專(zhuān)利名稱(chēng)：八級(jí)變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有三個(gè)行星齒輪組的動(dòng)力變速器，該三個(gè)行星 齒輪組由六個(gè)扭矩傳遞裝置所控制，以提供八種前進(jìn)速度比和一種倒 檔速度比。
背景技術(shù)：
客車(chē)包括由發(fā)動(dòng)機(jī)、多級(jí)變速器和差動(dòng)裝置或主減速器組成的動(dòng) 力系。多級(jí)變速器通過(guò)允許發(fā)動(dòng)機(jī)在其扭矩范圍內(nèi)多次操作而提高車(chē) 輛的整個(gè)操作范圍?？稍谧兯倨髦械玫降那斑M(jìn)速度比的數(shù)量確定了發(fā) 動(dòng)機(jī)扭矩范圍重復(fù)的次數(shù)。早前的自動(dòng)變速器具有兩個(gè)速度范圍。這 嚴(yán)格地限制了車(chē)輛的整個(gè)速度范圍，并因此需要可產(chǎn)生較寬的速度和 扭矩范圍的較大的發(fā)動(dòng)機(jī)。這導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行期間在某個(gè)比燃料消 耗點(diǎn)上操作，而不是在最有效點(diǎn)上操作。因此，手動(dòng)換檔(中間軸變速 器)是最常見(jiàn)的。
隨著三級(jí)和四級(jí)自動(dòng)變速器的出現(xiàn)，自動(dòng)換檔(行星齒輪)變速器 提高了汽車(chē)大眾化的普及性。這些變速器改進(jìn)了車(chē)輛的操作性能和燃
料經(jīng)濟(jì)性。速度比的數(shù)量增加將減小在速度比之間的速度比差值(step size),并因此通過(guò)在正常車(chē)輛加速下使操作員基本察覺(jué)不到速度比互 換而改進(jìn)變速器的換檔性能。
六級(jí)變速器具有超過(guò)四級(jí)和五級(jí)變速器的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括改進(jìn)的 車(chē)輛加速和改進(jìn)的燃料經(jīng)濟(jì)性。雖然許多貨車(chē)采用具有六種或更多種 前進(jìn)速度比的動(dòng)力變速器，但是由于這些變速器的尺寸和復(fù)雜性，客 車(chē)仍然制造為具有三級(jí)和四級(jí)自動(dòng)變速器，以及較少的五級(jí)或六級(jí)裝 置。
七級(jí)、八級(jí)和九級(jí)變速器在加速和燃料經(jīng)濟(jì)性方面提供超過(guò)六級(jí) 變速器的進(jìn)一步改進(jìn)。然而，類(lèi)似于上述的六級(jí)變速器，由于復(fù)雜性、 尺寸和成本而排除七級(jí)、八級(jí)和九級(jí)變速器的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的變速器，其具有三個(gè)受控制的行 星齒輪組，以提供八種前進(jìn)速度比和 一種倒檔速度比。
本發(fā)明的變速器系列具有三個(gè)行星齒輪組，其各包括第一、第二 和第三部件，這些部件可包括任何順序的太陽(yáng)齒輪、環(huán)形齒輪或行星 托架組合部件。
在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求中引用第一、第二和第三齒輪組時(shí)，這些 齒輪組可以以圖中任何順序(即，從左至右，從右至左等等)從"第一" 計(jì)數(shù)到"第三"。另外，對(duì)于各個(gè)齒輪組，各個(gè)齒輪組的第一、第二或 第三部件可以以圖中任何順序(即，從上至下，從下至上等等)從"第一" 計(jì)數(shù)到"第三"。
各個(gè)托架部件可以是單小齒輪托架部件(簡(jiǎn)單)或雙小齒輪托架部 件(復(fù)合)。具有長(zhǎng)的小齒輪的實(shí)施例也是可行的。
第 一互連部件使第 一行星齒輪組的第 一部件與第二行星齒輪組 的第一部件持續(xù)地連接。
第二互連部件使第 一行星齒輪組的第三部件與第二行星齒輪組 的第二部件持續(xù)地連接。
輸入部件與第三行星齒輪組的第三部件持續(xù)地連接。輸出部件與 第二行星齒輪組的第三部件持續(xù)地連接。
第一扭矩傳遞裝置，諸如制動(dòng)器，使第一行星齒輪組的第三部件 與固定部件(變速器殼體/外殼)有選擇地連接。
第二扭矩傳遞裝置，諸如制動(dòng)器，使第三行星齒輪組的第一部件 與固定部件(變速器殼體/外殼)有選擇地連接。
第三扭矩傳遞裝置，諸如離合器，使第一行星齒輪組的第二部件 與第三行星齒輪組的第二部件有選擇地連接。
第四扭矩傳遞裝置，諸如離合器，使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有選擇地連接。
第五扭矩傳遞裝置，諸如離合器，使第一行星齒輪組的第一部件 與第三行星齒輪組的第二部件有選擇地連接。
第六扭矩傳遞裝置，諸如離合器，使第一行星齒輪組的第一部件 與第三行星齒輪組的第 一部件有選擇地連接。
六個(gè)扭矩傳遞裝置可以以三個(gè)的組合而有選擇地接合，以實(shí)現(xiàn)八 種前進(jìn)速度比和一種倒檔速度比。
通過(guò)合適地選擇行星齒輪組的齒數(shù)比可實(shí)現(xiàn)各種速度比和速度
比范圍(ratio spread)。
當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)，通過(guò)用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式的以下詳細(xì)說(shuō) 明，本發(fā)明的上述特征和其它的特征及優(yōu)點(diǎn)將容易地顯而易見(jiàn)。


圖1 a是包括根據(jù)本發(fā)明的行星變速器的動(dòng)力系的示意圖lb是顯示圖la所示的動(dòng)力系的某些操作特性的真值表和圖表；
和
圖lc是以杠桿圖(leverdiagram)形式描繪的圖la的動(dòng)力系的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考附圖，在圖la中示出動(dòng)力系10,其具有傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)和扭 矩變換器12、行星變速器14和傳統(tǒng)的主減速器機(jī)構(gòu)16?？衫酶鞣N 燃料來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)12供應(yīng)能量，以改善特定應(yīng)用的效率和燃料經(jīng)濟(jì)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包括與發(fā)動(dòng)機(jī)12持續(xù)地連接的輸入部件17、行星 齒輪設(shè)置18和與主減速器機(jī)構(gòu)16持續(xù)地連接的輸出部件19。行星齒
輪設(shè)置18包括三個(gè)行星齒輪組20，30和40。
行星齒輪組20包括太陽(yáng)齒輪部件22、環(huán)形齒輪部件24和行星托 架組合部件26。行星托架組合部件26包括多個(gè)小齒輪27、 28，它們 可旋轉(zhuǎn)地安裝在托架部件29上。小齒輪27布置成與太陽(yáng)齒輪部件22 處于嚙合關(guān)系，小齒輪28布置成與環(huán)形齒輪部件24及相應(yīng)的小齒輪 27處于嚙合關(guān)系。
行星齒輪組30包括太陽(yáng)齒輪部件32、環(huán)形齒輪部件34和行星托 架組合部件36。行星托架組合部件36包括多個(gè)小齒輪37,它們可旋 轉(zhuǎn)地安裝在托架部件39上并布置成與環(huán)形齒輪部件34和太陽(yáng)齒輪部 件32處于嚙合關(guān)系。
行星齒輪組40包括太陽(yáng)齒輪部件42、環(huán)形齒輪部件44和行星托 架組合部件46。行星托架組合部件46包括多個(gè)小齒輪47，它們安裝 在托架部件49上并布置成與環(huán)形齒輪部件44和太陽(yáng)齒輪部件42處 于嚙合關(guān)系。
行星齒輪設(shè)備還包括六個(gè)扭矩傳遞裝置50,52,54,55,56和57。扭 矩傳遞裝置50和52是固定式扭矩傳遞裝置，通常稱(chēng)為制動(dòng)器或反作 用離合器。扭矩傳遞裝置54,55,56和57是旋轉(zhuǎn)式扭矩傳遞裝置，通 常稱(chēng)為離合器。
輸入部件17與行星齒輪組40的環(huán)形齒輪部件44持續(xù)地連接。 輸出部件19與行星齒輪組30的環(huán)形齒輪部件34持續(xù)地連接。
第一互連部件70使行星齒輪組20的太陽(yáng)齒輪部件22與行星齒 輪組30的太陽(yáng)齒輪部件32持續(xù)地連接。第二互連部件72使行星齒 輪組20的環(huán)形齒輪部件24與行星齒輪組30的行星托架組合部件36 持續(xù)地連接。
第一扭矩傳遞裝置，諸如制動(dòng)器50，使行星齒輪組20的環(huán)形齒 輪部件24和行星齒輪組30的行星托架組合部件36經(jīng)由互連部件72 與變速器殼體60有選擇地連接。第二扭矩傳遞裝置，諸如制動(dòng)器52， 使行星齒輪組40的太陽(yáng)齒輪部件42與變速器殼體60有選擇地連接。
第三扭矩傳遞裝置，諸如離合器54，使行星齒輪組20的行星托架組 合部件26與行星齒輪組40的行星托架組合部件46有選擇地連接。 第四扭矩傳遞裝置，諸如離合器55，使行星齒輪組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有選擇地連接。第五扭矩 傳遞裝置，諸如離合器56,使行星齒輪組20的太陽(yáng)齒輪部件22與行 星齒輪組40的行星托架組合部件46有選擇地連接。第六扭矩傳遞裝 置，諸如離合器57，使行星齒輪組20的太陽(yáng)齒輪部件22與行星齒輪 組40的太陽(yáng)齒輪部件42有選擇地連接、
如圖lb所示，尤其如其中公開(kāi)的真值表所示，扭矩傳遞裝置以 三個(gè)的組合而有選擇地接合，以提供八種前進(jìn)速度比和一種倒檔速度 比，所有的速度比都具有單過(guò)渡連續(xù)換檔，其中兩個(gè)為超速檔。
如上所述，用于扭矩傳遞裝置的接合表示于圖lb的真值表中。 圖lb的圖表描述上述變速器中獲得的比階(ratio step)。例如，第一前 進(jìn)速度比和第二前進(jìn)速度比之間的比階是1.38，而倒檔速度比和第一 前進(jìn)比之間的比階是-0.45。
參考圖lc,圖la中描繪的動(dòng)力系IO的實(shí)施例以杠桿圖形式示出。
動(dòng)力系10包括輸入部件17，輸出部件19，第一行星齒輪組20A， 第二行星齒輪組30A和第三行星齒輪組40A。第一行星齒輪組20A具 有三個(gè)節(jié)點(diǎn)第一節(jié)點(diǎn)22A，第二節(jié)點(diǎn)26A和第三節(jié)點(diǎn)24A;第二行 星齒輪組30A具有三個(gè)節(jié)點(diǎn)第一節(jié)點(diǎn)32A,第二節(jié)點(diǎn)36A和第三節(jié) 點(diǎn)34A;第三行星齒輪組40A具有三個(gè)節(jié)點(diǎn)第一節(jié)點(diǎn)42A，第二節(jié) 點(diǎn)46A和第三節(jié)點(diǎn)44A。
輸入部件17與節(jié)點(diǎn)44A持續(xù)地連接。輸出部件19與節(jié)點(diǎn)34A持 續(xù)地連接。
節(jié)點(diǎn)22A與節(jié)點(diǎn)32A經(jīng)由互連部件70持續(xù)地連接。節(jié)點(diǎn)24A與 節(jié)點(diǎn)36A經(jīng)由互連部件72持續(xù)地連接。
第一扭矩傳遞裝置，諸如制動(dòng)器50，使節(jié)點(diǎn)24A與變速器殼體 60接合。第二扭矩傳遞裝置，諸如制動(dòng)器52,使節(jié)點(diǎn)42A與變速器
殼體60接合。第三扭矩傳遞裝置，諸如離合器54，使節(jié)點(diǎn)26A與節(jié) 點(diǎn)46A接合。第四扭矩傳遞裝置，諸如離合器55，使節(jié)點(diǎn)24A和節(jié) 點(diǎn)36A經(jīng)由互連部件72與節(jié)點(diǎn)44A接合。第五扭矩傳遞裝置，諸如 離合器56,使節(jié)點(diǎn)32A和節(jié)點(diǎn)22A經(jīng)由互連部件70與節(jié)點(diǎn)46A接合。 第六扭矩傳遞裝置，諸如離合器57，使節(jié)點(diǎn)32A和節(jié)點(diǎn)22A經(jīng)由互 連部件70與節(jié)點(diǎn)42A接合。
三個(gè)扭矩傳遞裝置對(duì)于各種齒輪狀態(tài)進(jìn)行接合以建立速度比。接 合的扭矩傳遞裝置在圖lb的各個(gè)相應(yīng)行中用"X"表示。例如，制動(dòng)器 50和離合器56及57接合以建立倒車(chē)檔。制動(dòng)器50使節(jié)點(diǎn)24A與變 速器殼體60接合。離合器56使節(jié)點(diǎn)22A及32A與節(jié)點(diǎn)46A接合。 離合器57使節(jié)點(diǎn)22A及32A與節(jié)點(diǎn)42A接合。同樣地，通過(guò)按照?qǐng)D lb的離合器接合的不同組合來(lái)實(shí)現(xiàn)八種前進(jìn)速度比。
動(dòng)力系IO可與混合動(dòng)力車(chē)輛共享構(gòu)件，并且這種組合可以以"電 量消耗模式"操作。對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)，"電量消耗模式"是一種主要由電 動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)為車(chē)輛提供動(dòng)力，使得當(dāng)車(chē)輛到達(dá)其目的地時(shí)電池被耗盡 或幾乎耗盡的模式。換句話(huà)說(shuō)，在電量消耗模式期間，發(fā)動(dòng)機(jī)12僅 在必須確保電池在到達(dá)目的地之前沒(méi)有被耗盡的程度下進(jìn)行操作。傳 統(tǒng)的混合動(dòng)力車(chē)輛以"電量保持模式"操作，其中如果電池電量水平下 降到預(yù)定水平(例如25%)以下時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)地運(yùn)行，以對(duì)電池充電。 因此，通過(guò)以電量消耗模式操作，混合動(dòng)力車(chē)輛可節(jié)約在傳統(tǒng)混合動(dòng) 力車(chē)輛中將用于維持25%電池電量水平的某些或所有燃料。應(yīng)當(dāng)理解， 如果電池可在到達(dá)目的地之后通過(guò)將其插入到能量源中進(jìn)行再充電， 則混合動(dòng)力車(chē)輛的動(dòng)力系優(yōu)選地僅以電量消耗模式操作。
雖然已經(jīng)詳細(xì)地描述了用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式，但是本發(fā)明 所涉及的本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是，用于實(shí)踐本發(fā)明的各種可選 設(shè)計(jì)和實(shí)施例在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多級(jí)變速器，其包括輸入部件；輸出部件；第一、第二和第三行星齒輪組，其各具有第一、第二和第三部件；第一互連部件，其使所述第一行星齒輪組的所述第一部件與所述第二行星齒輪組的所述第一部件持續(xù)地連接；第二互連部件，其使所述第一行星齒輪組的所述第三部件與所述第二行星齒輪組的所述第二部件持續(xù)地連接；以及六個(gè)扭矩傳遞裝置，其用于使所述行星齒輪組的所述部件與固定部件或與所述行星齒輪組的其它部件有選擇地互連，所述六個(gè)扭矩傳遞裝置以三個(gè)的組合進(jìn)行接合，以在所述輸入部件和所述輸出部件之間建立至少八種前進(jìn)速度比和至少一種倒檔速度比。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于所述六個(gè);J丑矩 傳遞裝置中的第 一扭矩傳遞裝置可操作，以使所述第一行星齒輪組的 所述第三部件與所述固定部件有選擇地連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的變速器，其特征在于所述六個(gè);J丑矩 傳遞裝置中的第二扭矩傳遞裝置可操作，以使所述第三行星齒輪組的 所述第 一部件與所述固定部件有選擇地連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的變速器，其特征在于所述六個(gè)扭矩 傳遞裝置中的第三扭矩傳遞裝置可操作，以使所述第一行星齒輪組的 所述第二部件與所述第三行星齒輪組的所述第二部件有選擇地連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的變速器，其特征在于所述六個(gè)扭矩 傳遞裝置中的第四扭矩傳遞裝置可操作，以使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有選擇地連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的變速器，其特征在于所述六個(gè)扭矩 傳遞裝置中的第五扭矩傳遞裝置可操作，以使所述第一行星齒輪組的所述第一部件與所述第三行星齒輪組的所述第二部件有選擇地連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的變速器，其特征在于所述六個(gè)扭矩傳遞裝置中的第六扭矩傳遞裝置可操作，以使所述第一行星齒輪組的 所述第一部件與所述第三行星齒輪組的所述第一部件有選擇地連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于所述第一和第 二扭矩傳遞裝置包括制動(dòng)器，所述第三、第四、第五和第六扭矩傳遞 裝置包括離合器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于所述第一、第 二和第三行星齒輪組的所述第一、第二和第三部件分別包括太陽(yáng)齒輪 部件、^f于星托架組合部件和環(huán)形齒輪部件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于所述輸入部件 與所述第三行星齒輪組的所述第三部件持續(xù)地連接；所述輸出部件與 所述第二行星齒輪組的所述第三部件持續(xù)地連接。
11. 一種多級(jí)變速器，其包括 輸入部件；輸出部件；第一、第二和第三行星齒輪組，其各具有第一、第二和第三部件； 所述輸入部件與所述第三行星齒輪組的所述第三部件持續(xù)地互連；所述輸出部件與所述第二行星齒輪組的所述第三部件持續(xù)地互連；第 一互連部件，其使所述第一行星齒輪組的所述第一部件與所述第二行星齒輪組的所述第 一部件持續(xù)地連接；第二互連部件，其使所述第一行星齒輪組的所述第三部件與所述第二行星齒輪組的所述第二部件持續(xù)地連接；第一扭矩傳遞裝置，其使所述第一行星齒輪組的所述第三部件與 固定部件有選擇地連接；第二扭矩傳遞裝置，其使所述第三行星齒輪組的所述第一部件與 所述固定部件有選擇地連接； 第三扭矩傳遞裝置，其使所述第一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有選擇地連接；第四扭矩傳遞裝置，其使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有選擇地連接；第五扭矩傳遞裝置，其使所述第一行星齒輪組的所述第一部件與 所述第三行星齒輪組的所述第二部件有選擇地連接；第六扭矩傳遞裝置，其使所述第一行星齒輪組的所述第一部件與 所述第三行星齒輪組的所述第一部件有選擇地連接；以及所述六個(gè)扭矩傳遞裝置以三個(gè)的組合進(jìn)行接合，以在所述輸入部 件和所述輸出部件之間建立至少八種前進(jìn)速度比和至少一種倒檔速 度比。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的變速器，其特征在于所述第一、 第二和第三行星齒輪組的所述第一、第二和第三部件分別包括太陽(yáng)齒 輪部件、行星托架組合部件和環(huán)形齒輪部件。
13. —種多級(jí)變速器，其包括 輸入部件；輸出部件；第一、第二和第三行星齒輪組，其各具有太陽(yáng)齒輪部件、行星托 架組合部件和環(huán)形齒輪部件；所述輸入部件與所述第三行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪部件持續(xù) 地互連；所述輸出部件與所述第二行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪部件持 續(xù)i也互連；第一互連部件，其使所述第一行星齒輪組的所述太陽(yáng)齒輪部件與所述第二行星齒輪組的所述太陽(yáng)齒輪部件持續(xù)地連接；第二互連部件，其使所述第一行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪部件與所述第二行星齒輪組的所述行星托架組合部件持續(xù)地連接；第一扭矩傳遞裝置，其使所述第一行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪部件與固定部件有選擇地連接； 第二扭矩傳遞裝置，其使所述第三行星齒輪組的所述太陽(yáng)齒輪部件與所述固定部件有選擇地連接；第三扭矩傳遞裝置，其使所述第一行星齒輪組的所述行星托架組 合部件與所述第三行星齒輪組的所述行星托架組合部件有選擇地連接；第四扭矩傳遞裝置，其使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)形齒輪部件有選擇地連接；第五扭矩傳遞裝置，其使所述第一行星齒輪組的所述太陽(yáng)齒輪部件與所述第三行星齒輪組的所述行星托架組合部件有選擇地連接； 第六扭矩傳遞裝置，其使所述第一行星齒輪組的所述太陽(yáng)齒輪部件與所述第三行星齒輪組的所述太陽(yáng)齒輪部件有選擇地連接；所述六個(gè)扭矩傳遞裝置以三個(gè)的組合進(jìn)行接合，以在所述輸入部件和所述輸出部件之間建立八種前進(jìn)速度比和一種倒檔速度比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種八級(jí)變速器，其具有多個(gè)部件，這些部件可用于動(dòng)力系以提供八種前進(jìn)速度比和一種倒檔速度比。該變速器包括三個(gè)行星齒輪組，六個(gè)扭矩傳遞裝置和兩個(gè)固定互連。該動(dòng)力系包括持續(xù)地連接到一個(gè)行星齒輪部件上的發(fā)動(dòng)機(jī)和扭矩變換器以及與另一個(gè)行星齒輪部件持續(xù)地連接的輸出部件。六個(gè)扭矩傳遞裝置在各種齒輪部件和變速器殼體之間提供互連，并且以三個(gè)的組合進(jìn)行操作，以建立八種前進(jìn)速度比和一種倒檔速度比。
文檔編號(hào)F16H3/62GK101349331SQ200810133449
公開(kāi)日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者A·W·菲利普斯, C·E·凱里, J·M·哈特, M·拉哈文, S·H·維特科普 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司