CN101358637A - 多速变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多速变速器。提供了一种变速器，该变速器具有输入构件、输出构件、四个行星齿轮组、多个联接构件和多个转矩传递设备。行星齿轮组的每个包括第一、第二和第三构件。转矩传递设备包括离合器。

Description

多速变速器

与相关申请的交叉参考

本申请要求了2007年7月31日提交的美国临时专利申请No.60/952,991的优先权。以上申请的披露在此通过参考合并。

技术领域

本发明一般地涉及具有多个行星齿轮组和多个转矩传递设备的多速变速器，且更特定地涉及具有八个或更多速度、四个行星齿轮组和多个转矩传递设备的变速器。

背景技术

在此部分中的陈述仅提供了涉及本披露的背景信息且可以或可以不形成现有技术。

典型的多速变速器使用了摩擦离合器或制动器、行星齿轮设备和固定互连件的组合以实现多个传动比。行星齿轮组的个数和物理布置一般地通过封装、成本和希望的速比来规定。

虽然当前的变速器实现了它们意图中的目的，但总是需要具有改进的性能的新的和改进的变速器构造，特别是从效率、响应性和平稳性的观点，以及改进的封装的观点，主要是降低尺寸和重量。因此，存在对于改进的、具有成本效益的紧凑的多速变速器的需求。

发明内容

提供了具有输入构件、输出构件、四个行星齿轮组、多个联接构件和多个转矩传递设备的变速器。行星齿轮组的每个包括第一、第二和第三构件。转矩传递设备例如是离合器。

变速器的实施例包括输入构件，输出构件，第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个行星齿轮组具有第一、第二和第三构件，第一互连构件连续地将第一行星齿轮组的第一构件与第四行星齿轮组的第一构件相互连接，第二互连构件连续地将第一行星齿轮组的第二构件与第二行星齿轮组的第二构件相互连接，第三互连构件连续地将第一行星齿轮组的第三构件与第二行星齿轮组的第一构件和静止元件相互连接，且第四互连构件连续地将第二行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的第三构件相互连接。五个转矩传递机构选择地可接合，以将第一构件、第二构件和第三构件的一个与第一构件、第二构件、第三构件和静止元件的至少一个相互连接。转矩传递机构选择地可以至少两个为组合而接合，以在输入构件和输出构件之间建立至少八个前进速比和至少一个后退速比。

在本发明的一个方面中，五个转矩传递机构的第一个选择地可接合以将输入构件和第三行星齿轮组的第二构件的至少一个与第二行星齿轮组的第二构件和第一行星齿轮组的第二构件的至少一个相互连接。

在本发明的另一个方面中，五个转矩传递机构的第二个选择地可接合以将输入构件和第三行星齿轮组的第二构件的至少一个与第四行星齿轮组的第三构件相互连接。

在根据本发明的再另一个方面中，五个转矩传递机构的第三个选择地可接合以将第二行星齿轮组的第三构件和第三行星齿轮组的第三构件的至少一个与输出构件和第四行星齿轮组的第二构件的至少一个相互连接。

在本发明的再另一个方面中，五个转矩传递机构的第四个选择地可接合以将第三行星齿轮组的第一构件与输出构件和第四行星齿轮组的第二构件的至少一个相互连接。

在本发明的再另一个方面中，五个转矩传递机构的第五个选择地可接合以将第三行星齿轮组的第一构件与第四行星齿轮组的第三构件相互连接。

在本发明的再另一个方面中，第一构件为太阳轮，第二构件为行星架构件，且第三构件为齿圈。

在本发明的再另一个方面中，输入构件与第三行星齿轮组的第二构件连续地相互连接，且其中输出构件连续地与第四行星齿轮组的第二构件连续地相互连接。

在本发明的再另一个方面中，转矩传递机构是离合器。

在本发明的再另一个方面中，静止元件是变速器壳体。

本发明的变速器的另一个实施例包括输入构件，输出构件，第一、第二、第三和第四行星齿轮组，它们每个具有第一、第二和第三构件，其中输入构件与第三行星齿轮组的第二构件连续地相互连接，且其中输出构件与第四行星齿轮组的第二构件连续地相互连接，第一相互连接构件将第一行星齿轮组的第一构件与第四行星齿轮组的第一构件连续地相互连接，第二相互连接构件将第一行星齿轮组的第二构件与第二行星齿轮组的第二构件连续地相互连接，第三相互连接构件将第一行星齿轮组的第三构件与第二行星齿轮组的第一构件和静止元件连续地相互连接，且第四相互连接构件将第二行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的第三构件连续地相互连接。第一转矩传递机构选择地可接合，以将输入构件和第三行星齿轮组的第二构件的至少一个与第二行星齿轮组的第二构件和第一行星齿轮组的第二构件的至少一个相互连接。第二转矩传递机构选择地可接合，以将输入构件和第三行星齿轮组的第二构件的至少一个与第四行星齿轮组的第三构件相互连接。第三转矩传递机构选择地可接合，以将第二行星齿轮组的第三构件和第三行星齿轮组的第三构件的至少一个与输出构件和第四行星齿轮组的第二构件的至少一个相互连接。第四转矩传递机构选择地可接合，以将第三行星齿轮组的第一构件与输出构件和第四行星齿轮组的第二构件的至少一个相互连接。第五转矩传递机构选择地可接合，以将第三行星齿轮组的第一构件与第四行星齿轮组的第三构件相互连接。转矩传递机构选择地可以至少两个为组合而接合，以在输入构件和输出构件之间建立至少八个前进速比和至少一个后退速比。

在本发明的再另一个方面中，第一构件为太阳轮，第二构件为行星架构件且第三构件为齿圈。

在本发明的再另一个方面中，静止元件是变速器壳体。

本发明的变速器的另一个实施例包括输入构件，输出构件，第一、第二、第三和第四行星齿轮组，它们每个具有太阳轮、行星架构件和齿圈，其中输入构件与第三行星齿轮组的行星架构件连续地相互连接，且其中输出构件与第四行星齿轮组的行星架构件连续地相互连接，第一相互连接构件将第一行星齿轮组的太阳轮与第四行星齿轮组的太阳轮连续地相互连接，第二相互连接构件将第一行星齿轮组的行星架构件与第二行星齿轮组的行星架构件连续地相互连接，第三相互连接构件将第一行星齿轮组的齿圈与第二行星齿轮组的太阳轮和静止元件连续地相互连接，且第四相互连接构件将第二行星齿轮组的齿圈与第三行星齿轮组的齿圈连续地相互连接。第一转矩传递机构选择地可接合，以将输入构件和第三行星齿轮组的行星架构件的至少一个与第二行星齿轮组的行星架构件和第一行星齿轮组的行星架构件的至少一个相互连接。第二转矩传递机构选择地可接合，以将输入构件和第三行星齿轮组的行星架构件的至少一个与第四行星齿轮组的齿圈相互连接。第三转矩传递机构选择地可接合，以将第二行星齿轮组的齿圈和第三行星齿轮组的齿圈的至少一个与输出构件和第四行星齿轮组的行星架构件的至少一个相互连接。第四转矩传递机构选择地可接合，以将第三行星齿轮组的太阳轮与输出构件和第四行星齿轮组的行星架构件的至少一个相互连接。第五转矩传递机构选择地可接合，以将第三行星齿轮组的太阳轮与第四行星齿轮组的齿圈相互连接。转矩传递机构选择地可以至少两个为组合而接合，以在输入构件和输出构件之间建立至少八个前进速比和至少一个后退速比。

在本发明的一个方面中，静止元件是变速器壳体。

本发明的进一步的目的、方面和优点将通过参考如下描述和附带的附图变得显见，其中类似的参考数字指相同的部件、元件或特征。

附图说明

在此所描述的附图仅用于图示目的且不意图于以任何方式限制本发明的范围。

图1是根据本发明的八速变速器的实施例的杆状图；

图2是根据本发明的八速变速器的实施例的示意图；

图3是表示了在图1和图2中图示的变速器的可得到的前进和后退速度或传动比的每个内的多种转矩传递元件的接合状态的真值表。

具体事实方式

如下的描述在本质上仅是典型的且不意图于限制本披露、应用或使用。

在开始处，应认识到在所提供的特定的例子中，本发明的八速自动变速器具有在四个行星齿轮组的元件之间的永久机械连接的布置。第一行星齿轮组的第一部件或元件永久地联接到静止元件。第二行星齿轮组的第一部件或元件也永久地联接到静止元件。第一行星齿轮组的第二部件或元件永久地联接到第二行星齿轮组的第二部件或元件。第一行星齿轮组的第三部件或元件永久地联接到第四行星齿轮组的第三部件或元件。最后，第二行星齿轮组的第三部件或元件永久地联接到第三行星齿轮组的第三部件或元件。

现在参考图1，八速变速器10的实施例在杆状图模式中图示。杆状图是例如自动变速器的机械设备的部件的示意性表示。每个单独的杆代表了行星齿轮组，其中行星齿轮组的三个基本机械部件每个由一个节点表示。因此，单一的杆包含三个节点：一个用于太阳轮，一个用于行星架且一个用于齿圈。在每个杆的节点之间的相对长度用于表示每个各自的齿轮组的齿圈与太阳轮的比。这些杆比又用于改变变速器的传动比，以实现合适的比和比渐进。在多种行星齿轮组的节点之间的机械联接或互连件通过细的水平线图示，且例如离合器的转矩传递设备以交叉的指状物表示。对于杆状图的格式、目的和使用的进一步的解释可见：Benford和Leising的SAE Paper 810102，“The Lever Analogy：A New Tool inTransmission Analysis”，在此通过参考将其完全合并。

变速器10包括输入轴或构件12，具有三个节点的第一行星齿轮组14，即第一节点14A、第二节点14B和第三节点14C；具有三个节点的第二行星齿轮组16，即第一节点16A、第二节点16B和第三节点16C；具有三个节点的第二行星齿轮组18，即第一节点18A、第二节点18B和第三节点18C；具有三个节点的第四行星齿轮组20，即第一节点20A、第二节点20B和第三节点20C；和输出轴或构件22。

输入构件12联接到第三行星齿轮组18的第一节点18A。输出构件22联接到第四行星齿轮组20的第三节点20C。第一行星齿轮组14的第一节点14A联接到第四行星齿轮组20的第一节点20A。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的第二节点16B。第一行星齿轮组14的第三节点14C联接到第二行星齿轮组16的第一节点16A。第二行星齿轮组16的第一节点16A联接到静止元件或变速器壳体40。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。

第一离合器26选择地将第一行星齿轮组14的第二节点14B和第二行星齿轮组16的第二节点16B连接到输入构件12和第三行星齿轮组18的第一节点18A。第二离合器28选择地将第三行星齿轮组18的第一节点18A连接到第四行星齿轮组20的第二节点20B。第三离合器20选择地将第三行星齿轮组18的第二节点18B连接到第四行星齿轮组20的第三节点20C。第四离合器32选择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的第三节点20C。第五离合器34选择地将第三行星齿轮组18的第三节点18C与第四行星齿轮组20的第二节点20B连接。

现在参考图2，杆状图表示了根据本发明的八速变速器10的实施例的示意性布局。在图2中，来自图1的杆状图的编号被继承。离合器和联接件相应地被表示，而行星齿轮组的节点现在作为行星齿轮组的部件出现，例如太阳轮、齿圈、行星轮和行星架。

例如，行星齿轮组14包括太阳轮构件14A，行星架构件14B和齿圈构件为14C。太阳轮构件14A被连接以与第一轴或互连构件42共同旋转。齿圈构件为14C连接到第二轴或互连构件44。行星架构件14B旋转地支承了一组行星轮14D(其中仅示出了一个)且连接为与第三轴或互连构件46共同旋转。行星轮14D每个构造为与太阳轮构件14A和齿圈构件14C相互啮合。

行星齿轮组16包括太阳轮构件16A、可旋转地支承了一组行星轮16D的行星架构件16B和齿圈构件16C。太阳轮构件16A被连接以与第二互连构件44共同旋转，且连接到第四互连构件48，第四互连构件48固定到静止元件或变速器壳体40，以限制太阳轮构件16A，且因此限制了第二互连构件44和齿圈构件14C相对于变速器壳体40旋转。行星架构件16B被连接以与第三互连构件46和第五轴或互连构件50共同旋转。齿圈构件16C被连接以与第六轴或互连构件52共同旋转。行星轮16D每个构造为与太阳轮构件16A和齿圈构件16C相互啮合。

行星齿轮组18包括太阳轮构件18C、齿圈构件18B和行星架构件18A，行星架构件18A可旋转地支承了一组第一行星轮18D，行星轮18D与一组第二行星轮18E啮合。行星轮18E每个构造为与太阳轮构件18C和行星轮18D相互啮合。行星轮18D每个构造为与行星轮18E和齿圈构件18B相互啮合。太阳轮构件18C被连接以与第七轴或互连构件54共同旋转。齿圈构件18B被连接以与第六互连构件52共同旋转。行星架构件18A被连接以与输入构件12共同旋转。

行星齿轮组20包括太阳轮构件20A、齿圈构件20B和行星架构件20C，行星架构件20C可旋转地支承了一组第一行星轮20D，行星轮20D与一组第二行星轮20E啮合。行星轮20E每个构造为与太阳轮构件20A和行星轮20D相互啮合。行星轮20D每个构造为与行星轮20E和齿圈构件20B相互啮合。太阳轮构件20A被连接以与第一互连构件42共同旋转。齿圈构件20B被连接以与第八轴或互连构件56和第九轴或互连构件58共同旋转。行星架构件20C被连接以与输出构件22且与第十轴或互连构件60共同旋转。

输入轴或构件12连续地连接到发动机(未示出)或连接到转矩变换器的涡轮(未示出)。输出轴或构件22与最终驱动单元或分动箱(未示出)连续地连接。

转矩传递机构或离合器26、28、30、32、34允许轴或互连构件、行星齿轮组的构件和壳体选择地相互连接。例如，第一离合器26选择地可接合以将输入构件12连接到第五互连构件50。第二离合器28选择地可接合以将输入构件12连接到第八互连构件56。第三离合器30选择地可接合以将第六互连构件52连接到第十互连构件60。第四离合器32选择地可接合以将第七互连构件54连接到第十互连构件60。第五离合器34选择地可接合以将第九互连构件58连接到第七互连构件54。

现在将参考图2和图3描述八速变速器10的实施例的运行。将认识到的是变速器10能以至少八个前进速度比或转矩比和至少一个四倍超速传动的后退速度比或转矩比将转矩从输入轴或构件12传递到输出轴或构件22。每个前进和后退速比或转矩比通过将一个或多个转矩传递机构(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和第五离合器34)接合来获得，如将在下文中解释。图3是表示了转矩传递机构的被激活或接合以实现多种档位状态的多种组合的真值表。也提供了多种档位状态的实际数字传动比，但应认识到的是这些数值仅是典型的，且它们可以在大范围内调节以适应变速器10的多种应用和运行标准。可以使用本发明的实施例获得的传动比的例子也在图3中示出。当然，其他传动比取决于所选择的齿轮直径、齿轮齿数和齿轮构造可实现。

为建立后退档，第一离合器26和第二离合器28接合或被激活。第一离合器26将输入构件12连接到第五互连构件50。第二离合器28将输入构件12连接到第八互连构件56。类似地，八个前进速比通过离合器接合的不同的组合实现，如在图3中示出。

将认识到的是八速变速器10的运行和档位状态的前述解释首先假定，不特别地在给定的档位状态参考的所有离合器不激活或分离，且其次，在换档期间，即在至少临近的档位状态之间的档位状态改变期间，在两个档位状态接合或激活的离合器将保持接合或激活。

本发明的描述在本质上仅是典型的且不偏离本发明的主旨的变化意图于在本发明的范围内。这样的变化不视作偏离本发明的精神和范围。

Claims (15)

1.一种变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个行星齿轮组具有第一、第二和第三构件；

连续地将第一行星齿轮组的第一构件与第四行星齿轮组的第一构件相互连接的第一互连构件；

连续地将第一行星齿轮组的第二构件与第二行星齿轮组的第二构件相互连接的第二互连构件；

连续地将第一行星齿轮组的第三构件与第二行星齿轮组的第一构件和静止元件相互连接的第三互连构件；

连续地将第二行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的第三构件相互连接的第四互连构件；和

五个转矩传递机构，它们选择地可接合，以将第一构件、第二构件和第三构件的一个与第一构件、第二构件、第三构件和静止元件的至少一个相互连接，且

其中转矩传递机构选择地可以至少两个为组合而接合，以在输入构件和输出构件之间建立至少八个前进速比和至少一个后退速比。

2.根据权利要求1所述的变速器，其中五个转矩传递机构的第一个选择地可接合以将输入构件和第三行星齿轮组的第二构件的至少一个与第二行星齿轮组的第二构件和第一行星齿轮组的第二构件的至少一个相互连接。

3.根据权利要求2所述的变速器，其中五个转矩传递机构的第二个选择地可接合以将输入构件和第三行星齿轮组的第二构件的至少一个与第四行星齿轮组的第三构件相互连接。

4.根据权利要求3所述的变速器，其中五个转矩传递机构的第三个选择地可接合以将第二行星齿轮组的第三构件和第三行星齿轮组的第三构件的至少一个与输出构件和第四行星齿轮组的第二构件的至少一个相互连接。

5.根据权利要求4所述的变速器，其中五个转矩传递机构的第四个选择地可接合以将第三行星齿轮组的第一构件与输出构件和第四行星齿轮组的第二构件的至少一个相互连接。

6.根据权利要求5所述的变速器，其中五个转矩传递机构的第五个选择地可接合以将第三行星齿轮组的第一构件与第四行星齿轮组的第三构件相互连接。

7.根据权利要求1所述的变速器，其中第一构件为太阳轮，第二构件为行星架构件，且第三构件为齿圈。

8.根据权利要求1所述的变速器，其中输入构件与第三行星齿轮组的第二构件连续地相互连接，且其中输出构件与第四行星齿轮组的第二构件连续地相互连接。

9.根据权利要求1所述的变速器，其中转矩传递机构是离合器。

10.根据权利要求1所述的变速器，其中静止元件是变速器壳体。

11.一种变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个行星齿轮组具有第一、第二和第三构件，其中输入构件与第三行星齿轮组的第二构件连续地相互连接，且其中输出构件与第四行星齿轮组的第二构件连续地相互连接；

连续地将第一行星齿轮组的第一构件与第四行星齿轮组的第一构件相互连接的第一互连构件；

连续地将第一行星齿轮组的第二构件与第二行星齿轮组的第二构件相互连接的第二互连构件；

连续地将第一行星齿轮组的第三构件与第二行星齿轮组的第一构件和静止元件相互连接的第三互连构件；

连续地将第二行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的第三构件相互连接的第四互连构件；

选择地可接合以将输入构件和第三行星齿轮组的第二构件的至少一个与第二行星齿轮组的第二构件和第一行星齿轮组的第二构件的至少一个相互连接的第一转矩传递机构；

选择地可接合以将输入构件和第三行星齿轮组的第二构件的至少一个与第四行星齿轮组的第三构件相互连接的第二转矩传递机构；

选择地可接合以将第二行星齿轮组的第三构件和第三行星齿轮组的第三构件的至少一个与输出构件和第四行星齿轮组的第二构件的至少一个相互连接的第三转矩传递机构；

选择地可接合以将第三行星齿轮组的第一构件与输出构件和第四行星齿轮组的第二构件的至少一个相互连接的第四转矩传递机构；和

选择地可接合以将第三行星齿轮组的第一构件与第四行星齿轮组的第三构件相互连接的第五转矩传递机构；和

其中转矩传递机构选择地可以至少两个为组合而接合，以在输入构件和输出构件之间建立至少八个前进速比和至少一个后退速比。

12.根据权利要求11所述的变速器，其中第一构件为太阳轮，第二构件为行星架构件且第三构件为齿圈。

13.根据权利要求11所述的变速器，其中静止元件是变速器壳体。

14.一种变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个行星齿轮组具有太阳轮、行星架构件和齿圈，其中输入构件与第三行星齿轮组的行星架构件连续地相互连接，且其中输出构件与第四行星齿轮组的行星架构件连续地相互连接；

连续地将第一行星齿轮组的太阳轮与第四行星齿轮组的太阳轮相互连接的第一互连构件；

连续地将第一行星齿轮组的行星架构件与第二行星齿轮组的行星架构件相互连接的第二互连构件；

连续地将第一行星齿轮组的齿圈与第二行星齿轮组的太阳轮和静止元件相互连接的第三互连构件；

连续地将第二行星齿轮组的齿圈与第三行星齿轮组的齿圈相互连接的第四互连构件；和

选择地可接合以将输入构件和第三行星齿轮组的行星架构件的至少一个与第二行星齿轮组的行星架构件和第一行星齿轮组的行星架构件的至少一个相互连接的第一转矩传递机构；

选择地可接合以将输入构件和第三行星齿轮组的行星架构件的至少一个与第四行星齿轮组的齿圈相互连接的第二转矩传递机构；

选择地可接合以将第二行星齿轮组的齿圈和第三行星齿轮组的齿圈的至少一个与输出构件和第四行星齿轮组的行星架构件的至少一个相互连接的第三转矩传递机构；

选择地可接合以将第三行星齿轮组的太阳轮与输出构件和第四行星齿轮组的行星架构件的至少一个相互连接的第四转矩传递机构；和

选择地可接合以将第三行星齿轮组的太阳轮与第四行星齿轮组的齿圈相互连接的第五转矩传递机构；和

其中转矩传递机构选择地可以至少两个为组合而接合，以在输入构件和输出构件之间建立至少八个前进速比和至少一个后退速比。

15.根据权利要求14所述的变速器，其中静止元件是变速器壳体。

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