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CN1811224A - 具有四个行星齿轮组的八速变速箱 - Google Patents

具有四个行星齿轮组的八速变速箱 Download PDF

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CN1811224A
CN1811224A CN200610008922.2A CN200610008922A CN1811224A CN 1811224 A CN1811224 A CN 1811224A CN 200610008922 A CN200610008922 A CN 200610008922A CN 1811224 A CN1811224 A CN 1811224A
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planetary
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General Motors Corp
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Abstract

提供一种八速变速箱，该八速变速箱包括四种行星齿轮组，该四种行星齿轮组具有七个转矩传输机构和多个固定互连，从而提供八种前向速度比和至少一种后向速度比。动力系包括引擎和转矩转换器，和输出部件，其中该引擎和转矩转换器连续地与至少一种行星齿轮部件连接，该输出部件连续地与行星齿轮部件的另一个连接。七个转矩传输机构两两结合。从而得到减小的元件的速度以及改进的比例。

Description

具有四个行星齿轮组的八速变速箱
技术领域
本发明涉及一种具有四个行星齿轮组的动力传输装置，其中行星齿轮组被七个转矩传输设备控制，从而提供八种前向速度比和至少一种反向速度比。
背景技术
载人客车包括一个动力系，该动力系由引擎、多速变速箱以及差动传动或者终端传动组成。多速变速箱通过允许引擎多次在其转矩范围内运行而增加车辆的整个运行范围。在变速箱中可获得的前向速度比的数量决定了引擎转矩范围被重复的数量。早期的自动变速箱具有两种速度范围。这严重地限制了车辆的整个速度范围，因此需要能够产生宽的速度和转矩范围的相对大的引擎。这导致了巡回期间引擎在特定的燃料消耗点运行，而不是在最有效的点运行。因此，当时的手动换档(副轴变速箱)是最流行的。
随着三速和四速自动变速箱的出现，自动换档(行星齿轮)变速箱日益受到驾车一族的喜爱。这些变速箱改变了车辆的运行性能并节省了燃料。速度比的增加减少了速度比之间的节距，并使运行者在普通车辆加速下基本上察觉不到速度比互换，因此改进了变速箱的换档质量。
已经有人提出将前向速度比的数量增加到六或更多。1978年1月31日出版的、发明人为Polak的美国专利No.4,070,927，以及2002年7月23日出版的、发明人为Raghavan和Usoro的美国专利No.6,422,969中，公开了六速变速箱。
六速变速箱相对于四速和五速变速箱具有一些优点，其中包括改进的车辆加速和改进的燃料经济性。虽然许多卡车采用了具有六个或更多的前向速度比的动力变速箱时，但是，由于这些变速箱的尺寸和复杂性问题，载人小汽车仍然采用三速和四速自动变速箱，极少采用五速或六速设备。
发明人为Raghavan、Bucknor和Usoro的美国专利No.6,623,397公开了七速变速箱。发明人为Haka的美国专利No.6,425,841公开了八速变速箱。Haka的变速箱利用了三个行星齿轮组和六个转矩传动设备，其中包括两个制动器和两个离合器，从而提供八个前向速度比和一个反向速度比。行星齿轮组之一被定位和操作成为剩余的两种行星齿轮组构建两个固定的速度输入部件。七速、八速和九速变速箱相比于六速变速箱而言在加速和燃料经济性方面都有所改进。但是，像上述的六速变速箱那样，由于复杂性、尺寸和花费而阻碍了上述的七速、八速和九速变速箱的发展。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有四个行星齿轮组的改进的八速变速箱，其中行星齿轮组被控制从而提供八种前向速度比和至少一种反向速度比。最好是，实现三种反向的速度比。改进的变速箱的不同实施例提供紧密的速度比级和宽范围速度比，而内部速度却减小。也可以实现低的中心齿轮和离合器负载。变速箱也可以是前或后驱动型变速箱。变速箱所需轴的数量被最小化。
在本发明的一个方面中，变速箱具有四个行星齿轮组，每个都包括第一、第二和第三部件，这些部件包括中心齿轮、环形齿轮或者行星齿轮架组件部分。关于这里描述以及在权利要求限定中的第一、第二和第三齿轮组，这些齿轮组在附图中以任意顺序(例如，左至右，右至左等等)被计为“第一”到“第三”。另外，对于每个齿轮组，每组齿轮的第一、第二和第三部件可以被计为是附图中以任意顺序排列(例如，顶部到底部，底部到顶部，等等)的第一、第二或第三部件。
在本发明的另一方面中，除非这里特别描述的以外，每组行星齿轮的行星齿轮架组件可以是单小齿轮或者双小齿轮架。
在本发明的另一方面中，第一互连部件连续地互连第一行星齿轮组的第一部件与第二行星齿轮组的第一部件。
在本发明的另一方面中，第二互连部件连续地互连第一行星齿轮组的第二部件与第二行星齿轮组的第二部件。
在本发明的另一方面中，第三互连部件连续地互连第三行星齿轮组的第一部件与第四行星齿轮组的第一部件。
在本发明的另一方面中，第四互连部件连续地互连第三行星齿轮组的第二部件与第四行星齿轮组的第二部件。
在本发明的另一方面中，第五互连部件连续地互连第二行星齿轮组的第二和第三部件之一与第四行星齿轮组的第三部件。
在本发明的另一方面中，每个变速箱包括一个输入轴以及一个输出轴，其中输入轴连续连接行星齿轮组的一个部件，输出轴连续连接行星齿轮组的另一个部件连接。
在本发明的进一步的方面中，第一转矩传输机构，例如制动器，用于选择性地互连第一行星齿轮组的第三部件与固定部件。
在本发明的进一步的另一个方面中，第二转矩传输机构，例如离合器，用于选择性地互连第四行星齿轮组的第三部件或者第一行星齿轮组的第三部件到输入轴。
在本发明的进一步的另一个方面中，第三转矩传输机构，例如离合器，用于选择性地互连第三行星齿轮组的第二部件与输入轴。
在本发明的进一步的另一个方面中，第四转矩传输机构，例如制动器，用于选择性地互连第四行星齿轮组的第三部件与固定部件。
在本发明的进一步的另一个方面中，第五转矩传输机构，例如制动器，用于选择性地互连第四行星齿轮组的第二部件与固定部件。
在本发明的另一方面中，第六转矩传输机构，例如制动器，用于选择性地互连第四行星齿轮组的第一部件与固定部件。
在本发明的另一方面中，第七转矩传输机构，例如制动器，用于选择性地互连第二行星齿轮组的第二或第三部件与固定部件。
在本发明的一方面中，前向速度比换档是单转换型。
在本发明的进一步的方面中，第一行星齿轮组的第一部件可以是双小齿轮型的行星齿轮架组件。
在本发明的进一步的另一个方面中，第二行星齿轮组的第一部件可以是双小齿轮型的行星齿轮架组件。第一行星齿轮组的行星齿轮架组件和第二行星齿轮组的行星齿轮架组件可以共享一个共用壁，从而可以连续地彼此互连，进而产生双小齿轮行星齿轮架组件。
在本发明的一个实施例中，输入轴通过第一中间轴连续地与第一行星齿轮组的第一部件互连。第一行星齿轮组的第一部件通过第一中间轴连续地与第二行星齿轮组的第一部件互连。第一行星齿轮组的第一部件和第二行星齿轮组的第一部件是中心齿轮。第二中间轴连续地与第三行星齿轮组的第二部件连接。第二转矩传输机构通过第二中间轴选择性地互连输入轴与第三行星齿轮组的第二部件。最好是，第一和第二中间轴同轴设置。
在本发明的进一步的方面中，输入轴连续地与两组行星齿轮组连接，并且通过七个转矩传输机构中的一个选择性地与其它两组行星齿轮组连接。
在本发明的另一方面中，七个转矩传输机构选择性地两两结合，从而得到八种前向速度比和至少一种反向速度比。
与具有较少速度比的变速箱相比，本发明所得到的变速箱提供明显更宽的速度比。另外，实现了紧密的速度比级。
结合附图，通过执行本发明的最好模式的以下详细描述，可以容易地清楚理解本发明的上述特征和优点，以及其它特征和优点。
附图说明
图1A是包括本发明的行星齿轮变速箱的一个实施例的动力系的图示；
图1B是描述图1A所示的动力系的一些运行特征的真值表和图表；
图2A是具有本发明的行星齿轮变速箱的第二实施例的动力系的图示；
图2B是描述图2A所示的动力系的一些运行特性中的真值表和图表；
图3A是包含本发明的行星齿轮变速箱的第三实施例的动力系的图示；
图3B是描述图3A所示的动力系的一些运行特性的真值表和图表。
具体实施方式
参照附图，其中在这几幅图中，相同的参考标记代表相同或相应的部分，如图1A所示，动力系10具有传统的引擎和转矩转换器12，行星齿轮变速箱14和传统终端驱动机构16。
行星齿轮变速箱14包括连续地与引擎和转矩转换器12连接的输入轴17、行星齿轮装置18以及连续地与终端驱动机构16连接的输出轴19。行星齿轮装置18包括四个行星齿轮组20、30、40和50。
行星齿轮组20包括中心齿轮部件22、环形齿轮部件24以及行星齿轮架组件26。行星齿轮架组件26包括多个小齿轮27，该小齿轮27可旋转地安装在支架部件29上并且与中心齿轮22和环形齿轮部件24啮合。
行星齿轮组30包括中心齿轮部件32、环形齿轮部件34以及行星齿轮架组件36。行星齿轮架组件36包括多个小齿轮37，该小齿轮37可旋转地安装在支架部件39上并且与中心齿轮部件32和环形齿轮部件34啮合。
行星齿轮组40包括中心齿轮部件42、环形齿轮部件44以及行星齿轮架组件46。行星齿轮架组件46包括多个小齿轮47，该小齿轮47可旋转地安装在支架部件49上并且与中心齿轮部件42和环形齿轮部件44啮合。
行星齿轮组50包括中心齿轮部件52、环形齿轮部件54以及行星齿轮架组件56。行星齿轮架组件56包括多个小齿轮57，该小齿轮57可旋转地安装在支架部件59上并且与中心齿轮部件52和环形齿轮部件54啮合。
输入轴17通过滚筒92连续地与中心齿轮部件22连接，其中第一中间轴94连续地互连到滚筒92。值得注意的是，输入轴17还通过互连部件78连续地连接到中心齿轮部件32，其中互连部件78与中心齿轮部件22和32互连。输出轴19连续地与行星齿轮架组件46连接。行星齿轮架组件26通过互连部件70连续地与环形齿轮部件34连接。行星齿轮架组件36通过互连部件72连续地与环形齿轮部件54连接。中心齿轮部件42通过互连部件74连续地与中心齿轮部件52连接。环形齿轮部件44通过互连部件76连续地与行星齿轮架组件56连接。中心齿轮部件32通过互连部件78连续地和中心齿轮部件22连接，因此连接到输入轴17(通过第一中间轴94和滚筒92间接地连接)。
环形齿轮部件24通过离合器60可选择性地与变速箱壳80连接。环形齿轮部件24通过离合器62可选择性地与输入轴17连接。环形齿轮部件44通过离合器64可选择性地与输入轴17连接。环形齿轮部件54通过制动器66可选择性地与变速箱壳80连接。行星齿轮架组件56通过制动器67可选择性地与变速箱壳80连接。中心齿轮部件52通过制动器68可选择性地与变速箱壳80连接。环形齿轮部件34通过制动器69可选择性地与变速箱壳80连接。
如图1B所示，特别是在这里所公开的真值表中，转矩传输机构选择性两两结合，从而提供八种前向速度比以及三种反向速度比。转矩传输机构60、62、64、66、67、68以及69最好是多重圆盘型液激摩擦驱动建立设备，该设备通常被使用于行星齿轮变速箱中。
在制动器67和69接合下形成反向L速度比。制动器67连接行星齿轮架组件56与变速箱壳80，制动器69连接环形齿轮部件34与变速箱壳80。中心齿轮部件22和中心齿轮部件32以与输入轴17相同的速度旋转。行星齿轮架组件36以和环形齿轮部件54相同的速度旋转。环形齿轮部件34和行星齿轮架组件26不旋转。行星齿轮架组件36以由中心齿轮部件32的速度和行星齿轮组30的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所决定的速度旋转。行星齿轮架组件56和环形齿轮部件44不旋转。中心齿轮部件52以与中心齿轮部件42相同的速度旋转。中心齿轮部件52以由环形齿轮部件54的速度和行星齿轮组50的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所决定的速度旋转。行星齿轮架组件46以与输出轴19相同的速度旋转。行星齿轮架组件46以及输出轴19以由中心齿轮部件42的速度和行星齿轮组40的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。利用行星齿轮组30、40和50的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值，来确定反向L速度比的数值。
在制动器60和67的接合下，反向1速度比被建立。制动器60连接环形齿轮部件24与变速箱壳80，制动器67连接行星齿轮架组件56与变速箱壳80。中心齿轮部件22和中心齿轮部件32以与输入轴17相同的速度旋转。行星齿轮架组件26以与环形齿轮部件34相同的速度旋转。环形齿轮部件24不旋转。行星齿轮架组件26以由中心齿轮部件22的速度和行星齿轮组20的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。行星齿轮架组件36以与环形齿轮部件54相同的速度旋转。行星齿轮架组件36以由中心齿轮部件32的速度、环形齿轮部件34的速度以及行星齿轮组30的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。中心齿轮部件52以与中心齿轮部件42相同的速度旋转。行星齿轮架组件56和环形齿轮部件44不旋转。中心齿轮部件52以由环形齿轮部件54的速度和行星齿轮组50的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。行星齿轮架组件46以与输出轴19相同的速度旋转。行星齿轮架组件46以及输出轴19以由中心齿轮部件42的速度和行星齿轮组40的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。利用行星齿轮组20、30、40和50的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值，确定反向1速度比的数值。
在离合器62和制动器67的接合下，反向2速度比被建立。离合器62连接环形齿轮部件24与输入轴17。制动器67连接行星齿轮架组件56与变速箱壳80。行星齿轮组20和30以及环形齿轮部件54以与输入轴17相同的速度旋转。行星齿轮架组件56和环形齿轮部件44不旋转。中心齿轮部件52以与中心齿轮部件42相同的速度旋转。中心齿轮部件52以由环形齿轮部件54的速度和行星齿轮组50的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。行星齿轮架组件46以与输出轴19相同的速度旋转。行星齿轮架组件46以及输出轴19以由中心齿轮部件42的速度和行星齿轮组40的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。利用行星齿轮组30和40的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值确定反向2速度比的数值。
第一前向速度比，通常也被称为低速，是在制动器68和69的接合下被建立。制动器68连接中心齿轮部件52和变速箱壳80，制动器69连接环形齿轮部件34与变速箱壳80。中心齿轮部件22和中心齿轮部件32以与输入轴17相同的速度旋转。行星齿轮架组件36以与环形齿轮部件54相同的速度旋转。环形齿轮部件34和行星齿轮架组件26不旋转。行星齿轮架组件36以由中心齿轮部件32的速度和行星齿轮组30的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。中心齿轮部件42和52不旋转。行星齿轮架组件56以与环形齿轮部件44相同的速度旋转。行星齿轮架组件56以由环形齿轮部件54的速度和行星齿轮组50的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。行星齿轮架组件46以与输出轴19相同的速度旋转。行星齿轮架组件46以及输出轴19以由环形齿轮部件44的速度和行星齿轮组40的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。利用行星齿轮组30、40和50的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值来确定第一前向速度比的数值。
在制动器60和60接合下建立第二前向速度比。制动器60连接环形齿轮部件24与变速箱壳80，制动器68连接中心齿轮部件52与变速箱壳80。中心齿轮部件22和中心齿轮部件32以与输入轴17相同的速度旋转。行星齿轮架组件26以与环形齿轮部件34相同的速度旋转。环形齿轮部件24不旋转。行星齿轮架组件26以由中心齿轮部件22的速度和行星齿轮组20的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。行星齿轮架组件36以与环形齿轮部件54相同的速度旋转。行星齿轮架组件56以由环形齿轮部件34的速度、中心齿轮部件32的速度以及行星齿轮组30的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。行星齿轮架组件56以与环形齿轮部件44相同的速度旋转。中心齿轮部件52和中心齿轮部件42不旋转。行星齿轮架组件56以由环形齿轮部件54的速度和行星齿轮组50的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。行星齿轮架组件46以与输出轴19相同的速度旋转。行星齿轮架组件46以及输出轴19以由环形齿轮部件44的速度和行星齿轮组40的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。利用行星齿轮组20、30、40和50的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值确定第二前向速度比的数值。
在离合器62和制动器68接合下建立第三前向速度比。离合器62连接环形齿轮部件24和输入轴17，制动器68连接中心齿轮部件52和变速箱壳80。行星齿轮组20和30以及环形齿轮部件54以与输入轴17相同的速度旋转。中心齿轮部件42和52不旋转。行星齿轮架组件56以与环形齿轮部件44相同的速度旋转。行星齿轮架组件56以由环形齿轮部件54的速度和行星齿轮组50的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。行星齿轮架组件46以与输出轴19相同的速度旋转。行星齿轮架组件46以及输出轴19以由环形齿轮部件44的速度和行星齿轮组40的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。利用行星齿轮组40和50的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值确定第三前向速度比的数值。
在离合器64与制动器68接合下建立第四前向速度比。离合器64连接环形齿轮部件44与输入轴17，制动器68连接中心齿轮部件52与变速箱壳80。中心齿轮部件22和32、环形齿轮部件44以及行星齿轮架组件56以与输入轴17相同的速度旋转。中心齿轮部件42和52不旋转。行星齿轮架组件46以与输出轴19相同的速度旋转。行星齿轮架组件46以及输出轴19以由环形齿轮部件44的速度和行星齿轮组40的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。利用行星齿轮组40的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值确定第四前向速度比的数值。
在离合器62和64的接合下建立第五前向速度比。离合器62连接环形齿轮部件24与输入轴17，离合器64连接环形齿轮部件44与输入轴17。在这种结构中，输入轴17与输出轴19连接，因此第五前向速度比的数值为1。
在制动器60和离合器64的接合下建立第六前向速度比。制动器60连接环形齿轮部件24与变速箱壳80，离合器64连接环形齿轮部件44与输入轴17。中心齿轮部件22和32、环形齿轮部件44以及行星齿轮架组件56以与输入轴17相同的速度旋转。行星齿轮架组件26以与环形齿轮部件34相同的速度旋转。环形齿轮部件24不旋转。行星齿轮架组件26以由中心齿轮部件22的速度和行星齿轮组20的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。行星齿轮架组件36以与环形齿轮部件54相同的速度旋转。行星齿轮架组件36以由环形齿轮部件34的速度、中心齿轮部件32的速度以及行星齿轮组30的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。中心齿轮部件52以与中心齿轮部件42相同的速度旋转。中心齿轮部件52以由行星齿轮架组件56的速度、环形齿轮部件54的速度以及行星齿轮组50的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。行星齿轮架组件46以与输出轴19相同的速度旋转。行星齿轮架组件46以及输出轴19以由环形齿轮部件44的速度、中心齿轮部件42的速度以及行星齿轮组40的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。通过利用行星齿轮组20、30、40和50的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值确定第六前向速度比的数值。
在离合器64和制动器69的接合下建立第七前向速度比。离合器64连接环形齿轮部件44与输入轴17，制动器69连接环形齿轮部件34与变速箱壳80。中心齿轮部件22和32、环形齿轮部件44以及行星齿轮架组件56以与输入轴17相同的速度旋转。行星齿轮架组件36以与环形齿轮部件54相同的速度旋转。环形齿轮部件34和行星齿轮架组件26不旋转。行星齿轮架组件36以由中心齿轮部件32的速度和行星齿轮组30的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。中心齿轮部件52以与中心齿轮部件42相同的速度旋转。中心齿轮部件52以由行星齿轮架组件56的速度、环形齿轮部件54的速度以及行星齿轮组50的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。行星齿轮架组件46以与输出轴19相同的速度旋转。行星齿轮架组件46以及输出轴19以由环形齿轮部件44的速度、中心齿轮部件42的速度以及行星齿轮组40的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。利用行星齿轮组30、40和50的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值确定第七前向速度比的数值。
在离合器64与制动器66的接合下建立第八前向速度比。离合器64连接环形齿轮部件44与输入轴17，制动器66连接环形齿轮部件54与变速箱壳80。中心齿轮部件22和32、环形齿轮部件44以及行星齿轮架组件56以与输入轴17相同的速度旋转。行星齿轮架组件36和环形齿轮部件54不旋转。环形齿轮部件34以与行星齿轮架组件26相同的速度旋转。环形齿轮部件34以由中心齿轮部件32的速度以及行星齿轮组30的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。中心齿轮部件52以与中心齿轮部件42相同的速度旋转。中心齿轮部件52以由行星齿轮架组件56的速度以及行星齿轮组50的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。行星齿轮架组件46以与输出轴19相同的速度旋转。行星齿轮架组件46以及输出轴19以由环形齿轮部件44的速度、中心齿轮部件42的速度以及行星齿轮组40的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值所确定的速度旋转。利用行星齿轮组30、40和50的环形齿轮/中心齿轮的齿的比值确定第八前向速度比的数值。
如上所述，转矩传输机构的接合时间图由图1B中的真值表示出。该真值表还给出了如图1B所示例的、利用环形齿轮/中心齿轮的齿的比值来获得速度比的一个例子。NR1/SR1值为行星齿轮组20的齿的比值；NR2/SR2值为行星齿轮组30的齿的比值；NR3/SR3值为行星齿轮组40的齿的比值；NR4/SR4值为行星齿轮组50的齿的比值。
而且，图1B的图表描述的比例级是通过所给的齿的比值的样本而获得的。例如，在第一和第二前向速度比之间的级比为1.69，而在反向L速度比和第一前向速度比之间的级比为-1.01。应当注意到，单级和双级前向比例互换为一种单转换类型。
图1A的变速箱14通过互连中心齿轮部件42和52以及环形齿轮部件44到行星齿轮组40和50的行星齿轮架组件56，提供了一种简化的布置图。通过互连中心齿轮部件22和32到滚筒92，并因此通过第一中间轴94互连到输入轴17，同时当离合器64被接合，选择性地互连环形齿轮部件44和行星齿轮架组件56到滚筒92，并因此通过第二中间轴96互连到输入轴17，并且通过构造同轴放置的第一和第二中间轴94、96，从而，变速箱14所需要的轴系被最少化。这就获得了一个紧凑的布置。可以从图1B的真值表所示的速度比明显得到，变速箱箱14提供了深比例的步进级式的解决方案。反向L的速度比和第一前向速度比几乎相同(尽管相互之间的方向是相反的)。第一前向速度在5.766是十分深的比例。这对于牵引设备很有用。另外，在8.7427的整个大范围的比例内，比例级基本上相等。
图2A示出了具有传统的引擎和转矩转换器12、行星齿轮变速箱114以及传统的终端驱动机构16的动力系110。
行星齿轮变速箱114包括连续地与引擎和转矩转换器12连接的输入轴17，行星齿轮装置118，以及连续地与终端驱动机构16连接的输出轴19。行星齿轮装置118包括四个行星齿轮组120、130、140和150。
行星齿轮组120包括中心齿轮部件122、环形齿轮部件124以及行星齿轮架组件126。行星齿轮架组件126是包括安装在支架部件129上的小齿轮127和128的复合型组件。小齿轮127与中心齿轮部件122和小齿轮128啮合。小齿轮128与小齿轮127和环形齿轮部件124啮合。
行星齿轮组130包括中心齿轮部件132、环形齿轮部件134以及行星齿轮架组件136。行星齿轮架组件136包括旋转地安装在支架部件139上的多个小齿轮137，其中支架部件139与中心齿轮部件132和环形齿轮部件134啮合。
行星齿轮组140包括中心齿轮部件142、环形齿轮部件144以及行星齿轮架组件146。行星齿轮架组件146包括多个小齿轮147，该小齿轮147旋转地安装在架部件149上并且与中心齿轮部件142和环形齿轮部件144啮合。
行星齿轮组150包括中心齿轮部件152、环形齿轮部件154以及行星齿轮架组件156。行星齿轮架组件156包括多个小齿轮157，该小齿轮157旋转地安装在架部件159上并且与中心齿轮部件152和环形齿轮部件154啮合。
行星齿轮装置118还包括七个转矩传输机构160、162、164、166、167、168和169。转矩传输机构162和164都是旋转型转矩传输机构，它们通常被称为离合器。转矩传输机构160、166、167、168和169都是固定型转矩传输机构，它们通常被称为制动器或者反动离合器。
输入轴17连续地与行星齿轮架组件126连接，输出轴19连续地与行星齿轮架组件146连接。环形齿轮部件124通过互连部件170连续地与行星齿轮架组件136连接。中心齿轮部件142通过互连部件172连续地与中心齿轮部件152连接。环形齿轮部件144通过互连部件174连续地与行星齿轮架组件156连接。行星齿轮架组件136通过互连部件176连续地与环形齿轮部件154连接。互连部件176可以是一个元件或者是分离的多个元件。中心齿轮部件132通过互连部件178连续地与行星齿轮架组件126(并从而与输入轴17)连接。
中心齿轮部件122可通过制动器160选择性地与变速箱壳180连接。环形齿轮部件154可通过离合器162选择性地与输入轴17连接。环形齿轮部件144可通过离合器164选择性地与输入轴17连接。环形齿轮部件154可通过制动器166选择性地与变速箱壳180连接。行星齿轮架组件156可通过制动器167选择性地与变速箱壳180连接。中心齿轮部件152可通过制动器168选择性地与变速箱壳180连接。环形齿轮部件134可通过制动器169选择性地与变速箱壳180连接。
图2B的真值表描述了接合顺序，利用该接合顺序，可以在图2A所示的行星齿轮装置118中提供八种前向速度比和三种后向速度比。如上述图1A的结构所描述的那样，从图2B的真值表中，本领域的技术人员可以理解如何通过行星齿轮组120、130、140和150来建立所述的速度比。
通过图2B所给出的抽样的齿的比值，图2B的真值表还提供了一种速度比的例子，其中速度比可以利用图2A所示的行星齿轮组获得。NR1/SR1值为行星齿轮组120的齿的比值；NR2/SR2值为行星齿轮组130的齿的比值；NR3/SR3值为行星齿轮组140的齿的比值；NR4/SR4值为行星齿轮组150的齿的比值。
图2B还示出前向和反向L的单个级比和第一前向速度比级之间的速度比级。例如，第一至第二级比为1.78。还应当注意到，单级和双级前向比例互换都是一种单转换类型。
值得注意的是，行星齿轮变速箱114的结构减少了行星齿轮架组件126的速度。通过利用行星齿轮架组件126的复合物(双小齿轮)，行星齿轮架组件126以输入轴17的速度被驱动。环形齿轮124与行星齿轮架组件136连接。由于复合行星齿轮架组件126“分割”在小齿轮127和小齿轮128之间的输入轴速度17，所以变速箱114提供了一种减小的速度比给支架136，并且当采用离合器160时互连滚筒174，从而实现在图1A的变速箱14中获得的类似的比例。在第四前向速度，采用了离合器164和168。在这种情况下，环形齿轮154以大于输入速度的速度被驱动。这样的装置减少了行星齿轮架组件126的速度。
如果没有提供离合器166，由于没有使用离合器166建立第一七个前向速度比中的任何一个，所以变速箱114利用六个转矩传输机构160、162、164、167、168和169仍然将提供第一七个前向速度比。
转到图3A，动力系210包括引擎和转矩转换器12、行星齿轮变速箱214以及终端驱动机构16。行星齿轮变速箱214包括连续地与引擎和转矩转换器12连接的输入轴17，行星齿轮装置218，以及连续地与终端驱动机构16连接的输出轴19。行星齿轮装置218包括四个行星齿轮组220、230、240和250。
行星齿轮组220包括中心齿轮部件222、环形齿轮部件224以及行星齿轮架组件226。行星齿轮架组件226是复合行星型组件，并且包括旋转地安装在支架部件239上的小齿轮227和228。小齿轮227与中心齿轮222和小齿轮228啮合。小齿轮228与小齿轮227和环形齿轮224啮合。
行星齿轮组230包括中心齿轮部件232、环形齿轮部件234以及复合型行星齿轮架组件236。行星齿轮架组件236包括旋转地安装在支架部件239上的小齿轮237和238。小齿轮237与中心齿轮部件232和小齿轮238啮合。小齿轮238与小齿轮237和环形齿轮部件234啮合。行星齿轮架组件226和236共享一个共用壁278，因此它们被连续地互连以共同旋转。
行星齿轮组240包括中心齿轮部件242、环形齿轮部件244以及行星齿轮架组件246。行星齿轮架组件246包括多个小齿轮247，该多个小齿轮247旋转地安装在支架部件249上，并且与中心齿轮部件242和环形齿轮部件244啮合。
行星齿轮组250包括中心齿轮部件252、环形齿轮部件254以及行星齿轮架组件256。行星齿轮架组件256包括多个小齿轮257，该多个小齿轮257旋转地安装在支架部件259上并与中心齿轮部件252和环形齿轮部件254啮合。
行星齿轮装置218还包括七个转矩传输机构260、262、264、266、267、268和269。转矩传输机构262和264都是旋转型转矩传输机构，它们通常被称为离合器。转矩传输机构260、266、267、268和269都是固定型转矩传输机构，它们通常被称为制动器或者反动离合器。
输入轴17连续地与行星齿轮架组件236连接(并由于共用壁278的缘故，也与行星齿轮架组件226连接)。输出轴19连续地与行星齿轮架组件246连接。环形齿轮部件224通过互连部件270连续地与环形齿轮部件234连接。环形齿轮部件234通过互连部件272连续地与环形齿轮部件254连接。互连部件270和272可以整体地形成。环形齿轮部件244通过互连部件274连续地与行星齿轮架组件256连接。中心齿轮部件242通过互连部件276连续地与中心齿轮部件252连接。行星齿轮架组件226通过共享的外壳共用壁278连续地与行星齿轮架组件236连接。
中心齿轮部件232可通过制动器260选择性地与变速箱壳280连接。环形齿轮部件254可通过离合器262选择性地与输入轴17连接。环形齿轮部件244可通过离合器264选择性地与输入轴17连接。环形齿轮部件254(以及由于互连部件270和272缘故还有环形齿轮部件224和234)可通过制动器266选择性地与变速箱壳280连接。行星齿轮架组件256(以及由于互连部件274的缘故还有环形齿轮部件244)可通过制动器267选择性地与变速箱壳280连接。中心齿轮部件252(以及由于互连部件276的缘故还有中心齿轮部件242)可通过制动器268选择性地与变速箱壳280连接。中心齿轮部件222可通过制动器269选择性地与变速箱壳280连接。
图3B的真值表描述了接合顺序，利用该接合顺序，在图3A所示的行星齿轮装置218中可以提供八种前向速度比和三种后向速度比。如图1A的结构所示出和所描述的那样，从图3B的真值表中，本领域技术人员可以理解通过行星齿轮组220、230、240以及250如何建立速度比。图3B的真值表还提供了速度比的例子，该速度比可以通过图2B所给出的采样的齿的比例，利用图2A所示的行星齿轮装置218而获得。NR1/SR1值为行星齿轮组220的齿的比值；NR2/SR2值为行星齿轮组230的齿的比值；NR3/SR3值为行星齿轮组240的齿的比值；NR4/SR4值为行星齿轮组250的齿的比值。图3B中还示出前向和反向L的单个级比和第一前向速度比级之间的速度比级。例如，第一到第二级比例为1.50。还应当注意的是，单级和双级前向速度比互换都是单转换类型。利用图3B所公开的环形齿轮与中心齿轮的齿的比例，行星齿轮架组件226和236的比例被减小，从而实现紧密的比例变速箱，这对于本领域技术人员来说是很明显的。例如，第一前向速度和第八前向速度比之间的整体比例为4.34。通过选择不同的环形齿轮/中心齿轮的齿的比例，可以为所需的特殊应用将该比例建立为3.5至4.5之间。第一前向速度比(低齿轮)是4.289的深比例。另外，实现了数字紧密的比例级。
虽然用于执行本发明的最佳模式已经被详细描述，但是，本发明所涉及的领域的技术人员将能够在附属权利要求范围内得出多种不同的设计和实施例来实现本发明。

Claims (19)

1、一种多速变速箱，包括：
输入轴；
输出轴；
第一、第二、第三和第四行星齿轮组，它们的每一组均具有第一、第二和第三部件，所述这些部件包括中心齿轮部件、环形齿轮部件以及行星齿轮架组件；
所述输入轴连续地与所述行星齿轮组的一个部件连接，所述输出轴连续地与所述行星齿轮组的另一个部件连接；
第一互连部件连续地互连所述第一行星齿轮组的所述第一部件到所述第二行星齿轮组的所述第一部件；
第二互连部件连续地互连所述第一行星齿轮组的所述第二部件到所述第二行星齿轮组的所述第二部件；
第三互连部件连续地互连所述第三行星齿轮组的所述第一部件到所述第四行星齿轮组的所述第一部件；
第四互连部件连续地互连所述第三行星齿轮组的所述第二部件到所述第四行星齿轮组的所述第二部件；
第五互连部件连续地互连所述第二行星齿轮组的所述第二和所述第三部件之一到所述第四行星齿轮组的所述第三部件；
七个转矩传输机构，用于选择性地互连所述行星齿轮组的所述部件到所述输入轴、到固定部件或者到所述行星齿轮组的其它部件，所述七个转矩传输机构两两接合，从而在所述输入轴和所述输出轴之间建立至少八种前向速度比以及至少一种反向速度比。
2、如权利要求1的多速变速箱，其中，连续地与所述输入轴互连的所述行星齿轮组的所述部件是所述第一行星齿轮组的所述第一部件。
3、如权利要求1的多速变速箱，其中，连续地与所述输出轴连接的所述行星齿轮组的所述另一个部件是所述第三行星齿轮组的所述第三部件。
4、如权利要求1的多速变速箱，其中所述第一行星齿轮组的所述行星齿轮架组件是双小齿轮架。
5、如权利要求4的多速变速箱，其中所述第二行星齿轮组的所述行星齿轮架组件是双小齿轮架，所述第一行星齿轮组的所述行星齿轮架组件和所述第二行星齿轮组的所述行星齿轮架组件分别是所述第一行星齿轮组的所述第一部件和所述第二行星齿轮组的所述第一部件；以及
其中所述第一互连部件是所述第一行星齿轮组的所述第一部件以及所述第二行星齿轮组的所述第一部件的共用壁。
6、如权利要求1的多速变速箱，其中所述七个转矩传输机构的第一个用于选择性地互连所述第一行星齿轮组的所述第三部件与所述固定部件。
7、如权利要求1的多速变速箱，其中所述七个转矩传输机构的第二个用于选择性地互连所述第四行星齿轮组的所述第三部件和所述第一行星齿轮组的所述第三部件之一到所述输入轴。
8、如权利要求1的多速变速箱，其中所述七个转矩传输机构的第三个用于选择性地互连所述第三行星齿轮组的所述第二部件到所述输入轴。
9、如权利要求1的多速变速箱，其中所述七个转矩传输机构的第四个用于选择性地互连所述第四行星齿轮组的所述第三部件与所述固定部件。
10、如权利要求1的多速变速箱，其中所述七个转矩传输机构的第五个用于选择性地互连所述第四行星齿轮组的所述第二部件与所述固定部件。
11、如权利要求1的多速变速箱，其中所述七个转矩传输机构的第六个以用于选择性地互连所述第四行星齿轮组的所述第一部件与所述固定部件。
12、如权利要求1的多速变速箱，其中所述七个转矩传输机构的第七个用于选择性地互连所述第二行星齿轮组的所述第二和所述第三部件之一与所述固定部件。
13、如权利要求1的多速变速箱，其中前向比例变换是单转换型。
14、如权利要求1的多速变速箱，其中所述第一和第五互连部件是一个整体。
15、一种多速变速箱，包括：
输入轴；
输出轴；
第一、第二、第三和第四行星齿轮组，它们的每一组均具有第一、第二和第三部件，所述这些部件包括中心齿轮部件、环形齿轮部件以及行星齿轮架组件；
所述第一行星齿轮组的所述第一部件连续地与所述第二行星齿轮组的所述第一部件和所述输入轴连接；
所述第一行星齿轮组的所述第二部件连续地与所述第二行星齿轮组的所述第二部件互连；
所述第三行星齿轮组的所述第一部件连续地与所述第四行星齿轮组的所述第一部件互连；
所述第三行星齿轮组的所述第二部件连续地与所述第四行星齿轮组的所述第二部件互连；
所述第二行星齿轮组的所述第二和所述第三部件之一连续地与所述第四行星齿轮组的所述第三部件互连；
所述第三行星齿轮组的所述第三部件连续地与所述输出轴互连；
第一转矩传输机构用于选择性地互连所述第一行星齿轮组的所述第三部件到固定部件；
第二转矩传输机构用于选择性地互连所述第四行星齿轮组的所述第三部件和所述第一行星齿轮组的所述第三部件之一到所述输入轴；
第三转矩传输机构用于选择性地互连所述第三行星齿轮组的所述第二部件到所述输入轴；
第四转矩传输机构用于选择性地互连所述第四行星齿轮组的所述第三部件到所述固定部件；
第五转矩传输机构用于选择性地互连所述第四行星齿轮组的所述第二部件到所述固定部件；
第六转矩传输机构用于选择性地互连所述第四行星齿轮组的所述第一部件到所述固定部件；
第七转矩传输机构用于选择性地互连所述第二行星齿轮组的所述第二和第三部件之一到所述固定部件；以及
所述七个转矩传输机构两两结合，从而提供八种前向速度比以及至少一种反向速度比。
16、如权利要求15的多速变速箱，其中所述第一行星齿轮组的所述第一部件是一种双小齿轮型的行星齿轮架组件。
17、如权利要求16的多速变速箱，其中所述第二行星齿轮组的所述第一部件是双小齿轮型的行星齿轮架组件，所述第一行星齿轮组的所述行星齿轮架组件和所述第二行星齿轮组的所述行星齿轮架组件共享一个共用壁，从而连续地彼此互连。
18、如权利要求15的多速变速箱，其中所述输入轴通过第一中间轴连续地与所述第一行星齿轮组的所述第一部件互连；
其中所述第一行星齿轮组的所述第一部件通过所述第一中间轴与所述第二行星齿轮组的所述第一部件互连；
其中所述第一行星齿轮组的所述第一部件和所述第二行星齿轮组的所述第二部件都是中心齿轮；
其中第二中间轴与所述第三行星齿轮组的所述第二部件连接，所述第二个转矩传输机构通过所述第二中间轴选择性地互连所述输入轴到所述第三行星齿轮组的所述第二部件；以及
其中所述第一和第二中间轴同轴设置。
19、一种多速变速箱，包括：
输入轴；
输出轴；
第一、第二、第三和第四行星齿轮组，它们的每一组均具有第一、第二和第三部件，所述这些部件包括中心齿轮部件、行星齿轮架组件和环形齿轮部件；
七个转矩传输机构，每个所述转矩传输机构用于选择性地互连所述行星齿轮组的所述部件之一到所述输入轴、固定部件或者所述行星齿轮组的另一个所述部件；
所述输入轴连续地与两组所述行星齿轮组连接，并且通过所述七个转矩传输机构之一选择性地与其它两组所述行星齿轮组连接；
所述输出轴连续地与所述行星齿轮组的所述部件之一互连；以及
所述七个转矩传输机构两两结合，从而在所述输入轴和所述输出轴之间建立至少八种前向速度比以及至少一种反向速度比。
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