CN101424322B - 用于多级变速器的齿轮和离合器装置 - Google Patents

用于多级变速器的齿轮和离合器装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于多级变速器的齿轮和离合器装置。具体而言，提供了一种变速器，其具有输入部件、输出部件、三个行星齿轮组、多个联接部件和多个扭矩传递装置。各行星齿轮组均包括太阳齿轮部件、行星齿轮托架部件和环形齿轮部件。该扭矩传递装置包括布置在变速器壳体内的五个离合器和一个制动器。

Description

用于多级变速器的齿轮和离合器装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2007年11月1日提交的美国临时申请No.60/984560的权益，该临时申请在此通过引用整体地结合于本文中。
技术领域
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级或更多级速度、三个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的变速器。
背景技术
本部分的陈述仅提供与本公开内容相关的背景信息，并且可构成或不构成现有技术。
自动动力变速器目前广泛应用于客车和货车。众所周知，自动变速器提供了多个前进速度比和至少一个倒档速度比。速度比是通过使用多个行星齿轮组建立的。齿轮组的接合由若干流体操作式扭矩传递机构如离合器和制动器来控制。
用于客车的自动变速器至少提供四个前进速度比已成为一种标准。最近，汽车制造商们将前进速度比增加至六个，在某些情况下达到七个或八个。当然，这样需要增加行星齿轮组。然而，通过使得扭矩传递机构的数量最少从而降低成本并减小变速器的总体尺寸是合乎需要的。
许多当前提出的八级行星齿轮变速器配备了三个行星齿轮组和六个扭矩传递机构。行星齿轮组和扭矩传递机构的组装是变速器设计师和制造商们面临的一个问题。以既能使得变速器的总体尺寸最小同时又能降低生产复杂程度的方式来布置齿轮组和扭矩传递机构是尤为可取的。
因此，需要一种新的、改进了的多级变速器。这种变速器的齿轮组和扭矩传递机构的布置应能使得变速器的尺寸和生产复杂程度最小化。
发明内容
本发明的一个方面，提供了一种多级变速器。该变速器具有输入部件、输出部件、变速器壳体、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组、五个离合器和一个制动器。
变速器壳体具有第一壁、第二壁和延伸在第一壁与第二壁之间的第三壁。第三行星齿轮组与第一壁相邻。第一行星齿轮组与第二壁相邻。第二行星齿轮组位于第一行星齿轮组和第二行星齿轮组之间。每个行星齿轮组均有太阳齿轮部件、环形齿轮部件以及支承多个行星齿轮的行星齿轮托架部件，每个行星齿轮均构造成与太阳齿轮部件和环形齿轮部件中的至少一个互相啮合。
输出部件与第三行星齿轮组的环形齿轮部件持续地互连。输入部件与第二行星齿轮组的太阳齿轮部件持续地互连。
第一行星齿轮组的太阳齿轮部件永久地联接到变速器壳体上。第二行星齿轮组的行星齿轮托架部件永久地联接到第三行星齿轮组的行星齿轮托架部件上。
变速器壳体具有第一区域、第二区域、第三区域、第四区域和第五区域，其中，该第一区域限定为径向上从行星齿轮组的外周边向内且轴向上以第一壁和第三行星齿轮组为界限；该第二区域限定为径向上从行星齿轮组的外周边向内且轴向上以第二行星齿轮组和第三行星齿轮组为界限；该第三区域限定为径向上从行星齿轮组的外周边向内且轴向上以第一行星齿轮组和第二行星齿轮组为界限；该第四区域限定为径向上从行星齿轮组的外周边向内且轴向上以第一行星齿轮组和第二壁为界限；该第五区域限定为径向上从第三壁向内以及径向上从行星齿轮组的外周边向外且轴向上以第一壁和第二壁为界限。
该五个离合器中的第一离合器可有选择地接合，以使得输入部件和第二行星齿轮组的太阳齿轮部件与第一行星齿轮组的行星齿轮托架部件互连。该五个离合器中的第二离合器可有选择地接合，以使得输入部件和第二行星齿轮组的太阳齿轮部件与第二行星齿轮组的环形齿轮部件互连。该五个离合器中的第三离合器可有选择地接合，以使得第一行星齿轮组的行星齿轮托架部件与第三行星齿轮组的太阳齿轮部件互连。该五个离合器中的第四离合器可有选择地接合，以使得第一行星齿轮组的环形齿轮部件与第三行星齿轮组的太阳齿轮部件互连。该五个离合器中的第五离合器可有选择地接合，以使得第一行星齿轮组的环形齿轮部件与第二行星齿轮组的环形齿轮部件互连。该制动器可有选择地接合，以将第三行星齿轮组的行星齿轮托架部件互连到变速器壳体上。
该五个离合器中的第一离合器设置在第三区域内。该五个离合器中的第二离合器设置在第一区域、第二区域和第三区域中的至少一个区域内。该五个离合器中的第三离合器设置在第二区域、第三区域和第四区域中的至少一个区域内。该五个离合器中的第四离合器设置在第二区域、第三区域和第五区域中的至少一个区域内。该五个离合器中的第五离合器设置在第二区域、第三区域和第五区域中的至少一个区域内。该制动器设置在第一区域、第二区域和第五区域中的至少一个区域内。
离合器和制动器可有选择地接合，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。
根据本文提供的说明，更多的应用领域将变得显而易见。应理解的是，本说明和具体示例仅出于解释的目的，而非意图限定本公开内容的范围。
附图说明
本文中所绘附图仅出于图解的目的，而非意图以任何方式限定本公开内容的范围。
图1为根据本发明原理的变速器的截面简图。
具体实施方式
下列描述本质上仅是示范性的，而非意图限制本公开内容、应用或用途。
现在参看图1，多级变速器的实施例总体上用标号10标示。变速器10包括变速器壳体11、输入轴或输入部件12以及输出轴或输出部件14。输入部件12优选地连接到发动机(未示出)上或扭矩变换器的涡轮(未示出)上。输出部件14优选地与最终传动单元(未示出)或变速箱(未示出)相连接。在所提供的示例中，输出部件14位于与由输入部件12所限定的纵向轴线不同的轴线上。因此，输出部件14可以从变速器10中与输入部件12相同的一侧引出变速器10，从而提供了例如前轮驱动变速器构造。
变速器10包含第一行星齿轮组16、第二行星齿轮组18以及第三行星齿轮组20。行星齿轮组16、行星齿轮组18和行星齿轮组20连接在输入部件12和输出部件14之间。在本发明的优选实施例中，第一行星齿轮组16为包括太阳齿轮部件22、环形齿轮部件24和托架部件28的行星齿轮组，其中，托架部件28可转动地支承一组小齿轮32，34。小齿轮32，34构造成彼此互相啮合、与太阳齿轮部件22和环形齿轮部件24互相啮合。此外，太阳齿轮部件22固定地连接到变速器10的变速器壳体11上，以防止太阳齿轮部件22转动。环形齿轮部件24与第一互连轴或互连部件38相连接以便共同转动。托架部件28与第二互连轴或互连部件40以及第三互连轴或互连部件45相连接以便共同转动。
第二行星齿轮组18包括太阳齿轮部件42、环形齿轮部件44和托架部件46，其中托架部件46可转动地支承一组小齿轮48。小齿轮48均构造成与太阳齿轮部件42和环形齿轮部件44二者互相啮合。太阳齿轮部件42与输入部件12以及第四互连轴或互连部件43相连接以便共同转动。托架部件46与第五互连轴或互连部件47相连接以便共同转动。环形齿轮部件44与第六互连轴或互连部件50相连接以便共同转动。
第三行星齿轮组20包括太阳齿轮部件52、环形齿轮部件54和托架部件56，其中托架部件56可转动地支承一组小齿轮58。小齿轮58均构造成与太阳齿轮部件52和环形齿轮部件54二者互相啮合。太阳齿轮部件52与第七互连轴或互连部件60相连接以便共同转动。环形齿轮部件54与输出部件14相连接以便共同转动。托架部件56与第五互连部件47相连接以便共同转动。
变速器10包括多个扭矩传递机构或扭矩传递装置，这些扭矩传递机构或扭矩传递装置包括第一离合器70、第二离合器72、第三离合器74、第四离合器76、第五离合器78和制动器80。第一离合器70可有选择地接合，以将第四互连部件43与第三互连部件45相连接。第二离合器72可有选择地接合，以将第四互连部件43与第六互连部件50相连接。第三离合器74可有选择地接合，以将第二互连部件40与第七互连部件60相连接。第四离合器76可有选择地接合，以将第一互连部件38与第七互连部件60相连接。第五离合器78可有选择地接合，以将第一互连部件38与第六互连部件50相连接。制动器80可有选择地接合，以将托架部件56连接到变速器壳体11上，从而限制托架部件56的转动。
变速器10能够优选以至少八个前进扭矩比和两个倒档扭矩比将扭矩从输入部件12传递至输出部件14。通过接合扭矩传递机构(即第一离合器70、第二离合器72、第三离合器74、第四离合器76、第五离合器78和制动器80)中的一个或多个扭矩传递机构可获得各个前进扭矩比和倒档扭矩比。本领域普通技术人员将容易地明白不同的速度比与各个扭矩比相关联。因此，通过变速器10可以获得八个前进速度比。
变速器壳体11包括第一端壁102、第二端壁104和第三壁106。第三壁106在第一端壁102和第二端壁104之间互连以提供行星齿轮组16、行星齿轮组18和行星齿轮组20以及扭矩传递机构70、扭矩传递机构72、扭矩传递机构74、扭矩传递机构76、扭矩传递机构78和扭矩传递机构80位于其中的空间或腔体108。此外，根据本发明的优选实施例，腔体108具有多个区域或分区A、B、C、D和E，在其中具体地定位了多个扭矩传递机构70、72、74、76、78和80。
如图1所示，分区A由以下区域或空间界限限定：轴向上左侧由第一端壁102限定，右侧由行星齿轮组20限定；径向上内侧由基准线“L”限定，该基准线“L”为与输入轴12轴向平齐的纵向线；径向上外侧由基准线“M”限定，该基准线“M”为沿着行星齿轮组16、行星齿轮组18和行星齿轮组20的外径或外周边延伸的纵向线。虽然图中基准线“M”显示为直线，但应理解的是基准线“M”沿着行星齿轮组16、行星齿轮组18和行星齿轮组20的外周边，且相应地根据各行星齿轮组16、行星齿轮组18和行星齿轮组20外周边的位置可能成阶梯形的或非线性的。分区B由以下区域界限限定：轴向上左侧由行星齿轮组20限定，轴向上右侧由行星齿轮组18限定，径向上外侧由基准线“M”限定，以及径向上内侧由基准线“L”限定。分区C由以下区域界限限定：轴向上左侧由行星齿轮组18限定，轴向上右侧由行星齿轮组16限定，径向上外侧由基准线“M”限定，以及径向上内侧由基准线“L”限定。分区D由以下区域界限限定：轴向上左侧由行星齿轮组16限定，轴向上右侧由第二端壁104限定，径向上外侧由基准线“M”限定，以及径向上内侧由基准线“L”限定。分区E由以下区域界限限定：轴向上左侧由第一端壁102限定，轴向上右侧由第二端壁104限定，径向上内侧由基准线“M”限定以及径向上外侧由第三壁106限定。
有意地将扭矩传递机构70、扭矩传递机构72、扭矩传递机构74、扭矩传递机构76、扭矩传递机构78和扭矩传递机构80置于特定分区内，以便在总体变速器尺寸、组装效率方面体现出优越性并降低生产的复杂性。在图1所示的具体示例中，扭矩传递机构80位于分区A中，扭矩传递机构70、扭矩传递机构72和扭矩传递机构78位于分区C中以及扭矩传递机构74和扭矩传递机构76位于分区E中。
然而，本发明构思出将扭矩传递机构70、扭矩传递机构72、扭矩传递机构74、扭矩传递机构76、扭矩传递机构78和扭矩传递机构80设置在其它分区中的其它实施例。表1给出了扭矩传递装置70、扭矩传递装置72、扭矩传递装置74、扭矩传递装置76、扭矩传递装置78和扭矩传递装置80对于各分区是可行的位置。表中“×”表示本发明构思出将具体的扭矩传递装置置于指定分区。表中“o”表示本发明构思出将扭矩传递装置置于指定分区是不可行的。
表1
扭矩传递装置 分区A 分区B 分区C 分区D 分区E
80 X X O O X
78 O X X O X
76 O X X O X
74 O X X X O
70 O O X O O
72 X X X O O
例如，本发明指出制动器80可位于分区A、分区B或分区E中，但不可位于分区C或分区D中。应懂得的是，可将各扭矩传递装置70、扭矩传递装置72、扭矩传递装置74、扭矩传递装置76、扭矩传递装置78和扭矩传递装置80置于如表1中所标明的容许分区，并且与其它扭矩传递装置70、扭矩传递装置72、扭矩传递装置74、扭矩传递装置76、扭矩传递装置78和扭矩传递装置80中任何其它扭矩传递装置的位置无关。
本发明的描述在本质上仅仅是示范性的，并且没有脱离本发明要旨的变型都意在属于本发明的范围。这类变型不应认为是脱离了本发明的精神和范围。

Claims (18)

1.一种变速器，包括：
输入部件；
输出部件；
变速器壳体，其具有第一壁、第二壁以及延伸在所述第一壁和所述第二壁之间的第三壁；
设置在所述变速器壳体中的第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组，其中，所述第三行星齿轮组与所述第一壁相邻，所述第一行星齿轮组与所述第二壁相邻，并且所述第二行星齿轮组位于所述第一行星齿轮组和所述第三行星齿轮组之间，各行星齿轮组均具有太阳齿轮部件、环形齿轮部件以及支承多个行星齿轮的行星齿轮托架部件，所述多个行星齿轮均构造成与所述太阳齿轮部件和所述环形齿轮部件中的至少一个互相啮合，其中所述输出部件与所述第三行星齿轮组的环形齿轮部件持续地互接，其中所述输入部件与所述第二行星齿轮组的太阳齿轮部件持续地互连，其中所述第一行星齿轮组的太阳齿轮部件永久地联接到所述变速器壳体上，其中所述第二行星齿轮组的行星齿轮托架部件永久地联接到所述第三行星齿轮组的行星齿轮托架部件上，以及；
其中，所述变速器壳体具有第一区域、第二区域、第三区域、第四区域和第五区域，所述第一区域限定为径向上从所述第一、第二和第三行星齿轮组的外周边向内且轴向上以所述第一壁和所述第三行星齿轮组为界限，所述第二区域限定为径向上从所述第一、第二和第三行星齿轮组的外周边向内且轴向上以所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组为界限，所述第三区域限定为径向上从所述第一、第二和第三行星齿轮组的外周边向内且轴向上以所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组为界限，所述第四区域限定为径向上从所述第一、第二和第三行星齿轮组的外周边向内且轴向上以所述第一行星齿轮组和所述第二壁为界限，所述第五区域限定为径向上从所述第三壁向内以及径向上从所述第一、第二和第三行星齿轮组的外周边向外并且轴向上以所述第一壁和所述第二壁为界限；
第一离合器，其可有选择地接合，以使得所述输入部件和所述第二行星齿轮组的太阳齿轮部件与所述第一行星齿轮组的行星齿轮托架部件互连；
第二离合器，其可有选择地接合，以使得所述输入部件和所述第二行星齿轮组的太阳齿轮部件与所述第二行星齿轮组的环形齿轮部件互连；
第三离合器，其可有选择地接合，以使得所述第一行星齿轮组的行星齿轮托架部件与所述第三行星齿轮组的太阳齿轮部件互连；
第四离合器，其可有选择地接合，以使得所述第一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部件互连；
第五离合器，其可有选择地接合，以使得所述第一行星齿轮组的环形齿轮部件与所述第二行星齿轮组的环形齿轮部件互连；
制动器，其可有选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的行星齿轮托架部件互连到所述变速器壳体上；
其中，所述第一离合器设置在所述第三区域内，所述第二离合器设置在所述第一区域、所述第二区域和所述第三区域中的至少一个区域内，所述第三离合器设置在所述第二区域、所述第三区域、所述第四区域和第五区域中的至少一个区域内，所述第四离合器设置在所述第二区域、所述第三区域和所述第五区域中的一个区域内，所述第五离合器设置在所述第二区域、所述第三区域和所述第五区域中的至少一个区域内，以及所述制动器设置在所述第一区域、所述第二区域和所述第五区域中的至少一个区域内；以及
其中，所述离合器和所述制动器可有选择地接合，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。
2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一离合器设置在所述第三区域内，所述第二离合器设置在所述第三区域内，所述第三离合器设置在所述第五区域内，所述第四离合器设置在所述第五区域内，所述第五离合器设置在所述第三区域内，以及所述制动器设置在所述第一区域内。
3.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第二离合器设置在所述第一区域内。
4.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第二离合器设置在所述第二区域内。
5.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第二离合器设置在所述第三区域内。
6.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第三离合器设置在所述第二区域内。
7.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第三离合器设置在所述第三区域内。
8.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第三离合器设置在所述第四区域内。
9.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第四离合器设置在所述第二区域内。
10.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第四离合器设置在所述第三区域内。
11.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第四离合器设置在所述第五区域内。
12.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第五离合器设置在所述第二区域内。
13.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第五离合器设置在所述第三区域内。
14.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第五离合器设置在所述第五区域内。
15.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述制动器设置在所述第一区域内。
16.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述制动器设置在所述第二区域内。
17.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述制动器设置在所述第五区域内。
18.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一行星齿轮组具有由所述行星齿轮托架部件可转动地支承的多个第一小齿轮和多个第二小齿轮，其中，所述多个第一小齿轮与所述太阳齿轮部件互相啮合，以及所述多个第二小齿轮与所述环形齿轮部件互相啮合。
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