CN101245833A - 多档变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变速器，其具有输入件、输出件、四个行星齿轮组、多个联接部件和多个转矩传递装置。每个行星齿轮组包括第一、第二和第三部件。转矩传递装置可包括离合器和制动器。

Description

多档变速器

相关申请的交叉参考

本申请要求提交于2007年2月8日的美国临时申请No.60/900,613的优先权，上述申请的公开内容通过参考包含于此。

技术领域

本发明一般地涉及一种具有多个行星齿轮组和多个转矩传递装置的多档变速器，并且尤其涉及具有九个或更多档、四个行星齿轮组和多个转矩传递装置的变速器。

背景技术

该部分的陈述仅提供涉及本公开的背景信息，并且可以或可以不构成背景技术。

典型的多档变速器使用摩擦离合器、行星齿轮装置和固定互连部件的组合，以获得多个传动比。行星齿轮组的数量和物理布置通常由封装、成本和希望的速比来确定。

虽然目前的变速器达到了它们的目的，但还总是需要新的改进的变速器构造，其表现出尤其是从效率、响应性、平顺性和改进的封装(主要是减小的尺寸和重量)的观点来看的提高的性能。因此，需要改进的、成本效率高的并且紧凑的多档变速器。

发明内容

本发明提供一种变速器，其具有输入件、输出件、四个行星齿轮组、多个联接部件和多个转矩传递装置。每个行星齿轮组包括第一、第二和第三部件。转矩传递装置可包括离合器和制动器。

本发明的一个实施例包括：输入件；输出件；每个都具有第一、第二和第三部件的第一、第二、第三和第四行星齿轮组；第一互连部件，其连续地相互连接第一行星齿轮组的第三部件与第二行星齿轮组的第一部件；第二互连部件，其连续地相互连接第二行星齿轮组的第三部件与第三行星齿轮组的第二部件；第三互连部件，其连续地相互连接第三行星齿轮组的第三部件与第四行星齿轮组的第二部件；和第四互连部件，其连续地相互连接第三行星齿轮组的第一部件与第四行星齿轮组的第一部件。六个转矩传递机构可选择性地接合以相互连接第一、第二和第三部件中的一个与第一、第二、第三部件及固定部件中的另一个。转矩传递机构可在至少三个转矩传递机构的组合中选择性地接合，以在输入件与输出件之间建立至少九个前进速比和至少一个倒车速比。

在本发明的一个方面中，所述六个转矩传递机构中的第一个可选择性地接合，以相互连接第一行星齿轮组的第二部件与第二行星齿轮组的第二部件。

在本发明的另一个方面中，所述六个转矩传递机构中的第二个可选择性地接合，以相互连接第二行星齿轮组的第二部件与第四行星齿轮组的第三部件。

在本发明的另一个方面中，所述六个转矩传递机构中的第三个可选择性地接合，以相互连接输入件和第一行星齿轮组的第二部件中的至少一个与第三行星齿轮组的第一部件和第四行星齿轮组的第一部件中的至少一个。

在本发明的另一个方面中，所述六个转矩传递机构中的第四个可选择性地接合，以相互连接第一行星齿轮组的第三部件和第二行星齿轮组的第一部件中的至少一个与第三行星齿轮组的第一部件和第四行星齿轮组的第一部件中的至少一个。

在本发明的另一个方面中，所述六个转矩传递机构中的第五个可选择性地接合，以相互连接第一行星齿轮组的第一部件与固定部件。

在本发明的另一个方面中，所述六个转矩传递机构中的第六个可选择性地接合，以相互连接第四行星齿轮组的第三部件与固定部件。

在本发明的另一个方面中，所述第一部件是太阳轮，第二部件是行星架，并且第三部件是齿圈。

在本发明的另一个方面中，所述输入件与第一行星齿轮组的第二部件连续地相互连接，并且所述输出件与第四行星齿轮组的第二部件连续地相互连接。

在本发明的另一个方面中，所述转矩传递机构中的两个是制动器，并且所述转矩传递机构中的四个是离合器。

在本发明的另一个方面中，所述固定部件是变速器壳体。

本发明的另一个实施例包括：输入件；输出件；每个都具有太阳轮、行星架和齿圈的第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其中所述输入件与第一行星齿轮组的行星架连续地相互连接，并且所述输出件与第四行星齿轮组的行星架连续地相互连接；第一互连部件，其连续地相互连接第一行星齿轮组的齿圈与第二行星齿轮组的太阳轮；第二互连部件，其连续地相互连接第二行星齿轮组的齿圈与第三行星齿轮组的行星架；第三互连部件，其连续地相互连接第三行星齿轮组的齿圈与第四行星齿轮组的行星架；和第四互连部件，其连续地相互连接第三行星齿轮组的太阳轮与第四行星齿轮组的太阳轮。第一转矩传递机构可选择性地接合，以相互连接第一行星齿轮组的行星架与第二行星齿轮组的行星架，第二转矩传递机构可选择性地接合，以相互连接第二行星齿轮组的行星架与第四行星齿轮组的齿圈，第三转矩传递机构可选择性地接合，以相互连接输入件和第一行星齿轮组的行星架中的至少一个与第三行星齿轮组的太阳轮和第四行星齿轮组的太阳轮中的至少一个，第四转矩传递机构可选择性地接合，以相互连接第一行星齿轮组的齿圈和第二行星齿轮组的太阳轮中的至少一个与第三行星齿轮组的太阳轮和第四行星齿轮组的太阳轮中的至少一个，第五转矩传递机构可选择性地接合，以相互连接第一行星齿轮组的太阳轮与固定部件以及第六转矩传递机构可选择性地接合，以相互连接第四行星齿轮组的齿圈与固定部件。转矩传递机构可在至少三个转矩传递机构的组合中选择性地接合，以在输入件与输出件之间建立至少九个前进速比和至少一个倒车速比。

本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将从以下参照附图对本发明的最佳实施方式的说明而变得明显。

附图说明

在此所述的附图仅用于说明的目的，而绝不是意在限制本公开的范围。

图1是根据本发明的多档变速器的实施例的杠杆图；

图2是根据本发明的多档变速器的实施例的示意图；

图3是表示在图1和2所示的变速器的每个可用的向前和向后的档位或传动比中各种转矩传递部件的接合状态的真值表；以及

图4是表示在图1和2所示的变速器的每个可用的向前和向后的速度或传动比中各种转矩传递部件的接合状态的可替代的真值表。

具体实施方式

首先，应理解，本发明的自动变速器具有四个行星齿轮组的共同部件之间的永久机械连接的布置。这些机械连接一般地联系或涉及变速器实施例。第一行星齿轮组的第一部件或元件永久地联接至第二行星齿轮组的第一部件或元件。第二行星齿轮组的第三部件或元件永久地联接至第三行星齿轮组的第二部件或元件。第三行星齿轮组的第一部件或元件永久地联接至第四行星齿轮组的第一部件或元件。最后，第三行星齿轮组的第三部件或元件永久地联接至第四行星齿轮组的第二部件或元件。

现在参照图1，在杠杆图格式中示出多档变速器10的实施例。杠杆图是诸如自动变速器的机械装置的部件的示意图。每个单独的杠杆都代表一行星齿轮组，其中行星齿轮的三个基本机械部件每个都由一节点代表。因此，单个杠杆包含三个节点：一个用于太阳轮、一个用于行星架、以及一个用于齿圈。每个杠杆的节点之间的相对长度可用于代表各齿轮组的齿圈对太阳轮的比。这些杠杆比继而用于改变变速器的传动比，以便获得适当的传动比和传动比级数。各行星齿轮组的节点之间的机械联接或互连由水平细线表示，并且诸如离合器和制动器的转矩传递装置由交错的指状物表示。如果该装置是一制动器，则一组指状物被接地。可在Benford和Leising撰写的题为“杠杆类比：变速器分析中的新工具”的SAE论文810102中找到杠杆图的格式、用途和使用的进一步的说明，其全部内容通过参考包含于此。

变速器10包括输入轴或输入件12、输出轴或输出件14、第一行星齿轮组16、第二行星齿轮组18、第三行星齿轮组20和第四行星齿轮组22，第一行星齿轮组16具有三个节点：第一节点24、第二节点26和第三节点28，第二行星齿轮组18具有三个节点：第一节点42、第二节点44和第三节点46，第三行星齿轮组20具有三个节点：第一节点52、第二节点54和第三节点56，第四行星齿轮组22具有三个节点：第一节点72、第二节点74和第三节点76。

输入件12联接至第一行星齿轮组16的第三节点28。输出件14联接至第四行星齿轮组22的第三节点76。第一行星齿轮组16的第二节点26联接至第二行星齿轮组18的第一节点42。第二行星齿轮组18的第二节点44联接至第三行星齿轮组20的第三节点56。第三行星齿轮组20的第一节点52联接至第四行星齿轮组22的第一节点72。第三行星齿轮组20的第二节点54联接至第四行星齿轮组22的第三节点76。

第一离合器80将第一行星齿轮组16的第三节点28选择性地连接至第二行星齿轮组18的第三节点46。第二离合器82将第二行星齿轮组18的第三节点46选择性地连接至第四行星齿轮组22的第二节点74。第三离合器84将输入件12选择性地连接至第三行星齿轮组20的第一节点52。第四离合器86将第二行星齿轮组18的第一节点42选择性地连接至第三行星齿轮组20的第一节点52。第一制动器90将第一行星齿轮组16的第一节点24选择性地连接至地、固定部件或变速器壳体100。第二制动器92将第四行星齿轮组22的第二节点72选择性地连接至地、固定部件或变速器壳体100。

现在参照图2，棒图示出根据本发明的多档变速器10的实施例的简要布局。在图2中，继承图1的杠杆图的附图标记。相应地示出离合器、制动器和联接件，而行星齿轮组的节点现在呈现为行星齿轮组的部件，例如太阳轮、齿圈、行星齿轮和行星架。

例如，第一行星齿轮组16包括太阳轮部件24、齿圈部件26和可转动地支承一组套小齿轮30(仅示出一个)的行星架部件28。每个小齿轮30都构造成与太阳轮部件24和齿圈部件26相互啮合。太阳轮部件24与第一互连轴或部件32连接以与其一起转动。齿圈部件26与第二互连轴或部件34连接以与其一起转动。行星架部件28与第三互连轴或部件36并与输入轴12连接以与二者一起转动。

第二行星齿轮组18包括太阳轮部件42、齿圈部件44和可转动地支承一组小齿轮48的行星架部件46。每个小齿轮48都构造成与太阳轮部件42和齿圈部件44相互啮合。太阳轮部件42与第四互连轴或部件38连接以与其一起转动。齿圈部件44与第五互连轴或部件50连接以与其一起转动。行星架部件46与第六互连轴或部件60连接以与其一起转动。

第三行星齿轮组20包括太阳轮部件52、齿圈部件54和可转动地支承一组小齿轮58的行星架部件56。每个小齿轮58都构造成与太阳轮部件52和齿圈部件54相互啮合。太阳轮部件52与第七互连轴或部件62连接以与其一起转动。齿圈部件54与第八互连轴或部件64连接以与其一起转动。行星架部件56与第五互连轴或部件50连接以与其一起转动。

第四行星齿轮组22包括太阳轮部件72、齿圈部件74和可转动地支承一组小齿轮78的行星架部件76。每个小齿轮78都构造成与太阳轮部件72和齿圈部件74相互啮合。太阳轮部件72与第七互连轴或部件62连接以与其一起转动。齿圈部件74与第九互连轴或部件66连接以与其一起转动。行星架部件76与第八互连轴或部件64并与输出轴14连接以与二者一起转动。

输入轴12连续地连接至发动机(未示出)或变矩器(未示出)的涡轮。输出轴14与主减速器单元(未示出)连续地连接。

变速器10包括各种转矩传递机构或装置，这些转矩传递机构或装置包括第一离合器80、第二离合器82、第三离合器84、第四离合器86、第一制动器90和第二制动器92。第一离合器80可选择性地接合以将第三互连部件36连接至第六互连部件60。第二离合器82可选择性地接合以将第六互连部件60连接至第九互连部件66。第三离合器84可选择性地接合以将输入轴12连接至第七互连部件62。第四离合器86可选择性地接合以将第二和第四互连部件34、38连接至第七互连部件62。第一制动器90可选择性地接合以将第一互连部件32连接至变速器壳体100，以限制第一互连部件32和太阳轮24相对于壳体100的转动。第二制动器92可选择性地接合以将第九互连部件66连接至壳体100，以限制第九互连部件66和齿圈74相对于壳体100的转动。

现在参照图2和3，将说明多档变速器10的实施例的操作。应理解，变速器10能够在至少九个前进档或前进转矩比和至少一个倒档或倒车转矩比中将转矩从输入轴或部件12传递至输出轴或部件14。每个前进档和倒档或转矩比都是通过接合转矩传递机构(即，第一离合器80、第二离合器82、第三离合器84、第四离合器86、第一制动器32和第二制动器34)中的一个或多个而实现的，这将在下文说明。图3是真值表，示出被起动或接合以获得各种档位状态的转矩传递机构或部件的各种组合。还示出各种档位状态的实际数字传动比和速比步长，但应理解，这些数值仅是示例性的，并且它们可在很大范围上调整以适应变速器10的各种应用和操作标准。可用本发明的实施例获得的传动比的示例也示于图3。当然，可根据选择的齿轮直径、齿轮齿数和齿轮构造获得其它的传动比。

为了建立倒档，第一制动器90、第二制动器92和第二离合器82被接合或起动。第一制动器90将第一互连部件32连接至变速器壳体100以限制第一互连部件32和太阳轮24相对于壳体100的转动。第二制动器92将第九互连部件66连接至壳体100，以限制第九互连部件66和齿圈74相对于壳体100的转动。第二离合器82将第六互连部件60连接至第九互连部件66。同样，通过离合器和制动器接合的不同组合可获得九个前进传动比，如图3所示。

现在参照图4，示出用于多档变速器10的实施例的操作的可替代的真值表。应理解，变速器10能够在至少十个前进档或前进转矩比和至少一个倒档或倒车转矩比中将转矩从输入轴或部件12传递至输出轴或部件14。每个前进和倒车档或转矩比都是通过接合转矩传递机构(即，第一离合器80、第二离合器82、第三离合器84、第四离合器86、第一制动器32和第二制动器34)中的一个或多个而实现的，这将在下文说明。还示出各种档位状态的实际数字传动比和传动比步长，但应理解，这些数值仅是示例性的，并且它们可在很大范围上调整以适应变速器10的各种应用和操作标准。可用本发明的实施例获得的传动比的示例也示于图3。当然，可根据选择的齿轮直径、齿轮齿数和齿轮构造获得其它的传动比。

应理解，对多档变速器10的操作和档位状态的上述说明具有如下假定：首先，在给定档位状态下没有具体提及的所有离合器和制动器都无效或分离，并且其次，在换档期间，即在至少相邻档位状态之间的档位状态变化期间，在两个档位状态中都接合或起动的离合器或制动器将保持接合或起动。另外，本发明预期降档基本遵循对应的升档(如上所述)的逆顺序，并且可以实现若干动力启动的跳档换档(例如，从1档到3档)。

虽然详细说明了本发明的最佳实施方式，但本领域的技术人员将认识到用于在所附权利要求书的范围内实施本发明的各种替代设计和实施例。

Claims (16)

1.一种变速器，包括：

输入件；

输出件；

每个都具有第一、第二和第三部件的第一、第二、第三和第四行星齿轮组；

第一互连部件，其连续地将第一行星齿轮组的第三部件与第二行星齿轮组的第一部件互连；

第二互连部件，其连续地将第二行星齿轮组的第三部件与第三行星齿轮组的第二部件互连；

第三互连部件，其连续地将第三行星齿轮组的第三部件与第四行星齿轮组的第二部件互连；

第四互连部件，其连续地将第三行星齿轮组的第一部件与第四行星齿轮组的第一部件互连；以及

六个转矩传递机构，其可选择性地接合以将第一、第二和第三部件中的一个与第一、第二、第三部件及固定部件中的另一个互连，并且

其中转矩传递机构可在至少三个转矩传递机构的组合中选择性地接合，以在输入件与输出件之间建立至少九个前进速比和至少一个倒车速比。

2.根据权利要求1所述的变速器，其中所述六个转矩传递机构中的第一个可选择性地接合，以将第一行星齿轮组的第二部件与第二行星齿轮组的第二部件互连。

3.根据权利要求2所述的变速器，其中所述六个转矩传递机构中的第二个可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的第二部件与第四行星齿轮组的第三部件互连。

4.根据权利要求3所述的变速器，其中所述六个转矩传递机构中的第三个可选择性地接合，以将输入件和第一行星齿轮组的第二部件中的至少一个与第三行星齿轮组的第一部件和第四行星齿轮组的第一部件中的至少一个互连。

5.根据权利要求4所述的变速器，其中所述六个转矩传递机构中的第四个可选择性地接合，以将第一行星齿轮组的第三部件和第二行星齿轮组的第一部件中的至少一个与第三行星齿轮组的第一部件和第四行星齿轮组的第一部件中的至少一个互连。

6.根据权利要求5所述的变速器，其中所述六个转矩传递机构中的第五个可选择性地接合，以将第一行星齿轮组的第一部件与固定部件互连。

7.根据权利要求6所述的变速器，其中所述六个转矩传递机构中的第六个可选择性地接合，以将第四行星齿轮组的第三部件与固定部件互连。

8.根据权利要求1所述的变速器，其中所述第一部件是太阳轮，第二部件是行星架，并且第三部件是齿圈。

9.根据权利要求1所述的变速器，其中所述输入件与第一行星齿轮组的第二部件连续地相互连接，并且所述输出件与第四行星齿轮组的第二部件连续地相互连接。

10.根据权利要求1所述的变速器，其中所述转矩传递机构中的两个是制动器，并且所述转矩传递机构中的四个是离合器。

11.根据权利要求1所述的变速器，其中所述固定部件是变速器壳体。

12.一种变速器，包括：

输入件；

输出件；

每个都具有第一、第二和第三部件的第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其中所述输入件与第一行星齿轮组的第二部件连续地相互连接，并且所述输出件与第四行星齿轮组的第二部件连续地相互连接；

第一互连部件，其连续地将第一行星齿轮组的第三部件与第二行星齿轮组的第一部件互连；

第二互连部件，其连续地将第二行星齿轮组的第三部件与第三行星齿轮组的第二部件互连；

第三互连部件，其连续地将第三行星齿轮组的第三部件与第四行星齿轮组的第二部件互连；

第四互连部件，其连续地将第三行星齿轮组的第一部件与第四行星齿轮组的第一部件互连；

第一转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第一行星齿轮组的第二部件与第二行星齿轮组的第二部件互连；

第二转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的第二部件与第四行星齿轮组的第三部件互连；

第三转矩传递机构，其可选择性地接合，以将输入件和第一行星齿轮组的第二部件中的至少一个与第三行星齿轮组的第一部件和第四行星齿轮组的第一部件中的至少一个互连；

第四转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第一行星齿轮组的第三部件和第二行星齿轮组的第一部件中的至少一个与第三行星齿轮组的第一部件和第四行星齿轮组的第一部件中的至少一个互连；

第五转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第一行星齿轮组的第一部件与固定部件互连；以及

第六转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第四行星齿轮组的第三部件与固定部件互连，

其中转矩传递机构可在至少三个转矩传递机构的组合中选择性地接合，以在输入件与输出件之间建立至少九个前进速比和至少一个倒车速比。

13.根据权利要求12所述的变速器，其中所述第一部件是太阳轮，第二部件是行星架，并且第三部件是齿圈。

14.根据权利要求13所述的变速器，其中所述固定部件是变速器壳体。

15.一种变速器，包括：

输入件；

输出件；

每个都具有太阳轮、行星架和齿圈的第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其中所述输入件与第一行星齿轮组的行星架连续地相互连接，并且所述输出件与第四行星齿轮组的行星架连续地相互连接；

第一互连部件，其连续地将第一行星齿轮组的齿圈与第二行星齿轮组的太阳轮互连；

第二互连部件，其连续地将第二行星齿轮组的齿圈与第三行星齿轮组的行星架互连；

第三互连部件，其连续地将第三行星齿轮组的齿圈与第四行星齿轮组的行星架互连；

第四互连部件，其连续地将第三行星齿轮组的太阳轮与第四行星齿轮组的太阳轮互连；

第一转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第一行星齿轮组的行星架与第二行星齿轮组的行星架互连；

第二转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的行星架与第四行星齿轮组的齿圈互连；

第三转矩传递机构，其可选择性地接合，以将输入件和第一行星齿轮组的行星架中的至少一个与第三行星齿轮组的太阳轮和第四行星齿轮组的太阳轮中的至少一个互连；

第四转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第一行星齿轮组的齿圈和第二行星齿轮组的太阳轮中的至少一个与第三行星齿轮组的太阳轮和第四行星齿轮组的太阳轮中的至少一个互连；

第五转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第一行星齿轮组的太阳轮与固定部件互连；以及

第六转矩传递机构，其可选择性地接合，以将第四行星齿轮组的齿圈与固定部件互连，并且

其中转矩传递机构可在至少三个转矩传递机构的组合中选择性地接合，以在输入件与输出件之间建立至少九个前进速比和至少一个倒车速比。

16.根据权利要求15所述的变速器，其中所述固定部件是变速器壳体。

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