專利名稱：八到十三速自動變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機動車的多速自動變速器，更具體地，涉及用于機動車尤其 是乘用車、運動型多用途車、跨界車(crossover vehicle)和輕型(貨)車的八速、九速、 十一速和十三速自動變速器。
背景技術(shù)：
本部分的陳述僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)，并且可能構(gòu)成或可能不構(gòu)成現(xiàn)有 技術(shù)。典型的現(xiàn)代多速自動變速器包括多個行星齒輪組件以及選擇性接合的摩擦離合 器和制動器，它們實現(xiàn)了多個前進速比或傳動比和倒車。對經(jīng)濟性、性能和效率日益增加的要求持續(xù)促進了自動變速器的研究和開發(fā)。這 種努力的結(jié)果就是自動變速器中可獲得的前進速比或傳動比的數(shù)量的穩(wěn)定增加。盡管三速或四速自動變速器已經(jīng)是尋常事物并被認(rèn)為能提供足夠的操作靈活性 和性能，但工業(yè)界和消費者的偏好已經(jīng)移到了五速、六速和八速自動變速器。在這些變速器中，多個行星齒輪組件的元件(1)由永久性聯(lián)結(jié)構(gòu)件連接，(2)由 摩擦離合器選擇性地連接，或(3)由制動器選擇性地地接。離合器和制動器的特定組合被 順序地接合或啟用以提供預(yù)定順序的數(shù)字相關(guān)的傳動比并因此輸出速度和扭矩。因為五速、六速和八速自動變速器能如此緊密地使發(fā)動機的動力和扭矩輸出與車 輛速度和負(fù)荷匹配，所以它們提供了足夠的性能提高和燃料消耗減少。不過，已知這些變速 器具有缺點。一對已知的和相關(guān)的缺點是復(fù)雜性和成本。上述復(fù)雜性的必然結(jié)果就是摩擦 損失。扭矩傳遞裝置的每一個，即離合器和制動器，在它們沒有被接合時都會產(chǎn)生摩擦損 失，被稱為旋轉(zhuǎn)損失。三種主要的因素影響旋轉(zhuǎn)損失離合器和制動器的總數(shù)，離合器或制 動器的尺寸或扭矩容量，以及離合器或制動器的輸入和輸出之間的瞬時速度差。摩擦損失 當(dāng)然也隨著變速器復(fù)雜性的增加而增加。盡管它們的缺點，由于它們的益處，所以對具有八個或更多個前進速比或傳動比 的自動變速器的需求不斷增加。本發(fā)明提供了具有八個、九個、十一個或十三個前進速比或 傳動比的自動變速器，且該變速器具有減少的摩擦損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了八速、九速、十一速或十三速自動變速器，其具有輸入構(gòu)件和輸出構(gòu) 件、四個行星齒輪組件、用于將行星齒輪組件的某些元件聯(lián)結(jié)合其它元件的四個連接構(gòu)件、 用于將行星齒輪組件的某些元件選擇性地連接到地的四個摩擦制動器、和用于將行星齒輪組件的某些元件選擇性地連接到其它元件的三個摩擦離合器。具體地，輸入軸或輸入構(gòu)件聯(lián)結(jié)到第四行星齒輪組件的行星齒輪架并對其進行驅(qū) 動。輸出軸或輸出構(gòu)件聯(lián)結(jié)到第一行星齒輪組件的行星齒輪架并由其驅(qū)動。第一連接構(gòu)件 將第一行星齒輪組件的行星齒輪架聯(lián)結(jié)到第三行星齒輪組件的齒圈。第二連接構(gòu)件將第二 行星齒輪組件的齒圈聯(lián)結(jié)到第三行星齒輪組件的行星齒輪架。第三連接構(gòu)件將第一行星齒 輪組件的齒圈聯(lián)結(jié)到第二行星齒輪組件的行星齒輪架。第四連接構(gòu)件將第二行星齒輪組件 的太陽齒輪聯(lián)結(jié)到第四行星齒輪組件的齒圈。第一制動器設(shè)置在第三行星齒輪組件的行星齒輪架和地之間。第二制動器設(shè)置在 第三行星齒輪組件的太陽齒輪和地之間。第三制動器設(shè)置在第一行星齒輪組件的太陽齒輪 和地之間，而第四制動器設(shè)置在第四行星齒輪組件的太陽齒輪和地之間。第一摩擦離合器設(shè)置在輸入軸或輸入構(gòu)件和第三行星齒輪組件的太陽齒輪之間。 第二摩擦離合器設(shè)置在第二行星齒輪組件的太陽齒輪和第三行星齒輪組件的行星齒輪架 (和第二行星齒輪組件的齒圈)之間。第三摩擦離合器設(shè)置在第四行星齒輪組件的齒圈和 第四行星齒輪組件的太陽齒輪之間。自動變速器中的七個扭矩傳遞裝置(四個制動器和三個離合器)按預(yù)定順序的接 合和釋放提供八個、九個、十一個或十三個前進傳動比或速比和倒車檔。因此本發(fā)明的一個目的是提供具有八個前進傳動比或速比和倒車檔的自動變速
ο本發(fā)明的另一個目的是提供具有九個前進傳動比或速比和倒車檔的自動變速器。本發(fā)明的又一個目的是提供具有十一個前進傳動比或速比和倒車檔的自動變速
ο本發(fā)明的又一個目的是提供具有十三個前進傳動比或速比和倒車檔的自動變速
ο本發(fā)明的又一個目的是提供具有四個行星齒輪組件與多個摩擦離合器和制動器 的自動變速器。 本發(fā)明的又一個目的是提供具有四個行星齒輪組件、三個摩擦離合器和四個制動 器的自動變速器。本發(fā)明的又一個目的是提供具有四個行星齒輪組件和四個相互連接構(gòu)件的自動 變速器。本發(fā)明的又一個目的是提供具有輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件和四個行星齒輪組件的自動 變速器。本發(fā)明還提供如下方案方案1. 一種多速自動變速器，以組合方式包括第一行星齒輪組件、第二行星齒輪組件、第三行星齒輪組件和第四行星齒輪組件， 每一個都具有第一構(gòu)件、第二構(gòu)件和第三構(gòu)件；輸入構(gòu)件，其連接到所述第四行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的一個；輸出構(gòu)件，其連接到所述第一行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的一個；第一構(gòu)件，其用于將所述第一行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的所述一個和所述第三 行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的一個連接；
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第二構(gòu)件，其用于將所述第二行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的一個和所述第三行星 齒輪組件的所述構(gòu)件中的另一個連接；第三構(gòu)件，其用于將所述第一行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的另一個和所述第二行 星齒輪組件的所述構(gòu)件中的另一個連接；第四構(gòu)件，其用于將所述第二行星齒輪組件的所述又一個構(gòu)件和所述第四行星齒 輪組件的所述構(gòu)件中的另一個連接；和多個扭矩傳遞機構(gòu)，其選擇性地接合以將所述第三行星齒輪組件的所述構(gòu)件中 的所述另一個連接到地、將所述第三行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的又一個連接到地、將所 述第一行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的又一個連接到地、將所述第四行星齒輪組件的所述構(gòu) 件中的又一個連接到地、將所述輸入軸連接到所述第三行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的又一 個、將所述第二行星齒輪組件的所述構(gòu)件的所述又一個連接到所述第二連接構(gòu)件、并將所 述第四行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的所述另一個連接到所述第四行星齒輪組件的所述構(gòu) 件的所述又一個。方案2.如方案1所述的多速自動變速器，其特征在于，所述多個扭矩傳遞裝置中 的第一組是制動器，而所述多個扭矩傳遞裝置中的第二組是離合器。方案3.如方案1所述的多速自動變速器，其特征在于，所述第一行星齒輪組件的 所述一個構(gòu)件是行星齒輪架，所述第一行星齒輪組件的所述另一構(gòu)件是齒圈，以及所述第 一行星齒輪組件的所述又一構(gòu)件是太陽齒輪。方案4.如方案1所述的多速自動變速器，其特征在于，所述第二行星齒輪組件的 所述一個構(gòu)件是齒圈，所述第二行星齒輪組件的所述另一構(gòu)件是行星齒輪架，以及所述第 二行星齒輪組件的所述又一構(gòu)件是太陽齒輪。方案5.如方案1所述的多速自動變速器，其特征在于，所述第三行星齒輪組件的 所述一個構(gòu)件是齒圈，所述第三行星齒輪組件的所述另一構(gòu)件是行星齒輪架，以及所述第 三行星齒輪組件的所述又一構(gòu)件是太陽齒輪。方案6.如方案1所述的多速自動變速器，其特征在于，所述第四行星齒輪組件的 所述一個構(gòu)件是行星齒輪架，所述第四行星齒輪組件的所述另一構(gòu)件是齒圈，以及所述第 四行星齒輪組件的所述又一構(gòu)件是太陽齒輪。方案7.如方案1所述的多速自動變速器，其特征在于，所述第一行星齒輪組件、第 二行星齒輪組件、第三行星齒輪組件和第四行星齒輪組件中的所述第一構(gòu)件、第二構(gòu)件和 第三構(gòu)件中的每一個是太陽齒輪、齒圈和行星齒輪架中的一個。方案8. —種多速自動變速器，以組合方式包括第一行星齒輪組件、第二行星齒輪組件、第三行星齒輪組件和第四行星齒輪組件， 每一個行星齒輪組件都具有齒圈、太陽齒輪和行星齒輪架；輸入構(gòu)件，其被連接到所述第四行星齒輪組件的所述行星齒輪架；輸出構(gòu)件，其被連接到所述第一行星齒輪組件的所述行星齒輪架；第一構(gòu)件，其用于將所述第一行星齒輪組件的所述行星齒輪架和所述第三行星齒 輪組件的所述齒圈連接；第二構(gòu)件，其用于將所述第二行星齒輪組件的所述齒圈和所述第三行星齒輪組件 的所述行星齒輪架連接；
第三構(gòu)件，其用于將所述第一行星齒輪組件的所述齒圈和所述第二行星齒輪組件 的所述行星齒輪架連接；第四構(gòu)件，其用于將所述第二行星齒輪組件的所述太陽齒輪和所述第四行星齒輪 組件的所述齒圈連接；和多個扭矩傳遞機構(gòu)，其選擇性地接合以將所述第三行星齒輪組件的所述行星齒 輪架連接到地、將所述第三行星齒輪組件的所述太陽齒輪連接到地、將所述第一行星齒輪 組件的所述太陽齒輪連接到地、將所述第四行星齒輪組件的所述太陽齒輪連接到地、將所 述輸入軸連接到所述第三行星齒輪組件的所述太陽齒輪、將所述第二行星齒輪組件的所述 太陽齒輪連接到所述第二連接構(gòu)件、并將所述第四行星齒輪組件的所述齒圈連接到所述第 四行星齒輪組件的所述太陽齒輪。方案9.如方案8所述的多速自動變速器，其特征在于，所述多個扭矩傳遞裝置的 第一組是制動器，而所述多個扭矩傳遞裝置的第二組是離合器。方案10.如方案8所述的多速自動變速器，其特征在于，制動器將所述第三行星齒 輪組件的所述行星齒輪架連接到地、將所述第三行星齒輪組件的所述太陽齒輪連接到地、 將所述第一行星齒輪組件的所述太陽齒輪連接到地、并將所述第四行星齒輪組件的所述太 陽齒輪連接到地。 方案11.如方案8所述的多速自動變速器，其特征在于，離合器將所述輸入軸連接 到所述第三行星齒輪組件的所述太陽齒輪、將所述第二行星齒輪組件的所述太陽齒輪連接 到所述第二連接構(gòu)件、并將所述第四行星齒輪組件的所述齒圈連接到所述第四行星齒輪組 件的所述太陽齒輪。方案12.如方案8所述的多速自動變速器，其特征在于，其構(gòu)造成提供至少八個前 進傳動比。方案13.如方案8所述的多速自動變速器，其特征在于，所述地是變速器殼體。方案14. 一種多速自動變速器，以組合方式包括第一行星齒輪組件、第二行星齒輪組件、第三行星齒輪組件和第四行星齒輪組件， 每一個行星齒輪組件都具有齒圈、太陽齒輪和行星齒輪架；輸入構(gòu)件，其被連接到所述第四行星齒輪組件中的所述行星齒輪架；輸出構(gòu)件，其被連接到所述第一行星齒輪組件中的所述行星齒輪架；第一構(gòu)件，其用于將所述第一行星齒輪組件的所述行星齒輪架和所述第三行星齒 輪組件的所述齒圈連接；第二構(gòu)件，其用于將所述第二行星齒輪組件的所述齒圈和所述第三行星齒輪組件 的所述行星齒輪架連接；第三構(gòu)件，其用于將所述第一行星齒輪組件的所述齒圈和所述第二行星齒輪組件 的所述行星齒輪架連接；第四構(gòu)件，其用于將所述第二行星齒輪組件的所述太陽齒輪和所述第四行星齒輪 組件的所述齒圈連接；和多個可選擇性接合的扭矩傳遞機構(gòu)，其包括將所述第三行星齒輪組件的所述行 星齒輪架連接到地的第一制動器、將所述第三行星齒輪組件的所述太陽齒輪連接到地的第 二制動器、將所述第一行星齒輪組件的所述太陽齒輪連接到地的第三制動器、將所述第四
7行星齒輪組件的所述太陽齒輪連接到地的第四制動器、將所述輸入軸連接到所述第三行星 齒輪組件的所述太陽齒輪的第一離合器、將所述第二行星齒輪組件的所述太陽齒輪連接到 所述第二連接構(gòu)件的第二離合器、和將所述第四行星齒輪組件的所述齒圈連接到所述第四 行星齒輪組件的所述太陽齒輪的第三離合器。方案15.如方案14所述的多速自動變速器，其特征在于，其構(gòu)造成提供至少八個 前進傳動比。方案16.如方案14所述的多速自動變速器，其特征在于，所述地是變速器殼體。其它的目的、優(yōu)點和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)谋疚奶峁┑拿枋鲎兊蔑@而易見。應(yīng)當(dāng)理解的是， 描述和具體示例僅是為了說明目的，并不意在限制本發(fā)明的范圍。


本文描述的附圖本質(zhì)上是用于說明目的，并不意在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。圖1是根據(jù)本發(fā)明的多速變速器的杠桿圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的多速自動變速器的圖示；圖3是真值表，其表示在根據(jù)本發(fā)明的多速自動變速器中的所接合的離合器和制 動器的各種組合，這些組合實現(xiàn)了給定的前進檔或者倒車檔傳動比或速比并提供了八種前 進速度；圖4是真值表，其表示了在根據(jù)本發(fā)明的多速自動變速器中的所接合的離合器和 制動器的各種組合，這些組合實現(xiàn)了給定的前進檔或者倒車檔傳動比或速比并提供了九種 前進速度；圖5是真值表，其表示了在根據(jù)本發(fā)明的多速自動變速器中的所接合的離合器和 制動器的各種組合，這些組合實現(xiàn)了給定的前進檔或者倒車檔傳動比或速比并提供了十一 種前進速度；圖6是真值表，其表示了在根據(jù)本發(fā)明的多速自動變速器中的所接合的離合器和 制動器的各種組合，這些組合實現(xiàn)了給定的前進檔或者倒車檔傳動比或速比并提供了十三 種前進速度。
具體實施例方式下面的描述本質(zhì)上僅是示例性的，并不意在限制本發(fā)明、應(yīng)用或使用。參照圖1，以杠桿圖的形式圖示了根據(jù)本發(fā)明的多速即八速、九速、十一速或十三 速自動變速器10。杠桿圖是對自動變速器的部件的示意性表示，其中諸如行星齒輪組件的 某些部件由節(jié)點表示。行星齒輪組件的節(jié)點之間的豎直條的相對長度表示部件間的比率。 行星齒輪組件的節(jié)點之間的機械式聯(lián)結(jié)或相互連接由水平線表示，而諸如摩擦離合器和制 動器之類的扭矩傳遞裝置由交錯的或嵌套的指狀物表示。對杠桿圖的格式、目的和使用的 進一步解釋可在作者為Benford和Leising的、名稱為“The Lever Analogy :A New Tool in Transmission Analysis”的、SAE論文810102中找到，該論文被通過引用全文并入本 文。多速自動變速器10包括接收驅(qū)動扭矩的輸入軸或輸入構(gòu)件12、提供驅(qū)動扭矩的輸出軸或輸出構(gòu)件14、和殼體16，該殼體在圖1中被稱為“地”。自動變速器10還包括四個 行星齒輪組件。第一行星齒輪組件20包括第一節(jié)點20A、與輸出軸或輸出構(gòu)件14聯(lián)結(jié)并對 其進行驅(qū)動的第二節(jié)點20B、和第三節(jié)點20C。第二行星齒輪組件30包括第一節(jié)點30A、第 二節(jié)點30B和第三節(jié)點30C。第三行星齒輪組件40包括第一節(jié)點40A、第二節(jié)點40B和第 三節(jié)點40C。最后，第四行星齒輪組件50包括第一節(jié)點50A、與輸入軸或輸入構(gòu)件12聯(lián)結(jié) 并由其驅(qū)動的第二節(jié)點50B、和第三節(jié)點50C。自動變速器10還包括在四個行星齒輪組件20、30、40和50的某些元件之間的四 個剛性的或固定的相互連接的軸、套管軸或構(gòu)件。第一行星齒輪組件20的第二節(jié)點20B通 過第一連接構(gòu)件62聯(lián)結(jié)到第三行星齒輪組件40的第一節(jié)點40A。第二行星齒輪組件30的 第一節(jié)點30A通過第二連接構(gòu)件64聯(lián)結(jié)到第三行星齒輪組件40的第二節(jié)點40B。第一行 星齒輪組件20的第三節(jié)點20C通過第三連接構(gòu)件66聯(lián)結(jié)到第二行星齒輪組件30的第二 節(jié)點30B。而第二行星齒輪組件30的第三節(jié)點30C通過第四連接構(gòu)件68聯(lián)結(jié)到第四行星 齒輪組件50的第一節(jié)點50A。另外，第三行星齒輪組件40的第二節(jié)點40B(和第二行星齒輪組件30的第一節(jié) 點30A)通過第一摩擦制動器72選擇性地連接到地16。第三行星齒輪組件40的第三節(jié)點 40C通過第二摩擦制動器74連接到地16。第三行星齒輪組件40的第三節(jié)點40C還通過第 一摩擦離合器76選擇性地連接到輸入軸或輸入構(gòu)件12 (和第四行星齒輪組件50的第二節(jié) 點50B)。第一行星齒輪組件20的第一節(jié)點20A通過第三制動器78選擇性地連接到地16。 第二行星齒輪組件30的第一節(jié)點30A(和第三行星齒輪組件40的第二節(jié)點40B)通過第二 摩擦離合器82選擇性地連接到第二行星齒輪組件30的第三節(jié)點30C(和第四行星齒輪組 件50的第一節(jié)點50A)。第四行星齒輪組件50的第一節(jié)點50A(和第二行星齒輪組件30 的第三節(jié)點30C)通過第三摩擦離合器84選擇性地連接到第四行星齒輪組件50的第三節(jié) 點50C。最后，第四行星齒輪組件50的第三節(jié)點50C通過第四制動器86選擇性地連接到地 16?，F(xiàn)在參照圖2，示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的多速自動變速器10。自動變速器10 包括由諸如汽油機、柴油機、靈活燃料或混合動力裝置之類的原動機(未示出)驅(qū)動的輸入 軸或輸入構(gòu)件12、驅(qū)動最終驅(qū)動組件(未示出)的輸出軸或輸出構(gòu)件14、和殼體16(圖1中 被稱為地)，殼體16包括各種開口、孔、凸緣和其它特征并接收、定位和保護自動變速器10 的各種部件。例如，殼體支撐并定位球軸承組件18，該軸承組件18進而又定位并可旋轉(zhuǎn)地 支撐輸出軸或輸出構(gòu)件14，該輸出軸或輸出構(gòu)件14可采用齒圈的形式。自動變速器10還包括具有第一太陽齒輪22、第一行星齒輪架24和第一齒圈28的 第一單式(簡單)行星齒輪組件20。多個第一行星齒輪26可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在位于短軸和/ 或軸承(未示出)上的第一行星齒輪架24中，圖2中示出了其中的一個。多個第一行星齒 輪26中的每一個都始終與第一太陽齒輪22和第一齒圈28嚙合。第二單式行星齒輪組件 30包括第二太陽齒輪32、第二行星齒輪架34和第二齒圈38。多個第二行星齒輪36可旋轉(zhuǎn) 地設(shè)置在位于短軸和/或軸承(未示出)上的第二行星齒輪架34中，圖2中示出了其中的 一個。多個第二行星齒輪36中的每一個都始終與第二太陽齒輪32和第二齒圈38嚙合。第三單式行星齒輪組件40包括第三太陽齒輪42、第三行星齒輪架44、和第三齒圈 48。多個第三行星齒輪46可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在位于短軸和/或軸承(未示出)上的第三行星
9齒輪架44中，圖2中示出了其中的一個。多個第三行星齒輪46中的每一個都始終與第三 太陽齒輪42和第三齒圈48嚙合。第四單式行星齒輪組件50包括第四太陽齒輪52、第四行 星齒輪架54、和第四齒圈58。多個第四行星齒輪56可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在位于短軸和/或軸承 (未示出)上的第四行星齒輪架54中，圖2中示出了其中的一個。多個第四行星齒輪56中 的每一個都始終與第四太陽齒輪52和第四齒圈58嚙合。自動變速器10還包括在四個行星齒輪組件20、30、40和50的部件之間的多個剛 性的或固定的相互連接件。這些相互連接件采取軸、套管軸(管狀驅(qū)動構(gòu)件)和其它構(gòu)造 的形式，這些其它構(gòu)造例如是根據(jù)自動變速器10內(nèi)的部件的接近程度和構(gòu)造而采用的實 質(zhì)上的直接聯(lián)結(jié)件。輸入軸或輸入構(gòu)件12聯(lián)結(jié)到第四行星齒輪組件50的第四行星齒輪架 54并對其進行驅(qū)動。輸出軸、套管軸或構(gòu)件14聯(lián)結(jié)到第一行星齒輪組件20的第一行星齒 輪架24并由該第一行星齒輪架24驅(qū)動。第一軸、套管軸或驅(qū)動構(gòu)件62將第一行星齒輪組件20的第一行星齒輪架24和第 三行星齒輪組件40的第三齒圈48相互連接。第二軸、套管軸或驅(qū)動構(gòu)件64將第二行星齒 輪組件30的第二齒圈38和第三行星齒輪組件40的第三行星齒輪架44相互連接。第三軸、 套管軸或驅(qū)動構(gòu)件66將第一行星齒輪組件20的第一齒圈28和第二行星齒輪組件30的第 二行星齒輪架34相互連接。第四軸、套管軸或驅(qū)動構(gòu)件68將第二行星齒輪組件30的第二 太陽齒輪32和第四行星齒輪組件50的第四齒圈58相互連接。額外的相互連接構(gòu)件與扭 矩傳遞裝置相關(guān)聯(lián)，下面將對此直接進行敘述和描述。自動變速器10還包括多個扭矩傳遞裝置，即四個制動器和三個摩擦離合器。如在 本文中所使用，術(shù)語“摩擦離合器”指的是具有第一多個和第二多個相互交錯的、可旋轉(zhuǎn)的 摩擦板或盤的任何扭矩傳遞裝置，其中所述摩擦板或盤由相關(guān)聯(lián)的操作器或致動器壓緊以 傳遞扭矩。術(shù)語“制動器”指的是類似裝置，其中多個板或盤中的一個是固定的，例如接地 或連接到殼體16。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，其它的離合器類型和構(gòu)造也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。第 一制動器72設(shè)置在殼體16和第五軸、套管軸或構(gòu)件92之間，該第五軸、套管軸或構(gòu)件92 聯(lián)結(jié)到第三行星齒輪組件40的第三行星架44。第一制動器72選擇性將第三行星架44接 地。第二制動器74設(shè)置在殼體16和第六軸、套管軸或構(gòu)件94之間，該第六軸、套管軸或構(gòu) 件94聯(lián)結(jié)到第三行星齒輪組件42的第三太陽齒輪42。第二制動器74選擇性將第三太陽 齒輪42接地。第一摩擦離合器76設(shè)置在輸入軸12和第六軸、套管軸或構(gòu)件94之間，該第 六軸、套管軸或構(gòu)件94聯(lián)結(jié)到第三行星齒輪組件42的第三太陽齒輪42。第一摩擦離合器 76將輸入軸選擇性連接到第三太陽齒輪42 (和第二制動器74)。第三制動器78設(shè)置在殼體16和第七軸、套管軸或構(gòu)件96之間，該第七軸、套管軸 或構(gòu)件96聯(lián)結(jié)到第一行星齒輪組件20的第一太陽齒輪22。第三制動器78將第一太陽齒 輪22選擇性地接地。第二摩擦離合器82設(shè)置在第二軸、套管軸或驅(qū)動構(gòu)件64和第四軸、 套管軸或驅(qū)動構(gòu)件68的延伸部68A之間，其中第二軸、套管軸或驅(qū)動構(gòu)件64將第二齒圈38 和第三行星齒輪架44相互連接，第四軸、套管軸或驅(qū)動構(gòu)件68的延伸部68A將第二太陽齒 輪32和第四齒圈58相互連接。第二摩擦離合器82將第二軸、套管軸或驅(qū)動構(gòu)件64選擇 性地連接到第四軸、套管軸或驅(qū)動構(gòu)件68的延伸部68A。第三摩擦離合器84設(shè)置在第四行 星齒輪組件50的第四齒圈58(和第四軸、套管軸或驅(qū)動構(gòu)件68)和第八軸、套管軸或構(gòu)件 98之間，該第八軸、套管軸或構(gòu)件98聯(lián)結(jié)到第四行星齒輪組件50的第四太陽齒輪52。第
10三摩擦離合器84將第四齒圈58選擇性地連接到第四太陽齒輪52。第四制動器86設(shè)置在 第四太陽齒輪52和第八軸、套管軸或構(gòu)件98與殼體16之間。第四制動器86將第四太陽 齒輪52選擇性地接地?，F(xiàn)在參照圖2和圖3，首先描述根據(jù)本發(fā)明的自動變速器10的提供八個前進速比 或傳動比和倒車的操作。每個前進檔或倒車檔都通過如下所述的啟用或接合離合器和制動 器的各種組合來實現(xiàn)。圖3是真值表，其表示了被啟用或接合以實現(xiàn)八個前進速比或傳動 比和倒車的離合器與制動器的各種組合。在圖3、圖4、圖5、和圖6的真值表中，出現(xiàn)在列中 的“X”指示該(對象)離合器或制動器的啟用或接合，并且指示該離合器或制動器承載扭 矩。出現(xiàn)在列中的“0”指示該(對象)離合器或制動器被啟用或接合，但指示該離合器或 制動器不承載扭矩。“G”指示車庫(起動)換檔(原地?fù)Q檔)，并且指示該離合器或制動器 被啟用或接合且承載扭矩。列中沒有條目，指示該離合器或制動器不工作或未接合。實際的傳動比和比值級(ratio step)也都在圖3、圖4、圖5和圖6中提供，但是 應(yīng)當(dāng)理解的是所給出的這些數(shù)值僅是為了示例和說明目的，并且可以在很大的范圍內(nèi)調(diào) 節(jié)這些值以適應(yīng)自動變速器10的各種應(yīng)用和操作標(biāo)準(zhǔn)。在倒車情況下，圖3中稱為“Rev”，啟用或接合第一制動器72和第三摩擦離合器 84。第一摩擦離合器76是車庫換檔元件，也被啟用或接合且承載扭矩。在空檔情況下，圖3中表示為字母“N”，第一制動器72和第三摩擦離合器84被啟 用或接合，但兩者都不承載扭矩。在第一檔，第一制動器72和第三摩擦離合器84被啟用或接合。作為車庫換檔元 件的第三制動器78被啟用或接合，并承載扭矩。通過停用或分離第一制動器72并啟用或接合第二制動器74，同時維持第三制動 器78和第三摩擦離合器84的啟用或接合來實現(xiàn)第二檔。通過停用或分離第二制動器74并啟用或接合第一摩擦離合器76，同時維持第三 制動器78和第三摩擦離合器84的啟用或接合來實現(xiàn)第三檔。通過停用或分離第一摩擦離合器76并啟用或分離第二摩擦離合器82，同時維持 第三制動器78和第三摩擦離合器84的啟用或接合來實現(xiàn)第四檔。通過停用或分離第三制動器78并啟用或接合第一摩擦離合器76，同時維持第二 摩擦離合器82和第三摩擦離合器84的啟用或接合來實現(xiàn)第五檔。通過停用或分離第一摩擦離合器76并啟用或接合第二制動器74，同時維持第二 摩擦離合器82和第三摩擦離合器84的啟用或接合來實現(xiàn)第六檔。通過停用或分離第二制動器74和第三摩擦離合器84并啟用或接合第一摩擦離合 器76和第四制動器86，同時維持第二摩擦離合器82的啟用或接合來實現(xiàn)第七檔。通過停用或分離第一摩擦離合器76并啟用或接合第二制動器74，同時維持第二 摩擦離合器82和第四制動器86的啟用或接合來實現(xiàn)第八檔。現(xiàn)在參照圖2和圖4，將描述根據(jù)本發(fā)明的自動變速器10的提供九個前進速比或 傳動比和倒車的操作。圖4是真值表，其表示被啟用或接合以實現(xiàn)九個前進速比或傳動比 和倒車的離合器和制動器的各種組合。在倒車情況下，圖4中稱為“Rev”，啟用或接合第一制動器72和第三摩擦離合器 84。第一摩擦離合器76是車庫換檔元件、被啟用或接合并且承載扭矩。
在空檔情況下，圖4中記為字母“N”，第一制動器72和第三摩擦離合器84被啟用 或接合，但兩者都不承載扭矩。在第一檔，第一制動器72和第三摩擦離合器84被啟用或接合。作為車庫換檔元 件的第三制動器78也被啟用或接合，并承載扭矩。通過停用或分離第三摩擦離合器84并啟用或接合第四制動器86，同時維持第一 制動器72和第三制動器78的啟用或接合來實現(xiàn)第二檔。通過停用或分離第一制動器72和第四制動器86并啟用或接合第二制動器74和 第三摩擦離合器84，同時維持第三制動器78的啟用或接合來實現(xiàn)第三檔。通過停用或分離第三摩擦離合器84并啟用或接合第四制動器86，同時維持第二 制動器74和第三制動器78的啟用或接合來實現(xiàn)第四檔。通過停用或分離第二制動器74和第四制動器86并啟用或接合第一摩擦離合器76 和第三摩擦離合器84，同時維持第三制動器78的啟用或接合來實現(xiàn)第五檔。通過停用或分離第一摩擦離合器76并啟用或接合第二摩擦離合器82，同時維持 第三制動器78和第三摩擦離合器84的啟用或接合來實現(xiàn)第六檔。通過停用或分離第三制動器78并啟用或接合第一摩擦離合器76，同時維持第二 摩擦離合器82和第三摩擦離合器84的啟用或接合來實現(xiàn)第七檔。通過停用或分離第一摩擦離合器76并啟用或接合第二制動器74，同時維持第二 摩擦離合器82和第三摩擦離合器84的啟用或接合來實現(xiàn)第八檔。通過停用或分離第三摩擦離合器84并啟用或接合第四制動器86，同時維持第二 制動器74和第二摩擦離合器82的啟用或接合來實現(xiàn)第九檔。現(xiàn)在參照圖2和圖5，將描述根據(jù)本發(fā)明的自動變速器10的提供十一個前進速比 或傳動比和倒車的操作。圖5是真值表，其表示被啟用或接合以實現(xiàn)十一個前進速比或傳 動比和倒車的離合器和制動器的各種組合。對用于九速自動變速器10的圖4的真值表和 用于十一速自動變速器10的圖5的真值表的檢查顯示出對于倒車、空檔、和第一到第五前 進檔來說，離合器和制動器的操作順序和狀態(tài)是相同的。上面的對九速自動變速器10的倒 車檔到第五檔的描述同樣適用于十一速自動變速器10，因此在此不再重復(fù)。建議參考上述 描述，且上述描述通過參考并入此處。為實現(xiàn)第六檔(從第五檔)，停用或分離第三摩擦離合器84并啟用或接合第四制 動器86，同時維持第一摩擦離合器76和第三制動器78的啟用或接合。通過停用或分離第一摩擦離合器76和第四制動器86并啟用或接合第二摩擦離合 器82和第三摩擦離合器84，同時維持第三制動器78的啟用或接合來實現(xiàn)第七檔。通過停用或分離第三摩擦離合器84并啟用或接合第四制動器86，同時維持第三 制動器78和第二摩擦離合器82的啟用或接合來實現(xiàn)第八檔。通過停用或分離第三制動器78和第四制動器86并啟用或接合第一摩擦離合器76 和第三摩擦離合器84，同時維持第二摩擦離合器82的啟用或接合來實現(xiàn)第九檔。通過停用或分離第一摩擦離合器76并啟用或接合第二制動器74，同時維持第二 摩擦離合器82和第三摩擦離合器84的啟用或接合來實現(xiàn)第十檔。通過停用或分離第三摩擦離合器84并啟用或接合第四制動器86，同時維持第二 制動器74和第二摩擦離合器82的啟用或接合來實現(xiàn)第十一檔。
12本發(fā)明的自動變速器10的提供十三個前進速比 或傳動比和倒車的操作。圖6是真值表，其表示被啟用或接合以實現(xiàn)十三個前進速比或傳 動比和倒車的離合器和制動器的各種組合。對用于九速自動變速器10的圖4的真值表、用 于十一速自動變速器10的圖5的真值表和用于十三速自動變速器10的圖6的真值表的檢 查顯示對于倒車、空檔、和第一到第三前進檔來說，離合器和制動器的操作順序和狀態(tài)是 相同的。上面的對九速和十一速自動變速器10的倒車檔到第三檔的描述同樣適用于十三 速自動變速器10，因此在此不再重復(fù)。建議參考上述描述，且上述描述通過參考并入此處。為實現(xiàn)第四檔(從第三檔)，停用或分離第二制動器74和第三摩擦離合器84并 啟用或接合第一摩擦離合器76和第二摩擦離合器82，同時維持第三制動器78的啟用或接通過停用或分離第一摩擦離合器76和第二摩擦離合器82并啟用或接合第二制動 器74和第四制動器86，同時維持第三制動器78的啟用或接合來實現(xiàn)第五檔。通過停用或分離第二制動器74和第四制動器86并啟用或接合第一摩擦離合器76 和第三摩擦離合器84，同時維持第三制動器78的啟用或接合來實現(xiàn)第六檔。通過停用或分離第三摩擦離合器84并啟用或接合第四制動器86，同時維持第一 摩擦離合器76和第三制動器78的啟用或接合來實現(xiàn)第七檔。通過停用或分離第一摩擦離合器76和第四制動器86并啟用或接合第二摩擦離合 器82和第三摩擦離合器84，同時維持第三制動器78的啟用或接合來實現(xiàn)第八檔。通過停用或分離第三摩擦離合器84并啟用第四制動器86，同時維持第三制動器 78和第二摩擦離合器82的啟用或接合來實現(xiàn)第九檔。通過停用或分離第三制動器78和第四制動器86并啟用或接合第一摩擦離合器76 和第三摩擦離合器84，同時維持第二摩擦離合器82的啟用或接合來實現(xiàn)第十檔。通過停用或分離第一摩擦離合器76并啟用或接合第二制動器74，同時維持第二 摩擦離合器82和第三摩擦離合器84的啟用或接合來實現(xiàn)第十一檔。通過停用或分離第二制動器74和第三摩擦離合器84并啟用或接合第一摩擦離合 器76和第四制動器86，同時維持第二摩擦離合器82的啟用或接合來實現(xiàn)第十二檔。通過停用或分離第一摩擦離合器76并啟用或接合第二制動器74，同時維持第二 摩擦離合器82和第四制動器86的啟用或接合來實現(xiàn)第十三檔。應(yīng)當(dāng)理解的是，在前面所有的操作構(gòu)造中，第四行星齒輪組件50基本上用作可選 擇的直接驅(qū)動/超速傳動齒輪組，但它不輸送所有的其余動力流，因為在第三、五、七檔和 倒車檔中，輸入被直接輸送到第三行星齒輪組件40的太陽齒輪42。以上對自動變速器10的操作的描述假定所有的制動器72、74、78和86以及摩擦 離合器76、82和84，當(dāng)在給定的傳動比中沒有明確提及時，都處于不作用或分離狀態(tài)，如上 所述。該描述還假定在至少相鄰的傳動比之間的換檔期間，在兩個傳動比中都被啟用或接 合的離合器或制動器在換檔過程中將保持啟用或接合。該描述還假定換高速檔是從緊鄰的 更低編號的檔位發(fā)生的。以上的描述還假定換低速檔基本上遵循相應(yīng)的換高速檔的相反順序，并且還假 定可以進行若干個在踏下加速踏板情況下(power-on)的跳躍換檔，例如從第一檔到第三 檔。最后，應(yīng)當(dāng)理解的是，各個制動器和離合器意在并且將會受液壓的或電子的變速器控制
13系統(tǒng)(TCM)的控制，該變速器控制系統(tǒng)接收關(guān)于發(fā)動機和車速和負(fù)荷和節(jié)氣門位置的各種 數(shù)據(jù)，并根據(jù)操作者的命令和運行算法命令換檔。 對本發(fā)明的描述本質(zhì)上僅僅是示例性的，并且那些不脫離本發(fā)明主旨的變型也在 本發(fā)明的范圍內(nèi)。不認(rèn)為這些變型脫離了本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
一種多速自動變速器，以組合方式包括第一行星齒輪組件、第二行星齒輪組件、第三行星齒輪組件和第四行星齒輪組件，每一個都具有第一構(gòu)件、第二構(gòu)件和第三構(gòu)件；輸入構(gòu)件，其連接到所述第四行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的一個；輸出構(gòu)件，其連接到所述第一行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的一個；第一構(gòu)件，其用于將所述第一行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的所述一個和所述第三行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的一個連接；第二構(gòu)件，其用于將所述第二行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的一個和所述第三行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的另一個連接；第三構(gòu)件，其用于將所述第一行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的另一個和所述第二行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的另一個連接；第四構(gòu)件，其用于將所述第二行星齒輪組件的所述又一個構(gòu)件和所述第四行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的另一個連接；和多個扭矩傳遞機構(gòu)，其選擇性地接合以將所述第三行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的所述另一個連接到地、將所述第三行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的又一個連接到地、將所述第一行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的又一個連接到地、將所述第四行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的又一個連接到地、將所述輸入軸連接到所述第三行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的又一個、將所述第二行星齒輪組件的所述構(gòu)件的所述又一個連接到所述第二連接構(gòu)件、并將所述第四行星齒輪組件的所述構(gòu)件中的所述另一個連接到所述第四行星齒輪組件的所述構(gòu)件的所述又一個。
2.如權(quán)利要求1所述的多速自動變速器，其特征在于，所述多個扭矩傳遞裝置中的第 一組是制動器，而所述多個扭矩傳遞裝置中的第二組是離合器。
3.如權(quán)利要求1所述的多速自動變速器，其特征在于，所述第一行星齒輪組件的所述 一個構(gòu)件是行星齒輪架，所述第一行星齒輪組件的所述另一構(gòu)件是齒圈，以及所述第一行 星齒輪組件的所述又一構(gòu)件是太陽齒輪。
4.如權(quán)利要求1所述的多速自動變速器，其特征在于，所述第二行星齒輪組件的所述 一個構(gòu)件是齒圈，所述第二行星齒輪組件的所述另一構(gòu)件是行星齒輪架，以及所述第二行 星齒輪組件的所述又一構(gòu)件是太陽齒輪。
5.如權(quán)利要求1所述的多速自動變速器，其特征在于，所述第三行星齒輪組件的所述 一個構(gòu)件是齒圈，所述第三行星齒輪組件的所述另一構(gòu)件是行星齒輪架，以及所述第三行 星齒輪組件的所述又一構(gòu)件是太陽齒輪。
6.如權(quán)利要求1所述的多速自動變速器，其特征在于，所述第四行星齒輪組件的所述 一個構(gòu)件是行星齒輪架，所述第四行星齒輪組件的所述另一構(gòu)件是齒圈，以及所述第四行 星齒輪組件的所述又一構(gòu)件是太陽齒輪。
7.如權(quán)利要求1所述的多速自動變速器，其特征在于，所述第一行星齒輪組件、第二行 星齒輪組件、第三行星齒輪組件和第四行星齒輪組件中的所述第一構(gòu)件、第二構(gòu)件和第三 構(gòu)件中的每一個是太陽齒輪、齒圈和行星齒輪架中的一個。
8.一種多速自動變速器，以組合方式包括第一行星齒輪組件、第二行星齒輪組件、第三行星齒輪組件和第四行星齒輪組件，每一個行星齒輪組件都具有齒圈、太陽齒輪和行星齒輪架；輸入構(gòu)件，其被連接到所述第四行星齒輪組件的所述行星齒輪架；輸出構(gòu)件，其被連接到所述第一行星齒輪組件的所述行星齒輪架；第一構(gòu)件，其用于將所述第一行星齒輪組件的所述行星齒輪架和所述第三行星齒輪組 件的所述齒圈連接；第二構(gòu)件，其用于將所述第二行星齒輪組件的所述齒圈和所述第三行星齒輪組件的所 述行星齒輪架連接；第三構(gòu)件，其用于將所述第一行星齒輪組件的所述齒圈和所述第二行星齒輪組件的所 述行星齒輪架連接；第四構(gòu)件，其用于將所述第二行星齒輪組件的所述太陽齒輪和所述第四行星齒輪組件 的所述齒圈連接；和多個扭矩傳遞機構(gòu)，其選擇性地接合以將所述第三行星齒輪組件的所述行星齒輪架 連接到地、將所述第三行星齒輪組件的所述太陽齒輪連接到地、將所述第一行星齒輪組件 的所述太陽齒輪連接到地、將所述第四行星齒輪組件的所述太陽齒輪連接到地、將所述輸 入軸連接到所述第三行星齒輪組件的所述太陽齒輪、將所述第二行星齒輪組件的所述太陽 齒輪連接到所述第二連接構(gòu)件、并將所述第四行星齒輪組件的所述齒圈連接到所述第四行 星齒輪組件的所述太陽齒輪。
9.如權(quán)利要求8所述的多速自動變速器，其特征在于，所述多個扭矩傳遞裝置的第一 組是制動器，而所述多個扭矩傳遞裝置的第二組是離合器。
10.一種多速自動變速器，以組合方式包括第一行星齒輪組件、第二行星齒輪組件、第三行星齒輪組件和第四行星齒輪組件，每一 個行星齒輪組件都具有齒圈、太陽齒輪和行星齒輪架；輸入構(gòu)件，其被連接到所述第四行星齒輪組件中的所述行星齒輪架；輸出構(gòu)件，其被連接到所述第一行星齒輪組件中的所述行星齒輪架；第一構(gòu)件，其用于將所述第一行星齒輪組件的所述行星齒輪架和所述第三行星齒輪組 件的所述齒圈連接；第二構(gòu)件，其用于將所述第二行星齒輪組件的所述齒圈和所述第三行星齒輪組件的所 述行星齒輪架連接；第三構(gòu)件，其用于將所述第一行星齒輪組件的所述齒圈和所述第二行星齒輪組件的所 述行星齒輪架連接；第四構(gòu)件，其用于將所述第二行星齒輪組件的所述太陽齒輪和所述第四行星齒輪組件 的所述齒圈連接；和多個可選擇性接合的扭矩傳遞機構(gòu)，其包括將所述第三行星齒輪組件的所述行星齒 輪架連接到地的第一制動器、將所述第三行星齒輪組件的所述太陽齒輪連接到地的第二制 動器、將所述第一行星齒輪組件的所述太陽齒輪連接到地的第三制動器、將所述第四行星 齒輪組件的所述太陽齒輪連接到地的第四制動器、將所述輸入軸連接到所述第三行星齒輪 組件的所述太陽齒輪的第一離合器、將所述第二行星齒輪組件的所述太陽齒輪連接到所述 第二連接構(gòu)件的第二離合器、和將所述第四行星齒輪組件的所述齒圈連接到所述第四行星 齒輪組件的所述太陽齒輪的第三離合器。
全文摘要
本發(fā)明涉及八到十三速自動變速器。具體地，一種八速、九速、十一速或十三速自動變速器，具有輸入裝置和輸出裝置、四個行星齒輪組件、用于將行星齒輪組件的某些元件聯(lián)結(jié)到其它元件的四個連接構(gòu)件、用于將行星齒輪組件的某些元件選擇性地連接到地的四個制動器、和用于將行星齒輪組件的某些元件選擇性連接到其它元件的三個摩擦離合器。制動器和離合器的順序操作提供八個、九個、十一個或十三個前進速比或傳動比和倒車檔。
文檔編號F16H57/08GK101936369SQ20101021413
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者A·W·菲利普斯 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司