专利名称：多速变速器的制作方法
技术领域：
本申请涉及具有多个行星齿轮组和多个转矩传递设备的多速变速 器，且更特定地涉及具有八个或更多的速度、四个4亍星齿轮组和多个 转矩传递设备的变速器。
背景技术：
在此部分中的陈述仅提供了涉及本披露的背景信息且可以或可以 不组成现有技术。
典型的多速变速器使用了摩擦离合器、行星齿轮设备和固定的互 连件的组合，以实现多个传动比。行星齿轮组的个数和物理布置一般 地由包装、成本和希望的速比规定。
虽然目前的变速器实现了它们的意图中的用途，^f旦对具有改进的 性能的新的改进的变速器构造的需求，特别是从效率、响应性与平滑 性和改进的包装(主要是降低尺寸和重量)的角度的需求基本上是恒 定的。因此，存在对于改进的、有成本效益的、紧凑的多速变速器的
需求o
发明内容
提供了具有输入构件、输出构件、四个行星齿轮组、多个联接构 件和多个转矩传递设备的变速器。行星齿轮组的每个包括第一构件、 第二构件和第三构件。转矩传递设备例如可以包括离合器。
本发明的变速器的一个实施例包括输入构件，输出构件，第一行 星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组，它 们每个具有第一构件、第二构件和第三构件。第一互连构件将第一行 星齿轮组的第三构件与静止元件连续地相互连接。第二互连构件将第 二行星齿轮组的第 一构件与静止元件连续地相互连接。第三互连构件 将第四行星齿轮组的第 一构件与第二行星齿轮组的第二构件连续地相 互连接。第四互连构件将第三行星齿轮组的第三构件与第二行星齿轮组的第二构件连续地相互连接。五个转矩传递机构选择地可接合以将 第一构件、第二构件和第三构件的一个与第一构件、第二构件和第三 构件的另一个相互连4妻。转矩传递才几构以至少三个的组合选择地可接 合，以在输入构件和输出构件之间建立至少八个前进速比和至少一个 后退速比。
在本发明的实施例的另 一 个方面中，五个转矩传递机构的第 一 个 选择地可接合以将第一行星齿轮组的第二构件与第四行星齿轮组的第 二构件相互连接。
在本发明的实施例的再另 一个方面中，五个转矩传递机构的第二 个选择地可接合以将第四行星齿轮组的第二构件与第二行星齿轮组的 第三构件相互连接。
在本发明的实施例的再另 一 个方面中，五个转矩传递机构的第三 个选择地可接合以将第四行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的 第二构件相互连接。
在本发明的实施例的再另 一个方面中，五个转矩传递机构的第四 个选择地可接合以将第四行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的 第一构件相互连接。
在本发明的实施例的再另 一 个方面中，五个转矩传递机构的第五 个选择地可接合以将第一行星齿轮组的第一构件与第三行星齿轮组的 第一构件相互连接。
在本发明的实施例的再另 一 个方面中，转矩传递机构是离合器。
在本发明的实施例的再另一个方面中，第一构件是太阳轮，第二 构件是行星架构件且第三构件是齿圈。
在本发明的实施例的再另 一 个方面中，输入构件与第三行星齿轮 组的第二构件连续地相互连接，且输出构件与第 一行星齿轮组的第二 构件连续地相互连接。
本发明的变速器的另一个实施例包括输入构件，输出构件，第一 行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组， 它们每个具有第一构件、第二构件和第三构件，其中输入构件与第三 行星齿轮组的第二构件连续地相互连接，且输出构件与第一行星齿轮 组的第二构件连续地相互连接。第一互连构件将第一行星齿轮组的第 三构件与静止元件连续地相互连接。第二互连构件将第二行星齿轮组的第一构件与静止元件连续地相互连接。第三互连构件将第四行星齿 轮组的第 一构件与第二行星齿轮组的第二构件连续地相互连接。第四 互连构件将第三行星齿轮组的第三构件与第二行星齿轮组的第二构件 连续地相互连接。第一转矩传递机构选择地可接合以将第一行星齿轮 组的第二构件与第四行星齿轮组的第二构件相互连接。第二转矩传递 机构选择地可接合以将第四行星齿轮组的第二构件与第二行星齿轮组 的第三构件相互连接。第三转矩传递机构选择地可接合以将第四行星 齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的第二构件相互连接。第四转矩 传递机构选择地可接合以将第四行星齿轮组的第三构件与第三行星齿 轮组的第一构件相互连接。第五转矩传递机构选择地可接合以将第一 行星齿轮组的第 一构件与第三行星齿轮组的第 一构件相互连接。转矩 传递才几构以至少三个的组合选择地可接合，以在l俞入构件和输出构件 之间建立至少/\个前进速比和至少 一个后退速比。
在本发明的实施例的一个方面中，转矩传递机构是离合器。 在本发明的实施例的另一个方面中，第一构件是太阳轮，第二构 件是行星架构件且第三构件是齿圏。
本发明的变速器的另一个实施例包括输入构件，输出构件，第一 行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组， 它们每个具有太阳轮构件、行星架构件和齿圏构件，其中输入构件与 第三行星齿轮组的行星架构件连续地相互连接，且输出构件与第 一行 星齿轮组的行星架构件连续地相互连接。第一互连构件将第一行星齿 轮组的齿圈构件与静止元件连续地相互连接。第二互连构件将第二行 星齿轮组的太阳轮构件与静止元件连续地相互连接。第三互连构件将 第四行星齿轮组的太阳轮构件与笫二行星齿轮组的行星架构件连续地 相互连接。第四互连构件将第三行星齿轮组的齿圈构件与第二行星齿 轮组的行星架构件连续地相互连接。第 一转矩传递机构选择地可接合 以将第一行星齿轮组的行星架构件与第四行星齿轮组的行星架构件相 互连接。第二转矩传递机构选择地可接合以将第四行星齿轮组的行星 架构件与第二行星齿轮组的齿圈构件相互连接。第三转矩传递机构选
择地可接合以将第四行星齿轮组的齿圈构件与第三行星齿轮组的行星 架构件相互连接。第四转矩传递机构选择地可接合以将第四行星齿轮 组的齿圈构件与第三行星齿轮组的太阳轮构件相互连接。第五转矩传递机构选择地可接合以将第 一行星齿轮组的太阳轮构件与第三行星齿 轮组的太阳轮构件相互连接。转矩传递才几构以至少三个的组合选择地 可接合，以在输入构件和输出构件之间建立至少八个前进速比和至少 一个后退速比。
本申请的进一步的目的、方面和优点将通过参考如下的描述和附 图变得更清楚，其中相同的参考数字指示了相同的部件、元件或特征。
在此描述的附图仅用于图示目的，且不意图于以任何方式限制本 披露的范围。本披露的多种特征、优点和其他使用将通过参考如下的
详细描述和附图变得更明显，各图为
图1是根据本披露的典型实施例的八速变速器的杆图2是图1中的根据本披露的典型实施例的八速变速器的示意和
图3是代表了在图1和图2中图示的八速变速器的可获得的前进 和后退速度或传动比的每个中的多种转矩传递离合器的接合状态的真 值表。
具体实施例方式
如下的描述意图于在本质上是典型的且不意图于以任何方式限制 本披露、申请或本披露的使用。
应认识到的是本发明的八速自动变速器的实施例具有共有的在四 个行星齿轮组的元件之间的永久性机械连接的布置。第 一行星齿轮组 的第一部件或元件永久地联接到地。第二行星齿轮组的第一部件或元 件也永久地联接到地。第二行星齿轮组的第二部件或元件永久地联接 到第三行星齿轮组的第二部件或元件。此外，第二行星齿轮组的第二 部件或元件也永久地联接到笫四行星齿轮组的第二部件或元件。
现在参考图1,图1以杆图的形式图示了八速变速器10的实施例。 杆图是例如自动变速器的机械设备的部件的示意性表示。每个单独的 杆代表了行星齿轮组，其中行星齿轮的三个基本机械部件每个由节点 代表。因此，单一的杆包括三个节点 一个表示太阳轮， 一个表示行 星架且一个表示齿圈。每个杆的节点之间的相对长度可以用于表示每 个各自齿轮组的齿圈与太阳轮的比。这些杆比又用于改变变速器的传 动比以实现适当的传动比和比级(ratio progression)。在多种4亍星齿4仑组的节点之间的机械联接件或互连件通过细的水平线图示，且例如离 合器的转矩传递设备表示为交织的指。杆图的格式、目的和使用的进
一步的解释可以在Benford和Leising的SAE Paper 810102 "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis" 中找到,在此通过参考 将其完全合并。
变速器10包括输入轴或输入构件12,具有三个节点第一节点 14A、第二节点14B和第三节点14C的第一行星齿轮组14,具有三个 节点第一节点16A、第二节点16B和第三节点16C的第二行星齿轮 组16,具有三个节点第一节点18A、第二节点18B和第三节点18C 的第三行星齿轮组18,具有三个节点第一节点20A、第二节点20B 和第三节点20C的第四行星齿轮组20,和输出轴或输出构件22。
输入件12联接到第三行星齿轮组18的第二节点18B。输出联接到 第一行星齿轮组14的第二节点14B。第一行星齿轮组14的第一节点 14A联接到地或变速器壳体30。第二行星齿轮组16的第一节点16A 也联接到地或变速器壳体30。第二行星齿轮组16的第二节点16B联接 到第三行星齿轮组18的第一节点18A。第二行星齿轮组16的第二节 点16B进一步联接到第四行星齿轮组20的第一节点20A。
第一离合器24选择地将第三行星齿轮组18的第二节点18B联接 到第四行星齿轮组20的第三节点20C。第二离合器26选择地将第三行 星齿轮组18的第三节点18C连接到第四行星齿轮组20的第三节点 20C。第三离合器28选择地将第三行星齿轮组18的第三节点18C连接 到第一行星齿轮组14的第三节点14C。第四离合器32选择地将第二行 星齿轮组16的第三节点16C连接到第四行星齿轮组20的第二节点 20B。第五离合器34选择地将第四行星齿轮组20的第二节点20B连接 到第一行星齿轮组14的第二节点14B。
参考图2,符号示了根据本披露的八速变速器10的实施例的 示意性布局。在图2中继承了图1的杆图中的序号。离合器和联接件 相应地存在，而行星齿轮组的节点现在作为行星齿轮组的部件出现， 例如太阳轮、齿圈、行星轮和行星架。
例如，行星齿轮组14为包括太阳轮构件14C、行星架构件14B和 齿圈构件14A的4亍星齿4仑组。齿圏构件14A^皮连接以与固定到地或变 速器壳体30的第一轴或互连构件36共同旋转。太阳轮构件14C^^皮连接以与第二轴或互连构件38共同旋转。行星架14B可旋转地支承了一 组行星轮14D且^皮连接以与第三轴或互连件40和输出件22共同旋转。 行星轮14D构造为与太阳轮构件14C和齿圈构件14A相互啮合。
输入轴或构件12连续地连接到发动机或变矩器(未示出)的涡轮。 输出轴或构件22连续地与最终驱动单元或分动箱(未示出)连接。
行星齿轮组16为包括太阳轮构件16A、可旋转地支承了 一组行星 轮16D的行星架构件16B和齿圈构件16C的行星齿轮组。太阳轮构件 16A连接到与地连接的第四轴或互连构件42以防止太阳轮构件16A的 旋转。行星架构件16B被连接以与第五轴或互连构件44共同旋转。齿 圈构件16C被连接以与第六轴或互连件46共同旋转。行星轮16D构造 为与太阳轮构件16A和齿圏构件16C相互啮合。
行星齿轮组18为包括太阳轮构件18C、行星架构件18B和齿圏构 件18A的行星齿轮组。太阳轮构件18C被连接以与第七轴或互连构件 48共同旋转。行星架构件18B连接到输入件12且连接到第八轴或互连 构件50。齿圏构件18A被连接以与第五轴或互连构件44共同旋转。 行星轮18D构造为与太阳轮构件18C和齿圏构件18A相互啮合。
行星齿轮组20为包括太阳轮构件20A、行星架构件20B和齿圈构 件20C的行星齿轮组。太阳轮构件20A被连接以与第五轴或互连构件 44共同旋转。齿圈构件20C被连接以与第九轴或互连构件52共同旋转。 行星架构件20B被连接以与第十轴或互连构件54共同旋转。行星轮 20D构造为与太阳轮构件20A和齿圈构件20C相互啮合。
转矩传递机构或离合器24、 26、 28、 32和34允许轴或互连构件、 行星齿轮组的构件和壳体的选择的互连。例如，第一离合器24选择地 可接合以将第八轴或互连构件50连接到第九轴或互连构件52。第二离 合器选择地可接合以将第七轴或互连构件48连接到第九轴或互连构件 52。第三离合器28选择地可接合以将第七轴或互连构件48连接到第 二轴或互连构件38。第四离合器32选择地可接合以将第六轴或互连构 件46连接到第十轴或互连构件54。第五离合器34选择地可接合以将 第十轴或互连构件54连接到第三轴或互连构件40。
现在参考图2和图3,将描述八速变速器10的实施例的运行。将 认识到的是变速器IO可以以至少八个前进速比或转矩比和至少一个后 退速比或转矩比从输入轴或构件12向输出轴或构件22传递转矩。每个前进和后退速比或转矩比通过转矩传递机构(即第一离合器24、第 二离合器26、第三离合器28、第四离合器32和第五离合器34)的一 个或多个的接合获得，如将在下文中解释。图3是表示了被激活或接 合以实现多种档位状态的转矩传递机构的多种组合的真值表。也给出 了多种档位状态的实际的数值传动比，但应认识到的是这些数值仅是 典型的且它们可以在相当大的范围内调节以实现多种变速器10的应用 和运行标准。可以4吏用本4皮露的实施例获得的传动比的例子也在图3 中示出。当然，取决于所选择的齿轮直径、齿轮齿数和齿轮构造可实 现其他传动比。
为建立倒档，第二离合器26、第三离合器28和第五离合器34被 接合或激活。如在本披露中先前声明，第二离合器26将第七轴或互连 构件48连接到第九轴或互连构件52。第三离合器28将第七轴或互连 构件48连接到第二轴或互连构件38。第五离合器34将第十轴或互连 构件54连接到第三轴或互连构件40。
应认识到的是八速变速器10的前述的运行和档位状态的解释首先 假定在给定的档位状态不特别地参考的所有离合器是非激活的或分离 的，且其次在换档期间，即在至少邻近的档位状态之间改变档位状态 期间，在两个档位状态中接合或激活的离合器将保持接合或激活。
本发明的描述仅在本质上是典型的，且不偏离本发明的主旨的变 化意图于在本发明的范围内。这样的变化不视作偏离本发明的精神和 范围。
权利要求
1. 一种变速器，包括输入构件；输出构件；第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组，它们每个具有第一构件、第二构件和第三构件；将第一行星齿轮组的第三构件与静止元件连续地相互连接的第一互连构件；将第二行星齿轮组的第一构件与静止元件连续地相互连接的第二互连构件；将第四行星齿轮组的第一构件与第二行星齿轮组的第二构件连续地相互连接的第三互连构件；将第三行星齿轮组的第三构件与第二行星齿轮组的第二构件连续地相互连接的第四互连构件；和选择地可接合以将第一构件、第二构件和第三构件的一个与第一构件、第二构件和第三构件的另一个相互连接的五个转矩传递机构；和其中转矩传递机构以至少三个的组合选择地可接合，以在输入构件和输出构件之间建立至少八个前进速比和至少一个后退速比。
2. 根据权利要求1所述的变速器，其中五个转矩传递机构的第一 个选择地可接合以将第一行星齿轮组的第二构件与第四行星齿轮组的 第二构件相互连接。
3. 根据权利要求2所述的变速器，其中五个转矩传递机构的第二 个选择地可接合以将第四行星齿轮组的第二构件与第二行星齿轮组的 第三构件相互连接。
4. 根据权利要求3所述的变速器，其中五个转矩传递机构的第三 个选择地可接合以将第四行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的 第二构件相互连接。
5. 根据权利要求4所述的变速器，其中五个转矩传递机构的第四 个选择地可接合以将第四行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的 第一构件相互连接。
6. 根据权利要求5所述的变速器，其中五个转矩传递机构的第五个选择地可接合以将第 一行星齿轮组的第 一构件与第三行星齿轮组的 第一构件相互连接。
7. 根据权利要求1所述的变速器，其中转矩传递机构是离合器。
8. 根据权利要求1所述的变速器，其中第一构件是太阳轮，第二 构件是行星架构件且第三构件是齿圏。
9. 根据权利要求5所述的变速器，其中输入构件与第三行星齿轮 组的第二构件连续地相互连接，且输出构件与第 一行星齿轮组的第二 构件连续地相互连接。
10. —种变速器，包括 输入构件； 输出构件，；第一行星齿轮组、笫二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星 齿轮组，它们每个具有第一构件、第二构件和第三构件，其中输入构 件与第三行星齿轮组的第二构件连续地相互连接，且输出构件与第一 行星齿轮组的第二构件连续地相互连接；将第 一行星齿轮组的第三构件与静止元件连续地相互连接的第一 互连构件；将第二行星齿轮组的第 一构件与静止元件连续地相互连接的第二 互连构件；将第四行星齿轮组的第 一构件与第二行星齿轮组的第二构件连续 地相互连接的第三互连构件；将第三行星齿轮组的第三构件与第二行星齿轮组的第二构件连续 地相互连接的第四互连构件；选择地可接合以将第一行星齿轮组的第二构件与第四行星齿轮组 的第二构件相互连接的第 一转矩传递机构；选择地可接合以将第四行星齿轮组的第二构件与第二行星齿轮组 的第三构件相互连接的第二转矩传递机构；选择地可接合以将第四行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组 的第二构件相互连接的第三转矩传递机构；选择地可接合以将第四行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组 的第 一构件相互连接的第四转矩传递冲几构；选择地可接合以将第 一行星齿轮组的第 一构件与第三行星齿轮组的第一构件相互连接的第五转矩传递机构；和其中转矩传递才几构以至少三个的组合选择地可接合，以在输入构 件和输出构件之间建立至少八个前进速比和至少 一 个后退速比。
11. 根据权利要求10所述的变速器，其中转矩传递机构是离合器。
12. 根据权利要求IO所述的变速器，其中第一构件是太阳轮，第 二构件是行星架，且第三构件是齿圏。
13. —种变速器，包括 输入构件； 输出构件；第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星 齿轮组，它们每个具有太阳轮构件、行星架构件和齿圈构件，其中输 入构件与第三行星齿轮组的行星架构件连续地相互连接，且输出构件 与第 一 行星齿轮组的行星架构件连续地相互连接；将第 一行星齿轮组的齿圈构件与静止元件连续地相互连接的第一 互连构件；将第二行星齿轮组的太阳轮构件与静止元件连续地相互连接的第 二互连构件；将第四行星齿轮组的太阳轮构件与第二行星齿轮组的行星架构件 连续地相互连接的第三互连构件；将第三行星齿轮组的齿圈构件与第二行星齿轮组的行星架构件连 续地相互连接的第四互连构件；选择地可接合以将第一行星齿轮组的行星架构件与第四行星齿轮 组的行星架构件相互连接的第 一转矩传递机构；选择地可接合以将第四行星齿轮组的行星架构件与第二行星齿轮 组的齿圈构件相互连接的第二转矩传递才几构；选择地可接合以将第四行星齿轮组的齿圈构件与第三行星齿轮组 的行星架构件相互连接的第三转矩传递机构；选择地可接合以将第四行星齿轮组的齿圈构件与第三行星齿轮组 的太阳轮构件相互连接的第四转矩传递才几构；选择地可接合以将第一行星齿轮组的太阳轮构件与第三行星齿轮 组的太阳轮构件相互连接的第五转矩传递机构；和其中转矩传递机构以至少三个的组合选择地可接合，以在输入构 件和输出构件之间建立至少八个前进速比和至少 一个后退速比。
全文摘要
本发明涉及多速变速器。提供了具有输入构件、输出构件、四个行星齿轮组、多个联接构件和多个转矩传递设备的变速器。行星齿轮组的每个包括第一构件、第二构件和第三构件。转矩传递设备可以包括离合器。
文档编号F16H3/62GK101303068SQ200810096218
公开日2008年11月12日 申请日期2008年5月6日 优先权日2007年5月7日
发明者A·W·菲利普斯, C·E·凯里, J·M·哈特, M·拉哈文, S·H·维特科普 申请人:通用汽车环球科技运作公司