CN103423388B - 多级变速器 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种多级变速器。一组变速器传动装置通过三个或四个离合器的各种组合的选择性接合产生高达10个前进转速比和一个倒车转速比。每个披露的变速器包括四个行星齿轮组和六个离合器。离合器中的两个离合器可以是制动器。

Description

多级变速器

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的自动变速器领域。更具体地讲，本公开关于动力传动系统中齿轮、离合器及这些部件间的互连件的装置。

背景技术

许多车辆在很宽的车速范围内使用，既包括前进运动也包括倒车运动。然而，一些类型的发动机只能够在很窄的转速范围内高效运转。因此，能够高效地以多个转速比传递动力的变速器被频繁地使用。当车辆处于低速时，变速器通常以高转速比运转，从而变速器为了改善加速而使发动机扭矩倍增。在高速时，使变速器以低转速比运转允许发动机转速与安静的、燃料效率高的巡航相关联。通常，变速器具有安装到车辆结构的壳体、由发动机曲轴驱动的输入轴以及通常经差速器组件驱动车轮的输出轴，差速器组件允许左车轮和右车轮在车辆转弯时以稍微不同的转速旋转。

发明内容

公开了一种变速器，该变速器具有可以为，例如，简单的行星齿轮组的四个传动装置。传动装置约束各个旋转元件的转速。第一传动装置固定地约束输入轴以第一元件的转速和第二元件的转速之间的转速旋转。第二传动装置固定地约束输出轴以第三元件的转速和第四元件的转速之间的转速旋转。第三传动装置选择性地约束中间轴以第二元件和第三元件之间的转速旋转。最后，第四传动装置选择性地约束第四元件以比第一元件的转速低的转速旋转。六个离合器选择性地将齿轮元件结合到彼此、输入轴、中间轴或变速器壳。以各种组合接合离合器建立了10个前进转速比和一个倒档转速比。

在一个实施例中，三个离合器形成离合器模块，其中，三个离合器中的每个离合器选择性地将中间轴结合到不同的齿轮元件。离合器模块中的两个组合的离合器的接合将齿轮元件中的不同对齿轮元件结合。在另一个实施例中，三个离合器形成离合器模块，在该离合器模块中，三个离合器中的每个离合器选择性地将两个齿轮元件直接彼此结合。

本公开还公开了一种变速器，包括：输入轴和输出轴；第一固定传动装置，被配置为约束输入轴以第一元件的转速和第二元件之间的转速旋转；第二固定传动装置，被配置为约束输出轴以第三元件的转速和第四元件的转速之间的转速旋转；第三固定传动装置，被配置为约束第五元件以第二元件的转速和第三元件的转速之间的转速旋转；第一可换档的传动装置，被配置为选择性地约束第四元件以零和第一元件的转速之间的转速旋转；第一离合器，被配置为选择性地将输入轴结合到第三元件；第一制动器，被配置为选择性地保持第一元件不旋转；离合器模块，被配置为选择性地结合第二元件、第四元件和第五元件中的两个元件的每个组合。

所述离合器模块可包括：中间轴；第二离合器，被配置为选择性地将中间轴结合到第二元件；第三离合器，被配置为选择性地将中间轴结合到第四元件；第四离合器，被配置为选择性地将中间轴结合到第五元件。

所述离合器模块可包括：第二离合器，被配置为选择性地将第二元件结合到第四元件；第三离合器，被配置为选择性地将第四元件结合到第五元件；第四离合器，被配置为选择性地将第五元件结合到第二元件。

所述第一可换档的传动装置可包括：第四固定传动装置，被配置为约束第四元件以第一元件的转速和第七元件的转速之间的转速旋转；第二制动器，选择性地保持第七元件不旋转。

本公开还公开了一种变速器，包括：输入轴和输出轴；第一中间轴、第二中间轴、第三中间轴、第四中间轴、第五中间轴、第六中间轴和第七中间轴；第一制动器，被配置为选择性地保持第一中间轴不旋转；第二制动器，被配置为选择性地保持第三中间轴不旋转；第一离合器，被配置为选择性地将第四中间轴结合到第七中间轴；第二离合器，被配置为选择性地将第五中间轴结合到第七中间轴；第三离合器，被配置为选择性地将输入轴结合到第六中间轴；第四离合器，被配置为选择性地将第二中间轴结合到第七中间轴。

所述变速器还可包括：第一固定传动装置，被配置为约束第二中间轴以第一中间轴的转速和第三中间的转速之间的转速旋转；第二固定传动装置，被配置为约束输入轴以第一中间轴的转速和第四中间轴的转速之间的转速旋转；第三固定传动装置，被配置为约束第五中间轴以第四中间轴的转速和第六中间轴的转速之间的转速旋转；第四固定传动装置，被配置为约束输出轴以第六中间轴的转速和第二中间轴的转速之间的转速旋转。

所述第一固定传动装置可包括：第一太阳齿轮，固定地结合到第四中间轴；第一环形齿轮，固定地结合到第六中间轴；第一齿轮架，固定地结合到第五中间轴；一组行星齿轮，与第一太阳齿轮和第一环形齿轮持续地啮合接合。

所述第二固定传动装置可包括：第二太阳齿轮，固定地结合到第一中间轴；第二环形齿轮，固定地结合到第四中间轴；第二齿轮架，固定地结合到输入轴；一组行星齿轮，与第二太阳齿轮和第二环形齿轮持续地啮合接合。

所述第三固定传动装置可包括：第三太阳齿轮，固定地结合到第四中间轴；第三环形齿轮，固定地结合到第六中间轴；第三齿轮架，固定地结合到第五中间轴；一组行星齿轮，与第三太阳齿轮和第三环形齿轮持续地啮合接合。

所述第四固定传动装置可包括：第四太阳齿轮，固定地结合到第六中间轴；第四环形齿轮，固定地结合到第二中间轴；第四齿轮架，固定地结合到输出轴；一组行星齿轮，与第四太阳齿轮和第四环形齿轮持续地啮合接合。

附图说明

图1是第一变速器传动装置的示意图；

图2是第二变速器传动装置的示意图；

图3是第三变速器传动装置的示意图。

具体实施方式

在此描述本公开的实施例。然而，应当理解，公开的实施例仅是示例，其它实施例可采用各种和替代形式。附图不一定成比例绘制；一些特征可被夸大或最小化，以显示特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构细节和功能细节不应当被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以不同的方式应用本发明的代表性基础。如本领域技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可与在一个或更多个其它附图中示出的特征相组合，以产生未明显示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，对于特定应用或实施，可得到与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。

传动装置是旋转元件和离合器的集合，被构造成在元件中施加特定的转速关系。不论任何离合器的状态如何，均施加一些转速关系（被称为固定转速关系）。仅施加固定关系的传动装置被称为固定传动装置。只有当特定的离合器完全接合时，才施加其它转速关系。选择性地施加转速关系的传动装置被称为可换档的传动装置。离散转速比的变速器具有可换档的传动装置，该可换档的传动装置在输入轴和输出轴之间选择性地施加各种转速比。

如果一组元件在所有的运转条件下均受约束以作为单元旋转，则该组元件固定地结合到彼此。元件可通过花键连接、焊接、压装、对普通固体进行加工（machining from acommon solid）或其它方法固定地结合。在固定地结合的元件之间可能发生旋转位移的轻微变化，例如，由于冲击（lash）或轴从动性导致的位移。相反，当离合器随时完全接合而约束两个元件作为单元旋转时，两个元件通过离合器选择性地结合，而在至少一些其它运转条件下两个元件以不同的转速自由旋转。离合器包括主动控制装置（例如液动或电动致动的离合器）以及被动装置（诸如单向离合器）。通过选择性地将元件连接到壳体而保持元件不旋转的离合器可被称为制动器。

在图1中示例性地示出了示例变速器。变速器利用四个简单的行星齿轮组20、30、40和50。简单的行星齿轮组是固定传动装置的一种类型。行星齿轮架22绕着中心轴旋转，并支撑一组行星齿轮24，从而行星齿轮相对于行星齿轮架旋转。行星齿轮上的外轮齿与太阳齿轮26上的外轮齿以及环形齿轮28上的内轮齿啮合。太阳齿轮和环形齿轮被支撑以绕着与齿轮架相同的轴旋转。简单的行星齿轮组施加固定的转速关系。齿轮架的转速被约束在太阳齿轮的转速和环形齿轮的转速之间（这种关系被限定为包括所有三者以相同转速旋转的条件）。更具体地讲，齿轮架的转速是太阳齿轮的转速和环形齿轮的转速的加权平均值，加权系数由每个齿轮上的齿数确定。由其它公知类型的固定传动装置施加类似的转速关系。例如，双小齿轮行星齿轮组将环形齿轮的转速约束至太阳齿轮的转速和齿轮架的转速之间的加权平均值。齿轮组30、40和50类似地构造。

在表1中列出了针对每个行星齿轮组的建议齿数比。

表1

环形齿轮28/太阳齿轮26	2.20
		环形齿轮38/太阳齿轮36	1.75

环形齿轮48/太阳齿轮46	1.60
		环形齿轮58/太阳齿轮56	3.70

在图1的变速器中，太阳齿轮26被固定地结合到太阳齿轮36，齿轮架22被固定地结合到环形齿轮58，环形齿轮38被固定地结合到太阳齿轮46，环形齿轮48被固定地结合到太阳齿轮56，输入轴60被固定地结合到齿轮架32，输出轴62被固定地结合到齿轮架52。由制动器66选择性地保持环形齿轮28不旋转，由制动器68选择性地保持太阳齿轮26和36不旋转。输入轴60通过离合器70选择性地结合到环形齿轮48和太阳齿轮56。中间轴64通过离合器72选择性地结合到齿轮架42，通过离合器74选择性地结合到齿轮架22和环形齿轮58，并通过离合器76选择性地结合到环形齿轮38和太阳齿轮46。

如表2中所示出的，使四个组合的离合器和制动器接合在输入轴60和输出轴62之间建立了10个前进转速比和一个倒车转速比。X指示需要离合器建立转速比。（X）指示可应用离合器但不需要离合器。在第一档位中，在不改变转速比的情况下，可应用离合器74或离合器76，而不应用离合器72。当齿轮组具有如表1中所指示的齿数时，转速比具有表2中所指示的值。

表2

在图2中示出了另一个示例变速器。在该变速器中，中间轴64固定地结合到齿轮架42并且环形齿轮48通过离合器72′选择性地结合到太阳齿轮56。剩余的特征与关于图1描述的变速器中的特征相同。离合器72′与图1中的离合器72在相同的转速比下应用（即，与图1中的离合器72一样，离合器72′在倒车档、第一档至第四档、第六档至第八档以及第10档中应用）。

在图3中示出了第三示例变速器。在该变速器中，离合器78选择性地将齿轮架22和环形齿轮58结合到齿轮架42，离合器80选择性地将齿轮架22和环形齿轮58选择性地结合到环形齿轮38和太阳齿轮46，而离合器82选择性地将环形齿轮38和太阳齿轮46结合到齿轮架42。三个离合器的这个模块与图1中的离合器72、74和76的模块类似，允许将三个旋转元件中的任何两个选择性地结合。在图1的变速器中，通过接合两个离合器实现两个元件的选择性结合，由此将每个元件结合到中间轴64。在图3的变速器中，单个离合器接合，以选择性地结合两个元件。如表3中所示，使图3中的三个组合的离合器和制动器接合在输入轴60和输出轴62之间建立了10个前进转速比以及一个倒车转速比。当齿轮具有与图1和图2中相应的齿数相同的齿数时，产生的转速比相同。

表3

66

68

70

78

80

82

转速比

速比阶

倒档

X

X

X

-4.79

102%

第一档

X

X

X

4.70

第二档

X

X

X

2.99

1.57

第三档

X

X

X

2.18

1.37

第四档

X

(X)

X

X

1.80

1.21

第五档

X

X

X

1.54

1.17

第六档

X

X

X

1.29

1.19

第七档

X

X

X

(X)

1.00

1.29

第八档

X

X

X

0.85

1.17

第九档

X

X

X

0.69

1.24

第十档

X

X

X

(X)

0.64

1.08

虽然上文描述了示例实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限定，并且应理解在不脱离本公开的精神和范围的情况下可作出各种改变。如上所述，可组合多个实施例的特征以形成本发明没有明确描述或说明的进一步的实施例。虽然已经针对一个或更多个需要的特征描述了提供优点的或优于其它实施例或现有技术的多个实施例，但是本技术领域中的普通技术人员应理解可以包含一个或更多个特性以实现需要的整体系统属性，该属性取决于具体的应用和实施。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、装配的便利性等。这样，被描述为在一个或更多个特性上可取性低于其它实施例或现有技术实施的实施例并不在本公开的范围之外并且可能对于特定应用是可取的。

Claims (9)

1.一种变速器，包括：

输入轴、输出轴和中间轴；

第一行星齿轮组，具有第一太阳齿轮、第一环形齿轮、固定地结合到输入轴的第一齿轮架以及与第一太阳齿轮和第一环形齿轮持续地啮合接合的一组行星齿轮；

第二行星齿轮组，具有第二太阳齿轮、第二环形齿轮、固定地结合到输出轴的第二齿轮架以及与第二太阳齿轮和第二环形齿轮持续地啮合接合的一组行星齿轮；

第三行星齿轮组，具有固定地结合到第一环形齿轮的第三太阳齿轮、固定地结合到第二太阳齿轮的第三环形齿轮、第三齿轮架以及与第三太阳齿轮和第三环形齿轮持续地啮合接合的一组行星齿轮；

第四行星齿轮组，具有第四太阳齿轮、第四环形齿轮、第四齿轮架以及与第四太阳齿轮和第四环形齿轮持续地啮合接合的一组行星齿轮；

第一离合器，被配置为当第一离合器接合时，i)使中间轴结合到第三齿轮架，并且ii)使第二太阳齿轮结合到第三环形齿轮；

第二离合器，被配置为选择性地将第一环形齿轮结合到中间轴；

第三离合器，被配置为选择性地将输入轴结合到第二太阳齿轮；

第四离合器，被配置为选择性地将第二环形齿轮结合到中间轴；和

第一制动器，被配置为选择性地保持第一太阳齿轮不旋转。

2.如权利要求1所述的变速器，还包括第五离合器，该第五离合器被配置为当第五离合器接合时，i)使第四太阳齿轮结合到第一太阳齿轮，ii)使第四齿轮架结合到第二环形齿轮，并且iii)使第四环形齿轮保持不旋转。

3.如权利要求2所述的变速器，其中，

第四太阳齿轮被固定地结合到第一太阳齿轮；

第四齿轮架被固定地结合到第二环形齿轮；且

第五离合器选择性地保持第四环形齿轮不旋转。

4.如权利要求1所述的变速器，其中，

第三齿轮架固定地结合到中间轴；且

第一离合器选择性地将第三环形齿轮结合到第二太阳齿轮。

5.如权利要求1所述的变速器，其中，

第三环形齿轮固定地结合到第二太阳齿轮；且

第一离合器选择性地将第三齿轮架结合到中间轴。

6.一种变速器，包括：

第一固定齿轮传动装置，被配置为约束输入轴以第一旋转元件的转速和第二旋转元件的转速之间的转速旋转；

第二固定齿轮传动装置，被配置为约束输出轴以第三旋转元件的转速和第四旋转元件的转速之间的转速旋转；

第三固定齿轮传动装置，被配置为约束第五旋转元件以第二旋转元件的转速和第六旋转元件的转速之间的转速旋转；

第一可换档的齿轮传动装置，被配置为选择性地约束第四旋转元件以零和第一旋转元件的转速之间的转速旋转；

第一离合器，被配置为当第一离合器接合时，i)使中间轴结合到第五旋转元件，并且ii)使第三旋转元件结合到第六旋转元件；

第二离合器，被配置为选择性地将第二旋转元件结合到中间轴；

第三离合器，被配置为选择性地将输入轴结合到第三旋转元件；

第四离合器，被配置为选择性地将第四旋转元件结合到中间轴；

第一制动器，被配置为选择性地保持第一旋转元件不旋转。

7.如权利要求6所述的变速器，其中，第一可换档的齿轮传动装置包括：

第四固定齿轮传动装置，被配置为约束第四旋转元件以第一旋转元件的转速和第七旋转元件的转速之间的转速旋转，

第二制动器，选择性地保持第七旋转元件不旋转。

8.如权利要求6所述的变速器，其中，

第五旋转元件固定地结合到中间轴；

第一离合器选择性地将第六旋转元件结合到第三旋转元件。

9.如权利要求6所述的变速器，其中，

第六旋转元件被固定地结合到第三旋转元件；

第一离合器选择性地将第五旋转元件结合到中间轴。