CN101373016A - 八级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种八级变速器，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部件。该变速器包括三个行星齿轮组、六个扭矩传递装置、分离式太阳齿轮、两个固定互连部件以及接地部件。该动力系包括持续地连接到其中一个行星齿轮部件上的发动机和扭矩变换器，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。该六个扭矩传递装置提供在各个齿轮部件以及变速器壳体之间的互连，并以两个的组合来操作，以建立八个前进速度比和一个倒档速度比。

Description

八级变速器

技术领域

[0001]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

[0002]客车包括由发动机、多级变速器和差速减速器或主减速器(final drive)组成的动力系。多级变速器通过允许发动机在其扭矩范围内多次运行而提高车辆的总体运行范围。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总体速度范围，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。

[0003]随着三级自动变速器和四级自动变速器的出现，自动换挡(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难以觉察到速度比替换而改进变速器的换档质量。

[0004]六级变速器提供了若干超越四级和五级变速器的优点，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级和四级自动变速器，而相对较少具有五级或六级装置。

[0005]七级、八级和九级变速器在加速度和燃料经济性方面提供了超越六级变速器的进一步改进。然而，类似于上面讨论的六级变速器，七级、八级和九级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

[0006]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。

[0007]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部件、第二部件和第三部件，这些部件可以任何顺序包括太阳齿轮、环形齿轮或行星托架组合部件。其中的一个行星齿轮组的一个部件被分成两个部分。

[0008]当在此说明书和权利要求中提到的第一齿轮组、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，各齿轮组的第一部件、第二部件或第三部件可以图中的任何顺序(即，从上至下，从下至上等)从“第一”数到“第三”。

[0009]各托架部件可以或者是单小齿轮的托架部件(单一)，或者是双小齿轮的托架部件(复合)。具有长的小齿轮的实施例也是可能的。

[0010]一个行星齿轮组具有包括第一部分和第二部分的分离式第一部件，这使得能够在该分离式第一部件的第一部分和第二部分之间连接到该行星齿轮组的第二部件上。

[0011]第一互连部件持续地将第一行星齿轮组的第二部件与第二行星齿轮组的第三部件相连接。

[0012]第二互连部件持续地将第一行星齿轮组的第一部件与第三行星齿轮组的第一部件相连接。

[0013]第一行星齿轮组的第三部件持续地连接到固定部件(变速器壳体/外壳)上。输入部件持续地与第二行星齿轮组的分离式第一部件的第一部分相连接。输出部件持续地与第三行星齿轮组的第三部件相连接。

[0014]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部件与固定部件(变速器壳体/外壳)相连接。

[0015]第二扭矩传递装置如制动器，有选择地将第一行星齿轮组的第一部件与固定部件(变速器壳体/外壳)相连接。

[0016]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一部件与第二行星齿轮组的第二部件相连接。

[0017]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一部件与第二行星齿轮组的分离式第一部件的第二部分相连接。

[0018]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二部件与第三行星齿轮组的第三部件相连接。

[0019]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分离式第一部件的第二部分与第三行星齿轮组的第二部件相连接。

[0020]六个扭矩传递装置可以以两个的组合而有选择地接合，以建立八个前进速度比和一个倒档速度比。

[0021]各种速度比和速度比范围(ratio spread)可以通过适当地选择行星齿轮组的齿数比来实现。

[0022]从以下用于实施本发明的最佳方式的详细说明，当结合附图时，将很容易明了本发明的上述特征及其它的特征和优点。

附图说明

[0023]图1a为包括根据本发明的行星变速器的动力系的示意图；

[0024]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；和

[0025]图1c为以杠杆图形式描绘的图1a的动力系的示意图。

具体实施方式

[0026]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。这样的燃料例如可包括汽油、柴油、乙醇和二甲醚等。

[0027]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(arrangement)18和持续地与主减速机构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。

[0028]行星齿轮组20包括太阳齿轮部件22、环形齿轮部件24和行星托架组合部件26。行星托架组合部件26包括多个小齿轮27，这些小齿轮27可转动地安装在托架部件29上且布置成与太阳齿轮部件22和环形齿轮部件24二者都成啮合的关系。

[0029]行星齿轮组30包括第一和第二分离式太阳齿轮部件部分320，321，环形齿轮部件34和行星托架组合部件36。行星托架组合部件36包括多个小齿轮37，这些小齿轮37可转动地安装在托架部件39上且布置成在第一和第二分离式太阳齿轮部件部分320，321与环形齿轮部件34之间成啮合的关系。

[0030]行星齿轮组40包括太阳齿轮部件42、环形齿轮部件44和行星托架组合部件46。行星托架组合部件46包括多个小齿轮47，这些小齿轮47安装在托架部件49上且布置成与环形齿轮部件44和太阳齿轮部件42二者都成啮合的关系。

[0031]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和52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54，55，56和57为旋转型扭矩传递装置，通常称作离合器。

[0032]输入部件17持续地与行星齿轮组30的分离式太阳齿轮部件部分320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。环形齿轮部件24持续地与变速器壳体60相连接。

[0033]第一互连部件70持续地将行星托架组合部件26与环形齿轮部件34相连接。第二互连部件72持续地将太阳齿轮部件22与太阳齿轮部件42相连接。

[0034]第一扭矩传递装置如制动器50，有选择地将行星托架组合部件46与变速器壳体60相连接。第二扭矩传递装置如制动器52，有选择地将太阳齿轮部件22和太阳齿轮部件42经由互连部件72与变速器壳体60相连接。第三扭矩传递装置如离合器54，有选择地将太阳齿轮部件22与行星托架组合部件36相连接。第四扭矩传递装置如离合器55，有选择地将太阳齿轮部件22与分离式太阳齿轮部件部分321相连接。第五扭矩传递装置如离合器56，有选择地将行星托架组合部件36与环形齿轮部件44相连接。第六扭矩传递装置如离合器57，有选择地将太阳齿轮部件321与行星托架组合部件46相连接。

[0035]如图1b中所示，且尤其是如其中所公开的真值表所示，扭矩传递装置以两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)。

[0036]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1.61，而倒档速度比和第一前进速度比之间的阶比为-0.60。

[0037]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。

[0038]动力系10包括输入部件17、输出部件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，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(相当于图1a的元件320和321)、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。

[0039]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24A持续地与变速器壳体60相连接。

[0040]节点26A经由互连部件70持续地与节点34A相连接。节点22A经由互连部件72持续地与节点42A相连接。

[0041]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制动器52，经由互连部件72将节点22A和节点42A与变速器壳体60相接合。第三扭矩传递装置如离合器54，经由互连部件72将节点22A和节点42A与节点36A相接合。第四扭矩传递装置如离合器55，经由互连部件72将节点22A和节点42A与节点32A相接合。第五扭矩传递装置如离合器56，将节点36A与节点44A相接合。第六扭矩传递装置如离合器57，将节点32A与节点46A相接合。

[0042]为了建立速度比，对于各齿轮状态有两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和离合器55。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22A和节点42A与节点32A相接合。同样地，根据图1c通过离合器接合的不同组合实现了八个前进速度比。

[0043]动力系10可以与混合动力车辆共用构件，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仅运行在为保证在到达目的地之前不耗尽蓄电池所必需的程度。常规的混合动力车辆以“电量维持模式”运行，其中，如果蓄电池充电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％的蓄电池电量水平而被消耗。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。

[0044]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 (14)

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，且其中，所述行星齿轮组中的一个行星齿轮组的所述第一部件被分成第一部分和第二部分；

第一互连部件，其持续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三部件相连接；

第二互连部件，其持续地将所述第一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一部件相连接；

所述第一行星齿轮组的所述第三部件持续地与固定部件相连接；和

用于有选择地将所述行星齿轮组的所述部件与所述固定部件或者与所述行星齿轮组的其它部件相互连接的六个扭矩传递装置，所述六个扭矩传递装置以两个的组合接合，以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。

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扭矩传递装置是可操作的，用于有选择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相连接。

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二扭矩传递装置是可操作的，用于有选择地将所述第一行星齿轮组的所述第一部件与所述固定部件相连接。

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三扭矩传递装置是可操作的，用于有选择地将所述第一行星齿轮组的所述第一部件与所述第二行星齿轮组的所述第二部件相连接。

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四扭矩传递装置是可操作的，用于有选择地将所述第一行星齿轮组的所述第一部件与所述第二行星齿轮组的所述第一部件的所述第二部分相连接。

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五扭矩传递装置是可操作的，用于有选择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三部件相连接。

7.根据权利要求6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扭矩传递装置是可操作的，用于有选择地将所述第二行星齿轮组的所述第一部件的所述第二部分与所述第三行星齿轮组的所述第二部件相连接。

8.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一扭矩传递装置和所述第二扭矩传递装置包括制动器，并且所述第三扭矩传递装置、所述第四扭矩传递装置、所述第五扭矩传递装置和所述第六扭矩传递装置包括离合器。

9.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、所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组的所述第一部件、所述第二部件和所述第三部件分别地包括太阳齿轮部件、行星托架组合部件和环形齿轮部件。

10.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的所述第一部分相连接；而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。

11.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，到所述扭矩传递装置中的一个扭矩传递装置上的连接在所述分离式第一部件的所述第一部分和第二部分之间延伸。

12.一种多级变速器，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，且其中，所述行星齿轮组中的一个行星齿轮组的所述第一部件被分成第一部分和第二部分，从而允许将所述行星齿轮组中的所述一个行星齿轮组的所述第二部件在所述第一部分和所述第二部分之间有选择地连接到所述一个行星齿轮组的其它部件上；

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的所述第一部分相连接；

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；

第一互连部件，其持续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三部件相连接；

第二互连部件，其持续地将所述第一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一部件相连接；

所述第一行星齿轮组的所述第三部件持续地与固定部件相连接；

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第二部件与所述固定部件相连接；

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第一部件与所述固定部件相连接；

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第一部件与所述第二行星齿轮组的所述第二部件相连接；

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第一部件与所述第二行星齿轮组的所述第一部件的所述第二部分相连接；

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第二部件与所述第三行星齿轮组的所述第三部件相连接；

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第一部件与所述第三行星齿轮组的所述第二部件相连接；和

所述六个扭矩传递装置以两个的组合接合，以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。

13.根据权利要求12所述的变速器，其特征在于，所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组的所述第一部件、所述第二部件和所述第三部件分别包括太阳齿轮部件、行星托架组合部件和环形齿轮部件。

14.一种多级变速器，包括：

输入部件；

输出部件；

各具有太阳齿轮部件、行星托架组合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，且其中，所述第二行星齿轮组的所述太阳齿轮部件被分成第一部分和第二部分，从而允许将所述第二行星齿轮组的所述行星托架组合部件在所述第一部分和所述第二部分之间有选择地连接到所述行星齿轮组的其它部件上；

所述输入部件持续地与所述第二行星齿轮组的所述太阳齿轮部件的所述第一部分相互连接；

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相互连接；

所述第一行星齿轮组的所述环形齿轮部件持续地与固定部件相连接；

第一互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的所述行星托架组合部件与所述第二行星齿轮组的所述环形齿轮部件相连接；

第二互连部件，其持续地将所述第一行星齿轮组的所述太阳齿轮部件与所述第三行星齿轮组的所述太阳齿轮部件相连接；

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部件与所述固定部件相连接；

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太阳齿轮部件与所述固定部件相连接；

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太阳齿轮部件与所述第二行星齿轮组的所述行星托架组合部件相连接；

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太阳齿轮部件与所述第二行星齿轮组的所述太阳齿轮部件的所述第二部分相连接；

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行星托架组合部件与所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮部件相连接；

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太阳齿轮部件的所述第二部分与所述第三行星齿轮组的所述行星托架组合部件相连接；

所述六个扭矩传递装置以两个的组合接合，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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