專利名稱：自動(dòng)變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及ー種用在機(jī)動(dòng)車輛中并且具有由離合器控制的周轉(zhuǎn)齒輪組(epicyclic gearset)的多速自動(dòng)變速器。
背景技術(shù)：
汽車エ業(yè)目前的趨勢(shì)需要自動(dòng)變速器能夠產(chǎn)生連續(xù)增加的速比數(shù)。該趨勢(shì)需要總體上數(shù)量越來(lái)越多的控制元件，例如選擇性地打開(kāi)和閉合齒輪組的構(gòu)件間的驅(qū)動(dòng)連接的離合器以及保持齒輪組構(gòu)件不轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)器。通常，只要行星變速器形成高的扭矩比，尤其是當(dāng)產(chǎn)生倒檔驅(qū)動(dòng)時(shí)，至少一個(gè)離合器需要非常高的最大扭矩。汽車エ業(yè)需要一種僅用五個(gè)離合器就能夠產(chǎn)生八個(gè)前進(jìn)速度和一個(gè)倒退速度的 變速器。包含該變速器所需的空間最好應(yīng)當(dāng)盡可能地小，并且需要最佳數(shù)量的控制部件。

發(fā)明內(nèi)容
—種變速器，包括周轉(zhuǎn)齒輪傳動(dòng)(epicyclic gearing),周轉(zhuǎn)齒輪傳動(dòng)包括第一、第二、第三和第四齒輪組，每ー個(gè)齒輪組包括第一、第二和第三構(gòu)件；第一齒輪組的第一構(gòu)件和第二齒輪組的第一構(gòu)件被固定不轉(zhuǎn)動(dòng)；以及離合器，每ー個(gè)離合器選擇性地打開(kāi)和閉合齒輪組的構(gòu)件之間的驅(qū)動(dòng)連接。變速器能夠僅用最佳數(shù)量的五個(gè)離合器產(chǎn)生八個(gè)前進(jìn)速度和一個(gè)倒退速度。此情況下,一檔和倒檔中大的反扭矩(reaction torque)通過(guò)固定的連接而不是離合器傳遞。沒(méi)有離合器傳遞超過(guò)I. 7倍的輸入扭矩。通過(guò)以下對(duì)說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求以及附圖的詳細(xì)說(shuō)明，較佳實(shí)施例的適用范圍將顯而易見(jiàn)。需要了解的是，盡管說(shuō)明書(shū)以及具體實(shí)例指明了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但僅僅通過(guò)說(shuō)明的方式給出。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，對(duì)所述實(shí)施例和例子作出的不同改變和修改將顯而易見(jiàn)。


結(jié)合附圖并參照以下說(shuō)明，本發(fā)明將更容易被理解，其中圖I是具有四個(gè)簡(jiǎn)單行星齒輪組的自動(dòng)變速器的示意圖；圖2是表示圖I的四個(gè)齒輪組的優(yōu)選beta比率的表格；以及圖3是表示控制圖I的變速器的離合器的接合和分離狀態(tài)的表格。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照附圖，變速器10裝在變速器殼體12中，固定到車輛結(jié)構(gòu)不轉(zhuǎn)動(dòng)。輸入14最好通過(guò)變矩器或發(fā)動(dòng)離合器(launch clutch)由動(dòng)カ驅(qū)動(dòng),例如發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)。作為選擇地，輸入14可以直接由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。輸出16最好通過(guò)差動(dòng)機(jī)構(gòu)和ー組傳動(dòng)齒輪(transfer gear)或驅(qū)動(dòng)鏈(drive chain)可驅(qū)動(dòng)地連接到車輛的車輪。變速器包括四個(gè)周轉(zhuǎn)齒輪組20、30、40和50。每個(gè)齒輪組的至少ー個(gè)構(gòu)件連接到另ー個(gè)齒輪組的構(gòu)件。第一齒輪組20包括第一太陽(yáng)齒輪22、第一環(huán)形齒輪24、第一支架26和支承在支架26上轉(zhuǎn)動(dòng)并且與第一太陽(yáng)齒輪22和第一環(huán)形齒輪24哨合的第一組行星小齒輪28。支架26最好通過(guò)連接到殼體12或連接到固定至殼體的前支承而持續(xù)地固定不轉(zhuǎn)動(dòng)。第二齒輪組30包括固定到第一支架26的第二太陽(yáng)齒輪32 ;第二環(huán)形齒輪34 ；第二支架36 ;以及支承在第二支架上轉(zhuǎn)動(dòng)并且與第二太陽(yáng)齒輪和第二環(huán)形齒輪嚙合的第ニ組行星小齒輪38。第三齒輪組40包括第三太陽(yáng)齒輪42 ;固定到第二支架36的第三環(huán)形齒輪44 ；固定到輸入軸14的第三支架46 ;以及支承在第三支架上轉(zhuǎn)動(dòng)并且與第三太陽(yáng)齒輪和第三環(huán)形齒輪嚙合的第三組行星小齒輪48。
第四齒輪組40包括固定到第三太陽(yáng)齒輪42的第四太陽(yáng)齒輪52 ;固定到第一環(huán)形齒輪24的第四環(huán)形齒輪54 ;固定到輸出軸16的第四支架56 ;以及支承在第四支架上轉(zhuǎn)動(dòng)并且與第四太陽(yáng)齒輪和第四環(huán)形齒輪嚙合的第四組行星小齒輪58。輸入14固定到第三支架46。第一支架26和第二太陽(yáng)齒輪32相互固定。第一環(huán)形齒輪24固定到第四環(huán)形齒輪54。第三太陽(yáng)齒輪42和第四太陽(yáng)齒輪52相互固定。第三環(huán)形齒輪44和第二支架36相互固定。輸出16固定到第四支架56。第一離合器60 (A)選擇性地打開(kāi)和閉合第二環(huán)形齒輪34和第三及第四太陽(yáng)齒輪42、52之間的驅(qū)動(dòng)連接，S卩，扭矩。第二離合器62 (B)選擇性地打開(kāi)和閉合第二環(huán)形齒輪34和第三支架46之間的驅(qū)動(dòng)連接。第三離合器64 (C)選擇性地打開(kāi)和閉合第一太陽(yáng)齒輪22和輸入14之間的驅(qū)動(dòng)連接。第四離合器66 (D)選擇性地打開(kāi)和閉合第四太陽(yáng)齒輪52和第四支架56之間的驅(qū)動(dòng)連接。第五離合器68 (E)選擇性地打開(kāi)和閉合第二支架36和第四支架56之間的驅(qū)動(dòng)連接。離合器交替地連接和斷開(kāi)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)元件。制動(dòng)器交替地保持轉(zhuǎn)動(dòng)元件不轉(zhuǎn)動(dòng)以及釋放該轉(zhuǎn)動(dòng)元件以便其可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。變速器10包括五個(gè)離合器60、62、64、66、68但沒(méi)有制動(dòng)器。離合器60 (A)包含花鍵聯(lián)接到汽缸70并且與花鍵聯(lián)接到部件72的板相間的板，部件72將太陽(yáng)齒輪42、52相互固定在一起。當(dāng)施加液壓以驅(qū)動(dòng)離合器60 (A)時(shí)，板被壓在一起并且扭矩穿過(guò)離合器傳遞。當(dāng)釋放液壓時(shí)，離合器60 (A)不傳遞扭矩，允許太陽(yáng)齒輪42、52獨(dú)立于環(huán)形齒輪34轉(zhuǎn)動(dòng)。離合器62 (B)包含花鍵聯(lián)接到汽缸70并且與花鍵聯(lián)接到支架46或連接到支架46的元件的板相間的板。當(dāng)施加液壓以驅(qū)動(dòng)離合器62 (B)時(shí)，板被壓在一起并且扭矩穿過(guò)離合器傳遞。當(dāng)釋放液壓時(shí)，離合器62 (B)不傳遞扭矩，允許支架46獨(dú)立于環(huán)形齒輪34轉(zhuǎn)動(dòng)。離合器64 (C)包含花鍵聯(lián)接到汽缸74并且與花鍵聯(lián)接到輸入14的板相間的板。當(dāng)施加液壓以驅(qū)動(dòng)離合器64 (C)時(shí)，板被壓在一起并且扭矩穿過(guò)離合器傳遞。當(dāng)釋放液壓時(shí)，離合器64 (C)不傳遞扭矩，允許太陽(yáng)齒輪22獨(dú)立于輸入14轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)離合器64 (C)接合吋，齒輪組20使環(huán)形齒輪24和54以較低的速度在相對(duì)于輸入軸14的速度和方向的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。離合器66 (D)包含花鍵聯(lián)接到汽缸76并且與花鍵聯(lián)接到支架56的板相間的板。當(dāng)施加液壓以驅(qū)動(dòng)離合器66 (D)時(shí)，板被壓在一起并且扭矩穿過(guò)離合器傳遞。當(dāng)釋放液壓時(shí)，離合器66 (D)不傳遞扭矩，允許支架56獨(dú)立于太陽(yáng)齒輪52轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)離合器66(D)接合時(shí)，第四齒輪組50的所有三個(gè)構(gòu)件以相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。離合器68 (E)包含花鍵聯(lián)接到汽缸78并且與花鍵聯(lián)接到支架56的板相間的板。當(dāng)施加液壓以驅(qū)動(dòng)離合器68 (E)時(shí)，板被壓在一起并且扭矩穿過(guò)離合器傳遞。當(dāng)釋放液壓時(shí)，離合器68 (E)不傳遞扭矩，允許支架36獨(dú)立于支架56轉(zhuǎn)動(dòng)。盡管已經(jīng)對(duì)離合器60、62、64、66和68進(jìn)行說(shuō)明并且將它們描述為液壓驅(qū)動(dòng)多片式離合器，但本發(fā)明可以用包括但不限于爪形離合器、可控單向離合器、電磁驅(qū)動(dòng)離合器或電驅(qū)動(dòng)離合器的可釋放連接的替換類型實(shí)施。使元件相互固定的可接受的方法包括但不限于由普通原料機(jī)械加工、焊接、花鍵聯(lián)接和過(guò)盈配合。固定的元件之間的ー些空隙或扭カ柔度是允許的。車輛前進(jìn)運(yùn)動(dòng)僅需要準(zhǔn)備的是接合離合器60和64。如果發(fā)動(dòng)裝置是變矩器，則車輛將在車輪制動(dòng)器釋放時(shí)就加速。如果發(fā)動(dòng)裝置是專用的發(fā)動(dòng)離合器，則前進(jìn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)逐漸地接合專用的發(fā)動(dòng)離合器實(shí)現(xiàn)。鄰近檔位之間的所有轉(zhuǎn)換通過(guò)根據(jù)圖3中的表格的協(xié)調(diào) 的一個(gè)離合器的接合和另ー個(gè)離合器的釋放來(lái)完成。例如，當(dāng)車輛達(dá)到足夠的前進(jìn)速度吋，通過(guò)釋放離合器60并逐漸接合離合器62來(lái)完成轉(zhuǎn)換到ニ檔。變速器通過(guò)接合離合器64和66為車輛倒退運(yùn)動(dòng)做準(zhǔn)備。與前進(jìn)運(yùn)動(dòng)一祥，如果發(fā)動(dòng)裝置是變矩器，則車輛將在車輪制動(dòng)器釋放時(shí)就加速。如果發(fā)動(dòng)裝置是專用的發(fā)動(dòng)離合器，則向后運(yùn)動(dòng)通過(guò)逐漸地接合專用的發(fā)動(dòng)離合器實(shí)現(xiàn)。特定齒輪組的beta比率是環(huán)形齒輪的節(jié)徑(pitch diameter)與各自的太陽(yáng)齒輪的節(jié)徑的比。當(dāng)齒輪組20、30、40、50具有如圖2所示的beta比率時(shí)，離合器60、62、64、66、68中沒(méi)有ー個(gè)傳遞超過(guò)I. 7倍的由輸入14傳遞的扭矩。依照專利法的規(guī)定，已經(jīng)對(duì)較佳實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。然而，應(yīng)當(dāng)注意的是，除了具體的說(shuō)明和闡述外，作為替換的實(shí)施例也可以實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種變速器,其特征在于,包含 包括第一、第二、 第三和第四齒輪組的周轉(zhuǎn)齒輪傳動(dòng)，每一個(gè)齒輪組包括第一、第二和第三構(gòu)件； 第一齒輪組的第一構(gòu)件和第二齒輪組的第一構(gòu)件固定不轉(zhuǎn)動(dòng)；以及 離合器，每一個(gè)離合器選擇性地打開(kāi)和閉合齒輪組的構(gòu)件之間的驅(qū)動(dòng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變速器，其特征在于，變速器產(chǎn)生前進(jìn)檔，每一個(gè)前進(jìn)檔通過(guò)接合兩個(gè)離合器產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變速器，其特征在于 每一個(gè)前進(jìn)檔通過(guò)接合兩個(gè)離合器產(chǎn)生；并且 鄰近的前進(jìn)檔之間的檔位轉(zhuǎn)換通過(guò)保持所述離合器中的一個(gè)接合、使所述離合器之中的另一個(gè)分離并且使第三個(gè)離合器接合而產(chǎn)生。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變速器，其特征在于 第一前進(jìn)檔通過(guò)接合兩個(gè)離合器產(chǎn)生；并且 向倒檔的轉(zhuǎn)換通過(guò)保持所述離合器中的一個(gè)接合、使所述離合器之中的另一個(gè)分離并且使第三個(gè)離合器接合而產(chǎn)生。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變速器，其特征在于 當(dāng)?shù)谝缓偷谌x合器接合時(shí)產(chǎn)生具有最大傳動(dòng)比的第一前進(jìn)檔，當(dāng)?shù)诙偷谌x合器接合時(shí)產(chǎn)生具有比第一前進(jìn)檔小的傳動(dòng)比的第二前進(jìn)檔，當(dāng)?shù)谖搴偷谌x合器接合時(shí)產(chǎn)生具有比第二前進(jìn)檔小的傳動(dòng)比的第三前進(jìn)檔，當(dāng)?shù)诙偷谖咫x合器接合時(shí)產(chǎn)生具有比第三前進(jìn)檔小的傳動(dòng)比的第四前進(jìn)檔，當(dāng)?shù)谝缓偷谖咫x合器接合時(shí)產(chǎn)生具有比第四前進(jìn)檔小的傳動(dòng)比的第五前進(jìn)檔，當(dāng)?shù)谒暮偷谖咫x合器接合時(shí)產(chǎn)生具有比第五前進(jìn)檔小的傳動(dòng)比的第六前進(jìn)檔，當(dāng)?shù)谝缓偷谒碾x合器接合時(shí)產(chǎn)生具有比第六前進(jìn)檔小的傳動(dòng)比的第七前進(jìn)檔，以及當(dāng)?shù)诙偷谒碾x合器接合時(shí)產(chǎn)生具有比第七前進(jìn)檔小的傳動(dòng)比的第八前進(jìn)檔。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變速器，其特征在于，當(dāng)?shù)谌偷谒碾x合器接合并且第一、第二和第五離合器分離時(shí)產(chǎn)生倒檔驅(qū)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變速器，其特征在于，進(jìn)一步包含 輸入； 輸出； 每一個(gè)齒輪組包括太陽(yáng)齒輪、環(huán)形齒輪、支架和在支承各自的支架上并且與各自的太陽(yáng)齒輪和各自的環(huán)形齒輪嚙合的行星小齒輪； 輸入固定到第三支架，第一支架和第二太陽(yáng)齒輪固定不轉(zhuǎn)動(dòng)，第二支架和第三環(huán)形齒輪相互固定，第三和第四太陽(yáng)齒輪相互固定，輸出固定到第四支架；并且 離合器包括選擇性地將第二環(huán)形齒輪連接到第三和第四太陽(yáng)齒輪的第一離合器，選擇性地將第三支架連接到第二環(huán)形齒輪的第二離合器，選擇性地將第四齒輪組的兩個(gè)構(gòu)件相互連接的第四離合器以及選擇性地將第四支架連接到第二支架的第五離合器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變速器，其特征在于 當(dāng)?shù)谝缓偷谌x合器接合時(shí)產(chǎn)生具有最大傳動(dòng)比的第一前進(jìn)檔，當(dāng)?shù)诙偷谌x合器接合時(shí)產(chǎn)生具有比第一前進(jìn)檔小的傳動(dòng)比的第二前進(jìn)檔，當(dāng)?shù)谖搴偷谌x合器接合時(shí)產(chǎn)生具有比第二前進(jìn)檔小的傳動(dòng)比的第三前進(jìn)檔，當(dāng)?shù)诙偷谖咫x合器接合時(shí)產(chǎn)生具有比第三前進(jìn)檔小的傳動(dòng)比的第四前進(jìn)檔，當(dāng)?shù)谝缓偷谖咫x合器接合時(shí)產(chǎn)生具有比第四前進(jìn)檔小的傳動(dòng)比的第五前進(jìn)檔，當(dāng)?shù)谒暮偷谖咫x合器接合時(shí)產(chǎn)生具有比第五前進(jìn)檔小的傳動(dòng)比的第六前進(jìn)檔，當(dāng)?shù)谝缓偷谒碾x合器接合時(shí)產(chǎn)生具有比第六前進(jìn)檔小的傳動(dòng)比的第七前進(jìn)檔，以及當(dāng)?shù)诙偷谒碾x合器接合時(shí)產(chǎn)生具有比第七前進(jìn)檔小的傳動(dòng)比的第八前進(jìn)檔。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變速器，其特征在于，當(dāng)?shù)谌偷谒碾x合器接合并且第一、第二和第五離合器分離時(shí)產(chǎn)生倒檔驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
一種變速器，包括周轉(zhuǎn)齒輪傳動(dòng)，周轉(zhuǎn)齒輪傳動(dòng)包括第一、第二、第三和第四齒輪組，每一個(gè)齒輪組包括第一、第二和第三構(gòu)件；第一齒輪組的第一構(gòu)件和第二齒輪組的第一構(gòu)件被固定不轉(zhuǎn)動(dòng)；以及離合器，每一個(gè)離合器選擇性地打開(kāi)和閉合齒輪組的構(gòu)件之間的驅(qū)動(dòng)連接。
文檔編號(hào)F16H3/62GK102808907SQ201210166909
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者里德·A·鮑德溫 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司