CN101363519A - 多级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多级变速器，其具有输入部件、输出部件、四个行星齿轮组、多个联接部件和多个扭矩传递装置。各个行星齿轮组各包括第一、第二和第三部件。扭矩传递装置可包括离合器和制动器。

Description

多级变速器

技术领域

本发明大体涉及具有多个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的多级变速器，更具体地涉及具有八种或者更多种速度、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，但是基本不断地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

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、第二和第三部件。扭矩传递装置例如是离合器和制动器。

变速器的实施例包括四个行星齿轮组、三个离合器和两个制动器。

因此，本发明的目的是提供具有四个行星齿轮组的变速器。

本发明的另一个目的是提供具有至少八种前进速度和至少一种倒档速度的变速器。

本发明的又一目的是提供具有四个行星齿轮组、多个联接部件和多个扭矩传递装置的变速器。

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

此处描述的附图仅仅用于示意的目的而不意图以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据本发明的八级变速器的实施例的杠杆图(leverdiagram)；

图2是根据本发明的八级变速器的实施例的简图；和

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离合器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。

最初应该了解的是，在所提供的具体示例中，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第二行星齿轮组的第一构件或元件。第一行星齿轮组的第三构件或元件永久地联接到第二行星齿轮组的第二构件或元件。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一构件或元件。最后，第三行星齿轮组的第二构件或元件永久地联接到第四行星齿轮组的第一构件或元件。

现在参考图1，八级变速器10的实施例以杠杆图形式示出。杠杆图是例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，其中行星齿轮的三个基本的机械构件各由节点表示。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，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递变(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，并且例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包括输入轴或输入部件12、第一行星齿轮组14、第二行星齿轮组16、第三行星齿轮组18、第四行星齿轮组20和输出轴或输出部件22。第一行星齿轮组14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具有三个节点：第一节点20A、第二节点20B和第三节点20C。

输入部件12联接到第一行星齿轮组14的第二节点14B。输出部件22联接到第四行星齿轮组20的第二节点20B。第一行星齿轮组14的第一节点14A联接到第二行星齿轮组16的第一节点16A。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的第二节点16B。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的第一节点18A。第三行星齿轮组18的第二节点18B联接到第四行星齿轮组20的第一节点20A。

第一离合器26使输出部件22和第四行星齿轮组20的第二节点20B有选择地连接到第一行星齿轮组14的第三节点14C和第二行星齿轮组16的第二节点16B。第二离合器28使第二行星齿轮组16的第一节点16A和第一行星齿轮组14的第一节点14A有选择地连接到第三行星齿轮组18的第二节点18B和第四行星齿轮组20的第一节点20A。第三离合器30使第二行星齿轮组16的第一节点16A和第一行星齿轮组14的第一节点14A有选择地连接到第三行星齿轮组18的第三节点18C。第一制动器32使第四行星齿轮组20的第三节点20C有选择地连接到地(ground)或变速器壳体50。第二制动器34使第三行星齿轮组18的第三节点18C有选择地连接到地或变速器壳体50。

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的实施例的示意性的布置。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，例如太阳齿轮、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14B和环形齿轮部件14C的行星齿轮组。太阳齿轮部件14A与第一轴或中间部件42连接以共同旋转。环形齿轮部件14C连接到第二轴或中间部件44并且连接到第三轴或中间部件46。行星齿轮托架部件14B可旋转地支承一组行星齿轮14D(仅显示了一个)并且与输入轴或输入部件12连接以共同旋转。行星齿轮14D构造为以便与太阳齿轮部件14A及环形齿轮部件14C互相啮合。

输入轴或输入部件12持续地连接到发动机(未显示)或连接到扭矩转换器(未显示)的涡轮。输出轴或输出部件22与主减速器或分动箱(未显示)持续地连接。

行星齿轮组16是包括太阳齿轮部件16A、可旋转地支承一组行星齿轮16D的行星托架部件16B和环形齿轮部件16C的行星齿轮组。太阳齿轮部件16A与第一轴或中间部件42及第四轴或中间部件48连接以共同旋转。行星托架部件16B连接到第二轴或中间部件44。环形齿轮部件16C与第五轴或中间部件52连接以共同旋转。行星齿轮16D构造为以便与太阳齿轮部件16A和环形齿轮部件16C均互相啮合。

行星齿轮组18是包括太阳齿轮部件18A、环形齿轮部件18C和可旋转地支承一组行星齿轮18D的行星托架部件18B的行星齿轮组。太阳齿轮部件18A与第五轴或中间部件52连接以共同旋转。环形齿轮部件18C与第六轴或中间部件54连接以共同旋转并且连接到第二制动器34。行星托架部件18B与第七轴或中间部件56及第八轴或中间部件58连接以共同旋转。行星齿轮18D构造为与太阳齿轮部件18A和环形齿轮部件18C均互相啮合。

行星齿轮组20是包括太阳齿轮部件20A、环形齿轮部件20C和可旋转地支承一组行星齿轮20D的行星托架部件20B的行星齿轮组。太阳齿轮部件20A与第八轴或中间部件58连接以共同旋转。环形齿轮部件20C连接到第一制动器32。行星托架部件20B与输出轴22连接以共同旋转。行星齿轮20D构造为以便与太阳齿轮部件20A和环形齿轮部件20C均互相啮合。

扭矩传递机构或离合器26，28，30和制动器32，34允许轴或互连部件、行星齿轮组的部件和壳体的选择性的互连。例如，第一离合器26可以有选择地接合，以将输出部件22连接到第三轴或中间部件46。第二离合器28可以有选择地接合，以将第四轴或中间部件48连接到第七轴或中间部件56。第三离合器30可以有选择地接合，以将第四轴或中间部件48连接到第六轴或中间部件54。第一制动器32可以有选择地接合，以将第四行星齿轮组20的环形齿轮20C连接到地或变速器壳体50，以便限制环形齿轮部件20C相对于地或变速器壳体50旋转。第二制动器34可以有选择地接合，以将第三行星齿轮组18的环形齿轮部件18C连接到地或变速器壳体50，以便限制环形齿轮部件20C相对于地或变速器壳体50旋转。

现在参考图2和图3，将对八级变速器10的实施例的操作进行说明。将要了解的是，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输入部件12传递到输出轴或输出部件22。通过扭矩传递机构(即第一离合器26、第二离合器28、第三离合器30、第一制动器32和第二制动器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以便实现各种齿轮状态的扭矩传递机构的各种组合的真值表。还表示了各种齿轮状态的齿轮比的实际数值，但是应了解的是，这些数值仅仅为示例性的，并且可在很大的范围上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。

接合或促动第一离合器26、第一制动器32和第二制动器34以建立倒档。第一离合器26使输出部件22连接到第三轴或中间部件46。第一制动器32使第四行星齿轮组20的环形齿轮20C连接到地或变速器壳体50。第二制动器34使第三行星齿轮组18的环形齿轮部件18C连接到地或变速器壳体50。同样地，如图3所示，通过离合器和制动器接合的不同组合实现八种前进比。

将了解的是，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或制动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旨的变型处在本发明的范围内。这种变型不被认为脱离了本发明的精神和范围。

Claims (13)

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，其各具有第一、第二和第三部件；

第一互连部件，其使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一部件持续地互连；

第二互连部件，其使所述第一行星齿轮组的第三部件与所述第二行星齿轮组的第二部件持续地互连；

第三互连部件，其使所述第二行星齿轮组的第三部件与所述第三行星齿轮组的第一部件持续地互连；

第四互连部件，其使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一部件持续地互连；

五个扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第一、第二和第三部件中的一个与所述第一、第二和第三部件中的另一个互连；和

其中，所述扭矩传递机构可以以至少三个的组合有选择地接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少八种前进速度比和至少一种倒档速度比。

2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述五个扭矩传递机构中的第一扭矩传递机构可以有选择地接合，以使所述第一行星齿轮组的第三部件与所述输出部件互连。

3.根据权利要求2所述的变速器，其特征在于，所述五个扭矩传递机构中的第二扭矩传递机构可以有选择地接合，以使所述第二行星齿轮组的第一部件与所述第三行星齿轮组的第二部件互连。

4.根据权利要求3所述的变速器，其特征在于，所述五个扭矩传递机构中的第三扭矩传递机构可以有选择地接合，以使所述第二行星齿轮组的第一部件与所述第三行星齿轮组的第三部件互连。

5.根据权利要求4所述的变速器，其特征在于，所述五个扭矩传递机构中的第四扭矩传递机构可以有选择地接合，以使所述第四行星齿轮组的第三部件与固定部件互连。

6.根据权利要求5所述的变速器，其特征在于，所述五个扭矩传递机构中的第五扭矩传递机构可以有选择地接合，以使所述第三行星齿轮组的第三部件与固定部件互连。

7.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第四扭矩传递机构和所述第五扭矩传递机构是制动器，所述第一扭矩传递机构、所述第二扭矩传递机构和所述第三扭矩传递机构是离合器。

8.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一部件是太阳齿轮，所述第二部件是行星托架部件，所述第三部件是环形齿轮。

9.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述输入部件与所述第一行星齿轮组的所述第二部件持续地互连，所述输出部件与所述第四行星齿轮组的所述第二部件持续地互连。

10.一种变速器，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，其各具有第一、第二和第三部件，其中，所述输入部件与所述第一行星齿轮组的第二部件持续地互连，所述输出部件与所述第四行星齿轮组的第二部件持续地互连；

第一互连部件，其使所述第一行星齿轮组的第一部件与所述第二行星齿轮组的第一部件持续地互连；

第二互连部件，其使所述第一行星齿轮组的第三部件与所述第二行星齿轮组的第二部件持续地互连；

第三互连部件，其使所述第二行星齿轮组的第三部件与所述第三行星齿轮组的第一部件持续地互连；

第四互连部件，其使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一部件持续地互连；

第一扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第一行星齿轮组的第三部件与所述输出部件互连；

第二扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第二行星齿轮组的第一部件与所述第三行星齿轮组的第二部件互连；

第三扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第二行星齿轮组的第一部件与所述第三行星齿轮组的第三部件互连；

第四扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第四行星齿轮组的第三部件与固定部件互连；

第五扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第三行星齿轮组的第三部件与固定部件互连；和

其中，所述扭矩传递机构可以以至少三个的组合有选择地接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少八种前进速度比和至少一种倒档速度比。

11.根据权利要求10所述的变速器，其特征在于，所述第四扭矩传递机构和所述第五扭矩传递机构是制动器，所述第一扭矩传递机构、所述第二扭矩传递机构和所述第三扭矩传递机构是离合器。

12.根据权利要求10所述的变速器，其特征在于，所述第一部件是太阳齿轮，所述第二部件是行星托架部件，所述第三部件是环形齿轮。

13.一种变速器，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，其各具有太阳齿轮、行星托架和环形齿轮，其中，所述输入部件与所述第一行星齿轮组的行星托架持续地互连，所述输出部件与所述第四行星齿轮组的行星托架持续地互连；

第一互连部件，其使所述第一行星齿轮组的太阳齿轮与所述第二行星齿轮组的太阳齿轮持续地互连；

第二互连部件，其使所述第一行星齿轮组的环形齿轮与所述第二行星齿轮组的行星托架持续地互连；

第三互连部件，其使所述第二行星齿轮组的环形齿轮与所述第三行星齿轮组的太阳齿轮持续地互连；

第四互连部件，其使所述第三行星齿轮组的行星托架与所述第四行星齿轮组的太阳齿轮持续地互连；

第一扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第一行星齿轮组的环形齿轮与所述输出部件互连；

第二扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以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行星托架互连；

第三扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以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环形齿轮互连；

第四扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第四行星齿轮组的环形齿轮与固定部件互连；

第五扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第三行星齿轮组的环形齿轮与固定部件互连；和

其中，所述扭矩传递机构可以以至少三个的组合有选择地接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少八种前进速度比和至少一种倒档速度比。

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