[0002] 本申请要求2012年2月3日提交的美国临时
专利申请No. 61/594,609的权益。上述申请的公开内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003] 本
发明总的涉及一种
多档变速器，其具有多个行星
齿轮组和多个
扭矩传递装置，更具体的说涉及一种具有十个或更多的档位，
行星齿轮组组件，两个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的变速器。
背景技术
[0004] 在这部分中的陈述只是提供与本公开相关的背景信息，可能构成或可能不构成
现有技术。
[0005] 一种典型的多档变速器采用摩擦
离合器、行星齿轮布置以及固定互连的组合来实现多个
传动比。通常，行星齿轮组的数量和物理布置受
包装、成本和期望速比控制。
[0006] 尽管目前的变速器能实现它们想要的目的，但是对特别是在效率、响应性和平顺性方面具有改进性能的，以及主要地降低尺寸和重量的改进包装的，新的改进的变速器构造的需求本质上不变。因此，就需要一种改进的，节省成本的，紧凑的多档变速器。
发明内容
[0007] 一种变速器设置有输入构件，输出构件，行星齿轮组组件，第一和第二行星齿轮组，多个联接构件以及多个扭矩传递装置。每个行星齿轮组都包括第一，第二和第三构件，行星齿轮组组件包括第一，第二，第三和第四构件。例如，扭矩传递装置是离合器和
制动器。
[0008] 根据本发明的一方面，变速器具有行星齿轮组组件，其具有第一太阳齿轮，第二太阳齿轮，齿轮架构件和齿圈构件。
[0009] 根据本发明的另一方面，变速器具有第一行星齿轮组，其具有太阳齿轮，齿轮架构件和齿圈构件，其中第一行星齿轮组的太阳齿轮旋转地固定到固定构件。
[0010] 根据本发明的另一方面，变速器具有第二行星齿轮组，其具有太阳齿轮，齿轮架构件和齿圈构件。
[0011] 根据本发明的另一方面，变速器具有第一互连构件，其连续地将行星齿轮组组件的齿轮架构件与第二行星齿轮组的齿圈互连。
[0012] 根据本发明的另一方面，变速器具有第二互连构件，其连续地将行星齿轮组组件的第二太阳齿轮与第二行星齿轮组的齿轮架构件互连。
[0013] 根据本发明的另一方面，变速器具有第一扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将行星齿轮组组件的第一太阳齿轮与第一行星齿轮组的齿轮架构件互连。
[0014] 根据本发明的另一方面，变速器具有第二扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的齿圈和行星齿轮组组件的齿轮架构件与第一行星齿轮组的齿圈和输入构件互连。
[0015] 根据本发明的另一方面，变速器具有第三扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的齿圈和行星齿轮组组件的齿轮架构件与第二行星齿轮组的太阳齿轮互连。
[0016] 根据本发明的另一方面，变速器具有第四扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的齿轮架构件和行星齿轮组组件的第二太阳齿轮与第一行星齿轮组的齿轮架构件互连。
[0017] 根据本发明的另一方面，变速器具有第五扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的齿轮架构件和行星齿轮组组件的第二太阳齿轮与固定构件互连。
[0018] 根据本发明的另一方面，变速器具有第六扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的太阳齿轮与固定构件互连。
[0019] 根据本发明的另一方面，变速器具有第七扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的齿圈和行星齿轮组组件的齿轮架构件与固定构件互连。
[0020] 根据本发明的另一方面，扭矩传递机构以至少两个组合的方式可选择性接合，以在输入构件和输出构件之间建立至少十个前进速比和至少一个
倒档速比。
[0021] 通过参考接下来的
说明书和
附图将明晰本发明更进一步的特征、方面和优点，其中相似的附图标记表示相同的部件，元件或特征。
[0022] 本发明还提供了以下方案：
[0023] 1. 一种变速器，包括：
[0024] 输入构件；
[0025] 输出构件；
[0026] 行星齿轮组组件，其具有第一构件，第二构件，第三构件和第四构件；
[0027] 第一行星齿轮组，其具有第一构件，第二构件和第三构件，其中第一行星齿轮组的第三构件旋转地固定到固定构件；
[0028] 第二行星齿轮组，其具有第一构件，第二构件和第三构件；
[0029] 第一互连构件，其连续地将行星齿轮组组件的第三构件与第二行星齿轮组的第一构件互连；
[0030] 第二互连构件，其连续地将行星齿轮组组件的第四构件与第二行星齿轮组的第二构件互连；以及
[0031] 至少七个扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将行星齿轮组组件的第一构件，第二构件，第三构件和第四构件的至少一个及第一和第二行星齿轮组的第一构件，第二构件和第三构件的至少一个与行星齿轮组组件的第一构件，第二构件，第三构件和第四构件的另一个，第一和第二行星齿轮组的第一构件，第二构件和第三构件的另一个及固定构件互连，以及
[0032] 其中至少七个扭矩传递机构以至少两个组合的方式可选择性地接合，以在输入构件和输出构件之间建立多个前进速比和至少一个倒档速比。
[0033] 2. 根据方案1所述的变速器，其特征在于，至少七个扭矩传递机构的第一个可选择性地接合，以将行星齿轮组组件的第一构件与第一行星齿轮组的第二构件互连。
[0034] 3. 根据方案2所述的变速器，其特征在于，至少七个扭矩传递机构的第二个可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的第一构件和行星齿轮组组件的第三构件与第一行星齿轮组的第一构件和输入构件互连。
[0035] 4. 根据方案3所述的变速器，其特征在于，至少七个扭矩传递机构的第三个可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的第一构件和行星齿轮组组件的第三构件与第二行星齿轮组的第三构件互连。
[0036] 5. 根据方案4所述的变速器，其特征在于，至少七个扭矩传递机构的第四个可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的第二构件和行星齿轮组组件的第四构件与第一行星齿轮组的第二构件互连。
[0037] 6. 根据方案5所述的变速器，其特征在于，至少七个扭矩传递机构的第五个可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的第二构件和行星齿轮组组件的第四构件与固定构件互连。
[0038] 7. 根据方案6所述的变速器，其特征在于，至少七个扭矩传递机构的第六个可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的第三构件与固定构件互连。
[0039] 8. 根据方案7所述的变速器，其特征在于，至少七个扭矩传递机构的第七个可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的第一构件和行星齿轮组组件的第三构件与固定构件互连。
[0040] 9. 根据方案1所述的变速器，其特征在于，至少七个扭矩传递机构的三个是制动器以用于将第一和第二行星齿轮组和行星齿轮组组件的构件的至少一个连接到固定构件，并且至少七个扭矩传递机构的四个是离合器以用于将第一和第二行星齿轮组和行星齿轮组组件的构件的至少另一个选择性地连接到第一和第二行星齿轮组和行星齿轮组组件的至少一个其他构件。
[0041] 10. 根据方案1所述的变速器，其特征在于，行星齿轮组组件的第一和第四构件是第一和第二太阳齿轮，第一和第二行星齿轮组的第三构件是太阳齿轮，第一和第二行星齿轮组的第二构件和行星齿轮组组件的第三构件是齿轮架构件，行星齿轮组组件的第二构件和第一和第二行星齿轮组的第一构件是齿圈。
[0042] 11. 根据方案10所述的变速器，其特征在于，行星齿轮组组件的齿轮架构件可旋转地
支撑第一多个行星齿轮和第二多个行星齿轮，其中第一多个行星齿轮与第二多个行星齿轮并且与行星齿轮组组件的第一太阳齿轮
啮合，第二多个行星齿轮与第一多个行星齿轮，行星齿轮组组件的第二太阳齿轮和齿圈啮合。
[0043] 12. 一种变速器，包括：
[0044] 输入构件；
[0045] 输出构件；
[0046] 行星齿轮组组件，其具有第一构件，第二构件，第三构件和第四构件；
[0047] 第一行星齿轮组，其具有第一构件，第二构件和第三构件，其中第一行星齿轮组的第三构件旋转地固定到固定构件；
[0048] 第二行星齿轮组，其具有第一构件，第二构件和第三构件；
[0049] 第一互连构件，其连续地将行星齿轮组组件的第三构件与第二行星齿轮组的第一构件互连；
[0050] 第二互连构件，其连续地将行星齿轮组组件的第四构件与第二行星齿轮组的第二构件互连；
[0051] 第一扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将行星齿轮组组件的第一构件与第一行星齿轮组的第二构件互连；
[0052] 第二扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的第一构件和行星齿轮组组件的第三构件与第一行星齿轮组的第一构件和输入构件互连；
[0053] 第三扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的第一构件和行星齿轮组组件的第三构件与第二行星齿轮组的第三构件互连；
[0054] 第四扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的第二构件和行星齿轮组组件的第四构件与第一行星齿轮组的第二构件互连；
[0055] 第五扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的第二构件和行星齿轮组组件的第四构件与固定构件互连；
[0056] 第六扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的第三构件与固定构件互连；以及
[0057] 第七扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的第一构件和行星齿轮组组件的第三构件与固定构件互连，以及
[0058] 其中扭矩传递机构以至少两个组合的方式可选择性地接合，以在输入构件和输出构件之间建立至少十个前进速比和至少一个倒档速比。
[0059] 13. 根据方案12所述的变速器，其特征在于，行星齿轮组组件的第一和第四构件是第一和第二太阳齿轮，第一和第二行星齿轮组的第三构件是太阳齿轮，第一和第二行星齿轮组的第二构件和行星齿轮组组件的第三构件是齿轮架构件，行星齿轮组组件的第二构件和第一和第二行星齿轮组的第一构件是齿圈。
[0060] 14. 根据方案13所述的变速器，其特征在于，行星齿轮组组件的齿轮架构件可旋转地支撑第一多个行星齿轮和第二多个行星齿轮，其中第一多个行星齿轮与第二多个行星齿轮并且与行星齿轮组组件的第一太阳齿轮啮合，第二多个行星齿轮与第一多个行星齿轮，行星齿轮组组件的第二太阳齿轮和齿圈啮合。
[0061] 15. 一种变速器，包括：
[0062] 输入构件；
[0063] 输出构件；
[0064] 行星齿轮组组件，其具有第一太阳齿轮，第二太阳齿轮，齿轮架构件和齿圈构件；
[0065] 第一行星齿轮组，其具有太阳齿轮，齿轮架构件和齿圈构件，其中第一行星齿轮组的太阳齿轮旋转地固定到固定构件；
[0066] 第二行星齿轮组，其具有太阳齿轮，齿轮架构件和齿圈构件；
[0067] 第一互连构件，其连续地将行星齿轮组组件的齿轮架构件与第二行星齿轮组的齿圈互连；
[0068] 第二互连构件，其连续地将行星齿轮组组件的第二太阳齿轮与第二行星齿轮组的齿轮架构件互连；
[0069] 第一扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将行星齿轮组组件的第一太阳齿轮与第一行星齿轮组的齿轮架构件互连；
[0070] 第二扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的齿圈和行星齿轮组组件的齿轮架构件与第一行星齿轮组的齿圈和输入构件互连；
[0071] 第三扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的齿圈和行星齿轮组组件的齿轮架构件与第二行星齿轮组的太阳齿轮互连；
[0072] 第四扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的齿轮架构件和行星齿轮组组件的第二太阳齿轮与第一行星齿轮组的齿轮架构件互连；
[0073] 第五扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的齿轮架构件和行星齿轮组组件的第二太阳齿轮与固定构件互连；
[0074] 第六扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的太阳齿轮与固定构件互连；
[0075] 第七扭矩传递机构，其可选择性地接合，以将第二行星齿轮组的齿圈和行星齿轮组组件的齿轮架构件与固定构件互连，以及
[0076] 其中扭矩传递机构以至少两个组合的方式可选择性地接合，以在输入构件和输出构件之间建立至少十个前进速比和至少一个倒档速比。
[0077] 16. 根据方案15所述的变速器，其特征在于，行星齿轮组组件的齿轮架构件可旋转地支撑第一多个行星齿轮和第二多个行星齿轮，其中第一多个行星齿轮与第二多个行星齿轮并且与行星齿轮组组件的第一太阳齿轮啮合，第二多个行星齿轮与第一多个行星齿轮，行星齿轮组组件的第二太阳齿轮和齿圈啮合。
附图说明
[0078] 这里所描述的附图仅用于解释目的，而绝非意图以任何形式限制本公开的范围。
[0079] 图1是根据本发明的十档变速器的一个
实施例的杆图；
[0080] 图2是根据本发明的十档变速器的一个实施例的示意图；以及
[0081] 图3是表示在图1，2和3所示变速器的各可用前进和倒档速比或传动比下的各种扭矩传递元件接合状态的
真值表。
具体实施方式
[0082] 接下来的描述在本质上仅仅是示范性的，而绝非意图限制本公开、应用或用途。
[0083] 在开头时，应意识到本发明的多档
自动变速器的实施例在四个行星齿轮组的元件之间具有永久的机械连接的布置。例如，第一行星齿轮组的第二部件或元件永久地与第二行星齿轮组的第二部件或元件连接。第一行星齿轮组的第三部件或元件永久地与第二行星齿轮组的第三部件或元件以及第四行星齿轮组的第一部件或元件连接。第二行星齿轮组的第一部件或元件永久地与第四行星齿轮组的第二部件或元件连接。
[0084] 现在参看图1，以杆图的形式示出了十档变速器10的一个实施例。杆图是对如自动变速器的机械装置的部件的图示。各单独的杆代表一组行星齿轮组，其中行星齿轮组的三个基本机械部件各由一个
节点表示。因此，一个单独的杆包括三个节点：一个用于太阳齿轮，一个用于行星齿轮架，一个用于齿圈。在一些情况下，两个杆可以结合成具有多于三个节点（典型地四个）的单个杆。例如，如果两个不同杆上的两个节点通过固定的连接互连，它们可以表示为单个杆上的单个节点。各杆的节点之间的相对长度可用于表示各对应齿轮组的齿圈/太阳齿轮比。反过来，这些杆比被用于改变变速器的传动比，以便获得合适的比率和比率级数。各种行星齿轮组的节点之间的机械连接或互连由细
水平线表示，并且扭矩传递装置，例如离合器和制动器，表示为交错的指状物。在Benford和Leising的SAE论文810102“The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis”中可以找到对杆图的形式、目的及用途的进一步解释，该论文作为参考被全文引入。
[0085] 变速器10包括
输入轴或构件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和第四行星齿轮组20，以及
输出轴或构件22。在图1的杆图中，第一行星齿轮组14和第二行星齿轮组16的杆已经结合成单个四节点杆，其具有：第一节点14A，第二节点14B、16B，第三节点14C、16C和第四节点16A。因此，第一行星齿轮组14的第二构件14B直接连接到第二行星齿轮组16的第二构件16B，第一行星齿轮组14的第三构件14C直接连接到第二行星齿轮组16的第三构件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。
[0086] 输入构件12连续地连接到第三行星齿轮组18的第一节点18A上。输出构件22连接到第一和第二行星齿轮组14、16的结合的杆的第二节点14B、16B上。第一和第二行星齿轮组14、16的结合的杆的第四节点16A连接到第四行星齿轮组20的第二节点20B。第一和第二行星齿轮组14、16的结合的杆的第三节点14C、16C连接到第四行星齿轮组20的第一节点20A。第三行星齿轮组18的第三节点18C永久地直接连接到固定构件或变速器壳体50。
[0087] 第一离合器24选择性地将第一和第二行星齿轮组14、16的结合的杆的第一节点14A与第三行星齿轮组18的第二节点18B连接。第二离合器26选择性地将输入构件或轴
12和第三行星齿轮组18的第一节点18A与第四行星齿轮组20的第一节点20A及第一和第二行星齿轮组14、16的结合的杆的第三节点14C、16C连接。第三离合器28选择性地将第四行星齿轮组20的第三节点20C与第四行星齿轮组20的第一节点20A及第一和第二行星齿轮组14、16的结合的杆的第三节点14C、16C连接。第四离合器30选择性地将第三行星齿轮组18的第二节点18B与第一和第二行星齿轮组14、16的结合的杆的第四节点16A连接。第一制动器32选择性地将第四行星齿轮组20的第二节点20B及第一和第二行星齿轮组14、16的结合的杆的第四节点16A与固定构件或变速器壳体50连接。第二制动器34选择性地将第四行星齿轮组20的第三节点20C与固定构件或变速器壳体50连接。第三制动器36选择性地将第四行星齿轮组20的第一节点20A及第一和第二行星齿轮组14、16的结合的杆的第三节点14C、16C与固定构件或变速器壳体50连接。
[0088] 现在参看图2，符号图表示根据本发明的十档变速器10的实施例的示意图。在图2中，延续图1的杆图的编号。相应地示出离合器和联接器，然而行星齿轮组的节点现在以行星齿轮组的部件出现，例如太阳齿轮，齿圈，行星齿轮和行星齿轮架。
[0089] 例如，行星齿轮组14和行星齿轮组16结合形成行星齿轮组组件17。行星齿轮组组件17包括第一太阳齿轮构件14A，第二太阳齿轮构件16A，齿圈构件14B、16B以及可旋转地支撑第一组行星齿轮14D（只示出其中之一）和第二组
小齿轮16D的行星齿轮架构件14C、16C。第一太阳齿轮构件14A与第一轴或互连构件42连接，以便共同旋转。齿圈构件14B、
16B与输出轴或构件22连接，以便共同旋转。行星齿轮架构件14C、16C与第二轴或互连构件44及第三轴或互连构件46连接，以便共同旋转。第一组行星齿轮14D每个被构造成与太阳齿轮构件14A和第二组行星齿轮16D啮合。第二组行星齿轮16D每个被构造成与太阳齿轮构件14A，齿圈构件14B、16B和第一组行星齿轮14D啮合。第二太阳齿轮构件16A与第四轴或互连构件48连接，以便共同旋转。
[0090] 行星齿轮组18包括太阳齿轮构件18C，齿圈构件18A以及可旋转地支撑一组行星齿轮18D（只示出其中之一）的行星齿轮架构件18B。太阳齿轮构件18C直接连接到变速器壳体50以防止太阳齿轮构件18C相对于变速器壳体旋转。齿圈构件18A与输出轴或构件22连接，以便共同旋转。行星齿轮架构件18B与第五轴或互连构件52连接，以便共同旋转。
行星齿轮18D每个被构造成与太阳齿轮构件18C和齿圈构件18A啮合。
[0091] 行星齿轮组20包括太阳齿轮构件20C，齿圈构件20A以及可旋转地支撑一组行星齿轮20D（只示出其中之一）的行星齿轮架构件20B。太阳齿轮构件20C与第六轴或互连构件54连接，以便共同旋转。齿圈构件20A与第三轴或互连构件46连接，以便共同旋转。行星齿轮架构件20B与第四轴或互连构件48连接，以便共同旋转。行星齿轮20D每个被构造成与太阳齿轮构件20C和齿圈构件20A啮合。
[0092] 输入轴或构件12连续地与
发动机（未示出）或变矩器的
涡轮（未示出）连接。输出轴或构件22连续地与
主减速器装置或
分动箱（未示出）连接。
[0093] 扭矩传递机构或离合器24，26，28，30和制动器32，34和36允许轴或者互连构件、行星齿轮组的构件以及壳体的选择性互连。例如，第一离合器24可选择性地接合，以将第一轴或互连构件42与第六轴或互连构件52连接。第二离合器26可选择性地接合，以将输入轴或构件12与第二轴或互连构件44连接。第三离合器28可选择性地接合，以将第六轴或互连构件54与第三轴或互连构件46连接。第四离合器30可选择性地接合，以将第四轴或互连构件48与第五轴或互连构件52连接。第一制动器32可选择性地接合，以将第四轴或互连构件48与固定元件或变速器壳体50连接，以便限制构件48相对于变速器壳体50旋转。第二制动器34选择性地可接合，以将第七轴或互连构件54与固定元件或变速器壳体50连接，以便限制构件54相对于变速器壳体50旋转。第三制动器36可选择性地可接合，以将第三轴或互连构件46与固定元件或变速器壳体50连接，以便限制构件46相对于变速器壳体50旋转。
[0094] 现在参看图2和图3，描述了十档变速器10的操作。应该意识到，变速器10能以至少十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构件12传递到输出轴或构件22。如将在下面所述的，通过接合一个或多个扭矩传递机构（即，第一离合器24，第二离合器26，第三离合器28，第四离合器30，第一制动器32，第二制动器34和第三制动器36）来获得各种前进和倒档速度比或扭矩比。图3是表示被促动或接合以获得各种档位状态的扭矩传递机构的各种组合的真值表。表中的“X”指接合特定的离合器或制动器，以获得期望档位状态。“O”表示特定的扭矩传递装置（即制动器或离合器）运行或有效，但并不传递扭矩。还列出了各档位状态的实际数值传动比，然而应该意识到这些数值只是示例性的，并且它们可在相当大的范围内调整，以适应变速器10的各种不同应用和运行标准。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他传动比。
[0095] 例如，为了建立倒档，接合或促动第四离合器30和第三制动器36。第四离合器30将第四轴或互连构件48与第六轴或互连构件52连接。第三制动器36将第三轴或互连构件46与固定元件或变速器壳体50连接，以便限制构件46相对于变速器壳体50旋转。同样，如图3所示，通过离合器和制动器接合的不同组合获得十个前进速比。
[0096] 应该意识到，十档变速器10的操作和档位状态的上述说明假定，首先在给定档位状态中没有具体指出的所有离合器都处于非促动或分离状态，其次在换档期间，即档位状态改变期间，在至少相邻档位状态之间，在两个档位状态中都接合或促动的离合器将仍保持接合或促动。
[0097] 本发明的描述在本质上仅是示范性的，并且旨在不脱离本发明要点的变型都在本发明的范围内。例如，上述各种轴或互连构件可以结合以形成更少数量的轴或分成分开的轴，增加了轴的总数量。这样的变型不被认为是脱离本发明的精神和范围。
