專利名稱：八速變速器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有四個行星齒輪組的動力變速器，這些行星齒 輪組由五個扭矩傳遞裝置控制，以提供八個前進速度比和一個倒檔速 度比。
背景技術：
客車包括由發(fā)動機、多速變速器和差速或主減速器組成的動力 系。多速變速器通過容許發(fā)動機在其扭矩范圍內多次操作而提高了車 輛的整個操作范圍。變速器中可得到的前進速度比的數量確定了發(fā)動 機扭矩范圍重復的次數。早前的自動變速器具有兩個速度范圍。這嚴 格地限制了車輛的整個速度范圍，并因此需要相對較大的發(fā)動機，其 可產生較寬的速度和扭矩范圍。這導致發(fā)動^L在巡航期間操作在某個 特定燃料消耗點上，而非最有效點。因此，手動換檔(副軸變速器)是 最通用的。
隨著三速和四速自動變速器的到來，自動換檔(行星齒輪)變速器 提高了汽車大眾化的普及性。這些變速器改進了車輛的操作性能和燃 料經濟性。速度比的數量增加將減少在速度比之間的比階大小(step size),并因此通過在正常車輛加速下使操作員基本察覺不到速度比替 換而改進變速器的換檔質量。
六速變速器提供了幾個超越四速和五速變速器的優(yōu)勢，包括改進 的車輛加速度和改進的燃料經濟性。雖然許多貨車采用具有六個或更 多前進速度比的動力變速器，但是由于這些變速器的尺寸和復雜性， 客車仍然制造成帶有三速和四速自動變速器，以及相對較少的五速或
穴速裝置。
七速、八速和九速變速器在加速度和燃料經濟性方面提供了超越 六速變速器的進一步改進。然而，類似于上面論述的六速變速器，七 速、八速和九速變速器的發(fā)展由于復雜性、尺寸和成本而被排除在外。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的變速器，其具有四個受控制 的行星齒輪組，以提供八個前進速度比和一個倒檔速度比。
本發(fā)明的變速器系列具有四個行星齒輪組，其各包括第 一部件、 第二部件和第三部件，這些部件可包括任何順序的恒星齒輪、環(huán)形齒
輪或行星托架組件。
在本說明書和權利要求中提及第一齒輪組、第二齒輪組、第三齒 輪組和第四齒輪組時，這些齒輪組-可以圖中任何順序(即，從左至右或 從右至左等等)從"第一"計數到"第四，，。另外，對于各齒輪組，各 齒輪組的第一部件、第二部件或笫三部件可以圖中任何順序(即，從上 至下或從下至上等等)從"第一，，計數到"第三，，。
各個托架部件可以是單個小齒輪托架部件(簡單)或雙小齒輪托架 部件(復合)。具有長的小齒輪的實施例也是可行的。
第 一互連部件持續(xù)地將第 一行星齒輪組的第二部件與第二行星 齒輪組的第一部件連接。
第二互連部件持續(xù)地將第 一行星齒輪組的第三部件與第三行星 齒輪組的第三部件連接。
第三互連部件持續(xù)地將第二行星齒輪組的第二部件與第三行星 齒輪組的第二部件連接，并與第四行星齒輪組的第三部件連接。
輸入部件持續(xù)地與第四行星齒輪組的第 一部件相連接。輸出部件 持續(xù)地與第四行星齒輪組的第二部件相連接。第一行星齒輪組的第一 部件持續(xù)地與固定部件(變速器外殼/殼體)相連接。
第一扭矩傳遞裝置，例如制動器，其選擇性地將第二行星齒輪組 的第三部件與固定部件(變速器外殼/殼體)連接。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器，其選擇性地將第一行星齒輪組 的第二部件與第四行星齒輪組的笫二部件連接。
第三扭矩傳遞裝置，例如離合器，其選擇性地將第二行星齒輪組 的第三部件與第三行星齒輪組的第 一部件連接。
第四扭矩傳遞裝置，例如離合器，其選擇性地將第三行星齒輪組 的第一部件與第四行星齒輪組的第一部件連接。
第五扭矩傳遞裝置，例如離合器，其選擇性地將第三行星齒輪組 的第 一部件與第四行星齒輪組的第二部件連接。
這五個扭矩傳遞裝置可選擇性地以兩個組合的方式進行接合，以 產生八個前進速度比和一個倒檔速度比。
各種速度比和速度比范圍可通過恰當地選擇行星齒輪組的齒數 比而實現。
從以下結合附圖對實現本發(fā)明的最佳模式的詳細描述中，將很容 易明晰本發(fā)明的上述特征和其它特征及優(yōu)勢。


圖la是包括根據本發(fā)明的行星變速器的動力系的示意圖； 圖lb是顯示圖la中所示的動力系的某些操作特征的真值表和圖 表；且
圖lc是杠桿圖形式顯示的圖la動力系的示意圖。
具體實施例方式
參照附圖，圖la中顯示了動力系10，其具有傳統的發(fā)動機和扭 矩變換器12、行星變速器14和傳統的主減速器機構16。發(fā)動機12 可利用各種類型的燃料來驅動，以提高特定應用的效率和燃料經濟 性。這種燃料可包括例如汽油、柴油、乙醇、二曱醚等等。
行星變速器14包括持續(xù)地與發(fā)動機12相連接的輸入部件17、行 星齒輪裝置18以及持續(xù)地與主減速器機構16相連接的輸出部件19。
行星齒輪裝置18包括四個行星齒輪組20, 30， 40和50。
行星齒輪組20包括恒星齒輪部件22、環(huán)形齒輪部件24和行星托 架組件26。行星托架組件26包括多個可旋轉地安裝在托架部件29上 的小齒輪27， 28。小齒輪27設置成與恒星齒輪部件22構成嚙合關系， 并且小齒輪28設置成與環(huán)形齒輪部件24及相應的小齒輪27構成嚙 合關系。
行星齒輪組30包括恒星齒輪部件32、環(huán)形齒輪部件34和行星托 架組件36。行星托架組件36包括多個可旋轉地安裝在托架部件39上， 并設置成與恒星齒輪部件32及環(huán)形齒輪部件34構成嚙合關系的小齒 輪37。
行星齒輪組40包括恒星齒輪部件42、環(huán)形齒輪部件44和行星托 架組件46。行星托架組件46包括多個安裝在托架部件49上，并設置 成與環(huán)形齒輪部件44及恒星齒輪部件42構成嚙合關系的小齒輪47。
行星齒輪組50包括恒星齒輪部件52、環(huán)形齒輪部件54和行星托 架組件56。行星托架組件56包括多個安裝在托架部件59上，并設置 成與恒星齒輪部件52及環(huán)形齒輪部件54構成嚙合關系的小齒輪57。
該行星齒輪裝置還包括五個扭矩傳遞裝置80， 82, 84, 85和86。 這些扭矩傳遞裝置80是固定類型的扭矩傳遞裝置，通常稱為制動器 或反作用離合器。扭矩傳遞裝置82, 84, 85和86是旋轉類型的扭矩 傳遞裝置，通常稱為離合器。
輸入部件17持續(xù)地與行星齒輪組50的恒星齒輪部件52相連接。 輸出部件19持續(xù)地與行星齒輪組50的行星托架組件56相連接。行 星齒輪組20的恒星齒輪部件22持續(xù)地與變速器外殼60相連接。
第一互連部件70持續(xù)地將行星齒輪組20的行星托架組件26與 行星齒輪組30的恒星齒輪部件32連接起來。第二互連部件72持續(xù) 地將行星齒輪組20的環(huán)形齒輪部件24與行星齒輪組40的環(huán)形齒輪 部件44連接起來。第三互連部件74持續(xù)地將行星齒輪組30的行星 托架組件36與行星齒輪組40的行星托架組件46連接起來，并與行星齒輪組50的環(huán)形齒輪部件54連接起來。
第一扭矩傳遞裝置，例如制動器80,其選擇性地將行星齒輪組 30的環(huán)形齒輪部件34與變速器外殼60連接起來。第二扭矩傳遞裝置， 例如離合器82,其選擇性地通過互連部件70而將行星齒輪組20的行 星托架組件26及行星齒輪組30的恒星齒輪部件32與行星齒輪組50 的行星托架組件56連接起來。第三扭矩傳遞裝置，例如離合器84, 其選擇性地將行星齒輪組30的環(huán)形齒輪部件34與行星齒輪組40的 恒星齒輪部件42連接起來。第四扭矩傳遞裝置，例如離合器85,其 選擇性地將行星齒輪組40的恒星齒輪部件42與行星齒輪組50的恒 星齒輪部件52連接起來。第五扭矩傳遞裝置，例如離合器86，其選 擇性地將行星齒輪組40的恒星齒輪部件42與行星齒輪組50的行星 托架組件56連接起來。
如圖lb中所示，尤其如此處所公開的真值表中所示，這些扭矩 傳遞裝置可選擇性地以兩個組合的方式進行接合，以提供八個前進速 度比和一個倒檔速度比，所有都帶單跳變順序換檔(single transition sequential shift)及一個超速傳動比(overdrive ratio)。
如上所述，在圖lb的真值表中顯示了用于扭矩傳遞裝置的接合 一覽表。圖lb的圖表描述了上述變速器中所達到的比階(ratio step)。 例如，在第一和第二前進速度比之間的階比(stepratio)為1.53，而在倒 檔速度比和第一前進速度比之間的階比為-0.76。
參看圖lc,其以杠桿圖形式顯示了圖la中所示的動力系10的實 施例。杠桿圖是機械裝置例如自動變速器的構件的示意圖。各個單獨 的杠桿代表一個行星齒輪組，其中行星齒輪組的三個基本的機械構件 各由一個節(jié)點表示。因此，單個杠桿包含三個節(jié)點 一個用于恒星齒 輪部件， 一個用于行星齒輪托架部件，以及一個用于環(huán)形齒輪部件。 在各杠桿的節(jié)點之間的相對長度可用于代表各個相應的齒輪組的環(huán) 形-恒星杠桿比。這些杠桿比則用于改變變速器的齒輪比，以獲得合適 的比和比的漸變(ratio progression^在各種行星齒輪組的節(jié)點之間的機
械聯接或相互連接由細的水平線表示，并且扭矩傳遞裝置例如離合器 和制動器由交錯的指狀物表示。如果裝置是制動器，那么就將一組指
狀物接地。在Benford, Howard和Leising, Maurice的1981年的^AE 論文810102, "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis"中可找到杠桿圖的格式、目的和用途的進一步說明，該論文 通過引用而完整地結合在本文中。
動力系10包括持續(xù)地與發(fā)動機12相連接的輸入部件17;持續(xù)地 與主減速器機構16相連接的輸出部件19;具有三個節(jié)點第一節(jié)點 22A、第二節(jié)點26A和第三節(jié)點24A的第一行星齒輪組20A;具有三 個節(jié)點第一節(jié)點32A、第二節(jié)點36A和第三節(jié)點34A的第二行星齒 輪組30A;具有三個節(jié)點第一節(jié)點42A、第二節(jié)點46A和第三節(jié)點 44A的第三行星齒輪組40A;以及具有三個節(jié)點第一節(jié)點52A、第 二節(jié)點56A和第三節(jié)點54A的第四行星齒輪組50A。
輸入部件17持續(xù)地與節(jié)點52A相連接。輸出部件19持續(xù)地與節(jié) 點56A相連接。節(jié)點22A持續(xù)^^與變速器外殼60相連接。
節(jié)點26A通過互連部件70而持續(xù)地與節(jié)點32A相連接。節(jié)點24A 通過互連部件72而持續(xù)地與節(jié)點44A相連接。節(jié)點36A通過互連部 件74而持續(xù)地與節(jié)點46A及節(jié)點54A相連接。
第一扭矩傳遞裝置，例如制動器80，其選擇性地將節(jié)點34A與變 速器外殼60連接起來。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器82，其選擇 性地將節(jié)點26A與節(jié)點56A連接起來。第三扭矩傳遞裝置，例如離合 器84,其選擇性地將節(jié)點34A與節(jié)點42A連接起來。第四扭矩傳遞 裝置，例如離合器85，其選擇性地將節(jié)點42A與節(jié)點52A連接起來。 第五扭矩傳遞裝置，例如離合器86，其選擇性地將節(jié)點42A與節(jié)點 56A連接起來。
為了建立傳動比，對于各個齒輪狀態(tài)可使兩個扭矩傳遞裝置接合 起來。接合的扭矩傳遞裝置由圖lb中的每個相應的行中的"X"代表。 例如，為了建立倒檔齒輪比，使制動器80和離合器85接合。制動器80使節(jié)點34A與變速器外殼60接合。離合器85使節(jié)點42A與節(jié)點 52A相接合。類似地，按照圖lb通過離合器接合的不同組合可獲得 八個前進速度比。
動力系10可與混合動力車輛共享構件，并且這種組合可在"電
量損耗模式"下操作。對于本發(fā)明的目的，"電量損耗模式"是一種 主要由電動機/發(fā)電機為車輛提供動力，使得當車輛到達其目的地時， 蓄電池被耗盡或幾乎耗盡的模式。換句話說，在電量損耗模式期間， 發(fā)動才幾12只是在必須確保蓄電池在到達目的地之前沒有被耗盡的程 度下進行操作。傳統的混合動力車輛以"電量維持模式，，進行操作， 其中如果蓄電池電量水平下降到預定的水平以下(例如，25%)時，發(fā) 動機自動地運行，以對蓄電池充電。因此，通過在電量損耗模式下操 作，混合動力車輛可保留某些或所有將被消耗燃料，以保持25%的傳 統混合動力車輛中的蓄電池電量水平。應該懂得如果蓄電池可在到達 目的地之后，通過將其插入到某一能源中進行再充電，那么混合動力 車輛的動力系優(yōu)選只在電量損耗模式下進行操作。
雖然已經詳細介紹了用于實現本發(fā)明的最佳模式，但是與本發(fā)明 相關領域的技術人員應該懂得在所附權利要求的范圍內，可制作各種 備選設計和實施例來實施本發(fā)明。
權利要求
1.一種多速變速器，包括輸入部件；輸出部件；第一行星齒輪組、第二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四行星齒輪組，其各具有第一部件、第二部件和第三部件；所述第一行星齒輪組的所述第一部件持續(xù)地與固定部件相連接；第一互連部件，其持續(xù)地將所述第一行星齒輪組的所述第二部件與所述第二行星齒輪組的所述第一部件連接；第二互連部件，其持續(xù)地將所述第一行星齒輪組的所述第三部件與所述第三行星齒輪組的所述第三部件連接；第三互連部件，其持續(xù)地將所述第二行星齒輪組的所述第二部件與所述第三行星齒輪組的所述第二部件連接，并與所述第四行星齒輪組的所述第三部件連接；和五個扭矩傳遞裝置，其用于選擇性地將所述行星齒輪組的所述部件與所述固定部件，或與所述行星齒輪組的其它部件互連，所述五個扭矩傳遞裝置以兩個組合的方式進行接合，以便在所述輸入部件和所述輸出部件之間建立至少八個前進速度比和至少一個倒檔速度比。
2. 根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述五個扭矩 傳遞裝置的其中第一個扭矩傳遞裝置可操作用于選擇性地將所述第 二行星齒輪組的所述第三部件與所述固定部件連接。
3. 根據權利要求2所述的變速器，其特征在于，所述五個扭矩 傳遞裝置的其中第二個扭矩傳遞裝置可操作用于選擇性地將所述第 一行星齒輪組的所述第二部件與所述第四行星齒輪組的所述第二部 件連接。
4. 根據權利要求3所述的變速器，其特征在于，所述五個扭矩 傳遞裝置的其中第三個扭矩傳遞裝置可操作用于選擇性地將所述第二行星齒輪組的所述第三部件與所述第三行星齒輪組的所述第一部 件連接。
5. 根據權利要求4所述的變速器，其特征在于，所述五個扭矩 傳遞裝置的其中第四個扭矩傳遞裝置可操作用于選擇性地將所述第 三行星齒輪組的所述第一部件與所述第四行星齒輪組的所述第一部 件連接。
6. 根據權利要求5所述的變速器，其特征在于，所述五個扭矩 傳遞裝置的其中第五個扭矩傳遞裝置可操作用于選擇性地將所述第 三行星齒輪組的所述第一部件與所述第四行星齒輪組的所述第二部 件連接。
7. 根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述第一扭矩 傳遞裝置包括制動器，并且所迷第二扭矩傳遞裝置、第三扭矩傳遞裝 置、第四扭矩傳遞裝置和第五扭矩傳遞裝置包括離合器。
8. 根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述第一行星 齒輪組、第二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四行星齒輪組的所述 第一部件、第二部件和第三部件分別包括恒星齒輪部件、行星托架組 件和環(huán)形齒輪部件。
9. 根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述輸入部件 持續(xù)地與所述第四行星齒輪組的所述第一部件相連接，并且所述輸出 部件持續(xù)地與所述第四行星齒輪組的所述第二部件相連接。
10. 根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述第一行星 齒輪組的所述第二部件是雙小齒輪托架。
11. 一種多速變速器，包括 輸入部件；輸出部件；第一行星齒輪組、第二行星齒輪組、第三行星齒4侖組和第四行星 齒輪組，其各具有第一部件、第二部件和第三部件；所述輸入部件持續(xù)地與所述第四行星齒輪組的所述第一部件相連接，并且所述輸出部件持續(xù)地與所述第四行星齒輪組的所述第二部件相連接；所述第一行星齒輪組的所述第一部件持續(xù)地與固定部件相連接；第一互連部件，其持續(xù)地將所述第一行星齒輪組的所述第二部件 與所述第二行星齒輪組的所述第一部件連接；第二互連部件，其持續(xù)地將所述第一行星齒輪組的所述第三部件 與所述第三行星齒輪組的所述第三部件連接；第三互連部件，其持續(xù)地將所述第二行星齒輪組的所述第二部件 與所述第三行星齒輪組的所述第二部件連接，并與所述第四行星齒輪 組的所述第三部件連接；第一扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第二行星齒輪組的所述第 三部件與所述固定部件連接；第二扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第一行星齒輪組的所述第二部件與所述第四行星齒輪組的所述第二部件連接；第三扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第二行星齒輪組的所述第 三部件與所述第三行星齒輪組的所述第 一部件連接；第四扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第三行星齒輪組的所述第一部件與所述第四行星齒輪組的所述第 一部件連接；第五扭矩傳遞裝置，其選棒性地將所述第三行星齒輪組的所述第 一部件與所述第四行星齒輪組的所述第二部件連接；且所述五個扭矩傳遞裝置以兩個組合的方式進行接合，以便在所述 輸入部件和所述輸出部件之間建立至少八個前進速度比和至少一個 倒檔速度比。
12. 根據權利要求11所迷的變速器，其特征在于，所述第一行 星齒輪組、第二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四行星齒輪組的所 述第一部件、第二部件和第三部件分別包括恒星齒輪部件、行星托架 組件和環(huán)形齒輪部件。
13. —種多速變速器，包括輸入部件； 輸出部件；第一行星齒輪組、第二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四行星 齒輪組，其各具有恒星齒輪部件、行星托架組件和環(huán)形齒輪部件；所述輸入部件持續(xù)地與所述第四行星齒輪組的所述恒星齒輪部 件互連，并且所述輸出部件持續(xù)地與所述第四行星齒輪組的所述行星 托架組件互連；所述第一行星齒輪組的所述恒星齒輪部件持續(xù)地與固定部件相 連接；第一互連部件，其持續(xù)地將所述第一行星齒輪組的所述行星托架 組件與所述第二行星齒輪組的所述恒星齒輪部件連接；第二互連部件，其持續(xù)地將所述第一行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪 部件與所述第三行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪部件連接；第三互連部件，其持續(xù)地將所述第二行星齒輪組的所述行星托架 組件與所述第三行星齒輪組的所述行星托架組件連接，并與所述第四 行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪部件連接；第一扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第二行星齒輪組的所述環(huán) 形齒輪部件與所述固定部件連接；第二扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第一行星齒輪組的所述行 星托架組件與所述第四行星齒輪組的所述行星托架組件連接；第三扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第二行星齒輪組的所述環(huán) 形齒輪部件與所述第三行星齒4侖組的所述恒星齒輪部件連接；第四扭矩傳遞裝置，其選#4生地將所述第三行星齒輪組的所述恒 星齒輪部件與所述第四行星齒4侖組的所述恒星齒輪部件連接；第五扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第三行星齒輪組的所述恒 星齒輪部件與所述第四行星齒輪組的所述行星托架組件連接；且所述五個扭矩傳遞裝置以兩個組合的方式進行接合，以便在所述 輸入部件和所述輸出部件之間建立八個前進速度比和 一個倒檔速度 比。
全文摘要
本發(fā)明提供的八速變速器具有多個部件，其可用于動力系，以提供八個前進速度比和一個倒檔速度比。這種變速器包括四個行星齒輪組、五個扭矩傳遞裝置、一個接地部件和三個固定的互連部件。該動力系包括發(fā)動機和持續(xù)地連接在其中一個行星齒輪部件上的扭矩變換器，以及持續(xù)地與另一行星齒輪部件相連接的輸出部件。這五個扭矩傳遞裝置提供了在各種齒輪部件之間，以及與變速器外殼的相互連接，并以兩個組合的方式進行操作，以建立八個前進速度比和一個倒檔速度比。
文檔編號F16H3/62GK101344150SQ20081013161
公開日2009年1月14日 申請日期2008年7月9日 優(yōu)先權日2007年7月11日
發(fā)明者A·W·菲利普斯, C·E·凱里, G·哈基爾, J·M·哈特, S·H·維特科普 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司