CN101818786B - 具有三个行星齿轮组的多速变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有三个行星齿轮组的多速变速器。提供一种变速器，具有输入构件、输出构件、三个行星齿轮组、多个联接构件和多个扭矩传递装置。所述行星齿轮组中的每个包括第一、第二和第三构件。所述扭矩传递装置包括离合器和制动器。

Description

具有三个行星齿轮组的多速变速器

技术领域

本发明总体上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，且更具体地涉及具有七个或更多速度、三个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的变速器。

背景技术

该部分的内容仅提供与本发明有关的背景信息，且可能会或可能不会构成现有技术。

典型的多速变速器使用摩擦离合器、行星齿轮装置和固定互连件的组合来实现多个传动比。行星齿轮组的数量和物理设置通常由包装、成本和期望速度比规定。

虽然当前变速器实现其预期目的，但是对新式和改进变速器配置的需要实质上是持续不断的，所述变速器配置展现改进的性能(尤其是从效率、响应性和平滑性的角度看)和改进的包装(主要是减少尺寸和重量)。因此，需要改进的、成本有效的、紧凑的多速变速器。

发明内容

提供一种变速器，具有输入构件、输出构件、三个行星齿轮组、多个联接构件和多个扭矩传递装置。所述行星齿轮组中的每个包括第一、第二和第三构件。所述扭矩传递装置例如是离合器和制动器。

在变速器的另一个实施例中，变速器具有输入构件、输出构件、第一、第二和第三行星齿轮组。所述行星齿轮组中的每个具有太阳轮、行星架和齿圈构件。所述输入构件连续地互连到第三行星齿轮组的齿圈构件，且输出构件连续地互连到第二行星齿轮组的齿圈构件。

此外，第一互连构件将第一行星齿轮组的齿圈构件与第二行星齿轮组的太阳轮构件连续地互连。第二互连构件将第一行星齿轮组的行星架构件与第二行星齿轮组的行星架构件连续地互连。

另外，第一扭矩传递机构可选择性地接合以将第一行星齿轮组的齿圈构件与第三行星齿轮组的行星架构件互连。第二扭矩传递机构可选择性地接合以将输入构件与第二行星齿轮组的行星架构件和第一行星齿轮组的行星架构件互连。第三扭矩传递机构可选择性地接合以将第一行星齿轮组的太阳轮构件与第三行星齿轮组的行星架构件互连。第四扭矩传递机构可选择性地接合以将第三行星齿轮组的太阳轮构件与固定元件互连。第五扭矩传递机构可选择性地接合以将第一行星齿轮组的齿圈构件和第二行星齿轮组的太阳轮构件与固定元件互连。第六扭矩传递机构可选择性地接合以将第一和第二行星齿轮组的行星架构件与固定元件互连。所述扭矩传递机构以至少三个的组合形式选择性地接合，以在所述输入构件和所述输出构件之间建立至少七个前进速度比和至少一个倒档速度比。

在本发明的又一个实施例中，提供一种变速器，变速器具有第一互连构件，第一互连构件将第一行星齿轮组的齿圈构件与第二行星齿轮组的行星架构件连续地互连。第二互连构件将第一行星齿轮组的行星架构件与第二行星齿轮组的太阳轮构件连续地互连。

另外，第一扭矩传递机构可选择性地接合以将第一行星齿轮组的行星架构件与第三行星齿轮组的行星架构件互连。第二扭矩传递机构可选择性地接合以将输入构件和第三行星齿轮组的齿圈构件与第二行星齿轮组的行星架构件和第一行星齿轮组的齿圈构件互连。第三扭矩传递机构可选择性地接合以将第一行星齿轮组的太阳轮构件与第三行星齿轮组的行星架构件互连。第四扭矩传递机构可选择性地接合以将第三行星齿轮组的太阳轮构件与固定元件互连。第五扭矩传递机构可选择性地接合以将第一行星齿轮组的行星架构件和第二行星齿轮组的太阳轮构件与固定元件互连。第六扭矩传递机构可选择性地接合以将第一行星齿轮组的齿圈构件和第二行星齿轮组的行星架构件与固定元件互连。所述扭矩传递机构以至少三个的组合形式选择性地接合，以在所述输入构件和所述输出构件之间建立至少七个前进速度比和至少一个倒档速度比。

因而，本发明的目的是提供具有至少七个前进速度和至少一个倒档速度的变速器。

本发明的另一个目的是提供具有三个行星齿轮组、多个联接构件和多个扭矩传递装置的变速器。

本发明的其它目的、方面和益处通过参考后述说明和附图显而易见，在附图中，相同的附图标记表示同样的部件、元件或特征。

附图说明

在此所述的附图仅用于图示说明的目的，且不打算以任何方式限制本发明的范围。

图1是根据本发明的七速变速器的一个实施例的杠杆图；

图2是根据本发明的七速变速器的一个实施例的示意图；

图3是根据本发明的七速变速器的另一个实施例的示意图；和

图4是示出了在图2和3所示的变速器的可用前进和倒档速度或传动比的每个中的各种扭矩传递元件的接合状态的真值表。

具体实施方式

以下说明本质上仅为示范性的且绝不意图限制本发明、应用、或使用。

首先，应当理解的是，本发明的七速自动变速器的实施例在三个行星齿轮组的元件之间具有永久机械连接设置。第一行星齿轮组的第一部件或元件永久性地联接到第二行星齿轮组的第一部件或元件。第一行星齿轮组的第二部件或元件永久性地联接到第二行星齿轮组的第二部件或元件。

现在参考图1，以杠杆图形式示出了七速变速器10的实施例。杠杆图是机械装置(如自动变速器)的部件的示意图。每个独立的杠杆表示行星齿轮组，其中行星齿轮的三个基本机械部件均由节点表示。因而，单个杠杆包含三个节点：一个用于太阳轮，一个用于行星齿轮行星架，一个用于齿圈。每个杠杆的节点之间的相对长度可以用于表示每个相应齿轮组的齿圈-太阳轮比。继而，这些杠杆比用于改变变速器的传动比以实现合适的比和比级数。各个行星齿轮组的节点之间的机械联接件或互连件由细的水平线表示，且扭矩传递装置(例如离合器和制动器)表示为交织的指形物。杠杆图的形式、目的和使用的进一步阐述可见于Benford和Leising的SAE论文810102“The Lever Analogy：A New Tool in Transmission Analysis”，该论文作为参考全部引入。

变速器10包括：输入轴或构件12；第一行星齿轮组14，所述第一行星齿轮组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，所述第二行星齿轮组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，所述第三行星齿轮组18具有三个节点：第一节点18A、第二节点18B；以及输出轴或构件22。

输入构件12联接到第三行星齿轮组18的第三节点18C。输出构件22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的第二节点14B联接到第二行星齿轮组16的第二节点16B。

第一离合器26将第一行星齿轮组14的第一节点14A和第二行星齿轮组16的第一节点16A与第三行星齿轮组18的第二节点18B选择性地连接。第二离合器28将第三行星齿轮组18的第三节点18C和输入构件12与第一行星齿轮组14的第二节点14B和第二行星齿轮组16的第二节点16B选择性地连接。第三离合器30将第一行星齿轮组14的第三节点14C与第三行星齿轮组18的第二节点18B选择性地连接。第一制动器32将第三行星齿轮组18的第一节点18A与固定构件或变速器壳体50选择性地连接。第二制动器34将第二行星齿轮组16的第一节点16A和第一行星齿轮组14的第一节点14A与固定构件或变速器壳体50选择性地连接。第三制动器36将第二行星齿轮组16的第二节点16B和第一行星齿轮组14的第二节点14B与固定构件或变速器壳体50选择性地连接。

现在参考图2，柱状图示出了根据本发明的七速变速器10的实施例的示意布局。在图2中，图1的杠杆图的附图标记继续适用。离合器和联接件被相应地示出，而行星齿轮组的节点此时显现为行星齿轮组的部件，例如太阳轮、齿圈、行星齿轮和行星齿轮行星架。

例如，行星齿轮组14包括太阳轮构件14C、齿圈构件14A和行星齿轮行星架构件14B，行星齿轮行星架构件14B可旋转地支撑一组行星齿轮14D(仅示出其中一个)。太阳轮构件14C与第一轴或互连构件42连接以便共同旋转。齿圈构件14A与第二轴或互连构件44和第三轴或互连构件46连接以便共同旋转。行星架构件14B与第四轴或互连构件48连接以便共同旋转。行星齿轮14D中的每个均配置成与太阳轮构件14C和齿圈构件14A两者互相啮合。

行星齿轮组16包括太阳轮构件16A、齿圈构件16C和行星齿轮行星架构件16B，行星齿轮行星架构件16B可旋转地支撑一组行星齿轮16D(仅示出其中一个)。太阳轮构件16A与第三轴或互连构件46连接以便共同旋转。齿圈构件16C与输出构件或轴22连接以便共同旋转。行星架构件16B与第四轴或互连构件48和第五轴或互连构件52连接以便共同旋转。行星齿轮16D中的每个均配置成与太阳轮构件16A和齿圈构件16C两者互相啮合。

行星齿轮组18包括太阳轮构件18A、齿圈构件18C和行星齿轮行星架构件18B，行星齿轮行星架构件18B可旋转地支撑一组行星齿轮18D(仅示出其中一个)。太阳轮构件18A与第六轴或互连构件54连接以便共同旋转。齿圈构件18C与输入轴或构件12连接以便共同旋转。行星架构件18B与第七轴或互连构件56连接以便共同旋转。行星齿轮18D中的每个均配置成与太阳轮构件18A和齿圈构件18C两者互相啮合。

输入轴或构件12连续地连接到发动机(未示出)或变矩器(未示出)的涡轮机。输出轴或构件22与最终传动单元或分动箱(未示出)连续地连接。

扭矩传递机构或离合器26、28和30和制动器32、34和36允许轴或互连构件、行星齿轮组的构件和壳体的选择性互连。例如，第一离合器26可选择性地接合以将第二轴或互连构件44与第七轴或互连构件56连接。第二离合器28可选择性地接合以将输入轴或构件12与第四轴或互连构件48连接。第三离合器30可选择性地接合以将第一轴或互连构件42与第七轴或互连构件56连接。第一制动器32可选择性地接合以将第六轴或互连构件54与固定元件或变速器壳体50连接，以限制构件54相对于变速器壳体50旋转。第二制动器34可选择性地接合以将第三轴或互连构件46与固定元件或变速器壳体50连接，以限制构件46相对于变速器壳体50旋转。第三制动器36可选择性地接合以将第五轴或互连构件52与固定元件或变速器壳体50连接，以限制构件52相对于变速器壳体50旋转。

现在参考图3，示出了根据本发明的七速变速器10’的另一个实施例的示意性布局的柱状图。在图3中，来自于图1的杠杆图的附图标记在被添加单引号的情况下继续适用。离合器和联接件相应地示出，而行星齿轮组的节点此时显现为行星齿轮组的部件，例如太阳轮、齿圈、行星齿轮和行星齿轮行星架。

例如，行星齿轮组14’包括太阳轮构件14C’、齿圈构件14B’和行星齿轮行星架构件14A’，行星齿轮行星架构件14A’可旋转地支撑第一组行星齿轮14D’(仅示出其中一个)和第二组行星齿轮14E’(仅示出其中一个)。太阳轮构件14C’与第一轴或互连构件42’连接以便共同旋转。齿圈构件14B’与第二轴或互连构件44’连接以便共同旋转。行星架构件14A’与第三轴或互连构件46’和第四轴或互连构件48’连接以便共同旋转。行星齿轮14D’中的每个均配置成与太阳轮构件14C’和行星齿轮14E’两者互相啮合。行星齿轮14E’中的每个均配置成与齿圈构件14B’和行星齿轮14D’两者互相啮合。

行星齿轮组16包括太阳轮构件16A’、齿圈构件16C’和行星齿轮行星架构件16B’，行星齿轮行星架构件16B’可旋转地支撑一组行星齿轮16D’(仅示出其中一个)。太阳轮构件16A’与第四轴或互连构件48’连接以便共同旋转。齿圈构件16C’与输出轴或构件22’连接以便共同旋转。行星架构件16B’与第二轴或互连构件44’和第五轴或互连构件52’连接以便共同旋转。行星齿轮16D’中的每个均配置成与太阳轮构件16A’和齿圈构件16C’两者互相啮合。

行星齿轮组18’包括太阳轮构件18A’、齿圈构件18C’和行星齿轮行星架构件18B’，行星齿轮行星架构件18B’可旋转地支撑一组行星齿轮18D’(仅示出其中一个)。太阳轮构件18A’与第六轴或互连构件54’连接以便共同旋转。齿圈构件18C’与输入轴或构件12’连接以便共同旋转。行星架构件18B’与第七轴或互连构件56’连接以便共同旋转。行星齿轮18D’中的每个均配置成与太阳轮构件18A’和齿圈构件18C’两者互相啮合。

输入轴或构件12’连续地连接到发动机(未示出)或变矩器(未示出)的涡轮机。输出轴或构件22’与最终传动单元或分动箱(未示出)连续地连接。

扭矩传递机构或离合器26’、28’和30’和制动器32’、34’和36’允许轴或互连构件、行星齿轮组的构件和壳体的选择性互连。例如，第一离合器26’可选择性地接合以将第三轴或互连构件46’与第七轴或互连构件56’连接。第二离合器28’可选择性地接合以将输入轴或构件12’与第五轴或互连构件52’连接。第三离合器30’可选择性地接合以将第一轴或互连构件42’与第六轴或互连构件56’连接。第一制动器32’可选择性地接合以将第六轴或互连构件54’与固定元件或变速器壳体50’连接，以限制构件54’相对于变速器壳体50’旋转。第二制动器34’可选择性地接合以将第三轴或互连构件46’与固定元件或变速器壳体50’连接，以限制构件46’相对于变速器壳体50’旋转。第三制动器36’可选择性地接合以将第二轴或互连构件44’与固定元件或变速器壳体50’连接，以限制构件44’相对于变速器壳体50’旋转。

现在参考图2、3和4，将描述七速变速器10和10’的实施例的操作。应当理解的是，变速器10、10’能够将扭矩以至少七个前进速度或扭矩比和的至少一个倒档速度或扭矩比从输入轴或构件12、12’传输给输出轴或构件22、22’，其中有三个超速传动档(tripleoverdrive)。每个前进和倒档速度或扭矩比通过接合扭矩传递机构(即，第一离合器26，26’、第二离合器28，28’、第三离合器30，30’、第一制动器32，32’、第二制动器34，34’和第三制动器36，36’)中的一个或多个而获得，如下文阐述的那样。图4是示出了被起用或接合以实现各种档位状态的扭矩传递机构的各种组合的真值表。框中的“X”表示具体离合器或制动器接合以实现期望档位状态。“O”表示具体扭矩传递机构(即，制动器或离合器)接通或有效，但不承载扭矩。也示出各种档位状态的实际数值传动比，但是应当理解的是，这些数值仅仅是示例性的且它们可以在大的范围内调节以适合变速器10、10’的各种应用和操作标准。可使用本发明的实施例获得的传动比的示例也在图4示出。当然，取决于选择的齿轮直径、齿轮齿数和齿轮配置，可实现其它传动比。

例如，对于变速器10，通过接合或起用第一离合器26、第一制动器32和第三制动器36建立倒档。第一离合器26将第二轴或互连构件44与第七轴或互连构件56连接。第一制动器32将第六轴或互连构件54与固定元件或变速器壳体50连接，以限制构件54相对于变速器壳体50旋转。第三制动器36将第五轴或互连构件52与固定元件或变速器壳体50连接，以限制构件52相对于变速器壳体50旋转。类似地，通过离合器和制动器接合的不同组合实现七个前进比，如图4所示。

继续参考图4且对于变速器10’，通过接合或起用第一离合器26’、第一制动器32’和第三制动器36’建立倒档。第一离合器26’将第三轴或互连构件46’与第七轴或互连构件56’连接。第一制动器32’将第六轴或互连构件54’与固定元件或变速器壳体50’连接，以限制构件54’相对于变速器壳体50’旋转。第三制动器36’将第二轴或互连构件44’与固定元件或变速器壳体50’连接，以限制构件44’相对于变速器壳体50’旋转。类似地，通过离合器和制动器接合的不同组合实现七个前进比，如图4所示。

应当理解的是，七速变速器10、10’的操作和档位状态的前述阐述假设，首先，在给定档位状态未具体提及的所有离合器无效或脱离，其次，在至少相邻档位状态之间的换档期间(即，改变档位状态)，在两个档位状态均接合或起用的离合器将保持接合或起用。

本发明的说明本质上仅仅是示例性的且不偏离本发明实质的变型意在包括在本发明的范围内。这种变型不认为是偏离本发明的精神和范围。

Claims (2)

1.一种变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

各具有太阳轮构件、行星架构件和齿圈构件的第一、第二和第三行星齿轮组，其中，所述输入构件连续地互连到所述第三行星齿轮组的所述齿圈构件，所述输出构件连续地连接到所述第二行星齿轮组的所述齿圈构件；

第一互连构件，所述第一互连构件将所述第一行星齿轮组的所述齿圈构件与所述第二行星齿轮组的所述太阳轮构件连续地互连；

第二互连构件，所述第二互连构件将所述第一行星齿轮组的所述行星架构件与所述第二行星齿轮组的所述行星架构件连续地互连；和

第一离合器，所述第一离合器可选择性地接合以将所述第一行星齿轮组的齿圈构件与所述第三行星齿轮组的行星架构件互连；

第二离合器，所述第二离合器可选择性地接合以将输入构件与所述第二行星齿轮组的行星架构件和所述第一行星齿轮组的行星架构件互连；

第三离合器，所述第三离合器可选择性地接合以将所述第一行星齿轮组的太阳轮构件与所述第三行星齿轮组的行星架构件互连；

第一制动器，所述第一制动器可选择性地接合以将所述第三行星齿轮组的太阳轮构件与固定元件互连；

第二制动器，所述第二制动器可选择性地接合以将所述第一行星齿轮组的齿圈构件和所述第二行星齿轮组的太阳轮构件与所述固定元件互连；和

第三制动器，所述第三制动器可选择性地接合以将所述第一行星齿轮组的行星架构件与所述固定元件互连，

其中，所述离合器和制动器以至少三个的组合形式选择性地接合，以在所述输入构件和所述输出构件之间建立至少七个前进速度比和至少一个倒档速度比。

2.一种变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

各具有太阳轮构件、行星架构件和齿圈构件的第一、第二和第三行星齿轮组，其中，所述输入构件连续地互连到所述第三行星齿轮组的所述齿圈构件，所述输出构件连续地连接到所述第二行星齿轮组的所述齿圈构件；

第一互连构件，所述第一互连构件将所述第一行星齿轮组的所述齿圈构件与所述第二行星齿轮组的所述行星架构件连续地互连；

第二互连构件，所述第二互连构件将所述第一行星齿轮组的所述行星架构件与所述第二行星齿轮组的所述太阳轮构件连续地互连；和

第一离合器，所述第一离合器可选择性地接合以将所述第一行星齿轮组的行星架构件与所述第三行星齿轮组的行星架构件互连；

第二离合器，所述第二离合器可选择性地接合以将输入构件和第三行星齿轮组的齿圈构件与所述第二行星齿轮组的行星架构件和所述第一行星齿轮组的齿圈构件互连；

第三离合器，所述第三离合器可选择性地接合以将所述第一行星齿轮组的太阳轮构件与所述第三行星齿轮组的行星架构件互连；

第一制动器，所述第一制动器可选择性地接合以将所述第三行星齿轮组的太阳轮构件与固定元件互连；

第二制动器，所述第二制动器可选择性地接合以将所述第一行星齿轮组的行星架构件和所述第二行星齿轮组的太阳轮构件与所述固定元件互连；和

第三制动器，所述第三制动器可选择性地接合以将所述第一行星齿轮组的齿圈构件和第二行星齿轮组的行星架构件与所述固定元件互连，

其中，所述离合器和制动器以至少三个的组合形式选择性地接合，以在所述输入构件和所述输出构件之间建立至少七个前进速度比和至少一个倒档速度比。

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