多速变速器的制作方法

专利名称：多速变速器的制作方法
技术领域：
相关专利的交叉引用
本申请要求享有于2007年6月8日提交的美国临时申请 No.60/942，797的权益。上述申请的公开通过引用而结合在本文中。
本发明大体上涉及一种具有多个行星齿轮组和多个扭矩传递装 置的多速变速器，更具体地涉及一种具有八种速度或更多速度，四个 行星齿轮组和多个扭矩传递装置的变速器。
背景技术：
在这部分中的陈述仅仅提供与本公开相关联的背景信息，并且可 组成或不组成当前技术。
典型的多速变速器使用摩擦离合器，行星齿轮装置和固定的互连 器的组合，以获得多个齿轮齿数比。行星齿轮组的数量和物理排列通 常由封装技术、成本和所需的速度比来确定。
虽然当前的变速器实现了其预期的目的，但是对于新的改进的变 速器构造的需求是基本持续存在的，这种构造体现了尤其从效率、响 应性和平滑性方面考虑的改进的性能，以及改进的封装，主要是减小 的尺寸和重量。因此，需要一种改进的、具备成本效率的、紧凑的多 速变速器。

发明内容
在本发明的一个方面，提供了一种变速器，其具有输入部件、输 出部件、四个行星齿轮组、多个互连部件和多个扭矩传递装置。各个 行星齿轮组均包括第一部件、第二部件和第三部件。第一互连部件持 续地将第一行星齿轮组的第三部件与固定部件互连。第二互连部件持续地将第二行星齿轮组的第 一部件与第三行星齿轮组的第二部件互 连。第三互连部件将持续地第二行星齿轮组的第二部件与第三行星齿 轮组的第三部件互连。第四互连部件持续地将第三行星齿轮组的第一 部件与第四行星齿轮组的第二部件互连。第五互连部件持续地将第三
行星齿轮组的第二部件与第四行星齿轮组的第三部件互连。这五个扭 矩传递装置可选择性地接合，以将第一部件、第二部件和第三部件的 其中一个部件与第一部件、第二部件、第三部件及固定部件中的至少 另 一个部件互连。这些扭矩传递装置可选择性地以至少两个的组合接 合，以在输入部件和输出部件之间建立至少八个前进速度比和至少一 个倒档速度比。
在本发明的另一方面，这五个扭矩传递装置的第一个扭矩传递装 置可选择性地接合，以将第 一行星齿轮组的第 一部件与第四行星齿轮 组的第一部件互连。
在本发明的又一方面，这五个扭矩传递装置的第二个扭矩传递装 置可选择性地接合，以将第 一行星齿轮组的第 一部件与第二行星齿轮 组的第三部件互连。
在本发明的又一方面，这五个扭矩传递装置的第三个扭矩传递装 置可选择性地接合，以将第一行星齿轮组的第二部件以及输入部件与 第二行星齿轮组的第二部件以及第三行星齿轮组的第三部件中的至 少一个部件互连。
在本发明的又一方面，这五个扭矩传递装置的第四个扭矩传递装
置可选择性地接合，以将第一行星齿轮组的第二部件以及输入部件与 第二行星齿轮组的第三部件互连。
在本发明的又一方面，这五个扭矩传递装置的第五个扭矩传递装 置可选择性地接合，以将第三行星齿轮组的第一部件以及第四行星齿 轮组的第二部件中的至少 一个部件与固定部件互连。
在本发明的又一方面，第一行星齿轮组的第三部件、第二行星齿 轮组的第三部件、第三行星齿轮组的第 一部件和第四行星齿轮组的第一部件是恒星齿轮，第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第四行星齿 轮组的第二部件以及第三行星齿轮组的第三部件是架部件，并且第一 行星齿轮组的第一部件、第二行星齿轮组的第一部件、第三行星齿寿仑 组的第二部件和第四行星齿轮组的第三部件是环形齿轮。
在本发明的又一方面，输入部件持续地与第 一行星齿轮组的第二 部件互连，并且其中输出部件持续地与第二行星齿轮组的第 一部件、 第三行星齿轮组的第二部件以及第四行星齿轮组的第三部件中的至 少一个互连。
在本发明的又一方面，四个扭矩传递装置是离合器，而一个扭矩
传递装置是制动器。
在本发明的又一方面，固定部件是变速器外壳。
通过参考以下描述和附图本发明的其它方面和优势将变得显而
易见，其中相似的标号表示相同的构件、元件或特征。


此处所述的附图只是出于举例说明的目的，而决非意图以任何方 式限制本公开的范围。
图1是根据本发明的八速变速器的一个实施例的杠杆图； 图2是根据本发明的八速变速器的一个实施例的简图；和 图3是在图1和图2中所示的变速器的各个可得到的前进和倒档 速度或齿轮齿数比下，代表各种扭矩传递离合器接合状态的真值表。
具体实施例方式
以下描述在本质上仅仅是示例性的，并且并不意图限制本公开、 应用或用途。
首先应该懂得，在所提供的特殊示例中，本发明的八速自动变速 器具有位于四个行星齿轮組的元件之间的永久机械连接装置。第一行 星齿轮组的第三构件或元件永久联接至地或变速器外壳上。第二行星齿轮组的第 一构件或元件永久地联接在第三行星齿轮组的第二构件 或元件上，并且联接在第四行星齿轮组的第三构件或元件上。第二行 星齿轮组的第二构件或元件永久地联接在第三行星齿轮组的第三构 件或元件上。最后，第三行星齿轮组的第一构件或元件永久地联接在 第四行星齿轮组的第二构件或元件上。
现在参看图1,其以杠杆图格式显示了八速变速器的一个实施例 10。杠杆图是机械装置例如自动变速器的构件的示意图。各个单独的 杠杆代表一个行星齿轮组，其中行星齿轮组的三个基本的机械构件各
由一个节点表示。因此，单个杠杆包含三个节点 一个用于恒星齿轮，
一个用于行星齿轮架，而一个用于环形齿轮。在各杠杆的节点之间的 相对长度可用于代表各个相应的齿轮组的环形-恒星齿数比。这些杠杆 比反过来用于改变变速器的齿轮齿数比，以获得合适的比和比级数。 在各种行星齿轮组的节点之间的机械联接或相互连接由细的水平线 表示，并且扭矩传递装置例如离合器和制动器由交错的指状物表示。
如果装置是制动器，那么就将一组指状物接地。在Benford和Leising 的SAE ^仓文810102， "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis"中可找到杠杆图的格式、目的和用途的进一步说明，其通过 引用而完整地接合在本文中。
变速器10包括输入轴或部件12,第一行星齿轮组14,其具有 三个节点第一节点14A、第二节点14B和第三节点14C;第二行星 齿轮组16,其具有三个节点第一节点16A、第二节点16B和第三节 点16C;第三行星齿轮组18，其具有三个节点第一节点18A、第二 节点18B和第三节点18C;第四行星齿轮组20，其具有三个节点第 一节点20A、第二节点20B和第三节点20C，以及输出轴或部件22。 输入部件12联接在第一行星齿轮组14的第二节点14B上。输出 部件22联接在第二行星齿轮组16的第二节点16A上。第一行星齿轮 组14的第三节点14C联接至地或变速器外壳50上。第二行星齿轮组 16的第一节点16A联接在第三行星齿轮组18的第二节点18B上。第二行星齿轮组16的第二节点16B联接在第三行星齿轮组18的第三节 点18C上。第三行星齿轮组18的第一节点18A联接在第四行星齿轮 组20的第二节点20B上。第三行星齿轮组18的第二节点18B联接在 第四行星齿轮组20的第三节点20C上。
第 一离合器26选择性地将第 一行星齿轮组14的第一节点14A连 接到第四行星齿轮组20的第一节点20A上。第二离合器28选择性地 将第一行星齿轮組14的第一节点14A连接到第三行星齿轮组16的第 三节点16C上。第三离合器30选择性地将输入部件12以及第一行星 齿轮组14的第二节点14B连接到第三行星齿轮组18的第三节点18C 以及第二行星齿轮组16的第二节点16B上。第四离合器32选择性地 将输入部件12以及第一行星齿轮组14的第二节点14B连接到第二行 星齿轮组16的第三节点16C上。制动器34选择性地将第三行星齿轮 组18的第一节点18A连接至地或变速器外壳50上。
现在参看图2，符号图代表了根据本发明的八速变速器10的实施 例的示意图。在图2中，延续了来自图l杠杆图的标号。其相应地展 示了离合器，制动器和联接器，而行星齿轮组的节点现在显示为行星 齿轮組的构件例如恒星齿轮、环形齿轮、行星齿轮和行星齿轮架。
例如，行星齿轮组14是包括恒星齿轮部件14C、行星齿轮架部件 14B和环形齿轮部件14A的行星齿轮组。恒星齿轮部件14C通过第一 轴或互连部件42而连接至地或变速器外壳50上。环形齿轮部件14A 与第二轴或互连部件44相连接以共同旋转。行星齿轮架部件14B可 旋转地支撑一组行星齿轮14D(图中只显示了一个)，并且与输入轴或 部件12相连接以共同旋转。，各行星齿轮14D均构造成与恒星齿轮部 件14C及环形齿轮部件14A两者相互啮合。
输入轴或部件12持续地连接在发动机(未显示)或扭矩变换器的涡 轮(未显示)上。输出轴或部件22持续地与主减速器(fmal drive)或分动 箱(未显示)相连接。
行星齿轮组16是包括恒星齿轮部件16C、环形齿轮部件16A和行星架部件16B的行星齿轮组，该行星架部件16B可旋转地支撑一组 行星齿轮16D。恒星齿轮部件16C与第三轴或互连部件46相连接以 共同旋转，并且连接到第四轴或互连部件48上。环形齿轮部件16A 与输出部件22及第五轴或互连部件52相连接以共同旋转。行星架部 件16B与第六轴或互连部件54相连接以共同旋转，并且连接到第七 轴或互连部件56上。各行星齿轮16D均构造成与恒星齿轮部件16C 及环形齿轮部件16A两者相互啮合。
行星齿轮组18是包括恒星齿轮部件18A、行星架部件18C和环 形齿轮部件18B的行星齿轮组，该行星架部件18C可旋转地支撑第一 组行星齿轮18D和第二组行星齿轮18E。恒星齿轮部件18A与第八轴 或互连部件58相连接以共同旋转。行星架部件18C与第六轴或互连 部件54相连接以共同旋转。环形齿轮部件18B与第五轴或互连部件 52相连接以共同旋转，并且连摔到第九轴或互连部件60上。各第一 组行星齿轮18D均构造成与环形齿轮部件18B及第二组行星齿轮18E 两者相互啮合。第二组行星齿轮18E构造成与恒星齿轮部件18A及第 一组行星齿轮18D两者相互啮合。
行星齿轮组20是包括恒星齿轮部件20A、环形齿轮部件20C和 行星架部件20B的行星齿轮组，该行星架部件20B可旋转地支撑一组 行星齿轮20D。恒星齿轮部件20A与第十轴或互连部件62相连接以 共同旋转。环形齿轮部件20C与第九轴或互连部件60相连接以共同 旋转。行星架部件20B与第八轴或互连部件58以及第十一轴或互连 部件64相连接以共同旋转。各行星齿轮20D均构造成与恒星齿轮部 件20A及环形齿轮部件20C两者相互啮合。
扭矩传递机构或离合器26,28,30和32及制动器34容许轴或互连 部件、行星齿轮组的部件以及外壳选择性的互连。例如，第一离合器 26可选择性地接合，以将第二轴或互连部件44连接到第十轴或互连 部件62上。第二离合器28可选择性地接合，以将第二轴或互连部件 44连接到第三轴或互连部件46上。第三离合器30可选择性地接合，以将第七轴或互连部件56连接到输入轴或部件12上。第四离合器32 可选择性地接合，以将第四轴或互连部件48连接到输入轴或部件12 上。制动器34可选择性地接合，.以将第十一轴或互连部件64连接至 地或变速器外壳50上，从而限制行星架部件20B相对于地或变速器 外壳50的旋转。
现在参看图2和3,将描述八速变速器10的实施例的操作。应该 懂得，变速器10能够以至少八个前进速度或扭矩比和至少一个倒档 速度或扭矩比将扭矩从输入轴或部件12传递到输出轴或部件22上。 如将在下面所述，通过一个或多个扭矩传递机构(即第一离合器26、 第二离合器28、第三离合器30、第四离合器32和制动器34)的接合 可获得各个前进和倒档速度或扭矩比。图3是代表被激励或接合以获 得各种齿轮状态的扭矩传递机构的各种组合的真值表。表中还展示了 各种齿轮状态的实际数字齿轮齿数比，但应该懂得这些数值只是示例 性的，而且可在极大的范围内调整这些数值，以适应变速器10的各 种应用和操作准则。图3中还显示了利用本发明的实施例可获得的齿 轮齿数比的一个示例。当然，根据所选择的齿轮直径、齿轮齿数和齿 轮构造还可获得其它齿轮齿数比。
为了建立倒车档，接合或激励第一离合器26和制动器34。第一 离合器26将第二轴或互连部件44连接到第十轴或互连部件62上。 制动器34将第十一轴或互连部件64连接至地或变速器外壳50上， 以便限制行星架部件20B相对于地或变速器外壳50的旋转。类似地， 通过离合器和制动器接合的不同组合可获得八个前进比，如图3中所 示。
应该懂得前面八速变速器10的操作解释和齿轮状态首先假定在 给定的齿轮状态下，所有离合器和制动器都未特别指出是不活动的或 分离的，其次在换档期间，即齿轮状态变化期间，在至少相邻的齿4仑 状态之间，在两种齿轮状态下都接合或被激励的离合器或制动器将仍 保持接合或激励状态。本发明的描述在本质上仅仅是示例性的，而不脱离本发明要点的 变型将意在处于本发明的范围内。这种变型并不被认为脱离了本发明 的精神和范围。
权利要求
1.一种变速器，包括输入部件；输出部件；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，其各具有第一部件、第二部件和第三部件；第一互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的第三部件与固定部件互连；第二互连部件，其持续地将所述第二行星齿轮组的第一部件与所述第三行星齿轮组的第二部件互连；第三互连部件，其持续地将所述第二行星齿轮组的第二部件与所述第三行星齿轮组的第三部件互连；第四互连部件，其持续地将所述第三行星齿轮组的第一部件与所述第四行星齿轮组的第二部件互连；第五互连部件，其持续地将所述第三行星齿轮组的第二部件与所述第四行星齿轮组的第三部件互连；和五个扭矩传递装置，其可选择性地接合，以将所述第一部件、第二部件和第三部件中的一个部件与所述第一部件、第二部件、第三部件及固定部件中的至少另一个部件互连，并且其中，所述扭矩传递装置可选择性地以至少两个的组合接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少八个前进速度比和至少一个倒档速度比。
2. 根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述五个扭矩 传递装置的第一个扭矩传递装置可选择性地接合，以将所述第一行星 齿轮组的第 一部件与所述第四行星齿轮组的第 一部件互连。
3. 根据权利要求2所述的变速器，其特征在于，所述五个扭矩 传递装置的第二个扭矩传递装置可选择性地接合，以将所述第一行星齿轮组的第 一部件与所述第二行星齿轮组的第三部件互连。
4. 根据权利要求3所述的变速器，其特征在于，所述五个扭矩 传递装置的第三个扭矩传递装置可选择性地接合，以将所述第一行星 齿轮組的第二部件以及输入部件与所述第二行星齿轮组的第二部件 以及所述第三行星齿轮组的第三部件中的至少 一个部件互连。
5. 根据权利要求4所述的变速器，其特征在于，所述五个扭矩 传递装置的第四个扭矩传递装置可选择性地接合，以将所述第一行星 齿轮组的第二部件以及输入部件与所述第二行星齿轮组的第三部件 互连。
6. 根据权利要求5所述的变速器，其特征在于，所述五个扭矩 传递装置的第五个扭矩传递装置可选择性地接合，以将所述第三行星 齿轮组的第 一部件以及所述第四行星齿轮组的第二部件中的至少一 个部件与所述固定部件互连。
7. 根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一行星 齿轮组的第三部件、所述第二行星齿轮组的第三部件、所述第三行星 齿轮组的第一部件和所述第四行星齿轮组的第一部件是恒星齿轮，所 述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组和第四行星齿轮组的第二部 件以及所述第三行星齿轮組的第三部件是架部件，并且所述第一行星 齿轮组的第一部件、所述第二行星齿轮组的第一部件、所述第三行星 齿轮組的第二部件以及所述第四行星齿轮组的第三部件是环形齿轮。
8. 根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述输入部件 持续地与所述第一行星齿轮组的第二部件互连，并且其中，所述输出 部件持续地与所述第二行星齿轮组的第一部件、所述第三^f亍星齿轮组 的第二部件以及所述第四行星齿轮组的第三部件中的至少一个部件 互连。
9. 根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，四个所述扭矩 传递装置是离合器，而一个所述扭矩传递装置是制动器。
10. 根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述固定部件是变速器外壳。
11. 一种变速器，包括输入部件； 输出部件；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，其各具有第一部件、第二部件和第三部件，其中，所述输入 部件持续地与所述第一^^星齿轮组的第二部件互连，并且其中，所述输出部件持续地与所述第二行星齿轮组的第 一部件、所述第三行星齿轮組的第二部件以及所述第四行星齿轮组的第三部件中的至少一个部件互连；第一互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的第三部件与固 定部件互连；第二互连部件，其持续地将所述第二行星齿轮组的第一部件与所 述第三行星齿轮组的第二部件互连；第三互连部件，其持续地将所述第二行星齿轮组的第二部件与所 述第三行星齿轮组的第三部件互连；第四互连部件，其持续地将所述第三行星齿轮组的第一部件与所 述第四行星齿轮组的第二部件互连；第五互连部件，其持续地将所述第三行星齿轮组的第二部件与所 述第四行星齿轮组的第三部件互连；所述五个扭矩传递装置的第一个扭矩传递装置，其可选择性地接 合，以将所述第 一行星齿轮组的第 一部件与所述第四行星齿轮组的第 一部件互连；所述五个扭矩传递装置的第二个扭矩传递装置，其可选择性地接 合，以将所述第一行星齿轮组的第一部件与所述第二行星齿轮组的第 三部件互连；所述五个扭矩传递装置的第三个扭矩传递装置，其可选择性地接 合，以将所述第一行星齿轮组的第二部件以及所述输入部件与所述第二行星齿轮组的第二部件以及所述第三行星齿轮组的第三部件中的 至少一个部件互连；所述五个扭矩传递装置的第四个扭矩传递装置，其可选择性地接 合，以将所述第 一行星齿轮组的第二部件以及所述输入部件与所述第 二行星齿轮组的第三部件互连；和所述五个扭矩传递装置的第五个扭矩传递装置，其可选择性地接 合，以将所述第三行星齿轮组的第一部件以及所述第四行星齿轮组的第二部件中的至少一个部件与所述固定部件互连；并且其中，所述扭矩传递装置可选"^性地以至少两个的组合接合，以 在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少八个前进速度比和至 少一个倒档速度比。
12. 根据权利要求11所述的变速器，其特征在于，所述第一行 星齿轮组的第三部件、所述第二行星齿4仑组的第三部件、所述第三行 星齿轮组的第一部件和所述第四行星齿轮组的第一部件是恒星齿轮， 所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组和所述第四行星齿轮组的 第二部件以及所述第三行星齿轮组的第三部件是架部件，并且所述第 一行星齿轮组的第一部件、所述第二行星齿轮组的第一部件、所述第 三行星齿轮组的第二部件以及所述第四行星齿轮組的第三部件是环 形齿轮。
13. 根据权利要求11所述的变速器，其特征在于，所述固定部件是变速器外壳。
14. 一种变速器，包括 输入部件； 输出部件；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，其各具有恒星齿轮、.架部件和环形齿轮，其中，所述输入部 件持续地与所述第一行星齿轮组的架部件互连，并且其中，所述输出 部件持续地与所述第二行星齿轮组的环形齿轮、所述第四三行星齿轮组的环形齿轮以及所述第四行星齿轮组的环形齿轮中的至少一个部 件互连；第一互连部件，其持续地将所述第定部件互连；第二互连部件，其持续地将所述第 第三行星齿轮组的架部件互连；第三互连部件，其持续地将所述第 述第三行星齿轮组的环形齿轮互连；第四互连部件，其持续地将所述第 述第四行星齿轮组的架部件互连；第五互连部件，其持续地将所述第 述第四行星齿轮组的环形齿轮互连；所述五个扭矩传递装置的第一个扭矩传递装置，其可选择性地接 合，以将所述第一行星齿轮组的环形齿轮与所述第四行星齿轮组的恒 星齿轮互连；所述五个扭矩传递装置的第二个扭矩传递装置，其可选择性地接 合，以将所述第 一行星齿轮组的环形齿轮与所述第二行星齿轮组的恒 星齿轮互连；所迷五个扭矩传递装置的第三个扭矩传递装置，其可选择性地接 合，以将所迷第 一行星齿轮组的架部件以及所述输入部件与所述第二 行星齿轮组的架部件以及所述第三行星齿轮组的架部件中的至少一 个部件互连；所述五个扭矩传递装置的第四个扭矩传递装置，其可选择性地接 合，以将所述第一行星齿轮组的架部件以及所述输入部件与所述第二 行星齿轮组的恒星齿轮互连；和所述五个扭矩传递装置的第五个扭矩传递装置，其可选择性地接 合，以将所述第三行星齿轮组的恒星齿轮以及所述第四行星齿轮组的 架部件中的至少一个部件与所述固定部件互连；且一行星齿轮组的恒星齿轮与固 二行星齿轮组的架部件与所述 二行星齿轮组的环形齿轮与所 三行星齿轮组的恒星齿4仑与所 三行星齿轮组的环形齿轮与所其中，所述扭矩传递装置可选择性地以至少两个的组合接合，以 在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少八个前进速度比和至 少一个倒档速度比。
15.根据权利要求14所述的变速器，其特征在于，所述固定部件是变速器外壳。
全文摘要
本发明涉及多速变速器，具体而言，提供了一种变速器，其具有输入部件、输出部件、四个行星齿轮组、多个联接部件和多个扭矩传递装置。各个行星齿轮组均包括第一部件、第二部件和第三部件。扭矩传递装置可包括离合器和制动器。
文档编号F16H3/62GK101319710SQ20081010839
公开日2008年12月10日 申请日期2008年6月6日 优先权日2007年6月8日
发明者A·W·菲利普斯, C·E·凯里, J·M·哈特, S·H·维特科普 申请人:通用汽车环球科技运作公司