多速变速器
专利汇可以提供多速变速器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种多速 变速器 ，其具有输入部件、输出部件、四个行星 齿轮 组、多个联接部件和多个 扭矩 传递装置。各个 行星齿轮组 包括第一部件、第二部件和第三部件。所述扭矩传递装置包括 离合器 和 制动 器。，下面是多速变速器专利的具体信息内容。
1.一种变速器，包括：
输入部件；
输出部件；
第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星 齿轮组，其各具有第一部件、第二部件和第三部件；
第一互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的第二部件与固 定元件互连；
第二互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的第三部件与所 述第二行星齿轮组的第一部件互连；
第三互连部件，其持续地将所述第二行星齿轮组的第三部件与所 述第三行星齿轮组的第一部件互连；
第四互连部件，其持续地将所述第三行星齿轮组的第三部件与所 述第四行星齿轮组的第三部件互连；和
五个扭矩传递机构，其可选择性地接合，以便将所述第一部件、 所述第二部件和所述第三部件中的其中一个与所述第一部件、所述第 二部件、所述第三部件及所述固定元件中的至少其中一个互连；且
其中所述扭矩传递机构可选择性地以至少两个组合的方式接合， 以便在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少八个前进速度比 和至少一个倒档速度比。
2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述五个扭矩 传递机构中的第一个扭矩传递机构可选择性地接合，以便将所述第一 行星齿轮组的第一部件、所述第二行星齿轮组的第二部件以及所述输 出部件中的至少其中一个与所述第四行星齿轮组的第一部件互连。
3.根据权利要求2所述的变速器，其特征在于，所述五个扭矩 传递机构中的第二个扭矩传递机构可选择性地接合，以便将所述第一 行星齿轮组的第三部件以及所述第二行星齿轮组的第一部件中的至 少其中一个与所述第四行星齿轮组的第一部件互连。
4.根据权利要求3所述的变速器，其特征在于，所述五个扭矩 传递机构中的第三个扭矩传递机构可选择性地接合，以便将所述第三 行星齿轮组的第二部件及所述输出部件中的至少其中一个与所述第 四行星齿轮组的第一部件互连。
5.根据权利要求4所述的变速器，其特征在于，所述五个扭矩 传递机构中的第四个扭矩传递机构可选择性地接合，以便将所述第四 行星齿轮组的第二部件与所述第四行星齿轮组的第一部件互连。
6.根据权利要求5所述的变速器，其特征在于，所述五个扭矩 传递机构中的第五个扭矩传递机构可选择性地接合，以便将所述第四 行星齿轮组的第二部件与所述固定元件互连。
7.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一部件 是恒星齿轮，所述第二部件是托架部件，并且所述第三部件是环形齿 轮。
8.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述输入部件 持续地与所述第一行星齿轮组的第一部件以及所述第二行星齿轮组 的第二部件互连，并且所述输出部件持续地与所述第三行星齿轮组的 第二部件互连。
9.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，其中一个所述 扭矩传递机构是制动器，而其中四个所述扭矩传递机构是离合器。
10.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述固定元件 是变速器外壳。
11.一种变速器，包括：
输入部件；
输出部件；
第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星 齿轮组，其各具有第一部件、第二部件和第三部件，其中所述输入部 件持续地与所述第一行星齿轮组的第一部件以及所述第二行星齿轮 组的第二部件互连，并且所述输出部件持续地与所述第三行星齿轮组 的第二部件互连；
第一互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的第二部件与固 定元件互连；
第二互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的第三部件与所 述第二行星齿轮组的第一部件互连；
第三互连部件，其持续地将所述第二行星齿轮组的第三部件与所 述第三行星齿轮组的第一部件互连；
第四互连部件，其持续地将所述第三行星齿轮组的第三部件与所 述第四行星齿轮组的第三部件互连；
第一扭矩传递机构，其可选择性地接合，以便将所述第一行星齿 轮组的第一部件、所述第二行星齿轮组的第二部件以及所述输入部件 中的至少其中一个与所述第四行星齿轮组的第一部件互连。
第二扭矩传递机构，其可选择性地接合，以便将所述第一行星齿 轮组的第三部件以及所述第二行星齿轮组的第一部件中的至少其中 一个与所述第四行星齿轮组的第一部件互连；
第三扭矩传递机构，其可选择性地接合，以便将所述第三行星齿 轮组的第二部件以及所述输出部件中的至少其中一个与所述第四行 星齿轮组的第一部件互连；
第四扭矩传递机构，其可选择性地接合，以便将所述第四行星齿 轮组的第二部件与所述第四行星齿轮组的第一部件互连；和
第五扭矩传递机构，其可选择性地接合，以便将所述第四行星齿 轮组的第二部件与所述固定元件互连；且
其中所述扭矩传递机构可选择性地以至少两个组合的方式接合， 以便在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少八个前进速度比 和至少一个倒档速度比。
12.根据权利要求11所述的变速器，其特征在于，所述第一部 件是恒星齿轮，所述第二部件是托架部件，并且所述第三部件是环形 齿轮。
13.根据权利要求11所述的变速器，其特征在于，所述固定元 件是变速器外壳。
14.一种变速器，包括：
输入部件；
输出部件；
第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星 齿轮组，其各具有恒星齿轮、托架部件和环形齿轮，其中所述输入部 件持续地与所述第一行星齿轮组的恒星齿轮及所述第二行星齿轮组 的托架部件互连，并且所述输出部件持续地与所述第三行星齿轮组的 托架部件互连；
第一互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的托架部件与固 定元件互连；
第二互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的环形齿轮与所 述第二行星齿轮组的恒星齿轮互连；
第三互连部件，其持续地将所述第二行星齿轮组的环形齿轮与所 述第三行星齿轮组的恒星齿轮互连；
第四互连部件，其持续地将所述第三行星齿轮组的环形齿轮与所 述第四行星齿轮组的环形齿轮互连；
第一扭矩传递机构，其可选择性地接合，以便将所述第一行星齿 轮组的恒星齿轮、所述第二行星齿轮组的托架部件以及所述输入部件 中的至少其中一个与所述第四行星齿轮组的恒星齿轮互连；
第二扭矩传递装置，其可选择性地接合，以便将所述第一行星齿 轮组的环形齿轮以及所述第二行星齿轮组的恒星齿轮中的至少其中 一个与所述第四行星齿轮组的恒星齿轮互连；
第三扭矩传递机构，其可选择性地接合，以便将所述第三行星齿 轮组的托架部件以及所述输出部件中的至少其中一个与所述第四行 星齿轮组的恒星齿轮互连；
第四扭矩传递机构，其可选择性地接合，以便将所述第四行星齿 轮组的托架部件与所述第四行星齿轮组的恒星齿轮互连；和
第五扭矩传递机构，其可选择性地接合，以便将所述第四行星齿 轮组的托架部件与所述固定元件互连；且
其中所述扭矩传递机构可选择性地以至少两个组合的方式接合， 以便在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少八个前进速度比 和至少一个倒档速度比。
15.根据权利要求14所述的变速器，其特征在于，所述固定元 件是变速器外壳。
技术领域
本发明大体上涉及一种具有多个行星齿轮组和多个扭矩传递装 置的多速变速器，更具体地说涉及一种具有八种速度或更多速度，四 个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的变速器。
背景技术
典型的多速变速器使用摩擦离合器、行星齿轮装置和固定的互连 器的组合，以获得多个齿轮比。行星齿轮组的数量和物理排列通常由 封装技术、成本和所需的速度比来确定。
虽然现有的变速器实现了其预期的目的，但是对于新的改进的变 速器构造的需求是基本持续存在的，其体现了尤其从效率、响应性和 平滑性考虑改进的性能，以及改进的封装，主要是减小的尺寸和重量。 因此，需要一种改进的、具备成本效率的、紧凑的多速变速器。
发明内容
本发明变速器的一个实施例包括输入部件、输出部件、以及各具 有第一部件、第二部件和第三部件的第一行星齿轮组、第二行星齿轮 组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组。第一互连部件持续地将第一 行星齿轮组的第二部件与固定元件互连，第二互连部件持续地将第一 行星齿轮组的第三部件与第二行星齿轮组的第一部件互连，第三互连 部件持续地将第二行星齿轮组的第三部件与第三行星齿轮组的第一 部件互连，并且第四互连部件持续地将第三行星齿轮组的第三部件与 第四行星齿轮组的第三部件互连。五个扭矩传递机构可选择性地接 合，以便将第一部件、第二部件和第三部件中的其中一个与第一部件、 第二部件、第三部件及固定元件的至少其中一个部件互连。这些扭矩 传递机构可选择性地以至少两个组合的方式接合，以便在输入部件和 输出部件之间建立至少八个前进速度比和至少一个倒档速度比。
在本发明的一个方面，这五个扭矩传递机构中的第一个扭矩传递 机构可选择性地接合，以便将第一行星齿轮组的第一部件、第二行星 齿轮组的第二部件以及输入部件中的至少其中一个与第四行星齿轮 组的第一部件互连。
在本发明的另一方面，这五个扭矩传递机构中的第二个扭矩传递 机构可选择性地接合，以便将第一行星齿轮组的第三部件、第二行星 齿轮组的第一部件中的至少其中一个与第四行星齿轮组的第一部件 互连。
在本发明的又一方面，这五个扭矩传递机构中的第三个扭矩传递 机构可选择性地接合，以便将第三行星齿轮组的第二部件、输出部件 中的至少其中一个与第四行星齿轮组的第一部件互连。
在本发明的又一方面，这五个扭矩传递机构中的第四个扭矩传递 机构可选择性地接合，以便将第四行星齿轮组的第二部件与第四行星 齿轮组的第一部件互连。
在本发明的又一方面，这五个扭矩传递机构中的第五个扭矩传递 机构可选择性地接合，以便将第四行星齿轮组的第二部件与固定元件 互连。
在本发明的又一方面，第一部件是恒星齿轮，第二部件是托架部 件，并且第三部件是环形齿轮。
在本发明的又一方面，输入部件持续地与第一行星齿轮组的第一 部件以及第二行星齿轮组的第二部件互连，并且输出部件持续地与第 三行星齿轮组的第二部件互连。
在本发明的又一方面，其中一个扭矩传递机构是制动器，并且其 中四个扭矩传递机构是离合器。
在本发明的又一方面，固定元件是变速器外壳。
本发明的变速器的另一实施例包括输入部件、输出部件、以及各 具有第一部件、第二部件和第三部件的第一行星齿轮组、第二行星齿 轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组，其中输入部件持续地与第 一行星齿轮组的第一部件以及第二行星齿轮组的第二部件互连，并且 输出部件持续地与第三行星齿轮组的第二部件互连。第一互连部件持 续地将第一行星齿轮组的第二部件与固定元件互连，第二互连部件持 续地将第一行星齿轮组的第三部件与第二行星齿轮组的第一部件互 连，第三互连部件持续地将第二行星齿轮组的第三部件与第三行星齿 轮组的第一部件互连，并且第四互连部件持续地将第三行星齿轮组的 第三部件与第四行星齿轮组的第三部件互连。第一扭矩传递机构可选 择性地接合，以便将第一行星齿轮组的第一部件、第二行星齿轮组的 第二部件以及输入部件中的至少其中一个与第四行星齿轮组的第一 部件互连。第二扭矩传递机构可选择性地接合，以便将第一行星齿轮 组的第三部件以及第二行星齿轮组的第一部件中的至少其中一个与 第四行星齿轮组的第一部件互连。第三扭矩传递机构可选择性地接 合，以便将第三行星齿轮组的第二部件以及输出部件中的至少其中一 个与第四行星齿轮组的第一部件互连。第四扭矩传递机构可选择性地 接合，以便将第四行星齿轮组的第二部件与第四行星齿轮组的第一部 件互连。第五扭矩传递机构可选择性地接合，以便将第四行星齿轮组 的第二部件与固定元件互连。这些扭矩传递机构可选择性地以至少两 个组合的方式接合，以便在输入部件和输出部件之间建立至少八个前 进速度比和至少一个倒档速度比。
在本发明的一个方面，第一部件是恒星齿轮，第二部件是托架部 件，并且第三部件是环形齿轮。
在本发明的另一方面，固定元件是变速器外壳。
本发明的变速器的另一实施例包括输入部件、输出部件、以及各 具有恒星齿轮、托架部件和环形齿轮的第一行星齿轮组、第二行星齿 轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组，其中输入部件持续地与第 一行星齿轮组的恒星齿轮以及第二行星齿轮组的托架部件互连，并且 输出部件持续地与第三行星齿轮组的托架部件互连。第一互连部件持 续地将第一行星齿轮组的托架部件与固定元件互连，第二互连部件持 续地将第一行星齿轮组的环形齿轮与第二行星齿轮组的恒星齿轮互 连，第三互连部件持续地将第二行星齿轮组的环形齿轮与第三行星齿 轮组的恒星齿轮互连，并且第四互连部件持续地将第三行星齿轮组的 环形齿轮与第四行星齿轮组的环形齿轮互连。第一扭矩传递机构可选 择性地接合，以便将第一行星齿轮组的恒星齿轮、第二行星齿轮组的 托架部件以及输入部件中的至少其中一个与第四行星齿轮组的恒星 齿轮互连。第二扭矩传递装置可选择性地接合，以便将第一行星齿轮 组的环形齿轮及第二行星齿轮组的恒星齿轮中的至少其中一个与第 四行星齿轮组的恒星齿轮互连。第三扭矩传递机构可选择性地接合， 以便将第三行星齿轮组的托架部件及输出部件中的至少其中一个与 第四行星齿轮组的恒星齿轮互连。第四扭矩传递机构可选择性地接 合，以便将第四行星齿轮组的托架部件与第四行星齿轮组的恒星齿轮 互连。第五扭矩传递机构可选择性地接合，以便将第四行星齿轮组的 托架部件与固定元件互连。这些扭矩传递机构可选择性地以至少两个 组合的方式接合，以便在输入部件和输出部件之间建立至少八个前进 速度比和至少一个倒档速度比。
在本发明的一个方面，固定元件是变速器外壳。
通过参考以下细节和附图将明晰本发明的更多目的、方面和优 点，其中相似的标号表示相同的构件、元件或特征。
附图说明
图1是根据本发明的八速变速器的一个实施例的杠杆图；
图2是根据本发明的八速变速器的一个实施例的简图；且
图3是在图1和2中所示的变速器的各个可得到的前进和倒档速 度或齿轮比下，代表各种扭矩传递元件接合状态的真值表。
具体实施方式
最初应该懂得，本发明的八速自动变速器的实施例具有位于四个 行星齿轮组的元件之间永久的机械连接的装置。第一行星齿轮组的第 一构件或元件永久地联接至地(ground)、固定元件或变速器外壳上。 第一行星齿轮组的第二构件或元件永久地联接在第二行星齿轮组的 第二构件或元件上。第一行星齿轮组的第三构件或元件永久地联接在 第二行星齿轮组的第三构件或元件上。第二行星齿轮组的第一构件或 元件永久地联接在第三行星齿轮组的第一构件或元件上。第三行星齿 轮组的第二构件或元件永久地联接在第四行星齿轮组的第二构件或 元件上。
现在参看图1，其以杠杆图模式显示了八速变速器10的一个实施 例。杠杆图是机械装置例如自动变速器的构件的示意图。各个单独的 杠杆代表一个行星齿轮组，其中行星齿轮组的三个基本的机械构件各 由一个节点表示。因此，单个杠杆包含三个节点：一个用于恒星齿轮， 一个用于行星齿轮托架，和一个用于环形齿轮。在各杠杆的节点之间 的相对长度可用于代表各个相应的齿轮组的环形-恒星杠杆比。这些杠 杆比则用于改变变速器的齿轮比，以获得合适的比和比的渐变(ratio progression)。在各种行星齿轮组的节点之间的机械联接或相互连接由 细的水平线表示，并且扭矩传递装置例如离合器和制动器由交错的指 状物表示。如果装置是制动器，那么就将一组指状物接地。在Benford 和Leising的SAE论文810102，“The Lever Analogy：A New Tool in Transmission Analysis”中可找到杠杆图的格式、目的和用途的进一步 说明，该论文通过引用而完整地结合在本文中。
变速器10包括输入轴或部件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；以及具有三个节点：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，以及输出轴或部件22。
输入部件12联接在第一行星齿轮组14的第三节点14C上。输出 部件22联接在第三行星齿轮组18的第二节点18B上。第一行星齿轮 组14的第一节点14A联接在第二行星齿轮组16的第一节点16A上。 第一行星齿轮组14的第二节点14B永久地连接至地、固定元件或变 速器外壳50上。第一行星齿轮组14的第三节点14C永久地连接在第 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永久地连接在第三行星齿轮组18的第三节点18C上。第三行星 齿轮组18的第一节点18A永久地连接在第四行星齿轮组20的第二节 点20B上。
第一离合器26选择性地将第二行星齿轮组16的第二节点16B连 接到第四行星齿轮组20的第三节点20C上。第二离合器28选择性地 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上。第三离合器30选择性地将第四行星齿轮组20的第三 节点20C连接到输出部件22以及第三行星齿轮组18的第二节点18B 上。第四离合器32选择性地将第四行星齿轮组20的第一节点20A连 接到第四行星齿轮组20的第三节点20C上。制动器34选择性地将第 四行星齿轮组20的第一节点20A连接至地、固定元件或变速器外壳 50上。
现在参看图2，棒形图代表了根据本发明的八速变速器10的实施 例的示意图。在图2中，延续了来自图1杠杆图的标号。其相应地展 示了离合器、制动器和联接器，而行星齿轮组的节点现在显示为行星 齿轮组的构件例如恒星齿轮、环形齿轮、行星齿轮和行星齿轮托架。
例如，行星齿轮组14包括恒星齿轮部件14C、行星齿轮托架部件 14B和环形齿轮部件14A。恒星齿轮部件14C与输入部件12相连接， 以便共同旋转。环形齿轮部件14A与第一轴或互连部件44相连接， 以便共同旋转。行星齿轮托架部件14B可旋转地支撑一组行星齿轮 14D(图中只显示了一个)，并且通过第二轴或互连部件46而连接到变 速器外壳50上。行星齿轮14D各构造成可与恒星齿轮部件14C及环 形齿轮部件14A相互啮合。
输入轴或部件12优选持续地连接在发动机(未显示)或扭矩变换器 的涡轮(未显示)上。输出轴或部件22优选持续地与主减速器或分动箱 (未显示)相连接。
行星齿轮组16包括恒星齿轮部件16A、环形齿轮部件16C以及 行星托架部件16B，其可旋转地支撑一组行星齿轮16D。恒星齿轮部 件16A与第一轴或互连部件44相连接，以便共同旋转。环形齿轮部 件16C与第三轴或互连部件48相连接，以便共同旋转。行星托架部 件16B与输入轴或部件12及第四轴或互连部件52相连接，以便共同 旋转。行星齿轮16D各构造成可与恒星齿轮部件16A及环形齿轮部件 16C相互啮合。
行星齿轮组18包括恒星齿轮部件18C、环形齿轮部件18A以及 行星托架部件18B，其可旋转地支撑一组行星齿轮18D。恒星齿轮部 件18C与第三轴或互连部件48相连接，以便共同旋转。环形齿轮部 件18A与第五轴或互连部件54相连接，以便共同旋转。行星托架部 件18B与输出轴或部件22，并与第六轴或互连部件56相连接，以便 共同旋转。行星齿轮18D各构造成可与恒星齿轮部件18C及环形齿轮 部件18A相互啮合。
行星齿轮组20包括恒星齿轮部件20C、行星托架部件20A和环 形齿轮部件20B，该行星托架部件可旋转地支撑第一组行星齿轮20D 和第二组行星齿轮20E。恒星齿轮部件20C与第七轴或互连部件58 相连接，以便共同旋转。行星托架部件20A与第八轴或互连部件60 及第九轴或互连部件62相连接，以便共同旋转。环形齿轮部件20B 与第五轴或互连部件54相连接，以便共同旋转。第一组行星齿轮20D 各构造成可与环形齿轮部件20B及第二组行星齿轮20E相互啮合。第 二组行星齿轮20E各构造成可与恒星齿轮部件20C及第一组行星齿轮 20D相互啮合。
扭矩传递机构或离合器26，28，30和32及制动器34容许轴或互连 部件、行星齿轮组的部件以及外壳选择性地互连。例如，第一离合器 26可选择性地接合，以便将第四轴或互连部件52连接到第七轴或互 连部件58上。第二离合器28可选择性地接合，以便将第一轴或互连 部件44连接到第七轴或互连部件58上。第三离合器30可选择性地 接合，以便将第六轴或互连部件56连接到第七轴或互连部件58上。 第四离合器32可选择性地接合，以便将第七轴或互连部件58连接到 第九轴或互连部件62上。制动器34可选择性地接合，以便将第八轴 或互连部件60连接至地、固定元件或变速器外壳50上，从而限制行 星托架部件20A相对于地、固定元件或变速器外壳50的旋转。
现在参看图2和3，将描述八速变速器10的实施例的操作。应该 懂得，变速器10能够以至少八个前进速度比或扭矩比和至少一个倒 档速度比或扭矩比而将扭矩从输入轴或部件12传递到输出轴或部件 22上，并具有双重超速传动比。如将在下面所述，通过一个或多个扭 矩传递机构(即第一离合器26、第二离合器28、第三离合器30、第四 离合器32和制动器34)的接合可获得各个前进和倒档速度或扭矩比。 图3是代表被激励或接合以取得各种齿轮状态的扭矩传递机构的各种 组合的真值表。表中还展示了各种齿轮状态的实际数字齿轮比，但应 该懂得这些数值只是示例性的，而且可在极大的范围内调整这些数 值，以适应变速器10的各种应用和操作准则。图3中还显示了利用 本发明的实施例可获得齿轮比的一个示例。当然，根据所选择的齿轮 直径、齿轮齿数和齿轮构造还可获得其它齿轮比。
为了建立倒档齿轮比，使第二离合器28和第三离合器30接合或 被激励。第二离合器28将第一轴或互连部件44连接到第七轴或互连 部件58上。第三离合器30将第六轴或互连部件56连接到第七轴或 互连部件58上。类似地，通过离合器和制动器接合的不同组合可获 得八个前进比，如图3中所示。
应该懂得前面八速变速器10的操作和齿轮状态的解释首先假定 在给定的齿轮状态下没有特别指出的所有离合器和制动器都是不活 动的或分离的，其次在换档期间，即齿轮状态变化期间，在至少相邻 的齿轮状态之间，在两种齿轮状态下都接合或被激励的离合器或制动 器将仍保持接合或激励状态。
本发明的描述在性质上仅仅是示例性的，因而不脱离本发明要点 的变型将处于本发明的范围内。这种变型并不被认为脱离了本发明的 实质和范围。
本申请要求享有于2007年7月31日提交的美国临时申请第 60/953,085号的权益。上述申请的发明公开通过引用而结合在本文中。
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