八速變速器的製作方法

2023-04-23 06:50:11

專利名稱：八速變速器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有四個行星齒輪組的動力變速器，這些行星齒 輪組由五個扭矩傳遞裝置控制，以提供八個前進速度比和一個倒檔速 度比。
背景技術：
客車包括由發動機、多速變速器和差速或主減速器組成的動力 系。多速變速器通過容許發動機在其扭矩範圍內多次操作而提高了車 輛的整個操作範圍。變速器中可得到的前進速度比的數量確定了發動 機扭矩範圍重複的次數。早前的自動變速器具有兩個速度範圍。這嚴 格地限制了車輛的整個速度範圍，並因此需要相對較大的發動機，其 可產生較寬的速度和扭矩範圍。這導致發動機在巡航期間操作在某個 比燃料消耗點上，而非最有效點。因此，手動換檔(中間軸變速器)是 最通用的。
隨著三速和四速自動變速器的到來，自動換檔(行星齒輪)變速器 提高了汽車大眾化的普及性。這些變速器改進了車輛的操作性能和燃
料經濟性。速度比的數量增加將減少在速度比之間的比階大小(step size),並因此通過在正常車輛加速下使操作員基本察覺不到速度比替 換而改進變速器的換檔質量。
六速變速器提供了幾個超越四速和五速變速器的優勢，包括改進 的車輛加速度和改進的燃料經濟性。雖然許多貨車採用具有六個或更 多前進速度比的動力變速器，但是由於這些變速器的尺寸和複雜性， 客車仍然製造成帶有三速和四速自動變速器，以及相對較少的五速或
六速裝置。七速、八速和九速變速器在加速度和燃料經濟性方面提供了超越 六速變速器的進一步改進。然而，類似於上面論述的六速變速器，七 速、八速和九速變速器的發展由於複雜性、尺寸和成本而被排除在外。

發明內容
本發明提供一種改進的變速器，其具有四個受控制的行星齒輪 組，以提供至少八個前進速度比和至少一個倒檔速度比。
本發明的變速器系列具有四個行星齒輪組，其各包括第 一部件、 第二部件和第三部件，這些部件可包括任何順序的恆星齒輪、環形齒
輪或行星託架組件。
在本說明書和權利要求中引用第一齒輪組、第二齒輪組、第三齒
輪組和第四齒輪組時，這些齒輪組可以圖中任何順序(即，從左至右或 從右至左等等)從"第一"計數到"第四，，。另外，對於各齒輪組，各 齒輪組的第一部件、第二部件或第三部件可以圖中任何順序(即，從上 至下或從下至上等等)從"第一，，計數到"第三，，。
各個託架部件可以是單個小齒輪託架部件(簡單)或雙小齒輪託架 部件(複合)。具有長的小齒輪的實施例也是可行的。
第一互連部件持續地將第一行星齒輪組的第二部件與第二行星 齒輪組的第一部件連接。
第二互連部件持續地將第三行星齒輪組的第一部件與第四行星 齒輪組的第一部件連接。
輸入部件持續地與第三行星齒輪組的第 一部件相連接。輸出部件 持續地與第四行星齒輪組的第二部件相連接。
第 一行星齒輪組的第 一部件、第二行星齒輪組的第二部件和第三 行星齒輪組的第二部件持續地與固定部件(變速器外殼/機殼)相連接。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器，其選擇性地將第一行星齒輪組 的第三部件與第三行星齒輪組的第三部件連接。
第二扭矩傳遞裝置，例如離合器，其選擇性地將第一行星齒輪組的第三部件與第三行星齒輪組的第 一部件連接。
第三扭矩傳遞裝置，例如離合器，其選擇性地將第一行星齒輪組 的第二部件與第四行星齒輪組的第三部件連接。
第四扭矩傳遞裝置，例如離合器，其選擇性地將第一行星齒輪組 的第二部件與第四行星齒輪組的第二部件連接。
第五扭矩傳遞裝置，例如離合器，其選擇性地將第二行星齒輪組 的第三部件與第四行星齒輪組的第三部件連接。
這五個扭矩傳遞裝置可選擇性地以兩個組合的方式進行接合，以 產生至少八個前進速度比和至少一個倒檔速度比。各檔都是單躍遷換 檔。
各種速度比和速度比範圍可通過恰當地選擇行星齒輪組的齒數 比而實現。
從以下結合附圖對實現本發明的最佳模式的詳細描述中，將很容 易明晰本發明的上述特徵和其它特徵及優點。


圖1 a是包括根據本發明的行星變速器的動力系的示意圖； 圖lb是顯示圖la中所示的動力系的某些操作特徵的真值表和圖 表；且
圖lc是槓桿圖形式顯示的圖la動力系的示意圖。
具體實施例方式
參照圖紙，圖la中顯示了動力系10，其具有傳統的發動機和扭 矩變換器12、行星變速器14和傳統的主減速器機構16。發動機12 可利用各種類型的燃料來驅動，以提高特定應用的效率和燃料經濟 性。這種燃料可包括例如汽油、柴油、乙醇、二曱醚等等。
行星變速器14包括持續地與發動機12相連接的輸入部件17、行 星齒輪裝置18以及持續地與主減速器機構16相連接的輸出部件19。行星齒輪裝置18包括四個行星齒輪組20,30,40和50。
行星齒輪組20包括恆星齒輪部件22、環形齒輪部件24和行星託 架組件26。行星託架組件26包括多個可旋轉地安裝在託架部件29上， 並設置成與環形齒輪部件24及恆星齒輪部件22構成嚙合關係的小齒 輪27。
行星齒輪組30包括恆星齒輪部件32、環形齒輪部件34和行星託 架組件36。行星託架組件36包括多個可旋轉地安裝在託架部件39上 的小齒輪37,38。小齒輪37設置成與恆星齒輪部件32構成嚙合關係， 並且小齒輪38設置成與環形齒輪部件34及相應的小齒輪37構成齧 合關係。
行星齒輪組40包括恆星齒輪部件42、環形齒輪部件44和行星託 架組件46。行星託架組件46包括多個安裝在託架部件49上，並設置 成與環形齒輪部件44及恆星齒輪部件42構成嚙合關係的小齒輪47。
行星齒輪組50包括恆星齒輪部件52、環形齒輪部件54和行星託 架組件56。行星託架組件56包括多個安裝在託架部件59上，並設置 成與環形齒輪部件54及恆星齒輪部件52構成嚙合關係的小齒輪57。
該行星齒輪裝置還包括五個扭矩傳遞裝置80,82,84,85和86。扭 矩傳遞裝置80,82,84,85和86都是旋轉類型的扭矩傳遞機構，通常稱 為離合器。
輸入部件17持續地與行星齒輪組40的恆星齒輪部件42相連接。 輸出部件19持續地與行星齒輪組50的行星託架組件56相連接。
行星齒輪組20的恆星齒輪部件22、行星齒輪組30的行星託架組 件36以及行星齒輪組40的行星託架組件46持續地與變速器外殼60 相連接。
第一互連部件70持續地將行星齒輪組20的行星託架組件26與 行星齒輪組30的恆星齒輪部件32連接起來。第二互連部件72持續 地將行星齒輪組40的恆星齒輪部件42與行星齒輪組50的恆星齒輪 部件52連接起來。第一扭矩傳遞裝置，例如離合器80,其選擇性地將行星齒輪組
20的環形齒輪部件24與行星齒輪組40的環形齒輪部件44連接起來。 第二扭矩傳遞裝置，例如離合器82,其選#^生地通過互連部件72而 將行星齒輪組20的環形齒輪部件24與行星齒輪組40的恆星齒輪部 件42及行星齒輪組50的恆星齒輪部件52連接起來。第三扭矩傳遞 裝置，例如離合器84,其選擇性地通過互連部件70而將行星齒4侖組 20的行星託架組件26及行星齒輪組30的恆星齒輪部件32與行星齒 輪組50的環形齒輪部件54連接起來。第四扭矩傳遞裝置，例如離合 器85，其選擇性地將行星齒輪組20的行星託架組件26與行星齒輪組 50的行星託架組件56連接起來。第五扭矩傳遞裝置，例如離合器86， 其選擇性地將行星齒輪組30的環形齒輪部件34與行星齒輪組50的 環形齒輪部件54連接起來。
如圖lb中所示，尤其此處所公開的真值表中所示，這些扭矩傳 遞機構可選擇性地以兩個組合的方式進行接合，以提供至少八個前進 速度比和至少一個倒檔速度比，所有都帶單躍遷換檔。
如上所述，在圖lb的真值表中顯示了用於扭矩傳遞機構的接合 一覽表。圖lb的圖表描述了上述變速器中所達到的比階(ratio step)。 例如，在第一前進速度比和第二前進速度比之間的階比(step ratio)為 1.52,而在倒檔速度比和第一前進速度比之間的階比為-0.67。
參看圖lc，其以槓桿圖形式顯示了圖la中所示的動力系10的實 施例。槓桿圖是機械裝置例如自動變速器的構件的示意圖。各個單獨 的槓桿代表一個行星齒輪組，其中行星齒輪組的三個基本的機械構件 各由一個節點表示。因此，單個槓桿包含三個節點 一個用於恆星齒 輪部件， 一個用於行星齒輪託架部件，以及一個用於環形齒輪部件。 在各槓桿的節點之間的相對長度可用於代表各個相應的齒輪組的環 形-恆星槓桿比。這些槓桿比則用於改變變速器的齒輪比，以取得合適 的比和比級數(ratio progression),在各種行星齒輪組的節點之間的機械 聯接或相互連接由薄的水平線表示，並且扭矩傳遞裝置例如離合器和制動器由交錯的指狀物奉示。如果裝置是制動器，那麼就將一組指狀
物接地。在Benford, Howard和Leising， Maurice的SAE論文810102, 1981年的"The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis"中 可找到槓桿圖的格式、目的和用途的進一步說明，該論文通過引用而 完整地結合在本文中。
動力系10包括輸入部件17、輸出部件19、具有三個節點第一 節點22A、第二節點26A和第三節點24A的第一行星齒輪組20A;具 有三個節點第一節點32A、第二節點36A和第三節點34A的第二行 星齒輪組30A;具有三個節點第一節點42A、第二節點46A和第三 節點44A的第三行星齒輪組40A;以及具有三個節點第一節點52A、 第二節點56A和第三節點54A的第四行星齒輪組50A。
輸入部件17通過互連部件72而持續地與節點42A及52A相連接。 輸出部件19持續地與節點S6A相連接。
節點22A, 36A及46A持續地與變速器外殼60相連接。
節點26A通過互連部件70而持續地與節點32A相連接。節點42A 通過互連部件72而持續地與節點52A相連接。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器80，其選擇性地將節點24A與 節點44A連接起來。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器82，其選擇性 地通過互連部件72而將節點24A與節點42A及52A連接起來。第三 扭矩傳遞裝置，例如離合器84，其選擇性地將節點26A與節點54A 連接起來。第四扭矩傳遞裝置，例如離合器85，其選擇性地將節點 26A與節點56A連接起來。第五扭矩傳遞裝置，例如離合器86，其選 擇性地將節點34A與節點54A連接起來。
為了建立傳動比，對於各個齒輪狀態可使兩個扭矩傳遞裝置接
合。接合的扭矩傳遞裝置由圖lb中的每個相應的行中的"X"代表。 例如，為了建立倒檔齒輪，使離合器80和85接合。離合器80使節 點24A與節點44A接合。離合器85使節點26A與節點56A接合。類 似地，按照圖lb通過離合器接合的不同組合可獲得八個前進速度比。動力系10可與混合動力車輛共享構件，並且這種組合可在"電 量損耗模式"下操作。對於本發明的目的，"電量損耗模式"是一種 主要由電動機/發電機為車輛提供動力，使得當車輛到達其目的地時， 蓄電池被耗盡或幾乎耗盡的模式。換句話說，在電量損耗模式期間，
發動機12隻是在必須確保蓄電池在到達目的地之前沒有被耗盡的程 度下進行操作。傳統的混合動力車輛以"電量維持模式"進行操作， 其中如果蓄電池電量水平下降到預定的水平以下(例如，25%)時，發 動機自動地運行，以對蓄電池充電。因此，通過在電量損耗模式下操 作，混合動力車輛可保留某些或所有將被消耗燃料，以保持25%的傳 統混合動力車輛中的蓄電池電量水平。應該懂得如果蓄電池可在到達 目的地之後，通過將其插入到某一能源中進行再充電，那麼混合動力 車輛的動力系優選只在電量損耗模式下進行操作。
雖然已經詳細介紹了用於實現本發明的最佳模式，但是與本發明 相關領域的技術人員應該懂得在附屬權利要求的範圍內，可製作各種 備選設計和實施例來實踐本發明。
權利要求
1.一種多速變速器，包括輸入部件；輸出部件；第一行星齒輪組、第二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四行星齒輪組，其各具有第一部件、第二部件和第三部件；第一互連部件，其持續地將所述第一行星齒輪組的所述第二部件與所述第二行星齒輪組的所述第一部件連接；第二互連部件，其持續地將所述第三行星齒輪組的所述第一部件與所述第四行星齒輪組的所述第一部件連接；所述第一行星齒輪組的所述第一部件、所述第二行星齒輪組的所述第二部件和所述第三行星齒輪組的所述第二部件持續地與固定部件相連接；和五個扭矩傳遞裝置，用於選擇性地將所述行星齒輪組的所述部件與所述行星齒輪組的其它部件互連，所述五個扭矩傳遞裝置以兩個組合的方式進行接合，以便在所述輸入部件和所述輸出部件之間建立至少八個前進速度比和至少一個倒檔速度比。
2. 根據權利要求1所述的變速器，其特徵在於，所述五個扭矩 傳遞裝置的其中第一個扭矩傳遞裝置可操作用於選擇性地將所述第 一行星齒輪組的所述第三部件與所述第三行星齒輪組的所述第三部 件連接。
3. 根據權利要求2所述的變速器，其特徵在於，所述五個扭矩 傳遞裝置的其中第二個扭矩傳遞裝置可操作用於選擇性地將所述第 一行星齒輪組的所述第三部件與所述第三行星齒輪組的所述第一部 件連接。
4. 根據權利要求3所述的變速器，其特徵在於，所述五個扭矩 傳遞裝置的其中第三個扭矩傳遞裝置可操作用於選擇性地將所述第一行星齒輪組的所述第二部件與所述第四行星齒輪組的所述第三部 件連接。
5. 根據權利要求4所述的變速器，其特徵在於，所述五個扭矩 傳遞裝置的其中第四個扭矩傳遞裝置可操作用於選擇性地將所述第 一行星齒輪組的所述第二部件與所述第四行星齒輪組的所述第二部 件連接。
6. 根據權利要求5所述的變速器，其特徵在於，所述五個扭矩 傳遞裝置的其中第五個扭矩傳遞裝置可操作用於選擇性地將所述第 二行星齒輪組的所述第三部件與所述第四行星齒輪組的所述第三部 件連接。
7. 根據權利要求1所述的變速器，其特徵在於，所述第一扭矩 傳遞裝置、第二扭矩傳;遞裝置、第三扭矩傳遞裝置、第四扭矩傳遞裝 置和第五扭矩傳遞裝置都包括離合器。
8. 根據權利要求1所述的變速器，其特徵在於，所述第一行星 齒輪組、第二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四行星齒輪組的所述 第一部件、第二部件和第三部件分別包括恆星齒輪部件、行星託架組 件和環形齒輪部件。
9. 根據權利要求1所述的變速器，其特徵在於，所述輸入部件 持續地與所述第三行星齒輪組的所述第一部件互連，並且所述輸出部 件持續地與所述第四行星齒輪組的所述第二部件互連。
10. —種多速變速器，包括 輸入部件；輸出部件；第一行星齒輪組、第二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四行星 齒輪組，其各具有第一部件、第二部件和第三部件；所述輸入部件持續地與所述第三行星齒輪組的所述第一部件互 連，並且所述輸出部件持續地與所述第四行星齒輪組的所述第二部件互連；第 一互連部件，其持續地將所述第 一行星齒輪組的所述第二部件與所述第二行星齒輪組的所述第一部件連接；第二互連部件，其持續地將所述第三行星齒輪組的所述第一部件 與所述第四行星齒輪組的所述第一部件連接；所述第一行星齒輪組的所述第一部件、所述第二行星齒輪組的所 述第二部件和所述第三行星齒輪組的所述第二部件持續地與固定部件相連接；第一扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第一行星齒輪組的所述第 三部件與所述第三行星齒輪組的所述第三部件連接；第二扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第一行星齒輪組的所述第 三部件與所述第三行星齒輪組的所述第一部件連接；第三扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第一行星齒輪組的所述第二部件與所述第四行星齒輪組的所述第三部件連接；第四扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第一行星齒輪組的所述第二部件與所述第四行星齒輪組的所述第二部件連接；第五扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第二行星齒輪組的所述第 三部件與所述第四行星齒輪組的所述第三部件連接；且所述五個扭矩傳遞裝置以兩個組合的方式進行接合，以便在所述 輸入部件和所述輸出部件之間建立至少八個前進速度比和至少一個 倒檔速度比。
11. 一種多速變速器，包括輸入部件；輸出部件；第一行星齒輪組、第二行星齒輪組、第三行星齒輪組和第四行星 齒輪組，其各具有恆星齒輪部件、行星託架組件和環形齒輪部件；所述輸入部件持續地與所述第三行星齒輪組的所述恆星齒輪部 件互連；所述輸出部件持續地與所述第四行星齒輪組的所述行星託架組件互連；第一互連部件，其持續地將所述第一行星齒輪組的所述行星託架組件與所述第二行星齒輪組的所述恆星齒輪部件連接；第二互連部件，其持續地將所述第三行星齒輪組的所述恆星齒輪 部件與所述第四行星齒輪組的所述恆星齒輪部件連接；所述第一行星齒輪組的所述恆星齒輪部件、所述第二行星齒輪組 的所述行星託架組件和所述第三行星齒輪組的所述行星託架組件持 續地與固定部件相連接；第一扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第 一行星齒輪組的所述環 形齒輪部件與所述第三行星齒輪組的所述環形齒輪部件連接；第二扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第一行星齒輪組的所述環 形齒輪部件與所述第三行星齒輪組的所述恆星齒輪部件連接；第三扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第一行星齒輪組的所述行 星託架組件與所述第四行星齒輪組的所述環形齒輪部件連接；第四扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第一行星齒輪組的所述行 星託架組件與所述第四行星齒輪組的所述行星託架組件連接；笫五扭矩傳遞裝置，其選擇性地將所述第二行星齒輪組的所述環 形齒輪部件與所述第四行星齒輪組的所述環形齒輪部件連接；所述扭矩傳遞機構以兩個組合的方式進行接合，以便在所述輸入 部件和所述輸出部件之間建立至少八個前進速度比和至少一個倒檔 速度比。
全文摘要
本發明變速器具有多個部件，其可用於動力系，以提供八個前進速度比和一個倒檔速度比。這種變速器包括四個行星齒輪組，其具有五個扭矩傳遞機構、兩個固定的互連部件以及三個接地部件。該動力系包括發動機和持續地連接在至少一個行星齒輪部件上的扭矩變換器，以及持續地與另一行星齒輪部件相連接的輸出部件。這五個扭矩傳遞機構提供了在各種齒輪部件之間的互連，並且以兩個組合的方式進行操作，以建立至少八個前進速度比和至少一個倒檔速度比。
文檔編號F16H3/62GK101319707SQ200810108349
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月3日 優先權日2007年6月4日
發明者A·W·菲利普斯, C·E·凱裡, J·M·哈特, S·H·維特科普 申請人:通用汽車環球科技運作公司