设定的状态下，通过爪形离合器被接合或被开放的转动部件的转速互相同步。从而，有可能容易地接合开放的爪形离合器。当爪形离合器已被接合时，有可能将形离合器置于无负载或基本上无负载的状态。从而，有可能容易地开放接合的爪形离合器。因此，即使当第一接合机构或第二接合机构中的至少一个为爪形离合器时，第一接合机构和第二接合机构每者通过设定中间速度级也容易地被接合或开放。因此，通过在中间速度级被设定的状态下改变第一接合机构和第二接合机构中的每一个的接合或开放的状态，并控制除第一接合机构或第二接合机构之外的其它接合机构的操作，有可能容易地执行从低速度级升速(upshift)到高速度级以及从高速度级降速(downshift)至Ij低速度级两者。从而，有可能使通过爪形离合器耦接的转动部件的转速互相一致，而无需设置任何特殊装置或机构。作为替换，有可能使通过爪形离合器耦接的转动部件的转速互相一致，而无需执行任何特殊的控制。因此，有可能采用简单的配置，容易地改变包括至少一个爪形离合器的第一接合机构和第二接合机构中的每一个的接合或开放的状态。因为除第一接合机构或第二接合机构之外的其它接合机构仅为了操作爪形离合器而不被接合，因此有可能用于防止这些其它接合机构上的负载的增加。结果是，有可能改进车辆自动变速机的耐久性。
[0008]通过控制其它接合机构的操作并改变第一接合机构和第二接合机构中的每一个的接合或开放的状态，除中间速度级以外，有可能设定在比中间速度级更低速度侧的低速度级，以及在比中间速度级更高速度侧的高速度级。因此，响应于包括至少一个爪形离合器的第一接合机构和第二接合机构的操作，有可能容易地设定包括中间速度级的至少三个的多个速度级。
[0009]在以上方面中，中间速度级可为具有速度比为“I”的速度级。
[0010]根据以上方面，响应于包括至少一个爪形离合器的第一接合机构和第二接合机构的操作，有可能容易地设定包括在具有速度比为“I”的速度级两侧的减速速度级和加速速度级的多个速度级。
[0011]在以上方面中，第一接合机构和第二接合机构可为爪形离合器。自动变速机可被配置以使当中间速度级被设定时，所有第一转动部件的转速、第二转动部件的转速和第三转动部件的转速互相一致。
[0012]根据以上方面，有可能通过在保持均为爪形离合器的第一接合机构和第二接合机构中的每一个的接合或开放的状态的同时，控制除第一接合机构或第二接合机构之外的其它接合机构的操作，而设定中间速度级。在中间速度级被设定的状态下，所有第一转动部件的转速、第二转动部件的转速和第三转动部件的转速互相一致。即，在中间速度级被设定的状态下，所有通过爪形离合器接合或开放的转动部件的转速互相同步。从而，有可能容易地接合开放的爪形离合器。当爪形离合器已被接合时，有可能将爪形离合器置于无负载或基本上无负载的状态。从而，有可能容易地开放接合的爪形离合器。因此，通过在中间速度级被设定的状态下改变第一接合机构和第二接合机构中的每一个的接合或开放的状态，并控制除第一接合机构或第二接合机构之外的其它接合机构的操作，有可能容易地执行从低速度级升速至高速度级以及从高速度级降速至低速度级两者。
[0013]在以上方面中，自动变速机可进一步包括输出轴及布置在第一转动部件和输出轴之间的四个行星齿轮系。第一转动部件可为输入轴。
[0014]根据以上方面，根据本发明的车辆自动变速机可包括多个接合机构和四个行星齿轮系。多个接合机构包括第一接合机构和第二接合机构(包括以上描述的至少一个爪形离合器)，及除第一接合机构或第二接合机构之外的其它接合机构。
[0015]在以上方面中，第一接合机构和第二接合机构每者可被布置，以使在四个行星齿轮系的共线图中，以第一转动部件、第二转动部件和第三转动部件的转速相同的直线来表不O
[0016]根据以上方面，包括至少一个爪形离合器的第一接合机构和第二接合机构被布置在包括以上描述的四个行星齿轮系的车辆自动变速机中，以使在四个行星齿轮系的共线图中以相同的预定转速的线来表示。从而，在用作第一接合机构或第二接合机构的至少一个爪形离合器处于接合状态的状态中，通过爪形离合器接合的两个转动部件的转速以预定转速而互相一致。因此，通过接合除第一接合机构或第二接合机构之外的其它接合机构来设定中间速度级，有可能使用作第一接合机构或第二接合机构中的至少一个的至少一个爪形离合器的转动部件的转速互相一致。结果是，用作第一接合机构或第二接合机构中的至少一个的至少一个爪形离合器被置于可易操作状态。
[0017]在以上方面中，四个行星齿轮系可从靠近输入轴的一侧以第一行星齿轮系、第二行星齿轮系、第三行星齿轮系和第四行星齿轮系的顺序布置。第一行星齿轮系可包括第一转动元件、第二转动元件和第三转动元件。第二行星齿轮系可包括第四转动元件、第五转动元件和第六转动元件。第三行星齿轮系可包括第七转动元件、第八转动元件和第九转动元件。第四行星齿轮系可包括第十转动元件、第十一转动元件和第十二转动元件。其它接合机构可包括第一摩擦离合器、第二摩擦离合器、第三摩擦离合器、第一摩擦制动器、第二摩擦制动器和第三摩擦制动器。第一摩擦离合器可被配置为选择性地将第一转动元件和第四转动元件耦接到输入轴。第二摩擦离合器可被配置为选择性地将第二转动元件耦接到输入轴。第三摩擦离合器可被配置为选择性地将第三转动元件和第六转动元件耦接到输入轴。第一摩擦制动器可被配置为选择性地将第三转动元件和第六转动元件中的每一个固定于不可转动状态。第二摩擦制动器可被配置为选择性地将第二转动元件固定于不可转动状态。第三摩擦制动器可被配置为选择性地将第三行星齿轮系的转动元件或第四行星齿轮系的转动元件中的至少一个固定于不可转动状态。第二转动部件可为第七转动元件、第八转动元件和第九转动元件中的任何一个。第三转动部件可为第十转动元件、第十一转动元件和第十二转动元件中的任何一个。第一接合机构和第二接合机构可为爪形离合器。
[0018]自动变速机可被配置为设定十二个前进速度级和一个后退速度级。
[0019]根据以上方面，能够设定十二个前进速度级和一个后退速度级的车辆自动变速机可由四个行星齿轮系和包括两个爪形离合器的八个接合机构所组成。
[0020]在以上方面中，四个行星齿轮系可从靠近输入轴的一侧以第一行星齿轮系、第二行星齿轮系、第三行星齿轮系和第四行星齿轮系的顺序布置。第一行星齿轮系可包括第一转动元件、第二转动元件和第三转动元件。第二行星齿轮系可包括第四转动元件、第五转动元件和第六转动元件。第三行星齿轮系可包括第七转动元件、第八转动元件和第九转动元件。第四行星齿轮系可包括第十转动元件、第十一转动元件和第十二转动元件。其它接合机构可包括第一摩擦离合器、第二摩擦离合器、第三摩擦离合器、第一摩擦制动器、第二摩擦制动器、第三摩擦制动器和第四摩擦制动器。第一摩擦离合器可被配置为选择性地将第四转动元件耦接到输入轴。第二摩擦离合器可被配置为选择性地将第六转动元件耦接到输入轴。第三摩擦离合器可被配置为选择性地将第三转动元件耦接到第二行星齿轮系的转动元件中的任何两个。第一摩擦制动器可被配置为选择性地将第二转动元件固定于不可转动状态。第二摩擦制动器可被配置为选择性地将第三转动元件固定于不可转动状态。第三摩擦制动器可被配置为选择性地将第六转动元件固定于不可转动状态。第四摩擦制动器可被配置为选择性地将第三行星齿轮系的转动元件或第四行星齿轮系的转动元件中的至少一个固定于不可转动状态。第二转动部件可为第七转动元件、第八转动元件和第九转动元件中的任何一个。第三转动部件可为第十转动元件、第十一转动元件和第十二转动元件中的任何一个。第一接合机构和第二接合机构可为爪形离合器。
[0021 ]自动变速机可被配置为设定十二个前进速度级和一个后退速度级。
[0022]根据以上方面，能够设定十二个前进速度级和一个后退速度级的车辆自动变速机可由四个行星齿轮系和包括两个爪形离合器的九个接合机构所组成。
[0023]在以上方面中，自动变速机可进一步包括输出轴、前变速机单元和后变速机单元。第一转动部件可为输入轴。前变速机单元可被配置以使当其它接合机构中的至少任何两个被接合时，构成前变速机单元的转动元件以与第一转动部件相同的转速整体转动。后变速机单元可包括多个行星齿轮系。后变速机单元可包括第一元件、第二元件、第三元件和第四元件，其通过将多个行星齿轮系中的预定转动元件互相耦接而互相差动转动。第二转动部件可为第一元件。第一接合机构可被设置在第一元件和输入轴之间。第三转动部件可为第二元件。第二接合机构可被设置在第二元件和输入轴之间。第三元件可被耦接到构成前变速机单元的转动元件中的任何一个。第四元件可被耦接到输出轴。
[0024]根据以上方面，车辆自动变速机由输出轴、前变速机单元和后变速机单元所组成。前变速机单元被配置以使通过接合除第一接合机构或第二接合机构以外的预定的两个接合机构，整个前变速机单元整体地以与输入轴相同的转速转动。后变速机单元被配置以使第一元件通过接合第一接合机构被耦接到输入轴且第二元件通过接合第二接合机构被耦接到输入轴。因此，通过将前变速机单元设定到前变速机单元以与输入轴相同的转速转动的状态以及接合第一接合机构或第二接合机构，整个前变速机单元和后变速机单元中的每一个以与输入轴相同的转速转动。即，输入轴和输出轴以相同的转速转动，且具有速度比I的被称作直接耦接的速度级被设定。从而，在第一接合机构和第二接合机构中的一个被接合的状态中，通过控制除第一接合机构或第二接合机构之外的其它接合机构的操作，有可能设定直接耦接的速度级。在通过接合第一接合机构并开放第二接合机构而设定的直接耦接的速度级的状态中，通过控制其它接合机构的操作，有可能设定高速度级。在通过接合第二接合机构并开放第一接合机构而设定的直接耦接的速度级的状态中，通过控制其它接合机构的操作，有可能设定低速度级。即，这种情况的直接耦接的速度级为根据本发明的中间速度级，且可通过在第一接合机构和第二接合机构中的一个被接合的状态中，控制除第一接合机构或第二接合机构之外的其它接合机构的操作而设定中间速度级。在中间速度级(即直接耦接的速度级)被设定的状态中，甚至当第一接合机构或第二接合机构中的至少一个为爪形离合器时，有可能容易地改变第一接合机构和第二接合机构中的每一个的接合或开放的状态。例如，通过容易地接合第二接合机构，有可能从第一接合机构被接合和第二接合机构被开放的状态变成第一接合机构和第二接合机构两者均被接合的状态。通过容易地开放第一接合机构，有可能从该状态变成第一接合机构被开放且第二接合机构被接合的状态。同样地，通过容易地接合第一接合机构，有可能从第一接合机构被开放且第二接合机构被接合的状态变成第一接合机构和第二接合机构两者被接合的状态。通过容易地开放第二接合机构，有可能从该状态变成第一接合机构被接合且第二接合机构被开放的状态。用这种方式，一旦通过从第一接合机构和第二接合机构中的一个被接合的状态变成第一接合机构和第二接合机构两者被接合的状态，就有可能容易地改变第一接合机构和第二接合机构中每一个的接合或开放的状态。即，有可能容易地交换第一接合机构和第二接合机构之间的传递扭矩。因此，有可能适当地设定至少三个速度级，即，低速度级、中间速度级和高速度级，所以有可能适当地进行于其间的变速。
[0025]在以上方面中，后变速机单元的第一元件、第二元件、第三元件和第四元件可基于共线图中的多个行星齿轮系之中的齿轮比，由间隔地互相平行布置的四条线段所表示。后变速机单元的第一元件、第二元件、第三元件和第四元件中每个的转速可由共线图中与四条线段相交的基线的距离来表示。在共线图中，可通过由两点所决定的直线来表示至少一个高速度级，该两点为指示第三元件的转速的点和指示接合的第一接合机构的转速的点。在共线图中，可通过由两点所决定的直线来表示至少一个低速度级，该两点为指示第三元件的转速的点和指示接合的第二接合机构的转速的点。在共线图中，可通过由两点所决定的直线来表示中间速度级，该两点为指示接合的第一接合机构的转速的点和指示接合的第二接合机构的转速的点。
[0026]根据以上方面，在第一接合机构被接合的状态中通过控制除第一接合机构或第二接合机构之外的其它接合机构的操作，耦接到前变速机单元的后变速机单元的第三元件的转速被多步设定。从而，有可能设定多个高速度级。在第二接合机构被接合的状态中通过控制除第一接合机构或第二接合机构之外的其它接合机构的操作，耦接到前变速机单元的后变速机单元的第三元件的转速被多步设定。从而，有可能设定多个低速度级。经由中间速度级，有可能容易地进行在高速度级和低速度级之间的变速。如上所述，在中间速度级被设定的状态下，有可能容易地交换在第一接合机构和第二接合机构之间的传递扭矩。因此，有可能适当地进行在高速度级和低速度级之间的变速，所以有可能适当地设定多个速度级。
【附图说明】
[0027]本发明的示例性实施例的特点、优势、及技术和工业意义将参照附图描述如下，附图中相同的标号指示相同的元件，且在附图中:
[0028]图1为用于说明根据本发明的车辆自动变速机的齿轮系的示例的图；
[0029]图2为示出对应于由图1所示的车辆自动变速机设定的每个速度级的接合机构的接合和开放状态的表；
[0030]图3为示出在图1所示的车辆自动变速机中所使用的每个行星齿轮系的转动元件的状态的共线图；
[0031]图4为用于说明根据本发明的自动变速机的齿轮系的另一示例的图；
[0032]图5为示出对应于由图4所示的车辆自动变速机设定的每个速度级的接合机构的接合和开放状态的表；
[0033]图6为示出在图4所示的车辆自动变速机中所使用的每个行星齿轮系的转动元件的状态的共线图；
[0034]图7为用于说明根据本发明的车辆自动变速机中所使用的行星齿轮系和接合机构的组合的变形的图；
[0035]图8为用于说明根据本发明的车辆自动变速机中所使用的行星齿轮系和接合机构的组合的变形的图；
[0036]图9为用于说明根据本发明的车辆自动变速机中所使用的行星齿轮系和接合机构的组合的变形的图；
[0037]图10为用于说明根据本发明的车辆自动变速机中所使用的行星齿轮系和接合机构的组合的变形的图；
[0038]图11为用于说明根据本发明的车辆自动变速机中所使用的行星齿轮系和接合机构的组合的变形的图；
[0039]图12为用于说明根据本发明的车辆自动变速机中所使用的行星齿轮系和接合机构的组合的变形的图；
[0040]图13为用于说明根据本发明的车辆自动变速机中所使用的第一接合机构和第二接合机构的另一配置示例的图；
[0041]图14为用于说明根据本发明的车辆自动变速机中所使用的第一接合机构和第二接合机构的另一配置示例的图；以及
[0042]图15A至图15D为用于说明根据本发明的车辆自动变速机的另一配置示例和操作原理的