專利名稱：多速變速箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有行星齒輪裝置的功率變速箱。
背景技術(shù)：
客車包括由發(fā)動機(jī)、多速變速箱和差分或最終傳動組成的動力系。該多速變速箱通過允許發(fā)動機(jī)在其轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)多次工作以增加該車輛的整體工作范圍。變速箱中可用的前進(jìn)速度比的數(shù)量決定了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩范圍重復(fù)的次數(shù)。早期的自動變速箱具有兩個速度范圍。這嚴(yán)重地限制了車輛的整體速度范圍，并從而需要能夠產(chǎn)生較寬速度和轉(zhuǎn)矩范圍的相對大型的發(fā)動機(jī)。這導(dǎo)致發(fā)動機(jī)在巡航期間是在特定的燃料消耗點(diǎn)而不是最高效點(diǎn)工作。因此，人工換檔(副軸變速箱)是最常用的。
隨著三速和四速自動變速箱的出現(xiàn)，自動換檔(行星齒輪)在駕車人中變得流行起來。這些變速箱提高了車輛的工作性能和燃料燃燒效率。速度比數(shù)量的增加減少了速度比之間的步距，并從而通過使得該速度比轉(zhuǎn)換在正常車輛加速條件下實(shí)質(zhì)上不易被操作者覺察而提高了變速箱的換檔質(zhì)量。
已經(jīng)建議將前進(jìn)速度比的數(shù)量增加到六個或更多。在1978年1月31日授予Polak的美國專利第4070927號、和2002年7月23日授予Raghavan和Usoro的美國專利第6422969號中公開了六速變速箱。
六速變速箱提供了優(yōu)于四速和五速變速箱的多個優(yōu)點(diǎn)，包括改進(jìn)的車輛加速和提高的燃料燃燒效率。雖然許多卡車應(yīng)用具有六個或更多前進(jìn)速度比的功率變速箱，但是由于這些變速箱的尺寸和復(fù)雜性，客車仍然被制造成具有三速和四速自動變速箱以及相對較少的五速或六速設(shè)備。
在授予Raghavan、Bucknor和Usoro的美國專利第6623397號中公開了七速變速箱。在授予Haka的美國專利第6425841號中公開了八速變速箱。Haka變速箱使用了三個行星齒輪組和六個轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備，包括兩個制動器和兩個離合器，以提供八個前進(jìn)速度比和一個倒退速度比。一個行星齒輪組被設(shè)置和操作成，為其余兩個行星齒輪組形成兩個固定速度輸入部件。七速、八速和九速變速箱與六速變速箱相比，提供了對于加速和燃料燃燒效率的進(jìn)一步改進(jìn)。然而，與上述六速變速箱類似，由于復(fù)雜性、尺寸和成本而阻礙了七速、八速和九速變速箱的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種具有輸入部件、輸出部件和固定部件的變速箱。一個行星齒輪組包括第一、第二和第三部件。一個復(fù)合齒輪組包括第一、第二、第三和第四部件。該行星齒輪組的第一部件可操作地連續(xù)連接到該輸入部件以提供整體旋轉(zhuǎn)。該行星齒輪組的第二部件連續(xù)接地到該固定部件。該復(fù)合齒輪組的第一部件可操作地連續(xù)連接到該輸出部件以提供整體旋轉(zhuǎn)。
該變速箱還包括第一、第二、第三、第四、第五和第六轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備，其可操作地選擇性將行星齒輪組和復(fù)合齒輪組的部件連接到該固定部件或者該行星齒輪組或復(fù)合齒輪組的其他部件，以提供至少八個前進(jìn)速度比和一個倒退速度比。
根據(jù)以下對于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式的詳細(xì)說明，并結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得非常清楚。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的變速箱的示意性表示；圖2是描述了使用圖1的變速箱的換檔邏輯的比率表和真值表；和圖3是根據(jù)本發(fā)明的變速箱的第二實(shí)施例的示意性表示。
具體實(shí)施例方式
參照圖1，示意性描述了用于車輛的變速箱10。變速箱10包括行星齒輪組14、16、18。行星齒輪組14包括太陽齒輪部件22、環(huán)形齒輪部件26和行星架組件28。行星架組件28包括可旋轉(zhuǎn)支撐多個行星小齒輪部件的行星架部件30。行星齒輪組14是復(fù)合的，因而行星架部件30可旋轉(zhuǎn)地支撐嚙合環(huán)形齒輪部件26的第一組行星小齒輪部件34a，以及嚙合該第一組行星小齒輪部件34a和太陽齒輪部件22的第二組行星小齒輪部件34b。
行星齒輪組16、18一起構(gòu)成復(fù)合齒輪組34，更特別地，復(fù)合齒輪組34是Ravigneaux齒輪組。行星齒輪組16包括太陽齒輪部件38和環(huán)形齒輪部件42。行星架組件46包括可旋轉(zhuǎn)地支撐行星小齒輪部件54的行星架部件50。行星齒輪組16還包括嚙合環(huán)形齒輪部件42和太陽齒輪部件38的行星架部件50和行星小齒輪部件54。
行星齒輪組18包括太陽齒輪部件58和環(huán)形齒輪部件42。行星架組件46還包括可旋轉(zhuǎn)地安裝在行星架部件50上的行星小齒輪部件62。行星齒輪組18還包括行星架部件50和行星小齒輪部件54、62。行星小齒輪部件62嚙合太陽齒輪部件58和行星小齒輪部件54。
應(yīng)當(dāng)注意，在權(quán)利要求中使用的行星齒輪組或Ravigneaux齒輪組的第一、第二、第三和第四部件不必須是指特定類型的一個部件；因而，例如，第一部件可以是環(huán)形齒輪部件、太陽齒輪部件或行星架部件中的任何一個。
該變速箱包括輸入部件例如輸入軸66。輸入軸66連續(xù)連接到行星架部件30以與之整體旋轉(zhuǎn)。輸入軸66可以直接或者通過轉(zhuǎn)矩變換器(未示出)連接到發(fā)動機(jī)輸出部件(未示出)例如曲軸。套管70被同心定位在輸入軸66周圍，并且連續(xù)連接到太陽齒輪部件58以與之整體旋轉(zhuǎn)。套管74被同心定位在套管70周圍，并且連續(xù)連接到太陽齒輪部件38以與之整體旋轉(zhuǎn)。輸出部件例如輸出軸78，連續(xù)連接到環(huán)形齒輪部件42以與之整體旋轉(zhuǎn)。輸出軸78可以連接到車輛最終傳動系統(tǒng)(未示出)以驅(qū)動車輪(未示出)或其他牽引設(shè)備。
變速箱10包括多個可以選擇性嚙合的轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備或離合器C1-C6。離合器C1可以選擇性嚙合以將環(huán)形齒輪部件26耦合到套管70和太陽齒輪部件58以提供整體旋轉(zhuǎn)。離合器C2是可以選擇性嚙合以將行星架部件50接地到固定部件(例如變速箱外殼80)的制動器。離合器C3是可以選擇性嚙合以將套管74和太陽齒輪部件38接地到外殼80的制動器。離合器C4可以選擇性嚙合以將環(huán)形齒輪部件26耦合到套管74和太陽齒輪部件38以提供整體旋轉(zhuǎn)。離合器C5可以選擇性嚙合以將行星架部件30耦合到套管74和太陽齒輪部件38以提供整體旋轉(zhuǎn)。離合器C6可以選擇性嚙合以將輸入軸66和行星架部件30耦合到行星架部件50以提供整體旋轉(zhuǎn)。
優(yōu)選地，應(yīng)用電子控制單元(未示出)以便通過液壓致動以本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的方式來控制轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備C1-C6的嚙合。
參照圖2，描述了用于離合器C1-C6的換檔邏輯序列，其中在輸入部件66和輸出部件78之間提供了八個前進(jìn)速度比和一個倒退速度比。參照圖1和2，當(dāng)離合器C1和C2嚙合時，獲得第一前進(jìn)速度比。當(dāng)離合器C1和C3嚙合時，獲得第二前進(jìn)速度比。當(dāng)離合器C1和C4嚙合時，獲得第三前進(jìn)速度比。當(dāng)離合器C1和C5嚙合時，獲得第四前進(jìn)速度比。當(dāng)離合器C1和C6嚙合時，獲得第五前進(jìn)速度比。當(dāng)離合器C5和C6嚙合時，獲得第六前進(jìn)速度比。當(dāng)離合器C4和C6嚙合時，獲得第七前進(jìn)速度比。當(dāng)離合器C3和C6嚙合時，獲得第八前進(jìn)速度比。當(dāng)離合器C2和C4嚙合時，獲得倒退速度比。
應(yīng)當(dāng)注意，如圖2所示，變速箱10的特征在于，通過單轉(zhuǎn)變換檔完成相鄰前進(jìn)速度比之間的單步速度比互換。還應(yīng)當(dāng)注意，離合器C2可以用于摩擦發(fā)動(friction launch)以消除發(fā)動機(jī)輸出部件和輸入軸66之間的轉(zhuǎn)矩變換器。行星齒輪組14產(chǎn)生低擋速度比(underdriveratio)。
參照圖3，示意性描繪了替換的變速箱10′，其中相似的參照數(shù)字表示與圖1相似的部件。變速箱10′與圖1中的10所示變速箱相似，除了復(fù)合齒輪組的設(shè)置。變速箱10′的復(fù)合齒輪組34′包括太陽齒輪部件38、58和行星架部件50。復(fù)合齒輪組34′還包括部件例如鼓形物(drum)82，其剛性連接環(huán)形齒輪部件42a和42b。行星架部件50可旋轉(zhuǎn)地支撐行星小齒輪部件54a、54b和62。行星小齒輪部件54a與環(huán)形齒輪部件42a和太陽齒輪部件38嚙合。行星小齒輪部件54b與環(huán)形齒輪部件42b嚙合。行星小齒輪部件58與太陽齒輪部件58和行星小齒輪部件42b嚙合。輸出軸78連續(xù)連接到鼓形物82以與之整體旋轉(zhuǎn)。
雖然已經(jīng)詳細(xì)說明了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式，但是本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認(rèn)識到在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的、用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各種替換設(shè)計和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種變速箱，包括輸入部件；輸出部件；固定部件；具有第一、第二和第三部件的行星齒輪組；具有第一、第二、第三和第四部件的復(fù)合齒輪組；所述行星齒輪組的所述第一部件可操作地連續(xù)連接到所述輸入部件以與之整體旋轉(zhuǎn)；所述行星齒輪組的所述第二部件連續(xù)接地到所述固定部件；所述復(fù)合齒輪組的所述第一部件可操作地連續(xù)連接到所述輸出部件以與之整體旋轉(zhuǎn)；第一、第二、第三、第四、第五和第六轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備，其可操作地選擇性將所述行星齒輪組和所述復(fù)合齒輪組的部件連接到所述固定部件或者所述行星齒輪組或所述復(fù)合齒輪組的其他部件，以提供至少八個前進(jìn)速度比。
2.如權(quán)利要求1所述的變速箱，其中所述第一轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備被配置成，選擇性耦合所述行星齒輪組的所述第三部件與所述復(fù)合齒輪組的所述第二部件以提供整體旋轉(zhuǎn)；其中所述第二轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備被配置成選擇性耦合所述復(fù)合齒輪組的所述第三部件與所述固定部件；其中所述第三轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備被配置成選擇性耦合所述復(fù)合齒輪組的所述第四部件與所述固定部件；其中所述第四轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備被配置成選擇性耦合所述行星齒輪組的所述第三部件與所述復(fù)合齒輪組的所述第四部件以提供整體旋轉(zhuǎn)；其中所述第五轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備被配置成選擇性耦合所述行星齒輪組的所述第一部件與所述復(fù)合齒輪組的所述第四部件以提供整體旋轉(zhuǎn)；以及其中所述第六轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備被配置成選擇性耦合所述輸入部件和所述行星齒輪組的所述第一部件與所述復(fù)合齒輪組的所述第三部件以提供整體旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的變速箱，其中所述復(fù)合齒輪組包括第一太陽齒輪部件，第二太陽齒輪部件，第一環(huán)形齒輪部件，第一行星架部件，相對于該第一行星架部件可旋轉(zhuǎn)地連接并且與所述第一太陽齒輪部件和所述第一環(huán)形齒輪部件嚙合接合的第一行星小齒輪部件，以及相對于該第一行星架部件可旋轉(zhuǎn)地連接并且與所述第二太陽齒輪部件和所述第一行星小齒輪部件嚙合接合的第二行星小齒輪部件。
4.如權(quán)利要求3所述的變速箱，其中所述復(fù)合齒輪組的所述第一部件是所述第一環(huán)形齒輪部件；其中所述復(fù)合齒輪組的所述第二部件是所述第二太陽齒輪部件；其中所述復(fù)合齒輪組的所述第三部件是所述第一行星架部件；并且其中所述復(fù)合齒輪組的所述第四部件是所述第一太陽齒輪部件。
5.如權(quán)利要求4所述的變速箱，其中所述行星齒輪組包括第三太陽齒輪部件、第二環(huán)形齒輪部件和第二行星架部件；并且其中所述行星齒輪組的所述第一部件是所述第二行星架部件，所述行星齒輪組的所述第二部件是所述第三太陽齒輪部件，并且所述行星齒輪組的所述第三部件是所述第二環(huán)形齒輪部件。
6.如權(quán)利要求2所述的變速箱，其中所述復(fù)合齒輪組包括第一太陽齒輪部件，第二太陽齒輪部件，第一環(huán)形齒輪部件，第二環(huán)形齒輪部件；連接該第一和第二環(huán)形齒輪部件以提供整體旋轉(zhuǎn)的互連部件；行星架部件，相對于該行星架部件可旋轉(zhuǎn)地連接并且與所述第一太陽齒輪部件和所述第一環(huán)形齒輪部件嚙合接合的第一行星小齒輪部件，相對于該行星架部件可旋轉(zhuǎn)地連接并且與所述第二太陽齒輪部件嚙合接合的第二行星小齒輪部件，以及相對于該行星架部件可旋轉(zhuǎn)地連接并且與所述第二行星小齒輪部件和所述第二環(huán)形齒輪部件嚙合接合的第三行星小齒輪部件。
7.如權(quán)利要求6所述的變速箱，其中所述復(fù)合齒輪組的所述第一部件是所述互連部件；其中所述復(fù)合齒輪組的所述第二部件是所述第二太陽齒輪部件；其中所述復(fù)合齒輪組的所述第三部件是所述行星架部件；并且其中所述復(fù)合齒輪組的所述第四部件是所述第一太陽齒輪部件。
8.如權(quán)利要求2所述的變速箱，其中相鄰前進(jìn)速度比之間的單步速度比互換被實(shí)現(xiàn)為單轉(zhuǎn)變互換。
9.一種變速箱，包括輸入部件；輸出部件；固定部件；具有第一太陽齒輪部件、第一環(huán)形齒輪部件和第一行星架部件的行星齒輪組；復(fù)合齒輪組，包括第二太陽齒輪部件，第三太陽齒輪部件，第二環(huán)形齒輪部件，第二行星架部件，由該第二行星架部件可旋轉(zhuǎn)地支撐并且與該第二太陽齒輪部件和第二環(huán)形齒輪部件嚙合接合的第一行星小齒輪部件，由該第二行星架部件可旋轉(zhuǎn)地支撐并且與該第三太陽齒輪部件和該第一行星小齒輪部件嚙合接合的第二行星小齒輪部件；所述第一太陽齒輪部件連續(xù)接地到所述固定部件；所述第一行星架部件可操作地連續(xù)連接到所述輸入部件；所述第二環(huán)形齒輪部件可操作地連續(xù)連接到所述輸出部件；和第一、第二、第三、第四、第五和第六轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備，其可操作地選擇性將所述行星齒輪組和所述復(fù)合齒輪組的部件連接到所述固定部件或者所述行星齒輪組或所述復(fù)合齒輪組的其他部件，以提供至少八個前進(jìn)速度比。
10.如權(quán)利要求9所述的變速箱，其中所述第一轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備被配置成選擇性耦合所述第一環(huán)形齒輪部件與所述第三太陽齒輪部件以提供整體旋轉(zhuǎn)；其中所述第二轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備被配置成選擇性耦合所述行星架部件與所述固定部件；其中所述第三轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備被配置成選擇性耦合所述第二太陽齒輪部件與所述固定部件；其中所述第四轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備被配置成選擇性耦合所述第一環(huán)形齒輪部件與所述第二太陽齒輪部件以提供整體旋轉(zhuǎn)；其中所述第五轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備被配置成選擇性耦合所述第一行星架部件與所述第二太陽齒輪部件以提供整體旋轉(zhuǎn)；并且其中所述第六轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備被配置成選擇性耦合所述行星架部件和所述輸入部件與所述第二行星架部件以提供整體旋轉(zhuǎn)。
11.一種變速箱，包括輸入部件；輸出部件；固定部件；包括第一太陽齒輪部件、第一環(huán)形齒輪部件和第一行星架部件的行星齒輪組；復(fù)合齒輪組，包括第二太陽齒輪部件，第三太陽齒輪部件，第二環(huán)形齒輪部件，第二行星架部件，由該第二行星架部件可旋轉(zhuǎn)地支撐并且與該第二太陽齒輪部件和第二環(huán)形齒輪部件嚙合接合的第一行星小齒輪部件，由該第二行星架部件可旋轉(zhuǎn)地支撐并且與該第三太陽齒輪部件和該第一行星小齒輪部件嚙合接合的第二行星小齒輪部件；所述第一太陽齒輪部件連續(xù)接地到所述固定部件；所述第一行星架部件可操作地連續(xù)連接到所述輸入部件；所述第二環(huán)形齒輪部件可操作地連續(xù)連接到所述輸出部件；第一轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備，被配置成選擇性耦合所述第一環(huán)形齒輪部件與所述第三太陽齒輪部件以提供整體旋轉(zhuǎn)；第二轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備，被配置成選擇性耦合所述第二行星架部件與所述固定部件；第三轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備，被配置成選擇性耦合所述第二太陽齒輪部件與所述固定部件；第四轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備，被配置成選擇性耦合所述第一環(huán)形齒輪部件與所述第二太陽齒輪部件以提供整體旋轉(zhuǎn)；第五轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備，被配置成選擇性耦合所述第一行星架部件與所述第二太陽齒輪部件以提供整體旋轉(zhuǎn)；以及第六轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備，被配置成選擇性耦合所述行星架部件和所述輸入部件與所述第二行星架部件以提供整體旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
提供一種變速箱，包括具有第一、第二和第三部件的行星齒輪組，以及具有第一、第二、第三和第四部件的復(fù)合齒輪組。該變速箱還包括多個可以選擇性嚙合的轉(zhuǎn)矩傳送設(shè)備，配置成選擇性連接該行星齒輪組和該復(fù)合齒輪組的選擇部件以提供整體旋轉(zhuǎn)，從而在輸入部件和輸出部件之間提供多個前進(jìn)速度比和至少一個倒退速度比。
文檔編號F16H3/44GK1978941SQ200610164250
公開日2007年6月13日 申請日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月7日
發(fā)明者M·林, H·施賴伯 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司