多速自动变速器的制造方法
【专利摘要】一种动力变速器，包括输入，输出，包括速度比输入速度低的输出的第一齿轮组，具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件的第二齿轮组，具有第四旋转元件、第五旋转元件、第六旋转元件和第七旋转元件的第二齿轮组，四个离合器，以及两个制动器。制动器和离合器以三个一组合的形式相啮合，产生高达十一个的前进档速度比和两个倒车档速度比。
【专利说明】多速自动变速器
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于机动车辆的自动变速器领域。本发明尤其涉及齿轮传动装置、离合器和制动器的运动学布置以及它们相互间在动力变速器中的互相连接。
【背景技术】
[0002]车辆变速器在型式上可分为手动和自动两种。变速器的档位越多，车辆的动力特性越接近理想动力特性。车辆上装用自动变速器后，车辆将具有良好的驾驶和行驶性能，提高了行车安全性，并且由于能保证发动机始终在经济区域运转，不仅减小了排放，而且提高了使用经济性。
【发明内容】
[0003]动力变速器包括输入、输出、包括速度比输入速度低的输出的齿轮组、第二中心齿轮、可驱动地连接到齿轮组的输出的第二环形齿轮、第二支架、支承在第二支架上并与第二中心齿轮和第二环形齿轮相啮合的第二小齿轮、第三中心齿轮、第四中心齿轮、可驱动地连接到输出的第三环形齿轮、第三支架、支承在第三支架上并与第三中心齿轮和第三环形齿轮相啮合的第三小齿轮、以及与第四中心齿轮和第三小齿轮相啮合的第四小齿轮。
[0004]变速器提供十个前进档或速度比(九个前进档和一个特殊用途的低速档)和两个倒车档。还有一个可选的前进档速度比可以选择，总共组成了十一个前进档速度比。齿轮组通过六个控制元件控制，该六个控制元件是四个离合器和两个制动器。为了产生每个前进档和每个倒车档，控制元件中的三个是啮合的，三个是分离的。
[0005]变速器可适用于前轮驱动和后轮驱动的车辆。
[0006]优选实施例的适用性范围从下述详细的说明书、权利要求和附图中将变得显而易见。可以理解的是，说明书和具体的例子虽然表明了本发明的优选实施例，但是仅作为说明的方式给出。对描述的实施例和例子的各种各样的变化和修改对于本领域的技术人员来说将变得显而易见。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]本发明通过参照以下说明并结合附图将更容易理解，在图中:
[0008]图1是显示多速变速器的运动学布置的示意图；
[0009]图2是显示图1所示的变速器的齿轮和小齿轮的优选齿数的表格；
[0010]图3是表明当齿轮具有图2所示的齿轮数时对应于图1所示的变速器的前进档速度比和倒车档速度比的离合器和制动器的状态的表格；
[0011]图4是第二实施例的前置行星齿轮组的示意图；
[0012]图5是显示多速变速器的运动学布置的示意图；
[0013]图6是显示图5所示的变速器的齿轮和小齿轮的优选齿数的表格；以及
[0014]图7是表明对应于图5所示的变速器的前进档速度比和倒车档速度比的离合器和 制动器的状态的表格。
【具体实施方式】
[0015]根据第一个实施例的变速器8在图1中示意地表示。输入轴10最好通过变矩器由车辆发动机驱动。输出轴12最好通过差速器来驱动车轮。
[0016]简单的行星周转减速齿轮组20包括具有持续地保持不转动的外部齿轮齿的中心齿轮22、具有内部齿轮齿并固定至输入轴10的环形齿轮24、行星支架26、以及一组被支承用于在支架26上转动并与中心齿轮22和环形齿轮24都相啮合的行星小齿轮28。如果输入轴10的速度是1.00，若齿轮和小齿轮具有显示在图2中的齿数，则支架26的速度大约是
0.6875。支架26和环形齿轮34包含第二输入。
[0017]第二个简单的行星周转齿轮组30包括具有外部齿轮齿的中心齿轮32、具有内部齿轮齿的环形齿轮34、行星支架36、以及一组被支承用于在支架36上转动并与中心齿轮32和环形齿轮34都相啮合的行星小齿轮38。制动器66选择性地保持中心齿轮32不转动。如果环形齿轮34的速度是0.6875，若制动器66被应用而且齿轮和小齿轮具有显示在图2中的齿数，则支架36的速度大约是0.4727。
[0018]拉威挪(Ravigneaux)周转齿轮组40包括具有外部齿轮齿的中心齿轮42、具有外部齿轮齿的中心齿轮44、具有内部齿轮齿的环形齿轮46、行星支架48、一组被支承用于在支架48上转动并与中心齿轮42和环形齿轮46相啮合的行星小齿轮50、以及一组被支承用于在支架48上转动并与中心齿轮44和小齿轮50相啮合的行星小齿轮52。
[0019]环形齿轮24直接连接到输入轴10。支架26直接连接到环形齿轮34。中心齿轮22保持固定在变速器箱54上不转动。环形齿轮46直接连接到变速器的输出轴12。
[0020]四个旋转离合器，最好是多片摩擦离合器，使旋转元件互相连接，使得当向控制离合器的液压随动系统施加液压时这些旋转元件作为一个单元转动。离合器56选择性地使支架36与中心齿轮44连接。离合器58选择性地使支架36与中心齿轮42连接。离合器60选择性地使中心齿轮32和制动器66与中心齿轮42连接。离合器64选择性地使支架48与输入轴10连接。
[0021]制动器62选择性地保持支架48不转动。单向制动器68与制动器62平行布置在变速器箱54和支架48之间，允许非同步齿轮在低速档和第二档之间、第一档和第二档之间变换。
[0022]制动器66选择性地保持中心齿轮32不转动。
[0023]齿轮和小齿轮的建议齿数显示在图2中。
[0024]图3表示每个前进档速度比、倒车档速度比、替补的倒车档速度比和替补的第五档的离合器和制动器的啮合和分离的状态。
[0025]为了在第一档从静止发动车辆，施加液压以啮合离合器56、制动器62和制动器66，同时使所有其他的制动器和离合器都分离。
[0026]为了从第一档变换到第二档，分离制动器62的同时使离合器60啮合，在维持离合器56和制动器66啮合的同时使所有其他的制动器和离合器都分离。
[0027]为了从第二档变换到第三档，分离离合器60的同时使离合器58啮合，在维持离合器56和制动器66啮合的同时使所有其他的制动器和离合器都分离。[0028]为了从第三档变换到第四档，分离制动器66的同时使离合器60啮合，在维持离合器56和离合器58啮合的同时使所有其他的制动器和离合器都分离。
[0029]为了从第四档变换到第五档，分离离合器58的同时使离合器64啮合，在维持离合器56和离合器60啮合的同时使所有其他的制动器和离合器都分离。
[0030]为了从第五档变换到第六档，分离离合器60的同时使离合器58啮合，在维持离合器56和离合器64 B齿合的同时使所有其他的制动器和离合器都分离。离合器56在从第一档到第六档之间操作时保持啮合。
[0031]为了从第六档变换到第七档，分离离合器56的同时使离合器60啮合，在维持离合器58和离合器64啮合的同时使所有其他的制动器和离合器都分离。
[0032]为了从第七档变换到第八档，分离离合器60的同时使制动器66啮合，在维持离合器58和离合器64啮合的同时使所有其他的制动器和离合器都分离。
[0033]为了从第八档变换到第九档，分离离合器58，使离合器60啮合的同时维持离合器64和制动器66啮合而所有其他的制动器和离合器都分离。离合器64在从第五档到第九档之间操作时保持啮合。
[0034]为了从第三档变换到替补的第五档，分离离合器58，使离合器64啮合，离合器56和制动器66保持啮合，所有其他的制动器和离合器都分离。
[0035]为了从替补的第五档变换到第六档，分离制动器66的同时使离合器58啮合，离合器56和离合器64保持啮合，所有其他的制动器和离合器都分离。
[0036]还可以得到特殊的低比率，其可以用于特殊用途如非公路使用、高海拔使用、运送或牵引重负载，或者用来消除变矩器。这种特殊的低比率通过应用离合器56、离合器60和制动器62的同时分离所有其他的制动器和离合器来选择。
[0037]倒车档通过应用离合器58、制动器62和制动器66，同时分离所有其他的制动器和离合器来选择。替补的倒车档通过应用离合器58、离合器60和制动器62，同时分离所有其他的制动器和离合器来选择。
[0038]图4是第二实施例的示意图，其中齿轮组20和齿轮组30的轴向位置相对于它们在图1中的位置是颠倒的。如上所述，齿轮组20包括固定不转动的中心齿轮22、固定至输入轴10的环形齿轮24、行星支架26、以及一组被支承用于在支架26上转动并与中心齿轮22和环形齿轮24都相啮合的行星小齿轮28。第二齿轮组30包括连接到制动器66和离合器60的中心齿轮32、固定至支架26的环形齿轮34、连接到离合器56和离合器58的行星支架36、以及一组被支承用于在支架36上转动并与中心齿轮32和环形齿轮34都相啮合的行星小齿轮38。
[0039]变速器80在图5中示意地表示。第一输入82最好通过变矩器由车辆发动机驱动。输出84最好通过差速器来驱动车轮。
[0040]周转减速齿轮组86包括持续地保持不转动的中心齿轮88、固定至输入82的环形齿轮90、行星支架92、以及一组被支承用于在支架92上转动并与中心齿轮88和环形齿轮90都相啮合的行星小齿轮94。如果输入82的速度是1.00，若齿轮和小齿轮具有显示在图6的齿数，则支架92的速度大约是0.706。
[0041]第二周转齿轮组96包括中心齿轮98、固定至支架92的环形齿轮100、行星支架102、以及一组被支承用于在支架102上转动并与中心齿轮98和环形齿轮100都相啮合的行星小齿轮104。制动器106选择性地保持中心齿轮98不转动。除了在第八档中的操作，支架102的速度小于每个前进档和倒车档中输入82的速度。在第八档，若支架102的速度是1.00，制动器和离合器的状态如图7中所示，齿轮和小齿轮具有显示在图6中的齿数，输Λ 82的速度是1.00。
[0042]辛普森(Simpson)桥联周转齿轮组110包括互相连接的中心齿轮112和中心齿轮114，环形齿轮116、环形齿轮118和环形齿轮120，行星支架122和行星支架124，一组被支承用于在支架122上转动并与中心齿轮112、环形齿轮116和环形齿轮118相啮合的行星小齿轮126，以及一组被支承用于在支架124上转动并与中心齿轮114和环形齿轮120相啮合的行星小齿轮128。
[0043]环形齿轮116直接连接到输出84。支架124直接连接到环形齿轮118。中心齿轮112和中心齿轮114连接到离合器130和离合器132。支架122通过制动器134选择性地保持固定在变速器箱上不转动。支架122也通过离合器136选择性地连接到输入82和环形齿轮90。环形齿轮120直接连接到离合器138。
[0044]四个旋转离合器130、132、136和138，最好是多片摩擦离合器，使旋转元件互相连接，使得当液压施加于控制离合器的液压随动系统时这些旋转元件作为一个单元转动。离合器130选择性地使中心齿轮112、中心齿轮114与支架102连接。离合器132选择性地使中心齿轮98与中心齿轮112和中心齿轮114连接。离合器136选择性地使支架122与输入82连接。离合器138选择性地使环形齿轮120与支架102连接。
[0045]制动器106选择性地保持中心齿轮98不转动。制动器134选择性地保持支架122不转动。单向制动器与制动器134平行布置在变速器箱和支架122之间，允许非同步齿轮在低速档和第二档之间、第一档和第二档之间变换。
[0046]齿轮和小齿轮的建议齿数显示在图6中。
[0047]图7表示用于十一个前进档速度比、主要的倒车档速度比和替补的倒车档速度比的每一个的离合器130、离合器132、离合器136、离合器138和制动器106、制动器134的哨合和分离的状态。
[0048]为了在第一档从静止发动车辆，施加液压以啮合离合器138、制动器134和离合器132，同时使所有其他的制动器和离合器都分离。
[0049]为了从第一档变换到第二档，分离离合器132，使制动器106啮合，离合器138和制动器134保持啮合，而且所有其他的制动器和离合器都保持分离。
[0050]为了从第二档变换到第三档，分离制动器134，使离合器132啮合，离合器138和制动器106保持啮合，而且所有其他的制动器和离合器都保持分离。
[0051]为了从第三档变换到第四档，分离离合器132，使离合器130啮合，离合器138和制动器106保持啮合，而且所有其他的制动器和离合器都保持分离。
[0052]为了从第四档变换到第五档，分离制动器106，使离合器132啮合，离合器138和离合器130保持啮合，而且所有其他的制动器和离合器都保持分离。
[0053]为了从第五档变换到第六档，分离离合器130和离合器132，使制动器106和离合器136哨合,离合器138保持哨合,而且使制动器134分离。
[0054]为了从第六档变换到第七档，分离制动器106，使离合器132啮合，离合器138和离合器136保持啮合，而且所有其他的制动器和离合器都保持分离。[0055]为了从第七档变换到第八档，分离离合器132，使离合器130啮合，离合器138和离合器136保持啮合，而且所有其他的制动器和离合器都保持分离。
[0056]为了从第八档变换到第九档，分离离合器138，使离合器132啮合，离合器130和离合器136保持啮合，而且所有其他的制动器和离合器都保持分离。
[0057]为了从第九档变换到第十档，分离离合器132，使制动器106啮合，离合器130和离合器136保持啮合，而且所有其他的制动器和离合器都保持分离。
[0058]为了从第十档变换到第十一档，分离离合器130，使离合器132啮合，制动器106和离合器136保持啮合，而且所有其他的制动器和离合器都保持分离。
[0059]倒车档通过应用离合器130、制动器106和制动器134同时分离所有其他的制动器和离合器而产生。替补的倒车档通过应用离合器130、制动器134和离合器132，同时分离所有其他的制动器和离合器而产生。
[0060]在整个说明书中，当两个元件在所有操作条件下都被限定为以相同的速度旋转时，这两个元件是连接的。连接可以通过花键连接、焊接、由普通原材料加工或以其他方法实现，其可以包含中间部。由于如轴柔量或摇晃的影响而引起的微小的相对位移的变化是允许的。当两个元件被限定成只要离合器啮合就以相同的速度旋转、而且能够在一些其他操作条件下以不同的速度旋转时，这两个元件就是通过该离合器可释放地连接。
[0061]依照专利法规的条款，描述了优选的实施例。但是，应该指出的是，可以以不同于上述明确表示和描述的形式实施替代的实施例。
【权利要求】
1.动力变速器，其特征在于，包含: 第一输入(10)； 速度比第一输入速度低的第二输入； 输出(12)； 第二中心齿轮(32)； 连接到第二输入的第二环形齿轮(34)； 第二支架(36)； 支承在第二支架上并与第二中心齿轮和第二环形齿轮相啮合的第二小齿轮(38)； 第三中心齿轮(42)； 第四中心齿轮(44)； 可驱动地连接到输出的第三环形齿轮(46)； 第三支架(48)； 支承在第三支架上并与第三中心齿轮和第三环形齿轮相啮合的第三小齿轮(50);和 支承在第三支架上并与第四中心齿轮和第三小齿轮相啮合的第四小齿轮(52 )。
2.根据权利要求1所述的动力变速器，其特征在于，还包含: 固定不转动的第一中心齿轮(22)； 连接到第一输入(10)的第一环形齿轮(24)； 可驱动地连接到第二输入的第一支架(26);和 支承在第一支架上并与第一中心齿轮和第一环形齿轮相啮合的第一小齿轮(28)。
3.根据权利要求1所述的动力变速器，其特征在于，还包含: 可释放地连接第二支架(36)和第四中心齿轮(44)的第一离合器(56)； 可释放地连接第二支架(36)和第三中心齿轮(42)的第二离合器(58)； 可释放地保持第三支架(48)不转动的第一制动器(62)； 可释放地保持第二中心齿轮(32)不转动的第二制动器(66)； 可释放地连接第二中心齿轮(32)和第三中心齿轮(42)的第三离合器(60);和 可释放地连接第三支架(48 )和第一输入的第四离合器(64 )。
4.根据权利要求3所述的动力变速器，其特征在于，通过动力变速器产生的每个前进挡和倒车档，都是由离合器和制动器中的三个同时啮合以及离合器和制动器中的三个同时分离引起的。
5.根据权利要求3所述的动力变速器，其特征在于，还包含单向制动器，该单向制动器与第一制动器平行布置，用于可释放地保持第三支架(48 )不转动。
【文档编号】F16H3/62GK103453087SQ201310195690
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月23日 优先权日:2012年5月29日
【发明者】唐纳德·W·霍夫曼, 里德·A·鲍德温 申请人:福特全球技术公司