專利名稱：多級變速器的制作方法
技術領域：
本發明大體上涉及一種多級變速器，其具有多個行星齒輪組和多 個扭矩傳遞裝置，并且尤其涉及一種變速器，其具有十種或更多種速 度、四個行星齒輪組和多個扭矩傳遞裝置。
背景技術：
本部分中的陳述僅提供與本公開相關的背景資料，并且可構成或 可不構成現有技術。
典型的多級變速器使用摩擦離合器或者制動器、行星齒輪設備和 固定互連的組合，以實現多個齒輪比。行星齒輪組的^i:目和物理布置 通常由封裝、成本和所需的速度比所確定。
雖然當前的變速器實現其預定的目的，但是基本持續地需要新的 改進的變速器構造，其體現了尤其從效率、響應性和平穩性考慮的改 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、節省成本的、緊湊的多級變速器
發明內容
提供一種變速器，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、第二 和第三部件。該扭矩傳遞裝置例如是離合器和制動器。
在本發明的一個方面中，提供一種變速器，其具有輸入部件，輸出部件，各具有太陽齒輪、托架部件和環形齒輪的第一、第二、第三 和第四行星齒輪組。輸入部件與第 一行星齒輪組的太陽齒^^和第二行 星齒輪組的太陽齒輪中的至少一個持續地互連。輸出部件與第四行星 齒輪組的托架部件持續地互連。另外，第一互連部件4吏第一行星齒輪
組的太陽齒輪與第二行星齒輪組的太陽齒輪持續地互連；第二互連部 件使第一行星齒輪組的環形齒輪與第二行星齒輪組的4乇架部件持續 地互連；第三互連部件^使第一行星齒輪組的托架部件與第四行星齒輪 組的環形齒輪持續地互連；第四互連部件^使第二行星齒4侖組的環形齒 輪與第三行星齒輪組的托架部件持續地互連。此外，第一扭矩傳遞裝 置可以有選擇地接合，以使第二行星齒輪組的托架部件與第二行星齒 輪組的太陽齒輪和輸入部件中的至少一個互連；第二4丑矩傳遞裝置可 以有選擇地接合，以使第四行星齒輪組的托架部件與第三行星齒輪組 的環形齒輪互連；第三扭矩傳遞裝置可以有選擇地接合，以使第三行 星齒輪組的環形齒輪與第四行星齒輪組的太陽齒輪互連；笫四扭矩傳 遞裝置可以有選擇地接合，以使第二行星齒輪組的托架部件與固定部 件互連；第五扭矩傳遞裝置可以有選擇地接合，以使第三行星齒輪組 的太陽齒輪與固定部件互連；以及第六扭矩傳遞裝置可以有選擇地接 合，以使第四行星齒輪組的太陽齒輪與固定部件互連。4丑矩傳遞裝置 可以以至少三個的組合而有選擇地接合，以在輸入部件和輸出部件之 間建立至少十種前進速度比和至少一種倒檔速度比。
因此，本發明的目的是提供具有四個行星齒輪組的變速器。 本發明的另 一個目的是提供具有十種前進速度和至少一種倒檔 速度的變速器。
本發明的又一個目的是提供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。
通過參考以下的說明和附圖，本發明的其它目的、方面和優點將 變得顯而易見，在附圖中，同樣的附圖標記表示相同的構件、元件或 特征。
在此所述的附圖僅用于示例性目的，而絕非意圖限制^/>開的范圍。
圖1是根據本發明的十級變速器的實施例的杠桿圖(lever diagram);
圖2是根據本發明的十級變速器的實施例的簡圖；和 圖3是表示在圖1和圖2所示變速器的每種可獲得的前進和倒檔 速度比或齒輪比中的各個扭矩傳遞元件的接合狀態的真值表。
具體實施例方式
下列描述本質上僅-f義是示例性的，而不意圖為限制本發明、應用 或用途。
首先，應當理解的是，在所提供的特定的例子中，本發明的十級 自動變速器在四個行星齒輪組之間具有持續的機械連"t矣的布置。第一 行星齒輪組的笫一構件或第一元件持續地if關接到第二4亍星齒輪組的 第 一構件或第 一元件上。第 一行星齒輪組的第二構件或第二元件持續 地聯接到第二行星齒輪組的第二構件或第二元件上。第 一行星齒輪組 的第三構件或第三元件持續地聯接到第四行星齒輪組的第三構件或 第三元件上。最后，第二行星齒輪組的第三構件或第三元件持續地聯 接到第三行星齒輪組的第三構件或第三元件上。
現在參考圖1，十級變速器IO的實施例以杠桿圖模式示出。杠桿 圖是諸如自動變速器的機械裝置的構件的示意圖。每個單獨的杠桿表 示一個齒輪組，其中，行星齒輪組的三個基本的機械構件各由節點表 示。因此，單個杠桿包括三個節點 一個用于太陽齒專侖， 一個用于行 星齒輪托架，和一個用于環形齒輪。各個杠桿的節點之間的相對長度 可用于表示各個相應齒輪組的環形-太陽比。這些杠桿比又用于改變變 速器的齒輪比，以便實現合適的比率和比率遞變(ratioprogression)。各種行星齒輪組的節點之間的機械聯接或互連以細水平線表示，并且諸 如離合器和制動器的扭矩傳遞裝置表示為交錯的指狀物。如果該裝置
為制動器，則將一組指狀物聯接至地(ground)。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i兌明，該論文 因此通過引用而完全結合于本發明中。
變速器10包括輸入軸或輸入部件12;第一行星齒輪組14,其具 有三個節點第一節點14A,第二節點14B和笫三節點14C;第二行 星齒輪組16，其具有三個節點第一節點16A,第二節點16B和第三 節點16C;第三行星齒輪組18,其具有三個節點第一節點18A,第 二節點18B和第三節點18C;第四行星齒輪組20,其具有三個節點 第一節點20A，第二節點20B和第三節點20C;以及輸出軸或輸出部 件22。
輸入部件12聯接到第一行星齒輪組14的第一節點14A和第二行 星齒輪組16的第一節點16A上。輸出部件22聯接到第四行星齒輪組 20的第二節點20B上。第一行星齒輪組14的第一節點14A聯接到第 二行星齒輪組16的第一節點16A上。第一4亍星齒輪組14的第二節點 14B聯接到第二行星齒輪組16的第二節點16B上。第一行星齒輪組 14的第三節點14C聯接到第四行星齒輪組20的第三節點20C上。第 二行星齒輪組16的第三節點16C聯接到第三行星齒輪組18的第三節 點18C上。
第一離合器26使輸入部件12與第二行星齒輪組16的第二節點 16B有選擇地連接。第二離合器28使第三行星齒輪組18的第二節點 18B與第四行星齒輪組20的笫二節點20B有選擇地連才妾。第三離合 器30使第三行星齒輪組18的第二節點18B與第四行星齒輪組20的 第一節點20A有選擇地連接。第一制動器32使第二行星齒輪組16的 第二節點16B與固定部件或者變速器殼體50有選擇地連接。第二制 動器34使第三行星齒輪組18的第 一節點18A與固定部件或者變速器殼體50有選擇地連接。第三制動器36使第四行星齒輪組20的第一 節點20A與固定部件或者變速器殼體50有選擇地連接。
現在參考圖2,符號圖表示根據本發明的十級變速器10的實施例 的示意布置。在圖2中，延續圖l的杠桿圖的編號。相應地示出離合 器，制動器以及聯接器，而行星齒輪組的節點現在表示為4亍星齒輪組 的構件，諸如太陽齒輪、環形齒輪、行星齒輪和行星齒輪托架。
例如，行星齒輪組14包括太陽齒輪部件14A,環形齒4侖部件14B 以及可旋轉地支承一組行星齒輪14D(僅示出其中 一個)的行星齒輪托 架部件14C。行星齒輪14D各構造為用于與太陽齒輪部件14A和環形 齒輪部件14B互相嚙合。太陽齒輪部件14A與第一軸或中間部件42 連接，以便共同旋轉。環形齒輪部件14B與第二軸或中間部件44連 接，以便共同旋轉。行星托架部件14C與第三軸或中間部件46連接， 以便共同旋轉。
行星齒輪組16包括太陽齒輪部件16A，環形齒輪部件16C以及 可旋轉地支承一組行星齒輪16D(僅示出其中 一個)的行星齒輪托架部 件16B。行星齒輪16D各構造為用于與太陽齒輪部件16A和環形齒輪 部件16C互相嚙合。太陽齒輪部件16A與輸入軸或輸入部件12和第 一軸或中間部件42連接，以便共同旋轉。環形齒輪部件16C與第四 軸或中間部件48連接，以便共同旋轉。行星托架部件16B與第二中 間部件44和第五軸或中間部件52連接，以^更共同旋轉。
行星齒輪組18包括太陽齒輪部件18A，環形齒輪部件18B以及 可旋轉地支承一組行星齒輪18D(僅示出其中 一個)的4亍星齒輪托架部 件18C。行星齒輪18D各構造為用于與太陽齒輪部件18A和環形齒4侖 部件18B互相嚙合。太陽齒輪部件18A與第六軸或中間部件54連接， 以便共同旋轉。環形齒輪部件18B與第七軸或中間部件56連接，以 便共同旋轉。行星托架部件18C與第四軸或中間部件48連接，以便 共同旋轉。
行星齒輪組20包括太陽齒輪部件20A,環形齒4侖部件20C以及可旋轉地支承第一組行星齒輪20D(僅示出其中一個)和第二組行星齒 輪20E(僅示出其中一個)的行星齒輪托架部件20B。第一組行星齒輪 20D各構造為用于與太陽齒輪部件20A和第二組行星齒4侖20E互相嚙 合。第二組行星齒輪20E構造為用于與環形齒輪部件20C和第一組行 星齒輪20D互相嚙合。太陽齒輪部件20A與第九中間部件60連接， 以便共同旋轉。環形齒輪部件20C與第三中間部件46連接，以便共 同旋轉。行星托架部件20B與第十軸或中間部件62和^T出軸或輸出 部件22連接，以便共同旋轉。
輸入軸或輸入部件12持續地連接到發動機(未示出)或扭矩變換器 的渦輪(未示出)上。輸出軸或輸出部件22與主減速器單元或分動器(未 示出)持續地連接。
扭矩傳遞機構或離合器26, 28, 30和制動器32, 34, 36允許軸或中 間部件，行星齒輪組的部件以及變速器殼體的有選擇地互連。例如， 第一離合器26可以有選擇地接合，以使輸入部件12與第五中間部件 52連接。第二離合器28可以有選擇地接合，以使第七中間軸或中間 部件56與第十中間軸或中間部件62連接。第三離合器30可以有選 擇地接合，以使第七中間軸或中間部件56與第九中間軸或中間部件 60連接。第一制動器32可以有選擇地接合，以使第五中間部件52與 固定部件或變速器殼體50連接，以便限制第五中間部件52相對于變 速器殼體50旋轉。第二制動器34可以有選擇地接合，以使第六中間 部件54與固定部件或變速器殼體50連接，以便限制第六中間部件54 相對于變速器殼體50旋轉。第三制動器36可以有選擇地接合，以使 第九中間部件60與固定部件或變速器殼體50連接，以^更限制第九中 間部件60相對于變速器殼體50旋轉。
現在參考圖2和圖3，將描述十級變速器10的實施例的操作。將 了解的是，變速器10能夠以具有三個超速檔的至少十種前進速度或 :扭矩比和至少 一種倒檔速度或扭矩比將扭矩/人輸入軸或豸俞入部件12 傳遞到輸出軸或輸出部件22。通過扭矩傳遞機構(即第一離合器26、第二離合器28、第三離合器30、第一制動器32、第二制動器34和第 三制動器36)中的一個或多個的接合，獲得各種前進和倒檔速度或扭 矩比，如下文所述。圖3是表示被促動或接合為以便實現各種齒輪狀 態的扭矩傳遞元件的各種組合的真值表。還表示了各種齒輪狀態的實 際數值的齒輪比，但應了解的是，這些數值僅是示例性的，并且可在 很大的范圍內調節這些數值，以適應變速器10的各種應用和操作準 則。圖3還示出可利用本發明實施例獲得的齒輪比的示例。當然，根 據所選擇的齒輪直徑、齒輪齒數和齒輪構造，可實現其它的齒輪比。
為了建立倒車檔，接合或促動第二離合器28,第一制動器32和 第二制動器34。第二離合器28使第七中間部件56與第十中間部件 62連接。第一制動器32使第五中間部件52與固定部件或變速器殼體 50連接，以便限制第五中間部件52相對于變速器殼體50旋轉。第二 制動器34使第六中間部件54與固定部件或變速器殼體50連接，以 便限制第六中間部件54相對于變速器殼體50旋轉。同樣，十種前進 速度比通過如圖3所示的不同的離合器和制動器的接合的組合而獲
3曰付。
應了解的是，十級變速器10的操作和齒輪狀態的上述說明首先 假設未在給定齒輪狀態中具體指出的所有離合器和制動器各為不促 動的或脫離的，其次在換檔期間，即改變齒輪狀態期間，在至少相鄰 的齒輪狀態之間，在兩種齒輪狀態下接合或促動的離合器或制動器仍 將保持接合或促動。
本發明的說明在本質上僅為示例性的，并且旨在^f吏不脫離本發明 要點的變型在本發明的范圍內。這種變型不被認為脫離了本發明的精 4申和范圍。
權利要求
1. 一種變速器，其包括輸入部件；輸出部件；第一、第二、第三和第四行星齒輪組，其各具有第一、第二和第三部件；第一互連部件，其使所述第一行星齒輪組的第一部件與所述第二行星齒輪組的第一部件持續地互連；第二互連部件，其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持續地互連；第三互連部件，其使所述第一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持續地互連；第四互連部件，其使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持續地互連；六個扭矩傳遞裝置，其可以有選擇地接合，以使所述第一部件、第二部件和第三部件中的一個與所述第一部件、第二部件、第三部件、和固定部件中的至少一個其它部件互連，以及其中，所述扭矩傳遞裝置可以以至少三個的組合而有選擇地接合，以在所述輸入部件和所述輸出部件之間建立至少十種前進速度比和至少一種倒檔速度比。
2. 根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述六個扭矩 傳遞裝置中的第一扭矩傳遞裝置可以有選擇地接合，以^使所述第二行 星齒輪組的第二部件與所述第二行星齒輪組的第 一部件和所述輸入 部件中的至少一個互連。
3. 根據權利要求2所述的變速器，其特征在于，所述六個扭矩 傳遞裝置中的第二扭矩傳遞裝置可以有選擇地接合，以使所述第四行 星齒輪組的第二部件與所述第三行星齒輪組的第二部件互連。
4. 根據權利要求3所述的變速器，其特征在于，所述六個扭矩 傳遞裝置中的第三扭矩傳遞裝置可以有選擇地接合，以使所述第三行 星齒輪組的第二部件與所述第四行星齒輪組的第一部件互連。
5. 根據權利要求4所述的變速器，其特征在于，所述六個扭矩 傳遞裝置中的第四扭矩傳遞裝置可以有選擇地接合，以使所述第二行 星齒輪組的第二部件與所述固定部件互連。
6. 根據權利要求5所述的變速器，其特征在于，所述六個扭矩 傳遞裝置中的第五扭矩傳遞裝置可以有選擇地接合，以使所述第三行 星齒輪組的第一部件與所述固定部件互連。
7. 根據權利要求6所述的變速器，其特征在于，所述六個扭矩 傳遞裝置中的第六扭矩傳遞裝置可以有選擇地接合，以使所述第四行 星齒輪組的第 一部件與所述固定部件互連。
8. 根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述第一行星 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 齒輪組的第一部件和所述第四行星齒輪組的第一部件是太陽齒輪；所 述第一行星齒輪組的第三部件、所述第二行星齒輪組的第二部件、所 述第三行星齒輪組的第三部件和所述第四行星齒輪組的第二部件是 托架部件；所述第一行星齒輪組的第二部件、所述第二行星齒輪組的 第三部件、所述第三行星齒輪組的第二部件和所述第四4亍星齒輪組的 第三部件是環形齒輪。
9. 根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述輸入部件 與所述第 一行星齒輪組的第 一部件和所述第二行星齒輪組的第 一部 件中的至少一個持續地互連；所述輸出部件與所述第四4亍星齒輪組的 第二部件持續地互連。
10. 根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述六個扭矩 傳遞裝置中的三個是制動器，所述六個扭矩傳遞裝置中的三個是離合 器。
11. 根據權利要求l所述的變速器，其特征在于，所述固定部件是變速器殼體。
12. —種變速器，其包括輸入部件；輸出部件；第一、第二、第三和第四行星齒輪組，其各具有第一、第二和第 三部件；其中，所述輸入部件與所述第一行星齒輪組的第一部件和所 述第二行星齒輪組的第 一部件中的至少一個持續地互連，所述輸出部 件與所述第四行星齒輪組的第二部件持續地互連；第 一互連部件，其使所述第 一行星齒輪組的第一部件與所述第二 行星齒輪組的第一部件持續地互連；第二互連部件，其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持續地互連；第三互連部件，其^f吏所述第一4亍星齒輪組的第三部件與所述第四 行星齒輪組的第三部件持續地互連；第四互連部件，其使所述第二4亍星齒輪組的第三部件與所述第三 行星齒輪組的第三部件持續地互連；以及第一扭矩傳遞裝置，其可以有選擇地接合，以使所述第二行星齒 輪組的第二部件與所述第二行星齒輪組的第 一部件和所述輸入部件 中的至少一個互連；第二扭矩傳遞裝置，其可以有選擇地接合，以使所述第四行星齒 輪組的第二部件與所述第三行星齒輪組的第二部件互連；第三扭矩傳遞裝置，其可以有選擇地接合，以使所述第三行星齒 輪組的第二部件與所述第四行星齒輪組的第一部件互連；第四扭矩傳遞裝置，其可以有選擇地接合，以使所述第二行星齒 輪組的第二部件與所述固定部件互連；以及第五扭矩傳遞裝置，其可以有選擇地接合，以使所述第三行星齒 輪組的第一部件與所述固定部件互連；笫六扭矩傳遞裝置，其可以有選擇地接合，以使所述第四行星齒輪組的第一部件與所述固定部件互連；以及其中，所述扭矩傳遞裝置可以以至少三個的組合而有選擇地^妄合，以在所述輸入部件和所述輸出部件之間建立至少十種前進速度比 和至少一種倒檔速度比。
13. 根據權利要求12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、所述第二行星齒輪組的第一部件、所述第三行 星齒輪組的第 一部件和所述第四行星齒輪組的第 一部件是太陽齒輪； 所述第 一行星齒輪組的第三部件、所述第二行星齒輪組的第二部件、 所述第三行星齒輪組的第三部件和所述第四行星齒輪組的第二部件 是托架部件；所述第一^f于星齒輪組的第二部件、所述第二4亍星齒輪組 的第三部件、所述第三行星齒輪組的第二部件和所述第四^亍星齒輪組 的第三部件是環形齒4侖。
14. 根據權利要求12所述的變速器，其特征在于，所述固定部 件是變速器殼體。
15. —種變速器，其包括 輸入部件；輸出部件；第一、第二、第三和第四行星齒輪組，其各具有太陽齒輪、托架 部件和環形齒輪；其中，所述輸入部件與所述第一行星齒輪組的太陽 齒輪和所述第二行星齒輪組的太陽齒輪中的至少一個持續地互連，所 述輸出部件與所述第四行星齒輪組的托架部件持續地互連；第一互連部件，其使所述第一行星齒輪組的太陽齒輪與所述第二 行星齒輪組的太陽齒輪持續地互連；第二互連部件，其使所述第 一行星齒輪組的環形齒輪與所述第二 行星齒輪組的托架部件持續地互連；第三互連部件，其使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持續地互連；第四互連部件，其使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；以及第一扭矩傳遞裝置，其可以有選擇地接合，以使所述第二行星齒 輪組的托架部件與所述第二行星齒輪組的太陽齒輪和所述輸入部件 中的至少一個互連；第二扭矩傳遞裝置，其可以有選擇地接合，以使所述第四行星齒 輪組的托架部件與所述第三行星齒輪組的環形齒輪互連；第三扭矩傳遞裝置，其可以有選擇地接合，以使所述第三行星齒 輪組的環形齒輪與所述第四行星齒輪組的太陽齒輪互連；第四扭矩傳遞裝置，其可以有選擇地接合，以使所述第二行星齒 輪組的托架部件與所述固定部件互連；以及第五扭矩傳遞裝置，其可以有選擇地接合，以使所述第三行星齒 輪組的太陽齒輪與所述固定部件互連；第六扭矩傳遞裝置，其可以有選擇地接合，以使所述第四行星齒 輪組的太陽齒輪與所述固定部件互連；以及其中，所述扭矩傳遞裝置可以以至少三個的組合而有選擇地接 合，以在所述輸入部件和所述輸出部件之間建立至少十種前進速度比 和至少 一種倒檔速度比。
16.根據權利要求15所述的變速器，其特征在于，所述固定部 件是變速器殼體。
全文摘要
本發明涉及一種多級變速器，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、第二和第三部件。該扭矩傳遞裝置可包括離合器和制動器。該扭矩傳遞裝置可以以至少三個的組合而有選擇性地接合，以建立至少十種前進速度比和至少一種倒檔速度比。
文檔編號F16H57/02GK101429994SQ200810174170
公開日2009年5月13日 申請日期2008年11月5日 優先權日2007年11月6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