專利名稱：多速變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有四個(gè)行星齒輪組的動(dòng)力變速器，所述行星齒輪組由六個(gè)扭矩傳遞 裝置控制，以提供至少十個(gè)前進(jìn)速度比和一個(gè)倒檔速度比。
背景技術(shù)：
乘用車輛包括動(dòng)力系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、多速變速器、以及差速器或最終傳 動(dòng)件。多速變速器借助于允許發(fā)動(dòng)機(jī)多次貫穿其扭矩范圍操作來增加車輛總體操作范圍。 在變速器中可獲得的前進(jìn)速度比的數(shù)量決定發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩范圍重復(fù)的次數(shù)。早期自動(dòng)變速器 具有兩個(gè)速度范圍。這嚴(yán)重地限制了車輛的總體速度范圍，從而需要能夠產(chǎn)生寬的速度和 扭矩范圍的相對(duì)大的發(fā)動(dòng)機(jī)。這導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)在巡航期間以最有效點(diǎn)之外的特定燃料消耗點(diǎn) 操作。因而，手動(dòng)換檔(中間軸變速器)是最普遍的。隨著三速和四速自動(dòng)變速器的出現(xiàn)，自動(dòng)換檔(行星齒輪)變速器隨著機(jī)動(dòng)車輛 的流行而日益流行。這些變速器改進(jìn)了車輛的操作性能和燃料經(jīng)濟(jì)性。增加數(shù)量的速度比 減小了各個(gè)比之間的級(jí)尺寸，從而借助于使得在正常車輛加速下以操作者大致感覺不到的 方式互換所述比而改進(jìn)變速器的換檔質(zhì)量。六速變速器具有優(yōu)于四速和五速變速器的多個(gè)益處，包括改進(jìn)車輛加速和改進(jìn)燃 料經(jīng)濟(jì)性。雖然許多卡車采用具有六個(gè)或更多前進(jìn)速度比的動(dòng)力變速器，但是因?yàn)檫@些變 速器的尺寸和復(fù)雜性，乘用車輛仍制造成具有三速和四速自動(dòng)變速器和相對(duì)少的五速或六 速裝置。七速、八速、九速和十速變速器相對(duì)于六速變速器提供加速和燃料經(jīng)濟(jì)性的進(jìn)一 步改進(jìn)。然而，如同上述六速變速器一樣，由于復(fù)雜性、尺寸和成本，妨礙了七速、八速、九速 和十速變速器的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供具有四個(gè)行星齒輪組的改進(jìn)變速器，所述行星齒輪組被控 制成提供至少十個(gè)前進(jìn)速度比和一個(gè)倒檔速度比。本發(fā)明的變速器族具有四個(gè)行星齒輪組，所述行星齒輪組中的每個(gè)包括第一、第 二和第三構(gòu)件，所述構(gòu)件可以任何順序包括太陽(yáng)輪、齒圈、或行星架組件構(gòu)件。關(guān)于本說明書和權(quán)利要求書中的第一、第二、第三和第四齒輪組，這些組可以在附 圖中以任何順序(例如，從左到右，從右到左，等)計(jì)數(shù)為“第一”至“第四”。此外，每個(gè)齒 輪組的第一、第二或第三構(gòu)件可以在附圖中以任何順序(例如，從上到下，從下到上，等)計(jì) 數(shù)為每個(gè)齒輪組的“第一”至“第三”。每個(gè)架構(gòu)件能夠是單小齒輪架構(gòu)件(簡(jiǎn)單的)或雙小齒輪架構(gòu)件(復(fù)合的)。具 有長(zhǎng)的小齒輪的實(shí)施例也是可能的。輸入構(gòu)件與所述第四行星齒輪組的所述第二構(gòu)件連續(xù)地連接。輸出構(gòu)件與所述第 一或第三行星齒輪組的所述第二構(gòu)件連續(xù)地連接。
第一互連構(gòu)件將所述第一行星齒輪組的所述第一或第二構(gòu)件與所述第二行星齒 輪組的所述第二或第三構(gòu)件連續(xù)地連接。第二互連構(gòu)件將所述第二行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述第三行星齒輪組的 所述第一或第二構(gòu)件且與所述第四行星齒輪組的所述第三構(gòu)件連續(xù)地連接。第三互連構(gòu)件將所述第一行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述第三行星齒輪組的 所述第一或第三構(gòu)件連續(xù)地連接。第一扭矩傳遞裝置(例如制動(dòng)器)將所述第一行星齒輪組的所述第二構(gòu)件或所述 第二行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與固定構(gòu)件(變速器殼體/外殼)選擇性地連接。第二扭矩傳遞裝置(例如制動(dòng)器)將所述第四行星齒輪組的所述第一構(gòu)件或所述 第三行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與固定構(gòu)件(變速器殼體/外殼)選擇性地連接。第三扭矩傳遞裝置(例如離合器)將所述第一行星齒輪組的所述第二或第三構(gòu)件 與所述第二行星齒輪組的所述第一構(gòu)件或者與所述第四行星齒輪組的所述第二構(gòu)件選擇 性地連接。第四扭矩傳遞裝置(例如離合器)將所述第一行星齒輪組的所述第三構(gòu)件或所述 第二行星齒輪組的所述第二構(gòu)件與所述第四行星齒輪組的所述第一或第二構(gòu)件選擇性地 連接。第五扭矩傳遞裝置(例如離合器)將所述第二行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述 第一或第四行星齒輪組的所述第一構(gòu)件選擇性地連接。第六扭矩傳遞裝置(例如離合器)將所述第一行星齒輪組的所述第一或第二構(gòu)件 與所述第二行星齒輪組的所述第二構(gòu)件或者與所述第四行星齒輪組的所述第一構(gòu)件選擇 性地連接。所述六個(gè)扭矩傳遞裝置能以三個(gè)組合的形式選擇性地接合，以產(chǎn)生至少十個(gè)前進(jìn) 速度比和一個(gè)倒檔速度比。 通過適當(dāng)?shù)剡x擇行星齒輪組的齒數(shù)比能夠?qū)崿F(xiàn)不同的速度比和比展寬。一種多速變速器，包括輸入構(gòu)件；輸出構(gòu)件；第一、第二、第三和第四行星齒輪組，所述第一、第二、第三和第四行星齒輪組各具 有第一、第二和第三構(gòu)件；第一互連構(gòu)件，所述第一互連構(gòu)件將所述第一行星齒輪組的所述第一或所述第二 構(gòu)件與所述第二行星齒輪組的所述第二或所述第三構(gòu)件連續(xù)地連接；第二互連構(gòu)件，所述第二互連構(gòu)件將所述第二行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述 第三行星齒輪組的所述第一或所述第二構(gòu)件且與所述第四行星齒輪組的所述第三構(gòu)件連 續(xù)地連接；第三互連構(gòu)件，所述第三互連構(gòu)件將所述第一行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述 第三行星齒輪組的所述第一或所述第三構(gòu)件連續(xù)地連接；和六個(gè)扭矩傳遞裝置，所述六個(gè)扭矩傳遞裝置以三個(gè)組合的形式接合，以在所述輸 入構(gòu)件和所述輸出構(gòu)件之間產(chǎn)生至少十個(gè)前進(jìn)速度比和至少一個(gè)倒檔速度比。其中，所述六個(gè)扭矩傳遞裝置中的第一個(gè)將所述第一行星齒輪組的所述第二構(gòu)件或所述第二行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與固定構(gòu)件選擇性地連接。其中，所述六個(gè)扭矩傳遞裝置中的第二個(gè)將所述第四行星齒輪組的所述第一構(gòu)件 或所述第三行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述固定構(gòu)件選擇性地連接。其中，所述六個(gè)扭矩傳遞裝置中的第三個(gè)將所述第一行星齒輪組的所述第二或所 述第三構(gòu)件與所述第二行星齒輪組的所述第一構(gòu)件或者與所述第四行星齒輪組的所述第 二構(gòu)件選擇性地連接。其中，所述六個(gè)扭矩傳遞裝置中的第四個(gè)將所述第四行星齒輪組的所述第一或所 述第二構(gòu)件與所述第二行星齒輪組的所述第二構(gòu)件或者與所述第一行星齒輪組的所述第 一構(gòu)件選擇性地連接。其中，所述六個(gè)扭矩傳遞裝置中的第五個(gè)將所述第二行星齒輪組的所述第三構(gòu)件 與所述第一或所述第四行星齒輪組的所述第一構(gòu)件選擇性地連接。其中，所述六個(gè)扭矩傳遞裝置中的第六個(gè)將所述第一行星齒輪組的所述第一或所 述第二構(gòu)件與所述第二行星齒輪組的所述第二構(gòu)件或者與所述第四行星齒輪組的所述第 一構(gòu)件選擇性地連接。其中，所述輸入構(gòu)件與所述第四行星齒輪組的所述第二構(gòu)件連續(xù)地連接；所述輸 出構(gòu)件與所述第一或所述第三行星齒輪組的所述第二構(gòu)件連續(xù)地連接。其中，所述第一、第二、第三和第四行星齒輪組的所述第一、第二和第三構(gòu)件分別 包括太陽(yáng)輪構(gòu)件、行星架組件構(gòu)件和齒圈構(gòu)件。所述輸入構(gòu)件與所述第四行星齒輪組的所述第二構(gòu)件連續(xù)地連接；所述輸出構(gòu)件與所述第三行星齒輪組的所述第二構(gòu)件連續(xù)地連接；所述第一互連構(gòu)件將所述第一行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述第二行星齒輪 組的所述第三構(gòu)件連續(xù)地連接；所述第二互連構(gòu)件將所述第二行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述第三行星齒輪 組的所述第一構(gòu)件且與所述第四行星齒輪組的所述第三構(gòu)件連續(xù)地連接；所述第三互連構(gòu)件將所述第一行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述第三行星齒輪 組的所述第三構(gòu)件連續(xù)地連接；所述第一扭矩傳遞裝置將所述第一行星齒輪組的所述第二構(gòu)件與所述固定構(gòu)件 選擇性地連接；所述第二扭矩傳遞裝置將所述第四行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述固定構(gòu)件 選擇性地連接；所述第三扭矩傳遞裝置將所述第一行星齒輪組的所述第二構(gòu)件與所述第二行星 齒輪組的所述第一構(gòu)件選擇性地連接；所述第四扭矩傳遞裝置將所述第二行星齒輪組的所述第二構(gòu)件與所述第四行星 齒輪組的所述第二構(gòu)件選擇性地連接；所述第五扭矩傳遞裝置將所述第二行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述第四行星 齒輪組的所述第一構(gòu)件選擇性地連接；以及所述第六扭矩傳遞裝置將所述第一行星齒輪組的所述第二構(gòu)件與所述第二行星 齒輪組的所述第二構(gòu)件選擇性地連接。所述輸入構(gòu)件與所述第四行星齒輪組的所述第二構(gòu)件連續(xù)地連接；
所述輸出構(gòu)件與所述第一行星齒輪組的所述第二構(gòu)件連續(xù)地連接；所述第一互連構(gòu)件將所述第一行星齒輪組的所述第二構(gòu)件與所述第二行星齒輪 組的所述第二構(gòu)件連續(xù)地連接；所述第二互連構(gòu)件將所述第二行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述第三行星齒輪 組的所述第二構(gòu)件且與所述第四行星齒輪組的所述第三構(gòu)件連續(xù)地連接；所述第三互連構(gòu)件將所述第一行星齒輪組的所述第三構(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；所述第一扭矩傳遞裝置將所述第二行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述固定構(gòu)件 選擇性地連接；所述第二扭矩傳遞裝置將所述第三行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述固定構(gòu)件 選擇性地連接；所述第三扭矩傳遞裝置將所述第一行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述第四行星 齒輪組的所述第二構(gòu)件選擇性地連接；所述第四扭矩傳遞裝置將所述第一行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述第四行星 齒輪組的所述第一構(gòu)件選擇性地連接；所述第五扭矩傳遞裝置將所述第一行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述第二行星 齒輪組的所述第三構(gòu)件選擇性地連接；以及所述第六扭矩傳遞裝置將所述第一行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述第四行星 齒輪組的所述第一構(gòu)件選擇性地連接。其中，所述第一、第二、第三和第四行星齒輪組的所述第一、第二和第三構(gòu)件分別 包括太陽(yáng)輪構(gòu)件、行星架組件構(gòu)件和齒圈構(gòu)件。其中，所述第一、第二、第三和第四行星齒輪組的所述第一、第二和第三構(gòu)件分別 包括太陽(yáng)輪構(gòu)件、行星架組件構(gòu)件和齒圈構(gòu)件。一種多速變速器，包括輸入構(gòu)件；輸出構(gòu)件；第一、第二、第三和第四行星齒輪組，所述第一、第二、第三和第四行星齒輪組各具 有第一、第二和第三構(gòu)件；第一互連構(gòu)件，所述第一互連構(gòu)件將所述第一行星齒輪組的所述第一或所述第二 構(gòu)件與所述第二行星齒輪組的所述第二或所述第三構(gòu)件連續(xù)地連接；第二互連構(gòu)件，所述第二互連構(gòu)件將所述第二行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述 第三行星齒輪組的所述第一或所述第二構(gòu)件且與所述第四行星齒輪組的所述第三構(gòu)件連 續(xù)地連接；第三互連構(gòu)件，所述第三互連構(gòu)件將所述第一行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述 第三行星齒輪組的所述第一或所述第三構(gòu)件連續(xù)地連接；第一扭矩傳遞裝置，所述第一扭矩傳遞裝置將所述第一行星齒輪組的所述第二構(gòu) 件或所述第二行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與固定構(gòu)件選擇性地連接；第二扭矩傳遞裝置，所述第二扭矩傳遞裝置將所述第四行星齒輪組的所述第一構(gòu) 件或所述第三行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述固定構(gòu)件選擇性地連接；
第三扭矩傳遞裝置，所述第三扭矩傳遞裝置將所述第一行星齒輪組的所述第二或 所述第三構(gòu)件與所述第二行星齒輪組的所述第一構(gòu)件或者與所述第四行星齒輪組的所述 第二構(gòu)件選擇性地連接；第四扭矩傳遞裝置，所述第四扭矩傳遞裝置將所述第四行星齒輪組的所述第一或 所述第二構(gòu)件與所述第二行星齒輪組的所述第二構(gòu)件或所述第一行星齒輪組的所述第三 構(gòu)件選擇性地連接；第五扭矩傳遞裝置，所述第五扭矩傳遞裝置將所述第二行星齒輪組的所述第三構(gòu) 件與所述第一或所述第四行星齒輪組的所述第一構(gòu)件選擇性地連接；第六扭矩傳遞裝置，所述第六扭矩傳遞裝置將所述第一行星齒輪組的所述第一或 所述第二構(gòu)件與所述第二行星齒輪組的所述第二構(gòu)件或者所述第四行星齒輪組的所述第 一構(gòu)件選擇性地連接；以及所述六個(gè)扭矩傳遞裝置以三個(gè)組合的形式接合，以在所述輸入構(gòu)件和所述輸出構(gòu) 件之間產(chǎn)生至少十個(gè)前進(jìn)速度比和至少一個(gè)倒檔速度比。其中，所述第一、第二、第三和第四行星齒輪組的所述第一、第二和第三構(gòu)件分別 包括太陽(yáng)輪構(gòu)件、行星架組件構(gòu)件和齒圈構(gòu)件。本發(fā)明的上述特征、以及其它特征和優(yōu)勢(shì)從用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的以下詳 細(xì)說明結(jié)合附圖顯而易見。


圖la是包括根據(jù)本發(fā)明的行星變速器的動(dòng)力系統(tǒng)的示意圖；圖lb是描繪圖la所示的動(dòng)力系統(tǒng)的一些操作特性的真值表和圖表；圖lc是以杠桿圖形式示出的圖la的動(dòng)力系統(tǒng)的示意圖；圖2a是具有包括本發(fā)明的另一族構(gòu)件的行星變速器的動(dòng)力系統(tǒng)的示意圖；圖2b是描繪圖2a所示的動(dòng)力系統(tǒng)的一些操作特性的真值表和圖表；和圖2c是以杠桿圖形式示出的圖2a的動(dòng)力系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖，圖la示出了動(dòng)力系統(tǒng)10，動(dòng)力系統(tǒng)10包括常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)和變矩器12、行 星變速器14和常規(guī)最終傳動(dòng)機(jī)構(gòu)16。發(fā)動(dòng)機(jī)12可以使用各種燃料來提供動(dòng)力以改進(jìn)具體 應(yīng)用的效率和燃料經(jīng)濟(jì)性。這種燃料可以包括例如汽油；柴油；乙醇；二甲醚等。行星變速器14包括與發(fā)動(dòng)機(jī)12連續(xù)地連接的輸入構(gòu)件17、行星齒輪裝置18和 與最終傳動(dòng)機(jī)構(gòu)16連續(xù)地連接的輸出構(gòu)件19。行星齒輪裝置18包括四個(gè)行星齒輪組20、 30,40 和 50。行星齒輪組20包括太陽(yáng)輪構(gòu)件22、齒圈構(gòu)件24和行星架組件構(gòu)件26。行星架組 件構(gòu)件26包括多個(gè)小齒輪27，所述小齒輪可旋轉(zhuǎn)地安裝在架構(gòu)件29上且以與太陽(yáng)輪構(gòu)件 22和齒圈構(gòu)件24兩者嚙合的關(guān)系設(shè)置。行星齒輪組30包括太陽(yáng)輪構(gòu)件32、齒圈構(gòu)件34和行星架組件構(gòu)件36。行星架組 件構(gòu)件36包括多個(gè)小齒輪37，所述小齒輪可旋轉(zhuǎn)地安裝在架構(gòu)件39上且以與太陽(yáng)輪構(gòu)件 32和齒圈構(gòu)件34兩者嚙合的關(guān)系設(shè)置。
行星齒輪組40包括太陽(yáng)輪構(gòu)件42、齒圈構(gòu)件44和行星架組件構(gòu)件46。行星架組 件構(gòu)件46包括多個(gè)小齒輪47，所述小齒輪安裝在架構(gòu)件49上且以與齒圈構(gòu)件44和太陽(yáng)輪 構(gòu)件42兩者嚙合的關(guān)系設(shè)置。行星齒輪組50包括太陽(yáng)輪構(gòu)件52、齒圈構(gòu)件54和行星架組件構(gòu)件56。行星架組 件構(gòu)件56包括多個(gè)小齒輪57，所述小齒輪安裝在架構(gòu)件59上且以與齒圈構(gòu)件54和太陽(yáng)輪 構(gòu)件52兩者嚙合的關(guān)系設(shè)置。行星齒輪裝置還包括六個(gè)扭矩傳遞裝置80、82、84、85、86和87。扭矩傳遞裝置80 和82是靜止式扭矩傳遞裝置，通常稱為制動(dòng)器或反作用離合器(reaction clutch)。扭矩 傳遞裝置84、85、86和87是旋轉(zhuǎn)式扭矩傳遞裝置，通常稱為離合器。輸入構(gòu)件17與行星齒輪組50的行星架組件構(gòu)件56連續(xù)地連接。輸出構(gòu)件19與 行星齒輪組40的行星架組件構(gòu)件46連續(xù)地連接。第一互連構(gòu)件70將行星齒輪組20的太陽(yáng)輪構(gòu)件22與行星齒輪組30的齒圈構(gòu)件 34連續(xù)地連接。第二互連構(gòu)件72將行星齒輪組30的太陽(yáng)輪構(gòu)件32與行星齒輪組40的太 陽(yáng)輪構(gòu)件42且與行星齒輪組50的齒圈構(gòu)件54連續(xù)地連接。第三互連構(gòu)件74將行星齒輪 組20的齒圈構(gòu)件24與行星齒輪組40的齒圈構(gòu)件44連續(xù)地連接。第一扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器80，將行星齒輪組20的行星架組件構(gòu)件26與變速 器殼體60選擇性地連接。第二扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器82，將行星齒輪組50的太陽(yáng)輪構(gòu) 件52與變速器殼體60選擇性地連接。第三扭矩傳遞裝置，例如離合器84，將行星齒輪組 20的行星架組件構(gòu)件26與經(jīng)由互連構(gòu)件72連接的行星齒輪組30的太陽(yáng)輪構(gòu)件32、行星 齒輪組40的太陽(yáng)輪構(gòu)件42和行星齒輪組50的齒圈構(gòu)件54選擇性地連接。第四扭矩傳遞 裝置，例如離合器85，將行星齒輪組30的行星架組件構(gòu)件36與行星齒輪組50的行星架組 件構(gòu)件56選擇性地連接。第五扭矩傳遞裝置，例如離合器86，將經(jīng)由互連構(gòu)件70連接的行 星齒輪組30的齒圈構(gòu)件34和行星齒輪組20的太陽(yáng)輪構(gòu)件22與行星齒輪組50的太陽(yáng)輪 構(gòu)件52選擇性地連接。第六扭矩傳遞裝置，例如離合器87，將行星齒輪組20的行星架組件 構(gòu)件26與行星齒輪組30的行星架組件構(gòu)件36選擇性地連接。如圖lb尤其是本文公開的真值表所示，所述扭矩傳遞裝置能以三個(gè)組合的形式 選擇性地接合，以提供十個(gè)前進(jìn)速度比和一個(gè)倒檔速度比，所有都帶有單個(gè)過渡順序換檔 且具有四個(gè)超速傳動(dòng)比。如上所述，扭矩傳遞裝置的接合排定表在圖lb中的真值表中示出。圖lb的圖表描 述在上述變速器中可得到的比級(jí)。例如，第一和第二前進(jìn)速度比之間的級(jí)比(st印ratio) 是1. 67，而倒檔速度比和第一前進(jìn)速度比之間的級(jí)比是-0. 83?，F(xiàn)在參考圖lc，以杠桿圖形式示出了圖la所示動(dòng)力系統(tǒng)10的實(shí)施例。杠桿圖是 機(jī)械裝置(如自動(dòng)變速器)的部件的示意圖。每個(gè)獨(dú)立的杠桿表示行星齒輪組，其中行星 齒輪的三個(gè)基本機(jī)械部件均由節(jié)點(diǎn)表示。因而，單個(gè)杠桿包含三個(gè)節(jié)點(diǎn)一個(gè)用于太陽(yáng)輪構(gòu) 件，一個(gè)用于行星齒輪行星架構(gòu)件，一個(gè)用于齒圈構(gòu)件。每個(gè)杠桿的節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)長(zhǎng)度可 以用于表示每個(gè)相應(yīng)齒輪組的齒圈-太陽(yáng)輪比。繼而，這些杠桿比用于改變變速器的傳動(dòng) 比以實(shí)現(xiàn)合適的比和比級(jí)數(shù)。各個(gè)行星齒輪組的節(jié)點(diǎn)之間的機(jī)械聯(lián)接件或互連件由細(xì)的水 平線表示，且扭矩傳遞裝置(例如離合器和制動(dòng)器)表示為交織的指形物。如果所述裝置 是制動(dòng)器，則一組指形物接地。杠桿圖的形式、目的和使用的進(jìn)一步闡述可見于Benford，Howard 禾口 Leising，Maurice 在 1981 年的 SAE Paper 810102 "The Lever Analogy :A New Tool in Transmission Analysis”，該論文作為參考全部引入。動(dòng)力系統(tǒng)10包括與發(fā)動(dòng)機(jī)12連續(xù)地連接的輸入構(gòu)件17 ；與最終傳動(dòng)機(jī)構(gòu)16連 續(xù)地連接的輸出構(gòu)件19 ；第一行星齒輪組20A，所述第一行星齒輪組20A具有三個(gè)節(jié)點(diǎn)第 一節(jié)點(diǎn)22A、第二節(jié)點(diǎn)26A和第三節(jié)點(diǎn)24A ；第二行星齒輪組30A，所述第二行星齒輪組30A 具有三個(gè)節(jié)點(diǎn)第一節(jié)點(diǎn)32A、第二節(jié)點(diǎn)36A和第三節(jié)點(diǎn)34A ；第三行星齒輪組40A，所述第 三行星齒輪組40A具有三個(gè)節(jié)點(diǎn)第一節(jié)點(diǎn)42A、第二節(jié)點(diǎn)46A和第三節(jié)點(diǎn)44A ；以及第四行 星齒輪組50A，所述第四行星齒輪組50A具有三個(gè)節(jié)點(diǎn)第一節(jié)點(diǎn)52A、第二節(jié)點(diǎn)56A和第三 節(jié)點(diǎn)54A。輸入構(gòu)件17與節(jié)點(diǎn)56A連續(xù)地連接。輸出構(gòu)件19與節(jié)點(diǎn)46A連續(xù)地連接。節(jié)點(diǎn)22k經(jīng)由互連構(gòu)件70與節(jié)點(diǎn)34A連續(xù)地連接。節(jié)點(diǎn)32A經(jīng)由互連構(gòu)件72與 節(jié)點(diǎn)42A和54A連續(xù)地連接。節(jié)點(diǎn)24A經(jīng)由互連構(gòu)件74與節(jié)點(diǎn)44A連續(xù)地連接。第一扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器80，將節(jié)點(diǎn)26A與變速器殼體60選擇性地連接。 第二扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器82，將節(jié)點(diǎn)52A與變速器殼體60選擇性地連接。第三扭矩 傳遞裝置，例如離合器84，將經(jīng)由互連構(gòu)件72連接的節(jié)點(diǎn)32A、42A和54A與節(jié)點(diǎn)26A選擇 性地連接。第四扭矩傳遞裝置，例如離合器85，將節(jié)點(diǎn)36A與節(jié)點(diǎn)56A選擇性地連接。第五 扭矩傳遞裝置，例如離合器86，將經(jīng)由互連構(gòu)件70連接的節(jié)點(diǎn)34A和22A與節(jié)點(diǎn)52A選擇 性地連接。第六扭矩傳遞裝置，例如離合器87，將節(jié)點(diǎn)26A與節(jié)點(diǎn)36A選擇性地連接。為了建立速度比，針對(duì)每個(gè)檔位狀態(tài)接合三個(gè)扭矩傳遞裝置。圖lb中每個(gè)相應(yīng)行 中的“X”表示接合的扭矩傳遞裝置。例如，為了建立倒檔，制動(dòng)器80和離合器84、85被接 合。制動(dòng)器80將節(jié)點(diǎn)26A與變速器殼體60接合。離合器84將經(jīng)由互連構(gòu)件72連接的節(jié) 點(diǎn)32A、42A和54A與節(jié)點(diǎn)26A接合。離合器85將節(jié)點(diǎn)36A與節(jié)點(diǎn)56A接合。類似地，通過 根據(jù)圖lb離合器接合的不同組合實(shí)現(xiàn)十個(gè)前進(jìn)比。動(dòng)力系統(tǒng)10和下文所述的動(dòng)力系統(tǒng)110可以與混合動(dòng)力車輛共用部件，且這種組 合可以“電荷消耗模式”操作。為了本發(fā)明的目的，“電荷消耗模式”是這樣的模式，其中車 輛主要由電動(dòng)馬達(dá)/發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力，使得在車輛到達(dá)其目的地時(shí)蓄電池被耗盡或幾乎耗 盡。換句話說，在電荷消耗模式期間，發(fā)動(dòng)機(jī)12僅僅操作至確保蓄電池在到達(dá)目的地之前 不被耗盡所需要的程度。常規(guī)混合動(dòng)力車輛以“電荷維持模式”操作，其中，如果蓄電池電 荷水平下降到預(yù)定水平(例如，25%)以下，那么發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)運(yùn)行以給蓄電池重新充電。因 而，通過以電荷消耗模式操作，混合動(dòng)力車輛能夠節(jié)省在常規(guī)混合動(dòng)力車輛中保持25%蓄 電池電荷水平要耗費(fèi)的燃料中的一些或全部。應(yīng)當(dāng)理解的是，如果在到達(dá)目的地之后蓄電 池能夠通過插入到電源而重新充電，那么混合動(dòng)力車輛動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)選僅以電荷消耗模式操 作。第二示例性實(shí)施例的描述圖2a示出了動(dòng)力系統(tǒng)110，動(dòng)力系統(tǒng)110包括常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)和變矩器12、行星變速 器114和常規(guī)最終傳動(dòng)機(jī)構(gòu)16。發(fā)動(dòng)機(jī)12可以使用各種燃料來提供動(dòng)力以改進(jìn)具體應(yīng)用 的效率和燃料經(jīng)濟(jì)性。這種燃料可以包括例如汽油；柴油；乙醇；二甲醚等。行星變速器114包括與發(fā)動(dòng)機(jī)12連續(xù)地連接的輸入構(gòu)件17、行星齒輪裝置118 和與最終傳動(dòng)機(jī)構(gòu)16連續(xù)地連接的輸出構(gòu)件19。行星齒輪裝置118包括四個(gè)行星齒輪組120、130、140 和 150。行星齒輪組120包括太陽(yáng)輪構(gòu)件122、齒圈構(gòu)件124和行星架組件構(gòu)件126。行星 架組件構(gòu)件126包括多個(gè)小齒輪127，所述小齒輪可旋轉(zhuǎn)地安裝在架構(gòu)件129上且以與太陽(yáng) 輪構(gòu)件122和齒圈構(gòu)件124兩者嚙合的關(guān)系設(shè)置。行星齒輪組130包括太陽(yáng)輪構(gòu)件132、齒圈構(gòu)件134和行星架組件構(gòu)件136。行星 架組件構(gòu)件136包括多個(gè)小齒輪137，所述小齒輪可旋轉(zhuǎn)地安裝在架構(gòu)件139上且以與太陽(yáng) 輪構(gòu)件132和齒圈構(gòu)件134兩者嚙合的關(guān)系設(shè)置。行星齒輪組140包括太陽(yáng)輪構(gòu)件142、齒圈構(gòu)件144和行星架組件構(gòu)件146。行星 架組件構(gòu)件146包括多個(gè)小齒輪147，所述小齒輪安裝在架構(gòu)件149上且以與齒圈構(gòu)件144 和太陽(yáng)輪構(gòu)件142兩者嚙合的關(guān)系設(shè)置。行星齒輪組150包括太陽(yáng)輪構(gòu)件152、齒圈構(gòu)件154和行星架組件構(gòu)件156。行星 架組件構(gòu)件156包括多個(gè)小齒輪157，所述小齒輪安裝在架構(gòu)件159上且以與齒圈構(gòu)件154 和太陽(yáng)輪構(gòu)件152兩者嚙合的關(guān)系設(shè)置。行星齒輪裝置還包括六個(gè)扭矩傳遞裝置180、182、184、185、186和187。扭矩傳遞 裝置180和182是靜止式扭矩傳遞裝置，通常稱為制動(dòng)器或反作用離合器。扭矩傳遞裝置 184、185、186和187是旋轉(zhuǎn)式扭矩傳遞裝置，通常稱為離合器。輸入構(gòu)件17與行星齒輪組150的行星架組件構(gòu)件156連續(xù)地連接。輸出構(gòu)件19 與行星齒輪組130的行星架組件構(gòu)件136連續(xù)地連接。第一互連構(gòu)件170將行星齒輪組120的行星架組件構(gòu)件126與行星齒輪組130的 行星架組件構(gòu)件136連續(xù)地連接。第二互連構(gòu)件172將行星齒輪組130的太陽(yáng)輪構(gòu)件132 與行星齒輪組140的行星架組件構(gòu)件146且與行星齒輪組150的齒圈構(gòu)件154連續(xù)地連接。 第三互連構(gòu)件174將行星齒輪組120的齒圈構(gòu)件124與行星齒輪組140的太陽(yáng)輪構(gòu)件142 連續(xù)地連接。第一扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器180，將行星齒輪組130的齒圈構(gòu)件134與變速器 殼體160選擇性地連接。第二扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器182，將行星齒輪組140的齒圈構(gòu) 件144與變速器殼體160選擇性地連接。第三扭矩傳遞裝置，例如離合器184，將經(jīng)由互連 構(gòu)件174連接的行星齒輪組120的齒圈構(gòu)件124和行星齒輪組140的太陽(yáng)輪構(gòu)件142與行 星齒輪組150的行星架組件構(gòu)件156選擇性地連接。第四扭矩傳遞裝置，例如離合器185， 將經(jīng)由互連構(gòu)件174連接的行星齒輪組120的齒圈構(gòu)件124和行星齒輪組140的太陽(yáng)輪構(gòu) 件142與行星齒輪組150的太陽(yáng)輪構(gòu)件152選擇性地連接。第五扭矩傳遞裝置，例如離合 器186，將行星齒輪組120的太陽(yáng)輪構(gòu)件122與行星齒輪組130的齒圈構(gòu)件134選擇性地連 接。第六扭矩傳遞裝置，例如離合器187，將行星齒輪組120的太陽(yáng)輪構(gòu)件122與行星齒輪 組150的太陽(yáng)輪構(gòu)件152選擇性地連接。如圖2b尤其是本文公開的真值表所示，所述扭矩傳遞裝置能以三個(gè)組合的形式 選擇性地接合，以提供十四個(gè)前進(jìn)速度比和一個(gè)倒檔速度比，所有都帶有單個(gè)過渡順序換 檔且具有五個(gè)超速傳動(dòng)比。如上所述，扭矩傳遞裝置的接合排定表在圖2b中的真值表中示出。圖2b的圖表 描述在上述變速器中可得到的比級(jí)。例如，第一和第二前進(jìn)速度比之間的級(jí)比是1.68，而倒 檔速度比和第一前進(jìn)速度比之間的級(jí)比是-0. 77。
現(xiàn)在參考圖2c，以杠桿圖形式示出了圖2a所示動(dòng)力系統(tǒng)110的實(shí)施例。動(dòng)力系統(tǒng) 110包括與發(fā)動(dòng)機(jī)12連續(xù)地連接的輸入構(gòu)件17 ；與最終傳動(dòng)機(jī)構(gòu)16連續(xù)地連接的輸出構(gòu) 件19 ；第一行星齒輪組120A，所述第一行星齒輪組120A具有三個(gè)節(jié)點(diǎn)第一節(jié)點(diǎn)122A、第 二節(jié)點(diǎn)126A和第三節(jié)點(diǎn)124A ；第二行星齒輪組130A，所述第二行星齒輪組130A具有三個(gè) 節(jié)點(diǎn)第一節(jié)點(diǎn)132A、第二節(jié)點(diǎn)136A和第三節(jié)點(diǎn)134A ；第三行星齒輪組140A，所述第三行 星齒輪組140A具有三個(gè)節(jié)點(diǎn)第一節(jié)點(diǎn)142A、第二節(jié)點(diǎn)146A和第三節(jié)點(diǎn)144A ；以及第四 行星齒輪組150A，所述第四行星齒輪組150A具有三個(gè)節(jié)點(diǎn)第一節(jié)點(diǎn)152A、第二節(jié)點(diǎn)156A 和第三節(jié)點(diǎn)154A。輸入構(gòu)件17與節(jié)點(diǎn)156A連續(xù)地連接。輸出構(gòu)件19與節(jié)點(diǎn)126A和136A連續(xù)地連接。節(jié)點(diǎn)126A經(jīng)由互連構(gòu)件170與節(jié)點(diǎn)136A連續(xù)地連接。節(jié)點(diǎn)132A經(jīng)由互連構(gòu)件 172與節(jié)點(diǎn)146A和154A連續(xù)地連接。節(jié)點(diǎn)124A經(jīng)由互連構(gòu)件174與節(jié)點(diǎn)142A連續(xù)地連接。第一扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器180，將節(jié)點(diǎn)134A與變速器殼體160選擇性地連 接。第二扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器182，將節(jié)點(diǎn)144A與變速器殼體160選擇性地連接。 第三扭矩傳遞裝置，例如離合器184，將經(jīng)由互連構(gòu)件174連接的節(jié)點(diǎn)124A和142A與節(jié)點(diǎn) 156A選擇性地連接。第四扭矩傳遞裝置，例如離合器185，將經(jīng)由互連構(gòu)件174連接的節(jié)點(diǎn) 124A和142A與節(jié)點(diǎn)152A選擇性地連接。第五扭矩傳遞裝置，例如離合器186，將節(jié)點(diǎn)122A 與節(jié)點(diǎn)134A選擇性地連接。第六扭矩傳遞裝置，例如離合器187，將節(jié)點(diǎn)122A與節(jié)點(diǎn)152A 選擇性地連接。為了建立速度比，針對(duì)每個(gè)檔位狀態(tài)接合三個(gè)扭矩傳遞裝置。圖2b中每個(gè)相應(yīng)行 中的“X”表示接合的扭矩傳遞裝置。例如，為了建立倒檔，制動(dòng)器180、182和離合器187被 接合。制動(dòng)器180將節(jié)點(diǎn)134A與變速器殼體160接合。制動(dòng)器182將節(jié)點(diǎn)144A與變速器 殼體160接合。離合器187將節(jié)點(diǎn)122A與節(jié)點(diǎn)152A接合。類似地，通過根據(jù)圖2b離合器 接合的不同組合實(shí)現(xiàn)十四個(gè)前進(jìn)比。雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式，但是本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員 將認(rèn)識(shí)到在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的用于實(shí)踐本發(fā)明的各種可選設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種多速變速器，包括輸入構(gòu)件；輸出構(gòu)件；第一、第二、第三和第四行星齒輪組，所述第一、第二、第三和第四行星齒輪組各具有第一、第二和第三構(gòu)件；第一互連構(gòu)件，所述第一互連構(gòu)件將所述第一行星齒輪組的所述第一或所述第二構(gòu)件與所述第二行星齒輪組的所述第二或所述第三構(gòu)件連續(xù)地連接；第二互連構(gòu)件，所述第二互連構(gòu)件將所述第二行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述第三行星齒輪組的所述第一或所述第二構(gòu)件且與所述第四行星齒輪組的所述第三構(gòu)件連續(xù)地連接；第三互連構(gòu)件，所述第三互連構(gòu)件將所述第一行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述第三行星齒輪組的所述第一或所述第三構(gòu)件連續(xù)地連接；和六個(gè)扭矩傳遞裝置，所述六個(gè)扭矩傳遞裝置以三個(gè)組合的形式接合，以在所述輸入構(gòu)件和所述輸出構(gòu)件之間產(chǎn)生至少十個(gè)前進(jìn)速度比和至少一個(gè)倒檔速度比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其中，所述六個(gè)扭矩傳遞裝置中的第一個(gè)將所述第 一行星齒輪組的所述第二構(gòu)件或所述第二行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與固定構(gòu)件選擇性 地連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變速器，其中，所述六個(gè)扭矩傳遞裝置中的第二個(gè)將所述第 四行星齒輪組的所述第一構(gòu)件或所述第三行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述固定構(gòu)件選 擇性地連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變速器，其中，所述六個(gè)扭矩傳遞裝置中的第三個(gè)將所述第 一行星齒輪組的所述第二或所述第三構(gòu)件與所述第二行星齒輪組的所述第一構(gòu)件或者與 所述第四行星齒輪組的所述第二構(gòu)件選擇性地連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變速器，其中，所述六個(gè)扭矩傳遞裝置中的第四個(gè)將所述第 四行星齒輪組的所述第一或所述第二構(gòu)件與所述第二行星齒輪組的所述第二構(gòu)件或者與 所述第一行星齒輪組的所述第一構(gòu)件選擇性地連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變速器，其中，所述六個(gè)扭矩傳遞裝置中的第五個(gè)將所述第 二行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述第一或所述第四行星齒輪組的所述第一構(gòu)件選擇性 地連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變速器，其中，所述六個(gè)扭矩傳遞裝置中的第六個(gè)將所述第 一行星齒輪組的所述第一或所述第二構(gòu)件與所述第二行星齒輪組的所述第二構(gòu)件或者與 所述第四行星齒輪組的所述第一構(gòu)件選擇性地連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變速器，其中，所述輸入構(gòu)件與所述第四行星齒輪組的所述 第二構(gòu)件連續(xù)地連接；所述輸出構(gòu)件與所述第一或所述第三行星齒輪組的所述第二構(gòu)件連 續(xù)地連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的變速器，其中，所述第一、第二、第三和第四行星齒輪組的所 述第一、第二和第三構(gòu)件分別包括太陽(yáng)輪構(gòu)件、行星架組件構(gòu)件和齒圈構(gòu)件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其中，所述輸入構(gòu)件與所述第四行星齒輪組的所述第二構(gòu)件連續(xù)地連接；所述輸出構(gòu)件與所述第三行星齒輪組的所述第二構(gòu)件連續(xù)地連接； 所述第一互連構(gòu)件將所述第一行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述第二行星齒輪組的 所述第三構(gòu)件連續(xù)地連接；所述第二互連構(gòu)件將所述第二行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述第三行星齒輪組的 所述第一構(gòu)件且與所述第四行星齒輪組的所述第三構(gòu)件連續(xù)地連接；所述第三互連構(gòu)件將所述第一行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述第三行星齒輪組的 所述第三構(gòu)件連續(xù)地連接；所述第一扭矩傳遞裝置將所述第一行星齒輪組的所述第二構(gòu)件與所述固定構(gòu)件選擇 性地連接；所述第二扭矩傳遞裝置將所述第四行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述固定構(gòu)件選擇 性地連接；所述第三扭矩傳遞裝置將所述第一行星齒輪組的所述第二構(gòu)件與所述第二行星齒輪 組的所述第一構(gòu)件選擇性地連接；所述第四扭矩傳遞裝置將所述第二行星齒輪組的所述第二構(gòu)件與所述第四行星齒輪 組的所述第二構(gòu)件選擇性地連接；所述第五扭矩傳遞裝置將所述第二行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述第四行星齒輪 組的所述第一構(gòu)件選擇性地連接；以及所述第六扭矩傳遞裝置將所述第一行星齒輪組的所述第二構(gòu)件與所述第二行星齒輪 組的所述第二構(gòu)件選擇性地連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及多速變速器。變速器具有能夠用于在動(dòng)力系統(tǒng)中提供至少十個(gè)前進(jìn)速度比和一個(gè)倒檔速度比的多個(gè)構(gòu)件。變速器包括四個(gè)行星齒輪組、六個(gè)扭矩傳遞裝置和三個(gè)固定互連件。動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)和變矩器以及輸出構(gòu)件，發(fā)動(dòng)機(jī)和變矩器連續(xù)地連接到行星齒輪構(gòu)件中的一個(gè)，輸出構(gòu)件與行星齒輪構(gòu)件中的另一個(gè)連續(xù)地連接。所述六個(gè)扭矩傳遞裝置提供各個(gè)齒輪構(gòu)件以及變速器殼體之間的互連，且以三個(gè)組合的形式操作，以建立至少十個(gè)前進(jìn)速度比和一個(gè)倒檔速度比。
文檔編號(hào)F16H3/66GK101876368SQ20101011972
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者A·W·菲利普斯, C·E·凱里, J·M·哈特, S·H·維特科普 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司