CN101275636B - 八档自动变速器 - Google Patents

Abstract

提供了一种自动变速器，具有输入元件、输出元件、四个行星齿轮组、多个连接元件和多个扭矩传递装置。各行星齿轮组包括第一、第二和第三元件。所述扭矩传递装置可包括离合器和制动器。

Description

八档自动变速器

[0001]本申请要求于2007年3月29日提交的美国临时申请No.60/908,799的优先权。上述申请的内容通过参考并入本文。

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递装置的多档自动变速器，尤其涉及具有四个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的八档自动变速器。

背景技术

这一部分的内容仅仅是提供与本公开相关的背景技术，并可以构成或可以不构成现有技术。

典型的多档自动变速器使用摩擦离合器、行星齿轮装置和固定互连元件的组合来实现多个传动比。行星齿轮组的数量和物理布置通常由包装、成本和所需速比来支配。

虽然当前的自动变速器达到其预期的目的，但是，对于展现了改进性能(尤其是从效率、响应性和平顺性的观点来看)和改进包装(主要是减小体积和重量)的新型及改进的变速器结构的需要本质上是不变的。因此，需要一种改进的、节省成本的、紧凑的多档自动变速器。

发明内容

提供了一种自动变速器，具有输入元件、输出元件、四个行星齿轮组、多个连接元件和多个扭矩传递装置。各行星齿轮组包括第一、第二和第三元件。所述扭矩传递装置可包括离合器或制动器。第一互连元件将所述第一行星齿轮组的所述第一元件与所述第二行星齿轮组的所述第一元件持续地互连。第二互连元件将所述第一行星齿轮组的所述第二元件与所述第二行星齿轮组的所述第二元件持续地互连。第三互连元件将所述第二行星齿轮组的所述第三元件与所述第三行星齿轮组的所述第三元件持续地互连。第四互连元件将所述第三行星齿轮组的所述第一元件与所述第四行星齿轮组的所述第一元件持续地互连。五个扭矩传递装置可有选择地接合，以将所述第一、第二和第三元件中的一个与所述第一元件、第二元件、第三元件和所述固定元件中的至少另一个互连。所述扭矩传递装置可有选择地以至少三个扭矩传递装置的组合进行接合，以在所述输入元件与所述输出元件之间建立至少八个前进档和至少一个倒档。

在本发明的一方面，所述五个扭矩传递装置的第一个可有选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的所述第二元件与所述固定元件互连。

在本发明的一方面，所述五个扭矩传递装置的第二个可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述第三元件与所述第三行星齿轮组的所述第二元件互连。

在本发明的一方面，所述五个扭矩传递装置的第三个可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述第三元件与所述第三行星齿轮组的所述第一元件互连。

在本发明的一方面，所述五个扭矩传递装置的第四个可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的所述第二元件与所述固定元件接合。

在本发明的一方面，所述五个扭矩传递装置的第五个可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的所述第三元件和所述输出元件中的至少一个与所述第二行星齿轮组的所述第一元件互连。

在本发明的一方面，所述第一行星齿轮组的所述第三元件、所述第二行星齿轮组的所述第三元件、所述第三行星齿轮组的所述第三元件及所述第四行星齿轮组的所述第二元件为中心齿轮，所述第二、第三和第四行星齿轮组的所述第一元件及所述第一行星齿轮组的所述第二元件为行星架元件，所述第一行星齿轮组的所述第一元件、所述第二行星齿轮组的所述第二元件、所述第三行星齿轮组的所述第二元件及所述第四行星齿轮组的所述第三元件为齿圈。

在本发明的一方面，所述输入元件与所述第一行星齿轮组的所述第二元件和所述第二行星齿轮组的所述第二元件中的至少一个持续地互连，所述输出元件与所述第四行星齿轮组的所述第三元件持续地互连。

在本发明的一方面，所述扭矩传递装置中的两个为制动器，所述扭矩传递装置中的三个为离合器。

在本发明的一方面，所述固定元件为变速器壳体。

在本发明的另一方面提供了一种变速器，具有：输入元件；输出元件；第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个行星齿轮组都具有中心齿轮、行星架元件和齿圈。所述输入元件与所述第一行星齿轮组的所述行星架元件和所述第二行星齿轮组的所述齿圈元件中的至少一个持续地互连。所述输出元件与所述第四行星齿轮组的所述齿圈元件持续地互连。第一互连元件将所述第一行星齿轮组的所述齿圈元件与所述第二行星齿轮组的所述行星架元件持续地互连。第二互连元件将所述第一行星齿轮组的所述行星架元件与所述第二行星齿轮组的所述齿圈元件持续地互连。第三互连元件将所述第二行星齿轮组的所述中心齿轮元件与所述第三行星齿轮组的所述中心齿轮元件持续地互连。第四互连元件将所述第三行星齿轮组的所述行星架元件与所述第四行星齿轮组的所述行星架元件持续地互连。第一扭矩传递装置可有选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的所述齿圈元件与所述固定元件互连。第二扭矩传递装置可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述中心齿轮元件与所述第三行星齿轮组的所述齿圈元件互连。第三扭矩传递装置可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述中心齿轮元件与所述第三行星齿轮组的所述行星架元件互连。第四扭矩传递装置可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的所述中心齿轮元件与所述固定元件互连。第五扭矩传递装置，其可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的所述齿圈元件和所述输出元件中的至少一个与所述第二行星齿轮组的所述行星架元件互连。所述扭矩传递装置可有选择地以至少三个扭矩传递装置的组合进行接合，以在所述输入元件与所述输出元件之间建立至少八个前进档和至少一个倒档。

参考下面的描述和附图，可清楚本发明的其它方面、特征和优点，附图中相同的附图标记指的是相同的组件、元件或特征。

附图说明

本文所示的附图仅仅是示意性目的，而不是以任何方式限制本公开的范围。

图1为根据本发明的八档自动变速器的实施例的杆图；

图2为根据本发明的八档自动变速器的实施例的简图；以及

图3为示出图1和2内所示自动变速器各可用前进档或倒档中的各种扭矩传递离合器和制动器的接合状态的真值表。

具体实施方式

下面的描述实质上仅仅是示意性的，而不是限制本公开、及其应用或使用。

首先，应当理解，在提供的具体实施例中，本发明的八档自动变速器在四个行星齿轮组的元件之间布置有固定机械连接。第一行星齿轮组的第一组件或元件固定地连接到第二行星齿轮组的第一组件或元件上。第一行星齿轮组的第二组件或元件固定地连接到第二行星组的第二组件或元件上。第二行星齿轮组的第三组件或元件也固定地连接到第三行星齿轮组的第三组件或元件上。第三行星齿轮组的第一组件或元件固定地连接第四行星齿轮组的第一组件或元件上。

图1以杆图形式示出八档自动变速器10的第一实施例。杆图为机械装置(例如自动变速器)的组件的示意表示。每个单独的杆表示一个行星齿轮组，其中行星齿轮组的三个基本机械组件各由一个节点表示。因此，一个杆包含三个节点：一个用于中心齿轮，一个用于行星齿轮架，一个用于齿圈。各杆节点之间的相对长度可用于表示各相应齿轮组的齿圈相对于中心齿轮的传动比。而这些杆长比用来改变变速器的传动比，以获得适当的传动比和传动比系列。各行星齿轮组的节点之间的机械联接或互连由细水平线表示，扭矩传递装置(例如，离合器和制动器)显示为交错的指形物。如果该装置为制动器，那么一组该指形物接地。在SAE Paper 810102中可找到杆图的形式、目的及使用的进一步说明，其内容通过参考并入本文。

自动变速器10包括：输入轴或元件12；第一行星齿轮组14，具有三个节点：第一节点14A、第二节点14B和第三节点14C；第二行星齿轮组16，具有三个节点：第一节点16A、第二节点16B和第三节点16C；第三行星齿轮组18，具有三个节点：第一节点18A、第二节点18B和第三节点18C；第四行星齿轮组20，具有三个节点：第一节点20A、第二节点20B和第三节点20C；及输出轴或元件22。

第一行星齿轮组14的第一节点14A连接到第二行星齿轮组16的第一节点16A。第一行星齿轮组14的第二节点14B连接到第二行星齿轮组16的第二节点16B上。第二行星齿轮组16的第三节点16C连接到第三行星齿轮组18的第三节点18C。第三行星齿轮组18的第一节点18A连接到第四行星齿轮组20的第一节点20A。第一行星齿轮组14的第二节点14B和第二行星齿轮组16的第二节点16B连接到输入轴或元件12。输出轴或元件22连接到第四行星齿轮组20的第三节点20C。

第一制动器26有选择地将第三行星齿轮组18的第二节点18B接地或连接到变速器壳体50上。第一离合器28有选择地将第一行星齿轮组14的第三节点14C连接到第三行星齿轮组18的第二节点18B。第二离合器30有选择地将第一行星齿轮组14的第三节点14C连接到第三行星齿轮组18的第一节点18A。第二制动器32有选择地将第四行星齿轮组20的第二节点20B接地或连接到变速器壳体50上。第三离合器34有选择地将第二行星齿轮组16的第一节点16A连接到第四行星齿轮组20的第三节点20C和输出元件22上。

现在参考图2，符号图示出了根据本发明的八档变速器10的实施例的示意布局图。图2中，继续使用图1中杆图的附图标记。对应地示出离合器、制动器及连接，但行星齿轮组的节点现在显示为行星齿轮组的组件，例如中心齿轮、齿圈、行星齿轮和行星齿轮架。

例如，行星齿轮组14为包括齿圈元件14A、行星齿轮架元件14B和中心齿轮元件14C的行星齿轮组。齿圈元件14A与第一互连轴或元件42连接以共同旋转。行星齿轮架元件14B可旋转地支撑一组行星齿轮14D(只示出一个)，并与输入轴或元件12连接以共同旋转。中心齿轮元件14C与第二互连轴或元件44连接以共同旋转。各行星齿轮14D构造成与中心齿轮元件14C和齿圈元件14A都啮合。

输入轴或元件12持续地连接到发动机(未示出)或液力变矩器(未示出)的涡轮上。输出轴或元件22与主减速器单元或分动箱(未示出)持续地连接。

行星齿轮组16为包括中心齿轮元件16C、可旋转地支撑一组行星齿轮16D的行星架元件16A和齿圈元件16B的行星齿轮组。中心齿轮元件16C与第三互连轴或元件46连接以共同旋转。行星架元件16A与第一互连轴或元件42连接以共同旋转。齿图元件16B与输入轴或元件12连接以共同旋转。各行星齿轮16D构造成与中心齿轮元件16C和齿圈元件16B啮合。

行星齿轮组18为包括中心齿轮元件18C、齿圈元件18B和可旋转地支撑第一组行星齿轮18D的行星架元件18A的行星齿轮组。中心齿轮元件18C与第三互连轴或元件46连接以共同旋转。齿圈元件18B与第四互连轴或元件48和第五互连轴或元件52连接以共同旋转。行星架元件18A与第六互连轴或元件54和第七互连轴或元件56连接以共同旋转。各行星齿轮18D构造成与中心齿轮元件18C和齿圈元件18B啮合。

行星齿轮组20为包括中心齿轮元件20B、齿圈元件20C和可旋转地支撑第一组行星齿轮20D及第二组行星齿轮20E的行星架元件20A的行星齿轮组。中心齿轮元件20B与第八互连轴或元件58连接以共同旋转。齿圈元件20C与输出轴或元件22连接以共同旋转。行星架元件20A与第七互连轴或元件56连接以共同旋转。第一组行星齿轮20D构造成与中心齿轮元件20B和第二组行星齿轮20E都啮合。第二组行星齿轮20E构造成与齿圈元件20C和第一组行星齿轮20D都啮合。

扭矩传递装置或离合器28、30、34和制动器26、32允许轴或互连元件、行星齿轮组的元件和壳体之间的选择性互连。例如，第一制动器26可有选择地接合，以将第四互连轴或元件48连接到变速器壳体50上，以限制轴或元件48相对于壳体50的旋转。第一离合器28可有选择地接合，以将第二互连轴或元件44连接到第五互连轴或元件52。第二离合器30可有选择地接合，以将第二互连轴或元件44连接到第六互连轴或元件54。第二制动器32可有选择地接合，以将第八互连轴或元件58连接到变速器壳体50上，以限制轴或元件58相对于壳体50的旋转。第三离合器34可有选择地接合，以将输出轴或元件22连接到行星架16A。

现在参考图2和3，描述八档自动变速器10的实施例的操作。应当理解，自动变速器10能够将扭矩从输入轴或元件12以至少八个前进档或前进扭矩比和至少一个倒档或倒车扭矩比传递到输出轴或元件22。通过扭矩传递装置(即，第一离合器28、第二离合器30、第三离合器34、第一制动器26和第二制动器32)中一个或多个的接合来得到各前进档和倒档或前进和倒车扭矩比，如下所述。图3为示出扭矩传递装置为获得各种档位状态而起用或接合的各种组合的真值表。尽管还示出了各种档位状态实际的数值传动比，但是应当理解，这些数值只是示意性的，其可在很大范围内进行调整，以适应自动变速器10的各种应用和操作标准。图3中示出了使用本发明实施例可获得的传动比的实例。当然，依据所选的齿轮直径、齿数和齿轮结构可获得其它传动比。

为建立传动比，对每个档位状态有三个扭矩传递装置接合。接合的扭矩传递装置由各相应行中的“X”表示。为建立倒档，第一制动器26、第二制动器32和第三离合器34接合或起用。第一制动器26将第四互连轴或元件48连接到变速器壳体50上，以限制轴或元件48相对于壳体50的旋转。第二离合器32将第八互连轴或元件58连接到变速器壳体50上，以限制轴或元件58相对于壳体50的旋转。第三离合器34将输出轴或元件22连接到行星架16A。同样，通过离合器接合的不同组合可获得八个前进档，如图3中所示。

应当理解，前面对八档自动变速器10的操作和档位状态的描述假定：首先，所给出档位状态中所有未明确提及的离合器和制动器都不起用或不接合；其次，在换档期间，即，在至少相邻的档位状态之间改变档位状态期间，在两个档位状态中都接合的或起用的离合器或制动器将保持接合或起用。

本发明的描述实质上仅仅是示意性的，不脱离本发明的要点的变形也在本发明的范围内。这种变形并不认为是偏离了本发明的实质和范围。

Claims (11)

1.一种变速器，包括：

输入元件；

输出元件；

第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个行星齿轮组都具有第一、第二和第三元件；

第一互连元件，其将所述第一行星齿轮组的所述第一元件与所述第二行星齿轮组的所述第一元件持续地互连；

第二互连元件，其将所述第一行星齿轮组的所述第二元件与所述第二行星齿轮组的所述第二元件持续地互连；

第三互连元件，其将所述第二行星齿轮组的所述第三元件与所述第三行星齿轮组的所述第三元件持续地互连；

第四互连元件，其将所述第三行星齿轮组的所述第一元件与所述第四行星齿轮组的所述第一元件持续地互连；以及

五个扭矩传递装置，这些扭矩传递装置可有选择地接合，以将所述第一、第二和第三元件中的一个与所述第一元件、第二元件、第三元件的其他元件和固定元件中的至少一个互连；并且

其中所述扭矩传递装置可有选择地以至少三个扭矩传递装置的组合进行接合，以在所述输入元件与所述输出元件之间建立至少八个前进档和至少一个倒档；以及

其中所述第一行星齿轮组的所述第三元件、所述第二行星齿轮组的所述第三元件、所述第三行星齿轮组的所述第三元件及所述第四行星齿轮组的所述第二元件为中心齿轮，所述第二、第三和第四行星齿轮组的所述第一元件及所述第一行星齿轮组的所述第二元件为行星架元件，所述第一行星齿轮组的所述第一元件、所述第二行星齿轮组的所述第二元件、所述第三行星齿轮组的所述第二元件及所述第四行星齿轮组的所述第三元件为齿圈。

2.如权利要求1所述的变速器，其中所述五个扭矩传递装置的第一个可有选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的所述第二元件与所述固定元件互连。

3.如权利要求2所述的变速器，其中所述五个扭矩传递装置的第二个可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述第三元件与所述第三行星齿轮组的所述第二元件互连。

4.如权利要求3所述的变速器，其中所述五个扭矩传递装置的第三个可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述第三元件与所述第三行星齿轮组的所述第一元件互连。

5.如权利要求4所述的变速器，其中所述五个扭矩传递装置的第四个可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的所述第二元件与所述固定元件互连。

6.如权利要求5所述的变速器，其中所述五个扭矩传递装置的第五个可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的所述第三元件和所述输出元件中的至少一个与所述第二行星齿轮组的所述第一元件互连。

7.如权利要求1所述的变速器，其中所述输入元件与所述第一行星齿轮组的所述第二元件和所述第二行星齿轮组的所述第二元件中的至少一个持续地互连，所述输出元件与所述第四行星齿轮组的所述第三元件持续地互连。

8.如权利要求1所述的变速器，其中所述扭矩传递装置中的两个为制动器，所述扭矩传递装置中的三个为离合器。

9.如权利要求1所述的变速器，其中所述固定元件为变速器壳体。

10.一种变速器，包括：

输入元件；

输出元件；

第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个行星齿轮组都具有第一、第二和第三元件，其中所述输入元件与所述第一行星齿轮组的所述第二元件和所述第二行星齿轮组的所述第二元件中的至少一个持续地互连，所述输出元件与所述第四行星齿轮组的所述第三元件持续地互连；

第一互连元件，其将所述第一行星齿轮组的所述第一元件与所述第二行星齿轮组的所述第一元件持续地互连；

第二互连元件，其将所述第一行星齿轮组的所述第二元件与所述第二行星齿轮组的所述第二元件持续地互连；

第三互连元件，其将所述第二行星齿轮组的所述第三元件与所述第三行星齿轮组的所述第三元件持续地互连；

第四互连元件，其将所述第三行星齿轮组的所述第一元件与所述第四行星齿轮组的所述第一元件持续地互连；

第一扭矩传递装置，其可有选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的所述第二元件与所述固定元件互连；

第二扭矩传递装置，其可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述第三元件与所述第三行星齿轮组的所述第二元件互连；

第三扭矩传递装置，其可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述第三元件与所述第三行星齿轮组的所述第一元件互连；

第四扭矩传递装置，其可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的所述第二元件与所述固定元件互连；以及

第五扭矩传递装置，其可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的所述第三元件和所述输出元件中的至少一个与所述第二行星齿轮组的所述第一元件互连；并且

其中所述扭矩传递装置可有选择地以至少三个扭矩传递装置的组合进行接合，以在所述输入元件与所述输出元件之间建立至少八个前进档和至少一个倒档；以及

其中所述第一行星齿轮组的所述第三元件、所述第二行星齿轮组的所述第三元件、所述第三行星齿轮组的所述第三元件及所述第四行星齿轮组的所述第二元件为中心齿轮，所述第二、第三和第四行星齿轮组的所述第一元件及所述第一行星齿轮组的所述第二元件为行星架元件，所述第一行星齿轮组的所述第一元件、所述第二行星齿轮组的所述第二元件、所述第三行星齿轮组的所述第二元件及所述第四行星齿轮组的所述第三元件为齿圈。

11.如权利要求10所述的变速器，其中所述固定元件为变速器壳体。

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