專利名稱：多檔變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及具有多個行星齒輪組和多個扭矩傳遞裝
置的多檔(多級、多速)變速器，尤其涉及具有八個或更多檔位(擋位)、 四個行星齒輪組和多個扭矩傳遞裝置的變速器。
背景技術(shù)：
這部分的內(nèi)容僅僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景信息，而可以 構(gòu)成或者可以不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。 典型的多檔變速器使用摩擦離合器或制動器、行星齒輪裝 置及固定互相連接的組合來獲得多個傳動比。行星齒輪組的數(shù)量和物理 布置通常由封裝、成本和所需的傳動比來確定。 盡管現(xiàn)有的變速器實現(xiàn)了它們的預(yù)期目的，但是對表現(xiàn)出 改進(jìn)性能(尤其從效率、響應(yīng)性和平順性的觀點(diǎn)來看)以及改進(jìn)封裝(主 要是減小的尺寸和重量)的新型和改進(jìn)變速器結(jié)構(gòu)的需求實質(zhì)上是不變 的。因此，需要一種改進(jìn)的節(jié)省成本的緊湊型多檔變速器。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種變速器，具有輸入元件、輸出元件、四個4亍星齒 輪組、多個連接元件和多個扭矩傳遞裝置。每個行星齒輪組都包括第一、 第二和第三元件。扭矩傳遞裝置為例如離合器和制動器。 變速器的一個實施例包括四個行星齒輪組、三個離合器和 兩個制動器。 因此本發(fā)明的一個目的是提供一種具有四個行星齒輪組 的變速器。 本發(fā)明的另 一 目的是提供一種具有至少八個前進(jìn)檔和至 少一個倒檔的變速器。 本發(fā)明的再一目的是提供一種具有四個行星齒輪組、多個 連接元件以及多個扭矩傳遞裝置的變速器。參考下面的描述和附圖，可清楚理解本發(fā)明的其它目的、
方面和優(yōu)點(diǎn)，其中在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指的是相同的部件、元件 或特征。


這里所述附圖僅僅是示意性目的，而不是以任何方式限制
本發(fā)明的范圍。圖1為根據(jù)本發(fā)明的八檔變速器實施例的桿狀圖；
圖2為根據(jù)本發(fā)明的八檔變速器實施例的簡圖；和
圖3為示出圖1和2中所示變速器的各可用前進(jìn)檔和倒檔 或傳動比中，各種扭矩傳遞離合器的接合狀態(tài)的真值表。
具體實施例方式下面的描述實質(zhì)上僅僅是示意性的，而不是限制本公開、 應(yīng)用或其使用。 首先，應(yīng)當(dāng)理解，在提供的特定實施例中，本發(fā)明的八檔 自動變速器在四個行星齒輪組的元件之間具有永久性的機(jī)械連接布置。 第一行星齒輪組的第一部件或元件永久性地連接到第二行星齒輪組的 第一部件或元件上。第一行星齒輪組的第二部件或元件永久性地連接到 第三行星齒輪組的第二部件或元件上。第三行星齒輪組的第一部件或元 件永久性地連接到第四行星齒輪組的第一部件或元件上。最后，第三行 星齒輪組的第三部件或元件永久性地連接到第二行星齒輪組的第三部 件或元件上。 現(xiàn)在參考圖1，以桿狀圖形式示出了八檔變速器10的實施 例。桿狀圖為機(jī)械裝置(例如自動變速器)的部件的示意表示。每個單 獨(dú)的桿表示一個行星齒輪組，其中行星齒輪組的三個基本機(jī)械部件各由 節(jié)點(diǎn)表示。因此，單個桿包含三個節(jié)點(diǎn) 一個表示中心齒輪， 一個表示 行星齒輪架， 一個表示齒圈。各桿節(jié)點(diǎn)之間的相對長度可用來表示各齒 輪組的齒圈對中心齒輪的傳動比。而這些桿長比再用來改變變速器的傳 動比，以獲得適當(dāng)?shù)膫鲃颖群蛡鲃颖燃墧?shù)。各行星齒輪組的節(jié)點(diǎn)之間的 機(jī)械連接或互連由細(xì)水平線表示，扭矩傳遞裝置(例如，離合器和制動 器)顯示為交錯的指形物。如果該裝置為制動器，那么該指形物中的一 組連接于基礎(chǔ)件。在SAE Paper 810102、由Benford和Leising所著的"TheLever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis"內(nèi)可4戈到斥干4犬圖的 形式、目的及使用的進(jìn)一步說明，其內(nèi)容通過參考并入本文。 變速器10包括輸入軸或輸入元件12、第一行星齒輪組14 (具有三個節(jié)點(diǎn)第一節(jié)點(diǎn)14A、第二節(jié)點(diǎn)14B和第三節(jié)點(diǎn)14C)、第 二行星齒輪組16(具有三個節(jié)點(diǎn)第一節(jié)點(diǎn)16A、第二節(jié)點(diǎn)16B和第三 節(jié)點(diǎn)16C)、第三行星齒輪組18 (具有三個節(jié)點(diǎn)第一節(jié)點(diǎn)18A、第二 節(jié)點(diǎn)18B和第三節(jié)點(diǎn)18C)、第四行星齒輪組20 (具有三個節(jié)點(diǎn)第一 節(jié)點(diǎn)20A、第二節(jié)點(diǎn)20B和第三節(jié)點(diǎn)20C)、和輸出軸或輸出元件22。 輸入元件12連接到第四行星齒輪組20的第三節(jié)點(diǎn)20C 上。輸出元件22連接到第四行星齒輪組20的第二節(jié)點(diǎn)20B上。第一行 星齒輪組14的第一節(jié)點(diǎn)14A連接到第二行星齒輪組16的第一節(jié)點(diǎn)16A 上。第一行星齒輪組14的第二節(jié)點(diǎn)14B連接到第三行星齒輪組18的第 二節(jié)點(diǎn)18B上。第三行星齒輪組18的第一節(jié)點(diǎn)18A連接到第四行星齒 輪組20的第 一節(jié)點(diǎn)20A上。第三行星齒輪組18的第三節(jié)點(diǎn)18C連接到 第二行星齒輪組16的第三節(jié)點(diǎn)16C上。
第一離合器26將第一行星齒輪組14的第一節(jié)點(diǎn)14A有選 擇地連接到輸出元件22上。第二離合器28將第二行星齒輪組16的第 二節(jié)點(diǎn)16B有選擇地連接到第三行星齒輪組18的第二節(jié)點(diǎn)18B上。第 三離合器30將輸入元件12有選擇地連接到第二行星齒輪組16的第三 節(jié)點(diǎn)16C上。第一制動器32將第一行星齒輪組14的第三節(jié)點(diǎn)14C有選 擇地連接于基礎(chǔ)件或連接到變速器殼體40上。第二制動器34將第二行 星齒輪組16的第二節(jié)點(diǎn)16B有選擇地連接于基礎(chǔ)件或連接到變速器殼 體40上。 現(xiàn)在參考圖2,符號圖示出了根據(jù)本發(fā)明的八檔變速器10 的實施例的示意布局圖。在圖2中，繼續(xù)使用圖1中桿狀圖的編號。離 合器、制動器及連接件對應(yīng)地表示，而行星齒輪組的節(jié)點(diǎn)現(xiàn)在顯示為行 星齒輪組的部件，例如中心齒輪、齒圈、行星齒輪和行星齒輪架。 例如，行星齒輪組14為包括中心齒輪元件14C、行星齒 輪架元件14A和齒圈元件14B的行星齒輪組。中心齒輪元件14C與第 一軸或中間元件42連接以共同旋轉(zhuǎn)。齒圏元件14B與第二軸或中間元 件44連接。行星齒輪架元件14A可旋轉(zhuǎn)地支撐一組行星齒輪14D (只 示出了一個)，并與第三軸或中間元件46和第四軸或中間元件48連接
以共同旋轉(zhuǎn)。行星齒輪14D構(gòu)造成與中心齒輪元件14C和齒圏元件14B
都互相嚙合。 輸入軸或輸入元件12持續(xù)地連接到發(fā)動機(jī)(未示出)或 液力變矩器(未示出)的渦輪上。輸出軸或輸出元件22持續(xù)地連接到 主減速器單元或分動箱(未示出)上。 行星齒輪組16為包括中心齒輪元件16C、可旋轉(zhuǎn)地支撐 一組行星齒輪16D的行星齒輪架元件16B和齒圈元件16A的行星齒輪 組。中心齒輪元件16C與第五軸或中間元件50和第六軸或中間元件52 連接以共同旋轉(zhuǎn)。行星齒輪架元件16B與第七軸或中間元件54和第八 軸或中間元件56連接以共同旋轉(zhuǎn)。齒圏元件16A與第四中間元件48連 接以共同旋轉(zhuǎn)。行星齒輪16D構(gòu)造成與中心齒輪元件16C和齒圈元件 16A都互相嚙合。 行星齒4侖組18為包括中心齒4侖元件18C、齒圈元件18B 和可旋轉(zhuǎn)地支撐一組行星齒輪18D的行星齒輪架元件18A的行星齒輪 組。中心齒輪元件18C與第五中間元件50連接以共同旋轉(zhuǎn)。齒圏元件 18B與第二中間元件44連接以共同旋轉(zhuǎn)。行星齒輪架元件18A與第九 軸或中間元件58連接以共同旋轉(zhuǎn)。行星齒輪18D構(gòu)造成與中心齒輪元 件18C和齒圏元件18B都互相嚙合。 行星齒輪組20為包括中心齒輪元件20C、齒圈元件20A 和可旋轉(zhuǎn)地支撐一組行星齒輪20D的行星齒輪架元件20B的行星齒輪 組。中心齒輪元件20C與輸入元件12連接以共同旋轉(zhuǎn)。齒圈元件20A 與第九中間元件58連接以共同旋轉(zhuǎn)。行星齒輪架元件20B與輸出元件 22連接以共同旋轉(zhuǎn)。行星齒輪20D構(gòu)造成與中心齒輪元件20C和齒圈 元件20A都互相嚙合。 扭矩傳遞機(jī)構(gòu)或離合器26、 28、 30及制動器32、 34允許 軸或互連元件、行星齒輪組的元件和殼體的選擇性互相連接。例如，第 一離合器26可有選擇地接合，以將第三中間元件46與輸出元件22連 接。笫二離合器28可有選擇地接合，以將第二中間元件44與第八中間 元件56連接。第三離合器30可有選才奪地接合，以將輸入元件12與第 六中間元件52連接。第一制動器32可有選擇地接合，以將第一中間元 件42連接于基礎(chǔ)件或連接到變速器殼體40上，從而限制中心齒輪元件 14C相對于基礎(chǔ)件或變速器殼體40旋轉(zhuǎn)。第二制動器34可有選擇地接
合，以將第七中間元件54連接于基礎(chǔ)件或連接到變速器殼體40上，從 而限制行星齒輪架元件16B相對于基礎(chǔ)件或變速器殼體40旋轉(zhuǎn)。 現(xiàn)在參考圖2和3，描述八檔變速器10的實施例的操作。 應(yīng)當(dāng)理解，變速器10能夠以至少八個前進(jìn)檔或前進(jìn)扭矩比及至少一個 倒檔或倒車扭矩比將扭矩從輸入軸或輸入元件12傳遞到輸出軸或輸出 元件22。各前進(jìn)檔和倒檔或前進(jìn)和倒車扭矩比通過一個或多個扭矩傳遞 機(jī)構(gòu)(即，第一離合器26、第二離合器28、第三離合器30、第一制動 器32和第二制動器34)的接合來實現(xiàn)，如下所述。圖3為示出扭矩傳
出了i種檔位狀^的實際數(shù):傳動比,一 但是應(yīng)當(dāng)理解，這些數(shù)值僅僅是
示意性的，并且它們可在^f艮大范圍上調(diào)整，以適應(yīng)變速器10的各種應(yīng) 用和操作標(biāo)準(zhǔn)。圖3中還示出了使用本發(fā)明實施例可獲得的傳動比的示 例。當(dāng)然，依據(jù)所選的齒輪直徑、齒輪齒數(shù)和齒輪構(gòu)造，可獲得其它傳 動比。 為建立倒檔，接合或啟用第一離合器26、第三離合器30 和第二制動器34。第一離合器26將第三中間元件46與輸出元件22連 接。第三離合器30將輸入元件12與第六中間元件52連接。第二制動 器34將第七中間元件54連接于基礎(chǔ)件或連接到變速器殼體40上，以 限制行星齒輪架元件16B相對于基礎(chǔ)件或變速器殼體40旋轉(zhuǎn)。同樣， 通過不同組合的離合器和制動器接合，可獲得八個前進(jìn)檔，如圖3中所 示c 應(yīng)當(dāng)理解，八檔變速器10的操作和檔位狀態(tài)的上述描述 假定，首先，在給定檔位狀態(tài)未明確提及的離合器和制動器無效或分離， 其次，在至少相鄰的檔位狀態(tài)之間換檔即改變檔位狀態(tài)期間，在兩個檔 位狀態(tài)中都接合或啟用的離合器或制動器將保持接合或啟用。本發(fā)明的變速器10提供了超過現(xiàn)有技術(shù)的幾個優(yōu)點(diǎn)和效 果。更具體地，變速器IO提供了改進(jìn)的封裝、增益失配和旋轉(zhuǎn)損失。 另外，可在變速器10的前部設(shè)置高的齒輪組，并且可在變速器的前部 設(shè)置五個扭矩傳遞裝置中的四個。 本發(fā)明的描述實質(zhì)上僅僅是示意性的，不脫離本發(fā)明要旨 的變形也屬于本發(fā)明的范圍。這種變形并不認(rèn)為脫離了本發(fā)明的宗旨和 范圍。
權(quán)利要求
1.一種變速器，包括輸入元件；輸出元件；第一、第二、第三和第四行星齒輪組，每個行星齒輪組都具有第一、第二和第三元件；第一互連元件，該第一互連元件將所述第一行星齒輪組的第三元件與所述第三行星齒輪組的第三元件持續(xù)地互連；第二互連元件，該第二互連元件將所述第一行星齒輪組的第二元件與所述第二行星齒輪組的第三元件持續(xù)地互連；第三互連元件，該第三互連元件將所述第二行星齒輪組的第一元件與所述第三行星齒輪組的第一元件持續(xù)地互連；第四互連元件，該第四互連元件將所述第三行星齒輪組的第二元件與所述第四行星齒輪組的第三元件持續(xù)地互連；以及五個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，所述五個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可有選擇地接合，以將所述第一、第二和第三元件中的一個與所述第一、第二和第三元件中的另一個互連；并且其中所述扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可有選擇地以至少三個扭矩傳遞裝置的組合進(jìn)行接合，以在所述輸入元件與所述輸出元件之間建立至少八個前進(jìn)檔和至少一個倒檔。
2. 如權(quán)利要求l所述的變速器，其中所述五個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)中的第 一個可有選擇地接合，以將所述第二行星齒輪組的第二元件與固定元件 互連。
3. 如權(quán)利要求2所述的變速器，其中所述五個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)中的第 二個可有選擇地接合，以將所述第 一行星齒輪組的第 一元件與所述固定 元件互連。
4. 如權(quán)利要求3所述的變速器，其中所述五個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)中的第 三個可有選擇地接合，以將所述輸入元件與所述第二行星齒輪組的第一 元件互連。
5. 如權(quán)利要求4所述的變速器，其中所述五個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)中的第 四個可有選擇地接合，以將所述第二行星齒輪組的第二元件與所述第三 行星齒輪組的第三元件互連。
6. 如權(quán)利要求5所述的變速器，其中所述五個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)中的第 五個可有選擇地接合，以將所述第一行星齒輪組的第二元件與所述輸出 元件互連。
7. 如權(quán)利要求l所述的變速器，其中所述第一和第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu) 為制動器，所述第三、第四和第五扭矩傳遞機(jī)構(gòu)為離合器。
8. 如權(quán)利要求l所述的變速器，其中所述第一元件為中心齒輪，所 述第二元件為行星齒輪架元件，所述第三元件為齒圈。
9. 如權(quán)利要求5所述的變速器，其中所述輸入元件與所述第四行星 齒輪組的第一元件持續(xù)地互連，所述輸出元件與所述第四行星齒輪組的 第二元件持續(xù)地互連。
10. —種變速器，包括 輸入元件； 輸出元件；第一、第二、第三和第四行星齒輪組，每個行星齒輪組都具有第一、 第二和第三元件，其中所述輸入元件與所述第四行星齒輪組的第 一元件 持續(xù)地互連，所述輸出元件與所述第四行星齒輪組的第二元件持續(xù)地互連；第一互連元件，該第一互連元件將所述第一行星齒輪組的第三元件與所述第三行星齒輪組的第三元件持續(xù)地互連；第二互連元件，該第二互連元件將所述第一行星齒輪組的第二元件 與所述第二行星齒輪組的第三元件持續(xù)地互連；第三互連元件，該第三互連元件將所述第二行星齒輪組的第一元件 與所述第三行星齒輪組的第一元件持續(xù)地互連；第四互連元件，該第四互連元件將所述第三行星齒輪組的第二元件 與所述第四行星齒輪組的第三元件持續(xù)地互連；第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，該第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可有選擇地接合，以將所 述第二行星齒輪組的第二元件與固定元件互連；第二扭矩傳遞才幾構(gòu)，該第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可有選擇地接合，以將所 述第 一行星齒輪組的笫 一元件與所述固定元件互連；第三扭矩傳遞才幾構(gòu)，該第三扭矩傳遞才幾構(gòu)可有選擇地接合，以將所 述輸入元件與所述第二行星齒輪組的第 一元件互連；第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，該第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可有選擇地接合，以將所 述第二行星齒輪組的第二元件與所述第三行星齒輪組的第三元件互連； 第五扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，該第五扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可有選擇地接合，以將所述第一行星齒輪組的第二元件與所述輸出元件互連；并且其中所述扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可有選擇地以至少三個扭矩傳遞裝置的組合進(jìn)行接合，以在所述輸入元件與所述輸出元件之間建立至少八個前進(jìn)檔和至少一個倒檔。
11. 如權(quán)利要求10所述的變速器，其中所述第一和第二扭矩傳遞機(jī) 構(gòu)為制動器，所述第三、第四和第五扭矩傳遞機(jī)構(gòu)為離合器。
12. 如權(quán)利要求10所述的變速器，其中所述第一元件為中心齒輪， 所述第二元件為行星齒輪架元件，所述第三元件為齒圈。
13. —種變速器，包括 輸入元件； 輸出元件；第一、第二、第三和第四行星齒輪組，每個行星齒輪組都具有中心 齒輪、行星齒輪架元件和齒圏，其中所述輸入元件與所述第四行星齒輪 組的中心齒輪持續(xù)地互連，所述輸出元件與所述第四行星齒輪組的行星 齒輪架元件持續(xù)地互連；第一互連元件，該第一互連元件將所述第一行星齒輪組的齒圏與所 述第三行星齒輪組的齒圏持續(xù)地互連；笫二互連元件，該第二互連元件將所述第一行星齒輪組的行星齒輪 架元件與所述第二行星齒輪組的齒圏持續(xù)地互連；第三互連元件，該第三互連元件將所述第二行星齒輪組的中心齒輪 與所述第三行星齒輪組的中心齒輪持續(xù)地互連；第四互連元件，該第四互連元件將所述第三行星齒輪組的行星齒輪 架元件與所述第四行星齒輪組的齒圈持續(xù)地互連；第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，該第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可有選擇地接合，以將所 述第二行星齒輪組的行星齒輪架元件與固定元件互連；第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，該第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可有選擇地接合，以將所述第 一行星齒輪組的中心齒輪與所述固定元件互連；第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，該第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可有選擇地接合，以將所 述輸入元件與所述第二行星齒輪組的中心齒輪互連；第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，該第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可有選擇地接合，以將所 述第二行星齒輪組的行星齒輪架元件與所述第三行星齒輪組的齒圏互連；第五扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，該第五扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可有選擇地接合，以將所 述第一行星齒輪組的行星齒輪架元件與所述輸出元件互連；并且其中所述扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可有選擇地以至少三個扭矩傳遞裝置的組 合進(jìn)行接合，以在所述輸入元件與所述輸出元件之間建立至少八個前進(jìn) 檔和至少一個倒檔。
全文摘要
提供了一種多檔變速器，具有輸入元件、輸出元件、四個行星齒輪組、多個連接元件和多個扭矩傳遞裝置。每個行星齒輪組都包括第一、第二和第三元件。扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可包括離合器和制動器。
文檔編號F16H3/62GK101358636SQ200810129478
公開日2009年2月4日 申請日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月1日
發(fā)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(huán)球科技運(yùn)作公司