CN103851141B - 多速自动变速器 - Google Patents

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Abstract

一种动力变速器，包含输入端、输出端、行星齿轮组和第二行星齿轮组，该行星齿轮组包括第一太阳齿轮、第一环形齿轮、可驱动地连接于输入端的第一托架、支承在第一托架上并与第一太阳齿轮啮合的第一小齿轮、支承在第一托架上并与第一环形齿轮和第一小齿轮啮合的第二小齿轮，该第二行星齿轮组包括第二太阳齿轮、第三太阳齿轮、可驱动地连接于输出端的第二环形齿轮、第二托架、支承在第二托架上并与第二太阳齿轮和第二环形齿轮啮合的第三小齿轮、支承在第二托架上并与第三太阳齿轮和第三小齿轮啮合的第四小齿轮。

Description

多速自动变速器
技术领域
本发明涉及机动车辆的自动变速器领域。更具体地，本发明涉及齿轮装置、离合器、制动器及其之间的相互连接在动力变速器中的运动学配置。
背景技术
典型的现代多速自动变速器包括多个行星齿轮组件和选择地接合的摩擦离合器和制动器，从而实现多种前进速度比或传动比和倒档。
发明内容
一种动力变速器包含输入端、输出端、行星齿轮组和第二行星齿轮组，该行星齿轮组包括第一太阳齿轮、第一环形齿轮、可驱动地连接于输入端的第一托架、支承在第一托架上并与第一太阳齿轮啮合的第一小齿轮、支承在第一托架上并与第一环形齿轮和第一小齿轮啮合的第二小齿轮，该第二行星齿轮组包括第二太阳齿轮、第三太阳齿轮、可驱动地连接于输出端的第二环形齿轮、第二托架、支承在第二托架上并与第二太阳齿轮和第二环形齿轮啮合的第三小齿轮、支承在第二托架上并与第三太阳齿轮和第三小齿轮啮合的第四小齿轮。
变速器使用六个控制元件——四个离合器和两个制动器——产生八个前进档，每个档位中，三个控制元件啮合，三个控制元件解离。因此，与在每个档位中有四个控制元件解离的变速器相比，存在开放离合器旋转损失上的优势的可能性。
变速器提供多种方式以实现在第六档位直接的1∶1的速度比，从而增加了能够通过单个控制元件开启/关闭开关转换至第六档以及从第六档移出的档位的数量。
优选实施例的适用范围将通过下文的具体说明、权利要求书和附图而变得显而易见。应当理解，尽管表明了本发明的优选实施例，但是说明和具体示例仅以说明性的方式给出。对本领域技术人员来说，对所述实施例和示例所做出的变化和改进将是显而易见的。
附图说明
通过参考以下说明以及附图将使本发明更容易理解，其中：
图1是多速变速器的运动学配置的示意图；
图2是图1所示变速器的齿轮和小齿轮的优选齿数的列表；
图3是示出了当齿轮具有图2所示的齿数时图1所示的离合器的状态和产生的变速器速度比的列表；
图4是多速变速器的运动学配置的示意图；
图5是图4所示变速器的齿轮和小齿轮的优选齿数的列表；
图6是示出了当齿轮具有图5所示的齿数时图4所示的离合器的状态和产生的变速器速度比的列表；
图7是多速变速器的运动学配置的示意图；
图8是图7所示变速器的齿轮和小齿轮的优选齿数的列表；
图9是示出了当齿轮具有图8所示的齿数时图7所示的离合器的状态和产生的变速器速度比的列表；
图10是多速变速器的运动学配置的示意图；
图11是图10所示变速器的齿轮和小齿轮的优选齿数的列表；和
图12是示出了当齿轮具有图11所示的齿数时图10所示的离合器的状态和产生的变速器速度比的列表。
具体实施方式
根据第一个实施例的变速器8示意性示出于图1中。车辆发动机优选通过变矩器驱动输入轴10。输出轴12优选通过差速器驱动车轮。
双行星周转齿轮组(dual planetary，epicyclic gearset)20包括具有外齿轮齿的太阳齿轮22、具有内齿轮齿的环形齿轮24、固定于输入轴10的行星托架26以及旋转支承在托架26上的两组行星小齿轮28、29——小齿轮28啮合太阳齿轮22，小齿轮29啮合环形齿轮24和小齿轮28。
拉维奈尔赫行星齿轮组(Ravigneaux epicyclic gearset)40包括具有外齿轮齿的太阳齿轮42、具有外齿轮齿的太阳齿轮44、具有内齿轮齿的环形齿轮46、行星托架48、旋转支承于托架48上并与太阳齿轮42、小齿轮52和环形齿轮46啮合的一组行星小齿轮50、旋转支承于托架48上并与太阳齿轮44和小齿轮50啮合的一组行星小齿轮52。
托架26直接与输入轴10连接。环形齿轮46直接与变速器的输出轴12连接。
四个旋转离合器——优选为多片摩擦离合器——将旋转元件彼此连接，以使得当施加液压压力给控制每个离合器的液压伺服器时，该旋转元件作为一个单元旋转。离合器56选择性地将环形齿轮24连接于太阳齿轮44。离合器58选择性地将环形齿轮24连接于太阳齿轮42。离合器60选择性地将太阳齿轮22连接于太阳齿轮42。离合器64选择性地将托架48连接于输入轴10。
当施加液压压力给控制制动器的液压伺服器时，两个制动器——优选为多片摩擦制动器——将旋转元件保持在变速器箱54上以阻止旋转。制动器62选择性地阻止托架48旋转。制动器66选择性地阻止太阳齿轮22旋转。
图1中的齿轮和小齿轮的建议齿数示出于图2中。
图3示出了八个前进档速比中的每个、倒档速比、离合器状态10产生的供选择的倒档速比的离合器和制动器状态，以及示出了产生1.000的变速器齿轮速比的附加的离合器状态11-13。
为了将车辆从静置于一档启动，施加液压压力以接合离合器56、离合器60和制动器62，而其它所有的制动器和离合器解离。
为了从一档转换为二档，解离离合器60，接合制动器66，离合器56和制动器62保持接合，并且其它所有的制动器和离合器保持解离。
为了从二档转换为三档，解离制动器62，接合离合器60，离合器56和制动器66保持接合，并且其它所有的制动器和离合器保持解离。
为了从三档转换为四档，解离离合器60，接合离合器58，离合器56和制动器66保持接合，并且其它所有的制动器和离合器保持解离。
为了从四档转换为五档，解离离合器58，接合离合器64，离合器56和制动器66保持接合，并且其它所有的制动器和离合器保持解离。
为了从五档转换为六档，解离制动器66，接合离合器58，离合器56和离合器64保持接合，并且其它所有的制动器和离合器保持解离。在一档至六档的操作中离合器56始终保持接合。
为了从六档转换为七档，解离离合器56，接合制动器66，离合器58和离合器64保持接合，并且其它所有的制动器和离合器保持解离。
为了从七档转换为八档，解离离合器58，接合离合器60，制动器66和离合器64保持接合，并且其它所有的制动器和离合器保持解离。
通过应用离合器58、制动器62和制动器66选择倒档，同时解离其它所有的制动器和离合器。
变速器8有第十状态，其中离合器58、离合器60和制动器62接合，以产生-2.00的齿轮速比；第十一状态，其中，离合器56、离合器58和离合器60接合，以产生1.00的齿轮速比；第十二状态，其中，离合器56、离合器60和离合器64接合，以产生1.00的齿轮速比；以及第十三状态，其中，离合器58、离合器60和离合器64接合，以产生1.00的传动齿轮速比。
图4是第二个实施例的示意图，包含变速器70，除了将行星齿轮组20替换为齿轮组72以外，变速器70具有和变速器8相同的运动学配置，齿轮组72是简单的行星齿轮组，包括小齿轮托架74和支承在托架上并与太阳齿轮22和环形齿轮24啮合的小齿轮76。输入轴10固定至环形齿轮24，托架74连接到离合器56和58，以及太阳齿轮22连接至制动器66和离合器60。
图4中的齿轮和小齿轮的优选齿数示出于图5中。
四个旋转离合器——优选为多片摩擦离合器——将旋转元件彼此连接，以使得当施加液压压力给控制每个离合器的液压伺服器时，该旋转元件作为一个单元旋转。离合器56选择性地将托架74连接于太阳齿轮44。离合器58选择性地将托架74连接于太阳齿轮42。离合器60选择性地将太阳齿轮22连接于太阳齿轮42。离合器64选择性地将托架48连接于输入轴10。
当施加液压压力给控制每个制动器的液压伺服器时，两个制动器——优选为多片摩擦制动器——将旋转元件保持在变速器箱54上以阻止旋转。制动器62选择性地阻止托架48旋转。制动器66选择性地阻止太阳齿轮22旋转。
图6示出了八个前进档速比中的每个、倒档速比、离合器状态10产生的供选择的倒档速比的离合器和制动器状态，以及示出了产生1.000的变速器齿轮速比的附加的离合器状态11-13。变速器70有第十状态，其中离合器58、离合器60和制动器62接合，以产生-1.800的齿轮速比；第十一状态，其中，离合器56、离合器58和离合器60接合，以产生1.00的齿轮速比；第十二状态，其中，离合器56、离合器60和离合器64接合，以产生1.00的齿轮速比；以及第十三状态，其中，离合器58、离合器60和离合器64接合，以产生1.00的齿轮速比。
图7是第三个实施例的示意图，包含变速器80，除了将拉维奈尔赫齿轮组40重新配置以改变β比(beta ratio)以外，变速器80具有和变速器8相同的运动学配置，因此，产生优选的级进(step progression)。
变速器80的拉维奈尔赫齿轮组82包括具有外齿轮齿的太阳齿轮84、具有外齿轮齿的太阳齿轮86、具有内齿轮齿的环形齿轮88、行星托架90、旋转支承在托架90上并与太阳齿轮86啮合的一组行星小齿轮92、以及旋转支承在托架90上并与太阳齿轮84、小齿轮92和环形齿轮88啮合的一组行星小齿轮94。
图7中的齿轮和小齿轮的优选齿数示出于图8中。
四个旋转离合器——优选为多片摩擦离合器——将旋转元件彼此连接，以使得当施加液压压力给控制每个离合器的液压伺服器时，该旋转元件作为一个单元旋转。离合器56选择性地将环形齿轮24连接于太阳齿轮86。离合器58选择性地将环形齿轮24连接于太阳齿轮84。离合器60选择性地将太阳齿轮22连接于太阳齿轮84。离合器64选择性地将托架90连接于输入轴10。
当施加液压压力给控制每个制动器的液压伺服器时，两个制动器——优选为多片摩擦制动器——将旋转元件保持在变速器箱54上以阻止旋转。制动器62选择性地阻止托架90旋转。制动器66选择性地阻止太阳齿轮22旋转。
图9示出了八个前进档速比中的每个、倒档速比、离合器状态10产生的供选择的倒档速比的离合器和制动器状态，以及示出了产生1.000的变速器齿轮速比的附加的离合器状态11-13。变速器80有第十状态，其中离合器58、离合器60和制动器62接合，以产生-2.429的齿轮速比；第十一状态，其中，离合器56、离合器58和离合器60接合，以产生1.00的齿轮速比；第十二状态，其中，离合器56、离合器60和离合器64接合，以产生1.00的齿轮速比；以及第十三状态，其中，离合器58、离合器60和离合器64接合，以产生1.00的齿轮速比。
图10是第四个实施例的示意图，包含变速器100。除了轴向地调换了太阳齿轮84、太阳齿轮86、环形齿轮88以及小齿轮94以外，拉维奈尔赫齿轮组82与图7中的拉维奈尔赫齿轮组相同。
双行星周转齿轮组101包括具有外齿轮齿且固定在输入轴10上的太阳齿轮102；具有内齿轮齿且连接于离合器56、58上的环形齿轮104；连接于制动器66和离合器60上的行星托架106，以及旋转支承在托架106上的两组行星小齿轮108、110——小齿轮108啮合太阳齿轮102，小齿轮110啮合环形齿轮104和小齿轮108。
图10中的齿轮和小齿轮的优选齿数示出于图11中。
四个旋转离合器——优选为多片摩擦离合器——将旋转元件彼此连接，以使得当施加液压压力给控制每个离合器的液压伺服器时，该旋转元件作为一个单元旋转。离合器56选择性地将环形齿轮104连接于太阳齿轮86。离合器58选择性地将环形齿轮104连接于太阳齿轮84。离合器60选择性地将托架106连接于太阳齿轮84。离合器64选择性地将托架90连接于输入轴10。
当施加液压压力给控制每个制动器的液压伺服器时，两个制动器——优选为多片摩擦制动器——将旋转元件保持在变速器箱54上以阻止旋转。制动器62选择性地阻止托架90旋转。制动器66选择性地阻止托架106旋转。
图12示出了八个前进档速比中的每个、倒档速比、离合器状态10产生的供选择的倒档速比的离合器和制动器状态，以及示出了产生1.000的变速器齿轮速比的附加的离合器状态11-13。变速器100有第十状态，其中离合器58、离合器60和制动器62接合，以产生-2.429的齿轮速比；第十一状态，其中，离合器56、离合器58和离合器60接合，以产生1.00的齿轮速比；第十二状态，其中，离合器56、离合器60和离合器64接合，以产生1.00的齿轮速比；以及第十三状态，其中，离合器58、离合器60和离合器64接合，以产生1.00的齿轮速比。
根据专利法规的规定，已经说明了优选的实施例。然而，应当注意到，还可以实施不同于具体说明和描述的另外的实施例。

Claims (7)

1.一种动力变速器(8)，其特征在于，包含：
输入端(10)；
输出端(12)；
行星齿轮组，包括：
第一太阳齿轮(22)；
第一环形齿轮(24)；
可驱动地连接于输入端(10)的第一托架(26)；
支承在第一托架上并与第一太阳齿轮啮合的第一小齿轮(28)；
支承在第一托架上并与第一环形齿轮和第一小齿轮啮合的第二小齿轮(24)；
第二行星齿轮组，包括：
第二太阳齿轮(42)；
第三太阳齿轮(44)；
可驱动地连接于输出端的第二环形齿轮(46)；
第二托架(48)；
支承在第二托架上并与第二太阳齿轮和第二环形齿轮啮合的第三小齿轮(50)；
支承在第二托架上并与第三太阳齿轮和第三小齿轮啮合的第四小齿轮(52)；
可释放地连接第一环形齿轮和第三太阳齿轮(44)的第一离合器(56)；
可释放地连接第一环形齿轮和第二太阳齿轮(42)的第二离合器(58)；
可释放地阻止第二托架(48)旋转的第一制动器(62)；
可释放地阻止第一太阳齿轮(22)旋转的第二制动器(66)；
可释放地连接第一太阳齿轮(22)和第二太阳齿轮(42)的第三离合器(60)；
可释放地连接第二托架(48)和输入端的第四离合器(64)。
2.根据权利要求1所述的动力变速器，其特征在于，变速器产生的每个前进档和倒档是通过其中三个离合器和制动器的同时接合以及其中三个离合器和制动器的同时解离产生的。
3.一种动力变速器(70)，其特征在于，包含：
输入端(10)；
输出端(12)；
行星齿轮组，包括：
第一太阳齿轮(22)；
可驱动地连接于输入端(10)的第一环形齿轮(24)；
第一托架(74)；
支承在第一托架上并与第一太阳齿轮和第一环形齿轮啮合的第一小齿轮(76)；
第二行星齿轮组，包括：
第二太阳齿轮(42)；
第三太阳齿轮(44)；
可驱动地连接于输出端的第二环形齿轮(46)；
第二托架(48)；
支承在第二托架上并与第二太阳齿轮和第二环形齿轮啮合的第二小齿轮(50)；
支承在第二托架上并与第三太阳齿轮和第二小齿轮啮合的第三小齿轮(52)；
可释放地连接第一托架和第三太阳齿轮(44)的第一离合器(56)；
可释放地连接第一托架和第二太阳齿轮(42)的第二离合器(58)；
可释放地阻止第二托架(48)旋转的第一制动器(62)；
可释放地阻止第一太阳齿轮(22)旋转的第二制动器(66)；
可释放地连接第一太阳齿轮(22)和第二太阳齿轮(42)的第三离合器(60)；
可释放地连接第二托架(48)和输入端的第四离合器(64)。
4.根据权利要求3所述的动力变速器，其特征在于，变速器产生的每个前进档和倒档是通过其中三个离合器和制动器的同时接合以及其中三个离合器和制动器的同时解离产生的。
5.一种动力变速器(80)，其特征在于，包含：
输入端(10)；
输出端(12)；
行星齿轮组，包括：
第一太阳齿轮(22)；
第一环形齿轮(24)；
可驱动地连接于输入端(10)的第一托架(26)；
支承在第一托架上并与第一太阳齿轮啮合的第一小齿轮(28)；
支承在第一托架上并与第一环形齿轮和第一小齿轮啮合的第二小齿轮(29)；
第二行星齿轮组，包括：
第二太阳齿轮(84)；
第三太阳齿轮(86)；
可驱动地连接于输出端的第二环形齿轮(88)；
第二托架(90)；
支承在第二托架上并与第三太阳齿轮啮合的第三小齿轮(92)；
支承在第二托架上并与第二太阳齿轮、第三小齿轮和第二环形齿轮啮合的第四小齿轮(94)；
可释放地连接第一环形齿轮和第三太阳齿轮(86)的第一离合器(56)；
与第一离合器相邻并且可释放地连接第一环形齿轮和第二太阳齿轮(84)的第二离合器(58)；
可释放地阻止第二托架(90)旋转的第一制动器(62)；
可释放地阻止第一太阳齿轮(22)旋转的第二制动器(66)；
可释放地连接第一太阳齿轮(22)和第二太阳齿轮(84)的第三离合器(60)；
可释放地连接第二托架(90)和输入端的第四离合器(64)。
6.根据权利要求5所述的动力变速器，其特征在于，变速器产生的每个前进档和倒档是通过其中三个离合器和制动器的同时接合以及其中三个离合器和制动器的同时解离产生的。
7.一种动力变速器(100)，其特征在于，包含：
输入端(10)；
输出端(12)；
行星齿轮组，包括：
可驱动地连接于输入端(10)的第一太阳齿轮(102)；
第一环形齿轮(104)；
第一托架(106)；
支承在第一托架上并与第一太阳齿轮啮合的第一小齿轮(108)；
支承在第一托架上并与第一环形齿轮和第一小齿轮啮合的第二小齿轮；
第二行星齿轮组，包括：
第二太阳齿轮(84)；
第三太阳齿轮(86)；
可驱动地连接于输出端的第二环形齿轮(88)；
第二托架(90)；
支承在第二托架上并与第三太阳齿轮啮合的第三小齿轮(92)；
支承在第二托架上并与第二太阳齿轮、第三小齿轮和第二环形齿轮啮合的第四小齿轮(94)；
可释放地连接第一环形齿轮和第三太阳齿轮(86)的第一离合器(56)；
与第一离合器相邻并且可释放地连接第一环形齿轮和第二太阳齿轮(84)的第二离合器(58)；
可释放地阻止第二托架(90)旋转的第一制动器(62)；
可释放地阻止第一托架(106)旋转的第二制动器(66)；
可释放地连接第一托架(106)和第二太阳齿轮(84)的第三离合器(60)；
可释放地连接第二托架(90)和输入端的第四离合器(64)。
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