具有四個行星齒輪組的階梯傳動比自動變速器的制造方法
【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。更具體地講，本公開涉及在動力傳動系統(tǒng)中齒輪、離合器以及它們之間的相互連接的布置。
【背景技術(shù)】
[0002]很多車輛在寬范圍的車速(包括向前和向后運動兩者)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)有效地運轉(zhuǎn)。所以，能夠以多個傳動比(speed rat1)有效地傳遞動力的變速器被頻繁地使用。當車輛處于較低車速時，變速器通常以高傳動比運轉(zhuǎn)，從而變速器使發(fā)動機扭矩倍增，用于改善加速。在較高車速時，以低傳動比運轉(zhuǎn)的變速器允許發(fā)動機轉(zhuǎn)速在更安靜、燃料更高效的巡航轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)。通常，變速器具有安裝至車輛結(jié)構(gòu)的殼體、通過發(fā)動機曲軸經(jīng)由離合器或變矩器驅(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，在車輛轉(zhuǎn)彎時，差速器總成允許左車輪和右車輪以稍微不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
[0003]自動變速器(也稱為自動變速箱)是能夠隨著車輛運動而自動改變齒輪比(gearrat1)、使駕駛員從不得不手動換檔中解脫的一類機動車變速器。大多數(shù)自動變速器具有設(shè)定的一組檔位范圍或者階梯傳動比(step-rat1)。通常通過變速器內(nèi)不同的換檔元件將復(fù)合行星齒輪組(compound epicyclic planetary-gearset)的不同齒輪元件結(jié)合在一起以提供該階梯傳動比?？梢酝ㄟ^由閥體控制的液壓伺服器來驅(qū)動換檔元件。液壓流體或自動變速器流體可以用于驅(qū)動和接合換檔元件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本公開的一方面涉及一種具有四個行星齒輪組的變速器，每個行星齒輪組具有包括中心齒輪、齒輪架和環(huán)形齒輪的齒輪元件。在該變速器中，第一行星齒輪組中心齒輪固定地結(jié)合到基礎(chǔ)，第一行星齒輪組齒輪架固定地結(jié)合到第二行星齒輪組環(huán)形齒輪。第一換檔元件選擇性地將第二行星齒輪組齒輪架結(jié)合到基礎(chǔ)。第二換檔元件選擇性地將第一行星齒輪組環(huán)形齒輪結(jié)合到第三行星齒輪組齒輪元件中的一個齒輪元件。輸入固定地結(jié)合到第二行星齒輪組中心齒輪并結(jié)合到第四行星齒輪組齒輪元件中的一個齒輪元件。輸出固定地結(jié)合到第三行星齒輪組齒輪元件中的另一齒輪元件。
[0005]變速器的第二換檔元件可選擇性地將第一行星齒輪組環(huán)形齒輪結(jié)合到第三行星齒輪組中心齒輪。第二換檔元件也可選擇性地將第一行星齒輪組環(huán)形齒輪結(jié)合到第四行星齒輪組中心齒輪。輸入可固定地結(jié)合到第四行星齒輪組齒輪架。輸出可固定地結(jié)合到第三行星齒輪組齒輪架。
[0006]變速器的第三換檔元件可選擇性地使第二行星齒輪組齒輪元件中的兩個齒輪元件結(jié)合。第三換檔元件可選擇性地將第二行星齒輪組齒輪架結(jié)合到第二行星齒輪組中心齒輪。第四換檔元件可選擇性地將第二行星齒輪組齒輪架結(jié)合到第三行星齒輪組中心齒輪?；蛘呖商鎿Q地，第四換檔元件也可選擇性地將第二行星齒輪組齒輪架結(jié)合到第四行星齒輪組中心齒輪。
[0007]變速器的第五換檔元件可選擇性地將第三行星齒輪組齒輪元件中的又一齒輪元件結(jié)合到基礎(chǔ)。第五換檔元件可選擇性地將第三行星齒輪組環(huán)形齒輪結(jié)合到基礎(chǔ)。第六換檔元件可選擇性地將第四行星齒輪組齒輪元件中的另一齒輪元件結(jié)合到輸出。第六換檔元件可選擇性地將第四行星齒輪組環(huán)形齒輪結(jié)合到輸出。
[0008]本公開的另一方面涉及一種具有第一行星齒輪組、第二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四行星齒輪組的變速器。第一行星齒輪組具有固定地結(jié)合到基礎(chǔ)的第一端部齒輪、第二端部齒輪和第一內(nèi)部齒輪。第二行星齒輪組具有固定地結(jié)合到輸入的第三端部齒輪、固定地結(jié)合到第一內(nèi)部齒輪的第四端部齒輪以及第二內(nèi)部齒輪。第三行星齒輪組具有固定地結(jié)合到輸出的第三內(nèi)部齒輪。第四行星齒輪組具有固定地結(jié)合到輸入的第四內(nèi)部齒輪。
[0009]變速器的第一換檔元件可選擇性地將第二內(nèi)部齒輪結(jié)合到基礎(chǔ)。第二換檔元件可選擇性地將第二端部齒輪結(jié)合到第三行星齒輪組的第五端部齒輪。第三換檔元件可使第三端部齒輪、第四端部齒輪和第二內(nèi)部齒輪中的兩個選擇性地結(jié)合。第三換檔元件可選擇性地將第三端部齒輪結(jié)合到第二內(nèi)部齒輪。
[0010]變速器的第四換檔元件可選擇性地將第二內(nèi)部齒輪結(jié)合到第五端部齒輪。第五換檔元件可選擇性地將第三行星齒輪組的第六端部齒輪結(jié)合到基礎(chǔ)。第四行星齒輪組的第七端部齒輪可固定地結(jié)合到第五端部齒輪。
[0011]變速器的第六換檔元件可選擇性地將第四行星齒輪組的第八端部齒輪結(jié)合到輸出。第一換檔元件、第二換檔元件、第三換檔元件、第四換檔元件、第五換檔元件和第六換檔元件可按照三者組合的方式接合，以提供九個前進檔和一個倒檔。
[0012]下面，將參照附圖更詳細地解釋本公開的上述方面和其他方面。
【附圖說明】
[0013]圖1是第一變速器的不意圖。
[0014]圖2是用于圖1中的變速器的離合器圖表。
[0015]圖3是第二變速器的示意圖。
[0016]圖4是第二變速器的不意圖。
[0017]圖5是第四變速器的示意圖。
【具體實施方式】
[0018]參照附圖公開了示出的實施例。然而，應(yīng)理解的是，公開的實施例僅僅意味著可以以各種和可替代形式實施的示例。附圖不一定按比例繪制并且可以放大或縮小一些特征以示出特定部件的細節(jié)。公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細節(jié)不應(yīng)解釋為限定，而是作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域中技術(shù)人員如何實施所公開的原理的代表性基礎(chǔ)。
[0019]圖1不出了第一變速器10的不意圖。變速器的不意圖也可被稱為符號不圖(stickdiagram)并且符號示圖中的線可以代表由齒輪元件、與齒輪元件關(guān)聯(lián)的軸以及所述軸與其它軸、齒輪元件或變速器殼體的互相連接組成的齒輪傳動裝置。軸可以是用于傳遞(或保持)關(guān)聯(lián)的齒輪元件向另一位置的運動或者用于響應(yīng)于該軸接收到來自另一位置的運動(或不運動)而使關(guān)聯(lián)的齒輪元件運動(或保持)的任何物體。
[0020]齒輪傳動裝置是配置用于在齒輪元件之間施加特定轉(zhuǎn)速關(guān)系的嚙合齒輪元件的集合?？梢酝ㄟ^各個齒輪元件的齒數(shù)確定齒輪元件之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系。在下述條件下，順序列表(ordered list)的齒輪元件之間存在線性轉(zhuǎn)速關(guān)系(linear speed relat1nship，LSR):i)當一組中的第一個齒輪元件和最后一個齒輪元件約束成具有最極端的轉(zhuǎn)速時，?)當剩余齒輪元件的轉(zhuǎn)速中被各自約束成第一個齒輪元件和最后一個齒輪元件的加權(quán)平均時，以及iii)當齒輪元件的轉(zhuǎn)速不同時，按照所列順序約束(增加或減小)這些轉(zhuǎn)速。離散傳動比或階梯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離散傳動比的齒輪傳動裝置。
[0021 ] 齒輪傳動裝置可以是行星齒輪組，該行星齒輪組具有至少一個行星齒輪設(shè)置在中心齒輪和環(huán)形齒輪之間的齒輪元件。在簡單行星齒輪組中，行星齒輪的齒與中心齒輪和環(huán)形齒輪的齒同時都嚙合。行星齒輪與稱為齒輪架的軸相關(guān)聯(lián)。簡單行星齒輪組是在中心齒輪、齒輪架和環(huán)形齒輪之間施加LSR的齒輪傳動裝置類型。LSR的順序是從中心齒輪到齒輪架到環(huán)形齒輪，或者反之亦然，因此關(guān)聯(lián)的軸遵循該線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。如果與中心齒輪關(guān)聯(lián)的軸保持不旋轉(zhuǎn)(制動)，那么與環(huán)形齒輪關(guān)聯(lián)的軸的轉(zhuǎn)速將高于齒輪架的轉(zhuǎn)速。類似地，如果與環(huán)形齒輪關(guān)聯(lián)的軸制動，那么與中心齒輪關(guān)聯(lián)的軸的轉(zhuǎn)速將高于齒輪架的轉(zhuǎn)速。
[0022]雖然雙小齒輪行星齒輪組也在中心齒輪、齒輪架和環(huán)形齒輪之間施加LSR，但是與簡單行星齒輪組的順序不同。在雙小齒輪行星齒輪組中，齒輪架與設(shè)置在中心齒輪和環(huán)形齒輪之間的至少一對行星齒輪相關(guān)聯(lián)。第一行星齒輪的齒與中心齒輪的齒嚙合(與環(huán)形齒輪不接觸)、第二行星齒輪的齒與環(huán)形齒輪的齒嚙合(與中心齒輪不接觸)并且兩個行星齒輪的齒彼此嚙合。雙小齒輪行星齒輪組中LSR的順序是從中心齒輪到環(huán)形齒輪到齒輪架。因此，如果與中心齒輪關(guān)聯(lián)的軸被制動，那么齒輪架的轉(zhuǎn)速將高于與環(huán)形齒輪關(guān)聯(lián)的軸的轉(zhuǎn)速。如果齒輪架被制動，那么與中心齒輪關(guān)聯(lián)的軸的轉(zhuǎn)速將高于環(huán)形齒輪的轉(zhuǎn)速。
[0023]遵循這樣的關(guān)系，通過將軸從環(huán)形齒輪交換至齒輪架(這可能還需要改變各個齒輪元件的齒數(shù)以保持相同的轉(zhuǎn)速關(guān)系)可由雙小齒輪行星齒輪組代替簡單行星齒輪組。換句話說，可通過切換簡單行星齒輪組和雙小齒輪行星齒輪組而“完全調(diào)整(turnedinside-out)”齒輪傳動裝置的線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。該可互換性使得極端轉(zhuǎn)速齒輪元件(彼此比較中最快或最慢的)可稱為端部齒輪，而經(jīng)歷極端轉(zhuǎn)速齒輪元件轉(zhuǎn)速內(nèi)的轉(zhuǎn)速的齒輪元件可被稱為內(nèi)部齒輪。在簡單行星齒輪組的情況下，中心齒輪和環(huán)形齒輪可以是端部齒輪而齒輪架可以是內(nèi)部齒輪，而在雙小齒輪的齒輪傳動裝置中，中心齒輪和齒輪架可以是端部齒輪而環(huán)形齒輪可以是內(nèi)部齒輪。
[0024]如果一組齒輪元件在所有工況中被約束作為整體而旋轉(zhuǎn)，則這組齒輪元件彼此固定地結(jié)合。多個齒輪元件將與相同的軸關(guān)聯(lián)，或者認為一個軸將與多個齒輪元件關(guān)聯(lián)?？赏ㄟ^花鍵連接、焊接、壓裝、由同一固體加工或其它方式固定地結(jié)合齒輪元件。固定結(jié)合的齒輪元件之間可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)動角位移的輕微變化，諸如由于沖擊或軸柔量(shaft compliance)導(dǎo)致的位移。固定地結(jié)合到變速器殼體的單個齒輪元件被約束使得它不能旋轉(zhuǎn)，并且變速器殼體可被稱為基礎(chǔ)(ground)。
[0025]只要換檔元件完全接合，當換檔元件約束齒輪元件或軸作為整體旋轉(zhuǎn)(或不旋轉(zhuǎn))時，齒輪元件或軸就可通過換檔元件選擇性結(jié)合到另一個齒輪元件、軸或變速器殼體。換檔元件也可被稱為離合器。在選擇性使兩個齒輪元件結(jié)合的情況下，當離合器沒有完全接合時它們以不同的轉(zhuǎn)速自由旋轉(zhuǎn)?？梢哉J為無論離合器接合狀態(tài)怎樣，這兩個齒輪元件都與兩個不同的軸相關(guān)聯(lián)。通過將齒輪元件或軸選擇性地結(jié)合到不旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)(諸如變速器殼體)而保持它們不旋轉(zhuǎn)的離合器稱為制動器。不旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)(諸如變速器殼體)可被稱為基礎(chǔ)。離合器可以是主動控制裝置(諸如液壓或電動致動的離合器或制動器)或者它們可以是被動裝置(諸如單向離合器或制動器)。
[0026]第一變速器10具有第一