多級變速器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多級變速器。變速器齒輪傳動裝置，通過換檔元件中三者的選擇性接合的多種組合而建立至少九個前進傳動比和一個倒檔傳動比。在一個實施例中包括四個簡單行星齒輪組、三個離合器和三個制動器。在第二個實施例中包括四個簡單行星齒輪組、四個離合器和二個制動器。在第二個實施例中，離合器的三個和制動器的一個形成四換檔元件模塊。第三實施例包括兩個軸線轉(zhuǎn)換齒輪副、三個簡單行星齒輪組、五個離合器和一個制動器。
【專利說明】多級變速器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于機動車輛的自動變速器領(lǐng)域。更特別地，本公開屬于動力傳動系統(tǒng)中齒輪、離合器的設(shè)置以及它們之間的相互連接。
【背景技術(shù)】
[0002]很多車輛在寬范圍的車速(包括前進運動和倒車運動兩者)下使用。然而，某些類型的發(fā)動機只能在較窄的速度范圍內(nèi)高效運轉(zhuǎn)。所以，通常使用能在多個轉(zhuǎn)速比下高效傳輸動力的變速器。當(dāng)車輛處于低速時，變速器通常在高轉(zhuǎn)速比下運轉(zhuǎn)，使得發(fā)動機扭矩倍增以提高加速度。處于高車速時，使變速器以低轉(zhuǎn)速比運轉(zhuǎn)，以允許與安靜、燃料高效的巡航關(guān)聯(lián)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速。通常，變速器具有安裝到車輛結(jié)構(gòu)的殼體、通過發(fā)動機曲軸驅(qū)動的輸入軸以及通常經(jīng)由差速器總成驅(qū)動車輪的輸出軸，該差速器總成允許車輛轉(zhuǎn)彎時左車輪和右車輪的以稍微不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在第一實施例中，變速器包括四個齒輪傳動裝置、制動器、兩個離合器和四個中間軸，配置用于在輸入軸和輸出軸之間建立九個前進傳動比和一個倒檔傳動比。第一齒輪傳動裝置，配置用于在第一軸、輸入軸和第二軸之間施加固定的線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。例如，第一齒輪傳動裝置可以是簡單行星齒輪組，所述簡單行星齒輪組具有固定連接至第二軸的第一中心齒輪、固定連接至輸入軸的齒輪架以及固定連接至第一軸的環(huán)形齒輪第二齒輪傳動裝置在第一軸、第二軸和第三軸之間施加固定的線性轉(zhuǎn)速關(guān)系；例如，第二齒輪傳動裝置可以是簡單行星齒輪組，所述簡單行星齒輪組具有固定連接至第一軸的中心齒輪、固定連接至第二軸的行星齒輪架以及固定連接至第三軸的環(huán)形齒輪。第三齒輪傳動裝置在第四軸和第二軸之間選擇性地施加低速轉(zhuǎn)速(underdrive )關(guān)系。例如，第三齒輪傳動裝置可以是簡單行星齒輪組，所述簡單行星齒輪組具有通過制動器選擇性地保持不旋轉(zhuǎn)的中心齒輪、固定連接至第四軸的齒輪架以及固定連接至第二軸的環(huán)形齒輪?；蛘?，作為另一個示例，第三齒輪傳動裝置可以是簡單行星齒輪組，所述簡單行星齒輪組具有固定地保持不旋轉(zhuǎn)的中心齒輪、通過離合器選擇性地連接至第四軸的齒輪架以及固定地連接至第二軸的環(huán)形齒輪?；蛘咦鳛橛忠粋€示例，第三齒輪傳動裝置可以是簡單行星齒輪組，所述簡單行星齒輪組具有固定地保持不旋轉(zhuǎn)的中心齒輪、連接至第四軸的齒輪架以及通過離合器選擇性地連接至第二軸的環(huán)形齒輪。第四齒輪傳動裝置施加兩種選擇性的成比例的轉(zhuǎn)速關(guān)系。例如，第四齒輪傳動裝置可以是簡單行星齒輪組，所述簡單行星齒輪組具有固定連接至第三軸的中心齒輪、固定連接至輸出軸的齒輪架、被制動器選擇性地保持不旋轉(zhuǎn)的環(huán)形齒輪以及將輸出軸連接至第一軸的離合器。或者，作為另一個示例，第四齒輪傳動裝置包括選擇性地建立比例轉(zhuǎn)速關(guān)系的軸線轉(zhuǎn)換齒輪和離合器。
[0004]在第二實施例中，變速器包括四換檔元件模塊。制動器選擇地保持第一軸不旋轉(zhuǎn)。三個離合器選擇性地分別將第一軸連接至第二軸、第三軸和輸入軸。第一齒輪傳動裝置可固定地約束第三軸比第四軸旋轉(zhuǎn)的慢。第二齒輪傳動裝置在第二軸、第四軸、輸入軸和第五軸之間施加固定的線性轉(zhuǎn)速關(guān)系，并且第二齒輪傳動裝置在第六軸、第四軸和第五軸之間施加固定的線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。第三齒輪傳動裝置可i)選擇性地約束輸出軸以與第五軸的轉(zhuǎn)速成比例的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)以及ii)選擇性地約束輸出軸以與第六軸的轉(zhuǎn)速成比例的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
[0005]在另一實施例中，第四齒輪傳動裝置包括:連接至第三軸的第一軸線轉(zhuǎn)換齒輪；連接至輸出軸并且與第一軸線轉(zhuǎn)換齒輪連續(xù)嚙合接合的第二軸線轉(zhuǎn)換齒輪；連接至第一軸的第三軸線轉(zhuǎn)換齒輪；以及連接至輸出軸并且與第三軸線轉(zhuǎn)換齒輪連續(xù)嚙合接合的第四軸線轉(zhuǎn)換齒輪。
[0006]在另一實施例中，第四齒輪傳動裝置還包括配置用于選擇性地將第二軸線轉(zhuǎn)換齒輪連接至輸出軸的第四離合器。
[0007]在另一實施例中，第四齒輪傳動裝置還包括配置用于選擇性地將第三軸線轉(zhuǎn)換齒輪連接至第一軸的第五離合器。
[0008]在另一實施例中，變速器包括:第一軸、第二軸和第三軸；輸入軸；第一制動器配置用于選擇性地保持第一軸不旋轉(zhuǎn)；第一離合器配置用于選擇性地將第一軸連接至輸入軸；第二離合器配置用于選擇性地將第一軸連接至第二軸；以及第三離合器配置用于選擇性地將第一軸連接至第三軸。
[0009]在另一實施例中，變速器包括:第四軸；以及第一齒輪傳動裝置配置用于固定地約束第三軸比第四軸旋轉(zhuǎn)得慢并以與第四軸相同的方向旋轉(zhuǎn)。
[0010]在另一實施例中，變速器還包括:第五軸；以及第二齒輪傳動裝置配置用于在第二軸、第四軸、輸入軸和第五軸之間固定地施加線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。
[0011]在另一實施例中，變速器包括:第六軸；以及其中，第二齒輪傳動裝置配置用于在第六軸、第四軸和第五軸之間固定地施加線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。
[0012]在另一實施例中，第二軸和第六軸被約束成一致地旋轉(zhuǎn)。
[0013]在另一實施例中，變速器還包括:輸出軸；以及第三齒輪傳動裝置配置用于i)選擇性地約束輸出軸以與第五軸的轉(zhuǎn)速成比例的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以及ii)選擇性地約束輸出軸以與第六軸的轉(zhuǎn)速成比例的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
[0014]在另一實施例中，換檔元件模塊包括:適應(yīng)于繞支撐件旋轉(zhuǎn)的殼體；以及第一、第二、第三和第四離合器組件，每一個離合器組件包括兩個離合器盤交錯組，每一個離合器組件的一組離合器盤被花鍵連接至殼體以與殼體一致地旋轉(zhuǎn)，并且每個離合器組件的另一組離合器盤均相對于殼體自由地旋轉(zhuǎn)。
[0015]在另一實施例中，所述殼體限定(i)第一腔室、第二腔室和第三腔室以及(ii)位于殼體中的用于將增壓流體引入第一腔室、第二腔室和第三腔室的通道。
[0016]在另一實施例中，換檔元件模塊還包括:第一活塞，配置用于在殼體中的第一腔室中軸向地滑動；第二活塞，配置用于在殼體中的第二腔室中軸向地滑動；以及第三活塞，配置用于在殼體中的第三腔室中軸向地滑動。
[0017]在另一實施例中，換檔元件模塊還包括適于固定地安裝到車輛的支撐件，所述支撐件限定有用于將增壓流體引入殼體中的通道中的通道。
【專利附圖】

【附圖說明】[0018]圖1是第一變速器齒輪傳動裝置的示意圖。
[0019]圖2是第二變速器齒輪傳動裝置的示意圖。
[0020]圖3是第三變速器齒輪傳動裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]本說明書描述了本發(fā)明的實施例。然而，應(yīng)理解公開的實施例僅為示例，其可以多種替代形式實施。附圖無需按比例繪制；可放大或縮小一些特征以顯示特定部件的細(xì)節(jié)。所以，此處所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限定，而僅為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式實施本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)理解，參考任一【專利附圖】

【附圖說明】和描述的多個特征可與一個或多個其它附圖中說明的特征組合以形成未明確說明或描述的實施例。所示出的特征組合提供用于典型應(yīng)用的代表實施例。然而，與本公開的教導(dǎo)一致的特征的多種組合和變型可希望用于特定應(yīng)用或?qū)嵤?br> [0022]齒輪傳動裝置是配置用于在旋轉(zhuǎn)元件之間施加指定的轉(zhuǎn)速關(guān)系的旋轉(zhuǎn)元件和換檔元件的集合。無論換檔元件的狀態(tài)如何，施加一些轉(zhuǎn)速關(guān)系(稱為固定的轉(zhuǎn)速關(guān)系)。僅當(dāng)特定的換檔元件完全接合時施加其它的轉(zhuǎn)速關(guān)系(稱為選擇性轉(zhuǎn)速關(guān)系)。i)當(dāng)一組中的第一個和最后一個旋轉(zhuǎn)元件約束成具有最極端的轉(zhuǎn)速時，?)當(dāng)每個剩余旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)速約束成第一個和最后一個旋轉(zhuǎn)元件的加權(quán)平均時，線性轉(zhuǎn)速關(guān)系存在旋轉(zhuǎn)元件的順序列表(ordered list)中，并且iii)當(dāng)旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)速不同時，按照順序列表約束(增加或減小)轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)元件的轉(zhuǎn)速在元件朝一個方向旋轉(zhuǎn)時為正而在元件朝相反的方向旋轉(zhuǎn)時為負(fù)。離散傳動比變速器具有在輸入軸和輸出軸之間選擇性施加多個傳動比的齒輪傳動裝置。
[0023]如果一組旋轉(zhuǎn)元件被約束以在所有工況中作為整體而旋轉(zhuǎn)，則這組旋轉(zhuǎn)元件彼此固定連接?？赏ㄟ^花鍵連接、焊接、壓裝、與普通固體機加工或其它方式固定連接旋轉(zhuǎn)元件?？梢猿霈F(xiàn)固定連接的元件之間轉(zhuǎn)動角位移的輕微變化，比如由于沖擊或軸柔量(shaftcompliance)導(dǎo)致的位移。彼此完全固定連接的一個或多個旋轉(zhuǎn)元件可以稱為軸。相反，兩個旋轉(zhuǎn)元件通過換檔元件選擇性地連接，只要在換檔元件完全接合時換檔元件約束該兩個旋轉(zhuǎn)元件作為整體而旋轉(zhuǎn)并且在至少一些其它工況中它們可自由地以不同的轉(zhuǎn)速自由旋轉(zhuǎn)。如果兩個元件是固定連接或者選擇性連接，則它們連接在一起。
[0024]通過選擇性連接旋轉(zhuǎn)元件至殼體而保持旋轉(zhuǎn)元件不旋轉(zhuǎn)的換檔元件稱為制動器。選擇性地將兩個或多個旋轉(zhuǎn)元件彼此連接的換檔元件稱為離合器。換檔元件可以是主動控制的裝置(比如液壓或電動驅(qū)動的離合器或制動器)或者可以是被動裝置(比如單向離合器或制動器)。如果兩個旋轉(zhuǎn)元件是固定連接或者選擇性連接，則它們連接在一起。
[0025]圖1示意性地說明了示例變速器。變速器利用四個簡單行星齒輪組20、30、40和50。行星齒輪架22繞中心軸線旋轉(zhuǎn)并支撐一組行星齒輪24使得行星齒輪相對于行星齒輪架旋轉(zhuǎn)。行星齒輪的外齒與中心齒輪26的外齒和環(huán)形齒輪28的內(nèi)齒嚙合。中心齒輪和環(huán)形齒輪被支撐以與齒輪架繞相同的軸線旋轉(zhuǎn)。類似地構(gòu)建齒輪組30、40和50。
[0026]簡單行星齒輪組是在中心齒輪、行星齒輪架和環(huán)形齒輪之間施加固定的線性轉(zhuǎn)速關(guān)系的齒輪傳動裝置的一種類型。其它已知類型的齒輪傳動裝置也在三個旋轉(zhuǎn)元件之間施加固定的線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。例如，雙小齒輪行星齒輪組在中心齒輪、環(huán)形齒輪和行星齒輪架之間施加固定的線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。[0027]表1列出了用于每個行星齒輪組的建議的齒數(shù)比。
[0028]表1
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種變速器，包含: 第一軸、第二軸、第三軸和第四軸； 輸入軸； 輸出軸； 第一齒輪傳動裝置，配置用于在第一軸、輸入軸和二軸之間固定施加線性轉(zhuǎn)速關(guān)系； 第二齒輪傳動裝置，配置用于在第一軸、第二軸和第三軸之間固定施加線性轉(zhuǎn)速關(guān)系; 第三齒輪傳動裝置，配置用于選擇性約束所述第四軸比所述第二軸旋轉(zhuǎn)得慢且以與第二軸相同的方向旋轉(zhuǎn)； 第四齒輪傳動裝置，配置用于i)選擇性地約束輸出軸以與第一軸的轉(zhuǎn)速成比例的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，以及ii)選擇性地約束輸出軸以與第三軸的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)； 第一制動器，配置用于選擇性保持所述第四軸不旋轉(zhuǎn)；以及 第一離合器，配置用于選擇連接所述第四軸和所述輸入軸。
2.如權(quán)利要求1所述的變速器，其中、第一齒輪傳動裝置包括: 第一簡單行星齒輪組，所述第一簡單行星齒輪組具有固定連接至第二軸的第一中心齒輪、固定連接至第一軸的第一環(huán)形齒輪、固定連接至輸入軸的第一行星齒輪架以及被支撐以在第一行星齒輪架上旋轉(zhuǎn)并且與第一中心齒輪和第一環(huán)形齒輪連續(xù)嚙合接合的至少一個行星齒輪。
3.如權(quán)利要求1所述的變速器，所述變速器還包括:第二離合器配置用于選擇性地將第三軸連接至第四軸。
4.如權(quán)利要求3所述的變速器，其中，第二齒輪傳動裝置包括: 第二簡單行星齒輪組，所述第二簡單行星齒輪組具有固定連接至第一軸的第二中心齒輪、固定連接至第三軸的第二環(huán)形齒輪、固定連接至第二軸的第二行星齒輪架以及被支撐以在第二行星齒輪架上旋轉(zhuǎn)并與第二中心齒輪和第二環(huán)形齒輪連續(xù)嚙合接合的至少一個行星齒輪。
5.如權(quán)利要求1所述的變速器，所述變速器還包括:第二離合器配置用于選擇性地將第五軸連接至第四軸，并且其中第二齒輪傳動裝置進一步配置為在第一軸、第二軸和第五軸之間固定地施加線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。
6.如權(quán)利要求5所述的變速器，其中，第二齒輪傳動裝置包括: 第二簡單行星齒輪組，所述第二簡單行星齒輪組具有固定連接至第一軸的第二中心齒輪、固定連接至第三軸的第二環(huán)形齒輪、固定連接至第五軸的第五環(huán)形齒輪、固定連接至第二軸的第二行星齒輪架以及被支撐以在第二行星齒輪架上旋轉(zhuǎn)并與第二中心齒輪、第二環(huán)形齒輪和第五環(huán)形齒輪連續(xù)嚙合接合的至少一個行星齒輪。
7.如權(quán)利要求1所述的變速器，其中，第三齒輪傳動裝置包括: 第三簡單行星齒輪組，所述第三簡單行星齒輪組具有第三中心齒輪、固定連接至第二軸的第三環(huán)形齒輪、固定連接至第四軸的第三行星齒輪架以及被支撐以在第三行星齒輪架上旋轉(zhuǎn)并與第三中心齒輪和第三環(huán)形齒輪連續(xù)嚙合接合的至少一個行星齒輪；以及第二制動器，配置用于選擇性保持所述第三中心齒輪不旋轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求1所述的變速器，其中，第三齒輪傳動裝置包括:第三簡單行星齒輪組，所述第三簡單行星齒輪組具有固定地保持不旋轉(zhuǎn)的第三中心齒輪、固定連接至第二軸的第三環(huán)形齒輪、第三行星齒輪架以及被支撐以在第三行星齒輪架上旋轉(zhuǎn)并與第三中心齒輪和第三環(huán)形齒輪連續(xù)嚙合接合的至少一個行星齒輪；以及第三離合器，配置用于選擇性地將第四軸連接至第三行星齒輪架。
9.如權(quán)利要求1所述的變速器，其中，第三齒輪傳動裝置包括: 第三簡單行星齒輪組，所述第三簡單行星齒輪組具有固定保持不旋轉(zhuǎn)的第三中心齒輪、第三環(huán)形齒輪、固定連接至第四軸的第三行星齒輪架以及被支撐以在第三行星齒輪架上旋轉(zhuǎn)并與第三中心齒輪和第三環(huán)形齒輪連續(xù)嚙合接合的至少一個行星齒輪；以及第三離合器，配置用于選擇性地將第二軸連接至第三環(huán)形齒輪。
10.如權(quán)利要求1所述的變速器，其中，第四齒輪傳動裝置包括: 第四簡單行星齒輪組，所述第四簡單行星齒輪組具有固定連接至第三軸的第四中心齒輪、固定連接至輸出軸的第四行星齒輪架以及被支撐以在第四行星齒輪架上旋轉(zhuǎn)并與第四中心齒輪和第四環(huán)形齒輪連續(xù)嚙合接合的至少一個行星齒輪； 第四離合器，配置用于選擇性地將第一軸連接至輸出軸；以及 第三制動器，配置用 于選擇性地保持第四環(huán)形齒輪不旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號】F16H3/00GK104033543SQ201410069485
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月7日
【發(fā)明者】羅伯特·斯科特·利普爾特, 雷德·阿蘭·鮑德溫 申請人:福特全球技術(shù)公司