专利名称：具有两个行星齿轮组的多级变速器的制作方法
技术领域：
本发明总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，且更具体地涉及一种具有五个或更多速度、两个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的变速器。
背景技术：
在该部分中的声明仅提供与本发明相关的背景信息，并且可能构成或可能不构成现有技术。典型的多级变速器使用摩擦离合器、行星齿轮布置和固定互连件的组合以获得多个传动比。行星齿轮组的数量和物理布置通常由封装、成本和期望的速比来决定。尽管现有的变速器达到了它们预期的目的，但对新的和改进的变速器构造的需求本质上是不变的，该变速器构造尤其从效率、响应性和平稳性的角度及主要是减小的尺寸和重量的改进封装而言展示出改善的性能。因此，需要一种改进的、成本有效的、紧凑的多级变速器。
发明内容
提供一种变速器，该变速器具有输入构件、输出构件、两个行星齿轮组、多个联接构件和多个扭矩传递装置。每个行星齿轮组均包括第一构件、第二构件和第三构件。扭矩传递装置例如是离合器和制动器。在变速器的另一实施例中，变速器具有输入构件、输出构件、第一行星齿轮组和第二行星齿轮组。每个行星齿轮组均具有太阳齿轮构件、架构件和齿圈构件。输入构件持续地互连至第一行星齿轮组的太阳齿轮，而输出构件持续地互连至第二行星齿轮组的齿圈构件。此外，互连构件使第一行星齿轮组的齿圈与第二行星齿轮组的太阳齿轮持续地互连。第一扭矩传递机构选择地能够接合，以使第一行星齿轮组的太阳齿轮和输入构件互连第二行星齿轮组的架构件。第二扭矩传递机构选择地能够接合，以使第一行星齿轮组的架构件与第二行星齿轮组的架构件互连。第三扭矩传递机构选择地能够接合，以使第二行星齿轮组的架构件互连第二行星齿轮组的太阳齿轮和第一行星齿轮组的齿圈。第四扭矩传递机构选择地能够接合，以使第一行星齿轮组的架构件与固定构件互连。第五扭矩传递机构选择地能够接合，以使第二行星齿轮组的太阳齿轮和第一行星齿轮组的齿圈互连固定构件。扭矩传递机构可以至少两个的组合选择地能够接合，以在输入构件与输出构件之间建立至少五个前进档速比和至少一个倒档速比。通过参考以下的说明书和附图，本发明的另外的特征、方面和优点将变得明显，附图中相同的附图标记指的是相同的部件、元件或特征。本发明还提供如下方案 1. 一种变速器，其包括输入构件； 输出构件；
第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组每个具有第一构件、第二构件和第三构件；
互连构件，其使所述第一行星齿轮组的所述第一构件与所述第二行星齿轮组的所述第三构件持续地互连；以及
五个扭矩传递机构，所述扭矩传递机构每个选择地能够接合，以使所述第一构件、第二构件和第三构件中的至少一个互连所述第一构件、第二构件、第三构件中的至少另一个和所述固定构件；以及
其中所述扭矩传递机构以至少两个的组合选择地能够接合，以在所述输入构件与所述输出构件之间建立至少五个前进档速比和至少一个倒档速比。2.根据方案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选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述第三构件和输入构件与所述第二行星齿轮组的所述第二构件互连。3.根据方案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选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述第二构件与所述第二行星齿轮组的所述第二构件互连。4.根据方案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选择地能够接合，以使所述第二行星齿轮组的所述第二构件互连所述第二行星齿轮组的所述第三构件和所述第一行星齿轮组的所述第一构件。5.根据方案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选择地能够接合，以使所述第二行星齿轮组的所述第三构件和所述第一行星齿轮组的所述第一构件互连所述固定构件。6.根据方案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选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述第二构件与所述固定构件互连。7.根据方案1所述的变速器，其特征在于，所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组的所述第三构件为太阳齿轮，所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组的所述第二构件为架构件，而所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组的所述第一构件为齿圈。8.根据方案1所述的变速器，其特征在于，所述扭矩传递机构中的两个扭矩传递机构是用于使多个所述第一构件、第二构件和第三构件连接至所述固定构件的制动器，而所述扭矩传递机构中的三个扭矩传递机构是用于独立地使一组所述第一构件、第二构件和第三构件连接至另一组所述第一构件、第二构件和第三构件的离合器。9. 一种变速器，其包括 输入构件；
输出构件；
第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组每个具有第一构件、第二构件和第三构件，其中所述输入构件持续地互连至所述第一行星齿轮组的所述第三构件，而所述输出构件持续地互连至所述第二行星齿轮组的所述第一构件；互连构件，其使所述第一行星齿轮组的所述第一构件与所述第二行星齿轮组的所述第三构件持续地互连；
第一扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述第三构件和所述输入构件互连所述第二行星齿轮组的所述第二构件；
第二扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述第二构件与所述第二行星齿轮组的所述第二构件互连；
第三扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第二行星齿轮组的所述第二构件互连所述第二行星齿轮组的所述第三构件和所述第一行星齿轮组的所述第一构件；
第四扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第二行星齿轮组的所述第三构件和所述第一行星齿轮组的所述第一构件互连所述固定构件；以及
第五扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述第二构件与所述固定构件互连，并且
其中所述扭矩传递机构以至少两个的组合选择地能够接合，以在所述输入构件与所述输出构件之间建立至少五个前进档速比和至少一个倒档速比。10.根据方案9所述的变速器，其特征在于，所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组的所述第三构件为太阳齿轮，所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组的所述第二构件为架构件，而所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组的所述第一构件为齿圈。11. 一种变速器，其包括 输入构件；
输出构件；
第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组每个具有太阳齿轮、架构件和齿圈，其中所述输入构件持续地互连至所述第一行星齿轮组的所述太阳构件，而所述输出构件持续地互连至所述第二行星齿轮组的所述齿圈；
互连构件，其使所述第一行星齿轮组的所述齿圈与所述第二行星齿轮组的所述齿圈持续地互连；
第一扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述太阳齿轮和所述输入构件互连所述第二行星齿轮组的所述架构件；
第二扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述架构件与所述第二行星齿轮组的所述架构件互连；
第三扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第二行星齿轮组的所述架构件互连所述第二行星齿轮组的所述太阳齿轮和所述第一行星齿轮组的所述齿圈；
第四扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第二行星齿轮组的所述太阳齿轮和所述第一行星齿轮组的所述齿圈互连所述固定构件；以及
第五扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述架构件与所述固定构件互连，并且
其中所述扭矩传递机构以至少两个的组合选择地能够接合，以在所述输入构件与所述输出构件之间建立至少五个前进档速比和至少一个倒档速比。
在此描述的附图仅用于说明的目的，并且不意于以任何方式限制本发明的范围。图1是根据本发明的五级变速器的实施例的杠杆图； 图2是根据本发明的五级变速器的实施例的示意图；以及
图3是表示各扭矩传递元件的在图1和图2中所图示的变速器的可用前进档和倒档速比或传动比中的每个中的接合状态的真值表。
具体实施例方式以下的说明本质上仅是示例性的，并且不意在限制本发明、应用、或使用。在最初，应意识到的是，本发明的五级自动变速器的实施例在两个行星齿轮组的元件之间具有永久机械连接布置。例如，第一行星齿轮组的第一部件或元件永久联接至第二行星齿轮组的第三部件或元件。现在参考图1，以杠杆图形式图示了五级变速器10的实施例。杠杆图是诸如自动变速器的机械装置的部件的示意性表示。每个单独的杠杆表示行星齿轮组，其中行星齿轮的三个基本机械部件均由节点表示。因此，单个杠杆包含三个节点一个代表太阳齿轮、一个代表行星齿轮架、而一个代表齿圈。每个杠杆的节点之间的相对长度可以用于表示每个相应齿轮组的齿圈与太阳齿轮的比率。这些杠杆比率继而用于改变变速器的传动比，以便获得合适的比率和比阶(ratio progression).各行星齿轮组的节点之间的机械联接或互连由细的水平线示出，而诸如离合器和制动器的扭矩传递装置则表示为交错的指状物。可以在由 Benford 禾口 Leising 写作的 SAE Paper 810102 "The Lever Analogy :A New Tool in Transmission Analysis”中找到杠杆图的形式、目的和使用的进一步说明，该文献通过引用方式被全部并入本文。变速器10包括输入轴或构件12 ；第一行星齿轮组14，其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，其具有三个节点第一节点16A、 第二节点16B和第三节点16C ；和输出轴或构件22。输入构件12持续地联接至第一行星齿轮组14的第三节点14C。输出构件22联接至第二行星齿轮组16的第一节点16A。第一行星齿轮组14的第一节点14A联接至第二行星齿轮组16的第三节点16C。第一离合器沈将第一行星齿轮组14的第三节点14C和输入构件或轴12选择地连接到第二行星齿轮组16的第二节点16B。第二离合器观使第一行星齿轮组14的第二节点14B与第二行星齿轮组16的第二节点16B选择地连接。第三离合器30使第一行星齿轮组14的第一节点14A和第二行星齿轮组16的第三节点16C选择地连接第二行星齿轮组 16的第二节点16B。第一制动器32使第一行星齿轮组14的第二节点14B与固定构件或变速器壳体50选择地连接。第二制动器34使第一行星齿轮组14的第一节点14A和第二行星齿轮组16的第三结点16C选择地连接至固定构件或变速器壳体50。现在参考图2，棒状图表示了根据本发明的五级变速器10的实施例的示意性布局。在图2中，延用了图1的杠杆图的编号。相应地表示了离合器和联接，然而，行星齿轮组的节点此时作为行星齿轮组的部件出现，诸如太阳齿轮、齿圈、行星齿轮和行星齿轮架。例如，行星齿轮组14包括太阳齿轮构件14C、齿圈构件14A和旋转地支撑一组行星齿轮14D (仅示出其中一个)的行星齿轮架构件14B。太阳齿轮构件14C与输入轴或构件12连接以便共同旋转。齿圈构件14A与第一轴或互连构件42和第二轴或互连构件44连接， 以便共同旋转。行星架构件14B与第三轴或互连构件46和第四轴或互连构件48连接，以便共同旋转。行星齿轮14D均构造成与太阳齿轮构件14C和齿圈构件14A互相啮合。行星齿轮组16包括太阳齿轮构件16C、齿圈构件16A和旋转地支撑一组行星齿轮 16D (仅示出其中一个)的行星齿轮架构件16B。太阳齿轮构件16C与第一轴或互连构件42 和第五轴或互连构件52连接，以便共同旋转。齿圈构件16A与输出构件或轴22连接以便共同旋转。行星架构件16B与第六轴或互连构件M连接以便共同旋转。行星齿轮16D均构造成与太阳齿轮构件16C和齿圈构件16A互相啮合。输入轴或构件12持续地连接至发动机(未示出)或持续地连接至变矩器的涡轮 (未示出)。输出轴或构件22与最终驱动单元或分动箱(未示出)持续地连接。扭矩传递机构或离合器沈、28、30以及制动器32和34允许轴或互连构件、行星齿轮组的构件和壳体选择地互连。例如，第一离合器26选择地能够接合以使输入轴或构件12 与第六轴或互连构件M连接。第二离合器观选择地能够接合以使第六轴或互连构件M与第三轴或互连构件46连接。第三离合器30选择地能够接合以使第六轴或互连构件M与第五轴或互连构件52连接。第一制动器32选择地能够接合以使第四轴或互连构件48与固定元件或变速器壳体50连接，从而限制构件48相对于变速器壳体50的旋转。第二制动器34选择地能够接合，以使第二轴或互连构件44与固定元件或变速器壳体50连接，从而限制构件44相对于变速器壳体50的旋转。现在参考图2和图3，将描述五级变速器10的实施例的操作。应意识到的是，变速器10能够以具有两个超速传动的至少五个前进档速比或扭矩比和至少一个倒档速比或扭矩比将扭矩从输入轴或构件12传递至输出轴或构件22。如以下将说明的，通过一个或多个扭矩传递机构(即第一离合器沈、第二离合器观、第三离合器30、第一制动器32和第二制动器34)的接合获得每个前进档和倒档速比或扭矩比。图3是表示被启动或接合以获得各种档位状态的扭矩传递机构的不同组合的真值表。框中的“X”指特定的离合器或制动器被接合以获得期望的档位状态。“0”表示特定的扭矩传递装置(即制动器或离合器)在运行或有效，但不传递扭矩。还列出了各种档位状态的实际数字传动比，但应意识到的是，这些数值仅是示例性的，并且它们可在相当大的范围上调节，以适应变速器10的各种应用和操作标准。在图3中还示出了利用本发明的实施例可获得的传动比的示例。当然，取决于所选择的齿轮直径、齿轮齿计数和齿轮构造可获得其他的传动比。为了建立倒档，接合或启动第三离合器30和第一制动器32。第三离合器30使第六轴或互连构件M与第五轴或互连构件52连接。第一制动器32使第四轴或互连构件48 与固定元件或变速器壳体50连接，以便限制构件48相对于变速器壳体50的旋转。同样地， 如图3所示，通过离合器和制动器接合的不同组合获得五个前进档比率。应意识到的是，五级变速器10的操作和档位状态的前述说明假定首先，在给定的档位状态中未明确涉及的所有离合器均是未启用或脱离接合的，并且其次，在至少相邻的档位状态之间的换档(即档位状态的变化)期间，在两个档位状态中所接合或启动的离合器保持接合或启动。本发明的说明本质上仅是示例性的，并且不偏离本发明的要旨的变体旨在本发明的范围内。这样的变体不被认为偏离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种变速器，其包括输入构件；输出构件；第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组每个具有第一构件、第二构件和第三构件；互连构件，其使所述第一行星齿轮组的所述第一构件与所述第二行星齿轮组的所述第三构件持续地互连；以及五个扭矩传递机构，所述扭矩传递机构每个选择地能够接合，以使所述第一构件、第二构件和第三构件中的至少一个互连所述第一构件、第二构件、第三构件中的至少另一个和所述固定构件；以及其中所述扭矩传递机构以至少两个的组合选择地能够接合，以在所述输入构件与所述输出构件之间建立至少五个前进档速比和至少一个倒档速比。
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选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述第三构件和输入构件与所述第二行星齿轮组的所述第二构件互连。
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选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述第二构件与所述第二行星齿轮组的所述第二构件互连。
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选择地能够接合，以使所述第二行星齿轮组的所述第二构件互连所述第二行星齿轮组的所述第三构件和所述第一行星齿轮组的所述第一构件。
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选择地能够接合，以使所述第二行星齿轮组的所述第三构件和所述第一行星齿轮组的所述第一构件互连所述固定构件。
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选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述第二构件与所述固定构件互连。
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和第二行星齿轮组的所述第三构件为太阳齿轮，所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组的所述第二构件为架构件，而所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组的所述第一构件为齿圈。
8.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两个扭矩传递机构是用于使多个所述第一构件、第二构件和第三构件连接至所述固定构件的制动器，而所述扭矩传递机构中的三个扭矩传递机构是用于独立地使一组所述第一构件、第二构件和第三构件连接至另一组所述第一构件、第二构件和第三构件的离合器。
9.一种变速器，其包括输入构件；输出构件；第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组每个具有第一构件、第二构件和第三构件，其中所述输入构件持续地互连至所述第一行星齿轮组的所述第三构件，而所述输出构件持续地互连至所述第二行星齿轮组的所述第一构件；互连构件，其使所述第一行星齿轮组的所述第一构件与所述第二行星齿轮组的所述第三构件持续地互连；第一扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述第三构件和所述输入构件互连所述第二行星齿轮组的所述第二构件；第二扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述第二构件与所述第二行星齿轮组的所述第二构件互连；第三扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第二行星齿轮组的所述第二构件互连所述第二行星齿轮组的所述第三构件和所述第一行星齿轮组的所述第一构件；第四扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第二行星齿轮组的所述第三构件和所述第一行星齿轮组的所述第一构件互连所述固定构件；以及第五扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述第二构件与所述固定构件互连，并且其中所述扭矩传递机构以至少两个的组合选择地能够接合，以在所述输入构件与所述输出构件之间建立至少五个前进档速比和至少一个倒档速比。
10. 一种变速器，其包括 输入构件； 输出构件；第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组每个具有太阳齿轮、架构件和齿圈，其中所述输入构件持续地互连至所述第一行星齿轮组的所述太阳构件，而所述输出构件持续地互连至所述第二行星齿轮组的所述齿圈；互连构件，其使所述第一行星齿轮组的所述齿圈与所述第二行星齿轮组的所述齿圈持续地互连；第一扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述太阳齿轮和所述输入构件互连所述第二行星齿轮组的所述架构件；第二扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述架构件与所述第二行星齿轮组的所述架构件互连；第三扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第二行星齿轮组的所述架构件互连所述第二行星齿轮组的所述太阳齿轮和所述第一行星齿轮组的所述齿圈；第四扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第二行星齿轮组的所述太阳齿轮和所述第一行星齿轮组的所述齿圈互连所述固定构件；以及第五扭矩传递机构，其选择地能够接合，以使所述第一行星齿轮组的所述架构件与所述固定构件互连，并且其中所述扭矩传递机构以至少两个的组合选择地能够接合，以在所述输入构件与所述输出构件之间建立至少五个前进档速比和至少一个倒档速比。
全文摘要
本发明涉及具有两个行星齿轮组的多级变速器。具体地，提供一种变速器，其具有输入构件、输出构件、两个行星齿轮组、多个联接构件和多个扭矩传递装置。每个行星齿轮组均包括第一构件、第二构件和第三构件。扭矩传递装置包括离合器和制动器。
文档编号F16H3/58GK102269252SQ20111015077
公开日2011年12月7日 申请日期2011年6月7日 优先权日2010年6月7日
发明者W. 菲利普斯 A., E. 凯里 C., W. 梅利特 E., M. 哈特 J., H. 维特科普 S. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司