CN101429996B - 具有十种或更多种速度的变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有十种或更多种速度的变速器。提供一种具有输入部件、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的变速器。这些行星齿轮组中的各个齿轮组都包括第一部件、第二部件和第三部件。这些扭矩传递装置可包括离合器和制动器。此外，这些扭矩传递装置可以以至少四个扭矩传递装置的组合选择性地接合，以在输入部件与输出部件之间建立至少十种前进速度比和至少一种倒挡速度比。

Description

具有十种或更多种速度的变速器

相关申请的交互参考

本申请要求于2007年11月9日提出的美国临时申请NO.60/986,697的优先权。上述申请的公开通过引用而结合于本文中。

技术领域

本发明大体上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，更具体地讲，涉及具有十种或更多种速度、四个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的变速器。

背景技术

本部分的陈述仅提供与本公开内容相关的背景信息，且可以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或制动器、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、响应性和平稳性的立场考虑的改进的性能，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

本发明提供了一种具有输入部件、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的变速器。这些行星齿轮组中的各个齿轮组都包括第一部件、第二部件和第三部件。扭矩传递装置例如是离合器和制动器。

在本发明另一方面中，提供一种变速器，其具有：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，其各具有太阳齿轮、托架部件和环形齿轮。输入部件与第一行星齿轮组的太阳齿轮持续地互连，输出部件与第三行星齿轮组的托架部件持续地互连。另外，第一互连部件使第一行星齿轮组的托架部件与第三行星齿轮组的太阳齿轮持续地互连，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环形齿轮持续地互连，第三互连部件使第三行星齿轮组的环形齿轮与第四行星齿轮组的托架部件互连。此外，第一扭矩传递装置可以选择性地接合，以使第二行星齿轮组的托架部件与第四行星齿轮组的太阳齿轮互连；第二扭矩传递装置可以选择性地接合，以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互连；第三扭矩传递装置可以选择性地接合，以使第一行星齿轮组的环形齿轮与第四行星齿轮组的太阳齿轮互连；第四扭矩传递装置可以选择性地接合，以使第二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；第五扭矩传递装置可以选择性地接合，以使第四行星齿轮组的环形齿轮与固定部件互连；第六扭矩传递装置可以选择性地接合，以使第二行星齿轮组的太阳齿轮与固定部件互连。这些扭矩传递装置可以至少四个扭矩传递装置的组合选择性地接合，以在输入部件与输出部件之间建立至少十种前进速度比和至少一种倒挡速度比。

因此，本发明的一个目的是提供一种具有四个行星齿轮组的变速器。

本发明的另一目的是提供一种具有十种前进速度和至少一种倒挡速度的变速器。

本发明的又一个目的是提供一种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。

通过参照如下说明和附图，本发明的其他目的、方面和优点将显而易见，在附图中，相同的参考编号指代相同的构件、元件或特征。

附图说明

本文所描述的图示仅用于示意性目的，且并不意图以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据本发明的十级变速器的实施例的杠杆图(leverdiagram)；

图2是根据本发明的十级变速器的实施例的简图；而

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挡速度比或齿轮比中，各个扭矩传递装置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。

首先，应了解，在所提供的特定实例中，本发明的十级自动变速器在四个行星齿轮组的元件之间具有永久机械连接的布置。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上，并永久地联接到第三行星齿轮组的第一构件或元件上。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二构件或元件上。

现在参考图1，十级变速器10的实施例以杠杆图模式示出。杠杆图是诸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均由节点表示。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(ratiop rogression)。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，并且诸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10；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；以及输出轴或输出部件22。

输入部件12联接到第一行星齿轮组14的第二节点14B上。输出部件22联接到第三行星齿轮组18的第三节点18C上。第一行星齿轮组14的第一节点14A联接到第二行星齿轮组16的第一节点16A上，并且联接到第三行星齿轮组18的第一节点18A上。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的第二节点20B上。

第一离合器26使第二行星齿轮组16的第二节点16B与第四行星齿轮组20的第一节点20A选择性地连接。第二离合器28使第一行星齿轮组14的第三节点14C与第三行星齿轮组18的第三节点18C选择性地连接。第三离合器30使第一行星齿轮组14的第三节点14C与第四行星齿轮组20的第一节点20A选择性地连接。第四离合器32使第二行星齿轮组16的第二节点16B与第四行星齿轮组20的第三节点20C选择性地连接。第一制动器34使第四行星齿轮组20的第三节点20C与固定元件或变速器壳体50选择性地连接。第二制动器36使第二行星齿轮组16的第三节点16C与固定元件或变速器壳体50选择性地连接。

现在参考图2，符号图(stick diagram)表示根据本发明的十级变速器10的实施例的示意性布局。在图2中，沿用图1的杠杆图的编号。相应地示出离合器、制动器和联接器，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包括太阳齿轮部件14B、环形齿轮部件14C和可旋转地支承一组行星齿轮14D(仅示出其中一个行星齿轮)的行星齿轮托架部件14A。行星齿轮14D各自构造成与太阳齿轮部件14B及环形齿轮部件14C相互啮合。行星托架部件14A与第一轴或中间部件42及第二轴或中间部件44连接，以共同旋转。太阳齿轮部件14B与输入轴或输入部件12连接，以共同旋转。环形齿轮部件14C与第三轴或中间部件46连接，以共同旋转。

行星齿轮组16包括太阳齿轮部件16C、环形齿轮部件16A和可旋转地支承一组行星齿轮14D(仅示出其中一个行星齿轮)的行星齿轮托架部件16B。行星齿轮16D各自构造成与太阳齿轮部件16C及环形齿轮部件16A相互啮合。行星托架部件16A与第二轴或中间部件44连接，以共同旋转。行星托架部件16B与第四中间部件48连接，以共同旋转。太阳齿轮部件16C与第五轴或中间部件52连接，以共同旋转。

行星齿轮组18包括太阳齿轮部件18A、环形齿轮部件18B和可旋转地支承一组行星齿轮18D(仅示出其中一个行星齿轮)的行星齿轮托架部件18C。行星齿轮18D各自构造成与太阳齿轮部件18A及环形齿轮部件18B相互啮合。太阳齿轮部件18A与第一轴或中间部件42连接，以共同旋转。环形齿轮部件18B与第六轴或中间部件54连接，以共同旋转。行星托架部件18C与第七轴或中间部件56及输出轴或输出部件22连接，以共同旋转。

行星齿轮组20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(仅示出其中一个行星齿轮)的行星齿轮托架部件20B。该组行星齿轮20D各自构造成与太阳齿轮部件20A及环形齿轮部件20C相互啮合。太阳齿轮部件20A与第八轴或中间部件58连接，以共同旋转。行星托架部件20B与第六轴或中间部件54连接，以共同旋转。环形齿轮部件20C与第九中间部件60连接，以共同旋转。

输入轴或输入部件12持续地连接到发动机(未示出)上，或持续地连接到扭矩变换器(未示出)的涡轮机。输出轴或输出部件22与主减速器或分动箱(未示出)持续地连接。

扭矩传递机构或离合器26、28、30、32及制动器34和36允许这些轴或中间部件、行星齿轮组的部件以及壳体进行选择性地互连。例如，第一离合器26可以选择性地接合，以使第四中间部件48与第八中间部件58连接。第二离合器28可以选择性地接合，以使第三中间轴或第三中间部件46与第七中间轴或第七中间部件56连接。第三离合器30可以选择性地接合，以使第三中间轴或第三中间部件46与第八中间轴或第八中间部件58连接。第四离合器32可以选择性地接合，以使第四中间部件48与第九中间部件60连接。第一制动器34可以选择性地接合，以使第九中间部件60与固定元件或变速器壳体50连接，以防止第九中间部件60相对于变速器壳体50旋转。第二制动器36可以选择性地接合，以使第五中间部件52与固定元件或变速器壳体50连接，以防止第五中间部件52相对于变速器壳体50旋转。

现在参考图2和图3，将描述十级变速器10的实施例的操作。将了解的是，变速器10能够以至少十种前进速度或扭矩比和至少一种倒挡速度或扭矩比以及一个三倍超速挡，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、第四离合器32、第一制动器34和第二制动器36)中的一个或多个机构的接合，来获得各种前进和倒挡速度或扭矩比，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。

为建立倒挡，接合或启动第一离合器26、第三离合器30、第一制动器34和第二制动器36。第一离合器26使第四中间部件48与第八中间部件58连接。第三离合器30使第三中间轴或第三中间部件46与第八中间轴或第八部件58连接。第一制动器34使第九中间部件60与固定元件或变速器壳体50连接，以防止第九中间部件60相对于变速器壳体50旋转。第二制动器36使第五中间部件52与固定元件或变速器壳体50连接，以防止第五中间部件52相对于变速器壳体50旋转。类似地，如图3中所示，通过离合器与制动器接合的不同组合来实现所述十种前进比。

应了解的是，十级变速器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，其次在换挡期间，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属于本发明的范围。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，其各具有第一部件、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三行星齿轮组的第三部件持续地互连；

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三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一部件与所述第二行星齿轮组的第一部件持续地互连；

第三互连部件，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二部件持续地互连；

第一扭矩传递装置，其可以选择性地接合，以使所述第二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；

第二扭矩传递装置，其可以选择性地接合，以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三部件互连；

第三扭矩传递装置，其可以选择性地接合，以使所述第一行星齿轮组的第三部件与所述第四行星齿轮组的第一部件互连；

第四扭矩传递装置，其可以选择性地接合，以使所述第二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；

第五扭矩传递装置，其可以选择性地接合，以使所述第四行星齿轮组的第三部件与固定部件互连；

第六扭矩传递装置，其可以选择性地接合，以使所述第二行星齿轮组的第三部件与所述固定部件互连；

其中所述第一齿轮组的第二部件、所述第二行星齿轮组的第三部件、所述第三行星齿轮组的第一部件和所述第四行星齿轮组的第一部件是太阳齿轮；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、所述第三行星齿轮组的第三部件和所述第四行星齿轮组的第二部件是托架部件；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、所述第三行星齿轮组的第二部件和所述第四行星齿轮组的第三部件是环形齿轮；且

其中，所述扭矩传递装置能够以四个扭矩传递装置的组合选择性地接合，以在所述输入部件与所述输出部件之间建立至少十种前进速度比和至少一种倒挡速度比。

2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述固定部件是变速器壳体。

3.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述六个扭矩传递装置中的两个扭矩传递装置是制动器，所述六个扭矩传递装置中的四个扭矩传递装置是离合器。

Images