CN101344154B - 多速变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多速变速器，其具有输入部件、输出部件、四个行星齿轮组、三个互连部件和五个扭矩传递装置。各行星齿轮组包括恒星齿轮、托架部件和环形齿轮。所述五个扭矩传递装置中的第一、第二、第三和第四个是离合器，第五个是制动器。所述互连部件和扭矩传递装置将输入部件、输出部件以及各行星齿轮组的特定部件互连起来。所述扭矩传递装置可选择性地以至少两个组合的方式接合，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。

Description

多速变速器

本申请要求享有于2007年7月10日提交的美国临时申请第60/948,782号的权益。上述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速变速器，更具体地说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，并且可构成或不构成现有技术。

典型的多速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，以获得多个齿轮比。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。

虽然现有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、紧凑的多速变速器。

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、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部件、第二部件和第三部件。扭矩传递装置是例如离合器和制动器。

变速器的一个实施例包括输入部件、输出部件、以及各具有第一部件、第二部件和第三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。第一互连部件持续地将第一行星齿轮组的第一部件与第二行星齿轮组的第二部件及固定元件互连，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一部件及第三行星齿轮组的第一部件互连，并且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三部件互连。五个扭矩传递机构可选择性地接合，以便将第一部件、第二部件和第三部件的其中一个部件与第一部件、第二部件、第三部件及固定元件的至少其中一个部件互连。这些扭矩传递机构可选择性地以至少两个组合的方式接合，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，以便将第一行星齿轮组的第三部件、第二行星齿轮组的第一部件以及第三行星齿轮组的第一部件中的至少其中一个部件与输入部件及第三行星齿轮组的第三部件中的至少其中一个部件互连。

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互连。

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，以便将第一行星齿轮组的第二部件与输出部件及第四行星齿轮组的第二部件中的至少其中一个部件互连。

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，以便将第二行星齿轮组的第三部件与输出部件及第四行星齿轮组的第二部件中的至少其中一个部件互连。

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，以便将第一行星齿轮组的第一部件、第二行星齿轮组的第二部件及固定元件中的至少其中一个部件与第四行星齿轮组的第一部件互连。

在本发明的又一方面，第一部件是恒星齿轮，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，输入部件持续地与第三行星齿轮组的第三部件互连，并且输出部件持续地与第四行星齿轮组的第二部件互连。

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、以及各具有第一部件、第二部件和第三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，其中输入部件持续地与第三行星齿轮组的第三部件互连，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第二行星齿轮组的第二部件及固定元件互连，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一部件及第三行星齿轮组的第一部件互连，并且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三部件互连。第一扭矩传递机构可选择性地接合，以便将第一行星齿轮组的第三部件、第二行星齿轮组的第一部件以及第三行星齿轮组的第一部件中的至少其中一个部件与输入部件及第三行星齿轮组的第三部件中的至少其中一个部件互连。第二扭矩传递机构可选择性地接合，以便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互连。第三扭矩传递机构可选择性地接合，以便将第一行星齿轮组的第二部件与输出部件及第四行星齿轮组的第二部件中的至少其中一个部件互连。第四扭矩传递机构可选择性地接合，以便将第二行星齿轮组的第三部件与输出部件及第四行星齿轮组的第二部件中的至少其中一个部件互连。第五扭矩传递机构可选择性地接合，以便将第一行星齿轮组的第一部件、第二行星齿轮组的第二部件及固定元件中的至少其中一个部件与第四行星齿轮组的第一部件互连。这些扭矩传递机构可选择性地以至少两个组合的方式接合，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，第一部件是恒星齿轮，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、输出部件以及各具有恒星齿轮、托架部件和环形齿轮的第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组，其中输入部件持续地与第三行星齿轮组的环形齿轮互连，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恒星齿轮与第二行星齿轮组的托架部件及固定元件互连，第二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恒星齿轮及第三行星齿轮组的恒星齿轮互连，并且第三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。第一扭矩传递机构可选择性地接合，以便将第一行星齿轮组的环形齿轮、第二行星齿轮组的恒星齿轮以及第三行星齿轮组的恒星齿轮中的至少其中一个部件与输入部件及第三行星齿轮组的环形齿轮中的至少其中一个部件互连。第二扭矩传递机构可选择性地接合，以便将第一行星齿轮组的托架部件与第四行星齿轮组的恒星齿轮互连。第三扭矩传递机构可选择性地接合，以便将第一行星齿轮组的托架部件与输出部件及第四行星齿轮组的托架部件中的至少其中一个部件互连。第四扭矩传递机构可选择性地接合，以便将第二行星齿轮组的环形齿轮与输出部件及第四行星齿轮组的托架部件中的至少其中一个部件互连。第五扭矩传递机构可选择性地接合，以便将第一行星齿轮组的恒星齿轮、第二行星齿轮组的托架部件及固定元件中的至少其中一个部件与第四行星齿轮组的恒星齿轮互连。这些扭矩传递机构可选择性地以至少两个组合的方式接合，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；且

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公开、应用或用途。

最初应该懂得，在所提供的特殊示例中，本发明的八速自动变速器具有位于四个行星齿轮组的元件之间的永久机械连接的装置。第一行星齿轮组的第一构件或元件永久联接至地(ground)或变速器外壳上。第二行星齿轮组的第一构件或元件永久联接至地或变速器外壳上。第一行星齿轮组的第二构件或元件永久地联接在第二行星齿轮组的第二构件或元件上，并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一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，以获得合适的比和比的渐变(ratioprogression)。在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，该论文通过引用而完整地结合在本文中。

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，以及输出轴或部件22。

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

第一离合器26选择性地将第三行星齿轮组18的第一节点18A及输入轴或部件12连接到第三行星齿轮组18的第三节点18C上。第二离合器28选择性地将第一行星齿轮组14的第二节点14B连接到第四行星齿轮组20的第三节点20C上。第三离合器30选择性地将第一行星齿轮组14的第二节点14B连接到第四行星齿轮组20的第二节点20B上。第四离合器32选择性地将第二行星齿轮组16的第一节点16A连接到第四行星齿轮组20的第二节点20B上。制动器34选择性地将第四行星齿轮组20的第三节点20C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恒星齿轮、环形齿轮、行星齿轮和行星齿轮托架。

例如，行星齿轮组14包括恒星齿轮部件14C、支撑一组行星齿轮14D的行星齿轮托架部件14B以及环形齿轮部件14A。恒星齿轮部件14C连接在第一轴或互连部件42上。环形齿轮部件14A连接在第二轴或互连部件44上，以便共同旋转，并连接在第三轴或互连部件46上。行星齿轮托架部件14B与第四轴或互连部件48相连接，以便共同旋转。行星齿轮14D各构造成可与环形齿轮部件14A及恒星齿轮部件14C相互啮合。

输入轴或部件12优选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。输出轴或部件22优选持续地与主减速器或分动箱(未显示)相连接。

行星齿轮组16包括恒星齿轮部件16C、环形齿轮部件16A以及可旋转地支撑一组行星齿轮16D的行星托架部件16B。恒星齿轮部件16C与第三轴或互连部件46相连接，以便共同旋转。环形齿轮部件16A与第五轴或互连部件52相连接，以便共同旋转。行星托架部件16B通过第六轴或互连部件54而连接至地、固定元件或变速器外壳50上，并连接在第一轴或互连部件42上。行星齿轮16D各构造成可与恒星齿轮部件16C及环形齿轮部件16A相互啮合。

行星齿轮组18包括恒星齿轮部件18C、环形齿轮部件18A以及可旋转地支撑一组行星齿轮18D的行星托架部件18B。恒星齿轮部件18C与第二轴或互连部件44相连接，以便共同旋转。环形齿轮部件18A与输入轴或部件12相连接，以便共同旋转，并连接在第七轴或互连部件56上。行星托架部件18B与第八轴或互连部件58相连接，以便共同旋转。行星齿轮18D各构造成可与恒星齿轮部件18C及环形齿轮部件18A相互啮合。

行星齿轮组20包括恒星齿轮部件20C、可旋转地支撑一组行星齿轮20D的行星托架部件20B、以及环形齿轮部件20A。恒星齿轮部件20C与第九轴或互连部件60相连接，以便共同旋转。行星托架部件20B与第十轴或互连部件62及输出轴或部件22相连接，以便共同旋转。环形齿轮部件20A与第八轴或互连部件58相连接，以便共同旋转。行星齿轮20D各构造成可与环形齿轮部件20A及恒星齿轮部件20C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，以便将第二轴或互连部件44连接到第七轴或互连部件56上。第二离合器28可选择性地接合，以便将第四轴或互连部件48连接到第九轴或互连部件60上。第三离合器30可选择性地接合，以便将第四轴或互连部件48连接到第十轴或互连部件62上。第四离合器32可选择性地接合，以便将第五轴或互连部件52连接到输出轴或部件22上。制动器34可选择性地接合，以便将第九轴或互连部件60通过第一轴或互连部件42及第六轴或互连部件54而连接至地、固定元件或变速器外壳50上，从而限制第九轴或互连部件60相对于变速器外壳50的旋转。

现在参看图2和3，将描述八速变速器10的实施例的操作。应该懂得，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传递到输出轴或部件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，使第一离合器26和第四离合器32接合或被激励。第一离合器26将第二轴或互连部件44连接到第七轴或互连部件56上。第四离合器32将第五轴或互连部件52连接到输出轴或部件22上。类似地，通过离合器和制动器接合的不同组合可获得八个前进比，如图3中所示。

应该懂得前面八速变速器10的操作和齿轮状态的解释首先假定了在给定的齿轮状态下，没有特别指出的所有离合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精神和范围。

Claims (2)

1.一种变速器，包括：

输入部件；

输出部件；

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，其各具有第一部件、第二部件和第三部件，所述输入部件持续地与所述第三行星齿轮组的第三部件互连，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；

第一互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的第一部件与所述第二行星齿轮组的第二部件及固定元件互连；

第二互连部件，其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一部件及所述第三行星齿轮组的第一部件互连；

第三互连部件，其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；

第一扭矩传递机构，其可选择性地接合，以便将所述第一行星齿轮组的第三部件、所述第二行星齿轮组的第一部件以及所述第三行星齿轮组的第一部件与所述输入部件及所述第三行星齿轮组的第三部件互连；

第二扭矩传递机构，其可选择性地接合，以便将所述第一行星齿轮组的第二部件与所述第四行星齿轮组的第一部件互连；

第三扭矩传递机构，其可选择性地接合，以便将所述第一行星齿轮组的第二部件与所述输出部件及所述第四行星齿轮组的第二部件互连；

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

第五扭矩传递机构，其可选择性地接合，以便将所述第一行星齿轮组的第一部件、所述第二行星齿轮组的第二部件及所述固定元件与所述第四行星齿轮组的第一部件互连；

其中所述第五扭矩传递机构是制动器，而所述第一、第二、第三和第四扭矩传递机构是离合器；

其中所述第一部件是恒星齿轮，所述第二部件是托架部件，而所述第三部件是环形齿轮；并且

其中所述扭矩传递机构可选择性地以至少两个组合的方式接合，以便在所述输入部件和所述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。

2.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。

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