具有三個行星齒輪組的多擋變速器的製作方法
2023-05-31 22:06:36 4
專利名稱：具有三個行星齒輪組的多擋變速器的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種多擋變速器，其具有多個行星齒輪組和多個轉矩傳遞裝
置，並且尤其涉及一種變速器，其具有七擋或更多擋，三個行星齒輪組和多個轉矩傳遞裝置。
背景技術：
本部分陳述只是提供與本發明相關的背景信息，並且可構成或不構成現有技術。
—種典型的多擋變速器使用摩擦離合器、行星齒輪設備和固定互連的組合來獲得 多種傳動比。行星齒輪組的數量和實際布置通常由組裝、成本和期望速比支配。
儘管現在的變速器達到了它們的預期目的，但是，對呈現出改進性能的新式和改 進變速器結構的需要在本質上是不變的，尤其是站在效率、響應性、平穩性和改進組裝(主 要是減小尺寸和重量)的立場。因此，需要一種改進的、節省成本的、緊湊的多速變速器。
發明內容
提供一種變速器，其具有輸入構件、輸出構件、三個行星齒輪組、多個聯接構件和 多個轉矩傳遞裝置。每個行星齒輪組都包括第一、第二和第三構件。轉矩傳遞裝置為例如 離合器和制動器。 在變速器的另一實施例中，變速器具有輸入構件、輸出構件、第一，第二和第三行 星齒輪組。每個行星齒輪組都具有太陽齒輪、支架和齒圈構件。輸入構件連續地互連到第 一行星齒輪組的太陽齒輪構件，輸出構件連續地互連到第三行星齒輪組的齒圈構件。
而且，第一互連構件連續地將第一行星齒輪組的第一構件與第二行星齒輪組的第 二構件和第三行星齒輪組的第一構件互連。第二互連構件連續地將第一行星齒輪組的第二 構件與第二行星齒輪組的第三構件互連。 另外，第一轉矩傳遞機構選擇性地可接合成將第一行星齒輪組的第二構件與第三 行星齒輪組的第二構件互連。第二轉矩傳遞機構選擇性地可接合成將第一行星齒輪組的第 三構件與第三行星齒輪組的第二構件互連。第三轉矩傳遞機構選擇性地可接合成將第三行 星齒輪組的第二構件與固定元件互連。第四轉矩傳遞機構選擇性地可接合成將第二行星齒 輪組的第二構件與固定元件互連。第五轉矩傳遞機構選擇性地可接合成將第一行星齒輪組 的第二構件和第二行星齒輪組的第三構件中的至少一個與固定元件互連。第六轉矩傳遞機 構選擇性地可接合成將第二行星齒輪組的第一構件與固定元件互連。這些轉矩傳遞機構選 擇性地可以至少兩個的組合形式接合成，在輸入構件與輸出構件之間建立至少七種前進速 比和至少一種倒擋速比。 因此，本發明的目的是提供一種變速器，其具有至少七種前進擋和至少一種倒檔。
本發明的另一個目的是提供一種變速器，其具有三個行星齒輪組、多個聯接構件 和多個轉矩傳遞裝置。 通過參考下列描述和附圖，本發明的更多目的、方面和優點將變得明顯，其中，相同的附圖標記代表相同的部件、元件或特徵。
本文描述的附圖僅僅是舉例的作用，而決不意圖以任何方式限制本發明的範圍。
圖1是根據本發明的一種七速變速器的實施例的杆狀圖； 圖2是根據本發明的一種七速變速器的實施例的示意圖；以及 圖3是真值表，顯示了在圖1和2所示的變速器的每種可用前進擋和倒擋或傳動
比中各種轉矩傳遞元件的接合狀態。
具體實施例方式
下列描述本質上僅僅是示例性的並且不意圖限制本發明、應用或用途。
現在參照圖1，以杆狀圖的形式示出了七擋變速器10的一種實施方式。杆狀圖是機械裝置例如自動變速器的部件的圖示。每個單獨的杆代表一個行星齒輪組，其中行星齒輪的三個基本機械構件各用一個節點代表。因此，單個槓桿包括三個節點一個代表太陽齒輪、一個代表行星齒輪架、一個代表齒圈。每個杆的這些節點之間的相對長度可用於代表每個相應齒輪組的齒圈對太陽輪的比。這些杆比又用來改變變速器的傳動比從而獲得適當的傳動比和傳動比級數(ratioprogression)。不同行星齒輪組的這些節點之間的機械聯接或互連由細的水平線表示，轉矩傳遞裝置例如離合器和制動器由交錯指表示。杆狀圖的形式、目的和使用的進一步說明可在SAE P即er 810102， Benford和Leising的"The LeverAnalogy :A New Tool in Tra固issionAnalysis，，中找至lj，其以弓l用的方式被全部併入本文。 變速器10包括輸入軸或構件12、第一行星齒輪組14、第二行星齒輪組16、第三行星齒輪組18和輸出軸或構件22，該第一行星齒輪組14具有三個節點第一節點14A、第二節點14B和第三節點14C，該第二行星齒輪組16具有三個節點第一節點16A、第二節點16B和第三節點16C，該第三行星齒輪組18具有三個節點第一節點18A、第二節點18B和第三節點18C。 輸入構件12聯接至第一行星齒輪組14的第三節點14C。輸出構件22聯接至第三行星齒輪組18的第三節點18C。第一行星齒輪組14的第一節點14A聯接至第二行星齒輪組16的第二節點16B。第一行星齒輪組14的第二節點14B聯接至第二行星齒輪組16的第三節點16C。第二行星齒輪組16的第二節點16B聯接至第三行星齒輪組18的第一節點18A。 第一離合器26選擇性地把第二行星齒輪組16的第三節點16C與第三行星齒輪組18的第二節點18B連接。第二離合器28選擇性地把第一行星齒輪組14的第三節點14C與第三行星齒輪組18的第二節點18B連接。第一制動器30選擇性地把第三行星齒輪組18的第二節點18B連接至固定構件或變速器殼50。第二制動器32選擇性地將第一行星齒輪組14的第一節點14A和第二行星齒輪組16的第二節點16B連接至固定構件或變速器殼50。第三制動器34選擇性地把第一行星齒輪組14的第二節點14B和第二行星齒輪組16的第三節點16C連接至固定構件或變速器殼50。第四制動器36選擇性地把第二行星齒輪組16的第一節點16A連接至固定構件或變速器殼50。
現在參照圖2，棒狀圖給出了依據本發明的七擋變速器10的實施方式的布置示意 圖。在圖2中，延用圖1的杆狀圖的標號。相應地給出了離合器和聯接構件，而行星齒輪組 的節點現在作為行星齒輪組的部件出現，例如太陽齒輪、齒圈、行星齒輪和行星齒輪架。
例如，行星齒輪組14包括太陽齒輪構件14C，齒圈構件14A和可旋轉地支撐一組行 星齒輪14D(只示出其中的一個)的行星齒輪架構件14B。太陽齒輪構件14C連接成與第一 軸或中間構件42以及與輸入軸或構件12共同旋轉。齒圈構件14A連接成與第二軸或中間 構件44共同旋轉。行星架構件14B連接成與第三軸或中間構件46以及第四軸或中間構件 48共同旋轉。行星齒輪14D中的每一個均配置成與太陽齒輪構件14C和齒圈構件14A互相 嚙合。 行星齒輪組16包括太陽齒輪構件16A、齒圈構件16C和可旋轉地支撐一組行星齒 輪16D(只示出其中的一個)的行星齒輪架構件16B。太陽齒輪構件16A連接成與第五軸 或中間構件52共同旋轉。齒圈構件16C連接成與第四軸或中間構件48共同旋轉。行星架 構件16B連接成與第二軸或中間構件44以及與第六軸或中間構件54共同旋轉。行星齒輪 16D中的每一個均配置成與太陽齒輪構件16A和齒圈構件16C互相嚙合。
行星齒輪組18包括太陽齒輪構件18A、齒圈構件18C和可旋轉地支撐一組行星齒 輪18D(只示出其中的一個)的行星齒輪架構件18B。太陽齒輪構件18A連接成與第二軸 或中間構件44共同旋轉。齒圈構件18C連接成與輸出軸或構件22共同旋轉。行星架構件 18B連接成與第七軸或中間構件56以及與第八軸或中間構件58共同旋轉。行星齒輪18D 中的每一個均配置成與太陽齒輪構件18A和齒圈構件18C互相嚙合。 輸入軸或構件12連續地連接至發動機(未示出)或變矩器的渦輪機(未示出)。 輸出軸或構件22連續地與末級傳動系或分動器(未示出)連接。 這些轉矩傳遞機構或離合器26和28以及制動器30、32、34和36允許軸或互連構 件、行星齒輪組的構件和殼體的選擇性互連。例如，第一離合器26選擇性地可接合成把第 三軸或中間構件46與第八軸或中間構件58連接。第二離合器28選擇性地可接合成把第 一軸或中間構件42與第八軸或中間構件58連接。第一制動器30選擇性地可接合成把第 七軸或中間構件56與固定元件或變速器殼50連接，從而限制構件56相對於變速器殼50 的旋轉。第二制動器32選擇性地可接合成把第六軸或中間構件54與固定元件或變速器殼 50聯接，從而限制構件54相對於變速器殼50的旋轉。第三制動器34選擇性地可接合成把 第四軸或中間構件48與固定元件或變速器殼50連接，從而限制構件48相對於變速器殼50 的旋轉。第四制動器36選擇性地可接合成把第五軸或中間構件52與固定元件或變速器殼 50連接，從而限制構件52相對於變速器殼50的旋轉。 現在參照圖2和圖3，將描述七擋變速器10的實施方式的操作。應當認識到，變速 器10能夠以至少七種前進擋或轉矩比和至少一種帶有三倍超速傳動(triple overdrive) 的倒擋或轉矩比把轉矩從輸入軸或構件12傳遞至輸出軸或構件22。如下面的解釋，通過接 合一個或多個轉矩傳遞機構(即第一離合器26、第二離合器28、第一制動器30、第二制動 器32、第三制動器34和第四制動器36)獲得每種前進和倒擋或轉矩比。圖3是真值表，給 出轉矩傳遞機構的各種組合，將其啟用或接合以獲得各種傳動狀態。方框中的〃 X"意味著 接合特定離合器或制動器以獲得期望的傳動狀態。〃 0〃代表著特定轉矩傳遞裝置(即制 動器或離合器)接通或啟用，但不承受轉矩。還給出各種傳動狀態的實際數值傳動比，但是應當認識到，這些數值僅僅是示例性的，並且它們可以在很大範圍內進行調整以適應變速器10的各種應用和操作準則。圖3中還示出了使用本發明實施方式可獲得的傳動比的實施例。當然，依據選擇的齒輪直徑、齒輪齒數和齒輪結構，可實現其它傳動比。
為了建立倒檔，接合或啟用第一制動器30和第四制動器36。第一制動器30把第七軸或中間構件56與固定元件或變速器殼50連接，從而限制構件56相對於變速器殼50的旋轉。第四制動器36把第五軸或中間構件52與固定元件或變速器殼50連接，從而限制構件52相對於變速器殼50的旋轉。同樣地，通過離合器和制動器接合的不同組合獲得七種前進傳動比，如圖3所示。 應當認識到，七擋變速器10的工作和傳動狀態的前述解釋設想了，首先，在給定傳動狀態中沒有特別提及的所有離合器都是停用或分離的，第二，在換檔(即，傳動狀態改變)期間，在至少相鄰的傳動狀態之間，在這兩種傳動狀態中都接合或啟用的離合器將保持接合或啟用。 發明的描述本質上僅僅是示例性的，並且不脫離本發明要旨的變形也在本發明的範圍內。這些變形不看成是偏離本發明的精神和範圍。
權利要求
一種變速器，包括輸入構件；輸出構件；第一、第二和第三行星齒輪組，每個行星齒輪組都具有第一、第二和第三構件，其中該輸入構件連續地互連至第一行星齒輪組的第三構件，並且該輸出構件連續地互連至第三行星齒輪組的第三構件；第一互連構件，其把第一行星齒輪組的第一構件與第二行星齒輪組的第二構件和第三行星齒輪組的第一構件連續地互連；第二互連構件，其把第一行星齒輪組的第二構件與第二行星齒輪組的第三構件連續地互連；以及六個轉矩傳遞機構，它們選擇性地可接合成把第一、第二和第三構件中的至少一個與第一、第二、第三構件中的至少另一個和固定元件互連，並且其中，這些轉矩傳遞機構可以至少兩個的組合形式選擇性地可接合成，在該輸入構件與該輸出構件之間建立至少七種前進速比和至少一種倒擋速比。
2. 如權利要求1所述的變速器，其中，該六個轉矩傳遞機構中的第一個選擇性地可接合成把第一行星齒輪組的第二構件與第三行星齒輪組的第二構件互連。
3. 如權利要求2所述的變速器，其中，該六個轉矩傳遞機構中的第二個選擇性地可接合成把第一行星齒輪組的第三構件與第三行星齒輪組的第二構件互連。
4. 如權利要求3所述的變速器，其中，該六個轉矩傳遞機構中的第三個選擇性地可接合成把第三行星齒輪組的第二構件與該固定元件互連。
5. 如權利要求4所述的變速器，其中，該六個轉矩傳遞機構中的第四個選擇性地可接合成把第二行星齒輪組的第二構件與該固定元件互連。
6. 如權利要求5所述的變速器，其中，該六個轉矩傳遞機構中的第五個選擇性地可接合成把第一行星齒輪組的第二構件和第二行星齒輪組的第三構件中的至少一個與該固定元件互連。
7. 如權利要求6所述的變速器，其中，該六個轉矩傳遞機構中的第六個選擇性地可接合成把第二行星齒輪組的第一構件與該固定元件互連。
8. 如權利要求1所述的變速器，其中，第一行星齒輪組的第三構件和第二、第三行星齒輪組的第一構件是太陽齒輪，第一、第二、第三行星齒輪組的第二構件是支架構件，第一行星齒輪組的第一構件和第二、第三行星齒輪組的第三構件是齒圈。
9. 如權利要求1所述的變速器，其中，該轉矩傳遞機構中的四個是用於連接多個第一、第二、第三構件至該固定元件的制動器，該轉矩傳遞機構中的兩個是用於將一組第一、第二、第三構件連接至另一組第一、第二、第三構件的離合器。
10. —種變速器，包括輸入構件；輸出構件；第一、第二和第三行星齒輪組，每個行星齒輪組都具有第一、第二和第三構件，其中該輸入構件連續地互連至第一行星齒輪組的第三構件，並且該輸出構件連續地互連到第三行星齒輪組的第三構件；第一互連構件，其把第一行星齒輪組的第一構件與第二行星齒輪組的第二構件和第三 行星齒輪組的第一構件連續地互連；第二互連構件，其把第一行星齒輪組的第二構件與第二行星齒輪組的第三構件連續地 互連；第一轉矩傳遞機構，其選擇性地可接合成把第一行星齒輪組的第二構件與第三行星齒 輪組的第二構件互連；第二轉矩傳遞機構，其選擇性地可接合成把第一行星齒輪組的第三構件與第三行星齒 輪組的第二構件互連；第三轉矩傳遞機構，其選擇性地可接合成把第三行星齒輪組的第二構件與該固定元件 互連；第四轉矩傳遞機構，其選擇性地可接合成把第二行星齒輪組的第二構件互與該固定元 件互連；第五轉矩傳遞機構，其選擇性地可接合成把第一行星齒輪組的第二構件和第二行星齒 輪組的第三構件中的至少一個與該固定元件互連；以及第六轉矩傳遞機構，其選擇性地可接合成把第二行星齒輪組的第一構件與該固定元件 互連，其中，這些轉矩傳遞機構可以至少兩個的組合形式選擇性地可接合成，在該輸入構件 與該輸出構件之間建立至少七種前進速比和至少一種倒擋速比。
11. 如權利要求10所述的變速器，其中，第一行星齒輪組的第三構件和第二、第三行星 齒輪組的第一構件是太陽齒輪，第一、第二、第三行星齒輪組的第二構件是支架構件，第一 行星齒輪組的第一構件和第二、第三行星齒輪組的第三構件是齒圈。
12. —種變速器，包括 輸入構件； 輸出構件；第一、第二和第三行星齒輪組，每個行星齒輪組都具有太陽齒輪、支架和齒圈構件，其 中，該輸入構件連續地互連至第一行星齒輪組的該太陽齒輪構件，並且該輸出構件連續地 互連至第三行星齒輪組的該齒圈構件；第一互連構件，其把第一行星齒輪組的該齒圈構件與第二行星齒輪組的該支架構件和 第三行星齒輪組的該太陽齒輪構件連續地互連；第二互連構件，其把第一行星齒輪組的該支架構件與第二行星齒輪組的該齒圈構件連 續地互連；第一轉矩傳遞機構，其選擇性地可接合成把第一行星齒輪組的該支架構件與第三行星 齒輪組的該支架構件互連；第二轉矩傳遞機構，其選擇性地可接合成把第一行星齒輪組的該太陽齒輪構件與第三 行星齒輪組的該支架構件互連；第三轉矩傳遞機構，其選擇性地可接合成把第三行星齒輪組的該支架構件與該固定元 件互連；第四轉矩傳遞機構，其選擇性地可接合成把第二行星齒輪組的該支架構件與該固定元 件互連；第五轉矩傳遞機構，其選擇性地可接合成把第一行星齒輪組的該支架構件和第二行星齒輪組的該齒圈構件中的至少一個與該固定元件互連；以及第六轉矩傳遞機構，其選擇性地可接合成把第二行星齒輪組的該太陽齒輪構件與該固定元件互連，其中，這些轉矩傳遞機構可以至少兩個的組合形式選擇性地可接合成，在該輸入構件與該輸出構件之間建立至少七種前進速比和至少一種倒擋速比。
全文摘要
本發明涉及具有三個行星齒輪組的多擋變速器，提供一種變速器，其具有輸入構件、輸出構件、三個行星齒輪組、多個聯接構件和多個轉矩傳遞裝置。每個行星齒輪組都包括第一、第二和第三構件。轉矩傳遞裝置包括離合器和制動器。
文檔編號F16H3/62GK101776132SQ20101000251
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月8日 優先權日2009年1月9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