CN104011431B - 具有改进的齿轮布置的自动变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动变速器，其具有适于耦合到扭矩产生机构的输入及耦合到所述输入的输出。所述变速器还包含沿着第一扭矩路径安置且耦合到所述输入的第一旋转扭矩传递机构。第二旋转扭矩传递机构沿着第二扭矩路径安置且独立于所述第一扭矩传递机构而耦合到所述输入。所述变速器包含多个固定扭矩传递机构，所述多个固定扭矩传递机构中的每一者安置于所述输入与输出之间。所述变速器包含第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组及第四行星齿轮组，其中每一齿轮组包含太阳齿轮、环形齿轮及载架组合件。此外，所述第三行星齿轮组的所述载架组合件耦合到所述输出及所述第四行星齿轮组的所述太阳齿轮。

Description

具有改进的齿轮布置的自动变速器

相关申请案

本申请案主张2011年12月19日提出申请的第61/577,262号美国临时专利申请案的优先权，所述美国临时专利申请案特此以全文引用的方式并入。

技术领域

本发明涉及一种用于变速器的齿轮布置，且特定来说涉及一种用于具有波拉克(Polak)齿轮布置的汽车变速器的行星齿轮布置。

背景技术

用于动力车辆的常规变速器可包含齿轮箱(即，齿轮、同步器、齿式离合器、离合器板及反作用板、若干个可自动选择的齿轮、行星齿轮组、轮毂、活塞、轴)及其它壳体。所述离合器可为固定制动器/离合器或旋转离合器。变速器可具有使变速器中的一或多个离合器或轴旋转的内部轴。

可使用离合器的数目及齿轮方案来实现不同齿轮比。每一齿轮比可界定其中变速器操作的传动比范围。举例来说，可以较低变速器输出速度来实现较高数值齿轮比。例如，如果车辆负荷较重或需要较高扭矩来上升一高度，那么此可为重要的。或者，可以较高变速器输出速度来实现较低数值齿轮比，特别是当车辆正在高速公路上以较高速度行进时。较低数值齿轮比可帮助增加在这些速度下的燃料效率。

为了实现不同齿轮比，配置其中制动器、离合器、轴及齿轮组封装于变速器中的齿轮方案。所述齿轮方案可包含一或多个行星齿轮组。行星齿轮组可包含太阳齿轮、环形齿轮及载架。太阳齿轮、环形齿轮及载架中的一或多者可为行星齿轮组的输入或输出。通过离合器及齿轮组传输扭矩的方式确定给定变速器的不同齿轮比。

然而，在一些布置中，档位之间的齿轮速比梯度阻止了自动地完成换档。而是，车辆操作者可必需在释放节气门的情况下手动地将变速器从一个齿轮比换档到下一齿轮比，因为齿轮速比梯度为过大的。齿轮速比梯度被界定为齿轮比之间的比。在包含扭矩转换器及锁止离合器的变速器中，也可能由于增加的齿轮速比梯度而难以应用锁止离合器。

需要一种具有用于自动地选择齿轮且齿轮箱经配置以最小化前进档及倒档传动比范围的齿轮比之间的齿轮速比梯度的齿轮布置的七速自动变速器。

发明内容

在本发明的示范性实施例中，一种自动变速器包含适于耦合到扭矩产生机构的输入及耦合到所述输入的输出。所述变速器还包含第一旋转扭矩传递机构，其沿着第一扭矩路径安置使得所述第一旋转扭矩传递机构耦合到所述输入。第二旋转扭矩传递机构沿着第二扭矩路径安置使得所述第二旋转扭矩传递机构独立于所述第一扭矩传递机构而耦合到所述输入。此外，所述变速器包含第一固定扭矩传递机构、第二固定扭矩传递机构、第三固定扭矩传递机构及第四固定扭矩传递机构，所述固定扭矩传递机构中的每一者安置于所述输入与所述输出之间。所述变速器进一步包含第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组及第四行星齿轮组，其中每一齿轮组包含太阳齿轮、环形齿轮及载架组合件。所述第三行星齿轮组的所述载架组合件耦合到所述输出及所述第四行星齿轮组的所述太阳齿轮。

在此实施例的一种形式中，所述第四行星齿轮组的所述环形齿轮耦合到所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮。在此实施例的另一形式中，第三扭矩路径至少部分地由所述输入、所述第一行星齿轮组的所述太阳齿轮及所述第一行星齿轮组的所述载架组合件界定。在此实施例的又一形式中，所述第一扭矩路径至少部分地由所述输入、所述第一旋转扭矩传递机构、所述第二行星齿轮组的所述太阳齿轮及所述第三行星齿轮组的所述太阳齿轮界定。所述第二扭矩路径至少部分地由所述输入、所述第二旋转扭矩传递机构及所述第二行星齿轮组的所述载架组合件界定。

在此实施例的一个方面中，所述输入及输出沿着同一中心线安置。在另一方面中，所述第一行星齿轮组的所述载架组合件耦合到所述第二行星齿轮组的所述环形齿轮，且所述第二行星齿轮组的所述载架组合件耦合到所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮。在不同方面中，所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮耦合到所述第二行星齿轮组的所述载架组合件、所述第四行星齿轮组的所述环形齿轮、所述第三行星齿轮组的所述载架组合件及所述第三固定扭矩传递机构。

在另一实施例中，一种自动变速器包含适于耦合到扭矩产生机构的输入及耦合到所述输入的输出。所述变速器还包含第一旋转扭矩传递机构及第二旋转扭矩传递机构，所述第一及第二旋转扭矩传递机构独立地耦合到所述输入。此外，多个固定扭矩传递机构安置于所述输入与所述输出之间。所述变速器进一步包含第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组及第四行星齿轮组，其中每一齿轮组耦合到所述多个固定扭矩传递机构中的一者且包含太阳齿轮、环形齿轮及载架组合件。所述第四行星齿轮组的所述环形齿轮耦合到所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮。

在此实施例的一个方面中，所述第三行星齿轮组的所述载架组合件耦合到所述输出及所述第四行星齿轮组的所述太阳齿轮。在另一方面中，所述输入及输出沿着同一中心线安置。在不同方面中，所述第一行星齿轮组的所述载架组合件耦合到所述第二行星齿轮组的所述环形齿轮，且所述第二行星齿轮组的所述载架组合件耦合到所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮。在又一方面中，所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮耦合到所述第二行星齿轮组的所述载架组合件、所述第四行星齿轮组的所述环形齿轮、所述第三行星齿轮组的所述载架组合件及所述第三固定扭矩传递机构。在相关方面中，所述第一旋转扭矩传递机构包括经应用状态及未应用状态，其中在所述经应用状态中，所述第一旋转扭矩传递机构耦合到所述第二及第三行星齿轮组的所述太阳齿轮。在再一相关方面中，所述第二旋转扭矩传递机构包括经应用状态及未应用状态，其中在所述经应用状态中，所述第二旋转扭矩传递机构耦合到所述第二行星齿轮组的所述载架组合件。

在本发明的不同实施例中，提供一种用于自动变速器的齿轮方案。所述齿轮方案包含变速器输入及变速器输出。所述齿轮方案还包含第一旋转扭矩传递机构及第二旋转扭矩传递机构，其各自独立地耦合到所述变速器输入。多个固定扭矩传递机构安置于所述变速器输入与变速器输出之间。所述齿轮方案进一步包含耦合到所述第一旋转扭矩传递机构的第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组耦合到所述多个固定扭矩传递机构中的一者。第二行星齿轮组耦合到所述第一行星齿轮组及所述第一旋转扭矩传递机构，所述第二行星齿轮组耦合到所述多个固定扭矩传递机构中的一者。第三行星齿轮组耦合到所述第二旋转扭矩传递机构及所述变速器输出，所述第三行星齿轮组耦合到所述多个固定扭矩传递机构中的一者。所述齿轮方案包含耦合到所述第三行星齿轮组及所述固定扭矩传递机构中的一者的第四行星齿轮组。所述第四行星齿轮组包含输入及输出，且所述第三行星齿轮组包含输入及输出，所述第三行星齿轮组的所述输出耦合到所述变速器输出及所述第四行星齿轮组的所述输入。此外，所述第四行星齿轮组的所述输出耦合到所述第三行星齿轮组的所述输入。

在此实施例的一个方面中，所述第三行星齿轮组的所述输入包括太阳齿轮及环形齿轮，且所述第三行星齿轮组的所述输出包括载架组合件。所述第四行星齿轮组的所述输入包括太阳齿轮，且所述第四行星齿轮组的所述输出包括环形齿轮，其中所述第三及第四行星齿轮组的所述环形齿轮彼此耦合。在另一方面中，所述变速器输入及变速器输出安置于同一中心线上。在不同方面中，所述第一旋转扭矩传递机构包括经应用状态及未应用状态，其中在所述经应用状态中，所述第一旋转扭矩传递机构耦合到所述第二行星齿轮组的太阳齿轮及所述第三行星齿轮组的太阳齿轮。在替代方面中，所述第二旋转扭矩传递机构包括经应用状态及未应用状态，其中在所述经应用状态中，所述第二旋转扭矩传递机构耦合到所述第二行星齿轮组的载架组合件。

附图说明

本发明的上文所提及方面以及获得所述方面的方式将变得更加显而易见且通过连同附图一起参考对本发明的实施例的以下描述将更好地理解本发明本身，其中：

图1是经由线束耦合到控制器的变速器的一个实施例的透视图；

图2是用于七速自动变速器的第一齿轮方案；且

图3是用于七速自动变速器的第二齿轮方案。

贯穿数个视图，对应参考编号用于指示对应部件。

具体实施方式

下文所描述的本发明的实施例并不打算为穷尽性的或将本发明限制于以下详细描述中所揭示的精确形式。而是，选择并描述所述实施例，使得所属领域的技术人员可了解并理解本发明的原理及实践。

本发明涉及一种具有经改进齿轮方案的变速器。参考图1，提供变速器组合件的示范性实施例。图1中展示变速器102与控制器104，即，变速器控制模块(“TCM”)。将软件下载到TCM104，且线束106将TCM104耦合到变速器102。常规线束106包含外塑料主体，其环绕从在线束106的一端处的TCM连接器110延伸到安置于线束106的相对端处的变速器连接器108的导线。

线束106还可包含例如速度传感器连接器等其它连接器。在图1中，举例来说，发动机或输入速度传感器连接器112耦合到变速器102的发动机或输入速度传感器126。同样地，在其中存在扭矩转换器的实施例中，涡轮速度传感器连接器114将线束106耦合到变速器102的涡轮速度传感器128。而且，线束106的输出速度传感器连接器116耦合到变速器102的输出速度传感器130。线束106的其它可能连接器包含数据总线连接器120、节气门位置传感器(TPS)124、车辆连接器118(例如，车辆接口模块(“VIM”)连接器)及替代变速器线束配接连接器122。在其它实施例中，可存在额外连接器及/或线束。

如所提及，变速器102可包含发动机或输入速度传感器126、涡轮速度传感器128及输出速度传感器130。在此实施例中，变速器102通过将变速器102的转换器壳体134耦合到发动机(未展示)的飞轮壳体(未展示)而安装到发动机(未展示)。变速器102的扭矩传递机构132(例如，扭矩转换器或流体耦合器)可包含经由挠曲板螺栓(未展示)耦合到挠曲板(未展示)的多个凸耳140。出于此实施例的目的，扭矩传递机构132将称为扭矩转换器。在一些实施例中，可不存在扭矩转换器。在这些实施例中，举例来说，变速器102的输入轴经由离合器耦合到发动机。

在一个实施例中，内燃机(未展示)可经由扭矩转换器132(或对于不具有扭矩转换器的那些实施例为输入轴)耦合到变速器102。所述内燃机可经配置以可旋转地驱动发动机的输出轴(未展示)，所述输出轴耦合到扭矩转换器132的输入(未展示)。扭矩转换器132可进一步包含经由花键耦合到变速器102的涡轮轴(未展示)的涡轮机(未展示)。继而，涡轮轴(未展示)可与变速器102的可旋转输入轴(未展示)耦合或成整体。变速器102的输出轴(未展示)可与耦合到常规万向节(未展示)的推进器轴(未展示)耦合或成整体且可旋转地驱动所述推进器轴。万向节(未展示)可耦合到且可旋转地驱动在每一端处具有安装到其的轮胎或车轮的驱动轴(未展示)。变速器102的输出轴(未展示)经由推进器轴、万向节及驱动轴以常规方式驱动轮胎。

在操作期间，在发动机可旋转地驱动扭矩转换器132时，发动机或输入速度传感器126检测扭矩转换器132的旋转速度。扭矩转换器132可包含从扭矩转换器132的表面突出且发动机或输入速度传感器126在每一旋转期间对其进行测量的肋条或突出部(未展示)。

如图1中所展示，变速器102还可包含包封齿轮箱(即，齿轮、同步器、制动器、齿式离合器、离合器板及反作用板、若干个可自动选择的齿轮、行星齿轮组、轮毂、活塞、轴)的主机壳或壳体136，及其它壳体。变速器102可进一步包含可使变速器中的各种离合器或轴旋转的涡轮轴(未展示)。齿轮或转速脉冲轮(tonewheel)(未展示)可耦合到涡轮轴(未展示)，使得耦合到主机壳或壳体136的涡轮速度传感器128测量齿轮或转速脉冲轮(未展示)的旋转速度。其它变速器可包含技术人员已知的用于测量涡轮速度的替代方式。

在一个实施例中，变速器102可包含由变速器102的后盖138包封的输出轴(未展示)。为了测量变速器102的输出速度，输出速度传感器130可耦合到后盖138。较小齿轮或转速脉冲轮(未展示)可耦合到输出轴(未展示)，使得所述输出轴与齿轮或转速脉冲轮一起旋转。输出速度传感器130与齿轮或转速脉冲轮对准且测量输出轴的旋转速度。

在下载到TCM104的软件中包含变速器换档规律及其它相关指令。TCM104可通过将指令电传递到变速器使得同步器、制动器、离合器、齿式离合器、活塞等执行某些动作来控制变速器的换档。在一个非限制性实施例中，TCM104为变速器控制电路的部分，所述变速器控制电路可进一步包含用于控制离合器组合件的啮合及脱离等的电子电磁阀组合件。可对变速器102内的组件进行电、机械、液压、气动、自动、半自动及/或手动激活。变速器控制电路能够控制变速器的操作以实现所要性能。

基于变速器软件程序中的指令，变速器控制电路(例如，TCM104)可取决于车辆的行驶条件而选择换档规律且通过经由线束106发送信号以控制变速器102来执行所述软件中所含有的指令。TCM104也可从变速器102接收测量数据，例如，来自输入速度传感器126的输入速度、来自涡轮速度传感器128的涡轮速度及来自输出速度传感器130的输出速度。在其中变速器不包含扭矩转换器132的实施例中，所述变速器可仅具有输入速度传感器126及输出速度传感器130。TCM104还可计算各种参数，其包含变速器齿轮比或传动比范围，其通常为输入速度与输出速度的比。在其中变速器102具有扭矩转换器132的实施例中，变速器齿轮比或传动比范围也可由涡轮速度与输出速度的比确定。

TCM104还可从节气门输入源接收加速器踏板位置(即，节气门开度)，所述节气门输入源可耦合到发动机控制模块(ECM)或车辆控制模块(VCM)以用于经由数据总线传输节气门数据。常规数据总线的实例包含J1708数据总线、J1939数据总线、IESCAN数据总线、GMLAN、Mercedes PT-CAN。另外，可使用到TCM的硬线TPS(节气门位置传感器)或到TCM的硬线PWM(脉冲宽度调制)。经由数据总线传达的例如加速器踏板位置的信息并不限于特定发动机/变速器配置。而是，所述数据总线可适于大多数车辆设置。

参考图2，提供用于将扭矩从变速器的输入202传递到其输出204的示范性齿轮方案200。如所展示，齿轮方案200进一步包含多个扭矩传递机构。所述多个扭矩传递机构可包含一对旋转离合器(即，C1及C2)及四个固定离合器或制动器(即，C3、C4、C5及C6)。所述离合器或制动器中的每一者可(举例来说)以组套形式布置，且包含一或多个板。所述板可包含摩擦材料且因此包括摩擦板，而其它板可安置于所述摩擦板之间且称为反作用板。

齿轮方案200还可包含多个行星齿轮组。举例来说，在图2中，方案200包含第一行星齿轮组206、第二行星齿轮组208、第三行星齿轮组210及第四行星齿轮组212。出于本发明的目的，第一行星齿轮组206可称为P1行星齿轮组。同样地，第二、第三及第四行星齿轮组可分别称为P2、P3及P4。每一行星齿轮组可包含太阳齿轮、环形齿轮及载架。例如，P1行星齿轮组206包含P1太阳齿轮214、P1载架216及P1环形齿轮218。P2行星齿轮组208包含P2太阳齿轮220、P2载架222及P2环形齿轮224。类似地，P3行星齿轮组210包含P3太阳齿轮226、P3载架228及P3环形齿轮230。P4行星齿轮组212包含P4太阳齿轮232、P4载架234及P4环形齿轮236。所述载架中的每一者可包含可旋转地耦合到其的多个行星齿轮。

在图2中，连接不同组件的线可指代或指示通过其传递扭矩的路径。另外，在线断开之处(例如，“＝”符号)，此可指代在齿轮方案中两个或两个以上组件(例如，齿轮、花键、离合器、制动器等)彼此的耦合。例如，展示P1载架216的多个行星齿轮耦合到P1太阳齿轮214及P1环形齿轮218(例如，在行星齿轮组布置中，P1行星齿轮可围绕P1太阳齿轮214安置，而P1环形齿轮218环绕行星齿轮及太阳齿轮214两者)。当未应用C1或C2离合器时，扭矩无法穿过任一离合器。类似地，举例来说，当应用C3离合器或制动器时，P1环形齿轮218被制止且无法旋转。在本发明中从此以后，C1及C2扭矩传输机构将称为“离合器”，且C3到C6扭矩传递机构将称为“制动器”，但应理解，在替代实施例中，这些组件可为不同的。

在本发明中，齿轮方案200使得应用两个离合器(或两个制动器或者一个离合器及一个制动器)来实现特定传动比范围或齿轮比。然而，在其它齿轮方案实施例中，可通过应用离合器或制动器的任何组合(例如，一个离合器、三个离合器、四个离合器等)来实现传动比范围。在一个特定实施例中，举例来说，齿轮方案可经界定使得多个前进档及倒档传动比范围、其相应齿轮比(或可能的齿轮比范围)及用于实现相应传动比范围的经应用离合器及/或制动器如下：

在上表中，“F1”指代第一前进档传动比范围，“F2”指代第二前进档传动比范围等。另外，“R1”指代第一倒档传动比范围且“R2”指代第二倒档传动比范围。齿轮比、传动比范围以及经应用离合器及制动器的组合在上文仅作为说明性实例而提供且决不打算限制本发明。所属领域的技术人员可了解不同齿轮比及应用或未应用不同离合器及/或制动器。此外，其中可能有额外或更少传动比范围的其它实施例为可能的。还可视需要调整齿轮比以适应密齿轮比或宽齿轮比变速器。如已知，密齿轮比变速器与宽齿轮比变速器之间的差异可由行星齿轮组的各种组件上的轮齿的数目界定。

在第一齿轮方案200中，F1与F2之间的齿轮速比梯度可过大而不能自动地执行换档。而是，车辆操作者可能必须在释放节气门的情况下手动地换档到从F2传动比范围到F1传动比范围的此较高数值齿轮比。类似地，操作者将必须手动地从F1传动比范围换档到F2传动比范围。另外，F1与F2齿轮速比梯度可阻止在应用扭矩转换器锁止离合器的情况下进行换档，此可导致较高变速器热产生。

然而，参考图3，可提供用于在F1与F2传动比范围及R1与R2传动比范围之间自动地换档的变速器的不同齿轮方案300。此外，可在应用扭矩转换器锁止离合器的情况下实现F1到F2换档。

在齿轮方案200的第二前进档传动比范围F2中，穿过变速器的扭矩路径使得C1离合器及C5制动器被应用。当应用C5制动器时，其可实质上锁定P3环形齿轮230使其不能旋转。在P3环形齿轮230停止的情况下，P3太阳齿轮226为扭矩的输入且P3载架228为输出。如技术人员所理解，P3太阳齿轮226及P3载架228沿相同方向旋转。

参考第一前进档传动比范围F1，应用C6制动器。C6制动器表现得像制动器一样且实质上锁定P4载架234使其不能旋转。因此，在扭矩穿过变速器时，P3太阳齿轮226及P3载架228继续沿相同方向旋转，如上文关于前进档传动比范围F2所描述。扭矩穿过P4载架234，其中P4环形齿轮236为输入且P4太阳齿轮232为输出。如上文所提及，P4载架由C6制动器制止。

在P4环形齿轮236充当输入的情况下，P4太阳齿轮232沿与P4环形齿轮236相反的方向且以比其大的速度旋转。因此，P4太阳齿轮232沿P3太阳齿轮226的相反方向驱动P3环形齿轮230，此减小变速器旋转输出速度，因为P3环形齿轮230减小P3载架228的输出速度。由于速度比与齿轮比的关系是逆反关系，因此减小的速度产生更大的齿轮比。出于比较图2及3的齿轮方案的目的，齿轮方案200中的第一前进档传动比范围F1可称为高数值第一比。

转到图3，展示齿轮方案300的不同实施例。此处，齿轮方案300提供变速器输入302、变速器输出304及P4行星齿轮组312的不同布置。变速器输入302及变速器输出304可沿着同一中心线或轴线安置，如图3中所展示。此外，齿轮方案300中的P1行星齿轮组306、P2行星齿轮组308及P3行星齿轮组310的输入及输出可实质上类似于齿轮方案200的输入及输出。如所展示，齿轮方案300可包含两个旋转扭矩传递机构(C1及C2)以及四个固定扭矩传递机构(即，C3、C4、C5及C6)。齿轮方案300还可包含第一行星齿轮组306、第二行星齿轮组308、第三行星齿轮组310及第四行星齿轮组312。第一行星齿轮组306或P1行星齿轮组可包含P1太阳齿轮314、P1载架316及P1环形齿轮318。同样地，第二行星齿轮组308或P2行星齿轮组可包含P2太阳齿轮320、P2载架322及P2环形齿轮324。第三行星齿轮组310或P3行星齿轮组可包含P3太阳齿轮326、P3载架328及P3环形齿轮330。类似地，第四行星齿轮组312或P4行星齿轮组可包含P4太阳齿轮332、P4载架334及P4环形齿轮336。所述载架中的每一者可包含可旋转地耦合到其的多个行星齿轮。

齿轮方案300可产生如关于齿轮方案200所描述的类似传动比范围、齿轮比及经应用/未应用离合器。因此，在第二前进档传动比范围F2中，可应用C1离合器及C5制动器。在此实施例中，P3环形齿轮330由C5制动器制止而固定。因此，扭矩经由P3太阳齿轮326穿过P3行星齿轮组310且通过P3载架328输出。P3太阳齿轮326及P3载架328沿相同方向旋转且因此将输出扭矩传递到变速器输出304。

然而，在第一前进档F1中，齿轮方案300不同于齿轮方案200。在图3中，P4载架334由C6制动器制止而固定。类似于第二前进档传动比范围，通过P3行星齿轮组310的输入是经由P3太阳齿轮326。P3太阳齿轮326将扭矩传递到驱动变速器输出304的P3载架328。P3太阳齿轮326及P3载架328沿相同方向旋转且进一步驱动P4太阳齿轮332。在P4载架被制止的情况下，P4太阳齿轮332驱动P4环形齿轮336。P4环形齿轮336沿与P4太阳齿轮332相反的方向旋转且进一步沿后退方向驱动P3环形齿轮330。虽然P4环形齿轮336由P4太阳齿轮332沿相反方向驱动，但其还以比P4太阳齿轮332慢的旋转速度旋转。由于P4环形齿轮336正以较慢速度旋转，因此P3环形齿轮330也以较慢速度旋转。因此，在P3环形齿轮330与P3载架328相比沿相反方向但以较慢速度旋转的情况下，通过P3行星齿轮组310实现的总体速度减小比在齿轮方案200中小。因此，速度比并不像齿轮方案200那么显著地减小，且齿轮比显著小于齿轮方案200中的高数值第一比。出于区别的目的，齿轮方案300的第一齿轮比可称为低数值第一比。此并不意味着，齿轮方案300中的第一前进档传动比范围的齿轮比为小的，而是仅仅注意齿轮方案300中的第一前进档传动比范围中的齿轮比小于齿轮方案200中的第一前进档传动比范围中的齿轮比。

在一个方面中，齿轮比的减小可为显著的使得齿轮方案300中的第一前进档传动比范围与第二前进档传动比范围之间的齿轮速比梯度足够小，使得其之间的换档可自动地且在不释放节气门的情况下实现。另外，齿轮速比梯度可足够小使得其之间的换档可在保持应用扭矩转换器锁止离合器的同时完成。此可导致较低的变速器热产生。

在齿轮方案200及300中，变速器输入202、302与变速器输出204、304之间的扭矩流动路径针对其它前进档传动比范围为类似的。例如，在第三前进档传动比范围F3中，C4制动器制止P2环形齿轮324使其不能旋转。因此，扭矩经由P2太阳齿轮320穿过P2行星齿轮组308且通过P2载架322输出。P2载架322沿与P2太阳齿轮320相同的方向旋转且耦合到P3环形齿轮330。扭矩还经由P3太阳齿轮326作为输入穿过P3行星齿轮组310。P3载架328将扭矩输出到变速器输出304，如所展示。

在第四前进档传动比范围F4中，C3制动器可制止第一环形齿轮318。因此，扭矩可经由P1太阳齿轮314进入P1行星齿轮组306且经由P1载架316输出。P1载架316耦合到P2环形齿轮324，且因此扭矩通过P2环形齿轮324(经由P1载架316)及P2太阳齿轮320(在应用C1离合器的情况下)而穿过P2行星齿轮组308。P2载架322为P2行星齿轮组308的输出且将扭矩传递到P3环形齿轮330。因此，扭矩经由P3环形齿轮330(经由P2载架)及P3太阳齿轮326(在应用C1离合器的情况下)穿过P3行星齿轮组310。P3载架328将扭矩输出到变速器输出304。

在第五前进档传动比范围F5中，应用C1及C2离合器，但不应用固定制动器中的任一者。因此，来自变速器输入302的扭矩经由P3太阳齿轮326(在应用C1离合器的情况下)及P3环形齿轮330(经由P2载架322)而进入P3行星齿轮组310。在P3太阳齿轮326及P3环形齿轮330以输入速度旋转的情况下，P3载架328及变速器输出304以输入速度旋转，借此产生大致1.0的齿轮比。

在第六前进档传动比范围F6中，应用C2离合器及C3制动器。不同于先前所描述的实施例，不应用C1离合器。C3制动器制止P1环形齿轮318。因此，扭矩经由P1太阳齿轮314穿过P1行星齿轮组306且通过P1载架316输出。扭矩通过P2环形齿轮324(经由P1载架316)、P2载架322(在应用C2离合器的情况下)及P3环形齿轮330(在应用C2离合器的情况下)穿过P2行星齿轮组308。此可能过驱动P2太阳齿轮320及P3太阳齿轮326(即，致使两者较快地旋转)。在P3太阳齿轮326被过驱动且P3环形齿轮以输入速度旋转的情况下，P3载架328及变速器输出304在第六前进档传动比范围F6中被过驱动，借此实现小于1.0的齿轮比。

在第七前进档传动比范围F7中，应用C2离合器及C4制动器。在此传动比范围中，C4制动器制止P2环形齿轮324。扭矩直接从变速器输入302输入到P2行星齿轮组308而到达P2载架322及P3环形齿轮330。此条件将P2太阳齿轮320及P3太阳齿轮326过驱动到比第六前进档传动比范围F6更大的程度。在P3太阳齿轮326被过驱动到更大程度(即，较快地旋转)且P3环形齿轮330以输入速度旋转的情况下，P3载架328及变速器输出304在第七前进档传动比范围F7中被过驱动到比在第六前进档传动比范围F6中更大的程度。

在上述实施例中，扭矩流动路径可取决于齿轮方案及应用/未应用哪些离合器或制动器而不同。在一个实施例中，第一前进档传动比范围中的齿轮比大于第二、第三、第四、第五、第六及第七前进档传动比范围的齿轮比。第七前进档传动比范围中的齿轮比小于第一、第二、第三、第四、第五及第六前进档传动比范围中的齿轮比。

齿轮方案200、300还分别能够产生第一及第二倒档传动比范围，即，R1及R2。然而，再次由于配置的差异，第一齿轮方案200及第二齿轮方案300能够在后退时产生不同齿轮比。在一个实施例中，第二倒档传动比范围R2中的齿轮比对于两个齿轮方案为相同的，但第一倒档传动比范围R1中的齿轮比为不同的。在其中轮齿的数目在两个齿轮方案之间不同的实施例中，第一及第二倒档传动比范围中的齿轮比可不同。

参考图2，可通过应用C3及C5制动器来实现第二倒档传动比范围R2。这些制动器两者为固定的且制止环形齿轮使其不能旋转。具体来说，C3制动器制止P1环形齿轮218且C5制动器制止P3环形齿轮230。由于均不应用C1及C2离合器，因此扭矩经由P1太阳齿轮214从变速器输入202传递到第一行星齿轮组206。由于P1环形齿轮218被制止，因此P1载架216沿与P1太阳齿轮214相同的方向但以较慢速度旋转，且经由P2环形齿轮224将扭矩传递到P2行星齿轮组208。

由于C5制动器制止P3环形齿轮230，因此P2载架222无法旋转。如此，P2太阳齿轮220为P2行星齿轮组208的输出。由于P2载架222被制止，因此P2环形齿轮224及P2太阳齿轮220相对于彼此沿相反方向旋转，但其中P2太阳齿轮220以比P2环形齿轮224高的速度旋转。在P2太阳齿轮220现在沿与变速器输入202相反的方向旋转的情况下，P2太阳齿轮220也沿变速器输入202的相反方向驱动P3太阳齿轮226。P3太阳齿轮226继续沿变速器输入202的相反方向但以较慢速度驱动P3载架228，且因此变速器输出204(其由P3载架228驱动)沿后退方向旋转。

在图2中，P3载架228耦合到P4环形齿轮236。P4行星齿轮组212的输出为P4载架234，但由于P4载架234未在驱动另一元件(即，由于C5制动器正制止P3环形齿轮230使其不能旋转)，因此不存在P4行星齿轮组212对变速器输出204的影响。如此，当在齿轮方案200中应用C3及C5制动器时，变速器输出204处于第二倒档传动比范围R2中。

以与第二倒档传动比范围R2类似的方式实现第一倒档传动比范围R1，只不过应用C6制动器而非C5制动器。此导致P4载架234被制止而非P3环形齿轮230。在P4载架被制止的情况下，P4环形齿轮236正后退旋转且沿前进方向(即，与P4环形齿轮236相反)驱动P4太阳齿轮232及P3环形齿轮230。鉴于P3太阳齿轮226正后退旋转，使P3环形齿轮230前进旋转而非将其制止为固定的可导致P3载架228及变速器输出204在第一倒档传动比范围R1中与在第二倒档传动比范围R2中相比较慢地沿后退方向旋转。因此，第一倒档传动比范围R1中的数值齿轮比的量值大于第二倒档传动比范围R2中的数值齿轮比。

在图3的实施例中，齿轮方案300还可提供第一倒档传动比范围R1及第二倒档传动比范围R2。第二倒档传动比范围R2中的扭矩路径与齿轮方案200中所描述的实质上类似。第二倒档传动比范围R2中的齿轮比可由P1行星齿轮组306、P2行星齿轮组308及P3行星齿轮组310中的轮齿的数目界定。然而，在第一倒档传动比范围R1中，P3行星齿轮组310与P4行星齿轮组312的耦合可产生小于第一齿轮方案200的第一倒档传动比范围R1中的齿轮比的齿轮比。

参考图3，P1环形齿轮318由C3制动器制止且P4载架334由C6制动器制止，此类似于第一齿轮方案200的第一倒档传动比范围R1。然而，在齿轮方案200中相对于在齿轮方案300中P4太阳齿轮232与P4环形齿轮236连接的不同方式导致第一倒档传动比范围R1中的数值齿轮比，此针对每一齿轮方案为不同的。举例来说，在齿轮方案300中，到P4行星齿轮组312的后退方向输入为P4太阳齿轮332而非齿轮方案200的P4环形齿轮236。此导致P4行星齿轮组312的输出(例如，P4环形齿轮336)及P3环形齿轮330比齿轮方案200的P3环形齿轮230慢地沿前进方向旋转。鉴于P3太阳齿轮326正后退旋转，P3环形齿轮330比在齿轮方案200中慢地沿前进方向旋转导致P3载架328及变速器输出304比在齿轮方案200中快地沿后退方向旋转。因此，齿轮方案300的第一倒档传动比范围R1的数值齿轮比的量值小于齿轮方案200的第一倒档传动比范围R1的数值齿轮比的量值。齿轮方案300的第一倒档传动比范围R1与第二倒档传动比范围R2之间的齿轮速比梯度也小于齿轮方案200的齿轮速比梯度。

第一倒档传动比范围R1与第二倒档传动比范围R2之间的齿轮速比梯度可针对第二齿轮方案300减小，而不管是使用密齿轮比变速器还是宽齿轮比变速器。因此，变速器可自动地在两个倒档传动比范围之间换档，而不需要代表车辆操作者的任何交互，例如，释放节气门及/或首先使车辆停下。

在其中可自动地实现第一前进档传动比范围与第二前进档传动比范围之间的换档的那些实施例中，另一优点可包含行星齿轮组的寿命的改进。当传动比范围之间的齿轮速比梯度较大时，行星齿轮组中的轮齿经受较高负荷且较快速地磨损。然而，较小齿轮速比梯度可改进轮齿的耐久性及稳健性且因此延长行星齿轮组的寿命。此还可导致车辆的较少停工时间，因为需要较少的维修。

另外，由于较小齿轮速比梯度而可在第一前进档传动比范围与第二前进档传动比范围之间应用扭矩转换器中的锁止离合器。此可改进变速器效率、减少变速器热产生且改进换档期间的性能。因此，经改进的齿轮方案300可相对于根据第二齿轮方案200布置的变速器改进变速器换档质量、耐磨性及性能。

尽管上文中已揭示并入有本发明的原理的示范性实施例，但本发明并不限于所揭示的实施例。而是，本申请案打算涵盖使用本发明的一般原理的其任何变化形式、用途或改动形式。此外，本申请案打算涵盖与本发明相背离但归属于与本发明相关的技术中的已知或惯例实践内且属于所附权利要求书的限制内的此些内容。

Claims (19)

1.一种自动变速器，其包括：

输入，其适于耦合到扭矩产生机构；

输出，其耦合到所述输入；

其特征在于：

第一旋转扭矩传递机构，其沿着第一扭矩路径安置，所述第一旋转扭矩传递机构耦合到所述输入；

第二旋转扭矩传递机构，其沿着第二扭矩路径安置，所述第二旋转扭矩传递机构独立于所述第一扭矩传递机构而耦合到所述输入；

第一固定扭矩传递机构、第二固定扭矩传递机构、第三固定扭矩传递机构及第四固定扭矩传递机构，所述固定扭矩传递机构中的每一者安置于所述输入与所述输出之间；及

第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组及第四行星齿轮组，其中每一齿轮组包含太阳齿轮、环形齿轮及载架组合件；

其中所述第三行星齿轮组的所述载架组合件耦合到所述输出及所述第四行星齿轮组的所述太阳齿轮；

进一步地，其中所述输入直接耦合到所述第一行星齿轮组的所述太阳齿轮。

2.根据权利要求1所述的自动变速器，其中所述第四行星齿轮组的所述环形齿轮耦合到所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮。

3.根据权利要求1所述的自动变速器，其进一步包括至少部分地由所述输入、所述第一行星齿轮组的所述太阳齿轮及所述第一行星齿轮组的所述载架组合件界定的第三扭矩路径。

4.根据权利要求1所述的自动变速器，其中所述第一扭矩路径至少部分地由所述输入、所述第一旋转扭矩传递机构、所述第二行星齿轮组的所述太阳齿轮及所述第三行星齿轮组的所述太阳齿轮界定。

5.根据权利要求1所述的自动变速器，其中所述第二扭矩路径至少部分地由所述输入、所述第二旋转扭矩传递机构及所述第二行星齿轮组的所述载架组合件界定。

6.根据权利要求1所述的自动变速器，其中所述输入及输出沿着同一中心线安置。

7.根据权利要求1所述的自动变速器，其中：

所述第一行星齿轮组的所述载架组合件耦合到所述第二行星齿轮组的所述环形齿轮；且

所述第二行星齿轮组的所述载架组合件耦合到所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮。

8.根据权利要求2所述的自动变速器，其中所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮耦合到所述第二行星齿轮组的所述载架组合件、所述第四行星齿轮组的所述环形齿轮、所述第三行星齿轮组的所述载架组合件及所述第三固定扭矩传递机构。

9.一种自动变速器，其包括：

输入，其适于耦合到扭矩产生机构；

输出，其耦合到所述输入；

其特征在于：

第一旋转扭矩传递机构及第二旋转扭矩传递机构，所述第一及第二旋转扭矩传递机构独立地耦合到所述输入；

多个固定扭矩传递机构，其安置于所述输入与所述输出之间；及

第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组及第四行星齿轮组，其中每一齿轮组耦合到所述多个固定扭矩传递机构中的一者且包含太阳齿轮、环形齿轮及载架组合件；

其中所述第四行星齿轮组的所述环形齿轮耦合到所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮；

进一步地，其中所述输入直接耦合到所述第一行星齿轮组的所述太阳齿轮。

10.根据权利要求9所述的自动变速器，其中所述第三行星齿轮组的所述载架组合件耦合到所述输出及所述第四行星齿轮组的所述太阳齿轮。

11.根据权利要求9所述的自动变速器，其中所述输入及输出沿着同一中心线安置。

12.根据权利要求9所述的自动变速器，其中：

所述第一行星齿轮组的所述载架组合件耦合到所述第二行星齿轮组的所述环形齿轮；且

所述第二行星齿轮组的所述载架组合件耦合到所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮。

13.根据权利要求9所述的自动变速器，其中所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮耦合到所述第二行星齿轮组的所述载架组合件、所述第四行星齿轮组的所述环形齿轮、所述第三行星齿轮组的所述载架组合件及所述多个固定扭矩传递机构中的一者。

14.根据权利要求9所述的自动变速器，其中所述第一旋转扭矩传递机构包括经应用状态及未应用状态，其中在所述经应用状态中，所述第一旋转扭矩传递机构耦合到所述第二及第三行星齿轮组的所述太阳齿轮。

15.根据权利要求9所述的自动变速器，其中所述第二旋转扭矩传递机构包括经应用状态及未应用状态，其中在所述经应用状态中，所述第二旋转扭矩传递机构耦合到所述第二行星齿轮组的所述载架组合件。

16.一种用于自动变速器的齿轮装置，其包括：

变速器输入及变速器输出，所述变速器输入直接耦合到第一行星齿轮组的太阳齿轮；

其特征在于：

第一旋转扭矩传递机构及第二旋转扭矩传递机构，其各自独立地耦合到所述变速器输入；

多个固定扭矩传递机构，其安置于所述变速器输入与变速器输出之间；

第一行星齿轮组，其耦合到所述第一旋转扭矩传递机构，所述第一行星齿轮组耦合到所述多个固定扭矩传递机构中的一者；

第二行星齿轮组，其耦合到所述第一行星齿轮组及所述第一旋转扭矩传递机构，所述第二行星齿轮组耦合到所述多个固定扭矩传递机构中的一者；

第三行星齿轮组，其耦合到所述第二旋转扭矩传递机构及所述变速器输出，所述第三行星齿轮组耦合到所述多个固定扭矩传递机构中的一者；及

第四行星齿轮组，其耦合到所述第三行星齿轮组及所述固定扭矩传递机构中的一者；

其中所述第四行星齿轮组包含输入及输出，且所述第三行星齿轮组包含输入及输出，所述第三行星齿轮组的所述输出耦合到所述变速器输出及所述第四行星齿轮组的所述输入；

进一步其中所述第四行星齿轮组的所述输出耦合到所述第三行星齿轮组的所述输入。

17.根据权利要求16所述的齿轮装置，其中：

所述第三行星齿轮组的所述输入包括太阳齿轮及环形齿轮，且所述第三行星齿轮组的所述输出包括载架组合件；且

所述第四行星齿轮组的所述输入包括太阳齿轮，且所述第四行星齿轮组的所述输出包括环形齿轮，其中所述第三及第四行星齿轮组的所述环形齿轮彼此耦合。

18.根据权利要求16所述的齿轮装置，其中所述变速器输入及变速器输出安置于同一中心线上。

19.根据权利要求16所述的齿轮装置，其中所述第一旋转扭矩传递机构包括经应用状态及未应用状态，其中在所述经应用状态中，所述第一旋转扭矩传递机构耦合到所述第二行星齿轮组的太阳齿轮及所述第三行星齿轮组的太阳齿轮。