CN101498353B - 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。各行星齿轮组均包括第一、第二和第三部件。扭矩传递装置可包括离合器和至少一个制动器。

Description

多速变速器

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年4月19日提交的美国临时申请No.60/912,757的优先权。上述申请的公开以引用的方式并入本文。

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速变速器，且尤其涉及具有十速或更多速、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。

典型的多速变速器使用摩擦离合器或制动器、行星齿轮设置和固定互连的组合，以实现多种齿轮比。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、紧凑的多速变速器。

发明概述

提供了一种变速器，该变速器具有输入部件、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。各行星齿轮组均包括第一、第二和第三部件。扭矩传递装置为例如离合器和制动器。

该变速器的一个实施例包括：输入部件；输出部件；第一、第二、第三和第四行星齿轮组，各行星齿轮组均具有第一、第二和第三部件；第一互连部件，其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连；第二互连部件，其使第一行星齿轮组的第三部件与第三行星齿轮组的第一部件持续地互连；第三互连部件，其使第二行星齿轮组的第二部件与第三行星齿轮组的第二部件持续地互连；以及第四互连部件，其使第三行星齿轮组的第三部件与第四行星齿轮组的第二部件持续地互连。六个扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第一、第二和第三部件中的一个部件与第一、第二、第三部件和固定元件中的至少一个互连。扭矩传递机构可以以至少三个的组合选择性地接合，以在输入部件和输出部件之间建立至少十种前进速度比和至少一种倒档速度比。

在本发明的一方面，六个扭矩传递机构中的第一扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第一行星齿轮组的第一部件与固定元件互连。

在本发明的另一方面，六个扭矩传递机构中的第二扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第一行星齿轮组的第三部件和第三行星齿轮组的第一部件中的至少一个部件与第四行星齿轮组的第一部件互连。

在本发明的又一方面，六个扭矩传递机构中的第三扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第一行星齿轮组的第二部件和输入部件中的至少一个部件与第四行星齿轮组的第一部件互连。

在本发明的另一方面，六个扭矩传递机构中的第四扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第二行星齿轮组的第一部件与第四行星齿轮组的第三部件互连。

在本发明的又一方面，六个扭矩传递机构中的第五扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第二行星齿轮组的第二部件和第三行星组的第二部件中的至少一个与第四行星齿轮组的第三部件互连。

在本发明的另一方面，六个扭矩传递机构中的第六扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第四行星齿轮组的第三部件与固定元件互连。

在本发明的又一方面，第一部件为太阳齿轮，第二部件为托架部件，第三部件为环形齿轮。

在本发明的另一方面，输入部件与第一行星齿轮组的第二部件持续地互连，输出部件与第四行星齿轮组的第二部件持续地互连。

在本发明的又一方面，扭矩传递机构中的两个扭矩传递机构为制动器，扭矩传递机构中的四个扭矩传递机构为离合器。

在本发明的另一方面，固定元件为变速器壳体。

本发明的变速器的另一实施例包括：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，输入部件与第一行星齿轮组的第二部件持续地互连，并且，其中，输出部件与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连；第二互连部件，其使第一行星齿轮组的第三部件与第三行星齿轮组的第一部件持续地互连；第三互连部件，其使第二行星齿轮组的第二部件与第三行星齿轮组的第二部件持续地互连；第四互连部件，其使第三行星齿轮组的第三部件与第四行星齿轮组的第二部件持续地互连。第一扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第一行星齿轮组的第一部件与固定元件互连。第二扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第一行星齿轮组的第三部件和第三行星齿轮组的第一部件中的至少一个与第四行星齿轮组的第一部件互连。第三扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第一行星齿轮组的第二部件和输入部件中的至少一个与第四行星齿轮组的第一部件互连。第四扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第二行星齿轮组的第一部件与第四行星齿轮组的第三部件互连。第五扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第二行星齿轮组的第二部件和第三行星齿轮组的第二部件中的至少一个与第四行星齿轮组的第三部件互连。第六扭矩传递机构可以选择性接合，以使第四行星齿轮组的第三部件与固定元件互连。扭矩传递机构可以以至少三个的组合选择性地接合，以在输入部件和输出部件之间建立至少十种前进速度比和至少一种倒档速度比。

在本发明的一方面，第一部件为太阳齿轮，第二部件为托架部件，第三部件为环形齿轮。

在本发明的另一方面，固定元件为变速器壳体。

本发明的变速器的另一实施例包括：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、托架部件和环形齿轮，其中输入部件与第一行星齿轮组的托架部件持续地互连，输出部件与第四行星齿轮组的托架部件持续地互连；第一互连部件，其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；第二互连部件，其使第一行星齿轮组的环形齿轮与第三行星齿轮组的太阳齿轮持续地互连；第三互连部件，其使第二行星的托架部件与第三行星齿轮组的托架部件持续地互连；第四互连部件，其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持续地互连。第一扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第一行星的太阳齿轮与固定元件互连。第二扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第一行星齿轮组的环形齿轮和第三行星齿轮组的太阳齿轮中的至少一个与第四行星齿轮组的太阳齿轮互连。第三扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第一行星齿轮组的托架部件和输入部件中的至少一个与第四行星齿轮组的太阳齿轮互连。第四扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第二行星齿轮组的太阳齿轮与第四行星齿轮组的环形齿轮互连。第五扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第二行星齿轮组的托架部件和第三行星齿轮组的托架部件中的至少一个与第四行星齿轮组的环形齿轮互连。第六扭矩传递机构可以选择性地接合，以使第四行星齿轮组的环形齿轮与固定元件互连。扭矩传递机构可以以至少三个的组合选择性地接合，以在输入部件和输出部件之间建立至少十种前进速度比和至少一种倒档速度比。

在本发明的一方面，固定元件为变速器壳体。

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，相似的附图标记表示相同的构件、元件或特征。

附图说明

在此所述的附图仅用于示例性目的，而绝非意图限制本公开的范围；

图1是根据本发明的十速变速器的实施例的杠杆图(leverdiagram)；

图2是根据本发明的十速变速器的实施例的简图；而

图3是表示在图1和图2所示变速器的各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和制动器的接合状态的真值表。

具体实施方式

以下描述在本质上仅是示例性的，且不旨在限制本公开、应用或用途。

首先，应当理解，本发明的变速器的实施例均具有位于四个行星齿轮组的元件之间的永久机械连接的布置。这些机械连接通常关于或涉及变速器实施例。更具体地讲，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二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。第二行星齿轮组的第二构件或元件永久地联接到第三行星齿轮组的第二构件或元件。第三行星齿轮组的第三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1，十速变速器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以及输出轴或部件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。

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的第三节点16C。第一行星齿轮组14的第三节点14C联接到第三行星齿轮组18的第三节点18C。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的第二节点18B。第三行星齿轮组18的第一节点18A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的第二节点14B联接到输入轴或部件12。输出轴或部件22联接到第四行星齿轮组20的第二节点20B。

第一离合器26使第一行星齿轮组14的第二节点14B和输入轴或部件12选择性地连接到第四行星齿轮组20的第三节点20C。第二离合器28使第三行星齿轮组18的第三节点18C选择性地连接到第四行星齿轮组20的第三节点20C。第三离合器30使第二行星齿轮组16的第二节点16B和第三行星齿轮组18的第二节点18B选择性地连接到第四行星齿轮组20的第一节点20A。第四离合器32使第二行星齿轮组16的第一节点16A选择性地连接到第四行星齿轮组20的第一节点20A。第一制动器34使第一行星齿轮组14的第一节点14A选择性地连接到接地、固定元件或变速器壳体50。第二制动器36使第四行星齿轮组20的第一节点20A选择性地连接到接地、固定元件或变速器壳体50。

现在参考图2，符号图(stick diagram)表示根据本发明的十速变速器10的实施例的示意图。在图2中，延续图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，诸如太阳齿轮、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14A、行星齿轮托架部件14B和环形齿轮部件14C。太阳齿轮部件14A与第一互连轴或部件42连接，以便共同转动。行星齿轮托架部件14B可转动地支承一组行星齿轮14D(仅示出一个)，并且与输入轴或部件12及第二互连轴或部件44连接，以便共同转动。环形齿轮部件14C与第三互连轴或部件46连接，以便共同转动。行星齿轮14D均构造为以便与太阳齿轮部件14A和环形齿轮部件14C两者相啮合。

输入轴或部件12优选持续地连接到引擎(未示出)或扭矩变换器的涡轮机(未示出)。输出轴或部件22优选与最终传动装置或分动箱(未示出)持续地连接。

行星齿轮组16包括太阳齿轮部件16A、行星托架部件16B和环形齿轮部件16C，行星托架部件16B可转动地支承一组行星齿轮16D。太阳齿轮部件16A与第四互连轴或部件48连接，以便共同转动。行星托架部件16B与第五互连轴或部件52连接，以便共同转动。环形齿轮部件16C与第二互连轴或部件44连接，以便共同转动。行星齿轮16D均构造成以便与太阳齿轮部件16A和环形齿轮部件16C两者相啮合。

行星齿轮组18包括太阳齿轮部件18C、环形齿轮部件18A和行星托架部件18B，行星托架部件18B可转动地支承一组行星齿轮18D。太阳齿轮部件18C与第三互连轴或部件46连接，以便共同转动。环形齿轮部件18A与第六互连轴或部件54连接，以便共同转动。行星托架部件18B与第五互连轴或部件52连接，以便共同转动。行星齿轮18D均构造成以便与太阳齿轮部件18C和环形齿轮部件18A两者相啮合。

行星齿轮组20包括太阳齿轮部件20C、环形齿轮部件20A和行星托架部件20B，行星托架部件20B可转动地支承一组行星齿轮20D。太阳齿轮部件20C与第七互连轴或部件56连接，以便共同转动。环形齿轮部件20A与第八互连轴或部件58连接，以便共同转动。行星托架部件20B与输出轴或部件22及第六互连轴或部件54连接，以便共同转动。行星齿轮20D均构造成以便与太阳齿轮部件20C和环形齿轮部件20A两者相啮合。

扭矩传递机构或离合器26，28，30，32及制动器34和36允许轴或互连部件、行星齿轮组的部件以及壳体的选择性连接。例如，第一离合器26可以选择性地接合，以便将输入轴或部件12和行星托架部件14B连接到第七互连轴或部件56。第二离合器28可以选择性地接合，以便将第二互连轴或部件46连接到第七互连轴或部件56。第三离合器30可以选择性地接合，以便将第五互连轴或部件52连接到第八互连轴或部件58。第四离合器32可以选择性地接合，以便将第四互连轴或部件48连接到第八互连轴或部件58。第一制动器34可以选择性地接合，以便将第一互连轴或部件42连接到变速器壳体50，以约束第一互连轴或部件42和太阳齿轮14相对于变速器壳体50的转动。第二制动器36可以选择性地接合，以便将环形齿轮部件20A和第八互连轴或部件58连接到变速器壳体50，以约束第八互连轴或部件58和环形齿轮部件20A相对于变速器壳体50的转动。

现参照图2和3，将描述十速变速器10的实施例的操作。应当理解，变速器10能够以至少十种前进速度比或扭矩比以及至少一种倒档速度比或扭矩比将扭矩从输入轴或部件12传递到输出轴或部件22。如将在以下所说明的，由扭矩传递机构(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和第一制动器34及第二制动器36)中的一个或多个的接合来获得各种前进和倒档速度比或扭矩比。图3是表示启动或接合以获得各种齿轮状态的扭矩传递机构的各种组合的真值表。还呈现了各齿轮状态的实际数值齿轮比，但是应当理解，这些数字值仅是示例性的，且可在很大的范围内调整，以适应变速器10的各种应用和操作标准。图3还示出了可使用本发明的实施例获得的齿轮比的实例。当然，取决于所选的齿轮直径、齿轮齿数和齿轮构造，可获得其它齿轮比。

接合或启动第三离合器30、第一制动器34和第二制动器36，以建立倒档齿轮。第三离合器30将第五互连轴或部件52连接到第八互连轴或部件58。第一制动器34将第一互连轴或部件42连接到变速器壳体50，以约束第一互连轴或部件42和太阳齿轮14A相对于变速器壳体50的转动。第二制动器36将环形齿轮部件20A和第八互连轴或部件58连接到变速器壳体50，以约束第八互连轴或部件58和环形部件20A相对于变速器壳体50的转动。同样，如图3所示，通过离合器和制动器接合的不同组合获得十种前进速度比。

应了解的是，十速变速器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 (2)

1.一种变速器，包括：

输入部件；

输出部件；

第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其均具有太阳齿轮、托架部件，以及环形齿轮，其中，所述输入部件与所述第一行星齿轮组的托架部件持续地互连，所述输出部件与所述第四行星齿轮组的托架部件持续地互连；

第一互连部件，其使所述第一行星齿轮组的托架部件与所述第二行星齿轮组的环形齿轮持续地互连；

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三行星齿轮组的太阳齿轮持续地互连；

第三互连部件，其使所述第二行星齿轮组的托架部件与所述第三行星齿轮组的托架部件持续地互连；

第四互连部件，其使所述第三行星齿轮组的环形齿轮与所述第四行星齿轮组的托架部件持续地互连；

第一扭矩传递机构，其能选择性地接合，以使所述第一行星齿轮组的太阳齿轮与固定元件互连；

第二扭矩传递机构，其能选择性地接合，以使所述第一行星齿轮组的环形齿轮和所述第三行星齿轮组的太阳齿轮中的至少一个与所述第四行星齿轮组的太阳齿轮互连；

第三扭矩传递机构，其能选择性地接合，以使所述第一行星齿轮组的托架部件和所述输入部件中的至少一个与所述第四行星齿轮组的太阳齿轮互连；

第四扭矩传递机构，其能选择性地接合，以使所述第二行星齿轮组的太阳齿轮与所述第四行星齿轮组的环形齿轮互连；

第五扭矩传递机构，其能选择性地接合，以使所述第二行星齿轮组的托架部件和所述第三行星齿轮组的托架部件中的至少一个与所述第四行星齿轮组的环形齿轮互连；

第六扭矩传递机构，其能选择性地接合，以使所述第四行星齿轮组的环形齿轮与所述固定元件互连；并且

其中，所述扭矩传递机构能以三个的组合选择性地接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立十种前进速度比和一种倒档速度比。

2.根据权利要求1所述变速器，其特征在于，所述固定元件为变速器壳体。

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