CN101008432B - 多速变速器 - Google Patents

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Abstract

提供一种变速器，其包括具有相应的第一元件、第二元件和第三元件的行星齿轮组和具有相应的第一元件、第二元件、第三元件、第四元件和第五元件的复式齿轮组。该变速器还包括多个选择性啮合的扭矩传递装置，其配置成将行星齿轮组和复式齿轮组的选定元件选择性地相互连接以便一致旋转，由此在输入元件和输出元件之间提供多个前进速比和至少一个后退速比。

Description

多速变速器
技术领域
本发明涉及具有行星齿轮布置和拉威挪式(Ravigneaux-style)齿轮布置的动力传动装置。
背景技术
客车包括包含有发动机、多级变速器和差速传动或最终传动的动力系统。通过允许发动机在其扭矩范围中多次地进行操作，多级变速器可增大车辆的总体工作范围。在变速器中可用的前进速比的数量确定发动机扭矩范围的重复次数。早先的自动变速器具有两个速度范围。这严重地制约了车辆的总速度范围，因此需要相对大的能够产生较宽的速度和扭矩范围的发动机。这就使发动机在运转过程中工作在特定的燃油消耗点上，而不是工作在最佳的效率点。因此，手动变速的(副轴传动装置)是最受欢迎的。
随着三速和四速自动变速器的出现，自动变速的(行星齿轮)变速器也随着电动回转的普及而更加流行。这些变速器改进了工作性能和车辆的燃油经济性。在正常的车辆加速下通过使比率交换大体上不被驾驶员察觉到，来使增多数量的速比减小比率之间的步长，并因此改进变速器的变换性质。
有人建议前进速比的数量增大到六或者更大。在1978年1月31日公布的Polak的美国专利No.4,070,927以及在2002年7月23日公布的Raghavan和Usoro的美国专利No.6,422,969中公开了这种六速变速器。
六速变速器可提供超越四速和五速变速器的优点，包括改进的车辆加速度和改进的燃油经济性。尽管许多卡车使用了具有六个或更多前进速比的动力传动装置，但是由于这些传动装置的尺寸和复杂性，客车仍然制造有三速和四速自动变速器和相对少的五速或六速变速器。
在公布的Raghavan，Bucknor和Usoro的美国专利No.6,623,397中公开了七速变速器。在公布的Haka的美国专利No.6,425,841中公开了八速变速器。Haka的变速器利用包括两个制动器和两个离合器的三个行星齿轮组和六个扭矩传递装置来提供八个前进速比和一个后退速比。行星齿轮组中的一个齿轮定位和操作成形成两个固定速度输入元件，用于保持两个行星齿轮组。七速、八速和九速变速器在加速度和燃油经济性方面进一步提供了超越六速变速器的改进。然而，象上面描述的六速变速器一样，由于复杂性、尺寸和成本的原因，也已经不再对七速、八速和九速变速器进行研究。
发明内容
提供一种具有输入元件、输出元件和静止元件的变速器。行星齿轮组包括相应的第一元件、第二元件和第三元件。复式齿轮组包括相应的第一元件、第二元件、第三元件、第四元件和第五元件。行星齿轮组的第一元件连续可操作地与输入元件连接，以便与其一致旋转。复式齿轮组的第一元件连续可操作地与输出元件连接，以便与其一致旋转。
该变速器还包括第一扭矩传递装置、第二扭矩传递装置、第三扭矩传递装置、第四扭矩传递装置、第五扭矩传递装置、第六扭矩传递装置和第七扭矩传递装置，这些扭矩传递装置操作成选择性地使行星齿轮组和复式齿轮组的元件与静止元件连接，或者与行星齿轮组或复式齿轮组的其它元件连接，从而至少提供七个前进速比和一个后退速比。
本发明还提出了一种变速器，包括：输入元件；输出元件；静止元件；行星齿轮组，其包括第一中心齿轮元件、第一环形齿轮元件和第一行星架元件；复式齿轮组，其包括第二中心齿轮元件、第三中心齿轮元件、第二环形齿轮元件、第三环形齿轮元件、第二行星架元件、可旋转地与第二行星架元件连接并啮合所述第二中心齿轮元件和所述第二环形齿轮元件的第一行星齿轮元件以及可旋转地与第二行星架元件连接并啮合所述第三中心齿轮元件、所述第一行星齿轮元件和所述第三环形齿轮元件的第二行星齿轮元件；所述第一中心齿轮元件连续操作地与所述输入元件连接；所述第三环形齿轮元件连续操作地与所述输出元件连接；以及第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七扭矩传递装置操作成选择性地使所述行星齿轮组和所述复式齿轮组的元件与所述静止元件或所述行星齿轮组或所述复式齿轮组的其它元件连接，从而提供至少七个前进速比。
通过下面结合附图对实施本发明的最佳方式的详细描述，很容易明白本发明的上面的特征和优点以及其它特征和优点。
附图说明
图1是根据本发明的变速器的示意性表示；和
图2是示出了和图1的变速器一起使用的换档逻辑的比率表和真值表。
具体实施方式
参考图1，它示意性地示出了车辆的变速器10。该变速器10包括行星齿轮组14和复式齿轮组16。行星齿轮组14包括中心齿轮元件18、环形齿轮元件22和行星架元件26。行星架元件26可旋转地支撑行星齿轮元件30，行星小齿轮元件30与环形齿轮元件22和中心齿轮元件18啮合。
复式齿轮组16包括中心齿轮元件34、中心齿轮元件38、环形齿轮元件42、环形齿轮元件46和行星架元件50。行星架元件50可旋转地支撑行星齿轮元件54和行星齿轮元件58。行星齿轮元件54与中心齿轮元件38和环形齿轮元件46啮合。行星齿轮元件58与中心齿轮元件34、环形齿轮元件42和行星齿轮元件54啮合。复式齿轮组16是拉威挪齿轮组，其中长齿轮54并不属于中心齿轮34和环形齿轮42之间的相同运动链。
应该注意，在权利要求书中使用的地方，行星齿轮组或复式齿轮组的第一、第二、第三、第四和第五元件不必表示特定类型的元件；因此，例如，第一元件可以是环形齿轮元件、中心齿轮元件或行星架元件中的任何一个。
变速器包括诸如输入轴62的输入元件。输入轴62与中心齿轮元件18连续连接，以便与其一致旋转。输入轴62可直接地或通过变矩器(未示出)与诸如曲轴的发动机(未示出)的输出元件连接。输出元件如输出轴66与环形齿轮元件42连续连接，以便与其一致旋转。输出轴66可将车辆最终传动系统(未示出)与车辆驱动轮(未示出)或其它牵引装置连接。轴70与行星架元件50连续连接，以便与其一致旋转。套管74围绕轴70共心地定位，并与中心齿轮元件34连续连接，以便与其一致旋转。
变速器10包括多个选择性啮合的扭矩传递装置或离合器C1-C7。离合器C1是选择性啮合地将环形齿轮元件22接地到静止元件如变速箱壳78上的制动器。离合器C2是选择性啮合地将行星架元件26接地到变速箱壳78上的制动器。离合器C3选择性啮合地将行星架元件26与中心齿轮元件38耦合以与其一致旋转。离合器C4选择性啮合地将环形齿轮元件22耦合到环形齿轮元件46以与其一致旋转。离合器C5选择性啮合地将行星架元件26与套管74和中心齿轮元件34耦合以与其一致旋转。离合器C6选择性啮合地将输入轴62和中心齿轮元件18与套管74和中心齿轮元件34耦合以与其一致旋转。离合器C7选择性啮合地将输入轴62和中心齿轮元件18与轴70和行星架元件50耦合以与其一致旋转。
优选使用一电子控制单元(未示出)，以便通过液压致动装置以本领域技术人员理解的方式控制扭矩传递装置C1-C7的啮合。
参考图2，它示出了用于离合器C1-C7的换档逻辑顺序，该顺序提供了输入元件和输出元件之间的七个前进速比和一个后退速比。参考图1和2，当啮合离合器C1、C3和C4时可实现第一前进速比。当啮合离合器C1、C3和C5时可实现第二前进速比。当啮合离合器C1、C3和C6时可实现第三前进速比。当啮合离合器C1、C3和C7时可实现第四前进速比。当啮合离合器C1、C7和C6时可实现第五前进速比。当啮合离合器C1、C7和C5时可实现第六前进速比。当啮合离合器C2、C5和C7时可实现第七前进速比。当啮合离合器C2、C3和C4时可实现后退速比。
应该注意，从图2中可以看出，通过一次转换位移可以实现所有相邻的前进速比之间的单级速比交换，其中仅释放一个离合器，并啮合一个离合器以实现速比变换。还应该注意，行星齿轮组在第一速比至第六速比中产生低速传动比。
尽管已经详细地描述了实施本发明的最佳方式，但是那些熟知本发明涉及的技术的人员将认识到各种可替换的设计和实施例，从而在随附权利要求的范围内实施本发明。

Claims (2)

1.一种变速器，包括：
输入元件；输出元件；静止元件；
行星齿轮组，其包括第一中心齿轮元件、第一环形齿轮元件和第一行星架元件；
其特征在于，所述变速器还包括：
复式齿轮组，其包括第二中心齿轮元件、第三中心齿轮元件、第二环形齿轮元件、第三环形齿轮元件、第二行星架元件、可旋转地与第二行星架元件连接并啮合所述第二中心齿轮元件和所述第二环形齿轮元件的第一行星齿轮元件以及可旋转地与第二行星架元件连接并啮合所述第三中心齿轮元件、所述第一行星齿轮元件和所述第三环形齿轮元件的第二行星齿轮元件；
所述第一中心齿轮元件连续操作地与所述输入元件连接；所述第三环形齿轮元件连续操作地与所述输出元件连接；以及
第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七扭矩传递装置，其中所述第一扭矩传递装置配置成选择性地使所述第一环形齿轮元件与所述静止元件耦合，所述第二扭矩传递装置配置成选择性地使所述第一行星架元件与所述静止元件耦合，所述第三扭矩传递装置配置成选择性地耦合所述第一行星架元件和所述第二中心齿轮元件以便一致旋转，所述第四扭矩传递装置配置成选择性地耦合所述第一环形齿轮元件和所述第二环形齿轮元件以便一致旋转，所述第五扭矩传递装置配置成选择性地耦合所述第一行星架元件和所述第三中心齿轮元件以便一致旋转，所述第六扭矩传递装置配置成选择性地使所述输入元件和所述第一中心齿轮元件与所述第三中心齿轮元件耦合以便一致旋转，以及所述第七扭矩传递装置配置成选择性地使所述输入元件和所述第一中心齿轮元件与所述第二行星架元件耦合以便一致旋转，从而提供至少七个前进速比。
2.根据权利要求1的变速器，其中相邻前进速比之间的单级速比交换通过单个扭矩传递装置的切换实现。
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