具有十種或更多種速度的變速器的製作方法
2023-09-20 19:35:10 1
專利名稱：具有十種或更多種速度的變速器的製作方法
技術領域：
本發明大體上涉及具有多個行星齒輪組和多個扭矩傳遞裝置的 多級變速器，更具體地講，涉及具有十種或更多種速度、四個行星齒 輪組和多個扭矩傳遞裝置的變速器。
背景技術：
本部分的陳述僅提供與本公開內容相關的背景信息，且可以構成 或可不構成現有技術。
典型的多級變速器使用摩擦離合器或制動器、行星齒輪布置和固 定互連的組合，以實現多個齒輪比。行星齒輪組的數目和物理布置通 常由封裝、成本和所需的速度比所確定。
雖然當前的變速器實現其預定的目的，但是基本不斷地需要新的 改進的變速器構造，其體現了尤其從效率、響應性和平穩性的立場考 慮的改進的性能，以及改進的封裝，主要是減小的尺寸和重量。因此， 需要一種改進的、節省成本的、緊湊的多級變速器。
發明內容
本發明提供了一種具有輸入部件、輸出部件、四個行星齒輪組、 多個聯接部件和多個扭矩傳遞裝置的變速器。這些行星齒輪組中的各 個齒輪組都包括第一部件、第二部件和第三部件。扭矩傳遞裝置例如 是離合器和制動器。在本發明另一方面中，提供一種變速器，其具有輸入部件；輸 出部件；第一行星齒輪組、第二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四 行星齒輪組，其各具有太陽齒輪、託架部件和環形齒輪。輸入部件與 第一行星齒輪組的太陽齒輪持續地互連，輸出部件與第三行星齒輪組 的託架部件持續地互連。另外，第一互連部件使第一行星齒輪組的託 架部件與第三行星齒輪組的太陽齒輪持續地互連，第二互連部件使第
一行星齒輪組的託架部件與第二行星齒輪組的環形齒輪持續地互連， 第三互連部件使第三行星齒輪組的環形齒輪與第四行星齒輪組的託 架部件互連。此外，第一扭矩傳遞裝置可以選擇性地接合，以使第二 行星齒輪組的託架部件與第四行星齒輪組的太陽齒輪互連；第二扭矩 傳遞裝置可以選擇性地接合，以使第 一行星齒輪組的環形齒輪與第三 行星齒輪組的託架部件互連；第三扭矩傳遞裝置可以選4奪性地接合， 以使第 一行星齒輪組的環形齒輪與第四行星齒輪組的太陽齒輪互連； 第四扭矩傳遞裝置可以選擇性地接合，以使第二行星齒輪組的託架部 件與第四行星齒輪組的環形齒輪互連；第五扭矩傳遞裝置可以選擇性
地接合，以使第四行星齒輪組的環形齒輪與固定部件互連；第六扭矩 傳遞裝置可以選擇性地接合，以使第二行星齒輪組的太陽齒輪與固定 部件互連。這些扭矩傳遞裝置可以至少四個扭矩傳遞裝置的組合選擇 性地接合，以在輸入部件與輸出部件之間建立至少十種前進速度比和 至少一種倒擋速度比。
因此，本發明的一個目的是提供一種具有四個行星齒輪組的變速器。
本發明的另 一 目的是提供一種具有十種前進速度和至少一種倒 擋速度的變速器。
本發明的又一個目的是提供一種具有四個行星齒輪組、多個聯接 部件和多個扭矩傳遞裝置的變速器。
通過參照如下說明和附圖，本發明的其J也1的、方面和優點將顯 而易見，在附圖中，相同的參考編號指代相同的構件、元件或特徵。
本文所描述的圖示僅用於示意性目的，且並不意圖以任何方式限 制本公開的範圍。
圖1是根據本發明的十級變速器的實施例的槓桿圖(lever diagram);
圖2是根據本發明的十級變速器的實施例的簡圖；而 圖3是表示在圖1和圖2所示變速器的每種可獲得的前進和倒擋速 度比或齒輪比中，各個扭矩傳遞裝置的接合狀態的真值表。
具體實施例方式
以下說明在本質上僅僅是示例性的，並且不意圖限制本公開、應 用或用途。
首先，應了解，在所提供的特定實例中，本發明的十級自動變速 器在四個行星齒輪組的元件之間具有永久機械連接的布置。第 一行星 齒輪組的第 一構件或元件永久地聯接到第二行星齒輪組的第 一構件 或元件上，並永久地聯接到第三行星齒輪組的第一構件或元件上。第 三行星齒輪組的第二構件或元件永久地聯接到第四行星齒輪組的第 二構件或元件上。
現在參考圖1,十級變速器10的實施例以槓桿圖模式示出。槓桿 圖是諸如自動變速器的機械裝置的構件的示意圖。每個單獨的槓桿表 示一個行星齒輪組，其中行星齒輪的三個基本的機械構件均由節點表 示。因此，單個槓桿包括三個節點 一個用於太陽齒輪， 一個用於行 星齒輪託架， 一個用於環形齒輪。各個槓桿的節點之間的相對長度可 用於表示各個相應齒輪組的環形-太陽比。這些槓桿比又用於改變變速 器的齒輪比，以便實現合適的比率和比率遞變(ratioprogression)。各種 行星齒輪組的節點之間的機械聯接或互連以細水平線表示，並且諸如 離合器和制動器的扭矩傳遞裝置表示為交錯的指狀物。如果該裝置為制動器，則將一組指狀物接地(grounded)。在Benford和Leising的SAE 論文 810102, "The Lever Analogy:A New Tool in Transmission Analysis"中可找到槓桿圖的格式、目的和用途的進一步說明，該論文 因此通過引用而完全結合於本發明中。
變速器10包括輸入軸或輸入部件10;第一行星齒輪組14，其 具有三個節點第一節點14A、第二節點14B和第三節點14C;第二 行星齒輪組16,其具有三個節點第一節點16A、第二節點16B和第 三節點16C;第三行星齒輪組18，其具有三個節點第一節點18A、 第二節點18B和第三節點18C;第四行星齒輪組20，其具有三個節點 第一節點20A、第二節點20B和第三節點20C;以及輸出軸或輸出部 件22。
輸入部件12聯接到第一行星齒輪組14的第二節點14B上。輸出 部件22聯接到第三行星齒輪組18的第三節點18C上。第一行星齒輪 組14的第一節點14A聯接到第二行星齒輪組16的第一節點16A上， 並且聯接到第三行星齒輪組18的第一節點18A上。第三行星齒輪組 18的第二節點18B聯接到第四行星齒輪組20的第二節點20B上。
第 一 離合器26使第二行星齒輪組16的第二節點16B與第四行星 齒輪組20的第一節點20A選擇性地連接。第二離合器28使第一行星 齒輪組14的第三節點14C與第三行星齒輪組18的第三節點18C選擇 性地連接。第三離合器30使第一行星齒輪組14的第三節點14C與第 四行星齒輪組20的第一節點20A選擇性地連接。第四離合器32使第 二行星齒輪組16的第二節點16B與第四行星齒輪組20的第三節點 20C選擇性地連接。第一制動器34使第四行星齒輪組20的第三節點 20C與固定元件或變速器殼體50選擇性地連接。第二制動器36使第 二行星齒輪組16的第三節點16C與固定元件或變速器殼體50選擇性 地連接。
現在參考圖2，符號圖(stick diagram)表示根據本發明的十級變速 器10的實施例的示意性布局。在圖2中，沿用圖l的槓桿圖的編號。相應地示出離合器、制動器和聯接器，而行星齒輪組的節點現在表示 為行星齒輪組的構件，例如太陽齒輪、環形齒輪、行星齒輪和行星齒 輪託架。
例如，行星齒輪組14包括太陽齒輪部件14B、環形齒輪部件14C 和可旋轉地支承一組行星齒輪14D(僅示出其中 一個行星齒輪)的行星 齒輪託架部件14A。行星齒輪14D各自構造成與太陽齒輪部件14B及 環形齒輪部件14C相互嚙合。行星託架部件14A與第一軸或中間部件 42及第二軸或中間部件44連接，以共同旋轉。太陽齒^"部件14B與 輸入軸或輸入部件12連接，以共同旋轉。環形齒輪部件14C與第三 軸或中間部件46連^l妄，以共同旋轉。
行星齒輪組16包括太陽齒輪部件16C、環形齒輪部件16A和可 旋轉地支承一組行星齒輪14D(僅示出其中 一個行星齒輪)的行星齒輪 託架部件16B。行星齒輪16D各自構造成與太陽齒輪部件16C及環形 齒輪部件16A相互嚙合。行星託架部件16A與第二軸或中間部件44 連接，以共同旋轉。行星託架部件16B與第四中間部件48連接，以 共同旋轉。太陽齒輪部件16C與第五軸或中間部件52連接，以共同 旋轉。
行星齒輪組18包括太陽齒輪部件18A、環形齒輪部件18B和可 旋轉地支承一組行星齒輪18D(僅示出其中一個行星齒輪)的行星齒輪 託架部件18C。行星齒輪18D各自構造成與太陽齒輪部件18A及環形 齒輪部件18B相互嚙合。太陽齒輪部件18A與第一軸或中間部件42 連接，以共同旋轉。環形齒輪部件18B與第六軸或中間部件54連接， 以共同旋轉。行星託架部件18C與第七軸或中間部件56及輸出軸或 輸出部件22連接，以共同旋轉。
行星齒輪組20包括太陽齒輪部件20A、環形齒輪部件20C和可 旋轉地支承一組行星齒輪20D(僅示出其中 一個行星齒輪)的行星齒輪 託架部件20B。該組行星齒輪20D各自構造成與太陽齒輪部件20A及 環形齒輪部件20C相互嚙合。太陽齒輪部件20A與第八軸或中間部件58連接，以共同旋轉。行星託架部件20B與第六軸或中間部件54連 接，以共同旋轉。環形齒輪部件20C與第九中間部件60連接，以共 同旋轉。
輸入軸或輸入部件12持續地連接到發動機(未示出)上，或持續地 連接到扭矩變換器(未示出)的渦輪機。輸出軸或輸出部件22與主減速 器或分動箱(未示出)持續地連接。
扭矩傳遞機構或離合器26、 28、 30、 32及制動器34和36允許 這些軸或中間部件、行星齒輪組的部件以及殼體進行選擇性地互連。 例如，第一離合器26可以選擇性地接合，以使第四中間部件48與第 八中間部件58連接。第二離合器28可以選擇性地接合，以使第三中 間軸或第三中間部件46與第七中間軸或第七中間部件56連接。第三 離合器30可以選擇性地接合，以使第三中間軸或第三中間部件46與 第八中間軸或第八中間部件58連接。第四離合器32可以選擇性地接 合，以使第四中間部件48與第九中間部件60連接。第一制動器34 可以選擇性地接合，以使第九中間部件60與固定元件或變速器殼體 50連接，以防止第九中間部件60相對於變速器殼體50旋轉。第二制 動器36可以選擇性地接合，以使第五中間部件52與固定元件或變速 器殼體50連接，以防止第五中間部件52相對於變速器殼體50旋轉。
現在參考圖2和圖3，將描述十級變速器10的實施例的操作。將 了解的是，變速器10能夠以至少十種前進速度或扭矩比和至少一種 倒擋速度或扭矩比以及一個三倍超速擋，將扭矩/人輸入軸或輸入部件 12傳遞到輸出軸或輸出部件22。通過扭矩傳遞機構(即第一離合器26、 第二離合器28、第三離合器30、第四離合器32、第一制動器34和第 二制動器36)中的一個或多個機構的接合，來獲得各種前進和倒擋速 度或扭矩比，如下文所述。圖3是表示被促動或接合以便實現各種齒 輪狀態的扭矩傳遞裝置的各種組合的真值表。還表示了各種齒輪狀態 的實際數值的齒輪比，但應了解的是，這些數值僅是示例性的，並且 可在很大的範圍內調節這些數值，以適應變速器10的各種應用和操作準則。圖3還示出可利用本發明實施例獲得的齒輪比的示例。當然， 根據所選擇的齒輪直徑、齒輪齒數和齒輪構造，可實現其它的齒輪比。
為建立倒擋，接合或啟動第一離合器26、第三離合器30、第一 制動器34和第二制動器36。第一離合器26使第四中間部件48與第 八中間部件58連接。第三離合器30使第三中間軸或第三中間部件46 與第八中間軸或第八部件58連接。第一制動器34使第九中間部件60 與固定元件或變速器殼體50連接，以防止第九中間部件60相對於變 速器殼體50旋轉。第二制動器36使第五中間部件52與固定元件或 變速器殼體50連接，以防止第五中間部件52相對於變速器殼體50 旋轉。類似地，如圖3中所示，通過離合器與制動器接合的不同組合 來實現所述十種前進比。
應了解的是，十級變速器10的操作和齒輪狀態的上述說明首先 假設未在給定齒輪狀態中具體指出的所有離合器和制動器均為不促 動的或脫離的，其次在換擋期間，即改變齒輪狀態期間，在至少相鄰 的齒輪狀態之間，在兩種齒輪狀態下接合或促動的離合器或制動器仍 將保持接合或促動。
本發明的說明在本質上僅為示例性的，並且旨在使不脫離本發明 要點的變型屬於本發明的範圍。這種變型不被認為脫離了本發明的精 3申和範圍。
權利要求
1. 一種變速器，其包括輸入部件；輸出部件；第一行星齒輪組、第二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四行星齒輪組，其各具有第一部件、第二部件和第三部件；第一互連部件，其使所述第一行星齒輪組的第一部件與所述第三行星齒輪組的第一部件持續地互連；第二互連部件，其使所述第一行星齒輪組的第一部件與所述第二行星齒輪組的第一部件持續地互連；第三互連部件，其使所述第三行星齒輪組的第二部件與所述第四行星齒輪組的第二部件持續地互連；六個扭矩傳遞裝置，其可以選擇性地接合，以使所述第一部件、第二部件和第三部件中的一個部件與所述第一部件、第二部件、第三部件和固定部件中的至少另一個部件互連；及其中，所述扭矩傳遞裝置可以以至少四個扭矩傳遞裝置的組合選擇性地接合，以在所述輸入部件與所述輸出部件之間建立至少十種前進速度比和至少一種倒擋速度比。
2. 根據權利要求1所述的變速器，其特徵在於，所述六個扭矩傳 遞裝置中的第 一扭矩傳遞裝置可以選擇性地接合，以使所述第二行星 齒輪組的第二部件與所述第四行星齒輪組的第 一部件互連。
3. 根據權利要求2所述的變速器，其特徵在於，所述六個扭矩傳 遞裝置中的第二扭矩傳遞裝置可以選擇性地接合，以使所述第 一行星 齒輪組的第三部件與所述第三行星齒輪組的第三部件互連。
4. 根據權利要求3所述的變速器，其特徵在於，所述六個扭矩傳 遞裝置中的第三扭矩傳遞裝置可以選擇性地接合，以使所述第一行星 齒輪組的第三部件與所述第四行星齒輪組的第一部件互連。
5. 根據權利要求4所述的變速器，其特徵在於，所述六個扭矩傳 遞裝置中的第四扭矩傳遞裝置可以選擇性地接合，以使所述第二行星 齒輪組的第二部件與所述第四行星齒輪組的第三部件互連。
6. 根據權利要求5所述的變速器，其特徵在於，所述六個扭矩傳 遞裝置中的第五扭矩傳遞裝置可以選擇性地接合，以使所述第四行星 齒輪組的第三部件與所述固定部件互連。
7. 根據權利要求6所述的變速器，其特徵在於，所述六個扭矩傳 遞裝置中的第六扭矩傳遞裝置可以選擇性地接合，以使所述第二行星 齒輪組的第三部件與所述固定部件互連。
8. 根據權利要求1所述的變速器，其特徵在於，所述第一齒輪組 的第二部件、所述第二行星齒輪組的第三部件、所述第三行星齒輪組 的第一部件和所述第四行星齒輪組的第一部件是太陽齒輪；所述第一 行星齒輪組的第一部件、所述第二行星齒輪組的第二部件、所述第三 行星齒輪組的第三部件和所述第四行星齒輪組的第二部件是託架部 件；所述第一行星齒輪組的第三部件、所述第二行星齒輪組的第一部 件、所述第三行星齒輪組的第二部件和所述第四行星齒輪組的第三部 件是環形齒輪。
9. 根據權利要求1所述的變速器，其特徵在於，所述輸入部件與 所述第一行星齒輪組的第二部件持續地互連，所述輸出部件與所述第 三行星齒輪組的第三部件持續地互連。
10. 根據權利要求1所述的變速器，其特徵在於，所述六個扭矩 傳遞裝置中的兩個扭矩傳遞裝置是制動器，所述六個扭矩傳遞裝置中 的四個扭矩傳遞裝置是離合器。
11. 根據權利要求1所述的變速器，其特徵在於，所述固定部件 是變速器殼體。
12. —種變速器，其包括 輸入部件；輸出部件；第一行星齒輪組、第二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四行星 齒輪組，其各具有第一部件、第二部件和第三部件，其中所述輸入部 件與所述第 一行星齒輪組的第二部件持續地互連，所述輸出部件與所述第三行星齒輪組的第三部件持續地互連；第 一互連部件，其使所述第 一行星齒輪組的第 一部件與所述第三 行星齒輪組的第一部件持續地互連；第二互連部件，其使所述第一行星齒輪組的第一部件與所述第二 行星齒輪組的第 一部件持續地互連；第三互連部件，其使所述第三行星齒輪組的第二部件與所述第四 行星齒輪組的第二部件持續地互連；第一扭矩傳遞裝置，其可以選擇性地接合，以使所述第二行星齒 輪組的第二部件與所述第四行星齒輪組的第一部件互連；第二扭矩傳遞裝置，其可以選擇性地接合，以使所述第一行星齒 輪組的第三部件與所述第三行星齒輪組的第三部件互連；第三扭矩傳遞裝置，其可以選擇性地接合，以使所述第一行星齒 輪組的第三部件與所述第四行星齒輪組的第一部件互連；第四扭矩傳遞裝置，其可以選擇性地接合，以使所述第二行星齒 輪組的第二部件與所述第四行星齒輪組的第三部件互連；第五扭矩傳遞裝置，其可以選擇性地接合，以使所述第四行星齒 輪組的第三部件與固定部件互連；第六扭矩傳遞裝置，其可以選擇性地接合，以使所述第二行星齒 4侖組的第三部件與所述固定部件互連；且其中，所述扭矩傳遞裝置可以以至少四個扭矩傳遞裝置的組合選 擇性地接合，以在所述輸入部件與所述輸出部件之間建立至少十種前 進速度比和至少一種倒擋速度比。
13.根據權利要求12所述的變速器，其特徵在於，所述第一齒輪 組的第二部件、所述第二行星齒4侖組的第三部件、所述第三行星齒輪 組的第一部件和所述第四行星齒輪組的第一部件是太陽齒輪；所述第一行星齒輪組的第一部件、所述第二行星齒4侖組的第二部件、所述第 三行星齒輪組的第三部件和所述第四行星齒輪組的第二部件是託架部件；所述第一行星齒輪組的第三部件、所述第二行星齒輪組的第一 部件、所述第三行星齒輪組的第二部件和所述第四行星齒輪組的第三 部件是環形齒輪。
14. 根據權利要求12所述的變速器，其特徵在於，所述固定部件 是變速器殼體。
15. —種變速器，其包括 輸入部件；輸出部件；第一行星齒輪組、第二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四行星 齒輪組，其各具有太陽齒輪、託架部件和環形齒輪，其中，所述輸入 部件與所述第一行星齒輪組的太陽齒輪持續地互連，所述輸出部件與 所述第三行星齒輪組的託架部件持續地互連；第一互連部件，其使所述第一行星齒輪組的託架部件與所述第三 行星齒輪組的太陽齒輪持續地互連；第二互連部件，其使所述第一行星齒輪組的託架部件與所述第二 行星齒輪組的環形齒輪持續地互連；第三互連部件，其使所述第三行星齒輪組的環形齒輪與所述第四 行星齒輪組的託架部件持續地互連；第一扭矩傳遞裝置，其可以選擇性地接合，以使所述第二行星齒 輪組的託架部件與所述第四行星齒輪組的太陽齒輪互連；第二扭矩傳遞裝置，其可以選擇性地接合，以使所述第一行星齒 輪組的環形齒輪與所述第三行星齒輪組的託架部件互連；第三扭矩傳遞裝置，其可以選擇性地接合，以使所述第一行星齒 輪組的環形齒輪與所述第四行星齒輪組的太陽齒輪互連；第四扭矩傳遞裝置，其可以選擇性地接合，以使所述第二行星齒 輪組的託架部件與所述第四行星齒輪組的環形齒輪互連；第五扭矩傳遞裝置，其可以選擇性地接合，以使所述第四行星齒輪組的環形齒輪與固定部件互連；第六扭矩傳遞裝置，其可以選擇性地接合，以使所述第二行星齒 輪組的太陽齒輪與所述固定部件互連；且其中，所述扭矩傳遞裝置可以至少四個扭矩傳遞裝置的組合選擇 性地接合，以在所述輸入部件與所述輸出部件之間建立至少十種前進 速度比和至少一種倒擋速度比。
16.根據權利要求15所述的變速器，其特徵在於，所述固定部件 是變速器殼體。 一
全文摘要
本發明涉及一種具有十種或更多種速度的變速器。提供一種具有輸入部件、輸出部件、四個行星齒輪組、多個聯接部件和多個扭矩傳遞裝置的變速器。這些行星齒輪組中的各個齒輪組都包括第一部件、第二部件和第三部件。這些扭矩傳遞裝置可包括離合器和制動器。此外，這些扭矩傳遞裝置可以以至少四個扭矩傳遞裝置的組合選擇性地接合，以在輸入部件與輸出部件之間建立至少十種前進速度比和至少一種倒擋速度比。
文檔編號F16H3/62GK101429996SQ20081017609
公開日2009年5月13日 申請日期2008年11月7日 優先權日2007年11月9日
發明者A·W·菲利普斯, C·E·凱裡, J·M·哈特, S·H·維特科普 申請人:通用汽車環球科技運作公司