專利名稱：八速變速器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有四個4亍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(fā)動機、多級變速器和差速傳動機構或主減速器組成 的動力總成。多級變速器通過容許發(fā)動機在其扭矩范圍內(nèi)多次操作而 提高了車輛的整個操作范圍。變速器中可得到的前進速度比的數(shù)量確 定了發(fā)動機扭矩范圍重復的次數(shù)。早前的自動變速器具有兩個速度范 圍。這嚴格地限制了車輛的整個速度范圍，并因此需要相對較大的發(fā) 動機，其可產(chǎn)生較寬的速度和4丑矩范圍。這導致發(fā)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(副軸變速 器)是最常見的。
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(jīng)濟性。速度比的數(shù)量增加將減少在速度比之間的步長，并因此通 過在正常車輛加速下使操作員基本察覺不到速度比更換而改進變速 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(yōu)點，包括改進 的車輛加速度和改進的燃料經(jīng)濟性。雖然許多貨車采用具有六個或更多前進速度比的動力變速器，^旦是由于這些變速器的尺寸和復雜性， 客車仍然制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(jīng)濟性方面提供了超越 六速變速器的進一步改進。然而，類似于上面論述的六速變速器，七 速、八速和九速變速器的發(fā)展由于復雜性、尺寸和成本而被排除在夕卜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(fā)明的變速器系列具有四個行星齒輪組，其各包括第一、笫二 和第三部件，這些部件可包括^壬何順序的太陽齒輪，環(huán)形齒輪，或行 星托架組合部件。
在本說明書和權利要求中引用笫一、第二、第三和第四齒輪組時， 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(shù)到"第四"。另外，對于各齒輪組，各齒輪組的第一、第二或第 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(shù)到"第三"。
各個托架部件可以是單個小齒輪托架部件(銜單)或雙小齒輪托架 部件(復合)。具有長的小齒輪的實施例也是可行的。
第一互連部件持續(xù)地將第一行星齒輪組的第二部件與笫二行星 齒輪組的第 一部件連接起來。
第二互連部件持續(xù)地將第二行星齒輪組的第三部件與第三行星 齒輪組的第二部件連接起來。
第三互連部件持續(xù)地將第三行星齒輪組的第二部件與第四行星 齒輪組的第 一部件連接起來。
第四互連部件持續(xù)地將第一行星齒輪組的第一部件與第二行星 齒輪組的笫二部件連接起來。第 一行星齒輪組的第三部件持續(xù)地與固定部件(變速器外殼/變速 器殼)相連接。
輸入部件持續(xù)地與第三行星齒輪組的第 一部件相連接。輸出部件 持續(xù)地與第四行星齒輪組的第三部件相連接。
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 一部件與第三行星齒輪組的第 一部件連接起來。
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 一部件與第三行星齒輪組的第三部件連接起來。
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起來。
第四扭矩傳遞裝置，例如離合器，其選擇性地將第三行星齒輪組 的第一部件與第四行星齒輪組的第二部件連接起來。
第五扭矩傳遞裝置，例如離合器，其選擇性地將第三行星齒輪組 的第三部件與第四行星齒輪組的第二部件連接起來。
這五個扭矩傳遞裝置可選擇性地兩個組合地^接合，以產(chǎn)生至少八 個前進速度比和至少 一 個倒檔速度比。
各種速度比和速度比范圍可通過恰當?shù)剡x擇行星齒輪組的齒數(shù) 比而實現(xiàn)。
從以下結合附圖對實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式的詳細描述中，將很容 易清楚本發(fā)明的上述特征和其它特征及優(yōu)點。


圖la是包括根據(jù)本發(fā)明的行星變速器的動力總成的示意圖； 圖lb是顯示圖la中所示的動力總成的某些操作特征的真值表和 圖表；和
圖lc是杠桿圖形式顯示的圖la動力總成的示意圖。
具體實施方式
參照附圖，圖la中顯示了動力總成10，其具有傳統(tǒng)的發(fā)動機和 扭矩變換器12，行星變速器14，和傳統(tǒng)的主減速器機構16。發(fā)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(jīng)濟 性。這種燃料可包括，例如汽油；柴油機；乙醇；二甲醚等等。
行星變速器14包括持續(xù)地與發(fā)動機12相連接的輸入部件17,行 星齒輪裝置18，以及持續(xù)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包括太陽齒輪部件22,環(huán)形齒輪部件24和行星托 架組合部件26。行星托架組合部件26包括多個可旋轉地安裝在托架 部件29上，并設置成與太陽齒輪部件22及環(huán)形齒輪部件24構成嚙 合關系的小齒輪27。
行星齒輪組30包括太陽齒輪部件32，環(huán)形齒輪部件34和行星托 架組合部件36。行星托架組合部件36包括多個可旋轉地安裝在托架 部件39上，并設置成與環(huán)形齒輪部件34及太陽齒輪部件32構成嚙 合關系的小齒輪37。
行星齒輪組40包括太陽齒輪部件42,環(huán)形齒輪部件44和行星托 架組合部件46。行星托架組合部件46包括多個安裝在托架部件49上 的小齒輪47,48。小齒輪48設置成與太陽齒輪部件42構成嚙合關系， 并且小齒輪47設置成與環(huán)形齒輪部件44及相應的小齒輪48構成嚙 合關系。
行星齒輪組50包括太陽齒輪部件52，環(huán)形齒輪部件54和行星托 架組合部件56。行星托架組合部件56包括多個可旋轉地安裝在托架 部件59上，并設置成與環(huán)形齒輪部件54及太陽齒輪部件52構成嚙 合關系的小齒輪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者卩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(xù)地與行星齒輪組40的太陽齒輪部件42相連接。輸出部件19持續(xù)地與行星齒輪組50的環(huán)形齒輪部件54相連接。行
第一互連部件70持續(xù)地將4于星齒輪組20的行星托架組合部件26 與行星齒輪組30的太陽齒輪部件32連接起來。第二互連部件72持 續(xù)地將行星齒輪組30的環(huán)形齒輪部件34與行星齒輪組40的行星托 架組合部件46連接起來。第三互連部件74持續(xù)地將行星齒輪組40 的行星托架組合部件46與行星齒輪組50的太陽齒輪部件52連接起 來。第四互連部件76持續(xù)地將行星齒輪組20的太陽齒輪部件22與 行星齒輪組30的行星托架組合部件36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的太陽齒輪部件22與行星齒輪組40的太陽齒輪部件42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76而 將行星齒輪組20的太陽齒輪部件22和行星齒輪組30的行星托架組 合部件36與行星齒輪組40的環(huán)形齒輪部件44連接起來。第三扭矩 傳遞裝置，例如離合器84,其選擇性地將行星齒輪組20的行星托架 組合部件26與行星齒輪組50的環(huán)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40的太陽齒 輪部件42與行星齒輪組50的行星托架組合部件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40的環(huán)形 齒輪部件44與行星齒輪組50的行星托架組合部件56連接起來。
如圖lb中所示，尤其此處所公開的真值表中所示，扭矩傳遞裝 置可選擇性地兩個組合地接合，以提供至少八個前進速度比和至少一 個倒檔速度比，所有都帶單個過渡連續(xù)換檔并包括兩個超速傳動比。
如上所述，在圖lb的真值表中顯示了用于扭矩傳遞裝置的接合 一覽表。圖lb的圖表描述了上迷變速器中所達到的齒輪比和比階(ratio step)。例如，在笫 一和第二前進速度比之間的階比(step ratio)是1.64, 而在倒檔速度比和第一前進速度比之間的階比為-0.84。
參看圖lc，其以杠桿圖形式顯示了圖la中所示的動力總成10的實施例。杠桿圖是機械裝置例如自動變速器的構件的示意圖。各個單 獨的杠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(jié)點表示。因此，單個杠桿包含三個節(jié)點 一個用于太陽 齒輪部件， 一個用于行星齒輪，托架部件，以及一個用于環(huán)形齒輪部件。 在各杠桿的節(jié)點之間的相對長度可用于代表各個相應的齒輪組的環(huán)
形-太陽杠桿比。這些杠桿比則用于改變變速器的齒輪比，以取得合適 的比和比級數(shù)。在各種行星齒l侖組的節(jié)點之間的機械聯(lián)接或相互連接 由薄的水平線表示，并且扭矩傳遞裝置例如離合器和制動器由交錯的
指狀物表示。如果裝置是制動器，那么就將一組指狀物接地。在Benford， Howard和Leising, Maurice的SAEi侖文810102, "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis"中可找到杠桿圖的格式、目的和用 途的進一步說明。
動力總成10包括持續(xù)地與發(fā)動機12相連接的輸入部件17,持續(xù) 地與主減速器16相連接的輸出部件19，具有三個節(jié)點第一節(jié)點22A, 第二節(jié)點26A和第三節(jié)點24A的第 一行星齒輪組20A;具有三個節(jié)點 第 一節(jié)點32A，第二節(jié)點36A和笫三節(jié)點34A的第二行星齒輪組30A; 具有三個節(jié)點第一節(jié)點42A,第二節(jié)點46A和第三節(jié)點44A的第三 行星齒輪組40A;以及具有三個節(jié)點第一節(jié)點52A，第二節(jié)點56A 和第三節(jié)點54A的第四行星齒^^組50A。
輸入部件17持續(xù)地與節(jié)點42A相連接，并且輸出部件19持續(xù)地 與節(jié)點54A相連接。節(jié)點24A持續(xù)地與變速器外殼60相連接。
節(jié)點26A持續(xù)地與節(jié)點32A相連4妄。節(jié)點34A持續(xù)地與節(jié)點46A 相連接。節(jié)點46A持續(xù)地與節(jié)點52A相連接。節(jié)點22A持續(xù)地與節(jié) 點36A相連接。
第一扭矩傳遞裝置，例如離合器80,其選擇性地將節(jié)點22A與節(jié) 點42A連接起來。第二扭矩傳遞裝置，例如離合器82，其選擇性地 將節(jié)點22A及36A與節(jié)點44A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(jié)點26A及32A與節(jié)點54A連接起來。第四^L矩傳遞裝置，例如離合器85，其選^l奪性地將節(jié)點42A與節(jié)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(jié)點 44A與節(jié)點56A連接起來。
為了建立傳動比，對于各個齒輪狀態(tài)可使兩個扭矩傳遞裝置接合 起來。接合的扭矩傳遞裝置由圖1中的每個相應的行中的"X"代表。 例如，為了建立倒檔齒輪比，使離合器84和離合器86接合起來。離 合器84使節(jié)點26A及32A與節(jié)點54A相接合。離合器86使節(jié)點44A 與節(jié)點56A接合起來。類似地，按照圖lb通過不同的離合器的接合 組合可獲得八個前進速度比。
動力總成10可與混合動力車輛共享構件，并且這種組合可在"電 量消津W莫式"下操作。對于本發(fā)明的目的，"電量消井^莫式"是一種主要 由電動機/發(fā)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，在電量消耗模式期間，發(fā)動 機12只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(tǒng)的混合動力車輛以"電量維持才莫式，，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(fā)動機自動 地運行，以對蓄電池充電。因此，通過在電量消耗模式下操作，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(tǒng)混合動 力車輛中的蓄電池電量水平。應當理解，如果蓄電池可在到達目的地 之后，通過將其插入到某一能源中進行再充電，那么混合動力車輛的 動力總成優(yōu)選只在電量消耗模式下進行操作。
雖然已經(jīng)詳細介紹了用于實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式，但是與本發(fā)明 相關領域的技術人員應當理解，在所附權利要求的范圍內(nèi)，可制作各 種備選設計和實施例來實施本發(fā)明。
權利要求
1.一種多級變速器，包括輸入部件；輸出部件；第一、第二、第三和第四行星齒輪組，其各具有第一、第二和第三部件；持續(xù)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起來的第一互連部件；持續(xù)地將所述第二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二部件連接起來的第二互連部件；持續(xù)地將所述第三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一部件連接起來的第三互連部件；持續(xù)地將所述第一行星齒輪組的所述第一部件與所述第二行星齒輪組的所述第二部件連接起來的第四互連部件；所述第一行星齒輪組的所述第三部件持續(xù)地與固定部件相連接；和用于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起來的五個扭矩傳遞裝置，所述五個扭矩傳遞裝置可兩個組合地接合，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(jù)權利要求1所述的變速器，其特征在于，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地用于選擇性地將所述 第 一行星齒輪組的所述第 一部件與所述第三行星齒輪組的所述第一 部件連接起來。
3. 根據(jù)權利要求2所述的變速器，其特征在于，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地用于選擇性地將所述 第一行星齒輪組的所述第一部件與所述第三行星齒輪組的所述第三部件連接起來。
4. 根據(jù)權利要求3所述的變速器，其特征在于，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地用于選擇性地將所述 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 部件連接起來。
5. 根據(jù)權利要求4所述的變速器，其特征在于，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地用于選擇性地將所述 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二 部件連接起來。
6. 根據(jù)權利要求5所述的變速器，其特征在于，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地用于選擇性地將所述 第三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笫二 部件連接起來。
7. 根據(jù)權利要求1所述的變速器，其特征在于，所有的所述五 個扭矩傳遞裝置都包括離合器。
8. 根據(jù)權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述第一、第 二、第三和第四行星齒輪組的所述第一、第二和第三部件分別包括太 陽齒輪部件、行星托架組合部4牛和環(huán)形齒輪部件。
9. 根據(jù)權利要求1所述的變速器，其特征在于，所述輸入部件 持續(xù)地與所述第三行星齒輪組的所述第一部件互連，并且所述輸出部 件持續(xù)地與所述第四行星齒輪組的所述第三部件互連。
10. —種多級變速器，包括: 輸入部件；輸出部件；第一、第二、第三和第四4亍星齒輪組，其各具有第一、第二和第 三部件；所述輸入部件持續(xù)地與所述第三行星齒輪組的所述第一部件互連；所述輸出部件持續(xù)地與所述第四行星齒輪組的所述第三部件互連；所述第一行星齒輪組的所述第三部件持續(xù)地與固定部件相連接；持續(xù)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起來的第一互連部件；持續(xù)地將所述第二行星齒輪組的所述第三部件與所述第三行星 齒輪組的所述第二部件連接起來的第二互連部件；持續(xù)地將所述第三行星齒輪組的所述第二部件與所述第四行星 齒輪組的所述第一部件連接起來的第三互連部件；持續(xù)地將所述第一行星齒輪組的所述第一部件與所述第二行星 齒輪組的所述第二部件連接起來的第四互連部件；選擇性地將所述第一行星齒輪組的所述第一部件與所述第三行 星齒輪組的所述第 一部件連接起來的第 一扭矩傳遞裝置；選擇性地將所述第 一行星齒輪組的所述第 一部件與所述第三行 星齒輪組的所述第三部件連接起來的第二扭矩傳遞裝置；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起來的第三扭矩傳遞裝置；選擇性地將所述第三行星齒輪組的所述第一部件與所述第四行 星齒輪組的所述第二部件連接起來的第四扭矩傳遞裝置；選擇性地將所述第三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二部件連接起來的第五扭矩傳遞裝置；所述扭矩傳遞裝置可兩個組合地接合，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. 一種多級變速器，包括輸入部件；輸出部件；第一、第二、第三和第四行星齒輪組，其各具有太陽齒輪部件、 行星托架組合部件和環(huán)形齒輪部件；所述輸入部件持續(xù)地與所述第三行星齒輪組的所述太陽齒輪部件互連；所述輸出部件持續(xù)地與所述第四行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪部件互連；所述第一行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪部件持續(xù)地與固定部件相連；持續(xù)地將所述第一行星齒輪組的所述行星托架組合部件與所述 第二行星齒輪組的所述太陽齒專侖部件連接起來的第一互連部件；持續(xù)地將所述第二行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪部件與所述第三 行星齒輪組的所述行星托架組合部件連接起來的第二互連部件；持續(xù)地將所述第三行星齒輪組的所述行星托架組合部件與所述 笫四行星齒輪組的所述太陽齒4侖部件連接起來的第三互連部件；持續(xù)地將所述第一行星齒輪組的所述太陽齒輪部件與所述第二 行星齒輪組的所述行星托架組合部件互連起來的第四互連部件；選擇性地將所述第一行星齒輪組的所述太陽齒輪部件與所述第 三行星齒輪組的所述太陽齒輪部件連接起來的第 一扭矩傳遞裝置；選擇性地將所述笫一行星齒輪組的所述太陽齒輪部件與所述第 三行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪部件連接起來的第二扭矩傳遞裝置；選擇性地將所述第 一行星齒輪組的所述行星托架組合部件與所述第四行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪部件相連接的第三扭矩傳遞裝置； 選擇性地將所述第三行星齒輪組的所述太陽齒輪部件與所述第四行星齒輪組的所述行星托架組合部件相連接的第四扭矩傳遞裝置；選擇性地將所述第三行星齒輪組的所述環(huán)形齒輪部件與所述第 四行星齒輪組的所述行星托架組合部件連接起來的第五扭矩傳遞裝 置；所述扭矩傳遞裝置可兩個組合地接合，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(fā)明涉及八速變速器。具體而言，本發(fā)明的變速器具有可用于動力總成的多個部件，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裝置，四個固定的互連部件以及一個接地部件。該動力總成包括發(fā)動機和持續(xù)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(xù)地與另一行星齒輪部件相連接的輸出部件。這五個扭矩傳遞裝置提供了在各種齒輪部件之間的互連，并且兩個組合地進行操作，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F16H3/62GK101290048SQ20081009258
公開日2008年10月22日 申請日期2008年4月16日 優(yōu)先權日2007年4月20日
發(fā)明者A·W·菲利普斯, C·E·凱里, J·M·哈特, S·H·維特科普 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司