多速自動變速器的製造方法
2024-02-02 19:09:15
多速自動變速器的製造方法
【專利摘要】一種動力變速器，包括輸入，輸出，包括速度比輸入速度低的輸出的第一齒輪組，具有第一旋轉元件、第二旋轉元件和第三旋轉元件的第二齒輪組，具有第四旋轉元件、第五旋轉元件、第六旋轉元件和第七旋轉元件的第二齒輪組，四個離合器，以及兩個制動器。制動器和離合器以三個一組合的形式相嚙合，產生高達十一個的前進檔速度比和兩個倒車檔速度比。
【專利說明】多速自動變速器
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於機動車輛的自動變速器領域。本發明尤其涉及齒輪傳動裝置、離合器和制動器的運動學布置以及它們相互間在動力變速器中的互相連接。
【背景技術】
[0002]車輛變速器在型式上可分為手動和自動兩種。變速器的檔位越多，車輛的動力特性越接近理想動力特性。車輛上裝用自動變速器後，車輛將具有良好的駕駛和行駛性能，提高了行車安全性，並且由於能保證發動機始終在經濟區域運轉，不僅減小了排放，而且提高了使用經濟性。
【發明內容】
[0003]動力變速器包括輸入、輸出、包括速度比輸入速度低的輸出的齒輪組、第二中心齒輪、可驅動地連接到齒輪組的輸出的第二環形齒輪、第二支架、支承在第二支架上並與第二中心齒輪和第二環形齒輪相嚙合的第二小齒輪、第三中心齒輪、第四中心齒輪、可驅動地連接到輸出的第三環形齒輪、第三支架、支承在第三支架上並與第三中心齒輪和第三環形齒輪相嚙合的第三小齒輪、以及與第四中心齒輪和第三小齒輪相嚙合的第四小齒輪。
[0004]變速器提供十個前進檔或速度比(九個前進檔和一個特殊用途的低速檔)和兩個倒車檔。還有一個可選的前進檔速度比可以選擇，總共組成了十一個前進檔速度比。齒輪組通過六個控制元件控制，該六個控制元件是四個離合器和兩個制動器。為了產生每個前進檔和每個倒車檔，控制元件中的三個是嚙合的，三個是分離的。
[0005]變速器可適用於前輪驅動和後輪驅動的車輛。
[0006]優選實施例的適用性範圍從下述詳細的說明書、權利要求和附圖中將變得顯而易見。可以理解的是，說明書和具體的例子雖然表明了本發明的優選實施例，但是僅作為說明的方式給出。對描述的實施例和例子的各種各樣的變化和修改對於本領域的技術人員來說將變得顯而易見。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]本發明通過參照以下說明並結合附圖將更容易理解，在圖中:
[0008]圖1是顯示多速變速器的運動學布置的示意圖；
[0009]圖2是顯示圖1所示的變速器的齒輪和小齒輪的優選齒數的表格；
[0010]圖3是表明當齒輪具有圖2所示的齒輪數時對應於圖1所示的變速器的前進檔速度比和倒車檔速度比的離合器和制動器的狀態的表格；
[0011]圖4是第二實施例的前置行星齒輪組的示意圖；
[0012]圖5是顯示多速變速器的運動學布置的示意圖；
[0013]圖6是顯示圖5所示的變速器的齒輪和小齒輪的優選齒數的表格；以及
[0014]圖7是表明對應於圖5所示的變速器的前進檔速度比和倒車檔速度比的離合器和 制動器的狀態的表格。
【具體實施方式】
[0015]根據第一個實施例的變速器8在圖1中示意地表示。輸入軸10最好通過變矩器由車輛發動機驅動。輸出軸12最好通過差速器來驅動車輪。
[0016]簡單的行星周轉減速齒輪組20包括具有持續地保持不轉動的外部齒輪齒的中心齒輪22、具有內部齒輪齒並固定至輸入軸10的環形齒輪24、行星支架26、以及一組被支承用於在支架26上轉動並與中心齒輪22和環形齒輪24都相嚙合的行星小齒輪28。如果輸入軸10的速度是1.00，若齒輪和小齒輪具有顯示在圖2中的齒數，則支架26的速度大約是
0.6875。支架26和環形齒輪34包含第二輸入。
[0017]第二個簡單的行星周轉齒輪組30包括具有外部齒輪齒的中心齒輪32、具有內部齒輪齒的環形齒輪34、行星支架36、以及一組被支承用於在支架36上轉動並與中心齒輪32和環形齒輪34都相嚙合的行星小齒輪38。制動器66選擇性地保持中心齒輪32不轉動。如果環形齒輪34的速度是0.6875，若制動器66被應用而且齒輪和小齒輪具有顯示在圖2中的齒數，則支架36的速度大約是0.4727。
[0018]拉威挪(Ravigneaux)周轉齒輪組40包括具有外部齒輪齒的中心齒輪42、具有外部齒輪齒的中心齒輪44、具有內部齒輪齒的環形齒輪46、行星支架48、一組被支承用於在支架48上轉動並與中心齒輪42和環形齒輪46相嚙合的行星小齒輪50、以及一組被支承用於在支架48上轉動並與中心齒輪44和小齒輪50相嚙合的行星小齒輪52。
[0019]環形齒輪24直接連接到輸入軸10。支架26直接連接到環形齒輪34。中心齒輪22保持固定在變速器箱54上不轉動。環形齒輪46直接連接到變速器的輸出軸12。
[0020]四個旋轉離合器，最好是多片摩擦離合器，使旋轉元件互相連接，使得當向控制離合器的液壓隨動系統施加液壓時這些旋轉元件作為一個單元轉動。離合器56選擇性地使支架36與中心齒輪44連接。離合器58選擇性地使支架36與中心齒輪42連接。離合器60選擇性地使中心齒輪32和制動器66與中心齒輪42連接。離合器64選擇性地使支架48與輸入軸10連接。
[0021]制動器62選擇性地保持支架48不轉動。單向制動器68與制動器62平行布置在變速器箱54和支架48之間，允許非同步齒輪在低速檔和第二檔之間、第一檔和第二檔之間變換。
[0022]制動器66選擇性地保持中心齒輪32不轉動。
[0023]齒輪和小齒輪的建議齒數顯示在圖2中。
[0024]圖3表示每個前進檔速度比、倒車檔速度比、替補的倒車檔速度比和替補的第五檔的離合器和制動器的嚙合和分離的狀態。
[0025]為了在第一檔從靜止發動車輛，施加液壓以嚙合離合器56、制動器62和制動器66，同時使所有其他的制動器和離合器都分離。
[0026]為了從第一檔變換到第二檔，分離制動器62的同時使離合器60嚙合，在維持離合器56和制動器66嚙合的同時使所有其他的制動器和離合器都分離。
[0027]為了從第二檔變換到第三檔，分離離合器60的同時使離合器58嚙合，在維持離合器56和制動器66嚙合的同時使所有其他的制動器和離合器都分離。[0028]為了從第三檔變換到第四檔，分離制動器66的同時使離合器60嚙合，在維持離合器56和離合器58嚙合的同時使所有其他的制動器和離合器都分離。
[0029]為了從第四檔變換到第五檔，分離離合器58的同時使離合器64嚙合，在維持離合器56和離合器60嚙合的同時使所有其他的制動器和離合器都分離。
[0030]為了從第五檔變換到第六檔，分離離合器60的同時使離合器58嚙合，在維持離合器56和離合器64 B齒合的同時使所有其他的制動器和離合器都分離。離合器56在從第一檔到第六檔之間操作時保持嚙合。
[0031]為了從第六檔變換到第七檔，分離離合器56的同時使離合器60嚙合，在維持離合器58和離合器64嚙合的同時使所有其他的制動器和離合器都分離。
[0032]為了從第七檔變換到第八檔，分離離合器60的同時使制動器66嚙合，在維持離合器58和離合器64嚙合的同時使所有其他的制動器和離合器都分離。
[0033]為了從第八檔變換到第九檔，分離離合器58，使離合器60嚙合的同時維持離合器64和制動器66嚙合而所有其他的制動器和離合器都分離。離合器64在從第五檔到第九檔之間操作時保持嚙合。
[0034]為了從第三檔變換到替補的第五檔，分離離合器58，使離合器64嚙合，離合器56和制動器66保持嚙合，所有其他的制動器和離合器都分離。
[0035]為了從替補的第五檔變換到第六檔，分離制動器66的同時使離合器58嚙合，離合器56和離合器64保持嚙合，所有其他的制動器和離合器都分離。
[0036]還可以得到特殊的低比率，其可以用於特殊用途如非公路使用、高海拔使用、運送或牽引重負載，或者用來消除變矩器。這種特殊的低比率通過應用離合器56、離合器60和制動器62的同時分離所有其他的制動器和離合器來選擇。
[0037]倒車檔通過應用離合器58、制動器62和制動器66，同時分離所有其他的制動器和離合器來選擇。替補的倒車檔通過應用離合器58、離合器60和制動器62，同時分離所有其他的制動器和離合器來選擇。
[0038]圖4是第二實施例的示意圖，其中齒輪組20和齒輪組30的軸向位置相對於它們在圖1中的位置是顛倒的。如上所述，齒輪組20包括固定不轉動的中心齒輪22、固定至輸入軸10的環形齒輪24、行星支架26、以及一組被支承用於在支架26上轉動並與中心齒輪22和環形齒輪24都相嚙合的行星小齒輪28。第二齒輪組30包括連接到制動器66和離合器60的中心齒輪32、固定至支架26的環形齒輪34、連接到離合器56和離合器58的行星支架36、以及一組被支承用於在支架36上轉動並與中心齒輪32和環形齒輪34都相嚙合的行星小齒輪38。
[0039]變速器80在圖5中示意地表示。第一輸入82最好通過變矩器由車輛發動機驅動。輸出84最好通過差速器來驅動車輪。
[0040]周轉減速齒輪組86包括持續地保持不轉動的中心齒輪88、固定至輸入82的環形齒輪90、行星支架92、以及一組被支承用於在支架92上轉動並與中心齒輪88和環形齒輪90都相嚙合的行星小齒輪94。如果輸入82的速度是1.00，若齒輪和小齒輪具有顯示在圖6的齒數，則支架92的速度大約是0.706。
[0041]第二周轉齒輪組96包括中心齒輪98、固定至支架92的環形齒輪100、行星支架102、以及一組被支承用於在支架102上轉動並與中心齒輪98和環形齒輪100都相嚙合的行星小齒輪104。制動器106選擇性地保持中心齒輪98不轉動。除了在第八檔中的操作，支架102的速度小於每個前進檔和倒車檔中輸入82的速度。在第八檔，若支架102的速度是1.00，制動器和離合器的狀態如圖7中所示，齒輪和小齒輪具有顯示在圖6中的齒數，輸Λ 82的速度是1.00。
[0042]辛普森(Simpson)橋聯周轉齒輪組110包括互相連接的中心齒輪112和中心齒輪114，環形齒輪116、環形齒輪118和環形齒輪120，行星支架122和行星支架124，一組被支承用於在支架122上轉動並與中心齒輪112、環形齒輪116和環形齒輪118相嚙合的行星小齒輪126，以及一組被支承用於在支架124上轉動並與中心齒輪114和環形齒輪120相嚙合的行星小齒輪128。
[0043]環形齒輪116直接連接到輸出84。支架124直接連接到環形齒輪118。中心齒輪112和中心齒輪114連接到離合器130和離合器132。支架122通過制動器134選擇性地保持固定在變速器箱上不轉動。支架122也通過離合器136選擇性地連接到輸入82和環形齒輪90。環形齒輪120直接連接到離合器138。
[0044]四個旋轉離合器130、132、136和138，最好是多片摩擦離合器，使旋轉元件互相連接，使得當液壓施加於控制離合器的液壓隨動系統時這些旋轉元件作為一個單元轉動。離合器130選擇性地使中心齒輪112、中心齒輪114與支架102連接。離合器132選擇性地使中心齒輪98與中心齒輪112和中心齒輪114連接。離合器136選擇性地使支架122與輸入82連接。離合器138選擇性地使環形齒輪120與支架102連接。
[0045]制動器106選擇性地保持中心齒輪98不轉動。制動器134選擇性地保持支架122不轉動。單向制動器與制動器134平行布置在變速器箱和支架122之間，允許非同步齒輪在低速檔和第二檔之間、第一檔和第二檔之間變換。
[0046]齒輪和小齒輪的建議齒數顯示在圖6中。
[0047]圖7表示用於十一個前進檔速度比、主要的倒車檔速度比和替補的倒車檔速度比的每一個的離合器130、離合器132、離合器136、離合器138和制動器106、制動器134的哨合和分離的狀態。
[0048]為了在第一檔從靜止發動車輛，施加液壓以嚙合離合器138、制動器134和離合器132，同時使所有其他的制動器和離合器都分離。
[0049]為了從第一檔變換到第二檔，分離離合器132，使制動器106嚙合，離合器138和制動器134保持嚙合，而且所有其他的制動器和離合器都保持分離。
[0050]為了從第二檔變換到第三檔，分離制動器134，使離合器132嚙合，離合器138和制動器106保持嚙合，而且所有其他的制動器和離合器都保持分離。
[0051]為了從第三檔變換到第四檔，分離離合器132，使離合器130嚙合，離合器138和制動器106保持嚙合，而且所有其他的制動器和離合器都保持分離。
[0052]為了從第四檔變換到第五檔，分離制動器106，使離合器132嚙合，離合器138和離合器130保持嚙合，而且所有其他的制動器和離合器都保持分離。
[0053]為了從第五檔變換到第六檔，分離離合器130和離合器132，使制動器106和離合器136哨合,離合器138保持哨合,而且使制動器134分離。
[0054]為了從第六檔變換到第七檔，分離制動器106，使離合器132嚙合，離合器138和離合器136保持嚙合，而且所有其他的制動器和離合器都保持分離。[0055]為了從第七檔變換到第八檔，分離離合器132，使離合器130嚙合，離合器138和離合器136保持嚙合，而且所有其他的制動器和離合器都保持分離。
[0056]為了從第八檔變換到第九檔，分離離合器138，使離合器132嚙合，離合器130和離合器136保持嚙合，而且所有其他的制動器和離合器都保持分離。
[0057]為了從第九檔變換到第十檔，分離離合器132，使制動器106嚙合，離合器130和離合器136保持嚙合，而且所有其他的制動器和離合器都保持分離。
[0058]為了從第十檔變換到第十一檔，分離離合器130，使離合器132嚙合，制動器106和離合器136保持嚙合，而且所有其他的制動器和離合器都保持分離。
[0059]倒車檔通過應用離合器130、制動器106和制動器134同時分離所有其他的制動器和離合器而產生。替補的倒車檔通過應用離合器130、制動器134和離合器132，同時分離所有其他的制動器和離合器而產生。
[0060]在整個說明書中，當兩個元件在所有操作條件下都被限定為以相同的速度旋轉時，這兩個元件是連接的。連接可以通過花鍵連接、焊接、由普通原材料加工或以其他方法實現，其可以包含中間部。由於如軸柔量或搖晃的影響而引起的微小的相對位移的變化是允許的。當兩個元件被限定成只要離合器嚙合就以相同的速度旋轉、而且能夠在一些其他操作條件下以不同的速度旋轉時，這兩個元件就是通過該離合器可釋放地連接。
[0061]依照專利法規的條款，描述了優選的實施例。但是，應該指出的是，可以以不同於上述明確表示和描述的形式實施替代的實施例。
【權利要求】
1.動力變速器，其特徵在於，包含: 第一輸入(10)； 速度比第一輸入速度低的第二輸入； 輸出(12)； 第二中心齒輪(32)； 連接到第二輸入的第二環形齒輪(34)； 第二支架(36)； 支承在第二支架上並與第二中心齒輪和第二環形齒輪相嚙合的第二小齒輪(38)； 第三中心齒輪(42)； 第四中心齒輪(44)； 可驅動地連接到輸出的第三環形齒輪(46)； 第三支架(48)； 支承在第三支架上並與第三中心齒輪和第三環形齒輪相嚙合的第三小齒輪(50);和 支承在第三支架上並與第四中心齒輪和第三小齒輪相嚙合的第四小齒輪(52 )。
2.根據權利要求1所述的動力變速器，其特徵在於，還包含: 固定不轉動的第一中心齒輪(22)； 連接到第一輸入(10)的第一環形齒輪(24)； 可驅動地連接到第二輸入的第一支架(26);和 支承在第一支架上並與第一中心齒輪和第一環形齒輪相嚙合的第一小齒輪(28)。
3.根據權利要求1所述的動力變速器，其特徵在於，還包含: 可釋放地連接第二支架(36)和第四中心齒輪(44)的第一離合器(56)； 可釋放地連接第二支架(36)和第三中心齒輪(42)的第二離合器(58)； 可釋放地保持第三支架(48)不轉動的第一制動器(62)； 可釋放地保持第二中心齒輪(32)不轉動的第二制動器(66)； 可釋放地連接第二中心齒輪(32)和第三中心齒輪(42)的第三離合器(60);和 可釋放地連接第三支架(48 )和第一輸入的第四離合器(64 )。
4.根據權利要求3所述的動力變速器，其特徵在於，通過動力變速器產生的每個前進擋和倒車檔，都是由離合器和制動器中的三個同時嚙合以及離合器和制動器中的三個同時分離引起的。
5.根據權利要求3所述的動力變速器，其特徵在於，還包含單向制動器，該單向制動器與第一制動器平行布置，用於可釋放地保持第三支架(48 )不轉動。
【文檔編號】F16H3/62GK103453087SQ201310195690
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月23日 優先權日:2012年5月29日
【發明者】唐納德·W·霍夫曼, 裡德·A·鮑德溫 申請人:福特全球技術公司