CN101290053B - 多级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多级变速器。具体而言，本发明提供了一种变速器，其具有输入部件，输出部件，四个行星齿轮组，五个互连部件和五个扭矩传递机构。各个行星齿轮组包括第一、第二和第三部件。这些扭矩传递机构包括四个离合器和一个制动器；其中，所述输入部件持续地与所述第四行星齿轮组的第一部件互连，并且所述输出部件持续地与所述第四行星齿轮组的第二部件互连。

Description

多级变速器 

相关专利的交叉引用 

本申请要求享有于2007年4月19日提交的美国临时申请No.60/912,757的权益，上述美国临时申请的发明公开通过引用而结合在本文中。 

技术领域

本发明大体上涉及一种具有多个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的多级变速器，更具体地涉及一种具有八种速度或更多速度、四个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的变速器。 

背景技术

在这部分中的陈述仅仅提供与本发明公开相关联的背景信息，并且可构成或者不构成现有技术。 

典型的多级变速器使用摩擦离合器、行星齿轮装置和固定的互连器的组合，以取得多个齿轮比。行星齿轮组的数量和物理排列通常由封装技术、成本和所需的速度比来确定。 

虽然当前的变速器实现了其预期的目的，但是对于新的改进的变速器构造的需求是基本持续存在的，其体现了尤其从效率、响应性和平滑性考虑改进的性能，以及改进的封装，主要是减小的尺寸和重量。因此，需要一种改进的、具备成本效率的、紧凑的多级变速器。 

发明内容

提供的变速器具有输入部件，输出部件，四个行星齿轮组，多个联接部件和多个扭矩传递装置。各个行星齿轮组包括第一、第二和第三部件。扭矩传递装置是例如离合器和制动器。 

这种变速器的一个实施例包括输入部件，输出部件，各具有第一、第二和第三部件的第一、第二、第三和第四行星齿轮组，持续地将第一行星齿轮组的第一部件与固定元件互连起来的第一互连部件，持续地将第一行星齿轮组的第二部件与第三行星齿轮组的第三部件互连起来的第二互连部件，持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二部件互连起来的第三互连部件，持续地将第二行星齿轮组的第一部件与第三行星齿轮组的第一部件互连起来的第四互连部件，以及持续地将第三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起来的第五互连部件。五个扭矩传递机构可选择性地接合，以便将第一、第二和第三部件的其中一个部件与第一、第二、第三部件及固定元件的其中另一部件互连起来。这些扭矩传递机构可选择性地至少两个组合地接合，以便在输入部件和输出部件之间建立至少八个前进速度比和至少一个倒档速度比。 

在本发明的一个方面，这五个扭矩传递机构的其中第一个扭矩传递机构可选择性地接合，以便使第一行星齿轮组的第二部件与第二行星齿轮组的第三部件互连起来。 

在本发明的另一方面，这五个扭矩传递机构的其中第二个扭矩传递机构可选择性地接合，以便使第一行星齿轮组的第二部件与固定元件互连起来。 

在本发明的又一方面，这五个扭矩传递机构的其中第三个扭矩传递机构可选择性地接合，以便使第二行星齿轮组的第三部件与第四行星齿轮组的第一部件及输入部件的至少其中一个部件互连起来。 

在本发明的又一方面，这五个扭矩传递机构的其中第四个扭矩传递机构可选择性地接合，以便使第二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起来。 

在本发明的又一方面，这五个扭矩传递机构的其中第五个扭矩传递机构可选择性地接合，以便使第二行星齿轮组的第一部件及第三行星齿轮组的第一部件与第四行星齿轮组的第二部件互连起来。 

在本发明的又一方面，第一部件是太阳齿轮，第二部件是托架部件，并且第三部件是环形齿轮。 

在本发明的又一方面，输入部件连续地与第四行星齿轮组的第一部件相连接，并且输出部件连续地与第四行星齿轮组的第二部件相连接。 

在本发明的又一方面，其中一个扭矩传递机构是制动器，并且其中四个扭矩传递机构是离合器。 

在本发明的又一方面，固定元件是变速器外壳。 

本发明的变速器的另一实施例包括输入部件，输出部件，各具有第一、第二和第三部件的第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其中输入部件持续地与第四行星齿轮组的第一部件互连，并且输出部件持续地与第四行星齿轮组的第二部件互连，第一互连部件持续地将第一行星齿轮组的第一部件与固定元件互连起来，第二互连部件持续地将第一行星齿轮组的第二部件与第三行星齿轮组的第三部件互连起来，第三互连部件持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二部件互连起来，第四互连部件持续地将第二行星齿轮组的第一部件与第三行星齿轮组的第一部件互连起来，第五互连部件持续地将第三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起来。第一扭矩传递机构可选择性地接合，以便使第一行星齿轮组的第二部件与第二行星齿轮组的第三部件互连起来。第二扭矩传递机构可选择性地接合，以便使第一行星齿轮组的第二部件与固定元件互连起来。第三扭矩传递机构可选择性地接合，以便使第二行星齿轮组的第三部件与第四行星齿轮组的第一部件及输入部件的至少其中一个互连起来。第四扭矩传递机构可选择性地接合，以便使第二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起来。第五扭矩传递机构可选择性地接合，以便使第二行星齿轮组的第一部件和第三行星齿轮组的第一部件的至少其中一个与第四行星齿轮组的第二部件互连起来。这些扭矩传递机构可选择性地至少两个组合地接合，以便在输 入部件和输出部件之间建立至少八个前进速度比和至少一个倒档速度比。 

在本发明的一个方面，第一部件是太阳齿轮，第二部件是托架部件，并且第三部件是环形齿轮。 

在本发明的另一方面，固定元件是变速器外壳。 

本发明的变速器的另一实施例包括输入部件，输出部件，各具有太阳齿轮、托架部件和环形齿轮的第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其中输入部件持续地与第四行星齿轮组的太阳齿轮互连，并且输出部件持续地与第四行星齿轮组的托架部件互连，第一互连部件持续地将第一行星齿轮组的太阳齿轮与固定元件互连起来，第二互连部件持续地将第一行星齿轮组的托架部件与第三行星齿轮组的环形齿轮互连起来，第三互连部件持续地将第一行星齿轮组的环形齿轮与第二行星齿轮组的托架部件互连起来，第四互连部件持续地将第二行星齿轮组的太阳齿轮与第三行星齿轮组的太阳齿轮互连起来，并且第五互连部件持续地将第三行星齿轮组的托架部件与第四行星齿轮组的环形齿轮互连起来。第一扭矩传递机构可选择性地接合，以便使第一行星齿轮组的托架部件与第二行星齿轮组的环形齿轮互连起来。第二扭矩传递机构可选择性地接合，以便使第一行星齿轮组的托架部件与固定元件互连起来。第三扭矩传递机构可选择性地接合，以便使第二行星齿轮组的环形齿轮与第四行星齿轮组的太阳齿轮及输入部件的至少其中一个互连起来。第四扭矩传递机构可选择性地接合，以便使第二行星齿轮组的环形齿轮与第四行星齿轮组的托架部件互连起来。第五扭矩传递机构可选择性地接合，以便使第二行星齿轮组的太阳齿轮和第三行星齿轮组的太阳齿轮的至少其中一个与第四行星齿轮组的托架部件互连起来。这些扭矩传递机构可选择性地至少两个组合地接合，以便在输入部件和输出部件之间建立至少八个前进速度比和至少一个倒档速度比。 

在本发明的一个方面，固定元件是变速器外壳。 

通过参考以下细节和附图将清楚本发明的更多目的、方面和优点，其中相似的标号表示相同的构件、元件或特征。 

附图说明

这里所述的附图只是出于举例说明的目的，并决非意图限制本发明公开的范围； 

图1是根据本发明的八速变速器的一个实施例的杠杆图； 

图2是根据本发明的八速变速器的一个实施例的简图； 

图3是在图1和2中所示的变速器的各个可得到的前进和倒档速度或齿轮比下，代表各种扭矩传递元件接合状态的真值表。 

具体实施方式

以下描述在性质上仅仅是示例性的，并且并不意图限制本发明的公开内容、应用或用途。 

首先应当理解，本发明的变速器的实施例具有位于四个行星齿轮组的元件之间共用的永久的机械连接的装置。这些机械连接通常与变速器的实施例相关或相关联。更具体地说，第一行星齿轮组的第一构件或元件永久地联接在第二行星齿轮组的第一构件或元件上。第一行星齿轮组的第二构件或元件永久地联接在第三行星齿轮组的第一构件或元件上。第一行星齿轮组的第三构件或元件永久地联接至地或变速器外壳上。第二行星齿轮组的第二构件或元件永久地联接在第三行星齿轮组的第二构件或元件上。第三行星齿轮组的第三构件或元件永久地联接在第四行星齿轮组的第一构件或元件上。 

现在参看图1，其以杠杆图模式显示了八速变速器的一个实施例10。杠杆图是机械装置例如自动变速器的构件的示意图。各个单独的杠杆代表一个行星齿轮组，其中行星齿轮组的三个基本的机械构件各由一个节点表示。因此，单个杠杆包含三个节点：一个用于太阳齿轮，一个用于行星齿轮托架，和一个用于环形齿轮。在各杠杆的节点之间 的相对长度可用于代表各个相应的齿轮组的环形-太阳杠杆比。这些杠杆比则用于改变变速器的齿轮比，以取得合适的比和比级数。在各种行星齿轮组的节点之间的机械联接或相互连接由薄的水平线表示，并且扭矩传递装置例如离合器和制动器由交错的指状物表示。如果装置是制动器，那么就将一组指状物接地。在Benford和Leising的SAE论文810102，″The Lever Analogy：A New Tool in TransmissionAnalysis″中可找到杠杆图的格式、目的和用途的进一步说明。 

变速器10包括输入轴或输入部件12，具有三个节点：第一节点14A，第二节点14B和第三节点14C的第一行星齿轮组14；具有三个节点：第一节点16A，第二节点16B和第三节点16C的第二行星齿轮组16；具有三个节点：第一节点18A，第二节点18B和第三节点18C的第三行星齿轮组18；以及具有三个节点：第一节点20A，第二节点20B和第三节点20C的第四行星齿轮组20，以及输出轴或输出部件22。 

第一行星齿轮组14的第一节点14A联接至地或变速器外壳50上。第一行星齿轮组14的第二节点14B联接在第三行星齿轮组18的第一节点18A上。第一行星齿轮组14的第三节点14C联接在第二行星齿轮组16的第二节点16B上。第二行星齿轮组16的第三节点16C联接在第三行星齿轮组18的第三节点18C上。第三行星齿轮组18的第二节点18B联接在第四行星齿轮组20的第一节点20A上。第四行星齿轮组20的第三节点20C联接在输入轴或输入部件12上。输出轴或输出部件22联接在第四行星齿轮组20的第二节点20B上。 

第一离合器26选择性地将输入轴或输入部件12连接到第二行星齿轮组16的第一节点16A上。第二离合器28选择性地将第二行星齿轮组16的第一节点16A与第四行星齿轮组20的第二节点20B连接起来。第三离合器30选择性地将第二行星齿轮组16的第一节点16A与第一行星齿轮组14的第二节点14B连接起来。第四离合器32选择性地将第三行星齿轮组18的第三节点18C连接到第四行星齿轮组20的 第二节点20B上。制动器34选择性地将第三行星齿轮组18的第一节点18A连接至地或变速器外壳50上。 

现在参看图2，符号图代表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，延续了来自图1杠杆图的标号。其相应地展示了离合器、制动器和联接器，而行星齿轮组的节点现在显示为行星齿轮组的构件例如太阳齿轮，环形齿轮，行星齿轮和行星齿轮托架。 

例如，行星齿轮组14是一种包括太阳齿轮部件14A，行星齿轮托架部件14B和环形齿轮部件14C的行星齿轮组。太阳齿轮部件14A通过第一互连轴或部件46而连接至地或变速器外壳50上。行星齿轮托架部件14B可旋转地支撑一组行星齿轮14D(图中只显示了一个)，并且与第一和第二中间轴或部件48和52相连接，以便共同旋转。行星齿轮14D各构造成可与太阳齿轮部件14A及环形齿轮部件14C相互啮合。环形齿轮部件14C与第三中间轴或部件54相连接，以便共同旋转。 

输入轴或输入部件12持续地连接在发动机(未显示)或扭矩变换器的涡轮(未显示)上。输出轴或输出部件22持续地与主减速器或分动箱(未显示)相连接。 

行星齿轮组16是一种包括太阳齿轮部件16C，行星托架部件16B和环形齿轮部件16A的行星齿轮组，该行星托架部件可旋转地支撑一组行星齿轮16D。太阳齿轮部件16C与第四和第五中间轴或部件56和58相连接，以便共同旋转。行星托架部件16B与第三中间轴或部件54相连接，以便共同旋转。环形齿轮部件16A与第六中间轴或部件60相连接，以便共同旋转。行星齿轮16D各构造成可与太阳齿轮部件16C及环形齿轮部件16A相互啮合。 

行星齿轮组18是一种包括太阳齿轮部件18C，环形齿轮部件18A和行星托架部件18B的行星齿轮组，该行星托架部件可旋转地支撑一组行星齿轮18D。太阳齿轮部件18C与第五中间轴或部件58相连接，以便共同旋转。环形齿轮部件18A与第七中间轴或部件62相连接， 以便共同旋转。行星托架部件18B与第八中间轴或部件64相连接，以便共同旋转。行星齿轮18D各构造成可与太阳齿轮部件18C及环形齿轮部件18A相互啮合。 

行星齿轮组20是一种包括太阳齿轮部件20C，环形齿轮部件20A和行星托架部件20B的行星齿轮组，该行星托架部件可旋转地支撑一组行星齿轮20D。太阳齿轮部件20C与输入轴或输入部件12相连接，以便共同旋转。环形齿轮部件20A与第八中间轴或部件64相连接，以便共同旋转。行星托架部件20B与输出轴或输出部件22及第九中间轴或部件66相连接，以便共同旋转。行星齿轮20D各构造成可与太阳齿轮部件20C及环形齿轮部件20A相互啮合。 

扭矩传递机构或离合器26，28，30，32和制动器34容许轴或中间部件，行星齿轮组的部件及外壳选择性的互连。例如，第一离合器26可选择性地接合，以便将输入轴或输入部件12连接到第六中间轴或部件60上。第二离合器28可选择性地接合，以便将第六中间轴或部件60连接到第九中间轴或部件66上。第三离合器30可选择性地接合，以便将第二中间轴或部件52连接到第六中间轴或部件60上。第四离合器32可选择性地接合，以便将第四中间轴或部件56连接到第九中间轴或部件66上。制动器34可选择性地接合，以便将第一和第七中间轴或部件48和62连接到变速器外壳50上，以限制轴或部件48和62相对于外壳50的旋转。 

现在参看图2和图3，将描述八速变速器10的实施例的操作。应当理解，变速器10能够以至少八个前进速度或扭矩比和至少一个倒档速度或扭矩比而将扭矩从输入轴或输入部件12传递到输出轴或输出部件22上。如将在下面所述，通过一个或多个扭矩传递机构(即第一离合器26，第二离合器28，第三离合器30，第四离合器32和制动器34)的接合可获得各个前进和倒档速度或扭矩比。图3是代表被激励或接合以取得各种齿轮状态的扭矩传递机构的各种组合的真值表。表中还展示了各种齿轮状态的实际数字齿轮比，但应当理解，这些数 值只是示例性的，而且可在极大的范围内调整这些数值，以适应变速器10的各种应用和操作准则。图3中还显示了利用本发明的实施例可获得齿轮比的一个示例。当然，根据所选择的齿轮直径，齿轮齿数和齿轮构造还可获得其它齿轮比。 

为了建立倒档齿轮比，使第一离合器26和制动器34接合或被激励。第一离合器26将输入轴或输入部件12连接到第六中间轴或部件60上。制动器34将第一和第七中间轴或部件48和62连接到变速器外壳50上，以限制轴或部件48和62相对于外壳50的旋转。类似地，通过离合器接合的不同组合可获得八个前进比，如图3中所示。 

应当理解，前面八速变速器10的操作和齿轮状态的解释首先假定在给定的齿轮状态下没有特别指出的所有离合器和制动器都是未被激励的或分离的，其次在换档期间，即齿轮状态变化期间，在至少相邻的齿轮状态之间，在两种齿轮状态下都接合或被激励的离合器或制动器将仍保持接合的或被激励的状态。 

本发明的描述在性质上仅仅是示例性的，因而不脱离本发明要点的变型将属于本发明的范围内。这种变型并不被认为脱离了本发明的精神和范围。 

Claims (4)

1.一种变速器，包括：

输入部件；

输出部件；

第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其各具有第一、第二和第三部件，其中，所述输入部件持续地与所述第四行星齿轮组的第一部件互连，并且所述输出部件持续地与所述第四行星齿轮组的第二部件互连；

持续地将所述第一行星齿轮组的第一部件与固定元件互连起来的第一互连部件；

持续地将所述第一行星齿轮组的第二部件与所述第三行星齿轮组的第三部件互连起来的第二互连部件；

持续地将所述第一行星齿轮组的第三部件与所述第二行星齿轮组的第二部件互连起来的第三互连部件；

持续地将所述第二行星齿轮组的第一部件与所述第三行星齿轮组的第一部件互连起来的第四互连部件；

持续地将所述第三行星齿轮组的第二部件与所述第四行星齿轮组的第三部件互连起来的第五互连部件；

可选择性地接合，以便将所述第一行星齿轮组的第二部件与所述第二行星齿轮组的第三部件互连起来的第一扭矩传递机构；

可选择性地接合，以便将所述第一行星齿轮组的第二部件与所述固定元件互连起来的第二扭矩传递机构；

可选择性地接合，以便将所述第二行星齿轮组的第三部件与所述第四行星齿轮组的第一部件及所述输入部件互连起来的第三扭矩传递机构；

可选择性地接合，以便将所述第二行星齿轮组的第三部件与所述第四行星齿轮组的第二部件互连起来的第四扭矩传递机构；和

可选择性地接合，以便将所述第二行星齿轮组的第一部件及所述第三行星齿轮组的第一部件与所述第四行星齿轮组的第二部件互连起来的第五扭矩传递机构；和

其中，所述扭矩传递机构可选择性地两个组合地接合，以便在所述输入部件和所述输出部件之间建立八个前进速度比和一个倒档速度比。

2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一部件是太阳齿轮，所述第二部件是托架部件，并且所述第三部件是环形齿轮。

3.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述固定元件是变速器外壳。

4.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，其中一个所述扭矩传递机构是制动器，而另外四个所述扭矩传递机构是离合器。

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