具有至少十個速度比的多級變速器的製作方法
2023-10-29 07:41:32 2
專利名稱：具有至少十個速度比的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 置的多級變速器，且更具體地涉及一種具有十級或更多級速度、四個 行星齒輪組和多個扭矩傳遞裝置的變速器。
背景技術：
本部分中的陳述僅提供與本發明相關的背景信息，並且可構成或 可不構成現有技術。
典型的多級變速器使用摩擦離合器、行星齒輪裝置和固定互連的 組合，以實現多個齒輪比。行星齒輪組的數量和物理布置通常由組裝、 成本和所需速度比來確定。
儘管當前的變速器實現了它們預期的目的，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、平穩性的立 場考慮的改進的性能，以及改進的組裝，主要是減小的尺寸和重量。 因而，需要一種改進的、經濟有效且緊湊的多級變速器。
發明內容
提供的是一種變速器，其具有輸入部件、輸出部件、四個行星齒 輪組、多個聯接部件以及多個扭矩傳遞裝置。各行星齒輪組均包括第 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。
在本發明的另一個方面中，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， 這些行星齒輪組均具有太陽齒輪、託架部件和環形齒輪。輸入部件與 第四行星齒輪組的託架部件持續地互連。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環 形齒輪與第二行星齒輪組的環形齒輪持續地互連，第二互連部件使第 一行星齒輪組的環形齒輪與第三行星齒輪組的託架部件持續地互連， 第三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太 陽齒輪持續地互連，以及第四互連部件使第三行星齒輪組的太陽齒輪 與第四行星齒輪組的環形齒輪持續地互連。此外，第一扭矩傳遞裝置 可有選擇地接合，以將第 一行星齒輪組的託架部件與第四行星齒輪組 的託架部件和輸入部件中的至少一個互連，第二扭矩傳遞裝置可有選 擇地接合，以將第一行星齒輪組的太陽齒輪與第四行星齒輪組的太陽 齒輪互連，第三扭矩傳遞裝置可有選擇地接合，以將第二行星齒輪組 的太陽齒輪與第三行星齒輪組的環形齒輪互連，第四扭矩傳遞裝置可 有選擇地接合，以將第二行星齒輪組的託架部件與第三行星齒輪組的 環形齒輪互連，第五扭矩傳遞裝置可有選擇地接合，以將第三行星齒 輪組的環形齒輪與固定部件互連，以及第六扭矩傳遞裝置可有選擇地 接合，以將第四行星齒輪組的太陽齒輪與固定部件互連。扭矩傳遞裝 置可以以至少三個的組合而有選4奪地接合，以在輸入部件和輸出部件 之間建立至少十個前進速度比和至少一個倒檔速度比。
因此，本發明的一個目的在於提供一種具有四個行星齒輪組的變 速器。
本發明的另 一個目的在於提供一種具有至少十個前進速度和至 少一個倒檔速度的變速器。
本發明的再一個目的在於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。
通過參考以下的說明和附圖，本發明的其它目的、方面和優點將 變得顯而易見，在附圖中，相似的附圖標記表示相同的構件、元件或特徵。
文中所述的附圖僅僅是為了說明目的，而絕非意圖以任何方式限 制本公開內容的範圍。
圖1為根據本發明的十級變速器的一個實施例的槓桿圖2為根據本發明的十級變速器的一個實施例的簡圖；和 圖3為表示在圖1和圖2所示變速器的各個可得到的前進速度和 倒檔速度或齒輪比中的各種扭矩傳遞元件接合狀態的真值表。
具體實施例方式
以下說明實質上僅僅是示例性的，而並不意圖限制本/>開內容、 應用或用途。
首先，應當意識到，本發明的十級自動變速器的實施例具有位於 四個行星齒輪組的元件之間的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 上以及第三行星齒輪組的第一構件或元件上。第一行星齒輪組的第二 構件或元件永久地聯接到第二行星齒輪組的第二構件或元件上。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。
現參看圖l，以槓桿圖的形式示出了十級變速器10的一個實施例。 槓桿圖是諸如自動變速器的機械裝置的構件的示意圖。各個單獨的槓 杆表示一個行星齒輪組，其中行星齒輪的三個基本機械構件各由一個 節點表示。因此，單個槓桿包含三個節點 一個表示太陽齒輪， 一個 表示行星齒輪託架， 一個表示環形齒輪。在各槓桿的節點間的相對長 度可用於表示各個相應齒輪組的環形-太陽槓桿比。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(ratio progression)。在各種行星齒輪組的節點間的機械聯接或互連用細水平線示出，而諸如離合器和制動器的扭矩傳遞裝置則以交錯的指狀物表
示。槓桿圖的形式、目的和用途的進一步說明可在Benford和Leising 的SAE論文810102， "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis"中找到，因此該論文通過引用結合到本文中。
變速器10包括輸入軸或輸入部件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、第四行星齒輪組20以及輸出軸 或輸出部件22,其中，第一行星齒輪組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 組具有三個節點第一節點20A、第二節點20B、第三節點20C。
輸入部件12聯接到第四行星齒輪組20的第三節點20C上。輸出 部件22聯接到第三行星齒輪組18的第一節點18A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以及 第三行星齒輪組18的第一節點18A上。第一行星齒輪組14的第二節 點14B聯接到第二行星齒輪組16的第二節點16B上。第三行星齒輪 組18的第二節點18B聯接到第四行星齒輪組20的第二節點20B上。
第一離合器26有選擇地將第一行星齒輪組14的第二節點14B與 第四行星齒輪組20的第三節點20C相連接。第二離合器28有選擇地 將第一行星齒輪組14的第三節點14C與第四行星齒輪組20的第一節 點20A相連接。第三離合器30有選擇地將第二行星齒輪組16的第二 節點16B與第三行星齒輪組18的第三節點18C相連接。第四離合器 32有選擇地將第二行星齒輪組16的第三節點16C與第三行星齒輪組 18的第三節點18C相連接。第一制動器34有選擇地將第三行星齒輪 組18的第三節點18C連接到固定部件或變速器外殼50上。第二制動 器36有選擇地將第四行星齒輪組20的第一節點20A連接到固定部件 或變速器外殼50上。
現參看圖2，符號圖(stick diagram)表示根據本發明的十級變速器10實施例的示意圖。在圖2中，延續了圖1的槓桿圖的編號。相應地 示出了離合器和聯接器(coupling)，而行星齒輪組的節點現在顯示為行 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
恕 木。
例如，行星齒輪組14包括太陽齒輪部件14C、環形齒輪部件14A 和行星齒輪託架部件14B，該行星齒輪託架部件可轉動地支承第一組 行星齒輪14D(僅示出其中一個)和第二組行星齒輪14E(僅示出其中一 個)。太陽齒輪部件14C與第一軸或中間部件42相連接，以便共同轉 動。環形齒輪部件14A與第二軸或中間部件44以及第三軸或中間部 件46相連接，以便共同轉動。行星託架部件14B與第四軸或中間部 件48以及第五軸或中間部件52相連接，以便共同轉動。第一組行星 齒輪14D均構造成與太陽齒輪部件14C和第二組行星齒輪14E 二者 相互嚙合。第二組行星齒輪14E均構造成與環形齒輪部件14A和第一 組行星齒輪14D 二者相互嚙合。
行星齒輪組16包括太陽齒輪部件16B、環形齒輪部件16A和行 星齒輪託架部件16C，該行星齒輪託架部件可轉動地支承一組行星齒 輪16D(僅示出其中一個)。太陽齒輪部件16B與第五軸或中間部件52 以及第六軸或中間部件54相連接，以便共同轉動。環形齒輪部件16A 與第二軸或中間部件44相連接，以便共同轉動。行星託架部件16C 與第七軸或中間部件56相連接，以便共同轉動。行星齒輪16D均構 造成與太陽齒輪部件16B和環形齒輪部件16A二者相互嚙合。
行星齒輪組18包括太陽齒輪部件18B、環形齒輪部件18C和行 星齒輪託架部件18A,該行星齒輪託架部件可轉動地支承一組行星齒 輪18D(僅示出其中一個)。行星齒輪18D均構造成與太陽齒輪部件18B 和環形齒輪部件18C 二者相互嚙合。太陽齒輪部件18B與第八中間部 件58相連接，以便共同轉動。行星齒輪部件18C與第九軸或中間部 件60相連接，以便共同轉動。行星齒輪託架部件18A與第三軸或中 間部件46以及與輸出軸或輸出部件22相連接，以便共同轉動。行星齒輪組20包括太陽齒輪部件20A、環形齒輪部件20B和行 星齒輪託架部件20C,該行星齒輪託架部件可轉動地支承一組行星齒 輪20D(僅示出其中 一個)。行星齒輪20D均構造成與太陽齒輪部件20A 和環形齒輪部件20B 二者相互嚙合。太陽齒輪部件20A與第十軸或中 間部件62相連4妻，以便共同轉動。環形齒輪部件20B與第八軸或中 間部件58相連接，以便共同轉動。行星託架部件20C與第十一中間 部件64以及與輸入軸或輸入部件12相連接，以便共同轉動。
輸入軸或輸入部件12持續地連接到發動機(未示出)或扭矩變矩器 的渦輪(未示出)上。輸出軸或輸出部件22與最終傳動單元或分動箱(未 示出)持續地連接。
扭矩傳遞機構或離合器26、 28、 30、 32以及制動器34和制動器 36允許軸或互連部件、行星齒輪組的部件以及外殼有選擇的互連。例 如，第一離合器26可有選擇地接合，以將第四軸或中間部件48與第 十一軸或中間部件64相連接。第二離合器28可有選擇地接合，以將 第 一軸或中間部件42與第十軸或中間部件62相連接。第三離合器30 可有選擇地接合，以將第六軸或中間部件54與第九軸或中間部件60 相連接。第四離合器32可有選擇地接合，以將第七軸或中間部件56 與第九軸或中間部件60相連接。第一制動器34可有選擇地接合，以 將第九軸或中間部件60與固定部件或變速器外殼50相連接，從而限 制部件60相對於變速器外殼50的轉動。第二制動器36可有選擇地 接合，以將第十軸或中間部件62與固定部件或變速器外殼50相連接， 從而限制部件62相對於變速器外殼50的轉動。
現參看圖2和圖3，將描述十級變速器10的一個實施例的操作。 應意識到的是，變速器10能夠以其中帶有四個超速傳動比的至少十 個前進速度比或扭矩比和至少 一 個倒檔速度比或扭矩比將扭矩從輸 入軸或輸入部件12傳遞到輸出軸或輸出部件22。各個前進和倒檔速 度或扭矩比通過接合扭矩傳遞機構(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)中的一個或多個扭矩傳遞機構而獲得，這將在下文進行解釋。圖3為表
示促動的或接合的以獲得各種齒輪狀態的扭矩傳遞機構的各種組合
的真值表。方框中的"X"表示接合了特定的離合器或制動器以便獲 得所需的齒輪狀態。"0"表示特定扭矩傳遞裝置(即制動器或離合器) 是接合的或活動的，但未承載扭矩。儘管顯示了各種齒輪狀態實際數 字的齒輪比，但應當認識到這些數值只是示範性的，並且它們可在極 大範圍內做出調整以適應變速器10的各種應用和操作標準。圖3中
所選齒輪直徑、齒輪齒數和齒輪構造可獲得其它的齒輪比。
為了建立倒檔齒輪，接合或促動第一離合器26、第四離合器32 和第一制動器34。第一 離合器26將第四軸或中間部件48與第十一軸 或中間部件64相連接。第四離合器32將第七軸或中間部件56與第 九軸或中間部件60相連接。第一制動器34將第九軸或中間部件60 與固定元件或變速器外殼50相連接，以便限制部件60相對於變速器 外殼50的轉動。同樣地，通過離合器和制動器接合的不同組合，獲 得了十個前進比，如圖3中所示。
可以理解的是，前述對十級變速器10的齒輪狀態和操作的說明 假定了首先，在給定的齒輪狀態下沒有特別指出的所有離合器都是 不活動的或脫離接合的；其次，在換擋過程中也就是改變齒輪狀態期 間，在至少相鄰的齒輪狀態之間，在兩種齒輪狀態下都接合或促動的 離合器將保持接合或促動。
本發明的說明實質上僅僅是示例性的，並且旨在使不脫離本發明 要點的變型屬於本發明的範圍內。這些變型並不認為是脫離了本發明 的精神和範圍。
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，其均具有第一部件、第二部件和第三部件；第一互連部件，其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持續地互連；第二互連部件，其將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；第三互連部件，其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持續地互連；第四互連部件，其將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；以及六個扭矩傳遞裝置，其可以有選擇地接合，以使所述第一部件、所述第二部件和所述第三部件中的一個與所述第一部件、所述第二部件、所述第三部件和固定部件中的至少另一個互連；以及其中，所述扭矩傳遞裝置可以以至少三個的組合而有選擇地接合，以在所述輸入部件和所述輸出部件之間建立至少十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，所述六個扭矩傳 遞裝置中的第一扭矩傳遞裝置可有選擇地接合，以將所述第一行星齒 輪組的第二部件與所述第四行星齒輪組的第三部件和所述輸入部件 中的至少一個互連。
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有選擇地接合，以將所述第一行星齒 輪組的第三部件與所述第四行星齒輪組的第 一部件互連。
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有選擇地接合，以將所述第二行星齒 輪組的第二部件與所述第三行星齒輪組的第三部件互連。
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有選擇地接合，以將所述第二^f亍星齒 輪組的第三部件與所述第三行星齒輪組的第三部件互連。
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有選擇地接合，以將所述第三行星齒 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有選擇地接合，以將所述第四行星齒 輪組的第 一 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，所述第一行星齒 輪組的第三部件、所述第二行星齒輪組的第二部件、所述第三行星齒 輪組的第二部件以及所述第四行星齒輪組的第 一部件為太陽齒輪，所 述第一行星齒輪組的第二部件、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 一部件以及所述第四行星齒輪組的第三部件 為託架部件，以及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 一部件、所述第三行星齒輪組的第三部件以及所述第四行星 齒輪組的第二部件為環形齒輪。
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 所述第四行星齒輪組的第三部件持續地互連，且其中，所述輸出部件 與所述第三行星齒輪組的第一部件持續地互連。
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為制動器，並且所述六個扭矩傳遞裝 置中的四個扭矩傳遞裝置為離合器。
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 為變速器外殼。
12. —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，其均具有第一部件、第二部件和第三部件，其中，所述輸入 部件與所述第四行星齒輪組的第三部件持續地互連，且其中，所述輸 出部件與所述第三行星齒輪組的第 一部件持續地互連；第一互連部件，其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持續地互連；第二互連部件，其將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；第三互連部件，其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持續地互連；第四互連部件，其將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，其有選擇地接合，以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和所述輸入部件中的 至少一個互連；第二扭矩傳遞裝置，其可有選擇地接合，以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一部件互連。第三扭矩傳遞裝置，其可有選擇地接合，以將所述第二行星齒輪 組的第二部件與所述第三行星齒輪組的第三部件互連。第四扭矩傳遞裝置，其可有選擇地接合，以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三部件互連。第五扭矩傳遞裝置，其可有選擇地接合，以將所述第三行星齒輪 組的第三部件與所述固定部件互連；第六扭矩傳遞裝置，其可有選擇地接合，以將所述第四行星齒輪 組的第一部件與所述固定部件互連；以及其中，所述扭矩傳遞裝置可以以至少三個的組合而有選擇地接 合，以在所述輸入部件和所述輸出部件之間建立至少十個前進速度比 和至少一個倒檔速度比。
13. 根據權利要求12所述的變速器，其特徵在於，所述第一行星 齒輪組的第三部件、所述第二行星齒輪組的第二部件、所述第三行星 齒輪組的第二部件以及所述第四行星齒輪組的第 一部件為太陽齒輪， 所述第一行星齒輪組的第二部件、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以及所述第四行星齒輪組的第三部 件為託架部件，以及所述第一行星齒輪組的第一部件、所述第二行星 齒輪組的第一部件、所述第三行星齒輪組的第三部件以及所述第四行 星齒輪組的第二部件為環形齒輪。
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 為變速器外殼。
15. —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，其均具有太陽齒輪、託架部件和環形齒輪，其中，所述輸入 部件與所述第四行星齒輪組的託架部件持續地互連，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 行星齒輪組的環形齒輪持續地互連；第二互連部件，其將所述第 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持續地互連；第三互連部件，其將所述第一行星齒輪組的託架部件與所述第二 行星齒輪組的太陽齒輪持續地互連；第四互連部件，其將所述第三行星齒輪組的太陽齒輪與所述第四 行星齒輪組的環形齒輪持續地互連；第一扭矩傳遞裝置，其可有選擇地接合，以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託架部件和所述輸入部件中的至少一個互連；第二扭矩傳遞裝置，其可有選擇地接合，以將所述第一行星齒輪組的太陽齒輪與所述第四行星齒輪組的太陽齒輪互連；第三扭矩傳遞裝置，其可有選擇地接合，以將所述第二行星齒輪 組的太陽齒輪與所述第三行星齒輪組的環形齒輪互連；第四扭矩傳遞裝置，其可有選擇地接合，以將所述第二行星齒輪 組的託架部件與所述第三行星齒輪組的環形齒輪互連；第五扭矩傳遞裝置，其可有選擇地接合，以將所述第三行星齒輪 組的環形齒輪與所述固定部件互連；第六扭矩傳遞裝置，其可有選擇地接合，以將所述第四行星齒輪 組的太陽齒輪與所述固定部件互連；其中，所述扭矩傳遞裝置可以以至少三個的組合而有選擇地接 合，以在所述輸入部件和所述輸出部件之間建立至少十個前進速度比 和至少 一個倒檔速度比。
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 為變速器外殼。
全文摘要
本發明涉及具有至少十個速度比的多級變速器。具體而言，本發明涉及一種變速器，其具有輸入部件、輸出部件、四個行星齒輪組、多個聯接部件和多個扭矩傳遞裝置。每個行星齒輪組均包括第一部件、第二部件和第三部件。扭矩傳遞裝置包括離合器和制動器。該扭矩傳遞裝置可以以至少三個的組合而有選擇地接合，以在輸入部件和輸出部件之間建立至少十個前進速度比和至少一個倒檔速度比。
文檔編號F16H3/62GK101429995SQ20081017417
公開日2009年5月13日 申請日期2008年11月5日 優先權日2007年11月6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