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：
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，更具体地说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发明公开相关联的背景信息，并 且可组成或不组成当前^支术。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，其体现了尤其从效率、响应性和 平滑性考虑改进的性能，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 一行星齿轮组的第二部件与第二行星齿轮组的第二部件互连。 第三互连部件持续地将第二行星齿轮组的第 一部件与至少第三行星齿轮组的第一部件及第四行星齿轮组的第一部件互连。第四互连部件 持续地将第二行星齿轮组的第三部件与至少第三行星齿轮组的第二 部件及输入部件中的其中一个部件互连。这五个扭矩传递装置可选择 性地接合，以便将第一部件、第二部件和第三部件的其中一个部件与 至少第一部件、第二部件、第三部件及固定部件中的其中另一个部件 互连。这些扭矩传递装覃可选择性地以至少两个组合的方式接合，以 <更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其中第 一个扭矩传 递装置可选择性地接合，以便将第一行星齿轮组的第一部件与至少第 二行星齿轮组的第 一部件、第三行星齿轮组的第 一部件以及第四行星 齿4仑组的第 一部件中的并中 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其中第二个扭矩传 递装置可选择性地接合，以便将第一行星齿轮组的第一部件与第四行 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其中第三个扭矩传 递装置可选择性地接合，，以便将第三行星齿轮组的第三部件与至少第 二行星齿轮组的第 一部件、第三行星齿轮组的第 一部件以及第四行星 齿轮组的第 一部件中的其中 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其中第四个扭矩传 递装置可选择性地接合，以便将第三行星齿轮组的第三部件与至少第 四行星齿轮组的第二部件及输出部件中的其中 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其中第五个扭矩传 递装置可选择性地接合，以便将第四行星齿轮组的第三部件与固定部 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 一部件、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、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组的第二部件是托架部件，并且第 一行星齿轮组 的第一部件、第二行星齿轮组的第三部件、第三行星齿轮组的第三部 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，输入部件持续地与至少第二行星齿轮组的 第三部件及第三行星齿轮组的第二部件中的其中 一个部件互连，并且 输出部件持续地与第四行星齿轮组的第二部件互连。
在本发明的再一方面，其中四个扭矩传递装置是离合器，并且其 中 一个扭矩传递装置是制动器。
在本发明的再一方面，固定部件是变速器外壳。
通过参考以下细节和附图将明晰本发明的其它方面和优点，其中 相似的标号表示相同的构件、元件或特征。


这里所述的附图只是出于举例说明的目的，而决非意图限制本发 明公开的范围。
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；且 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
以下描述在性质上仅仅是示例性的，并且并不意图限制本发明公 开、应用或用途。
最初应该懂得，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组的元件之间的永久机械连接的装置。第一 行星齿轮组的第一构件或元件永久联接至地(ground)或变速器外壳 上。第一行星齿轮组的第二构件或元件永久地联接在第二行星齿轮组 的第二构件或元件上。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 一构件或元件，以及第四行星齿轮组的第 一构 件或元件上。最后，第二行星齿轮组的第三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。
现在参看图1,其以杠杆图模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， 一个用于行星齿轮托架，和一个用于环形齿轮。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-恒星杠杆比。这些杠 杆比则用于改变变速器的齿轮比，以获得合适的比和比级数(ratio progression)。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(grounded)。 在Benford和Leising的SAE论文810102, "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis"中可找到杠杆图的才各式、目的和用途的 进一步说明，该论文通过引用而完整地结合在本文中。
变速器10包括输入轴或部件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;以及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，以及输出轴或部件22。
输入部件12联接在第二行星齿轮组16的第三节点16C和第三行 星齿轮组18的第二节点18B上。输出部件22联接在第四行星齿轮组 20的第二节点20B上。第一行星齿轮组14的第二节点14B联接在第 二行星齿轮组16的第二节点16B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的第一节点18A上。第二行星齿轮组16的第三节点16C联接在第三行星齿轮组18的第二节点18B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的第一节点 20A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 接到第二行星齿轮组16的第一节点16A上。第二离合器28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 三节点20C上。第三离合器30选择性地将第三行星齿轮组18的第三 节点18C连接到第三行星齿轮组18的第一节点18A及第四行星齿轮 组20的第一节点20A上。第四离合器32选择性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的第二节点20B上，并 连接到输出轴或部件22上。制动器34选择性地将第四行星齿轮组20 的第三节点20C连接至地或变速器外壳50上。
现在参看图2，棒形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 齿轮组的构件例如恒星齿轮、环形齿轮、行星齿轮和行星齿轮托架。
例如，行星齿轮组14是一种包括恒星齿轮部件14C、行星齿轮托 架部件14B和环形齿轮部件14A的行星齿轮组，该行星托架部件支撑 一组行星齿轮14D。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，以便共同旋转。行星齿轮托架部件14B与第三轴或互 连部件46相连接，以便共同旋转。行星齿轮14D构造成可与环形齿 轮部件14A及恒星齿轮部件14C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持续地与主减速器或分动箱(未显示) 相连接。
行星齿轮组16是一种包括恒星齿轮部件16A、环形齿轮部件16C 和行星托架部件16B的行星齿轮组，该行星托架部件可旋转地支撑一组行星齿轮16D。恒星齿轮部件16A与第四轴或互连部件48相连接， 以便共同旋转。环形齿轮部件16C与输入轴或部件12相连接，以便 共同旋转。行星托架部件16B与第三轴或互连部件46相连接，以便 共同旋转。行星齿轮16D构造成可与恒星齿轮部件16A及环形齿轮部 件16C相互啮合。
行星齿轮组18是一种包括恒星齿轮部件18A，环形齿轮部件18C 和行星托架部件18B的行星齿轮组，该行星托架部件可旋转地支撑一 组行星齿轮18D。恒星齿轮部件18A与第四轴或互连部件48相连接， 以便共同旋转。环形齿轮部件18C与第五轴或互连部件52相连接， 以便共同旋转。行星托架部件18B与输入轴或互连部件12相连接， 以便共同旋转。行星齿轮18D构造成可与恒星齿轮部件18A及环形齿 轮部件18C相互啮合。；；
行星齿轮组20是一种包括恒星齿轮部件20A、行星托架部件20B 和环形齿轮部件20C的行星齿轮组，该行星托架部件可旋转地支撑一 组行星齿轮20D。恒星齿轮部件20A与第四轴或互连部件48相连接， 以便共同旋转。行星托架部件20B与输出轴或互连部件22相连接， 以便共同旋转。环形齿轮部件20C与第六轴或互连部件54相连接， 以便共同旋转。行星齿轮20D构造成可与环形齿轮部件20C及恒星齿 轮部件20A相互啮合。
扭矩传递机构或离合器26,28,30,32和制动器34容许轴或中间部 件，行星齿轮组的部件及外壳选择性地互连。例如，第一离合器26 可选择性地接合，以便将第二轴或互连部件44连接到第四轴或互连 部件48上。第二离合器28可选择性地接合，以便将第二轴或互连部 件44连接到第六轴或X连部件54上。第三离合器30可选择性地接 合，以便将第四轴或互连部件48连接到第五轴或互连部件52上。第 四离合器32可选择性地接合，以便将第五轴或互连部件52连接到输 出轴或部件22上。制动器34可选择性地接合，以便将第六轴或互连 部件54连接至地或变速器外壳50上，从而限制第六轴或互连部件54相对于变速器外壳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 速度或扭矩比而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
示了各种齿轮状态的实际数字齿轮比，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齿轮 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 还可获得其它齿轮比。，
为了建立倒档齿轮比，使第二离合器28和制动器34接合或被激 励。第二离合器28将第二轴或互连部件44连接到第六轴或互连部件 54上。制动器34将第六轴或互连部件54连接至地或变速器外壳50 上，从而限制第六轴或互连部件54相对于变速器外壳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的操作和齿轮状态的解释首先假定 了在给定的齿轮状态下，没有特别指出的所有离合器都是不活动的或 分离的，其次在换档期间，即齿轮状态变化期间，在至少相邻的齿轮 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。
本发明的描述在性艰上仅仅是示例性的，因而不脱离本发明本质 的变型将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 实质和范围。
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，其持续地将所述第一行星齿轮组的第二部件与所述第二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一部件与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中的至少其中一个部件互连；第四互连部件，其持续地将所述第二行星齿轮组的第三部件与所述第三行星齿轮组的第二部件和所述输入部件中的至少其中一个部件互连；和五个扭矩传递装置，其可选择性地接合，以便将所述第一部件、第二部件和第三部件的其中一个部件与所述第一部件、第二部件、第三部件和所述固定部件中的至少其中另一个部件互连，且其中，所述扭矩传递装置可选择性地以至少两个组合的方式接合，以便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 传递装置的其中第一个扭矩传递装置可选择性地接合，以便将所述第 一行星齿轮组的第一部件与所述第二行星齿轮组的第一部件、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 一部件中的至 少其中一个部件互连。
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其中第二个扭矩传递装置可选4奪性地接合，以便将所述第 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其中第三个扭矩传递装置可选择性地接合，以便将所述第 三行星齿轮组的第三部件与所述第二行星齿轮组的第 一部件、所述第 三行星齿轮组的第一部件和所述第四行星齿轮组的第一部件中的至 少其中一个部件互连。
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 传递装置的其中第四个扭矩传递装置可选择性地接合，以便将所述第 三行星齿轮组的第三部件与所述第四行星齿轮组的第二部件和所述 输出部件中的至少其中 一个部件互连。
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 传递装置的其中第五个扭矩传递装置可选择性地接合，以便将所述第 四行星齿轮组的第三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^第二行星齿轮組的第一部件、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、所述第三行星齿轮组和所 述第四行星齿轮组的第二部件是托架部件，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三部件、所述第三行星齿轮组 的第三部件和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 持续地与所述第二行星齿轮组的第三部件和所述第三行星齿轮组的 第二部件中的至少其中 一个部件互连，并且所述输出部件持续地与所述第四行星齿轮组的第二部件互连。
9. 根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，其中四个所述 扭矩传递装置是离合器，而其中 一个所述扭矩传递装置是制动器。
10. 根据权利要求l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二行星齿轮组的第三部件和所述第三行星齿轮 组的第二部件中的至少其中 一个部件互连，并且所述输出部件持续地 与所述第四行星齿轮组的第二部件互连；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 一行星齿轮组的第二部件与所 述第二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一部件与所 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中 的至少其中一个部件互连；第四互连部件，其持续地将所述第二行星齿轮组的第三部件与所 述第三行星齿轮组的第二部件和所述输入部件中的至少其中一个部 4牛互连；和第一扭矩传递装置，其可选择性地接合，以便将所述第一行星齿 轮组的第一部件与所述第二行星齿轮组的第一部件、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 一部件中的至少其中一 个互连；第二扭矩传递装置；其可选择性地接合，以便将所述第一行星齿 轮组的第 一部件与所述第四行星齿轮组的第三部件互连；第三扭矩传递装置，其可选择性地接合，以便将所述第三行星齿 轮组的第三部件与所述第二行星齿轮组的第一部件、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中的至少其中一个互 连；第四扭矩传递装置，其可选择性地接合，以便将所述第三行星齿轮组的第三部件与所述第四行星齿轮组的第二部件和所述输出部件中的至少其中一个部件互连；和第五扭矩传递装置，其可选择性地接合，以便将所述第四行星齿 轮组的第三部件与所述固定部件互连；且其中，所述扭矩传递装置可选择性地以至少两个组合的方式接 合，以便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ll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一部件、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、所述第三行星齿轮组和 所述第四行星齿轮组的第二部件是托架部件，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三部件、所述第三行星齿轮 组的第三部件和所述第四行星齿轮组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、托架部件和环形齿轮，其中，所述输入 部件持续地与至少所述第二行星齿轮组的环形齿轮及所述第三行星齿轮组的托架部件互连，并且所述输出部件持续地与所述第四行星齿 轮组的托架部件互连；第一互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的恒星齿轮与固 定部件互连；第二互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的托架部件与所 述第二行星齿轮组的托架部件互连；第三互连部件，其持续地将所述第二行星组的恒星齿轮与所述第页三行星齿轮组的恒星齿轮和所述第四行星齿轮组的恒星齿轮中的至少其中一个互连；第四互连部件，其持续地将所述第二行星齿轮组的环形齿轮与所 述第三行星齿轮组的托架部件和所述输入部件中的至少其中一个部 件互连；和第一扭矩传递装置，其可选择性地接合，以便将所述第一行星齿 轮组的环形齿轮与所述第二行星齿轮组的恒星齿轮、所述第三行星齿 轮组的恒星齿轮和所述第四行星齿轮组的恒星齿轮中的至少其中一 个互连；第二扭矩传递装置，其可选择性地接合，以便将所述第一行星齿 轮组的环形齿轮与所述第四行星齿轮组的环形齿轮互连；第三扭矩传递装置，其可选择性地接合，以便将所述第三行星齿 轮组的环形齿轮与所述第二行星齿轮组的恒星齿轮、所述第三行星齿 轮组的恒星齿轮和所述第四行星齿轮组的恒星齿轮中的至少其中一 个互连；第四扭矩传递装置，其可选择性地接合，以便将所述第三行星齿 轮组的环形齿轮与所述第四行星齿轮组的托架部件和所述输出部件 中的至少其中一个部件互连；和第五扭矩传递装置，其可选择性地接合，以便将所述第四行星齿 轮组的环形齿轮与所述二固定部件互连；且其中，所述扭矩传递装置可选择性地以至少两个组合的方式接 合，以便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
本发明提供了一种多速变速器，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。各个行星齿轮组包括第一部件、第二部件和第三部件。所述扭矩传递装置是离合器和制动器。
文档编号F16H3/62GK101319711SQ20081010839
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