具有三个行星齿轮组的多速变速器的制作方法

专利名称：具有三个行星齿轮组的多速变速器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及具有多个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的多速变速器，且更 具体地涉及具有六个或更多速度、三个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的变速器。
背景技术：
该部分的内容仅提供与本发明有关的背景信息，且可能会或可能不会构成现有技 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互连件的组合来实现多 个传动比。行星齿轮组的数量和物理设置通常由包装、成本和期望速度比规定。虽然当前变速器实现其预期目的，但是对新式和改进变速器配置的需要实质上是 持续不断的，所述变速器配置展现改进的性能(尤其是从效率、响应性和平滑性的角度看) 和改进的包装(主要是减少尺寸和重量)。因此，需要改进的、成本有效的、紧凑的多速变速器。

发明内容
提供一种变速器，所述变速器具有输入构件、输出构件、三个行星齿轮组、多个联 接构件和多个扭矩传递装置。所述行星齿轮组中的每个包括第一、第二和第三构件。所述 扭矩传递装置例如是离合器和制动器。在一个实施例中，一种变速器，包括输入构件；输出构件；第一、第二和第三行星 齿轮组，所述行星齿轮组中的每个包括第一、第二和第三构件；第一互连构件，所述第一互 连构件将第一行星齿轮组的第二构件与第二行星齿轮组的第三构件连续地互连；第二互连 构件，所述第二互连构件将第一行星齿轮组的第一构件与第三行星齿轮组的第二构件连续 地互连；以及第三互连构件，所述第三互连构件将第三行星齿轮组的第三构件与第二行星 齿轮组的第二构件连续地互连。第一扭矩传递机构可选择性地接合以将第一行星齿轮组的 第一构件和第三行星齿轮组的第二构件与第二行星齿轮组的第一构件和输入构件互连，第 二扭矩传递机构可选择性地接合以将第三行星齿轮组的第一构件与第二行星齿轮组的第 一构件和输入构件互连，第三扭矩传递机构可选择性地接合以将第一行星齿轮组的第三构 件与固定构件互连，第四扭矩传递机构可选择性地接合以将第一行星齿轮组的第一构件和 第三行星齿轮组的第二构件与固定构件互连，第五扭矩传递机构可选择性地接合以将第三 行星齿轮组的第一构件与固定构件互连。所述扭矩传递机构以至少两个的组合形式选择性 地接合，以在所述输入构件和所述输出构件之间建立至少六个前进速度比和至少一个倒档 速度比。
在另一个实施例中，一种变速器，包括输入构件；输出构件；第一、第二和第三行 星齿轮组，所述行星齿轮组中的每个包括第一、第二和第三构件；第一互连构件，所述第一 互连构件将第一行星齿轮组的第一构件与第二行星齿轮组的第一构件连续地互连；第二互 连构件，所述第二互连构件将第一行星齿轮组的第二构件与第二行星齿轮组的第三构件连 续地互连；以及第三互连构件，所述第三互连构件将第二行星齿轮组的第二构件与第三行 星齿轮组的第三构件连续地互连。第一扭矩传递机构可选择性地接合以将第一行星齿轮组 的第三构件与第三行星齿轮组的第二构件和输出构件互连，第二扭矩传递机构可选择性地 接合以将第一行星齿轮组的第一构件、第二行星齿轮组的第一构件、以及输入构件与第三 行星齿轮组的第一构件互连，第三扭矩传递机构可选择性地接合以将第一行星齿轮组的第 三构件与固定构件互连，第四扭矩传递机构可选择性地接合以将第一行星齿轮组的第二构 件和第二行星齿轮组的第三构件与固定构件互连，第五扭矩传递机构可选择性地接合以将 第三行星齿轮组的第一构件与固定构件互连。所述扭矩传递机构以至少两个的组合形式选 择性地接合，以在所述输入构件和所述输出构件之间建立至少六个前进速度比和至少一个 倒档速度比。在另一个实施例中，一种变速器，包括输入构件；输出构件；第一、第二和第三行 星齿轮组，所述行星齿轮组中的每个包括第一、第二和第三构件；第一互连构件，所述第一 互连构件将第一行星齿轮组的第一构件与第二行星齿轮组的第一构件连续地互连；以及第 二互连构件，所述第二互连构件将第一行星齿轮组的第二构件与第二行星齿轮组的第三构 件以及第三行星齿轮组的第三构件连续地互连。第一扭矩传递机构可选择性地接合以将第 二行星齿轮组的第二构件与第三行星齿轮组的第一构件和输出构件互连，第二扭矩传递机 构可选择性地接合以将第一行星齿轮组的第一构件和第二行星齿轮组的第一构件与输出 构件和第三行星齿轮组的第二构件互连，第三扭矩传递机构可选择性地接合以将第一行星 齿轮组的第一构件和第二行星齿轮组的第一构件与第三行星齿轮组的第一构件和输入构 件互连，第四扭矩传递机构可选择性地接合以将第二行星齿轮组的第二构件与固定构件互 连，第五扭矩传递机构可选择性地接合以将第一行星齿轮组的第三构件与固定构件互连。 所述扭矩传递机构以至少两个的组合形式选择性地接合，以在所述输入构件和所述输出构 件之间建立至少六个前进速度比和至少一个倒档速度比。方案1. 一种变速器，包括输入构件；输出构件；各具有第一、第二和第三构件的第一、第二和第三行星齿轮组，其中，所述输入构 件和所述输出构件均与所述第一、第二和第三行星齿轮组中的至少一个互连；第一互连构件，所述第一互连构件将所述第一行星齿轮组的所述第二构件与所述 第二行星齿轮组的所述第一构件和所述第三行星齿轮组的所述第一构件连续地互连；第二互连构件，所述第二互连构件将所述第一行星齿轮组的所述第三构件与所述 第二行星齿轮组的所述第二构件连续地互连；和五个扭矩传递机构，所述扭矩传递机构均可选择性地接合以将所述第一、第二和 第三行星齿轮组的第一、第二和第三构件中的至少一个与所述第一、第二、第三构件以及固 定构件中的至少另一个互连，且
其中，所述扭矩传递机构以至少两个的组合形式选择性地接合，以在所述输入构 件和所述输出构件之间建立至少六个前进速度比和至少一个倒档速度比。方案2.根据方案1所述的变速器，其中，所述五个扭矩传递机构中的第一个可选 择性地接合以将所述第三行星齿轮组的第三构件和所述输入构件与所述第二行星齿轮组 的第三构件互连。方案3.根据方案2所述的变速器，其中，所述五个扭矩传递机构中的第二个可选 择性地接合以将所述第三行星齿轮组的第三构件和所述输入构件与所述第一行星齿轮组 的第三构件和所述第二行星齿轮组的第二构件互连。方案4.根据方案3所述的变速器，其中，所述五个扭矩传递机构中的第三个可选 择性地接合以将第二行星齿轮组的第三构件和所述第三行星齿轮组的第二构件和输出构 件互连。方案5.根据方案4所述的变速器，其中，所述五个扭矩传递机构中的第四个可选 择性地接合以将所述第一行星齿轮组的第三构件和所述第二行星齿轮组的第二构件与所 述固定构件互连。方案6.根据方案5所述的变速器，其中，所述五个扭矩传递机构中的第五个可选 择性地接合以将所述第一行星齿轮组的第一构件与所述固定构件互连。方案7.根据方案1所述的变速器，其中，第一行星齿轮组的第一构件、第二行星齿 轮组的第三构件以及第三行星齿轮组的第三构件是太阳轮，第一行星齿轮组的第二构件、 第二行星齿轮组的第二构件和第三行星齿轮组的第二构件是行星架构件，第一行星齿轮组 的第三构件、第二行星齿轮组的第一构件以及第三行星齿轮组的第一构件是齿圈。方案8.根据方案1所述的变速器，其中，所述扭矩传递机构中的两个是制动器，用 于将所述第一、第二和第三构件中的多个连接到固定构件，所述扭矩传递机构中的三个是 离合器，用于将所述第一、第二和第三行星齿轮组的第一、第二和第三构件中的至少一个连 接到第一、第二和第三构件中的至少另一个。方案9.根据方案1所述的变速器，其中，所述输入构件与第三行星齿轮组的第三 构件连续地互连。方案10.根据方案1所述的变速器，其中，所述输出构件与第三行星齿轮组的第二 构件连续地互连。方案11. 一种变速器，包括输入构件；输出构件；各具有第一、第二和第三构件的第一、第二和第三行星齿轮组；第一互连构件，所述第一互连构件将所述第一行星齿轮组的所述第二构件与所述 第二行星齿轮组的所述第三构件连续地互连；第二互连构件，所述第二互连构件将所述第一行星齿轮组的所述第一构件与所述 第三行星齿轮组的所述第二构件连续地互连；第三互连构件，所述第三互连构件将所述第三行星齿轮组的所述第三构件与所述 第二行星齿轮组的所述第二构件连续地互连；第一扭矩传递机构，所述第一扭矩传递机构可选择性地接合以将所述第一行星齿轮组的第一构件和所述第三行星齿轮组的所述第二构件与所述第二行星齿轮组的第一构 件和所述输入构件互连；第二扭矩传递机构，所述第二扭矩传递机构可选择性地接合以将所述第三行星齿 轮组的第一构件与所述第二行星齿轮组的第一构件和所述输入构件互连；第三扭矩传递机构，所述第三扭矩传递机构可选择性地接合以将第一行星齿轮组 的第三构件与固定构件互连；第四扭矩传递机构，所述第四扭矩传递机构可选择性地接合以将所述第一行星齿 轮组的第一构件和所述第三行星齿轮组的第二构件与所述固定构件互连；以及第五扭矩传递机构，所述第五扭矩传递机构可选择性地接合以将所述第三行星齿 轮组的第一构件与所述固定构件互连；以及其中，所述扭矩传递机构以至少两个的组合形式选择性地接合，以在所述输入构 件和所述输出构件之间建立至少六个前进速度比和至少一个倒档速度比。方案12.根据方案11所述的变速器，其中，第一行星齿轮组的第三构件、第二行 星齿轮组的第一构件以及第三行星齿轮组的第一构件是太阳轮，第一行星齿轮组的第二构 件、第二行星齿轮组的第二构件和第三行星齿轮组的第二构件是行星架构件，第一行星齿 轮组的第一构件、第二行星齿轮组的第三构件以及第三行星齿轮组的第三构件是齿圈。方案13.根据方案11所述的变速器，其中，所述输入构件与第二行星齿轮组的第 一构件连续地互连。方案14.根据方案11所述的变速器，其中，所述输出构件与第二行星齿轮组的第 二构件和第三行星齿轮组的第三构件连续地互连。方案15. —种变速器，包括输入构件；输出构件；各具有第一、第二和第三构件的第一、第二和第三行星齿轮组；第一互连构件，所述第一互连构件将所述第一行星齿轮组的所述第一构件与所述 第二行星齿轮组的所述第一构件连续地互连；第二互连构件，所述第二互连构件将所述第一行星齿轮组的所述第二构件与所述 第二行星齿轮组的所述第三构件连续地互连；第三互连构件，所述第三互连构件将所述第二行星齿轮组的所述第二构件与所述 第三行星齿轮组的所述第三构件连续地互连；第一扭矩传递机构，所述第一扭矩传递机构可选择性地接合以将所述第一行星齿 轮组的第三构件与所述第三行星齿轮组的所述第二构件和所述输出构件互连；第二扭矩传递机构，所述第二扭矩传递机构可选择性地接合以将所述第一行星齿 轮组的第一构件、所述第二行星齿轮组的第一构件和输入构件与所述第三行星齿轮组的第 一构件互连；第三扭矩传递机构，所述第三扭矩传递机构可选择性地接合以将第一行星齿轮组 的第三构件与固定构件互连；第四扭矩传递机构，所述第四扭矩传递机构可选择性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三构件与所述固定构件互连；以及
第五扭矩传递机构，所述第五扭矩传递机构可选择性地接合以将所述第三行星齿 轮组的第一构件与所述固定构件互连；以及其中，所述扭矩传递机构以至少两个的组合形式选择性地接合，以在所述输入构 件和所述输出构件之间建立至少六个前进速度比和至少一个倒档速度比。方案16.根据方案15所述的变速器，其中，第一行星齿轮组的第一构件、第二行 星齿轮组的第一构件以及第三行星齿轮组的第一构件是太阳轮，第一行星齿轮组的第二构 件、第二行星齿轮组的第二构件和第三行星齿轮组的第二构件是行星架构件，第一行星齿 轮组的第三构件、第二行星齿轮组的第三构件以及第三行星齿轮组的第三构件是齿圈。方案17.根据方案15所述的变速器，其中，所述输入构件与第一行星齿轮组的第 一构件和第二行星齿轮组的第一构件连续地互连。方案18.根据方案15所述的变速器，其中，所述输出构件与第三行星齿轮组的第 二构件连续地互连。方案19. 一种变速器，包括输入构件；输出构件；各具有第一、第二和第三构件的第一、第二和第三行星齿轮组；第一互连构件，所述第一互连构件将所述第一行星齿轮组的所述第一构件与所述 第二行星齿轮组的所述第一构件连续地互连；第二互连构件，所述第二互连构件将所述第一行星齿轮组的所述第二构件与所述 第二行星齿轮组的所述第三构件和所述第三行星齿轮组的所述第三构件连续地互连；第一扭矩传递机构，所述第一扭矩传递机构可选择性地接合以将所述第二行星齿 轮组的第二构件与所述第三行星齿轮组的第一构件和所述输入构件互连；第二扭矩传递机构，所述第二扭矩传递机构可选择性地接合以将所述第一行星齿 轮组的第一构件和所述第二行星齿轮组的第一构件与输出构件和所述第三行星齿轮组的 第二构件互连；第三扭矩传递机构，所述第三扭矩传递机构可选择性地接合以将所述第一行星齿 轮组的第一构件和所述第二行星齿轮组的第一构件与所述第三行星齿轮组的第一构件和 所述输入构件互连；第四扭矩传递机构，所述第四扭矩传递机构可选择性地接合以将所述第二行星齿 轮组的第二构件与固定构件互连；以及第五扭矩传递机构，所述第五扭矩传递机构可选择性地接合以将所述第一行星齿 轮组的第三构件与所述固定构件互连；以及其中，所述扭矩传递机构以至少两个的组合形式选择性地接合，以在所述输入构 件和所述输出构件之间建立至少六个前进速度比和至少一个倒档速度比。方案20.根据方案19所述的变速器，其中，第一行星齿轮组的第一构件、第二行 星齿轮组的第一构件以及第三行星齿轮组的第一构件是太阳轮，第一行星齿轮组的第二构 件、第二行星齿轮组的第二构件和第三行星齿轮组的第二构件是行星架构件，第一行星齿 轮组的第三构件、第二行星齿轮组的第三构件以及第三行星齿轮组的第三构件是齿圈。方案21.根据方案19所述的变速器，其中，所述输入构件与第三行星齿轮组的第一构件连续地互连。方案22.根据方案19所述的变速器，其中，所述输出构件与第三行星齿轮组的第 二构件连续地互连。本发明的其它特征、方面和益处通过参考后述说明和附图显而易见，在附图中，相 同的附图标记表示同样的部件、元件或特征。


本文所述的附图仅用于图示说明的目的，且不打算以任何方式限制本发明的范围。图1是根据本发明的六速变速器的一个实施例的杠杆图；图2是根据本发明的六速变速器的一个实施例的示意图；图3是根据本发明的六速变速器的另一个实施例的示意图；图4是示出了在图1-3所示的变速器的可用前进和倒档速度或传动比的每个中的 各种扭矩传递元件的接合状态的真值表；图5是根据本发明的六速变速器的一个实施例的杠杆图；图6是根据本发明的六速变速器的一个实施例的示意图；图7是示出了在图5和6所示的变速器的可用前进和倒档速度或传动比的每个中 的各种扭矩传递元件的接合状态的真值表；图8是根据本发明的六速变速器的一个实施例的杠杆图；图9是根据本发明的六速变速器的一个实施例的示意图；图10是示出了在图8和9所示的变速器的可用前进和倒档速度或传动比的每个 中的各种扭矩传递元件的接合状态的真值表；图11是根据本发明的六速变速器的一个实施例的杠杆图；图12是根据本发明的六速变速器的一个实施例的示意图；和图13是示出了在图11和12所示的变速器的可用前进和倒档速度或传动比的每 个中的各种扭矩传递元件的接合状态的真值表。
具体实施例方式以下说明本质上仅为示范性的且绝不意图限制本发明、应用、或使用。首先，应当理解的是，本发明的六速自动变速器的实施例在三个行星齿轮组的元 件之间具有永久机械连接设置。第一行星齿轮组的第二部件或元件永久性地联接到第二行 星齿轮组的第一部件或元件。第一行星齿轮组的第三部件或元件永久性地联接到第三行星 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联接到第二行星齿 轮组的第二部件或元件。现在参考图1，以杠杆图形式示出了六速变速器10的实施例。杠杆图是机械装置 (如自动变速器)的部件的示意图。每个独立的杠杆表示行星齿轮组，其中行星齿轮的三 个基本机械部件均由节点表示。因而，单个杠杆包含三个节点一个用于太阳轮，一个用于 行星齿轮行星架，一个用于齿圈。在一些情况下，两个杠杆可以组合成具有三个以上节点 (通常四个节点)的单个杠杆。例如，如果两个不同杠杆上的两个节点通过固定连接件互连，那么它们可表示为单个杠杆上的单个节点。每个杠杆的节点之间的相对长度可以用于 表示每个相应齿轮组的齿圈-太阳轮比。继而，这些杠杆比用于改变变速器的传动比以实 现合适的比和比级数。各个行星齿轮组的节点之间的机械联接件或互连件由细的水平线表 示，且扭矩传递装置(例如离合器和制动器)表示为交织的指形物。杠杆图的形式、目的和 使用的进一步阐述可见于Benford和Leising的SAE论文810102 "The Lever Analogy :A NewTool in Transmission Analysis”，该论文作为参考全部引入。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以及输出轴或构件22。在图1的杠杆图中，第一行星齿轮组14和第二行星 齿轮组16的杠杆已经组合成具有第一节点14A、第二节点14B、16A、第三节点14C、16B和第 四节点16C的单个四节点杠杆14、16。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。输入构件12连续地联接到第三行星齿轮组18的第三节点18C。输出构件22联接 到第三行星齿轮组18的第二节点18B。第一行星齿轮组14的第三节点14C联接到第二行 星齿轮组16的第二节点16B。第二行星齿轮组16的第一节点16A联接到第一行星齿轮组 14的第二节点14B且联接到第三行星齿轮组18的第一节点ISA。第一离合器26将输入构件12和第三行星齿轮组18的第三节点18C与第二行星 齿轮组16的第三节点16C选择性地连接。第二离合器28将输入构件12和第三行星齿轮 组18的第三节点18C与第一行星齿轮组14的第三节点14C和第二行星齿轮组16的第二 节点16B选择性地连接。第三离合器30将第二行星齿轮组16的第三节点16C与第三行星 齿轮组18的第二节点18B和输出构件或轴22选择性地连接。第一制动器32将第一行星 齿轮组14的第三节点14C和第二行星齿轮组16的第二节点16B与固定构件或变速器壳体 36选择性地连接。第二制动器34将第一行星齿轮组14的第一节点14A与固定构件或变速 器壳体36选择性地连接。现在参考图2，杆状图示出了根据本发明的六速变速器10的实施例的示意性布 局。在图2中，图1的杠杆图的附图标记继续适用。离合器和联接件被相应地示出，而行星 齿轮组的节点此时显现为行星齿轮组的部件，例如太阳轮、齿圈、行星齿轮和行星齿轮行星架。例如，行星齿轮组14包括太阳轮构件14A、齿圈构件14C和行星齿轮行星架构件 14B，行星齿轮行星架构件14B可旋转地支撑一组行星齿轮14D (仅示出其中一个)。太阳轮 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14C与第二轴或互连构件 44连接以便共同旋转。行星架构件14B与第三轴或互连构件46连接以便共同旋转。行星 齿轮14D中的每个均配置成与太阳轮构件14A和齿圈构件14C两者互相啮合。行星齿轮组16包括太阳轮构件16C、齿圈构件16A和行星齿轮行星架构件16B，行 星齿轮行星架构件16B可旋转地支撑一组行星齿轮16D(仅示出其中一个)。太阳轮构件 16C与第四轴或互连构件48连接以便共同旋转。齿圈构件16A与第三轴或互连构件46和 第五轴或互连构件50连接以便共同旋转。行星架构件16B与第二轴或互连构件44连接以 便共同旋转。行星齿轮16D中的每个均配置成与太阳轮构件16C和齿圈构件16A两者互相 啮合。行星齿轮组18包括太阳轮构件18C、齿圈构件18A和行星齿轮行星架构件18B，行星齿轮行星架构件18B可旋转地支撑一组行星齿轮18D(仅示出其中一个)。太阳轮构件 18C与第六轴或互连构件52和输入构件12连接以便共同旋转。齿圈构件18A与第五轴或 互连构件50连接以便共同旋转。行星架构件18B与第七轴或互连构件54且与输出构件或 轴22连接以便共同旋转。行星齿轮18D中的每个均配置成与太阳轮构件18C和齿圈构件 18A两者互相啮合。输入轴或构件12连续地连接到发动机(未示出)或变矩器的涡轮机(未示出)。 输出轴或构件22与最终传动单元或分动箱(未示出)连续地连接。扭矩传递机构(或者，离合器26、28、30以及制动器32和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，第一离合器26可选择性地接合以将第六轴 或互连构件52和输入构件12与第四轴或互连构件48连接。第二离合器28可选择性地接 合以将第六轴或互连构件52和输入构件12与第二轴或互连构件44连接。第三离合器30 可选择性地接合以将第四轴或互连构件48与第七轴或互连构件54和输出构件22连接。第 一制动器32可选择性地接合以将第二轴或互连构件44与固定元件或变速器壳体36连接， 以限制构件44相对于变速器壳体36旋转。第二制动器34可选择性地接合以将第一轴或 互连构件42与固定元件或变速器壳体36连接，以限制构件42相对于变速器壳体36旋转。参考图3，杆状图示出了根据本发明的六速变速器10’的一个实施例的示意性布 局。在图3中，图1的杠杆图和图2的杆状图中的附图标记继续适用。离合器和联接件被 相应地示出，而行星齿轮组的节点此时显现为行星齿轮组的部件，例如太阳轮、齿圈、行星 齿轮和行星齿轮行星架。变速器10’类似于图2所示的变速器10，然而，变速器10’的行星 齿轮组14、16和18的设置与图2所示的行星齿轮组14、16和18的设置不同。变速器10’ 的行星齿轮组14、16和18从左到右排序如下16-18-14。相比而言，图2所示的变速器10 的行星齿轮组14、16和18从左到右排序如下14-16-18。现在参考图2-4，将描述六速变速器10和10’的实施例的操作。应当理解的是， 变速器10和10’能够将扭矩以至少六个前进速度或扭矩比和至少一个倒档速度或扭矩比 从输入轴或构件12传输给输出轴或构件22。每个前进和倒档速度或扭矩比通过接合扭矩 传递机构(即，第一离合器26、第二离合器28、第三离合器30、第一制动器32和第二制动 器34)中的一个或多个而获得，如下文阐述的那样。图4是示出了被起用或接合以实现各 种档位状态的扭矩传递机构的各种组合的真值表。框中的“X”指的是具体离合器或制动器 被接合以实现期望档位状态。“0”表示具体扭矩传递装置(即，制动器或离合器)处于接 通或有效，但是不承载扭矩。“G”表示原地换档元件(garageshift element)在变速器模 式选择器或换档器(驻车、倒档、空档、驱动档或低档选择器)从倒档移动至驱动档时必须 接通并承载扭矩且在换档回到倒档时必须断开。也示出各种档位状态的实际数值传动比， 但是应当理解的是，这些数值仅仅是示例性的且它们可以在大的范围内调节以适合变速器 10和10’的各种应用和操作标准。可使用本发明的实施例获得的传动比的示例也在图4示 出。当然，取决于选择的齿轮直径、齿轮齿数和齿轮配置，可实现其它传动比。为了建立倒档，接合或起用第一离合器26和第一制动器32。第一离合器26将第 六轴或互连构件52和输入构件12与第四轴或互连构件48连接。第一制动器32将第二轴 或互连构件44与固定元件或变速器壳体36连接，以限制构件44相对于变速器壳体36旋 转。类似地，通过离合器和制动器接合的不同组合实现六个前进比，如图4所示。
应当理解的是，六速变速器10和10’的操作和档位状态的前述阐述假设，首先，在 给定档位状态未具体提及的所有离合器均无效或脱离，其次，在至少相邻档位状态之间的 换档(即，改变档位状态)期间，在两个档位状态均接合或起用的离合器将保持接合或起用。现在参考图5，以杠杆图形式示出了六速变速器100的另一个实施例。变速器100 包括输入轴或构件112、第一行星齿轮组114、第二行星齿轮组116、第三行星齿轮组118 以及输出轴或构件122。第一行星齿轮组114具有三个节点第一节点114A、第二节点114B 和第三节点114C。第二行星齿轮组116具有三个节点第一节点116A、第二节点116B和第 三节点116C。第三行星齿轮组118具有三个节点第一节点118A、第二节点118B和第三节 点 118C。输入构件112连续地联接到第二行星齿轮组116的第一节点116A。输出构件122 联接到第三行星齿轮组118的第三节点118C且联接到第二行星齿轮组116的第二节点 116B。第一行星齿轮组114的第二节点114B联接到第二行星齿轮组116的第三节点116C。 第一行星齿轮组114的第一节点114A联接到第三行星齿轮组118的第二节点118B。第三 行星齿轮组118的第三节点118C联接到第二行星齿轮组116的第二节点116B和输出构件 122。第一离合器126将第一行星齿轮组114的第一节点114A和第三行星齿轮组118的 第二节点118B与第二行星齿轮组116的第一节点116A和输入构件112选择性地连接。第 二离合器128将第三行星齿轮组118的第一节点118A与输入构件112和第二行星齿轮组 116的第一节点116A选择性地连接。第一制动器130将第一行星齿轮组114的第三节点 114C与固定构件或变速器壳体136选择性地连接。第二制动器132将第三行星齿轮组118 的第二节点118B和第一行星齿轮组114的第一节点114A与固定构件或变速器壳体136选 择性地连接。第三制动器134将第三行星齿轮组118的第一节点118A与固定构件或变速 器壳体136选择性地连接。现在参考图6，杆状图示出了根据本发明的六速变速器100的实施例的示意性布 局。在图6中，图5的杠杆图的附图标记继续适用。离合器和联接件被相应地示出，而行星 齿轮组的节点此时显现为行星齿轮组的部件，例如太阳轮、齿圈、行星齿轮和行星齿轮行星
^K O例如，行星齿轮组114包括太阳轮构件114C、齿圈构件114A和行星齿轮行星架构 件114B，行星齿轮行星架构件114B可旋转地支撑一组行星齿轮114D (仅示出其中一个)。 太阳轮构件114C与第一轴或互连构件142连接以便共同旋转。齿圈构件114A与第二轴或 互连构件144连接以便共同旋转。行星架构件114B与第三轴或互连构件146连接以便共 同旋转。行星齿轮114D中的每个均配置成与太阳轮构件114C和齿圈构件114A两者互相 啮合。行星齿轮组116包括太阳轮构件116A、齿圈构件116C和行星齿轮行星架构件 116B，行星齿轮行星架构件116B可旋转地支撑一组行星齿轮116D(仅示出其中一个)。太阳 轮构件116A与第四轴或互连构件148和输入构件112连接以便共同旋转。齿圈构件116C 与第三轴或互连构件146连接以便共同旋转。行星架构件116B与第五轴或互连构件150且 与输出构件122连接以便共同旋转。行星齿轮116D中的每个均配置成与太阳轮构件116A和齿圈构件116C两者互相啮合。行星齿轮组118包括太阳轮构件118A、齿圈构件118C和行星齿轮行星架构件 118B，行星齿轮行星架构件118B可旋转地支撑一组行星齿轮118D (仅示出其中一个)。太 阳轮构件118A与第六轴或互连构件152和第七轴或互连构件154连接以便共同旋转。齿 圈构件118C与第五轴或互连构件150连接以便共同旋转。行星架构件118B与第八轴或互 连构件156且与第二互连构件144以便共同旋转。行星齿轮118D中的每个均配置成与太 阳轮构件118A和齿圈构件118C两者互相啮合。输入轴或构件112连续地连接到发动机(未示出)或变矩器的涡轮机(未示出)。 输出轴或构件122与最终传动单元或分动箱(未示出)连续地连接。扭矩传递机构(或者，离合器126和128以及制动器130、132和134)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，第一离合器126可选择性地接合以 将第八轴或互连构件156和第二轴或互连构件144与第四轴或互连构件148和输入构件 112连接。第二离合器128可选择性地接合以将第六轴或互连构件152和第七轴或互连构 件154与第四轴或互连构件148和输入轴或构件112连接。第一制动器130可选择性地接 合以将第一轴或互连构件142与固定元件或变速器壳体136连接，以限制构件142相对于 变速器壳体136旋转。第二制动器132可选择性地接合以将第二轴或互连构件144和第八 轴或互连构件156与固定元件或变速器壳体136连接，以限制构件144和156相对于变速 器壳体136旋转。第三制动器134可选择性地接合以将第六轴或互连构件152和第七轴或 互连构件154与固定元件或变速器壳体136连接，以限制构件152和154相对于变速器壳 体136旋转。现在参考图6和7，将描述六速变速器100的实施例的操作。应当理解的是，变速 器100能够将扭矩以至少六个前进速度或扭矩比和至少一个倒档速度或扭矩比从输入轴 或构件112传输给输出轴或构件122。每个前进和倒档速度或扭矩比通过接合扭矩传递机 构(即，第一离合器126、第二离合器128、第一制动器130、第二制动器132和第三制动器 134)中的一个或多个而获得，如下文阐述的那样。图7是示出了被起用或接合以实现各种 档位状态的扭矩传递机构的各种组合的真值表。框中的“X”指的是具体离合器或制动器被 接合以实现期望档位状态。“0”表示具体扭矩传递装置(S卩，制动器或离合器)处于接通或 有效，但是不承载扭矩。也示出各种档位状态的实际数值传动比，但是应当理解的是，这些 数值仅仅是示例性的且它们可以在大的范围内调节以适合变速器100的各种应用和操作 标准。可使用本发明的实施例获得的传动比的示例也在图7示出。当然，取决于选择的齿 轮直径、齿轮齿数和齿轮配置，可实现其它传动比。为了建立倒档，接合或起用第二离合器128和第二制动器132。第二离合器128将 第六轴或互连构件152和第七轴或互连构件154与第四轴或互连构件148和输入轴或构件 112连接。第二制动器132将第二轴或互连构件144和第八轴或互连构件156与固定元件 或变速器壳体136连接，以限制构件144和156相对于变速器壳体136旋转。类似地，通过 离合器和制动器接合的不同组合实现六个前进比，如图7所示。应当理解的是，六速变速器100的操作和档位状态的前述阐述假设，首先，在给定 档位状态未具体提及的所有离合器均无效或脱离，其次，在至少相邻档位状态之间的换档 (即，改变档位状态)期间，在两个档位状态均接合或起用的离合器将保持接合或起用。
现在参考图8，以杠杆图形式示出了六速变速器200的另一个实施例。变速器200 包括输入轴或构件212、第一行星齿轮组214、第二行星齿轮组216、第三行星齿轮组218 以及输出轴或构件222。第一行星齿轮组214具有三个节点第一节点214A、第二节点214B 和第三节点214C。第二行星齿轮组216具有三个节点第一节点216A、第二节点216B和第 三节点216C。第三行星齿轮组218具有三个节点第一节点218A、第二节点218B和第三节 点 218C。输入构件212连续地联接到第一行星齿轮组214的第一节点214A和第二行星齿 轮组216的第一节点216A。输出构件222联接到第三行星齿轮组218的第二节点218B。第 二行星齿轮组216的第三节点216C联接到第一行星齿轮组214的第二节点214B。第二行 星齿轮组216的第二节点216B联接到第三行星齿轮组218的第三节点218C。第一行星齿 轮组214的第一节点214A联接到第二行星齿轮组216的第一节点216A。第一离合器226将第一行星齿轮组214的第三节点214C与第三行星齿轮组218的 第二节点218B和输出构件222选择性地连接。第二离合器228将第一行星齿轮组214的 第一节点214A和第二行星齿轮组216的第一节点216A与第三行星齿轮组218的第一节点 218A选择性地连接。第一制动器230将第一行星齿轮组214的第三节点214C与固定构件 或变速器壳体236选择性地连接。第二制动器232将第一行星齿轮组214的第二节点214B 和第二行星齿轮组216的第三节点216C与固定构件或变速器壳体236选择性地连接。第 三制动器234将第三行星齿轮组218的第一节点218A与固定构件或变速器壳体236选择 性地连接。现在参考图9，杆状图示出了根据本发明的六速变速器200的实施例的示意性布 局。在图9中，图8的杠杆图的附图标记继续适用。离合器和联接件被相应地示出，而行星 齿轮组的节点此时显现为行星齿轮组的部件，例如太阳轮、齿圈、行星齿轮和行星齿轮行星架。例如，行星齿轮组214包括太阳轮构件214A、齿圈构件214C和行星齿轮行星架构 件214B，行星齿轮行星架构件214B可旋转地支撑一组行星齿轮214D (仅示出其中一个)。 太阳轮构件214A与第一轴或互连构件242连接以便共同旋转。齿圈构件214C与第二轴或 互连构件244和第三轴或互连构件246连接以便共同旋转。行星架构件214B与第四轴或 互连构件248且与第五轴或互连构件250连接以便共同旋转。行星齿轮214D中的每个均 配置成与太阳轮构件214A和齿圈构件214C两者互相啮合。行星齿轮组216包括太阳轮构件216A、齿圈构件216C和行星齿轮行星架构件 216B，行星齿轮行星架构件216B可旋转地支撑一组行星齿轮216D (仅示出其中一个)。太 阳轮构件216A与第一轴或互连构件252和输入轴或构件212连接以便共同旋转。齿圈构 件216C与第五轴或互连构件250连接以便共同旋转。行星架构件216B与第六轴或互连构 件252连接以便共同旋转。行星齿轮216D中的每个均配置成与太阳轮构件216A和齿圈构 件216C两者互相啮合。行星齿轮组218包括太阳轮构件218A、齿圈构件218C和行星齿轮行星架构件 218B,行星齿轮行星架构件218B可旋转地支撑一组行星齿轮218D (仅示出其中一个)。太 阳轮构件218A与第七轴或互连构件254和第八轴或互连构件256连接以便共同旋转。齿圈 构件218C与第六轴或互连构件252连接以便共同旋转。行星架构件218B与输出构件222连接以便共同旋转。行星齿轮218D中的每个均配置成与太阳轮构件218A和齿圈构件218C
两者互相啮合。输入轴或构件212连续地连接到发动机(未示出)或变矩器的涡轮机(未示出)。 输出轴或构件222与最终传动单元或分动箱(未示出)连续地连接。扭矩传递机构(或者，离合器226和228以及制动器230、232和234)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，第一离合器226可选择性地接合以 将第二轴或互连构件244和第三轴或互连构件246与输出构件222连接。第二离合器228 可选择性地接合以将第七轴或互连构件254和第八轴或互连构件256与输入构件212和第 一轴或互连构件242连接。第一制动器230可选择性地接合以将第二轴或互连构件244和 第三轴或互连构件246与固定元件或变速器壳体236连接，以限制构件244和246相对于 变速器壳体236旋转。第二制动器232可选择性地接合以将第四轴或互连构件248和第五 轴或互连构件250与固定元件或变速器壳体236连接，以限制构件248和250相对于变速 器壳体236旋转。第三制动器234可选择性地接合以将第七轴或互连构件254和第八轴或 互连构件256与固定元件或变速器壳体236连接，以限制构件254和256相对于变速器壳 体236旋转。现在参考图9和10，将描述六速变速器200的实施例的操作。应当理解的是，变 速器200能够将扭矩以至少六个前进速度或扭矩比和至少一个倒档速度或扭矩比从输入 轴或构件212传输给输出轴或构件222。每个前进和倒档速度或扭矩比通过接合扭矩传递 机构(即，第一离合器226、第二离合器228、第一制动器230、第二制动器232和第三制动 器234)中的一个或多个而获得，如下文阐述的那样。图10是示出了被起用或接合以实现 各种档位状态的扭矩传递机构的各种组合的真值表。框中的“X”指的是具体离合器或制动 器被接合以实现期望档位状态。“0”表示具体扭矩传递装置(即，制动器或离合器)处于接 通或有效，但是不承载扭矩。也示出各种档位状态的实际数值传动比，但是应当理解的是， 这些数值仅仅是示例性的且它们可以在大的范围内调节以适合变速器200的各种应用和 操作标准。可使用本发明的实施例获得的传动比的示例也在图10示出。当然，取决于选择 的齿轮直径、齿轮齿数和齿轮配置，可实现其它传动比。为了建立倒档，接合或起用第一离合器226和第二制动器232。第一离合器226将 第二轴或互连构件244和第三轴或互连构件246与输出构件222连接。第二制动器232将 第四轴或互连构件248和第五轴或互连构件250与固定元件或变速器壳体236连接，以限 制构件248和250相对于变速器壳体236旋转。类似地，通过离合器和制动器接合的不同 组合实现六个前进比，如图10所示。应当理解的是，六速变速器200的操作和档位状态的前述阐述假设，首先，在给定 档位状态未具体提及的所有离合器均无效或脱离，其次，在至少相邻档位状态之间的换档 (即，改变档位状态)期间，在两个档位状态均接合或起用的离合器将保持接合或起用。现在参考图11，以杠杆图形式示出了六速变速器300的另一个实施例。变速器300 包括输入轴或构件312、第一行星齿轮组314、第二行星齿轮组316、第三行星齿轮组318 以及输出轴或构件322。第一行星齿轮组314具有三个节点第一节点314A、第二节点314B 和第三节点314C。第二行星齿轮组316具有三个节点第一节点316A、第二节点316B和第 三节点316C。第三行星齿轮组318具有三个节点第一节点318A、第二节点318B和第三节点 318C。输入构件312连续地联接到第三行星齿轮组318的第一节点318A。输出构件322 联接到第三行星齿轮组318的第二节点318B。第二行星齿轮组316的第三节点316C联接 到第一行星齿轮组314的第二节点314B且联接到第三行星齿轮组318的第三节点318C。 第二行星齿轮组316的第一节点316A联接到第一行星齿轮组314的第一节点314A。第一离合器326将输入构件312和第三行星齿轮组318的第一节点318A与第二 行星齿轮组316的第二节点316B选择性地连接。第二离合器328将输出构件322和第三 行星齿轮组318的第二节点318B与第一行星齿轮组314的第一节点314A和第二行星齿轮 组316的第一节点316A选择性地连接。第三离合器330将输入构件312和第三行星齿轮 组318的第一节点318A与第一行星齿轮组314的第一节点314A和第二行星齿轮组316的 第一节点316A选择性地连接。第一制动器332将第二行星齿轮组316的第二节点316B与 固定构件或变速器壳体336选择性地连接。第二制动器334将第一行星齿轮组314的第三 节点314C与固定构件或变速器壳体336选择性地连接。现在参考图12，杆状图示出了根据本发明的六速变速器300的实施例的示意性布 局。在图12中，图11的杠杆图的附图标记继续适用。离合器和联接件被相应地示出，而行 星齿轮组的节点此时显现为行星齿轮组的部件，例如太阳轮、齿圈、行星齿轮和行星齿轮行星架。例如，行星齿轮组314包括太阳轮构件314A、齿圈构件314C和行星齿轮行星架构 件314B，行星齿轮行星架构件314B可旋转地支撑一组行星齿轮314D (仅示出其中一个)。 太阳轮构件314A与第一轴或互连构件342和第二轴或互连构件344连接以便共同旋转。齿 圈构件314C与第三轴或互连构件346连接以便共同旋转。行星架构件314B与第四轴或互 连构件348和第五轴或互连构件350连接以便共同旋转。行星齿轮314D中的每个均配置 成与太阳轮构件314A和齿圈构件314C两者互相啮合。行星齿轮组316包括太阳轮构件316A、齿圈构件316C和行星齿轮行星架构件 316B,行星齿轮行星架构件316B可旋转地支撑一组行星齿轮316D (仅示出其中一个)。太 阳轮构件316A与第一轴或互连构件342连接以便共同旋转。齿圈构件316C与第四轴或互 连构件348连接以便共同旋转。行星架构件316B与第六轴或互连构件352连接以便共同 旋转。行星齿轮316D中的每个均配置成与太阳轮构件316A和齿圈构件316C两者互相啮合。行星齿轮组318包括太阳轮构件318A、齿圈构件318C和行星齿轮行星架构件 318B，行星齿轮行星架构件318B可旋转地支撑一组行星齿轮318D(仅示出其中一个)。太阳 轮构件318A与第七轴或互连构件354和输入构件312连接以便共同旋转。齿圈构件318C 与第五轴或互连构件350连接以便共同旋转。行星架构件318B与第八轴或互连构件356 且与输出构件或轴322连接以便共同旋转。行星齿轮318D中的每个均配置成与太阳轮构 件318A和齿圈构件318C两者互相啮合。输入轴或构件312连续地连接到发动机(未示出)或变矩器的涡轮机(未示出)。 输出轴或构件322与最终传动单元或分动箱(未示出)连续地连接。扭矩传递机构(或者，离合器326、328、330以及制动器332和334)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，第一离合器326可选择性地接合以将第六轴或互连构件352与第七轴或互连构件354和输入构件12连接。第二离合器328可 选择性地接合以将第一轴或互连构件342和第二轴或互连构件344与第八轴或互连构件 356和输出构件322连接。第三离合器330可选择性地接合以将第一轴或互连构件342和 第二轴或互连构件344与第七轴或互连构件354和输入构件312连接。第一制动器332可 选择性地接合以将第六轴或互连构件352与固定元件或变速器壳体336连接，以限制构件 352相对于变速器壳体336旋转。第二制动器334可选择性地接合以将第三轴或互连构件 346与固定元件或变速器壳体336连接，以限制构件346相对于变速器壳体336旋转。现在参考图12和13，将描述六速变速器300的实施例的操作。应当理解的是，变 速器300能够将扭矩以至少六个前进速度或扭矩比和至少一个倒档速度或扭矩比从输入 轴或构件312传输给输出轴或构件322。每个前进和倒档速度或扭矩比通过接合扭矩传递 机构(即，第一离合器326、第二离合器328、第三离合器330、第一制动器332和第二制动 器334)中的一个或多个而获得，如下文阐述的那样。图13是示出了被起用或接合以实现 各种档位状态的扭矩传递机构的各种组合的真值表。框中的“X”指的是具体离合器或制动 器被接合以实现期望档位状态。也示出各种档位状态的实际数值传动比，但是应当理解的 是，这些数值仅仅是示例性的且它们可以在大的范围内调节以适合变速器300的各种应用 和操作标准。可使用本发明的实施例获得的传动比的示例也在图13示出。当然，取决于选 择的齿轮直径、齿轮齿数和齿轮配置，可实现其它传动比。为了建立倒档，接合或起用第三离合器330和第一制动器332。第三离合器330将 第一轴或互连构件342和第二轴或互连构件344与第七轴或互连构件354和输入构件312 连接。第一制动器332将第六轴或互连构件352与固定元件或变速器壳体336连接，以限 制构件352相对于变速器壳体336旋转。类似地，通过离合器和制动器接合的不同组合实 现六个前进比，如图13所示。应当理解的是，六速变速器300的操作和档位状态的前述阐述假设，首先，在给定 档位状态未具体提及的所有离合器均无效或脱离，其次，在至少相邻档位状态之间的换档 (即，改变档位状态)期间，在两个档位状态均接合或起用的离合器将保持接合或起用。本发明的说明本质上仅仅是示例性的且不偏离本发明实质的变型意在包括在本 发明的范围内。这种变型被认为不偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种变速器，包括输入构件；输出构件；各具有第一、第二和第三构件的第一、第二和第三行星齿轮组，其中，所述输入构件和 所述输出构件均与所述第一、第二和第三行星齿轮组中的至少一个互连；第一互连构件，所述第一互连构件将所述第一行星齿轮组的所述第二构件与所述第二 行星齿轮组的所述第一构件和所述第三行星齿轮组的所述第一构件连续地互连；第二互连构件，所述第二互连构件将所述第一行星齿轮组的所述第三构件与所述第二 行星齿轮组的所述第二构件连续地互连；和五个扭矩传递机构，所述扭矩传递机构均可选择性地接合以将所述第一、第二和第三 行星齿轮组的第一、第二和第三构件中的至少一个与所述第一、第二、第三构件以及固定构 件中的至少另一个互连，且其中，所述扭矩传递机构以至少两个的组合形式选择性地接合，以在所述输入构件和 所述输出构件之间建立至少六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，其中，所述五个扭矩传递机构中的第一个可选择性 地接合以将所述第三行星齿轮组的第三构件和所述输入构件与所述第二行星齿轮组的第 三构件互连。
3.根据权利要求2所述的变速器，其中，所述五个扭矩传递机构中的第二个可选择性 地接合以将所述第三行星齿轮组的第三构件和所述输入构件与所述第一行星齿轮组的第 三构件和所述第二行星齿轮组的第二构件互连。
4.根据权利要求3所述的变速器，其中，所述五个扭矩传递机构中的第三个可选择性 地接合以将第二行星齿轮组的第三构件和所述第三行星齿轮组的第二构件和输出构件互 连。
5.根据权利要求4所述的变速器，其中，所述五个扭矩传递机构中的第四个可选择性 地接合以将所述第一行星齿轮组的第三构件和所述第二行星齿轮组的第二构件与所述固 定构件互连。
6.根据权利要求5所述的变速器，其中，所述五个扭矩传递机构中的第五个可选择性 地接合以将所述第一行星齿轮组的第一构件与所述固定构件互连。
7.根据权利要求1所述的变速器，其中，第一行星齿轮组的第一构件、第二行星齿轮组 的第三构件以及第三行星齿轮组的第三构件是太阳轮，第一行星齿轮组的第二构件、第二 行星齿轮组的第二构件和第三行星齿轮组的第二构件是行星架构件，第一行星齿轮组的第 三构件、第二行星齿轮组的第一构件以及第三行星齿轮组的第一构件是齿圈。
8.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述扭矩传递机构中的两个是制动器，用于将 所述第一、第二和第三构件中的多个连接到固定构件，所述扭矩传递机构中的三个是离合 器，用于将所述第一、第二和第三行星齿轮组的第一、第二和第三构件中的至少一个连接到 第一、第二和第三构件中的至少另一个。
9.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述输入构件与第三行星齿轮组的第三构件 连续地互连。
10.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述输出构件与第三行星齿轮组的第二构件连续地互连。
全文摘要
本发明涉及具有三个行星齿轮组的多速变速器。提供一种变速器，具有输入构件、输出构件、三个行星齿轮组、多个联接构件和多个扭矩传递装置。所述行星齿轮组中的每个包括第一、第二和第三构件。所述扭矩传递装置包括离合器和制动器。
文档编号F16H3/62GK101994790SQ201010247408
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月5日 优先权日2009年8月5日
发明者A·W·菲利普斯, C·E·凯里, J·B·博尔格森, J·M·哈特, S·H·维特科普 申请人:通用汽车环球科技运作公司