CN101280828B - 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为离合器或制动器。

Description

八档自动变速器

本申请要求于2007年4月3日提交的美国临时申请No.60/909,778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，包括输入元件、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。每个行星齿轮组都包括第一、第二和第三元件。所述扭矩传递装置可为离合器或制动器。

本发明的变速器的一个实施例包括：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中心齿轮、行星架元件和齿圈，其中所述输入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，所述输出元件与所述第三行星齿轮组的所述齿圈持续地互连。第一互连元件将所述第一行星齿轮组的所述中心齿轮与所述第二行星齿轮组的所述中心齿轮和所述第三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持续地互连。第三互连元件将所述第二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齿圈持续地互连。第一扭矩传递装置可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的所述行星架元件和所述输入元件中的至少一个与所述第二行星齿轮组的所述中心齿轮、所述第一行星齿轮组的所述中心齿轮和所述第三行星齿轮组的所述行星架元件中的至少一个互连。第二扭矩传递装置可有选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的所述齿圈和所述第一行星齿轮组的所述行星架元件中的至少一个与所述第三行星齿轮组的所述齿圈和所述输出元件中的一个互连。第三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与所述第三行星齿轮组的所述中心齿轮互连。第四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齿圈与所述固定元件互连。第五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与所述固定元件互连。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。

本发明的变速器的另一实施例包括：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中心齿轮、行星架元件和齿圈，其中所述输入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，所述输出元件与所述第三行星齿轮组的所述行星架元件持续地互连。第一互连元件将所述第一行星齿轮组的所述行星架元件与所述第二行星齿轮组的所述齿圈和所述第三行星齿轮组的所述中心齿轮持续地互连。第二互连元件将所述第一行星齿轮组的所述齿圈与所述第二行星齿轮组的所述行星架元件持续地互连。第三互连元件将所述第二行星齿轮组的所述中心齿轮与所述第四行星齿轮组的所述中心齿轮持续地互连。第一扭矩传递装置可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的所述行星架元件和所述输入元件中的至少一个与所述第二行星齿轮组的所述齿圈、所述第一行星齿轮组的所述行星架元件和所述第三行星齿轮组的所述中心齿轮中的至少一个互连。第二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齿圈与所述第三行星齿轮组的所述齿圈互连。第三扭矩传递装置可有选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的所述行星架元件和所述第一行星齿轮组的所述齿圈中的至少一个与所述第三行星齿轮组的所述齿圈互连。第四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与所述固定元件互连。第五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齿圈与所述固定元件互连。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装置的接合状态的真值表；

图4为根据本发明的八档自动变速器的另一实施例的杆图；

图5为根据本发明的八档自动变速器的另一实施例的简图；以及

图6为示出图4和5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装置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。这些固定机械连接与变速器实施方式有关。更具体地，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齿轮组的第二组件或元件和第三行星齿轮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固定地连接到第四行星齿轮组的第三组件或元件上。

现在参考图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，其中所述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：一个用于中心齿轮元件，一个用于行星齿轮架元件，一个用于齿圈元件。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 Paper810102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。第一行星齿轮组14的第二节点14B连接到第三行星齿轮组18的第二节点18B。第二行星齿轮组16的第三节点16C连接到第四行星齿轮组20的第三节点20C。

输入轴12连接到第四行星齿轮组20的第一节点20A。输出轴22连接到第三行星齿轮组18的第一节点18A。第一离合器26有选择地将第四行星齿轮组20的第一节点20A连接到第二行星齿轮组16的第二节点16B。第二离合器28有选择地将第一行星齿轮组14的第一节点14A连接到第三行星齿轮组18的第一节点18A。第三离合器30有选择地将第四行星齿轮组20的第二节点20B连接到第三行星齿轮组18的第三节点18C。第一制动器32有选择地将第一行星齿轮组14的第三节点14C连接到地、固定元件或变速器壳体40上。最后，第二制动器34有选择地将第四行星齿轮组20的第二节点20B连接到地、固定元件或变速器壳体40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、制动器及其连接，但行星齿轮组的节点现在显示为行星齿轮组的组件，例如中心齿轮元件、齿圈元件、行星齿轮和行星齿轮架元件。

例如，第一行星齿轮组14包括第一中心齿轮元件14B、第一齿圈元件14C和第一行星架元件14A，该第一行星架14A包括可旋转地布置其上的多个行星齿轮14D。各行星齿轮14D与第一中心齿轮元件14B和第一齿圈元件14C都啮合。第二行星齿轮组16包括第二中心齿轮元件16B、第二齿圈元件16A和第二行星架元件16C，该第二行星架16C包括可旋转地布置在其上的多个行星齿轮16D。各行星齿轮16D与第二中心齿轮元件16B和第二齿圈元件16A都啮合。第三行星齿轮组18包括第三中心齿轮元件18C、第三齿圈元件18A和第三行星架元件18B，该第三行星架18B包括可旋转地布置其上的多个行星齿轮18D。各行星齿轮18D与第三中心齿轮元件18C和第三齿圈元件18A都啮合。第四行星齿轮组20包括第四中心齿轮元件20B、第四齿圈元件20C和第四行星架元件20A，该第四行星架元件20A包括可旋转地布置其上的多个第一行星齿轮20D和多个第二行星齿轮20E。各行星齿轮20D与行星齿轮20E和第四齿圈元件20C都啮合。各行星齿轮20E与行星齿轮20D和第四中心齿轮元件20B都啮合。

输入轴12连接到第四行星架元件20A上并对其进行直接驱动。第一轴或互连元件42将第四齿圈元件20C连接到第二行星架元件16C。第二轴或互连元件44将第一离合器26连接到第二中心齿轮元件16B。第三轴或互连元件46将第四中心齿轮元件20B连接到第三离合器30。第四轴或互连元件48将第二齿圈元件16A连接到第一行星架元件14A。第五轴或互连元件50将第二中心齿轮元件16B连接到第一中心齿轮元件14B。第六轴或互连元件52将第三离合器30连接到第三中心齿轮元件18C。第七轴或互连元件54将第二离合器28连接到第三齿圈元件18A。第八轴或互连元件56将第一中心齿轮元件14B连接到第三行星架元件18B。第九轴或互连元件58将第四行星架元件20A连接到第一离合器26。第十轴或互连元件60将第一行星架元件14A连接到第二离合器28。

第一离合器26可有选择地将第四行星架元件20A连接到第二中心齿轮元件16B和第一中心齿轮元件14B。第二离合器28可有选择地将第一行星架元件14A连接到第三齿圈元件18A。第三离合器30可有选择地将第四中心齿轮元件20B连接到第三中心齿轮元件18C。第一制动器32可有选择地将第一齿圈元件14C连接到地、固定元件或变速器壳体40上。第二制动器34可有选择地将第四中心齿轮元件20B连接到地、固定元件或变速器壳体40上，以限制第四行星架元件20C相对于变速器壳体40的旋转。输出轴或元件22连接到第三齿圈元件18A上并由其驱动。

现在参考图2和3，描述八档自动变速器10的操作。应当理解，自动变速器10能够将扭矩从输入轴12以八个前进档或前进扭矩比和一个倒档或倒车扭矩比传递到输出轴22。通过离合器或制动器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为示出离合器和制动器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。

为建立传动比，各档位状态有三个扭矩传递装置接合。接合的离合器由各相应行中的“X”表示。例如，为建立倒档，第一制动器32、第二离合器28和第三离合器30接合或起用。第一制动器32将第一齿圈元件14C接地。第二离合器28将第一行星架元件14A连接到第三齿圈元件18A。第三离合器30地将第四中心齿轮元件20B连接到第三中心齿轮元件18C。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。

现在参考图4，示出八档自动变速器100的另一实施例的杆图。自动变速器100包括：输入轴112；第一行星齿轮组114，具有三个节点：第一节点114A、第二节点114B和第三节点114C；第二行星齿轮组116，具有三个节点：第一节点116A、第二节点116B和第三节点116C；第三行星齿轮组118，具有三个节点：第一节点118A、第二节点118B和第三节点118C；第四行星齿轮组120，具有三个节点：第一节点120A、第二节点120B和第三节点120C；及输出轴122。

输入轴112连接到第四行星齿轮组120的第一节点120A。输出轴122连接到第三行星齿轮组118的第一节点118A。第一行星齿轮组114的第一节点114A连接到第二行星齿轮组116的第一节点116A。第一行星齿轮组114的第二节点114B连接到第二行星齿轮组116的第二节点116B。第一行星齿轮组114的第二节点114B连接到第三行星齿轮组118的第二节点118B。第二行星齿轮组116的第三节点116C连接到第四行星齿轮组120的第三节点120C。

第一离合器126有选择地将第四行星齿轮组120的第一节点120A连接到第二行星齿轮组116的第二节点116B。第二离合器128有选择地将第四行星齿轮组120的第二节点120B连接到第三行星齿轮组118的第三节点118C。第三离合器130有选择地将第一行星齿轮组114的第一节点114A连接到第三行星齿轮组118的第三节点118C。第一制动器132有选择地将第四行星齿轮组120的第二节点120B连接到地、固定元件或变速器壳体140上。最后，第二制动器134有选择地将第一行星齿轮组114的第三节点114C连接到地、固定元件或变速器壳体140上。

现在参考图5，符号图示出了根据本发明的八档变速器100的二实施例的示意布局图。图5中，继续使用图1中杆图的附图标记。对应地示出离合器、制动器及其连接，但行星齿轮组的节点现在显示为行星齿轮组的组件，例如中心齿轮元件、齿圈元件、行星齿轮和行星齿轮架元件。

例如，第一行星齿轮组114包括第一中心齿轮元件114C、第一齿圈元件114A和第一行星架元件114B，该第一行星架元件114B包括可旋转地布置其上的多个行星齿轮114D。各行星齿轮114D与第一中心齿轮元件114C和第一齿圈元件114A都啮合。第二行星齿轮组116包括第二中心齿轮元件116C、第二齿圈元件116B和第二行星架元件116A，该第二行星架元件116A包括可旋转地布置在其上的多个行星齿轮116D。各行星齿轮116D与第二中心齿轮元件116C和第二齿圈元件116B都啮合。第三行星齿轮组118包括第三中心齿轮元件118B、第三齿圈元件118C和第三行星架元件118A，该第三行星架元件118A包括可旋转地布置其上的多个行星齿轮118D。各行星齿轮118D与第三中心齿轮元件118B和第三齿圈元件118C都啮合。第四行星齿轮组220包括第四中心齿轮元件120C、第四齿圈元件120B和第四行星架元件120A，该第四行星架元件120A包括可旋转地布置其上的多个行星齿轮120D。各行星齿轮120D与第四中心齿轮120C和第四齿圈元件120B都啮合。

输入轴或元件112连接到第四行星架元件120A和第一离合器126上并对其进行直接驱动。第一轴或互连元件142将第四中心齿轮元件120C连接到第二中心齿轮元件116C。第二轴或互连元件144将第四齿圈元件120B连接到第二离合器128。第三轴或互连元件146将第二行星架元件116A连接到第一齿圈元件114A。第四轴或互连元件148将第二齿圈元件116B连接到第一行星架元件114B。第五轴或互连元件150将第一齿圈元件114A连接到第三离合器130。第六轴或互连元件152将第一行星架元件114B连接到第三中心齿轮元件118B。第七轴或互连元件154将第二离合器128连接到第三齿圈元件118C。第八轴或互连元件156将第三离合器130连接到第三齿圈118C。

第一离合器126可有选择地将第四行星架元件120A和输入轴112连接到第二齿圈元件116B和第一行星架元件114B。第二离合器128可有选择地将第四齿圈元件120B连接到第三齿圈元件118C。第三离合器130可有选择地将第一齿圈元件114A连接到第三齿圈元件118C。第一制动器132可有选择地将第四齿圈元件120B连接到地、固定元件或变速器壳体140上。第二制动器134可有选择地将第一中心齿轮元件114C连接到地、固定元件或变速器壳体140上。输出轴或元件122连接到第三行星架元件118A上并由其驱动。

现在参考图5和6，描述八档自动变速器100的操作。应当理解，自动变速器100能够将扭矩从输入轴112以八个前进档或前进扭矩比和一个倒档或倒车扭矩比传递到输出轴122。通过离合器或制动器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6为示出离合器和制动器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100的各种应用和操作标准。

为建立传动比，对于每个档位状态有三个扭矩传递装置接合。接合的元件由各相应行中的“X”表示。例如，为建立倒档，第一制动器132、第二离合器128和第三离合器130接合或起用。第一制动器132将第四齿圈元件120B接地。第二离合器128将第四齿圈元件120B连接到第三齿圈元件118C。第三离合器130将第一齿圈元件114A连接到第三齿圈元件118C。同样，通过离合器接合的不同组合可获得八个前进档，如图6中所示。

应当理解，前面对八档自动变速器100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 (4)

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中心齿轮、行星架元件和齿圈，其特征在于：

所述输入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，所述输出元件与所述第三行星齿轮组的所述齿圈持续地互连；

第一互连元件，其将所述第一行星齿轮组的所述中心齿轮与所述第二行星齿轮组的所述中心齿轮和所述第三行星齿轮组的所述行星架元件持续地互连；

第二互连元件，其将所述第一行星齿轮组的所述行星架元件与所述第二行星齿轮组的所述齿圈持续地互连；

第三互连元件，其将所述第二行星齿轮组的所述行星架元件与所述第四行星齿轮组的所述齿圈持续地互连；

第一扭矩传递装置，其可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的所述行星架元件和所述输入元件中的至少一个与所述第二行星齿轮组的所述中心齿轮、所述第一行星齿轮组的所述中心齿轮和所述第三行星齿轮组的所述行星架元件中的至少一个互连；

第二扭矩传递装置，其可有选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的所述齿圈和所述第一行星齿轮组的所述行星架元件中的至少一个与所述第三行星齿轮组的所述齿圈和所述输出元件中的一个互连；

第三扭矩传递装置，其可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的所述中心齿轮与所述第三行星齿轮组的所述中心齿轮互连；

第四扭矩传递装置，其可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述齿圈与固定元件互连；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中心齿轮与所述固定元件互连；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。

2.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。

3.一种变速器，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中心齿轮、行星架元件和齿圈，其特征在于：

所述输入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，所述输出元件与所述第三行星齿轮组的所述行星架元件持续地互连；

第一互连元件，其将所述第一行星齿轮组的所述行星架元件与所述第二行星齿轮组的所述齿圈和所述第三行星齿轮组的所述中心齿轮持续地互连；

第二互连元件，其将所述第一行星齿轮组的所述齿圈与所述第二行星齿轮组的所述行星架元件持续地互连；

第三互连元件，其将所述第二行星齿轮组的所述中心齿轮与所述第四行星齿轮组的所述中心齿轮持续地互连；

第一扭矩传递装置，其可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的所述行星架元件和所述输入元件中的至少一个与所述第二行星齿轮组的所述齿圈、所述第一行星齿轮组的所述行星架元件和所述第三行星齿轮组的所述中心齿轮中的至少一个互连；

第二扭矩传递装置，其可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的所述齿圈与所述第三行星齿轮组的所述齿圈互连；

第三扭矩传递装置，其可有选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的所述行星架元件和所述第一行星齿轮组的所述齿圈中的至少一个与所述第三行星齿轮组的所述齿圈互连；

第四扭矩传递装置，其可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述中心齿轮与固定元件互连；

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与所述固定元件互连；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。

4.如权利要求3所述的变速器，其中所述固定元件为变速器壳体。

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