多挡变速器的制作方法

专利名称：多挡变速器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及具有多个行星齿轮组以及多个扭矩传递装置的多挡变速器，且更具体地涉及具有九挡或更多挡、四个行星齿轮组以及多个扭矩传递装置的变速器。
背景技术：
该部分的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，并且可能构成或可能不构成现有技术。典型的多挡变速器使用摩擦离合器或制动器的组合、行星齿轮布置和固定互连件来实现多个传动比。行星齿轮组的数量和物理布置通常由封装、成本和期望的速度比来决定。此外，利用了附加部件(例如，电动马达)的混合动力系的发展增加了变速器的有效且紧凑的封装的重要性。虽然当前的变速器实现了其预期目的，但是对于具有改进的性能(尤其从效率、响应性和平滑性的角度看)以及改进的封装(主要是减少的尺寸和重量)的新的且改进的变速器构造的需求实质上是一直存在的。因此，需要一种改进的、成本有效的、紧凑的多挡变速器。

发明内容
提供了一种变速器，所述变速器具有输入构件、输出构件、四个行星齿轮组、多个联接构件以及多个扭矩传递装置。所述行星齿轮组中的每一个均包括第一、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。在本发明的实施例中，四个行星齿轮组中的第一和第二行星齿轮组能够绕第一轴线旋转，并且该四个行星齿轮组中的第三和第四行星齿轮组能够绕第二轴线旋转。第一轴线和第二轴线彼此径向偏移。第一和第三行星齿轮组大体上设置在第一径向平面内。第二和第四行星齿轮组大体上设置在第二径向平面内。第一齿轮对在第一和第二行星齿轮组与第三和第四行星齿轮组之间传递扭矩。第二齿轮对在第一行星齿轮组、第二行星齿轮组以及输入构件与第三和第四行星齿轮组之间传递扭矩。在本发明的另一实施例中，变速器包括输入构件；输出构件；第一、第二、第三和第四行星齿轮组；第一共面齿轮组；第二共面齿轮组；以及六个扭矩传递装置。所述第一和第二行星齿轮组每个均具有第一、第二和第三构件，其中，所述第一、第二和第三构件中的每个都被包括在第一旋转构件、第二旋转构件、第三旋转构件和第四旋转构件的一个中。所述第一行星齿轮组的构件中的两个构件被持续独立地连接到所述第二行星齿轮组的构件中的两个构件，以形成所述第一、第二、第三和第四旋转构件中的两个。所述第三和第四行、星齿轮组每个均具有第一、第二和第三构件，其中，所述第一、第二和第三构件中的每个都被包括在第五旋转构件、第六旋转构件、第七旋转构件和第八旋转构件的一个中。所述第三行星齿轮组的构件中的两个构件被持续独立地连接到所述第四行星齿轮组的构件中的两个构件，以形成所述第五、第六、第七和第八旋转构件中的两个。所述第一共面齿轮组包括与第二构件啮合的第一构件，其中，所述第一构件持续地连接到所述第三旋转构件，并且所述第一共面齿轮组的所述第二构件持续地连接到所述第八旋转构件。所述第二共面齿轮组包括与第二构件啮合的第一构件，其中，所述第一构件持续地连接到所述第一旋转构件，并且所述第二共面齿轮组的所述第二构件能够独立地选择性地连接到所述第五旋转构件和第七旋转构件。所 述六个扭矩传递装置每个均能够选择性地接合，以将所述第一、第二、第
三、第四、第五、第六、第七和第八旋转构件中的至少一个连接到以下各项中的至少另一个，所述各项为静止构件、所述第一和第二共面齿轮组的所述第一和第二构件、以及所述第
一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八旋转构件。所述扭矩传递装置能够按照至少两个的组合的方式可选择性接合，以在所述输入构件和所述输出构件之间建立至少九个前进速度比和至少一个倒挡速度比。在本发明的另一方面，所述六个扭矩传递装置中的第一个能够选择性地接合，以将所述第二共面齿轮组的所述第二构件连接到所述第七旋转构件。在本发明的另一方面，所述六个扭矩传递装置中的第二个能够选择性地接合，以将所述第二共面齿轮组的所述第二构件连接到所述第五旋转构件。在本发明的另一方面，所述六个扭矩传递装置中的第三个能够选择性地接合，以将所述第四旋转构件连接到所述静止构件。在本发明的另一方面，所述六个扭矩传递装置中的第四个能够选择性地接合，以将所述第二旋转构件连接到所述静止构件。在本发明的另一方面，所述六个扭矩传递装置中的第五个能够选择性地接合，以将所述第八旋转构件连接到所述静止构件。在本发明的另一方面，所述六个扭矩传递装置中的第六个能够选择性地接合，以将所述第七旋转构件连接到所述静止构件。在本发明的另一方面，所述第二行星齿轮组的所述第一构件形成所述第一旋转构件，所述第一和第二行星齿轮组的所述第二构件被持续地连接以形成所述第二旋转构件，所述第一和第二行星齿轮组的所述第三构件被持续地连接以形成所述第三旋转构件，所述第一行星齿轮组的所述第一构件形成所述第四旋转构件，所述第四行星齿轮组的所述第一构件形成所述第五旋转构件，所述第三和第四行星齿轮组的所述第二构件被持续地连接以形成所述第六旋转构件，所述第三和第四行星齿轮组的所述第三构件被持续地连接以形成第七旋转构件，并且所述第三行星齿轮组的所述第一构件形成所述第八旋转构件。在本发明的另一方面，所述第一、第二、第三和第四行星齿轮组的所述第一构件是太阳轮，所述第一、第二和第三行星齿轮组的所述第三构件以及所述第四行星齿轮组的所述第二构件是行星架构件，并且所述第一、第二和第三行星齿轮组的所述第二构件以及所述第四行星齿轮组的所述第三构件是齿圈。在本发明的另一方面，所述输入构件被持续地连接到所述第一旋转构件，并且所述输出构件被持续地连接到所述第六旋转构件。
在本发明的另一方面，所述六个扭矩传递装置中的四个是制动器，并且所述六个扭矩传递装置中的两个是离合器。在本发明的另一方面，所述变速器还包括电动马达，所述电动马达包括转子，所述转子被持续地连接到所述第二共面齿轮组的所述第一构件。在本发明的另一方面，所述变速器还包括电动马达，所述电动马达包括转子，所述转子被持续地连接到所述第二共面齿轮组的所述第二构件。在本发明的另一方面，所述变速器还包括第七扭矩传递装置、第八扭矩传递装置以及包括转子的电动马达。所述第七扭矩传递装置能够选择性地接合，以将所述第五旋转构件连接到所述电动马达的所述转子，并且所述第八扭矩传递装置能够选择性地接合，以将所述第二共面齿轮组的所述第二构件连接到所述电动马达的所述转子。在本发明的另一方面，所述变速器还包括电动马达，所述电动马达包括转子，所述转子被连续地连接到所述第五旋转构件。本发明还包括以下方案
I.一种变速器，所述变速器包括
输入构件；
输出构件；
第一和第二行星齿轮组，所述第一和第二行星齿轮组各自均具有第一、第二和第三构件，其中，所述第一、第二和第三构件中的每一个都被包括在第一旋转构件、第二旋转构件、第三旋转构件和第四旋转构件的一个中，并且其中，所述第一行星齿轮组的构件中的两个构件被持续独立地连接到所述第二行星齿轮组的构件中的两个构件，以形成所述第一、第二、第三和第四旋转构件中的两个；
第三和第四行星齿轮组，所述第三和第四行星齿轮组各自均具有第一、第二和第三构件，其中，所述第一、第二和第三构件中的每一个都被包括在第五旋转构件、第六旋转构件、第七旋转构件和第八旋转构件的一个中，并且其中，所述第三行星齿轮组的构件中的两个构件被持续独立地连接到所述第四行星齿轮组的构件中的两个构件，以形成所述第五、第六、第七和第八旋转构件中的两个；
第一共面齿轮组，所述第一共面齿轮组具有与第二构件啮合的第一构件，其中，所述第一构件持续地连接到所述第三旋转构件，并且所述第一共面齿轮组的所述第二构件持续地连接到所述第八旋转构件；
第二共面齿轮组，所述第二共面齿轮组具有与第二构件啮合的第一构件，其中，所述第一构件持续地连接到所述第一旋转构件，并且所述第二共面齿轮组的所述第二构件能够独立地且选择性地连接到所述第五旋转构件和第七旋转构件；以及
六个扭矩传递装置，所述扭矩传递装置各自均能够选择性地接合，以将所述第一、第
二、第三、第四、第五、第六、第七和第八旋转构件中的至少一个连接到以下各项中的至少另一个，所述各项为静止构件、所述第一和第二共面齿轮组的所述第一和第二构件、以及所述第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八旋转构件；以及
其中，所述扭矩传递装置能够以至少两个的组合的方式选择性接合，以在所述输入构件和所述输出构件之间建立至少九个前进速度比和至少一个倒挡速度比。 2.根据方案I所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第一个能够选择性地接合，以将所述第二共面齿轮组的所述第二构件连接到所述第七旋转构件。
3.根据方案2所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第二个能够选择性地接合，以将所述第二共面齿轮组的所述第二构件连接到所述第五旋转构件。4.根据方案3所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第三个能够选择性地接合，以将所述第四旋转构件连接到所述静止构件。5.根据方案4所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第四个能够选择性地接合，以将所述第二旋转构件连接到所述静止构件。6.根据方案5所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第五个能够选择性地接合，以将所述第八旋转构件连接到所述静止构件。7.根据方案6所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第六个能够选择性地接合，以将所述第七旋转构件连接到所述静止构件。8.根据方案I所述的变速器，其中，所述第二行星齿轮组的所述第一构件形成所述第一旋转构件，所述第一和第二行星齿轮组的所述第二构件被持续地连接以形成所述第二旋转构件，所述第一和第二行星齿轮组的所述第三构件被持续地连接以形成所述第三旋转构件，所述第一行星齿轮组的所述第一构件形成所述第四旋转构件，所述第四行星齿轮组的所述第一构件形成所述第五旋转构件，所述第三和第四行星齿轮组的所述第二构件被持续地连接以形成所述第六旋转构件，所述第三和第四行星齿轮组的所述第三构件被持续地连接以形成所述第七旋转构件，并且所述第三行星齿轮组的所述第一构件形成所述第八旋转构件。9.根据方案8所述的变速器，其中，所述第一、第二、第三和第四行星齿轮组的所述第一构件是太阳轮，所述第一、第二和第三行星齿轮组的所述第三构件以及所述第四行星齿轮组的所述第二构件是行星架构件，并且所述第一、第二和第三行星齿轮组的所述第二构件以及所述第四行星齿轮组的所述第三构件是齿圈。10.根据方案I所述的变速器，其中，所述输入构件被持续地连接到所述第一旋转构件，并且所述输出构件被持续地连接到所述第六旋转构件。11.根据方案I所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的四个是制动器，并且所述六个扭矩传递装置中的两个是离合器。12.根据方案I所述的变速器，还包括电动马达，所述电动马达包括转子，所述转子被持续地连接到所述第二共面齿轮组的所述第一构件。13.根据方案I所述的变速器，还包括电动马达，所述电动马达包括转子，所述转子被持续地连接到所述第二共面齿轮组的所述第二构件。14.根据方案I所述的变速器，还包括第七扭矩传递装置、第八扭矩传递装置以及包括转子的电动马达，其中，所述第七扭矩传递装置能够选择性地接合以将所述第五旋转构件连接到所述电动马达的所述转子，并且所述第八扭矩传递装置能够选择性地接合以将所述第二共面齿轮组的所述第二构件连接到所述电动马达的所述转子。15.根据方案I所述的变速器，还包括电动马达，所述电动马达包括转子，所述转子被连续地连接到所述第五旋转构件。16. 一种变速器，所述变速器包括
输入构件；输出构件；
第一、第二、第三和第四行星齿轮组，所述第一、第二、第三和第四行星齿轮组中各自均具有第一、第二和第三构件，其中，所述输入构件被持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述第一构件，并且所述输出构件被持续地连接到所述第四行星齿轮组的所述第二构件；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持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述第二构件； 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持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述第三构件；
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二构件持续地连接到所述第四行星齿轮组的所述第二构件；
第四互连构件，所述第四互连构件将所述第三行星齿轮组的所述第三构件持续地连接到所述第四行星齿轮组的所述第三构件；
第一共面齿轮组，所述第一共面齿轮组具有与第二构件啮合的第一构件，其中，所述第一构件被持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述第三构件，并且所述第一共面齿轮组的所述第二构件被持续地连接到所述第三行星齿轮组的所述第一构件；
第二共面齿轮组，所述第二共面齿轮组具有与第二构件啮合的第一构件，其中，所述第一构件被持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述第一构件，并且所述第二共面齿轮组的所述第二构件能够选择性地连接到所述第三和第四行星齿轮组的所述构件中的至少一个；以及
六个扭矩传递装置，所述扭矩传递装置各自均能够选择性地接合，以将所述第一、第二和第三构件中的至少一个互连到以下各项中的至少另一个，所述各项为所述第一构件、所述第二构件、所述第三构件和静止构件；并且
其中，所述扭矩传递装置能够以至少两个的组合的方式选择性地接合，以在所述输入构件和所述输出构件之间建立至少九个前进速度比以及至少一个倒挡速度比。17.根据方案16所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的四个是制动器，并且所述六个扭矩传递装置中的两个是离合器。18.根据方案16所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第一个能够选择性地接合以将所述第二共面齿轮组的所述第二构件连接到所述第三行星齿轮组的所述第三构件，所述六个扭矩传递装置中的第二个能够选择性地接合以将所述第二共面齿轮组的所述第二构件连接到所述第四行星齿轮组的所述第一构件，所述六个扭矩传递装置中的第三个能够选择性地接合以将所述第一行星齿轮组的所述第一构件连接到所述静止构件，所述六个扭矩传递装置中的第四个能够选择性地接合以将所述第一行星齿轮组的所述第二构件连接到所述静止构件，所述六个扭矩传递装置中的第五个能够选择性地接合以将所述第三行星齿轮组的所述第一构件连接到所述静止构件，并且所述六个扭矩传递装置中的第六个能够选择性地接合以将所述第三行星齿轮组的所述第三构件连接到所述静止构件。
19.根据方案16所述的变速器，其中，所述第一、第二、第三和第四行星齿轮组的所述第一构件是太阳轮，所述第一、第二和第三行星齿轮组的所述第三构件以及所述第四行星齿轮组的所述第二构件是行星架构件，并且所述第一、第二和第三行星齿轮组的所述第二构件以及所述第四行星齿轮组的所述第三构件是齿圈。
20.根据方案16所述的变速器，还包括电动马达，所述电动马达包括转子，其中，所述转子被连接到以下各项中的一个，所述各项为所述第二行星齿轮组的所述第一构件、所述第二共面齿轮组的所述第二构件以及所述第四行星齿轮组的所述第一构件。
21.根据方案16所述的变速器，还包括第七扭矩传递装置、第八扭矩传递装置以及包括转子的电动马达，其中，所述第七扭矩传递装置能够选择性地接合以将所述第四行星齿轮组的所述第一构件连接到所述电动马达的所述转子，并且所述第八扭矩传递装置能够选择性地接合以将所述第二共面齿轮组的所述第二构件连接到所述电动马达的所述转子。22. 一种变速器，所述变速器包括
输入构件；
输出构件；
第一、第二、第三和第四行星齿轮组，所述第一、第二、第三和第四行星齿轮组各自均具有太阳轮、行星架构件以及齿圈，其中，所述输入构件被持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述太阳轮，并且所述输出构件被持续地连接到所述第四行星齿轮组的所述行星架构件;
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齿圈持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述齿圈；
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行星架构件持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述行星架构件；
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齿圈持续地连接到所述第四行星齿轮组的所述行星架构件；
第四互连构件，所述第四互连构件将所述第三行星齿轮组的所述行星架构件持续地连接到所述第四行星齿轮组的所述齿圈；
第一共面齿轮组，所述第一共面齿轮组具有与第二构件啮合的第一构件，其中，所述第一构件被持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述行星架构件，并且所述第一共面齿轮组的所述第二构件被持续地连接到所述第三行星齿轮组的所述太阳轮；
第二共面齿轮组，所述第二共面齿轮组具有与第二构件啮合的第一构件，其中，所述第一构件被持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述太阳轮；
第一扭矩传递装置，所述第一扭矩传递装置能够选择性地接合，以将所述第二共面齿轮组的所述第二构件连接到所述第三行星齿轮组的所述行星架构件；
第二扭矩传递装置，所述第二扭矩传递装置能够选择性地接合，以将所述第二共面齿轮组的所述第二构件连接到所述第四行星齿轮组的所述太阳轮；
第三扭矩传递装置，所述第三扭矩传递装置能够选择性地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述太阳轮连接到所述静止构件；
第四扭矩传递装置，所述第四扭矩传递装置能够选择性地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述齿圈连接到所述静止构件；
第五扭矩传递装置，所述第五扭矩传递装置能够选择性地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述行星架构件连接到所述静止构件；以及
第六扭矩传递装置，所述第六扭矩传递装置能够选择性地接合，以将所述第三行星齿轮组的所述行星架构件连接到所述静止构件；并且
其中，所述扭矩传递装置能够以至少两个的组合的方式选择性接合，以在所述输入构件和所述输出构件之间建立至少九个前进速度比和至少一个倒挡速度比。23.根据方案22所述的变速器，还包括电动马达，所述电动马达包括转子，其中，所述转子被连接到以下各项中的一个，所述各项为所述第二行星齿轮组的所述太阳轮、所述第二共面齿轮组的所述第二构件、以及所述第四行星齿轮组的所述太阳轮。24.根据方案22所述的变速器，还包括第七扭矩传递装置、第八扭矩传递装置以及包括转子的电动马达，其中，所述第七扭矩传递装置能够选择性地接合以将所述第四行星齿轮组的所述太阳轮连接到所述电动马达的所述转子，并且所述第八扭矩传递装置能够选择性地接合以将所述第二共面齿轮组的所述第二构件连接到所述电动马达的所述转子。本发明的其他特征、方面和优势通过参考下述说明和附图将显而易见，在附图中，相同的附图标记指代相同的部件、元件或特征。


本文所述的附图仅用于描述目的，且决不旨在以任何方式限制本发明的范围。图IA是根据本发明的九挡变速器的实施例的杠杆 图IB是根据图IA的实施例的行星齿轮组组合的图表；
图IC是根据图IA的实施例的行星齿轮组组合的图表；
图2是根据本发明的九挡变速器的实施例的杠杆 图3是根据本发明的九挡变速器的实施例的示意 图4是示出了如图2和图3中所示的变速器的可用前进和倒挡速度比或传动比的每一个中的各个扭矩传递元件的接合状态的真值表；
图5是根据本发明的具有电动马达的九挡变速器的实施例的示意 图6是根据本发明的具有电动马达的九挡变速器的实施例的示意 图7是根据本发明的具有电动马达的九挡变速器的实施例的示意图；以及 图8是根据本发明的具有电动马达的九挡变速器的实施例的示意图。
具体实施例方式下述说明本质上仅是示例性的，且不旨在限制本发明、其应用或使用。现参考图1A，其以杠杆图形式示出了九挡变速器10的实施例。杠杆图是对机械装置(例如，自动变速器)的部件的示意性图示。具有三个节点的每个单独杠杆代表了行星齿轮组，其中，行星齿轮组的三个机械部件各自均用节点表示。因此，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；以及一个用于齿圈。在一些情况下，两个杠杆可结合成具有不止三个节点(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而互连，那么这两个节点能够被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能够被用于表示每个相应齿轮组的齿圈-太阳轮比(ring-to-sun ratio)。这些杠杆比继而被用于改变变速器的传动比，以便实现合适的比率和比率级数。各个行星齿轮组的节点之间的机械联接或互连用细的水平线描述，并且扭矩 传递装置(例如，离合器和制动器)被表示为交替相间的指形物。如果该装置是制动器，那么指形物中的一组被固接。此外，共用公共连接的多个齿轮组能够结合成具有多个节点的杠杆。例如，共用两个公共连接的两个三节点齿轮组能够结合成单个四节点杠杆。对杠杆图的形式、目的和使用的进一步阐述请参见Benford和Leising在SAE论文810102中的“The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis”，该文献以引用的方式全文结合到本文。变速器10包括输入轴或输入构件12以及第一杠杆11,第一杠杆11表不第一行星齿轮组和第二行星齿轮组的组合。因此，在第一和第二行星齿轮组的部件之间具有至少两个固定的连接 。第一杠杆11包括第一节点A、第二节点B、第三节点C以及第四节点D。第二杠杆13表示第三行星齿轮组和第四行星齿轮组的组合。因此，在第三和第四行星齿轮组的部件之间具有至少两个固定的连接。第二杠杆13包括第一节点E、第二节点F、第三节点G和第四节点H。第一杠杆11的第一节点A被连接成用于和输入轴或输入构件12 —起旋转。第二杠杆13的第二节点F被连接成用于和输出轴或输出构件22 —起旋转。第三杠杆15表示具有第一节点15A和第二节点15B的第一外部齿轮对。第三杠杆15的第一节点15A被联接到第一杠杆11的第三节点C，第三杠杆15的第二节点15B被联接到第二杠杆13的第四节点H。第四杠杆17表示具有第一节点17A和第二节点17B的第二外部齿轮对。第四杠杆17的第一节点17A被联接到第一杠杆15的第一节点A。第一离合器26将第四杠杆17的第二节点17B选择性地连接到第二杠杆13的第三节点G。第二离合器28将第四杠杆17的第二节点17B选择性地连接到第二杠杆13的第一节点E。第一制动器30将第一杠杆11的第四节点D选择性地连接到静止构件或变速器壳体40。第二制动器32将第一杠杆11的第二节点B选择性地连接到静止构件或变速器壳体40。第三制动器34将第三杠杆15的第二节点15B以及第二杠杆13的第四节点H选择性地连接到静止构件或变速器壳体40。第四制动器36将第二杠杆13的第三节点G选择性地连接到静止构件或变速器壳体40。现参考图1B，该图表示出了在第一和第二行星齿轮组之间具有两个固定连接的三节点杠杆的示例。这些三节点杠杆被组合以形成四节点杠杆。如图IB中的第一栏所示的三节点杠杆被组合以形成图IA中的四节点杠杆11。现参考图1C，该图表示出了在第三和第四行星齿轮组之间具有两个固定连接的三节点杠杆的示例。这些三节点杠杆被组合以形成四节点杠杆。如图IC中的第一栏所示的三节点杠杆被组合以形成图IA中的四节点杠杆13。现参考图2，其以杠杆图的形式示出了变速器10’的实施例。更具体地，图2的杠杆图是图IA中的四节点杠杆图的三节点版本。离合器、制动器和联接被相应地示出，而杠杆11、13的节点现在用第一、第二、第三和第四行星齿轮组14、16、18和20的节点表示。例如，变速器10’包括输入轴或输入构件12 ;第一行星齿轮组14，其具有三个节点第一节点14A、第二节点14B和第三节点14C ;第一外部齿轮对15，其具有第一节点15A和第二节点15B ;第二行星齿轮组16，其具有三个节点第一节点16A、第二节点16B和第三节点16C ;第二外部齿轮对17，其具有第一节点17A和第二节点17B ;第三行星齿轮组18，其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，其具有三个节点第一节点20A、第二节点20B和第三节点20C ;以及输出轴或输出构件22。输入构件12被联接到第二行星齿轮组16的第一节点16A以及第二外部齿轮对17的第一节点17A。输出构件22被联接到第三行星齿轮组18的第二节点18B以及第四行星齿轮组20的第二节点20B。第一行星齿轮组14的第二节点14B被联接到第二行星齿轮组16的第二节点16B。第一行星齿轮组14的第三节点14C被联接到第二行星齿轮组16的第三节点16C以及第一外部齿轮对15的第一节点15A。第一外部齿轮对15的第二节点15B被联接到第三行星齿轮组18的第一节点18A。第三行星齿轮组18的第二节点18B被联接到第四行星齿轮组20的第二节点20B。第三行星齿轮组18的第三节点18C被联接到第四行星齿轮组20的第三节点20C。第一离合器26将第二外部齿轮对17的第二节点17B选择性地连接到第三行星齿轮组18的第三节点18C以及第四行星齿轮组20的第三节点20C。第二离合器28将第二外部齿轮对的第二节点17B选择性地连接到第四行星齿轮组20的第一节点20A。第一制动器30将第一行星齿轮组14的第一节点14A选择性地连接到静止构件或变速器壳体40。第二制动器32将第一行星齿轮组14的第二节点14B以及第二行星齿轮组16的第二节点16B选择性地连接到静止构件或变速器壳体40。第三制动器34将第一外部齿轮对15的第二节点15B以及第三行星齿轮组18的第一节点18A选择性地连接到静止构件或变速器壳体40。第四制动器36将第三行星齿轮组18的第三节点18C以及第四行星齿轮组20的第 三节点20C选择性地连接到静止构件或变速器壳体40。现参考图3，该符号图表示了根据本发明的九挡变速器10’的实施例的示意性布局。在图3中，源自图2的杠杆图的附图标记继续适用。离合器、制动器和联接被相应地示出，而行星齿轮组的节点现在则示出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，第一行星齿轮组14与输入构件12同轴并且包括太阳轮构件14A、行星齿轮行星架构件14C以及齿圈构件14B。太阳轮构件14A被连接成用于和第一轴或互连构件42一起旋转。齿圈构件14B被连接成用于和第二轴或互连构件44 一起旋转。行星齿轮行星架构件14C可旋转地支承一组行星齿轮14D (仅示出其中的一个)，并且被连接成用于和第三轴或互连构件46以及第四轴或互连构件48 —起旋转。行星齿轮14D各自都构造成与太阳轮构件14A和齿圈构件14B均互啮。第二行星齿轮组16与输入构件12同轴，并且包括太阳轮构件16A、可旋转地支承行星齿轮组16D和16E的行星架构件16C、以及齿圈构件16B。太阳轮构件16A被连接成用于和输入构件12 —起旋转。齿圈构件16B被连接成用于和第二轴或互连构件44 一起旋转。行星架构件16C被连接成用于和第四轴或互连构件48以及第五轴或互连构件50—起旋转。行星齿轮16D各自都构造成与齿圈构件16B以及行星齿轮16E均互啮。第一外部齿轮对15包括与第二齿轮构件15B B齿合的第一齿轮构件15A。第一齿轮构件15A被连接成用于和第五互连构件50 —起旋转，第二齿轮构件15B被连接成用于和第一传送轴或互连构件51 —起旋转。在所提供的示例中，第一传送构件51平行于输入构件12并且从输入构件12偏移。第二外部齿轮对17包括与第二齿轮构件17B哨合的第一齿轮构件17A。第一齿轮构件17A被连接成用于和输入构件12 —起旋转，第二齿轮构件17B被连接成用于和第二传送轴或互连构件53—起旋转。在所提供的示例中，第二传送构件53与第一传送构件51以及输入构件12平行,并且从第一传送构件51以及输入构件12偏移。
第三行星齿轮组18与第 二传送构件53同轴，并且包括太阳轮构件18A、齿圈构件18B、以及可旋转地支承一组行星齿轮18D的行星架构件18C。太阳轮构件18A被连接成用于和第一传送构件51 —起旋转。齿圈构件18B被连接成用于和第六轴或互连构件52 —起旋转。行星架构件18C被连接成用于和第七轴或互连构件54以及和第八轴或互连构件56 一起旋转。行星齿轮18D各自都构造成与太阳轮构件18A和齿圈构件18B均互啮。第四行星齿轮组20与第二传送构件53同轴，并且包括太阳轮构件20A、齿圈构件20C、以及可旋转地支承一组行星齿轮20D的行星架构件20B。太阳轮构件20A被连接成用于和第九轴或互连构件58 —起旋转。齿圈构件20C被连接成用于和第七互连构件54 —起旋转。行星架构件20B被连接成用于和第六互连构件52以及和输出构件22 —起旋转。行星齿轮20D各自都构造成与太阳轮构件20A和齿圈构件20C均互啮。输入轴或输入构件12优选地持续连接到发动机(未示出)或连接到变矩器(未示出)的涡轮。输出轴或输出构件22优选地持续连接到最终传动单元或分动箱(未示出)。扭矩传递装置(或者说，离合器26、28和制动器30、32、34、36)允许轴或互连构件、行星齿轮组的构件和壳体之间的选择性互连。例如，第一离合器26能够选择性地接合，以将第八互连构件56连接到第二传送构件53。第二离合器28能够选择性地接合，以将第九互连构件58连接到第二传送构件53。第一制动器30能够选择性地接合，以将第一互连构件42连接到静止构件或变速器壳体40，以便限制第一行星齿轮组14的太阳轮构件14A相对于静止构件或变速器壳体40旋转。第二制动器32能够选择性地接合，以将第二互连构件44连接到静止构件或变速器壳体40，以便限制第一行星齿轮组14的齿圈构件14B以及第二行星齿轮组16的齿圈构件16B相对于静止构件或变速器壳体40旋转。第三制动器34能够选择性地接合，以将第三互连构件46连接到静止构件或变速器壳体40，以便限制以下各项相对于静止构件或变速器壳体40旋转，所述各项为第一行星齿轮组14的行星架构件14C ;第二行星齿轮组16的行星架构件16C ;第一外部齿轮对的第一和第二齿轮构件15A、15B ;以及第三行星齿轮组18的太阳轮ISA0第四制动器36能够选择性地接合，以将第七互连构件54连接到静止构件或变速器壳体40，以便限制第三行星齿轮组18的行星架构件18C和第四行星齿轮组20的齿圈构件20C相对于静止构件或变速器壳体40旋转。现参考图3和图4，将描述九挡变速器10’的实施例的操作。将理解的是，变速器10’能够以至少九个前进速度比或扭矩比和至少一个倒挡速度比或扭矩比将扭矩从输入轴或输入构件12传送到输出轴或输出构件22。如将在下文描述的那样，通过接合扭矩传递机构(即，第一离合器26、第二离合器28、第一制动器30、第二制动器32、第三制动器34以及第四制动器36)中的一个或多个，获得每个前进和倒挡速度比或扭矩比。图4是示出了被启用或接合以实现各种挡位状态的扭矩传递机构的各种组合的真值表。还示出了各种挡位状态的实际数值传动比，但是应当理解的是，这些数值仅是示例性的，并且这些数值能够在相当大的范围内被调节，以适应变速器10’的各种应用和操作标准。利用本发明的实施例能够获得的传动比的示例同样在图4中被示出。当然，取决于齿轮直径、齿轮齿数以及所选择的齿轮构造，能够获得其他传动比。为了建立倒挡，第一制动器30和第四制动器36被接合或启用。第一制动器30将第一互连构件42连接到静止构件或变速器壳体40，以便限制第一行星齿轮组14的太阳轮构件14A相对于静止构件或变速器壳体40旋转。第四制动器36将第七互连构件54连接到静止构件或变速器壳体40，以便限制第三行星齿轮组18的行星架构件18C以及第四行星齿轮组20的齿圈构件20C相对于静止构件或变速器壳体40旋转。类似地，通过离合器和制动器接合的不同组合，实现九个前进比，如图4所示。
现参考图5，其示出了九挡变速器100的实施例。变速器100类似于变速器10’，其中相同的附图标记指代相同的部件。变速器100还包括电动马达102，电动马达102通常包括定子和转子。定子包括多个绕组或相，并且通过马达壳体被紧固到地、静止构件或变速器壳体40。转子包括多个磁体和/或铁磁构件，并且从定子径向向内地定位。电动马达102的转子的输出轴被互连到输入构件12。在变速器100的各种实施方式中，电动马达102能够被用于提供再生制动。在一些实施方式中，电动马达102能够被用于以九个前进传动比和倒挡传动比中的每一个来起动以及驱动车辆。现参考图6，其示出了九挡变速器200的实施例。变速器200类似于变速器10’，其中相同的附图标记指代相同的部件。变速器200还包括电动马达202，电动马达202类似于图5中的电动马达102。然而，电动马达202的转子的输出轴被互连到第二传送构件53。现参考图7，其示出了九挡变速器300的实施例。变速器300类似于变速器10’，其中相同的附图标记指代相同的部件。变速器300还包括电动马达302，电动马达302类似于图5中的电动马达102。电动马达302的转子的输出轴被互连到第一马达离合器304以及第二马达离合器306。第一马达离合器304能够选择性地接合，以将马达302连接到第四行星齿轮组20的太阳轮20A。第二马达离合器306能够选择性地接合，以将马达302连接到第二传送构件53。现参考图8，其示出了九挡变速器400的实施例。变速器400类似于变速器10’，其中相同的附图标记指代相同的部件。变速器400还包括电动马达402，电动马达402类似于图5的电动马达102。电动马达402的转子的输出轴被互连到第四行星齿轮组20的太阳轮 20A。本发明提供了一种改进的变速器。具体地，该变速器提供了一种紧凑的布置，同时还提供了至少九个前进速度比。通过将四个行星齿轮组14、16、18和20的一对沿第一轴线设置并且将四个行星齿轮组14、16、18和20的另一对沿第二轴线设置以及将每一对都与两个外部齿轮组联接，实现了这种紧凑的布置。此外，该紧凑的布置有利于将电动马达集成在各种混合动力构造中。本发明的说明本质上仅是示例性的，并且不偏离本发明实质的变型都被认为落入本发明的范围。这种变型不被认为偏离了本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种变速器，所述变速器包括 输入构件； 输出构件； 第一和第二行星齿轮组，所述第一和第二行星齿轮组各自均具有第一、第二和第三构件，其中，所述第一、第二和第三构件中的每一个都被包括在第一旋转构件、第二旋转构件、第三旋转构件和第四旋转构件的一个中，并且其中，所述第一行星齿轮组的构件中的两个构件被持续独立地连接到所述第二行星齿轮组的构件中的两个构件，以形成所述第一、第二、第三和第四旋转构件中的两个； 第三和第四行星齿轮组，所述第三和第四行星齿轮组各自均具有第一、第二和第三构件，其中，所述第一、第二和第三构件中的每一个都被包括在第五旋转构件、第六旋转构件、第七旋转构件和第八旋转构件的一个中，并且其中，所述第三行星齿轮组的构件中的两个构件被持续独立地连接到所述第四行星齿轮组的构件中的两个构件，以形成所述第五、第六、第七和第八旋转构件中的两个； 第一共面齿轮组，所述第一共面齿轮组具有与第二构件哨合的第一构件，其中，所述第一构件持续地连接到所述第三旋转构件，并且所述第一共面齿轮组的所述第二构件持续地连接到所述第八旋转构件； 第二共面齿轮组，所述第二共面齿轮组具有与第二构件啮合的第一构件，其中，所述第一构件持续地连接到所述第一旋转构件，并且所述第二共面齿轮组的所述第二构件能够独立地且选择性地连接到所述第五旋转构件和第七旋转构件；以及 六个扭矩传递装置，所述扭矩传递装置各自均能够选择性地接合，以将所述第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八旋转构件中的至少一个连接到以下各项中的至少另一个，所述各项为静止构件、所述第一和第二共面齿轮组的所述第一和第二构件、以及所述第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八旋转构件；以及 其中，所述扭矩传递装置能够以至少两个的组合的方式选择性接合，以在所述输入构件和所述输出构件之间建立至少九个前进速度比和至少一个倒挡速度比。
2.根据权利要求I所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第一个能够选择性地接合，以将所述第二共面齿轮组的所述第二构件连接到所述第七旋转构件。
3.根据权利要求2所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第二个能够选择性地接合，以将所述第二共面齿轮组的所述第二构件连接到所述第五旋转构件。
4.根据权利要求3所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第三个能够选择性地接合，以将所述第四旋转构件连接到所述静止构件。
5.根据权利要求4所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第四个能够选择性地接合，以将所述第二旋转构件连接到所述静止构件。
6.根据权利要求5所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第五个能够选择性地接合，以将所述第八旋转构件连接到所述静止构件。
7.根据权利要求6所述的变速器，其中，所述六个扭矩传递装置中的第六个能够选择性地接合，以将所述第七旋转构件连接到所述静止构件。
8.根据权利要求I所述的变速器，其中，所述第二行星齿轮组的所述第一构件形成所述第一旋转构件，所述第一和第二行星齿轮组的所述第二构件被持续地连接以形成所述第二旋转构件，所述第一和第二行星齿轮组的所述第三构件被持续地连接以形成所述第三旋转构件，所述第一行星齿轮组的所述第一构件形成所述第四旋转构件，所述第四行星齿轮组的所述第一构件形成所述第五旋转构件，所述第三和第四行星齿轮组的所述第二构件被持续地连接以形成所述第六旋转构件，所述第三和第四行星齿轮组的所述第三构件被持续地连接以形成所述第七旋转构件，并且所述第三行星齿轮组的所述第一构件形成所述第八旋转构件。
9.一种变速器，所述变速器包括 输入构件； 输出构件； 第一、第二、第三和第四行星齿轮组，所述第一、第二、第三和第四行星齿轮组中各自均具有第一、第二和第三构件，其中，所述输入构件被持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述第一构件，并且所述输出构件被持续地连接到所述第四行星齿轮组的所述第二构件；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持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述第二构件； 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持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述第三构件； 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二构件持续地连接到所述第四行星齿轮组的所述第二构件； 第四互连构件，所述第四互连构件将所述第三行星齿轮组的所述第三构件持续地连接到所述第四行星齿轮组的所述第三构件； 第一共面齿轮组，所述第一共面齿轮组具有与第二构件啮合的第一构件，其中，所述第一构件被持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述第三构件，并且所述第一共面齿轮组的所述第二构件被持续地连接到所述第三行星齿轮组的所述第一构件； 第二共面齿轮组，所述第二共面齿轮组具有与第二构件啮合的第一构件，其中，所述第一构件被持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述第一构件，并且所述第二共面齿轮组的所述第二构件能够选择性地连接到所述第三和第四行星齿轮组的所述构件中的至少一个；以及 六个扭矩传递装置，所述扭矩传递装置各自均能够选择性地接合，以将所述第一、第二和第三构件中的至少一个互连到以下各项中的至少另一个，所述各项为所述第一构件、所述第二构件、所述第三构件和静止构件；并且 其中，所述扭矩传递装置能够以至少两个的组合的方式选择性地接合，以在所述输入构件和所述输出构件之间建立至少九个前进速度比以及至少一个倒挡速度比。
10.一种变速器，所述变速器包括 输入构件； 输出构件； 第一、第二、第三和第四行星齿轮组，所述第一、第二、第三和第四行星齿轮组各自均具有太阳轮、行星架构件以及齿圈，其中，所述输入构件被持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述太阳轮，并且所述输出构件被持续地连接到所述第四行星齿轮组的所述行星架构件；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齿圈持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述齿圈； 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行星架构件持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述行星架构件； 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齿圈持续地连接到所述第四行星齿轮组的所述行星架构件； 第四互连构件，所述第四互连构件将所述第三行星齿轮组的所述行星架构件持续地连接到所述第四行星齿轮组的所述齿圈； 第一共面齿轮组，所述第一共面齿轮组具有与第二构件啮合的第一构件，其中，所述第一构件被持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述行星架构件，并且所述第一共面齿轮组的所述第二构件被持续地连接到所述第三行星齿轮组的所述太阳轮； 第二共面齿轮组，所述第二共面齿轮组具有与第二构件啮合的第一构件，其中，所述第一构件被持续地连接到所述第二行星齿轮组的所述太阳轮； 第一扭矩传递装置，所述第一扭矩传递装置能够选择性地接合，以将所述第二共面齿轮组的所述第二构件连接到所述第三行星齿轮组的所述行星架构件； 第二扭矩传递装置，所述第二扭矩传递装置能够选择性地接合，以将所述第二共面齿轮组的所述第二构件连接到所述第四行星齿轮组的所述太阳轮； 第三扭矩传递装置，所述第三扭矩传递装置能够选择性地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述太阳轮连接到所述静止构件； 第四扭矩传递装置，所述第四扭矩传递装置能够选择性地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述齿圈连接到所述静止构件； 第五扭矩传递装置，所述第五扭矩传递装置能够选择性地接合，以将所述第一行星齿轮组的所述行星架构件连接到所述静止构件；以及 第六扭矩传递装置，所述第六扭矩传递装置能够选择性地接合，以将所述第三行星齿轮组的所述行星架构件连接到所述静止构件；并且 其中，所述扭矩传递装置能够以至少两个的组合的方式选择性接合，以在所述输入构件和所述输出构件之间建立至少九个前进速度比和至少一个倒挡速度比。
全文摘要
本发明涉及多挡变速器。具体地，提供了一种变速器，所述变速器具有输入构件、输出构件、四个行星齿轮组、多个联接构件以及多个扭矩传递装置。所述行星齿轮组的每一个均包括第一、第二和第三构件。所述扭矩传递装置可包括离合器和制动器。
文档编号F16H3/62GK102644705SQ20121003618
公开日2012年8月22日 申请日期2012年2月17日 优先权日2011年2月17日
发明者E.W.梅勒, J.B.博尔格森, J.M.哈特 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司