10速变速器的制作方法

专利名称：10速变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有四个行星齿轮组的动力变速器(power transmission),这些行星齿轮组由六个扭矩传递装置控制，以提供十个 前进速度比和 一 个倒档速度比。
背景技术：
客车包括由发动机，多级变速器和差速或主减速器(final dnve)组 成的传动系。多级变速器通过容许发动机多次经过其扭矩范围运行而 提高了车辆的整个运行范围。变速器中可得到的前进速度比的数量决
定了发动机扭矩范围重复的次数。早前的自动变速器具有两个速度范 围。这严格地限制了车辆的整个速度范围，并因此需要相对较大的可 产生较宽的速度和扭矩范围的发动机。这导致发动机在巡^t期间运行 在并非最有效点的特定的燃料消耗点上。因此，手动换档(副轴变速器) 是最通用的。
随着三速和四速自动变速器的出现，自动换档(行星齿轮)变速器 随着汽车的大众化而提高了普及性。这些变速器改进了车辆的操作性 能和燃料经济性。速度比的数量增加减少了速度比之间的步长，并因 此通过在正常车辆加速下使操作员基本察觉不到速度比替换而改进 了变速器的换档质量。
六速变速器提供了相对四速和五速变速器的若干优势，包括改进 的车辆加速度和改进的燃料经济性。虽然许多货车采用具有六个或更 多前进速度比的动力变速器，但客车仍然制造成带有三速和四速自动 变速器，而由于五速或六速装置的尺寸和复杂性，采用它们的客车相 对较少。相对六速变速器，七速、八速和九速变速器在加速度和燃料经济 性方面提供了进一步的改进。然而，类似于上面讨论的六速变速器， 七速、八速和九速变速器的发展由于复杂性、尺寸和成本而被排除在 外。发明内容本发明提供一种改进的变速器，其具有四个受控制的行星齿轮 组，以提供至少十个前进速度比和至少 一 个倒档速度比。本发明的变速器族具有四个行星齿轮组，其各包括第一部件、第 二部件和第三部件，这些部件可以任何顺序包括恒星齿轮、环形齿轮 或行星架组件部件。在本说明书和权利要求中提及第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿4仑组和第四齿轮组时，这些齿轮组可以图中任何顺序(即，从左至右或 从右至左等等)从"第一"数到"第四"。另外，对于各齿轮组，各齿轮组 的第一部件、第二部件或第三部件可以图中任何顺序(即，从上至下或 从下至上等等)从"第一"数到"第三"。各个架部件可以是单小齿轮架部件(简单)或双小齿轮架部件(复 合)。带有长小齿轮的实施例也是可行的。第一互连部件持续地将笫一行星齿轮组的第二部件与第二行星 齿轮组的第三部件连接。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 齿轮组的第三部件连接。第三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 齿轮组的第二部件连接。第四互连部件持续地将第一行星齿轮组的第一部件与第三行星 齿轮组的第一部件连接。输入部件持续地与第三行星齿轮组的第二部件连接。输出部件持 续地与第二行星齿轮组的第二部件连接。第一扭矩传递装置，例如制动器，选择性地将第一行星齿轮组的 第一部件与固定部件(变速器外壳/壳体)连接。第二扭矩传递装置，例如制动器，选择性地将第一行星齿轮组的 第二部件与固定部件(变速器外壳/壳体)连接。第三扭矩传递装置，例如离合器，选择性地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连接。第四扭矩传递装置，例如离合器，选择性地将第一行星齿轮組的 第三部件与第四行星齿轮组的第三部件连接。第五扭矩传递装置，例如离合器，选择性地将第一行星齿轮组的 第二部件与第四行星齿轮组的笫 一部件连接。第六扭矩传递装置，例如离合器，选择性地将第三行星齿轮组的 第三部件与第四行星齿轮组的第三部件连接。这六个扭矩传递机构可选择性地以三个的组合接合，以产生至少十个前进速度比和至少 一 个倒档速度比。各档是单跃迁换档(single transition shift)，并提供了三倍超载(triple overdrive)。可通过恰当地选择行星齿轮组的齿数比而实现各种速度比和速 度比范围。从以下结合所附附图对实现本发明的最佳^^式的详细描述中，本 发明的上述特征和其它特征及优势将变得非常明显。


图la是包括根据本发明的行星变速器的传动系的示意图； 图lb是描迷图la中所示的传动系的某些运行特征的真值表和图 表；和图lc是杠杆图形式显示的图la传动系的示意图。
具体实施方式
参照附图，图la中显示了传动系10,其具有传统的发动机和扭矩变换器12,行星变速器14,和传统的主减速器机构16。发动机12 可利用各种类型的燃料来驱动，以提高特定应用的效率和燃料经济 性。这种燃料可包括例如汽油、柴油、乙醇、二曱醚等等。行星变速器14包括持续地与发动机12连接的输入部件17、行星 齿轮装置18以及持续地与主减速器机构16连接的输出部件19。行星 齿轮装置18包括四个行星齿轮组20，30,40和50。行星齿轮组20包括恒星齿轮部件22、环形齿轮部件24和行星架 组件部件26。行星架组件部件26包括多个可旋转地安装在架部件29 上的小齿轮27,28。小齿轮27布置成与恒星齿轮部件22成啮合关系， 并且小齿轮28设置成与环形齿轮部件24及相应的小齿轮27两者成 啮合关系。行星齿轮组30包括恒星齿轮部件32、环形齿轮部件34和行星架 组件部件36。行星架组件部件36包括多个可旋转地安装在架部件39 上，并布置成与环形齿轮部件34及恒星齿轮部件32两者成啮合关系 的小齿轮37。行星齿轮组40包括恒星齿轮部件42、环形齿轮部件44和行星架 组件部件46。行星架组件部件46包括多个安装在架部件49上，并布 置成与环形齿轮部件44及恒星齿轮部件42两者成啮合关系的小齿轮 47。行星齿轮组50包括恒星齿轮部件52、环形齿轮部件54和行星架 组件部件56。行星架组件部件56包括多个安装在架部件59上，并布 置成与环形齿轮部件54及恒星齿轮部件52两者成啮合关系的小齿轮 57。行星齿轮装置还包括六个扭矩传递装置80,82,84,85,86和87。扭 矩传递装置80,82是固定类型的扭矩传递机构，通常称为制动器或反 作用离合器。扭矩传递装置84,85,86和87是旋转类型的扭矩传递机 构，通常称为离合器。输入部件17持续地与行星齿轮组40的行星架组件部件46连接。输出部件19持续地与行星齿轮组30的行星架组件部件36连接。第一互连部件70持续地将行星齿轮组20的行星架组件部件26 与行星齿轮组30的环形齿轮部件34连接。第二互连部件72持续地 将行星齿轮组30的恒星齿轮部件32与行星齿轮组40的环形齿轮部 件44连接。第三互连部件74持续地将行星齿轮组40的行星架组件 部件46与行星齿轮组50的行星架组件部件56连接。第四互连部件 76持续地将行星齿轮组20的恒星齿轮部件22与行星齿轮组40的恒 星齿轮部件42连接。第一扭矩传递装置，例如制动器80，选择性地通过互连部件76 而将行星齿轮组20的恒星齿轮部件22及行星齿轮组40的恒星齿轮 部件42与变速器外壳60连接。第二扭矩传递装置，例如制动器82， 通过互连部件70.而选择性地将行星齿轮组30的环形齿轮部件34及 行星齿轮组20的行星架组件部件26与变速器外壳60连接。笫三扭 矩传递装置，例如离合器84，选择性地通过互连部件76而将行星齿 轮组20的恒星齿轮部件22及行星齿轮组40的恒星齿轮部件42与行 星齿轮组50的恒星齿轮部件52连接。第四扭矩传递装置，例如离合 器85,选择性地将行星齿轮组20的环形齿轮部件24与行星齿轮组 50的环形齿轮部件54连接。第五扭矩传递装置，例如离合器86,选 择性地通过互连部件70而将行星齿轮组20的行星架组件部件26及 行星齿轮组30的环形齿轮部件34与行星齿轮组50的恒星齿轮部件 52连接。第六扭矩传递装置，例如离合器87，选择性地通过互连部 件72而将行星齿轮组40的环形齿轮部件44及行星齿轮组30的恒星 齿轮部件32与行星齿轮组50的环形齿轮部件54连接。如图lb中所示，尤其如此处所公开的真值表中所示，这些扭矩 传递机构选择性地以三个的组合进行接合，以提供至少十个前进速度 比和至少一个倒档速度比，所有速度比都带单跃迁换档。如上所述，在图lb的真值表中显示了用于扭矩传递机构的接合 一览表。图lb的图表描述了上述变速器中所达到的比阶(ratio step)。例如，在第一和第二前进速度比之间的阶比(stepratio)是1.27，而在倒 档速度比和第一前进速度比之间的阶比为-0.96。所述阶比指的是相邻 两档速度比之间的具体比值。参看图lc,以杠杆图形式显示了图la中所示的传动系IO的实施 例。杠杆图是例如自动变速器的机械装置构件的示意图。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 部件， 一个用于行星齿轮架部件，而一个用于环形齿轮部件。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 比。这些杠杆比本身则用于改变变速器的齿轮齿数比，以取得合适的 比和比级数。各种行星齿轮组的节点之间的机械联接或相互连接由细 的水平线所示，并且例如离合器和制动器的扭矩传递装置由交错的指 状物表示。如果装置是制动器，那么就将一组指状物接地(ground)。 在Benford, Howard和Leising, Maurice的SAEi仑文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。传动系10包括输入部件17、输出部件19、具有三个节点(第一 节点22A、第二节点26A和第三节点24A)的第一行星齿轮组20A; 具有三个节点(第一节点32A、第二节点36A和第三节点34A)的第 二行星齿轮组30A;具有三个节点(第一节点42A、第二节点46A和 第三节点44A)的第三行星齿轮组40A;以及具有三个节点(第一节 点52A、第二节点56A和第三节点54A)的第四行星齿轮组50A。输入部件17持续地与节点46A连接。输出部件19持续地与节点 36A连接。节点26A通过互连部件70而持续地与节点34A连接。节点32A 通过互连部件72而持续地与节点44A连"l矣。节点46A通过互连部件 74而持续地与节点56A连接。节点22A通过互连部件76而持续地与 节点42A连接。第一扭矩传递装置，例如制动器80,选择性地通过互连部件76 而使节点22A及节点42A与变速器外壳60相接合。第二扭矩传递装 置，例如制动器82,选择性地通过互连部件70而使节点26A及节点 34A与变速器外壳60相接合。第三扭矩传递装置，例如离合器84， 选择性地通过互连部件76而使节点22A及节点42A与节点52A相接 合。第四扭矩传递装置，例如离合器85，选择性地使节点24A与节 点54A相接合。第五扭矩传递装置，例如离合器86，选择性地通过 互连部件70而使节点26A及节点34A与节点52A相接合。第六扭矩 传递装置，例如离合器87，选择性地通过互连部件72而将节点44A 及节点32A与节点54A连接。为了建立传动比，对于各个齿轮状态使三个扭矩传递装置接合。 接合的扭矩传递装置由图1中的每个相应的行中的"X，，代表。例如，. 为了建立倒档齿轮齿数比，使制动器82和离合器85及86接合。制 动器82通过互连部件70而使节点26A及34A与变速器外壳60相接 合。离合器85使节点24A与节点54A相接合。离合器86通过互连部 件70而使节点26A及34A与节点52A相接合。类似地，按照图lb 通过离合器接合的不同组合可获得十个前进速度比。传动系IO可与混合动力车辆共享构件，并且这种组合在"电量耗 尽模式"下可以是可操作的。对于本发明的目的，"电量耗尽模式"是一 种这样的模式，在这种模式下主要由电动机/发电机为车辆提供动力， 使得当车辆到达其目的地时，蓄电池被耗尽或几乎耗尽。换句话说， 在电量耗尽^t式期间，发动机12只是运行到确保蓄电池在到达目的 地之前不被耗尽所必需的程度。传统的混合动力车辆以"电量维持模 式，，运行，其中如果蓄电池电量水平下降到预定的水平以下(例如，25%) 时，发动机自动运行以对蓄电池充电。因此，通过以电量4毛尽才莫式运 行，混合动力车辆可保留某些或所有否则将被消耗以保持25%的传统 混合动力车辆中的蓄电池电量水平的燃料。应该懂得如果蓄电池可在 到达目的地之后，通过将其插入到某一能源中进行再充电，那么混合动力车辆的传动系优选只以电量耗尽^f莫式运行。
虽然已经详细介绍了用于实现本发明的最佳冲莫式，但是熟悉本发 明相关领域的技术人员将认识到属于所附权利要求的范围内的各种
实践本发明的备选:&计和实施例。
权利要求
1.一种多级变速器，包括输入部件；输出部件；各具有第一部件、第二部件和第三部件的第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组；第一互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的所述第二部件与所述第二行星齿轮组的所述第三部件连接；第二互连部件，其持续地将所述第二行星齿轮组的所述第一部件与所述第三行星齿轮组的所述第三部件连接；第三互连部件，其持续地将所述第三行星齿轮组的所述第二部件与所述第四行星齿轮组的所述第二部件连接；第四互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的所述第一部件与所述第三行星齿轮组的所述第一部件连接；和六个扭矩传递装置，其用于选择性地将所述行星齿轮组的所述部件与固定部件，或与所述行星齿轮组的其它部件互连，所述六个扭矩传递装置以三个的组合进行接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少十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，其特征在于所述六个扭矩传 递装置的第一个扭矩传递装置可操作以选择性地将所述第一行星齿 轮组的所述第 一部件与所述固定部件连接。
3. 根据权利要求2所述的变速器，其特征在于所述六个扭矩传 递装置的第二个扭矩传递装置可操作以选择性地将所述第一行星齿 轮组的所述第二部件与所述固定部件连接。
4. 根据权利要求3所述的变速器，其特征在于所迷六个扭矩传 递装置的第三个扭矩传递装置可操作以选择性地将所述笫 一行星齿 轮组的所迷第一部件与所述第四行星齿轮组的所述第一部件连接。
5. 根据权利要求4所述的变速器，其特征在于所述六个扭矩传递装置的第四个扭矩传递装置可操作以选择性地将所述第一行星齿 轮组的所述第三部件与所述第四行星齿轮组的所述第三部件连接。
6. 根据权利要求5所述的变速器，其特征在于所述六个扭矩传 递装置的第五个扭矩传递装置可操作以选摔性地将所述第一行星齿 轮组的所述第二部件与所述第四行星齿轮组的所述第 一部件连接。
7. 根据权利要求6所述的变速器，其特征在于所述六个扭矩传 递装置的第六个扭矩传递装置可操作以选择性地将所述第三行星齿 轮组的所述第三部件与所述第四行星齿轮组的所述第三部件连接。
8. 根据权利要求1所述的变速器，其特征在于所述六个扭矩传 递装置的所述第 一扭矩传递装置和第二扭矩传递装置包括制动器，并 且所述六个扭矩传递装置的所述第三扭矩传递装置、第四扭矩传递装 置、第五扭矩传递装置和第六扭矩传递装置包括离合器。
9. 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、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组的所述第 一部件、第二部件和第三部件分别包括恒星齿轮部件、行星架组件部 件和环形齿轮部件。
10. 根据权利要求.l所述的变速器，其特征在于所述输入部件持 续地与所述第三行星齿轮组的所述第二部件互连，并且所述输出部件 持续地与所述第二行星齿轮组的所述第二部件互连。
11. 一种多级变速器，包括 输入部件；输出部件；各具有第一部件、第二部件和第三部件的第一行星齿轮组、第二 行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组；所述输入部件持续地与所述第三行星齿轮组的所述第二部件互 连，并且所述输出部件持续地与所述第二行星齿轮组的所述第二部件 互连；第 一互连部件，其持续地将所述第 一行星齿轮组的所述第二部件与所述第二行星齿轮组的所述第三部件连接；第二互连部件，其持续地将所述第二行星齿轮组的所述第一部件与所述第三行星齿轮组的所述第三部件连接；第三互连部件，其持续地将所述第三行星齿轮组的所述第二部件与所述第四行星齿轮组的所述第二部件连接；笫四互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的所述第一部件 与所述第三行星齿轮组的所述第 一部件连接；第一扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述第一部件与固定部件连接；第二扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述第 二部件与所述固定部件连接；第三扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述第 一部件与所述第四行星齿轮组的所述第一部件连接；第四扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述第三部件与所述第四行星齿轮组的所述第三部件连接；第五扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述第 二部件与所述第四行星齿轮组的所述第 一部件连接；笫六扭矩传递装置，其选择性地将所述第三行星齿轮组的所述第 三部件与所述第四行星齿轮组的所述第三部件连接；所述六个扭矩传递装置以三个的组合进行接合，以在所述输入部 件和所述输出部件之间建立至少十个前进速度比和至少 一 个倒档速 度比。
12. —种多级变速器，包括输入部件；输出部件；各具有恒星齿轮部件、行星架组件部件和环形齿轮部件的第一行 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；所述输入部件持续地与所述第三行星齿轮组的所述行星架组件部件互连；所述输出部件持续地与所述第二行星齿轮组的所述行星架组件 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所述行星架组件部件与所述第二行星齿轮组的所述环形齿轮部件连接；第二互连部件，其持续地将所述第二行星齿轮组的所述恒星齿轮部件与所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮部件连接；第三互连部件，其持续地将所述第三行星齿轮组的所述行星架组 件部件与所述第四行星齿轮组的所述行星架组件部件连接；第四互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的所述恒星齿轮 部件与.所述第三行星齿轮组的所述恒星齿轮部件连接；第一扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述恒 星齿轮部件与固定部件连接；第二扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述行 星架组件部件与所述固定部件连接；第三扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述恒 星齿轮部件与所述第四行星齿轮组的所述恒星齿轮部件连接；第四扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述环 形齿轮部件与所述第四行星齿轮组的所述环形齿轮部件连接；第五扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述行 星架组件部件与所述第四行星齿轮组的所述恒星齿轮部件连接；第六扭矩传递装置，其选择性地将所述第三行星齿轮组的所述环 形齿轮部件与所述第四行星齿轮组的所述环形齿轮部件连接；且 所述扭矩传递机构以三个的组合进行接合，以在所述输入部件和所述 输出部件之间建立至少十个前进速度比和至少一个倒档速度比。
全文摘要
本发明涉及10速变速器，具体而言，变速器具有多个部件，其可用于传动系以提供十个前进速度比和一个倒档速度比。该变速器包括具有六个扭矩传递机构和四个固定的互连部件的四个行星齿轮组。该传动系包括发动机和持续地连接在至少一个行星齿轮部件上的扭矩变换器，以及持续地与另一行星齿轮部件连接的输出部件。这六个扭矩传递机构提供了在各种齿轮部件和变速器外壳之间的互连，并且以三个的组合运行，以建立至少十个前进速度比和至少一个倒档速度比。
文档编号F16H3/62GK101319705SQ20081010834
公开日2008年12月10日 申请日期2008年6月3日 优先权日2007年6月4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