CN102207173B - 八速行星齿轮副轴变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及八速行星齿轮副轴变速器。一种变速器包括输入部件、输出部件、中间部件和行星齿轮组，所有这些部件同轴。第一副轴和第二副轴被布置为分别限定第二旋转轴线和第三旋转轴线。至少三组相互啮合齿轮，部分组被布置为将扭矩从输入部件传递到副轴，其他各组被布置为通过七个扭矩传递机构的不同的相应多个扭矩传递机构的接合将扭矩从副轴传递到中间部件。七个扭矩传递机构能以不同组合方式接合，以在输入部件和输出部件之间建立多达八个前进速比和一个倒车速比。

Description

八速行星齿轮副轴变速器

本申请要求2010年3月31日提交的第2010112594号俄罗斯专利申请的权益，通过参考将其全部合并于此。

技术领域

本发明涉及具有副轴、多组相互啮合的分动齿轮和行星齿轮组的多速行星齿轮变速器。

背景技术

机动车包括动力系，其由发动机、多速变速器和差速器或主减速器组成。多速变速器通过允许发动机在其扭矩范围内多次操作而增加机动车的整体操作范围。变速器中可用的前进速比的数量确定重复发动机扭矩范围的次数。早期的自动变速器有两个速度范围。这严重限制了车辆的整体速度范围，因此需要能够产生宽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在最高效点之外的特定的燃料消耗点操作。因此，手动换档（副轴变速器）最流行。

随着三和四速自动变速器问世，驾车人士越来越欢迎自动换档（行星齿轮）变速器。这些变速器改善了机动车的操作性能和燃料经济性。速比数量的增加减少了比率之间的步长，因此，在正常机动车加速情况下，通过使操作者基本感觉不到比率互换来改善变速器的换档质量。

具有多于四速比的多速变速器比三和四速自动变速器在加速和燃料效率上提供了进一步的改善。然而，这种变速器的通常增加的复杂度、尺寸和成本是不利因素，可能阻止这些变速器在一些应用中的使用。

发明内容

提供一种多速变速器，利用行星齿轮组和使用多组相互啮合的齿轮和多个副轴的扭矩分动器。变速器包括输入部件、输出部件和中间部件，所有这些部件同轴。提供了固定部件，诸如变速器壳。变速器还包括行星齿轮组。输入部件、输出部件、中间部件和简单行星齿轮组彼此同轴布置，以限定第一旋转轴线。第一副轴和第二副轴分别限定第二旋转轴线和第三旋转轴线。行星齿轮组具有固定到固定部件的第一部件，连接于输出部件从而共同旋转的第二部件，和第三部件。提供至少三组相互啮合的齿轮，部分组被布置为将扭矩从输入部件传递到副轴，其他各组被布置为通过七个扭矩传递机构的不同相应多个扭矩传递机构的接合将扭矩从副轴传递到中间部件。每组相互啮合的齿轮与其他组相互啮合的齿轮轴向间隔设置。七个扭矩传递机构包括：第一、第二、第三和第四扭矩传递机构，其中每一个能选择性接合以将多组相互啮合的齿轮中的相应齿轮连接于副轴中的相应一个从而共同旋转；第五扭矩传递机构，能选择性接合以将中间部件连接于行星齿轮组的第二部件从而共同旋转；和第六扭矩传递机构，其能选择性接合以将中间部件连接于行星齿轮组的第三部件从而共同旋转。七个扭矩传递机构以不同组合方式接合，以在输入部件和输出部件之间建立八个前进速比和一个倒车速比。

如在此所使用，“离合器”指的是旋转式离合器或固定式离合器，固定式离合器也被称为制动器。不同的离合器可以是摩擦式离合器、同步器、带式离合器、能选择接合的单向离合器、爪形离合器或其他类型离合器。如在此所使用，“共同旋转”意思是以相同速度旋转（即，无相对旋转）。如在此所使用，“传动比”是输出部件的扭矩与输入部件的扭矩的比率，而“速比”是输入部件的速度与输出部件的速度的比率。

根据下面结合附图详细描述的实现本发明的最佳实施例，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将是明显的。

本发明还提供如下方案：

方案1. 一种多速变速器，包括：

输入部件；

输出部件；

固定部件；

中间部件；

行星齿轮组，其具有第一部件、第二部件和第三部件，其中，第一部件固定到固定部件，第二部件被连接于输出部件从而共同旋转；

其中，输入部件、输出部件、中间部件和行星齿轮组彼此同轴布置，以限定第一旋转轴线；

第一副轴和第二副轴分别限定第二旋转轴线和第三旋转轴线；

七个能选择性接合的扭矩传递机构；

至少三组相互啮合的齿轮，部分组被布置为将扭矩从输入部件传递到副轴，其他各组被布置为通过所述扭矩传递机构中的不同的相应多个扭矩传递机构的接合将扭矩从副轴传递到中间部件；每组相互啮合的齿轮与其他组相互啮合的齿轮轴向间隔设置；

其中，七个扭矩传递机构包括：第一、第二、第三和第四扭矩传递机构，这其中每一个能选择性接合以将所述组相互啮合的齿轮中的相应齿轮连接于副轴中的相应一个从而共同旋转；第五扭矩传递机构，其能选择性接合以将中间部件连接于行星齿轮组的第二部件从而共同旋转；和第六扭矩传递机构，其能选择性接合以将中间部件连接于行星齿轮组的第三部件从而共同旋转；并且其中这七个扭矩传递机构能以不同组合方式接合，以在输入部件和输出部件之间建立多达八个前进速比和一个倒车速比。

方案2. 如方案1所述的多速变速器，其中，所述七个扭矩传递机构包括第七扭矩传递机构，在倒车速比中，该第七扭矩传递机构能选择性与第一、第二、第三和第四扭矩传递机构中的一个组合地接合，以通过其中一组相互啮合的齿轮和行星齿轮组将扭矩从输入部件传递到输出部件。

方案3. 如方案2所述的多速变速器，其中，行星齿轮组是复合行星齿轮组，且具有第四部件；其中，第七扭矩传递机构能选择性接合，以将中间部件连接于第四部件从而共同旋转。

方案4. 如方案1所述的多速变速器，其中，在每个前进速比中，接合第一、第二、第三和第四扭矩传递机构中的一个与第五和第六扭矩传递机构中的一个。

方案5. 如方案4所述的多速变速器，其中，第一、第二、第三和第四扭矩传递机构依次与第六扭矩传递机构一起被接合，以建立八个前进速比中的第一、第二、第三和第四速比；其中，第一、第二、第三和第四扭矩传递机构依次与第五扭矩传递机构一起被接合，以建立八个前进速比中的第五、第六、第七和第八速比，第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八前进速比是连续的数字顺序。

方案6. 如方案4所述的多速变速器，其中，第一、第二、第三和第四扭矩传递机构是同步器，第五和第六扭矩传递机构是摩擦式离合器。

方案7. 如方案6所述的多速变速器，其中，第一和第二扭矩传递机构是双边同步器，其能选择性接合以将能绕第二副轴旋转的不同齿轮连接于第二副轴从而共同旋转；其中，第三和第四扭矩传递机构是另外的双边同步器，其能选择性接合以将能绕第一副轴旋转的不同齿轮连接于第一副轴从而共同旋转。

方案8. 如方案1所述的多速变速器，其中，七个扭矩传递机构能以不同的两两组合方式接合，以在输入部件和输出部件之间建立八个前进速比和一个倒车速比，其中，顺序的前进速比之间仅有一个换档为双转换换档，顺序的前进速比之间剩余的换档是单转换换档。

方案9. 如方案1所述的多速变速器，其中，五组相互啮合的齿轮中的第一组和第二组的每一个都包括被连接于输入部件从而共同旋转的相应齿轮，绕第一副轴可旋转的相应齿轮和绕第二副轴可旋转的相应齿轮；其中，第一和第二扭矩传递机构每一个分别能选择性接合，以将绕第一副轴可旋转的齿轮中的相应一个连接于第一副轴从而共同旋转；其中，第三和第四扭矩传递机构每一个分别能选择性接合，以将绕第二副轴可旋转的齿轮中的相应一个连接于第二副轴从而共同旋转。

方案10. 如方案1所述的多速变速器，其中，行星齿轮组的第一部件是环形齿轮部件，行星齿轮组的第三部件是太阳齿轮部件，行星齿轮组的第二部件是齿轮架部件，齿轮架部件可旋转地支撑一组小齿轮，该组小齿轮与环形齿轮部件和太阳齿轮部件两者啮合。

方案11. 如方案1所述的多速变速器，其中，行星齿轮组是复合行星齿轮组，其具有环形齿轮部件、第一太阳齿轮部件、第二太阳齿轮部件和齿轮架部件，齿轮架部件可旋转地支撑与环形齿轮部件和第一太阳齿轮部件啮合的第一组小齿轮以及与第二太阳齿轮部件和第一组小齿轮啮合的第二组小齿轮；其中，行星齿轮组的第一部件是环形齿轮部件，行星齿轮组的第二部件是齿轮架部件，行星齿轮组的第三部件是第一太阳齿轮部件。

方案12. 如方案1所述的多速变速器，其中，七个扭矩传递机构都是旋转式离合器。

方案13. 一种多速变速器，包括：

输入部件；

输出部件；

固定部件；

中间部件；

行星齿轮组，其具有第一部件、第二部件和第三部件，其中，第一部件固定到固定部件，第二部件被连接于输出部件从而共同旋转；

其中，输入部件、输出部件、中间部件和行星齿轮组彼此同轴布置，以限定第一旋转轴线；

第一副轴和第二副轴分别限定第二旋转轴线和第三旋转轴线；

七个能选择性接合的扭矩传递机构；

至少三组相互啮合的齿轮，部分组被布置为将扭矩从输入部件传递到副轴，其他各组被布置为通过所述扭矩传递机构中的不同的相应多个扭矩传递机构的接合将扭矩从副轴传递到中间部件；每组相互啮合的齿轮与其他组相互啮合的齿轮轴向间隔设置；

其中，七个扭矩传递机构包括：第一、第二、第三和第四扭矩传递机构，其中每一个能选择性接合以将所述各组相互啮合的齿轮中的相应齿轮连接于副轴中的相应一个从而共同旋转；第五扭矩传递机构，其能选择性接合以将中间部件连接于行星齿轮组的第二部件从而共同旋转；第六扭矩传递机构，其能选择性接合以将中间部件连接于行星齿轮组的第三部件从而共同旋转；和第七扭矩传递机构，其能选择性接合以将所述组相互啮合的齿轮的其中一组中的相应齿轮连接于第一副轴从而共同旋转，从而允许扭矩通过所述组相互啮合的齿轮的其中一组从第一副轴传递到第三部件；其中，七个扭矩传递机构能以不同的两两组合方式接合，以在输入部件和输出部件之间建立多达八个前进速比和一个倒车速比，其中，顺序的前进速比之间仅有一个换档为双转换换档，顺序的前进速比之间剩余的换档是单转换换档。

方案14. 如方案13所述的多速变速器，其中，在每个前进速比中，接合第一、第二、第三和第四扭矩传递机构中的一个与第五和第六扭矩传递机构中的一个。

方案15. 如方案14所述的多速变速器，其中，第一、第二、第三和第四扭矩传递机构是同步器，第五和第六扭矩传递机构是摩擦式离合器。

方案16. 如方案15所述的多速变速器，其中，第一和第二扭矩传递机构是双边同步器，其能选择性接合以将绕第一副轴可旋转的不同齿轮连接于第一副轴从而共同旋转；其中，第三和第四扭矩传递机构是另外的双边同步器，其能选择性接合以将绕第二副轴可旋转的不同齿轮连接于第二副轴从而共同旋转。

方案17. 一种多速变速器，包括：

输入部件；

输出部件；

固定部件；

中间部件；

复合行星齿轮组，其具有固定到固定部件的环形齿轮部件、第一太阳齿轮部件、第二太阳齿轮部件和被连接于输出部件从而共同旋转的齿轮架部件；其中，齿轮架部件可旋转地支撑与环形齿轮部件和第一太阳齿轮部件啮合的第一组小齿轮和与第二太阳齿轮部件和第一组小齿轮啮合的第二组小齿轮；

其中，输入部件、输出部件、中间部件和行星齿轮组彼此同轴布置，以限定第一旋转轴线；

第一副轴和第二副轴分别限定第二旋转轴线和第三旋转轴线；

七个能选择性接合的扭矩传递机构；

至少三组相互啮合的齿轮，部分组被布置为将扭矩从输入部件传递到副轴，其他各组被布置为通过所述扭矩传递机构的不同的相应多个扭矩传递机构的接合将扭矩从副轴传递到中间部件；每组相互啮合的齿轮与其他组相互啮合的齿轮轴向间隔设置；

其中，七个扭矩传递机构包括：第一、第二、第三和第四扭矩传递机构，其中每一个能选择性接合以将所述组相互啮合的齿轮的相应齿轮连接于所述副轴中的相应一个从而共同旋转；第五扭矩传递机构和第六扭矩传递机构，其能选择性接合以将中间部件分别连接于齿轮架部件和第一太阳齿轮部件从而共同旋转，和第七扭矩传递机构，其选择性接合以将中间部件连接于第二太阳齿轮部件从而共同旋转；其中，七个扭矩传递机构能以不同组合方式接合，以在输入部件和输出部件之间建立多达八个前进速比和一个倒车速比。

附图说明

图1是具有多速变速器的第一实施例的动力系的棒形示图形式的示意性说明；

图2是描述图1所示的变速器的某些操作特性的真值表；

图3是具有多速变速器的第二实施例的动力系的棒形示图形式的示意性说明；以及

图4是描述图3所示的变速器的某些操作特性的真值表。

具体实施方式

参照附图，其中，相同的标号指示相同的部件，图1示出动力系10，动力系10具有发动机12（标为E1）、组合的副轴和行星齿轮变速器14和主减速器机构16（标为FD1）。可以通过各种类型燃料给发动机12供能，以改善特定应用的效率和燃料经济性。例如，这些燃料可以包括：汽油、柴油、乙醇、二甲醚等。变速器14包括输入部件17，与诸如曲轴的发动机12的输出部件持续连接，任选地通过变矩器。变速器14还包括如下所述的四组相互啮合的齿轮、第一中间部件50、第一副轴52、第二副轴54、第二中间部件53、行星齿轮组20和与主减速器机构16连接用于向车轮提供推进力的输出部件19。

简单行星齿轮组20包括太阳齿轮部件22、环形齿轮部件24和旋转地支撑一组小齿轮27的齿轮架部件26。小齿轮27与太阳齿轮部件22和环形齿轮部件24啮合。环形齿轮部件24被称为行星齿轮组20的第一部件，且始终固定到固定部件40。环形齿轮部件24承受最高扭矩负载，因为该部件这样做时不需要液压控制，所以减小了液压要求。齿轮架部件26被称为简单行星齿轮组20的第二部件，且被连接于输出部件19从而共同旋转。太阳齿轮部件22被称为简单行星齿轮组20的第三部件，且被连接于第二中间部件53从而共同旋转。

变速器14包括被布置为限定三个不同旋转轴线A、B和C的多个传动轴。输入部件17、输出部件19、中间部件50, 53和行星齿轮组20同轴且限定第一旋转轴线A。第一副轴52和第二副轴54平行于第一旋转轴线A地间隔设置，且分别限定第二旋转轴线B和第三旋转轴线C。

第一组相互啮合的齿轮S1包括在第一齿轮平面P1内啮合的齿轮70、60和80。齿轮60被连接于输入部件17以旋转。齿轮70与齿轮60啮合且绕副轴52同心旋转。齿轮80与齿轮60啮合且绕副轴54同心旋转。输入部件17、副轴52和54、中间部件50, 53和输出部件19通过固定轴承56支持以旋转，示出其中的部分轴承。

第二组相互啮合的齿轮S2包括在第二齿轮平面P2内啮合的齿轮72、62和82。齿轮62被连接于输入部件17以旋转。齿轮72与齿轮62啮合且绕副轴52同心旋转。齿轮82与齿轮62啮合且绕副轴54同心旋转。

第三组相互啮合的齿轮S3包括在第三齿轮平面P3内啮合的齿轮74、84和64。齿轮74绕副轴52同心旋转。齿轮84与齿轮74啮合，如虚线69所指示。轴线A、B和C按照三角形形式布置，从而允许齿轮84与齿轮74啮合。然而，为了在附图中简明，将齿轮74和84如图所示地在相同平面中示出，其中，虚线69指示他们啮合。齿轮84被描绘为具有两组齿，以指示其与齿轮74和64两者啮合。然而，齿轮84可以具有一组齿，用该一组齿与齿轮74和64两者啮合。因此，齿轮74、84和64可以在一个平面P3中啮合。

第四组相互啮合的齿轮S4包括在第四齿轮平面P4内啮合的齿轮76、66和88。齿轮66被连接于中间部件50以旋转。齿轮76被连接于副轴52以旋转且与齿轮66啮合。齿轮88与齿轮66啮合且被连接于副轴54以旋转。齿轮平面P1-P4垂直于图1的图纸延伸。

变速器14还包括7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。所有扭矩传递机构C1、C2、C3、C4、C5、C6和C7是旋转式离合器。与副轴52或54同心的扭矩传递机构C1、C2、C3、C4和C7可以是通过换档拨叉（未示出）致动的同步器，如本领域技术人员所知。扭矩传递机构C5和C6可以是摩擦式离合器，可以被称为输出离合器，因为他们指引扭矩同过行星齿轮组20传递到输出部件19。通过将所有摩擦式离合器彼此相邻放置，简化了流体路线要求，因为流到离合器C5和C6的液压流体可以主要通过公共供给通道。简化液压供给通道和减小供给通道的整体长度简化了变速器14的生产，并且使较小的泵能用于液压系统。另外，如果仅离合器C5和C6是摩擦式离合器，则根据下面讨论的图2的接合图表，每个速比中仅存在一个打开离合器，限制了自旋损失。替换地，扭矩传递机构C1、C2、C3、C4和C7也可以是摩擦式离合器，或者扭矩传递机构C1和C2可以是双边同步器，扭矩传递机构C3和C4可以是双边同步器，并且扭矩传递机构C7可以是单边同步器。使用同步器代替离合器减少了自旋损失。在其他实施例中，扭矩传递机构可以是不同类型的离合器。

第一扭矩传递机构C1也被称为离合器C1，能选择性地接合以将齿轮80连接于副轴54从而共同旋转。第二扭矩传递机构C2也被称为离合器C2，能选择性地接合以将齿轮82连接于副轴54从而共同旋转。第三扭矩传递机构C3也被称为离合器C3，能选择性地接合以将齿轮70连接于副轴52从而共同旋转。第四扭矩传递机构C4也被称为离合器C4，能选择性地接合以将齿轮72连接于副轴52从而共同旋转。第五扭矩传递机构C5也被称为离合器C5，是旋转式离合器，能选择性地接合以将齿轮66和中间部件50连接于齿轮架部件26从而共同旋转。第六扭矩传递机构C6也被称为离合器C6，是旋转式离合器，能选择性地接合以将齿轮66和中间部件50连接于太阳齿轮部件22从而共同旋转。第七扭矩传递机构C7也被称为离合器C7，能选择性地接合以将齿轮74连接于副轴52从而共同旋转。

如图2的真值表所示，扭矩传递机构C1、C2、C3、C4、C5、C6和C7能以两两组合方式选择性地接合，以在输入部件17与输出部件19之间提供高达8个前进速比和一个倒车速比（列出为档位状态）。传动比是输出部件19的扭矩与输入部件17的扭矩的比率。速比相应于每个传动比。速比是输入部件17的速度与输出部件19的速度的比率。

图2中阐述的数字表示的传动比从建立以下传动比的齿数获得：穿过齿轮80和齿轮88的齿轮60到齿轮66的传动比是1.23。穿过齿轮82和齿轮88的齿轮62到齿轮66的传动比是0.9。穿过齿轮70和齿轮76的齿轮60到齿轮66的传动比是0.67。穿过齿轮72和齿轮76的齿轮62到齿轮66的传动比是0.5。假设齿轮架部件26停止（仅为了计算目的），环形齿轮部件24到太阳齿轮部件22的传动比是-2.36。

使用以上列出的档位的比率，存在产生图2中列出的比率步长的5个减速传动速比（第一至第五）和3个超速传动速比（第六和第八）。如图2所示，在第三至第八前进速比中，比率步长相对均匀，由于发动机12在每个速比仅需要在相对窄的速度范围操作，因此导致顺畅换档感受且提高燃料效率。

可以选择其他齿轮齿数和相应的传动比，以实现对特定变速器应用有利的速比和比率步长。变速器设计领域的普通技术人员将知道如何选择期望的齿数。

为了建立倒车速比（REV），接合离合器C3和C7。因为接合离合器C3，所以扭矩通过相互啮合的齿轮60, 70从输入部件传递到副轴52。因为接合离合器C7，所以扭矩从副轴52通过相互啮合的齿轮74、84和64沿中间部件53传递到太阳齿轮部件22，并通过行星齿轮组20传递到输出部件19。输出部件19按照与输入部件17相反的方向旋转。

为了建立第一速比，接合离合器C1和C6。因为接合离合器C1，所以扭矩通过相互啮合的齿轮60, 80从输入部件传递到副轴54。扭矩通过相互啮合的齿轮88, 66从副轴54传递到中间部件50。因为接合离合器C6，所以扭矩从中间部件50传递到太阳齿轮部件22，并通过行星齿轮组20传递到输出部件19。在所有前进速比，输入部件17和输出部件19以相同方向旋转。

为了建立第二速比，接合离合器C2和C6。因为接合离合器C2，所以扭矩通过相互啮合的齿轮62, 82从输入部件传递到副轴54。扭矩通过相互啮合的齿轮88, 66从副轴54传递到中间部件50。因为接合离合器C6，所以扭矩从中间部件50传递到太阳齿轮部件22，并通过行星齿轮组20传递到输出部件19。从第一速比到第二速比的换档是单转换换档。

为了建立第三速比，接合离合器C3和C6。因为接合离合器C3，所以扭矩通过相互啮合的齿轮60, 70从输入部件17传递到副轴52，通过相互啮合的齿轮76, 66传递到中间部件50。因为接合离合器C6，所以扭矩从中间部件50传递到太阳齿轮部件22，并通过行星齿轮组20传递到输出部件19。从第二速比到第三速比的换档是单转换换档。

为了建立第四速比，接合离合器C4和C6。因为接合离合器C4，所以扭矩通过相互啮合的齿轮62, 72从输入部件17传递到副轴52，通过相互啮合的齿轮76, 66传递到中间部件50。因为接合离合器C6，所以扭矩从中间部件50传递到太阳齿轮部件22，并通过行星齿轮组20传递到输出部件19。从第三速比到第四速比的换档是单转换换档。

为了建立第五速比，接合离合器C1和C5。因为接合离合器C1，所以扭矩通过相互啮合的齿轮60, 80从输入部件传递到副轴54。扭矩通过相互啮合的齿轮88, 66从副轴54传递到中间部件50。因为接合离合器C5，所以扭矩从中间部件50传递到齿轮架部件26，并通过行星齿轮组20传递到输出部件19。从第五速比到第六速比的换档是双转换换档。

为了建立第六速比，接合离合器C2和C5。因为接合离合器C2，所以扭矩通过相互啮合的齿轮62, 82从输入部件传递到副轴54。扭矩通过相互啮合的齿轮88, 66从副轴54传递到中间部件50。因为接合离合器C5，所以扭矩从中间部件50传递到齿轮架部件26，并通过行星齿轮组20传递到输出部件19。从第五速比到第六速比的换档是单转换换档。

为了建立第七速比，接合离合器C3和C5。因为接合离合器C3，所以扭矩通过相互啮合的齿轮60, 70从输入部件传递到副轴52，通过相互啮合的齿轮76, 66传递到中间部件50。因为接合离合器C5，所以扭矩从中间部件50传递到齿轮架部件26，并通过行星齿轮组20传递到输出部件19。从第六速比到第七速比的换档是单转换换档。

为了建立第八速比，接合离合器C4和C5。因为接合离合器C4，所以扭矩通过相互啮合的齿轮62, 72从输入部件17传递到副轴52，通过相互啮合的齿轮76, 66传递到中间部件50。因为接合离合器C5，所以扭矩从中间部件50传递到齿轮架部件26，并通过行星齿轮组20传递到输出部件19。从第七速比到第八速比的换档是单转换换档。因此，仅在第四和第五前进速比之间存在双转换换档，剩余换档是单转换换档。与单转换换档相比，双转换换档更难计时，从而扭矩干扰并不明显且维持顺利换档感受。

尽管八个前进速比可用，但是可以控制变速器14，以使仅以部分可用前进速比操作。例如，变速器14可以被配置为作为6速变速器或7速变速器。变速器14可以以少于6个的前进速比操作。

参照图3，动力系110具有发动机112（标为E2）、组合的副轴和行星齿轮变速器114和主减速器机构116（标为FD2）。可以通过各种类型燃料给发动机112供能，以改善特定应用的效率和燃料经济性。例如，这些燃料可以包括：汽油、柴油、乙醇、二甲醚等。变速器114包括输入部件117，与诸如曲轴的发动机112的输出部件持续连接，任选地通过变矩器。变速器114还包括如下所述的四组相互啮合的齿轮、第一中间部件150、第一副轴152、第二副轴154、第二中间部件153、复合行星齿轮组120和与主减速器机构16连接用于向车轮提供推进力的输出部件19。

复合行星齿轮组120包括第一太阳齿轮部件122、第二太阳齿轮部件123、环形齿轮部件124和齿轮架部件126，齿轮架部件可旋转地支撑第一组小齿轮127和第二组小齿轮128。小齿轮127与太阳齿轮部件122和环形齿轮部件124啮合。小齿轮128与太阳齿轮部件123和小齿轮127啮合。环形齿轮部件124被称为行星齿轮组120的第一部件，且持续固定到固定部件140。环形齿轮部件124承载最高扭矩负载，因为该部件这样做不需要液压控制，所以减少了液压要求。齿轮架部件126被称为行星齿轮组120的第二部件，且被连接于输出部件119从而共同旋转。太阳齿轮部件122被称为行星齿轮组120的第三部件。太阳齿轮部件123被称为行星齿轮组120的第四部件，且被连接于第二中间部件153从而共同旋转。

变速器114包括被布置为限定三个不同旋转轴线A、B和C的多个传动轴。输入部件117、输出部件119、中间部件150, 153和行星齿轮组120同轴且限定第一旋转轴线A。第一副轴152和第二副轴154平行于第一旋转轴线A地间隔设置，且分别限定第二旋转轴线B和第三旋转轴线C。

第一组相互啮合的齿轮S1A包括在第一齿轮平面P1A内啮合的齿轮170、160和180。齿轮160被连接于输入部件117以旋转。齿轮170与齿轮160啮合且绕副轴152同心旋转。齿轮180与齿轮160啮合且绕副轴154同心旋转。输入部件117、副轴152和154、中间部件150, 153和输出部件119通过固定轴承156支持以旋转，示出其中的部分轴承。

第二组相互啮合的齿轮S2A包括在第二齿轮平面P2A内啮合的齿轮172、162和182。齿轮162被连接于输入部件117以旋转。齿轮172与齿轮162啮合且绕副轴152同心旋转。齿轮182与齿轮162啮合且绕副轴154同心旋转。

第三组相互啮合的齿轮S3A包括在第三齿轮平面P3A内啮合的齿轮176、166和188。齿轮166被连接于中间部件150以旋转。齿轮176被连接于副轴152以旋转且与齿轮166啮合。齿轮188与齿轮166啮合且被连接于副轴154以旋转。齿轮平面P1A-P3A垂直于图1的图纸延伸。

变速器114还包括7扭矩传递机构：第一扭矩传递机构C1A、第二扭矩传递机构C2A、第三扭矩传递机构C3A、第四扭矩传递机构C4A、第五扭矩传递机构C5A、第六扭矩传递机构C6A和第七扭矩传递机构C7A。所有扭矩传递机构C1A、C2A、C3A、C4A、C5A、C6A和C7A是旋转式离合器。与副轴152或154同心的扭矩传递机构C1A、C2A、C3A和C4A可以是通过换档拨叉（未示出）致动的同步器，如本领域技术人员所知。扭矩传递机构C7A可以是爪形离合器，因为其所连接的中间传动轴150,153轴向对齐。扭矩传递机构C5A和C6A可以是摩擦式离合器，可以被称为输出离合器，因为他们引导扭矩通过行星齿轮组120传递到输出部件119。通过将所有摩擦式离合器彼此相邻放置，简化了流体路线要求，因为流到离合器C5A和C6A的液压流体可以主要通过公共供给通道。简化液压供给通道和减小供给通道的整体长度简化了变速器14的生产，并且使较小的泵能用于液压系统。另外，如果仅离合器C5A和C6A是摩擦式离合器，则根据下面讨论的图4的接合图表，每个速比中仅存在一个打开的离合器，从而限制了自旋损失。替换地，扭矩传递机构C1A、C2A、C3A、C4A和C7A也可以是摩擦式离合器，或者扭矩传递机构C1A和C2A可以是双边同步器，扭矩传递机构C3A和C4A可以是双边同步器，并且扭矩传递机构C7A可以是单边同步器。使用同步器代替离合器减少了自旋损失。在其他实施例中，扭矩传递机构可以是不同类型的离合器。

第一扭矩传递机构C1A也被称为离合器C1A，能选择性地接合以将齿轮180连接于副轴154从而共同旋转。第二扭矩传递机构C2A也被称为离合器C2A，能选择性地接合以将齿轮182连接于副轴154从而共同旋转。第三扭矩传递机构C3A也被称为离合器C3A，能选择性地接合以将齿轮170连接于副轴152从而共同旋转。第四扭矩传递机构C4A也被称为离合器C4A，能选择性地接合以将齿轮172连接于副轴152从而共同旋转。第五扭矩传递机构C5A也被称为离合器C5A，是旋转式离合器，能选择性地接合以将齿轮166和中间部件150连接于齿轮架部件126从而共同旋转。第六扭矩传递机构C6A也被称为离合器C6A，是旋转式离合器，能选择性地接合以将齿轮166和中间部件150连接于太阳齿轮部件122从而共同旋转。第七扭矩传递机构C7A也被称为离合器C7A，能选择性地接合以将齿轮166和中间部件150连接于中间部件153从而共同旋转。如图4的真值表所示，扭矩传递机构C1A、C2A、C3A、C4A、C5A、C6A和C7A能以两两组合方式选择性地接合，以提供高达8个前进速比和一个倒车速比（列出为档位状态）。

图4中阐述的数字表示的传动比从建立以下传动比的齿数获得：穿过齿轮180和齿轮188的齿轮160到齿轮166的传动比是1.23。穿过齿轮182和齿轮188的齿轮162到齿轮166的传动比是0.9。穿过齿轮170和齿轮176的齿轮160到齿轮166的传动比是0.67。穿过齿轮172和齿轮176的齿轮162到齿轮166的传动比是0.5。假设齿轮架部件126停止（仅为了计算目的），环形齿轮部件124到太阳齿轮部件122的传动比是-2.36。假设齿轮架部件126停止（仅为了计算目的），环形齿轮部件124到太阳齿轮部件123的传动比是4.0。

使用以上列出的档位的比率，存在产生图4中列出的比率步长的5个减速传动速比（第一至第五）和3个超速传动速比（第六和第八）。如图4所示，在第三至第八前进速比中，比率步长相对均匀，由于发动机112在每个速比中仅需要在相对窄的速度范围操作，因此导致顺畅换档感受且提高燃料效率。

可以选择其他齿轮齿数和相应的传动比，以实现对特定变速器应用有利的速比和比率步长。变速器领域的普通技术人员将知道如何选择期望的齿数。

为了建立倒车速比（REV），接合离合器C1A和C7A。因为接合离合器C1A，所以扭矩通过相互啮合的齿轮160, 180从输入部件117传递到副轴154，并通过相互啮合的齿轮188, 166传递到中间部件150。因为接合离合器C7A，所以扭矩从中间部件150传递到中间部件153和太阳齿轮部件123，并通过行星齿轮组120传递到输出部件119。输出部件119按照与输入部件117相反的方向旋转。

为了建立第一速比，接合离合器C1A和C6A。因为接合离合器C1A，所以扭矩通过相互啮合的齿轮160, 180从输入部件117传递到副轴154。扭矩通过相互啮合的齿轮188, 166从副轴154传递到中间部件150。因为接合离合器C6A，所以扭矩从中间部件150传递到太阳齿轮部件122，并通过行星齿轮组120传递到输出部件119。在所有前进速比中，输入部件117和输出部件119以相同方向旋转。

为了建立第二速比，接合离合器C2A和C6A。因为接合离合器C2A，所以扭矩通过相互啮合的齿轮162, 182从输入部件117传递到副轴154。扭矩通过相互啮合的齿轮188, 166从副轴154传递到中间部件150。因为接合离合器C6A，所以扭矩从中间部件150传递到太阳齿轮部件122，并通过行星齿轮组120传递到输出部件119。从第一速比到第二速比的换档是单转换换档。

为了建立第三速比，接合离合器C3A和C6A。因为接合离合器C3A，所以扭矩通过相互啮合的齿轮160, 170从输入部件117传递到副轴152，通过相互啮合的齿轮176, 166传递到中间部件150。因为接合离合器C6A，所以扭矩从中间部件150传递到太阳齿轮部件122，通过行星齿轮组120传递到输出部件119。从第二速比到第三速比的换档是单转换换档。

为了建立第四速比，接合离合器C4A和C6A。因为接合离合器C4A，所以扭矩通过相互啮合的齿轮162, 172从输入部件117传递到副轴152，通过相互啮合的齿轮176, 166传递到中间部件150。因为接合离合器C6A，所以扭矩从中间部件150传递到太阳齿轮部件122，并通过行星齿轮组120传递到输出部件119。从第三速比到第四速比的换档是单转换换档。

为了建立第五速比，接合离合器C1A和C5A。因为接合离合器C1A，所以扭矩通过相互啮合的齿轮160, 180从输入部件117传递到副轴154。扭矩通过相互啮合的齿轮188, 166从副轴154传递到中间部件150。因为接合离合器C5A，所以扭矩从中间部件150传递到齿轮架部件126，并通过行星齿轮组120传递到输出部件119。从第四速比到第五速比的换档是双转换换档。

为了建立第六速比，接合离合器C2A和C5A。因为接合离合器C2A，所以扭矩通过相互啮合的齿轮162, 182从输入部件117传递到副轴154。扭矩通过相互啮合的齿轮188, 166从副轴154传递到中间部件150。因为接合离合器C5A，所以扭矩从中间部件150传递到齿轮架部件126，并通过行星齿轮组120传递到输出部件119。从第五速比到第六速比的换档是单转换换档。

为了建立第七速比，接合离合器C3A和C5A。因为接合离合器C3A，所以扭矩通过相互啮合的齿轮160, 170从输入部件117传递到副轴152，通过相互啮合的齿轮176,166传递到中间部件150。因为接合离合器C5A，所以扭矩从中间部件150传递到齿轮架部件126，并通过行星齿轮组120传递到输出部件119。从第六速比到第七速比的换档是单转换换档。

为了建立第八速比，接合离合器C4A和C5A。因为接合离合器C4A，所以扭矩通过相互啮合的齿轮162, 172从输入部件117传递到副轴152，通过相互啮合的齿轮176, 166传递到中间部件150。因为接合离合器C5A，所以扭矩从中间部件150传递到齿轮架部件126，通过行星齿轮组120传递到输出部件119。从第七速比到第八速比的换档是单转换换档。因此，仅在第四和第五前进速比之间是双转换换档，剩余换档是单转换换档。

尽管八个前进速比可用，但是可以控制变速器14，以使仅以部分可用前进速比操作。例如，变速器14可以被配置为作为6速变速器或7速变速器。变速器14可以以少于6个的前进速比操作。

动力系10或110可以与混合动力机动车共用组件，且这种组合可以在“电荷消耗模式”下操作。对于本发明的目的，“电荷消耗模式”是这样的模式：主要通过电动机/发电机给机动车供能，从而当机动车到达其目的时蓄电池耗尽或接近耗尽。换句话说，在电荷消耗模式期间，发动机12仅在对于确保在到达目的地之前蓄电池没有耗尽来说必要的程度上运行。传统的混合动力机动车在“电荷消耗模式”下操作，其中，如果蓄电池电荷水平下降到预定水平（例如，25%）之下，发动机自动运行以给蓄电池充电。因此，通过在电荷消耗模式下操作，混合动力机动车可以节省在传统混合动力机动车中用于为维持25%蓄电池电荷水平而消耗的燃料的部分或全部。应该理解，如果在到达目的地之后通过将蓄电池插入电源就能给蓄电池充电，则优选地在电荷消耗模式下操作混合动力机动车动力系统。

尽管已经详细描述了实现本发明的最佳实施例，但是本领域的技术人员将认识到，实现本发明的各种替换设计和实施例落入所附权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种多速变速器，包括：

输入部件；

输出部件；

固定部件；

中间部件；

行星齿轮组，其具有第一部件、第二部件和第三部件，其中，第一部件固定到固定部件，第二部件被连接于输出部件从而共同旋转；其中，行星齿轮组的第一部件是环形齿轮部件，行星齿轮组的第三部件是太阳齿轮部件，行星齿轮组的第二部件是齿轮架部件，齿轮架部件可旋转地支撑一组小齿轮，该组小齿轮与环形齿轮部件和太阳齿轮部件两者啮合；

其中，输入部件、输出部件、中间部件和行星齿轮组彼此同轴布置，以限定第一旋转轴线；

第一副轴和第二副轴分别限定第二旋转轴线和第三旋转轴线；

七个能选择性接合的扭矩传递机构；

至少三组相互啮合的齿轮，部分组被布置为将扭矩从输入部件传递到副轴，其他各组被布置为通过所述扭矩传递机构中的不同的相应多个扭矩传递机构的接合将扭矩从副轴传递到中间部件；每组相互啮合的齿轮与其他组相互啮合的齿轮轴向间隔设置；

其中，七个扭矩传递机构包括：第一、第二、第三和第四扭矩传递机构，这其中每一个能选择性接合以将所述组相互啮合的齿轮中的相应齿轮连接于副轴中的相应一个从而共同旋转；第五扭矩传递机构，其能选择性接合以将中间部件连接于行星齿轮组的第二部件从而共同旋转；和第六扭矩传递机构，其能选择性接合以将中间部件连接于行星齿轮组的第三部件从而共同旋转；并且其中这七个扭矩传递机构能以不同组合方式接合，以在输入部件和输出部件之间建立多达八个前进速比和一个倒车速比，其中，在每个前进速比中，接合第一、第二、第三和第四扭矩传递机构中的一个与第五和第六扭矩传递机构中的一个；其中，所述七个扭矩传递机构包括第七扭矩传递机构，在倒车速比中，该第七扭矩传递机构能选择性与第一、第二、第三和第四扭矩传递机构中的一个组合地接合，以通过其中一组相互啮合的齿轮和行星齿轮组将扭矩从输入部件传递到输出部件。

2.如权利要求1所述的多速变速器，其中，行星齿轮组是复合行星齿轮组，且具有第四部件，该第四部件是所述复合行星齿轮组中的另一太阳齿轮部件；其中，第七扭矩传递机构能选择性接合，以将中间部件连接于第四部件从而共同旋转。

3.如权利要求1所述的多速变速器，其中，第一、第二、第三和第四扭矩传递机构依次与第六扭矩传递机构一起被接合，以建立八个前进速比中的第一、第二、第三和第四速比；其中，第一、第二、第三和第四扭矩传递机构依次与第五扭矩传递机构一起被接合，以建立八个前进速比中的第五、第六、第七和第八速比，第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八前进速比是连续的数字顺序。

4.如权利要求1所述的多速变速器，其中，第一、第二、第三和第四扭矩传递机构是同步器，第五和第六扭矩传递机构是摩擦式离合器。

5.如权利要求4所述的多速变速器，其中，第一和第二扭矩传递机构是双边同步器，其能选择性接合以将能绕第二副轴旋转的不同齿轮连接于第二副轴从而共同旋转；其中，第三和第四扭矩传递机构是另外的双边同步器，其能选择性接合以将能绕第一副轴旋转的不同齿轮连接于第一副轴从而共同旋转。

6.如权利要求1所述的多速变速器，其中，七个扭矩传递机构能以不同的两两组合方式接合，以在输入部件和输出部件之间建立八个前进速比和一个倒车速比，其中，顺序的前进速比之间仅有一个换档为双转换换档，顺序的前进速比之间剩余的换档是单转换换档。

7.如权利要求1所述的多速变速器，其中，五组相互啮合的齿轮中的第一组和第二组的每一个都包括被连接于输入部件从而共同旋转的相应齿轮，绕第一副轴可旋转的相应齿轮和绕第二副轴可旋转的相应齿轮；其中，第一和第二扭矩传递机构每一个分别能选择性接合，以将绕第一副轴可旋转的齿轮中的相应一个连接于第一副轴从而共同旋转；其中，第三和第四扭矩传递机构每一个分别能选择性接合，以将绕第二副轴可旋转的齿轮中的相应一个连接于第二副轴从而共同旋转。

8.如权利要求1所述的多速变速器，其中，行星齿轮组是复合行星齿轮组，其具有环形齿轮部件、第一太阳齿轮部件、第二太阳齿轮部件和齿轮架部件，齿轮架部件可旋转地支撑与环形齿轮部件和第一太阳齿轮部件啮合的第一组小齿轮以及与第二太阳齿轮部件和第一组小齿轮啮合的第二组小齿轮；其中，行星齿轮组的第一部件是环形齿轮部件，行星齿轮组的第二部件是齿轮架部件，行星齿轮组的第三部件是第一太阳齿轮部件。

9.如权利要求1所述的多速变速器，其中，七个扭矩传递机构都是旋转式离合器。

10.一种多速变速器，包括：

输入部件；

输出部件；

固定部件；

中间部件；

行星齿轮组，其具有第一部件、第二部件和第三部件，其中，第一部件固定到固定部件，第二部件被连接于输出部件从而共同旋转；其中，行星齿轮组的第一部件是环形齿轮部件，行星齿轮组的第三部件是太阳齿轮部件，行星齿轮组的第二部件是齿轮架部件，齿轮架部件可旋转地支撑一组小齿轮，该组小齿轮与环形齿轮部件和太阳齿轮部件两者啮合；

其中，输入部件、输出部件、中间部件和行星齿轮组彼此同轴布置，以限定第一旋转轴线；

第一副轴和第二副轴分别限定第二旋转轴线和第三旋转轴线；

七个能选择性接合的扭矩传递机构；

至少三组相互啮合的齿轮，部分组被布置为将扭矩从输入部件传递到副轴，其他各组被布置为通过所述扭矩传递机构中的不同的相应多个扭矩传递机构的接合将扭矩从副轴传递到中间部件；每组相互啮合的齿轮与其他组相互啮合的齿轮轴向间隔设置；

其中，七个扭矩传递机构包括：第一、第二、第三和第四扭矩传递机构，其中每一个能选择性接合以将所述各组相互啮合的齿轮中的相应齿轮连接于副轴中的相应一个从而共同旋转；第五扭矩传递机构，其能选择性接合以将中间部件连接于行星齿轮组的第二部件从而共同旋转；第六扭矩传递机构，其能选择性接合以将中间部件连接于行星齿轮组的第三部件从而共同旋转；和第七扭矩传递机构，其能选择性接合以将所述组相互啮合的齿轮的其中一组中的相应齿轮连接于第一副轴从而共同旋转，从而允许扭矩通过所述组相互啮合的齿轮的其中一组从第一副轴传递到第三部件；其中，七个扭矩传递机构能以不同的两两组合方式接合，以在输入部件和输出部件之间建立多达八个前进速比和一个倒车速比，其中，顺序的前进速比之间仅有一个换档为双转换换档，顺序的前进速比之间剩余的换档是单转换换档；其中，在每个前进速比中，接合第一、第二、第三和第四扭矩传递机构中的一个与第五和第六扭矩传递机构中的一个；在倒车速比中，该第七扭矩传递机构能选择性与第一、第二、第三和第四扭矩传递机构中的一个组合地接合。

11.如权利要求10所述的多速变速器，其中，第一、第二、第三和第四扭矩传递机构是同步器，第五和第六扭矩传递机构是摩擦式离合器。

12.如权利要求11所述的多速变速器，其中，第一和第二扭矩传递机构是双边同步器，其能选择性接合以将绕第一副轴可旋转的不同齿轮连接于第一副轴从而共同旋转；其中，第三和第四扭矩传递机构是另外的双边同步器，其能选择性接合以将绕第二副轴可旋转的不同齿轮连接于第二副轴从而共同旋转。

13.一种多速变速器，包括：

输入部件；

输出部件；

固定部件；

中间部件；

复合行星齿轮组，其具有固定到固定部件的环形齿轮部件、第一太阳齿轮部件、第二太阳齿轮部件和被连接于输出部件从而共同旋转的齿轮架部件；其中，齿轮架部件可旋转地支撑与环形齿轮部件和第一太阳齿轮部件啮合的第一组小齿轮和与第二太阳齿轮部件和第一组小齿轮啮合的第二组小齿轮；

其中，输入部件、输出部件、中间部件和行星齿轮组彼此同轴布置，以限定第一旋转轴线；

第一副轴和第二副轴分别限定第二旋转轴线和第三旋转轴线；

七个能选择性接合的扭矩传递机构；

至少三组相互啮合的齿轮，部分组被布置为将扭矩从输入部件传递到副轴，其他各组被布置为通过所述扭矩传递机构的不同的相应多个扭矩传递机构的接合将扭矩从副轴传递到中间部件；每组相互啮合的齿轮与其他组相互啮合的齿轮轴向间隔设置；

其中，七个扭矩传递机构包括：第一、第二、第三和第四扭矩传递机构，其中每一个能选择性接合以将所述组相互啮合的齿轮的相应齿轮连接于所述副轴中的相应一个从而共同旋转；第五扭矩传递机构和第六扭矩传递机构，其能选择性接合以将中间部件分别连接于齿轮架部件和第一太阳齿轮部件从而共同旋转，和第七扭矩传递机构，其选择性接合以将中间部件连接于第二太阳齿轮部件从而共同旋转；其中，七个扭矩传递机构能以不同组合方式接合，以在输入部件和输出部件之间建立多达八个前进速比和一个倒车速比，其中，在每个前进速比中，接合第一、第二、第三和第四扭矩传递机构中的一个与第五和第六扭矩传递机构中的一个；其中，在倒车速比中，该第七扭矩传递机构能选择性与第一、第二、第三和第四扭矩传递机构中的一个组合地接合。

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