多級變速器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多級變速器，例如變速器齒輪傳動(dòng)裝置，該齒輪傳動(dòng)裝置通過換擋元件中三者的選擇性接合的多種組合而建立至少九個(gè)前進(jìn)傳動(dòng)比和一個(gè)倒擋傳動(dòng)比。在一個(gè)實(shí)施例中包括四個(gè)簡單行星齒輪組、三個(gè)離合器和三個(gè)制動(dòng)器。在另一個(gè)實(shí)施例中包括四個(gè)軸線傳動(dòng)齒輪副、兩個(gè)簡單行星齒輪組、五個(gè)離合器和一個(gè)制動(dòng)器。
【專利說明】多級變速器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于機(jī)動(dòng)車輛的自動(dòng)變速器領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明屬于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中齒輪、離合器的設(shè)置以及它們之間的相互連接。
【背景技術(shù)】
[0002]很多車輛在寬范圍的車速(包括向前和向后移動(dòng)兩者)下使用。然而，某些類型的發(fā)動(dòng)機(jī)只能在較窄的速度范圍內(nèi)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，能以多個(gè)傳動(dòng)比(speed ratio)高效傳輸動(dòng)力的變速器被頻繁使用。當(dāng)車輛處于較低車速時(shí)，變速器通常以高傳動(dòng)比運(yùn)轉(zhuǎn)使得它放大用于改善加速的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。當(dāng)處于較高車速時(shí)，變速器以低傳動(dòng)比運(yùn)轉(zhuǎn)以允許與安靜、燃料高效巡航關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。通常，變速器具有安裝至車輛結(jié)構(gòu)的殼體、通過發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸驅(qū)動(dòng)的輸入軸以及通常經(jīng)由差速器總成驅(qū)動(dòng)車輪的輸出軸，該差速器總成允許車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)左輪和右輪的轉(zhuǎn)速稍微不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]變速器包括第一到第五軸、第一到第四齒輪傳動(dòng)裝置、第一制動(dòng)器以及第一和第二離合器。第一齒輪傳動(dòng)裝置選擇性地使第一軸相對于第四軸超速轉(zhuǎn)動(dòng)(overdrive)。第二齒輪傳動(dòng)裝置在第一、第二和第三軸之間施加固定的線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。第三齒輪傳動(dòng)裝置在第三、第四和第五軸之間選擇性施加線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。第四齒輪傳動(dòng)裝置選擇性地使第三軸相對于第五軸超速轉(zhuǎn)動(dòng)。第一制動(dòng)器選擇性保持第二軸不旋轉(zhuǎn)而第一離合器選擇性地將第二軸連接至第四軸。最終，第二軸選擇性將第一軸連接至第三軸。
[0004]在一個(gè)實(shí)施例中，第四軸是輸入軸并且第一齒輪傳動(dòng)裝置包括第一簡單行星齒輪組和第二制動(dòng)器。輸入軸固定連接至行星齒輪架、環(huán)形齒輪固定連接至第一軸，而第二制動(dòng)器選擇性保持中心齒輪不旋轉(zhuǎn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，輸入軸偏離第四軸。一個(gè)齒輪副將第四軸的轉(zhuǎn)速固定約束成與輸入軸的轉(zhuǎn)速成比例并以相反方向旋轉(zhuǎn)。第四離合器和第二齒輪副將第一軸的轉(zhuǎn)速選擇性約束成與輸入軸的轉(zhuǎn)速成比例并以相反方向旋轉(zhuǎn)。兩個(gè)齒輪副中齒輪的相對尺寸選擇為以當(dāng)接合第四離合器時(shí)將第一軸約束成比第四軸旋轉(zhuǎn)得快。
[0005]第二齒輪傳動(dòng)裝置可以是第二簡單行星齒輪組。中心齒輪固定連接至第一軸，齒輪架固定連接至第二軸，而環(huán)形齒輪固定連接至第三軸。在一個(gè)實(shí)施例中，第二離合器直接地將第一軸連接至第三軸。在另一個(gè)實(shí)施例中，第二離合器通過直接地將第二軸連接至第三軸而可操作地將第一軸連接至第三軸，從而約束第二簡單行星齒輪組中的所有元件作為整體旋轉(zhuǎn)。
[0006]第三齒輪傳動(dòng)裝置可以包括第三簡單行星齒輪組和第三離合器。在一個(gè)實(shí)施例中，中心齒輪固定連接至第三軸，齒輪架固定連接至第四軸，并且第三離合器選擇性地將環(huán)形齒輪連接至第五軸。在另一個(gè)實(shí)施例中，中心齒輪固定連接至第三軸，第三離合器選擇性地將齒輪架連接至第四軸，而環(huán)形齒輪固定連接至第五軸。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，第五軸是輸出軸并且第四齒輪傳動(dòng)裝置包括第四簡單行星齒輪組和第三制動(dòng)器。輸出軸固定連接至行星齒輪架，中心齒輪固定連接至第三軸，而第三制動(dòng)器選擇性保持環(huán)形齒輪不旋轉(zhuǎn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，輸出軸偏離于第五軸。第三齒輪副將第五軸的轉(zhuǎn)速固定約束成與輸出軸的轉(zhuǎn)速成比例并以相反方向旋轉(zhuǎn)。第五離合器和第四齒輪副將第五軸的轉(zhuǎn)速選擇性約束為與輸出軸的轉(zhuǎn)速成比例并以相反方向旋轉(zhuǎn)。第三和第四齒輪副中齒輪的相對尺寸選擇為當(dāng)?shù)谖咫x合器接合時(shí)將第三軸約束成比第五軸旋轉(zhuǎn)得快。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第三齒輪傳動(dòng)裝置包含:第三簡單行星齒輪組，該第三簡單行星齒輪組具有固定連接至第三軸的第三中心齒輪、固定連接至第三軸的第三環(huán)形齒輪、第三行星齒輪架以及支撐在第三行星齒輪架上旋轉(zhuǎn)并與第三中心齒輪和第三環(huán)形齒輪連續(xù)嚙合接合的至少一個(gè)行星齒輪；以及第三離合器，配置用于選擇性連接第四軸和第三行星齒輪架。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第五軸是輸出軸。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第四齒輪傳動(dòng)裝置包含:第四簡單行星齒輪組，該第四簡單行星齒輪組具有固定連接至第三軸的第四中心齒輪、第四環(huán)形齒輪、固定連接至輸出軸的第四行星齒輪架以及支撐在第四行星齒輪架上旋轉(zhuǎn)并與第四中心齒輪和第四環(huán)形齒輪連續(xù)嚙合接合的至少一個(gè)行星齒輪；以及第三制動(dòng)器，配置用于選擇性保持第四環(huán)形齒輪不旋轉(zhuǎn)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第四齒輪傳動(dòng)裝置包含:第七軸；連接至第五軸的第五齒輪；連接至第七軸并與第五齒輪連續(xù)嚙合接合的第六齒輪；連接至第三軸的第七齒輪；以及連接至第七軸并與第七齒輪連續(xù)嚙合接合的第八齒輪。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第四齒輪傳動(dòng)裝置進(jìn)一步包含:第五離合器，配置用于選擇性地將第七軸連接至第八齒輪；并且其中，第五、第六和第七齒輪分別固定連接至第五、第七和第三軸。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第七軸是輸出軸。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種變速器，包含:第一、第二、第三和第四軸；第一齒輪傳動(dòng)裝置，配置用于在第二軸和第一軸之間選擇性建立多個(gè)傳動(dòng)比中的一個(gè)；第二齒輪傳動(dòng)裝置，配置用于在第二軸、第一軸和第三軸之間選擇性施加線性轉(zhuǎn)速關(guān)系；固定連接至第三軸的第一齒輪；固定連接至第四軸并與第一齒輪連續(xù)嚙合接合的第二齒輪；連接至第二軸的第三齒輪；以及連接至第四軸并與第三齒輪連續(xù)嚙合接合的第四齒輪。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第四齒輪傳動(dòng)裝置進(jìn)一步包含:配置用于選擇性地將第四軸連接至第四齒輪的離合器；并且其中，第三齒輪固定連接至第二軸。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第四軸是輸出軸。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一軸約束成以與輸入軸轉(zhuǎn)速成比例的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)傳動(dòng)比包括零和一之間的傳動(dòng)比。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)傳動(dòng)比包括直接驅(qū)動(dòng)(direct drive)傳動(dòng)比。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)傳動(dòng)比包括大于一的傳動(dòng)比。
[0021 ] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)傳動(dòng)比包括負(fù)的傳動(dòng)比。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)傳動(dòng)比包括零傳動(dòng)比(zero speed ratio)。
【專利附圖】

【附圖說明】[0023]圖1是第一變速器齒輪傳動(dòng)裝置的示意圖；
[0024]圖2是第二變速器齒輪傳動(dòng)裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本說明書描述了本發(fā)明的實(shí)施例。然而，應(yīng)理解公開的實(shí)施例僅為示例，其可以多種替代形式實(shí)施。附圖無需按比例繪制；可放大或縮小一些特征以顯示特定部件的細(xì)節(jié)。所以，此處所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限定，而僅為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式實(shí)施本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)理解，參考任一【專利附圖】

【附圖說明】和描述的多個(gè)特征可與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖中說明的特征組合以形成未明確說明或描述的實(shí)施例。說明的組合特征提供用于典型應(yīng)用的代表實(shí)施例。然而，與本發(fā)明的教導(dǎo)一致的特征的多種組合和變型可能希望用于特定應(yīng)用或?qū)嵤?br> [0026]齒輪傳動(dòng)裝置(gearing arrangement)是配置用于在旋轉(zhuǎn)元件之間施加指定的轉(zhuǎn)速關(guān)系的旋轉(zhuǎn)元件和換擋元件的集合。無論換擋元件的狀態(tài)如何，施加一些轉(zhuǎn)速關(guān)系(稱為固定的轉(zhuǎn)速關(guān)系)。僅當(dāng)特定的換擋元件完全接合時(shí)施加其它的轉(zhuǎn)速關(guān)系(稱為選擇性轉(zhuǎn)速關(guān)系)。i)當(dāng)一組中的第一個(gè)和最后一個(gè)旋轉(zhuǎn)元件約束成具有最極端的轉(zhuǎn)速時(shí)，ii)當(dāng)每個(gè)剩余旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)速約束成第一個(gè)和最后一個(gè)旋轉(zhuǎn)元件的加權(quán)平均時(shí)，線性轉(zhuǎn)速關(guān)系存在于旋轉(zhuǎn)元件的順序列表(ordered list)中，并且iii)當(dāng)旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)速不同時(shí),按照順序列表約束(增加或減小)轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)元件的轉(zhuǎn)速在元件朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)為正而在元件朝相反的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)為負(fù)。離散傳動(dòng)比變速器具有在輸入軸和輸出軸之間選擇性施加多個(gè)傳動(dòng)比的齒輪傳動(dòng)裝置。
[0027]如果一組旋轉(zhuǎn)元件被約束以在所有工況中作為整體而旋轉(zhuǎn)，則這組旋轉(zhuǎn)元件彼此固定連接。可通過花鍵連接、焊接、壓裝、與普通固體機(jī)加工或其它方式固定連接旋轉(zhuǎn)元件。可以出現(xiàn)固定連接的元件之間轉(zhuǎn)動(dòng)角位移的輕微變化，比如由于沖擊或軸柔量(shaftcompliance)導(dǎo)致的位移。彼此完全固定連接的一個(gè)或更多個(gè)旋轉(zhuǎn)元件可以稱為軸。相反，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)元件通過換擋元件選擇性地連接，只要在換擋元件完全接合時(shí)換擋元件約束該兩個(gè)旋轉(zhuǎn)元件作為整體而旋轉(zhuǎn)并且在至少一些其它工況中它們可自由地以不同的轉(zhuǎn)速自由旋轉(zhuǎn)。通過選擇性連接旋轉(zhuǎn)元件至殼體而保持旋轉(zhuǎn)元件不旋轉(zhuǎn)的換擋元件稱為制動(dòng)器。選擇性彼此連接兩個(gè)或更多個(gè)旋轉(zhuǎn)元件的換擋元件稱為離合器。換擋元件可以是主動(dòng)控制的裝置(比如液壓或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的離合器或制動(dòng)器)或者可以是被動(dòng)裝置(比如單向離合器或制動(dòng)器)。如果兩個(gè)旋轉(zhuǎn)元件是固定連接或者選擇性連接，則它們連接在一起。
[0028]圖1示意性地說明了示例變速器。變速器利用四個(gè)簡單行星齒輪組20、30、40和50。行星齒輪架22繞中心軸線旋轉(zhuǎn)并支撐一組行星齒輪24使得行星齒輪相對于行星齒輪架旋轉(zhuǎn)。行星齒輪的外齒與中心齒輪26的外齒和環(huán)形齒輪28的內(nèi)齒嚙合。中心齒輪和環(huán)形齒輪被支撐以與齒輪架繞相同的軸線旋轉(zhuǎn)。類似地構(gòu)建齒輪組30、40和50。
[0029]簡單行星齒輪組是在中心齒輪、行星齒輪架和環(huán)形齒輪之間施加固定的線性轉(zhuǎn)速關(guān)系的齒輪傳動(dòng)裝置的一種類型。其它已知類型的齒輪傳動(dòng)裝置也可以在三個(gè)旋轉(zhuǎn)元件之間施加固定的線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。例如，雙小齒輪行星齒輪組在中心齒輪、環(huán)形齒輪和行星齒輪架之間施加固定的線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。
[0030]表I列出了用于每個(gè)行星齒輪組的建議的齒數(shù)比。[0031]表1
【權(quán)利要求】
1.一種變速器，包含: 第一、第二、第三、第四和第五軸； 第一齒輪傳動(dòng)裝置，配置用于選擇性約束所述第一軸比所述第四軸旋轉(zhuǎn)得快且以相同方向旋轉(zhuǎn)； 第二齒輪傳動(dòng)裝置，配置用于在所述第一軸、所述第二軸和所述第三軸之間固定施加線性轉(zhuǎn)速關(guān)系； 第三齒輪傳動(dòng)裝置，配置用于在所述第三軸、所述第四軸和所述第五軸之間選擇性施加線性轉(zhuǎn)速關(guān)系； 第四齒輪傳動(dòng)裝置，配置用于選擇性約束所述第三軸比所述第五軸旋轉(zhuǎn)得快且以相同方向旋轉(zhuǎn)； 第一制動(dòng)器，配置用于選擇性保持所述第二軸不旋轉(zhuǎn)； 第一離合器，配置用于選擇連接所述第二軸和所述第四軸；以及 第二離合器，配置用于選擇性地將所述第一軸連接至所述第三軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于，所述第四軸是輸入軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變速器，其特征在于，所述第一齒輪傳動(dòng)裝置包含: 第一簡單行星齒輪組，所述第一簡單行星齒輪組具有第一中心齒輪、固定連接至所述第一軸的第一環(huán)形齒輪、固定連接至所述輸入軸的第一行星齒輪架以及支撐在所述第一行星齒輪架上旋轉(zhuǎn)并與所述第一中心齒輪和所述第一環(huán)形齒輪連續(xù)嚙合接合的至少一個(gè)行星齒輪；以及 第二制動(dòng)器，配置用于選擇性保持所述第一中心齒輪不旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于，所述第一齒輪傳動(dòng)裝置包含: 第六軸； 連接至所述第四軸的第一齒輪； 連接至所述第六軸并與所述第一齒輪連續(xù)嚙合接合的第二齒輪； 連接至所述第一軸的第三齒輪；以及 連接至所述第六軸并與所述第三齒輪連續(xù)嚙合接合的第四齒輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變速器，其特征在于，所述第一齒輪傳動(dòng)裝置進(jìn)一步包含: 第四離合器，配置用于選擇性地將所述第六軸連接至所述第四齒輪；并且 其中，所述第一、第二和第三齒輪分別固定連接至所述第四、第六和第一軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變速器，其特征在于，所述第六軸是輸入軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于，所述第二齒輪傳動(dòng)裝置包含: 第二簡單行星齒輪組，所述第二簡單行星齒輪組具有固定連接至所述第一軸的第二中心齒輪、固定連接至所述第三軸的第二環(huán)形齒輪、固定連接至所述第二軸的第二行星齒輪架以及支撐在所述第二行星齒輪架上旋轉(zhuǎn)并與所述第二中心齒輪和所述第二環(huán)形齒輪連續(xù)嚙合接合的至少一個(gè)行星齒輪。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變速器，其特征在于，所述第二離合器配置用于將所述第一軸直接連接至所述第三軸。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變速器，其特征在于，所述第二離合器配置用于將所述第二軸直接連接至所述第三軸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于，所述第三齒輪傳動(dòng)裝置包含: 第三簡單行星齒輪組，所述第三簡單行星齒輪組具有固定連接至所述第三軸的第三中心齒輪、第三環(huán)形齒輪、固定連接至所述第四軸的第三行星齒輪架以及支撐在所述第三行星齒輪架上旋轉(zhuǎn)并與所述第三中心齒輪和所述第三環(huán)形齒輪連續(xù)嚙合接合的至少一個(gè)行星齒輪；以及 第三離合器，配置 用于選擇性地將所述第五軸連接至所述第三環(huán)形齒輪。
【文檔編號】F16H3/62GK103994188SQ201410056481
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月20日
【發(fā)明者】格雷戈里·丹尼爾·格萊斯基 申請人:福特全球技術(shù)公司