CN105909735B - 具有减速行星齿轮组的多速变速器 - Google Patents

具有减速行星齿轮组的多速变速器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了具有减速行星齿轮组的多速变速器。提供一种变速器，具有输入构件，输出构件，其中一个是选择性减速齿轮组的两个行星齿轮组，可以堆叠或嵌套以形成行星齿轮组组件的另外两个行星齿轮组，多个联接构件，以及多个扭矩传输装置。行星齿轮组的每一个包括第一、第二和第三构件。堆叠或嵌套的行星齿轮组组件具有用于可旋转地支撑第一多个小齿轮和第二多个小齿轮的齿轮架齿轮、环形齿轮以及共用齿轮构件。扭矩传输装置包括离合器和制动器。

Description

具有减速行星齿轮组的多速变速器
技术领域
本发明总地涉及具有多个行星齿轮组和多个扭矩传输装置的多速变速器，并且更具体地涉及的变速器具有十二个或更多速度，其之一是选择性减速齿轮组的两个行星齿轮组，可堆叠的另外两个行星齿轮组和多个扭矩传输装置。
背景技术
在这个部分中的陈述仅提供涉及当前公开的背景信息并且可以构成或不构成现有技术。
典型的多速变速器使用摩擦离合器、行星齿轮装置以及固定互连的组合以实现多个齿轮比。行星齿轮组的数目和物理设置一般由封装、成本和所希望速度比规定。此外，分动箱通常与变速器组合使用以为四轮或全轮驱动应用提供额外的功率输出（power take-offs）。分动箱在一些应用中将具有低档齿轮组以提供低速度比和高扭矩性能。为了提供这个低档性能，分动箱通常采用使用爪式离合器可选择的减速齿轮组。
尽管现在的变速器和分动箱实现了它们预期的目的，但是对于展现改进性能的新式和改进的变速器配置的需求基本上是恒定的，尤其是从效率、响应性、和平滑度以及改进的封装（主要是减小尺寸和重量）的观点看。因此，需要具有提供分动箱可选择低档功能的能力的一种改进的、成本有效的、小型化变速器。
发明内容
一种多速变速器被提供，具有输入构件，输出构件，两个行星齿轮组，可堆叠以形成堆叠的或嵌套的行星齿轮组组件的另外两个行星齿轮组，多个联接构件，以及多个扭矩传输装置。两个行星齿轮组的每一个包括第一、第二和第三构件。行星齿轮组的一个配置为选择性减速齿轮组。堆叠或嵌套的行星齿轮组组件具有太阳齿轮，用于可旋转地支撑第一多个小齿轮和第二多个小齿轮的齿轮架构件，共用构件，以及环形齿轮。共用构件是整体地形成作为单一构件的环和太阳齿轮，或者由刚性固定连接（即轴或轴毂）结合的环和太阳齿轮。扭矩传输装置例如是离合器和制动器。
在当前发明的另一实施例中，一种变速器被提供，具有输入轴；输出轴；具有第一构件、第二构件、第三构件和第四构件的行星齿轮组组件；具有第一、第二和第三构件的第一行星齿轮组；以及具有第一、第二和第三构件并且配置成相对于齿轮组的输入速度而选择性减小输出速度的第二行星齿轮组。
在当前发明的又一实施例中，第一互连构件将行星齿轮组组件的环形齿轮与第一行星齿轮组的环形齿轮连续地互连。
在当前发明的又一实施例中，第二互连构件将第一行星齿轮组的齿轮架构件与第二行星齿轮组的太阳齿轮连续地互连，并且第二行星齿轮组配置成相对于第二互连构件的旋转速度选择性地减小输出构件的旋转速度。
在当前发明的又一实施例中，第一扭矩传输机构选择性地可接合以将行星齿轮组组件的齿轮架构件与第一行星齿轮组的太阳齿轮以及输入构件互连。
在当前发明的又一实施例中，第二扭矩传输机构选择性地可接合以将行星齿轮组组件的共用齿轮与第一行星齿轮组的太阳齿轮以及输入构件互连。
在当前发明的又一实施例中，第三扭矩传输机构选择性地可接合以将行星齿轮组组件的共用齿轮与第一行星齿轮组的齿轮架构件以及第二行星齿轮组的太阳齿轮互连。
在当前发明的又一实施例中，第四扭矩传输机构选择性地可接合以将第一行星齿轮组的齿轮架构件以及第二行星齿轮组的太阳构件与输出轴互连。
在当前发明的又一实施例中，第五扭矩传输机构选择性地可接合以将第二行星齿轮组的齿轮架构件与输出轴互连以相对于第二互连构件的旋转速度减小输出轴的旋转速度。
在当前发明的又一实施例中，第六扭矩传输机构选择性地可接合以将行星齿轮组组件的齿轮架构件与固定构件互连。
在当前发明的又一实施例中，第七扭矩传输机构选择性地可接合以将行星齿轮组组件的太阳齿轮与固定构件互连。
在当前发明的又一实施例中，扭矩传输机构以至少三个的组合选择性地可接合以在输入构件和输出构件之间建立多个正向速度比以及至少一个反向速度比。
在当前发明的又一实施例中，一种多速变速器被提供，具有输入轴；输出轴；具有太阳齿轮、环形齿轮、齿轮架构件和共用齿轮构件的行星齿轮组组件；具有太阳齿轮、环形齿轮和齿轮架构件的第一行星齿轮组；具有太阳齿轮、环形齿轮和齿轮架构件的第二行星齿轮组，其中，环形齿轮旋转地固定至变速器外壳。第一互连构件将行星齿轮组组件的环形齿轮与第一行星齿轮组的环形齿轮连续地互连。第二互连构件将第一行星齿轮组的齿轮架构件与第二行星齿轮组的太阳构件连续地互连。第一扭矩传输机构选择性地可接合以将行星齿轮组组件的齿轮架构件与第一行星齿轮组的太阳齿轮以及输入构件互连。第二扭矩传输机构选择性地可接合以将行星齿轮组组件的共用齿轮与第一行星齿轮组的太阳齿轮以及输入构件互连。第三扭矩传输机构选择性地可接合以将行星齿轮组组件的共用齿轮与第一行星齿轮组的齿轮架构件以及第二行星齿轮组的太阳齿轮互连。第四扭矩传输机构选择性地可接合以将第一行星齿轮组的齿轮架构件以及第二行星齿轮组的太阳齿轮与第二行星齿轮组的环形齿轮互连。第五扭矩传输机构选择性地可接合以将第二行星齿轮组的环形齿轮与固定构件互连以相对于第二互连构件的旋转速度减小输出轴的旋转速度。第六扭矩传输机构选择性地可接合以将行星齿轮组组件的齿轮架构件与固定构件互连。第七扭矩传输机构选择性地可接合以将行星齿轮组组件的太阳齿轮与固定构件互连。扭矩传输机构以至少三个的组合选择性地可接合以在输入构件和输出构件之间建立多个正向速度比以及至少一个反向速度比。
方案1.一种变速器，包括：
输入构件；
输出构件；
行星齿轮组组件，具有第一构件、第二构件、第三构件以及第四构件；
第一行星齿轮组，具有第一、第二和第三构件；
第一互连构件，将所述行星齿轮组组件的第二构件与所述第一行星齿轮组的第一构件连续地互连；
第二行星齿轮组，具有第一、第二和第三构件；
第二互连构件，将所述第一行星齿轮组的第二构件与所述第二行星齿轮组的第三构件连续地互连，以及其中，所述第二行星齿轮组配置成相对于所述第二互连构件的旋转速度而选择性地减小所述输出构件的旋转速度；以及
七个扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的至少一个构件、所述第一和第二行星齿轮组的一个构件与所述行星齿轮组组件的至少一个其他构件、所述第一和第二行星齿轮组的一个其他构件、所述输入构件、所述输出构件以及固定构件互连，以及
其中，扭矩传输机构以至少三个的组合选择性地可接合以在所述输入构件和输出构件之间建立多个正向速度比以及至少一个反向速度比。
方案2．根据方案1所述的变速器，其中，七个扭矩传输机构的第一个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第三构件与所述第一行星齿轮组的第三构件以及所述输入构件互连。
方案3．根据方案2所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第二个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第四构件与所述第一行星齿轮组的第三构件以及所述输入构件互连。
方案4．根据方案3所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第三个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第四个构件与所述第一行星齿轮组的第二构件以及所述第二行星齿轮组的第三构件互连。
方案5．根据方案4所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第四个选择性地可接合以将所述第一行星齿轮组的第二构件以及所述第二行星齿轮组的第三构件与所述输出构件互连。
方案6．根据方案5所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第五个选择性地可接合以将所述第二行星齿轮组的第二构件与所述输出构件互连以相对于所述第二互连构件的旋转速度减小所述输出构件的旋转速度。
方案7．根据方案6所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第六个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第三构件与所述固定构件互连。
方案8．根据方案7所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第七个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第一构件与所述固定构件互连。
方案9．根据方案1所述的变速器，其中，所述行星齿轮组组件的第一构件是太阳齿轮，所述行星齿轮组组件的第二构件是环形齿轮，所述行星齿轮组组件的第三构件是齿轮架构件，所述行星齿轮组组件的第四构件是共用齿轮，所述第一和第二行星齿轮组的第二构件是齿轮架构件，第一和第二行星齿轮组的第三构件是太阳齿轮，以及第一和第二行星齿轮组的第一构件是环形齿轮。
方案10．根据方案9所述的变速器，其中，所述共用构件形成作为具有外表面和内表面的单一齿轮构件，其中，所述外表面具有多个齿轮齿，以及所述内表面具有多个齿轮齿。
方案11．根据方案10所述的变速器，其中，所述单一齿轮构件与由所述行星齿轮组组件的齿轮架构件所旋转支撑的第一多个小齿轮、以及由所述行星齿轮组组件的齿轮架构件所旋转支撑的第二多个小齿轮啮合。
方案12．一种变速器，包括：
输入构件；
输出构件；
行星齿轮组组件，具有第一构件、第二构件、第三构件以及第四构件；
第一行星齿轮组，具有第一、第二和第三构件；
第二行星齿轮组，具有第一、第二和第三构件，其中，所述第二行星齿轮组是减速齿轮组；
第一互连构件，将所述行星齿轮组组件的第二构件与所述第一行星齿轮组的第一构件连续地互连；
第二互连构件，将所述第一行星齿轮组的第二构件与所述第二行星齿轮组的第三构件连续地互连，以及其中，所述第二行星齿轮组配置成相对于第二互连构件的旋转速度而选择性地减小所述输出构件的旋转速度；以及
七个扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的至少一个构件、所述第一和第二行星齿轮组的一个构件与所述行星齿轮组组件的至少一个其他构件、所述第一和第二行星齿轮组的一个其他构件、所述输入构件、所述输出构件以及固定构件互连，以及
其中，扭矩传输机构以至少三个的组合选择性地可接合以在所述输入构件和输出构件之间建立多个正向速度比以及至少一个反向速度比。
方案13．根据方案12所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第一个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第三构件与所述第一行星齿轮组的第三构件以及所述输入构件互连。
方案14．根据方案13所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第二个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第四构件与所述第一行星齿轮组的第三构件以及所述输入构件互连。
方案15．根据方案14所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第三个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第四构件与所述第一行星齿轮组的第二构件以及所述第二行星齿轮组的第三构件互连。
方案16．根据方案15所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第四个选择性地可接合以将所述第一行星齿轮组的第二构件以及所述第二行星齿轮组的第三构件与所述第二行星齿轮组的第一构件互连。
方案17．根据方案16所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第五个选择性地可接合以将所述第二行星齿轮组的第一构件与所述固定构件互连以相对于所述第二互连构件的旋转速度而减小所述输出构件的旋转速度。
方案18．根据方案17所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第六个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第三构件与所述固定构件互连。
方案19．根据方案18所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第七个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第一构件与所述固定构件互连。
方案20．根据方案12所述的变速器，其中，所述行星齿轮组组件的第一构件是太阳齿轮，所述行星齿轮组组件的第二构件是环形齿轮，所述行星齿轮组组件的第三构件是齿轮架构件，所述行星齿轮组组件的第四构件是共用齿轮，所述第一和第二行星齿轮组的第二构件是齿轮架构件，所述第一和第二行星齿轮组的第三构件是太阳齿轮，以及所述第一和第二行星齿轮组的第一构件是环形齿轮。
方案21．根据方案20所述的变速器，其中，所述共用构件形成作为具有外表面和内表面的单一齿轮构件，其中，所述外表面具有多个齿轮齿并且所述内表面具有多个齿轮齿。
方案22．根据方案21所述的变速器，其中，所述单一齿轮构件与由所述行星齿轮组组件的齿轮架构件所旋转支撑的第一多个小齿轮、以及由所述行星齿轮组组件的齿轮架构件所旋转支撑的第二多个小齿轮啮合。
方案23．一种变速器，包括：
输入轴；
输出轴；
行星齿轮组组件，具有太阳齿轮、环形齿轮、齿轮架构件以及共用齿轮构件；
第一行星齿轮组，具有太阳齿轮、环形齿轮以及齿轮架构件；
第二行星齿轮组，具有太阳齿轮、环形齿轮以及齿轮架构件；
第一互连构件，将所述行星齿轮组组件的环形齿轮与所述第一行星齿轮组的环形齿轮连续地互连；
第二互连构件，将所述第一行星齿轮组的齿轮架构件与所述第二行星齿轮组的太阳齿轮连续地互连；
第一扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的齿轮架构件与所述第一行星齿轮组的太阳齿轮以及所述输入构件互连；
第二扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的共用齿轮与所述第一行星齿轮组的太阳齿轮以及所述输入构件互连；
第三扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的共用齿轮与所述第一行星齿轮组的齿轮架构件以及所述第二行星齿轮组的太阳齿轮互连；
第四扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述第一行星齿轮组的齿轮架构件以及所述第二行星齿轮组的太阳齿轮与所述输出轴互连；
第五扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述第二行星齿轮组的齿轮架构件与所述输出轴互连以相对于所述第二互连构件的旋转速度减小所述输出构件的旋转速度；
第六扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的齿轮架构件与所述固定构件互连；
第七扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的太阳齿轮与所述固定构件互连，以及
其中，所述扭矩传输机构以至少三个的组合选择性地可接合以在所述输入构件和输出构件之间建立多个正向速度比以及至少一个反向速度比。
方案24．一种变速器，包括：
输入轴；
输出轴；
行星齿轮组组件，具有太阳齿轮、环形齿轮、齿轮架构件以及共用齿轮构件；
第一行星齿轮组，具有太阳齿轮、环形齿轮以及齿轮架构件；
第二行星齿轮组，具有太阳齿轮、环形齿轮以及齿轮架构件，其中，环形齿轮旋转地固定至变速器外壳；
第一互连构件，将所述行星齿轮组组件的环形齿轮与所述第一行星齿轮组的环形齿轮连续地互连；
第二互连构件，将所述第一行星齿轮组的齿轮架构件与所述第二行星齿轮组的太阳齿轮连续地互连；
第一扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的齿轮架构件与所述第一行星齿轮组的太阳齿轮以及所述输入构件互连；
第二扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的共用齿轮与所述第一行星齿轮组的太阳齿轮以及所述输入构件互连；
第三扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的共用齿轮与所述第一行星齿轮组的齿轮架构件以及所述第二行星齿轮组的太阳齿轮互连；
第四扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述第一行星齿轮组的齿轮架构件以及所述第二行星齿轮组的太阳齿轮与所述第二行星齿轮组的环形齿轮互连；
第五扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述第二行星齿轮组的环形齿轮与所述固定构件互连以相对于所述第二互连构件的旋转速度减小所述输出构件的旋转速度；
第六扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的齿轮架构件与所述固定构件互连；
第七扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的太阳齿轮与所述固定构件互连，以及
其中，所述扭矩传输机构以至少三个的组合选择性地可接合以在所述输入构件和输出构件之间建立多个正向速度比以及至少一个反向速度比。
通过参考以下说明书和附图，当前发明的其他方面和优点将变得明显，其中，相同的附图标记指代相同的部件、元件或特征。
附图说明
在此描述的附图仅为了说明目的并且没有意图在以任何方式限制当前公开的范围。
图1是根据当前发明的十二速变速器的实施例的杆图；
图2是根据当前发明的十二速变速器的实施例的图解图；
图3是根据当前发明的十二速变速器的另一实施例的图解图；
图4是根据当前发明的十二速变速器的另一实施例的图解图；以及
图5是展示了图1至图4中所示变速器的可用正向和反向速度或齿轮比中的每一个中的不同扭矩传输元件的接合状态的真值表。
具体实施方式
以下说明书本质上仅是示例性的并且没有意图限制当前公开、应用或用途。
现在参照图1，以杆图格式示出了十二速变速器10的实施例。杆图是诸如自动变速器的机械装置的部件的示意代表图。每个个体杆表示行星齿轮组，其中行星齿轮的三个基本机械部件每个由节点表示。因此，单个杆包含三个节点：一个用于太阳齿轮，一个用于行星齿轮齿轮架，以及一个用于环形齿轮。在一些情形中，两个杆可以组合成为具有多于三个节点（通常四个节点）的单个杆。例如，如果在两个不同杆上的两个节点通过固定连接而互连，它们可以表示作为在单个杆上的单个节点。每个杆的节点之间的相对长度能够用于表示每个相应齿轮组的环形齿轮对太阳齿轮的比。这些杆比进而用于改变变速器的齿轮比以便实现合适的比和比级数（ratio progression）。在不同行星齿轮组的节点之间的机械联接或互连由细的水平线示出，并且诸如离合器和制动器的扭矩传输装置表示作为交叉指部。在由Benford和Leising做出的SAE论文810102“The Lever Analogy：A New Tool inTransmission Analysis”中能够找到杆图的格式、目的和使用的进一步解释，在此通过引用全部结合到本文。
变速器10包括输入轴或构件12，第一行星齿轮组14，第二行星齿轮组16，第三行星齿轮组18，第四行星齿轮组20，以及输出轴或构件22。在图1的杆图中，用于第一行星齿轮组14和第二行星齿轮组16的杆已经组合成为单个的四节点杆，具有：第一节点14A，第二节点16A，第三节点14B、16B，以及第四节点17。因此，第一和第二行星齿轮组共用由节点17表示的共用构件，并且第一行星齿轮组的第二构件14B联接至由第三节点14B、16B表示的第二行星齿轮组的第二构件16B。用于第三行星齿轮组18的杆具有：第一节点18A，第二节点18B，以及第三节点18C。用于第四行星齿轮组20的杆具有：第一节点20A，第二节点20B，以及第三节点20C。输入构件12联接至第三节点18C。此外，第二节点16A机械地联接至第一节点18A，并且第二节点18B机械地联接至第三节点20C。此外，第四行星齿轮组20的第一节点20A机械地联接至地面或者变速器外壳以阻止第一节点20A的旋转。
变速器10进一步包括多个离合器26、28、30、32、34以及制动器36和38。第一离合器26选择性地将第一和第二行星齿轮组14、16的组合杆的第三节点14B、16B与输入构件或轴12以及第三行星齿轮组18的第三节点18C连接。第二离合器28选择性地将第一和第二行星齿轮组14、16的组合杆的第四节点17与输入构件或轴12以及第三行星齿轮组18的第三节点18C连接。第三离合器30选择性地将第一和第二行星齿轮组14、16的组合杆的第四节点17与第三行星齿轮组18的第二节点18B以及第四行星齿轮组20的第三节点20C连接。第四离合器32选择性地将第四行星齿轮组20的第三节点20C以及第三行星齿轮组18的第二节点18B与输出构件22连接。第五离合器34选择性地将第四行星齿轮组20的第二节点20B与输出构件22连接。第一制动器36将第一和第二行星齿轮组14、16的组合杆的第三节点14B、16B与固定构件或变速器外壳50选择性地连接。第二制动器38将第一和第二行星齿轮组14、16的组合杆的第一节点14A与固定构件或变速器外壳50选择性地连接。
现在参照图2，棍图展示了根据当前发明的十二速变速器10的实施例的示意布局。在图2中，来自图1的杆图的编号方式被持续下去。对应地展示了离合器和联接，尽管行星齿轮组的节点现在出现作为行星齿轮组的部件，诸如太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮以及行星齿轮齿轮架。
变速器10包括行星齿轮组组件19。行星齿轮组组件19由组合两个行星齿轮组14和16形成。行星齿轮组14的环形齿轮与行星齿轮组16的太阳齿轮形成作为单个或共用部件或构件17。因此，关于行星齿轮组14，部件或齿轮17用作环形齿轮，并且关于行星齿轮组16，部件或齿轮17用作太阳齿轮。共享的部件或共用部件17使第一和第二行星齿轮组14和16能够径向地堆叠或设置，其中，第二行星齿轮组16径向地位于第一行星齿轮组14的外侧（如图2中所示）。因此，共享部件或共用部件17是具有外表面和内表面的齿轮。共用构件或齿轮17的外表面具有使共用构件能够用作太阳齿轮的多个齿轮齿。共用构件17的内表面具有使共用构件能够用作环形齿轮的多个齿轮齿。此外，行星齿轮组14和16的齿轮架构件互连以形成共用或共享的齿轮架构件14B、16B。行星齿轮组14也包括太阳齿轮构件14A。太阳齿轮构件14A连接用于与第一轴或互连构件42共同旋转。共用构件17连接用于与第二轴或互连构件44共同旋转。行星齿轮架构件14B、16B连接用于与第三轴或互连构件46共同旋转。支撑用于由行星齿轮架构件14B、16B旋转的行星齿轮14D每个配置成与太阳齿轮构件14A以及共用构件17相互接合。此外，行星齿轮组16包括环形齿轮构件16A。环形齿轮构件16A连接用于与第四轴或互连构件48共同旋转。行星齿轮架构件14B、16B连接用于与第三轴或互连构件46共同旋转。支撑用于由行星齿轮架构件14B、16B旋转的行星齿轮16D每个配置成与环形齿轮构件16A和共用构件17相互接合。
行星齿轮组18包括太阳齿轮构件18C，环形齿轮构件18A，以及旋转地支撑一组行星齿轮18D（仅示出其一个）的行星齿轮齿轮架构件18B。太阳齿轮构件18C连接用于与输入轴或构件12共同旋转。环形齿轮构件18A连接用于与第四轴或互连构件48共同旋转。行星齿轮架构件18B连接用于与第五轴或互连构件52以及第六轴或互连构件54共同旋转。行星齿轮18D每个配置成与太阳齿轮构件18C和环形齿轮构件18A相互接合。
行星齿轮组20包括环形齿轮构件20A，太阳齿轮构件20C，以及旋转地支撑了一组行星齿轮20D（仅示出其一个）的行星齿轮齿轮架构件20B。太阳齿轮构件20C连接用于与第六轴或互连构件54并且与第七轴或互连构件56共同旋转。环形齿轮构件20A固定地连接至变速器外壳50并且因此旋转地固定。行星齿轮架构件20B连接用于与第八轴或互连构件58共同旋转。行星齿轮20D每个配置成与太阳齿轮构件20C和环形齿轮构件20A相互接合。
变速器10进一步包括扭矩传输机构或离合器26、28、30、32和34；允许轴或互连构件、行星齿轮组的构件以及外壳的选择性互连的第一制动器36和第二制动器38。例如，第一离合器26选择性地可接合以将输入轴或构件12与第三轴或互连构件46连接。第二离合器28选择性地可接合以将输入轴或构件12与第二轴或互连构件44连接。第三离合器30选择性地可接合以将第二轴或互连构件44与第五轴或互连构件52连接。第四离合器32选择性地可接合以将第七轴或互连构件56与输出轴或互连构件22连接。第五离合器34选择性地可接合以将第八轴或互连构件58与输出轴或互连构件22连接。第一制动器36选择性地可接合以将第三轴或互连构件46与固定元件或变速器外壳50连接以便于限制构件46相对于变速器外壳50的旋转。第二制动器38选择性地可接合以将第一轴或互连构件42与固定元件或变速器外壳50连接以便于限制构件42相对于变速器外壳50的旋转。
此外，行星齿轮组20配置成选择性地相对于中间轴54提供输出构件22的速度减小和扭矩增大。更具体的，环形齿轮构件20A保持固定，太阳齿轮构件20C从中间轴54接收旋转输入速度，并且齿轮架构件20B通过接合离合器34而连接至输出轴22。有利地，当前发明的变速器通过使用减速行星齿轮组20而在变速器中提供了可选择的低档功能。因此，消除了对分动箱中的提供低档功能的额外减速齿轮组的需求。
现在参照图3，以杆图形式示出了十二速变速器100的另一实施例。变速器100类似于图1中所示和如上所述的变速器10，如由参照相同部件的相同附图标记所标示的。然而，已经移除了离合器32并且替代的离合器32’现在将节点18B和20C与节点20A连接。此外，离合器34已经移除并且替代的制动器34’现在将节点20A与地面或变速器外壳50连接。
现在参照图4，棍图展示了根据当前发明的十二速变速器100的实施例的示意性布局。在图4中，来自图3的杆图的编号方式被持续下去。对应地展示了离合器和联接，尽管行星齿轮组的节点现在出现作为行星齿轮组的部件，诸如太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮以及行星齿轮齿轮架。图4的变速器100类似于图2中所示和如上所述的变速器10，如由参照相同部件的相同附图标记所标示的。然而，离合器32已经移除并且替代的离合器32’现在通过替代的轴54’将齿轮架构件18B和太阳齿轮20C与环形齿轮20A通过替代56’连接。此外，离合器34已经移除，并且替代的制动器34’现在将环形齿轮20A与地面或变速器外壳50连接。
在当前发明中，行星齿轮组20配置成选择性地相对于中间轴54’提供输出构件22的速度减小和扭矩增大。更具体的，环形齿轮构件20A通过离合器34’的接合而保持固定，太阳齿轮构件20C从中间轴54’接收旋转输入速度，并且齿轮架构件20B连接至输出轴22。有利地，当前实施例的变速器通过使用减速行星齿轮组20而在变速器中提供了可选择的低档功能。因此，消除了对分动箱中的提供低档功能的额外减速齿轮组的需求。
现在参照图1至图5，将描述十二速变速器10和100的实施例的操作。将知晓的是，变速器10和100能够将扭矩从输入轴或构件12以至少十二个正向速度或扭矩比以及至少一个反向速度或扭矩比传输至输出轴或构件22。每个正向或反向速度或扭矩比由一个或多个扭矩传输机构的接合而获得，如以下将解释的。图5是展示了被致动或接合以实现各种齿轮状态的扭矩传输机构的各种组合的真值表。表格中“X”意味着接合特定的离合器或制动器以实现想要的齿轮状态。也展示了各种齿轮状态的实际数值齿轮比，尽管应该知晓的是这些数值仅是示例性的并且它们可以在相当大范围上调整以适用于各种应用和操作准则。当然，取决于齿轮直径、齿轮齿数以及所选择的齿轮配置，可以获得其他齿轮比。
关于变速器10，通过致动第二离合器28、第五离合器34以及第一制动器36而建立了反向齿轮比。第二离合器28将输入轴或构件12与第二轴或互连构件44连接。第五离合器34将第八轴或互连构件58与输出轴或互连构件22连接。第一制动器36将第三轴或互连构件46与固定元件或变速器外壳50连接以便于限制构件46相对于变速器外壳50的旋转。同样地，通过离合器和制动器接合的不同组合而实现了十二个正向比，如图5中所示。
关于变速器100，通过如图5中所示致动离合器和制动器而建立了齿轮比。更具体的，通过图5中所示的接合替代的离合器32’以及制动器和离合器的组合而致动了第4、第6、以及第9至第12齿轮比。类似的，相反地，通过如图5中所示的接合替代的离合器34’以及制动器和离合器的组合而致动了第1、第2、第3、第5、第7和第8齿轮比。同样地，通过如图5中所示离合器和制动器接合的不同组合而实现了剩余的正向比。
将知晓的是十二速变速器10和100的操作和齿轮状态的前述说明首先假设，在给定齿轮状态中，没有具体提及的所有离合器是不起作用的或分离的，并且其次，在至少相邻齿轮状态之间的换挡（即齿轮状态的变化）期间，在齿轮状态中接合或致动的离合器均将保持接合或致动。
此外，当前发明的变速器10和100具有额外有利的特征。例如，变速器10和100具有如图5中所示的两个反向齿轮比。此外，反向齿速的比步幅（ratio step）精确地匹配第一两个正向速度的比步幅。此外，当前发明设计了替代的离合器和制动器接合或致动组合以建立第8和第12齿速，如图5中所示。
本发明的说明书本质上仅是示例性的，并且并未脱离本发明要旨的变形例意在落入本发明的范围内。这样的变形例不要视作脱离本发明的精神和范围。

Claims (24)

1.一种变速器，包括：
输入构件；
输出构件；
行星齿轮组组件，具有第一构件、第二构件、第三构件以及第四构件；
第一行星齿轮组，具有第一、第二和第三构件，其中所述第一行星齿轮组的第三构件与所述输入构件连续地互连；
第一互连构件，将所述行星齿轮组组件的第二构件与所述第一行星齿轮组的第一构件连续地互连；
第二行星齿轮组，具有第一、第二和第三构件；
第二互连构件，将所述第一行星齿轮组的第二构件与所述第二行星齿轮组的第三构件连续地互连，以及其中，所述第二行星齿轮组配置成相对于所述第二互连构件的旋转速度而选择性地减小所述输出构件的旋转速度；以及
七个扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的至少一个构件、所述第一和第二行星齿轮组的一个构件与所述行星齿轮组组件的至少一个其他构件、所述第一和第二行星齿轮组的一个其他构件、所述输入构件、所述输出构件以及固定构件互连，以及
其中，扭矩传输机构以至少三个的组合选择性地可接合以在所述输入构件和输出构件之间建立多个正向速度比以及至少一个反向速度比。
2.根据权利要求1所述的变速器，其中，七个扭矩传输机构的第一个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第三构件与所述第一行星齿轮组的第三构件以及所述输入构件互连。
3.根据权利要求2所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第二个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第四构件与所述第一行星齿轮组的第三构件以及所述输入构件互连。
4.根据权利要求3所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第三个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第四构件与所述第一行星齿轮组的第二构件以及所述第二行星齿轮组的第三构件互连。
5.根据权利要求4所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第四个选择性地可接合以将所述第一行星齿轮组的第二构件以及所述第二行星齿轮组的第三构件与所述输出构件互连。
6.根据权利要求5所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第五个选择性地可接合以将所述第二行星齿轮组的第二构件与所述输出构件互连以相对于所述第二互连构件的旋转速度减小所述输出构件的旋转速度。
7.根据权利要求6所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第六个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第三构件与所述固定构件互连。
8.根据权利要求7所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第七个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第一构件与所述固定构件互连。
9.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述行星齿轮组组件的第一构件是太阳齿轮，所述行星齿轮组组件的第二构件是环形齿轮，所述行星齿轮组组件的第三构件是齿轮架构件，所述行星齿轮组组件的第四构件是共用齿轮，所述第一和第二行星齿轮组的第二构件是齿轮架构件，第一和第二行星齿轮组的第三构件是太阳齿轮，以及第一和第二行星齿轮组的第一构件是环形齿轮。
10.根据权利要求9所述的变速器，其中，所述共用齿轮形成作为具有外表面和内表面的单一齿轮构件，其中，所述外表面具有多个齿轮齿，以及所述内表面具有多个齿轮齿。
11.根据权利要求10所述的变速器，其中，所述单一齿轮构件与由所述行星齿轮组组件的齿轮架构件所旋转支撑的第一多个小齿轮、以及由所述行星齿轮组组件的齿轮架构件所旋转支撑的第二多个小齿轮啮合。
12.一种变速器，包括：
输入构件；
输出构件；
行星齿轮组组件，具有第一构件、第二构件、第三构件以及第四构件；
第一行星齿轮组，具有第一、第二和第三构件，其中所述第一行星齿轮组的第三构件与所述输入构件连续地互连；
第二行星齿轮组，具有第一、第二和第三构件，其中，所述第二行星齿轮组是减速齿轮组；
第一互连构件，将所述行星齿轮组组件的第二构件与所述第一行星齿轮组的第一构件连续地互连；
第二互连构件，将所述第一行星齿轮组的第二构件与所述第二行星齿轮组的第三构件连续地互连，以及其中，所述第二行星齿轮组配置成相对于第二互连构件的旋转速度而选择性地减小所述输出构件的旋转速度；以及
七个扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的至少一个构件、所述第一和第二行星齿轮组的一个构件与所述行星齿轮组组件的至少一个其他构件、所述第一和第二行星齿轮组的一个其他构件、所述输入构件、所述输出构件以及固定构件互连，以及
其中，扭矩传输机构以至少三个的组合选择性地可接合以在所述输入构件和输出构件之间建立多个正向速度比以及至少一个反向速度比。
13.根据权利要求12所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第一个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第三构件与所述第一行星齿轮组的第三构件以及所述输入构件互连。
14.根据权利要求13所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第二个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第四构件与所述第一行星齿轮组的第三构件以及所述输入构件互连。
15.根据权利要求14所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第三个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第四构件与所述第一行星齿轮组的第二构件以及所述第二行星齿轮组的第三构件互连。
16.根据权利要求15所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第四个选择性地可接合以将所述第一行星齿轮组的第二构件以及所述第二行星齿轮组的第三构件与所述第二行星齿轮组的第一构件互连。
17.根据权利要求16所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第五个选择性地可接合以将所述第二行星齿轮组的第一构件与所述固定构件互连以相对于所述第二互连构件的旋转速度而减小所述输出构件的旋转速度。
18.根据权利要求17所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第六个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第三构件与所述固定构件互连。
19.根据权利要求18所述的变速器，其中，所述七个扭矩传输机构的第七个选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的第一构件与所述固定构件互连。
20.根据权利要求12所述的变速器，其中，所述行星齿轮组组件的第一构件是太阳齿轮，所述行星齿轮组组件的第二构件是环形齿轮，所述行星齿轮组组件的第三构件是齿轮架构件，所述行星齿轮组组件的第四构件是共用齿轮，所述第一和第二行星齿轮组的第二构件是齿轮架构件，所述第一和第二行星齿轮组的第三构件是太阳齿轮，以及所述第一和第二行星齿轮组的第一构件是环形齿轮。
21.根据权利要求20所述的变速器，其中，所述共用齿轮形成作为具有外表面和内表面的单一齿轮构件，其中，所述外表面具有多个齿轮齿并且所述内表面具有多个齿轮齿。
22.根据权利要求21所述的变速器，其中，所述单一齿轮构件与由所述行星齿轮组组件的齿轮架构件所旋转支撑的第一多个小齿轮、以及由所述行星齿轮组组件的齿轮架构件所旋转支撑的第二多个小齿轮啮合。
23.一种变速器，包括：
输入轴；
输出轴；
行星齿轮组组件，具有太阳齿轮、环形齿轮、齿轮架构件以及共用齿轮；
第一行星齿轮组，具有太阳齿轮、环形齿轮以及齿轮架构件；
第二行星齿轮组，具有太阳齿轮、环形齿轮以及齿轮架构件；
第一互连构件，将所述行星齿轮组组件的环形齿轮与所述第一行星齿轮组的环形齿轮连续地互连；
第二互连构件，将所述第一行星齿轮组的齿轮架构件与所述第二行星齿轮组的太阳齿轮连续地互连；
第一扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的齿轮架构件与所述第一行星齿轮组的太阳齿轮以及所述输入轴互连；
第二扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的共用齿轮与所述第一行星齿轮组的太阳齿轮以及所述输入轴互连；
第三扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的共用齿轮与所述第一行星齿轮组的齿轮架构件以及所述第二行星齿轮组的太阳齿轮互连；
第四扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述第一行星齿轮组的齿轮架构件以及所述第二行星齿轮组的太阳齿轮与所述输出轴互连；
第五扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述第二行星齿轮组的齿轮架构件与所述输出轴互连以相对于所述第二互连构件的旋转速度减小所述输出轴的旋转速度；
第六扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的齿轮架构件与固定构件互连；
第七扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的太阳齿轮与所述固定构件互连，以及
其中，所述扭矩传输机构以至少三个的组合选择性地可接合以在所述输入轴和输出轴之间建立多个正向速度比以及至少一个反向速度比。
24.一种变速器，包括：
输入轴；
输出轴；
行星齿轮组组件，具有太阳齿轮、环形齿轮、齿轮架构件以及共用齿轮；
第一行星齿轮组，具有太阳齿轮、环形齿轮以及齿轮架构件；
第二行星齿轮组，具有太阳齿轮、环形齿轮以及齿轮架构件，其中，环形齿轮旋转地固定至变速器外壳；
第一互连构件，将所述行星齿轮组组件的环形齿轮与所述第一行星齿轮组的环形齿轮连续地互连；
第二互连构件，将所述第一行星齿轮组的齿轮架构件与所述第二行星齿轮组的太阳齿轮连续地互连；
第一扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的齿轮架构件与所述第一行星齿轮组的太阳齿轮以及所述输入轴互连；
第二扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的共用齿轮与所述第一行星齿轮组的太阳齿轮以及所述输入轴互连；
第三扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的共用齿轮与所述第一行星齿轮组的齿轮架构件以及所述第二行星齿轮组的太阳齿轮互连；
第四扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述第一行星齿轮组的齿轮架构件以及所述第二行星齿轮组的太阳齿轮与所述第二行星齿轮组的环形齿轮互连；
第五扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述第二行星齿轮组的环形齿轮与固定构件互连以相对于所述第二互连构件的旋转速度减小所述输出轴的旋转速度；
第六扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的齿轮架构件与所述固定构件互连；
第七扭矩传输机构，选择性地可接合以将所述行星齿轮组组件的太阳齿轮与所述固定构件互连，以及
其中，所述扭矩传输机构以至少三个的组合选择性地可接合以在所述输入轴和输出轴之间建立多个正向速度比以及至少一个反向速度比。
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