CN101852277A - 八速行星齿轮的动态布置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多速动力传动装置，包含：四个周转齿轮总成，每个周转齿轮总成具有特定的相互连接的第一、第二和第三旋转构件，输入轴，输出轴，三个离合器和两个制动器。应用离合器和制动器的组合中的三个产生八个前进传动比和一个后退传动比。

Description

八速行星齿轮的动态布置
技术领域
本发明涉及用于机动车辆的自动变速器技术领域。更具体地，本发明涉及传动装置、离合器、制动器的动态布置，以及它们在动力传输中的相互连接。
背景技术
机动车辆的动力系统包括有发动机、多速动力传动装置(即多速变速器)、差速传动装置和主减速器。其中，多速动力传动装置通过允许发动机在其转矩范围内多次操作而提高车辆的运行范围。多速动力传动装置得到的前进速度比的数量决定了发动机转矩范围操作的次数。多速动力传动装置(尤其是多速自动变速器)改变了车辆运行性能和燃料经济性。
发明人为Raghavan、Bucknor和Usoro的美国专利NO.6,623,397公开了一种七速变速器。发明人为Haka的美国专利NO.6,425,841公开了一种八速变速器。Haka的变速器利用了三个行星齿轮组和六个转矩传动设备，其中包括两个制动器和两个离合器，从而提供八个前进速度比和一个后退速度比。行星齿轮组之一被定位和操作为剩余的两种行星齿轮组构建两个固定速度的输入部件。由于复杂性、尺寸和花费以及高故障率阻碍了七速、八速变速器，或者说是阻碍了现有的多速动力传动装置的发展。
发明内容
本发明提供一种改进的多速动力传动装置，其能够产生八个前进传动比和一个后退传动比。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种多速动力传动装置，包含：
输入轴(10)；以及
第一(50)、第二(20)、第三(30)、第四(40)周转齿轮总成，每一个总成包含第一、第二和第三旋转构件，其中：
第二周转齿轮总成(24)的第三旋转构件与第三周转齿轮总成(36)的第二旋转构件相连接；
第三周转齿轮总成(34)的第三旋转构件与第四周转齿轮总成(44)的第三旋转构件相连接；
第二周转齿轮总成(26)的第二旋转构件与第一周转齿轮总成(56)的第二旋转构件相连接；以及
第四周转齿轮总成(46)的第二旋转构件、第一周转齿轮总成(52)的第一旋转构件以及输入轴(10)彼此连接。
作为对上述技术方案的优化，所述多速动力传动装置进一步包含与第一周转齿轮总成(54)的第三旋转构件相连接的输出轴(12)。
作为对上述技术方案的优化，第一周转齿轮总成(50)为简单的行星齿轮组，其包含：
作为第一旋转构件的第一太阳齿轮(52)；
作为第二旋转构件的第一行星架(56)；
作为第三旋转构件的第一环形齿轮(54)；以及
支承在第一行星架上旋转并与第一太阳齿轮和第一环形齿轮都啮合的第一组行星齿轮(58)。
作为对上述技术方案的优化，第二周转齿轮总成(20)为简单的行星齿轮组，其包含：
作为第一旋转构件的第二太阳轮(22)；
作为第二旋转构件的第二行星架(26)；
作为第三旋转构件的第二环形齿轮(24)；以及
支承在第二行星架上旋转并与第二太阳齿轮和第二环形齿轮都啮合的第二组行星齿轮(28)。
作为对上述技术方案的优化，第三周转齿轮总成(30)为简单行星齿轮组，其包含：
作为第一旋转构件的第三太阳齿轮(32)；
作为第二旋转构件的第三行星架(36)；
作为第三旋转构件的第三环形齿轮(34)；以及
支承在第三行星架上旋转并与第三太阳齿轮和第三环形齿轮都啮合的第三组行星齿轮(38)。
作为对上述技术方案的优化，第四周转齿轮总成(40)为简单行星齿轮组，其包含：
作为第一旋转构件的第四太阳齿轮(42)；
作为第二旋转构件的第四行星架(46)；
作为第三旋转构件的第四环形齿轮(44)；以及
支承在第四行星架上旋转并与第四太阳齿轮和第四环形齿轮都啮合的第四组行星齿轮(48)。
作为对上述技术方案的优化，所述多速动力传动装置进一步包含：
第一制动器(60)，其用于选择性地保持第三周转齿轮总成(32)的第一旋转构件不旋转；
第二制动器(62)，其用于选择性地控制第二周转齿轮总成(22)的第一旋转构件不旋转；
第一离合器(64)，其用于将第一周转齿轮总成(56)的第二旋转构件和第二周转齿轮总成(26)的第二旋转构件，可释放地连接至第三周转齿轮总成(34)的第三旋转构件和第四周转齿轮总成(44)的第三旋转构件上；
第二离合器(66)，其用于将第四周转齿轮总成(42)的第一旋转构件，可释放地连接至第二周转齿轮总成(24)的第三旋转构件和第三周转齿轮总成(36)的第二旋转构件上；以及
第三离合器(68)，其用于将第四周转齿轮总成(42)的第一旋转构件可释放地连接至第三周转齿轮总成(32)的第一旋转构件上。
作为对上述技术方案的优化，将每个周转齿轮总成的第二旋转构件限制在以第一和第三旋转构件的各自速度之间的速度值旋转。
本发明应用上述技术方案中离合器和制动器的组合中的三个产生八个前进传动比和一个后退传动比，实现了更宽的传动比范围和紧密的传动比级。
附图说明
图1是产生八个前进速度比和一个倒档速度比的变速器的示意图。
图2是展示图1所示变速器的齿轮的推荐齿数的表格。
图3是展示当齿轮具有图2所示的齿数时，图1中离合器的状态和变速器的最终速度比的表格。
具体实施方式
图1所示为根据本发明的变速器。车辆的发动机优选通过吸收燃烧脉冲(combustion pulse)的扭力阻尼器驱动输入轴10。输出轴12优选通过驱动轴、差速器总成和后桥轴驱动车轮。变速箱14用来支承齿轮组、轴、离合器和制动器。
变速器包含四个简单的行星齿轮组总成20、30、40和50。每个简单的行星齿轮组总成具有太阳轮、有内齿轮啮合的环形齿轮、行星架和一组行星齿轮，该组行星齿轮支承在行星架上旋转并与太阳齿轮和环形齿轮都啮合。图2展示了这些齿轮中每一个齿轮的推荐齿轮齿数。
输入轴10驱动太阳齿轮52和行星架46。环形齿轮54驱动输出轴12。行星架26与行星架56相连接，环形齿轮24与行星架36相连接，环形齿轮34与环形齿轮44相连接。
制动器60和62以及离合器64、66和68优选为液压驱动的摩擦离合器，当施加液压力时，该种离合器可释放地连接两个组件，当液压力释放时，该种离合器分离这些组件。制动器60将太阳齿轮32可释放地连接至变速箱14。制动器62将太阳齿轮22可释放地连接至变速箱14。离合器64将行星架26和行星架56可释放地连接至环形齿轮34和环形齿轮44。离合器66将环形齿轮24和行星架36可释放地连接至太阳齿轮42。离合器68将太阳齿轮32可释放地连接至太阳齿轮42。
如图3所示，通过向离合器和制动器中的三个施加液压力，可以选择传动比。
在第一档，通过应用制动器62和离合器66，变速器做好前进运动的准备。为起动车辆，需要逐渐啮合制动器60。可选地，变速器可以装配有起动装置例如扭矩变换器或专用的起动离合器。如果这样装配变速器，则其通过应用制动器60和62以及离合器66，做好前进运动的准备，并且通过使用起动装置起动车辆。
为了转换至第二档，逐渐地啮合离合器68，同时逐渐释放离合器66，并保持充分应用制动器60和62。为了从第二档转换至第三档，逐渐啮合离合器66，同时逐渐释放离合器60，并保持充分应用制动器62和离合器68。为了从第三档转换至第四档，逐渐啮合离合器64，同时逐渐释放离合器66，并保持充分应用制动器62和离合器68。为了从第四档转换至第五档，逐渐啮合离合器66，同时逐渐释放离合器68，并保持充分应用制动器62和离合器64。为了从第五档转换至第六档，逐渐啮合离合器68，同时逐渐释放制动器62，并保持充分应用离合器64和66。为了从第六档转换至第七档，逐渐啮合制动器60，同时逐渐释放离合器68，并保持充分应用离合器64和66。最后，为了从第七档转换至第八档，逐渐啮合离合器68，同时逐渐释放离合器66，并充分应用制动器60和离合器64。
通过颠倒上述相应的换至高速档的步骤，可以实现换至低速档。
通过应用制动器62和离合器64，变速器做好后退运动的准备。为了起动车辆，逐渐啮合制动器60。如果变速器装配有起动装置，通过应用制动器60和62以及离合器64，做好后退运动的准备，并且通过使用启动装置起动车辆。
根据本发明的变速器的实施例包含四个周转齿轮总成，每一个总成具有三个共轴旋转的构件。在每一个周转齿轮总成中，三个构件的速度线性相关。将第二旋转构件限制为以某一速度旋转，该速度为第一和第三构件的速度的加权平均值。加权因数由周转齿轮总成的构造和齿轮齿数的比例来确定。在图1中，四个周转齿轮总成全部为简单的行星齿轮组。正如美国专利5,030,184和6,126,566所述，周转齿轮总成的其他类型包括双小齿轮行星齿轮组，塔式小齿轮行星齿轮组，以及共面齿轮环。周转齿轮总成的其他类型都可以替换而不脱离本发明。
按照专利法的规定，已经对本发明的优选实施例的结构和运行方式进行了说明。然而，应当注意的是，除明确图示和表述的实施例外，也可以实施其他可选的实施例。

Claims (8)

1.一种多速动力传动装置，其特征在于，包含：
输入轴(10)；以及
第一(50)、第二(20)、第三(30)、第四(40)周转齿轮总成，每一个总成包含第一、第二和第三旋转构件，其中：
第二周转齿轮总成(24)的第三旋转构件与第三周转齿轮总成(36)的第二旋转构件相连接；
第三周转齿轮总成(34)的第三旋转构件与第四周转齿轮总成(44)的第三旋转构件相连接；
第二周转齿轮总成(26)的第二旋转构件与第一周转齿轮总成(56)的第二旋转构件相连接；以及
第四周转齿轮总成(46)的第二旋转构件、第一周转齿轮总成(52)的第一旋转构件以及输入轴(10)彼此连接。
2.根据权利要求1所述的多速动力传动装置，其特征在于，进一步包含与第一周转齿轮总成(54)的第三旋转构件相连接的输出轴(12)。
3.根据权利要求2所述的多速动力传动装置，其特征在于，第一周转齿轮总成(50)为简单的行星齿轮组，其包含：
作为第一旋转构件的第一太阳齿轮(52)；
作为第二旋转构件的第一行星架(56)；
作为第三旋转构件的第一环形齿轮(54)；以及
支承在第一行星架上旋转并与第一太阳齿轮和第一环形齿轮都啮合的第一组行星齿轮(58)。
4.根据权利要求3所述的多速动力传动装置，其特征在于，第二周转齿轮总成(20)为简单的行星齿轮组，其包含：
作为第一旋转构件的第二太阳轮(22)；
作为第二旋转构件的第二行星架(26)；
作为第三旋转构件的第二环形齿轮(24)；以及
支承在第二行星架上旋转并与第二太阳齿轮和第二环形齿轮都啮合的第二组行星齿轮(28)。
5.根据权利要求3所述的多速动力传动装置，其特征在于，第三周转齿轮总成(30)为简单行星齿轮组，其包含：
作为第一旋转构件的第三太阳齿轮(32)；
作为第二旋转构件的第三行星架(36)；
作为第三旋转构件的第三环形齿轮(34)；以及
支承在第三行星架上旋转并与第三太阳齿轮和第三环形齿轮都啮合的第三组行星齿轮(38)。
6.根据权利要求3所述的多速动力传动装置，其特征在于，第四周转齿轮总成(40)为简单行星齿轮组，其包含：
作为第一旋转构件的第四太阳齿轮(42)；
作为第二旋转构件的第四行星架(46)；
作为第三旋转构件的第四环形齿轮(44)；以及
支承在第四行星架上旋转并与第四太阳齿轮和第四环形齿轮都啮合的第四组行星齿轮(48)。
7.根据权利要求2所述的多速动力传动装置，其特征在于，进一步包含：
第一制动器(60)，其用于选择性地保持第三周转齿轮总成(32)的第一旋转构件不旋转；
第二制动器(62)，其用于选择性地控制第二周转齿轮总成(22)的第一旋转构件不旋转；
第一离合器(64)，其用于将第一周转齿轮总成(56)的第二旋转构件和第二周转齿轮总成(26)的第二旋转构件，可释放地连接至第三周转齿轮总成(34)的第三旋转构件和第四周转齿轮总成(44)的第三旋转构件上；
第二离合器(66)，其用于将第四周转齿轮总成(42)的第一旋转构件，可释放地连接至第二周转齿轮总成(24)的第三旋转构件和第三周转齿轮总成(36)的第二旋转构件上；以及
第三离合器(68)，其用于将第四周转齿轮总成(42)的第一旋转构件可释放地连接至第三周转齿轮总成(32)的第一旋转构件上。
8.根据权利要求7所述的多速动力传动装置，其特征在于，将每个周转齿轮总成的第二旋转构件限制在以第一和第三旋转构件的各自速度之间的速度值旋转。
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