CN102192285A - 具有复合和简单行星齿轮组且具有副轴的多速变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有复合和简单行星齿轮组且具有副轴的多速变速器。提供一种变速器，变速器包括第一复合行星齿轮组和第二简单行星齿轮组。输入构件、输出构件和行星齿轮组彼此同轴地设置以限定第一旋转轴线。第一和第二副轴彼此同轴地设置以限定第二旋转轴线。第一组互相啮合齿轮将扭矩从输入构件传递给第一副轴。第二组互相啮合齿轮将扭矩从第二副轴传递给第二行星齿轮组。七个扭矩传递机构能以不同的组合接合以在输入构件和输出构件之间建立倒档速度比和多个前进速度比。

Description

具有复合和简单行星齿轮组且具有副轴的多速变速器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年3月1日提交的俄罗斯专利申请No.2010107475的权益，该申请作为参考以全文引入本文。

技术领域

本发明涉及具有行星齿轮组和副轴且具有建立五个齿轮平面的齿轮的多速行星变速器。

背景技术

机动车辆包括动力系统，动力系统包括发动机、多速变速器、以及差速器或最终传动件。多速变速器借助于允许发动机多次贯穿其扭矩范围操作来增加车辆总体操作范围。在变速器中可获得的前进速度比的数量决定发动机扭矩范围重复的次数。早期自动变速器具有两个速度范围。这严重地限制了车辆的总体速度范围，从而需要能够产生宽的速度和扭矩范围的相对大的发动机。这导致发动机在巡航期间以最有效点之外的特定燃料消耗点操作。因而，手动换档（副轴变速器）是最普遍的。

随着三速和四速自动变速器的出现，自动换档（行星齿轮）变速器随着机动车辆的流行而日益流行。这些变速器改进了车辆的操作性能和燃料经济性。增加数量的速度比减小了各个比之间的级尺寸，从而借助于使得在正常车辆加速下以操作者大致感觉不到的方式互换所述比而改进变速器的换档质量。

具有4个以上速度比的多速变速器相对于三速和四速变速器在加速和燃料经济性方面提供进一步的改进。然而，这种变速器的通常增加的复杂性、尺寸和成本是可能限制其在一些应用中使用的竞争因素。

发明内容

提供一种能够以高达十三个前进速度比操作的多速变速器，其使用互相啮合的齿轮和副轴而利用行星齿轮组和扭矩传递。变速器包括输入构件、输出构件和固定构件（如，变速器壳体）。变速器还包括第一复合行星齿轮组和第二简单行星齿轮组。第一复合行星齿轮组包括彼此啮合的第一和第二组小齿轮。第一复合行星齿轮组具有第一、第二、第三、第四和第五构件。第二简单行星齿轮组具有第一、第二和第三构件。在以这种方式参考行星齿轮组的构件时，所述构件可以以任何顺序（例如，从上到下，从下到上，等）计数为“第一”至“第四”或“第一”至“第五”。行星齿轮组的构件是太阳轮构件、齿圈构件和行星架构件。输入构件、输出构件和行星齿轮组彼此同轴地设置以限定第一旋转轴线。第一和第二副轴彼此同轴地设置以限定第二旋转轴线。第一组互相啮合齿轮（也称为分动齿轮）设置成将扭矩从输入构件传递给第一副轴。第二组互相啮合齿轮（也称为分动齿轮）设置成将扭矩从第二副轴传递给第二行星齿轮组。

七个扭矩传递机构均能选择性地接合，以将行星齿轮组的相应构件或相应一个副轴与固定构件连接或者与输入构件、与行星齿轮组的另一个相应构件或者与另一个相应副轴连接以便共同旋转。如本文使用的，“共同旋转”指的是以相同速度（即，没有相对旋转）旋转。所述七个扭矩传递机构是三个固定式离合器（即，制动器）和四个旋转式离合器，且能以不同的组合接合以在输入构件和输出构件之间建立倒档速度比和高达十三个前进速度比。替代地，变速器能用少于十三个前进速度比且优选地用至少十个前进速度比操作。前进速度比中的至少一些之间的换档是单过渡换档。如本文使用的，“传动比”是输出构件的扭矩与输入构件的扭矩的比率，而“速度比”是输入构件的速度与输出构件的速度的比率。离合器中的不同离合器可以是摩擦离合器、同步器、带式离合器、可选择性接合单向离合器、爪式离合器或其它类型的离合器。

方案1. 一种多速变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

固定构件；

第一复合行星齿轮组和第二简单行星齿轮组；其中，输入构件、输出构件和行星齿轮组彼此同轴地设置以限定第一旋转轴线；

彼此同轴地设置以限定第二旋转轴线的第一和第二副轴；

第一组互相啮合齿轮，所述第一组互相啮合齿轮设置成将扭矩从输入构件传递给第一副轴；

第二组互相啮合齿轮，所述第二组互相啮合齿轮设置成将扭矩从第二副轴传递给第二行星齿轮组；以及

七个扭矩传递机构，所述七个扭矩传递机构均能选择性地接合，以将行星齿轮组的相应构件或相应一个副轴与固定构件连接，或者与输入构件、与行星齿轮组的另一个相应构件或者与另一个相应副轴连接以便共同旋转；所述七个扭矩传递机构能以不同的组合接合以在输入构件和输出构件之间建立倒档速度比和多个前进速度比。

方案2. 根据方案1所述的多速变速器，其中，第一复合行星齿轮组具有第一、第二、第三、第四和第五构件；其中，第二行星齿轮组具有第一、第二和第三构件；其中，行星齿轮组的构件是太阳轮构件、齿圈构件和行星架构件；其中，第一复合行星齿轮组的第一和第二构件分别经由所述七个扭矩传递机构中的第一和第二扭矩传递机构的接合与输入构件选择性地连接以便共同旋转。

方案3. 根据方案2所述的多速变速器，其中，第一和第二扭矩传递机构彼此轴向相邻地定位。

方案4. 根据方案1所述的多速变速器，其中，第一复合行星齿轮组具有第一、第二、第三、第四和第五构件；其中，第二行星齿轮组具有第一、第二和第三构件；其中，行星齿轮组的构件是太阳轮构件、齿圈构件和行星架构件；其中，第一复合行星齿轮组的第三和第四构件分别经由所述七个扭矩传递机构中的第三和第四扭矩传递机构的接合与固定构件选择性地固接。

方案5. 根据方案1所述的多速变速器，其中，第一复合行星齿轮组具有第一、第二、第三、第四和第五构件；其中，第二行星齿轮组具有第一、第二和第三构件；其中，行星齿轮组的构件是太阳轮构件、齿圈构件和行星架构件；其中，第一复合行星齿轮组的第五构件经由互连构件与第二复合行星齿轮组的第一构件连续地连接以便共同旋转。

方案6. 根据方案5所述的多速变速器，其中，所述七个扭矩传递机构中的第五扭矩传递机构能选择性地接合以将第二复合行星齿轮组的第一构件与第二复合行星齿轮组的第二构件连接以便共同旋转。

方案7. 根据方案1所述的多速变速器，其中，第二组互相啮合齿轮将扭矩从第二副轴传递给第二行星齿轮组的齿圈构件；其中，所述七个扭矩传递机构中的第六扭矩传递机构能选择性地接合以将第二副轴与固定构件固接，从而固接第二行星齿轮组的齿圈构件。

方案8. 根据方案1所述的多速变速器，其中，第二组互相啮合齿轮将扭矩从第二副轴传递给第二行星齿轮组的齿圈构件；其中，所述七个扭矩传递机构中的第七扭矩传递机构能选择性地接合以将第一副轴与第二副轴连接以便共同旋转，从而经由第一和第二组互相啮合齿轮以及第一和第二副轴将扭矩从输入构件传递给第二行星齿轮组的齿圈构件。

方案9. 根据方案8所述的多速变速器，其中，第七扭矩传递机构是爪式离合器。

方案10. 根据方案1所述的多速变速器，其中，第一行星齿轮组具有第一、第二、第三、第四和第五构件；其中，第二行星齿轮组具有第一、第二和第三构件；其中，行星齿轮组的构件是太阳轮构件、齿圈构件和行星架构件；

其中，第一复合行星齿轮组的第一构件通过第一扭矩传递机构的接合与输入构件选择性地连接以便共同旋转；其中，第一复合行星齿轮组的第二构件通过第二扭矩传递机构的接合与输入构件选择性地连接以便共同旋转；其中，第一复合行星齿轮组的第三构件通过第三扭矩传递机构的接合与固定构件选择性地固接；其中，第一复合行星齿轮组的第四构件通过第四扭矩传递机构的接合与固定构件选择性地固接；且所述多速变速器还包括：

互连构件，所述互连构件将第一复合行星齿轮组的第五构件与第二行星齿轮组的构件连续地连接以便共同旋转。

方案11. 根据方案1所述的多速变速器，其中，第一复合行星齿轮组具有两个太阳轮构件、两个齿圈构件、以及行星架构件，所述行星架构件旋转地支撑阶梯状小齿轮，所述小齿轮包括具有第一直径的第一部分和具有第二直径的第二部分，第二直径大于第一直径；其中，第一部分与两个太阳轮构件中的一个以及两个齿圈构件中的一个啮合，且其中，第二部分与两个太阳轮构件中的另一个以及两个齿圈构件中的另一个啮合。

方案12. 根据方案1所述的多速变速器，其中，在所述前进速度比中的至少一些之间的换档是单过渡换档。

方案13. 根据方案1所述的多速变速器，其中，所述组互相啮合齿轮的齿轮和行星齿轮组的构件分别在五个不同平面中啮合。

方案14. 根据方案1所述的多速变速器，其中，所述七个扭矩传递机构能以不同的三个组合的形式接合以在输入构件和输出构件之间建立倒档速度比和高达十三个前进速度比。

方案15. 一种多速变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

固定构件；

第一复合行星齿轮组和第二简单行星齿轮组；其中，输入构件、输出构件和行星齿轮组同轴地设置以限定第一旋转轴线；其中，第一复合行星齿轮组具有两个太阳轮构件、两个齿圈构件、以及行星架构件，所述行星架构件旋转地支撑阶梯状小齿轮，所述小齿轮包括具有第一直径的第一部分和具有第二直径的第二部分，第二直径大于第一直径；其中，第一部分与两个太阳轮构件中的一个以及两个齿圈构件中的一个啮合，且其中，第二部分与两个太阳轮构件中的另一个以及两个齿圈构件中的另一个啮合；

彼此同轴地设置以限定第二旋转轴线的第一和第二副轴；

互连构件，所述互连构件将第一复合行星齿轮组的行星架构件与第二行星齿轮组的构件连续地连接以便共同旋转；

第一组互相啮合齿轮，所述第一组互相啮合齿轮设置成将扭矩从输入构件传递给第一副轴；

第二组互相啮合齿轮，所述第二组互相啮合齿轮设置成将扭矩从第二副轴传递给第二行星齿轮组；以及

七个扭矩传递机构，所述七个扭矩传递机构均能选择性地接合，以将第一复合行星齿轮组的相应一个构件与固定构件连接，或者与输入构件或者与第二复合行星齿轮组的相应构件连接以便共同旋转；或者将第二副轴与固定构件互连，或者与第一副轴互连以便共同旋转；所述七个扭矩传递机构能以不同的三个组合的形式接合以在输入构件和输出构件之间建立倒档速度比和高达十三个前进速度比。

方案16. 根据方案15所述的多速变速器，其中，在所述前进速度比中的至少一些之间的换档是单过渡换档。

方案17. 根据方案15所述的多速变速器，其中，所述扭矩传递机构中的三个彼此轴向相邻地定位，在它们之间没有行星齿轮组构件和所述七个扭矩传递机构中的其它扭矩传递机构。

本发明的上述特征和优势、以及其它特征和优势从用于实施本发明的最佳模式的以下详细说明结合附图显而易见。

附图说明

图1是具有多速变速器的动力系统的杆图形式的示意图；和

图2是描绘图1所示的变速器的一些操作特性的真值表。

具体实施方式

参考附图，其中，相同的附图标记指代相同的部件，图1示出了动力系统10，动力系统10具有发动机12（标记为E）、组合副轴和行星变速器14和最终传动机构16（标记为FD）。发动机12可以由各种燃料提供动力以改进具体应用的效率和燃料经济性。这种燃料可以包括例如汽油、柴油、乙醇、二甲醚等。变速器14包括与发动机12的输出构件（例如，曲轴）连续地连接的输入构件17，任选地通过变矩器。变速器14还包括行星齿轮装置18、和与最终传动机构16连接以便提供推进功率给车辆车轮的输出构件19。

行星齿轮装置18包括第一复合行星齿轮组20和第二简单行星齿轮组30。复合行星齿轮组20包括两个太阳轮构件22、23；两个齿圈构件24、25；以及行星架构件26，行星架构件26可旋转地支撑第一组小齿轮27和与第一组小齿轮27啮合的第二组小齿轮28。小齿轮27与太阳轮构件22和齿圈构件24啮合。小齿轮28与太阳轮构件23和齿圈构件25啮合。齿圈构件24称为第一复合行星齿轮组20的第一构件。齿圈构件25称为第一复合行星齿轮组20的第二构件。太阳轮构件23称为第一复合行星齿轮组20的第三构件。太阳轮构件22称为复合行星齿轮组20的第四构件。行星架构件26称为行星齿轮组20的第五构件。

简单行星齿轮组30包括太阳轮构件32、齿圈构件34、以及可旋转地支撑一组小齿轮37的行星架构件36。小齿轮37与太阳轮构件32和齿圈构件34啮合。太阳轮构件32称为复合行星齿轮组30的第一构件。齿圈构件34称为复合行星齿轮组30的第二构件。行星架构件36称为复合行星齿轮组30的第三构件。

变速器14包括设置成限定两个不同旋转轴线A和B的多个轴。中间轴50与齿圈构件24连接以便一起旋转。中间轴52与齿圈构件25连接以便一起旋转，且是与中间轴50同心的套轴。互连构件70将行星架构件26与太阳轮构件32连续地连接以便一起旋转。互连构件70是与中间轴50、52以及与输入构件17和输出构件19同轴的另一个中间轴。轴50、52、互连构件70、输入构件17和输出构件19、以及行星齿轮组20和30限定第一旋转轴线A且能围绕第一旋转轴线A旋转。第一副轴54和第二副轴56彼此同轴地设置以限定第二旋转轴线B，第二旋转轴线B与第一旋转轴线A隔开且平行。

第一组互相啮合齿轮60、62和64将扭矩从输入构件17传递给副轴54。齿轮60与输入构件17连接以便一起旋转，且与齿轮62啮合。齿轮62与齿轮64啮合，齿轮64与副轴54连接以便一起旋转。输入构件17、齿轮62、副轴54和56、互连构件70和输出构件19由固接轴承80支撑以便旋转。

第二组互相啮合齿轮66、68将扭矩从副轴56传递给齿圈构件34。齿轮68与副轴56连接以便一起旋转。齿轮66与齿圈构件34连接以便一起旋转，且关于互连构件70同轴。

行星齿轮组20、30以及第一和第二组互相啮合齿轮60、62、64和66、68中的齿轮分别建立不同互相啮合齿轮的五个平面，本文称为齿轮平面。第一组互相啮合齿轮60、62和64在齿轮平面P1中啮合。齿圈构件24、小齿轮27和太阳轮构件22在齿轮平面P2中啮合。齿圈构件25、小齿轮28和太阳轮构件23在齿轮平面P3中啮合。第二组互相啮合齿轮66、68在齿轮平面P4中啮合。齿圈构件34、小齿轮37和太阳轮构件32在齿轮平面P5中啮合。齿轮平面P1－P5垂直于附图1中的图纸延伸。

变速器14还包括七个扭矩传递机构：第一扭矩传递机构C1、第二扭矩传递机构C2、第三扭矩传递机构C3、第四扭矩传递机构C4、第五扭矩传递机构C5、第六扭矩传递机构C6和第七扭矩传递机构C7。扭矩传递机构C1、C2、C5和C7是旋转式离合器。扭矩传递机构C3、C4和C6是固定式离合器，也称为制动器。

在图1中可以看出，输出构件19与行星架构件36连续地连接以便共同旋转。行星架构件26经由互连构件70与太阳轮构件32连续地连接以便共同旋转。

第一扭矩传递机构C1（也称为离合器C1）是能选择性地接合以将输入构件17经由中间轴50与齿圈构件24连接以便共同旋转的旋转式离合器。第二扭矩传递机构C2（也称为离合器C2）是能选择性地接合以将输入构件17经由中间轴52与齿圈构件25连接以便共同旋转的旋转式离合器。第三扭矩传递机构C3（也称为制动器C3）是能选择性地接合以将太阳轮构件23与固定构件40固接的固定式离合器。第四扭矩传递机构C4（也称为制动器C4）是能选择性地接合以将太阳轮构件22与固定构件40固接的固定式离合器。第五扭矩传递机构C5（也称为离合器C5）是能选择性地接合以将行星架构件26经由互连构件70与齿圈构件34连接以便共同旋转的旋转式离合器。第六扭矩传递机构C6（也称为制动器C6）是能选择性地接合以将副轴56与固定构件40固接的固定式离合器。第七扭矩传递机构C7（也称为离合器C7）是能选择性地接合以将副轴54与副轴56连接以便共同旋转的旋转式离合器。离合器C7在同轴副轴52和54之间的位置允许使用爪式离合器用于离合器C7。替代地，可以使用片式离合器。在其它实施例中，扭矩传递机构可以是其它不同类型的离合器。

如图2的真值表所示，扭矩传递机构C1、C2、C3、C4、C5、C6和C7能以三个组合的形式选择性地接合以提供倒档速度比和十三个前进速度比（列举为档位状态）。与速度比相对应的数值传动比在图2中列出。传动比是输出构件19的扭矩与输入构件17的扭矩的比率。

图2中所述的数值传动比来自于建立第一复合行星齿轮组20的以下传动比的齿数：假定行星架构件26停止（仅仅为了计算目的），齿圈构件24与太阳轮构件22的传动比是-2.0；假定行星架构件26停止（仅仅为了计算目的），齿圈构件25与太阳轮构件23的传动比是-4.5。选择第二行星齿轮组30的齿数，使得假定行星架构件36停止（仅仅为了计算目的），齿圈构件34与太阳轮构件32的传动比是-2.5。

在上文列举的齿数的情况下，存在十个减速传动速度比（1st至10th）、直接传动（11th）、和两个超速传动速度比（12th和13th），从而获得图2中列举的比级。在图2中可以看出，比级在前进速度比中相对均匀，从而获得平滑换档感觉和增加的燃料效率，因为在每个速度比中，发动机12仅需要在窄的速度范围内操作。

可以选择其它齿轮齿数和相应传动比来实现有利于具体变速器应用的速度比和比级。变速器设计领域普通技术人员将理解如何选择期望齿数。

为了建立倒档速度比，离合器C7和制动器C3和C4接合。由于离合器C7接合，扭矩从输入构件17通过该组互相啮合齿轮60、62、64传送到副轴54和56。由于制动器C3和C4接合，行星齿轮组20的构件都不旋转，从而行星架构件36、互连构件70和太阳轮构件32不旋转。因而，扭矩从副轴56通过该组互相啮合齿轮68、66、通过行星齿轮组30提供给输出构件19。输出构件19以与输入构件17相反的方向旋转。

为了建立第一速度比，离合器C1、C2和C7接合。扭矩从输入构件17传送到两个齿圈构件24和25到行星架构件26。由于两个齿圈构件24和25都以相同速度旋转，因而行星齿轮组20无效。因而，行星架构件26和太阳轮构件32以输入构件17的速度旋转。扭矩也通过该组互相啮合齿轮60、62、64、副轴54和56以及该组互相啮合齿轮66、68传送到齿圈构件34。太阳轮构件32和齿圈构件34处的扭矩结合通过行星齿轮组30到达输出构件19。有效地，从通过行星齿轮组30的太阳轮构件32的速度减去齿圈构件34的速度。输入构件17和输出构件19以相同方向旋转，如所有前进速度比中那样。

替代第一前进速度比或附加速度比可以通过接合离合器C2和C7以及制动器C3实现。扭矩将从输入构件17通过齿圈构件25传送到行星架构件26且到达太阳轮构件32。扭矩还将通过该组互相啮合齿轮60、62、64、副轴54和56以及该组互相啮合齿轮66、68传送到齿圈构件34。太阳轮构件32和齿圈构件34处的扭矩将结合通过行星齿轮组30到达输出构件19。有效地，从通过行星齿轮组30的太阳轮构件32的速度减去齿圈构件34的速度。在上述齿轮齿数的情况下，替代第一前进速度比将提供23.40的速度比。

在第二前进速度比中，离合器C1以及制动器C4和C6接合。扭矩从输入构件17通过齿圈构件24传送到行星架构件26且到达太阳轮构件32通过行星齿轮组30到输出构件19。由于制动器C6接合，因而齿圈构件34保持固定。从第一前进速度比到第二前进速度比的换档是双过渡换档，因为在第二前进速度比中接合的三个扭矩传递机构中的两个不同于在第一前进速度比中接合的扭矩传递机构。

在第三前进速度比中，离合器C1和C7以及制动器C3接合。扭矩从输入构件17通过齿圈构件24传送到行星架构件26，且到达太阳轮构件32。扭矩还通过该组互相啮合齿轮60、62、64、副轴54和56以及该组互相啮合齿轮66、68传送到齿圈构件34。太阳轮构件32和齿圈构件34处的扭矩将结合通过行星齿轮组30到达输出构件19。有效地，从通过行星齿轮组30的太阳轮构件32的速度减去齿圈构件34的速度。从第二前进速度比到第三前进速度比的换档是双过渡换档。

在第四前进速度比中，离合器C2以及制动器C3和C6接合。扭矩从输入构件17通过齿圈构件25传送到行星架构件26，且到达太阳轮构件32。由于制动器C6接合，因而齿圈构件34保持固定。太阳轮构件32处的扭矩流经行星齿轮组30到达行星架构件36和输出构件19。从第三前进速度比到第四前进速度比的换档是双过渡换档。

在第五前进速度比中，离合器C1和C2以及制动器C6接合。由于两个齿圈构件24和25都以相同速度旋转，因而行星齿轮组20无效。因而，行星架构件26和太阳轮构件32以输入构件17的速度旋转。由于齿圈构件34通过制动器C6的接合保持固定，因而太阳轮构件32处的扭矩流经行星齿轮组30到达行星架构件36和输出构件19。从第四前进速度比到第五前进速度比的换档是单过渡换档。

在第六前进速度比中，离合器C2和C7以及制动器C4接合。扭矩从输入构件17通过齿圈构件25传送到行星架构件26，且到达太阳轮构件32。扭矩还通过该组互相啮合齿轮60、62、64、副轴54和56以及该组互相啮合齿轮66、68传送到齿圈构件34。太阳轮构件32和齿圈构件34处的扭矩将结合通过行星齿轮组30到达输出构件19。有效地，从通过行星齿轮组30的太阳轮构件32的速度减去齿圈构件34的速度。从第五前进速度比到第六前进速度比的换档是双过渡换档。

在第七前进速度比中，离合器C1以及制动器C3和C6接合。扭矩从输入构件17传送到齿圈构件24通过第一复合行星齿轮组20到行星架构件36通过行星齿轮组30到达输出构件19，其中齿圈构件34通过制动器C6的接合保持固定。从第六前进速度比到第七前进速度比的换档是三过渡换档。

在第八前进速度比中，离合器C2以及制动器C4和C6接合。扭矩从输入构件17通过齿圈构件25传送到行星架构件26，且到达太阳轮构件32通过行星齿轮组30到达输出构件19，其中齿圈构件34通过制动器C6的接合保持固定。从第七前进速度比到第八前进速度比的换档是双过渡换档。

在第九前进速度比中，制动器C4以及离合器C1和C5接合。扭矩从输入构件17通过齿圈构件25传送到行星架构件26，且到达太阳轮构件32和齿圈构件34两者，通过行星齿轮组30到达输出构件19。由于在离合器C5接合时齿圈构件34以与太阳轮构件32相同的速度旋转，因而行星齿轮组30无效。从第八前进速度比到第九前进速度比的换档是双过渡换档。

在第十前进速度比中，制动器C3以及离合器C2和C5接合。扭矩从输入构件17通过齿圈构件25传送到行星架构件26，且到达太阳轮构件32和齿圈构件34两者，通过行星齿轮组30到达输出构件19。由于在离合器C5接合时齿圈构件34以与太阳轮构件32相同的速度旋转，因而行星齿轮组30无效。从第九前进速度比到第十前进速度比的换档是双过渡换档。

在第十一前进速度比中，离合器C1、C2和C5接合。扭矩从输入构件17传送到两个齿圈构件24和25到行星架构件26。由于两个齿圈构件24和25都以相同速度旋转，因而行星齿轮组20无效。因而，行星架构件26和太阳轮构件32以输入构件17的速度旋转。由于在离合器C5接合时齿圈构件34以与太阳轮构件32相同的速度旋转，因而行星齿轮组30无效。因此，输出构件19的速度与输入构件17的速度相同，且实现直接传动速度比。从第十前进速度比到第十一前进速度比的换档是单过渡换档。

在第十二前进速度比中，离合器C1、C5以及制动器C3接合。扭矩从输入构件17传送到齿圈构件24到达行星架构件26和太阳轮构件32。由于在离合器C5接合时齿圈构件34以与太阳轮构件32相同的速度旋转，因而行星齿轮组30无效。太阳轮构件32和齿圈构件34处的扭矩提供给输出构件19，输出构件19以与行星架构件26相同的速度旋转。从第十一前进速度比到第十二前进速度比的换档是单过渡换档。

在第十三前进速度比中，离合器C2、C5以及制动器C4接合。扭矩从输入构件17通过齿圈构件25传送到行星架构件26，且到达太阳轮构件32和齿圈构件34两者，通过行星齿轮组30到达输出构件19。由于在离合器C5接合时齿圈构件34以与太阳轮构件32相同的速度旋转，因而行星齿轮组30无效。从第十二前进速度比到第十三前进速度比的换档是双过渡换档。

如各个速度比的上述说明所述，只要制动器C6接合（即，在第二、第四、第五、第七和第八速度比中），扭矩流就根据第一模式，通过行星齿轮组20和行星齿轮组30两者，其中两个齿轮组均有效（即，影响输出构件19的扭矩与输入构件17的扭矩的比率）。只要离合器C5接合（即，在第九、第十、第十一、第十二和第十三速度比中），行星齿轮组30就作为一个单元旋转（即，齿圈构件34、太阳轮构件32和行星架构件36均以相同速度旋转），从而仅行星齿轮组20有效地影响输出构件19的扭矩与输入构件17的扭矩的比率。只要离合器C7接合以建立前进速度比（即，在第一、第二和第六速度比中），就从通过第一行星齿轮组20提供给太阳轮构件32的扭矩减去通过副轴54、56提供的齿圈构件34处的扭矩。

虽然十三个前进速度比可用，但是变速器14可以被控制用可用前进速度比中的仅一些操作。例如，变速器14可配置成操作为六速变速器、七速变速器、八速变速器、九速变速器、十速变速器、十一速变速器或十二速变速器。变速器14还可以用少于六个前进速度比操作。

在变速器14操作为六速变速器的一种方式中，控制器中存储的算法可仅建立倒档速度比以及上述第二、第五、第八、第十、第十一和第十二前进速度比作为第一、第二、第三、第四、第五和第六前进速度比，所述控制器控制将液压流体流引导到扭矩传递机构的阀。在这种六速变速器中，仅存在第三和第四前进速度比之间的一个双过渡换档（即，从图2的第八到第十前进速度比）。

为了将变速器14操作为七速变速器，可以使用图2的第四、第二、第五、第八、第九、第十、第十一和第十二前进速度比。七速变速器将具有两个双过渡换档（即，从图2的第八到第十前进速度比以及从图2的第十二到第十三前进速度比，这将是七速变速器的第三到第四以及第六到第七前进速度比）。

为了将变速器14操作为八速变速器，可以使用针对七速变速器所述的七个前进速度比以及图2的第九前进速度比。八速变速器将具有三个双过渡换档（即，从图2的第八到第九前进速度比、从图2的第九到第十前进速度比以及从图2的第十二到第十三前进速度比，这将是八速变速器的从第三到第四、从第四到第五以及从第七到第八前进速度比）。

为了将变速器14操作为九速变速器，将使用针对八速变速器所述的所有前进速度比以及图2的第六前进速度比。九速变速器将具有四个双过渡换档（即，从图2的第五到第六、从第八到第九、从第九到第十以及从第十二到第十三前进速度比，这将是九速变速器的从第二到第三、第四到第五、第五到第六以及从第八到第九前进速度比）。

为了将变速器操作为十速变速器，将使用针对九速变速器所述的所有前进速度比以及图2的第四前进速度比。十速变速器将具有五个双过渡换档（即，从图2的第二到第四、从第五到第六、从第八到第九、从第九到第十以及从第十二到第十三前进速度比，这将是十速变速器的从第一到第二、第三到第四、第五到第六、第六到第七以及从第九到第十前进速度比）。

为了将变速器操作为十一速或十二速变速器，将选择图2的十三个前进速度比的不同组合以提供期望数量的速度比。例如，图2的第一、第三和第七前进速度比中的任何一个将增加到上文针对十速变速器所述的十个前进速度比中以操作为十一速变速器，且将增加这些速度比中的任何两个以操作为十二速变速器。将选择前进速度比以使得双和三过渡换档的数量最小化，同时保持期望比级。

在图1中可见，离合器C1和C2彼此轴向相邻地定位，在离合器C1和C2之间没有其它离合器或制动器且没有行星齿轮组20、30的构件。以这种方式将离合器C1和C2彼此相邻地定位允许液压流体流通过大部分相同的供给通道到达离合器C1和C2。简化液压供给通道且减少供给通道的总体长度简化了变速器14的制造且可允许更小的泵用于液压系统。

动力系统10可以与混合动力车辆共用部件，且这种组合可以“电荷消耗模式”操作。为了本发明的目的，“电荷消耗模式”是这样的模式，其中车辆主要由电动马达/发电机提供动力，使得在车辆到达其目的地时蓄电池被耗尽或几乎耗尽。换句话说，在电荷消耗模式期间，发动机12仅仅操作至确保蓄电池在到达目的地之前不被耗尽所需要的程度。常规混合动力车辆以“电荷维持模式”操作，其中，如果蓄电池电荷水平下降到预定水平（例如，25％）以下，那么发动机自动运行以给蓄电池重新充电。因而，通过以电荷消耗模式操作，混合动力车辆能够节省否则在常规混合动力车辆中保持25％蓄电池电荷水平要耗费的燃料中的一些或全部。应当理解的是，如果在到达目的地之后蓄电池能够通过插入到能量源而重新充电，那么混合动力车辆动力系统优选仅以电荷消耗模式操作。

虽然已经详细描述了用于实施本发明的最佳模式，但是本发明所属领域技术人员将认识到在所附权利要求范围内的用于实践本发明的各种可选设计和实施例。

Claims (10)

1.一种多速变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

固定构件；

第一复合行星齿轮组和第二简单行星齿轮组；其中，输入构件、输出构件和行星齿轮组彼此同轴地设置以限定第一旋转轴线；

彼此同轴地设置以限定第二旋转轴线的第一和第二副轴；

第一组互相啮合齿轮，所述第一组互相啮合齿轮设置成将扭矩从输入构件传递给第一副轴；

第二组互相啮合齿轮，所述第二组互相啮合齿轮设置成将扭矩从第二副轴传递给第二行星齿轮组；以及

七个扭矩传递机构，所述七个扭矩传递机构均能选择性地接合，以将行星齿轮组的相应构件或相应一个副轴与固定构件连接，或者与输入构件、与行星齿轮组的另一个相应构件或者与另一个相应副轴连接以便共同旋转；所述七个扭矩传递机构能以不同的组合接合以在输入构件和输出构件之间建立倒档速度比和多个前进速度比。

2.根据权利要求1所述的多速变速器，其中，第一复合行星齿轮组具有第一、第二、第三、第四和第五构件；其中，第二行星齿轮组具有第一、第二和第三构件；其中，行星齿轮组的构件是太阳轮构件、齿圈构件和行星架构件；其中，第一复合行星齿轮组的第一和第二构件分别经由所述七个扭矩传递机构中的第一和第二扭矩传递机构的接合与输入构件选择性地连接以便共同旋转。

3.根据权利要求2所述的多速变速器，其中，第一和第二扭矩传递机构彼此轴向相邻地定位。

4.根据权利要求1所述的多速变速器，其中，第一复合行星齿轮组具有第一、第二、第三、第四和第五构件；其中，第二行星齿轮组具有第一、第二和第三构件；其中，行星齿轮组的构件是太阳轮构件、齿圈构件和行星架构件；其中，第一复合行星齿轮组的第三和第四构件分别经由所述七个扭矩传递机构中的第三和第四扭矩传递机构的接合与固定构件选择性地固接。

5.根据权利要求1所述的多速变速器，其中，第一复合行星齿轮组具有第一、第二、第三、第四和第五构件；其中，第二行星齿轮组具有第一、第二和第三构件；其中，行星齿轮组的构件是太阳轮构件、齿圈构件和行星架构件；其中，第一复合行星齿轮组的第五构件经由互连构件与第二复合行星齿轮组的第一构件连续地连接以便共同旋转。

6.根据权利要求5所述的多速变速器，其中，所述七个扭矩传递机构中的第五扭矩传递机构能选择性地接合以将第二复合行星齿轮组的第一构件与第二复合行星齿轮组的第二构件连接以便共同旋转。

7.根据权利要求1所述的多速变速器，其中，第二组互相啮合齿轮将扭矩从第二副轴传递给第二行星齿轮组的齿圈构件；其中，所述七个扭矩传递机构中的第六扭矩传递机构能选择性地接合以将第二副轴与固定构件固接，从而固接第二行星齿轮组的齿圈构件。

8.根据权利要求1所述的多速变速器，其中，第二组互相啮合齿轮将扭矩从第二副轴传递给第二行星齿轮组的齿圈构件；其中，所述七个扭矩传递机构中的第七扭矩传递机构能选择性地接合以将第一副轴与第二副轴连接以便共同旋转，从而经由第一和第二组互相啮合齿轮以及第一和第二副轴将扭矩从输入构件传递给第二行星齿轮组的齿圈构件。

9.根据权利要求8所述的多速变速器，其中，第七扭矩传递机构是爪式离合器。

10.一种多速变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

固定构件；

第一复合行星齿轮组和第二简单行星齿轮组；其中，输入构件、输出构件和行星齿轮组同轴地设置以限定第一旋转轴线；其中，第一复合行星齿轮组具有两个太阳轮构件、两个齿圈构件、以及行星架构件，所述行星架构件旋转地支撑阶梯状小齿轮，所述小齿轮包括具有第一直径的第一部分和具有第二直径的第二部分，第二直径大于第一直径；其中，第一部分与两个太阳轮构件中的一个以及两个齿圈构件中的一个啮合，且其中，第二部分与两个太阳轮构件中的另一个以及两个齿圈构件中的另一个啮合；

彼此同轴地设置以限定第二旋转轴线的第一和第二副轴；

互连构件，所述互连构件将第一复合行星齿轮组的行星架构件与第二行星齿轮组的构件连续地连接以便共同旋转；

第一组互相啮合齿轮，所述第一组互相啮合齿轮设置成将扭矩从输入构件传递给第一副轴；

第二组互相啮合齿轮，所述第二组互相啮合齿轮设置成将扭矩从第二副轴传递给第二行星齿轮组；以及

七个扭矩传递机构，所述七个扭矩传递机构均能选择性地接合，以将第一复合行星齿轮组的相应一个构件与固定构件连接，或者与输入构件或者与第二复合行星齿轮组的相应构件连接以便共同旋转；或者将第二副轴与固定构件互连，或者与第一副轴互连以便共同旋转；所述七个扭矩传递机构能以不同的三个组合的形式接合以在输入构件和输出构件之间建立倒档速度比和高达十三个前进速度比。

Images