CN101871522A

CN101871522A - 多速变速器

Info

Publication number: CN101871522A
Application number: CN201010120247A
Authority: CN
Inventors: A·W·菲利普斯; C·E·凯里; S·H·维特科普; J·M·哈特
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2030-02-12
Also published as: US8043189B2; DE102010007623A1; US20100210400A1; DE102010007623B4; CN101871522B

Abstract

本发明涉及多速变速器。本发明的变速器具有输入构件、输出构件、四个行星齿轮组、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。所述扭矩传递装置可包括离合器和制动器。所述扭矩传递装置以至少两个的组合形式选择性地接合，以建立至少九个前进速度比和至少一个倒档速度比。

Description

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九个或更多速度、四个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的变速器。

背景技术

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或制动器、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，所述变速器具有输入构件、输出构件、四个行星齿轮组、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。

在本发明的一个方面，提供一种变速器，所述变速器具有输入构件、输出构件、第一、第二、第三和第四行星齿轮组。所述行星齿轮组中的每个具有太阳轮、行星架构件和齿圈。所述输入构件与第三行星齿轮组的齿圈连续地互连。所述输出构件与第四行星齿轮组的行星架构件连续地互连。

此外，第一互连构件将第一行星齿轮组的齿圈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和第二行星齿轮组的齿圈构件与固定构件连续地互连，第三互连构件将第二行星齿轮组的太阳轮构件与所述第三行星齿轮组的太阳轮构件连续地互连，第四互连构件将第三行星齿轮组的太阳轮与第四行星齿轮组的太阳轮连续地互连。另外，第一扭矩传递装置可选择性地接合以将第二行星齿轮组的行星架构件和第一行星齿轮组的齿圈与第三行星齿轮组的行星架构件互连，第二扭矩传递装置可选择性地接合以将第三行星齿轮组的齿圈构件和输入构件与第一行星齿轮组的太阳轮构件互连，第三扭矩传递装置可选择性地接合以将第三行星齿轮组的齿圈构件和输入构件与第四行星齿轮组的齿圈互连，第四扭矩传递装置可选择性地接合以将第三行星齿轮组的行星架构件与第四行星齿轮组的行星架互连，第五扭矩传递装置可选择性地接合以将第四行星齿轮组的太阳轮与固定构件互连，第六扭矩传递装置可选择性地接合以将第四行星齿轮组的齿圈与固定构件互连。所述扭矩传递装置以至少两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九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四个行星齿轮组的变速器。

本发明的另一个目的是提供具有九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四个行星齿轮组、多个联接构件和多个扭矩传递装置的变速器。

一种变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

各具有第一、第二和第三构件的第一、第二、第三和第四行星齿轮组；

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第一构件与所述第二行星齿轮组的所述第三构件连续地互连；

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第二构件和所述第二行星齿轮组的所述第二构件与固定构件连续地互连；

第三互连构件，所述第三互连构件将所述第二行星齿轮组的所述第一构件与所述第三行星齿轮组的第一构件连续地互连；

第四互连构件，所述第四互连构件将所述第三行星齿轮组的所述第一构件与所述第四行星齿轮组的所述第一构件连续地互连；和

六个扭矩传递装置，所述扭矩传递装置可选择性地接合以将所述第一、第二和第三构件中的一个与所述第一、第二、第三构件以及固定构件中的至少另一个互连，且

其中，所述扭矩传递装置以至少两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九个前进速度比和至少一个倒档速度比。

其中，所述六个扭矩传递装置中的第一个可选择性地接合以将第一行星齿轮组的第一构件和所述第二行星齿轮组的第三构件中的至少一个与所述第三行星齿轮组的第二构件互连。

其中，所述六个扭矩传递装置中的第二个可选择性地接合以将所述第一行星齿轮组的第三构件与所述输入构件和第三行星齿轮组的第三构件互连。

其中，所述六个扭矩传递装置中的第三个可选择性地接合以将所述输入构件和第三行星齿轮组的第三构件中的至少一个与所述第四行星齿轮组的第二构件互连。

其中，所述六个扭矩传递装置中的第四个可选择性地接合以将所述第三行星齿轮组的第二构件与所述第四行星齿轮组的第三构件互连。

其中，所述六个扭矩传递装置中的第五个可选择性地接合以将所述第四行星齿轮组的第一构件与所述固定构件互连。

其中，所述六个扭矩传递装置中的第六个可选择性地接合以将所述第四行星齿轮组的第二构件与所述固定构件互连。

其中，第一行星齿轮组的第三构件、第二行星齿轮组的第一构件、第三行星齿轮组的第一构件以及第四行星齿轮组的第一构件是太阳轮，第一行星齿轮组的第二构件、第二行星齿轮组的第三构件、第三行星齿轮组的第二构件以及第四行星齿轮组的第三构件是行星架构件，第一行星齿轮组的第一构件、第二行星齿轮组的第二构件、第三行星齿轮组的第三构件以及第四行星齿轮组的第二构件是齿圈。

其中，所述输入构件与第三行星齿轮组的第三构件连续地互连，所述输出构件与第四行星齿轮组的第三构件连续地互连。

其中，所述六个扭矩传递装置中的两个是制动器，所述六个扭矩传递装置中的四个是离合器。

其中，所述固定构件是变速器壳体。

一种变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

各具有第一、第二和第三构件的第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其中，所述输入构件与第三行星齿轮组的第三构件连续地互连，所述输出构件与第四行星齿轮组的第三构件连续地互连；

第四互连构件，所述第四互连构件将所述第三行星齿轮组的所述第一构件与所述第四行星齿轮组的所述第一构件连续地互连；

第一扭矩传递装置，所述第一扭矩传递装置可选择性地接合以将第一行星齿轮组的第一构件和所述第二行星齿轮组的第三构件中的至少一个与所述第三行星齿轮组的第二构件互连；

第二扭矩传递装置，所述第二扭矩传递装置可选择性地接合以将所述第一行星齿轮组的第三构件与所述输入构件和第三行星齿轮组的第三构件互连；

第三扭矩传递装置，所述第三扭矩传递装置可选择性地接合以将所述输入构件和第三行星齿轮组的第三构件中的至少一个与所述第四行星齿轮组的第二构件互连；

第四扭矩传递装置，所述第四扭矩传递装置可选择性地接合以将所述第三行星齿轮组的第二构件与所述第四行星齿轮组的第三构件互连；

第五扭矩传递装置，所述第五扭矩传递装置可选择性地接合以将所述第四行星齿轮组的第一构件与所述固定构件互连；

第六扭矩传递装置，所述第六扭矩传递装置可选择性地接合以将所述第四行星齿轮组的第二构件与所述固定构件互连；且

其中，所述固定构件是变速器壳体。

一种变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

各具有太阳轮、行星架构件和齿圈的第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其中，所述输入构件与第三行星齿轮组的齿圈构件连续地互连，所述输出构件与第四行星齿轮组的行星架构件连续地互连；

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和所述第二行星齿轮组的所述齿圈构件与固定构件连续地互连；

第三互连构件，所述第三互连构件将所述第二行星齿轮组的所述太阳轮构件与所述第三行星齿轮组的太阳轮构件连续地互连；

第四互连构件，所述第四互连构件将所述第三行星齿轮组的所述太阳轮构件与所述第四行星齿轮组的所述太阳轮构件连续地互连；

第一扭矩传递装置，所述第一扭矩传递装置可选择性地接合以将第一行星齿轮组的齿圈构件和所述第二行星齿轮组的行星架构件中的至少一个与所述第三行星齿轮组的行星架构件互连；

第二扭矩传递装置，所述第二扭矩传递装置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输入构件和第三行星齿轮组的齿圈构件互连；

第三扭矩传递装置，所述第三扭矩传递装置可选择性地接合以将所述输入构件和第三行星齿轮组的齿圈构件中的至少一个与所述第四行星齿轮组的齿圈构件互连；

第四扭矩传递装置，所述第四扭矩传递装置可选择性地接合以将所述第三行星齿轮组的行星架构件与所述第四行星齿轮组的行星架构件互连；

第五扭矩传递装置，所述第五扭矩传递装置可选择性地接合以将所述第四行星齿轮组的太阳轮构件与所述固定构件互连；

第六扭矩传递装置，所述第六扭矩传递装置可选择性地接合以将所述第四行星齿轮组的齿圈构件与所述固定构件互连；且

其中，所述固定构件是变速器壳体。

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

本文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是根据本发明的九速变速器的一个实施例的杠杆图；

图2是根据本发明的九速变速器的一个实施例的示意图；和

图3是示出了在图1和2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，在所提供的具体示例中，本发明的九速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三部件或元件。第一行星齿轮组的第二部件或元件永久性地联接到固定构件或地面。第二行星齿轮组的第一部件或元件永久性地联接到第三行星齿轮组的第一部件或元件且联接到第四行星齿轮组的第一部件或元件。最后，第二行星齿轮组的第二部件或元件永久性地联接到固定构件或地面。

现在参考图1，以杠杆图形式示出了九速变速器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，其中行星齿轮组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。如果装置为制动器，那么一组指形物被固接。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 Toolin 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和第三节点18C；第四行星齿轮组20，所述第四行星齿轮组20具有三个节点：第一节点20A、第二节点20B和第三节点20C；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联接到第四行星齿轮组20的第三节点20C。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的第三节点16C。第一行星齿轮组14的第二节点14B联接到固定构件或变速器壳体50。第二行星齿轮组16的第一节点16A联接到第三行星齿轮组18的第一节点18A和第四行星齿轮组20的第一节点20A。第二行星齿轮组16的第二节点16B联接到固定构件或变速器壳体50。

第一离合器26将第一行星齿轮组14的第一节点14A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将第三行星齿轮组18的第三节点18C和输入构件12与第四行星齿轮组20的第二节点20B选择性地连接。第四离合器32将第三行星齿轮组18的第二节点18B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将第四行星齿轮组20的第一节点20A与固定元件或变速器壳体50选择性地连接。第二制动器36将第四行星齿轮组20的第二节点20B与固定元件或变速器壳体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九速变速器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、制动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)。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。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连接以便共同旋转。行星架构件14B与第三轴或互连构件46连接以便共同旋转。第三轴或互连构件46被永久性地连接到固定构件或变速器壳体50，从而限制第三轴或互连构件46和行星架构件14B的旋转。

行星齿轮组16包括太阳轮构件16A、齿圈构件16B和行星齿轮行星架构件16C，行星齿轮行星架构件16C可旋转地支撑第一组行星齿轮16D(仅示出其中一个)和第二组行星齿轮16E(仅示出其中一个)。行星齿轮16D中的每个均配置成与太阳轮构件16A和第二组行星齿轮16E两者互相啮合。行星齿轮16E中的每个均配置成与齿圈构件16B和第一组行星齿轮16D两者互相啮合。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16B与第三轴或互连构件46连接以便共同旋转。第三轴或互连构件46被永久性地连接到固定构件或变速器壳体50，从而限制第三轴或互连构件46和齿圈构件16B的旋转。行星架构件16C与第二互连构件44连接以便共同旋转。

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)。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。太阳轮构件18A与第四轴或互连构件48连接且与第五轴或互连构件52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与第六轴或互连构件54连接且与第七轴或互连构件56连接以便共同旋转。

行星齿轮组20包括太阳轮构件20A、齿圈构件20B和行星齿轮行星架构件20C，行星齿轮行星架构件20C可旋转地支撑第一组行星齿轮20D(仅示出其中一个)和第二组行星齿轮20E(仅示出其中一个)。第一组行星齿轮20D中的每个均配置成与太阳轮构件20A和第二组行星齿轮20E两者互相啮合。第二组行星齿轮20E中的每个均配置成与齿圈构件20B和第一组行星齿轮20D两者互相啮合。太阳轮构件20A与第五轴或互连构件52连接且与第八轴或互连构件58连接以便共同旋转。齿圈构件20B与第九轴或互连构件60连接以便共同旋转。行星架构件20C与第十轴或互连构件62连接且与输出轴或构件22连接以便共同旋转。

输入轴或构件12连续地连接到发动机(未示出)或变矩器的涡轮机(未示出)。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(或者，离合器26、28、30和32和制动器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与第六轴或互连构件54连接。第二离合器28可选择性地接合以将输入轴或构件12与第一轴或互连构件42连接。第三离合器30可选择性地接合以将输入轴或构件12与第九互连轴或构件60连接。第四离合器32可选择性地接合以将第七轴或互连构件56与第十互连轴或构件62连接。第一制动器34可选择性地接合以将第八轴或互连构件58与固定元件或变速器壳体50连接，以防止第八轴或互连构件58相对于变速器壳体50旋转。第二制动器36可选择性地接合以将齿圈构件20B与固定元件或变速器壳体50连接，以防止齿圈构件20B相对于变速器壳体50旋转。

现在参考图2和3，将描述九速变速器10的实施例的操作。应当理解的是，变速器10能够将扭矩以至少九个前进速度或扭矩比和至少一个倒档速度或扭矩比从输入轴或构件12传输给输出轴或构件22，其中有三个超速传动档。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、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)中的一个或多个而获得，如下文阐述的那样。图3是示出了被起用或接合以实现各种档位状态的扭矩传递元件的各种组合的真值表。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3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。

为了建立倒档，接合或起用第二离合器28和第二制动器36。第二离合器28将输入轴或构件12与第一轴或互连构件42连接。第二制动器36将齿圈构件20B与固定元件或变速器壳体50连接，以防止齿圈构件20B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九个前进比，如图3所示。

应当理解的是，九速变速器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和制动器均无效或脱离，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或制动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。这种变型被认为不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

2.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第一个可选择性地接合以将第一行星齿轮组的第一构件和所述第二行星齿轮组的第三构件中的至少一个与所述第三行星齿轮组的第二构件互连。

3.根据权利要求2所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第二个可选择性地接合以将所述第一行星齿轮组的第三构件与所述输入构件和第三行星齿轮组的第三构件互连。

4.根据权利要求3所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第三个可选择性地接合以将所述输入构件和第三行星齿轮组的第三构件中的至少一个与所述第四行星齿轮组的第二构件互连。

5.根据权利要求4所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第四个可选择性地接合以将所述第三行星齿轮组的第二构件与所述第四行星齿轮组的第三构件互连。

6.根据权利要求5所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第五个可选择性地接合以将所述第四行星齿轮组的第一构件与所述固定构件互连。

7.根据权利要求6所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第六个可选择性地接合以将所述第四行星齿轮组的第二构件与所述固定构件互连。

8.根据权利要求1所述的变速器，其中，第一行星齿轮组的第三构件、第二行星齿轮组的第一构件、第三行星齿轮组的第一构件以及第四行星齿轮组的第一构件是太阳轮，第一行星齿轮组的第二构件、第二行星齿轮组的第三构件、第三行星齿轮组的第二构件以及第四行星齿轮组的第三构件是行星架构件，第一行星齿轮组的第一构件、第二行星齿轮组的第二构件、第三行星齿轮组的第三构件以及第四行星齿轮组的第二构件是齿圈。

9.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述输入构件与第三行星齿轮组的第三构件连续地互连，所述输出构件与第四行星齿轮组的第三构件连续地互连。

10.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的两个是制动器，所述六个扭矩传递装置中的四个是离合器。