多速变速器 |
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申请号 | CN200810130958.7 | 申请日 | 2008-08-19 | 公开(公告)号 | CN101408238A | 公开(公告)日 | 2009-04-15 |
申请人 | 通用汽车环球科技运作公司; | 发明人 | S·H·维特科普; A·W·菲利普斯; J·M·哈特; C·E·凯里; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及多速 变速器 ,具体而言,提供了一种变速器,该变速器具有输入部件、输出部件、三个行星 齿轮 组、四个外共面齿轮组、多个联接部件和多个 扭矩 传递装置。 行星齿轮组 中的各行星齿轮组均包括第一部件、第二部件和第三部件。 外齿 轮组中的各外齿轮组均包括第一齿轮和第二齿轮。扭矩传递装置可包括 离合器 和 制动 器。 | ||||||
权利要求 | 1.一种变速器,包括: |
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说明书全文 | 技术领域背景技术[0003]在本部分中的陈述仅仅提供与本公开内容相关的背景信 息,并且可构成或不构成现有技术。 [0004]典型的多速变速器使用摩擦离合器或制动器、行星齿轮装 置和固定的互连部件的组合,以获得多个传动比。通常由组装 (packaging)、成本和所希望的速度比来规定行星齿轮组的数量和物理 布置。 [0005]尽管当前的变速器可实现它们的预期目的,但实质上一直 需要新的和改进的变速器构造,该变速器构造展示出特别是从效率、 响应度、平稳度的观点而言的改进的性能,以及改进的组装,主要是 减小的尺寸和重量。因此,需要一种改进的、有成本效益的、紧凑的 多速变速器。 发明内容[0006]提供一种变速器,该变速器具有输入部件、输出部件、三 个行星齿轮组、四个外齿轮组、多个联接部件和多个扭矩传递装置。 各行星齿轮组均包括第一部件、第二部件和第三部件。各外齿轮组均 包括第一齿轮和第二齿轮。扭矩传递装置例如是离合器和制动器。 [0007]变速器的实施例包括三个行星齿轮组、四个外驱动齿轮组、 四个离合器和一个制动器。 [0008]因此,本发明的一个目的是提供具有三个行星齿轮组和四 个外驱动齿轮组的变速器。 [0009]本发明的另一个目的是提供具有至少八个前进速度和至少 一个倒档速度的变速器。 [0010]本发明的又一个目的是提供具有三个行星齿轮组、四个外 驱动齿轮组、多个联接部件和多个扭矩传递装置的变速器。 附图说明[0012]在本文中所描述的附图仅仅是出于图解的目的,而非意在 以任何方式来限制本公开内容的范围。 [0013]图1是根据本发明的八速变速器的实施例的杠杆图; [0014]图2是根据本发明的八速变速器的实施例的简图; [0015]图3是根据本发明的八速变速器的另一个实施例的简图; [0016]图4是表示各个扭矩传递元件在图1-3中所图解变速器的 可获得的各前进速度和倒档速度或各传动比中的接合状态的真值表。 具体实施方式[0017]下列描述在本质上仅仅是示范性的,且非意在限制本公开 内容、应用或用途。 [0018]现在参考图1,以杠杆图的形式图解了八速变速器10的实 施例。杠杆图是机械装置如自动变速器的构件的示意图。各单独的杠 杆均表示齿轮组。实线杠杆表示行星齿轮组,其中,该行星齿轮组的 三个基本机械构件均由节点来表示。因此,单个的行星齿轮组杠杆包 含三个节点:一个用于太阳齿轮,一个用于行星齿轮托架,还有一个 用于环形齿轮。虚线杠杆表示直齿驱动齿轮组或外驱动齿轮组,其中, 外驱动齿轮组的基本机械构件均由节点来表示。因此,单个的外驱动 齿轮组杠杆包含三个节点:一个用于第一驱动齿轮,一个用于第二驱 动齿轮,还有一个表示在驱动齿轮之间的连接。在各杠杆的节点之间 的相对长度可以用来表示各相应齿轮组的环形-太阳比以及第一驱动 齿轮与第二驱动齿轮比。这些杠杆比又用于改变变速器的传动比,以 获得合适的比率和比率递变(ratio progression)。在各个行星齿轮组的节 点之间的机械联接或互连由细的水平线来图解,并且扭矩传递装置如 离合器和制动器由交错的指状物来表示。在扭矩传递装置是制动器的 情况下,则将一组交错的指状物联接到地(ground)。在Benford和 Leising的SAE论文810102,“The Lever Analogy:A New Tool in Transmission Analysis”中可找到杠杆图的形式、目的和使用的进一步 说明,该论文通过引用完整地结合于本文中。 [0019]变速器10包括输入轴或输入部件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、第一外齿轮组20、第二外 齿轮组22、第三外齿轮组24、第四外齿轮组26以及输出轴或输出部 件30,其中,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;第一外 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;第二外齿轮组22具有三个节点:第一节点22A、第二节点22B 和第三节点22C;第三外齿轮组24具有三个节点:第一节点24A、第 二节点24B和第三节点24C;第四外齿轮组26具有三个节点:第一 节点26A、第二节点26B和第三节点26C。 [0020]输入部件12联接到第一行星齿轮组14的第二节点14B上。 输出部件30联接到第四外齿轮组26的第三节点26C上。第一行星齿 轮组14的第一节点14A联接到第一外齿轮组20的第一节点20A上。 第一行星齿轮组14的第三节点14C联接到第二外齿轮组22的第一节 点22A上。第二外齿轮组22的第三节点22C联接到第二行星齿轮组 16的第三节点16C上。第二行星齿轮组16的第一节点16A联接到第 三行星齿轮组18的第二节点18B以及第四外齿轮组26的第一节点 26A上。第三行星齿轮组18的第三节点18C联接到第三外齿轮组24 的第一节点24A上。 [0021]第一离合器40选择性地将第一行星齿轮组14的第二节点 14B连接到第三外齿轮组24的第三节点24C上。第二离合器42选择 性地将第二外齿轮组22的第一节点22A连接到第三外齿轮组24的第 三节点24C上。第三离合器44选择性地将第一外齿轮组20的第三节 点20C连接到第三行星齿轮组18的第一节点18A上。第四离合器46 选择性地将第三行星齿轮组18的第一节点18A连接到第二行星齿轮 组16的第二节点16B上。第一制动器48选择性地将第一行星齿轮组 14的第一节点14A连接到固定元件或变速器壳体50上。 [0022]现在参考图2,符号图表示了根据本发明的八速变速器10 的实施例的示意性布局图。在图2中,继续遵循来自图1的杠杆图的 标号方式。离合器、制动器和联接器被相应地表示,而行星齿轮组的 节点现在显示为行星齿轮组的构件如太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮 和行星齿轮托架,且外驱动齿轮组的节点现在显示为外驱动齿轮组的 构件如第一互连驱动齿轮和第二互连驱动齿轮。 [0023]例如,行星齿轮组14包括太阳齿轮部件14A、行星齿轮托 架部件14B和环形齿轮部件14C。行星齿轮托架部件14B可旋转地支 承一组行星齿轮14D,该行星齿轮14D构造成与太阳齿轮部件14A和 环形齿轮部件14C二者相互啮合。太阳齿轮部件14A连接成用于与第 一轴或第一互连部件52共同旋转。环形齿轮部件14C用于与第二轴 或第二互连部件54共同旋转。行星托架部件14B连接成用于与输入 部件12共同旋转。 [0024]行星齿轮组16包括太阳齿轮部件16C、行星齿轮托架部件 16B和环形齿轮部件16A。行星齿轮托架部件16B可旋转地支承一组 行星齿轮16D,该行星齿轮16D构造成与太阳齿轮部件16C和环形齿 轮部件16A二者相互啮合。太阳齿轮部件16C连接成用于与第三轴或 第三互连部件56共同旋转。环形齿轮部件16A连接成用于与第四轴 或第四互连部件58共同旋转。行星托架部件16B连接成用于与第五 轴或第五互连部件60共同旋转。 [0025]行星齿轮组18包括太阳齿轮部件18C、行星齿轮托架部件 18B和环形齿轮部件18A。行星齿轮托架部件18B可旋转地支承一组 行星齿轮18D,该行星齿轮18D构造成与太阳齿轮部件18C和环形齿 轮部件18A二者相互啮合。太阳齿轮部件18C连接成用于与第六轴或 第六互连部件62共同旋转。环形齿轮部件18A连接成用于与第七轴 或第七互连部件64以及第八轴或第八互连部件66共同旋转。行星托 架部件18B连接成用于与第九轴或第九互连部件68和第四互连部件 58共同旋转。 [0026]外齿轮组20包括与第二齿轮部件20C相互啮合的第一齿轮 部件20A。第一齿轮部件20A连接成用于与第一互连部件52共同旋 转。第二齿轮部件20C连接成用于与第十轴或第十互连部件70共同 旋转。 [0027]外齿轮组22包括与第二齿轮部件22C相互啮合的第一齿轮 部件22A。第一齿轮部件22A连接成用于与第二互连部件54以及与 第十一互连部件72共同旋转。第二齿轮部件22C连接成用于与第三 互连部件56共同旋转。 [0028]外齿轮组24包括与第二齿轮部件24C相互啮合的第一齿轮 部件24A。第一齿轮部件24A连接成用于与第六互连部件62共同旋 转。第二齿轮部件24C连接成用于与第十二轴或第十二互连部件74 共同旋转。 [0029]外齿轮组26包括与第二齿轮部件26C相互啮合的第一齿轮 部件26A。第一齿轮部件26A连接成用于与第九互连部件68共同旋 转。第二齿轮部件26C连接成用于与输出部件30共同旋转。 [0031]扭矩传递元件或离合器40,42,44,46和制动器48允许轴或互 连部件、行星齿轮组和外齿轮组的部件以及变速器壳体选择性地相互 连接。例如,可选择性地接合第一离合器40,以将输入部件12与第 十二互连部件74相连接。可选择性地接合第二离合器42,以将第十 一互连部件72与第十二互连部件74相连接。可选择性地接合第三离 合器44,以将第十互连部件70与第七互连部件64相连接。可选择性 地接合第四离合器46,以将第八互连部件66与第五互连部件60相连 接。可选择性地接合第一制动器48,以将第一互连部件52连接到固 定元件或变速器壳体50上,从而限制第一互连部件52并因此限制第 一齿轮部件20A和太阳齿轮部件14A相对于变速器壳体50而旋转。 [0032]在所提供的特定实例中,沿着隔开的轴线布置变速器10, 该隔开的轴线包括由输入部件12所限定的第一轴线、由第六互连部 件62和第九互连部件68所限定的第二轴线和由输出部件30所限定 的第三轴线。因此,在所提供的实例中,互连部件52,54,72,74、行星 齿轮组14、第一齿轮部件20A、第二齿轮部件24C、第一制动器48 和离合器40,42都与输入部件12同心。互连部件64,70、第一齿轮部 件26A、第三离合器44和第二齿轮部件20C与第九互连部件68同心, 而互连部件56,58,60,66、行星齿轮组16,18、第一齿轮部件24A和第 四离合器46与第六互连部件62同心。最后,第二齿轮部件26C与输 出部件30同心。应理解的是,在不脱离本发明范围的情况下,同心 的轴可以是套轴。此外,变速器10优选地构造成用于前轮驱动的车 辆。 [0033]现在转到图3,显示了变速器10的备选实施例,并且该变 速器大体由标号100指代。变速器100类似于变速器10,且因此相似 的零件由相似的标号指代。然而,变速器100的第二行星齿轮组16 包括由行星托架部件16B所支承的第二组行星齿轮16E,以致太阳齿 轮16C与行星齿轮16D相互啮合,行星齿轮16D与行星齿轮16E相 互啮合,并且行星齿轮16D与环形齿轮部件16A相互啮合。此外,行 星托架部件16B连接成用于与第四互连部件58共同旋转,并且环形 齿轮部件16A连接成用于与第五互连部件60共同旋转。所有其它的 连接、联接器和齿轮组类似于在图2中图解的变速器10中所公开的 布置。 [0034]现在参考图2至图4,将要描述八速变速器10和八速变速 器100两个实施例的操作。将要理解的是,变速器10,100能够以至少 八个前进速度比或扭矩比和至少一个倒档速度比或扭矩比将扭矩从 输入轴或输入部件12传递到输出轴或输出部件30。如将在下面解释 的,通过接合一个或多个扭矩传递机构(即,第一离合器40、第二离 合器42、第三离合器44、第四离合器46和第一制动器48)可获得各 前进速度比或扭矩比以及倒档速度比或扭矩比。图4是表示扭矩传递 机构的各种组合的真值表,启动或接合这些组合以获得各种齿轮状 态。还表示了各种齿轮状态的实际数字的传动比,尽管应理解的是这 些数值仅仅是示范性的,并且可在相当的范围内调整它们,以适应变 速器10,100的各种应用和操作标准。在图4中还显示了使用本发明的 实施例可获得的传动比的实例。当然,取决于所选择的齿轮直径、齿 轮齿数和齿轮构造可获得其它的传动比。 [0035]为了建立倒车档(reverse gear),接合或启动第二离合器42、 第三离合器44和第一制动器48。第二离合器42将第十一互连部件 72与第十二互连部件74相连接。第三离合器44将第十互连部件70 与第七互连部件64相连接。第一制动器48将第一互连部件52连接 到固定元件或变速器壳体50上,以便限制第一互连部件52,并因此 限制第一齿轮部件20A和太阳齿轮部件14A相对于变速器壳体50而 旋转。同样地,如图4中所示,通过离合器和制动器接合的不同组合 可获得八个前进速度比。 [0036]将要理解的是,八速变速器10,100的操作和齿轮状态的前 述说明假定了:首先,在给定的齿轮状态(gear state)中没有明确提及 的所有离合器和制动器都是未启动的或脱开接合的,其次,在至少相 邻的齿轮状态之间换档的期间,即在改变齿轮状态的期间,在两个齿 轮状态中都接合或启动的离合器或制动器将保持接合或启动。 [0037]本发明的描述在本质上仅仅是示范性的,并且没有脱离本 发明要旨的变型都意在属于本发明的范围。这类变型不应认为是脱离 了本发明的精神和范围。相关申请的交叉引用 [0001]本申请要求于2007年8月20日提交的美国临时申请No. 60/956822的权益。上述申请的公开内容通过引用结合于本文中。 |