CN101191535A - 多速变速器 - Google Patents

Abstract

公开了一种具有一输入件、一输出件、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、一第一连接件、一第二连接件和六个扭矩传递机构的变速器。该扭矩传递机构可选啮合成至少三个组合，在输入件和输出件之间建立至少八个前进速比和至少一个后退速比。每个行星齿轮组具有第一、第二和第三构件。该六个扭矩传递机构可选啮合连接第一、第二和第三构件之一与另一第一、第二和第三构件。

Description

多速变速器

相关申请的参考文件

【0001】本申请要求一项美国临时专利申请的优先权，该申请的申请号是NO.60/866702，申请日为2006年11月21日。本申请公开的内容参考引入该美国专利。

技术领域

【0002】本申请涉及一种具有多个行星齿轮组和扭矩传递装置、通过选择性地啮合而获得多个齿轮变速比的多速变速器。

背景技术

【0003】典型的多速变速器使用摩擦离合器和行星齿轮装置的组合获得多个齿轮变速比。通常齿轮组的数量和位置由其包装、成本和需要的速比决定。

【0004】尽管传统变速器达到它们的预定目的，但是设计更轻和更紧凑的车辆时需要一种新的改进的变速器结构。相应地，需要成本低廉和机构紧凑的多速变速器。

发明内容

【0005】提供了一种具有一输入件、一输出件、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、一第一连接件、一第二连接件和六个扭矩传递机构的变速器。该扭矩传递机构可选择地啮合成至少三个组合，在输入件和输出件之间建立至少八个前进速比和至少一个后退速比。每个行星齿轮组具有第一、第二和第三构件。第一连接件持续地连接第一行星齿轮组的第一构件与一静止元件。第二连接件持续地连接第二行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的第三构件。该六个扭矩传递机构可选啮合连接第一、第二和第三构件之一与另外的第一、第二和第三构件。

【0006】本发明的另一方面，六个扭矩传递机构的第一构件可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的第三构件与输入件。

【0007】本发明的另一方面，六个扭矩传递机构的第二构件可选地啮合从而连接第二行星齿轮组的第二构件与输入件。

【0008】本发明的另一方面，六个扭矩传递机构的第三构件可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的第一构件。

【0009】本发明的另一方面，六个扭矩传递机构的第四构件可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的第二构件与第三行星齿轮组的第一构件。

【0010】本发明的另一方面，六个扭矩传递机构的第五构件可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的第二构件与第二行星齿轮组的第二构件。

【0011】本发明的另一方面，六个扭矩传递机构的第六构件可选地啮合从而连接第三行星齿轮组的第三构件与静止件。

【0012】本发明的另一方面，扭矩传递机构为离合器。

【0013】本发明的另一方面，第一构件为太阳轮，第二构件为齿圈，第三构件为行星架。

【0014】本发明的另一方面，输入件持续地连接第二行星齿轮组的第一构件，输出件持续地连接第三行星齿轮组的第二构件。

【0015】本发明的另一方面，提供了一种具有一输入件、一输出件、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、一第一连接件、一第二连接件和六个扭矩传递机构的变速器。该第一行星齿轮组具有一太阳轮、一第一齿圈、第二齿圈和行星架。该第二行星齿轮组具有一太阳轮、一齿圈和行星架。该第三行星齿轮组具有一太阳轮、一齿圈和行星架。输入件持续地连接第二行星齿轮组的太阳轮，输出件持续地连接第三行星齿轮组的齿圈。第一连接件持续地连接第一行星齿轮组的太阳轮与一静止件。第二连接件持续地连接第二行星齿轮组的行星架与第三行星齿轮组的行星架。第一扭矩传递机构可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的第二齿圈与输入件。第二扭矩传递机构可选地啮合从而连接第二行星齿轮组的齿圈与第二行星齿轮组的太阳轮和输入件。第三扭矩传递机构可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的行星架与第三行星齿轮组的太阳轮。第四扭矩传递机构可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的第一齿圈与第三行星齿轮组的太阳轮。第五扭矩传递机构可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的行星架与第二行星齿轮组的齿圈。第六个扭矩传递机构可选地啮合从而连接第三行星齿轮组的行星架与静止件。这些扭矩传递机构可选啮合成至少三个组合，在输入构件和输出构件之间建立至少八个前进速比和至少一个后退速比。

【0016】上述本发明的特征和优点和其它特征和优点可结合附图与下面对实现本发明的最佳方式的详细描述中得出。

附图说明

【0017】图1是根据本发明一实施例的描述动力从输入端通过齿轮组到达输出端的变速器线状图；

【0018】图2是根据本发明的图1实施例的八速变速器的示意图；

【0019】图3是根据本发明另一实施例的描述动力从输入端通过齿轮组到达输出端的变速器线状图；

【0020】图4是根据本发明的图3实施例的八速变速器的示意图；

【0021】图5是图2和图4中的变速器通过啮合扭矩传递机构选择扭矩比率的真值表。

具体实施方式

【0022】下面的描述实际上仅仅是范例而不是用来限制本发明的内容、应用或使用。

【0023】参照图1，用线图形式描述了八速变速器10的一实施例。线状图示出了像自动变速器这样的机械装置的部件。每条独立的线代表了一个行星齿轮组，其中行星齿轮组的三个基本机械构件分别用节点代表。因此，一条线包括三个节点：一个表示太阳轮，一个表示行星架，一个表示齿圈。每条线上的两个节点之间的相对长度用来表示每个各自的齿轮组的齿圈与太阳轮比率。这些线比率依次用来改变变速器的齿轮速比从而获得合适的比率和比率级数。在多个行星齿轮组的节点之间的机械联轴节或连接用细水平线表示，像离合器和制动器这样的扭矩传递装置用交叉指形式表示。线图的形式、目的和使用的进一步的说明可以从Benford和Leising的SAE Paper 810102“The Lever Analogy：ANew Tool in Transmission Analysis”中获得。

【0024】变速器10包括一输入轴或输入件12；一第一行星齿轮组16，该第一行星齿轮组16具有三个节点，分别为：第一节点22、第二节点24和第三节点28；一第二行星齿轮组18，该第二行星齿轮组18具有三个节点，分别为：第一节点42、第二节点44和第三节点46；一第三行星齿轮组20，该第三行星齿轮组20具有三个节点，分别为：第一节点52、第二节点54和第三节点56以及一输出轴或输出件14。。

【0025】输入件12连接至第二行星齿轮组18的第一节点42。输出件14连接至第三行星齿轮组20的第二节点54。第一行星齿轮组16的第一节点22连接至静止元件或变速器壳体36。第二行星齿轮组18的第三节点46连接至第三行星齿轮组20的第三节点56。

【0026】第一离合器70可选地连接第一行星齿轮组16的第三节点28与输入轴12。第二离合器72可选地连接第二行星齿轮组18第二节点44与输入轴12。第三离合器74可选地连接第一行星齿轮组16的第三节点28与第三行星齿轮组20的第一节点52。第四离合器76可选地连接第一行星齿轮组16的第二节点24与第三行星齿轮组20的第一节点52。第五离合器78可选地连接第一行星齿轮组16的第二节点24与第二行星齿轮组18的第二节点44。制动器80可选地连接第三行星齿轮组20的第三节点56与静止元件或变速器壳体36。

【0027】现在参照图2，棒状图表示了根据本发明的八速变速器10的实施例的示意图。在图2中，继续使用图1中线图的编号方式。图2中相应的示出了离合器、制动器和连接器，而用节点表示的行星齿轮组现在用像太阳轮、齿圈和行星架这样的构件来表示。

【0028】在本发明的一优选实施例中，行星齿轮组16是包括包括一太阳轮22、一齿圈24和一可旋转支撑一组小齿轮32、34的行星架28的行星齿轮组。此外，太阳轮22固定连接至变速器10的壳体36上从而阻止太阳轮22的旋转。齿圈24与第一连接轴或连接件38连接并随之旋转。行星架28与第二连接轴或连接件40和第三连接轴或连接件45连接并随之旋转。小齿轮32、34相互啮合并啮合太阳轮22和齿圈24。

【0029】行星齿轮组18包括太阳轮42、齿圈44和可旋转支撑一组小齿轮48的行星架46。太阳轮42连接至输入轴或输入件12并随之旋转。行星架46与第四连接轴或连接件47连接并随之旋转。小齿轮48啮合太阳轮42和齿圈44。齿圈44与第五连接轴或连接件50连接并随之旋转。

【0030】行星齿轮组20包括一太阳轮52、一齿圈54和一可旋转支撑一组小齿轮58的行星架56。太阳轮52与第六连接轴或连接件60连接并随之旋转。齿圈54与输出轴或输出件14连接并随之旋转。行星架56与第四连接轴或连接件47和第七连接轴或连接件62连接并随之旋转。小齿轮58啮合太阳轮52和齿圈54。

【0031】第一离合器70可选地啮合，将输入轴或输入件12与第三连接轴或连接件45连接。第二离合器72可选地啮合，将输入轴或输入件12与第五连接轴或连接件50连接。第三离合器74可选地啮合，将第二连接轴或连接件40与第六连接轴或连接件60连接。第四离合器76可选地啮合，将齿圈24连接至第六连接轴或连接件60。第五离合器78可选地啮合将第一连接轴或连接件38连接至第五连接轴或连接件50。制动器80可选地啮合将行星架56连接至壳体36从而限制行星架56的转动。

【0032】现在参照图3，根据本发明用线状图的方式公开了八速变速器100的另一实施例。变速器100包括一输入轴或件12、一第一行星齿轮组102，该第一行星齿轮组102具有四个节点，分别为：第一节点22、第二节点24、第三节点104和第四节点106；一第二行星齿轮组18，该第二行星齿轮组18具有三个节点，分别为：第一节点42、第二节点44和第三节点46；一第三行星齿轮组20，该第三行星齿轮组20具有三个节点，分别为：第一节点52、第二节点54和第三节点56以及一输出轴或件14。

【0033】输入件12连接至第二行星齿轮组18的第一节点42。输出件14连接至第三行星齿轮组20的第二节点54。第一行星齿轮组102的第一节点22连接至静止元件或变速器壳体36。第二行星齿轮组18的第三节点46连接至第三行星齿轮组20的第三节点56。

【0034】第一离合器70可选地连接第一行星齿轮组102的第三节点104与输入件12。第二离合器72可选地连接第二行星齿轮组18的第二节点44与输入件12。第三离合器74可选地连接第一行星齿轮组102的第二节点24与第三行星齿轮组20的第一节点52。第四离合器76可选地连接第一行星齿轮组102的第四节点106与第三行星齿轮组20的第一节点52。第五离合器78可选地连接第一行星齿轮组102的第四节点106与第二行星齿轮组18的第二节点44。制动器80可选地连接第三行星齿轮组20的第三节点56与静止元件或变速器壳体36。

【0035】现在参照图4，棒状图表示了根据本发明的八速变速器100的实施例的示意图。在本发明中，输入件12和输出件14是轴或构件，它们将称作此类名称。本领域的技术人员可得出输入轴和输出轴12、14可以是构件而不仅仅是轴。输入轴或件12持续地连接至发动机(未示出)或扭矩变矩器的涡轮(未示出)。输出轴或件14持续地连接至最终的动力单元(未示出)。

【0036】在本实施例中，行星齿轮组102是包括一太阳轮22、两个齿圈24、104和一可旋转支撑小齿轮108(只示出了其中一个)的行星架106的开环行星齿轮组。此外，太阳轮22连接至变速器100的壳体36从而阻止太阳轮22的旋转。齿圈104与第二连接轴或件112连接并随之旋转。行星架106与第三连接轴或件114和第四连接轴或件115连接并随之旋转。小齿轮108啮合太阳轮22和齿圈24、104。因此，行星齿轮组102被认为是开环行星齿轮组。

【0037】行星齿轮组18包括一太阳轮42、一齿圈44和一可旋转支撑一组小齿轮48的行星架46。太阳轮42与输入轴或件12连接并随之旋转。齿圈44与第五连接轴或件116连接并随之旋转。行星架46与第六连接轴或件118连接并随之旋转。小齿轮48啮合太阳轮42和齿圈44。

【0038】行星齿轮组20包括一太阳轮52、一齿圈54和一可旋转支撑一组小齿轮58的行星架56。太阳轮52与第一连接轴或件110连接并随之旋转。齿圈54与输出轴或件14连接并随之旋转。行星架56与第六连接轴或件118和第七连接轴或件122连接并随之旋转。小齿轮58啮合太阳轮52和齿圈54。

【0039】变速器100包括各种各样的扭矩传递机构或装置，这些机构或装置又包括一第一离合器70、一第二离合器72、一第三离合器74、一第四离合器76、一第五离合器78和一制动器80。第一离合器70通过第二连接轴或件112可选地啮合，将输入轴或件12与齿圈104连接。第二离合器72可选地啮合，将输入轴或件12与第五连接轴或件116连接。第四离合器76可选地啮合，将第三连接轴或件114连接至第一连接轴或件110。第三离合器74可选地啮合，将齿圈24与第一连接轴或件110连接。第五离合器78可选地啮合，将第四连接轴或件115连接至第五连接轴或件116。制动器80可选地啮合，将第七连接轴或件122连接至壳体36从而限制行星架56的转动。

【0040】此外，为建立多个前进和后退齿轮速度而对离合器70、72、74、76、78和制动器80的操作或啮合过程是相同的并且贯穿多个实施例中。变速器10和100能以附图5真值表中所示的至少8个前进扭矩比率和两个后退扭矩比率从输入轴或件12将扭矩传递到输出轴或件14。每个前进扭矩比率和后退扭矩比率是通过一个或多个扭矩传递机构(也就是第一离合器70、第二离合器72、第三离合器74、第四离合器76、第五离合器78和制动器80)的啮合而得到的。

【0041】为了建立后退扭矩比率(Rev 1)，按照图5的表列出的方式选择扭矩传递机构或离合器。如图5所示，制动器80、第四离合器76和第一离合器70啮合从而获得后退扭矩比率(Rev 1)。在变速器10和100中制动器80使行星架56连接变速器壳体36。在变速器10中第四离合器76使齿圈24连接至太阳轮52。然而，在变速器100中第四离合器76使行星架106连接至太阳轮52。变速器10的第一离合器70使行星架28连接至太阳轮42和输入轴或件12。然而，变速器100的第一离合器70使第二齿圈104连接至太阳轮42和输入轴或件12。同样地，如图5所示，通过不同的离合器和制动器啮合的组合可以获得八个前进速比和两个后退速比。

【0042】可以理解的是前述对操作过程和变速器10和100的齿轮状态的说明假定了：第一，所有的离合器和制动器不是特定涉及的齿轮状态而是静态或脱离状态，第二，在换档过程中，也就是，改变齿轮状态，在至少相邻的齿轮状态之间，啮合或激活的离合器或制动器将保持啮合或激活。本领域的技术人员可以理解不同的速比与每个扭矩比率有关。使用本发明的实施例得到的齿轮速比的例子在图5中示出。当然，通过选择齿轮的直径、齿数和齿轮轮廓可以得到其它齿轮速比。

【0043】本发明预想减速换档基本上是相应的加速换档(如上述)的相反步骤，几个开车跳档也是可能的(例如，从1st到3rd)。

【0044】上面已经具体描述了本发明的最佳实施方式，熟悉本申请所涉及领域的技术人员会认识到，对于实现本发明的各种改变的设计和实施例都将落于所附权利要求的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种变速器，包括：

一输入件；

一输出件；

分别具有第一、第二和第三构件的第一、第二和第三行星齿轮组；

一第一连接件持续地连接第一行星齿轮组的第一构件与一静止件；

一第二连接件持续地连接第二行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的第三构件；

六个扭矩传递机构可选地啮合从而连接第一、第二和第三构件之一与第一、第二和第三构件中另一个；和

其中扭矩传递机构可选地啮合成至少三个组合，在输入件和输出件之间建立至少八个前进速比和至少一个后退速比。

2.根据权利要求1所述的变速器，其中：所述六个扭矩传递机构中的第一个可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的第三构件与输入件。

3.根据权利要求2所述的变速器，其中：所述六个扭矩传递机构中的第二个可选地啮合从而连接第二行星齿轮组的第二构件与输入件。

4.根据权利要求3所述的变速器，其中：所述六个扭矩传递机构中的第三个可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的第一构件。

5.根据权利要求4所述的变速器，其中：所述六个扭矩传递机构中的第四个可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的第二构件与第三行星齿轮组的第一构件。

6.根据权利要求5所述的变速器，其中：所述六个扭矩传递机构中的第五个可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的第二构件与第二行星齿轮组的第二构件。

7.根据权利要求5所述的变速器，其中：所述六个扭矩传递机构中的第六个可选地啮合从而连接第三行星齿轮组的第三构件与静止件。

8.根据权利要求1所述的变速器，其中：所述扭矩传递机构为离合器。

9.根据权利要求1所述的变速器，其中：所述第一构件为太阳轮，所述的第二构件为齿圈，所述的第三构件为行星架。

10.根据权利要求5所述的变速器，其中：所述输入件持续地连接第二行星齿轮组的第一构件，所述输出件持续地连接第三行星齿轮组的第二构件。

11.一种变速器，包括：

一输入件；

一输出件；

分别具有第一、第二和第三构件的第一、第二和第三行星齿轮组，其中：

所述输入件持续地连接第二行星齿轮组的第一构件，所述输出件持续地连接第三行星齿轮组的第二构件；

一第一连接件持续地连接第一行星齿轮组的第一构件与一静止件；

一第二连接件持续地连接第二行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的第三构件；

一第一扭矩传递机构可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的第二构件与输入件；

一第二扭矩传递机构可选地啮合从而连接第二行星齿轮组的第二构件与第二行星齿轮组的第一构件；

一第三扭矩传递机构可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的第二构件与第三行星齿轮组的第一构件；

一第四扭矩传递机构可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的第一构件；

一第五扭矩传递机构可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的第三构件与第二行星齿轮组的第二构件；

一第六个扭矩传递机构可选地啮合从而连接第三行星齿轮组的第三构件与静止件；和

其中扭矩传递机构可选地啮合成至少三个组合，在输入件和输出件之间建立至少八个前进速比和至少一个后退速比。

12.根据权利要求11所述的变速器，其中：所述扭矩传递机构为离合器。

13.根据权利要求11所述的变速器，其中：所述第一构件为太阳轮，所述第二构件为齿圈，所述第三构件为行星架。

14.一种变速器，包括：

一输入件；

一输出件；

分别具有太阳轮、齿圈和行星架的第一、第二和第三行星齿轮组，其中：

所述输入件持续连接第二行星齿轮组的太阳轮，所述输出件持续连接第三行星齿轮组的齿圈；

一第一连接件持续地连接第一行星齿轮组的太阳轮与一静止件；

一第二连接件持续地连接第二行星齿轮组的行星架与第三行星齿轮组的行星架；

一第一扭矩传递机构可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的行星架与输入件；

一第二扭矩传递机构可选地啮合从而连接第二行星齿轮组的齿圈与第二行星齿轮组的太阳轮以及输入件；

一第三扭矩传递机构可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的行星架与第三行星齿轮组的太阳轮；

一第四扭矩传递机构可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的齿圈与第三行星齿轮组的太阳轮；

一第五扭矩传递机构可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的齿圈与第二行星齿轮组的齿圈；

一第六个扭矩传递机构可选地啮合从而连接第三行星齿轮组的行星架与静止件；和

其中扭矩传递机构可选地啮合成至少三个组合，在输入件和输出件之间建立至少八个前进速比和至少一个后退速比。

15.一种变速器，包括：

一输入件；

一输出件；

具有一太阳轮、一第一齿圈、一第二齿圈和一行星架的第一行星齿轮组，具有一太阳轮、一齿圈和一行星架的第二行星齿轮组和具有一太阳轮、一齿圈和一行星架的第三行星齿轮组，其中：

所述输入件持续地连接第二行星齿轮组的太阳轮，所述输出件持续地连接第三行星齿轮组的齿圈；

一第一连接件持续地连接第一行星齿轮组的太阳轮与一静止件；

一第二连接件持续地连接第二行星齿轮组的行星架与第三行星齿轮组的行星架；

一第一扭矩传递机构可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的第二齿圈与输入件；

一第二扭矩传递机构可选地啮合从而连接第二行星齿轮组的齿圈与第二行星齿轮组的太阳轮和输入件；

一第三扭矩传递机构可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的行星架与第三行星齿轮组的太阳轮；

一第四扭矩传递机构可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的第一齿圈与第三行星齿轮组的太阳轮；

一第五扭矩传递机构可选地啮合从而连接第一行星齿轮组的行星架与第二行星齿轮组的齿圈；

一第六个扭矩传递机构可选地啮合从而连接第三行星齿轮组的行星架与静止件；和

其中扭矩传递机构可选地啮合成至少三个组合，在输入件和输出件之间建立至少八个前进速比和至少一个后退速比。

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