多速變速器的制作方法

專利名稱：多速變速器的制作方法
技術領域：
本申請涉及具有多個行星齒輪組和多個轉矩傳遞設備的多速變速 器，且更特定地涉及具有八個或更多的速度、四個4亍星齒輪組和多個 轉矩傳遞設備的變速器。
背景技術：
在此部分中的陳述僅提供了涉及本披露的背景信息且可以或可以 不組成現有技術。
典型的多速變速器使用了摩擦離合器、行星齒輪設備和固定的互 連件的組合，以實現多個傳動比。行星齒輪組的個數和物理布置一般 地由包裝、成本和希望的速比規定。
雖然目前的變速器實現了它們的意圖中的用途，^f旦對具有改進的 性能的新的改進的變速器構造的需求，特別是從效率、響應性與平滑 性和改進的包裝(主要是降低尺寸和重量)的角度的需求基本上是恒 定的。因此，存在對于改進的、有成本效益的、緊湊的多速變速器的
需求o

發明內容
提供了具有輸入構件、輸出構件、四個行星齒輪組、多個聯接構 件和多個轉矩傳遞設備的變速器。行星齒輪組的每個包括第一構件、 第二構件和第三構件。轉矩傳遞設備例如可以包括離合器。
本發明的變速器的一個實施例包括輸入構件，輸出構件，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，它 們每個具有第一構件、第二構件和第三構件。第一互連構件將第一行 星齒輪組的第三構件與靜止元件連續地相互連接。第二互連構件將第 二行星齒輪組的第 一構件與靜止元件連續地相互連接。第三互連構件 將第四行星齒輪組的第 一構件與第二行星齒輪組的第二構件連續地相 互連接。第四互連構件將第三行星齒輪組的第三構件與第二行星齒輪組的第二構件連續地相互連接。五個轉矩傳遞機構選擇地可接合以將 第一構件、第二構件和第三構件的一個與第一構件、第二構件和第三 構件的另一個相互連4妻。轉矩傳遞才幾構以至少三個的組合選擇地可接 合，以在輸入構件和輸出構件之間建立至少八個前進速比和至少一個 后退速比。
在本發明的實施例的另 一 個方面中，五個轉矩傳遞機構的第 一 個 選擇地可接合以將第一行星齒輪組的第二構件與第四行星齒輪組的第 二構件相互連接。
在本發明的實施例的再另 一個方面中，五個轉矩傳遞機構的第二 個選擇地可接合以將第四行星齒輪組的第二構件與第二行星齒輪組的 第三構件相互連接。
在本發明的實施例的再另 一 個方面中，五個轉矩傳遞機構的第三 個選擇地可接合以將第四行星齒輪組的第三構件與第三行星齒輪組的 第二構件相互連接。
在本發明的實施例的再另 一個方面中，五個轉矩傳遞機構的第四 個選擇地可接合以將第四行星齒輪組的第三構件與第三行星齒輪組的 第一構件相互連接。
在本發明的實施例的再另 一 個方面中，五個轉矩傳遞機構的第五 個選擇地可接合以將第一行星齒輪組的第一構件與第三行星齒輪組的 第一構件相互連接。
在本發明的實施例的再另 一 個方面中，轉矩傳遞機構是離合器。
在本發明的實施例的再另一個方面中，第一構件是太陽輪，第二 構件是行星架構件且第三構件是齒圈。
在本發明的實施例的再另 一 個方面中，輸入構件與第三行星齒輪 組的第二構件連續地相互連接，且輸出構件與第 一行星齒輪組的第二 構件連續地相互連接。
本發明的變速器的另一個實施例包括輸入構件，輸出構件，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， 它們每個具有第一構件、第二構件和第三構件，其中輸入構件與第三 行星齒輪組的第二構件連續地相互連接，且輸出構件與第一行星齒輪 組的第二構件連續地相互連接。第一互連構件將第一行星齒輪組的第 三構件與靜止元件連續地相互連接。第二互連構件將第二行星齒輪組的第一構件與靜止元件連續地相互連接。第三互連構件將第四行星齒 輪組的第 一構件與第二行星齒輪組的第二構件連續地相互連接。第四 互連構件將第三行星齒輪組的第三構件與第二行星齒輪組的第二構件 連續地相互連接。第一轉矩傳遞機構選擇地可接合以將第一行星齒輪 組的第二構件與第四行星齒輪組的第二構件相互連接。第二轉矩傳遞 機構選擇地可接合以將第四行星齒輪組的第二構件與第二行星齒輪組 的第三構件相互連接。第三轉矩傳遞機構選擇地可接合以將第四行星 齒輪組的第三構件與第三行星齒輪組的第二構件相互連接。第四轉矩 傳遞機構選擇地可接合以將第四行星齒輪組的第三構件與第三行星齒 輪組的第一構件相互連接。第五轉矩傳遞機構選擇地可接合以將第一 行星齒輪組的第 一構件與第三行星齒輪組的第 一構件相互連接。轉矩 傳遞才幾構以至少三個的組合選擇地可接合，以在l俞入構件和輸出構件 之間建立至少/\個前進速比和至少 一個后退速比。
在本發明的實施例的一個方面中，轉矩傳遞機構是離合器。 在本發明的實施例的另一個方面中，第一構件是太陽輪，第二構 件是行星架構件且第三構件是齒圏。
本發明的變速器的另一個實施例包括輸入構件，輸出構件，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， 它們每個具有太陽輪構件、行星架構件和齒圏構件，其中輸入構件與 第三行星齒輪組的行星架構件連續地相互連接，且輸出構件與第 一行 星齒輪組的行星架構件連續地相互連接。第一互連構件將第一行星齒 輪組的齒圈構件與靜止元件連續地相互連接。第二互連構件將第二行 星齒輪組的太陽輪構件與靜止元件連續地相互連接。第三互連構件將 第四行星齒輪組的太陽輪構件與笫二行星齒輪組的行星架構件連續地 相互連接。第四互連構件將第三行星齒輪組的齒圈構件與第二行星齒 輪組的行星架構件連續地相互連接。第 一轉矩傳遞機構選擇地可接合 以將第一行星齒輪組的行星架構件與第四行星齒輪組的行星架構件相 互連接。第二轉矩傳遞機構選擇地可接合以將第四行星齒輪組的行星 架構件與第二行星齒輪組的齒圈構件相互連接。第三轉矩傳遞機構選
擇地可接合以將第四行星齒輪組的齒圈構件與第三行星齒輪組的行星 架構件相互連接。第四轉矩傳遞機構選擇地可接合以將第四行星齒輪 組的齒圈構件與第三行星齒輪組的太陽輪構件相互連接。第五轉矩傳遞機構選擇地可接合以將第 一行星齒輪組的太陽輪構件與第三行星齒 輪組的太陽輪構件相互連接。轉矩傳遞才幾構以至少三個的組合選擇地 可接合，以在輸入構件和輸出構件之間建立至少八個前進速比和至少 一個后退速比。
本申請的進一步的目的、方面和優點將通過參考如下的描述和附 圖變得更清楚，其中相同的參考數字指示了相同的部件、元件或特征。


在此描述的附圖僅用于圖示目的，且不意圖于以任何方式限制本 披露的范圍。本披露的多種特征、優點和其他使用將通過參考如下的
詳細描述和附圖變得更明顯，各圖為
圖1是根據本披露的典型實施例的八速變速器的桿圖2是圖1中的根據本披露的典型實施例的八速變速器的示意和
圖3是代表了在圖1和圖2中圖示的八速變速器的可獲得的前進 和后退速度或傳動比的每個中的多種轉矩傳遞離合器的接合狀態的真 值表。
具體實施例方式
如下的描述意圖于在本質上是典型的且不意圖于以任何方式限制 本披露、申請或本披露的使用。
應認識到的是本發明的八速自動變速器的實施例具有共有的在四 個行星齒輪組的元件之間的永久性機械連接的布置。第 一行星齒輪組 的第一部件或元件永久地聯接到地。第二行星齒輪組的第一部件或元 件也永久地聯接到地。第二行星齒輪組的第二部件或元件永久地聯接 到第三行星齒輪組的第二部件或元件。此外，第二行星齒輪組的第二 部件或元件也永久地聯接到笫四行星齒輪組的第二部件或元件。
現在參考圖1,圖1以桿圖的形式圖示了八速變速器10的實施例。 桿圖是例如自動變速器的機械設備的部件的示意性表示。每個單獨的 桿代表了行星齒輪組，其中行星齒輪的三個基本機械部件每個由節點 代表。因此，單一的桿包括三個節點 一個表示太陽輪， 一個表示行 星架且一個表示齒圈。每個桿的節點之間的相對長度可以用于表示每 個各自齒輪組的齒圈與太陽輪的比。這些桿比又用于改變變速器的傳 動比以實現適當的傳動比和比級(ratio progression)。在多種4亍星齒4侖組的節點之間的機械聯接件或互連件通過細的水平線圖示，且例如離 合器的轉矩傳遞設備表示為交織的指。桿圖的格式、目的和使用的進
一步的解釋可以在Benford和Leising的SAE Paper 810102 "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis" 中找到,在此通過參考 將其完全合并。
變速器10包括輸入軸或輸入構件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,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,和輸出軸或輸出構件22。
輸入件12聯接到第三行星齒輪組18的第二節點18B。輸出聯接到 第一行星齒輪組14的第二節點14B。第一行星齒輪組14的第一節點 14A聯接到地或變速器殼體30。第二行星齒輪組16的第一節點16A 也聯接到地或變速器殼體30。第二行星齒輪組16的第二節點16B聯接 到第三行星齒輪組18的第一節點18A。第二行星齒輪組16的第二節 點16B進一步聯接到第四行星齒輪組20的第一節點20A。
第一離合器24選擇地將第三行星齒輪組18的第二節點18B聯接 到第四行星齒輪組20的第三節點20C。第二離合器26選擇地將第三行 星齒輪組18的第三節點18C連接到第四行星齒輪組20的第三節點 20C。第三離合器28選擇地將第三行星齒輪組18的第三節點18C連接 到第一行星齒輪組14的第三節點14C。第四離合器32選擇地將第二行 星齒輪組16的第三節點16C連接到第四行星齒輪組20的第二節點 20B。第五離合器34選擇地將第四行星齒輪組20的第二節點20B連接 到第一行星齒輪組14的第二節點14B。
參考圖2,符號示了根據本披露的八速變速器10的實施例的 示意性布局。在圖2中繼承了圖1的桿圖中的序號。離合器和聯接件 相應地存在，而行星齒輪組的節點現在作為行星齒輪組的部件出現， 例如太陽輪、齒圈、行星輪和行星架。
例如，行星齒輪組14為包括太陽輪構件14C、行星架構件14B和 齒圈構件14A的4亍星齒4侖組。齒圏構件14A^皮連接以與固定到地或變 速器殼體30的第一軸或互連構件36共同旋轉。太陽輪構件14C^^皮連接以與第二軸或互連構件38共同旋轉。行星架14B可旋轉地支承了一 組行星輪14D且^皮連接以與第三軸或互連件40和輸出件22共同旋轉。 行星輪14D構造為與太陽輪構件14C和齒圈構件14A相互嚙合。
輸入軸或構件12連續地連接到發動機或變矩器(未示出)的渦輪。 輸出軸或構件22連續地與最終驅動單元或分動箱(未示出)連接。
行星齒輪組16為包括太陽輪構件16A、可旋轉地支承了 一組行星 輪16D的行星架構件16B和齒圈構件16C的行星齒輪組。太陽輪構件 16A連接到與地連接的第四軸或互連構件42以防止太陽輪構件16A的 旋轉。行星架構件16B被連接以與第五軸或互連構件44共同旋轉。齒 圈構件16C被連接以與第六軸或互連件46共同旋轉。行星輪16D構造 為與太陽輪構件16A和齒圏構件16C相互嚙合。
行星齒輪組18為包括太陽輪構件18C、行星架構件18B和齒圏構 件18A的行星齒輪組。太陽輪構件18C被連接以與第七軸或互連構件 48共同旋轉。行星架構件18B連接到輸入件12且連接到第八軸或互連 構件50。齒圏構件18A被連接以與第五軸或互連構件44共同旋轉。 行星輪18D構造為與太陽輪構件18C和齒圏構件18A相互嚙合。
行星齒輪組20為包括太陽輪構件20A、行星架構件20B和齒圈構 件20C的行星齒輪組。太陽輪構件20A被連接以與第五軸或互連構件 44共同旋轉。齒圈構件20C被連接以與第九軸或互連構件52共同旋轉。 行星架構件20B被連接以與第十軸或互連構件54共同旋轉。行星輪 20D構造為與太陽輪構件20A和齒圈構件20C相互嚙合。
轉矩傳遞機構或離合器24、 26、 28、 32和34允許軸或互連構件、 行星齒輪組的構件和殼體的選擇的互連。例如，第一離合器24選擇地 可接合以將第八軸或互連構件50連接到第九軸或互連構件52。第二離 合器選擇地可接合以將第七軸或互連構件48連接到第九軸或互連構件 52。第三離合器28選擇地可接合以將第七軸或互連構件48連接到第 二軸或互連構件38。第四離合器32選擇地可接合以將第六軸或互連構 件46連接到第十軸或互連構件54。第五離合器34選擇地可接合以將 第十軸或互連構件54連接到第三軸或互連構件40。
現在參考圖2和圖3,將描述八速變速器10的實施例的運行。將 認識到的是變速器IO可以以至少八個前進速比或轉矩比和至少一個后 退速比或轉矩比從輸入軸或構件12向輸出軸或構件22傳遞轉矩。每個前進和后退速比或轉矩比通過轉矩傳遞機構(即第一離合器24、第 二離合器26、第三離合器28、第四離合器32和第五離合器34)的一 個或多個的接合獲得，如將在下文中解釋。圖3是表示了被激活或接 合以實現多種檔位狀態的轉矩傳遞機構的多種組合的真值表。也給出 了多種檔位狀態的實際的數值傳動比，但應認識到的是這些數值僅是 典型的且它們可以在相當大的范圍內調節以實現多種變速器10的應用 和運行標準。可以4吏用本4皮露的實施例獲得的傳動比的例子也在圖3 中示出。當然，取決于所選擇的齒輪直徑、齒輪齒數和齒輪構造可實 現其他傳動比。
為建立倒檔，第二離合器26、第三離合器28和第五離合器34被 接合或激活。如在本披露中先前聲明，第二離合器26將第七軸或互連 構件48連接到第九軸或互連構件52。第三離合器28將第七軸或互連 構件48連接到第二軸或互連構件38。第五離合器34將第十軸或互連 構件54連接到第三軸或互連構件40。
應認識到的是八速變速器10的前述的運行和檔位狀態的解釋首先 假定在給定的檔位狀態不特別地參考的所有離合器是非激活的或分離 的，且其次在換檔期間，即在至少鄰近的檔位狀態之間改變檔位狀態 期間，在兩個檔位狀態中接合或激活的離合器將保持接合或激活。
本發明的描述僅在本質上是典型的，且不偏離本發明的主旨的變 化意圖于在本發明的范圍內。這樣的變化不視作偏離本發明的精神和 范圍。
權利要求
1. 一種變速器，包括輸入構件；輸出構件；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，它們每個具有第一構件、第二構件和第三構件；將第一行星齒輪組的第三構件與靜止元件連續地相互連接的第一互連構件；將第二行星齒輪組的第一構件與靜止元件連續地相互連接的第二互連構件；將第四行星齒輪組的第一構件與第二行星齒輪組的第二構件連續地相互連接的第三互連構件；將第三行星齒輪組的第三構件與第二行星齒輪組的第二構件連續地相互連接的第四互連構件；和選擇地可接合以將第一構件、第二構件和第三構件的一個與第一構件、第二構件和第三構件的另一個相互連接的五個轉矩傳遞機構；和其中轉矩傳遞機構以至少三個的組合選擇地可接合，以在輸入構件和輸出構件之間建立至少八個前進速比和至少一個后退速比。
2. 根據權利要求1所述的變速器，其中五個轉矩傳遞機構的第一 個選擇地可接合以將第一行星齒輪組的第二構件與第四行星齒輪組的 第二構件相互連接。
3. 根據權利要求2所述的變速器，其中五個轉矩傳遞機構的第二 個選擇地可接合以將第四行星齒輪組的第二構件與第二行星齒輪組的 第三構件相互連接。
4. 根據權利要求3所述的變速器，其中五個轉矩傳遞機構的第三 個選擇地可接合以將第四行星齒輪組的第三構件與第三行星齒輪組的 第二構件相互連接。
5. 根據權利要求4所述的變速器，其中五個轉矩傳遞機構的第四 個選擇地可接合以將第四行星齒輪組的第三構件與第三行星齒輪組的 第一構件相互連接。
6. 根據權利要求5所述的變速器，其中五個轉矩傳遞機構的第五個選擇地可接合以將第 一行星齒輪組的第 一構件與第三行星齒輪組的 第一構件相互連接。
7. 根據權利要求1所述的變速器，其中轉矩傳遞機構是離合器。
8. 根據權利要求1所述的變速器，其中第一構件是太陽輪，第二 構件是行星架構件且第三構件是齒圏。
9. 根據權利要求5所述的變速器，其中輸入構件與第三行星齒輪 組的第二構件連續地相互連接，且輸出構件與第 一行星齒輪組的第二 構件連續地相互連接。
10. —種變速器，包括 輸入構件； 輸出構件，；第一行星齒輪組、笫二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四行星 齒輪組，它們每個具有第一構件、第二構件和第三構件，其中輸入構 件與第三行星齒輪組的第二構件連續地相互連接，且輸出構件與第一 行星齒輪組的第二構件連續地相互連接；將第 一行星齒輪組的第三構件與靜止元件連續地相互連接的第一 互連構件；將第二行星齒輪組的第 一構件與靜止元件連續地相互連接的第二 互連構件；將第四行星齒輪組的第 一構件與第二行星齒輪組的第二構件連續 地相互連接的第三互連構件；將第三行星齒輪組的第三構件與第二行星齒輪組的第二構件連續 地相互連接的第四互連構件；選擇地可接合以將第一行星齒輪組的第二構件與第四行星齒輪組 的第二構件相互連接的第 一轉矩傳遞機構；選擇地可接合以將第四行星齒輪組的第二構件與第二行星齒輪組 的第三構件相互連接的第二轉矩傳遞機構；選擇地可接合以將第四行星齒輪組的第三構件與第三行星齒輪組 的第二構件相互連接的第三轉矩傳遞機構；選擇地可接合以將第四行星齒輪組的第三構件與第三行星齒輪組 的第 一構件相互連接的第四轉矩傳遞沖幾構；選擇地可接合以將第 一行星齒輪組的第 一構件與第三行星齒輪組的第一構件相互連接的第五轉矩傳遞機構；和其中轉矩傳遞才幾構以至少三個的組合選擇地可接合，以在輸入構 件和輸出構件之間建立至少八個前進速比和至少 一 個后退速比。
11. 根據權利要求10所述的變速器，其中轉矩傳遞機構是離合器。
12. 根據權利要求IO所述的變速器，其中第一構件是太陽輪，第 二構件是行星架，且第三構件是齒圏。
13. —種變速器，包括 輸入構件； 輸出構件；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，它們每個具有太陽輪構件、行星架構件和齒圈構件，其中輸 入構件與第三行星齒輪組的行星架構件連續地相互連接，且輸出構件 與第 一 行星齒輪組的行星架構件連續地相互連接；將第 一行星齒輪組的齒圈構件與靜止元件連續地相互連接的第一 互連構件；將第二行星齒輪組的太陽輪構件與靜止元件連續地相互連接的第 二互連構件；將第四行星齒輪組的太陽輪構件與第二行星齒輪組的行星架構件 連續地相互連接的第三互連構件；將第三行星齒輪組的齒圈構件與第二行星齒輪組的行星架構件連 續地相互連接的第四互連構件；選擇地可接合以將第一行星齒輪組的行星架構件與第四行星齒輪 組的行星架構件相互連接的第 一轉矩傳遞機構；選擇地可接合以將第四行星齒輪組的行星架構件與第二行星齒輪 組的齒圈構件相互連接的第二轉矩傳遞才幾構；選擇地可接合以將第四行星齒輪組的齒圈構件與第三行星齒輪組 的行星架構件相互連接的第三轉矩傳遞機構；選擇地可接合以將第四行星齒輪組的齒圈構件與第三行星齒輪組 的太陽輪構件相互連接的第四轉矩傳遞才幾構；選擇地可接合以將第一行星齒輪組的太陽輪構件與第三行星齒輪 組的太陽輪構件相互連接的第五轉矩傳遞機構；和其中轉矩傳遞機構以至少三個的組合選擇地可接合，以在輸入構 件和輸出構件之間建立至少八個前進速比和至少 一個后退速比。
全文摘要
本發明涉及多速變速器。提供了具有輸入構件、輸出構件、四個行星齒輪組、多個聯接構件和多個轉矩傳遞設備的變速器。行星齒輪組的每個包括第一構件、第二構件和第三構件。轉矩傳遞設備可以包括離合器。
文檔編號F16H3/62GK101303068SQ200810096218
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·凱里, J·M·哈特, M·拉哈文, S·H·維特科普 申請人:通用汽車環球科技運作公司