CN101315119B - 八速变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种八速变速器，其具有输入部件、输出部件、三个行星齿轮组、多个联接器部件和多个扭矩传递装置。各个行星齿轮组包括第一部件、第二部件和第三部件。所述扭矩传递装置包括三个离合器和三个制动器。

Description

八速变速器
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，更具体地说涉及一种具有八个前进速度、三个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的自动变速器。
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，并且可组成或不组成当前技术。
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
本发明提供了一种变速器，其具有输入部件、输出部件、三个行星齿轮组、多个联接器部件和多个扭矩传递装置。各个行星齿轮组包括第一部件、第二部件和第三部件。扭矩传递装置例如是离合器和制动器。
变速器的一个实施例包括三个行星齿轮组、三个离合器和三个制动器。
更具体地说，该变速器的实施例包括一个复合的行星齿轮组和两个简单的行星齿轮组，以及三个离合器和三个制动器。
因而本发明的目的是提供一种具有三个行星齿轮组的变速器。
本发明的另一目的是提供一种具有八个前进速度和倒档速度的变速器。
本发明还有一个目的是提供一种具有三个行星齿轮组、多个联接部件和多个扭矩传递装置的变速器。
本发明还有一个目的是提供一种具有三个行星齿轮组、多个联接部件和多个离合器及制动器的变速器。
本发明还有一个目的是提供一种具有一个复合行星齿轮组和两个简单行星齿轮组、多个联接部件、三个离合器及三个制动器的变速器。
通过参考以下细节和附图将明晰本发明的更多目的、方面和优势，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，而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自动变速器的一个实施例的杠杆图；
图2是根据本发明的八速自动变速器的一个实施例的简图；
图3是在图1和2中所示的自动变速器的各个可得到的前进和倒档速度比或齿轮比下，代表各种扭矩传递离合器和制动器的接合状态的真值表，其中比阶为ratio step；
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公开、应用或用途。
最初应该懂得，本发明的自动变速器具有位于这三个行星齿轮组元件之间的永久的机械连接的装置。更具体地说，输入轴永久地联接到第一行星齿轮组的第一构件或元件上。输出轴永久地联接到第三行星齿轮组的第三构件或元件上。第一行星齿轮组的第二构件或元件永久地联接到第二行星齿轮组的第一构件或元件上。第二行星齿轮组的第二构件或元件永久地联接到第三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自动变速器10的一个实施例。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：一个用于恒星齿轮，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-恒星杠杆比。这些杠杆比则用于改变变速器的齿轮比，以取得合适的比和合适的比级数。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 inTransmission Analysis″中可找到杠杆图的格式，目的和用途的进一步说明，该论文通过引用而全部结合在本文中。
变速器10包括输入轴或部件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；以及输出轴或部件20。
第一行星齿轮组14的第一节点14A联接到输入轴或部件12上。第一行星齿轮组14的第二节点14B联接到第二行星齿轮组16的第一节点16A上。第二行星齿轮组16的第二节点16B联接到第三行星齿轮组18的第一节点18A上。输出轴或部件20联接到第三行星齿轮组18的第三节点18C上。
第一离合器26选择性地将输入轴或部件12连接到第三行星齿轮组18的第二节点18B上。第二离合器28选择性地将第二行星齿轮组16的第三节点16C与第三行星齿轮组18的第二节点18B连接。第三离合器36选择性地将第一行星齿轮组14的第三节点14C连接到第二行星齿轮组16的第二节点16B上。第一制动器30选择性地将第一行星齿轮组14的第二节点14B连接至地(ground)或变速器外壳40上。第二制动器32选择性地将第一行星齿轮组14的第三节点14C连接至地或变速器外壳40上。第三制动器34选择性地将第三行星齿轮组18的第二节点18B连接至地或变速器外壳40上。
现在参看图2，棒形图代表了根据本发明的八速自动变速器10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恒星齿轮、行星齿轮托架和环形齿轮。
输入轴或部件12持续地连接在转矩变换器的涡轮(未显示)上，并由其驱动，其则由发动机(也未显示)驱动。
第一行星齿轮组14是一种包括第一恒星齿轮部件14A、第一行星齿轮托架部件14B和第一环形齿轮部件14C的复合行星齿轮组。第一恒星齿轮部件14A连接在输入轴或部件12上，并由其驱动，并且由输入轴或部件12连接到第一离合器26上。第一行星齿轮托架部件14B可旋转地支撑第一组行星齿轮14D(图中只显示了其中一对行星齿轮)和第二组行星齿轮14E(图中只显示了其中一对行星齿轮)。第一行星齿轮托架部件14B与第一及第二中间轴或部件42和44相连接，以便共同旋转。第一组行星齿轮14D构造成可与第一恒星齿轮部件14A及第二组行星齿轮14E相互啮合。第二组行星齿轮14E构造成可与第一环形齿轮部件14C及第一组行星齿轮14D相互啮合。第一环形齿轮部件14C与第三中间轴或部件46相连接，以便共同旋转。
输出轴或部件20持续地与主减速器或分动箱(未显示)相连接。
第二行星齿轮组16是一种简单的行星齿轮组，其包括第二恒星齿轮部件16A、第二行星托架部件16B和第二环形齿轮部件16C，该行星托架部件可旋转地支撑第二组行星齿轮16D。第二行星齿轮16D构造成可与第二恒星齿轮部件16A及第二环形齿轮部件16C相互啮合。第二恒星齿轮部件16A与第二中间轴或部件44相连接，以便共同旋转。第二行星托架部件16B与第四中间轴或部件48及第五中间轴或部件50相连接，以便共同旋转。第二环形齿轮部件16C与第六中间轴或部件52相连接，以便共同旋转。
第三行星齿轮组18是一种简单的行星齿轮组，其包括第三恒星齿轮部件18A、第三行星托架部件18B和第三环形齿轮18C。第三恒星齿轮部件18A与第五中间轴或部件50相连接，以便共同旋转。第三行星托架部件18B可旋转地支撑第三组行星齿轮18D，其构造成可与第三恒星齿轮部件18A及第三环形齿轮部件18C相互啮合。第三行星托架部件18B与第七中间轴或部件54及第八中间轴或部件56相连接，以便共同旋转。第三环形齿轮部件18C与输出轴或部件20相连接，以便共同旋转。
扭矩传递装置，即离合器26，28和36以及制动器30，32和34可实现这些轴或互连部件、行星齿轮组的部件及外壳的选择性的互连。例如，第一离合器26可选择性地接合，以便将输入轴或部件12连接到第八中间轴或部件56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52连接到第七中间轴或部件54上。第三离合器36可选择性地接合，以便将第三中间轴或部件46连接到第四中间轴或部件48上。第一制动器30可选择性地接合，以便通过第一中间轴或部件42而将第一行星齿轮组14的第一行星托架部件14B连接到变速器外壳40上，从而限制其相对于外壳40的旋转。第二制动器32可选择性地接合，以便将第一行星齿轮组14的第一环形齿轮部件14C连接到变速器外壳40上，从而限制其相对于外壳40的旋转。第三制动器34可选择性地接合，以便通过第七中间轴或部件54而将第三行星齿轮组18的第三行星托架部件18B连接到变速器外壳40上，从而限制其相对于外壳40的旋转。
现在参看图2和3，将描述八速自动变速器10的实施例的操作。应该懂得，自动变速器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部件12传递至输出轴或部件20上。如将在下面所述，通过扭矩传递装置，即第一离合器26、第二离合器28、第三离合器36、第一制动器30、第二制动器32和第三制动器34的其中三个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装置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，但应该懂得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，使第一制动器30、第三制动器34和第三离合器36接合或被激励。第一制动器30通过第一中间轴或部件42而将第一行星齿轮组14的第一行星托架部件14B接地至变速器外壳40上，从而限制其相对于外壳40的旋转。第三制动器34通过第七中间轴或部件54而将第三行星齿轮组18的第三行星托架部件18B接地至变速器外壳40上，从而限制其相对于外壳40的旋转。第三离合器36将第三中间轴或部件46互连到第四中间轴或部件48上，因而将第一行星齿轮组14的第一环形齿轮部件14C连接到第二行星齿轮组16的第二行星托架部件16B上，并且通过第五中间轴或部件50连接到第三行星齿轮组18的第三恒星齿轮18A上。
类似地，通过离合器和制动器接合的不同组合可获得这八个齿轮比和空档，如图3中所示，其中“×”表示离合器或制动器是接合的或被激励的，并且“○”表示离合器或制动器是接合的或被激励的，但其并不传递扭矩。
应该懂得前面八速自动变速器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不活动的或分离的，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或激励状态。
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处于本发明的范围内。这种变型并不被认为脱离了本发明的实质和范围。

Claims (10)

1.一种八速自动变速器，以组合方式包括：
第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组，其各具有第一部件、第二部件和第三部件，
输入轴，其联接到所述第一行星齿轮组的所述第一部件上，
输出轴，其联接到所述第三行星齿轮组的所述第三部件上，
第一互连部件，其将所述第一行星齿轮组的所述第二部件与所述第二行星齿轮组的所述第一部件联接，
第二互连部件，其将所述第二行星齿轮组的所述第二部件与所述第三行星齿轮组的所述第一部件联接，
第一扭矩传递装置，其选择性地将所述第三行星齿轮组的所述第二部件与所述输入轴互连；
第二扭矩传递装置，其选择性地将所述第二行星齿轮组的所述第三部件与所述第三行星齿轮组的所述第二部件互连，
第三扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述第三部件与所述第二行星齿轮组的所述第二部件互连，
第四扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述第二部件与固定部件互连，
第五扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述第三部件与所述固定部件互连，和
第六扭矩传递装置，其选择性地将所述第三行星齿轮组的所述第二部件与所述固定部件互连，
由此所述扭矩传递装置可以三个组合的各种组合方式进行接合，以便在所述输入轴和所述输出轴之间建立至少八个前进速度比；
其中所述第一行星齿轮组的所述第一部件是恒星齿轮，所述第一行星齿轮组的所述第二部件是行星齿轮托架，并且所述第一行星齿轮组的所述第三部件是环形齿轮；
其中所述第二行星齿轮组的所述第一部件是恒星齿轮，所述第二行星齿轮组的所述第二部件是行星齿轮托架，并且所述第二行星齿轮组的所述第三部件是环形齿轮；并且
其中所述第三行星齿轮组的所述第一部件是恒星齿轮，所述第三行星齿轮组的所述第二部件是行星齿轮托架，并且所述第三行星齿轮组的所述第三部件是环形齿轮。
2.根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于，所述第一扭矩传递装置、第二扭矩传递装置和第三扭矩传递装置是离合器。
3.根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于，所述第四扭矩传递装置、第五扭矩传递装置和第六扭矩传递装置是制动器。
4.根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于，所述固定部件是外壳。
5.根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于，所述第一行星齿轮组是复合的，并且所述第二行星齿轮组和第三行星齿轮组是简单的。
6.一种八速自动变速器，以组合方式包括：
第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组，其各具有第一部件、第二部件和第三部件，
输入轴，其联接到所述第一行星齿轮组的所述第一部件上，
输出轴，其联接到所述第三行星齿轮组的所述第三部件上，
第一互连部件，其将所述第一行星齿轮组的所述第二部件与所述第二行星齿轮组的所述第一部件联接，
第二互连部件，其将所述第二行星齿轮组的所述第二部件与所述第三行星齿轮组的所述第一部件联接，
第一离合器，其选择性地将所述第三行星齿轮组的所述第二部件与所述输入轴互连，
第二离合器，其选择性地将所述第二行星齿轮组的所述第三部件与所述第三行星齿轮组的所述第二部件互连，
第三离合器，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述第三部件与所述第二行星齿轮组的所述第二部件互连，
第一制动器，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述第二部件与固定部件互连，
第二制动器，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述第三部件与所述固定部件互连，和
第三制动器，其选择性地将所述第三行星齿轮组的所述第二部件与所述固定部件互连，
由此所述离合器和制动器可以三个组合的各种组合方式进行接合，以便在所述输入轴和所述输出轴之间建立至少八个前进速度比；
其中所述第一行星齿轮组的所述第一部件是恒星齿轮，所述第一行星齿轮组的所述第二部件是行星齿轮托架，并且所述第一行星齿轮组的所述第三部件是环形齿轮；
其中所述第二行星齿轮组的所述第一部件是恒星齿轮，所述第二行星齿轮组的所述第二部件是行星齿轮托架，并且所述第二行星齿轮组的所述第三部件是环形齿轮；并且
其中所述第三行星齿轮组的所述第一部件是恒星齿轮，所述第三行星齿轮组的所述第二部件是行星齿轮托架，并且所述第三行星齿轮组的所述第三部件是环形齿轮。
7.根据权利要求6所述的自动变速器，其特征在于，所述离合器和制动器还可接合，以便建立一个倒档速度比。
8.根据权利要求6所述的自动变速器，其特征在于，所述第一行星齿轮组是复合的，并且所述第二行星齿轮组和第三行星齿轮组是简单的。
9.根据权利要求6所述的自动变速器，其特征在于，所述固定部件是外壳。
10.一种八速自动变速器，以组合方式包括：
第一复合行星齿轮组、第二简单行星齿轮组和第三简单行星齿轮组，其各具有第一部件、第二部件和第三部件，
输入轴，其联接到所述第一复合行星齿轮组的所述第一部件上，
输出轴，其联接到所述第三简单行星齿轮组的所述第三部件上，
第一互连部件，其将所述第一复合行星齿轮组的所述第二部件与所述第二简单行星齿轮组的所述第一部件联接，
第二互连部件，其将所述第二简单行星齿轮组的所述第二部件与所述第三简单行星齿轮组的所述第一部件联接，
第一离合器，其选择性地将所述第三简单行星齿轮组的所述第二部件与所述输入轴互连，
第二离合器，其选择性地将所述第二简单行星齿轮组的所述第三部件与所述第三简单行星齿轮组的所述第二部件互连，
第三离合器，其选择性地将所述第一复合行星齿轮组的所述第三部件与所述第二简单行星齿轮组的所述第二部件互连，
第一制动器，其选择性地将所述第一复合行星齿轮组的所述第二部件与固定部件互连，
第二制动器，其选择性地将所述第一复合行星齿轮组的所述第三部件与所述固定部件互连，和
第三制动器，其选择性地将所述第三简单行星齿轮组的所述第二部件与所述固定部件互连；
其中所述第一复合行星齿轮组的所述第一部件是恒星齿轮，所述第一复合行星齿轮组的所述第二部件是行星齿轮托架，并且所述第一复合行星齿轮组的所述第三部件是环形齿轮；
其中所述第二简单行星齿轮组的所述第一部件是恒星齿轮，所述第二简单行星齿轮组的所述第二部件是行星齿轮托架，并且所述第二简单行星齿轮组的所述第三部件是环形齿轮；
其中所述第三简单行星齿轮组的所述第一部件是恒星齿轮，所述第三简单行星齿轮组的所述第二部件是行星齿轮托架，并且所述第三简单行星齿轮组的所述第三部件是环形齿轮，并且其中，所述离合器和制动器可以三个组合的各种组合方式接合，以便在所述输入轴和所述输出轴之间建立至少八个前进速度比和一个倒档速度比。
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