專利名稱：多速變速器的制作方法
技術領域：
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，更具體地說涉及一種具有八種速度或更多速度、四 10 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 且可組成或不組成當前技術。 15 典型的多速變速器使用摩擦離合器、行星齒輪裝置和固定的互連
器的組合，以獲得多個齒輪比。行星齒輪組的^:量和物理排列通常由 封裝技術、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
20 平滑性考慮改進的性能，以及改進的封裝，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
在本發明的一個方面，提供了一種變速器，其具有輸入部件、輸
25 出部件、四個行星齒輪組、多個互連部件和多個扭矩傳遞裝置。各個 行星齒輪組包括第一部件、第二部件和第三部件。第一互連部件持續 地將第一行星齒輪組的第一部件與固定部件互連。第二互連部件持續 地將第二行星齒輪組的第 一部件與第 一行星齒4侖組的第 一部件互連。 第三互連部件持續地將第 一行星齒輪組的第二部件與第四行星齒輪組的第 一部件互連。第四互連部件持續地將第 一行星齒輪組的第三部 件與第二行星齒輪組的第二部件互連。第五互連部件持續地將第二行 星齒輪組的第二部件與第三行星齒輪組的第 一部件互連。這五個扭矩 傳遞裝置可選擇性地接合，以i更將第一部件、第二部件和第三部件的 5 其中一個部件與至少第一部件、第二部件、第三部件及固定部件中的 其中另一個部件互連。這些扭矩傳遞裝置可選擇性地以至少兩個組合 的方式接合，以便在輸入部件和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。
在本發明的另一方面，這五個扭矩傳遞裝置的其中第一個扭矩傳 10遞裝置可選擇性地接合，以便將第三行星齒輪組的第三部件與至少第
四行星齒輪組的第二部件及輸出部件中的其中 一個部件互連。
在本發明的又一方面，這五個扭矩傳遞裝置的其中第二個扭矩傳 遞裝置可選擇性地接合，以便將第三行星齒輪組的第三部件與至少第 四行星齒輪組的第三部件及輸入部件中的其中 一個部件互連。
15 在本發明的又一方面，這五個扭矩傳遞裝置的其中第三個扭矩傳
遞裝置可選擇性地接合，以便將第三行星齒輪組的第二部件與至少第 四行星齒輪組的第三部件及輸入部件中的其中一個部件互連。
在本發明的又一方面，這五個扭矩傳遞裝置的其中第四個扭矩傳 遞裝置可選擇性地接合，以便將第二行星齒輪組的第三部件與第三行
20 星齒輪組的第三部件互連。
在本發明的又一方面，這五個扭矩傳遞裝置的其中第五個扭矩傳 遞裝置可選擇性地接合，，以便將至少第二行星齒輪組的第一部件、第 一行星齒輪組的第 一部件及固定部件中的其中 一個部件與第三行星 齒輪組的第二部件互連。
25 在本發明的又一方面，第一行星齒輪組和第二行星齒輪組的第一
部件以及第三行星齒輪組和第四行星齒輪組的第三部件是恒星齒輪， 第 一行星齒輪組、第二行星齒輪組和第四行星齒輪組的第二部件以及 第三行星齒輪組的第一部件是托架部件，并且第一行星齒輪組和第二行星齒輪組的第三部件、第三4亍星齒輪組的第二部件、第四行星齒輪 組的第一部件是環形齒輪。
在本發明的又一方'面，輸入部件連續地與第四行星齒輪組的第三 部件互連，并且輸出部件連續地與第四行星齒輪組的第二部件互連。 5 在本發明的再一方面，其中四個扭矩傳遞裝置是離合器，并且其
中一個扭矩傳遞裝置是制動器。
在本發明的再一方面，固定部件是變速器外殼。
通過參考以下細節和附圖^1尋明晰本發明的其它方面和優點，其中 相似的標號表示相同的構件、元件或特征。
10
這里所述的附圖只是出于舉例說明的目的，而決非意圖限制本發 明公開的范圍。
圖1是根據本發明的八速變速器的一個實施例的杠桿圖； 15圖2是根據本發明的八速變速器的一個實施例的簡圖；且
圖3是在圖1和圖2中所示的變速器的各個可得到的前進和倒檔 速度或齒輪比下，代表各種扭矩傳遞離合器接合狀態的真值表。
具體實施例方式
20 以下描述在性質上僅僅是示例性的，并且并不意圖限制本發明公
開、應用或用途。
最初應該懂得，在所提供的特殊示例中，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聯接至地(ground)或變速器外殼
25 上。第二行星齒輪組的,第一構件或元件永久聯接至地或變速器外殼 上。第 一行星齒輪組的第二構件或元件永久地聯接在第二行星齒輪組 的第二構件或元件上，并聯接在第三行星齒輪組的第二構件或元件
上。最后，第一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
5由一個節點表示。因此，單個杠桿包含三個節點 一個用于恒星齒輪，
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-恒星杠桿比。這些杠
桿比則用于改變變速器的齒輪比，以獲得合適的比和比級數(ratio progression)。在各種行星齒輪組的節點之間的機械聯接或相互連接由
10細的水平線表示，并且扭矩傳遞裝置例如離合器和制動器由交錯的指 狀物表示。如果裝置是制動器，那么就將一組指狀物接地(grounded)。 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，該論文通過引用而完整地結合在本文中。
15 變速器10包括輸入軸或部件12，具有三個節點第一節點14A、
第二節點14B和第三節點14C的第一行星齒輪組14;具有三個節點 第一節點16A、第二節點16B和第三節點16C的第二行星齒輪組16; 具有三個節點第一節點18A、第二節點18B和第三節點18C的第三 行星齒輪組18;以及具有三個節點第一節點20A、第二節點20B和
20第三節點20C的第四行星齒輪組20,以及輸出軸或部件22。
輸入部件12聯接在第四行星齒輪組20的第三節點20C上。輸出 部件22聯接在第四行星齒輪組20的第二節點20B上。第一行星齒輪 組14的第一節點14A聯接至地或變速器外殼50上，并聯接至第二行 星齒輪組16的第一節點16A上。第一行星齒輪組14的第二節點14B
25 艱接在第四行星齒輪組20的第一節點20A上。第一行星齒輪組14的 第三節點14C聯接在第三行星齒輪組18的第一節點18A上。第二行 星齒輪組16的第二節點16B if關接在第三行星齒輪組18的第一節點 18A上。第一離合器26選擇性地將輸出部件22及第四行星齒輪組20的 第二節點20B連接到第三行星齒輪組18的第三節點18C上。第二離 合器28選擇性地將輸入部件12及第四行星齒輪組20的第三節點20C 連接到第三行星齒輪組18的第三節點18C上。第三離合器30選擇性 5 地將輸入部件12及第四行星齒4侖組20的第三節點20C連接到第三行 星齒輪組18的第二節點18B上。第四離合器32選擇性地將第三行星 齒輪組18的第三節點18C連接到第二行星齒輪組16的第三節點16C 上。制動器34選擇性地將第三^f亍星齒輪組18的第二節點18B連接至 地或變速器外殼50上。
10 現在參看圖2,棒形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 齒輪組的構件例如恒星齒輪、環形齒輪、行星齒輪和行星齒輪托架。 例如，行星齒輪組14是一種包括恒星齒輪部件14A、行星齒輪
15 托架部件14B和環形齒輪部件14C的行星齒輪組。恒星齒輪部件14A 通過第一軸或互連部件42而連4妄至地或變速器外殼50上，并連接在 第二軸或互連部件44上。環形齒輪部件14C連接在第三軸或互連部 件46上，以便共同旋轉。行星齒輪托架部件14B可旋轉地支撐一組 行星齒輪14D(圖中只馬示了一個)，并且與第四軸或互連部件48相連
20 接，以便共同旋轉。行星齒輪14D構造成可與恒星齒輪部件14A及環 形齒輪部件14C相互嚙合。
輸入軸或部件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。輸出軸或部件22持續地與主減速器或分動箱(未顯示) 相連接。
25 行星齒輪組16是一種包括恒星齒輪部件16A、環形齒輪部件16C
和行星托架部件16B的行星齒，倉組，該行星托架部件可旋轉地支撐一 組行星齒輪16D。恒星齒輪部件16A與第二軸或互連部件44相連接， 以便共同旋轉，并連接到第五軸或互連部件52上。環形齒輪部件16C與第六軸或互連部件54相連接，以便共同旋轉。行星托架部件16B 與第三軸或互連部件46相連4^,以便共同旋轉，并且連接到第七軸 或互連部件56上。行星齒4企16D構造成可與恒星齒輪部件16A及環 形齒輪部件16C相互嚙合。
5 行星齒輪組18是一種包括恒星齒輪部件18C、行星托架部件18A
和環形齒輪部件18B的行星齒4侖組，該行星托架部件可旋轉地支撐第 一組行星齒輪18D和第二組行星齒輪18E。恒星齒輪部件18C與第八 軸或互連部件58相連接，以便共同旋轉。行星托架部件18A與第七 軸或互連部件56相連接，以便共同旋轉。環形齒輪部件18B與第九
10 軸或互連部件60相連接，以便共同旋轉。第一組行星齒輪18D構造 成可與環形齒輪部件18B及第二組行星齒輪18E相互嚙合。第二組行 星齒輪18E構造成可與恒星齒4侖部件18C及第一組行星齒輪18D相 互嚙合。
行星齒輪組20是一種包括恒星齒輪部件20C、環形齒輪部件20A 15 和行星托架部件20B的行星齒輪組，該行星托架部件可旋轉地支撐一 組行星齒輪20D。恒星齒輪部件20C與輸入軸或部件12相連接，以 便共同旋轉。環形齒輪部件20A與第四互連軸或部件48相連接，以 便共同旋轉。行星托架部件20B與輸出軸22及第十軸或互連部件62 相連接，以便共同旋轉。行星齒輪20D構造成可與恒星齒輪部件20C 20及環形齒輪部件20A相互嚙合。
扭矩傳遞機構或離合器26,28,30和32及制動器34容許軸或互連 部件、行星齒輪組的部件以及外殼選擇性地互連。例如，第一離合器 26可選擇性地接合，以便將第八軸或互連部件58連接到第十軸或互 連部件62上。第二離合器28可選擇性地接合，以便將第八軸或互連 25 部件58連接到輸入軸或部件12上。第三離合器30可選擇性地接合， 以便將第九軸或互連部件60連接到輸入軸或部件12上。第四離合器 32可選擇性地接合，以便將第六軸或互連部件54連接到第八軸或互 連部件58上。制動器34可選擇性地接合，以便將第九或互連部件60連接到第五軸或互連部件52,并連接至地或變速器外殼50上(通過軸 42和44),從而限制環形齒輪部件18B相對于地或變速器外殼50的 旋轉。
現在參看圖2和3，將描述八速變速器10的實施例的操作。應該 5 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傳遞到輸出軸或部件22 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 26、第二離合器28、第三離合器30、第四離合器32和制動器34)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
10 以獲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齒輪比，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齒輪 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
15 還可獲得其它齒輪比。
為了建立倒檔齒輪比，使第二離合器28和制動器34接合或被激 勵。第二離合器28將第八軸或互連部件58連接到輸入軸或部件12 上。制動器34將第九軸或互連部件60連接到第五軸或互連部件52 上，并連接至地或變速^l外殼50上。類似地，通過離合器和制動器
20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
25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，因而不脫離本發明本質 的變型將處于本發明的范圍內。這種變型并不被認為脫離了本發明的 實質和范圍。
權利要求
1.一種變速器，包括輸入部件；輸出部件；第一行星齒輪組、第二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四行星齒輪組，其各具有第一部件、第二部件和第三部件；第一互連部件，其持續地將所述第一行星齒輪組的第一部件與固定部件互連；第二互連部件，其持續地將所述第二行星齒輪組的第一部件與所述第一行星齒輪組的第一部件互連；第三互連部件，其持續地將所述第一行星齒輪組的第二部件與所述第四行星齒輪組的第一部件互連；第四互連部件，其持續地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二部件互連；第五互連部件，其持續地將所述第二行星齒輪組的第二部件與所述第三行星齒輪組的第一部件互連；和五個扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便將所述第一部件、第二部件和第三部件的其中一個部件與所述第一部件、第二部件、第三部件和所述固定部件中的至少其中另一個部件互連，且其中，所述扭矩傳遞裝置可選擇性地以至少兩個組合的方式接合，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 25傳遞裝置的其中第一個扭矩傳遞裝置可選擇性地接合，以便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和所述 輸出部件中的至少其中r個部件互連。
3. 根據權利要求2所述的變速器，其特征在于，所述五個扭矩傳遞裝置的其中第二個扭矩傳遞裝置可選"^性地接合，以便將所述第 三行星齒輪組的第三部件與所述第四行星齒輪組的第三部件和所述 輸入部件中的至少其中 一個部j牛互連。
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5 傳遞裝置的其中第三個扭矩傳遞裝置可選擇性地接合，以便將所述第 三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和所述 輸入部件中的至少其中一個部件互連。
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 傳遞裝置的其中第四個扭矩傳遞裝置可選擇性地接合，以便將所述第10 二行星齒輪組的第三部件與所述第三行星齒輪組的第三部件互連。
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 傳遞裝置的其中第五個扭矩傳遞裝置可選擇性地接合，以便將所述第 二行星齒輪組的第一部件、所述第一行星齒輪組的第一部件和所述固 定部件中的至少其中 一個部件與所述第三行星齒輪組的第二部件互15 連。
7. 根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述第一行星 齒輪組的第一部件、所述第二《亍星齒輪組的第一部件、所述第三行星 的第三部件和所述第四行星齒4侖組的第三部件是恒星齒輪，所述第一 行星齒輪組的第二部件、所述第二行星齒輪組的第二部件和所述第四20行星齒輪組的第二部件以及所述第三行星齒輪組的第 一部件是托架 部件，并且所述第一行星齒輪^L的第三部件、所述第二行星齒輪組的第三部件、所述第三行,齒輪ia的第二部件以及所述第四行星齒輪組的第一部件是環形齒輪。
8. 根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述輸入部件 25持續地與所述第四行星齒輪組的第三部件互連，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。
9. 根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，其中四個所述 扭矩傳遞裝置是離合器，而其中一個所述扭矩傳遞裝置是制動器。
10. 根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述固定部件 是變速器外殼。
11. 一種變速器，包括 輸入部件； 輸出部件；第一行星齒輪組、第二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四行星 齒輪組，其各具有第一部件、第二部件和第三部件，其中，所述輸入 部件持續地與所述第四行星齒輪組的第三部件互連，并且所述輸出部 件持續地與所述第四行星齒輪^L的第二部件互連； io 第一互連部件，其持續地將所述第一行星齒輪組的第一部件與固定部件互連；第二互連部件，其持續地^1夸所述第二行星齒輪組的第一部件與所 述第 一行星齒輪組的第 一部件互連；第三互連部件，其持續地^]尋所述第一行星齒輪組的第二部件與所 15 述第四行星齒輪組的第一部件互連；第四互連部件，其持續地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二部件互連；第五互連部件，其"續地將所述第二行星齒輪組的第二部件與所 述第三行星齒輪組的第一部件互連；和 20 第一扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便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和所述輸出部件 中的至少其中一個部件互連；第二扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便將所述第三行星齒 輪組的第三部件與所述第四行星齒輪組的第三部件和所述輸入部件 25中的至少其中 一個部件互連；第三扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便將所述第三行星齒 輪組的第二部件與所述第四行星齒輪組的第三部件和所述輸入部件 中的至少其中 一個部件互連；第四扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便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三部件互連；和第五扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便將所述第二行星齒 輪組的第一部件、所述第一行星齒輪組的第一部件和所述固定部件中的至少其中一個部件與所述第三行星齒輪組的第二部件互連，且其中，所述扭矩傳遞裝置可選擇性地以至少兩個組合的方式接 合，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。
12. 根據權利要求11所述的變速器，其特征在于，所述第一行 10星齒輪組的第一部件、所述第二行星齒輪組的第一部件、所述第三行星的第三部件和所述第四行星齒輪組的第三部件是恒星齒輪，所述第 一行星齒輪組的第二部件、所述第二行星齒輪組的第二部件和所述第 四行星齒輪組的第二部件以及所述第三行星齒輪組的第 一部件是托 架部件，并且所述第一行星齒4侖組的第三部件、所述第二行星齒輪組的第三部件、所述第三行星齒纟侖組的第二部件以及所述第四行星齒輪組的第 一部件是環形齒專侖。
13. 根據權利要求11所述的變速器，其特征在于，所述固定部 件是變速器外殼。
14. 一種變速器，包括 20 輸入部件；輸出部件；第一行星齒輪組、第二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四行星 齒輪組，其各具有恒星齒輪、^^架部件和環形齒輪，其中，所述輸入 部件持續地與所述第四行星齒輪組的恒星齒輪互連，并且所述輸出部 25 件持續地與所述第四行星齒輪組的托架部件互連；第一互連部件，其持續地將所述第一行星齒輪組的恒星齒輪與固 定部件互連；第二互連部件，其持續地將所述第二行星齒輪組的恒星齒輪與所述第一行星齒輪組的恒星齒輪互連；第三互連部件，其持續地將所述第一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；第四互連部件，其持續地纟夸所述第一行星齒輪組的環形齒輪與所 5 述第二行星齒輪組的托架部件互連；第五互連部件，其持續地將所述第二行星齒輪組的托架部件與所 述第三行星齒輪組的托舉部件互連；第一扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便將所述第三行星齒 輪組的恒星齒輪與所述第四行星齒輪組的托架部件和所述輸出部件 io 中的至少其中一個部件互連；第二扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便將所述第三行星齒 輪組的恒星齒輪與所述第四行星齒輪組的恒星齒輪和所述輸入部件 中的至少其中一個互連；第三扭矩傳遞裝置，i其可選擇性地接合，以便將所述第三行星齒 15 輪組的環形齒輪與所述第四行星齒輪組的恒星齒輪和所述輸入部件中的至少其中一個互連；第四扭矩傳遞裝置，其可選擇性地接合，以便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恒星齒輪互連；和第五扭矩傳遞裝置，'其可選擇性地接合，以便將所述第二行星齒 輪組的恒星齒輪、所述第一行星齒輪組的恒星齒輪和所述固定部件中 的至少其中一個與所述第三行星齒輪組的環形齒輪互連，且其中，所述扭矩傳遞裝置可選擇性地以至少兩個組合的方式接 合，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。
15.根據權利要求14所述的變速器，其特征在于，所述固定部件是變速器外殼。
全文摘要
本發明提供了一種多速變速器，其具有輸入部件、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部件、第二部件和第三部件。所述扭矩傳遞裝置可包括離合器和制動器。
文檔編號F16H3/62GK101319717SQ20081010970
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月6日 優先權日2007年6月7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