多速變速器的製作方法

2023-04-23 06:53:46 2

專利名稱：多速變速器的製作方法
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 置的多速變速器，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：
在這部分中的陳述僅僅提供與本發明公開相關聯的背景信息，並 且可組成或不組成當前^支術。典型的多速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，以獲得多個齒輪比。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 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、緊湊的多速變速器。發明內容在本發明的一個方面，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、多個互連部件和多個扭矩傳遞裝置。各個 行星齒輪組包括第一部件、第二部件和第三部件。第一互連部件持續 地將第一行星齒輪組的第三部件與固定部件互連。第二互連部件持續 地將第 一行星齒輪組的第二部件與第二行星齒輪組的第二部件互連。 第三互連部件持續地將第二行星齒輪組的第 一部件與至少第三行星齒輪組的第一部件及第四行星齒輪組的第一部件互連。第四互連部件 持續地將第二行星齒輪組的第三部件與至少第三行星齒輪組的第二 部件及輸入部件中的其中一個部件互連。這五個扭矩傳遞裝置可選擇 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 至少第一部件、第二部件、第三部件及固定部件中的其中另一個部件 互連。這些扭矩傳遞裝覃可選擇性地以至少兩個組合的方式接合，以 <更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。
在本發明的另 一方面，這五個扭矩傳遞裝置的其中第 一個扭矩傳 遞裝置可選擇性地接合，以便將第一行星齒輪組的第一部件與至少第 二行星齒輪組的第 一部件、第三行星齒輪組的第 一部件以及第四行星 齒4侖組的第 一部件中的並中 一個部件互連。
在本發明的又一方面，這五個扭矩傳遞裝置的其中第二個扭矩傳 遞裝置可選擇性地接合，以便將第一行星齒輪組的第一部件與第四行 星齒輪組的第三部件互連。
在本發明的又一方面，這五個扭矩傳遞裝置的其中第三個扭矩傳 遞裝置可選擇性地接合，，以便將第三行星齒輪組的第三部件與至少第 二行星齒輪組的第 一部件、第三行星齒輪組的第 一部件以及第四行星 齒輪組的第 一部件中的其中 一個部件互連。
在本發明的又一方面，這五個扭矩傳遞裝置的其中第四個扭矩傳 遞裝置可選擇性地接合，以便將第三行星齒輪組的第三部件與至少第 四行星齒輪組的第二部件及輸出部件中的其中 一個部件互連。
在本發明的又一方面，這五個扭矩傳遞裝置的其中第五個扭矩傳 遞裝置可選擇性地接合，以便將第四行星齒輪組的第三部件與固定部 件互連。
在本發明的又一方面，第一行星齒輪組的第三部件、第二行星齒 輪組的第 一部件、第三行星齒輪組的第 一部件和第四行星齒輪組的第 一部件是恆星齒輪，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的第二部件是託架部件，並且第 一行星齒輪組 的第一部件、第二行星齒輪組的第三部件、第三行星齒輪組的第三部 件和第四行星齒輪組的第三部件是環形齒輪。
在本發明的又一方面，輸入部件持續地與至少第二行星齒輪組的 第三部件及第三行星齒輪組的第二部件中的其中 一個部件互連，並且 輸出部件持續地與第四行星齒輪組的第二部件互連。
在本發明的再一方面，其中四個扭矩傳遞裝置是離合器，並且其 中 一個扭矩傳遞裝置是制動器。
在本發明的再一方面，固定部件是變速器外殼。
通過參考以下細節和附圖將明晰本發明的其它方面和優點，其中 相似的標號表示相同的構件、元件或特徵。


這裡所述的附圖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；且 圖3是在圖1和圖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
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(ground)或變速器外殼 上。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。第二行星齒輪組的第一構件或元件永久地聯接在第三行星齒輪組的第 一構件或元件，以及第四行星齒輪組的第 一構 件或元件上。最後，第二行星齒輪組的第三構件或元件永久地聯接在 第三行星齒輪組的第三構件或元件上。
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 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。這些槓 杆比則用於改變變速器的齒輪比，以獲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 細的水平線表示，並且扭矩傳遞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(grounded)。 在Benford和Leising的SAE論文810102, "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis"中可找到槓桿圖的才各式、目的和用途的 進一步說明，該論文通過引用而完整地結合在本文中。
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 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聯接在第二行星齒輪組16的第三節點16C和第三行 星齒輪組18的第二節點18B上。輸出部件22聯接在第四行星齒輪組 20的第二節點20B上。第一行星齒輪組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。第一行星齒輪組14的第三節點 14C聯接至地或變速器外殼50上。第二行星齒輪組16的第一節點16A 聯接在第三行星齒輪組18的第一節點18A上。第二行星齒輪組16的第三節點16C聯接在第三行星齒輪組18的第二節點18B上。第三行 星齒輪組18的第一節點18A聯接在第四行星齒輪組20的第一節點 20A上。
第 一 離合器26選擇性地將第 一行星齒輪組14的第 一節點14A連 接到第二行星齒輪組16的第一節點16A上。第二離合器28選擇性地 將第一行星齒輪組14的第一節點14A連接到第四行星齒輪組20的第 三節點20C上。第三離合器30選擇性地將第三行星齒輪組18的第三 節點18C連接到第三行星齒輪組18的第一節點18A及第四行星齒輪 組20的第一節點20A上。第四離合器32選擇性地將第三行星齒輪組 18的第三節點18C連接到第四行星齒輪組20的第二節點20B上，並 連接到輸出軸或部件22上。制動器34選擇性地將第四行星齒輪組20 的第三節點20C連接至地或變速器外殼50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、制動器和聯接器，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。
例如，行星齒輪組14是一種包括恆星齒輪部件14C、行星齒輪託 架部件14B和環形齒輪部件14A的行星齒輪組，該行星託架部件支撐 一組行星齒輪14D。恆星齒輪部件14C通過第一軸或互連部件42而 連接至地或變速器外殼50上。環形齒輪部件14A與第二軸或互連部 件44相連接，以便共同旋轉。行星齒輪託架部件14B與第三軸或互 連部件46相連接，以便共同旋轉。行星齒輪14D構造成可與環形齒 輪部件14A及恆星齒輪部件14C相互嚙合。
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 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16A、環形齒輪部件16C 和行星託架部件16B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16D。恆星齒輪部件16A與第四軸或互連部件48相連接， 以便共同旋轉。環形齒輪部件16C與輸入軸或部件12相連接，以便 共同旋轉。行星託架部件16B與第三軸或互連部件46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16A及環形齒輪部 件16C相互嚙合。
行星齒輪組18是一種包括恆星齒輪部件18A，環形齒輪部件18C 和行星託架部件18B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18A與第四軸或互連部件48相連接， 以便共同旋轉。環形齒輪部件18C與第五軸或互連部件52相連接， 以便共同旋轉。行星託架部件18B與輸入軸或互連部件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18A及環形齒 輪部件18C相互嚙合。；；
行星齒輪組20是一種包括恆星齒輪部件20A、行星託架部件20B 和環形齒輪部件20C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20D。恆星齒輪部件20A與第四軸或互連部件48相連接， 以便共同旋轉。行星託架部件20B與輸出軸或互連部件22相連接， 以便共同旋轉。環形齒輪部件20C與第六軸或互連部件54相連接， 以便共同旋轉。行星齒輪20D構造成可與環形齒輪部件20C及恆星齒 輪部件20A相互嚙合。
扭矩傳遞機構或離合器26,28,30,32和制動器34容許軸或中間部 件，行星齒輪組的部件及外殼選擇性地互連。例如，第一離合器26 可選擇性地接合，以便將第二軸或互連部件44連接到第四軸或互連 部件48上。第二離合器28可選擇性地接合，以便將第二軸或互連部 件44連接到第六軸或X連部件54上。第三離合器30可選擇性地接 合，以便將第四軸或互連部件48連接到第五軸或互連部件52上。第 四離合器32可選擇性地接合，以便將第五軸或互連部件52連接到輸 出軸或部件22上。制動器34可選擇性地接合，以便將第六軸或互連 部件54連接至地或變速器外殼50上，從而限制第六軸或互連部件54相對於變速器外殼50的旋轉。
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和制動器34)的 接合可獲得各個前進和倒檔速度或扭矩比。圖3是代表被激勵或接合
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，使第二離合器28和制動器34接合或被激 勵。第二離合器28將第二軸或互連部件44連接到第六軸或互連部件 54上。制動器34將第六軸或互連部件54連接至地或變速器外殼50 上，從而限制第六軸或互連部件54相對於變速器外殼50的旋轉。類 似地，通過離合器和制動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 了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或制動器將仍 保持接合或激勵狀態。
本發明的描述在性艱上僅僅是示例性的，因而不脫離本發明本質 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固定部件互連；第二互連部件，其持續地將所述第一行星齒輪組的第二部件與所述第二行星齒輪組的第二部件互連；第三互連部件，其持續地將所述第二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和所述第四行星齒輪組的第一部件中的至少其中一個部件互連；第四互連部件，其持續地將所述第二行星齒輪組的第三部件與所述第三行星齒輪組的第二部件和所述輸入部件中的至少其中一個部件互連；和五個扭矩傳遞裝置，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、第三部件和所述固定部件中的至少其中另一個部件互連，且其中，所述扭矩傳遞裝置可選擇性地以至少兩個組合的方式接合，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 傳遞裝置的其中第一個扭矩傳遞裝置可選擇性地接合，以便將所述第 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、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 一部件中的至 少其中一個部件互連。
3. 根據權利要求2所述的變速器，其特徵在於，所述五個扭矩傳遞裝置的其中第二個扭矩傳遞裝置可選4奪性地接合，以便將所述第 一行星齒輪組的第一部件與所述第四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，所述五個扭矩傳遞裝置的其中第三個扭矩傳遞裝置可選擇性地接合，以便將所述第 三行星齒輪組的第三部件與所述第二行星齒輪組的第 一部件、所述第 三行星齒輪組的第一部件和所述第四行星齒輪組的第一部件中的至 少其中一個部件互連。
5. 根據權利要求4所述的變速器，其特徵在於，所述五個扭矩 傳遞裝置的其中第四個扭矩傳遞裝置可選擇性地接合，以便將所述第 三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和所述 輸出部件中的至少其中 一個部件互連。
6. 根據權利要求5所述的變速器，其特徵在於，所述五個扭矩 傳遞裝置的其中第五個扭矩傳遞裝置可選擇性地接合，以便將所述第 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1所述的變速器，其特徵在於，所述第一行星 齒輪組的第三部件、所^第二行星齒輪組的第一部件、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恆星齒輪，所 述第一行星齒輪組、所述第二行星齒輪組、所述第三行星齒輪組和所 述第四行星齒輪組的第二部件是託架部件，並且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三部件、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三部件是環形齒輪。
8. 根據權利要求1所述的變速器，其特徵在於，所述輸入部件 持續地與所述第二行星齒輪組的第三部件和所述第三行星齒輪組的 第二部件中的至少其中 一個部件互連，並且所述輸出部件持續地與所述第四行星齒輪組的第二部件互連。
9. 根據權利要求1所述的變速器，其特徵在於，其中四個所述 扭矩傳遞裝置是離合器，而其中 一個所述扭矩傳遞裝置是制動器。
10. 根據權利要求l所述的變速器，其特徵在於，所述固定部件 是變速器外殼。
11. 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，其中，所述輸入部件持續地與所述第二行星齒輪組的第三部件和所述第三行星齒輪 組的第二部件中的至少其中 一個部件互連，並且所述輸出部件持續地 與所述第四行星齒輪組的第二部件互連；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固 定部件互連；第二互連部件，其持續地將所述第 一行星齒輪組的第二部件與所 述第二行星齒輪組的第二部件互連；第三互連部件，其持續地將所述第二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和所述第四行星齒輪組的第一部件中 的至少其中一個部件互連；第四互連部件，其持續地將所述第二行星齒輪組的第三部件與所 述第三行星齒輪組的第二部件和所述輸入部件中的至少其中一個部 4牛互連；和第一扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便將所述第一行星齒 輪組的第一部件與所述第二行星齒輪組的第一部件、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 一部件中的至少其中一 個互連；第二扭矩傳遞裝置；其可選擇性地接合，以便將所述第一行星齒 輪組的第 一部件與所述第四行星齒輪組的第三部件互連；第三扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便將所述第三行星齒 輪組的第三部件與所述第二行星齒輪組的第一部件、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中的至少其中一個互 連；第四扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便將所述第三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和所述輸出部件中的至少其中一個部件互連；和第五扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便將所述第四行星齒 輪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選擇性地以至少兩個組合的方式接 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。
12. 根據權利要求ll所述的變速器，其特徵在於，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 星齒輪組的第一部件和所述第四行星齒輪組的第一部件是恆星齒輪， 所述第一行星齒輪組、所述第二行星齒輪組、所述第三行星齒輪組和 所述第四行星齒輪組的第二部件是託架部件，並且所述第一行星齒輪 組的第一部件、所述第二行星齒輪組的第三部件、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三部件是環形齒輪。
13. 根據權利要求11所述的變速器，其特徵在於，所述固定部 件是變速器外殼。
14. 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，其各具有恆星齒輪、託架部件和環形齒輪，其中，所述輸入 部件持續地與至少所述第二行星齒輪組的環形齒輪及所述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四行星齒 輪組的託架部件互連；第一互連部件，其持續地將所述第一行星齒輪組的恆星齒輪與固 定部件互連；第二互連部件，其持續地將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託架部件互連；第三互連部件，其持續地將所述第二行星組的恆星齒輪與所述第頁三行星齒輪組的恆星齒輪和所述第四行星齒輪組的恆星齒輪中的至少其中一個互連；第四互連部件，其持續地將所述第二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和所述輸入部件中的至少其中一個部 件互連；和第一扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便將所述第一行星齒 輪組的環形齒輪與所述第二行星齒輪組的恆星齒輪、所述第三行星齒 輪組的恆星齒輪和所述第四行星齒輪組的恆星齒輪中的至少其中一 個互連；第二扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便將所述第一行星齒 輪組的環形齒輪與所述第四行星齒輪組的環形齒輪互連；第三扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便將所述第三行星齒 輪組的環形齒輪與所述第二行星齒輪組的恆星齒輪、所述第三行星齒 輪組的恆星齒輪和所述第四行星齒輪組的恆星齒輪中的至少其中一 個互連；第四扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便將所述第三行星齒 輪組的環形齒輪與所述第四行星齒輪組的託架部件和所述輸出部件 中的至少其中一個部件互連；和第五扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便將所述第四行星齒 輪組的環形齒輪與所述二固定部件互連；且其中，所述扭矩傳遞裝置可選擇性地以至少兩個組合的方式接 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。
15.根據權利要求14所述的變速器，其特徵在於，所述固定部 件是變速器外殼。
全文摘要
本發明提供了一種多速變速器，其具有輸入部件、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。各個行星齒輪組包括第一部件、第二部件和第三部件。所述扭矩傳遞裝置是離合器和制動器。
文檔編號F16H3/62GK101319711SQ20081010839
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月6日 優先權日2007年6月8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