专利名称：多档变速器的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及具有多个行星齿轮组和多个扭矩传递装
置的多档(多级、多速)变速器，尤其涉及具有八个或更多档位(挡位)、 四个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的变速器。
背景技术：
这部分的内容仅仅提供与本发明相关的背景信息，而可以 构成或者可以不构成现有技术。 典型的多档变速器使用摩擦离合器或制动器、行星齿轮装 置及固定互相连接的组合来获得多个传动比。行星齿轮组的数量和物理 布置通常由封装、成本和所需的传动比来确定。 尽管现有的变速器实现了它们的预期目的，但是对表现出 改进性能(尤其从效率、响应性和平顺性的观点来看)以及改进封装(主 要是减小的尺寸和重量)的新型和改进变速器结构的需求实质上是不变 的。因此，需要一种改进的节省成本的紧凑型多档变速器。
发明内容
提供一种变速器，具有输入元件、输出元件、四个4亍星齿 轮组、多个连接元件和多个扭矩传递装置。每个行星齿轮组都包括第一、 第二和第三元件。扭矩传递装置为例如离合器和制动器。 变速器的一个实施例包括四个行星齿轮组、三个离合器和 两个制动器。 因此本发明的一个目的是提供一种具有四个行星齿轮组 的变速器。 本发明的另 一 目的是提供一种具有至少八个前进档和至 少一个倒档的变速器。 本发明的再一目的是提供一种具有四个行星齿轮组、多个 连接元件以及多个扭矩传递装置的变速器。参考下面的描述和附图，可清楚理解本发明的其它目的、
方面和优点，其中在附图中，相同的附图标记指的是相同的部件、元件 或特征。
这里所述附图仅仅是示意性目的，而不是以任何方式限制
本发明的范围。图1为根据本发明的八档变速器实施例的杆状图；
图2为根据本发明的八档变速器实施例的简图；和
图3为示出图1和2中所示变速器的各可用前进档和倒档 或传动比中，各种扭矩传递离合器的接合状态的真值表。
具体实施例方式下面的描述实质上仅仅是示意性的，而不是限制本公开、 应用或其使用。 首先，应当理解，在提供的特定实施例中，本发明的八档 自动变速器在四个行星齿轮组的元件之间具有永久性的机械连接布置。 第一行星齿轮组的第一部件或元件永久性地连接到第二行星齿轮组的 第一部件或元件上。第一行星齿轮组的第二部件或元件永久性地连接到 第三行星齿轮组的第二部件或元件上。第三行星齿轮组的第一部件或元 件永久性地连接到第四行星齿轮组的第一部件或元件上。最后，第三行 星齿轮组的第三部件或元件永久性地连接到第二行星齿轮组的第三部 件或元件上。 现在参考图1，以杆状图形式示出了八档变速器10的实施 例。杆状图为机械装置(例如自动变速器)的部件的示意表示。每个单 独的杆表示一个行星齿轮组，其中行星齿轮组的三个基本机械部件各由 节点表示。因此，单个杆包含三个节点 一个表示中心齿轮， 一个表示 行星齿轮架， 一个表示齿圈。各杆节点之间的相对长度可用来表示各齿 轮组的齿圈对中心齿轮的传动比。而这些杆长比再用来改变变速器的传 动比，以获得适当的传动比和传动比级数。各行星齿轮组的节点之间的 机械连接或互连由细水平线表示，扭矩传递装置(例如，离合器和制动 器)显示为交错的指形物。如果该装置为制动器，那么该指形物中的一 组连接于基础件。在SAE Paper 810102、由Benford和Leising所著的"TheLever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis"内可4戈到斥干4犬图的 形式、目的及使用的进一步说明，其内容通过参考并入本文。 变速器10包括输入轴或输入元件12、第一行星齿轮组14 (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(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 (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 (具有三个节点第一 节点20A、第二节点20B和第三节点20C)、和输出轴或输出元件22。 输入元件12连接到第四行星齿轮组20的第三节点20C 上。输出元件22连接到第四行星齿轮组20的第二节点20B上。第一行 星齿轮组14的第一节点14A连接到第二行星齿轮组16的第一节点16A 上。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 二节点18B上。第三行星齿轮组18的第一节点18A连接到第四行星齿 轮组20的第 一节点20A上。第三行星齿轮组18的第三节点18C连接到 第二行星齿轮组16的第三节点16C上。
第一离合器26将第一行星齿轮组14的第一节点14A有选 择地连接到输出元件22上。第二离合器28将第二行星齿轮组16的第 二节点16B有选择地连接到第三行星齿轮组18的第二节点18B上。第 三离合器30将输入元件12有选择地连接到第二行星齿轮组16的第三 节点16C上。第一制动器32将第一行星齿轮组14的第三节点14C有选 择地连接于基础件或连接到变速器壳体40上。第二制动器34将第二行 星齿轮组16的第二节点16B有选择地连接于基础件或连接到变速器壳 体40上。 现在参考图2,符号图示出了根据本发明的八档变速器10 的实施例的示意布局图。在图2中，继续使用图1中杆状图的编号。离 合器、制动器及连接件对应地表示，而行星齿轮组的节点现在显示为行 星齿轮组的部件，例如中心齿轮、齿圈、行星齿轮和行星齿轮架。 例如，行星齿轮组14为包括中心齿轮元件14C、行星齿 轮架元件14A和齿圈元件14B的行星齿轮组。中心齿轮元件14C与第 一轴或中间元件42连接以共同旋转。齿圏元件14B与第二轴或中间元 件44连接。行星齿轮架元件14A可旋转地支撑一组行星齿轮14D (只 示出了一个)，并与第三轴或中间元件46和第四轴或中间元件48连接
以共同旋转。行星齿轮14D构造成与中心齿轮元件14C和齿圏元件14B
都互相啮合。 输入轴或输入元件12持续地连接到发动机(未示出)或 液力变矩器(未示出)的涡轮上。输出轴或输出元件22持续地连接到 主减速器单元或分动箱(未示出)上。 行星齿轮组16为包括中心齿轮元件16C、可旋转地支撑 一组行星齿轮16D的行星齿轮架元件16B和齿圈元件16A的行星齿轮 组。中心齿轮元件16C与第五轴或中间元件50和第六轴或中间元件52 连接以共同旋转。行星齿轮架元件16B与第七轴或中间元件54和第八 轴或中间元件56连接以共同旋转。齿圏元件16A与第四中间元件48连 接以共同旋转。行星齿轮16D构造成与中心齿轮元件16C和齿圈元件 16A都互相啮合。 行星齿4仑组18为包括中心齿4仑元件18C、齿圈元件18B 和可旋转地支撑一组行星齿轮18D的行星齿轮架元件18A的行星齿轮 组。中心齿轮元件18C与第五中间元件50连接以共同旋转。齿圏元件 18B与第二中间元件44连接以共同旋转。行星齿轮架元件18A与第九 轴或中间元件58连接以共同旋转。行星齿轮18D构造成与中心齿轮元 件18C和齿圏元件18B都互相啮合。 行星齿轮组20为包括中心齿轮元件20C、齿圈元件20A 和可旋转地支撑一组行星齿轮20D的行星齿轮架元件20B的行星齿轮 组。中心齿轮元件20C与输入元件12连接以共同旋转。齿圈元件20A 与第九中间元件58连接以共同旋转。行星齿轮架元件20B与输出元件 22连接以共同旋转。行星齿轮20D构造成与中心齿轮元件20C和齿圈 元件20A都互相啮合。 扭矩传递机构或离合器26、 28、 30及制动器32、 34允许 轴或互连元件、行星齿轮组的元件和壳体的选择性互相连接。例如，第 一离合器26可有选择地接合，以将第三中间元件46与输出元件22连 接。笫二离合器28可有选择地接合，以将第二中间元件44与第八中间 元件56连接。第三离合器30可有选才奪地接合，以将输入元件12与第 六中间元件52连接。第一制动器32可有选择地接合，以将第一中间元 件42连接于基础件或连接到变速器壳体40上，从而限制中心齿轮元件 14C相对于基础件或变速器壳体40旋转。第二制动器34可有选择地接
合，以将第七中间元件54连接于基础件或连接到变速器壳体40上，从 而限制行星齿轮架元件16B相对于基础件或变速器壳体40旋转。 现在参考图2和3，描述八档变速器10的实施例的操作。 应当理解，变速器10能够以至少八个前进档或前进扭矩比及至少一个 倒档或倒车扭矩比将扭矩从输入轴或输入元件12传递到输出轴或输出 元件22。各前进档和倒档或前进和倒车扭矩比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、第一制动 器32和第二制动器34)的接合来实现，如下所述。图3为示出扭矩传
出了i种档位状^的实际数:传动比,一 但是应当理解，这些数值仅仅是
示意性的，并且它们可在^f艮大范围上调整，以适应变速器10的各种应 用和操作标准。图3中还示出了使用本发明实施例可获得的传动比的示 例。当然，依据所选的齿轮直径、齿轮齿数和齿轮构造，可获得其它传 动比。 为建立倒档，接合或启用第一离合器26、第三离合器30 和第二制动器34。第一离合器26将第三中间元件46与输出元件22连 接。第三离合器30将输入元件12与第六中间元件52连接。第二制动 器34将第七中间元件54连接于基础件或连接到变速器壳体40上，以 限制行星齿轮架元件16B相对于基础件或变速器壳体40旋转。同样， 通过不同组合的离合器和制动器接合，可获得八个前进档，如图3中所 示c 应当理解，八档变速器10的操作和档位状态的上述描述 假定，首先，在给定档位状态未明确提及的离合器和制动器无效或分离， 其次，在至少相邻的档位状态之间换档即改变档位状态期间，在两个档 位状态中都接合或启用的离合器或制动器将保持接合或启用。本发明的变速器10提供了超过现有技术的几个优点和效 果。更具体地，变速器IO提供了改进的封装、增益失配和旋转损失。 另外，可在变速器10的前部设置高的齿轮组，并且可在变速器的前部 设置五个扭矩传递装置中的四个。 本发明的描述实质上仅仅是示意性的，不脱离本发明要旨 的变形也属于本发明的范围。这种变形并不认为脱离了本发明的宗旨和 范围。
权利要求
1.一种变速器，包括输入元件；输出元件；第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个行星齿轮组都具有第一、第二和第三元件；第一互连元件，该第一互连元件将所述第一行星齿轮组的第三元件与所述第三行星齿轮组的第三元件持续地互连；第二互连元件，该第二互连元件将所述第一行星齿轮组的第二元件与所述第二行星齿轮组的第三元件持续地互连；第三互连元件，该第三互连元件将所述第二行星齿轮组的第一元件与所述第三行星齿轮组的第一元件持续地互连；第四互连元件，该第四互连元件将所述第三行星齿轮组的第二元件与所述第四行星齿轮组的第三元件持续地互连；以及五个扭矩传递机构，所述五个扭矩传递机构可有选择地接合，以将所述第一、第二和第三元件中的一个与所述第一、第二和第三元件中的另一个互连；并且其中所述扭矩传递机构可有选择地以至少三个扭矩传递装置的组合进行接合，以在所述输入元件与所述输出元件之间建立至少八个前进档和至少一个倒档。
2. 如权利要求l所述的变速器，其中所述五个扭矩传递机构中的第 一个可有选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的第二元件与固定元件 互连。
3. 如权利要求2所述的变速器，其中所述五个扭矩传递机构中的第 二个可有选择地接合，以将所述第 一行星齿轮组的第 一元件与所述固定 元件互连。
4. 如权利要求3所述的变速器，其中所述五个扭矩传递机构中的第 三个可有选择地接合，以将所述输入元件与所述第二行星齿轮组的第一 元件互连。
5. 如权利要求4所述的变速器，其中所述五个扭矩传递机构中的第 四个可有选择地接合，以将所述第二行星齿轮组的第二元件与所述第三 行星齿轮组的第三元件互连。
6. 如权利要求5所述的变速器，其中所述五个扭矩传递机构中的第 五个可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的第二元件与所述输出 元件互连。
7. 如权利要求l所述的变速器，其中所述第一和第二扭矩传递机构 为制动器，所述第三、第四和第五扭矩传递机构为离合器。
8. 如权利要求l所述的变速器，其中所述第一元件为中心齿轮，所 述第二元件为行星齿轮架元件，所述第三元件为齿圈。
9. 如权利要求5所述的变速器，其中所述输入元件与所述第四行星 齿轮组的第一元件持续地互连，所述输出元件与所述第四行星齿轮组的 第二元件持续地互连。
10. —种变速器，包括 输入元件； 输出元件；第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个行星齿轮组都具有第一、 第二和第三元件，其中所述输入元件与所述第四行星齿轮组的第 一元件 持续地互连，所述输出元件与所述第四行星齿轮组的第二元件持续地互连；第一互连元件，该第一互连元件将所述第一行星齿轮组的第三元件与所述第三行星齿轮组的第三元件持续地互连；第二互连元件，该第二互连元件将所述第一行星齿轮组的第二元件 与所述第二行星齿轮组的第三元件持续地互连；第三互连元件，该第三互连元件将所述第二行星齿轮组的第一元件 与所述第三行星齿轮组的第一元件持续地互连；第四互连元件，该第四互连元件将所述第三行星齿轮组的第二元件 与所述第四行星齿轮组的第三元件持续地互连；第一扭矩传递机构，该第一扭矩传递机构可有选择地接合，以将所 述第二行星齿轮组的第二元件与固定元件互连；第二扭矩传递才几构，该第二扭矩传递机构可有选择地接合，以将所 述第 一行星齿轮组的笫 一元件与所述固定元件互连；第三扭矩传递才几构，该第三扭矩传递才几构可有选择地接合，以将所 述输入元件与所述第二行星齿轮组的第 一元件互连；第四扭矩传递机构，该第四扭矩传递机构可有选择地接合，以将所 述第二行星齿轮组的第二元件与所述第三行星齿轮组的第三元件互连； 第五扭矩传递机构，该第五扭矩传递机构可有选择地接合，以将所述第一行星齿轮组的第二元件与所述输出元件互连；并且其中所述扭矩传递机构可有选择地以至少三个扭矩传递装置的组合进行接合，以在所述输入元件与所述输出元件之间建立至少八个前进档和至少一个倒档。
11. 如权利要求10所述的变速器，其中所述第一和第二扭矩传递机 构为制动器，所述第三、第四和第五扭矩传递机构为离合器。
12. 如权利要求10所述的变速器，其中所述第一元件为中心齿轮， 所述第二元件为行星齿轮架元件，所述第三元件为齿圈。
13. —种变速器，包括 输入元件； 输出元件；第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个行星齿轮组都具有中心 齿轮、行星齿轮架元件和齿圏，其中所述输入元件与所述第四行星齿轮 组的中心齿轮持续地互连，所述输出元件与所述第四行星齿轮组的行星 齿轮架元件持续地互连；第一互连元件，该第一互连元件将所述第一行星齿轮组的齿圏与所 述第三行星齿轮组的齿圏持续地互连；笫二互连元件，该第二互连元件将所述第一行星齿轮组的行星齿轮 架元件与所述第二行星齿轮组的齿圏持续地互连；第三互连元件，该第三互连元件将所述第二行星齿轮组的中心齿轮 与所述第三行星齿轮组的中心齿轮持续地互连；第四互连元件，该第四互连元件将所述第三行星齿轮组的行星齿轮 架元件与所述第四行星齿轮组的齿圈持续地互连；第一扭矩传递机构，该第一扭矩传递机构可有选择地接合，以将所 述第二行星齿轮组的行星齿轮架元件与固定元件互连；第二扭矩传递机构，该第二扭矩传递机构可有选择地接合，以将所述第 一行星齿轮组的中心齿轮与所述固定元件互连；第三扭矩传递机构，该第三扭矩传递机构可有选择地接合，以将所 述输入元件与所述第二行星齿轮组的中心齿轮互连；第四扭矩传递机构，该第四扭矩传递机构可有选择地接合，以将所 述第二行星齿轮组的行星齿轮架元件与所述第三行星齿轮组的齿圏互连；第五扭矩传递机构，该第五扭矩传递机构可有选择地接合，以将所 述第一行星齿轮组的行星齿轮架元件与所述输出元件互连；并且其中所述扭矩传递机构可有选择地以至少三个扭矩传递装置的组 合进行接合，以在所述输入元件与所述输出元件之间建立至少八个前进 档和至少一个倒档。
全文摘要
提供了一种多档变速器，具有输入元件、输出元件、四个行星齿轮组、多个连接元件和多个扭矩传递装置。每个行星齿轮组都包括第一、第二和第三元件。扭矩传递机构可包括离合器和制动器。
文档编号F16H3/62GK101358636SQ200810129478
公开日2009年2月4日 申请日期2008年7月31日 优先权日2007年8月1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