CN103968016A - 多级变速器 - Google Patents

Abstract

公开了一种多级变速器。一系列变速器齿轮传动装置通过多种组合选择性接合三个换档元件而产生多达九个前进档和一个倒档传动比。每种公开的变速器包括四个行星齿轮组和六个元件。该齿轮传动装置中的两者具有在径向上分开并特别适于需要减小轴向长度的应用的行星齿轮组。

Description

多级变速器

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的自动变速器领域。更具体地，本发明涉及在动力传输中齿轮、离合器的设置以及它们之间的相互连接。

背景技术

很多车辆在宽范围的车速（包括向前和向后移动两者）下使用。然而，某些类型的发动机只能在较窄的速度范围内高效运转。所以，能以多个传动比（speed ratio）高效传输动力的变速器被频繁使用。当车辆处于较低车速时，变速器通常以高传动比运转使得用于改善加速的发动机扭矩倍增。当车辆处于较高车速时，变速器以低传动比运转以允许与安静、燃料高效巡航关联的发动机转速。通常，变速器有安装至车辆结构的壳体、通过发动机曲轴驱动的输入轴以及通常经由差速器总成驱动车轮的输出轴，该差速器总成允许车辆转弯时左轮和右轮的转速稍微不同。

发明内容

在第一实施例中，变速器包括配置用于在输入轴和输出轴之间选择性建立九个前进档和一个倒档传动比的第一齿轮传动装置、第二齿轮传动装置和第三齿轮传动装置、第一离合器以及第一制动器和第二制动器。第一齿轮传动装置选择性约束第二轴的转速落在输入轴和第四轴的转速之间。第二齿轮传动装置固定约束第三轴的转速落在第二轴和第四轴的转速之间。第三齿轮传动装置选择性约束输出轴的转速落在零和第三轴的转速之间并且选择性约束输入轴的转速落在第三轴和输出轴的转速之间。第一离合器选择性连接输入轴和第二轴。第一制动器和第二制动器分别选择性地保持第二轴和第四轴不旋转。

在第二实施例中，变速器包括配置用于在输入轴和输出轴之间选择性建立九个前进档和一个倒档传动比的第一齿轮传动装置、第二齿轮传动装置和第三齿轮传动装置、第一离合器以及第一制动器。第一齿轮传动装置选择性约束第三轴的转速落在零和第二轴的转速之间并且选择性约束第二轴的转速落在输入轴和第三轴的转速之间。第二齿轮传动装置选择性约束输出轴的转速落在零和第三轴的转速之间。第三齿轮传动装置选择性约束输入轴的转速落在第三轴和输出轴的转速之间。第一离合器选择性连接输入轴和第二轴。第一制动器选择性保持第二轴不旋转。

在第三实施例中，变速器包括配置用于在输入轴和输出轴之间选择性建立九个前进档和一个倒档传动比的第一齿轮传动装置、第二齿轮传动装置和第三齿轮传动装置、第一离合器和第二离合器以及第一制动器。第一齿轮传动装置固定约束第二轴的转速落在第一轴和第三轴的转速之间。第二齿轮传动装置选择性约束第三轴的转速落在零和第一轴的转速之间。第三齿轮传动装置选择性约束输出轴的转速落在零和第三轴的转速之间并且选择性约束输入轴的转速落在第三轴和输出轴的转速之间。第一离合器和第二离合器分别将输入轴选择性连接至第二轴和第一轴。第一制动器选择性保持第二轴不旋转。

根据本发明的一个实施例，第三齿轮传动装置包含：第五和第六轴；第三制动器，配置用于选择性保持第六轴不旋转；第三离合器，配置用于选择性连接输入轴和第五轴；其中，所述输出轴被固定约束为以第三轴和第六轴的转速之间的转速旋转，并且第五轴被约束为以第三轴和输出轴的转速之间的转速旋转。

在第四实施例中，变速器包括配置用于在输入轴和输出轴之间选择性建立九个前进档和一个倒档传动比的第一齿轮传动装置、第二齿轮传动装置和第三齿轮传动装置、第一离合器以及第一制动器和第二制动器。第一齿轮传动装置选择性约束第三轴的转速落在输入轴和第四轴的转速之间。第二齿轮传动装置固定约束第三轴的转速落在第二轴和第四轴的转速之间。第三齿轮传动装置选择性约束输出轴的转速落在零和第三轴的转速之间并且选择性约束输入轴的转速落在第三轴和输出轴的转速之间。第一离合器选择性连接输入轴和第二轴。第一制动器和第二制动器分别选择性保持第二和第四轴不旋转。

在第五实施例中，变速器包括配置用于在输入轴和输出轴之间选择性建立九个前进档和一个倒档传动比的第一齿轮传动装置、第二齿轮传动装置和第三齿轮传动装置、第一离合器和第二离合器以及第一制动器。第一齿轮传动装置选择性约束第二轴的转速落在零和第一轴的转速之间。第二齿轮传动装置固定约束第二轴的转速落在第一轴和第三轴的转速之间。第三齿轮传动装置选择性约束输出轴的转速落在零和第三轴的转速之间并且选择性约束输入轴的转速落在第三轴和输出轴的转速之间。第一离合器和第二离合器将输入轴分别选择性连接至第二和第一轴。第一制动器选择性保持第二轴不旋转。

在第六实施例中，变速器包括配置用于在输入轴和输出轴之间选择性建立九个前进档和一个倒档传动比的第一齿轮传动装置、第二齿轮传动装置和第三齿轮传动装置、第一离合器和第三离合器以及第一制动器。第一齿轮传动装置选择性约束第三轴的转速落在零和第二轴的转速之间并且选择性约束第二轴的转速落在输入轴和第三轴的转速之间。第二齿轮传动装置选择性约束第五轴的转速落在零和第三轴的转速之间。第三齿轮传动装置固定约束第五轴的转速落在第三轴和输出轴的转速之间。第一离合器和第三离合器分别将输入轴选择性连接至第二和第五轴。第一制动器选择性保持第二轴不旋转。

根据本发明的一个方面，提供一种变速器，包含：输入轴、输出轴以及第二轴、第三轴和第四轴；第一齿轮传动装置，配置用于选择性约束第三轴以输入轴和第四轴的转速之间的转速旋转；第二齿轮传动装置，配置用于固定约束第三轴以第四轴和第二轴的转速之间的转速旋转；第三齿轮传动装置，配置用于选择性约束输出轴以零和第三轴的转速之间的转速旋转并选择性约束输入轴以第三轴和输出轴的转速之间的转速旋转；第一离合器，配置用于选择性连接输入轴和第二轴；第一制动器，配置用于选择性保持第二轴不旋转；以及第二制动器，配置用于选择性保持第四轴不旋转。

根据本发明的一个实施例，第一齿轮传动装置包含：第一简单行星齿轮组，第一简单星齿轮组具有第一中心齿轮、固定连接至第四轴的第一环形齿轮、固定连接至第三轴的第一行星齿轮架、以及支撑在第一行星齿轮架上旋转并与第一中心齿轮和第一环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；以及第二离合器，配置用于选择性连接输入轴和第一中心齿轮。

根据本发明的一个实施例，第二齿轮传动装置包括简单的第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组具有固定连接至第四轴的第二中心齿轮、固定连接至第二轴的第二环形齿轮、固定连接至第三轴的第二行星齿轮架、以及支撑在第二行星齿轮架上旋转并与第二中心齿轮和第二环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮。

根据本发明的一个实施例，第二中心齿轮在径向上位于第一环形齿轮的外侧。

根据本发明的一个实施例，第三齿轮传动装置包含：第五和第六轴；第三制动器，配置用于选择性保持第六轴不旋转；第三离合器，配置用于选择性连接输入轴和第五轴；其中，输出轴被固定约束为以第三轴和第六轴的转速之间的转速旋转并且其中第五轴被固定约束为以第三轴和输出轴的转速之间的转速旋转。

根据本发明的一个实施例，第三齿轮传动装置包含：简单的第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组具有第三中心齿轮、固定连接至第三轴的第三环形齿轮、第三行星齿轮架、以及支撑在第三行星齿轮架上旋转并与第三中心齿轮和第三环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；以及简单的第四行星齿轮组，所述第四行星齿轮组具有固定连接至第三环形齿轮的第四中心齿轮、固定连接至输出轴的第四环形齿轮、固定连接至第三行星齿轮架的第四行星齿轮架、以及支撑在第四行星齿轮架上旋转并与第四中心齿轮和第四环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；第三制动器，配置用于选择性保持第三中心齿轮不旋转；以及第三离合器，配置用于选择性连接输入轴至第三行星齿轮架和第四行星齿轮架。

根据本方面的另一方面，提供一种变速器，包含：输入轴、输出轴以及第一轴、第二轴和第三轴；第一齿轮传动装置，配置用于选择性约束第二轴以零和第一轴的转速之间的转速旋转；第二齿轮传动装置，配置用于固定约束第二轴以第一轴和第三轴的转速之间的转速旋转；第三齿轮传动装置，配置用于选择性约束输出轴以零和第三轴的转速之间的转速旋转、并选择性约束输入轴以第三轴和输出轴的转速之间的转速旋转；第一离合器，配置用于选择性连接输入轴和第二轴；第二离合器，配置用于选择连接输入轴和第一轴；以及第一制动器，配置用于选择性保持第二轴不旋转。

根据本发明的一个实施例，第一齿轮传动装置包含：简单的第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组具有第一中心齿轮、固定连接至第一轴的第一环形齿轮、固定连接至第二轴的第一行星齿轮架、以及支撑在第一行星齿轮架上旋转并与第一中心齿轮和第一环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；以及第二制动器，配置用于选择性保持第一中心齿轮不旋转。

根据本发明的一个实施例，第二齿轮传动装置包含简单的第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组具有固定连接至第一轴的第二中心齿轮、固定连接至第三轴的第二环形齿轮、固定连接至第二轴的第二行星齿轮架、以及支撑在第二行星齿轮架上旋转并与第二中心齿轮和第二环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮。

根据本发明的一个实施例，第二中心齿轮在径向上位于第一环形齿轮外侧。

根据本发明的一个实施例，第三齿轮传动装置包含：第五和第六轴；第三制动器，配置用于选择性保持第六轴不旋转；第三离合器，配置用于选择性连接输入轴和第五轴；其中，输出轴被固定约束为以第三轴和第六轴的转速之间的转速旋转并且其中第五轴被固定约束为以第三轴和输出轴的转速之间的转速旋转。

根据本发明的一个实施例，第三齿轮传动装置包含：简单的第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组具有第三中心齿轮、固定连接至第三轴的第三环形齿轮、第三行星齿轮架、以及支撑在第三行得到齿轮架上旋转与第三中心齿轮和第三环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；以及简单的第四行星齿轮组，所述第四行星齿轮组具有固定连接至第三环形齿轮的第四中心齿轮、固定连接至输出轴的第四环形齿轮、固定连接至第三行星齿轮架的第四行星齿轮架、以及支撑在第四行星齿轮架上旋转并与第四中心齿轮和第四环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；第三制动器，配置用于选择性保持第三中心齿轮不旋转；以及第三离合器，配置用于选择性连接输入轴至第三行星齿轮架和第四行星齿轴架。

根据本方面的又一方面，提供一种变速器，包含：输入轴、输出轴以及第二轴、第三轴和第五轴；第一齿轮传动装置，配置用于选择性约束第二轴以输入轴和第三轴的转速之间的转速旋转、并选择性约束第三轴以零和第二轴的转速之间的转速旋转；第二齿轮传动装置，配置用于选择性约束第五轴以零和第三轴的转速之间的转速旋转；第三齿轮传动装置，配置用于固定约束第五轴以第三轴和输出轴的转速之间的转速旋转；第一离合器，配置用于选择性连接输入轴和第二轴；第一制动器，配置用于选择性保持第二轴不旋转；以及第三离合器，配置用于选择性连接输入轴和第五轴。

根据本发明的一个实施例，第二齿轮传动装置包含：简单的第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组具有第二中心齿轮、固定连接至第三轴的第二环形齿轮、固定连接至第五轴的第二行星齿轮架、以及支撑在第二行星齿轮架上旋转并与第二中心齿轮和第二环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；以及第三制动器，配置用于选择性保持第二中心齿轮不旋转。

根据本发明的一个实施例，第三齿轮传动装置包含简单的第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组具有固定连接至第二环形齿轮的第三中心齿轮、固定连接至输出轴的第三环形齿轮、固定连接至第五轴的第三行星齿轮架、以及支撑在第三行星齿轮架上旋转并与第三中心齿轮和第三环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮。

根据本发明的一个实施例，第一齿轮传动装置包含：第一轴和第四轴；第二制动器，配置用于选择性保持第四轴不旋转；第二离合器，配置用于选择性连接输入轴和第一轴；并且其中，第二轴被固定约束为以第一轴和第三轴的转速之间的转速旋转并且其中第三轴被固定约束为以第二轴和第四轴的转速之间的转速旋转。

根据本发明的一个实施例，第三中心齿轮在径向上位于第二环形齿轮外侧。

根据本发明的一个实施例，变速器进一步包含：固定连接至输出轴的输出元件；其中，第二齿轮传动装置在轴向上位于第一齿轮传动装置和输出元件之间。

根据本发明的一个实施例，变速器进一步包含：固定连接至输出轴的输出元件；其中，输出元件在轴向上位于第一齿轮传动装置和第二齿轮传动装置之间。

附图说明

图1是第一变速器齿轮传动装置的示意图；

图2是对应于第一变速器齿轮传动装置的杠杆（lever）图；

图3是对应于图2的杠杆图的第二变速器齿轮传动装置的示意图；

图4是同样对应于图2的杠杆图的第三变速器齿轮传动装置的示意图；

图5是同样对应于图2的杠杆图的第四变速器齿轮传动装置的示意图。

具体实施方式

本说明书描述了本发明的实施例。然而，应理解公开的实施例仅为示例，其可以以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。所以，此处所公开的具体结构和功能细节不应解释为限定，而仅为教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。本领域内的技术人员应理解，参考任一附图说明和描述的多个特征可与一个或多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本发明的教导一致的特征的多种组合和变型可能希望用于特定应用或实施。

齿轮传动装置是配置用于在旋转元件之间施加特定转速关系的旋转元件和换档元件的集合。无论任何换档元件的状态怎样，都可以施加称为固定转速关系的一些转速关系。只有当特定的换档元件完全接合时才施加称为选择性转速关系的其它转速关系。离散传动比变速器具有在输入轴和输出轴之间选择性施加多个传动比的齿轮传动装置。

如果一组旋转元件被约束以在所有工况中整体旋转，则这组旋转元件彼此固定连接。可通过花键连接、焊接、压装、普通固体机加工或其它方式固定连接旋转元件。可以出现固定连接的元件之间转动角位移的轻微变化，比如由于冲击或轴柔性（shaft compliance）导致的位移。彼此之间全部固定连接的一个或多个旋转元件可以称为轴。相反，每当换档元件完全接合而换档元件约束旋转元件以整体旋转时，可通过换档元件选择性连接两个旋转元件并且在至少一些其它工况中它们以不同的转速自由旋转。通过选择性连接至壳体而保持旋转元件不旋转的换档元件称为制动器。选择性将两个或多个旋转元件彼此连接的换档元件称为离合器。换档元件可以是主动控制的装置（比如液压或电动驱动的离合器或制动器）或者可以是被动装置（比如单向离合器或制动器）。

图1概要地说明了示例变速器。变速器利用四个简单行星齿轮组30、40、50和60。行星齿轮架32绕中心轴旋转并支撑一组行星齿轮34使得行星齿轮相对于行星齿轮架旋转。行星齿轮的外部轮齿与中心齿轮36的外部轮齿以及与环形齿轮38的内部轮齿啮合。简单的行星齿轮组是一种施加固定转速关系的齿轮传动装置的类型。齿轮架的转速被约束在中心齿轮的转速和环形齿轮的转速之间（该关系定义为包括所有三者以相同速度旋转的状况）。更具体地，齿轮架的转速是通过每个齿轮的齿数确定的权重因子而得出的中心齿轮的转速和环形齿轮转速的加权平均。通过其它类型的齿轮传动装置施加类似的固定转速关系。例如，双小齿轮行星齿轮组将环形齿轮的转速固定地约束为中心齿轮的转速和齿轮架的转速之间的加权平均。类似地构建齿轮组40、50和60。

表1列出了用于每个行星齿轮组的建议齿数比。

表1

环形齿轮38/中心齿轮36	1.80
		环形齿轮48/中心齿轮46	1.80
环形齿轮58/中心齿轮56	1.50
		环形齿轮68/中心齿轮66	2.00

在图1的变速器中，中心齿轮36固定连接至中心齿轮46，齿轮架32固定连接至环形齿轮48，齿轮架42固定连接至中心齿轮56和中心齿轮66，而输出轴12固定连接至齿轮架52和环形齿轮68。齿轮架32通过制动器18选择性保持不旋转而通过离合器24选择性连接至输入轴10。中心齿轮36和46通过制动器16选择性保持不旋转。输入轴10通过离合器22选择性连接至环形齿轮38而通过离合器20选择性连接至齿轮架62。环形齿轮58通过制动器26选择性保持不旋转。齿轮组30和离合器22的组合在齿轮架32、中心齿轮36和输入轴10之间选择性施加转速关系。特别地，每当离合器22接合时齿轮架32被约束为以输入轴10和中心齿轮36的转速之间的转速旋转。类似地，齿轮组60和离合器20选择性施加一转速关系，其中每当离合器20接合时输入轴10被约束为以输出轴12和中心齿轮66的转速之间的转速旋转。此外，齿轮组50和制动器26的组合选择性施加一转速关系，其中每当制动器26接合时输出轴12被约束为以零和中心齿轮56的转速之间的转速旋转。

如表2所示，换档元件中三者接合的组合在输入轴10和输出轴12之间建立九个前进传动比和一个倒档传动比。X指示换档元件需要用于建立传动比。（X）指示可以应用离合器但不是必需的。在第四档上，离合器20和制动器26建立输入轴10和输出轴12之间的动力流动路径。还可以应用剩下的换档元件的任何一者。应用离合器24确保通过仅接合一个换档元件并仅释放一个换档元件而完成从第四档的一阶和二阶换档。当齿轮组具有表1指示的齿数时，传动比具有表2中指示的值。

表2

16

18

20

22

24

26

传动比

阶梯比例

16

18

20

22

24

26

传动比

阶梯比例

倒车档

X

X

X

-3.89

64%

第一档

X

X

X

6.05

第二档

X

X

X

3.89

1.56

第三档

X

X

X

2.50

1.56

第四档

X

(X)

X

1.50

1.67

第五档

X

X

X

1.00

1.50

第六档

X

X

X

0.85

1.18

第七档

X

X

X

0.77

1.10

第八档

X

X

X

0.67

1.16

第九档

X

X

X

0.55

1.21

图2显示对应于图1的齿轮传动装置的杠杆图。杠杆72和74代表将四个轴的转速固定约束成线性关联的齿轮传动装置。环形齿轮38形成第一轴、齿轮架32和环形齿轮48的组合形成第二轴、齿轮架42以及中心齿轮56和66的组合形成第三轴、中心齿轮36和46的组合形成第四轴，齿轮架62形成第五轴，而环形齿轮58形成第六轴。存在可通过四节点杠杆（four nodelever）（比如杠杆72或74）代表的很多齿轮传动装置。任何一对行星齿轮组（其中第一齿轮组的两个旋转元件分别固定连接至第二齿轮组的两个旋转元件）可以施加通过四节点杠杆代表的线性速度关系。

对应于图2的杠杆图的任何齿轮传动装置可以施加多个选择性转速关系。杠杆72、制动器16和离合器22的组合选择性施加两个转速关系。当离合器22接合时第二轴被约束以输入轴10和第三轴的转速之间的转速旋转。当制动器16接合时第三轴被约束以零和第二轴的转速之间的转速旋转。杠杆74、制动器26和离合器20的组合选择性施加两个相似的转速关系。当离合器20接合时输入轴10被约束以第三轴和输出轴的转速之间的转速旋转。每当制动器16接合时输出轴被约束以零和第三轴的转速之间的转速旋转。

图3说明对应于图2的杠杆图的另一个示例变速器。该变速器利用四个简单行星齿轮组80、90、100和110。表3列出了用于每个行星齿轮组的建议齿数比。

表3

环形齿轮88/中心齿轮86

2.00

环形齿轮98/中心齿轮96	1.90
		环形齿轮108/中心齿轮106	2.00
环形齿轮118/中心齿轮116	1.50

中心齿轮86固定连接至中心齿轮96，环形齿轮88和齿轮架92固定连接至中心齿轮116，环形齿轮108固定连接至齿轮架112，而输出轴12固定连接至齿轮架102和环形齿轮118。齿轮架82通过制动器18选择性保持不旋转而通过离合器24选择性连接至输入轴10。环形齿轮98通过制动器16选择性保持不旋转。输入轴10通过离合器22选择性连接至中心齿轮86和96而通过离合器20选择性连接至环形齿轮108和齿轮架112。中心齿轮106通过制动器26选择性保持不旋转。当制动器16接合时齿轮组90和制动器16的组合选择性约束齿轮架92以零和中心齿轮96的转速之间的转速旋转。类似地，当制动器26接合时齿轮组100和制动器26的组合选择性约束输出轴12以零和环形齿轮108的转速之间的转速旋转。

图3的齿轮组80和90对应于图2的杠杆72。中心齿轮86和96的组合形成第一轴，齿轮架82形成第二轴，环形齿轮88、齿轮架92和中心齿轮116的组合形成第三轴，而环形齿轮98形成第四轴。图3的齿轮组100和110对应于图2的杠杆74。环形齿轮108和齿轮架112的组合形成第五轴，而中心齿轮106形成第六轴。

如表4显示的，离合器和制动器中三者接合的组合在输入轴10和输出轴12之间建立九个前进档传动比和一个倒档传动比。当齿轮组具有表3指示的齿数时，传动比具有表4中指示的值。

表4

16

18

20

22

24

26

传动比

阶梯比例

倒车档

X

X

X

-4.50

69%

第一档

X

X

X

6.53

第二档

X

X

X

3.68

1.78

第三档

X

X

X

2.25

1.63

第四档

X

(X)

X

1.50

1.50

第五档

X

X

X

1.00

1.50

第六档

X

X

X

0.80

1.26

第七档

X

X

X

0.70

1.14

	16	18	20	22	24	26	传动比	阶梯比例
									第八档	X	X	X				0.60	1.16
第九档		X	X	X			0.50	1.20

图4说明了对应于图2的杠杆图的第三示例变速器。变速器利用四个简单行星齿轮组120、130、140和150。为了减小变速器的轴向长度，齿轮组130在径向上位于齿轮组120外侧而齿轮组150在径向上位于齿轮组140的外侧。输出元件（该元件可以是齿轮或链轮）固定连接至输出轴12。该输出元件与另一轴线上的元件接合（未显示）以经由差速器总成传输动力至车轮。表5列出了用于每个行星齿轮组的建议齿数比。

表5

环形齿轮128/中心齿轮126	1.50
		环形齿轮138/中心齿轮136	1.80
环形齿轮148/中心齿轮146	1.80
		环形齿轮158/中心齿轮156	1.80

环形齿轮128固定连接至中心齿轮136，齿轮架122和齿轮架132固定连接至环形齿轮148和中心齿轮156，齿轮架142固定连接至齿轮架152，而输出轴12固定连接至环形齿轮158。环形齿轮138通过制动器18选择性保持不旋转而通过离合器24选择性连接至输入轴10。环形齿轮128和中心齿轮136通过制动器16选择性保持不旋转。输入轴10通过离合器22选择性连接至中心齿轮126而通过离合器20选择性连接至齿轮架142和152。中心齿轮146通过制动器26选择性不旋转。当离合器22接合时齿轮组120和离合器22的组合选择性约束齿轮架122以环形齿轮128和输入轴10的转速之间的转速旋转。类似地，当制动器26接合时齿轮组140和制动器26的组合选择性约束齿轮架142以零和环形齿轮148的转速之间的转速旋转。

图4的齿轮组120和130对应于图2的杠杆72。中心齿轮126形成第一轴，环形齿轮138形成第二轴，齿轮架122、齿轮架132、环形齿轮148和中心齿轮156的组合形成第三轴，而环形齿轮128和中心齿轮136的组合形成第四轴。图5的齿轮组140和150对应于图2的杠杆74。齿轮架142和齿轮架152的组合形成第五轴，而中心齿轮146形成第六轴。

如表6显示的，离合器和制动器中的三者接合的组合在输入轴10和输出轴12之间建立九个前进档传动比和一个倒档传动比。当齿轮组具有表5中指示的齿数时，传动比具有表6指示的值。

表6

16

18

20

22

24

26

传动比

阶梯比例

倒车档

X

X

X

-3.83

61%

第一档

X

X

X

6.30

第二档

X

X

X

3.75

1.68

第三档

X

X

X

2.25

1.68

第四档

X

(X)

X

1.45

1.56

第五档

X

X

X

1.00

1.45

第六档

X

X

X

0.82

1.22

第七档

X

X

X

0.74

1.11

第八档

X

X

X

0.64

1.15

第九档

X

X

X

0.53

1.21

图5说明了对应于图2的杠杆图的第四示例变速器。变速器利用四个简单行星齿轮组160、170、140和150。为了减小变速器的轴向长度，齿轮组170在径向上位于齿轮组160的外侧而齿轮组150在径向上位于齿轮组140的外侧。输出元件（该元件可以是齿轮或链轮）固定连接至输出轴12。输出元件与另一轴线上的元件接合（未显示）以经由差速器总成传输动力至车轮。表7列出用于每个行星齿轮组的建议齿数。

表7

环形齿轮128/中心齿轮126	1.50
		环形齿轮138/中心齿轮136	1.80
环形齿轮148/中心齿轮146	1.80
		环形齿轮158/中心齿轮156	1.80

环形齿轮168固定连接至中心齿轮176，齿轮架162固定连接至齿轮架172，环形齿轮178固定连接至环形齿轮148和中心齿轮156，齿轮架142固定连接至齿轮架152，而输出轴12固定连接至环形齿轮158。齿轮架162和172通过制动器18选择性保持不旋转而通过离合器24选择性连接至输入轴10。中心齿轮166通过制动器16选择性保持不旋转。输入轴10通过离合器22选择性连接至环形齿轮168和中心齿轮176而通过离合器20选择性连接至齿轮架142和152。中心齿轮146通过制动器26选择性保持不旋转。当制动器16接合时齿轮组160和制动器16的组合选择性约束齿轮架162以零和环形齿轮168的转速之间的转速旋转。类似地，当制动器26接合时齿轮组140和制动器26的组合选择性约束齿轮架142以零和环形齿轮148的转速之间的转速旋转。

图5的齿轮组160和170对应于图2的杠杆72。环形齿轮168和中心齿轮176的组合形成第一轴。齿轮架162和齿轮架172的组合形成第二轴，环形齿轮178、环形齿轮148和中心齿轮156的组合形成第三轴，而中心齿轮166形成第四轴。图5的齿轮组140和150对应于图2的杠杆74。齿轮架142和齿轮架152的组合形成第五轴，而中心齿轮146形成第六轴。

如表8显示的，离合器或制动器中三者接合的组合在输入轴10和输出轴12之间建立九个前进档传动比和一个倒档传动比。当齿轮组具有表7指示的齿数时，传动比具有表8指示的值。

表8

16

18

20

22

24

26

传动比

阶梯比例

倒车档

X

X

X

-3.38

61%

第一档

X

X

X

5.56

第二档

X

X

X

3.57

1.56

第三档

X

X

X

2.25

1.59

第四档

X

(X)

X

1.45

1.56

第五档

X

X

X

1.00

1.45

第六档

X

X

X

0.83

1.21

第七档

X

X

X

0.75

1.10

第八档

X

X

X

0.64

1.17

第九档

X

X

X

0.52

1.24

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，并且应理解可作出各种改变而不脱离本发明的精神和范围。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。尽管已经描述了多种实施例就一个或多个期望特性来说可能具有优点或相较于其他实施例更为优选，本领域技术人员应该意识到，取决于具体应用和执行，为了达到期望系统属性可对一个或多个特性妥协。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、易于装配等。因此，这里论述的实施例在一个或多个属性上相对于其他实施例或现有技术应用不令人满意也未超出本发明范围之外，并且可能满足特定应用。

Claims (10)

1.一种变速器，包含：

输入轴、输出轴以及第二轴、第三轴、第四轴；

第一齿轮传动装置，配置用于选择性约束所述第二轴以所述输入轴和所述第四轴的转速之间的转速旋转；

第二齿轮传动装置，配置用于固定约束所述第三轴以所述第二轴和所述第四轴的转速之间的转速旋转；

第三齿轮传动装置，配置用于选择性约束所述输出轴以零和所述第三轴的转速之间的转速旋转并且选择性约束所述输入轴以所述第三轴和所述输出轴的转速之间的转速旋转；

第一离合器，配置用于连接所述输入轴和所述第二轴；

第一制动器，配置用于选择性保持所述第二轴不旋转；以及

第二制动器，配置用于选择性保持所述第四轴不旋转。

2.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述第一齿轮传动装置包含：

简单的第一行星齿轮组，具有固定连接至所述第四轴的第一中心齿轮、第一环形齿轮、固定连接至所述第二轴的第一行星齿轮架、以及支撑在所述第一行星齿轮架上旋转并与所述第一中心齿轮和所述第一环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；

第二离合器，配置用于选择性连接所述输入轴和所述环形齿轮。

3.根据权利要求2所述的变速器，其中，所述第二齿轮传动装置包含简单的第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组具有固定连接至所述第四轴的第二中心齿轮、固定连接至所述第二轴的第二环形齿轮、固定连接至所述第三轴的第二行星齿轮架、以及支撑在所述第二行星齿轮架上旋转并与所述第二中心齿轮和所述第二环形齿轮连续接合啮合的至少一个行星齿轮。

4.根据权利要求3所述的变速器，其中，所述第三齿轮传动装置包含：

简单的第三行星齿轮组，具有固定连接至所述第三轴的第三中心齿轮、第三环形齿轮、固定连接至所述输出轴的第三行星齿轮架、以及支撑在所述第三行星齿轮架上旋转并与所述第三中心齿轮和所述第三环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；

简单的第四行星齿轮组，具有固定连接至所述第三轴的第四中心齿轮、固定连接至所述输出轴的第四环形齿轮、第四行星齿轮架、以及支撑在所述第四行星齿轮架上旋转并与所述第四中心齿轮和所述环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；

第三制动器，配置用于选择性保持所述第三环形齿轮不旋转；以及

第三离合器，配置用于选择性连接所述输入轴与所述第四行星齿轮架。

5.一种变速器，包含：

输入轴、输出轴、第二轴以及第三轴；

第一齿轮传动装置，配置用于选择性约束所述第二轴以所述输入轴和所述第三轴的转速之间的转速旋转并选择性约束所述第三轴以零和所述第二轴的转速之间的转速旋转；

第二齿轮传动装置，配置用于选择性约束所述输出轴以零和所述第三轴的转速之间的转速旋转；

第三齿轮传动装置，配置用于选择性约束所述输入轴以所述第三轴和所述输出轴的转速之间的转速旋转；

第一离合器，配置用于选择性连接所述输入轴和所述第二轴；以及

第一制动器，配置用于选择性保持所述第二轴不旋转。

6.根据权利要求5所述的变速器，其中，所述第二齿轮传动装置包含：

简单的第三行星齿轮组，具有固定连接至所述第三轴的第三中心齿轮、第三环形齿轮、固定连接至所述输出轴的第三行星齿轮架、以及支撑在所述第三行星齿轮架上旋转并与所述第三中心齿轮和所述第三环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；以及

第三制动器，配置用于选择性保持所述第三环形齿轮不旋转。

7.根据权利要求6所述的变速器，其中，所述第三齿轮传动装置包含：

简单的第四行星齿轮组，具有固定连接至所述第三轴的第四中心齿轮、固定连接至所述输出轴的第四环形齿轮、第四行星齿轮架以及支撑在所述第四行星齿轮架上旋转并与所述第四中心齿轮和所述第四环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；以及

第三离合器，配置用于选择性连接所述输入轴和所述第四行星齿轮架。

8.一种变速器，包含：

输入轴、输出轴以及第一轴、第二轴和第三轴；

第一齿轮传动装置，配置用于固定约束所述第二轴以所述第一轴和所述第三轴的转速之间的转速旋转；

第二齿轮传动装置，配置用于选择性约束所述第三轴以零和所述第一轴的转速之间的转速旋转；

第三齿轮传动装置，配置用于选择性约束所述输出轴以零和所述第三轴的转速之间的转速旋转并且选择性约束所述输入轴以所述第三轴和所述输出轴的转速之间的转速旋转；

第一离合器，配置用于选择性连接所述输入轴和所述第二轴；

第二离合器，配置用于选择性连接所述输入轴和所述第一轴；以及

第一制动器，配置用于选择性保持所述第二轴不旋转。

9.根据权利要求8所述的变速器，其中，所述第一齿轮传动装置包含简单的第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组具有固定连接至所述第一轴的第一中心齿轮、固定连接至所述第三轴的第一环形齿轮、固定连接至所述第二轴的第一行星齿轮架、以及支撑在所述第一行星齿轮架上旋转并与所述第一中心齿轮和所述第一环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮。

10.根据权利要求9所述的变速器，其中，所述第二齿轮传动装置包含：

简单的第二行星齿轮组，具有连接至所述第一轴的第二中心齿轮、第二环形齿轮、固定连接至所述第三轴的第二行星齿轮架、以及支撑在所述第二行星齿轮架上旋转并与所述第二中心齿轮和所述第二环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；以及

第二制动器，配置用于选择性保持所述第二环形齿轮不旋转。