多級變速器的製作方法

2023-04-26 00:54:41 1

專利名稱：多級變速器的製作方法
技術領域：
本發明大體上涉及一種具有多個行星齒輪組和多個扭矩傳遞裝 10置的多級變速器，更具體地說涉及一種具有八種速度或更多速度、四 個行星齒輪組和多個扭矩傳遞裝置的變速器。
背景技術：
在這部分中的陳述4義僅提供與本發明公開相關聯的背景信息，並 15 且可組成或不組成現有糹支術。
典型的多級變速器使用摩擦離合器、行星齒輪裝置和固定的互連 器的組合，以取得多個齒輪比。行星齒輪組的數量和物理排列通常由 封裝技術、成本和所需的速度比來確定。
雖然當前的變速器實現了其預期的目的，但是對於新的改進的變 20速器構造的需求是基本持續存在的，其體現了尤其從效率、響應性和 平滑性考慮改進的性能，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、具備成本效率的、緊湊的多級變速器。

發明內容
25 本發明提供了一種變速器，其具有輸入部件、輸出部件、四個行
星齒輪組、多個聯軸器部件和多個扭矩傳遞裝置。行星齒輪組中的每 一個包括第一部件、第二部件和第三部件。扭矩傳遞裝置是例如離合 器。
變速器的一個實施例包括輸入部件、輸出部件、和各具有第一部件、第二部件和第三部件的第一行星齒輪組、第二行星齒壽侖組、第三 行星齒輪組和第四行星齒輪組。第一互連部件持續地將第一行星齒輪 組的第三部件與第二行星齒輪組的第三部件互連起來。第二互連部件 持續地將第二行星齒輪組的第二部件與固定元件互連起來。第三互連 5 部件持續地將第二行星齒輪組的第二邵件與第 一行星齒輪組的第一 部件互連起來。第四互連部件持續地將第三行星齒輪組的第一部件與 第四行星齒輪組的第一部件互連起。五個扭矩傳遞機構可選擇性地接 合，以便將第一部件、第二部件和第三部件的其中一個部件與第一部 件、第二部件和第三部件的其中另一部件互連起來。這些扭矩傳遞機
10 構可選擇性地至少三個組合地接合，以便在輸入部件和輸出部件之間 建立至少八個前進速度比和至少 一個倒檔速度比。
在本發明的實施例的 一個方面，這五個扭矩傳遞機構的其中第一 個扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便將輸入部件與第二行星齒輪組 的第一部件互連起來。
15 在本發明的實施例的另一方面，這五個扭矩傳遞機構的其中第二
個扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便將第一行星齒輪組的第三部件 與第四行星齒輪組的第三部件互連起來。
在本發明的實施例的又一方面，這五個扭矩傳遞機構的其中第三 個扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便將第一行星齒輪組的第二部件
20與第四行星齒輪組的第三部件互連起來。
在本發明的實施例的又一方面，這五個扭矩傳遞衝幾構的其中第四 個扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便將第一行星齒輪組的第三部件 與第四行星齒輪組的第二部件互連起來。
在本發明的實施例的又一方面，這五個扭矩傳遞機構的其中第五 25 個扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便將第四行星齒輪組的第二部件 與第三行星齒輪組的第三部件互連起來。
在本發明的實施例的又一方面，輸入部件持續地與第三行星齒4侖 組的第二部件互連，並且輸出部件持續地與第三行星齒輪組的第三部件互連。
在本發明的實施例的又一方面，這五個扭矩傳遞機構是離合器。 在本發明的實施例的又一方面，第一部件是恆星齒輪，第二部件 是託架部件，並且第三部件是環形齒輪。 5 本發明的變速器的另一實施例包括輸入部件、輸出部件、以及各
具有第一部件、第二部件和第三部件的第一行星齒輪組、第二行星齒 輪組、第三行星齒輪組和第四行星齒輪組，其中輸入部件持續地與第 三行星齒輪組的第二部件互連，並且輸出部件持續地與第三行星齒輪 組的第三部件互連。第一互連部件持續地將第一行星齒輪組的第三部
10件與第二行星齒輪組的第三部件互連起來。第二互連部件持續地將第
二行星齒輪組的第二部件與固定元件互連起來。第三互連部件持續地 將第二行星齒輪組的第二部件與第 一行星齒輪組的第 一部件互連起
來。第四互連部件持續地將第三行星齒輪組的第一部件與第四行星齒 輪組的第一部件互連起。第一扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以^更將
15輸入部件與第二行星齒輪組的第一部件互連起來。第二扭矩傳遞機構 可選擇性地接合，以便將第一行星齒輪組的第三部件與第四行星齒輪 組的第三部件互連起來。第三扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便將 第 一行星齒輪組的第二部件與第四行星齒輪組的第三部件互連起來。 第四扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便將第一行星齒輪組的第三部
20 件與第四行星齒輪組的第二部件互連起來。第五扭矩傳遞機構可選擇 性地接合，以便將第四行星齒輪組的第二部件與第三行星齒輪組的第 三部件互連起來。這些扭矩傳遞機構可選擇性地至少三個組合地接 合，以便在輸入部件和輸出部件之間建立至少7\個前進速度比和至少 一個倒檔速度比。
25 在本發明的實施例的一個方面，這些扭矩傳遞機構是離合器。
在本發明的實施例的另一方面，第一部件是恆星齒輪，第二部件 是託架部件，並且第三部件是環形齒輪。
本發明的變速器的另一實施例包括輸入部件、輸出部件、以及各具有恆星齒輪部件、託架部件和環形齒輪部件的第一行星齒輪組、第 二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四行星齒輪組，其中輸入部件持 續地與第三行星齒輪組的託架部件互連，並且輸出部件持續地與第三 行星齒輪組的環形齒輪部件互連。第一互連部件持續地將第一行星齒 5 輪組的環形齒輪部件與第二行星齒輪組的環形齒輪部件互連起來。第 二互連部件持續地將第二行星齒輪組的託架部件與固定元件互連起 來。第三互連部件持續地將第二行星齒輪組的託架部件與第一行星齒 輪組的恆星齒輪部件互連起來。第四互連部件持續地將第三行星齒專侖 組的恆星齒輪部件與第四行星齒輪組的恆星齒輪部件互連起來。第一
10 扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便將輸入部件與第二行星齒輪組的 恆星齒輪部件互連起來。第二扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便將 第一行星齒輪組的環形齒輪部件與第四行星齒輪組的環形齒輪部件 互連起來。第三扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便將第一行星齒壽侖 組的託架部件與第四行星齒輪組的環形齒輪部件互連起來。第四扭矩
15 傳遞機構可選擇性地接合，以便將第一行星齒輪組的環形齒輪部件與 第四行星齒輪組的託架部件互連起來。第五扭矩傳遞機構可選擇性地 接合，以便將第四行星齒輪組的託架部件與第三行星齒輪組的環形齒 輪部件互連起來。這些扭矩傳遞機構可選擇性地至少三個組合地接 合，以便在輸入部件和輸出部件之間建立至少八個前進速度比和至少
20 —個倒檔速度比。
通過參考以下細節和附圖將明晰本發明的更多目的、方面和優 勢，其中相似的標號表示相同的構件、元件或特徵。


25 這裡所述的圖紙只是出於舉例說明的目的，而決非意圖限制本發
明公開的範圍。
圖1是根據本發明的八速變速器的一個實施例的槓桿圖； 圖2是根據本發明的八速變速器的一個實施例的簡圖；和圖3是在圖1和2中所示的變速器的各個可得到的前進和倒檔速 度或齒輪比下，代表各種扭矩傳遞離合器接合狀態的真值表。
具體實施例方式
5 以下描述在性質上僅僅是示例性的，並且並不意圖限制本發明公
開，應用或用途。
最初應該懂得，在所提供的特殊示例中，本發明的八速自動變速 器具有位於四個行星齒輪組的元件之間的永久機械連接的裝置。第一 行星齒輪組的第一構件或元件永久聯接至地。第二行星齒輪組的第一
10構件或元件也永久聯接至地。第一行星齒輪組的第二構件或元件永久
地聯接在第二行星齒輪組的第二構件或元件上。最後，第三行星齒輪 組的第二構件或元件永久地聯接在第四行星齒輪組的第二構件或元 件上。
現在參看圖1，其以槓桿圖模式顯示了八速變速器的一個實施例
15 10。槓桿圖是機械裝置例如自動變速器的構件的示意圖。各個單獨的 槓桿代表一個行星齒輪組，其中行星齒輪組的三個基本的機械構件各 由一個節點表示。因此，單個槓桿包含三個節點 一個用於恆星齒輪， 一個用於行星齒輪託架，和一個用於環形齒輪。在各槓桿的節點之間 的相對長度可用於代表各個相應的齒輪組的環形-恆星槓桿比
20(ring-to-sun ratio)。這些槓桿比(lever ratio)則用於改變變速器的齒4侖比， 以取得合適的比和比級數(ratio progression)。在各種行星齒輪組的節點 之間的機械聯接或相互連接由薄的水平線表示，並且扭矩傳遞機構或 裝置例如離合器和制動器由交錯的指狀物表示。如果裝置是制動器， 那麼就將一組指狀物接地。在Benford和Leising的SAE論文810102，
25 The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis" 中可找到一工 杆圖的格式、目的和用途的進一步說明，該論文通過引用全文結合於 本文中。
變速器10包括輸入軸或部件12，具有三個節點第一節點14a、第二節點14b和第三節點14c的第一行星齒輪組14;具有三個節點 第一節點16a、第二節點16b和第三節點16c的第二行星齒輪組16; 具有三個節點第一節點18a、第二節點18b和第三節點18c的第三 行星齒輪組18;以及具有三個節點第一節點20a、第二節點20b和 5第三節點20c的第四行星齒輪組20，以及輸出軸或部件22。
輸入部件12聯接在第三行星齒輪組18的第三節點18c上。輸出 部件22聯接在第三行星齒輪組18的第一節點18a上。第一行星齒專侖 組14的第一節點14a聯接至地或變速器外殼40上。第二行星齒輪組 16的第一節點16a也聯接至地或變速器外殼40上。第一行星齒輪組 10 14的第二節點14b聯接在第二行星齒輪組16的第二節點16b上。第 三行星齒輪組18的第二節點18b聯接在第四行星齒輪組20的第二節 點20b上。
第一離合器26選擇性地將輸入部件12連接到第二行星齒輪組16 的第三節點16c上。第二離合器28選擇性地將第一行星齒輪組14的
15 第二節點14b連接到第四行星齒輪組20的第一節點20a上。第三離合 器30選擇性地將第一行星齒輪組14的第二節點14b連接到第四行星 齒輪組20的第三節點20c上。第四離合器32選擇性地將第一行星齒 輪組14的第三節點14c連接到第四行星齒輪組20的第三節點20c上。 第五離合器34選擇性地將第四行星齒輪組20的第一節點20a連接到
20第三行星齒輪組18的第一節點18a上。
現在參看圖2,棒形圖代表了根據本發明的八速變速器10的實施 例的示意圖。在圖2中，延續了來自圖l槓桿圖的標號。其相應地展 示了離合器和聯軸器，而行星齒輪組的節點現在顯示為行星齒輪組的 構件例如恆星齒輪、環形齒輪、行星齒輪和行星齒輪託架。
25 例如，行星齒輪組14是一種包括恆星齒輪部件14a、行星齒輪託
架部件14c和環形齒輪部件14b的行星齒輪組。恆星齒4侖部件14a與 第一軸或互連部件42相連接，以便共同旋轉。環形齒輪部件14b連 接在第二軸或互連部件44上，並連接在第三軸或互連部件46上。行星齒輪託架部件14c可旋轉地支撐一組行星齒輪14d(圖中只顯示了一 個)，並且與第四軸或互連部件48相連接，以便共同旋轉。行星齒輪 14d構造成可與恆星齒輪部件14a及環形齒輪部件14b相互噴合。 輸入軸或部件12持續地連接在發動機(未顯示)或扭矩變換器的渦 5 輪(未顯示)上。輸出軸或部件22持續地與主減速器或分動箱(未顯示) 相連接。
行星齒輪組16是一種包括恆星齒輪部件16c、行星託架部件16a 和環形齒輪部件16b的行星齒輪組，該行星託架部件16a可旋轉地支 撐一組行星齒輪16d。恆星齒輪部件16c與第一離合器26相連接，以
10 便共同旋轉。行星託架部件16a通過第五軸或互連部件50而連接至地 或變速器外殼40上，從而限制行星託架部件16a相對於地或變速器外 殼40的旋轉。行星託架部件16a還與第一互連部件42相連接，以便 共同旋轉。環形齒輪部件16b與第二互連部件44相連接，以便共同 旋轉。行星齒輪16d構造成可與恆星齒輪部件16c及環形齒輪部件16b
15 相互嚙合。
行星齒輪組18是一種包括恆星齒輪部件18b、環形齒輪部件18a 和行星託架部件18c的行星齒輪組，該行星託架部件可旋轉地支撐一 組行星齒輪18d。恆星齒輪部件18b與第六軸或互連部件52相連接， 以便共同旋轉。環形齒輪部件18a與第七軸或互連部件54及輸出部件
20 22相連接，以便共同旋轉。行星託架部件18c與輸入部件12相連接， 以便共同旋轉。行星齒輪18d構造成可與恆星齒輪部件18b及環形齒 專侖部件18a相互嚙合。
行星齒輪組20是一種包括恆星齒輪部件20b,環形齒輪部件20c 和行星託架部件20a的行星齒輪組，該行星託架部件可旋轉地支撐一
25 組行星齒輪20d。恆星齒輪部件20b與第六互連部件52相連接，以便 共同旋轉。環形齒輪部件20c與第八軸或互連部件56相連接，以便共 同旋轉。行星託架部件20a與第九軸或互連部件58相連4妄，以便共同 旋轉。行星齒輪20d構造成可與恆星齒輪部件20b及環形齒輪部件20c相互嚙合。
扭矩傳遞機構或離合器26,28,30,32和34容許軸或互連部件、行 星齒輪組的部件以及外殼選擇性地互連。例如，第一離合器26可選 擇性地接合，以便將恆星齒輪部件16c連接到輸入部件12上。第二離 5 合器28可選擇性地接合，以便將第三互連部件46連接到第九互連部 件58上。第三離合器30可選擇性地接合，以便將第三互連部件46 連接到第八互連部件56上。第四離合器32可選擇性地接合，以便將 第四互連部件48連接到第八互連部件56上。第五離合器34可選擇 性地接合，以便將第七互連部件54連接到第九互連部件58上。
10 現在參看圖2和3,將描述八速變速器10的實施例的操作。應該
懂得，變速器10能夠以至少八個前進速度或扭矩比和至少一個倒檔 速度或扭矩比而將扭矩從輸入軸或部件12傳遞到輸出軸或部件22 上。如將在下面所述，通過一個或多個扭矩傳遞機構(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和第五離合器34)
15的接合可獲得各個前進和倒檔速度或扭矩比。圖3是代表被激勵或接
展示了各種齒輪狀態的實際數字齒輪比，但應該懂得這些數值只是示 例性的，而且可在極大的範圍內調整這些數值，以適應變速器10的 各種應用和操作準則。圖3中還顯示了利用本發明的實施例可獲得齒
20 輪比的一個示例。當然，根據所選擇的齒輪直徑、齒輪齒數和齒輪構 造還可獲得其它齒輪比。
為了建立倒檔齒輪比，可接合或激勵第一離合器26、第二離合器 28和第五離合器34。第一離合器26將第二恆星齒輪部件16c連接到 輸入部件12上。第二離合器28將第三互連部件46連接到第九互連
25 部件58上。第五離合器34將第七互連部件54連接到第九互連部件 58上。類似地，通過離合器接合的不同組合可獲得八個前進比，如圖 3中所示。
應該懂得前面八速變速器10的操作和齒輪狀態的解釋首先假定在給定的齒輪狀態下沒有特別指出的所有離合器都是不活動的或分 離的，其次在換檔期間，即齒輪狀態變化期間，在至少相鄰的齒輪狀 態之間，在兩種齒輪狀態下都接合或被激勵的離合器將仍保持接合或 激勵狀態。
本發明的描述在性質上僅僅是示例性的，因而不脫離本發明要點 的變型將處於本發明的範圍內。這種變型並不被認為脫離了本發明的 實質和範圍。
權利要求
1. 一種變速器，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，其持續地將所述第一行星齒輪組的第三部件與所述第二行星齒輪組的第三部件互連起來；第二互連部件，其持續地將所述第二行星齒輪組的第二部件與固定元件互連起來；第三互連部件，其持續地將所述第二行星齒輪組的第二部件與所述第一行星齒輪組的第一部件互連起來；第四互連部件，其持續地將所述第三行星齒輪組的第一部件與所述第四行星齒輪組的第一部件互連起來；和五個扭矩傳遞機構，其可選擇性地接合，以便將所述第一部件、第二部件和第三部件的其中一個部件與所述第一部件、第二部件和第三部件的其中另一部件互連起來；且其中所述扭矩傳遞機構可選擇性地至少三個組合地接合，以便在所述輸入部件和所述輸出部件之間建立至少八個前進速度比和至少一個倒檔速度比。
2. 根據權利要求1所述的變速器，其特徵在於，所述五個扭矩 傳遞機構的其中第 一個扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便將所述輸 入部件與所述第二行星齒輪組的第一部件互連起來。
3.根據權利要求2所述的變速器，其特徵在於，所述五個扭矩傳遞機構的其中第二個扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便將所述第 一行星齒輪組的第三部件與所述第四行星齒輪組的第三部件互連起 來。
4.根據權利要求3所述的變速器，其特徵在於，所述五個扭矩 傳遞機構的其中第三個扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便將所述第 一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起 來。
5.根據權利要求4所述的變速器，其特徵在於，所述五個扭矩傳遞機構的其中第四個扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便將所述第 一行星齒輪組的第三部件與所述第四行星齒輪組的第二部件互連起 來。
6.根據權利要求5所述的變速器，其特徵在於，所述五個扭矩 10傳遞機構的其中第五個扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便將所述第四行星齒輪組的第二部件與所述第三行星齒輪組的第三部件互連起 來。
7. 根據權利要求5所述的變速器，其特徵在於，所述輸入部件 持續地與所述第三行星齒輪組的第二部件互連，並且所述輸出部件持續地與所述第三行星齒輪組的第三部件互連。
8. 根據權利要求1所述的變速器，其特徵在於，所述五個扭矩 傳遞機構是離合器。
9. 根據權利要求1所述的變速器，其特徵在於，所述第一部件 是恆星齒輪，所述第二部件是託架部件，且所述第三部件是環形齒輪。
10. —種變速器，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 25 件持續地與所述第三行星齒輪組的第二部件互連，並且所述輸出部件 持續地與所述第三行星齒輪組的第三部件互連；第 一互連部件，其持續地將所述第 一行星齒輪組的第三部件與所 述第二行星齒輪組的第三部件互連起來；第二互連部件，其持續地將所述第二行星齒輪組的第二部件與固 定元件互連起來；第三互連部件，其持續地將所述第二行星齒輪組的第二部件與所述第 一行星齒輪組的第 一部件互連起來； 5 第四互連部件，其持續地將所述第三行星齒輪組的第一部件與所述第四行星齒輪組的第一部件互連起來；第一扭矩傳遞機構，其可選擇性地接合，以便將所述輸入部件與 所述第二行星齒輪組的第一部件互連起來；第二扭矩傳遞機構，其可選擇性地接合，以便將所述第一行星齒 10 輪組的第三部件與所述第四行星齒輪組的第三部件互連起來；第三扭矩傳遞機構，其可選擇性地接合，以便將所述第一行星齒 輪組的第二部件與所述第四行星齒輪組的第三部件互連起來；第四扭矩傳遞機構，其可選擇性地接合，以便將所述第一行星齒 輪組的第三部件與所述第四行星齒輪組的第二部件互連起來；和 15 第五扭矩傳遞機構，其可選擇性地接合，以便將所述第四行星齒輪組的第二部件與所述第三行星齒輪組的第三部件互連起來；且其中所述扭矩傳遞才幾構可選擇性地至少三個組合地4妄合，以 <更在 所述輸入部件和所述輸出部件之間建立至少八個前進速度比和至少 一個倒檔速度比。
11.根據權利要求10所述的變速器，其特徵在於，所述扭矩傳遞機構是離合器。
12.根據權利要求10所述的變速器，其特徵在於，所述第一部 件是恆星齒輪，所述第二部件是託架部件，並且所述第三部件是環形 齒輪。
13. —種變速器，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，其各具有恆星齒輪部件、託架部件和環形齒輪部件，其中所 述輸入部件持續地與所迷第三行星齒輪組的託架部件互連，並且所述輸出部件持續地與所述第三行星齒輪組的環形齒輪部件互連；第一互連部件，其持續地將所述第一行星齒輪組的環形齒輪部件 與所述第二行星齒輪組的環形齒輪部件互連起來；第二互連部件，其持續地將所述第二行星齒輪組的託架部件與固 定元件互連起來；第三互連部件，其持續地將所述第二行星齒輪組的託架部件與所 述第一行星齒輪組的恆星齒輪部件互連起來； 10 第四互連部件，其持續地將所述第三行星齒輪組的恆星齒輪部件與所述第四行星齒輪組的恆星齒輪部件互連起來；第一扭矩傳遞機構，其可選擇性地接合，以便將所述輸入部件與 所述第二行星齒輪組的恆星齒輪部件互連起來；第二扭矩傳遞機構，其可選擇性地接合，以便將所述第一行星齒 15 輪組的環形齒輪部件與所述第四行星齒輪組的環形齒輪部件互連起 來；第三扭矩傳遞機構，其可選擇性地接合，以便將所述第一行星齒 輪組的託架部件與所述第四行星齒輪組的環形齒輪部件互連起來； 第四扭矩傳遞機構，其可選擇性地接合，以便將所述第一行星齒 20 輪組的環形齒輪部件與所述第四行星齒輪組的託架部件互連起來；和 第五扭矩傳遞機構，其可選擇性地接合，以便將所述第四行星齒 輪組的託架部件與所述第三行星齒輪組的環形齒輪部件互連起來；且 其中所述扭矩傳遞機構可選擇性地至少三個組合地接合，以便在 所述輸入部件和所述輸出部件之間建立至少/\個前進速度比和至少 25 —個倒檔速度比。
全文摘要
本發明提供了一種多級變速器，其具有輸入部件、輸出部件、四個行星齒輪組、多個聯軸器部件和多個扭矩傳遞裝置。行星齒輪組中的每一個包括第一部件、第二部件和第三部件。所述扭矩傳遞裝置可包括離合器。
文檔編號F16H3/62GK101303069SQ20081009676
公開日2008年11月12日 申請日期2008年5月6日 優先權日2007年5月7日
發明者A·W·菲利普斯, C·E·凱裡, J·M·哈特, S·H·威特科普 申請人:通用汽車環球科技運作公司