CN105626835A - 多级变速器 - Google Patents

Abstract

一种多级变速器包括第一级、第二级、最终传动单元和至少两个转矩传递装置。至少两个转矩传递装置选择地将第一级、第二级和最终传动单元相互联接，以产生倒档或多个前进档的一个。

Description

多级变速器

本申请要求了2014年11月20日提交的美国临时专利申请No.62/082,424的权益。

以上申请的完整内容在此通过引用合并。

技术领域

本公开涉及用于机动车的手动变速器。更具体地，本公开涉及多级手动变速器。

背景技术

在此部分中的陈述仅提供了涉及本公开的背景信息，且可以或可以不构成现有技术。

典型的多速变速器利用了转矩传递装置和实现了多个速比或传动比的选择性接合的转矩传递装置的组合。变速器的多种部件的布置一般地通过封装要求、成本和希望的速比规定。

虽然当前的变速器装置实现了它们意图中的用途，但一直存在对于新的和改进的变速器构造的需求，所述变速器构造具有改进的性能和改进的封装，主要是降低的尺寸和重量。

发明内容

本发明提供了改进的多级变速器。

因此，在本发明的一个方面中，多级变速器包括第一级、第二级、最终传动单元和至少两个转矩传递装置。至少两个转矩传递装置选择地将第一级、第二级和最终传动单元相互联接，以产生倒档或多个前进档的一个。

在另一个方面中，多级变速器包括：带有第一转矩传递装置和第二转矩传递装置的第一级、带有第三转矩传递装置的第二级和最终传动单元。转矩传递装置选择地将第一级、第二级和最终传动单元相互联接，以产生倒档或多个前进档的一个。

在再另一个方面中，多级变速器包括：带有第一转矩传递装置和第二转矩传递装置以及四个齿轮组的第一级；带有第三转矩传递装置和第三转矩传递装置以及一个齿轮组的第二级；和带有一个齿轮组的最终传动单元。转矩传递装置选择地将第一级、第二级和最终传动单元相互联接，以产生倒档或多个前进档的一个。

前述多级变速器的任何变速器的特征可以进一步在于在此所述的特征的一个或任何组合，例如：至少两个转矩传递装置的一个与第一级结合，且至少两个转矩传递装置的另一个与第二级结合；第一级包括两个转矩传递装置；第二级包括第三转矩传递装置；至少两个转矩传递装置是同步器；至少两个转矩传递装置是离合器；变速器具有六个前进档；第一级具有四个齿轮组；第二级具有一个齿轮组；且最终传动单元具有一个齿轮组。

本发明提供以下技术方案：

1.一种多级变速器，包括：

第一级；

第二级；

最终传动单元；和

至少两个转矩传递装置，

其中至少两个转矩传递装置选择地将第一级、第二级和最终传动单元相互联接，以产生倒档或多个前进档的一个。

2.根据方案1所述的变速器，其中至少两个转矩传递装置的一个与第一级结合，且至少两个转矩传递装置的另一个与第二级结合。

3.根据方案1所述的变速器，其中第一级包括两个转矩传递装置。

4.根据方案3所述的变速器，其中第二级包括第三转矩传递装置。

5.根据方案1所述的变速器，其中至少两个转矩传递装置是同步器。

6.根据方案1所述的变速器，其中至少两个转矩传递装置是离合器。

7.根据方案1所述的变速器，其中变速器具有六个前进档。

8.根据方案1所述的变速器，其中第一级具有四个齿轮组。

9.根据方案1所述的变速器，其中第二级具有一个齿轮组。

10.根据方案1所述的变速器，其中最终传动单元具有一个齿轮组。

11.一种多级变速器，包括:

带有第一转矩传递装置和第二转矩传递装置的第一级;

带有第三转矩传递装置的第二级;和

最终传动单元，

其中转矩传递装置选择地将第一级、第二级和最终传动单元相互联接，以产生倒档或多个前进档的一个。

12.根据方案11所述的变速器，其中转矩传递装置是同步器。

13.根据方案11所述的变速器，其中转矩传递装置是离合器。

14.根据方案11所述的变速器，其中变速器具有六个前进档。

15.根据方案11所述的变速器，其中第一级具有四个齿轮组。

16.根据方案11所述的变速器，其中第二级具有一个齿轮组。

17.根据方案11所述的变速器，其中最终传动单元具有一个齿轮组。

18.一种多级变速器，包括：

带有第一转矩传递装置、第二转矩传递装置和四个齿轮组的第一级；

带有第三转矩传递装置和第四转矩传递装置以及一个齿轮组的第二级；和

带有一个齿轮组的最终传动单元，

其中这些转矩传递装置选择地将第一级、第二级和最终传动单元相互联接，以产生倒档或多个前进档的一个。

19.根据方案18所述的变速器，其中变速器具有六个前进档。

20.根据方案18所述的变速器，其中转矩传递装置是同步器。

另外的特征、优点和应用领域将从在此提供的描述中变得显见。应理解的是描述和具体示例意图为仅用于图示目的且不意图于限制本公开的范围。

附图说明

在此描述的附图仅用于图示目的且不意图于以任何方式限制本发明的范围。附图中的部件不必按尺寸，而是强调了对于本发明的原理的阐述。此外，在附图中类似的附图标号指示各视图中相应的零件。在各图中：

图1是根据本发明的原理的处于空档的多级变速器的示意图；

图2是根据本发明的原理的处于倒档的多级变速器的示意图；

图3是根据本发明的原理的处于第一前进档的多级变速器的示意图；

图4是根据本发明的原理的处于第二前进档的多级变速器的示意图；

图5是根据本发明的原理的处于第三前进档的多级变速器的示意图；

图6是根据本发明的原理的处于第四前进档的多级变速器的示意图；

图7是根据本发明的原理的处于第五前进档的多级变速器的示意图；

图8是根据本发明的原理的处于第六前进档的多级变速器的示意图；

图9A和图9B是图示了根据本发明的原理的用于多级变速器的一对转矩传递装置的运行的示意图；和

图10是给出了用以实现可得到的前进档和倒档的每个的多级变速器的齿轮组的多种组合的表格。

具体实施方式

如下描述仅在本质上是典型的且不意图于限制本公开、申请或使用。

现在参考附图，利用了本发明的原理的用于机动车的多级变速器在图1中图示且指示为10。多级变速器10包括第一级12、第二级14和最终传动单元16。

第一级12包括：带有第一构件28和第二构件30的第一齿轮组22，带有第三构件32和第四构件34的第二齿轮组24，带有第五构件36和第六构件38的第三齿轮组26，和带有第七构件50和第八构件52以及将第七构件50联接到第八构件52的惰轮54的第四（或倒档）齿轮组46。第一级12也包括以杆43操作的第一同步器42和以杆45操作的第二同步器44。如在下文中详细描述，同步器42和44选择地将第一齿轮组22、第二齿轮组24、第三齿轮组26或第四齿轮组46以第一互连构件或轴40联接到输入轴18，所述轴40将第一级12与第二级14联接。

第二级14包括带有第九构件56和第十构件58以及将第九构件56与第十构件58联接的惰轮57的第五齿轮组48。第二级也包括第三同步器64，所述第三同步器64将第五齿轮组48与互连构件或轴40和互连构件或轴60或互连构件或轴62联接。

最终传动单元16包括带有第十一构件68、第十二构件70和第十三构件72的第六齿轮组67。第十一构件68联接到第一互连构件或轴60且第十三构件72联接到第二互连构件或轴62。驱动轴20连接到第十二构件70，所述第十二构件70又与第十一构件68和第十三构件72联接。

多级变速器在图1中示出为处于空档。为将多级变速器10操作在倒档（图2）中，第一同步器42从第一齿轮组22和第二齿轮组24分离且第三同步器64从第五齿轮组48分离，同时第一互连构件或轴40联接到第二互连构件或轴60。杆45被操作以将第二同步器44与第四齿轮组46的第七构件50接合。因为惰轮54将第七构件50与第八构件52联接，所以当多级变速器10处于倒档时第四齿轮组46将输入轴18与第一互连构件或轴40联接。因此，当多级变速器10处于倒档时，输入轴18接收通过第四齿轮组46、第一互连构件或轴40、第二互连构件或轴60、第十一构件68、第十二构件70和驱动轴20传递的输入转矩，所述驱动轴20又提供驱动转矩以例如驱动机动车的车轮。用于处于倒档中的多级变速器10的转矩路径在图2中通过箭头指示。

为将多级变速器10操作在第一前进档中，如在图3中所示的，第二同步器44从第三齿轮组26或第四齿轮组46分离，且第三同步器64从第五齿轮组48分离，而第一互连构件或轴40联接到第二互连构件或轴60。杆43被操作以使第一同步器42与第一齿轮组22的第一构件28接合。因为第一构件28与第二构件30联接，所以当多级变速器10处于第一前进档中时输入轴18通过第一齿轮组22联接到第一互连构件或轴40。因此，当多级变速器10处于第一前进档中时，输入轴18接收通过第一齿轮组22、第一互连构件或轴40和第二互连构件或轴60、第十一构件68、第十二构件70和驱动轴20传递的输入转矩，所述驱动轴20又提供驱动转矩以例如驱动机动车的车轮。用于处于第一前进档中的多级变速器10的转矩路径通过图3中的箭头指示。

为将多级变速器10操作在第二前进档中，如在图4中所示，第二同步器44从第三齿轮组26或第四齿轮组46分离且第三同步器64从第五齿轮组48分离，而第一互连构件或轴40联接到第二互连构件或轴60。杆43被操作以使第一同步器42与第二齿轮组24的第三构件32接合。因为第三构件32与第四构件34联接，所以当多级变速器10处于第二前进档中时输入轴18通过第二齿轮组24联接到第一互连构件或轴40。因此，当多级变速器10处于第二前进档中时，输入轴18接收通过第二齿轮组24、第一互连构件或轴40、第二互连构件或轴60、第十一构件68、第十二构件70和驱动轴20传递的输入转矩，所述驱动轴20又提供驱动转矩以例如驱动机动车的车轮。用于处于第二前进档中的多级变速器10的转矩路径在图4中通过箭头指示。

为将多级变速器10操作在第三前进档中，如在图5中所示，第一同步器42从第一齿轮组22或第二齿轮组24分离且第三同步器64从第五齿轮组48分离，而第一互连构件或轴40联接到第二互连构件或轴60。杆45被操作以使第二同步器44与第三齿轮组26的第五构件36接合。因为第五构件36与第六构件38联接，所以当多级变速器10处于第三前进档中时输入轴18通过第三齿轮组26联接到第一互连构件或轴40。因此，当多级变速器10处于第三前进档中时，输入轴18接收通过第三齿轮组26、第一互连构件或轴40、第二互连构件或轴60、第十一构件68、第十二构件70和驱动轴20传递的输入转矩，所述驱动轴20又提供驱动转矩以例如驱动机动车的车轮。用于处于第三前进档中的多级变速器10的转矩路径在图5中通过箭头指示。

为将多级变速器10操作在第四前进档中，如在图6中所示，第二同步器44从第三齿轮组26或第四齿轮组46分离。杆43被操作以使第一同步器42与第一齿轮组22的第一构件28接合，且杆65被操作以使第三同步器64与第五齿轮组48的第九构件56接合，而第一互连构件或轴40从第二互连构件或轴60分离，使得第二互连构件或轴60空转。因为第一构件28与第二构件30联接，所以当多级变速器10处于第四前进档中时输入轴18通过第一齿轮组22联接到第一互连构件或轴40。此外，因为惰轮57将第九构件56与第五齿轮组48的第十构件58联接，所以当多级变速器10处于第四前进档中时，第一互连构件或轴40联接到第三互连构件或轴62。因此，当多级变速器10处于第四前进档中时，输入轴18接收通过第一齿轮组22、第一互连构件或轴40、第五齿轮组48、第三互连构件或轴62、第十三构件72、第十二构件70和驱动轴20传递的输入转矩，所述驱动轴20又提供驱动转矩以例如驱动机动车的车轮。用于处于第四前进档中的多级变速器10的转矩路径在图6中通过箭头指示。

为将多级变速器10操作在第五前进档中，如在图7中所示，第二同步器44从第三齿轮组26或第四齿轮组46分离。杆43被操作以使第一同步器42与第二齿轮组24的第三构件32接合，且杆65被操作以使第三同步器64与第五齿轮组48的第九构件56接合，而第一互连构件或轴40从第二互连构件或轴60分离，使得第二互连构件或轴60空转。因为第三构件32与第四构件34联接，所以当多级变速器10处于第五前进档中时输入轴18通过第二齿轮组24联接到第一互连构件或轴40。此外，因为惰轮57将第九构件56与第五齿轮组48的第十构件58联接，所以当多级变速器10处于第五前进档中时，第一互连构件或轴40联接到第三互连构件或轴62。因此，当多级变速器10处于第五前进档中时，输入轴18接收通过第二齿轮组24、第一互连构件或轴40、第五齿轮组48、第三互连构件或轴62、第十三构件72、第十二构件70和驱动轴20传递的输入转矩，所述驱动轴20又提供驱动转矩以例如驱动机动车的车轮。用于处于第五前进档中的多级变速器10的转矩路径在图7中通过箭头指示。

为将多级变速器10操作在第六前进档中，如在图8中所示，第一同步器42从第一齿轮组22或第二齿轮组24分离。杆45被操作以使第二同步器44与第三齿轮组26的第五构件36接合，且杆65被操作以使第三同步器64与第五齿轮组48的第九构件56接合，而第一互连构件或轴40从第二互连构件或轴60分离，使得第二互连构件或轴60空转。因为第五构件36与第六构件38联接，所以当多级变速器10处于第六前进档中时输入轴18通过第三齿轮组26联接到第一互连构件或轴40。此外，因为惰轮57将第九构件56与第五齿轮组48的第十构件58联接，所以当多级变速器10处于第六前进档中时，第一互连构件或轴40联接到第三互连构件或轴62。因此，当多级变速器10处于第六前进档中时，输入轴18接收通过第三齿轮组26、第一互连构件或轴40、第五齿轮组48、第三互连构件或轴62、第十三构件72、第十二构件70和驱动轴20传递的输入转矩，所述驱动轴20又提供驱动转矩以例如驱动机动车的车轮。用于处于第六前进档中的多级变速器10的转矩路径在图8中通过箭头指示。

现在参考图10，图示了提供了六个前进速比或传动比和倒档速比或传动比的第一齿轮组22、第二齿轮组24、第三齿轮组26和第四齿轮组48的激活或接合的次序。更具体地，图10是给出了为实现六个前进速度和倒档的齿轮组22、24、26、48的多种组合的真值表。多个档位状态的实际的数值传动比也给出，但应认识到的是这些数值仅是示例且可在相当大的范围内被调整，以适应多级变速器10的多种应用和运行标准。例如取决于所选择的齿轮直径、齿轮齿数和齿轮构造，其他传动比是可获得的。

注意到多级变速器10不限制于以上所述的齿轮组以提供六个前进速度和一个倒档速度。例如，第一级12可包括少于或多于四个的齿轮组和少于或多于两个的同步器，且第二级14可包括多于一个的齿轮组和多于一个的同步器，以提供少于或多于六个的前进速度。例如，第四（或倒档）齿轮组46可被包括在第二级14内，所述第二级14可包括附加的同步器。因此，在一些布置中，第一级12可包括三个齿轮组和两个同步器，且第二级14可包括两个齿轮组和两个同步器。

在另一个布置中，第一同步器42、第二同步器44和第三同步器64的至少两个用一对转矩传递装置替换，所述转矩传递装置例如为在图9A和图9B中所示的系统100中操作的第一离合器108和第二离合器110。系统100包括：例如为电磁螺线管促动器的促动器102，第一活塞104和第二活塞106。第一活塞104包括布置在壳体116内且用第一互连构件或杆112连接到促动器102的滑动构件114。也布置在壳体116内的例如弹簧118的偏置构件将朝着促动器102的偏置力施加在滑动构件114上。第一活塞104与第二活塞106通过管道124流体连通。第一活塞104进一步包括出口120和入口122。

第二活塞106包括布置在壳体128内且用第二互连构件或杆130和一组连杆131、132和133联接到第一离合器108和第二离合器110的滑动构件126。特别地，连杆131联接到第二离合器110，连杆133联接到第一离合器，且互连构件130联接到连杆131和132，所述连杆132又联接到连杆133。连杆132支承在枢轴或支点134处，且例如弹簧136的偏置构件定位在连杆132和静止构件138之间，如在图9A和图9B中所示。

系统100实现了用例如促动器102的单个促动器操作两个离合器108和110。当促动器102开启（图9A）时，第一互连构件或杆112被推向第一活塞104。因此，滑动构件114朝着弹簧118被推离促动器102，而例如空气的气体从第二活塞106通过管道124流向第一活塞104，以填充壳体116内的膨胀体积。气体也从第一活塞104通过出口120逸出。滑动构件114向弹簧118的移动将弹簧118压缩，且从第二活塞106流来的气体导致滑动构件126向离合器108和110移动。滑动构件126的移动也将第二互连构件或杆130向离合器108和110推动。当此情况发生时，连杆131被推向第二离合器110以接合第二离合器110，同时连杆132围绕枢轴134逆时针旋转。连杆132的旋转将弹簧136靠着静止构件138压缩且将连杆133从第一离合器108拉开以分离第一离合器108。

当促动器102关闭时（图9B），通过弹簧118施加的偏置力将第一互连构件或杆112向促动器102推动，而例如压缩空气的气体通过入口122流入到壳体116内。气体也通过管道124流到第二活塞106。当气体流入到第二活塞106的壳体128内时，滑动构件126从离合器108和110被推开。滑动构件126的移动也将第二互连构件或杆130从离合器108和110拉开。当此情况发生时，连杆131和连杆132的在枢轴134下方的下部从第二离合器110被拉开，而通过弹簧136施加在连杆132上的偏置力推在连杆132的下部上，这导致连杆132顺时针旋转。连杆132的围绕枢轴134的顺时针移动导致连杆133向第一离合器108的移动，以将第一离合器108接合且将连杆131从第二离合器110移开以分离第二离合器110。

本发明的描述仅在本质上是示例的且不偏离本发明的主旨的变体意图于处在本发明的范围内。这样的变体不视作偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多级变速器，包括：

第一级；

第二级；

最终传动单元；和

至少两个转矩传递装置，

其中至少两个转矩传递装置选择地将第一级、第二级和最终传动单元相互联接，以产生倒档或多个前进档的一个。

2.根据权利要求1所述的变速器，其中至少两个转矩传递装置的一个与第一级结合，且至少两个转矩传递装置的另一个与第二级结合。

3.根据权利要求1所述的变速器，其中第一级包括两个转矩传递装置。

4.根据权利要求3所述的变速器，其中第二级包括第三转矩传递装置。

5.根据权利要求1所述的变速器，其中至少两个转矩传递装置是同步器。

6.根据权利要求1所述的变速器，其中至少两个转矩传递装置是离合器。

7.根据权利要求1所述的变速器，其中变速器具有六个前进档。

8.根据权利要求1所述的变速器，其中第一级具有四个齿轮组。

9.一种多级变速器，包括:

带有第一转矩传递装置和第二转矩传递装置的第一级;

带有第三转矩传递装置的第二级;和

最终传动单元，

其中转矩传递装置选择地将第一级、第二级和最终传动单元相互联接，以产生倒档或多个前进档的一个。

10.一种多级变速器，包括：

带有第一转矩传递装置、第二转矩传递装置和四个齿轮组的第一级；

带有第三转矩传递装置和第四转矩传递装置以及一个齿轮组的第二级；和

带有一个齿轮组的最终传动单元，

其中这些转矩传递装置选择地将第一级、第二级和最终传动单元相互联接，以产生倒档或多个前进档的一个。