多级变速器的制造方法
多级变速器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种多级变速器，所述多级变速器包括一系列变速器齿轮传动装置，该齿轮传动装置通过以多种组合选择性接合换档元件中的三者而产生至少九个前进传动比和一个倒档传动比。每个公开的变速器包括四个简单行星齿轮组、三个制动器以及三个或四个离合器。在一个实施例中产生十二个前进传动比和两个倒档传动比。在另一个实施例中产生十三个前进传动比。
【专利说明】多级变速器
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于机动车辆的自动变速器领域。更具体地，本发明涉及动力传输系统中齿轮、离合器的设置以及它们之间的相互连接。
【背景技术】
[0002]很多车辆在宽范围的车速(包括向前和向后移动两者)下使用。然而，某些类型的发动机只能在较窄的速度范围内高效运转。所以，能以多个传动比(speed ratio)高效传输动力的变速器被频繁使用。当车辆处于较低车速时，变速器通常以高传动比运转使得它放大用于改善加速的发动机扭矩。处于较高车速时，变速器以低传动比运转以允许与安静、燃料高效巡航关联的发动机转速。通常，变速器有安装至车辆结构的壳体、通过发动机曲轴驱动的输入轴以及通常经由差速器总成驱动车轮的输出轴，该差速器总成允许车辆转弯时左轮和右轮的转速稍微不同。
【发明内容】
[0003]在第一实施例中，变速器包括第一齿轮传动装置、第一和第二简单行星齿轮组、第一制动器以及第一离合器。第一齿轮传动装置配置用于将第三轴和输入轴之间的传动比选择性约束为多个值，这些值包括负值、零、零和一之间的两个值以及一。第一行星齿轮组的中心齿轮固定连接至第三轴而第一行星齿轮组的齿轮架固定连接至输入轴。第二行星齿轮组的环形齿轮固定连接至第三轴而第二行星齿轮组的齿轮架固定连接至输出轴。第一离合器选择性地将第一齿轮组的环形齿轮连接至输出轴。第一制动器选择性保持第二齿轮组的中心齿轮不旋转。第一齿轮传动装置可以包括在第一、第二、第三和第四轴之间固定施加线性转速关系的齿轮传动装置、分别选择性连接第一和第二轴至输入轴的第二和第三离合器以及分别选择性地保持第二和第四轴不旋转的第二和第三制动器。可替代地，第一齿轮传动装置可以包括在第一、第二、第三和第四轴之间固定地施加线性转速关系的齿轮传动装置、分别选择性地连接第一和第四轴至输入轴的第二和第三离合器以及分别选择性地保持第一和第二轴不旋转的第二和第三制动器。
[0004]在第二实施例中，变速器包括第一、第二和第三齿轮传动装置、两个离合器和三个制动器。第一齿轮传动装置在第一、第二、第三和第四轴之间固定地施加线性转速关系。第二齿轮传动装置在第三轴、输出轴和第五轴之间固定地施加线性转速关系。第三齿轮传动装置在第三轴、输出轴和第六轴之间固定地施加线性转速关系。第一、第二和第三制动器分别选择性地保持第六、第二和第四轴不旋转。第一离合器选择性地将第五轴连接至输出轴。第三离合器选择性将第二轴连接至输入轴。第二和第四离合器可以分别选择性地将输入轴和第五轴连接至第一轴。
[0005]在第三实施例中，变速器包括第一、第二和第三齿轮传动装置、两个离合器和三个制动器。第一齿轮传动装置在第一、第二、第三和第四轴之间固定地施加线性转速关系。第二齿轮传动装置在第三轴、输入轴和第五轴之间固定地施加线性转速关系。第三齿轮传动装置在第三轴、输出轴和第六轴之间固定地施加线性转速关系。第一、第二和第三制动器分别选择性保持第六、第一和第二轴不旋转。第一离合器选择性地将第五轴连接至输出轴。第二离合器选择性地将第一轴连接至输入轴。第三和第四离合器可以分别选择性地将输入轴和第五轴连接至第四轴。
[0006]在第四实施例中，变速器包括第一、第二和第三齿轮传动装置、两个离合器以及三个制动器。第一齿轮传动装置在第二、第三和第四轴之间固定地施加线性转速关系。第二齿轮传动装置在第三轴、输入轴和第五轴之间固定地施加线性转速关系。第三齿轮传动装置在第三轴、输出轴和第六轴之间固定地施加线性转速关系。第一、第二和第三制动器分别选择性地保持第六、第二和第四轴不旋转。第一离合器选择性地将第五轴连接至输出轴。第三离合器选择性地将第二轴连接至输入轴。第四齿轮传动装置可以在输入轴、第三轴和第四轴之间选择性地施加线性转速关系。可替代地，第四齿轮传动可以在第五轴、第三轴和第四轴之间选择性地施加线性转速关系。
[0007]在第五实施例中，变速器包括第一、第二和第三齿轮传动装置、两个离合器以及两个制动器。第一齿轮传动装置选择性地约束第一轴和第三轴以相反方向旋转。第二齿轮传动装置在第三轴、输入轴和第五轴之间固定地施加线性转速关系。第三齿轮传动装置在第三轴、输出轴和第六轴之间固定地施加线性转速关系。第一和第二制动器分别选择性地保持第六和第一轴不旋转。第一离合器选择性地将第五轴连接至输出轴。第二离合器选择性地将第一轴连接至输入轴。第四齿轮传动装置可以在输入轴、第三轴和第一轴之间选择性地施加线性转速关系。可替代地，第四齿轮传动装置可以在第五轴、第三轴和第一轴之间选择性地施加线性转速关系。
[0008]根据本发明的一个方面，提供一种变速器，所述变速器包括:输入轴、输出轴以及第一、第二、第三、第四、第五和第六轴；第一齿轮传动装置，配置用于在第一轴、第二轴、第三轴以及第四轴之间固定地施加线性转速关系；第二齿轮传动装置，配置用于在第三轴、输入轴和第五轴之间固定地施加线性转速关系；第三齿轮传动装置，配置用于在第三轴、输出轴以及第六轴之间固定地施加线性转速关系；第一离合器，配置用于选择性地将输出轴连接至第五轴；第三离合器，配置用于选择性地将输入轴连接至第二轴；第一制动器，配置用于选择性地保持第六轴不旋转；第二制动器，配置用于选择性地保持第二轴不旋转；以及第三制动器，配置用于选择性地保持第四轴不旋转。
[0009]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于选择性地将第一轴连接至输入轴的第二离合器。
[0010]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于选择性地将第一轴连接至第五轴的第四离合器。
[0011]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于选择性地将第一轴连接至第五轴的第四离合器。
[0012]根据本发明的一个实施例，第一齿轮传动装置包括:第三简单行星齿轮组，该第三简单行星齿轮组具有固定地连接至第四轴的第三中心齿轮、固定地连接至第二轴的第三环形齿轮、固定地连接至第三轴的第三行星齿轮架以及被支撑在第三行星齿轮架上旋转并与第三中心齿轮和第三环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；第四简单行星齿轮组，该第四简单行星齿轮组具有固定地连接至第一轴的第四中心齿轮、固定地连接至第四轴的第四环形齿轮、固定地连接至第三轴的第四行星齿轮架以及被支撑在第四行星齿轮架上旋转并与第四中心齿轮和第四环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮。
[0013]根据本发明的另一方面，提供一种变速器，所述变速器包括:输入轴、输出轴以及第一、第二、第三、第四、第五和第六轴；第一齿轮传动装置，配置用于在第一轴、第二轴、第三轴和第四轴之间固定地施加线性转速关系；第二齿轮传动装置，配置用于在第三轴、输入轴和第五轴之间固定地施加线性转速关系；第三齿轮传动装置，配置用于在第三轴、输出轴和第六轴之间固定地施加线性转速关系；第一离合器，配置用于选择性地将输出轴连接至第五轴；第二离合器，配置用于选择性地将输入轴连接至第一轴；第一制动器，配置用于选择性地保持第六轴不旋转；第二制动器，配置用于选择性地保持第一轴不旋转；以及第三制动器，配置用于选择性地保持第二轴不旋转。
[0014]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于选择性地将第四轴连接至输入轴的第三离合器。
[0015]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于选择性地将第四轴连接至第五轴的第四离合器。
[0016]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于选择性地第四轴连接至第五轴的第四离合器。
[0017]根据本发明的一个实施例，第一齿轮传动装置包括:第三简单行星齿轮组，该第三简单行星齿轮组具有固定地连接至第一轴的第三中心齿轮、固定地连接至第三轴的第三环形齿轮、固定地连接至第二轴的第三行星齿轮架以及被支撑在第三行星齿轮架上旋转并与第三中心齿轮和第三环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；以及第四简单行星齿轮组，该第四简单行星齿轮组具有固定地连接至第一轴的第四中心齿轮、固定地连接至第四轴的第四环形齿轮、固定地连接至第三轴的第四行星行星齿轮架以及被支撑在第四行星齿轮架上旋转并与第四中心齿轮和第四环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮。
[0018]根据本发明的又一方面，提供一种变速器，所述变速器包括:第二、第三、第四、第五以及第六轴；输入轴；输出轴；第一齿轮传动装置，配置用于在第二轴、第三轴和第四轴之间固定地施加线性转速关系；第二齿轮传动装置，配置用于在第三轴、输入轴和第五轴之间固定地施加线性转速关系；第三齿轮传动装置，配置用于在第三轴、输出轴和第六轴之间固定地施加线性转速关系；第一离合器，配置用于选择性地将输出轴连接至第五轴；第三离合器，配置用于选择性地将输入轴连接至第二轴；第一制动器，配置用于选择性地保持第六轴不旋转；第二制动器，配置用于选择性地保持第二轴不旋转；以及第三制动器，配置用于选择性地保持第四轴不旋转。
[0019]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于在输入轴、第三轴和第四轴之间选择性地施加线性转速关系的第四齿轮传动装置。
[0020]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于在第五轴、第三轴和第四轴之间选择性地施加线性转速关系的第四齿轮传动装置。
[0021]根据本发明的另一方面，提供一种变速器，所述变速器包括:第一、第三、第五和第六轴；输入轴；输出轴；第一齿轮传动装置，配置用于选择性地约束第一轴和第三轴以相反方向旋转；第二齿轮传动装置，配置用于在第三轴、输入轴和第五轴之间固定地施加线性转速关系；第三齿轮传动装置，配置用于在第三轴、输出轴和第六轴之间固定地施加线性转速关系；第一离合器，配置用于选择性地将输出轴连接至第五轴；第二离合器，配置用于选择性地将输入轴连接至第一轴；第一制动器，配置用于选择性地保持第六轴不旋转；以及第二制动器，配置用于选择性地保持第一轴不旋转。
[0022]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于在输入轴、第三轴和第一轴之间选择性地施加线性转速关系的第四齿轮传动装置。
[0023]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于在第五轴、第三轴和第一轴之间选择性地施加线性转速关系的第四齿轮传动装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是第一变速器齿轮传动装置的示意图；
[0025]图2是第二变速器齿轮传动装置的示意图；
[0026]图3是第三变速器齿轮传动装置的示意图；
[0027]图4是对应于第三变速器齿轮传动装置的杠杆图；
[0028]图5是第四变速器齿轮传动装置的示意图；
[0029]图6是第五变速器齿轮传动装置的示意图；
[0030]图7是第六变速器齿轮传动装置的示意图；
[0031]图8是对应于第六变速器齿轮传动装置的杠杆图。
【具体实施方式】
[0032]本说明书描述了本发明的实施例。然而，应理解公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。所以，此处所公开的具体结构和功能细节不应解释为限定，而仅为教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。本领域内的技术人员应理解，参考任一【专利附图】
【附图说明】和描述的多个特征可与一个或多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本发明的教导一致的特征的多种组合和变型可以根据需要用于特定应用或实施。
[0033]齿轮传动装置(gearing arrangement)是配置用于在旋转元件之间施加指定的转速关系的旋转元件和换档元件的集合。无论换档元件的状态如何，都要施加一些转速关系(称为固定的转速关系)。仅当特定的换档元件完全接合时施加其它的转速关系(称为选择性转速关系)。i)当一组中的第一个和最后一个旋转元件约束成具有最极端的转速时，ii)当每个剩余旋转部件的转速约束成第一个和最后一个旋转元件的加权平均时，线性转速关系存在旋转元件的顺序列表(ordered list)中，并且iii)当旋转部件的转速不同时,按照顺序列表约束(增加或减小)转速。离散传动比变速器具有在输入轴和输出轴之间选择性施加多个传动比的齿轮传动装置。
[0034]如果一组旋转元件被约束，以在所有工况中作为整体而旋转，则这组旋转元件彼此固定连接。可通过花键连接、焊接、压装、与普通固体机加工或其它方式固定连接旋转元件。可以出现固定连接的元件之间转动角位移的轻微变化，比如由于冲击或轴柔量(shaftcompliance)导致的位移。彼此完全固定连接的一个或多个旋转元件可以称为轴。相反，两个旋转元件通过换档元件选择性地连接，只要在换档元件完全接合时换档元件约束该两个旋转元件作为整体而旋转并且在至少一些其它工况中它们可自由地以不同的转速自由旋转即可。通过选择性连接旋转元件至壳体而保持旋转元件不旋转的换档元件称为制动器。选择性彼此连接两个或多个旋转元件的换档元件称为离合器。换档元件可以是主动控制的装置(比如液压或电动驱动的离合器或制动器)或者可以是被动装置(比如单向离合器或制动器)。
[0035]图1概要地说明了示例变速器。变速器利用四个简单行星齿轮组20、30、40和50。行星齿轮架22绕中心轴线旋转并且支撑一组行星齿轮24使得行星齿轮相对于行星齿轮架旋转。行星齿轮的外齿与中心齿轮26的外齿26以及环形齿轮28的内齿啮合。中心齿轮和环形齿轮被支撑以绕与齿轮架的相同轴线旋转。类似地构建齿轮组30、40和50。
[0036]简单行星齿轮组是在中心齿轮、行星齿轮架和环形齿轮之间施加固定的线性转速关系的齿轮传动装置的一种类型。其它已知类型的齿轮传动装置也在三个旋转元件之间施加固定的线性转速关系。例如，双小齿轮行星齿轮组在中心齿轮、环形齿轮和行星齿轮架之间施加固定的线性转速关系。
[0037]表1列出了用于每个行星齿轮组的建议的齿比。
[0038]表1
[0039]
【权利要求】
1.一种变速器，包括: 输入轴、输出轴和第三轴； 第一齿轮传动装置，配置用于选择性约束所述第三轴相对于所述输入轴以包括负传动t匕、零和一之间的两个传动比以及为一的传动比的多个传动比旋转并选择性保持所述第三轴不旋转； 第一简单行星齿轮组，所述第一简单行星齿轮组具有固定连接至所述第三轴的第一中心齿轮、第一环形齿轮、固定连接至输入轴的第一行星齿轮架以及被支撑在所述第一行星齿轮架上旋转并与所述第一中心齿轮和所述第一环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮； 第二简单行星齿轮组，所述第二简单行星齿轮组具有第二中心齿轮、固定连接至所述第三轴的第二环形齿轮、固定连接至所述输出轴的第二行星齿轮架以及被支撑在所述第二行星齿轮架上旋转并与所述第二中心齿轮和所述第二环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮； 第一制动器，配置用于选择性保持所述第二中心齿轮不旋转；以及 第一离合器，配置用于选择性地将所述输出轴连接至所述第一环形齿轮。
2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一齿轮传动装置包括: 第一、第二和第四轴； 第二齿轮传动装置，配置 用于在所述第一轴、所述第二轴和所述第三轴以及所述第四轴之间固定地施加线性转速关系； 第二离合器，配置用于选择性地将所述输入轴连接至所述第一轴； 第三离合器，配置用于选择性地将所述输入轴连接至所述第二轴； 第二制动器，配置用于选择地保持所述第二轴不旋转；以及 第三制动器，配置用于选择性地保持所述第四轴不旋转。
3.根据权利要求2所述的变速器，进一步包括配置用于选择性地将所述第一轴连接至所述第一环形齿轮的第四离合器。
4.根据权利要求2所述的变速器，其特征在于，所述第二齿轮传动装置包括: 第三简单行星齿轮组，所述第三简单行星齿轮组具有固定地连接至所述第四轴的第三中心齿轮、固定地连接至所述第二轴的第三环形齿轮、固定地连接至第三轴的第三行星齿轴架以及被支撑在所述第三行星齿轮架上旋转并与所述第三中心齿轮和第三环形齿轮连续接合啮合的至少一个行星齿轮；以及 第四简单行星齿轮组，所述第四简单行星齿轮组具有固定连接至第一轴的第四中心齿轮、固定连接至所述第四轴的第四环形齿轮、固定连接至所述第三轴的第四行星齿轮架以及被支撑在所述第四行星齿轮架上旋转并与所述第四中心齿轮和所述第四环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮。
5.根据权利要求4所述的变速器，进一步包括选择性地将所述第一轴连接至所述第一环形齿轮的第四离合器。
6.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一齿轮传动装置包括: 第一、第二和第四轴； 第二齿轮传动装置，配置用于在所述第一轴、所述第二轴、所述第三轴和所述第四轴之间固定地施加线性转速关系； 第二离合器，配置用于选择性地将所述输入轴连接至所述第一轴； 第三离合器，配置用于选择性地将所述输入轴连接至所述第四轴。 第二制动器，配置用于选择性地保持所述第一轴不旋转；以及 第三制动器，配置用于选择性地保持所述第二轴不旋转。
7.根据权利要求6所述的变速器，进一步包括配置用于选择性地将所述第四轴连接至所述第一环形齿轮的第四离合器。
8.根据权利要求6所述的变速器，其特征在于，所述第二齿轮传动装置包括: 第三简单行星齿轮组，所述第三简单行星齿轮组具有固定地连接至所述第一轴的第三中心齿轮、固定地连接至所述第三轴的第三环形齿轮、固定地连接至所述第二轴的第三行星齿轮架以及被支撑在所述第三行星齿轮架上旋转并与所述第三中心齿轮和所述第三环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；以及 第四简单行星齿轮组，所述第四简单行星齿轮组具有固定地连接至所述第一轴的第四中心齿轮、固定地连接至所述第四轴的第四环形齿轮、固定地连接至所述第三轴的第四行星齿轮架以及被支撑在所述第四行星齿轮架上旋转并与所述第四中心齿轮和所述第四环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮。
9.根据权利要求8所述的变速器，进一步包括配置用于选择性将所述第四轴连接至所述第一环形齿轮的第四离合器。
10.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一齿轮传动装置包括: 第二和第四轴； 第三齿轮传动装置，配置用于在所述第二轴、所述第三轴以及所述第四轴之间固定地施加线性转速关系； 第四齿轮传动装置，配置用于在所述输入轴、所述第三轴和所述第四轴之间选择性地施加线性转速关系； 第三离合器，配置用于选择性地将所述输入轴连接至所述第二轴； 第二制动器，配置用于选择性地保持所述第二轴不旋转；以及 第三制动器，配置用于选择性地保持所述第四轴不旋转。
11.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一齿轮传动装置包括: 第一轴； 第三齿轮传动装置，配置用于选择性地约束所述第一轴和所述第三轴以相反方向旋转; 第四齿轮传动装置，配置用于在所述输入轴、所述第三轴和所述第一轴之间选择性地施加线性转速关系； 第二离合器，配置用于选择性地将所述输入轴连接至所述第一轴；以及 第二制动器，配置用于选择性地保持所述第一轴不旋转。
【文档编号】F16H3/66GK103994189SQ201410052566
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2013年2月15日
【发明者】罗伯特·斯科特·利普尔特 申请人:福特全球技术公司
【专利摘要】本发明公开了一种多级变速器，所述多级变速器包括一系列变速器齿轮传动装置，该齿轮传动装置通过以多种组合选择性接合换档元件中的三者而产生至少九个前进传动比和一个倒档传动比。每个公开的变速器包括四个简单行星齿轮组、三个制动器以及三个或四个离合器。在一个实施例中产生十二个前进传动比和两个倒档传动比。在另一个实施例中产生十三个前进传动比。
【专利说明】多级变速器
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于机动车辆的自动变速器领域。更具体地，本发明涉及动力传输系统中齿轮、离合器的设置以及它们之间的相互连接。
【背景技术】
[0002]很多车辆在宽范围的车速(包括向前和向后移动两者)下使用。然而，某些类型的发动机只能在较窄的速度范围内高效运转。所以，能以多个传动比(speed ratio)高效传输动力的变速器被频繁使用。当车辆处于较低车速时，变速器通常以高传动比运转使得它放大用于改善加速的发动机扭矩。处于较高车速时，变速器以低传动比运转以允许与安静、燃料高效巡航关联的发动机转速。通常，变速器有安装至车辆结构的壳体、通过发动机曲轴驱动的输入轴以及通常经由差速器总成驱动车轮的输出轴，该差速器总成允许车辆转弯时左轮和右轮的转速稍微不同。
【发明内容】
[0003]在第一实施例中，变速器包括第一齿轮传动装置、第一和第二简单行星齿轮组、第一制动器以及第一离合器。第一齿轮传动装置配置用于将第三轴和输入轴之间的传动比选择性约束为多个值，这些值包括负值、零、零和一之间的两个值以及一。第一行星齿轮组的中心齿轮固定连接至第三轴而第一行星齿轮组的齿轮架固定连接至输入轴。第二行星齿轮组的环形齿轮固定连接至第三轴而第二行星齿轮组的齿轮架固定连接至输出轴。第一离合器选择性地将第一齿轮组的环形齿轮连接至输出轴。第一制动器选择性保持第二齿轮组的中心齿轮不旋转。第一齿轮传动装置可以包括在第一、第二、第三和第四轴之间固定施加线性转速关系的齿轮传动装置、分别选择性连接第一和第二轴至输入轴的第二和第三离合器以及分别选择性地保持第二和第四轴不旋转的第二和第三制动器。可替代地，第一齿轮传动装置可以包括在第一、第二、第三和第四轴之间固定地施加线性转速关系的齿轮传动装置、分别选择性地连接第一和第四轴至输入轴的第二和第三离合器以及分别选择性地保持第一和第二轴不旋转的第二和第三制动器。
[0004]在第二实施例中，变速器包括第一、第二和第三齿轮传动装置、两个离合器和三个制动器。第一齿轮传动装置在第一、第二、第三和第四轴之间固定地施加线性转速关系。第二齿轮传动装置在第三轴、输出轴和第五轴之间固定地施加线性转速关系。第三齿轮传动装置在第三轴、输出轴和第六轴之间固定地施加线性转速关系。第一、第二和第三制动器分别选择性地保持第六、第二和第四轴不旋转。第一离合器选择性地将第五轴连接至输出轴。第三离合器选择性将第二轴连接至输入轴。第二和第四离合器可以分别选择性地将输入轴和第五轴连接至第一轴。
[0005]在第三实施例中，变速器包括第一、第二和第三齿轮传动装置、两个离合器和三个制动器。第一齿轮传动装置在第一、第二、第三和第四轴之间固定地施加线性转速关系。第二齿轮传动装置在第三轴、输入轴和第五轴之间固定地施加线性转速关系。第三齿轮传动装置在第三轴、输出轴和第六轴之间固定地施加线性转速关系。第一、第二和第三制动器分别选择性保持第六、第一和第二轴不旋转。第一离合器选择性地将第五轴连接至输出轴。第二离合器选择性地将第一轴连接至输入轴。第三和第四离合器可以分别选择性地将输入轴和第五轴连接至第四轴。
[0006]在第四实施例中，变速器包括第一、第二和第三齿轮传动装置、两个离合器以及三个制动器。第一齿轮传动装置在第二、第三和第四轴之间固定地施加线性转速关系。第二齿轮传动装置在第三轴、输入轴和第五轴之间固定地施加线性转速关系。第三齿轮传动装置在第三轴、输出轴和第六轴之间固定地施加线性转速关系。第一、第二和第三制动器分别选择性地保持第六、第二和第四轴不旋转。第一离合器选择性地将第五轴连接至输出轴。第三离合器选择性地将第二轴连接至输入轴。第四齿轮传动装置可以在输入轴、第三轴和第四轴之间选择性地施加线性转速关系。可替代地，第四齿轮传动可以在第五轴、第三轴和第四轴之间选择性地施加线性转速关系。
[0007]在第五实施例中，变速器包括第一、第二和第三齿轮传动装置、两个离合器以及两个制动器。第一齿轮传动装置选择性地约束第一轴和第三轴以相反方向旋转。第二齿轮传动装置在第三轴、输入轴和第五轴之间固定地施加线性转速关系。第三齿轮传动装置在第三轴、输出轴和第六轴之间固定地施加线性转速关系。第一和第二制动器分别选择性地保持第六和第一轴不旋转。第一离合器选择性地将第五轴连接至输出轴。第二离合器选择性地将第一轴连接至输入轴。第四齿轮传动装置可以在输入轴、第三轴和第一轴之间选择性地施加线性转速关系。可替代地，第四齿轮传动装置可以在第五轴、第三轴和第一轴之间选择性地施加线性转速关系。
[0008]根据本发明的一个方面，提供一种变速器，所述变速器包括:输入轴、输出轴以及第一、第二、第三、第四、第五和第六轴；第一齿轮传动装置，配置用于在第一轴、第二轴、第三轴以及第四轴之间固定地施加线性转速关系；第二齿轮传动装置，配置用于在第三轴、输入轴和第五轴之间固定地施加线性转速关系；第三齿轮传动装置，配置用于在第三轴、输出轴以及第六轴之间固定地施加线性转速关系；第一离合器，配置用于选择性地将输出轴连接至第五轴；第三离合器，配置用于选择性地将输入轴连接至第二轴；第一制动器，配置用于选择性地保持第六轴不旋转；第二制动器，配置用于选择性地保持第二轴不旋转；以及第三制动器，配置用于选择性地保持第四轴不旋转。
[0009]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于选择性地将第一轴连接至输入轴的第二离合器。
[0010]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于选择性地将第一轴连接至第五轴的第四离合器。
[0011]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于选择性地将第一轴连接至第五轴的第四离合器。
[0012]根据本发明的一个实施例，第一齿轮传动装置包括:第三简单行星齿轮组，该第三简单行星齿轮组具有固定地连接至第四轴的第三中心齿轮、固定地连接至第二轴的第三环形齿轮、固定地连接至第三轴的第三行星齿轮架以及被支撑在第三行星齿轮架上旋转并与第三中心齿轮和第三环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；第四简单行星齿轮组，该第四简单行星齿轮组具有固定地连接至第一轴的第四中心齿轮、固定地连接至第四轴的第四环形齿轮、固定地连接至第三轴的第四行星齿轮架以及被支撑在第四行星齿轮架上旋转并与第四中心齿轮和第四环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮。
[0013]根据本发明的另一方面，提供一种变速器，所述变速器包括:输入轴、输出轴以及第一、第二、第三、第四、第五和第六轴；第一齿轮传动装置，配置用于在第一轴、第二轴、第三轴和第四轴之间固定地施加线性转速关系；第二齿轮传动装置，配置用于在第三轴、输入轴和第五轴之间固定地施加线性转速关系；第三齿轮传动装置，配置用于在第三轴、输出轴和第六轴之间固定地施加线性转速关系；第一离合器，配置用于选择性地将输出轴连接至第五轴；第二离合器，配置用于选择性地将输入轴连接至第一轴；第一制动器，配置用于选择性地保持第六轴不旋转；第二制动器，配置用于选择性地保持第一轴不旋转；以及第三制动器，配置用于选择性地保持第二轴不旋转。
[0014]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于选择性地将第四轴连接至输入轴的第三离合器。
[0015]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于选择性地将第四轴连接至第五轴的第四离合器。
[0016]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于选择性地第四轴连接至第五轴的第四离合器。
[0017]根据本发明的一个实施例，第一齿轮传动装置包括:第三简单行星齿轮组，该第三简单行星齿轮组具有固定地连接至第一轴的第三中心齿轮、固定地连接至第三轴的第三环形齿轮、固定地连接至第二轴的第三行星齿轮架以及被支撑在第三行星齿轮架上旋转并与第三中心齿轮和第三环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；以及第四简单行星齿轮组，该第四简单行星齿轮组具有固定地连接至第一轴的第四中心齿轮、固定地连接至第四轴的第四环形齿轮、固定地连接至第三轴的第四行星行星齿轮架以及被支撑在第四行星齿轮架上旋转并与第四中心齿轮和第四环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮。
[0018]根据本发明的又一方面，提供一种变速器，所述变速器包括:第二、第三、第四、第五以及第六轴；输入轴；输出轴；第一齿轮传动装置，配置用于在第二轴、第三轴和第四轴之间固定地施加线性转速关系；第二齿轮传动装置，配置用于在第三轴、输入轴和第五轴之间固定地施加线性转速关系；第三齿轮传动装置，配置用于在第三轴、输出轴和第六轴之间固定地施加线性转速关系；第一离合器，配置用于选择性地将输出轴连接至第五轴；第三离合器，配置用于选择性地将输入轴连接至第二轴；第一制动器，配置用于选择性地保持第六轴不旋转；第二制动器，配置用于选择性地保持第二轴不旋转；以及第三制动器，配置用于选择性地保持第四轴不旋转。
[0019]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于在输入轴、第三轴和第四轴之间选择性地施加线性转速关系的第四齿轮传动装置。
[0020]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于在第五轴、第三轴和第四轴之间选择性地施加线性转速关系的第四齿轮传动装置。
[0021]根据本发明的另一方面，提供一种变速器，所述变速器包括:第一、第三、第五和第六轴；输入轴；输出轴；第一齿轮传动装置，配置用于选择性地约束第一轴和第三轴以相反方向旋转；第二齿轮传动装置，配置用于在第三轴、输入轴和第五轴之间固定地施加线性转速关系；第三齿轮传动装置，配置用于在第三轴、输出轴和第六轴之间固定地施加线性转速关系；第一离合器，配置用于选择性地将输出轴连接至第五轴；第二离合器，配置用于选择性地将输入轴连接至第一轴；第一制动器，配置用于选择性地保持第六轴不旋转；以及第二制动器，配置用于选择性地保持第一轴不旋转。
[0022]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于在输入轴、第三轴和第一轴之间选择性地施加线性转速关系的第四齿轮传动装置。
[0023]根据本发明的一个实施例，进一步包括配置用于在第五轴、第三轴和第一轴之间选择性地施加线性转速关系的第四齿轮传动装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是第一变速器齿轮传动装置的示意图；
[0025]图2是第二变速器齿轮传动装置的示意图；
[0026]图3是第三变速器齿轮传动装置的示意图；
[0027]图4是对应于第三变速器齿轮传动装置的杠杆图；
[0028]图5是第四变速器齿轮传动装置的示意图；
[0029]图6是第五变速器齿轮传动装置的示意图；
[0030]图7是第六变速器齿轮传动装置的示意图；
[0031]图8是对应于第六变速器齿轮传动装置的杠杆图。
【具体实施方式】
[0032]本说明书描述了本发明的实施例。然而，应理解公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。所以，此处所公开的具体结构和功能细节不应解释为限定，而仅为教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。本领域内的技术人员应理解，参考任一【专利附图】
【附图说明】和描述的多个特征可与一个或多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本发明的教导一致的特征的多种组合和变型可以根据需要用于特定应用或实施。
[0033]齿轮传动装置(gearing arrangement)是配置用于在旋转元件之间施加指定的转速关系的旋转元件和换档元件的集合。无论换档元件的状态如何，都要施加一些转速关系(称为固定的转速关系)。仅当特定的换档元件完全接合时施加其它的转速关系(称为选择性转速关系)。i)当一组中的第一个和最后一个旋转元件约束成具有最极端的转速时，ii)当每个剩余旋转部件的转速约束成第一个和最后一个旋转元件的加权平均时，线性转速关系存在旋转元件的顺序列表(ordered list)中，并且iii)当旋转部件的转速不同时,按照顺序列表约束(增加或减小)转速。离散传动比变速器具有在输入轴和输出轴之间选择性施加多个传动比的齿轮传动装置。
[0034]如果一组旋转元件被约束，以在所有工况中作为整体而旋转，则这组旋转元件彼此固定连接。可通过花键连接、焊接、压装、与普通固体机加工或其它方式固定连接旋转元件。可以出现固定连接的元件之间转动角位移的轻微变化，比如由于冲击或轴柔量(shaftcompliance)导致的位移。彼此完全固定连接的一个或多个旋转元件可以称为轴。相反，两个旋转元件通过换档元件选择性地连接，只要在换档元件完全接合时换档元件约束该两个旋转元件作为整体而旋转并且在至少一些其它工况中它们可自由地以不同的转速自由旋转即可。通过选择性连接旋转元件至壳体而保持旋转元件不旋转的换档元件称为制动器。选择性彼此连接两个或多个旋转元件的换档元件称为离合器。换档元件可以是主动控制的装置(比如液压或电动驱动的离合器或制动器)或者可以是被动装置(比如单向离合器或制动器)。
[0035]图1概要地说明了示例变速器。变速器利用四个简单行星齿轮组20、30、40和50。行星齿轮架22绕中心轴线旋转并且支撑一组行星齿轮24使得行星齿轮相对于行星齿轮架旋转。行星齿轮的外齿与中心齿轮26的外齿26以及环形齿轮28的内齿啮合。中心齿轮和环形齿轮被支撑以绕与齿轮架的相同轴线旋转。类似地构建齿轮组30、40和50。
[0036]简单行星齿轮组是在中心齿轮、行星齿轮架和环形齿轮之间施加固定的线性转速关系的齿轮传动装置的一种类型。其它已知类型的齿轮传动装置也在三个旋转元件之间施加固定的线性转速关系。例如，双小齿轮行星齿轮组在中心齿轮、环形齿轮和行星齿轮架之间施加固定的线性转速关系。
[0037]表1列出了用于每个行星齿轮组的建议的齿比。
[0038]表1
[0039]
【权利要求】
1.一种变速器，包括: 输入轴、输出轴和第三轴； 第一齿轮传动装置，配置用于选择性约束所述第三轴相对于所述输入轴以包括负传动t匕、零和一之间的两个传动比以及为一的传动比的多个传动比旋转并选择性保持所述第三轴不旋转； 第一简单行星齿轮组，所述第一简单行星齿轮组具有固定连接至所述第三轴的第一中心齿轮、第一环形齿轮、固定连接至输入轴的第一行星齿轮架以及被支撑在所述第一行星齿轮架上旋转并与所述第一中心齿轮和所述第一环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮； 第二简单行星齿轮组，所述第二简单行星齿轮组具有第二中心齿轮、固定连接至所述第三轴的第二环形齿轮、固定连接至所述输出轴的第二行星齿轮架以及被支撑在所述第二行星齿轮架上旋转并与所述第二中心齿轮和所述第二环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮； 第一制动器，配置用于选择性保持所述第二中心齿轮不旋转；以及 第一离合器，配置用于选择性地将所述输出轴连接至所述第一环形齿轮。
2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一齿轮传动装置包括: 第一、第二和第四轴； 第二齿轮传动装置，配置 用于在所述第一轴、所述第二轴和所述第三轴以及所述第四轴之间固定地施加线性转速关系； 第二离合器，配置用于选择性地将所述输入轴连接至所述第一轴； 第三离合器，配置用于选择性地将所述输入轴连接至所述第二轴； 第二制动器，配置用于选择地保持所述第二轴不旋转；以及 第三制动器，配置用于选择性地保持所述第四轴不旋转。
3.根据权利要求2所述的变速器，进一步包括配置用于选择性地将所述第一轴连接至所述第一环形齿轮的第四离合器。
4.根据权利要求2所述的变速器，其特征在于，所述第二齿轮传动装置包括: 第三简单行星齿轮组，所述第三简单行星齿轮组具有固定地连接至所述第四轴的第三中心齿轮、固定地连接至所述第二轴的第三环形齿轮、固定地连接至第三轴的第三行星齿轴架以及被支撑在所述第三行星齿轮架上旋转并与所述第三中心齿轮和第三环形齿轮连续接合啮合的至少一个行星齿轮；以及 第四简单行星齿轮组，所述第四简单行星齿轮组具有固定连接至第一轴的第四中心齿轮、固定连接至所述第四轴的第四环形齿轮、固定连接至所述第三轴的第四行星齿轮架以及被支撑在所述第四行星齿轮架上旋转并与所述第四中心齿轮和所述第四环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮。
5.根据权利要求4所述的变速器，进一步包括选择性地将所述第一轴连接至所述第一环形齿轮的第四离合器。
6.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一齿轮传动装置包括: 第一、第二和第四轴； 第二齿轮传动装置，配置用于在所述第一轴、所述第二轴、所述第三轴和所述第四轴之间固定地施加线性转速关系； 第二离合器，配置用于选择性地将所述输入轴连接至所述第一轴； 第三离合器，配置用于选择性地将所述输入轴连接至所述第四轴。 第二制动器，配置用于选择性地保持所述第一轴不旋转；以及 第三制动器，配置用于选择性地保持所述第二轴不旋转。
7.根据权利要求6所述的变速器，进一步包括配置用于选择性地将所述第四轴连接至所述第一环形齿轮的第四离合器。
8.根据权利要求6所述的变速器，其特征在于，所述第二齿轮传动装置包括: 第三简单行星齿轮组，所述第三简单行星齿轮组具有固定地连接至所述第一轴的第三中心齿轮、固定地连接至所述第三轴的第三环形齿轮、固定地连接至所述第二轴的第三行星齿轮架以及被支撑在所述第三行星齿轮架上旋转并与所述第三中心齿轮和所述第三环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮；以及 第四简单行星齿轮组，所述第四简单行星齿轮组具有固定地连接至所述第一轴的第四中心齿轮、固定地连接至所述第四轴的第四环形齿轮、固定地连接至所述第三轴的第四行星齿轮架以及被支撑在所述第四行星齿轮架上旋转并与所述第四中心齿轮和所述第四环形齿轮连续啮合接合的至少一个行星齿轮。
9.根据权利要求8所述的变速器，进一步包括配置用于选择性将所述第四轴连接至所述第一环形齿轮的第四离合器。
10.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一齿轮传动装置包括: 第二和第四轴； 第三齿轮传动装置，配置用于在所述第二轴、所述第三轴以及所述第四轴之间固定地施加线性转速关系； 第四齿轮传动装置，配置用于在所述输入轴、所述第三轴和所述第四轴之间选择性地施加线性转速关系； 第三离合器，配置用于选择性地将所述输入轴连接至所述第二轴； 第二制动器，配置用于选择性地保持所述第二轴不旋转；以及 第三制动器，配置用于选择性地保持所述第四轴不旋转。
11.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一齿轮传动装置包括: 第一轴； 第三齿轮传动装置，配置用于选择性地约束所述第一轴和所述第三轴以相反方向旋转; 第四齿轮传动装置，配置用于在所述输入轴、所述第三轴和所述第一轴之间选择性地施加线性转速关系； 第二离合器，配置用于选择性地将所述输入轴连接至所述第一轴；以及 第二制动器，配置用于选择性地保持所述第一轴不旋转。
【文档编号】F16H3/66GK103994189SQ201410052566
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2013年2月15日
【发明者】罗伯特·斯科特·利普尔特 申请人:福特全球技术公司
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