專利名稱：單行星齒輪組的三檔變速箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請一般涉及機(jī)動(dòng)車輛自動(dòng)變速器的改進(jìn)。特別地，本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力車中的變速器的新的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
行星齒輪組具有三個(gè)傳動(dòng)比以及具有傳動(dòng)方向/傳動(dòng)比的七個(gè)獨(dú)特組合，包括直接驅(qū)動(dòng)。傳動(dòng)比通過齒輪組中的齒輪確定，以及通過在固定第三元件時(shí)改變輸入元件和輸出元件來進(jìn)行選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，離合器和帶傳輸動(dòng)力或抑制行星齒輪組中單獨(dú)元件的旋轉(zhuǎn)。但利用單個(gè)行星齒輪組僅僅獲得兩個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔。車輛中的自動(dòng)變速器通常采用雙行星齒輪組或復(fù)合行星齒輪組，其具有一個(gè)齒圈但具有兩個(gè)太陽輪，而且每個(gè)行星齒輪組采用兩根帶和四個(gè)離合器來獲得從減速傳動(dòng)到超速傳動(dòng)范圍內(nèi)的至少三個(gè)前進(jìn)檔比率。這種限制起因于輸入裝置，典型的是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。這種旋轉(zhuǎn)源可以改變速度和扭矩，但不能改變旋轉(zhuǎn)方向?；趩蜗蜉斎朐磥磉x擇傳動(dòng)比和輸出方向以實(shí)現(xiàn)期望的輸出扭矩和旋轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種三個(gè)前進(jìn)檔的變速箱，其具有通過單個(gè)行星齒輪組的反轉(zhuǎn)。前進(jìn)檔包括低速檔、I比1、和超速傳動(dòng)。倒檔比率與低速檔相同。輸出軸在第一檔的向前旋轉(zhuǎn)是通過使輸入馬達(dá)的方向反向來實(shí)現(xiàn)的。這容易通過雙向原動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)，例如液壓馬達(dá)或電動(dòng)馬達(dá)。使用雙向原動(dòng)機(jī)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是輸入軸的雙向旋轉(zhuǎn)提供了向前、倒檔、以及在蓄能器中蓄積能量的反向驅(qū)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)在任一方向上有效地工作。液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的扭矩輸出能夠通過方向控制閥從而快速地反向。用于改變傳動(dòng)比的離合器的接合和脫離以及用于使馬達(dá)反轉(zhuǎn)的閥排序(valve sequencing)通過機(jī)械或電氣裝置來控制或者通過控制器的組合來控制。通過協(xié)調(diào)這些事件，具有三個(gè)前進(jìn)檔比率和倒檔的自動(dòng)換檔事件是可能的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于原動(dòng)機(jī)組件的行星齒輪組包括:用于為行星齒輪組提供動(dòng)力的雙向原動(dòng)機(jī)；輸入軸，其在一端與原動(dòng)機(jī)相連，并且在任一方向上驅(qū)動(dòng)行星齒輪組；行星齒輪組，其包括:一個(gè)太陽輪；一組安裝在行星架上的行星齒輪，用于繞太陽輪旋轉(zhuǎn)；圍繞行星齒輪組的兩根帶；以及用于接合行星齒輪組的兩個(gè)離合器組；輸出軸，其連接在行星齒輪組的相反端，且接收來自行星齒輪組的動(dòng)力，其中輸出軸以第一檔、倒檔或反向驅(qū)動(dòng)中的一種被驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明還提供了一種方法，所述方法通過雙向原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)行星齒輪組并且提供了三個(gè)傳動(dòng)比、倒檔和反向驅(qū)動(dòng)?！N方法包括如下步驟:提供雙向原動(dòng)機(jī)，用于為輸入軸提供動(dòng)力且驅(qū)動(dòng)行星齒輪組，所述行星齒輪組包括:一組行星齒輪，其安裝在行星架上且與太陽輪嚙合；兩個(gè)離合器組，其用于接合行星齒輪組；以及兩根帶，用于固定行星齒輪組；提供輸出軸，用于接收來自雙向原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力；使一離合器組接合以驅(qū)動(dòng)太陽輪；通過一根帶來固定行星架；以及，原動(dòng)機(jī)使輸入軸沿任一方向旋轉(zhuǎn)，從而以第一檔、倒檔或反向驅(qū)動(dòng)中的一個(gè)的方向來驅(qū)動(dòng)輸出軸。另一種方法包括如下步驟:提供雙向原動(dòng)機(jī)，用于給行星齒輪組提供動(dòng)力；提供輸入軸，其與行星齒輪組的一端相連；提供輸出軸，其與行星齒輪組的相反端相連；雙向原動(dòng)機(jī)使輸入軸沿任一方向旋轉(zhuǎn)，從而給行星齒輪組提供動(dòng)力；以及，行星齒輪組以任一方向驅(qū)動(dòng)輸出軸，并且提供三個(gè)傳動(dòng)比和倒檔。


結(jié)合相關(guān)附圖考慮，本發(fā)明上述及其它優(yōu)點(diǎn)根據(jù)下面對優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述從而對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說變得相當(dāng)顯而易見，附圖中:圖1為本發(fā)明的三檔變速箱的后向透視2為沿圖1的截面2-2獲得的三檔變速箱的前視圖；圖3為本發(fā)明的帶組件的透視圖；圖4為本發(fā)明的后齒輪組件的后向透視圖；圖5為本發(fā)明的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面的詳細(xì)描述和附圖描述并例示了本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。這些描述和附圖用于使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和使用本發(fā)明，但并不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。關(guān)于所公開的方法，所呈現(xiàn)的這些步驟本質(zhì)上是示范性的，因此這些步驟的順序不是必要的或關(guān)鍵的。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在圖1、圖2和圖5中示出，并且包括與雙向原動(dòng)機(jī)11 一起使用的行星齒輪組10。原動(dòng)機(jī)11可以是任何雙向馬達(dá)，包括但不限制于電動(dòng)馬達(dá)或液壓馬達(dá)。在原動(dòng)機(jī)11是液壓馬達(dá)的情況下，蓄能器50可被提供，用于在如下面所述的反向驅(qū)動(dòng)過程中蓄能。參考圖2，輸入轂12與雙向原動(dòng)機(jī)11花鍵聯(lián)接。該元件直接將扭矩從輸入源(例如，雙向原動(dòng)機(jī)11)傳送給齒輪組10。輸入轂12驅(qū)動(dòng)兩個(gè)離合器組，內(nèi)離合器組14和外離合器組16。當(dāng)接合時(shí)，內(nèi)離合器組14驅(qū)動(dòng)行星架18。外離合器組16可接合以驅(qū)動(dòng)太陽輪
20。前帶22抑制(或約束)太陽輪20。后帶24抑制(或約束)行星架18。齒圈26與輸出軸28花鍵聯(lián)接。帶組件32在圖3中示出，并且包括前帶22和后帶24。帶復(fù)式接頭34支撐前帶22和后帶24以及活塞組件36和液壓閥38，活塞組件36和液壓閥38用于啟用前帶22和后帶24來接合齒輪組10。圖4示出了被裝入在帶組件32內(nèi)的后傳動(dòng)組件40。后傳動(dòng)組件40包括設(shè)置在一端處的后離合器子組件42和設(shè)置在相反端處的尾軸組件44。圖4也示出了滾子軸承組件46和駐車棘爪48。參考圖2，傳統(tǒng)行星齒輪組運(yùn)行的原理是基于:驅(qū)動(dòng)一個(gè)單元，固定一個(gè)單元和從自由單元獲得輸出，其中這些單元是太陽輪20、具有行星齒輪30的行星架18、以及齒圈26。離合器14、16和制動(dòng)帶22、24控制被固定的單元和被驅(qū)動(dòng)的單元。行星齒輪組10運(yùn)行的基本原理是例如:如果行星架18用作輸出以將動(dòng)力傳輸給車輛的驅(qū)動(dòng)輪，那么行星齒輪組10以減速傳動(dòng)運(yùn)行(較低的速度，較大的扭矩)；如果行星架18是輸入，其接收來自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，那么齒輪組10以超速傳動(dòng)運(yùn)行(較高的速度，較小的扭矩)；如果行星架18通過后帶24被固定，那么齒輪組10運(yùn)行在倒檔；如果任何兩個(gè)單元被鎖定在一起，那么齒輪組10以直接驅(qū)動(dòng)來運(yùn)行；以及，如果沒有單元被鎖定在一起或者被固定，那么齒輪組10運(yùn)行在空檔。通常，倒檔齒輪接合外離合器16以便驅(qū)動(dòng)太陽輪20，以及通過后帶24固定行星架
18。這就導(dǎo)致了減小的傳動(dòng)比，并且導(dǎo)致了齒圈26相對于輸入轂12的反轉(zhuǎn)。在本發(fā)明優(yōu)選方法中，當(dāng)外離合器16接合太陽輪20且行星架18通過后帶24被固定時(shí)，第一檔和倒檔兩者都傳輸動(dòng)力。雙向原動(dòng)機(jī)11順時(shí)針旋轉(zhuǎn)以驅(qū)動(dòng)倒檔齒輪且反向轉(zhuǎn)動(dòng)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)以驅(qū)動(dòng)第一檔。對于第一檔和倒檔兩者而言，傳動(dòng)比保持在減速傳動(dòng)，但輸出方向可以是前進(jìn)方向或者倒車方向。在提供雙向原動(dòng)機(jī)11來驅(qū)動(dòng)行星齒輪組10從而能夠以任何傳動(dòng)比獲得倒檔的情況下，一般可接受的是以減速旋轉(zhuǎn)提供的較低速度沿倒車方向行駛。具有1:1直接驅(qū)動(dòng)的第二檔使內(nèi)離合器14和外離合器16兩者都接合。這就將輸入轂12鎖定到齒圈26，并且使整個(gè)齒輪組10在與輸入相同的方向上旋轉(zhuǎn)。超速傳動(dòng)使內(nèi)離合器14接合以驅(qū)動(dòng)行星架18，并且通過后帶24來抑制太陽輪20。該結(jié)果是齒圈26沿著與輸入轂12相同的旋轉(zhuǎn)方向的超速傳動(dòng)。參考圖5，其是本發(fā)明的示意圖，并且更清楚地示出了反向驅(qū)動(dòng)以儲(chǔ)存能量的步驟，并且包括花鍵連接到輸入轂12的雙向原動(dòng)機(jī)11。輸入轂12繼而又驅(qū)動(dòng)行星齒輪組10從而使輸出軸28旋轉(zhuǎn)。提供蓄能器50以在反向驅(qū)動(dòng)期間蓄能。由于行星齒輪組10不使用超越離合器或單向離合器，例如設(shè)有傳統(tǒng)齒輪組的滾子離合器，所以輸出軸28可旋轉(zhuǎn)并且可施力地轉(zhuǎn)動(dòng)輸入轂12，以填充蓄能器50，并且給系統(tǒng)提供再生能量。反向驅(qū)動(dòng)通常發(fā)生在車輛巡航和減速時(shí)。有利地，所儲(chǔ)存的能量可用于驅(qū)動(dòng)附屬設(shè)備。根據(jù)專利法的規(guī)定，本發(fā)明已經(jīng)就其是什么而進(jìn)行了描述，從而呈現(xiàn)了其優(yōu)選實(shí)施例。然而應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明可以不同于其被具體例示和描述的那樣來實(shí)施，而不會(huì)脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于與原動(dòng)機(jī)組件一起使用的行星齒輪組，包括: 用于為行星齒輪組(10)提供動(dòng)力的雙向原動(dòng)機(jī)(11)； 輸入軸(12),所述輸入軸(12)在一端與所述原動(dòng)機(jī)(11)相連，并且在任一方向上驅(qū)動(dòng)行星齒輪組；所述行星齒輪組(10)包括: 一個(gè)太陽輪(20)； 一組安裝在行星架(18)上以便繞所述太陽輪(20)旋轉(zhuǎn)的行星齒輪(30)； 圍繞所述行星齒輪組(10)的兩個(gè)帶(22，24);以及 用于接合所述行星齒輪組(10)的兩個(gè)離合器組(14，16)； 輸出軸(28)，所述輸出軸(28)連接在所述行星齒輪組(10)的相反端，并且接收來自所述行星齒輪組(10)的動(dòng)力，其中所述輸出軸(28)以第一檔、倒檔或反向驅(qū)動(dòng)之一被驅(qū)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述兩個(gè)帶(22，24)之一固定所述行星架(18)，并且所述兩個(gè)離合器組之一(14)接合所述太陽輪(20)。
3.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述雙向原動(dòng)機(jī)(11)是電動(dòng)馬達(dá)或液壓馬達(dá)中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述行星齒輪組(10)提供了包括倒檔的三個(gè)傳動(dòng)比。
5.如權(quán)利要求2所 述的組件，其中，所述行星齒輪組(10)提供第一檔或反轉(zhuǎn)中的一個(gè)給所述輸出軸。
6.如權(quán)利要求5所述的組件，其中，所述輸出軸(28)的反轉(zhuǎn)提供了倒檔或反向驅(qū)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求6所述的組件，其中，所述雙向原動(dòng)機(jī)(11)為液壓馬達(dá)，并且還包括用于在反向驅(qū)動(dòng)期間蓄能的蓄能器(50)。
8.一種用于通過雙向原動(dòng)機(jī)(11)來驅(qū)動(dòng)行星齒輪組(10)的方法，所述方法包括如下步驟: 提供雙向原動(dòng)機(jī)(11)，用于為輸入軸(12)提供動(dòng)力并且驅(qū)動(dòng)行星齒輪組(10)，所述行星齒輪組(10)包括: 一組行星齒輪(30)，其安裝在行星架(18)上且與太陽輪(20)嚙合； 兩個(gè)離合器組(14，16)，用于接合所述行星齒輪組(10);以及 兩根帶(22，24)，用于固定所述行星齒輪組(10)； 提供輸出軸(28)，用于接收來自所述雙向原動(dòng)機(jī)(11)的動(dòng)力； 使離合器組(16)接合以驅(qū)動(dòng)所述太陽輪； 通過帶(24)來固定所述行星架(18);以及 所述原動(dòng)機(jī)(11)使所述輸入軸(12)沿任一方向旋轉(zhuǎn)，以使所述輸出軸(28)在第一檔、倒檔或反向驅(qū)動(dòng)中的一個(gè)的方向上被驅(qū)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求8所述方法，其中，所述第一檔包括如下步驟: 所述原動(dòng)機(jī)(11)使所述輸入軸(12)沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，并且驅(qū)動(dòng)輸出軸(28)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。
10.如權(quán)利要求8所述方法，其中，所述倒檔包括如下步驟: 所述原動(dòng)機(jī)(11)使所述輸入軸(12)沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，并且驅(qū)動(dòng)所述輸出軸(28)沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述方法，其中，反向驅(qū)動(dòng)包括如下步驟: 所述原動(dòng)機(jī)(11)使所述輸入軸(12)沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，并且沿著逆時(shí)針方向驅(qū)動(dòng)所述輸出軸(28)。
12.如權(quán)利要求8所述方法，其中，所述原動(dòng)機(jī)(11)是電動(dòng)馬達(dá)或液壓馬達(dá)之一。
13.如權(quán)利要求11所述方法，其中，所述原動(dòng)機(jī)(11)是液壓馬達(dá)并且還包括如下步驟: 提供了用于蓄積來自所述輸出軸的動(dòng)力的蓄能器(50)。
14.一種用于驅(qū)動(dòng)行星齒輪組(10)的方法，所述方法包括如下步驟: 提供雙向原動(dòng)機(jī)(11)，用于為所述行星齒輪組(10)供以動(dòng)力； 提供輸入軸(12)，所述輸入軸(12)與行星齒輪組(10)的一端相連； 提供輸出軸(28)，所述輸出軸(28)與所述行星齒輪組(10)的相反端相連接； 所述雙向原動(dòng)機(jī)(11)使所述輸入軸(12)沿任一方向旋轉(zhuǎn)，以提供動(dòng)力給所述行星齒輪組(10);以及 所述行星齒輪組(10)在任一方向上驅(qū)動(dòng)輸出軸(28)，并且提供了三種傳動(dòng)比和倒檔。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，所述行星齒輪組(10)包括: 一組行星齒輪(30)，其安裝在行星架(18)上且與太陽輪(20)嚙合； 兩個(gè)離合器組(14，16)，用于接合所述行星齒輪組(10);以及 兩根帶(22，24)，用于固定所述行星齒輪組(10)； 并且還包括如下步驟: 使所述輸入軸(12)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)； 并且，所述行星齒輪組(10)與所述輸出軸(28)組合起來從而提供了倒檔。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，所述行星齒輪組(10)包括: 一組行星齒輪(30)，其安裝在行星架(18)上且與太陽輪(20)嚙合； 兩個(gè)離合器組(14，16)，用于接合所述行星齒輪組(10);以及 兩根帶(22，24)，用于固定所述行星齒輪組(10)； 并且還包括如下步驟: 使所述輸入軸(12)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)； 并且，所述行星齒輪組(10)與所述輸出軸(28)組合起來從而提供了第一檔。
17.如權(quán)利要求14的方法，所述行星齒輪組(10)包括: 一組行星齒輪(30)，其安裝在行星架(18)上且與太陽輪(20)嚙合； 并且還包括如下步驟: 使所述輸入軸(12)逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)； 并且所述行星齒輪組(10)與所述輸出軸(28)組合起來從而提供了反向驅(qū)動(dòng)。
18.如權(quán)利要求14的方法，其中，所述雙向原動(dòng)機(jī)(11)是電動(dòng)馬達(dá)或液壓馬達(dá)之一。
19.如權(quán)利要求17的方法，其中，所述雙向原動(dòng)機(jī)(11)是液壓馬達(dá)且還包括蓄能器(50)。
20.如權(quán)利要求19的方法，進(jìn)一步包括如下步驟: 當(dāng)提供反向驅(qū)動(dòng)時(shí)，所述蓄能器(50)蓄積功率。
全文摘要
本發(fā)明是一種三個(gè)前進(jìn)檔的變速箱，其具有通過單個(gè)行星齒輪組10的反轉(zhuǎn)。前進(jìn)檔速比包括低速檔、1∶1和超速傳動(dòng)。倒檔比率與低速檔的相同。輸出軸28在第一檔中的向前旋轉(zhuǎn)是通過使輸入馬達(dá)反向來實(shí)現(xiàn)的。這容易通過雙向原動(dòng)機(jī)11來實(shí)現(xiàn)，例如液壓馬達(dá)或電動(dòng)馬達(dá)。使用雙向原動(dòng)機(jī)11的其它優(yōu)點(diǎn)是輸入轂12的雙向旋轉(zhuǎn)提供了向前、倒檔、以及在蓄能器50中蓄積能量的反向驅(qū)動(dòng)。
文檔編號F16H3/78GK103168185SQ201180032748
公開日2013年6月19日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者J·A·奧布里恩, G·J·弗蘭克 申請人:利莫－里德公司