CN101349332B - 八速变速器 - Google Patents

Abstract

本发明八速变速器具有多个部件，其可用于动力系，以提供八个前进速度比和一个倒档速度比。这种变速器包括三个行星齿轮组、六个扭矩传递装置、一个固定的互连部件和一个接地部件。该动力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，以及持续地与其中另一个行星齿轮部件相连接的输出部件。这六个扭矩传递装置提供了在各种齿轮部件之间，以及与变速器外壳的相互连接，并以三个组合的方式进行操作，以建立八个前进速度比和一个倒档速度比。

Description

八速变速器

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，多速变速器和差速或主减速器组成的动力系。多速变速器通过容许发动机在其扭矩范围内多次操作而提高了车辆的整个操作范围。变速器中可得到的前进速度比的数量确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发动机，其可产生较宽的速度和扭矩范围。这导致发动机在巡航期间操作在某个特定燃料消耗点上，而非最有效点。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到来，自动换档(行星齿轮)变速器提高了汽车大众化的普及性。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比阶大小(stepsize)，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。

六速变速器提供了几个超越四速和五速变速器的优点，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，但是由于这些变速器的尺寸和复杂性，客车仍然制造成带有三速和四速自动变速器，以及相对较少的五速或六速装置。

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超越六速变速器的进一步改进。然而，类似于上面论述的六速变速器，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。

本发明的变速器系列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，这些部件可包括任何顺序的恒星齿轮、环形齿轮或行星托架组件。

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”计数到“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”计数到“第三”。

各个托架部件可以是单个小齿轮托架部件(简单)或双小齿轮托架部件(复合)。具有长的小齿轮的实施例也是可行的。

互连部件持续地将第一行星齿轮组的第三部件与第二行星齿轮组的第三部件连接。

第一行星齿轮组的第一部件持续地连接在固定部件(变速器外壳/壳体)上。输入部件持续地与第二行星齿轮组的第一部件相连接。输出部件持续地与第三行星齿轮组的第三部件相连接。

第一扭矩传递装置，例如制动器，其选择性地将第三行星齿轮组的第二部件与固定部件(变速器外壳/壳体)连接。

第二扭矩传递装置，例如离合器，其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一部件连接。或者，第二扭矩传递装置，例如制动器，其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。

第三扭矩传递装置，例如离合器，其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一部件或第二部件连接。

第四扭矩传递装置，例如离合器，其选择性地将第一行星齿轮组的第三部件与第三行星齿轮组的第一部件连接。

第五扭矩传递装置，例如离合器，其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。

第六扭矩传递装置，例如离合器，其选择性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或第二部件连接。

这六个扭矩传递装置可选择性地以三个组合的方式进行接合，以产生八个前进速度比和一个倒档速度比。

各种速度比和速度比范围可通过恰当地选择行星齿轮组的齿数比而实现。

从以下结合附图对实现本发明的最佳模式的详细描述中，将很容易明晰本发明的上述特征和其它特征及优点。

附图说明

图1a是包括根据本发明的行星变速器的动力系的示意图；

图1b是显示图1a中所示的动力系的某些操作特征的真值表和图表；

图1c是杠杆图形式显示的图1a动力系的示意图；

图2a是包括根据本发明的行星变速器的动力系的另一实施例的示意图；

图2b是显示图2a中所示的动力系的某些操作特征的真值表和图表；且

图2c是杠杆图形式显示的图2a动力系的示意图。

具体实施方式

参照附图，图1a中显示了动力系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相连接的输入部件17、行星齿轮装置18以及持续地与主减速器机构16相连接的输出部件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和行星托架组件26。行星托架组件26包括多个可旋转地安装在托架部件29上的小齿轮27，28。小齿轮27设置成与恒星齿轮部件22构成啮合关系，并且小齿轮28设置成与环形齿轮部件24及相应的小齿轮27构成啮合关系。

行星齿轮组30包括恒星齿轮部件32、环形齿轮部件34和行星托架组件36。行星托架组件36包括多个可旋转地安装在托架部件39上，并设置成与环形齿轮部件34及恒星齿轮部件32构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和行星托架组件46。行星托架组件46包括多个安装在托架部件49上，并设置成与环形齿轮部件44及恒星齿轮部件42构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装置50，52，54，55，56和57。这些扭矩传递装置50是固定类型的扭矩传递装置，通常称为制动器或反作用离合器。扭矩传递装置52，54，55，56和57是旋转类型的扭矩传递装置，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相连接。输出部件19持续地与行星齿轮组40的环形齿轮部件44相连接。行星齿轮组20的恒星齿轮部件22持续地与变速器外壳60相连接。

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连接起来。

第一扭矩传递装置，例如制动器50，其选择性地将行星齿轮组40的行星托架组件46与变速器外壳60连接起来。第二扭矩传递装置，例如离合器52，其选择性地将行星齿轮组20的行星托架组件26与行星齿轮组30的恒星齿轮部件32连接起来。第三扭矩传递装置，例如离合器54，其选择性地将行星齿轮组20的行星托架组件26与行星齿轮组40的恒星齿轮部件42连接起来。第四扭矩传递装置，例如离合器55，其选择性地将行星齿轮组20的环形齿轮部件24与行星齿轮组40的恒星齿轮部件42连接起来。第五扭矩传递装置，例如离合器56，其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的行星托架组件46连接起来。第六扭矩传递装置，例如离合器57，其选择性地将行星齿轮组30的行星托架组件36与行星齿轮组40的行星托架组件46连接起来。

如图1b中所示，尤其此处所公开的真值表中所示，这些扭矩传递装置可选择性地以三个组合的方式进行接合，以提供八个前进速度比和一个倒档速度比，所有速度比都具有单跳变换档(single transitionshift)及双超速传动(double overdrive)。

如上所述，在图1b的真值表中显示了用于扭矩传递装置的接合一览表。图1b的图表描述了上述变速器中所达到的比阶(ratio step)。例如，在第一和第二前进速度比之间的阶比(step ratio)是1.59，而在倒档速度比和第一前进速度比之间的阶比为-0.66。

参看图1c，其以杠杆图形式显示了图1a中所示的动力系10的实施例。

动力系10包括输入部件17；输出部件19；具有三个节点：第一节点22A、第二节点26A和第三节点24A的第一行星齿轮组20A；具有三个节点：第一节点32A、第二节点36A和第三节点34A的第二行星齿轮组30A；以及具有三个节点：第一节点42A、第二节点46A和第三节点44A的第三行星齿轮组40A。

输入部件17持续地与节点32A相连接。输出部件19持续地与节点44A相连接。节点22A持续地与变速器外壳60相连接。

节点24A通过互连部件70而持续地与节点34A相连接。

第一扭矩传递装置，例如制动器50，其将节点46A与变速器外壳60接合。第二扭矩传递装置，例如离合器52，其将节点26A与节点32A接合。第三扭矩传递装置，例如离合器54，其将节点26A与节点42A接合。第四扭矩传递装置，例如离合器55，其通过互连部件70而将节点24A及节点34A与节点42A连接起来。第五扭矩传递装置，例如离合器56，其将节点32A与节点46A接合。第六扭矩传递装置，例如离合器57，其将节点36A与节点46A接合。

为了建立传动比，对于各个齿轮状态使三个扭矩传递装置接合。接合的扭矩传递装置由图1中的每个相应的行中的“X”代表。例如，为了建立倒档齿轮比，使制动器50和离合器52及55接合。制动器50使节点46A与变速器外壳60接合。离合器52使节点26A与节点32A相接合。离合器55使节点24A及34A与节点42A相接合。类似地，按照图1c通过不同的离合器的接合组合可获得八个前进速度比。

动力系10(或后面描述的动力系110)可与混合动力车辆共享构件，并且这种组合可在“电量损耗模式”下操作。对于本发明的目的，“电量损耗模式”是一种主要由电动机/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的模式。换句话说，在电量损耗模式期间，发动机12只是在必须确保蓄电池在到达目的地之前没有被耗尽的程度下进行操作。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，通过在电量损耗模式下操作，混合动力车辆可保留某些或所有将被消耗燃料，以保持25％的传统混合动力车辆中的蓄电池电量水平。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动力系优选只在电量损耗模式下进行操作。

第二示例性实施例的描述

参看图2a，其显示了动力系110，其包括传统的发动机和连接到总体由标号114指示的行星变速器的另一实施例上的扭矩变换器12，以及传统的主减速器16。

行星变速器114包括持续地与发动机112相连接的输入部件17、行星齿轮装置118以及持续地与主减速器机构16相连接的输出部件19。行星齿轮装置118包括三个行星齿轮组120，130和140。

行星齿轮组120包括恒星齿轮部件122、环形齿轮部件124和行星托架组件126。行星托架组件126包括多个可旋转地安装在托架部件129上，并设置成与恒星齿轮部件122及环形齿轮部件124构成啮合关系的小齿轮127。

行星齿轮组130包括恒星齿轮部件132、环形齿轮部件134和行星托架组件136。行星托架组件136包括多个可旋转地安装在托架部件139上的小齿轮137，138。小齿轮137设置成与恒星齿轮部件132构成啮合关系，并且小齿轮138设置成与环形齿轮部件134及相应的小齿轮137构成啮合关系。

行星齿轮组140包括恒星齿轮部件142、环形齿轮部件144和行星托架组件146。行星托架组件146包括多个安装在托架部件149上，并设置成与环形齿轮部件144及恒星齿轮部件142构成啮合关系的小齿轮147。

输入部件17持续地与行星齿轮组130的恒星齿轮部件132相连接。输出部件19持续地与行星齿轮组140的环形齿轮部件144相连接。行星齿轮组120的恒星齿轮部件122持续地与变速器外壳160相连接。

互连部件170持续地将行星齿轮组120的行星托架组件124与行星齿轮组130的恒星齿轮部件134连接起来。

行星齿轮装置还包括六个扭矩传递装置150，152，154，155，156和157。这些扭矩传递装置150和152是固定型扭矩传递装置，通常称为制动器或反作用离合器。扭矩传递装置154，155，156和157是旋转类型的扭矩传递装置，通常称为离合器。

第一扭矩传递装置，例如制动器150，其选择性地将行星托架组件146与变速器外壳160连接起来。第二扭矩传递装置，例如制动器152，其选择性地将行星托架组件136与变速器外壳160连接起来。第三扭矩传递装置，例如离合器154，其选择性地将行星托架组件126与行星托架组件146连接起来。第四扭矩传递装置，例如离合器155，其选择性地将环形齿轮部件124与恒星齿轮部件142连接起来。第五扭矩传递装置，例如离合器156，其选择性地将恒星齿轮部件132与行星托架组件146连接起来。第六扭矩传递装置，例如离合器157，其选择性地将行星托架组件136与恒星齿轮部件142连接起来。

如上所述，在图2b的真值表中显示了用于扭矩传递装置的接合一览表，以提供至少八个前进速度比和一个倒档速度比。如上面针对图1a中的构造所示和所述，本领域中的技术人员将从相应的真值表中懂得，如何通过所写的说明书中所确定的行星齿轮组而建立这些速度比。图2b的图表描述了上述变速器中所达到的齿轮比和比阶。例如，在第一和第二前进速度比之间的阶比是1.34，而在倒档速度比和第一前进速度比之间的阶比为-0.45。

参看图2c，其以杠杆图形式显示了图2a中所示的动力系110的实施例。

动力系110包括输入部件17；输出部件19；具有三个节点：第一节点122A、第二节点126A和第三节点124A的第一行星齿轮组120A；具有三个节点：第一节点132A、第二节点136A和第三节点134A的第二行星齿轮组130A；以及具有三个节点：第一节点142A、第二节点146A和第三节点144A的第三行星齿轮组140A。

输入部件17持续地与节点132A相连接。输出部件19持续地与节点144A相连接。节点122A持续地与变速器外壳160相连接。

节点124A通过互连部件170而持续地与节点134A相连接。

第一扭矩传递装置，例如制动器150，其将节点146A与变速器外壳160接合。第二扭矩传递装置，例如制动器152，其将节点136A及122A与变速器外壳160接合。第三扭矩传递装置，例如离合器154，其将节点126A与节点146A接合。第四扭矩传递装置，例如离合器155，其将节点124A及134A与节点142A接合。第五扭矩传递装置，例如离合器156，其将节点132A与节点146A接合。第六扭矩传递装置，例如离合器157，其将节点136A与节点142A接合。

为了建立传动比，对于各个齿轮状态使三个扭矩传递装置接合。接合的扭矩传递装置在每个相应的行中由“X”代表。例如，为了建立倒档齿轮比，使制动器150和离合器155及157接合。制动器150使节点146A与变速器外壳160接合。离合器155使节点124A及134A与节点142A相接合。离合器157使节点136A与节点142A相接合。类似地，按照图2c通过不同的离合器的接合组合可获得八个前进速度比。

虽然已经详细介绍了用于实现本发明的最佳模式，但是与本发明相关领域的技术人员应该懂得在附属权利要求的范围内，可制作各种备选设计和实施例来实施本发明。

Claims (7)

1.一种多速变速器，包括：

输入部件；

输出部件；

第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组，其各具有第一部件、第二部件和第三部件，其中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包括恒星齿轮部件，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二部件包括行星托架组件，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三部件包括环形齿轮部件；

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；

与所述第一行星齿轮组的所述第一部件持续地相连接的固定部件；和

六个扭矩传递装置，用于选择性地将所述行星齿轮组的所述部件与所述固定部件，或与所述行星齿轮组的其它部件互连，所述六个扭矩传递装置以三个组合的方式进行接合，以便在所述输入部件和所述输出部件之间建立至少八个前进速度比和至少一个倒档速度比；

其中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相连接；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相连接；

其中所述六个扭矩传递装置中的第二个扭矩传递装置可操作，以便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一部件连接，或者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。

2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述六个扭矩传递装置中的第一个扭矩传递装置可操作，以便选择性地将所述第三行星齿轮组的所述第二部件与所述固定部件连接。

3.根据权利要求2所述的变速器，其特征在于，所述六个扭矩传递装置中的第三个扭矩传递装置可操作，以便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一部件或所述第二部件连接。

4.根据权利要求3所述的变速器，其特征在于，所述六个扭矩传递装置中的第四个扭矩传递装置可操作，以便选择性地将所述第一行星齿轮组的所述第三部件与所述第三行星齿轮组的所述第一部件连接。

5.根据权利要求4所述的变速器，其特征在于，所述六个扭矩传递装置中的第五个扭矩传递装置可操作，以便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。

6.根据权利要求5所述的变速器，其特征在于，所述六个扭矩传递装置中的第六个扭矩传递装置可操作，以便选择性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或所述第二部件连接。

7.一种多速变速器，包括：

第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组，其各具有恒星齿轮部件、行星托架组件和环形齿轮部件；

输入部件，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；

输出部件，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；

与所述第一行星齿轮组的所述恒星齿轮部件持续地相连接的固定部件；

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；

第一扭矩传递装置，其选择性地将所述第三行星齿轮组的所述行星托架组件与所述固定部件连接；

第二扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述行星托架组件与所述第二行星齿轮组的所述恒星齿轮部件连接，或者选择性地将所述第二行星齿轮组的所述行星托架组件与所述固定部件连接；

第三扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述行星托架组件与所述第三行星齿轮组的所述恒星齿轮部件，或与所述第三行星齿轮组的所述行星托架组件连接；

第四扭矩传递装置，其选择性地将所述第一行星齿轮组的所述环形齿轮部件与所述第三行星齿轮组的所述恒星齿轮部件连接；

第五扭矩传递装置，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托架组件连接；以及

第六扭矩传递装置，其选择性地将所述第二行星齿轮组的所述行星托架组件与所述第三行星齿轮组的所述恒星齿轮部件，或与所述第三行星齿轮组的所述行星托架组件连接；

所述六个扭矩传递装置以三个组合的方式进行接合，以便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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