CN103423336B - 电动机械离合器和变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动机械离合器和变速器。提供了一种变速器具有输入构件，输出构件，至少四个行星齿轮组，多个连接构件和多个扭矩传递机构。每一行星齿轮组包括第一、第二、和第三构件。扭矩传递机构包括以两个的组合可致动以建立多个前进传动比和倒档传动比的离合器和制动器。提供的电动机械转动离合器组件包括转子，电枢，和电磁线圈。电磁线圈可操作以是选择地将转子与电枢接合。

Description

电动机械离合器和变速器

技术领域

本发明总体上涉及一种离合器和多速变速器，并且尤其涉及一种在具有多个速度的变速器，行星齿轮组，以及扭矩传递机构中使用的电动机械离合器。

背景技术

该部分的陈述仅仅提供与本发明相关的背景信息并且可以或可以不构成现有技术。

典型的多速变速器使用摩擦离合器，行星齿轮布置和固定的相互连接的组合以实现多个传动比。行星齿轮组的数目和物理布置通常由包装，成本和所需速度比规定。此外，离合器典型地承受旋转损耗，因此影响燃料经济性。

尽管当前的变速器实现了它们预定的目的，但对于新的和改进的变速器结构的需求实质上是不变的，该新的和改进的变速器结构展现了尤其是从效率、应答性和流畅性的角度的改进的性能，以及主要是减小的尺寸和重量的改进的包装。因此，存在对于具有更好的燃料经济性的、改进的、有效成本的、紧凑的多速变速器的需求。

发明内容

提供了一种变速器具有输入构件，输出构件，至少三个行星齿轮组，多个连接构件和多个扭矩传递机构。每一行星齿轮组包括第一、第二、和第三构件。扭矩传递机构例如可以是离合器和制动器。扭矩传递机构中的一个包括具有电磁线圈的电动机械离合器。

在可以与在此描述的其它变型例组合或分开的一个变型例中，提供了在自动变速器中使用的电动机械转动离合器组件。自动变速器包括第一和第二变速器构件，每个构成为在自动变速器的至少一个输出齿轮速度期间转动。电动机械构件有选择地可接合以将第一变速器构件与第二变速器构件相互连接。电动机械构件包括与第一变速器构件连接的转子，与第二变速器构件连接的电枢，以及电磁线圈。电磁线圈可操作以选择地将转子与电枢接合。

在可以与在此描述的其它变型例组合或分开的其它变型例中，提供了一种变速器包括输入构件，输出构件，以及第一、第二、第三、和第四行星齿轮组，其中行星齿轮组每个都具有第一、第二、和第三构件，至少五个相互连接构件，和至少七个扭矩传递机构。

第一相互连接构件连续地将第一行星齿轮组的第三构件与第四行星齿轮组的第三构件相互连接。第二相互连接构件连续地将第一行星齿轮组的第二构件与第三行星齿轮组的第三构件相互连接。第三相互连接构件连续地将第一行星齿轮组的第一构件与第二行星齿轮组的第二构件相互连接。第四相互连接构件连续地将第二行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的第二构件相互连接。第五相互连接构件连续地将第二行星齿轮组的第一构件与第四行星齿轮组的第二构件相互连接。

七个扭矩传递机构每个有选择地可接合以将第一、第二、和第三构件中的至少一个与第一、第二、和第三构件的至少另一个和固定构件相互连接。七个扭矩传递机构以至少两个的组合有选择地可接合以在输入构件和输出构件之间建立多个前进速度比和至少一个倒档速度比。第一扭矩传递机构具有转子，电枢，和电磁线圈。电磁线圈可操作以是选择地将转子与电枢接合。

在可以与在此描述的其它变型例组合或分开的仍然另一个变型例中，提供了变速器包括固定构件和四个行星齿轮组，每个具有太阳齿轮构件，行星齿轮架构件，和环形齿轮构件。该变型例的变速器进一步包括连续地连接用于与第二太阳齿轮构件和第四行星齿轮架构件共同转动的输入构件。其还包括连续地连接用于与第一行星齿轮架构件和第三环形齿轮构件共同转动的输出构件。此外，变速器具有至少三个其它的相互连接构件。第一相互连接构件连续地将第一太阳齿轮构件与第四太阳齿轮构件相互连接。第二相互连接构件连续地将第一环形齿轮构件与第二行星齿轮架构件相互连接。第三相互连接构件连续地将第二环形齿轮构件与第三行星齿轮架构件相互连接。

此外，在该示例中的变速器包括多个扭矩传递机构。第一离合器有选择地可接合以将第三太阳齿轮构件与输入构件，第二太阳齿轮构件，和第四行星齿轮架构件相互连接。第二离合器有选择地可接合以将第三行星齿轮架构件和第二环形齿轮构件与输入构件，第二太阳齿轮构件，和第四行星齿轮架构件相互连接。第三离合器有选择地可接合以将第三行星齿轮架构件和第二环形齿轮构件与第三太阳齿轮构件相互连接。第一制动器有选择地可接合以将第三太阳齿轮构件与固定构件相互连接。第二制动器有选择地可接合以将第三行星齿轮架构件和第二环形齿轮构件与固定构件相互连接。第三制动器有选择地可接合以将第一太阳齿轮构件和第四太阳齿轮构件与固定构件相互连接。第四制动器有选择地可接合以将第四环形齿轮构件与固定构件相互连接。

第一、第二、和第三离合器和第一、第二、第三、和第四制动器以至少两个的组合有选择地可接合以在输入构件和输出构件之间建立至少十二个前进速度比和至少一个倒档速度比。在该变型例中，第三离合器包括转子，电枢，可操作以有选择地将转子与电枢接合的电磁线圈。转子具有转子表面，以及电枢具有电枢表面。电磁线圈可操作以是选择地将电枢表面与转子表面相互连接。当相互连接时电枢表面和转子表面彼此接触。

参照以下的说明书和附图，本发明的更多特征，方面和优点将会变得显而易见，其中相同的附图标记表示相同的部件，元件或特征。

本发明还提供了以下方案：

1.一种在自动变速器中使用的电动机械转动离合器组件，所述自动变速器具有构成为在自动变速器的至少一个输出齿轮速度期间转动的第一变速器构件和构成为在自动变速器的至少一个输出齿轮速度期间转动的第二变速器构件，电动机械转动离合器组件有选择地可接合以将第一变速器构件与第二变速器构件相互连接，电动机械转动离合器组件包括：

连接到第一变速器构件的转子；

连接到第二变速器构件的电枢；以及

电磁线圈，所述电磁线圈可操作以有选择地将转子与电枢接合。

2.根据方案1所述的电动机械转动离合器组件，其中转子具有转子表面，其中电枢具有电枢表面，并且其中电磁线圈可操作以有选择地将电枢表面与转子表面相互连接，当相互连接时电枢表面和转子表面彼此接触。

3.根据方案2所述的电动机械转动离合器组件，其中转子表面是当电动机械转动离合器组件接合时与电枢接触的转子的单独的部分。

4.根据方案3所述的电动机械转动离合器组件，其中电磁线圈可操作以将电枢朝向转子吸引并且与转子接触。

5.根据方案4所述的电动机械转动离合器组件，其中转子具有形成转子中的腔的部分，所述电磁线圈至少部分地布置在转子的腔中。

6.根据方案5所述的电动机械转动离合器组件，其中电枢包括永磁材料，转子当通过电磁线圈激励时是磁性的。

7.根据方案6所述的电动机械转动离合器组件，其中电枢表面是垂直于变速器的中心输入轴的平面表面，并且其中转子表面是垂直于变速器的中心输入轴的平面表面。

8.根据方案7所述的电动机械转动离合器组件，还包括支撑电枢的弹簧构件，所述弹簧构件构成为偏置电枢远离转子。

9.一种变速器，其包括：

输入构件；

输出构件；

每个都具有第一、第二、和第三构件的第一、第二、第三、和第四行星齿轮组；

连续地将第一行星齿轮组的第三构件与第四行星齿轮组的第三构件相互连接的第一相互连接构件；

连续地将第一行星齿轮组的第二构件与第三行星齿轮组的第三构件相互连接的第二相互连接构件；

连续地将第一行星齿轮组的第一构件与第二行星齿轮组的第二构件相互连接的第三相互连接构件；

连续地将第二行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的第二构件相互连接的第四相互连接构件；

连续地将第二行星齿轮组的第一构件与第四行星齿轮组的第二构件相互连接的第五相互连接构件；以及

每个有选择地可接合以将第一、第二、和第三构件中的至少一个与第一、第二、和第三构件的至少另一个和固定构件相互连接的七个扭矩传递机构，

其中七个扭矩传递机构以至少两个的组合有选择地可接合以在输入构件与输出构件之间建立多个前进速度比和至少一个倒档速度比，七个扭矩传递机构的第一扭矩传递机构包括转子，电枢，和电磁线圈，电磁线圈可操作以有选择地将转子与电枢接合。

10.根据方案9所述的变速器，其中第三行星齿轮组的第二构件和第二行星齿轮组的第三构件连续地连接用于与电枢和转子中的一个共同转动，第三行星齿轮组的第一构件连续地连接用于与电枢和转子中的另一个共同转动。

11.根据方案10所述的变速器，其中转子具有转子表面，其中电枢具有电枢表面，并且其中电磁线圈可操作以有选择地将电枢表面与转子表面相互连接，当相互连接时电枢表面和转子表面彼此接触。

12.根据方案11所述的变速器，其中第一扭矩传递机构有选择地可接合以将第三行星齿轮组的第一构件与第三行星齿轮组的第二构件和第二行星齿轮组的第三构件相互连接；其中七个扭矩传递机构中的第二个有选择地可接合以将第二行星齿轮组的第三构件和第三行星齿轮组的第二构件与输入构件，第四行星齿轮组的第二构件，和第二行星齿轮组的第一构件相互连接；其中七个扭矩传递机构中的第三个有选择地可接合以将第三行星齿轮组的第一构件与固定构件相互连接；其中七个扭矩传递机构中的第四个有选择地可接合以将第三行星齿轮组的第二构件和第二行星齿轮组的第三构件与固定构件相互连接；其中七个扭矩传递机构中的第五个有选择地可接合以将第一行星齿轮组的第三构件和第四行星齿轮组的第三构件与固定构件相互连接；其中七个扭矩传递机构中的第六个有选择地可接合以将第四行星齿轮组的第一构件与固定构件相互连接；其中七个扭矩传递机构中的第七个有选择地可接合以将第三行星齿轮组的第一构件与输入构件，第四行星齿轮组的第二构件，和第二行星齿轮组的第一构件相互连接；并且其中输出构件连续地连接用于与第一行星齿轮组的第二构件和第三行星齿轮组的第三构件共同转动。

13.根据方案12所述的变速器，其中第一行星齿轮组的第三构件，第四行星齿轮组的第三构件，第二行星齿轮组的第一构件，以及第三行星齿轮组的第一构件是太阳齿轮构件；其中第一、第二、第三、和第四行星齿轮组中的第二构件是行星齿轮架构件；并且其中第一行星齿轮组的第一构件，第四行星齿轮组的第一构件，第二行星齿轮组的第三构件，以及第三行星齿轮组的第三构件是环形齿轮构件。

14.根据方案13所述的变速器，其中转子表面是当第一扭矩传递机构接合时与电枢接触的转子的单独的部分。

15.根据方案14所述的变速器，其中电磁线圈可操作以将电枢朝向转子吸引并且与转子接触。

16.根据方案15所述的变速器，其中转子具有形成转子中的腔的部分，所述电磁线圈至少部分地布置在转子的腔中。

17.根据方案16所述的变速器，其中电枢包括永磁材料，转子当通过电磁线圈激励时是磁性的。

18.根据方案17所述的变速器，其中电枢表面是垂直于输入构件的平面表面，并且其中转子表面是垂直于输入构件的平面表面。

19.根据方案18所述的变速器，还包括支撑电枢的弹簧构件，所述弹簧构件构成为偏置电枢远离转子。

20.一种变速器包括：

固定构件；

具有第一太阳齿轮构件，第一行星齿轮架构件，和第一环形齿轮构件的第一行星齿轮组；

具有第二太阳齿轮构件，第二行星齿轮架构件，和第二环形齿轮构件的第二行星齿轮组；

具有第三太阳齿轮构件，第三行星齿轮架构件，和第三环形齿轮构件的第三行星齿轮组；

具有第四太阳齿轮构件，第四行星齿轮架构件，和第四环形齿轮构件的第四行星齿轮组；

连续地连接用于与第二太阳齿轮构件和第四行星齿轮架构件共同转动的输入构件；

连续地连接用于与第一行星齿轮架构件和第三环形齿轮构件共同转动的输出构件；

将第一太阳齿轮构件与第四太阳齿轮构件连续地相互连接的第一相互连接构件；

将第一环形齿轮构件与第二行星齿轮架构件连续地相互连接的第二相互连接构件；

将第二环形齿轮构件与第三行星齿轮架构件连续地相互连接的第三相互连接构件；

第一离合器有选择地可接合以将第三太阳齿轮构件与输入构件，第二太阳齿轮构件，和第四行星齿轮架构件相互连接；

第二离合器有选择地可接合以将第三行星齿轮架构件和第二环形齿轮构件与输入构件，第二太阳齿轮构件，和第四行星齿轮架构件相互连接；

第三离合器有选择地可接合以将第三行星齿轮架构件和第二环形齿轮构件与第三太阳齿轮构件相互连接，第三离合器包括转子，电枢，以及可操作以有选择地将转子与电枢接合的电磁线圈，其中转子具有转子表面，其中电枢具有电枢表面，并且其中电磁线圈可操作以有选择地将电枢表面与转子表面相互连接，当相互连接时电枢表面和转子表面彼此接触；

第一制动器有选择地可接合以将第三太阳齿轮构件与固定构件相互连接；

第二制动器有选择地可接合以将第三行星齿轮架构件和第二环形齿轮构件与固定构件相互连接；

第三制动器有选择地可接合以将第一太阳齿轮构件和第四太阳齿轮构件与固定构件相互连接；以及

第四制动器有选择地可接合以将第四环形齿轮构件与固定构件相互连接；

其中第一、第二、和第三离合器和第一、第二、第三、和第四制动器以至少两个的组合有选择地可接合以在输入构件和输出构件之间建立至少十二个前进速度比和至少一个倒档速度比。

附图说明

在此描述的附图仅仅是示意性的并且不以任何方式限制本发明的范围。

图1是根据本发明的原理的变速器的实施例的杆图；

图2是根据本发明的原理的图1的变速器的变化的示意图；

图3是表现了在图1-2中示出的变速器的前进和倒档速度或传动比中的多个扭矩传递元件的接合状态的示例的真值表；以及

图4是根据本发明的原理，包括转动离合器组件的变速器的一部分的侧面截面图。

具体实施方式

以下描述实际上仅仅是示例性的并且并不旨在限制本发明，应用，或使用。

在本发明的某些形式中，通过用四个行星齿轮组，四个制动器，和三个离合器实现十一或十二前进速度，在相对小的包装中提供十一或十二速变速器，其中三个离合器中至少一个包括具有电磁线圈的电动机械离合器。然而，在其它变型中，可以增加附加的制动器，离合器，行星齿轮组，或其它部件。

一开始，应当理解，本发明的十一或十二速自动变速器的实施例在四个行星齿轮组的元件之间具有永久机械连接的布置。如在此使用的，连接或相互连接涉及直接的，连续的，和永久连接或相互连接，例如在元件之间通过刚性构件或轴。另一方面，选择的连接或相互连接涉及通过离合器或制动器的选择性的连接，其中离合器或制动器可以接合或脱离，从而当接合时，选择性的连接或相互连接元件一起转动，但当脱离时，选择性的连接或相互连接元件独立地自由转动。

在一个实施例中，第一行星齿轮组的第一部件或元件永久地连接到第二行星齿轮组的第二部件或元件上。第一行星齿轮组的第二部件或元件永久地连接到第三行星齿轮组的第三部件或元件上。第一行星齿轮组的第三部件或元件永久地连接到第四行星齿轮组的第三部件或元件上。第二行星齿轮组的第三部件或元件永久地连接到第三行星齿轮组的第二部件或元件上。第二行星齿轮组的第一部件或元件永久地连接到第四行星齿轮组的第二部件或元件上。

现在参照图1，以杆图形式示出了十二速变速器110的实施例。杆图是诸如自动变速器的机械装置的部件的示意表示。每个独立的杆表示行星齿轮组，其中行星齿轮的三个基本机械部件每个由结点表示。因此，单个杆包含三个结点∶一个用于太阳齿轮，一个用于行星齿轮架，以及一个用于环形齿轮。在一些情况下，两个杆可以组合成具有超过三个结点（典型地四个结点）的单个杆。例如，如果在两个不同杆上的两个结点通过固定连接相互连接，它们可以表示为单个杆上的单个结点。每个杆的结点之间的相对长度可以用于表示每个相应的齿轮组的环形与太阳的比率。为了实现适当的比率和比率级数，这些杆比率转而用于改变变速器的传动比。各个行星齿轮组的结点之间的机械连接或相互连接通过细的、水平线示出，并且诸如离合器和制动器的扭矩传递机构表示为交错的指状物。杆图的形式，目的和使用的进一步解释可以在Benford和Leising的SAE文章810102，“TheLeverAnalogy:ANewToolinTransmissionAnalysis”中发现，其在此全部结合作为参考。

变速器110包括输入轴或构件112，第一行星齿轮组114，第二行星齿轮组116，第三行星齿轮组118，第四行星齿轮组120，和输出轴或构件122。在图1的杆图中，第一行星齿轮组114具有三个结点：第一结点114A，第二结点114B，和第三结点114C。第二行星齿轮组116具有三个结点∶第一结点116A，第二结点116B，和第三结点116C。第三行星齿轮组118具有三个结点∶第一结点118A，第二结点118B，和第三结点118C。第四行星齿轮组120具有三个结点∶第一结点120A，第二结点120B，和第三结点120C。

输入构件112连续地连接到第二行星齿轮组116的第一结点116A上和第四行星齿轮组120的第二结点120B上。输出构件122连续地连接到第三行星齿轮组118的第三结点118C上和第一行星齿轮组114的第二结点114B上。

第一行星齿轮组114的第一结点114A连接到第二行星齿轮组116的第二结点116B上。第一行星齿轮组114的第二结点114B连接到第三行星齿轮组118的第三结点118C上。第一行星齿轮组114的第三结点114C连接到第四行星齿轮组120的第三结点120C上。

第二行星齿轮组116的第一结点116A连接到第四行星齿轮组120的第二结点120B上。第二行星齿轮组116的第三结点116C连接到第三行星齿轮组118的第二结点118B上。

第一离合器126有选择地将输入构件或轴112，第二行星齿轮组116的第一结点116A，和第四行星齿轮组120的第二结点120B与第三行星齿轮组118的第一结点118A连接。第二离合器128有选择地将输入构件或轴112，第二行星齿轮组116的第一结点116A，和第四行星齿轮组120的第二结点120B与第三行星齿轮组118的第二结点118B和第二行星齿轮组116的第三结点116C连接。第三离合器130有选择地将第三行星齿轮组118的第一结点118A与第二行星齿轮组116的第三结点116C和第三行星齿轮组118的第二结点118B连接。在替换例中，第三离合器130可以有选择地将第三行星齿轮组118的第三结点118C与第三行星齿轮组118的第二结点118B连接。在另一替换例中，第三离合器130可以有选择地将第三行星齿轮组118的第三结点118C与第三行星齿轮组118的第一结点118A连接。

第一制动器132有选择地将第三行星齿轮组118的第一结点118A与固定构件或变速器壳体150连接。第二制动器134有选择地将第二行星齿轮组116的第三结点116C和第三行星齿轮组118的第二结点118B与固定构件或变速器壳体150连接。第三制动器136有选择地将第一行星齿轮组114的第三结点114C和第四行星齿轮组120的第三结点120C与固定构件或变速器壳体150连接。第四制动器138有选择地将第四行星齿轮组120的第一结点120A与固定构件或变速器壳体150连接。

现在参照图2，杆图示出了根据本发明的一种形式的十二速变速器110的实施例的示意布局。在图2中，来自图1的杆图的标号将继续下去。鉴于行星齿轮组的结点现在表现为行星齿轮组的部件，诸如太阳齿轮，环形齿轮，行星齿轮和行星齿轮架，离合器和连接对应地呈现。

例如，第一行星齿轮组114包括第一太阳齿轮构件114C，第一环形齿轮构件114A，和可转动地支撑第一组行星齿轮114D（仅示出了其中一个）的第一行星齿轮架构件114B。第一行星齿轮组114在该变型中是简单行星齿轮组，但在本发明的其它变型中，第一行星齿轮组114可以是复式行星齿轮组。第一太阳齿轮构件114C连接用于与第一轴或相互连接构件142共同转动。第一环形齿轮构件114A连接用于与第二轴或相互连接构件144共同转动。第一行星架构件114B连接用于与输出轴或构件122共同转动。第一行星齿轮114D每个构成为与第一太阳齿轮构件114C和第一环形齿轮构件114A两者相互啮合。

第二行星齿轮组116包括第二太阳齿轮构件116A，第二环形齿轮构件116C，和可转动地支撑第二组行星齿轮116D（每个仅示出了一个）的第二行星齿轮架构件116B。在该变型中第二行星齿轮组116是简单行星齿轮组，但在本发明的其它变型中，第二行星齿轮组116可以是具有由齿轮架构件116B支撑的超过一组行星齿轮的复式行星齿轮组。第二太阳齿轮构件116A连接用于与输入轴或构件112共同转动。第二行星架构件116B连接用于与第二轴或相互连接构件144共同转动。第二环形齿轮构件116C连接用于与第三轴或相互连接构件146共同转动。第二组行星齿轮116D构成为与第二环形齿轮构件116C和第二太阳齿轮构件116A两者相互啮合。

第三行星齿轮组118包括第三太阳齿轮构件118A，第三环形齿轮构件118C，和可转动地支撑第三组行星齿轮118D（仅示出了其中一个）的第三行星齿轮架构件118B。换句话说，第三行星齿轮组118在该变型中是简单行星齿轮组，但在本发明的其它变型中，第三行星齿轮组118可以是复式行星齿轮组。第三太阳齿轮构件118A连接用于与第四轴或相互连接构件148共同转动。第三行星架构件118B连接用于与第三轴或相互连接构件146和第五轴或相互连接构件152共同转动。第三环形齿轮构件118C连接用于与输出轴或构件122共同转动。第三行星齿轮118D每个构成为与第三太阳齿轮构件118A和第三环形齿轮构件118C两者相互啮合。

第四行星齿轮组120包括第四太阳齿轮构件120C，第四环形齿轮构件120A，和可转动地支撑第四组行星齿轮120D（仅示出了其中一个）的第四行星齿轮架构件120B。换句话说，第四行星齿轮组120在该变型中是简单行星齿轮组，但在本发明的其它变型中，第四行星齿轮组120可以是复式行星齿轮组。第四太阳齿轮构件120C连接用于与第一轴或相互连接构件142共同转动。第四环形齿轮构件120A连接用于与第六轴或相互连接构件156共同转动。第四行星齿轮架构件120B连接用于与输入轴或构件112共同转动。第四行星齿轮120D每个构成为与第四太阳齿轮构件120C和第四环形齿轮构件120A两者相互啮合。

输入轴或构件112连续地连接到输入源上，诸如发动机（未示出）或变矩器的涡轮（未示出）。输出轴或构件122连续地与诸如最终传动单元或分动箱（未示出）的其它输出连接。

包括第一、第二、和第三离合器126，128，130和第一、第二、第三和第四制动器132，134，136，138的扭矩传递机构允许行星齿轮组114A-C，116A-C，118A-C，120A-C的轴或相互连接构件142，144，146，148，152，156，以及壳体150选择性的相互连接。

例如，第一离合器126有选择地可接合以将输入轴或构件112与第四轴或相互连接构件148连接。第二离合器128有选择地可接合以将输入轴或构件112与第三轴或相互连接构件146连接。第三离合器130有选择地可接合以将第五轴或相互连接构件152与第四轴或相互连接构件148连接。在另一实施例中（未示出），第三离合器130有选择地可接合以将第五轴或相互连接构件152与输出构件122连接。在仍然另一实施例中（未示出），第三离合器130有选择地可接合以将输出构件122与第四轴或相互连接构件148连接。

为了限制构件148相对于变速器壳体150转动，第一制动器132有选择地可接合以将第四轴或相互连接构件148与固定元件或变速器壳体150连接。为了限制构件152相对于变速器壳体150转动，第二制动器134有选择地可接合以将第五轴或相互连接构件152与固定元件或变速器壳体150连接。为了限制构件142相对于变速器壳体150转动，第三制动器136有选择地可接合以将第一轴或相互连接构件142与固定元件或变速器壳体150连接。为了限制构件156相对于变速器壳体150转动，第四制动器138有选择地可接合以将第六轴或相互连接构件156与固定元件或变速器壳体150连接。转而，连接到每一连接构件上的齿轮元件还因此连接或限制。

现在参照图2和图3，将描述变速器110的实施例的工作。将要理解，变速器110能够以十一，十二，或更多前进速度扭矩比和至少一个倒档速度或扭矩比从输入轴或构件112传递扭矩至输出轴或构件122。如将在下文中解释的，每个前进和倒档速度或扭矩比通过一个或多个扭矩传递机构（即，第一离合器126，第二离合器128，第三离合器130，第一制动器132，第二制动器134，第三制动器136，和第四制动器138）的接合而获得。

图3是示出了启动或接合以实现各种档位状态的扭矩传递机构的各种组合的真值表。方框中的“X”表示具体的离合器或制动器接合以获得所需的档位状态。方框中的“O”表示具体的离合器或制动器接合但没有传递扭矩（图3中不存在“O”）。还示出了各种档位状态的实际数字传动比，但应当理解，这些数值仅仅是示例性的并且它们可以在显著范围内调节以适应变速器110的各种应用和工作标准。当然，取决于选择的齿轮直径，齿轮齿数目和齿轮构造可实现其他的传动比。

例如为了建立倒档，第一离合器126和第二制动器134接合或启动。第一离合器126将输入轴或构件112与第四轴或相互连接构件148连接。为了限制构件152相对于变速器壳体150转动，第二制动器134将第五轴或相互连接构件152与固定元件或变速器壳体150连接，其限制了第三行星齿轮架构件118B和第二环形齿轮构件116C相对于变速器壳体150转动。同样地，举例来说，如图3所示，通过离合器和制动器接合的不同组合实现了十二个前进比率。

将要理解，变速器110的工作和档位状态的上述解释假定了，首先，在给定档位状态中为没有具体标明的全部离合器未启动或脱离并且，第二，在换挡期间，即，档位状态变化期间，在至少相邻的档位状态之间，在两个档位状态中接合或启动的离合器将保持接合或启动。

现在参照图4，将更详细地描述第三离合器组件130。图4示出了在变速器的一部分中的第三离合器组件130，其可以是在上文中描述的变速器110中的一个，或其可以是完全不同的变速器。如果使用以上所示的变速器110中的一个，如上所述，第三离合器组件130可以布置在图1或2的动力流中，但在不背离本发明的精神和范围的情况下，第三离合器组件130可替换地用作第一和第二离合器126，128中的一个，或作为其他变速器中的离合器。

第三离合器组件130（以下为离合器组件130）是可操作的以有选择地将两个构件连接在一起。图4中，离合器组件130构成为有选择地将第一变速器构件160与第二变速器构件162相互连接。在图1-2的第三离合器130中，离合器组件130有选择地将第三行星齿轮组118的第二构件118B和第二行星齿轮组116的第三构件116C（其连接到第一和第二构件160，162中的一个上）与第三行星齿轮组118A的第一构件118A（其连接到第一和第二构件160，162中的另一个上）连接。在替换例中，第三离合器130可以有选择地将第三行星齿轮组118的第三结点118C与第三行星齿轮组118的第二结点118B连接。在另一替换例中，第三离合器130可以有选择地将第三行星齿轮组118的第三结点118C与第三行星齿轮组118的第一结点118A连接。

第一变速器构件160构成为在自动变速器110中的一个（或其它变速器）的至少一个输出齿轮速度期间转动。第二变速器构件162还构成为在自动变速器110中的一个（或其它变速器）的至少一个输出齿轮速度期间转动。因此，离合器构件130是转动离合器组件，其中离合器组件130有选择地相互连接的两个构件160，162在离合器组件130接合之前或之时都可以立即转动。在替换例中，第一和第二构件160，162中的一个或两个都可以在离合器组件130接合之前或之时立即停止（不转动）。

离合器组件130包括有选择地可接合以将第一变速器构件160与第二变速器构件162相互连接的电动机械组件164。电动机械组件164具有与第一变速器构件160连接的转子组件166，与第二变速器构件连接的电枢组件168，以及电磁线圈170。电磁线圈170可操作以有选择地将转子组件166与电枢组件168接合。电磁线圈170例如可以是当激励时产生磁通量的励磁线圈。电磁线圈170通常在形状上可以是环形的，并且在图4中仅示出了横截面。

转子组件166包括具有转子表面174的转子172。电枢组件168包括具有电枢表面178的电枢176。电枢176和172通常在形状上可以是环形的，并且在图4中仅示出了横截面。在该变型例中，电枢表面178是垂直于变速器的中心输入轴（未示出）的平面表面，其中中心输入轴理解为在图4的方向中在平的水平方向行进。转子表面174还是垂直于变速器的中心输入轴的平面表面。转子172具有形成转子172中的腔180的部分。在该实施例中，电磁线圈170至少部分地布置在转子172的腔180中。

当激励时，电磁线圈170可操作以有选择地将电枢表面178与转子表面174相互连接。为了使得它们在一起，电磁线圈170可以使得转子172和电枢176两者中的一个移动。在该实施例中，电磁线圈170产生将电枢168吸引为朝向转子172并且与转子172接触的磁通量。电枢176可以由当电磁线圈170激励时吸引到转子172的永磁材料组成。当电磁线圈170激励时，转子172可以是有磁性的。在该实施例中，转子172可以围绕轴转动或自旋，但其抑制不在线性方向移动。

当相互连接时，电枢表面178和转子表面174彼此接触。在示出的实施例中，转子表面174是当转动离合器组件130接合时与电枢组件168接触的转子组件166的单独的部分。当电磁线圈170激励时，在转子表面174和电枢表面178的接触处产生摩擦力。因而，当电磁线圈170激励时电枢176和转子172一起转动，这还使得第一和第二构件160，162一起转动，因为它们分别连接到转子组件166和电枢组件168。

当电磁线圈170去激励时，电枢组件168返回到其非接合位置。换句话说，当电磁线圈170去激励时，电枢176移动出从而不与转子组件166接触。在一些实施例中，可以使用弹簧构件182以偏置电枢176远离转子组件166。弹簧构件182支撑电枢176。当电磁线圈170激励时，转子172与电枢176之间的磁吸引克服弹簧力，并且电枢176移动至与转子172接触。然而，当电磁线圈170去激励时，弹簧构件182偏置电枢176远离转子172。因此，当电磁线圈170去激励时，第一和第二构件160，162脱离并且它们彼此独立地自由转动。

转动离合器组件130占有变速器壳体150内的很少的空间。其没有使用例如具有四个或更多个交插离合器片的典型的多片离合器包装。图4示出了围绕离合器组件130的离合器片186，但那些离合器片186，以及垫板188属于变速器110内的一些其它扭矩传递机构126，128，132，134，136，138。转动离合器构件130可以经受零或可以忽略的旋转损失量。因此，改进了燃料经济性。

本发明的说明书实质上仅仅是示例性的并且不背离本发明要点的变化在本发明的范围内。这样的变化不认为偏离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种在自动变速器中使用的电动机械转动离合器组件，所述自动变速器具有构成为在自动变速器的至少一个输出齿轮速度期间转动的第一变速器构件和构成为在自动变速器的至少一个输出齿轮速度期间转动的第二变速器构件，电动机械转动离合器组件有选择地可接合以将第一变速器构件与第二变速器构件相互连接，电动机械转动离合器组件包括：

连接到第一变速器构件的转子；

连接到第二变速器构件的电枢；以及

电磁线圈，所述电磁线圈可操作以有选择地将转子与电枢接合，

其中所述自动变速器包括：

输入构件；

输出构件；

每个都具有第一、第二、和第三构件的第一、第二、第三、和第四行星齿轮组；

连续地将第一行星齿轮组的第三构件与第四行星齿轮组的第三构件相互连接的第一相互连接构件；

连续地将第一行星齿轮组的第二构件与第三行星齿轮组的第三构件相互连接的第二相互连接构件；

连续地将第一行星齿轮组的第一构件与第二行星齿轮组的第二构件相互连接的第三相互连接构件；

连续地将第二行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的第二构件相互连接的第四相互连接构件；

连续地将第二行星齿轮组的第一构件与第四行星齿轮组的第二构件相互连接的第五相互连接构件；以及

每个有选择地可接合以将第一、第二、和第三构件中的至少一个与第一、第二、和第三构件的至少另一个和固定构件相互连接的七个扭矩传递机构，

其中七个扭矩传递机构以至少两个的组合有选择地可接合以在输入构件与输出构件之间建立多个前进速度比和至少一个倒档速度比。

2.根据权利要求1所述的电动机械转动离合器组件，其中转子具有转子表面，其中电枢具有电枢表面，并且其中电磁线圈可操作以有选择地将电枢表面与转子表面相互连接，当相互连接时电枢表面和转子表面彼此接触。

3.根据权利要求2所述的电动机械转动离合器组件，其中转子表面是当电动机械转动离合器组件接合时与电枢接触的转子的单独的部分。

4.根据权利要求3所述的电动机械转动离合器组件，其中电磁线圈可操作以将电枢朝向转子吸引并且与转子接触。

5.根据权利要求4所述的电动机械转动离合器组件，其中转子具有形成转子中的腔的部分，所述电磁线圈至少部分地布置在转子的腔中。

6.根据权利要求5所述的电动机械转动离合器组件，其中电枢包括永磁材料，转子当通过电磁线圈激励时是磁性的。

7.根据权利要求6所述的电动机械转动离合器组件，其中电枢表面是垂直于变速器的中心输入轴的平面表面，并且其中转子表面是垂直于变速器的中心输入轴的平面表面。

8.根据权利要求7所述的电动机械转动离合器组件，还包括支撑电枢的弹簧构件，所述弹簧构件构成为偏置电枢远离转子。

9.一种变速器，其包括：

输入构件；

输出构件；

每个都具有第一、第二、和第三构件的第一、第二、第三、和第四行星齿轮组；

连续地将第一行星齿轮组的第三构件与第四行星齿轮组的第三构件相互连接的第一相互连接构件；

连续地将第一行星齿轮组的第二构件与第三行星齿轮组的第三构件相互连接的第二相互连接构件；

连续地将第一行星齿轮组的第一构件与第二行星齿轮组的第二构件相互连接的第三相互连接构件；

连续地将第二行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的第二构件相互连接的第四相互连接构件；

连续地将第二行星齿轮组的第一构件与第四行星齿轮组的第二构件相互连接的第五相互连接构件；以及

每个有选择地可接合以将第一、第二、和第三构件中的至少一个与第一、第二、和第三构件的至少另一个和固定构件相互连接的七个扭矩传递机构，

其中七个扭矩传递机构以至少两个的组合有选择地可接合以在输入构件与输出构件之间建立多个前进速度比和至少一个倒档速度比，七个扭矩传递机构的第一扭矩传递机构包括转子，电枢，和电磁线圈，电磁线圈可操作以有选择地将转子与电枢接合。

10.根据权利要求9所述的变速器，其中第三行星齿轮组的第二构件和第二行星齿轮组的第三构件连续地连接用于与电枢和转子中的一个共同转动，第三行星齿轮组的第一构件连续地连接用于与电枢和转子中的另一个共同转动。

11.根据权利要求10所述的变速器，其中转子具有转子表面，其中电枢具有电枢表面，并且其中电磁线圈可操作以有选择地将电枢表面与转子表面相互连接，当相互连接时电枢表面和转子表面彼此接触。

12.根据权利要求11所述的变速器，其中第一扭矩传递机构有选择地可接合以将第三行星齿轮组的第一构件与第三行星齿轮组的第二构件和第二行星齿轮组的第三构件相互连接；其中七个扭矩传递机构中的第二个有选择地可接合以将第二行星齿轮组的第三构件和第三行星齿轮组的第二构件与输入构件，第四行星齿轮组的第二构件，和第二行星齿轮组的第一构件相互连接；其中七个扭矩传递机构中的第三个有选择地可接合以将第三行星齿轮组的第一构件与固定构件相互连接；其中七个扭矩传递机构中的第四个有选择地可接合以将第三行星齿轮组的第二构件和第二行星齿轮组的第三构件与固定构件相互连接；其中七个扭矩传递机构中的第五个有选择地可接合以将第一行星齿轮组的第三构件和第四行星齿轮组的第三构件与固定构件相互连接；其中七个扭矩传递机构中的第六个有选择地可接合以将第四行星齿轮组的第一构件与固定构件相互连接；其中七个扭矩传递机构中的第七个有选择地可接合以将第三行星齿轮组的第一构件与输入构件，第四行星齿轮组的第二构件，和第二行星齿轮组的第一构件相互连接；并且其中输出构件连续地连接用于与第一行星齿轮组的第二构件和第三行星齿轮组的第三构件共同转动。

13.根据权利要求12所述的变速器，其中第一行星齿轮组的第三构件，第四行星齿轮组的第三构件，第二行星齿轮组的第一构件，以及第三行星齿轮组的第一构件是太阳齿轮构件；其中第一、第二、第三、和第四行星齿轮组中的第二构件是行星齿轮架构件；并且其中第一行星齿轮组的第一构件，第四行星齿轮组的第一构件，第二行星齿轮组的第三构件，以及第三行星齿轮组的第三构件是环形齿轮构件。

14.根据权利要求13所述的变速器，其中转子表面是当第一扭矩传递机构接合时与电枢接触的转子的单独的部分。

15.根据权利要求14所述的变速器，其中电磁线圈可操作以将电枢朝向转子吸引并且与转子接触。

16.根据权利要求15所述的变速器，其中转子具有形成转子中的腔的部分，所述电磁线圈至少部分地布置在转子的腔中。

17.根据权利要求16所述的变速器，其中电枢包括永磁材料，转子当通过电磁线圈激励时是磁性的。

18.根据权利要求17所述的变速器，其中电枢表面是垂直于输入构件的平面表面，并且其中转子表面是垂直于输入构件的平面表面。

19.根据权利要求18所述的变速器，还包括支撑电枢的弹簧构件，所述弹簧构件构成为偏置电枢远离转子。

20.一种变速器包括：

固定构件；

具有第一太阳齿轮构件，第一行星齿轮架构件，和第一环形齿轮构件的第一行星齿轮组；

具有第二太阳齿轮构件，第二行星齿轮架构件，和第二环形齿轮构件的第二行星齿轮组；

具有第三太阳齿轮构件，第三行星齿轮架构件，和第三环形齿轮构件的第三行星齿轮组；

具有第四太阳齿轮构件，第四行星齿轮架构件，和第四环形齿轮构件的第四行星齿轮组；

连续地连接用于与第二太阳齿轮构件和第四行星齿轮架构件共同转动的输入构件；

连续地连接用于与第一行星齿轮架构件和第三环形齿轮构件共同转动的输出构件；

将第一太阳齿轮构件与第四太阳齿轮构件连续地相互连接的第一相互连接构件；

将第一环形齿轮构件与第二行星齿轮架构件连续地相互连接的第二相互连接构件；

将第二环形齿轮构件与第三行星齿轮架构件连续地相互连接的第三相互连接构件；

第一离合器有选择地可接合以将第三太阳齿轮构件与输入构件，第二太阳齿轮构件，和第四行星齿轮架构件相互连接；

第二离合器有选择地可接合以将第三行星齿轮架构件和第二环形齿轮构件与输入构件，第二太阳齿轮构件，和第四行星齿轮架构件相互连接；

第三离合器有选择地可接合以将第三行星齿轮架构件和第二环形齿轮构件与第三太阳齿轮构件相互连接，第三离合器包括转子，电枢，以及可操作以有选择地将转子与电枢接合的电磁线圈，其中转子具有转子表面，其中电枢具有电枢表面，并且其中电磁线圈可操作以有选择地将电枢表面与转子表面相互连接，当相互连接时电枢表面和转子表面彼此接触；

第一制动器有选择地可接合以将第三太阳齿轮构件与固定构件相互连接；

第二制动器有选择地可接合以将第三行星齿轮架构件和第二环形齿轮构件与固定构件相互连接；

第三制动器有选择地可接合以将第一太阳齿轮构件和第四太阳齿轮构件与固定构件相互连接；以及

第四制动器有选择地可接合以将第四环形齿轮构件与固定构件相互连接；

其中第一、第二、和第三离合器和第一、第二、第三、和第四制动器以至少两个的组合有选择地可接合以在输入构件和输出构件之间建立至少十二个前进速度比和至少一个倒档速度比。