多速变速器转让专利
申请号 : CN200810008655.8
文献号 : CN101235879B
文献日 : 2010-09-01
发明人 : A·W·菲利普斯 , S·H·维特科普 , J·M·哈特 , C·E·凯里
申请人 : 通用汽车环球科技运作公司
摘要 :
本发明提供了多速变速器。所提供的变速器具有输入部件、输出部件、四个行星齿轮组、五个互连部件和五个扭矩传递机构。各个行星齿轮组包括第一、第二和第三部件。所述扭矩传递机构可包括离合器和制动器；其中，所述输入部件持续地与所述第一行星齿轮组的第二部件互连，并且所述输出部件持续地与所述第四行星齿轮组的第二部件互连;所述第一、第二、第三和第四扭矩传递机构是离合器，所述第五扭矩传递机构是制动器。
权利要求 :
1.一种变速器，包括：
输入部件；
输出部件；
第一、第二、第三和第四行星齿轮组，它们各具有第一、第二和第三部件，其中，所述输入部件持续地与所述第一行星齿轮组的第二部件互连，并且所述输出部件持续地与所述第四行星齿轮组的第二部件互连；
将所述第一行星齿轮组的第一部件与固定元件持续地互连起来的第一互连部件；
将所述第一行星齿轮组的第三部件与所述第二行星齿轮组的第一部件持续地互连起来的第二互连部件；
将所述第二行星齿轮组的第三部件与所述第三行星齿轮组的第二部件持续地互连起来的第三互连部件；
将所述第三行星齿轮组的第一部件与所述第四行星齿轮组的第一部件持续地互连起来的第四互连部件；
将所述第三行星齿轮组的第三部件与所述第四行星齿轮组的第二部件持续地互连起来的第五互连部件；
可选择性地接合，以便使所述第一行星齿轮组的第二部件与所述第二行星齿轮组的第二部件互连起来的第一扭矩传递机构；
可选择性地接合，以便使所述第二行星齿轮组的第二部件与所述第四行星齿轮组的第三部件互连起来的第二扭矩传递机构；
可选择性地接合，以便使所述输入部件及所述第二部件与所述第三行星齿轮组的第一部件及所述第四行星齿轮组的第一部件互连起来的第三扭矩传递机构；
可选择性地接合，以便使所述第一行星齿轮组的第三部件及所述第二行星齿轮组的第一部件与所述第三行星齿轮组的第一部件及所述第四行星齿轮组的第一部件互连起来的第四扭矩传递机构；
可选择性地接合，以便使所述第四行星齿轮组的第三部件与所述固定元件互连起来的第五扭矩传递机构；并且其中，所述扭矩传递机构可选择性地至少两两组合地接合起来，以便在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少八个前进速度比和至少一个倒档速度比。
2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一、第二、第三和第四扭矩传递机构是离合器，所述第五扭矩传递机构是制动器。
3.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一部件是太阳齿轮，所述第二部件是托架部件，并且所述第三部件是环形齿轮。
说明书 :
技术领域
相关专利的交叉引用
本申请要求享有于2007年1月31日提交的美国临时申请No.60/898,961的权益。该申请的公开内容通过引用而结合在本文中。
本发明大体上涉及一种具有多个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的多速变速器，更具体而言涉及一种具有八种速度或更多种速度、四个行星齿轮组和多个扭矩传递装置的变速器。
背景技术
在这部分中的陈述仅仅提供与本发明公开相关联的背景信息，并且可组成或不组成现有技术。
典型的多速变速器使用摩擦离合器或制动器，行星齿轮装置和固定的互连器的组合，以取得多个传动比(gear ratio)。行星齿轮组的数量和物理排列通常由组装技术、成本和所需的速度比来确定。
虽然当前的变速器实现了其预期的目的，但是对于新的改进的变速器构造的需求是基本持续存在的，其体现了尤其从效率、响应性和平滑性考虑改进的性能，以及改进的组装，主要是减小的尺寸和重量。因此，需要一种改进的、具备成本效率的、紧凑的多速变速器。
典型的多速变速器使用摩擦离合器或制动器，行星齿轮装置和固定的互连器的组合，以取得多个传动比(gear ratio)。行星齿轮组的数量和物理排列通常由组装技术、成本和所需的速度比来确定。
虽然当前的变速器实现了其预期的目的，但是对于新的改进的变速器构造的需求是基本持续存在的，其体现了尤其从效率、响应性和平滑性考虑改进的性能，以及改进的组装，主要是减小的尺寸和重量。因此，需要一种改进的、具备成本效率的、紧凑的多速变速器。
发明内容
所提供的变速器具有输入部件、输出部件、四个行星齿轮组、多个联接部件和多个扭矩传递装置。各个行星齿轮组包括第一、第二和第三部件。扭矩传递装置是例如离合器和制动器。
变速器的一个实施例包括四个行星齿轮组，四个离合器和一个制动器。
因而本发明的目的是提供一种具有四个行星齿轮组的变速器。
本发明的另一目的是提供一种具有至少八个前进速度和至少一个倒档速度的变速器。
本发明还有一个目的是提供一种具有四个行星齿轮组、多个联接部件和多个扭矩传递装置的变速器。
通过参考以下细节和附图，将清楚本发明的更多目的、方面和优点，其中，相似的标号表示相同的构件，元件或特征。
变速器的一个实施例包括四个行星齿轮组，四个离合器和一个制动器。
因而本发明的目的是提供一种具有四个行星齿轮组的变速器。
本发明的另一目的是提供一种具有至少八个前进速度和至少一个倒档速度的变速器。
本发明还有一个目的是提供一种具有四个行星齿轮组、多个联接部件和多个扭矩传递装置的变速器。
通过参考以下细节和附图，将清楚本发明的更多目的、方面和优点，其中，相似的标号表示相同的构件，元件或特征。
附图说明
图1是根据本发明的八速变速器的一个实施例的杠杆图(leverdiagram)；
图2是根据本发明的八速变速器的一个实施例的简图；和
图3是在图1和2中所示的变速器的各个可得到的前进比和倒档速度比或传动比下，代表各种扭矩传递离合器接合状态的真值表。
图2是根据本发明的八速变速器的一个实施例的简图；和
图3是在图1和2中所示的变速器的各个可得到的前进比和倒档速度比或传动比下，代表各种扭矩传递离合器接合状态的真值表。
具体实施方式
以下描述在性质上仅仅是示例性的，并且并不意图限制本发明公开内容、应用或用途。
首先，应该懂得，在所提供的特点示例中，本发明的八速自动变速器具有位于四个行星齿轮组的元件之间的永久机械连接的装置。第一行星齿轮组的第三构件或元件永久地联接在第二行星齿轮组的第一构件或元件上。第一行星齿轮组的第一构件或元件永久地联接在固定元件上。第二行星齿轮组的第三构件或元件永久地联接在第三行星齿轮组的第二构件或元件上。第三行星齿轮组的第一构件或元件永久地联接在第四行星齿轮组的第一构件或元件上。最后，第三行星齿轮组的第三构件或元件永久地联接在第四行星齿轮组的第二构件或元件上。
现在参看图1，其以杠杆图模式显示了八速变速器的一个实施例10。杠杆图是机械装置例如自动变速器的构件的示意图。各个单独的杠杆代表一个行星齿轮组，其中行星齿轮组的三个基本的机械构件各由一个节点表示。因此，单个杠杆包含三个节点：一个用于太阳齿轮，一个用于行星齿轮托架，和一个用于环形齿轮。在各杠杆的节点之间的相对长度可用于代表各个相应的齿轮组的环形-太阳杠杆比。这些杠杆比则用于改变变速器的传动比，以取得合适的比和比级数。在各种行星齿轮组的节点之间的机械联接或相互连接由薄的水平线所示，并且扭矩传递装置例如离合器和制动器由交错的指状部表示。如果装置是制动器，那么就将一组指状部接地。在Benford和Leising的SAE论文810102，″The Lever Analogy：A New Tool in TransmissionAnalysis″中可找到杠杆图的格式、目的和用途的进一步说明。
变速器10包括输入部件12和输出部件14。在这优选的实施例中，输入部件12和输出部件14是轴，并且将如此称呼。本领域中的技术人员应该懂得，输入与输出部件12，14可以是不同于轴的构件。输入部件12持续地连接在发动机(未显示)或扭矩变换器的涡轮(未显示)上。输出部件14持续地与主减速器(未显示)相连接。
变速器10还包括具有三个节点(node)(第一节点24、第二节点26和第三节点28)的第一行星齿轮组16，具有三个节点(第一节点42、第二节点44和第三节点46)的第二行星齿轮组18，具有三个节点(第一节点52、第二节点54和第三节点56)的第三行星齿轮组20，以及具有三个节点(第一节点72、第二节点74和第三节点76)的第四行星齿轮组22。
输入部件12联接在第一行星齿轮组16的第三节点28上。输出部件14联接在第四行星齿轮组22的第三节点76上。第一行星齿轮组16的第一节点24联接在固定元件或变速器外壳100上。第一行星齿轮组16的第二节点26联接在第二行星齿轮组18的第一节点42上。第二行星齿轮组18的第二节点44联接在第三行星齿轮组20的第三节点56上。第三行星齿轮组20的第一节点52联接在第四行星齿轮组22的第一节点72上。第三行星齿轮组20的第二节点54联接在第四行星齿轮组22的第三节点76上。
第一离合器80选择性地将第一行星齿轮组16的第三节点28与第二行星齿轮组18的第三节点46连接起来。第二离合器82选择性地将第二行星齿轮组18的第三节点46与第四行星齿轮组22的第二节点74连接起来。第三离合器84选择性地将输入部件12与第三行星齿轮组20的第一节点52连接起来。第四离合器86选择性地将第二行星齿轮组18的第一节点42与第三行星齿轮组20的第一节点52连接起来。第一制动器88选择性地将第四行星齿轮组22的第二节点74与固定元件或变速器外壳100连接起来。
现在参看图2，符号图代表了根据本发明的八速变速器10的实施例的示意图。在图2中，延续了来自图1杠杆图的标号。其相应地展示了离合器，制动器和联接器，而行星齿轮组的节点现在显示为行星齿轮组的构件例如太阳齿轮，环形齿轮，行星齿轮和行星齿轮托架。
例如，第一行星齿轮组16包括太阳齿轮部件24，环形齿轮部件26和托架部件28，其可旋转地支撑一组小齿轮30(只显示了一个)。太阳齿轮部件24经连接而用于与第一轴或中间部件32共同旋转。第一中间部件32连接在变速器外壳100上，并因而防止太阳齿轮部件24相对于变速器外壳100旋转。环形齿轮部件26经连接而用于与第二轴或中间部件34共同旋转。小齿轮30构造成可与太阳齿轮部件24及环形齿轮部件26相互啮合。托架部件28经连接而用于与第三轴或中间部件36及输入部件12共同旋转。
第二行星齿轮组18包括太阳齿轮部件42，环形齿轮部件44和托架部件46，其可旋转地支撑一组小齿轮48。太阳齿轮部件42经连接而用于与第四轴或中间部件38共同旋转。环形齿轮部件44经连接而用于与第五轴或中间部件50共同旋转。托架部件46经连接而用于与第六轴或中间部件53共同旋转。小齿轮48构造成可与太阳齿轮部件42及环形齿轮部件44相互啮合。
第三行星齿轮组20包括太阳齿轮部件52，环形齿轮部件54和托架部件56，其可旋转地支撑一组小齿轮58。太阳齿轮部件52经连接而用于与第七轴或中间部件60共同旋转。环形齿轮部件54经连接而用于与第八轴或中间部件62共同旋转。托架部件56经连接而用于与第五中间部件50共同旋转。小齿轮58构造成可与太阳齿轮部件52及环形齿轮部件54相互啮合。
第四行星齿轮组22包括太阳齿轮部件72，环形齿轮部件74和托架部件76，其可旋转地支撑一组小齿轮78。太阳齿轮部件72经连接而用于与第七中间部件60共同旋转。环形齿轮部件74经连接而用于与第九轴或中间部件64共同旋转。托架部件76经连接而用于与输出部件14共同旋转。小齿轮78构造成可与太阳齿轮部件72及环形齿轮部件74相互啮合。
扭矩传递机构或离合器80，82，84，86和制动器88容许轴或中间部件，行星齿轮组的部件及外壳的选择性互连。例如，第一离合器80可选择性地接合，以便将第三中间部件36连接到第六中间部件53上。第二离合器82可选择性地接合，以便将第六中间部件53连接到第九中间部件64上。第三离合器84可选择性地接合，以便将输入部件12连接到第七中间部件60上。第四离合器86可选择性地接合将第七中间部件60连接到第二中间部件34和第四中间部件38上。制动器88可选择性地接合，以便将第九中间部件64连接到变速器外壳100上，从而限制环形齿轮部件74相对于变速器外壳100的旋转。
现在参看图2和3，将描述八速变速器10的实施例的操作。应该懂得，变速器10能够以至少八个前进速度或扭矩比和至少一个倒档速度或扭矩比而将扭矩从输入轴或部件12传递至输出轴或部件14上。如将在下面所述，通过一个或多个扭矩传递机构(即第一离合器80，第二离合器82，第三离合器84，第四离合器86和制动器88)的接合可获得各个前进和倒档速度或扭矩比。图3是代表被激励或接合以取得各种齿轮状态的扭矩传递机构的各种组合的真值表。表中还展示了各种齿轮状态的实际数字传动比，但应该懂得，这些数值只是示例性的，而且可在极大的范围内调整这些数值，以适应变速器10的各种应用和操作准则。图3中还显示了利用本发明的实施例可获得传动比的一个示例。当然，根据所选择的齿轮直径，齿轮齿数和齿轮构造还可获得其它传动比。
为了建立倒档齿轮，使制动器88和第二离合器82接合或被激励。制动器88将第九中间部件64与变速器外壳100连接起来。第二离合器82将第九中间部件64连接到第六中间部件53上。类似地，通过离合器和制动器接合的不同组合可获得八个前进比，如图3中所示。
应该懂得，前面八速变速器10的操作和齿轮状态的解释首先假定在给定的齿轮状态下没有特别指出的所有离合器和制动器都是不话动的或分离的，其次在换档期间，即齿轮状态变化期间，在至少相邻的齿轮状态之间，在两种齿轮状态下都接合或被激励的离合器或制动器将仍保持接合或激励状态。
本发明的描述在性质上仅仅是示例性的，因而不脱离本发明要点的变型将属于本发明的范围内。这种变型并不被认为脱离了本发明的精神和范围。
首先，应该懂得，在所提供的特点示例中，本发明的八速自动变速器具有位于四个行星齿轮组的元件之间的永久机械连接的装置。第一行星齿轮组的第三构件或元件永久地联接在第二行星齿轮组的第一构件或元件上。第一行星齿轮组的第一构件或元件永久地联接在固定元件上。第二行星齿轮组的第三构件或元件永久地联接在第三行星齿轮组的第二构件或元件上。第三行星齿轮组的第一构件或元件永久地联接在第四行星齿轮组的第一构件或元件上。最后，第三行星齿轮组的第三构件或元件永久地联接在第四行星齿轮组的第二构件或元件上。
现在参看图1，其以杠杆图模式显示了八速变速器的一个实施例10。杠杆图是机械装置例如自动变速器的构件的示意图。各个单独的杠杆代表一个行星齿轮组，其中行星齿轮组的三个基本的机械构件各由一个节点表示。因此，单个杠杆包含三个节点：一个用于太阳齿轮，一个用于行星齿轮托架，和一个用于环形齿轮。在各杠杆的节点之间的相对长度可用于代表各个相应的齿轮组的环形-太阳杠杆比。这些杠杆比则用于改变变速器的传动比，以取得合适的比和比级数。在各种行星齿轮组的节点之间的机械联接或相互连接由薄的水平线所示，并且扭矩传递装置例如离合器和制动器由交错的指状部表示。如果装置是制动器，那么就将一组指状部接地。在Benford和Leising的SAE论文810102，″The Lever Analogy：A New Tool in TransmissionAnalysis″中可找到杠杆图的格式、目的和用途的进一步说明。
变速器10包括输入部件12和输出部件14。在这优选的实施例中，输入部件12和输出部件14是轴，并且将如此称呼。本领域中的技术人员应该懂得，输入与输出部件12，14可以是不同于轴的构件。输入部件12持续地连接在发动机(未显示)或扭矩变换器的涡轮(未显示)上。输出部件14持续地与主减速器(未显示)相连接。
变速器10还包括具有三个节点(node)(第一节点24、第二节点26和第三节点28)的第一行星齿轮组16，具有三个节点(第一节点42、第二节点44和第三节点46)的第二行星齿轮组18，具有三个节点(第一节点52、第二节点54和第三节点56)的第三行星齿轮组20，以及具有三个节点(第一节点72、第二节点74和第三节点76)的第四行星齿轮组22。
输入部件12联接在第一行星齿轮组16的第三节点28上。输出部件14联接在第四行星齿轮组22的第三节点76上。第一行星齿轮组16的第一节点24联接在固定元件或变速器外壳100上。第一行星齿轮组16的第二节点26联接在第二行星齿轮组18的第一节点42上。第二行星齿轮组18的第二节点44联接在第三行星齿轮组20的第三节点56上。第三行星齿轮组20的第一节点52联接在第四行星齿轮组22的第一节点72上。第三行星齿轮组20的第二节点54联接在第四行星齿轮组22的第三节点76上。
第一离合器80选择性地将第一行星齿轮组16的第三节点28与第二行星齿轮组18的第三节点46连接起来。第二离合器82选择性地将第二行星齿轮组18的第三节点46与第四行星齿轮组22的第二节点74连接起来。第三离合器84选择性地将输入部件12与第三行星齿轮组20的第一节点52连接起来。第四离合器86选择性地将第二行星齿轮组18的第一节点42与第三行星齿轮组20的第一节点52连接起来。第一制动器88选择性地将第四行星齿轮组22的第二节点74与固定元件或变速器外壳100连接起来。
现在参看图2，符号图代表了根据本发明的八速变速器10的实施例的示意图。在图2中，延续了来自图1杠杆图的标号。其相应地展示了离合器，制动器和联接器，而行星齿轮组的节点现在显示为行星齿轮组的构件例如太阳齿轮，环形齿轮，行星齿轮和行星齿轮托架。
例如，第一行星齿轮组16包括太阳齿轮部件24，环形齿轮部件26和托架部件28，其可旋转地支撑一组小齿轮30(只显示了一个)。太阳齿轮部件24经连接而用于与第一轴或中间部件32共同旋转。第一中间部件32连接在变速器外壳100上，并因而防止太阳齿轮部件24相对于变速器外壳100旋转。环形齿轮部件26经连接而用于与第二轴或中间部件34共同旋转。小齿轮30构造成可与太阳齿轮部件24及环形齿轮部件26相互啮合。托架部件28经连接而用于与第三轴或中间部件36及输入部件12共同旋转。
第二行星齿轮组18包括太阳齿轮部件42，环形齿轮部件44和托架部件46，其可旋转地支撑一组小齿轮48。太阳齿轮部件42经连接而用于与第四轴或中间部件38共同旋转。环形齿轮部件44经连接而用于与第五轴或中间部件50共同旋转。托架部件46经连接而用于与第六轴或中间部件53共同旋转。小齿轮48构造成可与太阳齿轮部件42及环形齿轮部件44相互啮合。
第三行星齿轮组20包括太阳齿轮部件52，环形齿轮部件54和托架部件56，其可旋转地支撑一组小齿轮58。太阳齿轮部件52经连接而用于与第七轴或中间部件60共同旋转。环形齿轮部件54经连接而用于与第八轴或中间部件62共同旋转。托架部件56经连接而用于与第五中间部件50共同旋转。小齿轮58构造成可与太阳齿轮部件52及环形齿轮部件54相互啮合。
第四行星齿轮组22包括太阳齿轮部件72，环形齿轮部件74和托架部件76，其可旋转地支撑一组小齿轮78。太阳齿轮部件72经连接而用于与第七中间部件60共同旋转。环形齿轮部件74经连接而用于与第九轴或中间部件64共同旋转。托架部件76经连接而用于与输出部件14共同旋转。小齿轮78构造成可与太阳齿轮部件72及环形齿轮部件74相互啮合。
扭矩传递机构或离合器80，82，84，86和制动器88容许轴或中间部件，行星齿轮组的部件及外壳的选择性互连。例如，第一离合器80可选择性地接合，以便将第三中间部件36连接到第六中间部件53上。第二离合器82可选择性地接合，以便将第六中间部件53连接到第九中间部件64上。第三离合器84可选择性地接合，以便将输入部件12连接到第七中间部件60上。第四离合器86可选择性地接合将第七中间部件60连接到第二中间部件34和第四中间部件38上。制动器88可选择性地接合，以便将第九中间部件64连接到变速器外壳100上，从而限制环形齿轮部件74相对于变速器外壳100的旋转。
现在参看图2和3，将描述八速变速器10的实施例的操作。应该懂得，变速器10能够以至少八个前进速度或扭矩比和至少一个倒档速度或扭矩比而将扭矩从输入轴或部件12传递至输出轴或部件14上。如将在下面所述，通过一个或多个扭矩传递机构(即第一离合器80，第二离合器82，第三离合器84，第四离合器86和制动器88)的接合可获得各个前进和倒档速度或扭矩比。图3是代表被激励或接合以取得各种齿轮状态的扭矩传递机构的各种组合的真值表。表中还展示了各种齿轮状态的实际数字传动比，但应该懂得，这些数值只是示例性的，而且可在极大的范围内调整这些数值，以适应变速器10的各种应用和操作准则。图3中还显示了利用本发明的实施例可获得传动比的一个示例。当然，根据所选择的齿轮直径，齿轮齿数和齿轮构造还可获得其它传动比。
为了建立倒档齿轮，使制动器88和第二离合器82接合或被激励。制动器88将第九中间部件64与变速器外壳100连接起来。第二离合器82将第九中间部件64连接到第六中间部件53上。类似地，通过离合器和制动器接合的不同组合可获得八个前进比，如图3中所示。
应该懂得，前面八速变速器10的操作和齿轮状态的解释首先假定在给定的齿轮状态下没有特别指出的所有离合器和制动器都是不话动的或分离的，其次在换档期间，即齿轮状态变化期间，在至少相邻的齿轮状态之间，在两种齿轮状态下都接合或被激励的离合器或制动器将仍保持接合或激励状态。
本发明的描述在性质上仅仅是示例性的，因而不脱离本发明要点的变型将属于本发明的范围内。这种变型并不被认为脱离了本发明的精神和范围。