專利名稱：具有復(fù)合和簡單行星齒輪組且具有副軸的多速變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有行星齒輪組和副軸且具有建立五個齒輪平面的齒輪的多速行星變速器。
背景技術(shù)：
機動車輛包括動力系統(tǒng)，動力系統(tǒng)包括發(fā)動機、多速變速器、以及差速器或最終傳動件。多速變速器借助于允許發(fā)動機多次貫穿其扭矩范圍操作來增加車輛總體操作范圍。 在變速器中可獲得的前進速度比的數(shù)量決定發(fā)動機扭矩范圍重復(fù)的次數(shù)。早期自動變速器具有兩個速度范圍。這嚴重地限制了車輛的總體速度范圍，從而需要能夠產(chǎn)生寬的速度和扭矩范圍的相對大的發(fā)動機。這導(dǎo)致發(fā)動機在巡航期間以最有效點之外的特定燃料消耗點操作。因而，手動換檔(副軸變速器)是最普遍的。隨著三速和四速自動變速器的出現(xiàn)，自動換檔(行星齒輪)變速器隨著機動車輛的流行而日益流行。這些變速器改進了車輛的操作性能和燃料經(jīng)濟性。增加數(shù)量的速度比減小了各個比之間的級尺寸，從而借助于使得在正常車輛加速下以操作者大致感覺不到的方式互換所述比而改進變速器的換檔質(zhì)量。具有4個以上速度比的多速變速器相對于三速和四速變速器在加速和燃料經(jīng)濟性方面提供進一步的改進。然而，這種變速器的通常增加的復(fù)雜性、尺寸和成本是可能限制其在一些應(yīng)用中使用的競爭因素。
發(fā)明內(nèi)容
提供一種能夠以高達十三個前進速度比操作的多速變速器，其使用互相嚙合的齒輪和副軸而利用行星齒輪組和扭矩傳遞。變速器包括輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件和固定構(gòu)件(如， 變速器殼體)。變速器還包括第一復(fù)合行星齒輪組和第二簡單行星齒輪組。第一復(fù)合行星齒輪組包括彼此嚙合的第一和第二組小齒輪。第一復(fù)合行星齒輪組具有第一、第二、第三、第四和第五構(gòu)件。第二簡單行星齒輪組具有第一、第二和第三構(gòu)件。在以這種方式參考行星齒輪組的構(gòu)件時，所述構(gòu)件可以以任何順序(例如，從上到下，從下到上，等)計數(shù)為“第一” 至“第四”或“第一”至“第五”。行星齒輪組的構(gòu)件是太陽輪構(gòu)件、齒圈構(gòu)件和行星架構(gòu)件。 輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件和行星齒輪組彼此同軸地設(shè)置以限定第一旋轉(zhuǎn)軸線。第一和第二副軸彼此同軸地設(shè)置以限定第二旋轉(zhuǎn)軸線。第一組互相嚙合齒輪(也稱為分動齒輪)設(shè)置成將扭矩從輸入構(gòu)件傳遞給第一副軸。第二組互相嚙合齒輪(也稱為分動齒輪)設(shè)置成將扭矩從第二副軸傳遞給第二行星齒輪組。七個扭矩傳遞機構(gòu)均能選擇性地接合，以將行星齒輪組的相應(yīng)構(gòu)件或相應(yīng)一個副軸與固定構(gòu)件連接或者與輸入構(gòu)件、與行星齒輪組的另一個相應(yīng)構(gòu)件或者與另一個相應(yīng)副軸連接以便共同旋轉(zhuǎn)。如本文使用的，“共同旋轉(zhuǎn)”指的是以相同速度(即，沒有相對旋轉(zhuǎn))旋轉(zhuǎn)。所述七個扭矩傳遞機構(gòu)是三個固定式離合器(即，制動器)和四個旋轉(zhuǎn)式離合器，且能以不同的組合接合以在輸入構(gòu)件和輸出構(gòu)件之間建立倒檔速度比和高達十三個前進速度比。 替代地，變速器能用少于十三個前進速度比且優(yōu)選地用至少十個前進速度比操作。前進速度比中的至少一些之間的換檔是單過渡換檔。如本文使用的，“傳動比”是輸出構(gòu)件的扭矩與輸入構(gòu)件的扭矩的比率，而“速度比”是輸入構(gòu)件的速度與輸出構(gòu)件的速度的比率。離合器中的不同離合器可以是摩擦離合器、同步器、帶式離合器、可選擇性接合單向離合器、爪式離合器或其它類型的離合器。方案1. 一種多速變速器，包括 輸入構(gòu)件；
輸出構(gòu)件； 固定構(gòu)件；
第一復(fù)合行星齒輪組和第二簡單行星齒輪組；其中，輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件和行星齒輪組彼此同軸地設(shè)置以限定第一旋轉(zhuǎn)軸線；
彼此同軸地設(shè)置以限定第二旋轉(zhuǎn)軸線的第一和第二副軸；
第一組互相嚙合齒輪，所述第一組互相嚙合齒輪設(shè)置成將扭矩從輸入構(gòu)件傳遞給第一副軸；
第二組互相嚙合齒輪，所述第二組互相嚙合齒輪設(shè)置成將扭矩從第二副軸傳遞給第二行星齒輪組；以及
七個扭矩傳遞機構(gòu)，所述七個扭矩傳遞機構(gòu)均能選擇性地接合，以將行星齒輪組的相應(yīng)構(gòu)件或相應(yīng)一個副軸與固定構(gòu)件連接，或者與輸入構(gòu)件、與行星齒輪組的另一個相應(yīng)構(gòu)件或者與另一個相應(yīng)副軸連接以便共同旋轉(zhuǎn)；所述七個扭矩傳遞機構(gòu)能以不同的組合接合以在輸入構(gòu)件和輸出構(gòu)件之間建立倒檔速度比和多個前進速度比。方案2.根據(jù)方案1所述的多速變速器，其中，第一復(fù)合行星齒輪組具有第一、第二、第三、第四和第五構(gòu)件；其中，第二行星齒輪組具有第一、第二和第三構(gòu)件；其中，行星齒輪組的構(gòu)件是太陽輪構(gòu)件、齒圈構(gòu)件和行星架構(gòu)件；其中，第一復(fù)合行星齒輪組的第一和第二構(gòu)件分別經(jīng)由所述七個扭矩傳遞機構(gòu)中的第一和第二扭矩傳遞機構(gòu)的接合與輸入構(gòu)件選擇性地連接以便共同旋轉(zhuǎn)。方案3.根據(jù)方案2所述的多速變速器，其中，第一和第二扭矩傳遞機構(gòu)彼此軸向相鄰地定位。方案4.根據(jù)方案1所述的多速變速器，其中，第一復(fù)合行星齒輪組具有第一、第二、第三、第四和第五構(gòu)件；其中，第二行星齒輪組具有第一、第二和第三構(gòu)件；其中，行星齒輪組的構(gòu)件是太陽輪構(gòu)件、齒圈構(gòu)件和行星架構(gòu)件；其中，第一復(fù)合行星齒輪組的第三和第四構(gòu)件分別經(jīng)由所述七個扭矩傳遞機構(gòu)中的第三和第四扭矩傳遞機構(gòu)的接合與固定構(gòu)件選擇性地固接。方案5.根據(jù)方案1所述的多速變速器，其中，第一復(fù)合行星齒輪組具有第一、第二、第三、第四和第五構(gòu)件；其中，第二行星齒輪組具有第一、第二和第三構(gòu)件；其中，行星齒輪組的構(gòu)件是太陽輪構(gòu)件、齒圈構(gòu)件和行星架構(gòu)件；其中，第一復(fù)合行星齒輪組的第五構(gòu)件經(jīng)由互連構(gòu)件與第二復(fù)合行星齒輪組的第一構(gòu)件連續(xù)地連接以便共同旋轉(zhuǎn)。方案6.根據(jù)方案5所述的多速變速器，其中，所述七個扭矩傳遞機構(gòu)中的第五扭矩傳遞機構(gòu)能選擇性地接合以將第二復(fù)合行星齒輪組的第一構(gòu)件與第二復(fù)合行星齒輪組的第二構(gòu)件連接以便共同旋轉(zhuǎn)。方案7.根據(jù)方案1所述的多速變速器，其中，第二組互相嚙合齒輪將扭矩從第二副軸傳遞給第二行星齒輪組的齒圈構(gòu)件；其中，所述七個扭矩傳遞機構(gòu)中的第六扭矩傳遞機構(gòu)能選擇性地接合以將第二副軸與固定構(gòu)件固接，從而固接第二行星齒輪組的齒圈構(gòu)件。方案8.根據(jù)方案1所述的多速變速器，其中，第二組互相嚙合齒輪將扭矩從第二副軸傳遞給第二行星齒輪組的齒圈構(gòu)件；其中，所述七個扭矩傳遞機構(gòu)中的第七扭矩傳遞機構(gòu)能選擇性地接合以將第一副軸與第二副軸連接以便共同旋轉(zhuǎn)，從而經(jīng)由第一和第二組互相嚙合齒輪以及第一和第二副軸將扭矩從輸入構(gòu)件傳遞給第二行星齒輪組的齒圈構(gòu)件。方案9.根據(jù)方案8所述的多速變速器，其中，第七扭矩傳遞機構(gòu)是爪式離合器。方案10.根據(jù)方案1所述的多速變速器，其中，第一行星齒輪組具有第一、第二、 第三、第四和第五構(gòu)件；其中，第二行星齒輪組具有第一、第二和第三構(gòu)件；其中，行星齒輪組的構(gòu)件是太陽輪構(gòu)件、齒圈構(gòu)件和行星架構(gòu)件；
其中，第一復(fù)合行星齒輪組的第一構(gòu)件通過第一扭矩傳遞機構(gòu)的接合與輸入構(gòu)件選擇性地連接以便共同旋轉(zhuǎn)；其中，第一復(fù)合行星齒輪組的第二構(gòu)件通過第二扭矩傳遞機構(gòu)的接合與輸入構(gòu)件選擇性地連接以便共同旋轉(zhuǎn)；其中，第一復(fù)合行星齒輪組的第三構(gòu)件通過第三扭矩傳遞機構(gòu)的接合與固定構(gòu)件選擇性地固接；其中，第一復(fù)合行星齒輪組的第四構(gòu)件通過第四扭矩傳遞機構(gòu)的接合與固定構(gòu)件選擇性地固接；且所述多速變速器還包括
互連構(gòu)件，所述互連構(gòu)件將第一復(fù)合行星齒輪組的第五構(gòu)件與第二行星齒輪組的構(gòu)件連續(xù)地連接以便共同旋轉(zhuǎn)。方案11.根據(jù)方案1所述的多速變速器，其中，第一復(fù)合行星齒輪組具有兩個太陽輪構(gòu)件、兩個齒圈構(gòu)件、以及行星架構(gòu)件，所述行星架構(gòu)件旋轉(zhuǎn)地支撐階梯狀小齒輪，所述小齒輪包括具有第一直徑的第一部分和具有第二直徑的第二部分，第二直徑大于第一直徑；其中，第一部分與兩個太陽輪構(gòu)件中的一個以及兩個齒圈構(gòu)件中的一個嚙合，且其中， 第二部分與兩個太陽輪構(gòu)件中的另一個以及兩個齒圈構(gòu)件中的另一個嚙合。方案12.根據(jù)方案1所述的多速變速器，其中，在所述前進速度比中的至少一些之間的換檔是單過渡換檔。方案13.根據(jù)方案1所述的多速變速器，其中，所述組互相嚙合齒輪的齒輪和行星齒輪組的構(gòu)件分別在五個不同平面中嚙合。方案14.根據(jù)方案1所述的多速變速器，其中，所述七個扭矩傳遞機構(gòu)能以不同的三個組合的形式接合以在輸入構(gòu)件和輸出構(gòu)件之間建立倒檔速度比和高達十三個前進速度比。方案15. —種多速變速器，包括 輸入構(gòu)件；
輸出構(gòu)件； 固定構(gòu)件；第一復(fù)合行星齒輪組和第二簡單行星齒輪組；其中，輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件和行星齒輪組同軸地設(shè)置以限定第一旋轉(zhuǎn)軸線；其中，第一復(fù)合行星齒輪組具有兩個太陽輪構(gòu)件、兩個齒圈構(gòu)件、以及行星架構(gòu)件，所述行星架構(gòu)件旋轉(zhuǎn)地支撐階梯狀小齒輪，所述小齒輪包括具有第一直徑的第一部分和具有第二直徑的第二部分，第二直徑大于第一直徑；其中，第一部分與兩個太陽輪構(gòu)件中的一個以及兩個齒圈構(gòu)件中的一個嚙合，且其中，第二部分與兩個太陽輪構(gòu)件中的另一個以及兩個齒圈構(gòu)件中的另一個嚙合； 彼此同軸地設(shè)置以限定第二旋轉(zhuǎn)軸線的第一和第二副軸；
互連構(gòu)件，所述互連構(gòu)件將第一復(fù)合行星齒輪組的行星架構(gòu)件與第二行星齒輪組的構(gòu)件連續(xù)地連接以便共同旋轉(zhuǎn)；
第一組互相嚙合齒輪，所述第一組互相嚙合齒輪設(shè)置成將扭矩從輸入構(gòu)件傳遞給第一副軸；
第二組互相嚙合齒輪，所述第二組互相嚙合齒輪設(shè)置成將扭矩從第二副軸傳遞給第二行星齒輪組；以及
七個扭矩傳遞機構(gòu)，所述七個扭矩傳遞機構(gòu)均能選擇性地接合，以將第一復(fù)合行星齒輪組的相應(yīng)一個構(gòu)件與固定構(gòu)件連接，或者與輸入構(gòu)件或者與第二復(fù)合行星齒輪組的相應(yīng)構(gòu)件連接以便共同旋轉(zhuǎn)；或者將第二副軸與固定構(gòu)件互連，或者與第一副軸互連以便共同旋轉(zhuǎn)；所述七個扭矩傳遞機構(gòu)能以不同的三個組合的形式接合以在輸入構(gòu)件和輸出構(gòu)件之間建立倒檔速度比和高達十三個前進速度比。方案16.根據(jù)方案15所述的多速變速器，其中，在所述前進速度比中的至少一些之間的換檔是單過渡換檔。方案17.根據(jù)方案15所述的多速變速器，其中，所述扭矩傳遞機構(gòu)中的三個彼此軸向相鄰地定位，在它們之間沒有行星齒輪組構(gòu)件和所述七個扭矩傳遞機構(gòu)中的其它扭矩傳遞機構(gòu)。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢、以及其它特征和優(yōu)勢從用于實施本發(fā)明的最佳模式的以下詳細說明結(jié)合附圖顯而易見。
圖1是具有多速變速器的動力系統(tǒng)的桿圖形式的示意圖；和圖2是描繪圖1所示的變速器的一些操作特性的真值表。
具體實施例方式參考附圖，其中，相同的附圖標(biāo)記指代相同的部件，圖1示出了動力系統(tǒng)10，動力系統(tǒng)10具有發(fā)動機12 (標(biāo)記為E)、組合副軸和行星變速器14和最終傳動機構(gòu)16 (標(biāo)記為 FD)。發(fā)動機12可以由各種燃料提供動力以改進具體應(yīng)用的效率和燃料經(jīng)濟性。這種燃料可以包括例如汽油、柴油、乙醇、二甲醚等。變速器14包括與發(fā)動機12的輸出構(gòu)件(例如， 曲軸)連續(xù)地連接的輸入構(gòu)件17，任選地通過變矩器。變速器14還包括行星齒輪裝置18、 和與最終傳動機構(gòu)16連接以便提供推進功率給車輛車輪的輸出構(gòu)件19。行星齒輪裝置18包括第一復(fù)合行星齒輪組20和第二簡單行星齒輪組30。復(fù)合行星齒輪組20包括兩個太陽輪構(gòu)件22、23 ；兩個齒圈構(gòu)件M、25 ；以及行星架構(gòu)件沈，行星架構(gòu)件沈可旋轉(zhuǎn)地支撐第一組小齒輪27和與第一組小齒輪27嚙合的第二組小齒輪觀。小齒輪27與太陽輪構(gòu)件22和齒圈構(gòu)件M嚙合。小齒輪28與太陽輪構(gòu)件23和齒圈構(gòu)件25 嚙合。齒圈構(gòu)件M稱為第一復(fù)合行星齒輪組20的第一構(gòu)件。齒圈構(gòu)件25稱為第一復(fù)合行星齒輪組20的第二構(gòu)件。太陽輪構(gòu)件23稱為第一復(fù)合行星齒輪組20的第三構(gòu)件。太陽輪構(gòu)件22稱為復(fù)合行星齒輪組20的第四構(gòu)件。行星架構(gòu)件沈稱為行星齒輪組20的第五構(gòu)件。簡單行星齒輪組30包括太陽輪構(gòu)件32、齒圈構(gòu)件34、以及可旋轉(zhuǎn)地支撐一組小齒輪37的行星架構(gòu)件36。小齒輪37與太陽輪構(gòu)件32和齒圈構(gòu)件34嚙合。太陽輪構(gòu)件32 稱為復(fù)合行星齒輪組30的第一構(gòu)件。齒圈構(gòu)件34稱為復(fù)合行星齒輪組30的第二構(gòu)件。行星架構(gòu)件36稱為復(fù)合行星齒輪組30的第三構(gòu)件。變速器14包括設(shè)置成限定兩個不同旋轉(zhuǎn)軸線A和B的多個軸。中間軸50與齒圈構(gòu)件M連接以便一起旋轉(zhuǎn)。中間軸52與齒圈構(gòu)件25連接以便一起旋轉(zhuǎn)，且是與中間軸50 同心的套軸?；ミB構(gòu)件70將行星架構(gòu)件沈與太陽輪構(gòu)件32連續(xù)地連接以便一起旋轉(zhuǎn)?；ミB構(gòu)件70是與中間軸50、52以及與輸入構(gòu)件17和輸出構(gòu)件19同軸的另一個中間軸。軸 50、52、互連構(gòu)件70、輸入構(gòu)件17和輸出構(gòu)件19、以及行星齒輪組20和30限定第一旋轉(zhuǎn)軸線A且能圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線A旋轉(zhuǎn)。第一副軸M和第二副軸56彼此同軸地設(shè)置以限定第二旋轉(zhuǎn)軸線B，第二旋轉(zhuǎn)軸線B與第一旋轉(zhuǎn)軸線A隔開且平行。第一組互相嚙合齒輪60、62和64將扭矩從輸入構(gòu)件17傳遞給副軸M。齒輪60 與輸入構(gòu)件17連接以便一起旋轉(zhuǎn)，且與齒輪62嚙合。齒輪62與齒輪64嚙合，齒輪64與副軸討連接以便一起旋轉(zhuǎn)。輸入構(gòu)件17、齒輪62、副軸M和56、互連構(gòu)件70和輸出構(gòu)件 19由固接軸承80支撐以便旋轉(zhuǎn)。第二組互相嚙合齒輪66、68將扭矩從副軸56傳遞給齒圈構(gòu)件34。齒輪68與副軸 56連接以便一起旋轉(zhuǎn)。齒輪66與齒圈構(gòu)件34連接以便一起旋轉(zhuǎn)，且關(guān)于互連構(gòu)件70同
軸ο行星齒輪組20、30以及第一和第二組互相嚙合齒輪60、62、64和66、68中的齒輪分別建立不同互相嚙合齒輪的五個平面，本文稱為齒輪平面。第一組互相嚙合齒輪60、62 和64在齒輪平面Pl中嚙合。齒圈構(gòu)件M、小齒輪27和太陽輪構(gòu)件22在齒輪平面P2中嚙合。齒圈構(gòu)件25、小齒輪28和太陽輪構(gòu)件23在齒輪平面P3中嚙合。第二組互相嚙合齒輪 66,68在齒輪平面P4中嚙合。齒圈構(gòu)件34、小齒輪37和太陽輪構(gòu)件32在齒輪平面P5中嚙合。齒輪平面Pl - P5垂直于附圖1中的圖紙延伸。變速器14還包括七個扭矩傳遞機構(gòu)第一扭矩傳遞機構(gòu)Cl、第二扭矩傳遞機構(gòu) C2、第三扭矩傳遞機構(gòu)C3、第四扭矩傳遞機構(gòu)C4、第五扭矩傳遞機構(gòu)C5、第六扭矩傳遞機構(gòu) C6和第七扭矩傳遞機構(gòu)C7。扭矩傳遞機構(gòu)Cl、C2、C5和C7是旋轉(zhuǎn)式離合器。扭矩傳遞機構(gòu)C3、C4和C6是固定式離合器，也稱為制動器。在圖1中可以看出，輸出構(gòu)件19與行星架構(gòu)件36連續(xù)地連接以便共同旋轉(zhuǎn)。行星架構(gòu)件26經(jīng)由互連構(gòu)件70與太陽輪構(gòu)件32連續(xù)地連接以便共同旋轉(zhuǎn)。第一扭矩傳遞機構(gòu)Cl (也稱為離合器Cl)是能選擇性地接合以將輸入構(gòu)件17經(jīng)由中間軸50與齒圈構(gòu)件M連接以便共同旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)式離合器。第二扭矩傳遞機構(gòu)C2(也稱為離合器C2)是能選擇性地接合以將輸入構(gòu)件17經(jīng)由中間軸52與齒圈構(gòu)件25連接以便共同旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)式離合器。第三扭矩傳遞機構(gòu)C3 (也稱為制動器C3)是能選擇性地接合以將太陽輪構(gòu)件23與固定構(gòu)件40固接的固定式離合器。第四扭矩傳遞機構(gòu)C4(也稱為制動器C4)是能選擇性地接合以將太陽輪構(gòu)件22與固定構(gòu)件40固接的固定式離合器。第五扭矩傳遞機構(gòu)C5 (也稱為離合器C5)是能選擇性地接合以將行星架構(gòu)件沈經(jīng)由互連構(gòu)件 70與齒圈構(gòu)件34連接以便共同旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)式離合器。第六扭矩傳遞機構(gòu)C6 (也稱為制動器C6)是能選擇性地接合以將副軸56與固定構(gòu)件40固接的固定式離合器。第七扭矩傳遞機構(gòu)C7 (也稱為離合器C7)是能選擇性地接合以將副軸M與副軸56連接以便共同旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)式離合器。離合器C7在同軸副軸52和M之間的位置允許使用爪式離合器用于離合器C7。替代地，可以使用片式離合器。在其它實施例中，扭矩傳遞機構(gòu)可以是其它不同類型的1 合器。如圖2的真值表所示，扭矩傳遞機構(gòu)Cl、C2、C3、C4、C5、C6和C7能以三個組合的形式選擇性地接合以提供倒檔速度比和十三個前進速度比(列舉為檔位狀態(tài))。與速度比相對應(yīng)的數(shù)值傳動比在圖2中列出。傳動比是輸出構(gòu)件19的扭矩與輸入構(gòu)件17的扭矩的比率。圖2中所述的數(shù)值傳動比來自于建立第一復(fù)合行星齒輪組20的以下傳動比的齒數(shù)假定行星架構(gòu)件26停止(僅僅為了計算目的)，齒圈構(gòu)件M與太陽輪構(gòu)件22的傳動比是-2. 0 ；假定行星架構(gòu)件沈停止(僅僅為了計算目的)，齒圈構(gòu)件25與太陽輪構(gòu)件23的傳動比是-4. 5。選擇第二行星齒輪組30的齒數(shù)，使得假定行星架構(gòu)件36停止(僅僅為了計算目的)，齒圈構(gòu)件34與太陽輪構(gòu)件32的傳動比是-2. 5。在上文列舉的齒數(shù)的情況下，存在十個減速傳動速度比(1st至10th)、直接傳動 (11th)、和兩個超速傳動速度比(12th和13th)，從而獲得圖2中列舉的比級。在圖2中可以看出，比級在前進速度比中相對均勻，從而獲得平滑換檔感覺和增加的燃料效率，因為在每個速度比中，發(fā)動機12僅需要在窄的速度范圍內(nèi)操作?？梢赃x擇其它齒輪齒數(shù)和相應(yīng)傳動比來實現(xiàn)有利于具體變速器應(yīng)用的速度比和比級。變速器設(shè)計領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解如何選擇期望齒數(shù)。為了建立倒檔速度比，離合器C7和制動器C3和C4接合。由于離合器C7接合，扭矩從輸入構(gòu)件17通過該組互相嚙合齒輪60、62、64傳送到副軸M和56。由于制動器C3和 C4接合，行星齒輪組20的構(gòu)件都不旋轉(zhuǎn)，從而行星架構(gòu)件36、互連構(gòu)件70和太陽輪構(gòu)件32 不旋轉(zhuǎn)。因而，扭矩從副軸56通過該組互相嚙合齒輪68、66、通過行星齒輪組30提供給輸出構(gòu)件19。輸出構(gòu)件19以與輸入構(gòu)件17相反的方向旋轉(zhuǎn)。為了建立第一速度比，離合器Cl、C2和C7接合。扭矩從輸入構(gòu)件17傳送到兩個齒圈構(gòu)件M和25到行星架構(gòu)件26。由于兩個齒圈構(gòu)件M和25都以相同速度旋轉(zhuǎn)，因而行星齒輪組20無效。因而，行星架構(gòu)件沈和太陽輪構(gòu)件32以輸入構(gòu)件17的速度旋轉(zhuǎn)。 扭矩也通過該組互相嚙合齒輪60、62、64、副軸M和56以及該組互相嚙合齒輪66、68傳送到齒圈構(gòu)件34。太陽輪構(gòu)件32和齒圈構(gòu)件34處的扭矩結(jié)合通過行星齒輪組30到達輸出構(gòu)件19。有效地，從通過行星齒輪組30的太陽輪構(gòu)件32的速度減去齒圈構(gòu)件34的速度。 輸入構(gòu)件17和輸出構(gòu)件19以相同方向旋轉(zhuǎn)，如所有前進速度比中那樣。替代第一前進速度比或附加速度比可以通過接合離合器C2和C7以及制動器C3 實現(xiàn)。扭矩將從輸入構(gòu)件17通過齒圈構(gòu)件25傳送到行星架構(gòu)件沈且到達太陽輪構(gòu)件32。扭矩還將通過該組互相嚙合齒輪60、62、64、副軸M和56以及該組互相嚙合齒輪66、68傳送到齒圈構(gòu)件34。太陽輪構(gòu)件32和齒圈構(gòu)件34處的扭矩將結(jié)合通過行星齒輪組30到達輸出構(gòu)件19。有效地，從通過行星齒輪組30的太陽輪構(gòu)件32的速度減去齒圈構(gòu)件34的速度。在上述齒輪齒數(shù)的情況下，替代第一前進速度比將提供23. 40的速度比。在第二前進速度比中，離合器Cl以及制動器C4和C6接合。扭矩從輸入構(gòu)件17 通過齒圈構(gòu)件M傳送到行星架構(gòu)件沈且到達太陽輪構(gòu)件32通過行星齒輪組30到輸出構(gòu)件19。由于制動器C6接合，因而齒圈構(gòu)件34保持固定。從第一前進速度比到第二前進速度比的換檔是雙過渡換檔，因為在第二前進速度比中接合的三個扭矩傳遞機構(gòu)中的兩個不同于在第一前進速度比中接合的扭矩傳遞機構(gòu)。在第三前進速度比中，離合器Cl和C7以及制動器C3接合。扭矩從輸入構(gòu)件17 通過齒圈構(gòu)件M傳送到行星架構(gòu)件沈，且到達太陽輪構(gòu)件32。扭矩還通過該組互相嚙合齒輪60、62、64、副軸M和56以及該組互相嚙合齒輪66、68傳送到齒圈構(gòu)件34。太陽輪構(gòu)件32和齒圈構(gòu)件34處的扭矩將結(jié)合通過行星齒輪組30到達輸出構(gòu)件19。有效地，從通過行星齒輪組30的太陽輪構(gòu)件32的速度減去齒圈構(gòu)件34的速度。從第二前進速度比到第三前進速度比的換檔是雙過渡換檔。在第四前進速度比中，離合器C2以及制動器C3和C6接合。扭矩從輸入構(gòu)件17 通過齒圈構(gòu)件25傳送到行星架構(gòu)件沈，且到達太陽輪構(gòu)件32。由于制動器C6接合，因而齒圈構(gòu)件34保持固定。太陽輪構(gòu)件32處的扭矩流經(jīng)行星齒輪組30到達行星架構(gòu)件36和輸出構(gòu)件19。從第三前進速度比到第四前進速度比的換檔是雙過渡換檔。在第五前進速度比中，離合器Cl和C2以及制動器C6接合。由于兩個齒圈構(gòu)件M 和25都以相同速度旋轉(zhuǎn)，因而行星齒輪組20無效。因而，行星架構(gòu)件沈和太陽輪構(gòu)件32 以輸入構(gòu)件17的速度旋轉(zhuǎn)。由于齒圈構(gòu)件34通過制動器C6的接合保持固定，因而太陽輪構(gòu)件32處的扭矩流經(jīng)行星齒輪組30到達行星架構(gòu)件36和輸出構(gòu)件19。從第四前進速度比到第五前進速度比的換檔是單過渡換檔。在第六前進速度比中，離合器C2和C7以及制動器C4接合。扭矩從輸入構(gòu)件17 通過齒圈構(gòu)件25傳送到行星架構(gòu)件沈，且到達太陽輪構(gòu)件32。扭矩還通過該組互相嚙合齒輪60、62、64、副軸M和56以及該組互相嚙合齒輪66、68傳送到齒圈構(gòu)件34。太陽輪構(gòu)件32和齒圈構(gòu)件34處的扭矩將結(jié)合通過行星齒輪組30到達輸出構(gòu)件19。有效地，從通過行星齒輪組30的太陽輪構(gòu)件32的速度減去齒圈構(gòu)件34的速度。從第五前進速度比到第六前進速度比的換檔是雙過渡換檔。在第七前進速度比中，離合器Cl以及制動器C3和C6接合。扭矩從輸入構(gòu)件17 傳送到齒圈構(gòu)件M通過第一復(fù)合行星齒輪組20到行星架構(gòu)件36通過行星齒輪組30到達輸出構(gòu)件19，其中齒圈構(gòu)件34通過制動器C6的接合保持固定。從第六前進速度比到第七前進速度比的換檔是三過渡換檔。在第八前進速度比中，離合器C2以及制動器C4和C6接合。扭矩從輸入構(gòu)件17 通過齒圈構(gòu)件25傳送到行星架構(gòu)件沈，且到達太陽輪構(gòu)件32通過行星齒輪組30到達輸出構(gòu)件19，其中齒圈構(gòu)件34通過制動器C6的接合保持固定。從第七前進速度比到第八前進速度比的換檔是雙過渡換檔。在第九前進速度比中，制動器C4以及離合器Cl和C5接合。扭矩從輸入構(gòu)件17通過齒圈構(gòu)件25傳送到行星架構(gòu)件沈，且到達太陽輪構(gòu)件32和齒圈構(gòu)件34兩者，通過行星齒輪組30到達輸出構(gòu)件19。由于在離合器C5接合時齒圈構(gòu)件34以與太陽輪構(gòu)件32相同的速度旋轉(zhuǎn)，因而行星齒輪組30無效。從第八前進速度比到第九前進速度比的換檔是雙過渡換檔。在第十前進速度比中，制動器C3以及離合器C2和C5接合。扭矩從輸入構(gòu)件17 通過齒圈構(gòu)件25傳送到行星架構(gòu)件沈，且到達太陽輪構(gòu)件32和齒圈構(gòu)件34兩者，通過行星齒輪組30到達輸出構(gòu)件19。由于在離合器C5接合時齒圈構(gòu)件34以與太陽輪構(gòu)件32相同的速度旋轉(zhuǎn)，因而行星齒輪組30無效。從第九前進速度比到第十前進速度比的換檔是雙過渡換檔。在第十一前進速度比中，離合器Cl、C2和C5接合。扭矩從輸入構(gòu)件17傳送到兩個齒圈構(gòu)件M和25到行星架構(gòu)件26。由于兩個齒圈構(gòu)件M和25都以相同速度旋轉(zhuǎn)，因而行星齒輪組20無效。因而，行星架構(gòu)件沈和太陽輪構(gòu)件32以輸入構(gòu)件17的速度旋轉(zhuǎn)。 由于在離合器C5接合時齒圈構(gòu)件34以與太陽輪構(gòu)件32相同的速度旋轉(zhuǎn)，因而行星齒輪組 30無效。因此，輸出構(gòu)件19的速度與輸入構(gòu)件17的速度相同，且實現(xiàn)直接傳動速度比。從第十前進速度比到第十一前進速度比的換檔是單過渡換檔。在第十二前進速度比中，離合器Cl、C5以及制動器C3接合。扭矩從輸入構(gòu)件17 傳送到齒圈構(gòu)件M到達行星架構(gòu)件沈和太陽輪構(gòu)件32。由于在離合器C5接合時齒圈構(gòu)件；34以與太陽輪構(gòu)件32相同的速度旋轉(zhuǎn)，因而行星齒輪組30無效。太陽輪構(gòu)件32和齒圈構(gòu)件34處的扭矩提供給輸出構(gòu)件19，輸出構(gòu)件19以與行星架構(gòu)件沈相同的速度旋轉(zhuǎn)。 從第十一前進速度比到第十二前進速度比的換檔是單過渡換檔。在第十三前進速度比中，離合器C2、C5以及制動器C4接合。扭矩從輸入構(gòu)件17 通過齒圈構(gòu)件25傳送到行星架構(gòu)件沈，且到達太陽輪構(gòu)件32和齒圈構(gòu)件34兩者，通過行星齒輪組30到達輸出構(gòu)件19。由于在離合器C5接合時齒圈構(gòu)件34以與太陽輪構(gòu)件32相同的速度旋轉(zhuǎn)，因而行星齒輪組30無效。從第十二前進速度比到第十三前進速度比的換檔是雙過渡換檔。如各個速度比的上述說明所述，只要制動器C6接合(S卩，在第二、第四、第五、第七和第八速度比中)，扭矩流就根據(jù)第一模式，通過行星齒輪組20和行星齒輪組30兩者，其中兩個齒輪組均有效(即，影響輸出構(gòu)件19的扭矩與輸入構(gòu)件17的扭矩的比率)。只要離合器C5接合(即，在第九、第十、第十一、第十二和第十三速度比中)，行星齒輪組30就作為一個單元旋轉(zhuǎn)(即，齒圈構(gòu)件34、太陽輪構(gòu)件32和行星架構(gòu)件36均以相同速度旋轉(zhuǎn))，從而僅行星齒輪組20有效地影響輸出構(gòu)件19的扭矩與輸入構(gòu)件17的扭矩的比率。只要離合器 C7接合以建立前進速度比(即，在第一、第二和第六速度比中)，就從通過第一行星齒輪組20 提供給太陽輪構(gòu)件32的扭矩減去通過副軸M、56提供的齒圈構(gòu)件34處的扭矩。雖然十三個前進速度比可用，但是變速器14可以被控制用可用前進速度比中的僅一些操作。例如，變速器14可配置成操作為六速變速器、七速變速器、八速變速器、九速變速器、十速變速器、十一速變速器或十二速變速器。變速器14還可以用少于六個前進速度比操作。在變速器14操作為六速變速器的一種方式中，控制器中存儲的算法可僅建立倒檔速度比以及上述第二、第五、第八、第十、第十一和第十二前進速度比作為第一、第二、第三、第四、第五和第六前進速度比，所述控制器控制將液壓流體流引導(dǎo)到扭矩傳遞機構(gòu)的閥。在這種六速變速器中，僅存在第三和第四前進速度比之間的一個雙過渡換檔(即，從圖 2的第八到第十前進速度比)。為了將變速器14操作為七速變速器，可以使用圖2的第四、第二、第五、第八、第九、第十、第十一和第十二前進速度比。七速變速器將具有兩個雙過渡換檔(即，從圖2的第八到第十前進速度比以及從圖2的第十二到第十三前進速度比，這將是七速變速器的第三到第四以及第六到第七前進速度比)。為了將變速器14操作為八速變速器，可以使用針對七速變速器所述的七個前進速度比以及圖2的第九前進速度比。八速變速器將具有三個雙過渡換檔(即，從圖2的第八到第九前進速度比、從圖2的第九到第十前進速度比以及從圖2的第十二到第十三前進速度比，這將是八速變速器的從第三到第四、從第四到第五以及從第七到第八前進速度比)。為了將變速器14操作為九速變速器，將使用針對八速變速器所述的所有前進速度比以及圖2的第六前進速度比。九速變速器將具有四個雙過渡換檔(即，從圖2的第五到第六、從第八到第九、從第九到第十以及從第十二到第十三前進速度比，這將是九速變速器的從第二到第三、第四到第五、第五到第六以及從第八到第九前進速度比)。為了將變速器操作為十速變速器，將使用針對九速變速器所述的所有前進速度比以及圖2的第四前進速度比。十速變速器將具有五個雙過渡換檔(即，從圖2的第二到第四、 從第五到第六、從第八到第九、從第九到第十以及從第十二到第十三前進速度比，這將是十速變速器的從第一到第二、第三到第四、第五到第六、第六到第七以及從第九到第十前進速度比)。為了將變速器操作為十一速或十二速變速器，將選擇圖2的十三個前進速度比的不同組合以提供期望數(shù)量的速度比。例如，圖2的第一、第三和第七前進速度比中的任何一個將增加到上文針對十速變速器所述的十個前進速度比中以操作為十一速變速器，且將增加這些速度比中的任何兩個以操作為十二速變速器。將選擇前進速度比以使得雙和三過渡換檔的數(shù)量最小化，同時保持期望比級。在圖1中可見，離合器Cl和C2彼此軸向相鄰地定位，在離合器Cl和C2之間沒有其它離合器或制動器且沒有行星齒輪組20、30的構(gòu)件。以這種方式將離合器Cl和C2彼此相鄰地定位允許液壓流體流通過大部分相同的供給通道到達離合器Cl和C2。簡化液壓供給通道且減少供給通道的總體長度簡化了變速器14的制造且可允許更小的泵用于液壓系統(tǒng)。動力系統(tǒng)10可以與混合動力車輛共用部件，且這種組合可以“電荷消耗模式”操作。為了本發(fā)明的目的，“電荷消耗模式”是這樣的模式，其中車輛主要由電動馬達/發(fā)電機提供動力，使得在車輛到達其目的地時蓄電池被耗盡或幾乎耗盡。換句話說，在電荷消耗模式期間，發(fā)動機12僅僅操作至確保蓄電池在到達目的地之前不被耗盡所需要的程度。常規(guī)混合動力車輛以“電荷維持模式”操作，其中，如果蓄電池電荷水平下降到預(yù)定水平(例如， 25%)以下，那么發(fā)動機自動運行以給蓄電池重新充電。因而，通過以電荷消耗模式操作，混合動力車輛能夠節(jié)省否則在常規(guī)混合動力車輛中保持25%蓄電池電荷水平要耗費的燃料中的一些或全部。應(yīng)當(dāng)理解的是，如果在到達目的地之后蓄電池能夠通過插入到能量源而重新充電，那么混合動力車輛動力系統(tǒng)優(yōu)選僅以電荷消耗模式操作。
雖然已經(jīng)詳細描述了用于實施本發(fā)明的最佳模式，但是本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的用于實踐本發(fā)明的各種可選設(shè)計和實施例。
權(quán)利要求
1.一種多速變速器，包括輸入構(gòu)件；輸出構(gòu)件；固定構(gòu)件；第一復(fù)合行星齒輪組和第二簡單行星齒輪組；其中，輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件和行星齒輪組彼此同軸地設(shè)置以限定第一旋轉(zhuǎn)軸線；彼此同軸地設(shè)置以限定第二旋轉(zhuǎn)軸線的第一和第二副軸；第一組互相嚙合齒輪，所述第一組互相嚙合齒輪設(shè)置成將扭矩從輸入構(gòu)件傳遞給第一副軸；第二組互相嚙合齒輪，所述第二組互相嚙合齒輪設(shè)置成將扭矩從第二副軸傳遞給第二行星齒輪組；以及七個扭矩傳遞機構(gòu)，所述七個扭矩傳遞機構(gòu)均能選擇性地接合，以將行星齒輪組的相應(yīng)構(gòu)件或相應(yīng)一個副軸與固定構(gòu)件連接，或者與輸入構(gòu)件、與行星齒輪組的另一個相應(yīng)構(gòu)件或者與另一個相應(yīng)副軸連接以便共同旋轉(zhuǎn)；所述七個扭矩傳遞機構(gòu)能以不同的組合接合以在輸入構(gòu)件和輸出構(gòu)件之間建立倒檔速度比和多個前進速度比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多速變速器，其中，第一復(fù)合行星齒輪組具有第一、第二、第三、第四和第五構(gòu)件；其中，第二行星齒輪組具有第一、第二和第三構(gòu)件；其中，行星齒輪組的構(gòu)件是太陽輪構(gòu)件、齒圈構(gòu)件和行星架構(gòu)件；其中，第一復(fù)合行星齒輪組的第一和第二構(gòu)件分別經(jīng)由所述七個扭矩傳遞機構(gòu)中的第一和第二扭矩傳遞機構(gòu)的接合與輸入構(gòu)件選擇性地連接以便共同旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多速變速器，其中，第一和第二扭矩傳遞機構(gòu)彼此軸向相鄰地定位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多速變速器，其中，第一復(fù)合行星齒輪組具有第一、第二、第三、第四和第五構(gòu)件；其中，第二行星齒輪組具有第一、第二和第三構(gòu)件；其中，行星齒輪組的構(gòu)件是太陽輪構(gòu)件、齒圈構(gòu)件和行星架構(gòu)件；其中，第一復(fù)合行星齒輪組的第三和第四構(gòu)件分別經(jīng)由所述七個扭矩傳遞機構(gòu)中的第三和第四扭矩傳遞機構(gòu)的接合與固定構(gòu)件選擇性地固接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多速變速器，其中，第一復(fù)合行星齒輪組具有第一、第二、第三、第四和第五構(gòu)件；其中，第二行星齒輪組具有第一、第二和第三構(gòu)件；其中，行星齒輪組的構(gòu)件是太陽輪構(gòu)件、齒圈構(gòu)件和行星架構(gòu)件；其中，第一復(fù)合行星齒輪組的第五構(gòu)件經(jīng)由互連構(gòu)件與第二復(fù)合行星齒輪組的第一構(gòu)件連續(xù)地連接以便共同旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多速變速器，其中，所述七個扭矩傳遞機構(gòu)中的第五扭矩傳遞機構(gòu)能選擇性地接合以將第二復(fù)合行星齒輪組的第一構(gòu)件與第二復(fù)合行星齒輪組的第二構(gòu)件連接以便共同旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多速變速器，其中，第二組互相嚙合齒輪將扭矩從第二副軸傳遞給第二行星齒輪組的齒圈構(gòu)件；其中，所述七個扭矩傳遞機構(gòu)中的第六扭矩傳遞機構(gòu)能選擇性地接合以將第二副軸與固定構(gòu)件固接，從而固接第二行星齒輪組的齒圈構(gòu)件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多速變速器，其中，第二組互相嚙合齒輪將扭矩從第二副軸傳遞給第二行星齒輪組的齒圈構(gòu)件；其中，所述七個扭矩傳遞機構(gòu)中的第七扭矩傳遞機構(gòu)能選擇性地接合以將第一副軸與第二副軸連接以便共同旋轉(zhuǎn)，從而經(jīng)由第一和第二組互相嚙合齒輪以及第一和第二副軸將扭矩從輸入構(gòu)件傳遞給第二行星齒輪組的齒圈構(gòu)件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多速變速器，其中，第七扭矩傳遞機構(gòu)是爪式離合器。
10.一種多速變速器，包括輸入構(gòu)件；輸出構(gòu)件；固定構(gòu)件；第一復(fù)合行星齒輪組和第二簡單行星齒輪組；其中，輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件和行星齒輪組同軸地設(shè)置以限定第一旋轉(zhuǎn)軸線；其中，第一復(fù)合行星齒輪組具有兩個太陽輪構(gòu)件、兩個齒圈構(gòu)件、以及行星架構(gòu)件，所述行星架構(gòu)件旋轉(zhuǎn)地支撐階梯狀小齒輪，所述小齒輪包括具有第一直徑的第一部分和具有第二直徑的第二部分，第二直徑大于第一直徑；其中，第一部分與兩個太陽輪構(gòu)件中的一個以及兩個齒圈構(gòu)件中的一個嚙合，且其中，第二部分與兩個太陽輪構(gòu)件中的另一個以及兩個齒圈構(gòu)件中的另一個嚙合；彼此同軸地設(shè)置以限定第二旋轉(zhuǎn)軸線的第一和第二副軸；互連構(gòu)件，所述互連構(gòu)件將第一復(fù)合行星齒輪組的行星架構(gòu)件與第二行星齒輪組的構(gòu)件連續(xù)地連接以便共同旋轉(zhuǎn)；第一組互相嚙合齒輪，所述第一組互相嚙合齒輪設(shè)置成將扭矩從輸入構(gòu)件傳遞給第一副軸；第二組互相嚙合齒輪，所述第二組互相嚙合齒輪設(shè)置成將扭矩從第二副軸傳遞給第二行星齒輪組；以及七個扭矩傳遞機構(gòu)，所述七個扭矩傳遞機構(gòu)均能選擇性地接合，以將第一復(fù)合行星齒輪組的相應(yīng)一個構(gòu)件與固定構(gòu)件連接，或者與輸入構(gòu)件或者與第二復(fù)合行星齒輪組的相應(yīng)構(gòu)件連接以便共同旋轉(zhuǎn)；或者將第二副軸與固定構(gòu)件互連，或者與第一副軸互連以便共同旋轉(zhuǎn)；所述七個扭矩傳遞機構(gòu)能以不同的三個組合的形式接合以在輸入構(gòu)件和輸出構(gòu)件之間建立倒檔速度比和高達十三個前進速度比。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有復(fù)合和簡單行星齒輪組且具有副軸的多速變速器。提供一種變速器，變速器包括第一復(fù)合行星齒輪組和第二簡單行星齒輪組。輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件和行星齒輪組彼此同軸地設(shè)置以限定第一旋轉(zhuǎn)軸線。第一和第二副軸彼此同軸地設(shè)置以限定第二旋轉(zhuǎn)軸線。第一組互相嚙合齒輪將扭矩從輸入構(gòu)件傳遞給第一副軸。第二組互相嚙合齒輪將扭矩從第二副軸傳遞給第二行星齒輪組。七個扭矩傳遞機構(gòu)能以不同的組合接合以在輸入構(gòu)件和輸出構(gòu)件之間建立倒檔速度比和多個前進速度比。
文檔編號F16H3/44GK102192285SQ20111004856
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月1日
發(fā)明者F. 克雷內(nèi)夫 A., B. 薩拉曼德拉 K., 拉哈文 M., K. 阿斯塔謝夫 V. 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司