多级变速器的制作方法

专利名称：多级变速器的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及一种具有多个行星齿轮组和多个扭矩传递装置 的多级变速器，更具体地涉及一种具有八种或更多种速度、四个行星 齿轮组和多个扭矩传递装置的变速器。
背景技术：
本部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景资料，并且可构成或 可不构成现有技术。
典型的多级变速器使用摩擦离合器、行星齿轮设备和固定互连的 组合，以实现多个齿轮比。行星齿轮组的数目和物理布置通常由封装、 成本和所需的速度比所确定。
虽然当前的变速器实现其预定的目的，但是基本不断地需要新的 改进的变速器构造，其体现了尤其从效率、响应性和平稳性考虑的改 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、节省成本的、紧凑的多级变速器。

发明内容
提供一种变速器，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。每个行星齿轮组包括第一、第二 和第三部件。例如，扭矩传递装置是离合器和制动器。
该变速器的实施例包括输入部件，输出部件，第一、第二、第三
和第四行星齿轮组，第一互连部件，第二互连部件，第三互连部件， 第四互连部件和第五互连部件。第一、第二、第三和第四行星齿轮组 各具有第一、第二和第三部件，第一互连部件使第一行星齿轮组的第 一部件与第三行星齿轮组的第二部件持续地互连，第二互连部件使第
一行星齿轮组的第二部件与固定元件持续地互连，第三互连部件使第 二行星齿轮组的第 一部件与第三行星齿轮组的第 一部件持续地互连， 第四互连部件使第二行星齿轮组的第三部件与固定元件持续地互连， 第五互连部件使第三行星齿轮组的第三部件与第四行星齿轮组的第 一部件持续地互连。五个扭矩传递机构可以有选择地接合，以使第一 部件、第二部件和第三部件中的一个与第一部件、第二部件、第三部
件和固定元件中的至少一个互连。扭矩传递机构可以以至少两个的组 合而有选择地接合，以在输入部件和输出部件之间建立至少八种前进 速度比和至少一种倒档速度比。
在本发明的一方面中，五个扭矩传递^L构中的第一扭矩传递^4勾 可以有选择地接合，以使第三行星齿轮组的第三部件和第四行星齿轮 组的第 一部件中的至少一个与第四行星齿轮组的第二部件互连。
在本发明的另 一方面中，五个扭矩传递机构中的第二扭矩传递机 构可以有选择地接合，以使输入部件、第一行星齿轮组的第一部件和 第三行星齿轮组的第二部件中的至少 一个与第四行星齿轮组的第二 部件互连。
在本发明的又一方面中，五个扭矩传递机构中的第三扭矩传递才几 构可以有选择地接合，以使第一行星齿轮组的第三部件与第四行星齿 轮组的第二部件互连。
在本发明的又一方面中，五个扭矩传递机构中的第四扭矩传递机 构可以有选择地接合，以使第四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。
在本发明的又一方面中，五个扭矩传递才几构中的第五^丑矩传递;f几 构可以有选择地接合，以使第二行星齿轮组的第二部件与固定元件互
连。
在本发明的又一方面中，第一部件是太阳齿轮，第二部件是托架 部件，第三部件是环形齿轮。
在本发明的又一方面中，输入部件与第 一行星齿轮组的第 一部件 和第三行星齿轮组的第二部件中的至少一个持续地互连，输出部件与 第四行星齿轮组的第三部件持续地互连。
在本发明的又一方面中，扭矩传递机构中的一个扭矩传递^4勾是 制动器，扭矩传递机构中的四个扭矩传递机构是离合器。
在本发明的又一方面中，固定元件是变速器外壳。 本发明的变速器的另一个实施例包括输入部件，输出部件，第一、 第二、第三和第四行星齿轮组，第一互连部件，第二互连部件，第三
互连部件，第四互连部件和第五互连部件。第一、第二、第三和第四 行星齿轮组各具有太阳齿轮、托架部件和环形齿轮，其中，输入部件 与第一行星齿轮组的太阳齿轮和第三行星齿轮组的托架部件中的至 少一个持续地互连，输出部件与第四行星齿轮组的环形齿轮持续地互
连；第一互连部件使第一行星齿轮组的太阳齿轮与第三行星齿轮组的 托架部件持续地互连；第二互连部件使第一行星齿轮组的托架部件与 固定元件持续地互连；第三互连部件使第二行星齿轮组的太阳齿轮与 第三行星齿轮组的太阳齿轮持续地互连；第四互连部件使第二行星齿 轮组的环形齿轮与固定元件持续地互连；第五互连部件使第三行星齿 轮组的环形齿轮与第四行星齿轮组的太阳齿轮持续地互连。第 一扭矩 传递机构可以有选择地接合，以使第三行星齿轮组的环形齿轮和第四 行星齿轮组的太阳齿轮中的至少一个与第四行星齿轮组的托架部件 互连；第二扭矩传递机构可以有选择地接合，以使输入部件、第一行 星齿轮组的太阳齿轮和第三行星齿轮组的托架部件中的至少 一 个与 第四行星齿轮组的托架部件互连；第三扭矩传递机构可以有选择地接 合，以使第一行星齿轮组的环形齿轮与第四行星齿轮组的托架部件互 连；第四扭矩传递机构可以有选择地接合，以使第四行星齿轮组的托
架部件与第二行星齿轮组的托架部件互连；第五扭矩传递机构可以有 选择地接合，以使第二行星齿轮组的托架部件与固定元件互连。扭矩 传递机构可以以至少两个的组合而有选择地接合，以在输入部件和输 出部件之间建立至少八种前进速度比和至少 一种倒档速度比。
通过参考以下的说明和附图，本发明的其它目的、方面和优点将 变得显而易见，在附图中，相似的附图标记表示相同的构件、元件或 特征。


在此所述的附图仅用于示例性目的，而绝非意图限制本^^开的范围。
图1是根据本发明的八级变速器的实施例的杠杆图(lever diagram);
图2是根据本发明的八级变速器的实施例的简图；和 图3是表示在图1和图2所示变速器的每种可获得的前进和倒档 速度比或齿轮比中的各个扭矩传递元件的接合状态的真值表。
具体实施例方式
以下说明在本质上仅仅是示例性的，并且不意图限制本^^开、应 用或用途。
最初应了解的是，在所提供的具体示例中，本发明的八级自动变 速器具有在四个行星齿轮组的元件之间的永久的机械连接的布置。第 一行星齿轮组的第 一构件或元件永久地联接到地或变速器外壳。第一 行星齿轮组的第三构件或元件永久地联接到第三行星齿轮组的第三 构件或元件。第二行星齿轮组的第一构件或元件永久地联接到地或变 速器外壳。第二行星齿轮组的第二构件或元件永久地联接到第三行星 齿轮组的第二构件或元件。最后，第三行星齿轮组的第一构件或元件 永久地联接到第四行星齿轮组的第 一构件或元件。 现在参考图1，八级变速器IO的实施例以杠杆图模式示出。杠杆
图是诸如自动变速器的机械装置的构件的示意图。每个单独的杠杆表 示一个行星齿轮组，其中行星齿轮的三个基本的机械构件各由节点表
示。因此，单个杠杆包括三个节点 一个用于太阳齿轮， 一个用于行 星齿轮托架，和一个用于环形齿轮。各个杠杆的节点之间的相对长度 可用于表示各个相应齿轮组的环形-太阳比。这些杠杆比又用于改变变 速器的齿轮比，以便实现合适的比率和比率递变(ratioprogression)。各 种行星齿轮组的节点之间的机械联接或互连以细水平线表示，并且诸 如离合器和制动器的扭矩传递装置表示为交错的指状物。如果该装置 为制动器，则将一组指状物接地(grounded)。在Benford和Leising的 SAE论文810102, "The Lever Analogy:A New Tool in Transmission Analysis"中可找到杠杆图的格式、目的和用途的进一步说明，该论文 因此通过引用而完全结合于本发明中。
变速器10包括输入轴或输入部件12，第一行星齿轮组14,第二 行星齿轮组16,第三行星齿轮组18,第四行星齿轮组20和输出轴或 输出部件22。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。
输入部件12联接到第一行星齿轮组14的第三节点14C。输出部 件22联接到第四行星齿轮组20的第二节点20B。第一行星齿轮组14 的第二节点14B联接到地、固定元件或变速器外壳50。第一行星齿轮 组14的第三节点14C也联接到第三行星齿轮组18的第二节点18B。 第二行星齿轮组16的第一节点16A联接到地、固定元件或变速器外 壳50。第二行星齿轮组16的第三节点16C联接到第三行星齿轮组18 的第三节点18C。第三行星齿轮组18的第一节点18A联接到第四行星齿轮组20的第三节点20C。
第一离合器26将第三行星齿轮组18的第一节点18A有选择地连 接到第四行星齿轮组20的第 一节点20A。第二离合器28将第 一行星 齿轮组14的第三节点14C和第三行星齿轮组18的第二节点18B有选 择地连接到第四行星齿轮组20的第一节点20A。第三离合器30将第 一行星齿轮组14的第一节点14A有选择地连接到第四行星齿轮组20 的第一节点20A。第四离合器32将第四行星齿轮组20的第一节点20A 有选择地连接到第二行星齿轮组16的第二节点16B。制动器34将第 二行星齿轮组16的第二节点16B有选择地连接到地或变速器外壳50.
现在参考图2，符号图(stick diagram)表示根据本发明的八级变速 器10的实施例的示意图。在图2中，延续图1的杠杆图的编号。相 应地示出离合器、制动器和联接器，而行星齿轮組的节点现在表示为 行星齿轮组的构件，诸如太阳齿轮、环形齿轮、行星齿轮和行星齿轮 托架。
例如，第一行星齿轮组14包括太阳齿轮部件14C、行星齿轮托架 部件14B和环形齿轮部件14A。太阳齿轮部件14C连接到输入轴或输 入部件12和第一轴或互连部件42,以便共同旋转。环形齿轮部件14A 连接到第二轴或互连部件44，以便共同旋转。行星齿轮托架部件14B 可旋转地支承一组行星齿轮14D(仅显示了 一个)并通过第三轴或互连 部件46连接到地、固定元件或变速器外壳50。行星齿轮14D各构造 为以便与太阳齿轮部件14C及环形齿轮部件14A相互啮合。
第二行星齿轮组16包括太阳齿轮部件16C、环形齿轮部件16A 和可旋转地支承一组行星齿轮16D的行星托架部件16B。太阳齿轮部 件16C与第四轴或互连部件48连接，以便共同旋转。环形齿轮部件 16A通过第五轴或互连部件52连接到地、固定元件或变速器外壳50。 行星托架部件16B与第六轴或互连部件54及第七轴或互连部件56连 接，以便共同旋转。行星齿轮16D各构造为以便与太阳齿轮部件16C 及环形齿轮部件16A相互啮合。
第三行星齿轮组18包括太阳齿轮部件18C、环形齿轮部件18A 和可旋转地支承一组行星齿轮18D的行星托架部件18B。太阳齿轮部 件18C与第四轴或互连部件48连接，以便共同旋转。环形齿轮部件 18A与第八轴或互连部件58连接，以便共同旋转。行星托架部件18B 与第一轴或互连部件42连接，以便共同旋转。行星齿轮18D各构造 为以便与太阳齿轮部件18C及环形齿轮部件18A相互啮合。
第四行星齿轮组20包括太阳齿轮部件20C、可旋转地支承第一组 行星齿轮20D和第二组行星齿轮20E的行星托架部件20A和环形齿 轮部件20B。太阳齿轮部件20C与第八轴或互连部件58连接，以便 共同旋转。行星托架部件20A与第九轴或互连部件60及第十轴或互 连部件62连接，以便共同旋转。环形齿轮部件20B与输出轴或输出 部件22连接，以便共同旋转。第一组行星齿轮20D构造为以便与环 形齿轮部件20B及第二组行星齿轮20E啮合。第二组行星齿轮20E构 造为以便与太阳齿轮部件20C及第一组行星齿轮20D相互啮合。
输入轴或输入部件12优选地持续地连接到发动机(未示出)或扭矩 变换器(未示出)的涡轮上。输出轴或输出部件22优选地与主减速器或 分动箱(未示出)持续地连接。
扭矩传递机构或离合器26,28,30和32与制动器34允许轴或互连 部件，行星齿轮组的部件和外壳可选地互连。例如，第一离合器26 可以有选择地接合，以使第八轴或互连部件58连接到第九轴或互连 部件60。第二离合器28可以有选择地接合，以使第一轴或互连部件 42连接到第九轴或互连部件60。第三离合器30可以有选择地接合， 以使第二轴或互连部件44连接到第九轴或互连部件60。第四离合器 32可以有选择地接合，以使第七轴或互连部件56连接到第十轴或互 连部件62。制动器34可以有选择地接合，以使第六轴或互连部件54 连接到地、固定元件或变速器外壳50,以便限制行星托架部件16B相 对于变速器外壳50的旋转。
现在参考图2和图3,将描述八级变速器10的实施例的操作。将
了解的是，变速器10能够以至少八种前进速度或扭矩比和至少一种
倒档速度或扭矩比将扭矩从输入轴或输入部件12传递到输出轴或输 出部件22上。通过扭矩传递机构(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)中的一个或多个的接合， 获得各种前进和倒档速度或扭矩比，如下文所述。图3是表示被促动 或接合为以便实现各种齿轮状态的扭矩传递机构的各种组合的真值 表。还表示了各种齿轮状态的实际数值的齿轮比，但应了解的是，这 些数值仅是示例性的，并且可在很大的范围内调节这些数值，以适应 变速器10的各种应用和操作准则。图3还示出可利用本发明实施例 获得的齿轮比的示例。当然，根据所选择的齿轮直径、齿轮齿数和齿 轮构造，可实现其它的齿轮比。
为了建立倒车档，接合或者促动第一离合器26和第三离合器30。 第一离合器26将第八轴或互连部件58连接到第九轴或互连部件60。 第三离合器30将第二轴或互连部件44连接到第九轴或互连部件60。 同样地，如图3所示，通过离合器和制动器接合的不同组合实现八种 前进比。
应了解的是，八级变速器10的操作和齿轮状态的上述说明首先 假设未在给定齿轮状态中具体指出的所有离合器和制动器各为不促 动的或脱离的，其次在换档期间，即改变齿轮状态期间，在至少相邻 的齿轮状态之间，在两种齿轮状态下接合或促动的离合器或制动器仍 将保持接合或促动。
本发明的说明在本质上仅为示例性的，并且旨在使不脱离本发明 要点的变型在本发明的范围内。这种变型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，其包括输入部件；输出部件；第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其各具有第一、第二和第三部件；第一互连部件，其使所述第一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持续地互连；第二互连部件，其使所述第一行星齿轮组的第二部件与固定元件持续地互连；第三互连部件，其使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持续地互连；第四互连部件，其使所述第二行星齿轮组的第三部件与所述固定元件持续地互连；第五互连部件，其使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一部件持续地互连；和五个扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第一部件、所述第二部件和所述第三部件中的一个与所述第一部件、所述第二部件、所述第三部件和所述固定元件中的至少一个互连，以及其中，所述扭矩传递机构可以以至少两个的组合而有选择地接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少八种前进速度比和至少一种倒档速度比。
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 递机构中的第一扭矩传递机构可以有选择地接合，以使所述第三行星 齿轮組的第三部件和所述第四行星齿轮组的第 一部件中的至少 一个 与所述第四行星齿轮组的第二部件互连。
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机构中的第二扭矩传递机构可以有选择地接合，以使所述输入部 件、所述第 一行星齿轮组的第 一部件和所述第三行星齿轮组的第二部 件中的至少一个与所述第四行星齿轮组的第二部件互连。
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 递机构中的第三扭矩传递机构可以有选择地接合，以使所述第一行星 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 递机构中的第四扭矩传递机构可以有选择地接合，以使所述第四行星 齿轮组的第二部件与所述笫二行星齿轮组的第二部件互连。
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 递机构中的第五扭矩传递机构可以有选择地接合，以使所述第二行星 齿轮组的第二部件与所述固定元件互连。
7. 根据权利要求1所述的变速器，其特征在于所述第一部件是 太阳齿轮，所述第二部件是托架部件，所述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与 所述第 一行星齿轮组的第 一部件和所述笫三行星齿轮组的第二部件 中的至少一个持续地互连；所述输出部件与所述第四行星齿轮组的第 三部件持续地互连。
9. 根据权利要求1所述的变速器，其特征在于所述扭矩传递机 构中的一个扭矩传递机构是制动器，所述扭矩传递机构中的四个扭矩 传递机构是离合器。
10. 根据权利要求1所述的变速器，其特征在于所述固定元件 是变速器外壳。
11. 一种变速器，其包括 输入部件；输出部件；第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其各具有第一、第二和第 三部件，其中，所述输入部件与所述第一行星齿轮组的第一部件和所述第三行星齿轮组的第二部件中的至少一个持续地互连，所述输出部件与所述第四行星齿轮组的第三部件持续地互连；第一互连部件，其使所述第一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持续地互连；第二互连部件，其使所述第一行星齿轮组的第二部件与固定元件 持续地互连；第三互连部件，其使所述第二行星齿轮组的第一部件与所述第三 行星齿轮组的笫 一部件持续地互连；第四互连部件，其使所述第二行星齿轮组的第三部件与所述固定 元件持续地互连；第五互连部件，其使所述第三行星齿轮组的第三部件与所述第四 行星齿轮組的第一部件持续地互连；第一扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第三行星齿 轮组的第三部件和所述第四行星齿轮组的第一部件中的至少一个与 所述第四行星齿轮组的第二部件互连；第二扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述输入部件、 所述第一行星齿轮组的第一部件和所述第三行星齿轮组的第二部件 中的至少一个与所述第四行星齿轮组的第二部件互连；第三扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第一行星齿 轮组的第三部件与所述第四行星齿轮组的第二部件互连；第四扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第四行星齿 轮组的第二部件与所述第二行星齿轮组的第二部件互连；和第五扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第二行星齿 轮组的第二部件与所述固定元件互连，以及其中，所述扭矩传递机构可以以至少两个的组合而有选择地接 合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少八种前进速度比 和至少一种倒档速度比。
12.根据权利要求11所述的变速器，其特征在于所述第一部件是太阳齿轮，所述第二部件是托架部件，所述第三部件环形齿轮。
13. 根据权利要求11所述的变速器，其特征在于所述固定元件 是变速器外壳。
14. 一种变速器，其包括 输入部件；输出部件；第一、第二、第三和第四行星齿轮组，其各具有太阳齿轮、托架 部件和环形齿轮，其中，所述输入部件与所述第一行星齿轮组的太阳 齿轮和所述第三行星齿轮组的托架部件中的至少一个持续地互连，所 述输出部件与所述第四行星齿轮组的环形齿轮持续地互连；第一互连部件，其使所述第一行星齿的太阳齿轮与所述第三行星 齿轮组的托架部件持续地互连；第二互连部件，其使所述第一行星齿轮组的托架部件与固定元件 持续地互连；第三互连部件，其使所述第二行星齿轮组的太阳齿轮与所述第三 行星齿轮组的太阳齿轮持续地互连；第四互连部件，其使所述第二行星齿轮组的环形齿轮与所述固定 元件持续地互连；第五互连部件，其使所述第三行星齿轮组的环形齿轮与所述第四 行星齿轮组的太阳齿轮持续地互连；第一扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第三行星齿 轮组的环形齿轮和所述第四行星齿轮组的太阳齿轮中的至少 一 个与 所述第四行星齿轮组的托架部件互连；第二扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述输入部件、 所述第一行星齿轮组的太阳齿轮和所述第三行星齿轮组的托架部件 中的至少一个与所述第四行星齿轮组的托架部件互连；第三扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第一行星齿 轮组的环形齿轮与所述第四行星齿轮组的托架部件互连； 第四扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第四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；和第五扭矩传递机构，其可以有选择地接合，以使所述第二行星齿轮组的托架部件与所述固定元件互连；以及其中，所述扭矩传递机构可以以至少两个的组合而有选择地接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少八种前进速度比和至少一种倒档速度比。
15.根据权利要求14所述的变速器，其特征在于所述固定元件是变速器外壳。
全文摘要
本发明涉及一种多级变速器，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。每个行星齿轮组包括第一、第二和第三部件。扭矩传递装置可包括离合器和制动器。
文档编号F16H3/62GK101344151SQ20081013161
公开日2009年1月14日 申请日期2008年7月9日 优先权日2007年7月11日
发明者A·W·菲利普斯, C·E·凯里, G·哈基尔, 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