CN102588536B

CN102588536B - 多挡变速器

Info

Publication number: CN102588536B
Application number: CN201210005828.7A
Authority: CN
Inventors: S.H.维特科普; A.W.菲利普斯; J.M.哈特; E.W.梅勒
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-01-10
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2032-01-10
Also published as: CN102588536A; DE102012000058A1; US8496556B2; US20120178580A1

Abstract

本发明涉及多挡变速器。一种变速器，包括：输入构件和输出构件；四个行星齿轮组，每个行星齿轮组都具有第一、第二和第三构件的；五个互连构件，其将所述四个行星齿轮组的构件持续地互连；以及六个扭矩传递机构，每个扭矩传递机构都可有选择地接合，以将所述第一构件、第二构件和第三构件中的一个与所述第一构件、第二构件、第三构件和固定构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两个的组合进行接合，以在所述输入构件与所述输出构件之间建立至少九个前进挡速比和至少一个倒挡速比。

Description

多挡变速器

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递机构的多挡变速器，更特别地，涉及具有九个挡位、四个行星齿轮组和多个扭矩传递机构的变速器。

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，可以构成或不构成现有技术。

典型的多挡变速器使用摩擦离合器或制动器、行星齿轮布置及固定互连的组合来获得多个传动比。行星齿轮组的数量和物理布局通常根据包装、成本和所需的速比来确定。

尽管现有的变速器实现了它们的预期目的，但是对具有改进的性能，尤其是根据效率、响应性和平顺性以及改进包装（主要是减小尺寸和重量）的观点来看，对新型和改进的变速器结构的需求实质上是不变的。因此，需要一种改进的节省成本的紧凑型多挡变速器。

发明内容

提供了一种变速器，具有：输入构件；输出构件；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、第二和第三构件；第一互连构件，其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二构件持续地互连；第二互连构件，其将所述第一行星齿轮组的第三构件与所述第二行星齿轮组的第三构件持续地互连；第三互连构件，其将所述第三行星齿轮组的第一构件与所述第四行星齿轮组的第一构件持续地互连；第四互连构件，其将所述第三行星齿轮组的第二构件与所述第四行星齿轮组的第二构件持续地互连；第五互连构件，其将所述第二行星齿轮组的第三构件与所述第三行星齿轮组的第一构件持续地互连；以及六个扭矩传递机构，每个扭矩传递机构都有选择地可接合，以将所述第一构件、第二构件和第三构件中的一个与所述第一构件、第二构件、第三构件中另一个和固定构件中的至少一个互连。所述扭矩传递机构可有选择地以至少两个扭矩传递机构的组合进行接合，以在所述输入构件与所述输出构件之间建立至少九个前进速比和至少一个倒挡速比。

在本发明的另一实例中，所述输入构件与所述第一行星齿轮组的第一构件持续地互连，所述输出构件与所述第三行星齿轮组的第二构件和所述第四行星齿轮组的第二构件中的至少一个持续地互连。

在本发明的另一实例中，所述六个扭矩传递机构中的第一个可有选择地接合，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。

在本发明的另一实例中，所述六个扭矩传递机构中的第二个可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的第二构件和所述第二行星齿轮组的第二构件中的至少一个与所述固定构件互连。

在本发明的另一实例中，所述六个扭矩传递机构中的第三个可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的第三构件、所述第二行星齿轮组的第三构件、所述第三行星齿轮组的第一构件和所述第四行星齿轮组的第一构件中的至少一个与所述固定构件互连。

在本发明的另一实例中，所述六个扭矩传递机构中的第四个可有选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的第三构件与所述固定构件互连。

在本发明的另一实例中，所述六个扭矩传递机构中的第五个可有选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的第三构件与所述输入构件互连。

在本发明的另一实例中，所述六个扭矩传递机构中的第六个可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的第三构件与所述输入构件互连。

在本发明的另一实例中，各所述第一构件为中心齿轮构件，各所述第二构件为行星齿轮架构件，各所述第三构件为齿圈构件。

本发明提供下列技术方案。

技术方案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，每个行星齿轮组都具有第一、第二和第三构件；

第一互连构件，其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二构件持续地互连；

第二互连构件，其将所述第一行星齿轮组的第三构件与所述第二行星齿轮组的第三构件持续地互连；

第三互连构件，其将所述第三行星齿轮组的第一构件与所述第四行星齿轮组的第一构件持续地互连；

第四互连构件，其将所述第三行星齿轮组的第二构件与所述第四行星齿轮组的第二构件持续地互连；

第五互连构件，其将所述第二行星齿轮组的第三构件与所述第三行星齿轮组的第一构件持续地互连；以及

六个扭矩传递机构，每个扭矩传递机构都可有选择地接合，以将所述第一构件、第二构件和第三构件中的一个与所述第一构件、第二构件、第三构件中另一个和固定构件中的至少一个互连；并且

其中所述扭矩传递机构可有选择地以至少两个的组合进行接合，以在所述输入构件与所述输出构件之间建立至少九个前进挡速比和至少一个倒挡速比。

技术方案2：如技术方案1的变速器，其中所述输入构件与所述第一行星齿轮组的第一构件持续地互连，所述输出构件与所述第三行星齿轮组的第二构件和所述第四行星齿轮组的第二构件中的至少一个持续地互连。

技术方案3：如技术方案2的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第一个可有选择地接合，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。

技术方案4：如技术方案3的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第二个可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的第二构件和所述第二行星齿轮组的第二构件中的至少一个与所述固定构件互连。

技术方案5：如技术方案4的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第三个可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的第三构件、所述第二行星齿轮组的第三构件、所述第三行星齿轮组的第一构件和所述第四行星齿轮组的第一构件中的至少一个与所述固定构件互连。

技术方案6：如技术方案5的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第四个可有选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的第三构件与所述固定构件互连。

技术方案7：如技术方案6的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第五个可有选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的第三构件与所述输入构件互连。

技术方案8：如技术方案7的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第六个可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的第三构件与所述输入构件互连。

技术方案9：如技术方案8的变速器，其中各所述第一构件为中心齿轮构件，各所述第二构件为行星齿轮架构件，各所述第三构件为齿圈构件。

技术方案10：一种变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个行星齿轮组都具有第一、第二和第三构件，其中所述输入构件与所述第一行星齿轮组的第一构件持续地互连，所述输出构件与所述第三行星齿轮组的第二构件和所述第四行星齿轮组的第二构件中的至少一个持续地互连；

其中所述扭矩传递机构可有选择地以至少的组合进行接合，以在所述输入构件与所述输出构件之间建立至少九个前进挡速比和至少一个倒挡速比。

技术方案11：如技术方案10的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第一个可有选择地接合，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。

技术方案12：如技术方案11的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第二个可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的第二构件和所述第二行星齿轮组的第二构件中的至少一个与所述固定构件互连。

技术方案13：如技术方案12的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第三个可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的第三构件、所述第二行星齿轮组的第三构件、所述第三行星齿轮组的第一构件和所述第四行星齿轮组的第一构件中的至少一个与所述固定构件互连。

技术方案14：如技术方案13的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第四个可有选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的第三构件与所述固定构件互连。

技术方案15：如技术方案14的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第五个可有选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的第三构件与所述输入构件互连。

技术方案16：如技术方案15的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第六个可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的第三构件与所述输入构件互连。

技术方案17：如技术方案16的变速器，其中各所述第一构件为中心齿轮构件，各所述第二构件为行星齿轮架构件，各所述第三构件为齿圈构件。

技术方案18：一种变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

第五互连构件，其将所述第二行星齿轮组的第三构件与所述第三行星齿轮组的第一构件持续地互连；

第一扭矩传递机构，其可有选择地接合，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；

第二扭矩传递机构，其可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的第二构件和所述第二行星齿轮组的第二构件中的至少一个与所述固定构件互连；

第三扭矩传递机构，其可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的第三构件、所述第二行星齿轮组的第三构件、所述第三行星齿轮组的第一构件和所述第四行星齿轮组的第一构件中的至少一个与所述固定构件互连；

第四扭矩传递机构，其可有选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的第三构件与所述固定构件互连；

第五扭矩传递机构，其可有选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的第三构件与所述输入构件互连；以及

第六扭矩传递机构，其可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的第三构件与所述输入构件互连，并且

技术方案19：如技术方案18的变速器，其中各所述第一构件为中心齿轮构件，各所述第二构件为行星齿轮架构件，各所述第三构件为齿圈构件。

参考下面的描述和附图，可清楚理解本发明的其它目的、方面和优点，其中在附图中，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为根据本发明的九挡变速器的实施例的杆图；

图2为根据本发明的九挡变速器的实施例的示意图；以及

图3为示出图1和图2所示变速器的各可用前进挡和倒挡或传动比中各扭矩传递机构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、应用或其使用。

首先，应当清楚，在所提供的特定实施例中，本发明的自动变速器在四个行星齿轮组的元件之间具有永久性机械连接布置。例如，第一行星齿轮组的第一部件或元件永久性地连接至第二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性地连接至第二行星齿轮组的第二部件或元件。第三行星齿轮组的第一部件或元件永久性地连接至第四行星齿轮组的第一部件或元件。第三行星齿轮组的第二部件或元件永久性地连接至第四行星齿轮组的第二部件或元件。最后，第二行星齿轮组的第二部件或元件永久性地连接至第三行星齿轮组的第二部件或元件。

现在参考图1，以杆图形式示出了九挡变速器10的实例。杆图为机械装置（例如自动变速器）的部件的示意性表示。每个单独的杆都表示一个行星齿轮组，其中行星齿轮的三个基本机械部件各由一个节点表示。因此，一个杆含有三个节点：一个表示中心齿轮，一个表示行星齿轮架，一个表示齿圈。各杆节点之间的相对长度可用来表示各相应齿轮组的齿圈相对于中心齿轮的传动比。而这些杆的比用来改变变速器的传动比，从而获得恰当的传动比和传动比系列。各行星齿轮组节点之间的机械连接或互连由细水平线示出，扭矩传递机构（例如离合器和制动器）表示为交错的指形物。在SAE Paper 810102中，由Benford和Leising所著的“The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis”内可找到杆图的形式、目的及使用的进一步说明，其内容通过引用并入本文。

变速器10包括输入轴或构件12、具有三个节点（第一节点14A、第二节点14B和第三节点14C）的第一行星齿轮组14、具有三个节点（第一节点16A、第二节点16B和第三节点16C）的第二行星齿轮组16、具有三个节点（第一节点18A、第二节点18B和第三节点18C）的第三行星齿轮组18、和具有三个节点（第一节点20A、第二节点20B和第三节点20C）的第四行星齿轮组20。

输入轴或构件12连接至第一行星齿轮组14的第一节点14A。第一行星齿轮组14的第二节点14B连接至第二行星齿轮组16的第二节点16B。第一行星齿轮组14的第三节点14C连接至第二行星齿轮组16的第三节点16C。第二行星齿轮组16的第三节点16C连接至第三行星齿轮组18的第一节点18A。第三行星齿轮组18的第二节点18B连接至第三行星齿轮组18的第二节点20B。第三行星齿轮组18的第一节点18A连接至第四行星齿轮组20的第一节点20A。输出轴或构件22连接至第三行星齿轮组18的第二节点18B和第四行星齿轮组20的第二节点20B。

第一制动器24有选择地将第二行星齿轮组16的第一节点16A与固定构件50连接。第二制动器26有选择地将第一行星齿轮组14的第二节点14B与固定构件50连接。第三制动器28有选择地将第一行星齿轮组14的第三节点14C与固定构件50连接。第四制动器30有选择地将第三行星齿轮组18的第三节点18C与固定构件50连接。第一离合器32有选择地将第三行星齿轮组18的第三节点18C与输入轴或构件12连接。第二离合器34有选择地将第四行星齿轮组的第三节点20C与输入轴或构件12连接。

现在参考图2，棒图示出了根据本发明的九挡变速器10的实施例的示意图。图2中，延用图1中杆图的标记。离合器及连接对应地显示，但是行星齿轮组的节点现在显示为行星齿轮组的部件，例如中心齿轮、齿圈、行星齿轮和行星齿轮架。

例如，变速器10的第一行星齿轮组14包括中心齿轮构件14A、齿圈构件14C和可旋转地支撑一组行星齿轮14D（仅示出了一个）的行星齿轮架构件14B。中心齿轮构件14A连接为与输入构件或轴12共同旋转。齿圈构件14C连接为与第一轴或互连构件36共同旋转。行星齿轮架构件14B连接为与第二轴或互连构件38共同旋转。各行星齿轮14D构造成与中心齿轮构件14A和齿圈构件14C都互相啮合。

变速器10的第二行星齿轮组16包括中心齿轮构件16A、齿圈构件16C和可旋转地支撑第一组行星齿轮16D和第二组行星齿轮16E（每组都仅示出了一个）的行星齿轮架构件16B。中心齿轮构件16A连接为与第三轴或互连构件40共同旋转。齿圈构件16C连接为与第一轴或互连构件36共同旋转。行星齿轮架构件16B连接为与第二轴或互连构件38共同旋转。各行星齿轮16D构造成与中心齿轮构件16A和行星齿轮16E都互相啮合。各行星齿轮16E构造成与行星齿轮16D和齿圈构件16C都互相啮合。

变速器10的第三行星齿轮组18包括中心齿轮构件18A、齿圈构件18C和可旋转地支撑第一组行星齿轮18D和第二组行星齿轮18E（每组都仅示出了一个）的行星齿轮架构件18B。中心齿轮构件18A连接为与第一轴或互连构件36共同旋转。齿圈构件18C连接为与第四轴或互连构件42共同旋转。行星齿轮架构件18B连接为与输出轴或构件22共同旋转。各行星齿轮18D构造成与中心齿轮构件18A和行星齿轮18E都互相啮合。各行星齿轮18E构造成与行星齿轮18D和齿圈构件18C都互相啮合。

变速器10的第四行星齿轮组20包括中心齿轮构件20A、齿圈构件20C和可旋转地支撑一组行星齿轮20D（仅示出了一个）的行星齿轮架构件20B。中心齿轮构件20A连接为与第一轴或互连构件36共同旋转。齿圈构件20C连接为与第五轴或互连构件44共同旋转。行星齿轮架构件20B连接为与输出轴或构件22共同旋转。各行星齿轮20D构造成与中心齿轮构件20A和齿圈构件20C都互相啮合。

输入轴或构件12优选持续地连接至发动机（未示出）或变矩器（未示出）的涡轮。输出轴或构件22优选与主减速器单元或分动箱（未示出）持续地连接。

扭矩传递机构或制动器24、26、28、30和离合器32、34允许轴或互连构件、行星齿轮组的构件和壳体的选择性互连。例如，第一制动器24可有选择地接合，以将第三轴或互连构件40与固定构件或变速器壳体50互连。第二制动器26可有选择地接合，以将第二轴或互连构件38与固定构件或变速器壳体50互连。第三制动器28可有选择地接合，以将第一轴或互连构件36与固定构件或变速器壳体50互连。第四制动器30可有选择地接合，以将第四轴或互连构件42与固定构件或变速器壳体50互连。第一离合器32可有选择地接合，以将第四轴或互连构件42与输入轴或构件12互连。第二离合器34可有选择地接合，以将第五轴或互连构件44与输入轴或构件12互连。

现在参考图2和图3，描述九挡变速器10的实施例的操作。应当清楚，变速器10能够以至少九个前进挡或扭矩比和至少一个倒挡或扭矩比从输入轴或构件12向输出轴或构件22传递扭矩。前进挡和倒挡或扭矩比中每个都通过扭矩传递机构（即，第一制动器24、第二制动器26、第三制动器28、第四制动器30、第一离合器32和第二离合器34）的一个或多个的接合来获得，现在进行描述。图3为示出获得各挡位状态而工作或接合的扭矩传递机构的各种组合的真值表。根据齿轮直径、齿轮齿数和所选齿轮结构可获得传动比。

为建立倒挡，第一制动器24和第四制动器30接合或工作。第一制动器24将第三轴或互连构件40与固定构件或变速器壳体50连接，以阻止第三轴或互连构件40旋转，从而阻止第二行星齿轮组16的中心齿轮构件16A相对于变速器壳体50旋转。第四制动器30将第四轴或互连构件42与固定构件或变速器壳体50连接，以阻止第四轴或互连构件42旋转，从而阻止第三行星齿轮组18的齿圈构件18C相对于变速器壳体50旋转。同样，通过离合器和制动器接合的不同组合可获得九个前进挡，如图3中所示。

应当清楚，前面九挡变速器10的操作和挡位状态的描述假定，首先，给定挡位状态中未具体提及的所有离合器和制动器都是不工作或未接合的，其次，在换挡期间，即改变挡位状态期间，在至少相邻的挡位状态之间，在两个挡位状态中接合的或工作的离合器或制动器将保持接合或工作。

本发明的描述实质上仅仅是示意性的，不脱离本发明要旨的变型属于本发明的范围。这种变型并不认为脱离了本发明的宗旨和范围。

Claims

1.一种变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

其中所述扭矩传递机构可有选择地以至少两个的组合进行接合，以在所述输入构件与所述输出构件之间建立至少九个前进挡速比和至少一个倒挡速比，

其中所述输入构件与所述第一行星齿轮组的第一构件持续地互连，所述输出构件与所述第三行星齿轮组的第二构件和所述第四行星齿轮组的第二构件中的至少一个持续地互连。

2.如权利要求1的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第一个可有选择地接合，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。

3.如权利要求2的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第二个可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的第二构件和所述第二行星齿轮组的第二构件中的至少一个与所述固定构件互连。

4.如权利要求3的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第三个可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的第三构件、所述第二行星齿轮组的第三构件、所述第三行星齿轮组的第一构件和所述第四行星齿轮组的第一构件中的至少一个与所述固定构件互连。

5.如权利要求4的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第四个可有选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的第三构件与所述固定构件互连。

6.如权利要求5的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第五个可有选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的第三构件与所述输入构件互连。

7.如权利要求6的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第六个可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的第三构件与所述输入构件互连。

8.如权利要求7的变速器，其中各所述第一构件为中心齿轮构件，各所述第二构件为行星齿轮架构件，各所述第三构件为齿圈构件。

9.一种变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

10.如权利要求9的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第一个可有选择地接合，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。

11.如权利要求10的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第二个可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的第二构件和所述第二行星齿轮组的第二构件中的至少一个与所述固定构件互连。

12.如权利要求11的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第三个可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的第三构件、所述第二行星齿轮组的第三构件、所述第三行星齿轮组的第一构件和所述第四行星齿轮组的第一构件中的至少一个与所述固定构件互连。

13.如权利要求12的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第四个可有选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的第三构件与所述固定构件互连。

14.如权利要求13的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第五个可有选择地接合，以将所述第三行星齿轮组的第三构件与所述输入构件互连。

15.如权利要求14的变速器，其中所述六个扭矩传递机构中的第六个可有选择地接合，以将所述第四行星齿轮组的第三构件与所述输入构件互连。

16.如权利要求15的变速器，其中各所述第一构件为中心齿轮构件，各所述第二构件为行星齿轮架构件，各所述第三构件为齿圈构件。

17.一种变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

第一扭矩传递机构，其可有选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的第一构件与固定构件互连；

18.如权利要求17的变速器，其中各所述第一构件为中心齿轮构件，各所述第二构件为行星齿轮架构件，各所述第三构件为齿圈构件。