CN101358641B - 八速变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种八速变速器，该变速器具有可以用来在动力系中提供八个前进速度比和一个倒档速度比的多个构件。该变速器包括三个行星齿轮组、六个扭矩传递装置、一个固定的互连构件和接地构件。该动力系包括持续地连接到行星齿轮构件中的一个行星齿轮构件上的发动机和扭矩变换器，以及持续地与行星齿轮构件中的另一个行星齿轮构件相连接的输出构件。该六个扭矩传递装置提供各个齿轮构件之间，以及与变速器壳体的互连，并以三个的组合来操作，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、多速变速器和差速减速器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运行而提高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被重复的次数。早前的自动变速器具有两个速度范围。这严重地限制了车辆的整个速度范围，并因此需要可产生较宽的速度和扭矩范围的相对大型的发动机。这导致发动机在巡航期间运行在特定的燃料消耗点上，而并非最有效点上。因此，手动换档(副轴变速器)是最通用的。

随着三速自动变速器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运行性能和燃料经济性。增加的速度比数量降低了在速度比之间的比阶大小(step size)，并因此通过在正常的车辆加速下使操作者基本察觉不到速度比替换而改进变速器的换档质量。

六速变速器提供了若干超越四速变速器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，客车仍被制造成带有三速和四速自动变速器，而相对较少具有五速或六速装置。

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，其中各行星齿轮组均包括第一构件、第二构件和第三构件，这些构件可以任何顺序包括太阳齿轮、环形齿轮或行星托架组合构件。

当在此说明书和权利要求中提到第一齿轮组、第二齿轮组和第三齿轮组时，这些齿轮组可以图中的任何顺序(即，从左至右，从右至左等)从“第一”数到“第三”。另外，对于各齿轮组，每个齿轮组的第一构件、第二构件或第三构件可以图中任何顺序(即，从上至下，从下至上等)从“第一”数到“第三”。

各托架构件可以或者是单小齿轮托架构件(单一)，或者是双小齿轮托架构件(复合)。具有长的小齿轮的实施例也是可能的。

互连构件持续地将第一行星齿轮组的第三构件与第二行星齿轮组的第二构件相连接。

第一行星齿轮组的第一构件持续地连接到固定构件(变速器壳体/外壳)上。输入构件持续地与第二行星齿轮组的第一构件相连接。输出构件持续地与第三行星齿轮组的第三构件相互连接。

第一扭矩传递装置如制动器，有选择地将第三行星齿轮组的第二构件与固定构件(变速器壳体/外壳)相连接。

第二扭矩传递装置如离合器，有选择地将第一行星齿轮组的第二构件与第三行星齿轮组的第二构件相连接。

第三扭矩传递装置如离合器，有选择地将第一行星齿轮组的第二构件与第三行星齿轮组的第一构件相连接。

第四扭矩传递装置如离合器，有选择地将第一行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的第一构件相连接。

第五扭矩传递装置如离合器，有选择地将第二行星齿轮组的第一构件与第三行星齿轮组的第二构件相连接。

第六扭矩传递装置如离合器，有选择地将第二行星齿轮组的第三构件与第三行星齿轮组的第一构件相连接。

六个扭矩传递装置可以以三个的组合而有选择地接合，以产生八个前进速度比和一个倒档速度比。

各种比和比范围(ratio spread)可以通过适当地选择行星齿轮组的齿数比来实现。

从以下用于实现本发明的最佳方式的详细描述，当结合附图时，将很容易明了本发明的上述特征以及其它的特征及优点。

附图说明

图1a为包括根据本发明的行星变速器的动力系的示意图；

图1b为描绘图1a中所示动力系的一些操作特性的真值表和图表；

图1c为杠杆图形式描绘的图1a的动力系的示意图。

具体实施方式

参看附图，图1a中示出了动力系10，其具有常规的发动机和扭矩变换器12、行星变速器14和常规的主减速(final drive)机构16。发动机12可利用各种类型的燃料来供以动力，以改善具体应用中的效率和燃料经济性。这样的燃料可包括例如汽油、柴油、乙醇和二甲醚等。

行星变速器14包括持续地与发动机12相连接的输入构件17、行星齿轮装置(arrangement)18和持续地与主减速机构16相连接的输出构件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包括太阳齿轮构件22、环形齿轮构件24和行星托架组合构件26。行星托架组合构件26包括多个小齿轮27，这些小齿轮27可转动地安装在托架构件29上且布置成与太阳齿轮构件22和环形齿轮构件24二者都成啮合的关系。

行星齿轮组30包括太阳齿轮构件32、环形齿轮构件34和行星托架组合构件36。行星托架组合构件36包括多个小齿轮37，这些小齿轮37可转动地安装在托架构件39上且布置成与太阳齿轮构件32和环形齿轮构件34二者都成啮合的关系。

行星齿轮组40包括太阳齿轮构件42、环形齿轮构件44和行星托架组合构件46。行星托架组合构件46包括多个小齿轮47，这些小齿轮47安装在托架构件49上且布置成与环形齿轮构件44和太阳齿轮构件42二者都成啮合的关系。

行星齿轮装置还包括六个扭矩传递装置50，52，54，55，56和57。扭矩传递装置50为固定型扭矩传递装置，通常称作制动器或反作用离合器。扭矩传递装置52，54，55，56和57为转动型扭矩传递装置，通常称作离合器。

输入构件17持续地与行星齿轮组30的太阳齿轮构件32相连接。输出构件19持续地与行星齿轮组40的环形齿轮构件44相连接。行星齿轮组20的太阳齿轮构件22持续地与变速器壳体60相连接。

互连构件70持续地将行星齿轮组20的环形齿轮构件24与行星齿轮组30的行星托架组合构件36相连接。

第一扭矩传递装置如制动器50，有选择地将行星齿轮组40的行星托架组合构件46与变速器壳体60相连接。第二扭矩传递装置如离合器52，有选择地将行星齿轮组20的行星托架组合构件26与行星齿轮组40的行星托架组合构件46相连接。第三扭矩传递装置如离合器54，有选择地将行星齿轮组20的行星托架组合构件26与行星齿轮组40的太阳齿轮构件42相连接。第四扭矩传递装置如离合器55，有选择地将行星齿轮组20的环形齿轮构件24以及行星齿轮组30的行星托架组合构件36经由互连构件70与行星齿轮组40的太阳齿轮构件42相连接。第五扭矩传递装置如离合器56，有选择地将行星齿轮组30的太阳齿轮构件32与行星齿轮组40的行星托架组合构件46相连接。第六扭矩传递装置如离合器57，有选择地将行星齿轮组30的环形齿轮构件34与行星齿轮组40的太阳齿轮构件42相连接。

如图1b所示，且尤其是如其中所公开的真值表所示，这些扭矩传递装置以三个的组合来有选择地接合，以提供八个前进速度比和一个倒档速度比，所有都具有单过渡换档(single transition shift)且带有两个超速档(overdrive)。

如上所述，在图1b的真值表中示出了关于扭矩传递装置的接合一览表。图1b的图表描述了在上述变速器中所获得的比阶(ratiostep)。例如，第一前进速度比和第二前进速度比之间的阶比(step ratio)为1.72，而倒档速度比和第一前进速度比之间的阶比为-0.45。

参看图1c，以杠杆图的形式示出了图1a中所描绘的动力系10的实施例。杠杆图是机械装置例如自动变速器的部件的示意图。各个单独的杠杆代表行星齿轮组，其中行星齿轮组的三个基本的机械部件各由节点表示。因此，单个杠杆包含三个节点：一个用于太阳齿轮构件，一个用于行星齿轮托架构件，还有一个用于环形齿轮构件。在各杠杆的节点之间的相对长度可以用于代表各个相应的齿轮组的环形-太阳比。这些杠杆比又用于改变变速器的齿轮比，以获得合适的比率和比率递变(ratio progression)。在各种行星齿轮组的节点之间的机械联接或相互连接由细的水平线表示，并且扭矩传递装置如离合器和制动器由交错的指状物表示。如果装置是制动器，就将一组指状物接地(grounded)。在Benford，Howard和Leising，Maurice所写的1981年SAE论文810102，“The Lever Analogy：A New Tool in TransmissionAnalysis”中可找到杠杆图的格式、目的和用途的进一步说明，其通过引用完整地并入本文中。

动力系10包括输入构件17、输出构件19、第一行星齿轮组20A、第二行星齿轮组30A和第三行星齿轮组40A，其中，输入构件17持续地与发动机12相连接，输出构件19持续地与主减速机构16相连接，第一行星齿轮组20A具有三个节点：第一节点22A、第二节点26A和第三节点24A；第二行星齿轮组30A具有三个节点：第一节点32A、第二节点36A和第三节点34A；第三行星齿轮组40A具有三个节点：第一节点42A、第二节点46A和第三节点44A。

输入构件17持续地与节点32A相连接。输出构件19持续地与节点44A相连接。节点22A持续地与变速器壳体60相连接。

节点24A经由互连构件70持续地与节点36A相连接。

第一扭矩传递装置如制动器50，将节点46A与变速器壳体60相接合。第二扭矩传递装置如离合器52，将节点26A与节点46A相接合。第三扭矩传递装置如离合器54，将节点26A与节点42A相接合。第四扭矩传递装置如离合器55，将节点24A以及节点36A经由互连构件70与节点42A相接合。第五扭矩传递装置如离合器56，将节点32A与节点46A相接合。第六扭矩传递装置如离合器57，将节点34A与节点42A相接合。

为了建立各种速度比，对于每一齿轮状态有三个扭矩传递装置接合。在图1b的各相应行中，已接合的扭矩传递装置用“X”表示。例如，为了建立倒车档(reverse gear)，接合了制动器50、离合器55和离合器57。制动器50将节点46A与变速器壳体60相接合。离合器55将节点24A以及节点36A与节点42A相接合。离合器57将节点34A与节点42A相接合。同样地，通过按照图1b的离合器接合的不同组合实现了八个前进速度比。

动力系10可以与混合动力车辆共用部件，并且这样的组合可以在“电量耗尽模式”下运行。对于本发明的目的，“电量耗尽模式”是一种模式，其中车辆主要由电动机/发电机提供动力，使得当车辆到达其目的地时耗尽或几乎耗尽了蓄电池。换言之，在电量耗尽模式中，发动机12仅运行在保证在到达目的地之前不耗尽蓄电池的程度。常规的混合动力车辆以“电量维持模式”运行，其中，如果蓄电池电量水平下降到预定水平(例如25％)以下，则发动机自动地运转以对蓄电池再充电。因此，通过以电量耗尽模式运行，混合动力车辆可以保存燃料中的一些或全部，否则在常规的混合动力车辆中这些燃料将为了维持25％的蓄电池充电水平而被消耗。应懂得的是，如果在到达目的地之后通过将蓄电池插入某一能量源中而可以对其再充电，则混合动力车辆动力系优选地仅以电量耗尽模式运行。

尽管已详细描述了用于实施本发明的最佳方式，但本发明所涉及的本领域技术人员将会认识到落入所附权利要求范围内的用于实施本发明的各种备选设计和实施例。

Claims (2)

1.一种多速变速器，包括：

输入构件；

输出构件；

各具有太阳齿轮构件、行星托架组合构件和环形齿轮构件的第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组；

所述输入构件持续地与所述第二行星齿轮组的所述太阳齿轮构件相互连接；而所述输出构件持续地与所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮构件相互连接；

所述第一行星齿轮组的所述太阳齿轮构件持续地与固定构件相连接；

互连构件，其持续地将所述第一行星齿轮组的所述环形齿轮构件与所述第二行星齿轮组的所述行星托架组合构件相连接；

第一扭矩传递装置，其有选择地将所述第三行星齿轮组的所述行星托架组合构件与所述固定构件相连接；

第二扭矩传递装置，其有选择地将所述第一行星齿轮组的所述行星托架组合构件与所述第三行星齿轮组的所述行星托架组合构件相连接；

第三扭矩传递装置，其有选择地将所述第一行星齿轮组的所述行星托架组合构件与所述第三行星齿轮组的所述太阳齿轮构件相连接；

第四扭矩传递装置，其有选择地将所述第一行星齿轮组的所述环形齿轮构件与所述第三行星齿轮组的所述太阳齿轮构件相连接；

第五扭矩传递装置，其有选择地将所述第二行星齿轮组的所述太阳齿轮构件与所述第三行星齿轮组的所述行星托架组合构件相连接；

第六扭矩传递装置，其有选择地将所述第二行星齿轮组的所述环形齿轮构件与所述第三行星齿轮组的所述太阳齿轮构件相连接；

所述六个扭矩传递装置以三个的组合来接合，以在所述输入构件和所述输出构件之间建立至少八个前进速度比和至少一个倒档速度比。

2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述固定部件是变速器外壳。

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