专利名称：具有三个制动器和四个离合器的多速行星变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有七个扭矩传递机构和两个复合行星齿轮组的多速行星变速器。
背景技术：
机动车辆包括动力系统，动力系统包括发动机、多速变速器、以及差速器或最终传动件。多速变速器借助于允许发动机多次贯穿其扭矩范围操作来增加车辆总体操作范围。 在变速器中可获得的前进速度比的数量决定发动机扭矩范围重复的次数。早期自动变速器具有两个速度范围。这严重地限制了车辆的总体速度范围，从而需要能够产生宽的速度和扭矩范围的相对大的发动机。这导致发动机在巡航期间以最有效点之外的特定燃料消耗点操作。因而，手动换档(副轴变速器)是最普遍的。随着三速和四速自动变速器的出现，自动换档(行星齿轮)变速器随着机动车辆的流行而日益流行。这些变速器改进了车辆的操作性能和燃料经济性。增加数量的速度比减小了各个比之间的级尺寸，从而借助于使得在正常车辆加速下以操作者大致感觉不到的方式互换所述比而改进变速器的换档质量。具有4个以上速度比的多速变速器相对于三速和四速变速器在加速和燃料经济性方面提供进一步的改进。然而，这种变速器的增加的复杂性、尺寸和成本是可能限制其在一些应用中使用的竞争因素。
发明内容
提供一种能够以相对低的内容物和相对紧凑的布局建立高达十四个前进速度比的多速变速器，尤其是与提供相同数量的前进速度比的副轴设计相比。变速器包括输入构件、输出构件和固定构件(如，变速器壳体)。变速器还包括第一和第二复合行星齿轮组。第一复合行星齿轮组具有第一、第二、第三、第四和第五构件。第二复合行星齿轮组具有第一、 第二、第三和第四构件。在以这种方式参考复合行星齿轮组的构件时，所述构件可以以任何顺序(例如，从上到下，从下到上，等)计数为“第一”至“第四”或“第一”至“第五”。行星齿轮组的构件是太阳轮构件、齿圈构件和行星架构件。第二复合行星齿轮组的第一构件与输出构件连续地连接以便共同旋转。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二构件连续地连接以便共同旋转。如本文使用的，“共同旋转”指的是以相同速度(即，没有相对旋转)旋转。如本文使用的，“传动比”是输出构件的扭矩与输入构件的扭矩的比率，而“速度比”是输入构件的速度与输出构件的速度的比率。变速器具有七个扭矩传递机构，包括三个固定式离合器(S卩，制动器)和四个旋转式离合器，所述扭矩传递机构能选择性地接合，以将第一和第二复合行星齿轮组的相应构件与输入构件、固定构件或第二复合行星齿轮组的相应构件互连。所述七个扭矩传递机构能以不同的组合接合以在输入构件和输出构件之间建立倒档速度比和高达十四个前进速度比。扭矩传递机构中的不同扭矩传递机构可以是摩擦离合器、同步器、带式离合器、可选择性接合单向离合器、爪式离合器或其它类型的离合器。输入构件分别经由所述七个扭矩传递机构中的第一和第二扭矩传递机构的接合选择性地连接到第一复合行星齿轮组的第二和第三构件。第一复合行星齿轮组的第四和第五构件分别经由所述七个扭矩传递机构中的第三和第四扭矩传递机构的接合与固定构件选择性地固接。输入构件经由所述七个扭矩传递机构中的第五扭矩传递机构的接合与第二行星齿轮组的第三构件选择性地连接以便共同旋转。第二行星齿轮组的第二构件经由所述七个扭矩传递机构中的第六扭矩传递机构的接合与第二行星齿轮组的第三构件选择性地连接以便共同旋转。第二行星齿轮组的第四构件经由所述七个扭矩传递机构中的第七扭矩传递机构的接合与固定构件固接。第一、第二和第三扭矩传递机构能彼此轴向相邻地定位，在它们之间没有行星齿轮组构件和其它扭矩传递机构。这使得变速器复杂性最小化且简化扭矩传递机构的液压供给，从而可能减少所需泵容量。方案1. 一种多速变速器，包括 输入构件；
输出构件； 固定构件；
第一和第二复合行星齿轮组；其中，第一复合行星齿轮组具有第一、第二、第三、第四和第五构件；其中，第二复合行星齿轮组具有第一、第二、第三和第四构件；其中，行星齿轮组的构件是太阳轮构件、齿圈构件和行星架构件；其中，第二复合行星齿轮组的第一构件与输出构件连续地连接以便共同旋转；
互连构件，所述互连构件将第一复合行星齿轮组的第一构件与第二复合行星齿轮组的第二构件连续地连接以便共同旋转；以及
七个扭矩传递机构，包括三个制动器和四个旋转式离合器；其中，所述七个扭矩传递机构中每一个都能选择性地接合，以将第一和第二复合行星齿轮组的相应构件与输入构件、 固定构件或第二复合行星齿轮组的相应构件互连，所述七个扭矩传递机构能以不同的组合接合以在输入构件和输出构件之间建立倒档速度比和高达十四个前进速度比。方案2.根据方案1所述的多速变速器，其中，输入构件分别经由所述七个扭矩传递机构中的第一和第二扭矩传递机构的接合选择性地连接到第一复合行星齿轮组的第二和第三构件。方案3.根据方案2所述的多速变速器，其中，第一和第二扭矩传递机构彼此轴向相邻地定位，在它们之间没有行星齿轮组构件和其它扭矩传递机构。方案4.根据方案1所述的多速变速器，其中，第一复合行星齿轮组的第四和第五构件分别经由所述七个扭矩传递机构中的第三和第四扭矩传递机构的接合与固定构件选择性地固接。方案5.根据方案4所述的多速变速器，其中，输入构件分别经由所述七个扭矩传递机构中的第一和第二扭矩传递机构的接合选择性地连接到第一复合行星齿轮组的第二和第三构件；且其中，第一、第二和第三扭矩传递机构彼此轴向相邻地定位，在它们之间没有行星齿轮组构件和其它扭矩传递机构。方案6.根据方案1所述的多速变速器，其中，输入构件经由所述七个扭矩传递机构中的第五扭矩传递机构的接合与第二复合行星齿轮组的第三构件选择性地连接以便共同旋转。方案7.根据方案1所述的多速变速器，其中，第二复合行星齿轮组的第二构件经由所述七个扭矩传递机构中的第六扭矩传递机构的接合与第二行星齿轮组的第三构件选择性地连接以便共同旋转。方案8.根据方案1所述的多速变速器，其中，第二复合行星齿轮组的第四构件经由所述七个扭矩传递机构中的第七扭矩传递机构的接合与固定构件固接。方案9.根据方案1所述的多速变速器，其中，所述三个制动器是带式制动器，其能选择性地接合以将复合行星齿轮组的不同相应构件与固定构件连接。方案10.根据方案1所述的多速变速器，其中，第一复合行星齿轮组的第一、第二、第三、第四和第五构件分别是第一行星架构件、第一太阳轮构件、第二太阳轮构件、第一齿圈构件和第二齿圈构件；其中，第一行星架构件旋转地支撑阶梯状小齿轮，所述小齿轮具有较小直径部分且具有较大直径部分，所述较小直径部分与第一齿圈构件和第二太阳轮构件啮合，所述较大直径部分与第一太阳轮构件和第二齿圈构件啮合；
其中，第二复合行星齿轮组的第一、第二、第三和第四构件分别是第二行星架构件、第三齿圈构件、第三太阳轮构件和第四齿圈构件；其中，第二行星架构件旋转地支撑第三和第四组小齿轮；其中，第三组小齿轮与第三齿圈构件和第三太阳轮构件啮合；且其中，第四组小齿轮与第三组小齿轮和第四齿圈构件啮合。方案11.根据方案1所述的多速变速器，其中，输入构件经由所述七个扭矩传递机构中的第一扭矩传递机构的接合选择性地连接到第一复合行星齿轮组的第二构件；
其中，输入构件经由所述七个扭矩传递机构中的第二扭矩传递机构的接合选择性地连接到第一复合行星齿轮组的第三构件；
其中，第一复合行星齿轮组的第四构件经由所述七个扭矩传递机构中的第三扭矩传递机构的接合与固定构件选择性地固接；
其中，第一复合行星齿轮组的第五构件经由所述七个扭矩传递机构中的第四扭矩传递机构的接合与固定构件选择性地固接；
其中，输入构件经由所述七个扭矩传递机构中的第五扭矩传递机构的接合与第二复合行星齿轮组的第三构件选择性地连接以便共同旋转；
其中，第二复合行星齿轮组的第二构件经由所述七个扭矩传递机构中的第六扭矩传递机构的接合与第二行星齿轮组的第三构件选择性地连接以便共同旋转；以及
其中，第二复合行星齿轮组的第四构件经由所述七个扭矩传递机构中的第七扭矩传递机构的接合与固定构件固接。方案12.根据方案11所述的多速变速器，其中，仅在接合第三、第四和第五扭矩传递机构时，所述高达十四个前进速度比中的一个仅由第二复合行星齿轮组确定。方案13.根据方案11所述的多速变速器，其中，在接合第七扭矩传递机构且接合第一和第二扭矩传递机构中的任一个以及第三和第四扭矩传递机构中的一个或者接合第一和第二扭矩传递机构两者时，所述高达十四个前进速度比中的一个通过从第一复合行星齿轮组到第二复合行星齿轮组的扭矩流建立。方案14.根据方案11所述的多速变速器，其中，在接合第六扭矩传递机构且接合第一和第二扭矩传递机构中的任一个以及第三和第四扭矩传递机构中的一个或者接合第一和第二扭矩传递机构两者时，所述高达十四个前进速度比中的一个仅由第一复合行星齿轮组建立。方案15.根据方案11所述的多速变速器，其中，在接合第五扭矩传递机构且接合第一和第二扭矩传递机构中的任一个以及第三和第四扭矩传递机构中的一个或者接合第一和第二扭矩传递机构两者时，所述高达十四个前进速度比中的一个用第二复合行星齿轮组处的旋转速度总和建立。方案16. —种多速变速器，包括 输入构件；
输出构件； 固定构件；
第一和第二复合行星齿轮组；其中，第一复合行星齿轮组具有第一、第二、第三、第四和第五构件；其中，第二复合行星齿轮组具有第一、第二、第三和第四构件；其中，第一复合行星齿轮组的第一、第二、第三、第四和第五构件分别是第一行星架构件、第一太阳轮构件、第二太阳轮构件、第一齿圈构件和第二齿圈构件；其中，第一行星架构件旋转地支撑阶梯状小齿轮，所述小齿轮具有较小直径部分和较大直径部分，所述较小直径部分与第一齿圈构件和第二太阳轮构件啮合，所述较大直径部分与第一太阳轮构件和第二齿圈构件啮合；
其中，第二复合行星齿轮组的第一、第二、第三和第四构件分别是第二行星架构件、第三齿圈构件、第三太阳轮构件和第四齿圈构件；其中，第二行星架构件旋转地支撑第三和第四组小齿轮；其中，第三组小齿轮与第三齿圈构件和第三太阳轮构件啮合；且其中，第四组小齿轮与第三组小齿轮和第四齿圈构件啮合；其中，第二复合行星齿轮组的第二行星架构件与输出构件连续地连接以便共同旋转；
互连构件，所述互连构件将第一行星齿轮组的第一行星架构件与第二行星齿轮组的第三齿圈构件连续地连接以便共同旋转； 能选择性接合的七个扭矩传递机构；
其中，输入构件经由所述七个扭矩传递机构中的第一扭矩传递机构的接合选择性地连接到第一复合行星齿轮组的第一太阳轮构件；
其中，输入构件经由所述七个扭矩传递机构中的第二扭矩传递机构的接合选择性地连接到第一复合行星齿轮组的第二太阳轮构件；
其中，第一复合行星齿轮组的第一齿圈构件经由所述七个扭矩传递机构中的第三扭矩传递机构的接合与固定构件选择性地固接；
其中，第一复合行星齿轮组的第二齿圈构件经由所述七个扭矩传递机构中的第四扭矩传递机构的接合与固定构件选择性地固接；
其中，输入构件经由所述七个扭矩传递机构中的第五扭矩传递机构的接合与第二复合行星齿轮组的第三太阳轮构件选择性地连接以便共同旋转；其中，第二复合行星齿轮组的第三齿圈构件经由所述七个扭矩传递机构中的第六扭矩传递机构的接合与第二复合行星齿轮组的第三太阳轮构件选择性地连接以便共同旋转；以及
其中，第二复合行星齿轮组的第四齿圈构件经由所述七个扭矩传递机构中的第七扭矩传递机构的接合与固定构件固接，所述七个扭矩传递机构能以不同的组合接合以在输入构件和输出构件之间建立倒档速度比和高达十四个前进速度比。本发明的上述特征和优势、以及其它特征和优势从用于实施本发明的最佳模式的以下详细说明结合附图显而易见。
图1是具有多速行星变速器的动力系统的杆图形式的示意图；和图2是描绘图1所示的变速器的一些操作特性的真值表。
具体实施例方式参考附图，其中，相同的附图标记指代相同的部件，图1示出了动力系统10，动力系统10包括发动机12 (标记为E)、行星变速器14和最终传动机构16 (标记为FD)。发动机12可以由各种燃料提供动力以改进具体应用的效率和燃料经济性。这种燃料可以包括例如汽油、柴油、乙醇、二甲醚等。行星变速器14包括与发动机12的输出构件(例如，曲轴) 连续地连接的输入构件17，任选地通过变矩器。行星变速器14还包括行星齿轮装置18、和与最终传动机构16连续地连接以便提供推进功率给车辆车轮的输出构件19。行星齿轮装置18包括两个复合行星齿轮组第一复合行星齿轮组20和第二复合行星齿轮组30。第一复合行星齿轮组20包括两个太阳轮构件22、23 ；两个齿圈构件M、25 ； 以及行星架构件26，行星架构件沈可旋转地支撑阶梯状小齿轮27，其具有与齿圈构件M 和太阳轮构件22啮合的较小直径部分观以及与太阳轮构件23和齿圈构件25啮合的较大直径部分四。行星架构件沈称为第一复合行星齿轮组20的第一构件。太阳轮构件23和太阳轮构件22分别称为第一复合行星齿轮组20的第二和第三构件。齿圈构件M和齿圈构件25分别称为第一复合行星齿轮组20的第四和第五构件。第二复合行星齿轮组30包括太阳轮构件32、两个齿圈构件34、35、以及可旋转地支撑第一和第二组小齿轮37、38的行星架构件36。第一组小齿轮37与太阳轮构件32且与齿圈构件34以及与第二组小齿轮38啮合。小齿轮38与齿圈构件35啮合。行星架构件 36通过互连构件70与齿圈构件34连续地连接以便共同旋转。互连构件70可以是一个部件或多个一体形成的部件。行星架构件36称为复合行星齿轮组30的第一构件。齿圈构件 34称为复合行星齿轮组30的第二构件。太阳轮构件32称为复合行星齿轮组30的第三构件。齿圈构件35称为复合行星齿轮组30的第四构件。变速器14还包括七个扭矩传递机构第一扭矩传递机构Cl、第二扭矩传递机构 C2、第三扭矩传递机构C3、第四扭矩传递机构C4、第五扭矩传递机构C5、第六扭矩传递机构 C6和第七扭矩传递机构C7。扭矩传递机构Cl、C2、C5和C6是旋转式离合器。扭矩传递机构C3、C4和C7是固定式离合器，也称为制动器，其将复合行星齿轮组20、30的构件与固定构件40 (例如，变速器壳体)固接。在图1中仅示出变速器14在由输入构件17建立的旋转轴线上方的部分。行星齿轮组20、30以及Cl、C2、C3、C4、C5、C6和C7在输入构件17的
下部(未示出)大致对称。在图1中可以看出，输入构件17不与任何齿轮构件连续地连接以便一起旋转。输出构件19与行星架构件36连续地连接以便共同旋转。行星架构件沈是复合行星齿轮组 20的与复合行星齿轮组30的任何齿轮构件(即，与齿圈构件34)连续地连接以便共同旋转的唯一构件。第一扭矩传递机构Cl (也称为离合器Cl)能选择性地接合以将输入构件17与太阳轮构件23连接以便共同旋转。第二扭矩传递机构C2 (也称为离合器C2)能选择性地接合以将输入构件17与太阳轮构件22连接以便共同旋转。第三扭矩传递机构C3(也称为制动器C3)能选择性地接合以将齿圈构件M与固定构件40固接。第四扭矩传递机构C4 (也称为制动器C4)能选择性地接合以将齿圈构件25与固定构件40固接。第五扭矩传递机构 C5 (也称为离合器C5)能选择性地接合以将输入构件17与太阳轮构件32连接以便共同旋转。第六扭矩传递机构C6 (也称为离合器C6)能选择性地接合以将齿圈构件34与太阳轮构件32连接以便共同旋转(且也经由互连构件70将行星架构件沈与太阳轮构件32连接以便共同旋转)。第七扭矩传递机构C7 (也称为制动器C7)能选择性地接合以将齿圈构件 35与固定构件40固接。制动器C3、C4和C7可以是带式制动器，其较简单且没有与摩擦片式制动器有关的旋转损失。在其它实施例中，扭矩传递机构可以是其它不同类型的制动器和离合器。在图1中可见，离合器Cl和C2以及制动器C3彼此轴向相邻地定位，在离合器Cl 和C2以及制动器C3之间没有其它离合器或制动器且没有行星齿轮组20、30的构件。以这种方式将离合器Cl和C2以及制动器C3彼此相邻地定位允许液压流体通过大部分相同的供给通道流到离合器Cl和C2以及制动器C3。简化液压供给通道且减少供给通道的总体长度简化了变速器14的制造且可允许更小的泵用于液压系统。如图2的真值表所示，扭矩传递机构Cl、C2、C3、C4、C5、C6和C7能以三个组合的形式选择性地接合以提供高达十四个前进速度比且以两个组合的形式选择性地接合以提供倒档速度比(列举为档位状态)。与速度比相对应的数值传动比在图2中列出。传动比是输出构件19的扭矩与输入构件17的扭矩的比率。图2中所述的数值传动比来自于以下齿轮齿数对于第一复合行星齿轮组20，其提供在行星架构件26停止的情况下(仅仅为了计算目的)，齿圈构件M与太阳轮构件22 的传动比是-1. 83 ；在行星架构件沈停止的情况下(仅仅为了计算目的)，齿圈构件25与太阳轮构件23的传动比是-3. 87 ；在行星架构件沈停止的情况下(仅仅为了计算目的)，齿圈构件；34与太阳轮构件32的传动比是-2. 2 ；在行星架构件36停止的情况下(仅仅为了计算目的)，齿圈构件35与太阳轮构件32的传动比是3. 9。因而，存在十三个减速传动速度比(1st至13th)、直接传动(14th)。在上文列举的传动比的情况下，获得图2中列举的比级。在图2中可以看出，比级在前进速度比中相对均勻，从而获得平滑换档感觉和增加的燃料效率，因为在每个速度比中，发动机12仅需要在窄的速度范围内操作。可以选择其它齿轮齿数和相应传动比来实现有利于具体变速器应用的速度比和比级。变速器设计领域普通技术人员将理解如何选择期望齿数。
为了建立倒档速度比，离合器C5和制动器C7接合。扭矩从输入构件17通过接合的离合器C5且沿中间轴50传送到太阳轮构件32，且通过第二复合行星齿轮组30到达行星架构件36和输出构件19。输出构件19以与输入构件17相反的方向旋转。为了建立第一速度比，离合器Cl以及制动器C4和C7接合。扭矩从输入构件17 通过复合行星齿轮组20沿互连构件70传送到复合行星齿轮组30，到行星架构件36和输出构件19。因而，通过第一和第二复合行星齿轮组20、30两者的传动比均影响输入构件17 和输出构件19之间的速度比。输入构件17和输出构件19以相同方向旋转，如所有前进速度比中那样。在第二前进速度比中，离合器C2以及制动器C3和C7接合。扭矩从输入构件17 通过复合行星齿轮组20沿互连构件70传送到复合行星齿轮组30，到行星架构件36和输出构件19。因而，通过第一和第二复合行星齿轮组20、30两者的传动比均影响输入构件17 和输出构件19之间的速度比。从第一前进速度比到第二前进速度比的换档是双过渡换档， 因为在第二前进速度比中接合与第一前进速度比中不同的两个扭矩传递机构。在第三前进速度比中，离合器Cl和C6以及制动器C3接合。由于离合器C6将齿圈构件；34与太阳轮构件32连接以便共同旋转，因而复合行星齿轮组30的所有部件统一地旋转，且第二复合行星齿轮组30的齿数或传动比对输出构件19的速度没有影响。因而，仅通过第一复合行星齿轮组20的传动比影响输入构件17和输出构件19之间的速度比。从第二前进速度比到第三前进速度比的换档是双过渡换档，因为在第三前进速度比中接合与第二前进速度比中不同的两个扭矩传递机构。在第四前进速度比中，离合器C2以及制动器C4和C7接合。扭矩从输入构件17 通过复合行星齿轮组20沿互连构件70传送到复合行星齿轮组30，到行星架构件36和输出构件19。因而，通过第一和第二复合行星齿轮组20、30两者的传动比均影响输入构件17 和输出构件19之间的速度比。从第三前进速度比到第四前进速度比的换档是三过渡换档， 因为在第四前进速度比中接合的所有扭矩传递机构与第三前进速度比中接合的扭矩传递机构都不同。在第五前进速度比中，离合器Cl和C6以及制动器C4接合。扭矩从输入构件17 通过第一复合行星齿轮组20沿互连构件70传送到第二复合行星齿轮组30，到行星架构件 36和输出构件19。由于离合器C6将齿圈构件34与太阳轮构件32连接以便共同旋转，因而复合行星齿轮组30的所有部件统一地旋转，且第二复合行星齿轮组30的齿数或传动比对输出构件19的速度没有影响。因而，仅通过第一复合行星齿轮组20的传动比影响输入构件17和输出构件19之间的速度比。从第四前进速度比到第五前进速度比的换档是双过渡换档，因为在第五前进速度比中接合与第四前进速度比中不同的两个扭矩传递机构。在第六前进速度比中，离合器C5以及制动器C3和C4接合。由于复合行星齿轮组 20的两个齿轮构件都被固接，因而整个行星齿轮组20固定，且仅行星齿轮组30有效地影响速度比。因为行星架构件沈固定，因而齿圈构件34固定。扭矩从输入构件17传送到中间轴50，如倒档速度比中那样，且经由阶梯状齿圈34通过复合行星齿轮组30传送到行星架构件36和输出构件19。由于制动器C3和C4而不是离合器Cl和C6接合，因而，通过第一复合行星齿轮组20建立与第五前进速度比不同的速度比。从第五前进速度比到第六前进速度比的换档是双过渡换档，因为在第六前进速度比中接合与第五前进速度比中不同的两个扭矩传递机构。在第七前进速度比中，离合器C2和C6以及制动器C3接合。扭矩从输入构件17 通过第一复合行星齿轮组20沿互连构件70传送到第二复合行星齿轮组30，到行星架构件 36和输出构件19。由于离合器C6将齿圈构件34与太阳轮构件32连接以便共同旋转，因而复合行星齿轮组30的所有部件统一地旋转，且第二复合行星齿轮组30的齿数或传动比对输出构件19的速度没有影响。因而，仅通过第一复合行星齿轮组20的传动比影响输入构件17和输出构件19之间的速度比。从第六前进速度比到第七前进速度比的换档是双过渡换档，因为在第七前进速度比中接合的扭矩传递机构中的两个与第六前进速度比中接合的扭矩传递机构不同。在第八前进速度比中，离合器Cl和C2以及制动器C7接合。扭矩从输入构件17 通过复合行星齿轮组20沿互连构件70传送到复合行星齿轮组30的齿圈构件34。扭矩还从输入构件17沿中间构件50传送到太阳轮构件32。虽然功率流经第一复合行星齿轮组 20两者，但是仅第二复合行星齿轮组30的扭矩比影响输入构件17和输出构件19之间的速度比。由于制动器C3和制动器C4都不接合，因而，行星齿轮组20的比对输入构件17和输出构件19之间的速度比没有影响。第二复合行星齿轮组30的扭矩输入在齿圈构件34和太阳轮构件32两者处。由于离合器Cl和制动器C7而不是制动器C3和离合器C6接合，因而，通过第一复合行星齿轮组20建立与第七前进速度比不同的速度比。从第七前进速度比到第八前进速度比的换档是双过渡换档。在第九前进速度比中，离合器Cl和C5以及制动器C3接合。扭矩从输入构件17 通过第一复合行星齿轮组20沿互连构件70传送到第二复合行星齿轮组30的齿圈构件34。 扭矩还从输入构件17沿中间构件50传送到太阳轮构件32。因而，在齿圈构件34处的扭矩和太阳轮构件32处的扭矩被求和通过第二复合行星齿轮组30到达输出构件19。因而，通过第一复合行星齿轮组20和第二复合行星齿轮组30两者的传动比均影响输入构件17和输出构件19之间的速度比，其中，扭矩在齿圈构件34和太阳轮构件32两者处输入第二复合行星齿轮组30。由于离合器C5和制动器C3而不是离合器C2和制动器C7接合，因而，通过第一复合行星齿轮组20建立与第八前进速度比不同的速度比。从第八前进速度比到第九前进速度比的换档是双过渡换档。第十前进速度比通过接合离合器Cl和C5以及制动器C4而建立。扭矩从输入构件17通过第一复合行星齿轮组20沿互连构件70传送到第二复合行星齿轮组30的齿圈构件34。扭矩还从输入构件17沿中间构件50传送到太阳轮构件32。因而，在齿圈构件34 处的扭矩和太阳轮构件32处的扭矩被求和通过第二复合行星齿轮组30到达输出构件19。 因而，通过第一复合行星齿轮组20和第二复合行星齿轮组30两者的传动比均影响输入构件17和输出构件19之间的速度比，其中，扭矩在齿圈构件34和太阳轮构件32两者处输入第二复合行星齿轮组30。从第九前进速度比到第十前进速度比的换档是单过渡换档。在第十一前进速度比中，离合器C2和C6以及制动器C4接合。扭矩从输入构件17 通过第一复合行星齿轮组20沿互连构件70传送到第二复合行星齿轮组30，到行星架构件 36和输出构件19。由于离合器C6将齿圈构件34与太阳轮构件32连接以便共同旋转，因而复合行星齿轮组30的所有部件统一地旋转，且第二复合行星齿轮组30的齿数或传动比对输出构件19的速度没有影响。因而，仅通过第一复合行星齿轮组20的传动比影响输入构件17和输出构件19之间的速度比。从第十前进速度比到第十一前进速度比的换档是双过渡换档。在第十二前进速度比中，离合器C2和C5以及制动器C3接合。扭矩从输入构件17 通过复合行星齿轮组20沿互连构件70传送到复合行星齿轮组30的齿圈构件34。扭矩还从输入构件17沿中间构件50传送到太阳轮构件32。因而，在齿圈构件34处的扭矩和太阳轮构件32处的扭矩被求和通过复合行星齿轮组30到达输出构件19。因而，通过第一复合行星齿轮组20和第二复合行星齿轮组30两者的传动比均影响输入构件17和输出构件19 之间的速度比，其中，扭矩在齿圈构件34和太阳轮构件32两者处输入第二复合行星齿轮组 30。从第十一前进速度比到第十二前进速度比的换档是双过渡换档。在第十三前进速度比中，离合器C2和C6以及制动器C4接合。扭矩从输入构件17 通过复合行星齿轮组20沿互连构件70传送到复合行星齿轮组30的齿圈构件34。扭矩还从输入构件17沿中间构件50传送到太阳轮构件32。因而，在齿圈构件34处的扭矩和太阳轮构件32处的扭矩被求和通过复合行星齿轮组30到达输出构件19。因而，通过第一复合行星齿轮组20和第二复合行星齿轮组30两者的传动比均影响输入构件17和输出构件19 之间的速度比，其中，扭矩在齿圈构件34和太阳轮构件32两者处输入第二复合行星齿轮组 30。从第十二前进速度比到第十三前进速度比的换档是单过渡换档。在第十四前进速度比中，离合器C5和C6中的任一个以及离合器Cl和C2接合。第十四前进速度比是直接传动比(即，输入构件17的速度与输出构件19的速度相同)，复合行星齿轮组20、30的比率没有影响。在图2中，离合器C5和C6的接合由带括号X作为替代表示。由于离合器Cl和C2两者均接合，因而，输入构件17的速度传输给太阳轮构件22和 23两者。由于制动器C3和制动器C4都不接合，因而行星齿轮组20的传动比对输入构件17 和输出构件19之间的速度比没有影响。输入构件17的速度通过离合器C5的接合或者通过离合器C6的接合沿互连构件70提供给齿圈构件34且提供给太阳轮构件32。这使得行星齿轮组30的所有部件以相同速度(输入构件17的速度)旋转。因而，行星齿轮组20、30 的所有部件以相同速度旋转，且输出构件19的速度与输入构件17的速度相同。从第十三前进速度比到第十四前进速度比的换档是单过渡换档或双过渡换档。如上所述，通过以不同的组合接合扭矩传递机构C1、C2、C3、C4、C5、C6和C7，存在十四个可用前进速度比和一个倒档速度比。前进速度比可以根据其建立变速器14的四种不同操作模式中的一种而分组。第一操作模式，其中，第一复合行星齿轮组20对输入构件 17和输出构件19之间的数值速度比没有影响，通过上述第六前进速度比的扭矩传递机构接合而建立。由于第一复合行星齿轮组20的所有部件以相同速度旋转，因而仅通过第二复合行星齿轮组30的传动比影响第一前进速度比。第二操作模式，其中，所有扭矩在流经第二复合行星齿轮组30之前都流经第一复合行星齿轮组20，通过上述第一、第二、第四、第八和第九前进速度比的扭矩传递机构接合而建立。在第二操作模式的这些速度比中，扭矩在仅一个输入(齿圈构件34)处从第一复合行星齿轮组20提供给第二复合行星齿轮组30。第三操作模式，其中，仅通过第一复合行星齿轮组20的传动比影响输入构件17 和输出构件19之间的速度比，通过上述两个替代第十四前进速度比中的一个以及第三、第五、第七、第十一前进速度比的扭矩传递机构接合而建立。在第三操作模式中，由于离合器C6的接合，第二复合行星齿轮组30的所有部件以相同速度旋转，因而第二复合行星齿轮组的传动比对输入构件17和输出构件19之间的前进速度比没有影响。第四操作模式，其中，扭矩沿两个不同流动路径流到第二复合行星齿轮组30，通过上述两个替代第十四前进速度比中的一个以及第九、第十、第十二、第十三前进速度比的扭矩传递机构接合而建立。在第四操作模式中，扭矩在两个输入(齿圈构件34和太阳轮构件 32)处从第一复合行星齿轮组20提供给第二复合行星齿轮组30，且这些部件的速度被求和通过第二行星齿轮组30。虽然十四个前进速度比可用，但是由于第一至第十四前进速度比的数值速度比中的多个的值接近，因而变速器14可以任选地操作为六速变速器、七速变速器、八速变速器、 或总共少于十四个前进速度比的任何其它组合(例如，十二速变速器)。例如，为了将变速器 14操作为六速变速器，控制器中存储的算法可仅建立倒档速度比以及上述第四、第六、第九、第十二、第十三和第十四前进速度比作为第一、第二、第三、第四、第五和第六前进速度比，所述控制器控制用以控制到扭矩传递机构的液压流体流的阀。在这种六速变速器中，在得到的前进速度比之间(即，在上述第四和第六前进速度比之间)仅存在一个双过渡换档。为了将变速器14操作为七速变速器，可以使用上文针对六速变速器所述的六个前进速度比以及图2的第二前进速度比。在这种七速变速器中，仅在第二和第三前进速度比之间(即，在上述第四和第六前进速度比之间)存在一个双过渡换档。为了将变速器14操作为八速变速器，可以使用上文针对七速变速器所述的七个前进速度比以及图2的第五前进速度比。在这种八速变速器中，在第二和第三前进速度比之间(即，在上述第四和第五前进速度比之间)以及在第三和第四前进速度比之间(即，在图 2的第五和第六前进速度比之间)存在两个双过渡换档。为了将变速器14操作为十二速变速器，可以使用四个其它可能前进速度比中的任何三个以及针对八速变速器所述的八个前进速度比。要使用的速度比的选择基于对于动力系统10的具体应用来说最希望哪个比级。在这种十二速变速器中，将存在七个双过渡换档。变速器14还可以用少于六个前进速度比、用九个前进速度比、用十个前进速度比、用十一个前进速度比或用十三个前进速度比操作。动力系统10可以与混合动力车辆共用部件，且这种组合可以“电荷消耗模式”操作。为了本发明的目的，“电荷消耗模式”是这样的模式，其中车辆主要由电动马达/发电机提供动力，使得在车辆到达其目的地时蓄电池被耗尽或几乎耗尽。换句话说，在电荷消耗模式期间，发动机12仅仅操作至确保蓄电池在到达目的地之前不被耗尽所需要的程度。常规混合动力车辆以“电荷维持模式”操作，其中，如果蓄电池电荷水平下降到预定水平(例如， 25%)以下，那么发动机自动运行以给蓄电池重新充电。因而，通过以电荷消耗模式操作，混合动力车辆能够节省否则在常规混合动力车辆中保持25%蓄电池电荷水平要耗费的燃料中的一些或全部。应当理解的是，如果在到达目的地之后蓄电池能够通过插入到能量源而重新充电，那么混合动力车辆动力系统优选仅以电荷消耗模式操作。虽然已经详细描述了用于实施本发明的最佳模式，但是本发明所属领域技术人员将认识到在所附权利要求范围内的用于实践本发明的各种可选设计和实施例。
权利要求
1.一种多速变速器，包括输入构件；输出构件；固定构件；第一和第二复合行星齿轮组；其中，第一复合行星齿轮组具有第一、第二、第三、第四和第五构件；其中，第二复合行星齿轮组具有第一、第二、第三和第四构件；其中，行星齿轮组的构件是太阳轮构件、齿圈构件和行星架构件；其中，第二复合行星齿轮组的第一构件与输出构件连续地连接以便共同旋转；互连构件，所述互连构件将第一复合行星齿轮组的第一构件与第二复合行星齿轮组的第二构件连续地连接以便共同旋转；以及七个扭矩传递机构，包括三个制动器和四个旋转式离合器；其中，所述七个扭矩传递机构中每一个都能选择性地接合，以将第一和第二复合行星齿轮组的相应构件与输入构件、 固定构件或第二复合行星齿轮组的相应构件互连，所述七个扭矩传递机构能以不同的组合接合以在输入构件和输出构件之间建立倒档速度比和高达十四个前进速度比。
2.根据权利要求1所述的多速变速器，其中，输入构件分别经由所述七个扭矩传递机构中的第一和第二扭矩传递机构的接合选择性地连接到第一复合行星齿轮组的第二和第三构件。
3.根据权利要求2所述的多速变速器，其中，第一和第二扭矩传递机构彼此轴向相邻地定位，在它们之间没有行星齿轮组构件和其它扭矩传递机构。
4.根据权利要求1所述的多速变速器，其中，第一复合行星齿轮组的第四和第五构件分别经由所述七个扭矩传递机构中的第三和第四扭矩传递机构的接合与固定构件选择性地固接。
5.根据权利要求4所述的多速变速器，其中，输入构件分别经由所述七个扭矩传递机构中的第一和第二扭矩传递机构的接合选择性地连接到第一复合行星齿轮组的第二和第三构件；且其中，第一、第二和第三扭矩传递机构彼此轴向相邻地定位，在它们之间没有行星齿轮组构件和其它扭矩传递机构。
6.根据权利要求1所述的多速变速器，其中，输入构件经由所述七个扭矩传递机构中的第五扭矩传递机构的接合与第二复合行星齿轮组的第三构件选择性地连接以便共同旋转。
7.根据权利要求1所述的多速变速器，其中，第二复合行星齿轮组的第二构件经由所述七个扭矩传递机构中的第六扭矩传递机构的接合与第二行星齿轮组的第三构件选择性地连接以便共同旋转。
8.根据权利要求1所述的多速变速器，其中，第二复合行星齿轮组的第四构件经由所述七个扭矩传递机构中的第七扭矩传递机构的接合与固定构件固接。
9.根据权利要求1所述的多速变速器，其中，所述三个制动器是带式制动器，其能选择性地接合以将复合行星齿轮组的不同相应构件与固定构件连接。
10.一种多速变速器，包括输入构件；输出构件；固定构件；第一和第二复合行星齿轮组；其中，第一复合行星齿轮组具有第一、第二、第三、第四和第五构件；其中，第二复合行星齿轮组具有第一、第二、第三和第四构件；其中，第一复合行星齿轮组的第一、第二、第三、第四和第五构件分别是第一行星架构件、第一太阳轮构件、第二太阳轮构件、第一齿圈构件和第二齿圈构件；其中，第一行星架构件旋转地支撑阶梯状小齿轮，所述小齿轮具有较小直径部分和较大直径部分，所述较小直径部分与第一齿圈构件和第二太阳轮构件啮合，所述较大直径部分与第一太阳轮构件和第二齿圈构件啮合；其中，第二复合行星齿轮组的第一、第二、第三和第四构件分别是第二行星架构件、第三齿圈构件、第三太阳轮构件和第四齿圈构件；其中，第二行星架构件旋转地支撑第三和第四组小齿轮；其中，第三组小齿轮与第三齿圈构件和第三太阳轮构件啮合；且其中，第四组小齿轮与第三组小齿轮和第四齿圈构件啮合；其中，第二复合行星齿轮组的第二行星架构件与输出构件连续地连接以便共同旋转；互连构件，所述互连构件将第一行星齿轮组的第一行星架构件与第二行星齿轮组的第三齿圈构件连续地连接以便共同旋转； 能选择性接合的七个扭矩传递机构；其中，输入构件经由所述七个扭矩传递机构中的第一扭矩传递机构的接合选择性地连接到第一复合行星齿轮组的第一太阳轮构件；其中，输入构件经由所述七个扭矩传递机构中的第二扭矩传递机构的接合选择性地连接到第一复合行星齿轮组的第二太阳轮构件；其中，第一复合行星齿轮组的第一齿圈构件经由所述七个扭矩传递机构中的第三扭矩传递机构的接合与固定构件选择性地固接；其中，第一复合行星齿轮组的第二齿圈构件经由所述七个扭矩传递机构中的第四扭矩传递机构的接合与固定构件选择性地固接；其中，输入构件经由所述七个扭矩传递机构中的第五扭矩传递机构的接合与第二复合行星齿轮组的第三太阳轮构件选择性地连接以便共同旋转；其中，第二复合行星齿轮组的第三齿圈构件经由所述七个扭矩传递机构中的第六扭矩传递机构的接合与第二复合行星齿轮组的第三太阳轮构件选择性地连接以便共同旋转；以及其中，第二复合行星齿轮组的第四齿圈构件经由所述七个扭矩传递机构中的第七扭矩传递机构的接合与固定构件固接，所述七个扭矩传递机构能以不同的组合接合以在输入构件和输出构件之间建立倒档速度比和高达十四个前进速度比。
全文摘要
本发明涉及具有三个制动器和四个离合器的多速行星变速器。多速变速器包括输入构件、输出构件、固定构件、以及第一和第二复合行星齿轮组。第一复合行星齿轮组具有第一、第二、第三、第四和第五构件。第二复合行星齿轮组具有第一、第二、第三和第四构件。第二复合行星齿轮组的第一构件与输出构件连续地连接以便共同旋转。互连构件将第一复合行星齿轮组的第一构件与第二复合行星齿轮组的第二构件连续地连接以便共同旋转。变速器具有七个扭矩传递机构，包括三个制动器和四个旋转式离合器，其能接合以在输入构件和输出构件之间建立倒档速度比和高达十四个前进速度比。
文档编号F16H3/44GK102192286SQ20111005085
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月3日 优先权日2010年3月3日
发明者F. 克雷内夫 A., B. 萨拉曼德拉 K., 拉哈文 M., K. 阿斯塔谢夫 V. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司