CN101319713B - 多级变速器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种多级变速器,其具有输入部件、输出部件、四个行星齿轮组、多个互连部件和多个扭矩传递装置。每个行星齿轮组均包括太阳齿轮、托架部件和环形齿轮。该扭矩传递装置为离合器。所述多个互连部件和所述多个扭矩传递装置分别与固定部件或各个行星齿轮组中的相应部件相连。所述扭矩传递装置可以以两个的组合而有选择地接合,以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。
Description
技术领域
本申请要求2007年6月8日提交的美国临时申请No.60/942,744的优先权。上述申请的公开通过引用而结合于本发明中。
本发明大体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个或更多个速度、四个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的变速器。
背景技术
本部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景资料,并且可构成或可不构成现有技术。
典型的多级变速器使用摩擦离合器、行星齿轮布置和固定互连的组合,以实现多个齿轮比。行星齿轮组的数目和物理布置通常由封装、成本和所需的速度比所确定。
虽然当前的变速器实现其预定的目的,但是基本持续地(continuously)需要新的改进的变速器构造,其体现了尤其从效率、响应性和平稳性考虑的改进的性能,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、节省成本的、紧凑的多级变速器。
发明内容
在本发明的一个方面中,提供一种变速器,其包括:输入部件;输出部件;第一、第二、第三和第四行星齿轮组,其均具有太阳齿轮、托架部件、和环形齿轮,其中,所述输入部件与所述第二行星齿轮组的太阳齿轮和所述第三行星齿轮组的托架部件二者持续地互连,并且所述输出部件与所述第四行星齿轮组的托架部件持续地互连;第一互连部件,其使所述第一行星齿轮组的太阳齿轮与固定部件持续地互连;第二互连部件,其使所述第一行星齿轮组的太阳齿轮与所述第二行星齿轮组的托架部件持续地互连;第三互连部件,其使所述第二行星齿轮组的太阳齿轮与所述第三行星齿轮组的托架部件和所述输入部件二者持续地互连;第四互连部件,其使所述第二行星齿轮组的环形齿轮部件与所述第三行星齿轮组的太阳齿轮持续地互连;第五互连部件,其使所述第三行星齿轮组的环形齿轮与所述第四行星齿轮组的太阳齿轮持续地互连;和,第一扭矩传递装置,其可以有选择地接合,以便使所述第一行星齿轮组的托架部件与所述第三行星齿轮组的托架部件互连;第二扭矩传递装置,其可以有选择地接合,以便使所述第一行星齿轮组的托架部件与所述第二行星齿轮组的环形齿轮和所述第三行星齿轮组的太阳齿轮二者互连;第三扭矩传递装置,其可以有选择地接合,以便使所述第一行星齿轮组的托架部件与所述第四行星齿轮组的托架部件互连;第四扭矩传递装置,其可以有选择地接合,以便使所述第一行星齿轮组的托架部件与所述第四行星齿轮组的环形齿轮互连;和,第五扭矩传递装置,其可以有选择地接合,以便使所述第一行星齿轮组的环形齿轮与所述第四行星齿轮组的环形齿轮互连;以及,其中,所述扭矩传递装置可以以两个的组合而有选择地接合,以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。
在本发明的又一个方面中,扭矩传递装置中的五个扭矩传递装置为离合器。
在本发明的又一个方面中,固定部件为变速器外壳。
通过参考以下的说明和附图,本发明的其它目的、方面和优点将变得显而易见,在附图中,相似的附图标记表示相同的构件、元件或特征。
附图说明
在此所述的附图仅用于示例性目的,而绝非意图限制本公开的范围;
图1是根据本发明的八级变速器的实施例的杠杆图(lever diagram);
图2是根据本发明的八级变速器的实施例的简图;而
图3是表示在图1和图2所示变速器的每种可获得的前进和倒档速度比或齿轮比中的各个扭矩传递装置的接合状态的真值表。
具体实施方式
以下说明在本质上仅仅是示例性的,并且不意图限制本公开、应用或用途。
最初应了解的是,在所提供的具体示例中,本发明的八级自动变速器具有在四个行星齿轮组的元件之间的永久的机械连接的布置。第一行星齿轮组的第一构件或元件永久地联接到地或变速器外壳上。第二行星齿轮组的第二构件或元件永久地联接到地或变速器外壳上。第二行星齿轮组的第三构件或元件永久地联接到第三行星齿轮组的第二构件或元件上。第二行星齿轮组的第一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。最后,第三行星齿轮组的第三构件或元件永久地联接到第四行星齿轮组的第三构件或元件上。
现在参考图1,八级变速器10的实施例以杠杆图模式示出。杠杆图是诸如自动变速器的机械装置的构件的示意图。每个单独的杠杆表示一个行星齿轮组,其中行星齿轮组的三个基本的机械构件均由节点表示。因此,单个杠杆包括三个节点: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。各个杠杆的节点之间的相对长度可用于表示各个相应齿轮组的环形-太阳比。这些杠杆比又用于改变变速器的齿轮比,以便实现合适的比率和比率级数(ratio progression)。各种行星齿轮组的节点之间的机械联接或互连以细水平线表示,并且诸如离合器和制动器的扭矩传递装置表示为交错的指状物。如果该装置为制动器,则将一组指状物接地(grounded)。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,该论文因此通过引用而完全结合于本发明中。
变速器10包括输入轴或者说输入部件12;第一行星齿轮组14,其具有三个节点:第一节点14A、第二节点14B和第三节点14C;第二行星齿轮组16,其具有三个节点:第一节点16A、第二节点16B和第三节点16C;第三行星齿轮组18,其具有三个节点:第一节点18A、第二节点18B和第三节点18C;第四行星齿轮组20,其具有三个节点:第一节点20A、第二节点20B和第三节点20C;和输出轴或者说输出部件22。
输入部件12联接到第二行星齿轮组16的第三节点16C上。输出部件22联接到第四行星齿轮组20的第二节点20B上。第一行星齿轮组14的第一节点14A联接到地或变速器外壳50上。第二行星齿轮组16的第一节点16A联接到第三行星齿轮组18的第一节点18A上。第二行星齿轮组16的第二节点16B联接到地或变速器外壳50上。第二行星齿轮组16的第三节点16C联接到第三行星齿轮组18的第二节点18B上。第三行星齿轮组18的第三节点18C联接到第四行星齿轮组20的第三节点20C上。
第一离合器26将第一行星齿轮组14的第三节点14C有选择地连接到第三行星齿轮组18的第二节点18B上。第二离合器28将第一行星齿轮组14的第三节点14C有选择地连接到第三行星齿轮组18的第一节点18A上。第三离合器30将第一行星齿轮组14的第三节点14C有选择地连接到第四行星齿轮组20的第二节点20B上。第四离合器32将第一行星齿轮组14的第三节点14C有选择地连接到第四行星齿轮组20的第一节点20A上。第五离合器34将第一行星齿轮组14的第二节点14B有选择地连接到第四行星齿轮组20的第一节点20A上。
现在参考图2,符号图(stick diagram)表示根据本发明的八级变速器10的实施例的示意图。在图2中,延续图1的杠杆图的编号。相应地示出离合器和联接器,而行星齿轮组的节点现在表示为行星齿轮组的构件,诸如太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和行星齿轮托架。
例如,行星齿轮组14是包括太阳齿轮部件14A、行星齿轮托架部件14C和环形齿轮部件14B的行星齿轮组,该行星齿轮托架部件14C支承第一组行星齿轮14D和第二组行星齿轮14E。太阳齿轮部件14A通过第一轴或者说第一互连部件42连接到地或变速器外壳50上,并且连接到第二轴或者说第二互连部件44上。环形齿轮部件14B连接到第三轴或者说第三互连部件46上,以便共同旋转。行星齿轮托架部件14C与第四轴或者说第四互连部件48和第五轴或者说第五互连部件52连接,以便共同旋转。第一组行星齿轮14D均构造为以便与环形齿轮部件14B和第二组行星齿轮14E相互啮合。第二组行星齿轮14E均构造为以便与太阳齿轮部件14A和第一组行星齿轮14D相互啮合。
输入轴或者说输入部件12持续地连接到发动机(未示出)或扭矩变换器(未示出)的涡轮上。输出轴或者说输出部件22与主减速器或分动箱(未示出)持续地连接。
行星齿轮组16是包括太阳齿轮部件16C、环形齿轮部件16A和行星托架部件16B的行星齿轮组,该行星托架部件16B以旋转的方式支承一组行星齿轮16D。太阳齿轮部件16C与输入轴或者说输入部件12连接,以便共同旋转。环形齿轮部件16A与第六轴或者说第六互连部件54和第七轴或者说第七互连部件56连接,以便共同旋转。行星托架部件16B与第二轴或者说第二互连部件44连接,以便共同旋转。行星齿轮16D均构造成以便与太阳齿轮部件16C和环形齿轮部件16A相互啮合。
行星齿轮组18是包括太阳齿轮部件18A、环形齿轮部件18C和行星托架部件18B的行星齿轮组,该行星托架部件18B以旋转的方式支承一组行星齿轮18D。太阳齿轮部件18A与第七轴或者说第七互连部件56连接,以便共同旋转。环形齿轮部件18C与第八轴或者说第八互连部件58连接,以便共同旋转。行星托架部件18B与输入轴或者说输入部件12和第九轴或者说第九互连部件60连接,以便共同旋转。行星齿轮18D均构造成与太阳齿轮部件18A和环形齿轮部件18C相互啮合。
行星齿轮组20是包括太阳齿轮部件20C、行星托架部件20B和环形齿轮部件20A的行星齿轮组,该行星托架部件20B以旋转的方式支承一组行星齿轮20D。太阳齿轮部件20C与第八轴或者说第八互连部件58连接,以便共同旋转。行星托架部件20B与第十轴或者说第十互连部件62和输出轴或者说输出部件22连接,以便共同旋转。环形齿轮部件20A与第十一轴或者说第十一互连部件64连接,以便共同旋转。行星齿轮20D均构造成以便与环形齿轮部件20A和太阳齿轮部件20C相互啮合。
扭矩传递机构或离合器26,28,30,32和34允许轴或互连部件、行星齿轮组的部件和外壳的选择性互连。例如,第一离合器26可以有选择地接合,以将第五轴或者说第五互连部件52连接到第九轴或者说第九互连部件60上。第二离合器28可以有选择地接合,以将第五轴或者说第五互连部件52连接到第六轴或者说第六互连部件54上。第三离合器30可以有选择地接合,以将第五轴或者说第五互连部件52连接到第十轴或者说第十互连部件62上。第四离合器32可以有选择地接合,以将第四轴或者说第四互连部件48连接到第十一轴或者说第十一互连部件64上。第五离合器34可以有选择地接合,以将第三轴或者说第三互连部件46连接到第十一轴或者说第十一互连部件64上。
现在参考图2和图3,将描述八级变速器10的实施例的操作。将了解的是,变速器10能够以至少八种前进速度或扭矩比和至少一种倒档速度或扭矩比将扭矩从输入轴或者说输入部件12传递到输出轴或者说输出部件22上。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30、第四离合器32和第五离合器34)中的一个或多个的接合,获得各种前进和倒档速度或扭矩比,如下文所述。图3是表示被促动或接合为以便实现各种齿轮状态的扭矩传递装置的各种组合的真值表。还表示了各种齿轮状态的实际数值的齿轮比,但应了解的是,这些数值仅是示例性的,并且可在很大的范围内调节这些数值,以适应变速器10的各种应用和操作准则。图3还示出可利用本发明实施例获得的齿轮比的示例。当然,根据所选择的齿轮直径、齿轮齿数和齿轮构造,可实现其它的齿轮比。
为了建立倒车档,接合或促动第二离合器28和第三离合器30。第二离合器28将第五轴或者说第五互连部件52连接到第六轴或者说第六互连部件54上。第三离合器30将第五轴或者说第五互连部件52连接到第十轴或者说第十互连部件62上。同样地,如图3所示,通过离合器接合的不同组合实现八种前进比。
应了解的是,八级变速器10的操作和齿轮状态的上述说明首先假设未在给定齿轮状态中具体指出的所有离合器和制动器均为不促动的或脱离的,其次在换档期间,即改变齿轮状态期间,在至少相邻的齿轮状态之间,在两种齿轮状态下接合或促动的离合器仍将保持接合或促动。
本发明的说明在本质上仅为示例性的,并且旨在使不脱离本发明要点的变型在本发明的范围内。这种变型不被认为脱离了本发明的精神和范围。
Claims (3)
1.一种变速器,其包括:
输入部件;
输出部件;
第一、第二、第三和第四行星齿轮组,其均具有太阳齿轮、托架部件、和环形齿轮,其中,所述输入部件与所述第二行星齿轮组的太阳齿轮和所述第三行星齿轮组的托架部件二者持续地互连,并且所述输出部件与所述第四行星齿轮组的托架部件持续地互连;
第一互连部件,其使所述第一行星齿轮组的太阳齿轮与固定部件持续地互连;
第二互连部件,其使所述第一行星齿轮组的太阳齿轮与所述第二行星齿轮组的托架部件持续地互连;
第三互连部件,其使所述第二行星齿轮组的太阳齿轮与所述第三行星齿轮组的托架部件和所述输入部件二者持续地互连;
第四互连部件,其使所述第二行星齿轮组的环形齿轮部件与所述第三行星齿轮组的太阳齿轮持续地互连;
第五互连部件,其使所述第三行星齿轮组的环形齿轮与所述第四行星齿轮组的太阳齿轮持续地互连;和
第一扭矩传递装置,其可以有选择地接合,以便使所述第一行星齿轮组的托架部件与所述第三行星齿轮组的托架部件互连;
第二扭矩传递装置,其可以有选择地接合,以便使所述第一行星齿轮组的托架部件与所述第二行星齿轮组的环形齿轮和所述第三行星齿轮组的太阳齿轮二者互连;
第三扭矩传递装置,其可以有选择地接合,以便使所述第一行星齿轮组的托架部件与所述第四行星齿轮组的托架部件互连;
第四扭矩传递装置,其可以有选择地接合,以便使所述第一行星齿轮组的托架部件与所述第四行星齿轮组的环形齿轮互连;和
第五扭矩传递装置,其可以有选择地接合,以便使所述第一行星齿轮组的环形齿轮与所述第四行星齿轮组的环形齿轮互连;和
其中,所述扭矩传递装置可以以两个的组合而有选择地接合,以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,所述固定部件为变速器外壳。
3.根据权利要求1所述的变速器,其特征在于,所述扭矩传递装置中的五个扭矩传递装置为离合器。
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