CN101319706A - 8速变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及8速变速器，具体而言，变速器具有多个部件，其可用于传动系以提供八个前进速度比和一个倒档速度比。该变速器包括具有六个扭矩传递机构和两个固定的互连部件的三个行星齿轮组。该传动系包括发动机和持续地连接在其中一个行星齿轮部件上的扭矩变换器，以及持续地与另一行星齿轮部件连接的输出部件。这六个扭矩传递机构提供了各种齿轮部件之间、变速器外壳以及与输入部件之间的互连，并且以三个的组合运行，以建立八个前进速度比和一个倒档速度比。

Description

8速变速器
技术领域
本发明涉及一种具有三个行星齿轮组的动力变速器，这些行星齿轮组由六个扭矩传递装置控制，以提供八个前进速度比和一个倒档速度比。
背景技术
客车包括由发动机，多级变速器和差速或主减速器(final drive)组成的传动系。多级变速器通过容许发动机多次经过其扭矩范围运行而提高了车辆的整个运行范围。变速器中可得到的前进速度比的数量决定了发动机扭矩范围重复的次数。早前的自动变速器具有两个速度范围。这严格地限制了车辆的整个速度范围，并因此需要相对较大的可产生较宽的速度和扭矩范围的发动机。这导致发动机在巡航期间运行在并非最有效点的特定的燃料消耗点上。因此，手动换档(副轴变速器)是最通用的。
随着三速和四速自动变速器的出现，自动换档(行星齿轮)变速器随着汽车的大众化而提高了普及性。这些变速器改进了车辆的操作性能和燃料经济性。速度比的数量增加将减少在速度比之间的步长，并因此通过在正常车辆加速下使操作员基本察觉不到速度比替换而改进变速器的换档质量。
六速变速器提供了相对四速和五速变速器的若干优势，包括改进的车辆加速度和改进的燃料经济性。虽然许多货车采用具有六个或更多前进速度比的动力变速器，但客车仍然制造成带有三速和四速自动变速器，而由于五速或六速装置的尺寸和复杂性，采用它们的客车相对较少。
相对六速变速器，七速、八速和九速变速器在加速度和燃料经济性方面提供了进一步的改进。然而，类似于上面讨论的六速变速器，七速、八速和九速变速器的发展由于复杂性、尺寸和成本而被排除在外。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改进的变速器，其具有三个受控制的行星齿轮组，以提供八个前进速度比和一个倒档速度比。
本发明的变速器族具有三个行星齿轮组，其各包括第一部件、第二部件和第三部件，这些部件可以任何顺序包括恒星齿轮、环形齿轮或行星架组件部件。
在本说明书和权利要求中提及第一齿轮组、第二齿轮组和第三齿轮组时，这些齿轮组可以图中任何顺序(即，从左至右或从右至左等等)从“第一”数到“第三”。另外，对于各齿轮组，各齿轮组的第一部件、第二部件或第三部件可以图中任何顺序(即，从上至下或从下至上等等)从“第一”数到“第三”。
各个架部件可以是单小齿轮架部件(简单)或双小齿轮架部件(复合)。带有长小齿轮的实施例也是可行的。
第一互连部件持续地将第一行星齿轮组的第三部件与所述第二行星齿轮组的第三部件连接。
第二互连部件持续地将第二行星齿轮组的第二部件与第三行星齿轮组的第一部件连接。
第一扭矩传递装置，例如制动器，选择性地将第一行星齿轮组的第一部件与固定部件(变速器外壳/壳体)连接。
第二扭矩传递装置，例如制动器，选择性地将第二行星齿轮组的第三部件与固定部件(变速器外壳/壳体)连接。
第三扭矩传递装置，例如制动器，选择性地将第二行星齿轮组的第二部件与固定部件(变速器外壳/壳体)连接。
第四扭矩传递装置，例如离合器，选择性地将第一行星齿轮组的第二部件与第二行星齿轮组的第二部件连接。
第五扭矩传递装置，例如离合器，选择性地将第一行星齿轮组的第二部件与第三行星齿轮组的第二部件连接。
第六扭矩传递装置，例如离合器，选择性地将第二行星齿轮组的第一部件与第三行星齿轮组的第二部件连接。
这六个扭矩传递装置可选择性地以三个的组合接合，以产生八个前进速度比和一个倒档速度比。
通过恰当地选择行星齿轮组的齿数比可以实现各种速度比和速度比范围。
从以下结合所附图纸对实现本发明的最佳模式的详细描述中，本发明的上述特征和其它特征及优势将变得非常明显。
附图说明
图1a是包括根据本发明的行星变速器的传动系的示意图；和
图1b是描述图1a中所示的传动系的某些运行特征的真值表和图表。
具体实施方式
参照图纸，图1a中显示了传动系10，其具有传统的发动机和扭矩变换器12，行星变速器14，和传统的主减速器机构16。发动机12可利用各种类型的燃料来驱动，以提高特定应用的效率和燃料经济性。这种燃料可包括例如汽油、柴油、乙醇、二甲醚等等。
行星变速器14包括持续地与发动机12连接的输入部件17、行星齿轮装置18以及持续地与主减速器机构16连接的输出部件19。行星齿轮装置18包括三个行星齿轮组20，30和40。
行星齿轮组20包括恒星齿轮部件22、环形齿轮部件24和行星架组件部件26。行星架组件部件26包括多个可旋转地安装在架部件29上，并布置成与恒星齿轮部件22及环形齿轮部件24成啮合关系的小齿轮27。
行星齿轮组30包括恒星齿轮部件32、环形齿轮部件34和行星架组件部件36。行星架组件部件36包括多个可旋转地安装在架部件39上，并布置成与环形齿轮部件34及恒星齿轮部件32成啮合关系的小齿轮37。
行星齿轮组40包括恒星齿轮部件42、环形齿轮部件44和行星架组件部件46。行星架组件部件46包括多个安装在架部件49上，并布置成与环形齿轮部件44及恒星齿轮部件42成啮合关系的小齿轮47。
行星齿轮装置还包括六个扭矩传递机构50，52，54，55，56和57。扭矩传递机构50，52和54是固定类型的扭矩传递机构，通常称为制动器或反作用离合器。扭矩传递机构55，56和57是旋转类型的扭矩传递机构，通常称为离合器。
输入部件17持续地与行星齿轮组30的恒星齿轮部件32连接。输出部件19持续地与行星齿轮组40的环形齿轮部件44连接。第一互连部件70持续地将行星齿轮组20的环形齿轮部件24与行星齿轮组30的环形齿轮部件34连接。第二互连部件72持续地将行星齿轮组30的行星架组件部件36与行星齿轮组40的恒星齿轮部件42连接。
第一扭矩传递装置，例如制动器50，选择性地将行星齿轮组20的恒星齿轮部件22与变速器外壳60连接。第二扭矩传递装置，例如制动器52，选择性地将行星齿轮组30的环形齿轮部件34与变速器外壳60连接。第三扭矩传递装置，例如制动器54，选择性地将行星齿轮组30的行星架组件部件36与变速器外壳60连接。第四扭矩传递装置，例如离合器55，选择性地将行星齿轮组20的行星架组件部件26与行星齿轮组30的行星架组件部件36连接。第五扭矩传递装置，例如离合器56，选择性地将行星齿轮组20的行星架组件部件26与行星齿轮组40的行星架组件部件46连接。第六扭矩传递装置，例如离合器57，选择性地将行星齿轮组30的恒星齿轮部件32与行星齿轮组40的行星架组件部件46连接。
如图1b中所示，尤其如此处所公开的真值表中所示，这些扭矩传递机构选择性地以三个的组合进行接合，以提供八个前进速度比和一个倒档速度比，所有都带单跃迁换档(single transition shift)及双倍超载(double overdrive)。
通过制动器52和离合器55，56的接合建立倒档速度比。制动器52通过互连部件70而使环形齿轮部件34及环形齿轮部件24与变速器外壳60相接合。离合器55通过互连部件72而使行星架组件部件26与行星架组件部件36及恒星齿轮部件42相接合。离合器56使行星架组件部件26与行星架组件部件46相接合。恒星齿轮部件32以与输入部件17相同的速度旋转。环形齿轮部件34和环形齿轮部件24不旋转。行星架组件部件36、行星架组件部件26、行星齿轮组40和输出部件19以相同的速度旋转。行星架组件部件36的速度，以及由此输出部件19的速度，由恒星齿轮部件32的速度以及行星齿轮组30的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。利用行星齿轮组30的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比可确定倒档速度比的数值。
通过制动器50，52和离合器56的接合建立第一前进速度比。制动器50使恒星齿轮部件22与变速器外壳60相接合。制动器52通过互连部件70而使环形齿轮部件34及环形齿轮部件24与变速器外壳60相接合。离合器56使行星架组件部件26与行星架组件部件46相接合。恒星齿轮部件32以与输入部件17相同的速度旋转。环形齿轮部件34、行星齿轮组20和行星架组件部件46不旋转。行星架组件部件36和恒星齿轮部件42以相同的速度旋转。行星架组件部件36的速度由恒星齿轮部件32的速度以及行星齿轮组30的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。环形齿轮部件44和输出部件19以相同的速度旋转。环形齿轮部件44的速度，以及由此输出部件19的速度，由恒星齿轮部件42的速度以及行星齿轮组40的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。利用行星齿轮组30和40的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比可确定第一前进速度比的数值。
通过制动器50，54和离合器56的接合建立第二前进速度比。制动器50使恒星齿轮部件22与变速器外壳60相接合。制动器54通过互连部件72而使行星架组件部件36及恒星齿轮部件42与变速器外壳60相接合。离合器56使行星架组件部件26与行星架组件部件46相接合。恒星齿轮部件32以与输入部件17相同的速度旋转。行星架组件部件36和恒星齿轮部件42不旋转。环形齿轮部件34和环形齿轮部件24以相同的速度旋转。环形齿轮部件34的速度由恒星齿轮部件32的速度以及行星齿轮组30的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。恒星齿轮部件22不旋转。行星架组件部件26和行星架组件部件46以相同的速度旋转。行星架组件部件26的速度由环形齿轮部件24的速度以及行星齿轮组20的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。环形齿轮部件44和输出部件19以相同的速度旋转。环形齿轮部件44的速度，以及由此输出部件19的速度，由行星架组件部件46的速度以及行星齿轮组40的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。利用行星齿轮组20，30和40的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比可确定第二前进速度比的数值。
通过制动器50和离合器55，56的接合建立第三前进速度比。制动器50使恒星齿轮部件22与变速器外壳60相接合。离合器55通过互连部件72而使行星架组件部件26与行星架组件部件36及恒星齿轮部件42相接合。离合器56使行星架组件部件26与行星架组件部件46相接合。恒星齿轮部件32以与输入部件17相同的速度旋转。环形齿轮部件34和环形齿轮部件24以相同的速度旋转。行星架组件部件36、行星架组件部件26、行星齿轮组40和输出部件19以相同的速度旋转。环形齿轮部件34的速度由恒星齿轮部件32的速度、行星架组件部件36的速度以及行星齿轮组30的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。行星架组件部件26的速度，以及由此输出部件19的速度，由环形齿轮部件24的速度以及行星齿轮组20的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。利用行星齿轮组20和30的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比可确定第三前进速度比的数值。
通过制动器50和离合器56，57的接合建立第四前进速度比。制动器50使恒星齿轮部件22与变速器外壳60相接合。离合器56使行星架组件部件26与行星架组件部件46相接合。离合器57使恒星齿轮部件32与行星架组件部件46相接合。恒星齿轮部件32、行星架组件部件46和行星架组件部件26通过互连部件72而以与输入部件17相同的速度旋转。行星架组件部件36和恒星齿轮部件42以相同的速度旋转。环形齿轮部件34和环形齿轮部件24以相同的速度旋转。环形齿轮部件34的速度由恒星齿轮部件32的速度、行星架组件部件36的速度以及行星齿轮组30的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。恒星齿轮部件22不旋转。行星架组件部件26的速度由环形齿轮部件24的速度以及行星齿轮组20的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。环形齿轮部件44和输出部件19以相同的速度旋转。环形齿轮部件44的速度，以及由此输出部件19的速度，由恒星齿轮部件42的速度、行星架组件部件46的速度以及行星齿轮组40的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。利用行星齿轮组20，30和40的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比可确定第四前进速度比的数值。
通过离合器55，56和57的接合建立第五前进速度比。在这种布置下，输入部件17直接与输出部件19连接。第五前进速度比的数值为1。
通过制动器50和离合器55，57的接合建立第六前进速度比。制动器50使恒星齿轮部件22与变速器外壳60相接合。离合器55通过互连部件72而使行星架组件部件26与行星架组件部件36及恒星齿轮部件42相接合。离合器57使恒星齿轮部件32与行星架组件部件46相接合。恒星齿轮部件32和行星架组件部件46以与输入轴17相同的速度旋转。行星架组件部件26、行星架组件部件36和恒星齿轮部件42以相同的速度旋转。环形齿轮部件34和环形齿轮部件24以相同的速度旋转。环形齿轮部件34的速度由恒星齿轮部件32的速度、行星架组件部件36的速度以及行星齿轮组30的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。恒星齿轮部件22不旋转。行星架组件部件26的速度由环形齿轮部件24的速度以及行星齿轮组20的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。环形齿轮部件44和输出部件19以相同的速度旋转。环形齿轮部件44的速度，以及由此输出部件19的速度，由恒星齿轮部件42的速度、行星架组件部件46的速度以及行星齿轮组40的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。利用行星齿轮组20，30和40的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比可确定第六前进速度比的数值。
通过制动器50，54和离合器57的接合建立第七前进速度比。制动器50使恒星齿轮部件22与变速器外壳60相接合。制动器54通过互连部件72而使行星架组件部件36及恒星齿轮部件42与变速器外壳60相接合。离合器57使恒星齿轮部件32与行星架组件部件46相接合。恒星齿轮部件32和行星架组件部件46以与输入轴17相同的速度旋转。行星架组件部件36、恒星齿轮部件42和恒星齿轮部件22不旋转。环形齿轮部件34和环形齿轮部件24以相同的速度旋转。环形齿轮部件34的速度由恒星齿轮部件32的速度以及行星齿轮组30的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。环形齿轮部件44和输出部件19以相同的速度旋转。环形齿轮部件44的速度，以及由此输出部件19的速度，由行星架组件部件46的速度以及行星齿轮组40的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。利用行星齿轮组30和40的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比可确定第七前进速度比的数值。
通过制动器50，52和离合器57的接合建立第八前进速度比。制动器50使恒星齿轮部件22与变速器外壳60相接合。制动器52通过互连部件70而使环形齿轮部件34及环形齿轮部件24与变速器外壳60相接合。离合器57使恒星齿轮部件32与行星架组件部件46相接合。恒星齿轮部件32和行星架组件部件46以与输入轴17相同的速度旋转。环形齿轮部件34和行星齿轮组20不旋转。行星架组件部件36和恒星齿轮部件42以相同的速度旋转。行星架组件部件36的速度由恒星齿轮部件32的速度以及行星齿轮组30的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。环形齿轮部件44和输出部件19以相同的速度旋转。环形齿轮部件44的速度，以及由此输出部件19的速度，由恒星齿轮部件42的速度、行星架组件部件46的速度以及行星齿轮组40的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比来确定。利用行星齿轮组30和40的环形齿轮/恒星齿轮的齿数比可确定第八前进速度比的数值。
如上所述，在图1b的真值表中显示了用于扭矩传递机构的接合一览表。该真值表还提供了上述变速器中可得到的速度比和比阶(ratiostep)的一个示例。例如，在第一和第二前进速度比之间的阶比(stepratio)是1.43，而在倒档速度比和第一前进速度比之间的阶比为-0.59。所述阶比指的是相邻两档速度比之间的具体比值。
传动系10可与混合动力车辆共享构件，并且这种组合在“电量耗尽模式”下可以是可操作的。对于本发明的目的，“电量耗尽模式”是一种这样的模式，在这种模式下主要由电动机/发电机为车辆提供动力，使得当车辆到达其目的地时，蓄电池被耗尽或几乎耗尽。换句话说，在电量耗尽模式期间，发动机12只是运行到确保蓄电池在到达目的地之前不被耗尽的所必需的程度。传统的混合动力车辆以“电量维持模式”进行操作，其中如果蓄电池电量水平下降到预定的水平以下(例如，25％)时，发动机自动地运行以对蓄电池充电。因此，通过在电量耗尽模式下操作，混合动力车辆可保留某些或所有否则将被消耗以保持25％的传统混合动力车辆中的蓄电池电量水平的燃料。应该懂得如果蓄电池可在到达目的地之后，通过将其插入到某一能源中进行再充电，那么混合动力车辆的传动系优选只以电量耗尽模式运行。
虽然已经详细介绍了用于实现本发明的最佳模式，但是熟悉本发明相关领域的技术人员将认识到属于所附权利要求的范围内的各种实践本发明的备选设计和实施例。

Claims (5)

1.一种多级变速器，包括：
输入部件；
输出部件；
各具有第一部件、第二部件和第三部件的第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组；
第一互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的所述第三部件与所述第二行星齿轮组的所述第三部件连接；
第二互连部件，其持续地将所述第二行星齿轮组的所述第二部件与所述第三行星齿轮组的所述第一部件连接；
第一扭矩传递机构，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述第一部件与固定部件连接；
第二扭矩传递机构，其选择性地将所述第二行星齿轮组的所述第三部件与所述固定部件连接；
第三扭矩传递机构，其选择性地将所述第二行星齿轮组的所述第二部件与所述固定部件连接；
第四扭矩传递机构，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述第二部件与所述第二行星齿轮组的所述第二部件连接；
第五扭矩传递机构，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述第二部件与所述第三行星齿轮组的所述第二部件连接；
第六扭矩传递机构，其选择性地将所述第二行星齿轮组的所述第一部件与所述第三行星齿轮组的所述第二部件连接；
所述扭矩传递机构以三个的组合进行接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立八个前进速度比和一个倒档速度比。
2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于所述第一扭矩传递机构、第二扭矩传递机构和第三扭矩传递机构包括制动器，并且所述第四扭矩传递机构、第五扭矩传递机构和第六扭矩传递装置包括离合器。
3.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于所述第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组的所述第一部件、第二部件和第三部件分别包括恒星齿轮部件、行星架组件部件和环形齿轮部件。
4.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于所述输入部件持续地与所述第二行星齿轮组的所述第一部件互连，并且所述输出部件持续地与所述第三行星齿轮组的所述第三部件互连。
5.一种多级变速器，包括：
输入部件；
输出部件；
各具有恒星齿轮部件、行星架组件部件和环形齿轮部件的第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组；
所述输入部件持续地与所述第二行星齿轮组的所述恒星齿轮部件互连；
所述输出部件持续地与所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮部件互连；
第一互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的所述环形齿轮部件与所述第二行星齿轮组的所述环形齿轮部件连接；
第二互连部件，其持续地将所述第二行星齿轮组的所述行星架组件部件与所述第三行星齿轮组的所述恒星齿轮部件连接；
第一扭矩传递机构，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述恒星齿轮部件与固定部件连接；
第二扭矩传递机构，其选择性地将所述第二行星齿轮组的所述环形齿轮部件与所述固定部件连接；
第三扭矩传递机构，其选择性地将所述第二行星齿轮组的所述行星架组件部件与所述固定部件连接；
第四扭矩传递机构，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述行星架组件部件与所述第二行星齿轮组的所述行星架组件部件连接；
第五扭矩传递机构，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述行星架组件部件与所述第三行星齿轮组的所述行星架组件连接；和
第六扭矩传递机构，其选择性地将所述第二行星齿轮组的所述恒星齿轮部件与所述第三行星齿轮组的所述行星架组件部件连接；所述扭矩传递机构以三个的组合进行接合，以在所述输入部件和所述输出部件之间建立八个前进速度比和一个倒档速度比。
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