專利名稱：八級變速器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有三個行星齒輪組的動力變速器，這些
行星齒輪組由六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、多級變速器和差速減速器或主減速器 (final drive)組成的動力系。多級變速器通過允許發(fā)動機在其扭矩范圍 內多次運行而提高車輛的總體運行范圍。變速器中可得到的前進速度 比的數量決定了發(fā)動機扭矩范圍被重復的次數。早前的自動變速器具 有兩個速度范圍。這嚴重地限制了車輛的總體速度范圍，并因此需要 可產生較寬的速度和扭矩范圍的相對大型的發(fā)動機。這導致發(fā)動機在 巡航期間運行在并非最有效點的特定的燃料消耗點上。因此，手動換 檔(副軸變速器)是最通用的。隨著三級自動變速器和四級自動變速器的出現，自動換擋 (行星齒輪)變速器隨著汽車的大眾化而提高了普及性。這些變速器改 進了車輛的運行性能和燃料經濟性。增加的速度比數量降低了在速度 比之間的比階大小(step size)，并因此通過在正常的車輛加速下使操作 者基本難以覺察到速度比替換而改進變速器的換檔質量。六級變速器提供了若干超越四級和五級變速器的優(yōu)點，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，客車仍被制造成帶有三級和四級自動變速器，而相對較少具有 五級或六級裝置。七級、八級和九級變速器在加速度和燃料經濟性方面提供
了超越六級變速器的進一步改進。然而，類似于上面討論的六級變速 器，七級、八級和九級變速器的發(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)明的目的是提供一種改進的變速器，其具有三個受控 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三個行星齒輪組，其中各行星齒 輪組均包括第一部件、第二部件和第三部件，這些部件可以任何順序 包括太陽齒輪、環(huán)形齒輪或行星托架組合部件。其中的一個行星齒輪 組的 一個部件;故分成兩個部分。當在此說明書和權利要求中提到的第 一齒輪組、第二齒輪 組和第三齒輪組時，這些齒輪組可以圖中的任何順序(即，從左至右， 從右至左等)從"第一，，數到"第三"。另外，對于各齒輪組，各齒輪 組的第一部件、第二部件或第三部件可以圖中的任何順序(即，從上至 下，從下至上等)從"第一"數到"第三，，。各托架部件可以或者是單小齒輪的托架部件(單一)，或者是 雙小齒輪的托架部件(復合)。具有長的小齒輪的實施例也是可能的?！獋€行星齒輪組具有包括第一部分和第二部分的分離式第 一部件，這使得能夠在該分離式第一部件的第一部分和第二部分之間 連接到該行星齒輪組的第二部件上。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 行星齒輪組的第三部件相連接。第二互連部件持續(xù)地將第一行星齒輪組的第一部件與第三 行星齒輪組的第 一部件相連接。第一行星齒輪組的第三部件持續(xù)地連接到固定部件(變速 器殼體/外殼)上。輸入部件持續(xù)地與第二行星齒輪組的分離式第 一部 件的第 一部分相連接。輸出部件持續(xù)地與第三行星齒輪組的第三部件
相連接。第一扭矩傳遞裝置如制動器，有選擇地將第三行星齒輪組 的第二部件與固定部件(變速器殼體/外殼)相連接。第二扭矩傳遞裝置如制動器，有選擇地將第 一行星齒輪組 的第一部件與固定部件(變速器殼體/外殼)相連接。第三扭矩傳遞裝置如離合器，有選擇地將第 一行星齒輪組 的第 一部件與第二行星齒輪組的第二部件相連接。第四扭矩傳遞裝置如離合器，有選擇地將第一行星齒輪組 的第 一部件與第二行星齒輪組的分離式第 一部件的第二部分相連接。第五扭矩傳遞裝置如離合器，有選擇地將第二行星齒輪組 的第二部件與第三行星齒輪組的第三部件相連接。第六扭矩傳遞裝置如離合器，有選擇地將第二行星齒輪組 的分離式第 一部件的第二部分與第三行星齒輪組的第二部件相連接。六個扭矩傳遞裝置可以以兩個的組合而有選一奪地接合，以 建立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(ratio spread)可以通過適當地選 擇行星齒輪組的齒數比來實現。從以下用于實施本發(fā)明的最佳方式的詳細說明，當結合附 圖時，將很容易明了本發(fā)明的上述特征及其它的特征和優(yōu)點。


圖1 a為包括根據本發(fā)明的行星變速器的動力系的示意圖；
圖lb為描繪圖la中所示動力系的一些操作特性的真值表 和圖表；和圖lc為以杠桿圖形式描繪的圖la的動力系的示意圖。
具體實施例方式參看附圖，圖la中示出了動力系10，其具有常規(guī)的發(fā)動機
和扭矩變換器12、行星變速器14和常規(guī)的主減速機構16。發(fā)動機12 可利用各種類型的燃料來供以動力，以改善具體應用中的效率和燃料 經濟性。這樣的燃料例如可包括汽油、柴油、乙醇和二曱醚等。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(arrangement)18和持續(xù)地與主減速機構16相連接的 輸出部件19。行星齒輪裝置18包括三個行星齒輪組20,30和40。行星齒輪組20包括太陽齒輪部件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包括多個小齒輪27,這 些小齒輪27可轉動地安裝在托架部件29上且布置成與太陽齒輪部件 22和環(huán)形齒輪部件24 二者都成嚙合的關系。行星齒輪組30包括第一和第二分離式太陽齒輪部件部分 320,321，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包括多個小齒輪37,這些小齒輪37可轉動地安裝在托架部件 39上且布置成在第一和第二分離式太陽齒輪部件部分320,321與環(huán)形 齒輪部件34之間成嚙合的關系。行星齒輪組40包括太陽齒輪部件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包括多個小齒輪47,這 些小齒輪47安裝在托架部件49上且布置成與環(huán)形齒輪部件44和太 陽齒輪部件42 二者都成嚙合的關系。行星齒輪裝置還包括六個扭矩傳遞裝置50,52,54,55,56和 57。扭矩傳遞裝置50和52為固定型扭矩傳遞裝置，通常稱作制動器 或反作用離合器。扭矩傳遞裝置54，55，56和57為旋轉型扭矩傳遞裝 置，通常稱作離合器。輸入部件17持續(xù)地與行星齒輪組30的分離式太陽齒輪部 件部分320相連接。輸出部件19持續(xù)地與行星齒輪組40的環(huán)形齒輪 部件44相連接。環(huán)形齒輪部件24持續(xù)地與變速器殼體60相連接。第一互連部件70持續(xù)地將行星托架組合部件26與環(huán)形齒 輪部件34相連接。第二互連部件72持續(xù)地將太陽齒輪部件22與太
陽齒輪部件42相連接。第一扭矩傳遞裝置如制動器50，有選擇地將行星托架組合 部件46與變速器殼體60相連接。第二扭矩傳遞裝置如制動器52，有 選擇地將太陽齒輪部件22和太陽齒輪部件42經由互連部件72與變 速器殼體60相連接。第三扭矩傳遞裝置如離合器54，有選擇地將太 陽齒輪部件22與行星托架組合部件36相連接。第四扭矩傳遞裝置如 離合器55，有選擇地將太陽齒輪部件22與分離式太陽齒輪部件部分 321相連接。第五扭矩傳遞裝置如離合器56，有選擇地將行星托架組 合部件36與環(huán)形齒輪部件44相連接。第六扭矩傳遞裝置如離合器57， 有選擇地將太陽齒輪部件321與行星托架組合部件46相連接。如圖lb中所示，且尤其是如其中所公開的真值表所示，扭 矩傳遞裝置以兩個的組合來有選擇地接合，以提供八個前進速度比和 一個倒檔速度比，所有都具有單過渡換檔(single transition shift)且?guī)в?兩個超速檔(overdrive)。如上所述，在圖lb的真值表中示出了關于扭矩傳遞裝置的 接合一覽表。圖lb的圖表描述了在上述變速器中所獲得的比階(ratio step)。例如，第一前進速度比和第二前進速度比之間的階比(step ratio) 為1.61,而倒檔速度比和第一前進速度比之間的階比為-0.60。參看圖lc，以杠桿圖的形式示出了圖la中所描繪的動力系 10的實施例。動力系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,其中，第一行 星齒輪組20A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;第二行星齒輪組30A具有三個節(jié)點第一節(jié)點32A(相當于 圖la的元件320和321)、第二節(jié)點36A和第三節(jié)點34A;第三行星 齒輪組40A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。輸入部件17持續(xù)地與節(jié)點32A相連接。輸出部件19持續(xù)
地與節(jié)點44A相連接。節(jié)點24A持續(xù)地與變速器殼體60相連接。節(jié)點26A經由互連部件70持續(xù)地與節(jié)點34A相連接。節(jié) 點22A經由互連部件72持續(xù)地與節(jié)點42A相連接。第一扭矩傳遞裝置如制動器50，將節(jié)點46A與變速器殼體 60相接合。第二扭矩傳遞裝置如制動器52,經由互連部件72將節(jié)點 22A和節(jié)點42A與變速器殼體60相接合。第三扭矩傳遞裝置如離合 器54,經由互連部件72將節(jié)點22A和節(jié)點42A與節(jié)點36A相接合。 第四扭矩傳遞裝置如離合器55，經由互連部件72將節(jié)點22A和節(jié)點 42A與節(jié)點32A相接合。第五扭矩傳遞裝置如離合器56，將節(jié)點36A 與節(jié)點44A相接合。第六扭矩傳遞裝置如離合器57，將節(jié)點32A與 節(jié)點46A相接合。為了建立速度比，對于各齒輪狀態(tài)有兩個扭矩傳遞裝置接 合。在圖lb的各相應行中，已接合的扭矩傳遞裝置用"X"表示。例 如，為了建立倒車檔(reversegear),接合了制動器50和離合器55。制 動器50將節(jié)點46A與變速器殼體60相接合。離合器55將節(jié)點22A 和節(jié)點42A與節(jié)點32A相接合。同樣地，根據圖lc通過離合器接合 的不同組合實現了八個前進速度比。動力系IO可以與混合動力車輛共用構件，并且這樣的組合 可以在"電量耗盡模式"下運行。對于本發(fā)明的目的，"電量耗盡模 式"是一種模式，其中車輛主要由電動機/發(fā)電機提供動力，使得當車 輛到達其目的地時耗盡或幾乎耗盡了蓄電池。換言之，在電量耗盡模 式中，發(fā)動機12僅運行在為保證在到達目的地之前不耗盡蓄電池所 必需的程度。常規(guī)的混合動力車輛以"電量維持模式"運行，其中， 如果蓄電池充電水平下降到預定水平(例如25%)以下，則發(fā)動機自動 地運轉以對蓄電池再充電。因此，通過以電量耗盡模式運行，混合動 力車輛可以保存燃料中的 一些或全部，否則在常規(guī)的混合動力車輛中 這些燃料將為了維持25%的蓄電池電量水平而被消耗。應懂得的是， 如果在到達目的地之后通過將蓄電池插入某一能源中而可以對其再 充電，則混合動力車輛動力系優(yōu)選地僅以電量耗盡模式運行。盡管已詳細描述了用于實施本發(fā)明的最佳方式，但本發(fā)明 所涉及的本領域技術人員將會認識到落入所附權利要求范圍內的用 于實施本發(fā)明的各種備選設計和實施例。
權利要求
1.一種多級變速器，包括:輸入部件；輸出部件；各具有第一部件、第二部件和第三部件的第一行星齒輪組、第二行星齒輪組和第三行星齒輪組，且其中，所述行星齒輪組中的一個行星齒輪組的所述第一部件被分成第一部分和第二部分；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三部件相連接；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一部件與所述第三行星齒輪組的所述第一部件相連接；所述第一行星齒輪組的所述第三部件持續(xù)地與固定部件相連接；和用于有選擇地將所述行星齒輪組的所述部件與所述固定部件或者與所述行星齒輪組的其它部件相互連接的六個扭矩傳遞裝置，所述六個扭矩傳遞裝置以兩個的組合接合，以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，所述六個扭矩 傳遞裝置中的第一扭矩傳遞裝置是可操作的，用于有選擇地將所述第 三行星齒輪組的所述第二部件與所述固定部件相連接。
3. 根據權利要求2所述的變速器，其特征在于，所述六個扭矩 傳遞裝置中的第二扭矩傳遞裝置是可操作的，用于有選擇地將所述第 一行星齒輪組的所述第 一部件與所述固定部件相連接。
4. 根據權利要求3所述的變速器，其特征在于，所述六個扭矩 傳遞裝置中的第三扭矩傳遞裝置是可操作的，用于有選擇地將所述第 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二部 件相連接。
5. 根據權利要求4所述的變速器，其特征在于，所述六個扭矩 傳遞裝置中的第四扭矩傳遞裝置是可操作的，用于有選擇地將所述第 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 件的所述第二部分相連接。
6. 根據權利要求5所述的變速器，其特征在于，所述六個扭矩 傳遞裝置中的第五扭矩傳遞裝置是可操作的，用于有選擇地將所述第 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三部 件相連接。
7. 根據權利要求6所述的變速器，其特征在于，所述六個扭矩 傳遞裝置中的第六扭矩傳遞裝置是可操作的，用于有選擇地將所述第 二行星齒輪組的所述第一部件的所述第二部分與所述第三行星齒輪 組的所述第二部件相連接。
8. 根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述第一扭矩 傳遞裝置和所述第二扭矩傳遞裝置包括制動器，并且所述第三扭矩傳 遞裝置、所述第四扭矩傳遞裝置、所述第五扭矩傳遞裝置和所述第六 扭矩傳遞裝置包括離合器。
9. 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、所述第二行星齒輪組和所述第三行星齒輪組的所述第一部 件、所述第二部件和所述第三部件分別地包括太陽齒輪部件、行星托 架組合部件和環(huán)形齒輪部件。
10. 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)地與所述第二行星齒輪組的所述第一部件的所述第一部分相連 接；而所述輸出部件持續(xù)地與所述第三行星齒輪組的所述第三部件相 連接。
11，根據權利要求1所述的變速器，其特征在于，到所述扭矩傳 遞裝置中的一個扭矩傳遞裝置上的連接在所述分離式第 一部件的所 述第 一部分和第二部分之間延伸。
12. —種多級變速器，包括 輸入部件； 輸出部件；各具有第一部件、第二部件和第三部件的第一行星齒輪組、第二 行星齒輪組和第三行星齒輪組，且其中，所述行星齒輪組中的一個行 星齒輪組的所述第一部件被分成第一部分和第二部分，從而允許將所 述行星齒輪組中的所述一個行星齒輪組的所述第二部件在所述第一 部分和所述第二部分之間有選擇地連接到所述一個行星齒輪組的其 它部件上；所述輸入部件持續(xù)地與所述第二行星齒輪組的所述第一部件的 所述第一部分相連接；所述輸出部件持續(xù)地與所述第三行星齒輪組的所述第三部件相 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三部件相連接；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一部件 與所述第三行星齒輪組的所述第一部件相連接；所述第一行星齒輪組的所述第三部件持續(xù)地與固定部件相連接；第一扭矩傳遞裝置，其有選擇地將所述第三行星齒輪組的所述第 二部件與所述固定部件相連接；第二扭矩傳遞裝置，其有選擇地將所述第一行星齒輪組的所述第一部件與所述固定部件相連接；第三扭矩傳遞裝置，其有選擇地將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二部件相連接；第四扭矩傳遞裝置，其有選擇地將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的所述第二部分相連 接；第五扭矩傳遞裝置，其有選擇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三部件相連接； 第六扭矩傳遞裝置，其有選擇地將所述第二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相連接；和所述六個扭矩傳遞裝置以兩個的組合接合，以在所述輸入部件和 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。
13. 根據權利要求12所述的變速器，其特征在于，所述第一行 星齒輪組、所述第二行星齒輪組和所述第三行星齒輪組的所述第一部 件、所述第二部件和所述第三部件分別包括太陽齒輪部件、行星托架 組合部件和環(huán)形齒輪部件。
14. 一種多級變速器，包括 輸入部件；輸出部件；各具有太陽齒輪部件、行星托架組合部件和環(huán)形齒輪部件的第一 行星齒輪組、第二行星齒輪組和第三行星齒輪組，且其中，所述第二 行星齒輪組的所述太陽齒輪部件被分成第一部分和第二部分，從而允 許將所述第二行星齒輪組的所述行星托架組合部件在所述第一部分 和所述第二部分之間有選擇地連接到所述行星齒輪組的其它部件上；所述輸入部件持續(xù)地與所述第二行星齒輪組的所述太陽齒輪部 件的所述第一部分相互連接；所述輸出部件持續(xù)地與所述第三行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪部 件相互連接；所述第一行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪部件持續(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 組合部件與所述第二行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪部件相連接；第二互連部件，其持續(xù)地將所述第一行星齒輪組的所述太陽齒輪 部件與所述第三行星齒輪組的所述太陽齒輪部件相連接；第一扭矩傳遞裝置，其有選擇地將所述第三行星齒輪組的所述行 星托架組合部件與所述固定部件相連接； 第二扭矩傳遞裝置，其有選擇地將所述第一行星齒輪組的所述太陽齒輪部件與所述固定部件相連接；第三扭矩傳遞裝置，其有選擇地將所述第一行星齒輪組的所述太 陽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相連接；第四扭矩傳遞裝置，其有選擇地將所述第一行星齒輪組的所述太 陽齒輪部件與所述第二行星齒輪組的所述太陽齒輪部件的所述第二 部分相連接；第五扭矩傳遞裝置，其有選擇地將所述第二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環(huán)形齒輪部件相連接；第六扭矩傳遞裝置，其有選擇地將所述第二行星齒輪組的所述太 陽齒輪部件的所述第二部分與所述第三行星齒輪組的所述行星托架組合部件相連接；所述六個扭矩傳遞裝置以兩個的組合接合，以在所述輸入部件和 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)明涉及一種八級變速器，該變速器具有可以用來在動力系中提供八個前進速度比和一個倒檔速度比的多個部件。該變速器包括三個行星齒輪組、六個扭矩傳遞裝置、分離式太陽齒輪、兩個固定互連部件以及接地部件。該動力系包括持續(xù)地連接到其中一個行星齒輪部件上的發(fā)動機和扭矩變換器，以及持續(xù)地與其中另一個行星齒輪部件相連接的輸出部件。該六個扭矩傳遞裝置提供在各個齒輪部件以及變速器殼體之間的互連，并以兩個的組合來操作，以建立八個前進速度比和一個倒檔速度比。
文檔編號F16H3/62GK101373016SQ200810213680
公開日2009年2月25日 申請日期2008年8月22日 優(yōu)先權日2007年8月24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 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司