專利名稱：多速變速器的制作方法
多速變速器技術領域相關專利的交叉引用本申請要求享有于2007年1月31日提交的美國臨時申請No. 60/898,961的權益。該申請的公開內容通過引用而結合在本文中。本發明大體上涉及一種具有多個行星齒輪組和多個扭矩傳遞裝 置的多速變速器，更具體而言涉及一種具有八種速度或更多種速度、 四個行星齒輪組和多個扭矩傳遞裝置的變速器。
背景技術：
在這部分中的陳述僅僅提供與本發明公開相關聯的背景信息，并 且可組成或不組成現有技術。典型的多速變速器使用摩擦離合器或制動器，行星齒輪裝置和固 定的互連器的組合，以取得多個傳動比(gear ratio)。行星齒輪組的數 量和物理排列通常由組裝技術、成本和所需的速度比來確定。雖然當前的變速器實現了其預期的目的，但是對于新的改進的變 速器構造的需求是基本持續存在的，其體現了尤其從效率、響應性和 平滑性考慮改進的性能，以及改進的組裝，主要是減小的尺寸和重量。 因此，需要一種改進的、具備成本效率的、緊湊的多速變速器。發明內容所提供的變速器具有輸入部件、輸出部件、四個行星齒輪組、多 個聯接部件和多個扭矩傳遞裝置。各個行星齒輪組包括第一、第二和 第三部件。扭矩傳遞裝置是例如離合器和制動器。變速器的一個實施例包括四個行星齒輪組，四個離合器和一個制 動器。因而本發明的目的是提供一種具有四個行星齒輪組的變速器。本發明的另 一 目的是提供一種具有至少八個前進速度和至少一 個倒檔速度的變速器。本發明還有一個目的是提供一種具有四個行星齒輪組、多個聯接 部件和多個扭矩傳遞裝置的變速器。通過參考以下細節和附圖，將清楚本發明的更多目的、方面和優 點，其中，相似的標號表示相同的構件，元件或特征。
圖1是根據本發明的八速變速器的一個實施例的杠桿圖(lever diagram);圖2是根據本發明的八速變速器的一個實施例的簡圖；和 圖3是在圖1和2中所示的變速器的各個可得到的前進比和倒檔 速度比或傳動比下，代表各種扭矩傳遞離合器接合狀態的真值表。
具體實施方式
以下描迷在性質上僅僅是示例性的，并且并不意圖限制本發明公 開內容、應用或用途。首先，應該懂得，在所提供的特點示例中，本發明的八速自動變 速器具有位于四個行星齒輪組的元件之間的永久機械連接的裝置。第 一行星齒輪組的第一構件或元件永久地聯接在笫二行星齒輪組的第 一構件或元件上。第一行星齒輪組的第二構件或元件永久地聯接在固 定元件上。第二行星齒輪組的第二構件或元件永久地聯接在第三行星 齒輪組的第二構件或元件上。第三行星齒輪組的第一構件或元件永久 地聯接在第四行星齒輪組的第一構件或元件上。最后，第三行星齒輪 組的第三構件或元件永久地聯接在第四行星齒輪組的第三構件或元 件上。現在參看圖1，其以杠桿圖模式顯示了八速變速器的一個實施例10。杠桿圖是機械裝置例如自動變速器的構件的示意圖。各個單獨的 杠桿代表一個行星齒輪組，其中行星齒輪組的三個基本的機械構件各由一個節點表示。因此，單個杠桿包含三個節點 一個用于太陽齒輪， 一個用于行星齒輪托架，和一個用于環形齒輪。在各杠桿的節點之間 的相對長度可用于代表各個相應的齒輪組的環形-太陽杠桿比。這些杠 桿比則用于改變變速器的傳動比，以取得合適的比和比級數。在各種 行星齒輪組的節點之間的機械聯接或相互連接由薄的水平線所示，并 且扭矩傳遞裝置例如離合器和制動器由交錯的指狀部表示。如果裝置 是制動器，那么就將一組指狀部接地。在Benford和Leising的SAE 論文810102, "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis"中可找到杠桿圖的格式、目的和用途的進一步說明。變速器10包括輸入部件12和輸出部件14。在這優選的實施例中， 輸入部件12和輸出部件14是軸，并且將如此稱呼。本領域中的技術 人員應該懂得，輸入與輸出部件12,14可以是不同于軸的構件。輸入 部件12持續地連接在發動機(未顯示)或扭矩變換器的渦輪(未顯示) 上。輸出部件14持續地與主減速器(未顯示)相連接。變速器10還包括具有三個節點(node)(第一節點24、第二節點26 和第三節點28)的第一行星齒輪組16,具有三個節點(第一節點42、第 二節點44和第三節點46)的第二行星齒輪組18,具有三個節點(第一 節點52、第二節點54和第三節點56)的第三行星齒輪組20，以及具 有三個節點(第一節點72、第二節點74和第三節點76)的第四行星齒 輪組22。輸入部件12聯接在第一行星齒輪組16的第三節點28上。輸出 部件14聯4妄在第四行星齒輪組22的第三節點76上。第一行星齒輪 組16的第一節點24聯接在固定元件或變速器外殼100上。第一行星 齒輪組16的第二節點26聯接在第二行星齒輪組18的第一節點42上。 第二行星齒輪組18的笫二節點44聯接在笫三行星齒輪組20的第三 節點56上。第三行星齒輪組20的第一節點52聯接在第四行星齒輪組22的第一節點72上。第三行星齒輪組20的第二節點54聯接在第 四行星齒輪組22的第三節點76上。第一離合器80選擇性地將第一行星齒輪組16的第三節點28與 第二行星齒輪組18的第三節點46連接起來。第二離合器82選擇性 地將第二行星齒輪組18的第三節點46與第四行星齒輪組22的第二 節點74連接起來。第三離合器84選擇性地將輸入部件12與第三行 星齒輪組20的第一節點52連接起來。第四離合器86選擇性地將第 二行星齒輪組18的第一節點42與第三行星齒輪組20的第一節點52 連接起來。第一制動器88選擇性地將第四行星齒輪組22的第二節點 74與固定元件或變速器外殼100連接起來。現在參看圖2，符號圖代表了根據本發明的八速變速器10的實施 例的示意圖。在圖2中，延續了來自圖1杠桿圖的標號。其相應地展 示了離合器，制動器和聯接器，而行星齒輪組的節點現在顯示為行星 齒輪組的構件例如太陽齒輪，環形齒輪，行星齒輪和行星齒輪托架。例如，第一行星齒輪組16包括太陽齒輪部件24,環形齒輪部件 26和托架部件28,其可旋轉地支撐一組小齒輪30(只顯示了一個)。太 陽齒輪部件24經連接而用于與第 一軸或中間部件32共同旋轉。第一 中間部件32連接在變速器外殼100上，并因而防止太陽齒輪部件24 相對于變速器外殼100旋轉。環形齒輪部件26經連接而用于與第二 軸或中間部件34共同旋轉。小齒輪30構造成可與太陽齒輪部件24 及環形齒輪部件26相互嚙合。，托架部件28經連接而用于與第三軸或 中間部件36及輸入部件12共同旋轉。第二行星齒輪組18包括太陽齒輪部件42，環形齒輪部件44和托 架部件46，其可旋轉地支撐一組小齒輪48。太陽齒輪部件42經連接 而用于與第四軸或中間部件38共同旋轉。環形齒輪部件44經連接而 用于與第五軸或中間部件50共同旋轉。托架部件46經連接而用于與 第六軸或中間部件53共同旋轉。小齒輪48構造成可與太陽齒輪部件 42及環形齒輪部件44相互嚙合。第三行星齒輪組20包括太陽齒輪部件52,環形齒輪部件54和托 架部件56,其可旋轉地支撐一組小齒輪58。太陽齒輪部件52經連接 而用于與第七軸或中間部件60共同旋轉。環形齒輪部件54經連接而 用于與第八軸或中間部件62共同旋轉。托架部件56經連接而用于與 第五中間部件50共同旋轉。小齒輪58構造成可與太陽齒輪部件52 及環形齒輪部件54相互嚙合。第四行星齒輪組22包括太陽齒輪部件72,環形齒輪部件74和托 架部件76,其可旋轉地支撐一組小齒輪78。太陽齒輪部件72經連接 而用于與笫七中間部件60共同旋轉。環形齒輪部件74經連接而用于 與第九軸或中間部件64共同旋轉。托架部件76經連接而用于與輸出 部件14共同旋轉。小齒輪78構造成可與太陽齒輪部件72及環形齒 輪部件74相互嚙合。扭矩傳遞機構或離合器80,82,84,86和制動器88容許軸或中間部 件，行星齒輪組的部件及外殼的選擇性互連。例如，第一離合器80 可選擇性地接合，以便將第三中間部件36連接到第六中間部件53上。 第二離合器82可選擇性地接合，以便將第六中間部件53連接到第九 中間部件64上。第三離合器84可選擇性地接合，以便將輸入部件12 連接到第七中間部件60上。第四離合器86可選擇性地接合將第七中 間部件60連接到第二中間部件34和第四中間部件38上。制動器88 可選擇性地接合，以便將第九中間部件64連接到變速器外殼100上， 從而限制環形齒輪部件74相對于變速器外殼100的旋轉。現在參看圖2和3，將描述八速變速器10的實施例的搡作。應該 懂得，變速器10能夠以至少八個前進速度或扭矩比和至少一個倒檔 速度或扭矩比而將扭矩從輸入軸或部件12傳遞至輸出軸或部件14 上。如將在下面所述，通過一個或多個扭矩傳遞機構(即第一離合器 80,第二離合器82,第三離合器84，第四離合器86和制動器88)的 接合可獲得各個前進和倒檔速度或扭矩比。圖3是代表被激勵或接合 以取得各種齒輪狀態的扭矩傳遞機構的各種組合的真值表。表中還展示了各種齒輪狀態的實際數字傳動比，但應該懂得，這些數值只是示 例性的，而且可在極大的范圍內調整這些數值，以適應變速器10的 各種應用和操作準則。圖3中還顯示了利用本發明的實施例可獲得傳 動比的一個示例。當然，根據所選擇的齒輪直徑，齒輪齒數和齒輪構 造還可獲得其它傳動比。為了建立倒檔齒輪，使制動器88和第二離合器82接合或被激勵。 制動器88將第九中間部件64與變速器外殼100連接起來。第二離合 器82將第九中間部件64連接到第六中間部件53上。類似地，通過 離合器和制動器接合的不同組合可獲得八個前進比，如圖3中所示。應該懂得，前面八速變速器10的操作和齒輪狀態的解釋首先假 定在給定的齒輪狀態下沒有特別指出的所有離合器和制動器都是不 活動的或分離的，其次在換檔期間，即齒輪狀態變化期間，在至少相 鄰的齒輪狀態之間，在兩種齒輪狀態下都接合或被激勵的離合器或制 動器將仍保持接合或激勵狀態。本發明的描述在性質上僅僅是示例性的，因而不脫離本發明要點 的變型將屬于本發明的范圍內d這種變型并不神皮認為脫離了本發明的 精神和范圍。
權利要求
1.一種變速器，包括輸入部件；輸出部件；第一、第二、第三和第四行星齒輪組，它們各具有第一、第二和第三部件；將所述第一行星齒輪組的第一部件與固定元件持續地互連起來的第一互連部件；將所述第一行星齒輪組的第三部件與所述第二行星齒輪組的第一部件持續地互連起來的第二互連部件；將所述第二行星齒輪組的第三部件與所述第三行星齒輪組的第二部件持續地互連起來的第三互連部件；將所述第三行星齒輪組的第一部件與所述第四行星齒輪組的第一部件持續地互連起來的第四互連部件；將所述第三行星齒輪組的第三部件與所述第四行星齒輪組的第二部件持續地互連起來的第五互連部件；和可選擇性地接合，以便將所述第一、第二和第三部件的其中一個部件與所述第一、第二和第三部件的其中另一部件互連起來的五個扭矩傳遞機構；并且其中，所述扭矩傳遞機構可選擇性地至少兩兩組合地接合起來，以便在所述輸入部件和所述輸出部件之間建立至少八個前進速度比和至少一個倒檔速度比。
2. 根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述五個扭矩 傳遞機構的其中第 一個扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便使所述第 一行星齒輪組的第二部件與所述第二行星齒輪組的第二部件互連起 來。
3. 根據權利要求2所述的變速器，其特征在于，所述五個扭矩傳遞機構的其中第二個扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便使所述第 二行星齒輪組的第二部件與所述第四行星齒輪組的第三部件互連起來。
4. 根據權利要求3所述的變速器，其特征在于，所述五個扭矩 傳遞機構的其中第三個扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便使所述輸 入部件及所述第二部件與所述第三行星齒輪組的第 一部件及所述第 四行星齒輪組的第一部件互連起來。
5. 根據權利要求4所述的變速器，其特征在于，所述五個扭矩 傳遞機構的其中第四個扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便使所述第 一行星齒輪組的第三部件及所述第二行星齒輪組的第一部件與所述 第三行星齒輪組的第一部件及所述第四行星齒輪組的第一部件互連 起來。
6. 根據權利要求5所述的變速器，其特征在于，所述五個扭矩 傳遞機構的其中第五個扭矩傳遞機構可選擇性地接合，以便使所述第 四行星齒輪組的第三部件與所述固定元件互連起來。
7. 根據權利要求5所述的變速器，其特征在于，所述輸入部件 持續地與所述第 一行星齒輪組的第二部件互連，并且所述輸出部件持 續地與所述第四行星齒輪組的第二部件互連。
8. 根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述第一、第 二、第三和第四扭矩傳遞機構是離合器，所述第五扭矩傳遞機構是制 動器。
9. 根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述第一部件 是太陽齒輪，所迷第二部件是^f亍星托架部件，并且所述第三部件是環 形齒輪。
10. —種變速器，包括 輸入部件； 輸出部件；第一、第二、第三和笫四行星齒輪組，它們各具有第一、第二和第三部件，其中，所述輸入部件持續地與所述第一行星齒輪組的第二 部件互連，并且所迷輸出部件持續地與所述第四行星齒輪組的第二部件互連；將所述第一行星齒輪組的第一部件與固定元件持續地互連起來 的第一互連部件；將所述第一行星齒輪組的第三部件與所述第二行星齒輪組的第一部件持續地互連起來的第二互連部件；將所述第二行星齒輪組的第三部件與所述第三行星齒輪組的第二部件持續地互連起來的第三互連部件；將所述第三行星齒輪組的第一部件與所述第四行星齒輪組的第一部件持續地互連起來的第四互連部件；將所述第三行星齒輪組的第三部件與所述第四行星齒輪組的第二部件持續地互連起來的第五互連部件；可選擇性地接合，以便使所述第一行星齒輪組的第二部件與所述 第二行星齒輪組的第二部件互連起來的第 一扭矩傳遞機構；可選擇性地接合，以便使所述第二行星齒輪組的笫二部件與所述 第四行星齒輪組的第三部件互連起來的第二扭矩傳遞機構；可選擇性地接合，以便使所述輸入部件及所述第二部件與所述第 三行星齒輪組的第一部件及所述第四行星齒輪組的第一部件互連起 來的第三扭矩傳遞機構；可選擇性地接合，以便使所述第一行星齒輪組的第三部件及所述 第二行星齒輪組的第一部件與所述第三行星齒輪組的第一部件及所 述第四行星齒輪組的第一部件互連起來的第四扭矩傳遞機構；可選擇性地接合，以便使所述第四行星齒輪組的第三部件與所述 固定元件互連起來的第五扭矩傳遞機構；并且其中，所述扭矩傳遞機構可選擇性地至少兩兩組合地接合起來，以便在所述輸入部件和所述輸出部件之間建立至少八個前進速度比 和至少 一 個倒檔速度比。
11. 根據權利要求10所述的變速器，其特征在于，所述第一、 第二、第三和第四扭矩傳遞機構是離合器，所述第五扭矩傳遞機構是 制動器。
12. 根據權利要求10所迷的變速器，其特征在于，所述第一部 件是太陽齒輪，所述第二部件是托架部件，并且所述第三部件是環形 齒輪。
13. —種變速器，包括 輸入部件； 輸出部件；第一、第二、第三和第四^^星齒輪組，它們各具有太陽齒輪、托 架部件和環形齒輪，其中，所述輸入部件持續地與所述第一行星齒輪組的托架部件互連，并且所述^r出部件持續地與所述第四行星齒輪組的托架部件互連；將所述第一行星齒輪組的太陽齒輪與固定元件持續地互連起來 的第一互連部件；將所述第一行星齒輪組的環形齒輪與所述第二行星齒輪組的太 陽齒輪持續地互連起來的第二互連部件；將所述第二行星齒輪組的環形齒輪與所述第三行星齒輪組的托 架部件持續地互連起來的第三互連部件；將所述第三行星齒輪組的太陽齒輪與所述第四行星齒輪組的太 陽齒輪持續地互連起來的第四互連部件；將所述第三行星齒輪組的環形齒輪與所述第四行星齒輪組的托 架部件持續地互連起來的第五互連部件；可選擇性地接合，以便使所述第一行星齒輪組的托架部件與所述 第二行星齒輪組的托架部件互連起來的第一扭矩傳遞機構；可選擇性地接合，以便使所述第二行星齒輪組的托架部件與所述 第四行星齒輪組的環形齒輪互連起來的第二扭矩傳遞機構；可選擇性地接合，以便使所述輸入部件及所述托架部件與所述第三行星齒輪組的太陽齒輪及所述第四行星齒輪組的太陽齒輪互連起 來的第三扭矩傳遞機構；可選擇性地接合，以便使所述第 一行星齒輪組的環形齒輪及所述 第二行星齒輪組的太陽齒輪與所述第三行星齒輪組的太陽齒輪及所 述第四行星齒輪組的太陽齒輪互連起來的第四扭矩傳遞機構；和可選擇性地接合，以便使所述第四行星齒輪組的環形齒輪與所述 固定元件互連起來的第五扭矩傳遞機構；并且其中，所述扭矩傳遞機構可選擇性地至少兩兩組合地4妄合起來， 以便在所述輸入部件和所述輸出部件之間建立至少八個前進速度比 和至少 一 個倒檔速度比。
全文摘要
本發明提供了多速變速器。所提供的變速器具有輸入部件、輸出部件、四個行星齒輪組、多個聯接部件和多個扭矩傳遞裝置。各個行星齒輪組包括第一、第二和第三部件。所述扭矩傳遞裝置可包括離合器和制動器。
文檔編號F16H3/44GK101235879SQ20081000865
公開日2008年8月6日 申請日期2008年1月28日 優先權日2007年1月31日
發明者A·W·菲利普斯, C·E·凱里, J·M·哈特, S·H·維特科普 申請人:通用汽車環球科技運作公司