CN101373013B - 多级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多级变速器，其具有输入部件、输出部件、四个行星齿轮组、多个联接部件及多个扭矩传递装置。每个行星齿轮组均包括第一部件、第二部件和第三部件。该扭矩传递装置包括离合器和制动器。

Description

多级变速器

技术领域

本申请要求2007年8月21日提交的美国临时申请No.60/956,975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，且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，并且可能但不一定构成现有技术。

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来实现多个齿轮比。行星齿轮组的数目和物理布置在大体上是由封装、成本和所需的速度比所确定。

虽然当前的变速器可实现其预定的目的，但是，对于新的、经改进的、能尤其地从效率、响应性和平顺性及改进的封装——主要是减小的尺寸和重量等方面体现了改进了的性能的变速器构造的需求是基本持续地存在的。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、多个联接部件及多个扭矩传递装置。每个行星齿轮组均包括第一部件、第二部件和第三部件。该扭矩传递装置可例如地为离合器和制动器。

该变速器的一个实施例包括输入部件、输出部件、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、持续地将第一行星齿轮组的第一部件与固定元件相互连接的第一互连部件，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相互连接的第二互连部件、持续地将第一行星齿轮组的第三部件与第三行星齿轮组的第二部件和第四行星齿轮组的第三部件相互连接的第三互连部件、以及持续地将第二行星齿轮组的第二部件与第三行星齿轮组的第三部件相互连接的第四互连部件。五个扭矩传递机构可以有选择地接合，以将第一部件、第二部件和第三部件中的一个部件与第一部件、第二部件、第三部件和固定元件中的至少一个部件相互连接。这些扭矩传递机构可以至少两个的组合而有选择地接合，以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，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，以使第二行星齿轮组的第一部件与第四行星齿轮组的第一部件和输入部件中的至少一个互连。

在本发明的另一个方面中，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，以使第二行星齿轮组的第一部件与第四行星齿轮组的第二部件和输出部件中的至少一个互连。

在本发明的又一个方面中，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，以使第三行星齿轮组的第一部件与第四行星齿轮组的第二部件和输出部件中的至少一个互连。

在本发明的又一个方面中，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，以使第一行星齿轮组的第二部件和第二行星齿轮组的第三部件中的至少一个与第二行星齿轮组的第二部件和第三行星齿轮组的第三部件中的至少一个互连。

在本发明的又一个方面中，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，以使第二行星齿轮组的第二部件和第三行星齿轮组的第三部件中的至少一个与固定元件互连。

在本发明的又一个方面中，这些第一部件是太阳齿轮，这些第二部件是托架部件，而这些第三部件是环形齿轮。

在本发明的又一个方面中，输入部件与第四行星齿轮组的第一部件持续地互连，而其中输出部件与第四行星齿轮组的第二部件持续地互连。

在本发明的又一个方面中，这些扭矩传递机构中的一个是制动器，而这些扭矩传递机构中的四个是离合器。

在本发明的又一个方面中，固定元件是变速器壳体。

本发明的变速器的另一个实施例包括输入部件、输出部件、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，输入部件与第四行星齿轮组的第一部件持续地互联，而输出部件与第四行星齿轮组的第二部件持续地互联，第一互连部件使第一行星齿轮组的第一部件与固定元件持续地互联，第二互连部件使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持续地互联，第三互连部件使第一行星齿轮组的第三部件与第三行星齿轮组的第二部件和第四行星齿轮组的第三部件持续地互联，而第四互连部件使第二行星齿轮组的第二部件与第三行星齿轮组的第三部件持续地互联。第一扭矩传递机构可以有选择地接合，以使第二行星齿轮组的第一部件与第四行星齿轮组的第一部件和输入部件中的至少一个互连。第二扭矩传递机构可以有选择地接合，以使第二行星齿轮组的第一部件与第四行星齿轮组的第二部件和输出部件中的至少一个互连。第三扭矩传递机构可以有选择地接合，以使第三行星齿轮组的第一部件与第四行星齿轮组的第二部件和输出部件中的至少一个互连。第四扭矩传递机构可以有选择地接合，以使第一行星齿轮组的第二部件和第二行星齿轮组的第三部件中的至少一个与第二行星齿轮组的第二部件和第三行星齿轮组的第三部件中的至少一个互连。第五扭矩传递机构可以有选择地接合，以使第二行星齿轮组的第二部件和第三行星齿轮组的第三部件中的至少一个与固定元件互连。这些扭矩传递机构可以至少两个的组合而有选择地接合，以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中，这些第一部件是太阳齿轮，这些第二部件是托架部件，而这些第三部件是环形齿轮。

在本发明的另一个方面中，固定元件是变速器壳体。

本发明的变速器的另一个实施例包括输入部件、输出部件、各具有太阳齿轮、托架部件和环形齿轮第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组，其中，输入部件与第四行星齿轮组的太阳齿轮持续地互联，而输出部件与第四行星齿轮组的托架部件持续地互联，第一互连部件使第一行星齿轮组的太阳齿轮与固定元件持续地互联，第二互连部件使第一行星齿轮组的托架部件与第二行星齿轮组的第三部件持续地互联，第三互连部件使第一行星齿轮组的环形齿轮与第三行星齿轮组的托架部件和第四行星齿轮组的环形齿轮持续地互联，而第四互连部件使第二行星齿轮组的托架部件与第三行星齿轮组的环形齿轮持续地互联。第一扭矩传递机构可以有选择地接合，以使第二行星齿轮组的太阳齿轮与第四行星齿轮组的太阳齿轮和输入部件中的至少一个互连。第二扭矩传递机构可以有选择地接合，以使第二行星齿轮组的太阳齿轮与第四行星齿轮组的托架部件和输出部件中的至少一个互连。第三扭矩传递机构可以有选择地接合，以使第三行星齿轮组的太阳齿轮与第四行星齿轮组的托架部件和输出部件中的至少一个互连。第四扭矩传递机构可以有选择地接合，以使第一行星齿轮组的托架部件和第二行星齿轮组的环形齿轮中的至少一个与第二行星齿轮组的托架部件和第三行星齿轮组的环形齿轮中的至少一个互连。第五扭矩传递机构可以有选择地接合，以使第二行星齿轮组的托架部件和第三行星齿轮组的环形齿轮中的至少一个与固定元件互连。这些扭矩传递机构可以至少两个的组合而有选择地接合，以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中，固定元件是变速器壳体。

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，相似的参考标号表示相同的构件、元件或特征。

附图说明

在此所述的附图仅用于示例性目的，而并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；

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速度比和倒档速度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

下列说明本质上仅是示例性的，且并不意图限制本公开、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。这些机械连接一般地将变速器实施例相联系或相关联。更加具体地，第一行星齿轮组的第一构件或第一元件永久地联接到“地”上。第一行星齿轮组的第二构件或第二元件永久地联接到第二行星齿轮组的第一构件或第一元件上。第一行星齿轮组的第三构件或第三元件永久地联接到第三行星齿轮组的第二构件或第二元件上并同时永久地联接到第四行星齿轮组的第一构件或第一元件上。最后，第二行星齿轮组的第二构件或第二元件永久地联接到第三行星齿轮组第一构件或第一元件上。

现在参看图1，其中以杠杆图的形式示出了八级变速器10的实施例。杠杆图是对机械装置、如自动变速器等的部件的示意性的表示。每个单独的杠杆代表一个行星齿轮组，其中，行星齿轮的三个基本机械构件各通过一个节点来表示。因此，单个杠杆包括三个节点：一个代表太阳齿轮，一个代表行星齿轮托架而一个代表环形齿轮。每个杠杆的节点之间的相对长度可用于表示每个齿轮组各自的环形齿轮/太阳齿轮比值(ring-to-sun ratio)。这些杠杆比值(lever ratios)又用于使变速器的齿轮比多样化以获得适当的比值和比值递变。不同行星齿轮组的节点之间的机械联接及互连以细的水平线来表示而扭矩传递装置例如离合器和制动器则表示成交错的指状物。在由Benford和Leising所著的SAE论文810102，“Lever Analogy：New Tool inTransmission Analysis”一文中，可找到关于杠杆图的形式、目的和使用的进一步解释，该文章通过引用整体地结合在本文中。

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联接到第四行星齿轮组20的第三节点20C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”，固定元件或变速器壳体50上。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的第一节点16A上。第一行星齿轮组14的第三节点14C联接到第四行星齿轮组20的第一节点20A上。第四行星齿轮组20的第一节点20A联接到第三行星齿轮组18的第二节点18B上。第二行星齿轮组16的第二节点16B联接到第三行星齿轮组18的第一节点18A上。

第一离合器26将第二行星齿轮组16的第三节点16C有选择地与第四行星齿轮组20的第三节点20C和输入部件12相连接。第二离合器28将第二行星齿轮组16的第三节点16C有选择地与第四行星齿轮组20的第二节点20B相连接。第三离合器30将第三行星齿轮组18的第三节点18C有选择地与第四行星齿轮组20的第二节点20B和输出部件22相连接。第四离合器32将第一行星齿轮组14的第二节点14B和第二行星齿轮组16的第一节点16A有选择地与第三行星齿轮组18的第一节点18A和第二行星齿轮组16的第二节点16B相连接。制动器34将第三行星齿轮组18的第一节点18A和第二行星齿轮组16的第二节点16B有选择地与固定元件或变速器壳体50相连接。

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。离合器、制动器和联接器被相应地示出，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等。

例如，行星齿轮组14包括太阳齿轮部件14A，环形齿轮部件14C和行星齿轮托架部件14B，该行星齿轮托架部件14B可旋转地支撑着一组行星齿轮14D(仅示出其中一个)。行星齿轮14D各被布置成与太阳齿轮部件14A和环形齿轮部件14C两者都相啮合的形式。太阳齿轮部件14A通过第一轴或第一互连部件42而连接到固件元件或变速器壳体50上，以限制该太阳齿轮部件14A相对于变速器壳体50的转动。环形齿轮部件14C与第二轴或第二互连部件44相连接，以便共同旋转。托架部件14B与第三轴或第三互连部件46相连接，以便共同旋转。

行星齿轮组16包括太阳齿轮部件16C、环形齿轮部件16A和行星齿轮托架部件16B，该行星齿轮托架部件16B可旋转地支撑着一组行星齿轮16D(仅示出其中一个)。行星齿轮16D各被布置成与太阳齿轮部件16C和环形齿轮部件16A两者都相啮合的形式。太阳齿轮部件16C与第四轴或第四互连部件48相连接，以便共同旋转。环形齿轮部件16A与第三轴或第三互连部件46相连接，以便共同旋转。托架部件16B与第五轴或第五互连部件52和第六轴或第六互连部件54相连接，以便共同旋转。

行星齿轮组18包括太阳齿轮部件18C、环形齿轮部件18A和行星齿轮托架部件18B，该行星齿轮托架部件18B可旋转地支撑着一组行星齿轮18D(仅示出其中一个)。行星齿轮18D各被布置成与太阳齿轮部件18C和环形齿轮部件18A两者都相啮合的形式。太阳齿轮部件18C与第七互连部件56相连接，以便共同旋转。环形齿轮部件18A与第六轴或第六互连部件54相连接，以便共同旋转。行星托架部件18B与第八轴或第八互连部件58相连接，以便共同旋转。

行星齿轮组20包括太阳齿轮部件20C、环形齿轮部件20A和行星齿轮托架部件20B，该行星齿轮托架部件20B可旋转地支撑着一组行星齿轮20D(仅示出其中一个)。行星齿轮20D各被布置成与太阳齿轮部件20C和环形齿轮部件20A两者都相啮合的形式。太阳齿轮部件20C与输入轴或部件12相连接，以便共同旋转。环形齿轮部件20A与第二轴或第二互连部件44相连接并与第八轴或第八互连部件58相连接，以便共同旋转。托架部件20B与第九互连轴或第九互连部件60相连接并与输出轴或输出部件22相连接，以便共同旋转。

输入轴或者说部件12优选地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。输出轴或者说部件22优选地持续地与主减速单元或分动箱(未示出)相连接。

扭矩传递机构或离合器26，28，30，32和制动器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，以将输入轴或输入部件12与第四轴或第四互连部件48相连接。第二离合器28可以有选择地接合，以将第四轴或第四互连部件48与第九轴或第九互连部件60相连接。第三离合器30可以有选择地接合，以将第七轴或第七互连部件56与第九轴或第九互连部件60相连接。第四离合器32可以有选择地接合，以将第三轴或第三互连部件46与第六轴或第六互连部件54相连接。制动器34可以有选择地接合，以将第五互连轴或第五互连部件52与固定元件、地或者说变速器壳体50相连接。

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部件12传递到输出轴或者说部件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。

为建立倒车档，接合或触动第一离合器26和制动器34。第一离合器26使输入轴或输入部件12与第四轴或第四互连部件48相连接。制动器34使第五互连部件52与固定元件或变速器壳体50相连接。同样地，如图3所示，通过离合器及制动器的接合的不同组合实现了八个前进比。

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，它们均具有第一部件、第二部件和第三部件，其中，所述输入部件与所述第四行星齿轮组的第一部件持续地互连，而且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固定元件持续地互连；

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

第三互连部件，其使所述第一行星齿轮组的第三部件与所述第三行星齿轮组的第二部件及所述第四行星齿轮组的第三部件持续地互连；

第四互连部件，其使所述第二行星齿轮组的第二部件与所述第三行星齿轮组的第三部件持续地互连；

第一扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第二行星齿轮组的第一部件与所述第四行星齿轮组的第一部件和所述输入部件互连；

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四行星齿轮组的第二部件以及所述输出部件互连；

第三扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第三行星齿轮组的第一部件与所述第四行星齿轮组的第二部件以及所述输出部件互连；

第四扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第一行星齿轮组的第二部件和所述第二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和所述第三行星齿轮组的第三部件互连；以及

第五扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第二行星齿轮组的第二部件和所述第三行星齿轮组的第三部件与所述固定元件互连；

其中，所述扭矩传递机构可以以至少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至少八个前进速度比和至少一个倒档速度比；并且

其中，所述第一部件是太阳齿轮，所述第二部件是托架部件，而所述第三部件是环形齿轮。

2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，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。

3.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壳体。

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