多级变速器

摘要

提供一种自动变速器，该自动变速器具有输入构件、输出构件、4个行星齿轮组、五个连接构件和五个扭矩传输机构。每个行星齿轮组包括第一、第二和第三构件，其中各连接构件将各行星齿轮组的特定构件互连；扭矩传输机构有选择地接合以使第一、第二和第三构件中的一个与第一、第二、第三构件和静止元件中的相应一个互连，其中第一扭矩传输机构有选择地接合以互连第一行星齿轮组的中心齿轮和静止元件，第二扭矩传输机构有选择地接合以互连第三行星齿轮组的中心齿轮和静止元件。扭矩传输机构可以是制动器或离合器。通过接合制动器和离合器的不同组合而实现8个前进档速比或传动比和倒档。由此，本发明提供了改进的成本有效且紧凑的多级自动变速器。

权利要求

1.一种变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

第一、第二、第三和第四行星齿轮组，各自具有中心齿轮、架构件和环形齿轮，其中输入构件连接第四行星齿轮组的环形齿轮，输出构件有选择地连接第一行星齿轮组的架构件并且有选择地连接第四行星齿轮组的架构件；

第一互连构件，其持续互连第一行星齿轮组的中心齿轮和第二行星齿轮组的架构件；

第二互连构件，其持续互连第二行星齿轮组的架构件和第三行星齿轮组的架构件；

第三互连构件，其持续互连第三行星齿轮组的环形齿轮和第四行星齿轮组的架构件；

第四互连构件，其持续互连第二行星齿轮组的中心齿轮和第四行星齿轮组的中心齿轮；

第五互连构件，其持续互连第二行星齿轮组的环形齿轮和第一行星齿轮组的架构件；

第一扭矩传输机构，其能够有选择地接合，从而互连第一行星齿轮组的环形齿轮和静止元件；

第二扭矩传输机构，其能够有选择地接合，从而互连第三行星齿轮组的中心齿轮和静止元件；

第三扭矩传输机构，其能够有选择地接合，从而互连第一行星齿轮组的架构件和输出构件；

第四扭矩传输机构，其能够有选择地接合，从而互连第三行星齿轮组的架构件和第四行星齿轮组的环形齿轮；和第五扭矩传输机构，其能够有选择地接合，从而互连第四行星齿轮组的架构件和输出构件；以及其中扭矩传输机构能够以至少两个的组合有选择地接合，从而在输入构件和输出构件之间建立至少8个前进档速比和至少1个倒档速比。

2.如权利要求1所述的变速器，其特征在于，扭矩传输机构包括三个离合器和二个制动器。

3.一种变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

第一、第二、第三和第四行星齿轮组，各自具有中心齿轮、架构件和环形齿轮，其中输入构件持续互连第一行星齿轮组的架构件和第二行星齿轮组的中心齿轮，其中输出构件持续互连第三行星齿轮组的架构件；

第一互连构件，其持续互连第一行星齿轮组的架构件和第二行星齿轮组的中心齿轮；

第二互连构件，其持续互连第一行星齿轮组的环形齿轮和第二行星齿轮组的架构件；

第三互连构件，其持续互连第二行星齿轮组的架构件和第三行星齿轮组的环形齿轮；

第四互连构件，其持续互连第二行星齿轮组的环形齿轮和第四行星齿轮组的架构件；

第五互连构件，其持续互连第三行星齿轮组的中心齿轮和第四行星齿轮组的中心齿轮；

第一扭矩传输机构，其能够有选择地接合，从而互连第一行星齿轮组的中心齿轮和静止元件；

第二扭矩传输机构，其能够有选择地接合，从而互连第三行星齿轮组的中心齿轮和静止元件；

第三扭矩传输机构，其能够有选择地接合，从而互连第四行星齿轮组的环形齿轮和静止元件；

第四扭矩传输机构，其能够有选择地接合，从而互连第一行星齿轮组的环形齿轮和第四行星齿轮组的环形齿轮；和第五扭矩传输机构，其能够有选择地接合，从而互连第三行星齿轮组的架构件和第二行星齿轮组的环形齿轮；和其中扭矩传输机构能够以至少两个的组合有选择地接合，从而在输入构件和输出构件之间建立至少8个前进档速比和至少1个倒档速比。

4.如权利要求3所述的变速器，其特征在于，扭矩传输机构包括二个离合器和三个制动器。

说明书

多级变速器

[0001] 相互参照的有关申请

[0002] 本申请要求2007年4月20日申请的美国临时申请60/913,248的优先权。上述申请的公开内容并入此文作为参考。

技术领域

[0003] 本发明通常涉及具有多个行星齿轮组和多个扭矩传输装置的多级自动变速器，更具体地涉及具有4个行星齿轮组和多个扭矩传输制动器和离合器的八级自动变速器。

背景技术

[0004] 这部分的陈述仅提供与本公开内容相关的背景信息，可以构成或不构成现有技术。

[0005] ]典型的多级自动变速器使用摩擦离合器、行星齿轮装置和固定互连的组合以实现多个传动比。行星齿轮组的数量和物理布置通常由组装、成本和希望的速比规定。

[0006] 尽管目前的自动变速器实现了它们想要的目的，但是对新型和改进的变速器结构的需求基本上不变，这种变速器结构尤其在效率、响应和平稳性方面展示出更好的性能，同时改进组装，并主要减小了尺寸和重量。因此，需要一种改进的、成本有效、紧凑的多级自动变速器。

发明内容

[0007] 提供一种自动变速器，该自动变速器具有输入构件、输出构件、4个行星齿轮组、多个连接构件和多个扭矩传输装置。每个行星齿轮组包括第一、第二和第三构件。扭矩传输装置可以是制动器或离合器。

[0008] 本发明的变速器实施例包括每个具有第一、第二和第三构件的第一、第二、第三和第四行星齿轮组、持续互连第一行星齿轮组的第二构件和第二行星齿轮组的第一构件的第一互连构件、持续互连第一行星齿轮组的第三构件和第二行星齿轮组的第二构件的第二互连构件、持续互连第二行星齿轮组的第二构件和第三行星齿轮组的第三构件的第三互连构件、持续互连第二行星齿轮组的第三构件和第四行星齿轮组的第二构件的第四互连构件、持续互连第三行星齿轮组的第一构件和第四行星齿轮组的第一构件的第五互连构件。能够有选择地接合五个扭矩传输机构，从而使第一、第二和第三构件中的一个连接第一、第二和第三构件中的另一个和静止元件。扭矩传输机构以至少两个组合的方式有选择地接合，从而建立至少8个前进档速比和至少1个倒档速比。

[0009] 在本发明的一个方面，能够有选择地接合五个扭矩传输机构中的第一个，从而互连第一行星齿轮组的第一构件和静止元件。

[0010] 在本发明的另一个方面，能够有选择地接合五个扭矩传输机构中的第二个，从而互连第三行星齿轮组的第一构件和静止元件。

[0011] 还是在本发明的另一个方面，能够有选择地接合五个扭矩传输机构中的第三个，从而互连第四行星齿轮组的第三构件和静止元件。

[0012] 还是在本发明的另一个方面，能够有选择地接合五个扭矩传输机构中的第四个，从而互连第一行星齿轮组的第三构件和第四行星齿轮组的第三构件。

[0013] 还是在本发明的另一个方面，能够有选择地接合五个扭矩传输机构中的第五个，从而互连第二行星齿轮组的第三构件和第三行星齿轮组的第二构件。

[0014] 还是在本发明的另一个方面，第一构件是中心齿轮，第二构件是架构件，第三构件是环形齿轮。

[0015] 还是在本发明的另一个方面，输入构件持续互连第一行星齿轮组的第二构件和第二行星齿轮组的第一构件，其中输出构件持续互连第三行星齿轮组的第二构件。

[0016] 本发明的变速器的另一个实施例包括输入构件、输出构件、每个具有第一、第二和第三构件的第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其中输入构件持续互连第一行星齿轮组的第二构件和第二行星齿轮组的第一构件，其中输出构件持续互连第三行星齿轮组的第二构件，还包括持续互连第一行星齿轮组的第二构件和第二行星齿轮组的第一构件的第一互连构件、持续互连第一行星齿轮组的第三构件和第二行星齿轮组的第二构件的第二互连构件、持续互连第二行星齿轮组的第二构件和第三行星齿轮组的第三构件的第三互连构件、持续互连第二行星齿轮组的第三构件和第四行星齿轮组的第二构件的第四互连构件、和持续互连第三行星齿轮组的第一构件和第四行星齿轮组的第一构件的第五互连构件。有选择地接合第一扭矩传输机构，从而互连第一行星齿轮组的第一构件和静止元件。有选择地接合第二扭矩传输机构，从而互连第三行星齿轮组的第一构件和静止元件。有选择地接合第三扭矩传输机构，从而互连第四行星齿轮组的第三构件和静止元件。有选择地接合第四扭矩传输机构，从而互连第一行星齿轮组的第三构件和第四行星齿轮组的第三构件。能够有选择地接合第五扭矩传输机构，从而互连第四行星齿轮组的第二构件和第三行星齿轮组的第二构件。扭矩传输机构以至少两个组合的方式有选择地接合，从而在输入构件和输出构件之间建立至少8个前进档速比和至少1个倒档速比。

[0017] 在本发明的一个方面，第一构件是中心齿轮，第二构件是架构件，第三构件是环形齿轮。

[0018] 参考下文的描述和后附的附图，本发明的更多实施例、方面、目的和优势将显而易见，附图中相同的附图标记表示相同的部件、元件或特征。

附图说明

[0019] 此处所述的附图仅用于解释的目的，而不用于以任何方式限制本发明的范围。

[0020] 图1是根据本发明的八级自动变速器的第一实施例的杆式图；

[0021] 图2是根据本发明的八级自动变速器的第一实施例的图解视图；

[0022] 图3是真值表，该表显示图1-2所示八级自动变速器在空档位置各个扭矩传输制动器和离合器的接合状态和每个可获得的前进档和倒档速比或传动比；

[0023] 图4是根据本发明的八级自动变速器的第二实施例的杆式图；

[0024] 图5是根据本发明的八级自动变速器的第二实施例的图解视图；

[0025] 图6是真值表，该表显示图4-5所示八级自动变速器在空档位置各个扭矩传输制动器和离合器的接合状态和每个可获得的前进档和倒档速比或传动比。

具体实施方式

[0026] 下文的描述本质上仅是示例性的，并不用于限制本公开内容、应用或者使用。

[0027] 首先，应意识到本发明的八级自动变速器的第一和第二实施例在4个行星齿轮组元件之间的永久机械连接的布置方面具有共同点。这些机械连接一般联系或关联上述两个变速器实施例。第一行星齿轮组的第一部件或元件永久连接第二行星齿轮组的第一部件或元件。第二行星齿轮组的第一部件或元件也永久连接第三行星齿轮组的第一部件或元件。第一行星齿轮组的第二部件或元件永久连接第二行星齿轮组的第二部件或元件。第二行星齿轮组的第三部件或元件永久连接第四行星齿轮组的第三部件或元件。第三行星齿轮组的第二部件或元件永久连接第四行星齿轮组的第二部件或元件。

[0028] 现在参考图1，以杆式图阐述八级自动变速器10的第一实施例。杆式图是机械装置例如自动变速器的部件的示意图。每个单独的杆表示一个行星齿轮组，其中行星齿轮组的3个基本机械部件中的每一个用节点表示。因而，单根杆包含3个节点：一个表示中心齿轮，一个表示行星齿轮架，一个表示环形齿轮。每根杆节点之间的相对长度可用于表示每个对应齿轮组的环形齿轮与中心齿轮的比。接着，这些杆比(lever ratio)用于改变变速器的传动比，从而实现适当的比和适当的比级。不同行星齿轮组的节点之间的机械连接或互连用细水平线表示，扭矩传输装置例如离合器和制动器用交错的指状物表示。如果该装置是制动器，则一组指状物接地。对杆式图的格式、目的和用途的更多解释参见SAE论文810102，“杆式模拟：用于变速器分析的新工具(The Lever Analogy：A New Tool in Transmission Analysis)”，作者Benford和Leising，该篇论文全部并入此文作为参考。

[0029] 八级自动变速器10的第一实施例包括输入轴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和输出轴22，第一行星齿轮组具有3个节点：第一节点14A、第二节点14B和第三节点14C，第二行星齿轮组具有3个节点：第一节点16A、第二节点16B和第三节点16C，第三行星齿轮组具有3个节点：第一节点18A、第二节点
18B和第三节点18C，第四行星齿轮组具有3个节点：第一节点20A、第二节点20B和第三节点20C。输入轴12连接第一行星齿轮组14的第二节点14B和第二行星齿轮组16的第三节点16C。输出轴22连接第三行星齿轮组18的第一节点18A。第一行星齿轮组14的第一节点14A连接第二行星齿轮组16的第二节点16B和第三行星齿轮组18的第三节点18C。第一行星齿轮组14的第三节点14C通过第一制动器30有选择地接地。第二行星齿轮组16的第一节点16A连接第四行星齿轮组20的第二节点20B，通过第二离合器38有选择地连接第三行星齿轮组18的第一节点18A和输出轴22。

[0030] 第四行星齿轮组20的第一节点20A连接第三行星齿轮组18的第二节点18B，两个节点18B和20A通过第二制动器32有选择地接地。第四行星齿轮组20的第三节点20C通过第一离合器36有选择地连接第一行星齿轮组14的第一节点14A、第二行星齿轮组16的第二节点16B和第三行星齿轮组18的第三节点18C。第四行星齿轮组20的第三节点20C还通过第三制动器34有选择地接地。

[0031] 现在参考图2，符号图显示根据本发明的八级自动变速器10的第一实施例的示意布局。图2中，延续了图1杆式图的编号。相应地显示了离合器、制动器和连接器，但是行星齿轮组的节点现在作为行星齿轮组的部件出现，即中心齿轮、环形齿轮和行星齿轮架。变速器10包括输入轴12，输入轴连接并直接驱动第一行星齿轮组14的第一行星齿轮架14B和第二行星齿轮组16的第二中心齿轮16C。第一行星架14B包括可旋转地布置其上的多个行星齿轮14D。输出轴22连接第三行星齿轮组18的第三行星齿轮架18A，并由第三行星齿轮组18的第三行星齿轮架18A直接驱动。第三行星齿轮架18A包括可旋转地布置其上的多个对或多个组行星齿轮18D和18E。

[0032] 第一轴、套筒轴或互连构件42使第一行星齿轮组14的第一环形齿轮14A互连第一离合器36和第二行星齿轮组16的第二行星齿轮架16B。第二行星齿轮架16B包括可旋转地布置其上的多个行星齿轮16D。第二轴、套筒轴或互连构件44将第一离合器36连接到第四行星齿轮组20的第四环形齿轮20C。第三轴、套筒轴或互连构件46使第二行星齿轮组16的第二环形齿轮16A互连第四行星齿轮组20的第四行星齿轮架20B和第二离合器38。
第四行星齿轮架20B包括可旋转地布置其上的多个行星齿轮20D。第四轴、套筒轴或互连构件48将第二行星齿轮组16的第二行星齿轮架16B连接到第三行星齿轮组18的第三环形齿轮18C。第五轴、套筒轴或互连构件50使第四行星齿轮组20的第四中心齿轮20A互连第三行星齿轮组18的第三中心齿轮18B和第二制动器32。第六轴、套筒轴或互连构件52将第三行星齿轮组18的第三行星齿轮架18A连接到第二离合器38。

[0033] 扭矩传输机构或者离合器36和38以及制动器30、32和34允许轴或互连构件、行星齿轮组的构件和壳体有选择的互相连接。例如，第一离合器36有选择地接合，以便连接第一互连构件42和第二互连构件44。第二离合器38有选择地接合，以便连接第三互连构件46和第六互连构件52。第一制动器30有选择地接合，以便将第一中心齿轮14C连接到地面或者变速器壳体，从而限制第一中心齿轮14C相对于壳体的旋转。第二制动器32有选择地接合，以便将第五互连构件50连接到地面或者变速器壳体，从而限制第五互连构件50相对于壳体的旋转。最后，第三制动器34有选择地接合，以便将第四环形齿轮20C连接到地面或者变速器壳体，从而限制第四环形齿轮20C相对于壳体的旋转。

[0034] 现在参考图2和3，描述八级自动变速器10的第一实施例的操作。应意识到自动变速器10能以8个前进档速比或扭矩比和1个倒档速比或扭矩比将扭矩从输入轴12传输到输出轴22。如下文所述，通过接合离合器或制动器中两个的组合来获得每个前进档和倒档速比或扭矩比。图3是真值表，该表显示被致动或接合的离合器和制动器的不同组合，从而实现不同的传动状态。还显示了不同传动状态的实际传动比数值，但应意识到这些数值只是示例性的，它们可在相当大的范围内调整，以适应自动变速器10的不同应用和工作标准。

[0035] 为了建立倒档传动，接合或致动第一制动器30和第三制动器34。第一制动器30使第一行星齿轮组14的第一中心齿轮14C接地，第三制动器34使第四行星齿轮组20的第四环形齿轮20C接地。

[0036] 类似地，根据图3，通过制动器和离合器接合的不同组合实现8个前进档速比或传动比。

[0037] 应意识到八级自动变速器10的工作和传动状态假定，首先，在指定的传动状态下未特别提及的所有制动器和离合器都没有致动或接合，其次，在至少临近的传动状态之间换档即改变传动状态的过程中，在两个传动状态下都接合或致动的离合器或制动器在换档过程中将保持接合或致动。

[0038] 现在参考图4，显示了八级自动变速器100的第二实施例的杆式图。自动变速器100包括包括输入轴112、第一行星齿轮组114、第二行星齿轮组116、第三行星齿轮组118、第四行星齿轮组120和输出轴122，第一行星齿轮组具有3个节点：第一节点114A、第二节点114B和第三节点114C，第二行星齿轮组具有3个节点：第一节点116A、第二节点116B和第三节点116C，第三行星齿轮组具有3个节点：第一节点118A、第二节点118B和第三节点
118C，第四行星齿轮组具有3个节点：第一节点120A、第二节点120B和第三节点120C。

[0039] 输入轴112连接第四行星齿轮组120的第三节点120C。输出轴122通过第一离合器134有选择地连接第一行星齿轮组114的第二节点114B，通过第三离合器138有选择地连接第四行星齿轮组120的第二节点120B。第一行星齿轮组114的第一节点114A通过第一制动器130有选择地接地。第三行星齿轮组118的第一节点118A通过第二制动器132有选择地接地。第三行星齿轮组118的第二节点118B连接到第二行星齿轮组116的第二节点116B和第一行星齿轮组114的第三节点114C。第三行星齿轮组118的第二节点118B还通过第二离合器136有选择地连接输入轴112。第三行星齿轮组118的第三节点118C连接到第四行星齿轮组120的第二节点120B，还通过第三离合器138有选择地连接输出轴122。第四行星齿轮组120的第一节点120A连接到第二行星齿轮组116的第三节点116C。第二行星齿轮组116的第一节点116A连接到第一行星齿轮组114的第二节点114B。

[0040] 现在参考图5，符号图显示根据本发明的八级自动变速器100的第二实施例的示意布局。图5中，延续了图4杆式图的编号。相应地显示了离合器、制动器和连接器，但是行星齿轮组的节点现在作为行星齿轮组的部件出现，例如中心齿轮、环形齿轮和行星齿轮架。

[0041] 变速器100包括输入轴112，输入轴连接并直接驱动第四行星齿轮组120的第四环形齿轮120C。输入轴112还连接和驱动第二离合器136。输出轴122使第一离合器134和第三离合器138互相连接，并被第一离合器134和第三离合器138有选择地驱动。第一轴、套筒轴或互连构件142将第一制动器132连接到第三行星齿轮组118的第一中心齿轮118A。第二轴、套筒轴或互连构件144使第二行星齿轮组116的第二行星齿轮架116B连接第三行星齿轮组118的第三行星齿轮架118B和第二离合器136。第二行星齿轮架116B包括可旋转地布置其上的多个行星齿轮116D。第三行星齿轮架118B包括可旋转地布置其上的多个行星齿轮118D。第三轴、套筒轴或互连构件146将第三行星齿轮组118的第三环形齿轮118C连接到第四行星齿轮组120的第四行星齿轮架120B和第三离合器138。第四行星齿轮架120B包括可旋转地布置其上的多个行星齿轮120D。

[0042] 第四轴或互连构件148将第二行星齿轮组116的第二中心齿轮116C连接到第四行星齿轮组120的第四中心齿轮120A。第五轴、套筒轴或互连构件150使第二行星齿轮组116的第二环形齿轮116A与第一行星齿轮组114的第一行星齿轮架114B互相连接。第一行星齿轮架114B包括可旋转地布置其上的多个行星齿轮114D。最后，第六轴、套筒轴或互连构件152可以是第二轴、套筒轴或互连构件144的延伸或一部分，将第一行星齿轮组114的第一中心齿轮114C连接到第二行星齿轮组116的第二行星齿轮架116B。

[0043] 扭矩传输机构或者离合器134、136和138以及制动器130和132允许轴或互连构件、行星齿轮组的构件和壳体有选择的互相连接。例如，第一离合器134有选择地接合，以便连接第一行星架114B和输出轴122。第二离合器136有选择地接合，以便将第三行星架118B连接到输入轴112和第四环形齿轮120C。第三离合器138有选择地接合，以便连接第四行星架120B和输出轴122。第一制动器130有选择地接合，以便将第一环形齿轮114A连接到地面或者变速器壳体，从而限制第一环形齿轮114A相对于壳体的旋转。最后，第二制动器132有选择地接合，以便将第三中心齿轮118A连接到地面或者变速器壳体，从而限制第三中心齿轮118A相对于壳体的旋转。

[0044] 现在参考图5和6，现在描述八级自动变速器100的第二实施例的操作。应意识到自动变速器100能以8个前进档速比或扭矩比和1个倒档速比或扭矩比将扭矩从输入轴112传输到输出轴122。如下文所述，通过接合制动器或离合器中三个的组合来获得每个前进档和倒档速比或扭矩比。图6是真值表，该表显示被致动或接合的制动器和离合器的不同组合，从而实现不同的传动状态。还显示了不同传动状态的实际传动比数值，但应意识到这些数值只是示例性的，它们可在相当大的范围内调整，以适应自动变速器100的不同应用和工作标准。

[0045] 为了建立倒档传动，致动或接合第一制动器130、第一离合器134和第三离合器138。第一制动器130使第一行星齿轮组114的第一环形齿轮114A接地。第一离合器134将第一行星齿轮组114的第一行星架114B和第二行星齿轮组116的第二环形齿轮116A连接到输出轴122。第三离合器138还将第三行星齿轮组118的第三环形齿轮118C和第四行星齿轮组120的第四行星齿轮架120B连接到输出轴122。

[0046] 以类似的方式，根据图6，通过制动器和离合器接合的不同组合实现8个前进档速比或传动比。

[0047] 应意识到对八级自动变速器100工作和传动状态的上述阐述假定，首先，在指定的传动状态下未特别提及的所有制动器和离合器都没有致动或接合，其次，在至少临近的传动状态之间换档即改变传动状态的过程中，在两个传动状态下都接合或致动的离合器或制动器在换档过程中将保持接合或致动。

[0048] 本发明的上述描述本质上仅是示例性的，不脱离本发明要旨的变化均认为落入本发明的范围内。这种变化不被看作脱离了本发明的实质和范围。