多级变速器的制造方法

多级变速器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种多级变速器，所述多级变速器包括变速器齿轮传动装置，所述变速器齿轮传动装置具有四个简单行星齿轮组以及五个或六个换档元件。一个实施例具有两个制动器和三个离合器，并通过换档元件中三个换档元件的不同组合的选择性接合而产生八种转速。第二实施例具有两个制动器和四个离合器，并通过换档元件中四个换档元件的不同组合的选择性接合而产生九种转速。第三实施例具有两个制动器和四个离合器，并通过换档元件中四个换档元件的不同组合的选择性接合而产生十种转速。
【专利说明】多级变速器

【技术领域】
[0001] 本公开涉及用于机动车辆的自动变速器领域。更具体地讲，本公开涉及在动力传 输装置中齿轮、离合器的布置以及它们之间的相互连接。

【背景技术】
[0002] 很多车辆在宽范围的车速（包括向前和向后运动两者）内使用。然而，某些类型 的发动机只能在窄的速度范围内有效地运转。所以，能够以多个传动比（speed ratio)有 效地传输动力的变速器被频繁地使用。当车辆处于低车速时，变速器通常以高传动比运转， 使得变速器为提高加速度而放大发动机扭矩。当车辆处于高车速时，变速器以低传动比运 转，以允许与安静、燃料高效的巡航关联的发动机转速。通常，变速器具有安装至车辆结构 的壳体、通过发动机曲轴驱动的输入轴以及通常经由差速器总成驱动车轮的输出轴，在车 辆转弯时，差速器总成允许左车轮和右车轮的转速稍微不同。


【发明内容】

[0003] -种变速器具有带有特定连接的四个简单行星齿轮组。第二中心齿轮固定地结合 到第一环形齿轮。第二齿轮架固定地结合到输入轴。第三中心齿轮或固定地或选择性地结 合到第二环形齿轮。第四中心齿轮或固定地或选择性地结合到第三环形齿轮。第四齿轮架 固定地结合到输出轴。第四环形齿轮固定地结合到第一齿轮架。第一制动器和第二制动器 分别选择性地使第一中心齿轮和第二中心齿轮保持不旋转。第一离合器选择性地将输入轴 结合到第四中心齿轮。
[0004] 在另一实施例中，一种变速器具有带有特定连接的四个简单行星齿轮组。第二中 心齿轮固定地结合到第一环形齿轮。第二齿轮架固定地结合到输入轴。第三中心齿轮或固 定地或选择性地结合到第二环形齿轮。第三齿轮架或固定地或选择性地结合到中间轴。第 四中心齿轮或固定地或选择性地结合到第三环形齿轮。第四齿轮架固定地结合到输出轴。 第四环形齿轮固定地结合到第一齿轮架。第一制动器和第二制动器分别选择性地使第一中 心齿轮和第二中心齿轮保持不旋转。第一离合器选择性地将输入轴结合到第四中心齿轮。 第二离合器选择性地将中间轴结合到第二环形齿轮。
[0005] -种变速器，所述变速器包括：输入轴；输出轴；中间轴；第一简单行星齿轮组，具 有第一中心齿轮、第一环形齿轮以及第一行星齿轮架；第二简单行星齿轮组，具有固定地结 合到第一环形齿轮的第二中心齿轮、第二环形齿轮以及固定地结合到输入轴的第二行星齿 轮架；第三简单行星齿轮组，具有结合到第二环形齿轮的第三中心齿轮、第三环形齿轮以及 结合到中间轴的第三行星齿轮架；第四简单行星齿轮组，具有结合到第三环形齿轮的第四 中心齿轮、固定地结合到第一行星齿轮架的第四环形齿轮以及固定地结合到输出轴的第四 行星齿轮架；第一制动器，被构造为选择性地使第一中心齿轮保持不旋转；第二制动器，被 构造为选择性地使第二中心齿轮保持不旋转；第一离合器，被构造为选择性地将输入轴结 合到第四中心齿轮；第二离合器，被构造为选择性地将中间轴结合到第二环形齿轮。
[0006] 所述变速器还可包括第三离合器，第三离合器被构造为选择性地将中间轴结合到 第四环形齿轮。
[0007] 所述第三中心齿轮可固定地结合到第二环形齿轮；第三行星齿轮架可固定地结合 到中间轴；第四中心齿轮可固定地结合到第三环形齿轮。
[0008] 所述第三中心齿轮可选择性地结合到第二环形齿轮；第三行星齿轮架可固定地结 合到中间轴；第四中心齿轮可固定地结合到第三环形齿轮。
[0009] 所述变速器还可包括第三离合器，第三离合器被构造为选择性地将中间轴结合到 输出轴。
[0010] 所述第三中心齿轮可固定地结合到第二环形齿轮；第三行星齿轮架可固定地结合 到中间轴；第四中心齿轮可选择性地结合到第三环形齿轮。

【专利附图】

【附图说明】
[0011] 图1是第一变速器齿轮传动装置的示意图。
[0012] 图2是第二变速器齿轮传动装置的示意图。
[0013] 图3是第三变速器齿轮传动装置的示意图。

【具体实施方式】
[0014] 在此描述了本公开的实施例。然而，应理解，公开的实施例仅为示例，并且其它实 施例可以采用各种和替代形式。附图无需按比例绘制；可放大或最小化一些特征以显示特 定部件的细节。所以，在此公开的具体结构和功能性细节不应被解释为限定，而仅为教导本 领域技术人员以各种方式应用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的， 参照任一【专利附图】

【附图说明】和描述的各个特征可与一个或更多个其它附图中说明的特征组合以形 成未明确示出或描述的实施例。所示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而， 根据本公开的教导的特征的各种组合和变型可以期望用于特定应用或实施。
[0015] 如果一组旋转元件被约束为在所有工况下均作为一个单元而旋转，则这组旋转元 件彼此固定地结合。可通过花键连接、焊接、压装、对共用固体进行机加工或其它方式使这 些旋转元件固定地结合。在固定结合的元件之间可存在转动位移的轻微变化（例如，由于 冲击或轴柔量（shaft compliance)导致的位移）。全部彼此固定地结合的一个或更多个旋 转元件可以称为轴。相比之下，两个旋转元件通过换档元件选择性地结合，每当换档元件完 全接合时，换档元件约束这两个旋转元件作为一个单元而旋转，而在至少一些其它工况下 这两个旋转元件可自由地以不同的转速旋转。通过选择性地将旋转元件连接到壳体而保持 旋转元件不旋转的换档元件称为制动器。将两个或更多个旋转元件选择性地彼此结合的换 档元件称为离合器。换档元件可以是主动控制的装置（例如，液压或电动驱动的离合器或 制动器）或者可以是被动装置（例如，单向离合器或制动器）。如果两个旋转元件固定地结 合或者选择性地结合，那么这两个旋转元件结合。
[0016] 齿轮传动装置（gearing arrangement)是轴和换档元件的集合，被构造为在轴之 间施加特定转速关系。一些转速关系（称为固定的转速关系）的施加与任何换档元件的状 态均无关。仅当特定的换档元件完全接合时才施加其它的转速关系（称为选择性的转速关 系）。当轴沿着一个方向旋转时，轴的转速为正，而当轴沿着相反的方向旋转时，轴的转速为 负。当第一轴和第二轴的转速之比被限制为预定值时,第一轴和第二轴之间存在成比例的 转速关系。如果第二轴的转速与第一轴的转速之比在O和1之间时，那么第一轴和第二轴 之间的成比例的转速关系是减速（underdrive)关系。类似地，如果第二轴的转速与第一轴 的转速之比大于1，那么第一轴和第二轴之间的成比例的转速关系是超速（overdrive)关 系。i)当一序列轴中的第一个和最后一个轴被约束为具有最极端的转速时，ii)当其余轴 的转速分别被约束为第一个和最后一个轴的转速的加权平均数时，在一序列轴中存在线性 转速关系，并且iii)当轴的转速不同时，按照列出的顺序约束轴的转速（增加或减小）。
[0017] 图1示出了在输入轴60和输出轴62之间提供八个前进传动比和一个倒档传动比 的变速器。输入轴60可通过内燃发动机或其它原动力（prime mover)来驱动。起动装置 (诸如，变矩器或起动离合器）可应用于原动力和输入轴60之间，以在车辆停止并选择变速 器传动比时允许发动机怠速。输出轴62驱动车辆车轮，优选地通过允许车辆转弯时左、右 车轮之间的轻微速度差的差速器来驱动车辆车轮。
[0018] 图1的变速器使用四个简单行星齿轮组20、30、40和50。行星齿轮架22围绕中 心轴线旋转并且支撑一组行星齿轮24,使得行星齿轮24相对于行星齿轮架22旋转。行星 齿轮24的外轮齿与中心齿轮26的外轮齿以及环形齿轮28的内轮齿啮合。中心齿轮26和 环形齿轮28被支撑为围绕与齿轮架22相同的轴线旋转。类似地构建齿轮组30、40和50。 表1中列出了用于每个行星齿轮组的建议的齿数比。
[0019] 表 1
[0020]

【权利要求】
1. 一种变速器，包括： 输入轴； 输出轴； 第一简单行星齿轮组，具有第一中心齿轮、第一环形齿轮以及第一行星齿轮架； 第二简单行星齿轮组，具有固定地结合到第一环形齿轮的第二中心齿轮、第二环形齿 轮以及固定地结合到输入轴的第二行星齿轮架； 第三简单行星齿轮组，具有结合到第二环形齿轮的第三中心齿轮、第三环形齿轮以及 第三行星齿轮架； 第四简单行星齿轮组，具有结合到第三环形齿轮的第四中心齿轮、固定地结合到第一 行星齿轮架的第四环形齿轮以及固定地结合到输出轴的第四行星齿轮架； 第一制动器，被构造为选择性地使第一中心齿轮保持不旋转； 第二制动器，被构造为选择性地使第二中心齿轮保持不旋转； 第一离合器，被构造为选择性地将输入轴结合到第四中心齿轮。
2. 根据权利要求1所述的变速器，其中， 第三中心齿轮，固定地结合到第二环形齿轮； 第四中心齿轮，固定地结合到第三环形齿轮。
3. 根据权利要求2所述的变速器，所述变速器还包括第二离合器，第二离合器被构造 为操作性地将第二环形齿轮选择性地结合到第四中心齿轮。
4. 根据权利要求3所述的变速器，其中，第二离合器直接选择性地将第二环形齿轮结 合到第三行星齿轮架。
5. 根据权利要求1所述的变速器，其中， 第三中心齿轮固定地结合到第二环形齿轮； 第四中心齿轮选择性地结合到第三环形齿轮。
6. 根据权利要求1所述的变速器，其中， 第三中心齿轮，选择性地结合到第二环形齿轮； 第四中心齿轮，固定地结合到第三环形齿轮。
7. 根据权利要求1所述的变速器，所述变速器还包括第二离合器，第二离合器被构造 为选择性地将第二环形齿轮结合到第三行星齿轮架。
8. 根据权利要求7所述的变速器，所述变速器还包括第三离合器，第三离合器被构造 为选择性地将第三行星齿轮架结合到输出轴。
9. 根据权利要求7所述的变速器，所述变速器还包括第三离合器，第三离合器被构造 为选择性地将第三行星齿轮架结合到第四环形齿轮。
【文档编号】F16H3/62GK104455245SQ201410464831
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2013年9月20日
【发明者】格雷戈里·丹尼尔·格莱斯基 申请人:福特全球技术公司