專利名稱：8速混合動力變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處于前輪驅(qū)動混合動力配置的動力變速器，所述動力變速器具有由五 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的三個行星齒輪組、三個外 齒輪組、最終傳動齒輪組和馬達。
背景技術(shù)：
乘用車輛包括動力系，動力系包括發(fā)動機、多速變速器、以及差速器或最終傳動 件。多速變速器借助于允許發(fā)動機多次貫穿其扭矩范圍操作來增加車輛總體操作范圍。在 變速器中可獲得的前進速度比的數(shù)量決定發(fā)動機扭矩范圍重復(fù)的次數(shù)。早期自動變速器具 有兩個速度范圍。這嚴重地限制了車輛的總體速度范圍，從而需要能夠產(chǎn)生寬的速度和扭 矩范圍的相對大的發(fā)動機。這導(dǎo)致發(fā)動機在巡航期間以最有效點之外的特定燃料消耗點操 作。因而，手動換檔(中間軸變速器)是最普遍的。隨著三速和四速自動變速器的出現(xiàn)，自動換檔(行星齒輪)變速器隨著機動車輛 的流行而日益流行。這些變速器改進了車輛的操作性能和燃料經(jīng)濟性。增加數(shù)量的速度比 減小了各個比之間的步長尺寸，從而借助于使得在正常車輛加速下以操作者大致感覺不到 的方式互換所述比而改進變速器的換檔質(zhì)量。六速變速器具有優(yōu)于四速和五速變速器的多個益處，包括改進車輛加速和改進燃 料經(jīng)濟性。雖然許多卡車采用具有六個或更多前進速度比的動力變速器，但是因為這些變 速器的尺寸和復(fù)雜性，乘用車輛仍制造成具有三速和四速自動變速器和相對少的五速或六 速裝置。七速、八速和九速變速器相對于六速變速器提供加速和燃料經(jīng)濟性的進一步改 進。然而，如同上述六速變速器一樣，由于復(fù)雜性、尺寸和成本，妨礙了七速、八速和九速變 速器的發(fā)展。混合動力系統(tǒng)能以多種方式改進車輛燃料經(jīng)濟性。例如，在怠速時、在減速和制動 期間、以及在低速或輕負載操作時段期間，發(fā)動機可關(guān)閉以消除由于發(fā)動機拖拽引起的效 率損失。所捕獲的制動能量(經(jīng)由再生制動)或在發(fā)動機操作的時段期間由用作發(fā)電機的 馬達存儲的能量在這些發(fā)動機關(guān)閉時段期間被利用。在發(fā)動機運行、電動模式操作期間，發(fā) 動機扭矩或功率的瞬時需求由馬達補充，從而允許在不明顯降低車輛性能的情況下減少發(fā) 動機的尺寸。此外，對于給定功率需求，發(fā)動機可在最佳效率點處或附近操作。在制動期 間，馬達/發(fā)電機能夠捕獲車輛動能，所述動能用于使得發(fā)動機關(guān)閉更長的時間、補充發(fā)動 機扭矩或功率以及/或者以較低發(fā)動機速度操作、或補充附件電源。此外，馬達/發(fā)電機在 附件功率生成方面非常有效且來自于蓄電池的電功率用作可用扭矩備用，從而允許以相對 低的變速器數(shù)值速度比操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供處于前輪驅(qū)動配置的改進的混合動力變速器，所述動力變速器具有被控制以提供八個前進速度比和一個倒檔速度比的三個行星齒輪組、三個外齒輪 組和最終傳動齒輪組。本發(fā)明的變速器族具有沿第一軸線和第二軸線設(shè)置的三個行星齒輪組，其中，每 個行星齒輪組包括第一、第二和第三構(gòu)件，所述構(gòu)件可以任何順序包括太陽輪、齒圈、或行 星架組件構(gòu)件。關(guān)于本說明書和權(quán)利要求書中的第一、第二和第三齒輪組，這些組可以在附圖中 以任何順序(即，從左到右，從右到左等)計數(shù)為“第一”至“第三”。此外，每個齒輪組的第 一、第二或第三構(gòu)件可以在附圖中以任何順序(即，從上到下，從下到上等)計數(shù)為每個齒
輪組的“第一”至“第三”。 每個架構(gòu)件能夠是單小齒輪架構(gòu)件(簡單的)或雙小齒輪架構(gòu)件(復(fù)合的)。具 有長的小齒輪的實施例也是可能的。第一、第二和第三外齒輪組設(shè)置成用于在第一軸線和第二軸線之間傳輸扭矩，且 每個外齒輪組各包括互相嚙合的第一和第二外齒輪。最終傳動外齒輪組連接到輸出構(gòu)件， 且包括第一驅(qū)動外齒輪和第二從動外齒輪。第一行星齒輪組的第一構(gòu)件與第一外齒輪組的第一外齒輪連續(xù)地連接。第一行星 齒輪組的第三構(gòu)件與第二外齒輪組的第一外齒輪連續(xù)地連接。第二行星齒輪組的第一構(gòu)件 與第二外齒輪組的第二外齒輪連續(xù)地連接。第三行星齒輪組的第一構(gòu)件與第三外齒輪組的 第二外齒輪連續(xù)地連接。第二行星齒輪組的第二構(gòu)件與第三外齒輪組的第二外齒輪連續(xù)地 連接。第三行星齒輪組的第二構(gòu)件與最終傳動外齒輪組的驅(qū)動外齒輪連續(xù)地連接。輸入構(gòu)件與所述第一行星齒輪組的所述第二構(gòu)件連續(xù)地連接。輸出構(gòu)件與所述最 終傳動外齒輪組的第二外齒輪(從動齒輪)連續(xù)地連接。第一扭矩傳遞裝置(例如制動器)將所述第一行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與固定 構(gòu)件(變速器殼體/外殼)選擇性地連接。第二扭矩傳遞裝置(例如離合器)將所述第三外齒輪組的所述第一外齒輪與所述 第一行星齒輪組的所述第二構(gòu)件和所述輸入構(gòu)件選擇性地連接。第三扭矩傳遞裝置(例如離合器)將所述第二行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述 第三行星齒輪組的所述第二構(gòu)件選擇性地連接。第四扭矩傳遞裝置(例如離合器)將所述第二外齒輪組的所述第一外齒輪與所述 第三外齒輪組的所述第一外齒輪選擇性地連接。第五扭矩傳遞裝置(例如離合器)將所述第一外齒輪組的所述第二外齒輪與所述 第三行星齒輪組的所述第三構(gòu)件選擇性地連接。馬達/發(fā)電機被操作性地連接到所述第二外齒輪組的所述第一外齒輪。所述五個扭矩傳遞裝置能以三個扭矩傳遞裝置的組合的形式選擇性地接合，以產(chǎn) 生八個前進速度比和一個倒檔速度比。通過適當?shù)剡x擇行星齒輪組和外齒輪組的齒數(shù)比能夠?qū)崿F(xiàn)不同的速度比和比跨度。本發(fā)明提供了下述技術(shù)方案。(1) 一種多速混合動力變速器，包括輸入構(gòu)件；
輸出構(gòu)件；第一、第二和第三行星齒輪組，所述第一、第二和第三行星齒輪組各具有第一、第 二和第三構(gòu)件，所述齒輪組沿第一軸線和第二軸線設(shè)置；第一、第二和第三外齒輪組，所述第一、第二和第三外齒輪組設(shè)置成用于在所述第 一軸線和所述第二軸線之間傳輸扭矩，所述第一、第二和第三外齒輪組各包括互連嚙合的 第一外齒輪和第二外齒輪；和馬達/發(fā)電機，所述馬達/發(fā)電機與所述第二外齒輪組的所述第一外齒輪操作性 地連接；以及五個扭矩傳遞裝置，用于將所述行星齒輪組的所述構(gòu)件或所述第一和第二外齒輪 彼此之間、與固定構(gòu)件、與所述輸入構(gòu)件或者與所述行星齒輪組的其它構(gòu)件選擇性地互相 連接，所述五個扭矩傳遞裝置以三個扭矩傳遞裝置的組合的形式接合，以在所述輸入構(gòu)件 和所述輸出構(gòu)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(jù)(1)所述的混合動力變速器，其中，所述五個扭矩傳遞裝置中的第一個能 操作將所述第一行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述固定構(gòu)件選擇性地連接。(3)根據(jù)(2)所述的混合動力變速器，其中，所述五個扭矩傳遞裝置中的第二個能 操作將所述第三外齒輪組的所述第一外齒輪與所述第一行星齒輪組的所述第二構(gòu)件和與 所述輸入構(gòu)件選擇性地連接。

(4)根據(jù)(3)所述的混合動力變速器，其中，所述五個扭矩傳遞裝置中的第三個能 操作將所述第二行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述第三行星齒輪組的所述第二構(gòu)件選擇 性地連接。(5)根據(jù)(4)所述的混合動力變速器，其中，所述五個扭矩傳遞裝置中的第四個能 操作將所述第二外齒輪組的所述第一外齒輪與所述第三外齒輪組的所述第一外齒輪選擇 性地連接。(6)根據(jù)(5)所述的混合動力變速器，其中，所述五個扭矩傳遞裝置中的第五個能 操作將所述第一外齒輪組的所述第二外齒輪與所述第三行星齒輪組的所述第三構(gòu)件選擇 性地連接。(7)根據(jù)(1)所述的混合動力變速器，其中，所述第一行星齒輪組的所述第一構(gòu)件 與所述第一外齒輪組的所述第一外齒輪連續(xù)地連接；所述第一行星齒輪組的所述第三構(gòu)件 與所述第二外齒輪組的所述第一外齒輪連續(xù)地連接；所述第二行星齒輪組的所述第一構(gòu)件 與所述第二外齒輪組的所述第二外齒輪連續(xù)地連接；所述第三行星齒輪組的所述第一構(gòu)件 與所述第三外齒輪組的所述第二外齒輪連續(xù)地連接；所述第二行星齒輪組的所述第二構(gòu)件 與所述第三外齒輪組的所述第二外齒輪連續(xù)地連接；以及所述第三行星齒輪組的所述第二 構(gòu)件與最終傳動外齒輪組的驅(qū)動外齒輪連續(xù)地連接。(8)根據(jù)(1)所述的混合動力變速器，其中，所述輸出構(gòu)件與最終傳動外齒輪組連 接，并且所述最終傳動外齒輪組與所述第三行星齒輪組的所述第二構(gòu)件連接。(9)根據(jù)(1)所述的混合動力變速器，其中，所述第一、第二和第三行星齒輪組的 所述第一、第二和第三構(gòu)件分別包括太陽輪構(gòu)件、行星架組件構(gòu)件和齒圈構(gòu)件。(10)根據(jù)(1)所述的混合動力變速器，其中，所述輸入構(gòu)件與所述第一行星齒輪 組的所述第二構(gòu)件連續(xù)地連接；并且所述輸出構(gòu)件與最終傳動外齒輪組的從動外齒輪連續(xù)地連接。(11)根據(jù)(1)所述的混合動力變速器，其中，所述第一行星齒輪組設(shè)置在所述第 一軸線上，所述第二和第三行星齒輪組設(shè)置在所述第二軸線上。(12) 一種多速混合動力變速器，包括輸入構(gòu)件；

輸出構(gòu)件；第一、第二和第三行星齒輪組，所述第一、第二和第三行星齒輪組各具有第一、第 二和第三構(gòu)件，所述行星齒輪組沿第一軸線和第二軸線設(shè)置；第一、第二和第三外齒輪組，所述第一、第二和第三外齒輪組設(shè)置成用于在所述第 一軸線和所述第二軸線之間傳輸扭矩，所述第一、第二和第三外齒輪組各包括互連嚙合的 第一外齒輪和第二外齒輪；和馬達/發(fā)電機，所述馬達/發(fā)電機與所述第二外齒輪組的所述第一外齒輪操作性 地連接；第一扭矩傳遞裝置，所述第一扭矩傳遞裝置將所述第一行星齒輪組的所述第一構(gòu) 件與固定構(gòu)件選擇性地連接；第二扭矩傳遞裝置，所述第二扭矩傳遞裝置將所述第三外齒輪組的所述第一外齒 輪與所述第一行星齒輪組的所述第二構(gòu)件和所述輸入構(gòu)件選擇性地連接；第三扭矩傳遞裝置，所述第三扭矩傳遞裝置將所述第二行星齒輪組的所述第三構(gòu) 件與所述第三行星齒輪組的所述第二構(gòu)件選擇性地連接；第四扭矩傳遞裝置，所述第四扭矩傳遞裝置將所述第二外齒輪組的所述第一外齒 輪與所述第三外齒輪組的所述第一外齒輪選擇性地連接；第五扭矩傳遞裝置，所述第五扭矩傳遞裝置將所述第一外齒輪組的所述第二外齒 輪與所述第三行星齒輪組的所述第三構(gòu)件選擇性地連接；以及所述五個扭矩傳遞裝置以三個扭矩傳遞裝置的組合的形式接合，以在所述輸入構(gòu) 件和所述輸出構(gòu)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(jù)(12)所述的混合動力變速器，其中，所述第一、第二和第三行星齒輪組 的所述第一、第二和第三構(gòu)件分別包括太陽輪構(gòu)件、行星架組件構(gòu)件和齒圈構(gòu)件。(14)根據(jù)(12)所述的變速器，其中，所述第一行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述 第一外齒輪組的所述第一外齒輪連續(xù)地連接；所述第一行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述 第二外齒輪組的所述第一外齒輪連續(xù)地連接；所述第二行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述 第二外齒輪組的所述第二外齒輪連續(xù)地連接；所述第三行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述 第三外齒輪組的所述第二外齒輪連續(xù)地連接；所述第二行星齒輪組的所述第二構(gòu)件與所述 第三外齒輪組的所述第二外齒輪連續(xù)地連接；并且所述第三行星齒輪組的所述第二構(gòu)件與 最終傳動外齒輪組的驅(qū)動外齒輪連續(xù)地連接。(15)根據(jù)(12)所述的變速器，其中，所述輸入構(gòu)件與所述第一行星齒輪組的所述 第二構(gòu)件連續(xù)地連接；并且所述輸出構(gòu)件與最終傳動外齒輪組的第二外齒輪連續(xù)地連接。(16) 一種多速變速器，包括輸入構(gòu)件；輸出構(gòu)件；
第一、第二和第三行星齒輪組，所述第一、第二和第三行星齒輪組各具有太陽輪構(gòu) 件、行星架組件構(gòu)件和齒圈構(gòu)件，所述行星齒輪組沿第一軸線和第二軸線設(shè)置；第一、第二和第三外齒輪組，所述第一、第二和第三外齒輪組設(shè)置成用于在所述第 一軸線和所述第二軸線之間傳輸扭矩，所述第一、第二和第三外齒輪組各包括互連嚙合的 第一外齒輪和第二外齒輪；和馬達/發(fā)電機，所述馬達/發(fā)電機與所述第二外齒輪組的所述第一外齒輪操作性 地連接；以及第一扭矩傳遞裝置，所述第一扭矩傳遞裝置將所述第一行星齒輪組的所述太陽輪 構(gòu)件與固定構(gòu)件選擇性地連接；第二扭矩傳遞裝置，所述第二扭矩傳遞裝置將所述第三外齒輪組的所述第一外齒 輪與所述第一行星齒輪組的所述行星架組件構(gòu)件和與所述輸入構(gòu)件選擇性地連接；第三扭矩傳遞裝置，所述第三扭矩傳遞裝置將所述第二行星齒輪組的所述齒圈構(gòu) 件與所述第三行星齒輪組的所述行星架組件構(gòu)件選擇性地連接；第四扭矩傳遞裝置，所述第四扭矩傳遞裝置將所述第二外齒輪組的所述第一外齒 輪與所述第三外齒輪組的所述第一外齒輪選擇性地連接；

第五扭矩傳遞裝置，所述第五扭矩傳遞裝置將所述第一外齒輪組的所述第二外齒 輪與所述第三行星齒輪組的所述齒圈構(gòu)件選擇性地連接；以及所述五個扭矩傳遞裝置以三個扭矩傳遞裝置的組合的形式接合，以在所述輸入構(gòu) 件和所述輸出構(gòu)件之間產(chǎn)生建立至少八個前進速度比和至少一個倒檔速度比。(17)根據(jù)(16)所述的變速器，其中，所述第一行星齒輪組的所述太陽輪構(gòu)件與所 述第一外齒輪組的所述第一外齒輪連續(xù)地連接；所述第一行星齒輪組的所述齒圈構(gòu)件與所 述第二外齒輪組的所述第一外齒輪連續(xù)地連接；所述第二行星齒輪組的所述太陽輪構(gòu)件與 所述第二外齒輪組的所述第二外齒輪連續(xù)地連接；所述第三行星齒輪組的所述太陽輪構(gòu)件 與所述第三外齒輪組的所述第二外齒輪連續(xù)地連接；所述第二行星齒輪組的所述行星架組 件構(gòu)件與所述第三外齒輪組的所述第二外齒輪連續(xù)地連接；并且所述第三行星齒輪組的所 述行星架組件構(gòu)件與最終傳動外齒輪組的驅(qū)動外齒輪連續(xù)地連接。(18)根據(jù)(16)所述的變速器，其中，所述輸入構(gòu)件與所述第一行星齒輪組的所述 行星架組件構(gòu)件連續(xù)地連接；并且所述輸出構(gòu)件與最終傳動外齒輪組的第二外齒輪連續(xù)地 連接。本發(fā)明的上述特征以及其它特征和優(yōu)勢從用于實施本發(fā)明的最佳模式的以下詳 細說明結(jié)合附圖顯而易見。


圖Ia是包括根據(jù)本發(fā)明的行星變速器的混合動力系的示意圖；圖Ib是描繪圖Ia所示的動力系的一些操作特性的真值表和圖表；和圖Ic是以杠桿圖形式示出的圖Ia的動力系的示意圖。
具體實施例方式參考附圖，圖Ia示出了混合動力系10，混合動力系10包括常規(guī)發(fā)動機和變矩器12、行星變速器14、在變速器14內(nèi)部的馬達/發(fā)電機15、和常規(guī)最終傳動機構(gòu)16。發(fā)動機 12可以使用各種燃料來提供動力以改進具體應(yīng)用的效率和燃料經(jīng)濟性。這種燃料可以包括 例如汽油；柴油；乙醇；二甲醚等。前輪驅(qū)動行星變速器14包括與發(fā)動機12連續(xù)地連接的輸入構(gòu)件17、行星齒輪裝 置18和與最終傳動機構(gòu)16連續(xù)地連接的輸出構(gòu)件19。行星齒輪裝置18包括三個行星齒 輪組20、30、40 ；三個外齒輪組50、54、58和最終傳動齒輪組62。行星齒輪組和外齒輪組20、 30、40、50、54和58沿第一軸線91和第二軸線93設(shè)置，如圖所示。行星齒輪組20包括太陽輪構(gòu)件22、齒圈構(gòu)件24和行星架組件構(gòu)件26。行星架組 件構(gòu)件26包括多個小齒輪27，所述小齒輪可旋轉(zhuǎn)地安裝在架構(gòu)件29上且以與齒圈構(gòu)件24 和太陽輪構(gòu)件22兩者嚙合的關(guān)系設(shè)置。 行星齒輪組30包括太陽輪構(gòu)件32、齒圈構(gòu)件34和行星架組件構(gòu)件36。行星架組 件構(gòu)件36包括可旋轉(zhuǎn)地安裝在架構(gòu)件39上的多個小齒輪37、38。小齒輪37且以與太陽輪 構(gòu)件32嚙合的關(guān)系設(shè)置，小齒輪38以與齒圈構(gòu)件34和小齒輪37嚙合的關(guān)系設(shè)置。行星齒輪組40包括太陽輪構(gòu)件42、齒圈構(gòu)件44和行星架組件構(gòu)件46。行星架組 件構(gòu)件46包括多個小齒輪47，所述小齒輪安裝在架構(gòu)件49上且以與齒圈構(gòu)件44和太陽輪 構(gòu)件42兩者嚙合的關(guān)系設(shè)置。第一外齒輪組50包括互相嚙合的第一和第二外齒輪51和52。第二外齒輪組54 包括互相嚙合的第一和第二外齒輪55和56。第三外齒輪組58包括互相嚙合的第一和第二 外齒輪59和60。外齒輪組50、54、58設(shè)置成在第一軸線92和第二軸線93之間傳輸扭矩。最終傳動外齒輪組62包括第一驅(qū)動外齒輪63和第二從動外齒輪64。行星齒輪裝置還包括五個扭矩傳遞裝置80、82、84、85和86。扭矩傳遞裝置80是 固定式扭矩傳遞裝置，通常稱為制動器或反作用離合器(reaction clutch)。扭矩傳遞裝置 82、84、85和86是旋轉(zhuǎn)式扭矩傳遞裝置，通常稱為離合器。輸入構(gòu)件17與行星齒輪組20的行星架組件構(gòu)件26連續(xù)地連接。輸出構(gòu)件19與 最終傳動外齒輪組62的第二從動外齒輪64連續(xù)地連接。行星齒輪組20的太陽輪構(gòu)件22與第一外齒輪組50的第一外齒輪51連續(xù)地連接。 行星齒輪組20的齒圈構(gòu)件24與第二外齒輪組54的第一外齒輪55連續(xù)地連接。行星齒輪 組30的太陽輪構(gòu)件32與第二外齒輪組54的第二外齒輪56連續(xù)地連接。行星齒輪組40 的太陽輪構(gòu)件42與第三外齒輪組58的第二外齒輪60連續(xù)地連接。行星齒輪組30的行星 架組件構(gòu)件36與第三外齒輪組58的第二外齒輪60連續(xù)地連接。行星齒輪組40的行星架 組件構(gòu)件46與最終傳動外齒輪組62的第一驅(qū)動外齒輪63連續(xù)地連接。第一扭矩傳遞裝置，例如制動器80，將行星齒輪組20的太陽輪構(gòu)件22與變速器殼 體90選擇性地連接。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器82，將第三外齒輪組58的第一外齒輪 59與行星齒輪組20的行星架組件構(gòu)件26和輸入構(gòu)件17選擇性地連接。第三扭矩傳遞裝 置，例如離合器84，將行星齒輪組30的齒圈構(gòu)件34與行星齒輪組40的行星架組件構(gòu)件46 選擇性地連接。第四扭矩傳遞裝置，例如離合器85，將第二外齒輪組54的第一外齒輪55與 第三外齒輪組58的第一外齒輪59選擇性地連接。第五扭矩傳遞裝置，例如離合器86，將第 一外齒輪組50的第二外齒輪52與行星齒輪組40的齒圈構(gòu)件44選擇性地連接。馬達/發(fā)電機15經(jīng)由外齒輪94和96與所述第二外齒輪組54的所述第一外齒輪55操作性地連接。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，變速器的每個實施例具有操作性地連接到馬達/發(fā)電機的電 功率源，從而馬達/發(fā)電機可傳輸功率給所述功率源或者從所述功率源接收功率?？刂破?或ECU操作性地連接到所述電功率源以控制來自于所述功率源的功率或者至所述功率源 的功率的分配。電功率源可以是一個或多個蓄電池。其它電功率源(例如，燃料電池)能 夠提供或存儲和分配電功率，且可取代蓄電池使用，而不改變本發(fā)明的構(gòu)思。現(xiàn)在回到功率源的說明，從前述說明且具體地參考圖la應(yīng)當清楚，變速器14從發(fā) 動機12選擇性地接收功率?；旌蟿恿ψ兯倨饕矎碾姽β试?5接收功率，電功率源95操作 性地連接到控制器97。電功率源95可以是一個或多個蓄電池。能夠提供或存儲和分配電 功率的其它電功率源(例如，電容器或燃料電池)可取代蓄電池或者與蓄電池結(jié)合使用，而 不改變本發(fā)明的構(gòu)思。如圖lb尤其是其中公開的真值表所示，所述扭矩傳遞裝置能以三個扭矩傳遞裝 置的組合的形式選擇性地接合，以產(chǎn)生八個前進速度比和一個倒檔速度比，所有都帶有單 過渡順序換檔且具有兩個超速傳動比。如上所述，扭矩傳遞裝置的接合排定表在圖lb中的真值表中示出。圖lb的圖表 描述在上述變速器中可得到的比步長。例如，第一和第二前進速度比之間的步長比(st印 ratio)是1. 50，而倒檔速度比和第一前進速度比之間的步長比是-0. 76。現(xiàn)在參考圖lc，以杠桿圖形式示出了圖la所示動力系10的實施例。杠桿圖是機 械裝置(如自動變速器)的部件的示意圖。每個獨立的杠桿表示行星齒輪組或外齒輪組。 在行星齒輪組杠桿中，行星齒輪的三個基本機械部件均由節(jié)點表示。因而，單個行星齒輪組 杠桿包含三個節(jié)點一個用于太陽輪構(gòu)件，一個用于行星齒輪行星架構(gòu)件，一個用于齒圈構(gòu) 件。每個行星齒輪組杠桿的節(jié)點之間的相對長度可以用于表示每個相應(yīng)齒輪組的齒圈-太 陽輪比。繼而，這些杠桿比用于改變變速器的傳動比以實現(xiàn)合適的比和比級數(shù)。各個行星齒 輪組的節(jié)點之間的機械聯(lián)接件或互連件由細的水平線表示，且扭矩傳遞裝置(例如離合器 和制動器)表示為交織的指形物。如果所述裝置是制動器，則一組指形物被固接。具有被 固接的樞轉(zhuǎn)點的豎直虛線表示外齒輪組。杠桿圖的形式、目的和使用的進一步闡述可見于 Benford，Howard禾口Leising，Maurice在 1981 年的SAE Paper 810102"The Lever Analogy A New Tool in TransmissionAnalysis”，該論文作為參考全部引入。如圖lc所示，動力系10包括與發(fā)動機12連續(xù)地連接的輸入構(gòu)件17 ；與最終傳 動機構(gòu)16連續(xù)地連接的輸出構(gòu)件19 ；第一行星齒輪組20A，所述第一行星齒輪組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，所述第二行 星齒輪組30A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 ；以及第三行星齒 輪組40A，所述第三行星齒輪組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。動力系10也包括第一外齒輪組50A，所述第一外齒輪組50A具有兩個外齒輪第一 外齒輪51A和第二外齒輪52A ；第二外齒輪組54A，所述第二外齒輪組54A具有兩個外齒輪 第一外齒輪55A和第二外齒輪56A ；第三外齒輪組58A，所述第三外齒輪組58A具有兩個外 齒輪第一外齒輪59A和第二外齒輪60A ；和最終傳動齒輪組62A，所述最終傳動齒輪組62A 具有兩個外齒輪驅(qū)動外齒輪63A和從動外齒輪64A。輸入構(gòu)件17與節(jié)點26A連續(xù)地連接。輸出構(gòu)件19與外齒輪64A連續(xù)地連接。馬達15與外齒輪94A和96A連續(xù)地連接。節(jié)點22A與外齒輪51A連續(xù)地連接。節(jié)點24A與外齒輪55A連續(xù)地連接。節(jié)點32A 與外齒輪56A連續(xù)地連接。節(jié)點42A與外齒輪60A且與節(jié)點36A連續(xù)地連接。節(jié)點46A與 驅(qū)動外齒輪63A連續(xù)地連接。第一扭矩傳遞裝置，例如制動器80，將節(jié)點22A與變速器殼體90選擇性地連接。 第二扭矩傳遞裝置，例如離合器82，將外齒輪59A與節(jié)點26A和輸入構(gòu)件17選擇性地連接。 第三扭矩傳遞裝置，例如離合器84，將節(jié)點34A與節(jié)點46A選擇性地連接。第四扭矩傳遞裝 置，例如離合器85，將外齒輪55A與外齒輪59A選擇性地連接。第五扭矩傳遞裝置，例如離 合器86，將外齒輪52A與節(jié)點44A選擇性地連接。為了建立速度比，針對每個檔位狀態(tài)接合三個扭矩傳遞裝置。圖lb中每個相應(yīng)行 中的“X”表示接合的扭矩傳遞裝置。例如，為了建立倒檔，制動器80和離合器84、86被接 合。制動器80將節(jié)點22A與變速器殼體90接合。離合器84將節(jié)點34A與節(jié)點46A接合。 離合器86將外齒輪52A與節(jié)點44A接合。類似地，通過根據(jù)圖lb的離合器接合的不同組 合實現(xiàn)八個前進比。動力系10可以與混合動力車輛共用部件，且這種組合可以“電荷消耗模式”操作。 為了本發(fā)明的目的，“電荷消耗模式”是這樣的模式，其中車輛主要由電動馬達/發(fā)電機提 供動力，使得在車輛到達其目的地時蓄電池被耗盡或幾乎耗盡。換句話說，在電荷消耗模式 期間，發(fā)動機12僅僅操作至確保蓄電池在到達目的地之前不被耗盡所需要的程度。常規(guī) 混合動力車輛以“電荷維持模式”操作，其中，如果蓄電池電荷水平下降到預(yù)定水平(例如， 25%)以下，那么發(fā)動機自動運行以給蓄電池重新充電。因而，通過以電荷消耗模式操作， 混合動力車輛能夠節(jié)省在常規(guī)混合動力車輛中保持25%蓄電池電荷水平要耗費的燃料中 的一些或全部。應(yīng)當理解的是，如果在到達目的地之后蓄電池能夠通過插入到電源而重新 充電，那么混合動力車輛動力系優(yōu)選僅以電荷消耗模式操作。雖然已經(jīng)詳細描述了用于實施本發(fā)明的最佳模式，但是本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員 將認識到在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的用于實踐本發(fā)明的各種可選設(shè)計和實施例。
權(quán)利要求
一種多速混合動力變速器，包括輸入構(gòu)件；輸出構(gòu)件；第一、第二和第三行星齒輪組，所述第一、第二和第三行星齒輪組各具有第一、第二和第三構(gòu)件，所述齒輪組沿第一軸線和第二軸線設(shè)置；第一、第二和第三外齒輪組，所述第一、第二和第三外齒輪組設(shè)置成用于在所述第一軸線和所述第二軸線之間傳輸扭矩，所述第一、第二和第三外齒輪組各包括互連嚙合的第一外齒輪和第二外齒輪；和馬達/發(fā)電機，所述馬達/發(fā)電機與所述第二外齒輪組的所述第一外齒輪操作性地連接；以及五個扭矩傳遞裝置，用于將所述行星齒輪組的所述構(gòu)件或所述第一和第二外齒輪彼此之間、與固定構(gòu)件、與所述輸入構(gòu)件或者與所述行星齒輪組的其它構(gòu)件選擇性地互相連接，所述五個扭矩傳遞裝置以三個扭矩傳遞裝置的組合的形式接合，以在所述輸入構(gòu)件和所述輸出構(gòu)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(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力變速器，其中，所述五個扭矩傳遞裝置中的第一個 能操作將所述第一行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與所述固定構(gòu)件選擇性地連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合動力變速器，其中，所述五個扭矩傳遞裝置中的第二個 能操作將所述第三外齒輪組的所述第一外齒輪與所述第一行星齒輪組的所述第二構(gòu)件和 與所述輸入構(gòu)件選擇性地連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合動力變速器，其中，所述五個扭矩傳遞裝置中的第三個 能操作將所述第二行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與所述第三行星齒輪組的所述第二構(gòu)件選 擇性地連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合動力變速器，其中，所述五個扭矩傳遞裝置中的第四個 能操作將所述第二外齒輪組的所述第一外齒輪與所述第三外齒輪組的所述第一外齒輪選 擇性地連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合動力變速器，其中，所述五個扭矩傳遞裝置中的第五個 能操作將所述第一外齒輪組的所述第二外齒輪與所述第三行星齒輪組的所述第三構(gòu)件選 擇性地連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力變速器，其中，所述第一行星齒輪組的所述第一構(gòu) 件與所述第一外齒輪組的所述第一外齒輪連續(xù)地連接；所述第一行星齒輪組的所述第三構(gòu) 件與所述第二外齒輪組的所述第一外齒輪連續(xù)地連接；所述第二行星齒輪組的所述第一構(gòu) 件與所述第二外齒輪組的所述第二外齒輪連續(xù)地連接；所述第三行星齒輪組的所述第一構(gòu) 件與所述第三外齒輪組的所述第二外齒輪連續(xù)地連接；所述第二行星齒輪組的所述第二構(gòu) 件與所述第三外齒輪組的所述第二外齒輪連續(xù)地連接；以及所述第三行星齒輪組的所述第 二構(gòu)件與最終傳動外齒輪組的驅(qū)動外齒輪連續(xù)地連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力變速器，其中，所述輸出構(gòu)件與最終傳動外齒輪組 連接，并且所述最終傳動外齒輪組與所述第三行星齒輪組的所述第二構(gòu)件連接。
9.一種多速混合動力變速器，包括輸入構(gòu)件；輸出構(gòu)件；第一、第二和第三行星齒輪組，所述第一、第二和第三行星齒輪組各具有第一、第二和 第三構(gòu)件，所述行星齒輪組沿第一軸線和第二軸線設(shè)置；第一、第二和第三外齒輪組，所述第一、第二和第三外齒輪組設(shè)置成用于在所述第一軸 線和所述第二軸線之間傳輸扭矩，所述第一、第二和第三外齒輪組各包括互連嚙合的第一 外齒輪和第二外齒輪；和馬達/發(fā)電機，所述馬達/發(fā)電機與所述第二外齒輪組的所述第一外齒輪操作性地連 接；第一扭矩傳遞裝置，所述第一扭矩傳遞裝置將所述第一行星齒輪組的所述第一構(gòu)件與 固定構(gòu)件選擇性地連接；第二扭矩傳遞裝置，所述第二扭矩傳遞裝置將所述第三外齒輪組的所述第一外齒輪與 所述第一行星齒輪組的所述第二構(gòu)件和所述輸入構(gòu)件選擇性地連接；第三扭矩傳遞裝置，所述第三扭矩傳遞裝置將所述第二行星齒輪組的所述第三構(gòu)件與 所述第三行星齒輪組的所述第二構(gòu)件選擇性地連接；第四扭矩傳遞裝置，所述第四扭矩傳遞裝置將所述第二外齒輪組的所述第一外齒輪與 所述第三外齒輪組的所述第一外齒輪選擇性地連接；第五扭矩傳遞裝置，所述第五扭矩傳遞裝置將所述第一外齒輪組的所述第二外齒輪與 所述第三行星齒輪組的所述第三構(gòu)件選擇性地連接；以及所述五個扭矩傳遞裝置以三個扭矩傳遞裝置的組合的形式接合，以在所述輸入構(gòu)件和 所述輸出構(gòu)件之間建立至少八個前進速度比和至少一個倒檔速度比。 10. 一種多速變速器，包括 輸入構(gòu)件； 輸出構(gòu)件；第一、第二和第三行星齒輪組，所述第一、第二和第三行星齒輪組各具有太陽輪構(gòu)件、 行星架組件構(gòu)件和齒圈構(gòu)件，所述行星齒輪組沿第一軸線和第二軸線設(shè)置；第一、第二和第三外齒輪組，所述第一、第二和第三外齒輪組設(shè)置成用于在所述第一軸 線和所述第二軸線之間傳輸扭矩，所述第一、第二和第三外齒輪組各包括互連嚙合的第一 外齒輪和第二外齒輪；和馬達/發(fā)電機，所述馬達/發(fā)電機與所述第二外齒輪組的所述第一外齒輪操作性地連 接；以及第一扭矩傳遞裝置，所述第一扭矩傳遞裝置將所述第一行星齒輪組的所述太陽輪構(gòu)件 與固定構(gòu)件選擇性地連接；第二扭矩傳遞裝置，所述第二扭矩傳遞裝置將所述第三外齒輪組的所述第一外齒輪與 所述第一行星齒輪組的所述行星架組件構(gòu)件和與所述輸入構(gòu)件選擇性地連接；第三扭矩傳遞裝置，所述第三扭矩傳遞裝置將所述第二行星齒輪組的所述齒圈構(gòu)件與 所述第三行星齒輪組的所述行星架組件構(gòu)件選擇性地連接；第四扭矩傳遞裝置，所述第四扭矩傳遞裝置將所述第二外齒輪組的所述第一外齒輪與 所述第三外齒輪組的所述第一外齒輪選擇性地連接；第五扭矩傳遞裝置，所述第五扭矩傳遞裝置將所述第一外齒輪組的所述第二外齒輪與所述第三行星齒輪組的所述齒圈構(gòu)件選擇性地連接；以及 所述五個扭矩傳遞裝置以三個扭矩傳遞裝置的組合的形式接合，以在所述輸入構(gòu)件和 所述輸出構(gòu)件之間產(chǎn)生建立至少八個前進速度比和至少一個倒檔速度比。
全文摘要
本發(fā)明涉及8速混合動力變速器?；旌蟿恿ψ兯倨骶哂心軌蛴糜谠趧恿ο抵刑峁┌藗€前進速度比和一個倒檔速度比的多個構(gòu)件?；旌蟿恿ψ兯倨靼R達/發(fā)電機、三個行星齒輪組、五個扭矩傳遞裝置、三個外齒輪組和最終傳動齒輪組。動力系包括發(fā)動機和變矩器以及輸出構(gòu)件，發(fā)動機和變矩器連續(xù)地連接到行星齒輪構(gòu)件中的一個，輸出構(gòu)件與最終傳動齒輪組連續(xù)地連接。所述五個扭矩傳遞裝置提供各個行星齒輪構(gòu)件和外齒輪構(gòu)件、輸入軸以及變速器殼體之間的互連，且以三個組合的形式操作以建立八個前進速度比和一個倒檔速度比。
文檔編號F16H3/66GK101846162SQ201010149139
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者J·B·博爾格森, 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