多級變速器的制造方法
【專利摘要】提供一種多級變速器，所述多級變速器包括變速齒輪傳動(dòng)裝置，所述變速齒輪傳動(dòng)裝置包括布置在兩個(gè)平面上以降低軸向長度的四個(gè)簡單行星齒輪組。包括兩個(gè)輸入離合器、兩個(gè)輸出離合器和兩個(gè)制動(dòng)器的六個(gè)換檔元件中三者的組合接合建立九個(gè)前進(jìn)傳動(dòng)比和一個(gè)倒檔傳動(dòng)比。所述兩個(gè)輸出離合器可被裝配到適用于在安裝之前進(jìn)行測試的模塊中。
【專利說明】多級變速器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于機(jī)動(dòng)車輛的自動(dòng)變速器領(lǐng)域。更具體地講，本公開涉及在動(dòng)力傳動(dòng)變速器中齒輪、離合器的設(shè)置以及它們之間的相互連接。

【背景技術(shù)】
[0002]很多車輛在前進(jìn)運(yùn)動(dòng)和倒車運(yùn)動(dòng)兩者的寬車速范圍內(nèi)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)有效地運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，能夠以多個(gè)傳動(dòng)比(speed ratio)有效地傳輸動(dòng)力的變速器被頻繁地使用。當(dāng)車輛處于低車速時(shí)，變速器通常以高傳動(dòng)比運(yùn)轉(zhuǎn)，使得變速器放大發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，用于提高加速度。當(dāng)車輛處于高車速時(shí)，變速器通常以低傳動(dòng)比運(yùn)轉(zhuǎn)，以允許發(fā)動(dòng)機(jī)便于進(jìn)行安靜、燃料高效的巡航。
[0003]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)左車輪和右車輪的轉(zhuǎn)速稍微不同。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種變速器包括第一簡單行星齒輪組和第二簡單行星齒輪組以及第一離合器和第二離合器。第一行星齒輪組的中心齒輪固定地保持不旋轉(zhuǎn)。第二齒輪組的中心齒輪固定地結(jié)合到第一齒輪組的環(huán)形齒輪并且第二齒輪組的齒輪架固定地結(jié)合到輸入軸。第一齒輪組可在徑向上位于第二齒輪組的外側(cè)。第一離合器選擇性地將第一齒輪組的齒輪架結(jié)合到輸出軸。第二離合器選擇性地將第二齒輪組的環(huán)形齒輪結(jié)合到輸出軸。所述變速器還可包括具有特定的固定關(guān)系的第三行星齒輪組和第四行星齒輪組。第三齒輪組可在徑向上位于第四齒輪組的徑向的外側(cè)。所述變速器還可包括第三離合器和第四離合器以及第一制動(dòng)器和第二制動(dòng)器。
[0005]在另一實(shí)施例中，一種變速器包括三個(gè)齒輪傳動(dòng)裝置。第一齒輪傳動(dòng)裝置在中間軸和第一軸之間固定地建立低檔轉(zhuǎn)速關(guān)系。第一齒輪傳動(dòng)裝置可被實(shí)施為(例如)簡單行星齒輪組，所述簡單行星齒輪組包括:中心齒輪，固定地保持不旋轉(zhuǎn)；環(huán)形齒輪，固定地結(jié)合到中間軸；齒輪架，固定地結(jié)合到第一軸。第二齒輪傳動(dòng)裝置在中間軸、輸入軸和第二軸之間建立線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。第二齒輪傳動(dòng)裝置可被實(shí)施為(例如)簡單行星齒輪組，所述簡單行星齒輪組包括:中心齒輪，固定地結(jié)合到中間軸；齒輪架，固定地結(jié)合到輸入軸；環(huán)形齒輪，固定地結(jié)合到第二軸。第三齒輪傳動(dòng)裝置在第三軸、第四軸、中間軸和第五軸之間固定地建立線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。第三齒輪傳動(dòng)裝置可被實(shí)施為(例如)兩個(gè)簡單行星齒輪組，所述兩個(gè)簡單行星齒輪組包括:公共齒輪架，固定地結(jié)合到中間軸；第一中心齒輪，固定地結(jié)合到第三軸；第一環(huán)形齒輪和第二中心齒輪，固定地結(jié)合到第五軸；第二環(huán)形齒輪，固定地結(jié)合到第四軸。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種變速器，所述變速器包括:第一齒輪傳動(dòng)裝置，被構(gòu)造為在中間軸和第一軸之間固定地建立低檔轉(zhuǎn)速關(guān)系；第二齒輪傳動(dòng)裝置，被構(gòu)造為在中間軸、輸入軸和第二軸之間固定地建立線性轉(zhuǎn)速關(guān)系；第三齒輪傳動(dòng)裝置，被構(gòu)造為在第三軸、第四軸、中間軸和第五軸之間固定地建立線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。
[0007]所述變速器還可包括:第一離合器，被構(gòu)造為選擇性地將第一軸結(jié)合到輸出軸；第二離合器，被構(gòu)造為選擇性地將第二軸結(jié)合到輸出軸。
[0008]所述變速器還可包括:第三離合器，被構(gòu)造為選擇性地將第五軸結(jié)合到所述輸入軸；第四離合器，被構(gòu)造為選擇性地將第三軸結(jié)合到所述輸入軸；第一制動(dòng)器，被構(gòu)造為選擇性地使第四軸保持不旋轉(zhuǎn)；第二制動(dòng)器，被構(gòu)造為選擇性地使第三軸保持不旋轉(zhuǎn)。
[0009]所述變速器還可包括單向制動(dòng)器，所述單向制動(dòng)器被構(gòu)造為被動(dòng)地使第四軸沿著反向保持不旋轉(zhuǎn)并允許第四軸沿著正向旋轉(zhuǎn)。
[0010]第一齒輪傳動(dòng)裝置可包括:齒輪架，固定地結(jié)合到第一軸；中心齒輪，固定地保持不旋轉(zhuǎn)；環(huán)形齒輪，固定地結(jié)合到中間軸；多個(gè)行星齒輪，被支撐為相對于齒輪架旋轉(zhuǎn)并與中心齒輪和環(huán)形齒輪持續(xù)地嚙合。
[0011]第二齒輪傳動(dòng)裝置可包括:齒輪架，固定地結(jié)合到所述輸入軸；中心齒輪，固定地結(jié)合到所述中間軸；環(huán)形齒輪，固定地結(jié)合到所述第二軸；多個(gè)行星齒輪，被支撐為相對于齒輪架旋轉(zhuǎn)并與中心齒輪和環(huán)形齒輪持續(xù)地嚙合。
[0012]第三齒輪傳動(dòng)裝置可包括:齒輪架，固定地結(jié)合到所述中間軸；第一中心齒輪，固定地結(jié)合到所述第三軸；第一環(huán)形齒輪，固定地結(jié)合到所述第五軸；多個(gè)第一行星齒輪，被支撐為相對于齒輪架旋轉(zhuǎn)并與第一中心齒輪和第一環(huán)形齒輪持續(xù)地嚙合；第二中心齒輪，固定地結(jié)合到所述第五軸；第二環(huán)形齒輪，固定地結(jié)合到所述第四軸；多個(gè)第二行星齒輪，被支撐為相對于齒輪架旋轉(zhuǎn)并與第二中心齒輪和第二環(huán)形齒輪持續(xù)地嚙合。
[0013]在另一實(shí)施例中，一種變速器包括四個(gè)行星齒輪組。第一中心齒輪固定地保持不旋轉(zhuǎn)。第二齒輪架固定地結(jié)合到輸入軸。第三中心齒輪固定地結(jié)合到第四環(huán)形齒輪。第一環(huán)形齒輪、第二中心齒輪、第三齒輪架和第四齒輪架相互固定地結(jié)合。所述變速器還可包括兩個(gè)輸出離合器。第一輸出離合器選擇性地將第一齒輪架結(jié)合到輸出軸。第二輸出離合器選擇性地將第二環(huán)形齒輪結(jié)合到所述輸出軸。所述變速器還可包括兩個(gè)輸入離合器和兩個(gè)制動(dòng)器。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種包括四個(gè)行星齒輪組的變速器，在所述變速器中:第一行星齒輪組的中心齒輪固定地保持不旋轉(zhuǎn)；第二行星齒輪組的齒輪架固定地結(jié)合到輸入軸；第三行星齒輪組的中心齒輪固定地結(jié)合到第四行星齒輪組的環(huán)形齒輪；第一行星齒輪組的環(huán)形齒輪、第二行星齒輪組的中心齒輪、第三行星齒輪組和第四行星齒輪組的齒輪架相互固定地結(jié)合。
[0015]所述變速器還可包括:第一離合器，被構(gòu)造為選擇性地將第一行星齒輪組的齒輪架結(jié)合到輸出軸；第二離合器，被構(gòu)造為選擇性地將第二行星齒輪組的環(huán)形齒輪結(jié)合到輸出軸。
[0016]所述變速器還可包括:第三離合器，被構(gòu)造為選擇性地將第三行星齒輪組的中心齒輪結(jié)合到輸入軸；第四離合器，被構(gòu)造為選擇性地將第四行星齒輪組的中心齒輪結(jié)合到輸入軸；第一制動(dòng)器，被構(gòu)造為選擇性地使第三行星齒輪組的環(huán)形齒輪保持不旋轉(zhuǎn)；第二制動(dòng)器，被構(gòu)造為選擇性地使第四行星齒輪組的中心齒輪保持不旋轉(zhuǎn)。
[0017]所述變速器還可包括單向制動(dòng)器，所述單向制動(dòng)器被構(gòu)造為被動(dòng)地使第三行星齒輪組的環(huán)形齒輪沿著反向保持不旋轉(zhuǎn)并允許第三齒輪組的環(huán)形齒輪沿著正向旋轉(zhuǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是變速器齒輪傳動(dòng)裝置的示意性表達(dá)。
[0019]圖2是適用于圖1的變速器齒輪傳動(dòng)裝置的兩個(gè)離合器模塊的截面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]在此描述了本公開的實(shí)施例。然而，應(yīng)理解公開的實(shí)施例僅為示例，并且其它實(shí)施例可以以多種和替代形式實(shí)施。附圖無需按比例繪制；可放大或最小化一些特征以顯示特定部件的細(xì)節(jié)。所以，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能性細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限定，而僅為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員不同地實(shí)施本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，參照任一【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)用的代表性實(shí)施例。然而，根據(jù)本公開的教導(dǎo)的特征的多種組合和變型可以期望用于特定應(yīng)用或?qū)嵤?br> [0021]如果一組旋轉(zhuǎn)元件被約束為在所有工況下作為整體而旋轉(zhuǎn)，則這組旋轉(zhuǎn)元件彼此固定地結(jié)合?？赏ㄟ^花鍵連接、焊接、壓裝、對同一固體進(jìn)行機(jī)加工或其它方式固定連接旋轉(zhuǎn)元件?？梢猿霈F(xiàn)固定結(jié)合的元件之間的轉(zhuǎn)動(dòng)角位移的輕微變化，例如，由于花鍵沖擊或軸柔量(shaft compliance)導(dǎo)致的位移。彼此完全固定結(jié)合的一個(gè)或更多個(gè)旋轉(zhuǎn)元件可以稱為軸。相反，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)元件通過換檔元件選擇性地結(jié)合，只要在換檔元件完全接合時(shí)，換檔元件約束該兩個(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)速旋轉(zhuǎn)即可。通過選擇性將旋轉(zhuǎn)元件連接到殼體而保持旋轉(zhuǎn)元件不旋轉(zhuǎn)的換檔元件稱為制動(dòng)器。選擇性地將兩個(gè)或更多個(gè)旋轉(zhuǎn)元件彼此連接的換檔元件稱為離合器。換檔元件可以是被主動(dòng)控制的裝置(例如，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(例如，單向離合器或單向制動(dòng)器)。換檔元件可以是主動(dòng)接合裝置(例如，爪形離合器)或者可以是能夠在存在相對旋轉(zhuǎn)的元件之間傳遞扭矩的摩擦裝置。如果兩個(gè)旋轉(zhuǎn)元件固定地結(jié)合或者選擇性地結(jié)合，那么所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)元件結(jié)合。
[0022]齒輪傳動(dòng)裝置是被構(gòu)造為在一組軸之間建立特定轉(zhuǎn)速關(guān)系的換檔元件和齒輪元件的集合。某些轉(zhuǎn)速關(guān)系(稱為固定轉(zhuǎn)速關(guān)系)無論換檔元件處于任何狀態(tài)下都建立。其他轉(zhuǎn)速關(guān)系(稱為選擇性轉(zhuǎn)速關(guān)系)只有當(dāng)特定換檔元件完全接合時(shí)才建立。當(dāng)軸沿著一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸的轉(zhuǎn)速為正并且當(dāng)軸沿著相反的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)為負(fù)。當(dāng)?shù)谝惠S和第二軸的轉(zhuǎn)速比率被約束為預(yù)定值時(shí)，它們之間存在成比例的轉(zhuǎn)速關(guān)系。如果兩個(gè)軸沿著相反的方向旋轉(zhuǎn)，那么成比例的轉(zhuǎn)速關(guān)系是倒檔轉(zhuǎn)速關(guān)系。如果第二軸的轉(zhuǎn)速與第一軸的轉(zhuǎn)速的比率處于零和一之間，那么第一軸和第二軸之間的成比例的轉(zhuǎn)速關(guān)系為低檔(underdrive)關(guān)系。類似地，如果第二軸轉(zhuǎn)速與第一軸轉(zhuǎn)速之間的比率大于一，那么第一軸和第二軸之間的成比例的轉(zhuǎn)速關(guān)系是超速關(guān)系。i)當(dāng)順序列表(ordered list)中的第一個(gè)軸和最后一個(gè)軸被約束為具有最極端的轉(zhuǎn)速時(shí)，ii)當(dāng)其余的軸的轉(zhuǎn)速均被約束為第一個(gè)軸和最后一個(gè)軸的轉(zhuǎn)速的加權(quán)平均值時(shí)，線性轉(zhuǎn)速關(guān)系存在于軸的順序列表中，并且iii)當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速不同時(shí)，按照所列出的順序約束(增加或減小)這些軸的轉(zhuǎn)速。
[0023]圖1示意性地示出了變速器齒輪箱的齒輪傳動(dòng)裝置。變速器使用四個(gè)簡單行星齒輪組10、20、30和40。每個(gè)簡單行星齒輪組均包括:行星齒輪架，圍繞中心軸線旋轉(zhuǎn)并且支撐一組行星齒輪，使得行星齒輪相對于行星齒輪架旋轉(zhuǎn)。行星齒輪的外輪齒與中心齒輪的外輪齒以及環(huán)形齒輪的內(nèi)輪齒嚙合。中心齒輪和環(huán)形齒輪還被支撐以圍繞中心軸線旋轉(zhuǎn)。為了降低軸向長度，齒輪組10在徑向上設(shè)置在齒輪組20的外側(cè)并與齒輪組20位于同一平面。類似地，齒輪組30在徑向上設(shè)置在齒輪組40外側(cè)。齒輪組30和齒輪組40共同使用公共齒輪架32，但分別具有各自的行星齒輪34和44。
[0024]簡單行星齒輪組是在中心齒輪、齒輪架和環(huán)形齒輪之間建立固定的線性轉(zhuǎn)速關(guān)系的一種類型的齒輪傳動(dòng)裝置。其它已知類型的齒輪傳動(dòng)裝置也在三個(gè)旋轉(zhuǎn)元件之間建立固定的線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。例如，雙小齒輪行星齒輪組在中心齒輪、環(huán)形齒輪和齒輪架之間建立固定的線性轉(zhuǎn)速關(guān)系。表1列出了用于每個(gè)行星齒輪組的建議的齒數(shù)比。
[0025]表1
[0026]

【權(quán)利要求】
1.一種變速器,包括: 第一行星齒輪組，具有第一環(huán)形齒輪、第一齒輪架以及固定地保持不旋轉(zhuǎn)的第一中心齒輪； 第二行星齒輪組，具有固定地結(jié)合到第一環(huán)形齒輪的第二中心齒輪、第二環(huán)形齒輪以及固定地結(jié)合到輸入軸的第二齒輪架； 第一離合器，被構(gòu)造為選擇性地將第一齒輪架結(jié)合到輸出軸； 第二離合器，被構(gòu)造為選擇性地將第二環(huán)形齒輪結(jié)合到所述輸出軸。
2.如權(quán)利要求1所述的變速器，其中，所述第一中心齒輪在徑向上位于第二環(huán)形齒輪的外側(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述的變速器，所述變速器還包括: 第三行星齒輪組，具有第三中心齒輪、第三環(huán)形齒輪以及固定地結(jié)合到第一環(huán)形齒輪的第三齒輪架； 第四行星齒輪組，具有第四中心齒輪、固定地結(jié)合到第三中心齒輪的第四環(huán)形齒輪、以及固定地結(jié)合到第一環(huán)形齒輪的第四齒輪架。
4.如權(quán)利要求3所述的變速器，其中，所述第三中心齒輪在徑向上位于第四環(huán)形齒輪的外側(cè)。
5.如權(quán)利要求3所述的變速器，所述變速器還包括: 第三離合器，被構(gòu)造為選擇性地將第三中心齒輪結(jié)合到所述輸入軸； 第四離合器，被構(gòu)造為選擇性地將第四中心齒輪結(jié)合到所述輸入軸； 第一制動(dòng)器，被構(gòu)造為選擇性地使第三環(huán)形齒輪保持不旋轉(zhuǎn)； 第二制動(dòng)器，被構(gòu)造為選擇性地使第四中心齒輪保持不旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的變速器，所述變速器還包括單向制動(dòng)器，所述單向制動(dòng)器被構(gòu)造為被動(dòng)地保持第三環(huán)形齒輪沿著反向不旋轉(zhuǎn)并允許第三環(huán)形齒輪沿著正向旋轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求1所述的變速器，所述變速器還包括: 前支撐，固定地保持不旋轉(zhuǎn)； 第一轂，固定地結(jié)合到第一齒輪架； 第二轂，固定地結(jié)合到第二環(huán)形齒輪； 離合器殼體，被支撐為圍繞前支撐旋轉(zhuǎn)，所述輸出軸固定地結(jié)合到所述離合器殼體，其中 第一離合器包括:第一組分離片，被固定用于與離合器殼體一起旋轉(zhuǎn)；第一組摩擦片，與第一組分離片交錯(cuò)布置并被固定用于與第一轂一起旋轉(zhuǎn)； 第二離合器包括:第二組分離片，被固定用于與離合器殼體一起旋轉(zhuǎn)；第二組摩擦片，與第二組分離片交錯(cuò)布置并被固定用于與第二轂一起旋轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求7所述的變速器，其中: 離合器殼體通過第一軸承和第二軸承而被支撐，以繞前支撐旋轉(zhuǎn)； 離合器殼體限定有第一組流體通道； 前支撐限定有第二組流體通道； 一組密封件被構(gòu)造為使流體從第一軸承和第二軸承之間的前支撐中的每個(gè)通道流動(dòng)到離合器殼體中相應(yīng)的流體通道。
【文檔編號】F16H3/64GK104074935SQ201410123660
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月28日
【發(fā)明者】戴維·艾倫·賈森, 格雷戈里·丹尼爾·格萊斯基, 杰夫瑞·愛德華·毛瑞爾 申請人:福特全球技術(shù)公司