CN101319705B - 10速变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及10速变速器，具体而言，变速器具有多个部件，其可用于传动系以提供十个前进速度比和一个倒档速度比。该变速器包括具有六个扭矩传递机构和四个固定的互连部件的四个行星齿轮组。该传动系包括发动机和持续地连接在至少一个行星齿轮部件上的扭矩变换器，以及持续地与另一行星齿轮部件连接的输出部件。这六个扭矩传递机构提供了在各种齿轮部件和变速器外壳之间的互连，并且以三个的组合运行，以建立至少十个前进速度比和至少一个倒档速度比。

Description

10速变速器

技术领域

本发明涉及一种具有四个行星齿轮组的动力变速器(powertransmission)，这些行星齿轮组由六个扭矩传递装置控制，以提供十个前进速度比和一个倒档速度比。

背景技术

客车包括由发动机，多级变速器和差速或主减速器(final drive)组成的传动系。多级变速器通过容许发动机多次经过其扭矩范围运行而提高了车辆的整个运行范围。变速器中可得到的前进速度比的数量决定了发动机扭矩范围重复的次数。早前的自动变速器具有两个速度范围。这严格地限制了车辆的整个速度范围，并因此需要相对较大的可产生较宽的速度和扭矩范围的发动机。这导致发动机在巡航期间运行在并非最有效点的特定的燃料消耗点上。因此，手动换档(副轴变速器)是最通用的。

随着三速和四速自动变速器的出现，自动换档(行星齿轮)变速器随着汽车的大众化而提高了普及性。这些变速器改进了车辆的操作性能和燃料经济性。速度比的数量增加减少了速度比之间的步长，并因此通过在正常车辆加速下使操作员基本察觉不到速度比替换而改进了变速器的换档质量。

六速变速器提供了相对四速和五速变速器的若干优势，包括改进的车辆加速度和改进的燃料经济性。虽然许多货车采用具有六个或更多前进速度比的动力变速器，但客车仍然制造成带有三速和四速自动变速器，而由于五速或六速装置的尺寸和复杂性，采用它们的客车相对较少。

相对六速变速器，七速、八速和九速变速器在加速度和燃料经济性方面提供了进一步的改进。然而，类似于上面讨论的六速变速器，七速、八速和九速变速器的发展由于复杂性、尺寸和成本而被排除在外。

发明内容

本发明提供一种改进的变速器，其具有四个受控制的行星齿轮组，以提供至少十个前进速度比和至少一个倒档速度比。

本发明的变速器族具有四个行星齿轮组，其各包括第一部件、第二部件和第三部件，这些部件可以任何顺序包括恒星齿轮、环形齿轮或行星架组件部件。

在本说明书和权利要求中提及第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组和第四齿轮组时，这些齿轮组可以图中任何顺序(即，从左至右或从右至左等等)从“第一”数到“第四”。另外，对于各齿轮组，各齿轮组的第一部件、第二部件或第三部件可以图中任何顺序(即，从上至下或从下至上等等)从“第一”数到“第三”。

各个架部件可以是单小齿轮架部件(简单)或双小齿轮架部件(复合)。带有长小齿轮的实施例也是可行的。

第一互连部件持续地将第一行星齿轮组的第二部件与第二行星齿轮组的第三部件连接。

第二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三部件连接。

第三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二部件连接。

第四互连部件持续地将第一行星齿轮组的第一部件与第三行星齿轮组的第一部件连接。

输入部件持续地与第三行星齿轮组的第二部件连接。输出部件持续地与第二行星齿轮组的第二部件连接。

第一扭矩传递装置，例如制动器，选择性地将第一行星齿轮组的第一部件与固定部件(变速器外壳/壳体)连接。

第二扭矩传递装置，例如制动器，选择性地将第一行星齿轮组的第二部件与固定部件(变速器外壳/壳体)连接。

第三扭矩传递装置，例如离合器，选择性地将第一行星齿轮组的第一部件与第四行星齿轮组的第一部件连接。

第四扭矩传递装置，例如离合器，选择性地将第一行星齿轮组的第三部件与第四行星齿轮组的第三部件连接。

第五扭矩传递装置，例如离合器，选择性地将第一行星齿轮组的第二部件与第四行星齿轮组的第一部件连接。

第六扭矩传递装置，例如离合器，选择性地将第三行星齿轮组的第三部件与第四行星齿轮组的第三部件连接。

这六个扭矩传递机构可选择性地以三个的组合接合，以产生至少十个前进速度比和至少一个倒档速度比。各档是单跃迁换档(singletransition shift)，并提供了三倍超载(triple overdrive)。

可通过恰当地选择行星齿轮组的齿数比而实现各种速度比和速度比范围。

从以下结合所附附图对实现本发明的最佳模式的详细描述中，本发明的上述特征和其它特征及优势将变得非常明显。

附图说明

图1a是包括根据本发明的行星变速器的传动系的示意图；

图1b是描述图1a中所示的传动系的某些运行特征的真值表和图表；和

图1c是杠杆图形式显示的图1a传动系的示意图。

具体实施方式

参照附图，图1a中显示了传动系10，其具有传统的发动机和扭矩变换器12，行星变速器14，和传统的主减速器机构16。发动机12可利用各种类型的燃料来驱动，以提高特定应用的效率和燃料经济性。这种燃料可包括例如汽油、柴油、乙醇、二甲醚等等。

行星变速器14包括持续地与发动机12连接的输入部件17、行星齿轮装置18以及持续地与主减速器机构16连接的输出部件19。行星齿轮装置18包括四个行星齿轮组20，30，40和50。

行星齿轮组20包括恒星齿轮部件22、环形齿轮部件24和行星架组件部件26。行星架组件部件26包括多个可旋转地安装在架部件29上的小齿轮27，28。小齿轮27布置成与恒星齿轮部件22成啮合关系，并且小齿轮28设置成与环形齿轮部件24及相应的小齿轮27两者成啮合关系。

行星齿轮组30包括恒星齿轮部件32、环形齿轮部件34和行星架组件部件36。行星架组件部件36包括多个可旋转地安装在架部件39上，并布置成与环形齿轮部件34及恒星齿轮部件32两者成啮合关系的小齿轮37。

行星齿轮组40包括恒星齿轮部件42、环形齿轮部件44和行星架组件部件46。行星架组件部件46包括多个安装在架部件49上，并布置成与环形齿轮部件44及恒星齿轮部件42两者成啮合关系的小齿轮47。

行星齿轮组50包括恒星齿轮部件52、环形齿轮部件54和行星架组件部件56。行星架组件部件56包括多个安装在架部件59上，并布置成与环形齿轮部件54及恒星齿轮部件52两者成啮合关系的小齿轮57。

行星齿轮装置还包括六个扭矩传递装置80，82，84，85，86和87。扭矩传递装置80，82是固定类型的扭矩传递机构，通常称为制动器或反作用离合器。扭矩传递装置84，85，86和87是旋转类型的扭矩传递机构，通常称为离合器。

输入部件17持续地与行星齿轮组40的行星架组件部件46连接。输出部件19持续地与行星齿轮组30的行星架组件部件36连接。

第一互连部件70持续地将行星齿轮组20的行星架组件部件26与行星齿轮组30的环形齿轮部件34连接。第二互连部件72持续地将行星齿轮组30的恒星齿轮部件32与行星齿轮组40的环形齿轮部件44连接。第三互连部件74持续地将行星齿轮组40的行星架组件部件46与行星齿轮组50的行星架组件部件56连接。第四互连部件76持续地将行星齿轮组20的恒星齿轮部件22与行星齿轮组40的恒星齿轮部件42连接。

第一扭矩传递装置，例如制动器80，选择性地通过互连部件76而将行星齿轮组20的恒星齿轮部件22及行星齿轮组40的恒星齿轮部件42与变速器外壳60连接。第二扭矩传递装置，例如制动器82，通过互连部件70而选择性地将行星齿轮组30的环形齿轮部件34及行星齿轮组20的行星架组件部件26与变速器外壳60连接。第三扭矩传递装置，例如离合器84，选择性地通过互连部件76而将行星齿轮组20的恒星齿轮部件22及行星齿轮组40的恒星齿轮部件42与行星齿轮组50的恒星齿轮部件52连接。第四扭矩传递装置，例如离合器85，选择性地将行星齿轮组20的环形齿轮部件24与行星齿轮组50的环形齿轮部件54连接。第五扭矩传递装置，例如离合器86，选择性地通过互连部件70而将行星齿轮组20的行星架组件部件26及行星齿轮组30的环形齿轮部件34与行星齿轮组50的恒星齿轮部件52连接。第六扭矩传递装置，例如离合器87，选择性地通过互连部件72而将行星齿轮组40的环形齿轮部件44及行星齿轮组30的恒星齿轮部件32与行星齿轮组50的环形齿轮部件54连接。

如图1b中所示，尤其如此处所公开的真值表中所示，这些扭矩传递机构选择性地以三个的组合进行接合，以提供至少十个前进速度比和至少一个倒档速度比，所有速度比都带单跃迁换档。

如上所述，在图1b的真值表中显示了用于扭矩传递机构的接合一览表。图1b的图表描述了上述变速器中所达到的比阶(ratio step)。例如，在第一和第二前进速度比之间的阶比(step ratio)是1.27，而在倒档速度比和第一前进速度比之间的阶比为-0.96。所述阶比指的是相邻两档速度比之间的具体比值。

参看图1c，以杠杆图形式显示了图1a中所示的传动系10的实施例。杠杆图是例如自动变速器的机械装置构件的示意图。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：一个用于恒星齿轮部件，一个用于行星齿轮架部件，而一个用于环形齿轮部件。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-恒星比。这些杠杆比本身则用于改变变速器的齿轮齿数比，以取得合适的比和比级数。各种行星齿轮组的节点之间的机械联接或相互连接由细的水平线所示，并且例如离合器和制动器的扭矩传递装置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(ground)。在Benford，Howard和Leising，Maurice的SAE论文810102，″The LeverAnalogy：A New Tool in Transmission Analysis″中可找到杠杆图的格式、目的和用途的进一步说明。

传动系10包括输入部件17、输出部件19、具有三个节点(第一节点22A、第二节点26A和第三节点24A)的第一行星齿轮组20A；具有三个节点(第一节点32A、第二节点36A和第三节点34A)的第二行星齿轮组30A；具有三个节点(第一节点42A、第二节点46A和第三节点44A)的第三行星齿轮组40A；以及具有三个节点(第一节点52A、第二节点56A和第三节点54A)的第四行星齿轮组50A。

输入部件17持续地与节点46A连接。输出部件19持续地与节点36A连接。

节点26A通过互连部件70而持续地与节点34A连接。节点32A通过互连部件72而持续地与节点44A连接。节点46A通过互连部件74而持续地与节点56A连接。节点22A通过互连部件76而持续地与节点42A连接。

第一扭矩传递装置，例如制动器80，选择性地通过互连部件76而使节点22A及节点42A与变速器外壳60相接合。第二扭矩传递装置，例如制动器82，选择性地通过互连部件70而使节点26A及节点34A与变速器外壳60相接合。第三扭矩传递装置，例如离合器84，选择性地通过互连部件76而使节点22A及节点42A与节点52A相接合。第四扭矩传递装置，例如离合器85，选择性地使节点24A与节点54A相接合。第五扭矩传递装置，例如离合器86，选择性地通过互连部件70而使节点26A及节点34A与节点52A相接合。第六扭矩传递装置，例如离合器87，选择性地通过互连部件72而将节点44A及节点32A与节点54A连接。

为了建立传动比，对于各个齿轮状态使三个扭矩传递装置接合。接合的扭矩传递装置由图1b中的每个相应的行中的“X”代表。例如，为了建立倒档齿轮齿数比，使制动器82和离合器85及86接合。制动器82通过互连部件70而使节点26A及34A与变速器外壳60相接合。离合器85使节点24A与节点54A相接合。离合器86通过互连部件70而使节点26A及34A与节点52A相接合。类似地，按照图1b通过离合器接合的不同组合可获得十个前进速度比。

传动系10可与混合动力车辆共享构件，并且这种组合在“电量耗尽模式”下可以是可操作的。对于本发明的目的，“电量耗尽模式”是一种这样的模式，在这种模式下主要由电动机/发电机为车辆提供动力，使得当车辆到达其目的地时，蓄电池被耗尽或几乎耗尽。换句话说，在电量耗尽模式期间，发动机12只是运行到确保蓄电池在到达目的地之前不被耗尽所必需的程度。传统的混合动力车辆以“电量维持模式”运行，其中如果蓄电池电量水平下降到预定的水平以下(例如，25％)时，发动机自动运行以对蓄电池充电。因此，通过以电量耗尽模式运行，混合动力车辆可保留某些或所有否则将被消耗以保持25％的传统混合动力车辆中的蓄电池电量水平的燃料。应该懂得如果蓄电池可在到达目的地之后，通过将其插入到某一能源中进行再充电，那么混合动力车辆的传动系优选只以电量耗尽模式运行。

虽然已经详细介绍了用于实现本发明的最佳模式，但是熟悉本发明相关领域的技术人员将认识到属于所附权利要求的范围内的各种实践本发明的备选设计和实施例。

Claims (3)

1.一种多级变速器，包括：

输入部件；

输出部件；

各具有恒星齿轮部件、行星架组件部件和环形齿轮部件的第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组；

所述输入部件持续地与所述第三行星齿轮组的所述行星架组件部件互连，并且所述输出部件持续地与所述第二行星齿轮组的所述行星架组件部件互连；

第一互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的所述行星架组件部件与所述第二行星齿轮组的所述环形齿轮部件连接；

第二互连部件，其持续地将所述第二行星齿轮组的所述恒星齿轮部件与所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮部件连接；

第三互连部件，其持续地将所述第三行星齿轮组的所述行星架组件部件与所述第四行星齿轮组的所述行星架组件部件连接；

第四互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的所述恒星齿轮部件与所述第三行星齿轮组的所述恒星齿轮部件连接；

第一扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述恒星齿轮部件与固定部件连接；

第二扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述行星架组件部件与所述固定部件连接；

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恒星齿轮部件与所述第四行星齿轮组的所述恒星齿轮部件连接；

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环形齿轮部件与所述第四行星齿轮组的所述环形齿轮部件连接；

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行星架组件部件与所述第四行星齿轮组的所述恒星齿轮部件连接；

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环形齿轮部件与所述第四行星齿轮组的所述环形齿轮部件连接；且

所述扭矩传递装置以三个的组合进行接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立十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扭矩传递装置和第二扭矩传递装置包括制动器，并且所述第三扭矩传递装置、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包括离合器。

3.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于所述固定部件是变速器外壳。

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