專利名稱：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)^f亍星齒輪組的動(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)：
客車包括由發(fā)動(dòng)機(jī)、多級(jí)變速器以及差速器或者主減速器所組成 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)進(jìn)行多次操作 而增加車輛的整體操作范圍?？稍谧兯倨髦械玫降那斑M(jìn)速度比的數(shù)量
確定發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩范圍重復(fù)的次數(shù)。早期的自動(dòng)變速器具有兩個(gè)速度范 圍。這嚴(yán)格地限制了車輛的整體速度范圍，因此需要可提供較寬的速 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 料耗油點(diǎn)上操作，而不是在最高效的耗油點(diǎn)上操作。因此，手動(dòng)換檔 (中間軸變速器)非常普遍。
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 提高了汽車大眾化的普及性。這些變速器改進(jìn)了車輛的操作性能和燃
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 車輛加速和改進(jìn)的燃料經(jīng)濟(jì)性。雖然許多貨車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，其各具有第一、第二 和第三部件，這些部件可以以任何順序包括太陽(yáng)齒輪、環(huán)形齒輪或者 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
齒輪組可以以圖中的任何順序從"第一"計(jì)數(shù)到"第三"(例如從左 到右，從右到左等)。另外，對(duì)于各個(gè)齒輪組，每個(gè)齒輪組的第一、第 二和第三部件可以以圖中的任^T順序從"第一"計(jì)數(shù)到"第三"(例如 從上到下，從下到上等)。
每個(gè)托架部件可以是單小齒輪托架部件(簡(jiǎn)單)或者雙小齒輪托架 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二部件與第三行星齒輪組 的第二部件持續(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。
第 一行星齒輪組的第 一部件持續(xù)地連接到固定部件(變速器殼體/ 外殼)上。輸出部件與第三行星齒輪組的第三部件持續(xù)地互連。
第一扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器，使第一行星齒輪組的第二部件 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，例如離合器，使第二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。
第三扭矩傳遞裝置，例如離合器，使第二行星齒輪組的第三部件
與第二行星齒輪組的第 一部件有選擇地連接。
第四扭矩傳遞裝置，例如離合器，使第二行星齒輪組的第一部件 與輸入部件有選擇地連接。
第五扭矩傳遞裝置，例如離合器，使第三行星齒輪組的第一部件 與第二行星齒輪組的第三部件有選擇地連接。
第六扭矩傳遞裝置，例如離合器，使第一行星齒輪組的第二部件 與輸入部件有選擇地連接。
該六個(gè)扭矩傳遞裝置可以以三個(gè)的組合而有選擇地接合，以產(chǎn)生 八種前進(jìn)速度比和一種倒檔速度比。
通過(guò)恰當(dāng)?shù)剡x擇行星齒輪組的齒數(shù)比可以實(shí)現(xiàn)多種速度比和速
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； 圖lb是描述圖la所示動(dòng)力系的操作特性的真值表和圖表；以及 圖lc是以杠桿圖(leverdiagram)形式描繪的圖la所示動(dòng)力系的示 意圖。
具體實(shí)施例方式
參考附圖，在圖la中示出了動(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以及傳統(tǒng)的主減速器機(jī)構(gòu)16。發(fā)動(dòng)機(jī) 12可以采用各種燃料來(lái)供給能量，以改善在特定應(yīng)用場(chǎng)合中的效率和 燃油經(jīng)濟(jì)性。這些燃料可包括，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)備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)備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,它們可旋
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
處于嚙合關(guān)系。
行星齒輪組40包括太陽(yáng)齒4侖部件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,它們可旋 轉(zhuǎn)地安裝在托架部件49上并且與環(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)4丑矩傳遞裝置50,52,54,55,56和57。扭 矩傳遞裝置50是固定式扭矩傳遞裝置，通常稱為制動(dòng)器或者反作用 離合器。扭矩傳遞裝置52,54,55,56和57是旋轉(zhuǎn)式扭矩傳遞裝置，通 常稱為離合器。
輸出部件19與行星齒輪組40的環(huán)形齒輪部件44持續(xù)地連接。 太陽(yáng)齒輪部件22與變速器殼體60持續(xù)地連接。
第一互連部件70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^l矣。
第一扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器50，使行星齒輪組20的行星托 架組合部件26和行星齒輪組40的行星托架組合部件46經(jīng)由互連部 件70與變速器殼體60有選擇地連接。第二扭矩傳遞裝置，例如離合 器52，使行星齒輪組30的環(huán)形齒輪部件34與行星齒輪組40的環(huán)形 齒輪部件44有選擇地連接。第三扭矩傳遞裝置，例如離合器54，使 行星齒輪組30的環(huán)形齒輪部件34與行星齒輪組30的太陽(yáng)齒輪部件
32有選擇地連接。第四扭矩傳遞裝置，例如離合器55，使行星齒輪 組30的太陽(yáng)齒輪部件32與輸入部件17有選擇地連接。第五扭矩傳 遞裝置，例如離合器56，使行星齒輪組40的太陽(yáng)齒輪部件42與行星 齒輪組30的環(huán)形齒輪部件34有選擇地連接。第六扭矩傳遞裝置，例 如離合器57，使行星齒輪組20的行星托架組合部件26與輸入部件 17有選擇地連接。
如圖lb所示，特別是其中所公開(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)渡換檔，其中兩個(gè)為超速檔。
如前文所述，扭矩傳遞裝置的接合方案示于圖lb的真值表中。 圖lb的圖表描述了在上述變速器中獲得的比階(ratiostep)。例如，第 一前進(jìn)速度比與第二前進(jìn)速度比之間的比階是1.68,而倒檔速度比與 第 一前進(jìn)比之間的比階是-0.58。
參考圖lc，圖la所描繪的動(dòng)力系IO的實(shí)施例以杠桿圖模式示出。 杠桿圖是諸如自動(dòng)變速器的機(jī)械裝置的構(gòu)件的示意圖。每個(gè)單獨(dú)的杠 桿表示一個(gè)行星齒輪組，其中，行星齒輪的三個(gè)基本的機(jī)械構(gòu)件各由 節(jié)點(diǎn)表示。因此，單個(gè)杠桿包括三個(gè)節(jié)點(diǎn) 一個(gè)用于太陽(yáng)齒輪， 一個(gè) 用于行星齒輪托架，和一個(gè)用于環(huán)形齒輪。各個(gè)杠桿的節(jié)點(diǎn)之間的相 對(duì)長(zhǎng)度可用于表示各個(gè)相應(yīng)齒輪組的環(huán)形-太陽(yáng)比。這些杠桿比又用于 改變變速器的齒輪比，以便實(shí)現(xiàn)合適的比率和比率遞變(ratio progression),各種行星齒輪組的節(jié)點(diǎn)之間的機(jī)械聯(lián)接或互連以細(xì)水平 線表示，并且諸如離合器和制動(dòng)器的扭矩傳遞裝置表示為交錯(cuò)的指狀 物。如果該裝置為制動(dòng)器，則將一組指狀物接地(grounded)。在Benford， Howard和Leising， Maurice的1981年的SAE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(jìn)一步說(shuō)明，該論文因此通過(guò)引用而完全結(jié)合于本 發(fā)明中。
動(dòng)力系10包括與發(fā)動(dòng)機(jī)12持續(xù)地連接的輸入部件17;與主減速
器機(jī)構(gòu)16持續(xù)地連接的輸出部件19;第一行星齒輪組20A，其具有 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，其具有三個(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，其具有三個(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;
輸出部件19與節(jié)點(diǎn)44A持續(xù)地連接。節(jié)點(diǎn)22A與變速器殼體60 持續(xù)地連接。
節(jié)點(diǎn)26A經(jīng)由互連部件70與節(jié)點(diǎn)46A持續(xù)地連接。節(jié)點(diǎn)24A經(jīng) 由互連部件72與節(jié)點(diǎn)36A持續(xù)地連接。
第一扭矩傳遞裝置，例如制動(dòng)器50，使節(jié)點(diǎn)26A和節(jié)點(diǎn)46A經(jīng) 由互連部件70與變速器殼體60接合。第二扭矩傳遞裝置，例如離合 器52，使節(jié)點(diǎn)34A與節(jié)點(diǎn)44A接合。第三扭矩傳遞裝置，例如離合 器54，使節(jié)點(diǎn)34A與節(jié)點(diǎn)32A接合。第四扭矩傳遞裝置，例如離合 器55，使節(jié)點(diǎn)32A與輸入部件17接合。第五扭矩傳遞裝置，例如離 合器56，使節(jié)點(diǎn)42A與節(jié)點(diǎn)34A接合。第六扭矩傳遞裝置，例如離 合器57， -使節(jié)點(diǎn)26A和節(jié)點(diǎn)46A經(jīng)由互連部件70與輸入部件17接 合。
為了建立速度比，三個(gè)扭矩傳遞裝置針對(duì)每種齒輪狀態(tài)進(jìn)行接 合。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， 為了獲得倒車檔，制動(dòng)器50和離合器52及55接合。制動(dòng)器50使節(jié) 點(diǎn)26A與變速器殼體60接合。離合器52使節(jié)點(diǎn)34A與節(jié)點(diǎn)44A接 合。離合器55使節(jié)點(diǎn)32A與輸入部件17接合。同樣，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)為車輛提供動(dòng)力，使得當(dāng)車輛到達(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)4幾自動(dòng)地運(yùn)行，以對(duì)電池充電。 因此，通過(guò)以電量消耗4莫式操作，混合動(dòng)力車輛可節(jié)約在傳統(tǒng)混合動(dòng) 力車輛中將用于維持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)域沖支術(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二部件與所述第三行星齒輪組的所述第二部件持續(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；所述第一行星齒輪組的所述第一部件與固定部件持續(xù)地連接；以及，六個(gè)扭矩傳遞裝置，其使所述行星齒輪組的所述部件與所述輸入部件、所述固定部件或者所述行星齒輪組的其他部件有選擇地互連，所述六個(gè)扭矩傳遞裝置以三個(gè)的組合進(jìn)行接合，以在所述輸入部件與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)扭矩 傳遞裝置中的第一扭矩傳遞裝置可搡作，以使所述第一行星齒輪組的 所述第二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)扭矩 傳遞裝置中的第二扭矩傳遞裝置可操作，以使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三部件有選^^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"^喿作，以使所述第二行星齒輪組的 所述第三部件與所述第二行星齒輪組的所述第一部件有選擇地連接。
5. 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，以使所述第三行星齒輪組的 所述第一部件與所述第二行星齒輪組的所述第三部件有選"t爭(zhēng)地連接。
6. 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 變速器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 述第二部件與所述輸入部件有選擇地連接。
7. 根據(jù)權(quán)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(dòng)器，所述第二、第三、第四、第五和第六扭矩傳遞 裝置包括離合器。
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、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。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于，所述輸出部件 與所述第三行星齒輪組的所述第三部件持續(xù)地連接。
10. 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4&組，其各具有第一、第二和第三部件； 所述輸出部件與所述第三4亍星齒輪組的所述第三部件持續(xù)地連接；第一互連部件，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；所述第一行星齒輪組的所迷第一部件與固定部件持續(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二部件與 所述固定部件有選擇地連接；第二扭矩傳遞裝置，其使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三部件有選擇地連接；第三扭矩傳遞裝置，其使所述第二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一部件有選擇地連接；第四扭矩傳遞裝置，其使所述第二行星齒輪組的所述第一部件與 所述輸入部件有選擇地連接；第五扭矩傳遞裝置，其使所述第三行星齒輪組的所述第一部件與 所述第二行星齒輪組的所述第三部件有選擇地連接；第六扭矩傳遞裝置，其使所述第一行星齒輪組的所述第二部件與 所述輸入部件有選擇地連接；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 件與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。
11. 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。
12. —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；所述輸出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；所述第一行星齒輪組的所述太陽(yáng)齒輪部件與固定部件持續(xù)地連接；第一互連部件，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行星托架組合部件與所述固定部件有選擇地連接；第二扭矩傳遞裝置，其使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輪組的所述環(huán)形齒輪部件有選擇地連接；第三扭矩傳遞裝置，其使所述第二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太陽(yáng)齒輪部件有選擇地連接；第四扭矩傳遞裝置，其使所述第二行星齒輪組的所述太陽(yáng)齒輪部 件與所述輸入部件有選擇地連接；第五扭矩傳遞裝置，其使所述第三行星齒輪組的所述太陽(yáng)齒輪部 件與所述第二行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪部件有選擇地連接；第六扭矩傳遞裝置，其使所述第一行星齒輪組的所述行星托架組 合部件與所述輸入部件有選擇地連接；所述六個(gè)扭矩傳遞裝置以三個(gè)的組合進(jìn)行接合，以在所述輸入部件與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，兩個(gè)固定互連機(jī)構(gòu)和接地部件。該動(dòng)力系包括有選擇地連接到一個(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、輸入部件以及變速器殼體之間提供互連，并以三個(gè)的組合進(jìn)行接合，從而建立八種前進(jìn)速度比和一種倒檔速度比。
文檔編號(hào)F16H3/62GK101349333SQ20081013345
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19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:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司