[发明专利]多挡变速器

说明书

本发明涉及一种多挡变速器。

随着燃料消耗相对较低的更小型发动机的开发取得进展，目前存在对于具有更大的变速比范围、更多的排挡数、以及变速比尽可能均匀分布的变速器的持续需求。

专利文件US7,749,126、US7,731,625和US7,736,263已公开了多挡变速器，其中每个都采用辛普森行星齿轮组（Simpson planetary gearset）以获得总共8挡或9挡的变速器。众所周知，这种辛普森行星齿轮组具有供两个内齿轮（annuluses）以及两个行星架装置共用的太阳轮。

图14示出了权利要求1前序部分所述类型的多挡变速器，其也称为5R55E变速器。这种类型的多挡变速器包括：输入元件，输出元件，具有共用太阳轮、两个内齿轮和两个行星架装置的辛普森行星齿轮组，具有太阳轮、行星架装置和内齿轮并且与辛普森行星齿轮组串联连接的超速传动行星齿轮（overdrive planetary gear，OD）。

本发明的目的是提供一种多挡变速器，其在可选择的排挡或变速比方面以及在分布变化方面容许高度的灵活性。

本发明通过以下技术方案实现该目标：

多挡变速器的特点是其还具有减速传动行星齿轮（underdrive planetary gear，UD），该减速传动行星齿轮具有太阳轮、行星架装置以及内齿轮，并且与辛普森行星齿轮组和超速传动行星齿轮串联连接。

具体地，本发明基于将辛普森行星齿轮组、超速传动行星齿轮以及减速传动行星齿轮以如下方式串联地相互连接的构思，即减速传动行星齿轮为辛普森行星齿轮组增加更大范围的变速比。同时，根据本发明的多挡变速器依靠超速传动行星齿轮实现了两个优势：一方面，根据最终做出的挡位选择，能够以经济的比率运行多挡变速器。

另一方面，超速传动行星齿轮的变速比也能够在减速传动行星齿轮的变速比与辛普森行星齿轮组的变速比之间转换，从而避免整体变速比的较大级变或跳变。总体说，根据本发明的减速传动行星变速器与超速传动行星变速器的结合提供了一种多挡变速器，其在可选择的排挡或变速比方面实现了高度的灵活性，同时实现了更大或者更小的变速器分布。

传统现有技术的配备有行星齿轮的自动变速器通常容许几何的变速器跳变。这意味着第一挡中的齿数比分布极高，更高挡位中的齿数比分布几何级数地递减。其缺点是在加速时具有相当大的间隙，损害车辆的动力响应和燃料消耗。在这种情况下，发动机/变速器系统不能充分利用发动机的功率特性。由于超速传动行星齿轮连接和断开的可能性，可以减小这些齿数比跳变以实现均匀的齿数比跳变或均匀加速。

图15中示出了具有相应的齿数比级变和齿数比跳变的可行的8挡变速器。在这种情况下，超速传动行星齿轮连接和断开四次以减少上述宽变速比跳变。而且第8挡是纯粹的超速传动挡并且设计为经济比率。

根据一个实施例，太阳轮或者内齿轮可以固定到减速传动行星齿轮。其优势为能够实现较大或者中等的变速器分布。

以这种方式，可以实现总共12种不同的变速比。通过具有较宽或中等分布或者变速比的减速传动行星齿轮（取决于固定的是太阳轮还是内齿轮），能够作为乘数相应地增加或者减少整体变速器分布，以便能够以此方式使用辛普森和超速传动行星齿轮组提供不同的变速比。在根据本发明的多挡变速器中，减速传动行星齿轮和辛普森行星齿轮组的结合形成6挡变速装置，其中，与超速传动行星齿轮的额外串联连接使得有可能获得具有12个前进挡和2个倒车挡（理论上）的多挡变速器。

根据本发明的多挡变速器能够在这12个理论上可以选择的挡位中选择多达10个实际挡位，并且提供具有6.0到10.0之间的值的整体变速器分布。

借助于适当的传动控制，甚至有可能将根据本发明的多挡变速器作为6挡型或者可选择地作为8、9、或10挡型操作，而不必物理地修改多挡变速器或者执行硬件改变。其优势为可以相应地减小转换频率，这可以通过特定的发动机类型或者如必要的话通过特殊的柴油机类型实现。

借助于单个变速器中的传动控制系统，根据本发明的多挡变速器可以任意地作为6挡变速器、7挡变速器、8挡变速器、9挡变速器、或者10挡变速器操作。一方面，这能够实现最佳的起动特性，并且同时，能够根据驾驶状况使转换频率最小化。