專利名稱：帶有層疊行星齒輪組的多速變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多速變速器。
背景技術(shù)：
客車包括由發(fā)動機(jī)、多速變速器和差速或末級傳動組成的動力傳動系。該多速變 速器通過允許發(fā)動機(jī)多次在其轉(zhuǎn)矩范圍運(yùn)轉(zhuǎn)來增大車輛的整體運(yùn)轉(zhuǎn)范圍。變速器可用的前 進(jìn)速度比的數(shù)量決定了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩范圍所重復(fù)的次數(shù)。早期的自動變速器具有兩種速度范 圍。這嚴(yán)重地限制了車輛的整體速度范圍，并且由此需要能產(chǎn)生寬的速度和轉(zhuǎn)矩范圍的相 對較大的發(fā)動機(jī)。在慢速行車期間，這會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)在特定燃料耗點(diǎn)下，而非在最有效的點(diǎn) 下運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，手動換擋(中間軸變速器)是最普便的。隨著三速和四速自動變速器的出現(xiàn)，自動換擋(行星齒輪)變速器越來越受到駕 車人群的歡迎。這些變速器改善了車輛的運(yùn)行性能和燃料經(jīng)濟(jì)性。速度比數(shù)量的增多減少 了這些速度比之間的步長，并且由此通過在正常的車輛加速下做出使駕駛員幾乎察覺不到 的速度比替換來改善變速器的換擋質(zhì)量。因?yàn)楂@得更多速度比通常所需的多速(例如七速 和更多速)變速器的研制由于附加部件的復(fù)雜性、尺寸和成本而受到了阻礙。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種多速變速器，其具有三個行星齒輪組，它們具有定位成形成僅兩個傳動 平面的多個構(gòu)件。六個轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)選擇性地可接合成不同組合，來把這些行星齒輪組的 不同構(gòu)件連接到輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件、固定構(gòu)件和相互連接，從而建立七種前進(jìn)速度比和一 種倒退速度比。這些傳動平面中的一個是由第一和第二行星齒輪組形成。第二行星齒輪組 定位成與第一行星齒輪組同軸并且沿徑向位于第一行星齒輪組的外部，第一和第二行星齒 輪組共用一個構(gòu)件，其可充當(dāng)?shù)谝恍行驱X輪組的齒圈構(gòu)件和第二行星齒輪組的中心齒輪構(gòu) 件。第一互連構(gòu)件可用于把第一行星齒輪組的行星架構(gòu)件與第二行星齒輪組的行星 架構(gòu)件連續(xù)地連接。第二互連構(gòu)件可用于把第二行星齒輪組的齒圈構(gòu)件與第三行星齒輪組 的中心齒輪構(gòu)件連續(xù)地連接以共同旋轉(zhuǎn)。輸入構(gòu)件可與輸出構(gòu)件同軸，形成軸長較短的七速變速器，這對于封裝在前輪驅(qū) 動的布置中來說可能是必需的。替換性地，第一和第二行星齒輪組在后輪驅(qū)動的布置中可 與輸入構(gòu)件同軸。通過下列對實(shí)施本發(fā)明的最佳方式的詳細(xì)描述以及附圖，本發(fā)明的上述特征和優(yōu) 點(diǎn)及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯。


圖1是七速變速器的第一實(shí)施方式的示意圖；圖2是真值表，其表明圖1變速器的一些工作特性；以及
圖3是也依照圖2所示真值表進(jìn)行工作的七速變速器的第二實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式參照這些附圖，其中，在幾個附圖中，相同的附圖標(biāo)記代表相同的部件，圖1示出 的動力傳動系10具有發(fā)動機(jī)12和操作性地連接到多速變速器14的變矩器13。多速變速 器14具有連續(xù)地與發(fā)動機(jī)12的輸出構(gòu)件和變矩器13連接以與它們一起旋轉(zhuǎn)的輸入構(gòu)件 16，和連續(xù)地與通向車輪的末級傳動機(jī)構(gòu)19連接以給車輛提供牽引力的輸出構(gòu)件18。本領(lǐng) 域技術(shù)人員會認(rèn)識到，輸出構(gòu)件18與輸入構(gòu)件的同軸布置表示前輪驅(qū)動的變速器。多速變速器14包括帶有第一行星齒輪組20、第二行星齒輪組30和第三行星齒輪 組40的行星齒輪布置。第一和第二行星齒輪組20、30沿徑向?qū)盈B，第二行星齒輪組30沿 徑向處于第一行星齒輪組20的外部從而使齒輪組20、30限定出第一傳動平面A，平面A橫 貫垂直于齒輪組20、30的構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸的齒輪組20、30的全部構(gòu)件。第一行星齒輪組20與第二齒輪組30共用第一構(gòu)件24。第一構(gòu)件24是第一行星 齒輪組20的齒圈構(gòu)件并且是第二行星齒輪組30的中心齒輪構(gòu)件。第一行星齒輪組20還 具有中心齒輪構(gòu)件22、行星架構(gòu)件26以及由行星架構(gòu)件26支撐且與中心齒輪構(gòu)件22和齒 圈構(gòu)件(第一構(gòu)件)24都嚙合的多個小齒輪27。第二行星齒輪組30包括充當(dāng)中心齒輪構(gòu)件的第一構(gòu)件24、齒圈構(gòu)件34和可旋轉(zhuǎn) 地支撐與第一構(gòu)件24和齒圈構(gòu)件34都嚙合的多個小齒輪37的行星架構(gòu)件36。因此，第一 構(gòu)件24具有兩組輪齒，沿徑向的內(nèi)部一組輪齒與小齒輪27嚙合，沿徑向的外部一組輪齒與 小齒輪37嚙合，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解的。第二行星齒輪組40沿軸向與層疊的第一和第二行星齒輪組20、30隔開，并且包括 中心齒輪構(gòu)件42、齒圈構(gòu)件44以及可旋轉(zhuǎn)地支撐與中心齒輪構(gòu)件42和齒圈構(gòu)件44都嚙合 的多個小齒輪47的行星架構(gòu)件36。行星齒輪組40的這些構(gòu)件對齊以限定第二傳動平面 B，平面B橫貫垂直于齒輪組40的構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)軸的齒輪組40的全部構(gòu)件。第一互連構(gòu)件70，其可被稱為可旋轉(zhuǎn)的轂構(gòu)件，將行星架構(gòu)件26、36彼此連續(xù)地 連接以共同旋轉(zhuǎn)。第二互連構(gòu)件72，其也可被稱為可旋轉(zhuǎn)的轂構(gòu)件，把齒圈構(gòu)件34與中心 齒輪構(gòu)件42連續(xù)地連接以共同旋轉(zhuǎn)。在本文的使用中，連接以便共同旋轉(zhuǎn)的兩個構(gòu)件以相 同速度旋轉(zhuǎn)。變速器包括六個選擇性地可接合的轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)，它們優(yōu)選為液壓致動的摩擦離 合器和制動器。第一轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)50是固定的離合器(即制動器)，其選擇性地可接合成 把中心齒輪構(gòu)件22接地到固定構(gòu)件80例如變速器殼。第二轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)52是固定的離 合器，其選擇性地可接合成把齒圈構(gòu)件34接地到固定構(gòu)件80。第三轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)54是固 定的離合器，其選擇性地可接合成把行星架構(gòu)件46接地到固定構(gòu)件80。第四轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu) 56是固定的離合器，其選擇性地可接合成把互連的行星架構(gòu)件26、36接地到固定構(gòu)件80。 第五轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)58是旋轉(zhuǎn)型離合器，其選擇性地可接合成把第一構(gòu)件24與行星架構(gòu)件 46連接以共同旋轉(zhuǎn)。第六轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)59是旋轉(zhuǎn)型離合器，其選擇性地可接合成把行星架 構(gòu)件36 (以及經(jīng)由第一互連構(gòu)件70把行星架構(gòu)件26)與行星架構(gòu)件46連接以共同旋轉(zhuǎn)。參照圖2，轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)50、52、54、56、58和59選擇性可以如所示的兩個組合的形 式接合，從而建立七種前進(jìn)速度比和一個倒退速度比，其對應(yīng)于所示出的倒擋狀態(tài)和七種前進(jìn)擋狀態(tài)。轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)50與54接合以建立倒退速度比。轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)54與59接合 以建立第一前進(jìn)速度比。轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)52與59接合以建立第二前進(jìn)速度比。轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī) 構(gòu)50與59接合以建立第三前進(jìn)速度比。轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)58與59接合以建立第四前進(jìn)速度 比。轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)50與58接合以建立第五前進(jìn)速度比。轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)52與58接合以建 立第六前進(jìn)速度比。轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)56與58接合以建立第七前進(jìn)速度比。因此，在連續(xù)的 速度比之間的切換是單個的轉(zhuǎn)換擋位(即，只有一個轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)分離而另一個接合，以 建立隨后的速度比，同時，第三轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)在兩種速度比中保持接合)。跳躍換擋(即，從 第一前進(jìn)速度比切換到第三前進(jìn)速度比，等等)也是單個的轉(zhuǎn)換擋位。通過將行星齒輪組20、30層疊來限定出單個傳動平面A (這是通過在齒輪組20、30 之間共用齒輪構(gòu)件24來實(shí)現(xiàn)的)，提供的七速變速器14僅具有兩個傳動平面A、B,并且因 此在軸向上是緊湊的，這對于在前輪驅(qū)動布置中的組裝是非常重要的。變速器14提供了 7. 02的總傳動比，對各個齒輪組的齒圈構(gòu)件與中心齒輪構(gòu)件采 取下列輪齒比值第一齒輪構(gòu)件24的輪齒數(shù)與中心齒輪構(gòu)件22的輪齒數(shù)的比值是2. 06 ； 齒圈構(gòu)件34與第一齒輪構(gòu)件24的輪齒數(shù)的比值是2. 37 ；以及，齒圈構(gòu)件44的輪齒數(shù)與 中心齒輪構(gòu)件42的輪齒數(shù)的比值是1. 54。有了這些輪齒比，就在輸入構(gòu)件16與輸出構(gòu)件 18之間提供了下列速度比(即，輸入構(gòu)件16的速度比輸出構(gòu)件18的速度)倒擋速度比 是-2. 881 ；第一前進(jìn)速度比是3. 649 ；第二前進(jìn)速度比是2. 043 ；第三前進(jìn)速度比是1. 312 ； 第四前進(jìn)速度比是1. 000 ；第五前進(jìn)速度比是0. 768 ；第六前進(jìn)速度比是0. 606 ；以及第七 前進(jìn)速度比是0. 520。參照圖3，示出了動力傳動系10A的第二實(shí)施方式，其與圖1的動力傳動系10的各 方面都類似，除了它包括具有與第一和第二行星齒輪組20、30同軸并且沿徑向位于它們的 內(nèi)部的輸入構(gòu)件16A的變速器14A。因此，在后輪驅(qū)動的布置中，末級傳動機(jī)構(gòu)19在車輛上 沿縱向與發(fā)動機(jī)12隔開，變速器14A的行星齒輪組20、30、40位于它們之間。動力傳動系 10A的所有其它部件在功能和結(jié)構(gòu)上都與動力傳動系10的相同，并且用相同的附圖標(biāo)記表 示。因此，動力傳動系10A可依照圖2所示的真值表進(jìn)行工作，以提供所示的倒退速度比和 七種前進(jìn)速度比。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了實(shí)施本發(fā)明的最佳方式，但熟悉本發(fā)明所涉及領(lǐng)域的技術(shù)人 員將認(rèn)識到多種替換設(shè)計(jì)和實(shí)施方式以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
一種多速變速器包括輸入構(gòu)件；輸出構(gòu)件；固定構(gòu)件；三個行星齒輪組，具有定位成形成僅兩個傳動平面的多個構(gòu)件；以及六個轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)，其選擇性地可以不同組合的形式接合以把所述行星齒輪組的不同構(gòu)件與所述輸入構(gòu)件、所述輸出構(gòu)件、所述固定構(gòu)件連接和相互連接，從而建立七種前進(jìn)速度比和一種倒退速度比。
2.如權(quán)利要求1所述的多速變速器，其中，所述三個行星齒輪組中的第一和第二個沿 徑向?qū)盈B，所述第二行星齒輪組沿徑向位于所述第一行星齒輪組的外部，從而形成所述兩 個傳動平面中的一個；其中，所述多個構(gòu)件中的第一個共用為所述第一行星齒輪組的齒圈 構(gòu)件和所述第二行星齒輪組的中心齒輪構(gòu)件。
3.如權(quán)利要求2所述的多速變速器，其中，所述多個構(gòu)件包括所述第二行星齒輪組的 齒圈構(gòu)件、所述第三行星齒輪組的中心齒輪構(gòu)件、所述第一行星齒輪組的行星架構(gòu)件和所 述第二行星齒輪組的行星架構(gòu)件；并且還包括第一互連構(gòu)件，其把所述第一行星齒輪組的所述行星架構(gòu)件與所述第二行星齒輪組的 所述行星架構(gòu)件連續(xù)地連接；以及第二互連構(gòu)件，其把所述第二行星齒輪組的所述齒圈構(gòu)件與所述第三行星齒輪組的所 述中心齒輪構(gòu)件連續(xù)地連接以共同旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的多速變速器，其中，所述多個構(gòu)件包括所述第三行星齒輪組的 齒圈構(gòu)件；其中，所述輸入構(gòu)件與所述多個構(gòu)件中的所述第一個連續(xù)地連接以共同旋轉(zhuǎn)； 并且其中，所述輸出構(gòu)件與所述第三行星齒輪組的所述齒圈構(gòu)件連續(xù)地連接以共同旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的多速變速器，其中，所述輸出構(gòu)件與所述輸入構(gòu)件同軸，并且所 述變速器是前輪驅(qū)動的變速器。
6.一種多速變速器包括輸入構(gòu)件；輸出構(gòu)件；第一、第二和第三行星齒輪組；其中，所述第一和第二行星齒輪組沿徑向相互層疊且共 用第一構(gòu)件；以及六個轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)，其選擇性地可以不同組合的形式接合，從而建立七種前進(jìn)速度比 和一種倒退速度比。
7.如權(quán)利要求6所述的多速變速器，其中，所述第一和第二行星齒輪組共用的所述第 一構(gòu)件是所述第一行星齒輪組的齒圈構(gòu)件和所述第二行星齒輪組的中心齒輪構(gòu)件。
8.如權(quán)利要求6所述的多速變速器，還包括第一互連構(gòu)件，其把所述第一行星齒輪組的第二構(gòu)件與所述第二行星齒輪組的第二構(gòu) 件連續(xù)地連接以共同旋轉(zhuǎn)。
9.如權(quán)利要求6所述的多速變速器，還包括第二互連構(gòu)件，其把所述第二行星齒輪組的第三構(gòu)件與所述第三行星齒輪組的一構(gòu)件 連續(xù)地連接以共同旋轉(zhuǎn)。
10.如權(quán)利要求6所述的多速變速器，其中，所述輸入構(gòu)件與所述第一和第二行星齒輪 組的所述第一構(gòu)件連續(xù)地連接以共同旋轉(zhuǎn)；并且其中，所述輸出構(gòu)件與所述第三行星齒輪 組的所述第一構(gòu)件連續(xù)地連接以共同旋轉(zhuǎn)。
11.如權(quán)利要求6所述的多速變速器，還包括固定構(gòu)件；并且其中，所述六個轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)中的一個選擇性地可接合成把所述第一 行星齒輪組的第三構(gòu)件接地到所述固定構(gòu)件。
12.如權(quán)利要求6所述的多速變速器，還包括固定構(gòu)件；并且其中，所述六個轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)中的一個選擇性地可接合成把所述第二 行星齒輪組的第三構(gòu)件接地到所述固定構(gòu)件。
13.如權(quán)利要求6所述的多速變速器，還包括固定構(gòu)件；并且其中，所述六個轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)中的一個選擇性地可接合成把所述第三 行星齒輪組的第三構(gòu)件接地到所述固定構(gòu)件。
14.如權(quán)利要求6所述的多速變速器，還包括固定構(gòu)件；并且其中，所述六個轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)中的一個選擇性地可接合成把所述第一 行星齒輪組的第二構(gòu)件和所述第二行星齒輪組的第二構(gòu)件接地到所述固定構(gòu)件。
15.如權(quán)利要求6所述的多速變速器，其中，所述六個轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)中的一個選擇性地 可接合成把所述第三行星齒輪組的第三構(gòu)件與所述第一和第二行星齒輪組的第一構(gòu)件連 接以共同旋轉(zhuǎn)。
16.如權(quán)利要求6所述的多速變速器，其中，所述六個轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)中的一個選擇性地 可接合成把所述第二行星齒輪組的第二構(gòu)件與所述第三行星齒輪組的第三構(gòu)件連接以共 同旋轉(zhuǎn)。
17.如權(quán)利要求6所述的多速變速器，其中，所述輸出構(gòu)件與所述輸入構(gòu)件同軸，并且 所述變速器是前輪驅(qū)動的變速器。
18.如權(quán)利要求6所述的多速變速器，其中，所述第一和第二行星齒輪組與所述輸入構(gòu) 件同軸，并且所述變速器是后輪驅(qū)動的變速器。
全文摘要
本發(fā)明涉及帶有層疊行星齒輪組的多速變速器，提供了一種多速變速器，其具有三個行星齒輪組，它們具有定位成形成僅兩個傳動平面的多個構(gòu)件。六個轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)選擇性地可接合成不同組合，來把這些行星齒輪組的不同構(gòu)件與輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件、固定構(gòu)件和相互連接，從而建立七種前進(jìn)速度比和一種倒退速度比。這些傳動平面中的一個是由第一和第二行星齒輪組形成。第二行星齒輪組定位成與第一行星齒輪組同軸并且沿徑向位于第一行星齒輪組的外部，并且第一和第二行星齒輪組共用一個構(gòu)件。
文檔編號F16H3/66GK101825161SQ20101010299
公開日2010年9月8日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月29日
發(fā)明者A·W·菲利普斯 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司