CN1978941A - 多速变速箱 - Google Patents

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Abstract

提供一种变速箱，包括具有第一、第二和第三部件的行星齿轮组，以及具有第一、第二、第三和第四部件的复合齿轮组。该变速箱还包括多个可以选择性啮合的转矩传送设备，配置成选择性连接该行星齿轮组和该复合齿轮组的选择部件以提供整体旋转，从而在输入部件和输出部件之间提供多个前进速度比和至少一个倒退速度比。

Description

多速变速箱
技术领域
本发明涉及具有行星齿轮装置的功率变速箱。
背景技术
客车包括由发动机、多速变速箱和差分或最终传动组成的动力系。该多速变速箱通过允许发动机在其转矩范围内多次工作以增加该车辆的整体工作范围。变速箱中可用的前进速度比的数量决定了发动机转矩范围重复的次数。早期的自动变速箱具有两个速度范围。这严重地限制了车辆的整体速度范围，并从而需要能够产生较宽速度和转矩范围的相对大型的发动机。这导致发动机在巡航期间是在特定的燃料消耗点而不是最高效点工作。因此，人工换档(副轴变速箱)是最常用的。
随着三速和四速自动变速箱的出现，自动换档(行星齿轮)在驾车人中变得流行起来。这些变速箱提高了车辆的工作性能和燃料燃烧效率。速度比数量的增加减少了速度比之间的步距，并从而通过使得该速度比转换在正常车辆加速条件下实质上不易被操作者觉察而提高了变速箱的换档质量。
已经建议将前进速度比的数量增加到六个或更多。在1978年1月31日授予Polak的美国专利第4070927号、和2002年7月23日授予Raghavan和Usoro的美国专利第6422969号中公开了六速变速箱。
六速变速箱提供了优于四速和五速变速箱的多个优点，包括改进的车辆加速和提高的燃料燃烧效率。虽然许多卡车应用具有六个或更多前进速度比的功率变速箱，但是由于这些变速箱的尺寸和复杂性，客车仍然被制造成具有三速和四速自动变速箱以及相对较少的五速或六速设备。
在授予Raghavan、Bucknor和Usoro的美国专利第6623397号中公开了七速变速箱。在授予Haka的美国专利第6425841号中公开了八速变速箱。Haka变速箱使用了三个行星齿轮组和六个转矩传送设备，包括两个制动器和两个离合器，以提供八个前进速度比和一个倒退速度比。一个行星齿轮组被设置和操作成，为其余两个行星齿轮组形成两个固定速度输入部件。七速、八速和九速变速箱与六速变速箱相比，提供了对于加速和燃料燃烧效率的进一步改进。然而，与上述六速变速箱类似，由于复杂性、尺寸和成本而阻碍了七速、八速和九速变速箱的发展。
发明内容
提供一种具有输入部件、输出部件和固定部件的变速箱。一个行星齿轮组包括第一、第二和第三部件。一个复合齿轮组包括第一、第二、第三和第四部件。该行星齿轮组的第一部件可操作地连续连接到该输入部件以提供整体旋转。该行星齿轮组的第二部件连续接地到该固定部件。该复合齿轮组的第一部件可操作地连续连接到该输出部件以提供整体旋转。
该变速箱还包括第一、第二、第三、第四、第五和第六转矩传送设备，其可操作地选择性将行星齿轮组和复合齿轮组的部件连接到该固定部件或者该行星齿轮组或复合齿轮组的其他部件，以提供至少八个前进速度比和一个倒退速度比。
根据以下对于实现本发明的最佳模式的详细说明，并结合附图，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得非常清楚。
附图说明
图1是根据本发明的变速箱的示意性表示；
图2是描述了使用图1的变速箱的换档逻辑的比率表和真值表；和
图3是根据本发明的变速箱的第二实施例的示意性表示。
具体实施方式
参照图1，示意性描述了用于车辆的变速箱10。变速箱10包括行星齿轮组14、16、18。行星齿轮组14包括太阳齿轮部件22、环形齿轮部件26和行星架组件28。行星架组件28包括可旋转支撑多个行星小齿轮部件的行星架部件30。行星齿轮组14是复合的，因而行星架部件30可旋转地支撑啮合环形齿轮部件26的第一组行星小齿轮部件34a，以及啮合该第一组行星小齿轮部件34a和太阳齿轮部件22的第二组行星小齿轮部件34b。
行星齿轮组16、18一起构成复合齿轮组34，更特别地，复合齿轮组34是Ravigneaux齿轮组。行星齿轮组16包括太阳齿轮部件38和环形齿轮部件42。行星架组件46包括可旋转地支撑行星小齿轮部件54的行星架部件50。行星齿轮组16还包括啮合环形齿轮部件42和太阳齿轮部件38的行星架部件50和行星小齿轮部件54。
行星齿轮组18包括太阳齿轮部件58和环形齿轮部件42。行星架组件46还包括可旋转地安装在行星架部件50上的行星小齿轮部件62。行星齿轮组18还包括行星架部件50和行星小齿轮部件54、62。行星小齿轮部件62啮合太阳齿轮部件58和行星小齿轮部件54。
应当注意，在权利要求中使用的行星齿轮组或Ravigneaux齿轮组的第一、第二、第三和第四部件不必须是指特定类型的一个部件；因而，例如，第一部件可以是环形齿轮部件、太阳齿轮部件或行星架部件中的任何一个。
该变速箱包括输入部件例如输入轴66。输入轴66连续连接到行星架部件30以与之整体旋转。输入轴66可以直接或者通过转矩变换器(未示出)连接到发动机输出部件(未示出)例如曲轴。套管70被同心定位在输入轴66周围，并且连续连接到太阳齿轮部件58以与之整体旋转。套管74被同心定位在套管70周围，并且连续连接到太阳齿轮部件38以与之整体旋转。输出部件例如输出轴78，连续连接到环形齿轮部件42以与之整体旋转。输出轴78可以连接到车辆最终传动系统(未示出)以驱动车轮(未示出)或其他牵引设备。
变速箱10包括多个可以选择性啮合的转矩传送设备或离合器C1-C6。离合器C1可以选择性啮合以将环形齿轮部件26耦合到套管70和太阳齿轮部件58以提供整体旋转。离合器C2是可以选择性啮合以将行星架部件50接地到固定部件(例如变速箱外壳80)的制动器。离合器C3是可以选择性啮合以将套管74和太阳齿轮部件38接地到外壳80的制动器。离合器C4可以选择性啮合以将环形齿轮部件26耦合到套管74和太阳齿轮部件38以提供整体旋转。离合器C5可以选择性啮合以将行星架部件30耦合到套管74和太阳齿轮部件38以提供整体旋转。离合器C6可以选择性啮合以将输入轴66和行星架部件30耦合到行星架部件50以提供整体旋转。
优选地，应用电子控制单元(未示出)以便通过液压致动以本领域技术人员理解的方式来控制转矩传送设备C1-C6的啮合。
参照图2，描述了用于离合器C1-C6的换档逻辑序列，其中在输入部件66和输出部件78之间提供了八个前进速度比和一个倒退速度比。参照图1和2，当离合器C1和C2啮合时，获得第一前进速度比。当离合器C1和C3啮合时，获得第二前进速度比。当离合器C1和C4啮合时，获得第三前进速度比。当离合器C1和C5啮合时，获得第四前进速度比。当离合器C1和C6啮合时，获得第五前进速度比。当离合器C5和C6啮合时，获得第六前进速度比。当离合器C4和C6啮合时，获得第七前进速度比。当离合器C3和C6啮合时，获得第八前进速度比。当离合器C2和C4啮合时，获得倒退速度比。
应当注意，如图2所示，变速箱10的特征在于，通过单转变换档完成相邻前进速度比之间的单步速度比互换。还应当注意，离合器C2可以用于摩擦发动(friction launch)以消除发动机输出部件和输入轴66之间的转矩变换器。行星齿轮组14产生低挡速度比(underdriveratio)。
参照图3，示意性描绘了替换的变速箱10′，其中相似的参照数字表示与图1相似的部件。变速箱10′与图1中的10所示变速箱相似，除了复合齿轮组的设置。变速箱10′的复合齿轮组34′包括太阳齿轮部件38、58和行星架部件50。复合齿轮组34′还包括部件例如鼓形物(drum)82，其刚性连接环形齿轮部件42a和42b。行星架部件50可旋转地支撑行星小齿轮部件54a、54b和62。行星小齿轮部件54a与环形齿轮部件42a和太阳齿轮部件38啮合。行星小齿轮部件54b与环形齿轮部件42b啮合。行星小齿轮部件58与太阳齿轮部件58和行星小齿轮部件42b啮合。输出轴78连续连接到鼓形物82以与之整体旋转。
虽然已经详细说明了实现本发明的最佳模式，但是本发明所属领域的技术人员将会认识到在所附权利要求范围内的、用于实现本发明的各种替换设计和实施例。

Claims (11)

1.一种变速箱，包括：
输入部件；输出部件；固定部件；
具有第一、第二和第三部件的行星齿轮组；
具有第一、第二、第三和第四部件的复合齿轮组；
所述行星齿轮组的所述第一部件可操作地连续连接到所述输入部件以与之整体旋转；
所述行星齿轮组的所述第二部件连续接地到所述固定部件；
所述复合齿轮组的所述第一部件可操作地连续连接到所述输出部件以与之整体旋转；
第一、第二、第三、第四、第五和第六转矩传送设备，其可操作地选择性将所述行星齿轮组和所述复合齿轮组的部件连接到所述固定部件或者所述行星齿轮组或所述复合齿轮组的其他部件，以提供至少八个前进速度比。
2.如权利要求1所述的变速箱，其中所述第一转矩传送设备被配置成，选择性耦合所述行星齿轮组的所述第三部件与所述复合齿轮组的所述第二部件以提供整体旋转；
其中所述第二转矩传送设备被配置成选择性耦合所述复合齿轮组的所述第三部件与所述固定部件；
其中所述第三转矩传送设备被配置成选择性耦合所述复合齿轮组的所述第四部件与所述固定部件；
其中所述第四转矩传送设备被配置成选择性耦合所述行星齿轮组的所述第三部件与所述复合齿轮组的所述第四部件以提供整体旋转；
其中所述第五转矩传送设备被配置成选择性耦合所述行星齿轮组的所述第一部件与所述复合齿轮组的所述第四部件以提供整体旋转；以及
其中所述第六转矩传送设备被配置成选择性耦合所述输入部件和所述行星齿轮组的所述第一部件与所述复合齿轮组的所述第三部件以提供整体旋转。
3.如权利要求2所述的变速箱，其中所述复合齿轮组包括：第一太阳齿轮部件，第二太阳齿轮部件，第一环形齿轮部件，第一行星架部件，相对于该第一行星架部件可旋转地连接并且与所述第一太阳齿轮部件和所述第一环形齿轮部件啮合接合的第一行星小齿轮部件，以及相对于该第一行星架部件可旋转地连接并且与所述第二太阳齿轮部件和所述第一行星小齿轮部件啮合接合的第二行星小齿轮部件。
4.如权利要求3所述的变速箱，其中所述复合齿轮组的所述第一部件是所述第一环形齿轮部件；其中所述复合齿轮组的所述第二部件是所述第二太阳齿轮部件；其中所述复合齿轮组的所述第三部件是所述第一行星架部件；并且其中所述复合齿轮组的所述第四部件是所述第一太阳齿轮部件。
5.如权利要求4所述的变速箱，其中所述行星齿轮组包括第三太阳齿轮部件、第二环形齿轮部件和第二行星架部件；并且其中所述行星齿轮组的所述第一部件是所述第二行星架部件，所述行星齿轮组的所述第二部件是所述第三太阳齿轮部件，并且所述行星齿轮组的所述第三部件是所述第二环形齿轮部件。
6.如权利要求2所述的变速箱，其中所述复合齿轮组包括：第一太阳齿轮部件，第二太阳齿轮部件，第一环形齿轮部件，第二环形齿轮部件；连接该第一和第二环形齿轮部件以提供整体旋转的互连部件；行星架部件，相对于该行星架部件可旋转地连接并且与所述第一太阳齿轮部件和所述第一环形齿轮部件啮合接合的第一行星小齿轮部件，相对于该行星架部件可旋转地连接并且与所述第二太阳齿轮部件啮合接合的第二行星小齿轮部件，以及相对于该行星架部件可旋转地连接并且与所述第二行星小齿轮部件和所述第二环形齿轮部件啮合接合的第三行星小齿轮部件。
7.如权利要求6所述的变速箱，其中所述复合齿轮组的所述第一部件是所述互连部件；其中所述复合齿轮组的所述第二部件是所述第二太阳齿轮部件；其中所述复合齿轮组的所述第三部件是所述行星架部件；并且其中所述复合齿轮组的所述第四部件是所述第一太阳齿轮部件。
8.如权利要求2所述的变速箱，其中相邻前进速度比之间的单步速度比互换被实现为单转变互换。
9.一种变速箱，包括：
输入部件；输出部件；固定部件；
具有第一太阳齿轮部件、第一环形齿轮部件和第一行星架部件的行星齿轮组；
复合齿轮组，包括第二太阳齿轮部件，第三太阳齿轮部件，第二环形齿轮部件，第二行星架部件，由该第二行星架部件可旋转地支撑并且与该第二太阳齿轮部件和第二环形齿轮部件啮合接合的第一行星小齿轮部件，由该第二行星架部件可旋转地支撑并且与该第三太阳齿轮部件和该第一行星小齿轮部件啮合接合的第二行星小齿轮部件；
所述第一太阳齿轮部件连续接地到所述固定部件；所述第一行星架部件可操作地连续连接到所述输入部件；所述第二环形齿轮部件可操作地连续连接到所述输出部件；和
第一、第二、第三、第四、第五和第六转矩传送设备，其可操作地选择性将所述行星齿轮组和所述复合齿轮组的部件连接到所述固定部件或者所述行星齿轮组或所述复合齿轮组的其他部件，以提供至少八个前进速度比。
10.如权利要求9所述的变速箱，其中所述第一转矩传送设备被配置成选择性耦合所述第一环形齿轮部件与所述第三太阳齿轮部件以提供整体旋转；其中所述第二转矩传送设备被配置成选择性耦合所述行星架部件与所述固定部件；其中所述第三转矩传送设备被配置成选择性耦合所述第二太阳齿轮部件与所述固定部件；其中所述第四转矩传送设备被配置成选择性耦合所述第一环形齿轮部件与所述第二太阳齿轮部件以提供整体旋转；其中所述第五转矩传送设备被配置成选择性耦合所述第一行星架部件与所述第二太阳齿轮部件以提供整体旋转；并且其中所述第六转矩传送设备被配置成选择性耦合所述行星架部件和所述输入部件与所述第二行星架部件以提供整体旋转。
11.一种变速箱，包括：
输入部件；输出部件；固定部件；
包括第一太阳齿轮部件、第一环形齿轮部件和第一行星架部件的行星齿轮组；
复合齿轮组，包括第二太阳齿轮部件，第三太阳齿轮部件，第二环形齿轮部件，第二行星架部件，由该第二行星架部件可旋转地支撑并且与该第二太阳齿轮部件和第二环形齿轮部件啮合接合的第一行星小齿轮部件，由该第二行星架部件可旋转地支撑并且与该第三太阳齿轮部件和该第一行星小齿轮部件啮合接合的第二行星小齿轮部件；
所述第一太阳齿轮部件连续接地到所述固定部件；所述第一行星架部件可操作地连续连接到所述输入部件；所述第二环形齿轮部件可操作地连续连接到所述输出部件；
第一转矩传送设备，被配置成选择性耦合所述第一环形齿轮部件与所述第三太阳齿轮部件以提供整体旋转；第二转矩传送设备，被配置成选择性耦合所述第二行星架部件与所述固定部件；第三转矩传送设备，被配置成选择性耦合所述第二太阳齿轮部件与所述固定部件；第四转矩传送设备，被配置成选择性耦合所述第一环形齿轮部件与所述第二太阳齿轮部件以提供整体旋转；第五转矩传送设备，被配置成选择性耦合所述第一行星架部件与所述第二太阳齿轮部件以提供整体旋转；以及第六转矩传送设备，被配置成选择性耦合所述行星架部件和所述输入部件与所述第二行星架部件以提供整体旋转。
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