CN102410345B - 具有自动和手动模式的多档变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有自动和手动模式的多档变速器。具体地，公开了一种变速器，具有：输入部件；输出部件；以及各自都具有第一、第二和第三部件的第一、第二、第三和第四行星齿轮组。多个互连部件将行星齿轮组中的一个的第一、第二和第三部件中的一个与行星齿轮组中的另一个的第一、第二和第三部件中的一个持续地互连。六个扭矩传递机构能够以至少三个的组合选择性地接合，以在输入部件和输出部件之间建立至少九个前进档速比和至少一个倒档速比。五个扭矩传递机构中的第一个是可选择单向离合器。

Description

具有自动和手动模式的多档变速器

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年9月17日提交的美国临时专利申请No. 61/383,994的优先权，在此将其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种多档变速器，所述多档变速器具有多个行星齿轮组和可选择地接合的扭矩传递装置，以在自动模式和手动模式中实现多个传动比。

背景技术

该部分的阐述只是提供与本发明相关的背景信息，并且可以构成或者可以不构成现有技术。

多档变速器使用离合器、行星齿轮布置和固定互连的组合来实现多个传动比。在一个示例中，摩擦式离合器被用在变速器中，并且其选择性地接合以实现特定的传动比。但是，当脱离接合时，摩擦离合器倾向于在离合器输入部件和输出部件之间存在相对运动时产生拖曳（或阻力），这可能导致降低的燃料经济性。

在改进燃料经济性的努力中，可以使用单向离合器来代替摩擦离合器，以将动力从第一输入部件传递到第二从动部件。单向离合器在第一方向中传递扭矩，而在第二方向中则释放或者脱开联接。一旦释放，则驱动部件能够在相对于第一方向的第二相反方向中自由旋转，且所述单向离合器可能超速运动或者空转（freewheel）。这允许车辆以滑行模式或者滑移（gliding）模式行进，在所述滑行模式或者滑移模式中，传动系与发动机脱开联接，这样就消除了与传动系转动发动机相关联的任何损耗。

发动机制动发生在以下的情况中：至驱动部件的扭矩被减小，其中驱动部件与从动部件保持彼此联接，并且作为以减小的动力和泵作用力来转动发动机的结果的反扭矩被传递以努力减小从动部件的速度。但是，空转的单向离合器使从动部件和驱动部件脱开联接，由此使发动机制动是不可能的。因而，在使用单向离合器操作的车辆中，发动机制动将不工作，除非包括附加的组件，例如附加的离合器，以选择性地使驱动部件和从动部件联接。

因而，尽管当前的变速器实现了其所预期的目的，但是仍然存在对新的、改进的变速器的需求，其中该变速器具有改进的性能且同时允许发动机制动。

发明内容

提供了一种变速器，其具有：输入部件、输出部件、四个行星齿轮组、多个联接部件和多个扭矩传递装置。行星齿轮组中的每一个都包括第一、第二和第三部件。扭矩传递装置例如是离合器、制动器和可选择单向离合器。

本发明的示例包括四个行星齿轮组、三个离合器和三个制动器。

本发明的另一示例包括具有四个行星齿轮组的变速器。

本发明的再一示例包括具有至少九个前进档速度和至少一个倒档速度的变速器。

本发明的再一示例包括具有四个行星齿轮组、多个联接部件和多个扭矩传递装置的变速器。

本发明还包括以下方案：

方案1. 一种变速器，包括：

输入部件；

输出部件；

第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个都具有第一、第二和第三部件；

第一互连部件，所述第一互连部件将所述第一行星齿轮组的所述第三部件与所述第三和第四行星齿轮组的所述第一部件持续地互连；

第二互连部件，所述第二互连部件将所述第一行星齿轮组的所述第二部件与所述第二行星齿轮组的所述第三部件持续地互连；

第三互连部件，所述第三互连部件将所述第二行星齿轮组的所述第一部件和所述输入部件与所述第四行星齿轮组的所述第二部件持续地互连；

第一扭矩传递装置，所述第一扭矩传递装置可选择地接合，以将所述输入部件、所述第二行星齿轮组的所述第一部件和所述第四行星齿轮组的所述第二部件与所述第二行星齿轮组的第二部件互连；

第二扭矩传递装置，所述第二扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的所述第二部件与所述第一行星齿轮组的所述第三部件以及所述第三和第四行星齿轮组的所述第一部件互连；

第三扭矩传递装置，所述第三扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的所述第二部件和所述输出部件与所述第四行星齿轮组的所述第三部件互连；

第四扭矩传递装置，所述第四扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的所述第二部件与所述固定部件互连；

第五扭矩传递装置，所述第五扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述第一部件与所述固定部件互连；以及

单向离合器，所述单向离合器可选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的所述第三部件与所述固定部件互连；以及

其中所述扭矩传递装置能够以至少三个的组合的形式来选择性地接合，并且所述单向离合器在锁定位置和解锁位置之间可接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少九个前进档速比和至少一个倒档速比。

方案2. 根据方案1所述的变速器，其中，当所述变速器处于操作的第一模式中时，在所述倒档传动比中时，所述单向离合器锁定，而在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九传动比中时，所述单向离合器解锁。

方案3. 根据方案2所述的变速器，其中，当所述变速器处于操作的第二模式中时，在所述倒档传动比、以及所述第一、第二、第三和第四传动比中时，所述单向离合器锁定，而在所述第五、第六、第七、第八和第九传动比中时，所述单向离合器解锁。

方案4. 根据方案3所述的变速器，其中，所述操作的第一模式是操作的行驶模式，所述操作的第二模式是操作的手动模式，用于提供发动机制动。

方案5. 根据方案1所述的变速器，其中，所述第一部件为太阳齿轮、所述第二部件为行星架部件，且所述第三部件为环形齿轮。

方案6. 根据方案1所述的变速器，其中，所述输入部件与所述第二行星齿轮组的所述第一部件以及所述第四行星齿轮组的所述第二部件持续地互连。

方案7. 根据方案1所述的变速器，其中，所述输出部件与所述第三行星齿轮组的所述第二部件持续地互连。

方案8. 根据方案1所述的变速器，其中，所述第三齿轮组的所述第一部件和所述第四齿轮组的所述第一部件是单个的一体部件。

方案9. 一种变速器，包括：

输入部件；

输出部件；

第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个都具有第一、第二和第三部件；

第一互连部件，所述第一互连部件将所述第一行星齿轮组的所述第三部件与所述第三和第四行星齿轮组的所述第一部件持续地互连；

第二互连部件，所述第二互连部件将所述第一行星齿轮组的所述第二部件与所述第二行星齿轮组的所述第三部件持续地互连；

第三互连部件，所述第三互连部件将所述第二行星齿轮组的所述第一部件和所述输入部件与所述第四行星齿轮组的所述第二部件持续地互连；

第一扭矩传递装置，所述第一扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的所述第二部件与所述第一行星齿轮组的所述第二部件和所述第二行星齿轮组的所述第三部件互连；

第二扭矩传递装置，所述第二扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的第二部件与第一行星齿轮组的第三部件以及所述第三和第四行星齿轮组的所述第一部件互连；

第三扭矩传递装置，所述第三扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的第二部件和所述输出部件与所述第四行星齿轮组的所述第三部件互连；

第四扭矩传递装置，所述第四扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的所述第二部件与所述固定部件互连；

第五扭矩传递装置，所述第五扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述第一部件与所述固定部件互连；以及

单向离合器，所述单向离合器可选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的第三部件与所述固定部件互连；以及

其中所述扭矩传递装置能够以至少三个的组合的形式来选择性地接合，并且所述单向离合器在锁定位置和解锁位置间可接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少九个前进档速比和至少一个倒档速比。

方案10. 根据方案9所述的变速器，其中，当所述变速器处于操作的第一模式中时，当处于倒档传动比中时，所述单向离合器锁定，而当处于第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九传动比中时，所述单向离合器解锁。

方案11. 根据方案10所述的变速器，其中，当所述变速器处于操作的第二模式中时，当处于所述倒档传动比、以及所述第一、第二、第三和第四传动比中时，所述单向离合器锁定，而当处于所述第五、第六、第七、第八和第九传动比中时，所述单向离合器解锁。

方案12. 根据方案11所述的变速器，其中，所述操作的第一模式是操作的行驶模式，所述操作的第二模式是操作的手动模式，用于提供发动机制动。

方案13. 根据方案9所述的变速器，其中，所述第一部件为太阳齿轮、所述第二部件为行星架部件，且所述第三部件为环形齿轮。

方案14. 根据方案9所述的变速器，其中，所述输入部件与所述第二行星齿轮组的所述第一部件和所述第四行星齿轮组的所述第二部件持续地互连。

方案15. 根据方案9所述的变速器，其中，所述输出部件与所述第三行星齿轮组的所述第二部件持续地互连。

方案16. 根据方案9所述的变速器，其中，所述第三齿轮组的所述第一部件和所述第四齿轮组的所述第一部件是单个的一体部件。

方案17. 一种变速器，所述变速器能够以操作的行驶模式和操作的发动机制动模式操作，所述变速器包括：

输入部件；

输出部件；

第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个都具有第一、第二和第三部件；

第一互连部件，所述第一互连部件将所述第一行星齿轮组的所述第三部件与所述第三和第四行星齿轮组的所述第一部件持续地互连；

第二互连部件，所述第二互连部件将所述第一行星齿轮组的所述第二部件与所述第二行星齿轮组的所述第三部件持续地互连；

第三互连部件，所述第三互连部件将所述第二行星齿轮组的所述第一部件和所述输入部件与所述第四行星齿轮组的所述第二部件持续地互连；

第一扭矩传递装置，所述第一扭矩传递装置可选择地接合，以将所述输入部件、所述第二行星齿轮组的所述第一部件和所述第四行星齿轮组的所述第二部件与所述第二行星齿轮组的所述第二部件互连；

第二扭矩传递装置，所述第二扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的所述第二部件与所述第一行星齿轮组的所述第三部件以及所述第三和第四行星齿轮组的所述第一部件互连；

第三扭矩传递装置，所述第三扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的所述第二部件和所述输出部件与所述第四行星齿轮组的所述第三部件互连；

第四扭矩传递装置，所述第四扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的所述第二部件与所述固定部件互连；

第五扭矩传递装置，所述第五扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述第一部件与所述固定部件互连；以及

单向离合器，所述单向离合器可选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的所述第三部件与所述固定部件互连；以及

其中所述扭矩传递装置能够以至少三个的组合的形式来选择性地接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少九个前进档速比和至少一个倒档速比；以及

其中当所述变速器处于操作的行驶模式中时，当处于所述倒档传动比中时，所述单向离合器锁定，而当处于第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九传动比中时，所述单向离合器解锁；当所述变速器处于操作的发动机制动模式中时，当处于所述倒档传动比以及处于所述第一、第二、第三和第四传动比中时，所述单向离合器锁定，而当处于所述第五、第六、第七、第八和第九传动比中时，所述单向离合器解锁。

方案18. 根据方案17所述的变速器，其中，所述第一部件为太阳齿轮、所述第二部件为行星架部件，且所述第三部件为环形齿轮。

方案19. 根据方案17所述的变速器，其中，所述输入部件与所述第二行星齿轮组的所述第一部件和所述第四行星齿轮组的所述第二部件持续地互连。

方案20. 根据方案17所述的变速器，其中，所述输出部件与所述第三行星齿轮组的所述第二部件持续地互连。

当联系附图，并且由以下对用于实施本发明的最佳模式的详细说明，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将是显而易见的。

附图说明

图1是根据本发明的变速器的示例的杠杆图；

图2是根据本发明的、显示在图1中的变速器的示例的示意图；

图3是根据本发明的、显示在图1中的变速器的另一示例的示意图；

图4是根据本发明的、显示在图1中的变速器的另一示例的示意图；

图5是根据本发明的、处于启用或者解锁位置中的可选择单向离合器的剖视图；

图6是根据本发明的、处于停用或者锁定位置中的可选择单向离合器的剖视图；

图7是真值表，其列出了关于由图2、图3和图4的变速器所实现的被选择扭矩比例的被接合的扭矩传递机构。

具体实施方式

以下说明本质上只是示例性的，并不意图限制本公开、其应用或者使用。

首先，必须理解的是，在所提供的特定示例中，本发明的九档自动变速器在四个行星齿轮组的元件之间具有永久性机械连接的布置。这些机械连接通常与变速器实施例有联系，或者关系到变速器实施例。具体而言，第一行星齿轮组的第一组件或元件永久地联接到第二行星齿轮组的第一组件或元件。第一行星齿轮组的第二组件或元件永久地联接到第三行星齿轮组的第一组件或元件。第二行星齿轮组的第二组件或元件永久地联接到第三行星齿轮组的第二组件或元件。第三行星齿轮组的第一组件或元件永久地联接到第四行星齿轮组的第一组件或元件。

现在参照图1，其中以杠杆图的形式示出了九档变速器10的实施例。杠杆图是对例如自动变速器之类的机械装置的组件的示意表示。每个单独的杠杆均表示行星齿轮组，其中行星齿轮的三个基本机械组件每个都由节点表示。因此，单个杠杆包括三个节点：一个用于太阳齿轮，一个用于行星齿轮行星架，一个用于环形齿轮。每个杠杆的节点之间的相对长度可以被用于表示每个相应齿轮组的环形齿轮对太阳齿轮比率（ring-to-sun ratio）。这些杠杆比率转而又被用于变化变速器的传动比，以实现合适的比率和比率级进（ratio progression）。各行星齿轮组的节点之间的机械联接或者互连通过水平细线图示，而诸如离合器和制动器之类的扭矩传递装置则以交替间置的指状物表示。关于杠杆图的形式、目的和使用的更多解释可以在Benford和Leising的标题为“The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis”的SAE Paper 810102中找到，在此通过引用将其全部并入。

变速器10包括：输入部件12；具有三个节点的第一行星齿轮组14：第一节点14A、第二节点14B和第三节点14C；具有三个节点的第二行星齿轮组16：第一节点16A、第二节点16B和第三节点16C；具有三个节点的第三行星齿轮组18：第一节点18A、第二节点18B和第三节点18C；具有三个节点的第四行星齿轮组20：第一节点20A、第二节点20B和第三节点20C；以及输出部件22。必须理解的是，用于描述行星齿轮组的指示措词“第一”、“第二”、“第三”和“第四”是任意的，并且可以变化，只要此处描述的互连是一致的。

输入部件12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的第三节点16C。第一行星齿轮组14的第三节点14C联接到第三行星齿轮组18的第一节点18A。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的第二节点18B。第三行星齿轮组18的第一节点18A联接到第四行星齿轮组20的第一节点20A。输出部件22联接到第四行星齿轮组20的第二节点20B。

第一扭矩传递机构24选择性地将第二行星齿轮组16的第二节点16B与固定元件或者变速器壳体50连接。第二扭矩传递机构26选择性地将第一行星齿轮组14的第一节点14A与固定元件或者变速器壳体50连接。第三扭矩传递机构28选择性地将第四行星齿轮组20的第三节点20C与固定元件或者变速器壳体50连接。第四扭矩传递机构30选择性地将第一行星齿轮组14的第三节点14C以及第三行星齿轮组18的第一节点18A与第二行星齿轮组16的第二节点16B连接。变速器10包括第五扭矩传递机构的两个可选示例32A、32B，所述第五扭矩传递机构32A、32B使用虚线代替实线来描绘。在本发明的一个示例中，第五扭矩传递机构32A将第二行星齿轮组16的第二节点16B选择性地与输入部件12连接。可选地，在本发明的另一示例中，第五扭矩传递机构32B选择性地将第二行星齿轮组16的第二节点16B与第一行星齿轮组14的第二节点14B和第二行星齿轮组16的第三节点16C连接。第六扭矩传递机构34选择性地将第三行星齿轮组18的第三节点18C与第四行星齿轮组20的第二节点20B以及输出部件22连接。

现在参照图2和图3，这两个符号图给出了根据本发明的九档变速器10A、10B的示例的示意性布局。在图2、图3中，延续采用图1的杠杆图中的附图标记。对应地示出了离合器、制动器和联接，而行星齿轮组的节点现在则呈现为行星齿轮组的部件，例如太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和行星齿轮行星架。

在本发明的示例中，第一行星齿轮组14是简单行星齿轮组。更具体而言，行星齿轮组14包括太阳齿轮部件14A、环形齿轮部件14C、以及可旋转地支撑一组行星齿轮14D（只显示了一个）的行星架部件14B。太阳齿轮部件14A连接成用于与第一轴或者互连部件36一起共同旋转。环形齿轮部件14C连接成用于与第二轴或者互连部件38一起共同旋转。行星架部件14B连接成用于与第三轴或者互连部件40一起共同旋转。行星齿轮14D被构造成与太阳齿轮部件14A和环形齿轮部件14C中的每个相互啮合。

在本发明的另一示例中，第二行星齿轮组16是简单行星齿轮组。具体而言，行星齿轮组16包括太阳齿轮部件16A、环形齿轮部件16C、和可旋转地支撑一组行星齿轮16D（只显示了一个）的行星架部件16B。太阳齿轮部件16A连接成用于与输入轴或者输入部件12一起旋转。环形齿轮部件16C连接成用于与第三轴或者互连部件40一起共同旋转。行星架部件16B连接成与第四轴或者互连部件42一起共同旋转。行星齿轮16D被构造用于与太阳齿轮部件16A和环形齿轮部件16C中的每个相互啮合。

在本发明的又一示例中，第三行星齿轮组18是简单行星齿轮组。具体而言，行星齿轮组18包括太阳齿轮部件18A、环形齿轮部件18C、和可旋转地支撑一组行星齿轮18D（只显示出一个）的行星架部件18B。太阳齿轮部件18A连接成用于与第二轴或者互连部件38一起共同旋转。环形齿轮部件18C连接成用于与第五轴或者互连部件44一起共同旋转。行星架部件18B连接成用于与输入轴或者输入部件12一起共同旋转。行星齿轮18D被构造用于与太阳齿轮部件18A和环形齿轮部件18C中的每个相互啮合。

在本发明的再一示例中，第四行星齿轮组20是简单行星齿轮组。具体而言，行星齿轮组20包括太阳齿轮部件20A、环形齿轮部件20C、和可旋转地支撑一组行星齿轮20D（只显示出一个）的行星架部件20B。太阳齿轮部件20A连接成用于与第二轴或者互连部件38一起共同旋转。环形齿轮部件20C连接成用于与第六轴或者互连部件46一起共同旋转。行星架部件20B被连接用于与输出轴或者输出部件22一起共同旋转。行星齿轮20D被构造成用于与太阳齿轮部件20A和环形齿轮部件20C中的每个相互啮合。

输入轴或者输入部件12优选持续地连接至发动机（未示出）或者变矩器的涡轮（未示出）。输出轴或者输出部件22优选持续地与最终驱动单元或者分动箱（未示出）连接。

扭矩传递机构24、26、28、30、32A、32B和34允许轴或互连部件36-46、行星齿轮组14-20的部件、以及固定元件或者变速器壳体50的选择性互连。扭矩传递机构包括：第一和第二制动器24、26；可选择单向离合器、齿式离合器或带（band）28；第一和第三离合器30、34；和可选的第二离合器32A、32B。例如，第一制动器24可选择地接合，以将第四轴或者互连部件42与固定元件或者变速器壳体50连接。第二制动器26可选择地接合，以将第一轴或者互连部件36与固定元件或者变速器壳体50连接。可选择单向离合器28可选择性地接合，以将第六轴或者互连部件46与固定元件或者变速器壳体50连接。第一离合器30可选择地接合，以将第二轴或者互连部件38与第四轴或者互连部件42连接。在图2中所示的变速器10A中，第二离合器32A可选择地接合，以将第四互连轴或部件42与输入轴或者输入部件12连接。可选地，在图3中所示的变速器10B中，第二离合器32B可选择地接合，以将第三轴或互连部件40与第四轴或互连部件42连接。第三离合器34可选择地接合，以将第五轴或者互连部件44与输出轴或者输出部件22连接。

现在参照图4，该符号图给出了根据本发明的九档变速器10C的另一示例的示意性布局。在图4中，延续使用图1中的杠杆图中的附图标记。离合器、制动器和联接都对应地给出，而行星齿轮组的节点现在则呈现为行星齿轮组的部件，例如太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和行星齿轮行星架。

在本发明的示例中，第一行星齿轮组14是简单行星齿轮组。具体而言，行星齿轮组14包括太阳齿轮部件14A、环形齿轮部件14C、和可旋转地支撑一组行星齿轮14D（只显示一个）的行星架部件14B。太阳齿轮部件14A连接成用于与第一轴或者互连部件36一起共同旋转。环形齿轮部件14C连接成用于与第二轴或者互连部件38一起共同旋转。行星架部件14B被连接成用于与第三轴或者互连部件40一起共同旋转。行星齿轮14D被构造与太阳齿轮部件14A和环形齿轮部件14C中的每个相互啮合。

在本发明的另一示例中，第二行星齿轮组16是简单行星齿轮组。具体而言，行星齿轮组16包括太阳齿轮部件16A、环形齿轮部件16C、和可旋转地支撑一组行星齿轮16D（只显示了一个）的行星架部件16B。太阳齿轮部件16A连接成用于与输入轴或者输入部件12一起旋转。环形齿轮部件16C连接成用于与第三轴或者互连部件40一起共同旋转。行星架部件16B连接成用于与第四轴或者互连部件42一起共同旋转。行星齿轮16D被构造成用于与太阳齿轮部件16A和环形齿轮部件16C中的每个相互啮合。

在本发明的又一示例中，第三行星齿轮组18是简单行星齿轮组。具体而言，行星齿轮组18包括太阳齿轮部件18/20A、环形齿轮部件18C、和可旋转地支撑一组行星齿轮18D（只显示出一个）的行星架部件18B。太阳齿轮部件18/20A作为图1中所示的第三行星齿轮组18的第一节点18A和第四行星齿轮组20的第一节点20A的组合来起作用。太阳齿轮部件18/20A连接成用于与第二轴或者互连部件38一起共同旋转。环形齿轮部件18C连接成用于与第五轴或者互连部件44一起共同旋转。行星架部件18B连接成用于与输入轴或者输入部件12一起共同旋转。行星齿轮18D被构造成用于与太阳齿轮部件18/20A和环形齿轮部件18C中的每个相互啮合。

在本发明的再一示例中，第四行星齿轮组20是简单行星齿轮组。具体而言，行星齿轮组20包括太阳齿轮部件18/20A、环形齿轮部件20C、和可旋转地支撑一组行星齿轮20D（只显示出一个）的行星架部件20B。太阳齿轮部件18/20A是与第三行星齿轮组18共享，并且被连接成用于与第二轴或者互连部件38一起共同旋转。环形齿轮部件20C连接成用于与第六轴或者互连部件46一起共同旋转。行星架部件20B连接成用于与输出轴或者输出部件22一起共同旋转。行星齿轮20D被构造成用于与太阳齿轮部件18/20A和环形齿轮部件20C中的每个相互啮合。

输入轴或者输入部件12优选持续地连接至发动机（未示出）或者变矩器的涡轮（未示出）。输出轴或者输出部件22优选持续地与最终驱动单元或者分动箱（未示出）连接。 

扭矩传递机构24、26、28、30、32A和34允许轴或互连部件36-46、行星齿轮组14-20的部件、以及固定元件或者变速器壳体50的选择性互连。扭矩传递机构包括：第一和第二制动器24、26；可选择单向离合器、齿式离合器或带28；以及第一、第二和第三离合器30、32A、34。例如，第一制动器24可选择地接合，以将第四轴或者互连部件42与固定元件或者变速器壳体50连接。第二制动器26可选择地接合，以将第一轴或者互连部件36与固定元件或者变速器壳体50连接。可选择单向离合器28可选择性地接合，以将第六轴或者互连部件46与固定元件或者变速器壳体50连接。第一离合器30可选择地接合，以将第二轴或者互连部件38与第四轴或者互连部件42连接。第二离合器32A可选择地接合，以将第四互连轴或者部件42与输入轴或者输入部件12连接。第三离合器34可选择地接合，以将第五轴或者互连部件44与输出轴或者输出部件22连接。

现在参照图5、图6，其显示了处在停用或者解锁的U位置（图5）和启用或者锁定的L位置（图6）中的每个中的可选择单向离合器28的两个剖视图。在所示的实施例中，可选择单向离合器28是支柱式可选择单向离合器，所述支柱式可选择单向离合器具有多个正向支柱和反向支柱，所述多个正向支柱和反向支柱是锁定机构，用于在旋转部件之间提供机械连接。但是，普通技术人员将理解的是，也可以使用利用了其他类型的锁定机构（或锁定机制）的其他类型的可选择单向离合器。可以被使用的可选择单向离合器的几个示例在SAE Paper No.SAE-2009-01-0509中进行了描述，在此通过引用将其全部并入。可选择单向离合器包括输入盘或输入部件60、输出盘或输出部件62、选择盘或者选择部件64、选择盘致动器（未示出）、正向锁定机构66和反向锁定机构68。如前面在描述图2、图3和图4时所阐述的那样，可选择单向离合器可选择性地接合，以将第六轴或者互连部件46与固定元件或变速器壳体50连接。输入盘或者输入部件60被固定到固定部件或者变速器壳体50。输出盘或输出部件62可旋转地连接到第六轴或者互连部件（未示出）。选择盘64设置在输入盘60和输出盘62之间，并且除了在被选择盘致动器（未示出）启用时之外，相对输入盘60保持静止。

输入盘或输入部件60具有包括多个凹部72的表面70。在每个凹部中安装有正向或反向锁定机构66、68中的一个。输出盘或者输出部件62具有面向输入盘或输入部件60的第一表面70的表面74，并且包括用于容纳和接合所述锁定机构66、68的凹部76。当锁定机构66、68中的每个处于锁定位置L中时，如图6中所示，输入盘或者输出部件60的锁定机构66、68与输出盘或者输出部件62的凹部76接合，从而防止输入盘或者输入部件60和输出盘或者输出部件62之间的相对旋转。选择盘64包括致动特征78，致动特征78在停用时（如图5中所示）旋转到反向锁定机构68上，从而防止反向锁定机构68与输出盘或者输出部件62的凹部76中的一个接合。例如弹簧73之类的偏置部件与两个锁定机构66、68均接触。如图5、图6中所示，弹簧73被用于将反向锁定机构68推出对应的凹部72，并且推入到锁定位置L中。在选择盘64进入到解锁位置U中从而停用时，可选择单向离合器28以与传统的单向离合器相同的方式操作。在所述示例变速器中，当可选择单向离合器28处于锁定位置L中时，可选择单向离合器28将第四行星齿轮组20的第三部件20C与固定部件或变速器壳体50互连。当可选择单向离合器28处于解锁位置U中时，可选择单向离合器28防止第四行星齿轮组20的第三部件20C沿着第一旋转方向D1旋转，并且允许第四行星齿轮组20的第三部件20C沿着第二旋转方向D2旋转。

应当注意的是，可选择单向离合器28可以包括多达四种操作模式。例如，可选择单向离合器28也可以包括打开位置O。在打开位置中，锁定机构66、68都压入到它们定位在输入盘或者输入部件60中的相应凹部72中。可选择单向离合器28也可以包括另一解锁位置。在该位置中，致动特征78旋转到正向锁定机构66之上，从而防止正向锁定机构66与输出盘或者输出部件62的凹部76中的一个接合，同时所述反向锁定机构68则与输出盘或输出部件62中的对应凹部76接合。

在本发明的另一示例中，变速器10A-C具有两种操作模式：自动模式A和手动模式M。在自动模式A中，变速器10A-C被操作成：当处于倒档档位状态R中时可选择单向离合器28被启用或者处在锁定位置L中；以及，当处于第一至第九档位状态（1st-9th）中时可选择单向离合器28被启用或者处于解锁位置U中。当变速器10A-C接合在第五至第九档位状态（5th-9th）中时，可选择单向离合器以滑移或者超速模式操作。在滑移模式中，输出盘或输出部件62沿着图5中所示的第二旋转方向D2自旋（spins）。滑移模式允许的拖曳损耗显著地小于传统离合器机构所经受的拖曳损耗。应当注意的是，尽管图7显示了在图5、图6中所示的锁定位置L和解锁位置U，但要理解的是，可选择单向离合器28也可以使用不同的模式选择。例如，在另一实施例中，可选择单向离合器28可以包括这样的解锁位置：正向锁定机构66没有与输出盘或输出部件62的凹部76中的一个接合，而同时反向锁定机构68则与输出盘或输出部件62中的对应凹部76（图5和图6）接合。

当以手动模式M操作变速器10A-C时，并且处在倒档档位状态R以及处在第一至第四档位状态（1st-4th）中时，可选择单向离合器被启用或者处于锁定位置L中。因为可选择单向离合器28有效地作为刚性互连部件从而不允许输出盘或者输出部件62相对于输入盘或输入部件60旋转，因此手动模式M使得操作者能够利用发动机制动。在第五至第九档位状态（5th-9th）中时，可选择单向离合器28被停用（或无效）或者处解锁位置U中，以允许如上面在自动模式A中阐述的滑移模式。

现在参照图2、图3、图4和图7，将描述九档变速器10A-C的示例的操作。要理解的是，变速器10A-C能够以至少九个前进档速度状态或扭矩比率和至少一个倒档速度状态或扭矩比率将来自输入轴或者输出部件12的扭矩传送到输出轴或者输出部件22。每个前进档或者倒档速度状态或者扭矩比率是通过扭矩传递机构（即，第一和第二制动器24、26，可选择单向离合器28，以及第一、第二和第三离合器30、32A、32B和34）中的一个或多个的接合来实现的，如下面将详细描述的那样。图7是真值表，所述真值表给出了被启用或接合（X）以实现各种档位状态的扭矩传递机构的各种组合。

例如，为了在自动模式A或者手动模式M中建立倒档档位状态R，可选择单向离合器28被锁定L，并且第一和第二制动器24、26被接合或者启用（X）。处于锁定模式L中的可选择单向离合器28将第六轴或者互连部件46与固定元件或者变速器壳体50连接。第一制动器24将第四轴或者互连部件42与固定元件或者变速器壳体50连接。第二制动器26将第一轴或者互连部件36与固定元件或者变速器壳体50连接。

为了在自动模式A中建立第一档位状态（1st），可选择单向离合器28被解锁U，并且第二制动器26和第一离合器30被接合或者启用（X）。解锁模式U中的可选择单向离合器28用作在第六轴或者互连部件46与固定元件或者变速器壳体50之间的传统的单向离合器。第二制动器26将第一轴或者互连部件36与固定元件或者变速器壳体50连接。第一离合器30将第二轴或者互连部件38与第四轴或者互连部件42连接。

为了建立手动模式M中的第一档位状态（1st），可选择单向离合器28被锁定L，并且第二制动器26和第一离合器30被接合或者启用（X）。锁定模式L中的可选择单向离合器28用作将第六轴或者互连部件46与固定元件或者变速器壳体50连接在一起的传统的启用的离合器。第二制动器26将第一轴或者互连部件36与固定元件或者变速器壳体50连接。第一离合器30将第二轴或者互连部件38与第四轴或者互连部件42连接。

为了建立图2、图4中所示的变速器10A、10C所用的自动模式A或者手动模式M中的第六档位状态（6th），可选择单向离合器28被解锁U，并且离合器30、32A、34接合或者被启用（X）。解锁模式U中的可选择单向离合器28在第六轴或者互连部件46与固定元件或者变速器壳体50之间用作传统的单向离合器。第一离合器30将第二轴或者互连部件38与第四轴或者互连部件42连接。第二离合器32A将第四轴或者互连部件42与输入轴或者输入部件12连接。第三离合器34将第五轴或者互连部件44与输出轴或者输出部件22连接。同样地，九个前进档速度状态通过可选择单向离合器、离合器和制动器的模式和接合的不同组合来实现，如图7中所示。

为了建立如图3中所示的变速器10B所用的自动模式A或者手动模式M中的第六档位状态（6th），可选择单向离合器28被解锁U，并且离合器30、32B、34被接合或者启用（X）。解锁模式U中的可选择单向离合器28在第六轴或者互连部件46与固定元件或者变速器壳体50之间用作传统的单向离合器。第一离合器30将第二轴或者互连部件38与第四轴或者互连部件42连接。第二离合器32B将第三轴或者互连部件40与第四轴或者互连部件42连接。第三离合器34将第五轴或者互连部件44与输出轴或者输出部件22连接。同样地，九个前进档速度状态通过可选择单向离合器、离合器和制动器的模式和接合的不同组合来实现，如图7中所示。

关于本发明的说明在本质上只是示例性的，且不背离本发明的要旨的各种变型都被认为是在本发明的范围之内。这样的变型不被认为是对本发明的精神和范围的背离。

Claims (20)

1.一种变速器，包括：

输入部件；

输出部件；

第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个都具有第一、第二和第三部件；

其特征在于，还包括：

第一互连部件，所述第一互连部件将所述第一行星齿轮组的所述第三部件与所述第三和第四行星齿轮组的所述第一部件持续地互连；

第二互连部件，所述第二互连部件将所述第一行星齿轮组的所述第二部件与所述第二行星齿轮组的所述第三部件持续地互连；

第三互连部件，所述第三互连部件将所述第二行星齿轮组的所述第一部件和所述输入部件与所述第四行星齿轮组的所述第二部件持续地互连；

第一扭矩传递装置，所述第一扭矩传递装置可选择地接合，以将所述输入部件、所述第二行星齿轮组的所述第一部件和所述第四行星齿轮组的所述第二部件与所述第二行星齿轮组的第二部件互连；

第二扭矩传递装置，所述第二扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的所述第二部件与所述第一行星齿轮组的所述第三部件以及所述第三和第四行星齿轮组的所述第一部件互连；

第三扭矩传递装置，所述第三扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的所述第二部件和所述输出部件与所述第四行星齿轮组的所述第三部件互连；

第四扭矩传递装置，所述第四扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的所述第二部件与固定部件互连；

第五扭矩传递装置，所述第五扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述第一部件与所述固定部件互连；以及

单向离合器，所述单向离合器可选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的所述第三部件与所述固定部件互连；以及

其中所述扭矩传递装置能够以至少三个的组合的形式来选择性地接合，并且所述单向离合器在锁定位置和解锁位置之间可接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少九个前进档速比和至少一个倒档速比。

2.根据权利要求1所述的变速器，其中，当所述变速器处于操作的第一模式中时，在所述倒档传动比中时，所述单向离合器锁定，而在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九传动比中时，所述单向离合器解锁。

3.根据权利要求2所述的变速器，其中，当所述变速器处于操作的第二模式中时，在所述倒档传动比、以及所述第一、第二、第三和第四传动比中时，所述单向离合器锁定，而在所述第五、第六、第七、第八和第九传动比中时，所述单向离合器解锁。

4.根据权利要求3所述的变速器，其中，所述操作的第一模式是操作的行驶模式，所述操作的第二模式是操作的手动模式，用于提供发动机制动。

5.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述第一部件为太阳齿轮、所述第二部件为行星架部件，且所述第三部件为环形齿轮。

6.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述输入部件与所述第二行星齿轮组的所述第一部件以及所述第四行星齿轮组的所述第二部件持续地互连。

7.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述输出部件与所述第三行星齿轮组的所述第二部件持续地互连。

8.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述第三齿轮组的所述第一部件和所述第四齿轮组的所述第一部件是单个的一体部件。

9.一种变速器，包括：

输入部件；

输出部件；

第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个都具有第一、第二和第三部件；

其特征在于，还包括：

第一互连部件，所述第一互连部件将所述第一行星齿轮组的所述第三部件与所述第三和第四行星齿轮组的所述第一部件持续地互连；

第二互连部件，所述第二互连部件将所述第一行星齿轮组的所述第二部件与所述第二行星齿轮组的所述第三部件持续地互连；

第三互连部件，所述第三互连部件将所述第二行星齿轮组的所述第一部件和所述输入部件与所述第四行星齿轮组的所述第二部件持续地互连；

第一扭矩传递装置，所述第一扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的所述第二部件与所述第一行星齿轮组的所述第二部件和所述第二行星齿轮组的所述第三部件互连；

第二扭矩传递装置，所述第二扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的第二部件与第一行星齿轮组的第三部件以及所述第三和第四行星齿轮组的所述第一部件互连；

第三扭矩传递装置，所述第三扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的第二部件和所述输出部件与所述第四行星齿轮组的所述第三部件互连；

第四扭矩传递装置，所述第四扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的所述第二部件与固定部件互连；

第五扭矩传递装置，所述第五扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述第一部件与所述固定部件互连；以及

单向离合器，所述单向离合器可选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的第三部件与所述固定部件互连；以及

其中所述扭矩传递装置能够以至少三个的组合的形式来选择性地接合，并且所述单向离合器在锁定位置和解锁位置间可接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少九个前进档速比和至少一个倒档速比。

10.根据权利要求9所述的变速器，其中，当所述变速器处于操作的第一模式中时，当处于倒档传动比中时，所述单向离合器锁定，而当处于第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九传动比中时，所述单向离合器解锁。

11.根据权利要求10所述的变速器，其中，当所述变速器处于操作的第二模式中时，当处于所述倒档传动比、以及所述第一、第二、第三和第四传动比中时，所述单向离合器锁定，而当处于所述第五、第六、第七、第八和第九传动比中时，所述单向离合器解锁。

12.根据权利要求11所述的变速器，其中，所述操作的第一模式是操作的行驶模式，所述操作的第二模式是操作的手动模式，用于提供发动机制动。

13.根据权利要求9所述的变速器，其中，所述第一部件为太阳齿轮、所述第二部件为行星架部件，且所述第三部件为环形齿轮。

14.根据权利要求9所述的变速器，其中，所述输入部件与所述第二行星齿轮组的所述第一部件和所述第四行星齿轮组的所述第二部件持续地互连。

15.根据权利要求9所述的变速器，其中，所述输出部件与所述第三行星齿轮组的所述第二部件持续地互连。

16.根据权利要求9所述的变速器，其中，所述第三齿轮组的所述第一部件和所述第四齿轮组的所述第一部件是单个的一体部件。

17.一种变速器，所述变速器能够以操作的行驶模式和操作的发动机制动模式操作，所述变速器包括：

输入部件；

输出部件；

第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个都具有第一、第二和第三部件；

其特征在于，还包括：

第一互连部件，所述第一互连部件将所述第一行星齿轮组的所述第三部件与所述第三和第四行星齿轮组的所述第一部件持续地互连；

第二互连部件，所述第二互连部件将所述第一行星齿轮组的所述第二部件与所述第二行星齿轮组的所述第三部件持续地互连；

第三互连部件，所述第三互连部件将所述第二行星齿轮组的所述第一部件和所述输入部件与所述第四行星齿轮组的所述第二部件持续地互连；

第一扭矩传递装置，所述第一扭矩传递装置可选择地接合，以将所述输入部件、所述第二行星齿轮组的所述第一部件和所述第四行星齿轮组的所述第二部件与所述第二行星齿轮组的所述第二部件互连；

第二扭矩传递装置，所述第二扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的所述第二部件与所述第一行星齿轮组的所述第三部件以及所述第三和第四行星齿轮组的所述第一部件互连；

第三扭矩传递装置，所述第三扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的所述第二部件和所述输出部件与所述第四行星齿轮组的所述第三部件互连；

第四扭矩传递装置，所述第四扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的所述第二部件与固定部件互连；

第五扭矩传递装置，所述第五扭矩传递装置可选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述第一部件与所述固定部件互连；以及

单向离合器，所述单向离合器可选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的所述第三部件与所述固定部件互连；以及

其中所述扭矩传递装置能够以至少三个的组合的形式来选择性地接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少九个前进档速比和至少一个倒档速比；以及

其中当所述变速器处于操作的行驶模式中时，当处于所述倒档传动比中时，所述单向离合器锁定，而当处于第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九传动比中时，所述单向离合器解锁；当所述变速器处于操作的发动机制动模式中时，当处于所述倒档传动比以及处于所述第一、第二、第三和第四传动比中时，所述单向离合器锁定，而当处于所述第五、第六、第七、第八和第九传动比中时，所述单向离合器解锁。

18.根据权利要求17所述的变速器，其中，所述第一部件为太阳齿轮、所述第二部件为行星架部件，且所述第三部件为环形齿轮。

19.根据权利要求17所述的变速器，其中，所述输入部件与所述第二行星齿轮组的所述第一部件和所述第四行星齿轮组的所述第二部件持续地互连。

20.根据权利要求17所述的变速器，其中，所述输出部件与所述第三行星齿轮组的所述第二部件持续地互连。