CN102301157A - 紧凑行星齿轮变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明的变速器包括壳体、输入轴、输出轴和四个行星齿轮系，每个行星齿轮系具有包括齿圈、至少一个齿轮架和太阳轮的至少三个构件。输入轴和输出轴与齿轮和/或齿轮架持续地互相连接。连杆将齿轮系之间的齿轮架和/或齿轮持续地互相连接。六个转矩传递机构可以以两个的组合接合以在输入轴和输出轴之间形成至少七个前进速比和至少一个倒档速比。

Description

紧凑行星齿轮变速器
技术领域
本发明整体涉及行星齿轮设计的多档变速器，更具体地，涉及至少提供七个前进档和一个倒档的变速器。
背景技术
一般地，行星齿轮变速器包括使用诸如制动器和离合器的摩擦元件和/或控制元件来换档的多个行星齿轮系。多年来，大部分工业变速器是由串联的两个二自由度齿轮箱组成的分级变速器。为了满足工业实际应用中的性能和速度标准，这种装置可能会相对较大且笨重。
最近已经提出和使用多种更加紧凑的多档变速器。例如，Seo等人的美国专利公开2008/0108472A1公开了一种具有四个齿轮系、三个离合器和四个制动器的行星齿轮变速器，以提供具有七个前进档和两个倒档的四自由度变速器。但是，仍然希望提供包括满足工业应用的性能标准的最少数量部件的紧凑行星齿轮装置。
发明内容
在一个方面，本发明涉及一种多档变速器，其包括壳体、输入轴和输出轴、和四个行星齿轮系，每个行星齿轮系具有包括齿圈、至少一个齿轮架和太阳轮的至少三个构件。输入轴与所述第二行星齿轮系的齿轮架和所述第一行星齿轮系的齿圈持续地互相连接。输出轴与所述第四行星齿轮系的齿轮架和所述第三行星齿轮系的齿圈持续地互相连接。第一连杆将所述第一行星齿轮系的齿轮架和所述第三行星齿轮系的齿轮架持续地互相连接。第二连杆和第三连杆将所述第二行星齿轮系的齿圈和所述第三行星齿轮系的太阳轮和所述第四行星齿轮系的太阳轮持续地互相连接。六个转矩传递机构将所述行星齿轮系的构件与壳体或所述行星齿轮系的其他构件选择性地互相连接。所述六个转矩传递机构以两个的组合接合以在所述输入轴和所述输出轴之间形成至少七个前进速比和至少一个倒档速比。
在另一方面，本发明涉及一种多档变速器，其包括壳体、输入轴、输出轴、和第一、第二、第三和第四行星齿轮系，每个行星齿轮系具有包括齿圈、至少一个齿轮架和太阳轮的至少三个构件。输入轴与所述第二行星齿轮系的齿轮架和所述第一行星齿轮系的齿圈持续地互相连接。输出轴与所述第四行星齿轮系的齿轮架和所述第三行星齿轮系的齿圈持续地互相连接。第一连杆将所述第一行星齿轮系的齿轮架和所述第三行星齿轮系的齿轮架持续地互相连接。第二连杆和第三连杆将所述第二行星齿轮系的齿圈和所述第三行星齿轮系的太阳轮和所述第四行星齿轮系的太阳轮持续地互相连接。第一转矩传递机构将所述第一行星齿轮系的太阳轮与所述壳体选择性地互相连接。第二转矩传递机构将所述第二行星齿轮系的太阳轮与所述壳体选择性地互相连接。第三转矩传递机构将所述第一行星齿轮系的齿轮架和第三行星齿轮系的齿轮架与所述壳体选择性地互相连接。第四转矩传递机构将所述第四行星齿轮系的齿圈与所述壳体选择性地互相连接。第五转矩传递机构将所述行星齿轮系中的一个的至少一个构件与所述输入轴和所述行星齿轮系中的另一个的构件中的至少一个选择性地互相连接。第六转矩传递机构将所述行星齿轮系中的一个的至少一个构件与所述输出轴和所述行星齿轮系中的另一个的构件中的至少一个选择性地互相连接。所述转矩传递机构以两个的组合接合以在所述输入轴和所述输出轴之间形成至少七个前进速比和至少一个倒档速比。
在又一个方面，本发明涉及一种多档变速器，其包括壳体、输入轴和输出轴、四个行星齿轮系以及能够选择性地接合的控制元件。第一、第二、第三和第四行星齿轮系均具有包括太阳轮、齿轮架和齿圈的至少三个构件。所述控制元件的选择性接合在所述输入轴和所述输出轴之间形成不同的齿轮比，从而至少能够实现七个前进挡和一个倒档。所述控制元件包括第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器以及第一转矩传递机构和第二转矩传递机构。所述第二齿轮系的齿轮架、所述输入轴和所述第一齿轮系的齿圈持续地连接。所述第一齿轮系的齿轮架、所述第三齿轮系的齿轮架持续地连接。所述第二齿轮系的齿圈、所述第三齿轮系的太阳轮和所述第四齿轮系的太阳轮持续地连接。所述第四齿轮系的齿轮架、所述输出轴和所述第三齿轮系的齿圈持续地连接。所述第一齿轮系的太阳轮通过所述第一制动器可分离地连接至所述壳体。所述第二齿轮系的太阳轮通过所述第二制动器可分离地连接至所述壳体。所述第一齿轮系和所述第三齿轮系的齿轮架通过所述第三制动器可分离地连接至所述壳体。所述第四齿轮系的齿圈通过所述第四制动器可分离地连接至所述壳体。所述第一转矩传递机构将所述输入轴、所述第一系的齿圈和所述第二系的齿轮架可分离地连接至所述第二齿轮系的齿圈、所述第三齿轮系和所述第四齿轮系的太阳轮、或所述第二齿轮系的太阳轮。所述第二转矩传递机构将所述第二齿轮系的齿圈、所述第三齿轮系和所述第四齿轮系的太阳轮可分离地连接至所述第一齿轮系的齿轮架和所述第三齿轮系的齿轮架、或所述第三齿轮系的齿圈、所述第四齿轮系的齿轮架、和所述输出轴。
附图说明
图1是根据本发明的一种示例性的多档变速器的实施方式的示意图。
图2是与所述转矩传递机构或控制元件的多种接合组合相关联的示例性的齿轮减速表。
图3是根据本发明的一种示例性的多档变速器的第二实施方式的示意图。
图4是根据本发明的一种示例性的多档变速器的第三实施方式的示意图。
图5是根据本发明的一种示例性的多档变速器的第四实施方式的示意图。
具体实施方式
本发明涉及包括四个行星齿轮系和六个可选择性接合的转矩传递机构或控制元件的行星齿轮变速器装置，该行星齿轮变速器装置提供至少七个前进档和一个或两个倒档。虽然图1和图3至图5中分别示出该装置的四种实施方式，但是应当理解，在本发明的精神和范围内可以有额外的实施方式。这里公开的行星齿轮变速器装置普遍适用于多种类型的机械的动力传动系。术语“机械”可以指执行与诸如矿业、建筑、农业、交通的工业或本领域已知的任何其他工业相关联的一些类型的操作的任何机械。例如，机械可以是运土机械，例如拖拉机、轮式装载机、挖掘机、倾倒卡车、反向铲、自动平地机、材料处理机等。此外，一种或多种执行器可以连接至机械。这些执行器可以用于包括诸如刷扫、压实、平路、举升、装载、耕犁、锯划的多种任务，并且包括诸如螺旋钻、铲刀、破碎机/锤、刷子、铲斗、压实机、切割机、叉形举升装置、平地机钻头和端部钻头、抓斗、犁板、裂具、松土机、剪切机、雪犁、挡雪翼板及其他。
在图1和图3至图5分别示出的每种实施方式中，提供若干标准元件。多种实施方式中类似的部件具有相同或类似的附图标记。但是，作为背景，这里省略附图标记地简短说明这些实施方式的共同特征。然后将包含附图标记地分别具体说明多种实施方式。
每种实施方式包括输入轴I和输出轴O。输入轴I例如直接或通过转矩转换器联接至发动机(未示出)，而输出轴O与最终驱动机构(未示出)持续地联接。此外，每个实施方式包括四个行星齿轮系，每个行星齿轮系包括齿圈、联接至一个或多个行星齿轮的齿轮架和太阳轮。齿圈、齿轮架和太阳轮共同被称为各个行星齿轮系的构件。行星齿轮系将被说明和图示为在轴向方向上以给定的顺序布置。但是应当理解，行星齿轮系可以交替次序，并且虽然说明书和权利要求书可能将行星齿轮系称为第一、第二、第三和第四行星齿轮系，但是各个齿轮系实际上可以以交替的次序布置。仅作为例子，第一行星齿轮系可以实际上相对于其他齿轮系布置在第二、第三或第四位置，关于第二、第三、第四齿轮系中的每一个也是一样。
在每种实施方式中，多个齿轮系的一些元件通过互相连接的构件或连杆固定地联接在一起，下文将具体说明。此外，每个实施方式包括六个可选择性地接合的转矩传递机构或控制元件，即四个制动器和两个离合器。在四个实施方式中制动器的位置是一致的，在每种情况下都将相关联的行星齿轮系元件选择性地联接至壳体等。但是，离合器的放置在不同的实施例间可以不同。在任何情况下，每个实施方式中各自的布置由于转矩传递构件的选择性的接合而提供七个前进齿轮比和至少一个或两个倒档齿轮比。
首先看图1所示的实施方式，设有在轴向方向上按顺序布置的四个行星齿轮系100、200、300、400。但是，如上文所解释的，行星齿轮系可以变换次序。每个行星齿轮系100、200、300、400分别包括齿圈110、210、310、410、齿轮架120、220、320、420以及太阳轮130、230、330、430。本领域技术人员将理解，每个行星齿轮系100、200、300、400包括与各自的太阳轮和齿圈110、130、210、230、310、330、410、430啮合的一个或多个行星轮121、221、321、421。这些行星轮分别具有相对于行星齿轮系100、200、300、400的齿轮架120、220、320、420固定的轴线。
在示出的实施方式中，第一行星齿轮系100的齿轮架120通过第一连杆101与第三行星齿轮系300的齿轮架320持续地互相连接。第二行星齿轮系200的齿圈210通过第二连杆102与第三行星齿轮系300的太阳轮330持续地互相连接，而第三行星齿轮系300的太阳轮330通过第三连杆103与第四行星齿轮系400的太阳轮430持续地互相连接。应当理解，第二行星齿轮系200的齿圈210可以直接连接至第四行星齿轮系400的太阳轮430，这具有同样的效果。
输入轴I与第二行星齿轮系200的齿轮架220持续地互相连接，而第一行星齿轮系100的齿圈110通过第四连杆104与第二行星齿轮系200的齿轮架220持续地互相连接。但是，应当理解，输入轴I也可以与第一行星齿轮系100的齿圈110持续地互相连接，这具有同样的效果。
第三行星齿轮系300的齿圈310通过第五连杆105与第四行星齿轮系400的齿轮架420持续地互相连接，而输出轴O同样与第四行星齿轮系400的齿轮架420持续地互相连接。应当理解，输出轴O也可以与第三行星齿轮300的齿圈310持续地互相连接，这具有同样的效果。
每个实施方式仅包括六个可选择性地接合的转矩传递机构或控制元件，如图1的实施方式所示，四个固定构件或制动器111、112、113、114和两个离合器115、116。制动器111、112、113、114选择性地将相关联的构件与壳体10或其他固定元件互相连接。关于致动器111、112、113、114与齿轮系的单独的齿轮的关系，第一行星齿轮系100的太阳轮130通过第六连杆106与第一制动器111选择性地互相连接。第二行星齿轮系200的太阳轮230通过第七连杆107与第二制动器112选择性地互相连接。第一行星齿轮系100的齿轮架120和第三行星齿轮系300的齿轮架320通过第八连杆108与第三制动器113选择性地互相连接。应当理解，第三制动器113可以直接连接至第一行星齿轮系100的齿轮架120或第三行星齿轮系300的齿轮架320，以向两个齿轮架120、320提供可选择的制动。最后，第四行星齿轮系400的齿圈410通过第九连杆109与第四制动器114选择性地互相连接。这样，多个制动器111、112、113、114可选择性地接合以阻止相关联的齿轮或齿轮架的运动。
虽然图1和图3至图5所示的四个实施方式中四个可选择性接合的制动器111、112、113、114的布置是统一的，但是，所示的实施方式关于两个可选择性接合的离合器115、116的布置是不同的。在图1的实施方式中，第一离合器115被设置成使得输入轴I、以及相关联的第一行星齿轮系100的齿圈110和第二行星齿轮系200的齿轮架220能够选择性地接合第二行星齿轮系的齿圈210、第三和第四行星齿轮系300、400的太阳轮330、430。第二离合器116也设置成使得第一和第三行星齿轮系100、300的齿轮架120、320和制动器113能够选择性地接合第二行星齿轮系的齿圈210以及第三和第四行星齿轮系300、400的太阳轮330、430。
参照图2，图2示出为了提供七个前进速比和两个倒档速比，图1所示的可选择性地接合的制动器111、112、113、114和离合器115、116的接合组合的表格。对于示出的速比，第一和第二行星齿轮系100、200的齿圈/太阳轮齿数比均为2.711，而第三和第四行星齿轮系300、400的齿圈/太阳轮齿数比为3.539。但是，本领域技术人员将理解，四个行星齿轮系100、200、300、400的齿数比可以是任何适合的比值以提供其他希望的结果。参照图2的表格，第一列示出速比，即前进一档(1F)到前进七档(7F)以及倒档一档和倒档二档(1R和2R)，而第二列示出输入输出齿轮比。其他六列示出针对给定的速比而接合的特定的制动器111、112、113、114或离合器115、116。
当第四制动器114和第一离合器115接合时为前进一档速比(1F)。第一离合器115的接合将输入轴I以及相关联的第一行星齿轮系100的齿圈110和第二行星齿轮系200的齿轮架220与第二行星齿轮系的齿圈210和第三和第四行星齿轮系300、400的太阳轮330、430连接。结果，第三和第四行星齿轮系300、400的太阳轮330、430将以与输入轴I相同的速度转动。
第四制动器114的接合阻止第四行星齿轮系400的齿圈410转动。由于齿圈410保持固定，第四行星齿轮系400的齿轮架420和输出轴O将以由第四行星齿轮系400的太阳轮430的转速、即输入轴I的转速，以及第四行星齿轮系400的齿圈/太阳轮齿数比所决定的速度转动。因此，前进一档速比(1F)的数值利用第四行星齿轮系400的齿圈/太阳轮齿数比来确定。
当第二和第四制动器112、114接合时为前进二档速比(2F)。第二制动器112的接合阻止第二行星齿轮系200的太阳轮230转动。由于第二行星齿轮系200的齿轮架220将以由输入轴I的速度确定的速度转动，第二行星齿轮系200的齿圈210的速度将基于输入轴I的速度和第二行星齿轮系200的齿圈/太阳轮齿数比。第三和第四行星齿轮系300、400的太阳轮330、430将以与第二行星齿轮系200的齿圈210相同的速度转动。
第四制动器114的接合阻止第四行星齿轮系400的齿圈410转动。由于齿圈410被保持静止，第四行星齿轮系400的齿轮架420和输出轴O将以由第四行星齿轮系400的太阳轮430的转速和第四行星齿轮系400的齿圈/太阳轮齿数比决定的速度转动。因此，前进二档速比(2F)的数值利用第二行星齿轮系200的齿圈/太阳轮齿数比和第四行星齿轮系400的齿圈/太阳轮齿数比来确定。
当第一和第四制动器111、114接合时为前进三档速比(3F)。第一制动器111的接合阻止第一行星齿轮系100的太阳轮130转动。因此，由于第二行星齿轮系200的齿轮架220和第一行星齿轮系100的齿圈110以与输入轴I相同的速度转动，第一行星齿轮系100的齿轮架120将以由输入轴I的速度和第一行星齿轮系100的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度转动。第三行星齿轮系300的齿轮架320将以与第一行星齿轮系100的齿轮架120相同的速度转动。
第四制动器114的接合阻止第四行星齿轮系400的齿圈410转动。由于输出轴O、第三行星齿轮系300的齿圈310和第四行星齿轮系400的齿轮架420通过连杆105连接，它们的转速将是相同的。类似地，由于连杆103，第三和第四行星齿轮系300、400的太阳轮330、430的转速将相同。因此，第三行星齿轮系300的齿圈310、第四行星齿轮系400的齿轮架420、以及输出轴O的转速可以基于这些关系以及第三和第四行星齿轮系300、400各自的齿圈/太阳轮齿数比关系计算。由此，前进三档速比(3F)的数值利用第一、第三和第四行星齿轮系100、300、400的行星轮/太阳轮/齿圈齿数比确定。
当第一和第二制动器111、112接合时为前进四档速比(4F)。第一制动器111的接合阻止第一行星齿轮系100的太阳轮130转动。因此，由于第二行星齿轮系200的齿轮架220和第一行星齿轮系100的齿圈110以与输入轴I相同的速度转动，第一行星齿轮系100的齿轮架120将以由输入轴I的速度和第一行星齿轮系100的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度转动。第三行星齿轮系300的齿轮架320将以与第一行星齿轮系100的齿轮架120相同的速度转动。
第二制动器112的接合阻止第二行星齿轮系200的太阳轮230转动。因为第二行星齿轮系200的齿轮架220以与输入轴I相同的速度转动，所以第二行星齿轮系200的齿圈210的转速可以由输入轴I的速度和第二行星齿轮系200的齿圈/太阳轮齿数比确定。第三和第四行星齿轮系300、400的太阳轮330、430以与第二行星齿轮系200的齿圈210相同的速度转动。
因此，第三行星齿轮系300的齿圈310、以及因此输出轴O的转速可以基于齿轮架320和太阳轮330的转速以及第三行星齿轮系300的齿圈/太阳轮齿数比计算。由此，前进四档速比(4F)的数值利用第一、第二和第三行星齿轮系100、200、300的齿圈/太阳轮齿数比确定。
当第一致动器111和第二离合器116接合时为前进五档速比(5F)。第一制动器111的接合阻止第一行星齿轮系100的太阳轮130转动。因此，由于第二行星齿轮系200的齿轮架220和第一行星齿轮系100的齿圈110以与输入轴I相同的速度转动，第一行星齿轮系100的齿轮架120将以由输入轴I的速度和第一行星齿轮系100的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度转动。第三行星齿轮系300的齿轮架320将以与第一行星齿轮系100的齿轮架120相同的速度转动。
第二离合器116的接合将第一和第三行星齿轮系100、300的齿轮架120、320与第二行星齿轮系200的齿圈210和第三和第四行星齿轮系300、400的太阳轮330、430连接。因此，第二行星齿轮系200的齿圈210以及第三和第四行星齿轮系300、400的太阳轮330、430将以与第一和第三行星齿轮系100、300的齿轮架120、320相同的速度转动。
第三行星齿轮系300的齿圈310的转速可以由齿轮架320和太阳轮330的转速计算。第四行星齿轮系400的齿轮架420将以与第三行星齿轮系300的齿圈310相同的速度转动。由此，前进五档速比(5F)的数值利用第一行星齿轮系100的齿圈/太阳轮齿数比确定。
当第一和第二离合器115、116接合时为前进六档速比(6F)。第一离合器115的接合将输入轴I以及相关联的第一行星齿轮系100的齿圈110和第二行星齿轮系200的齿轮架220与第二行星齿轮系的齿圈210和第三和第四行星齿轮系300、400的太阳轮330、430连接。因此，第三和第四行星齿轮系300、400的太阳轮330、430将以与输入轴I相同的速度转动。第二离合器116的接合将第一和第三行星齿轮系100、300的齿轮架120、320与第二行星齿轮系的齿圈210和第三和第四行星齿轮系300、400的太阳轮330、430连接，使得它们均以输入轴I的速度转动。这样，第三行星齿轮系300的齿轮架320和太阳轮330均以输入轴I的速度转动。
由此，第三行星齿轮系300的齿圈310将以由齿轮架320和太阳轮330的转速、即输入轴I的转速确定的速度转动。第四行星齿轮系400的齿轮架420和输出轴O将以与第三行星齿轮系300的齿圈310相同的转速转动。前进六档速比(6F)的数值是不变的，因为输入轴I以及所有行星齿轮系100、200、300、400的太阳轮130、230、330、430、齿轮架120、220、320、420和齿圈110、210、310、410以该速度转动。
当第二制动器112和第二离合器116接合时为前进七档速比(7F)。第二制动器112的接合阻止第二行星齿轮系200的太阳轮230转动。第二行星齿轮系200的齿轮架220将以与输入轴I相同的速度转动，且因此第二行星齿轮系200的齿圈210将以由输入轴I的速度和第二行星齿轮系200的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度转动。第三和第四行星齿轮系300、400的太阳轮330、430将以与第二行星齿轮系200的齿圈210相同的速度转动。
第二离合器116的接合将第一和第三行星齿轮系100、300的齿轮架120、320与第二行星齿轮系的齿圈210和第三和第四行星齿轮系300、400的太阳轮330、430连接。这样，第三行星齿轮系300的齿轮架320和太阳轮330将以相同的速度转动。因此，第三行星齿轮系300的齿圈310将以由第三行星齿轮系300的齿轮架320和太阳轮330的转速所确定的速度转动。第四行星齿轮系400的齿轮架420和输出轴O将以与第三行星齿轮系300的齿圈310相同的转速转动。由此，前进七档速比(7F)的数值利用第二行星齿轮系200的齿圈/太阳轮齿数比来确定。
当第三制动器133和第一离合器115接合时为倒档一档速比(1R)。第三制动器113的接合阻止第一和第三行星齿轮系100、300的齿轮架120、320转动。第一离合器115的接合将输入轴I以及相关联的第一行星齿轮系100的齿圈110和第二行星齿轮系200的齿轮架220与第二行星齿轮系的齿圈210和第三和第四行星齿轮系300、400的太阳轮330、430连接。
由于第三行星齿轮系300的齿轮架320被保持静止且第三行星齿轮系300的太阳轮330以与输入轴I相同的速度转动，第三行星齿轮系300的齿圈310将以由输入轴I的转速和第三行星齿轮系300的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度转动。第四行星齿轮系400的齿轮架420和输入轴O将以与第三行星齿轮系300的齿圈310相同的转速转动。倒档一档速比(1R)的数值利用第三行星齿轮系300的齿圈/太阳轮齿数比来确定。
当第二和第三制动器112、113接合时为倒档二档速比(2R)。第二制动器112的接合阻止第二行星齿轮系200的太阳轮230转动。由于第二行星齿轮系200的太阳轮230固定且第二行星齿轮系200的齿轮架220以与输入轴相同的速度转动，第二行星齿轮系200的齿圈210将以由输入轴I的转速和第二行星齿轮系200的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度转动。第三和第四行星齿轮系300、400的太阳轮330、430将以与第二行星齿轮系200的齿圈210相同的速度转动。
第三制动器113的接合阻止第一和第三行星齿轮系100、300的齿轮架120、320转动。由于第三行星齿轮系300的齿轮架320被保持静止，第三行星齿轮系300的齿圈310将以由第三行星齿轮系300的太阳轮330的转速(与第二行星齿轮系200的齿圈210的转速相同)、以及行星齿轮系300的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度转动。第四行星齿轮系400的齿轮架420和输出轴O将以与第三行星齿轮系300的齿圈310相同的转速转动。由此，倒档二档速比(2R)的数值利用第二和第三行星齿轮系200、300的齿圈/太阳轮齿数比确定。
应当理解，第一和第二离合器115、116可以设置在与图1所示的不同的位置处。作为例子，在图3至图5中提供其他三种离合器位置。虽然针对图3至图5示出的实施方式给出了特定的制动器/离合器组合和相关联的齿轮比，但是本领域技术人员将理解，制动器/离合器可以以两个为组地结合以实现至少七个前进档和一个或两个倒档。此外，本领域技术人员将容易理解齿轮组的相关联的操作，以及各个齿轮比的计算。
参照图3的实施方式，类似的元件将以与图1类似的附图标记标示，但是所有附图标记将加上前缀1，也就是说附图标记将表示为1XXX。除了第一离合器组件1115选择性地将输入轴I、第一行星齿轮系的齿圈1110和第二行星齿轮系1200的齿轮架1220与第二行星齿轮系1200的太阳轮1230选择性地互相连接之外，图3的布置与图1的相同。可选择性接合的第二离合器1116、可选择性接合的第一、第二、第三和第四制动器1111、1112、1113、1114、以及输入轴I和输出轴O以及连杆1101、1102、1103、1104、1105、1106相对于第一、第二、第三和第四行星齿轮系1100、1200、1300、1400的齿圈1110、1210、1310、1410、齿轮架1120、1220、1320、1420、行星轮1121、1221、1321、1421以及太阳轮1130、1230、1330、1420各自设置在与图1所示相同的位置。
参照图4的实施方式，类似的元件将以与图1类似的附图标记标示，但是所有附图标记将加上前缀2，也就是说附图标记将表示为2XXX。除了第二离合器组件2116将第二行星齿轮系2200的齿圈2110和第三和第四行星齿轮系2300、2400的太阳轮2330、2430与第三行星齿轮系的齿圈2310和第四行星齿轮系2400的齿轮架2420以及因此输出轴O选择性地互相连接之外，图4的布置与图1的相同。可选择性接合的第一离合器2115、可选择性接合的第一、第二、第三和第四制动器2111、2112、2113、2114、以及输入轴I和输出轴O以及连杆2101、2102、2103、2104、2105、2106相对于第一、第二、第三和第四行星齿轮系2100、2200、2300、2400的齿圈2110、2210、2310、2410、齿轮架2120、2220、2320、2420、行星轮2121、2221、2321、2421以及太阳轮2130、2230、2330、2420各自设置在与图1所示相同的位置。
参照图5的实施方式，类似的元件将以与图1类似的附图标记标示，但是所有附图标记将加上前缀3，也就是说附图标记将表示为3XXX。除了第一离合器组件3115如图3所示且第二离合器组件3116如图4所示之外，图5的布置与图1的相同。即，第一离合器组件3115将输入轴I、第一行星齿轮系3100的齿圈3110和第二行星齿轮系3200的齿轮架3220与第二行星齿轮系3200的太阳轮3230选择性地互相连接。第二离合器组件3116将第二行星齿轮系3200的齿圈3210和第三和第四行星齿轮系3300、3400的太阳轮3330、3430与第三行星齿轮系的齿圈3310和第四行星齿轮系3400的齿轮架3420以及因此输出轴O选择性地互相连接。可选择性接合的第一、第二、第三和第四制动器3111、3112、3113、3114、以及输入轴I和输出轴O以及连杆3101、3102、3103、3104、3105、3106相对于第一、第二、第三和第四行星齿轮系3100、3200、3300、3400的齿圈3110、3210、3310、3410、齿轮架3120、3220、3320、3420、行星轮3121、3221、3321、3421以及太阳轮3130、3230、3330、3420各自设置在与图1所示相同的位置。
因此，本领域技术人员将理解，所公开的装置可以关于第一和第二离合器的布置进行修正。制动器和离合器可以以两个的组合选择性地接合以提供多种齿轮减速，从而形成至少七个前进档和至少一个倒档。
工业实用性
本发明适用于包含使用行星齿轮变速器装置的动力传动系的机械。本发明可以提供具有紧凑的尺寸，但是提供至少七个前进速比和至少一个倒档速比的变速器装置。因此，一些实施方式可以容易地组合在机械变速器中。此外，本发明的装置的紧凑的特征可以使得重量更轻。
一些实施方式可以提供高转矩级和/或不中断的转矩流。
应当理解，上述说明提供的是本发明的系统和技术的例子。但是，可以想到，本发明的其他实施方式可以在细节上与上述例子不同。所谈论的公开内容或例子仅意于谈论当时所讨论的特定例子，而没有任何在更一般的意义上对本发明的范围进行限制的意思。关于一些特征的区别和否定的语句意于表示这些特征不是优选的，但除非另外指出，并不将它们排除在本发明的范围之外。
本发明所述数值范围仅意于用作单独地提及落在该范围内的每个单独的值的简略表达，除非另外指出，每个单独的值就像是被单独陈述一样地包含在说明书内。除非另外指出或上下文明显矛盾，本发明所说明的所有方法可以以任何适合的顺序执行。
因此，根据适用法律，本发明包含对于权利要求书所述的主题的所有修正和等同范围。此外，除非另外指出或上下文明显矛盾，上述元件的所有可能的变型的任何组合包含在本发明范围内。

Claims (20)

1.一种多档变速器，包括：
第一行星齿轮系、第二行星齿轮系、第三行星齿轮系和第四行星齿轮系，每一个行星齿轮系均具有包括齿圈、至少一个齿轮架和太阳轮的至少三个构件；
壳体；
输入轴，其与所述第二行星齿轮系的齿轮架和所述第一行星齿轮系的齿圈持续地互相连接；
输出轴，其与所述第四行星齿轮系的齿轮架和所述第三行星齿轮系的齿圈持续地互相连接；
第一连杆，其将所述第一行星齿轮系的齿轮架和所述第三行星齿轮系的齿轮架持续地互相连接；
第二连杆和第三连杆，其将所述第二行星齿轮系的齿圈和所述第三行星齿轮系的太阳轮和所述第四行星齿轮系的太阳轮持续地互相连接；
六个转矩传递机构，其用于将所述行星齿轮系的构件与所述壳体或所述行星齿轮系的其他构件选择性地互相连接，所述六个转矩传递机构以两个的组合接合以在所述输入轴和所述输出轴之间形成至少七个前进速比和至少一个倒档速比。
2.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述六个转矩传递机构中的第一个能够操作以将所述第一行星齿轮系的构件与所述壳体选择性地互相连接。
3.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述六个转矩传递机构中的第二个能够操作以将所述第二行星齿轮系的构件与所述壳体选择性地互相连接。
4.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述六个转矩传递机构中的第三个能够操作以将所述第一行星齿轮系或第三行星齿轮系的构件中的至少一个与所述壳体选择性地互相连接。
5.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述六个转矩传递机构中的第四个能够操作以将所述第四行星齿轮系的构件与所述壳体选择性地互相连接。
6.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述六个转矩传递机构中的第五个能够操作以将所述输入轴或所述第一行星齿轮系或所述第二行星齿轮系的构件中的至少一个与所述第二行星齿轮系、所述第三行星齿轮系和所述第四行星齿轮系的构件中的至少一个选择性地互相连接。
7.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述六个转矩传递机构中的第六个能够操作以将所述第二行星齿轮系、所述第三行星齿轮系或所述第四行星齿轮系的构件中的至少一个与所述输出轴和所述第一行星齿轮系、所述第三行星齿轮系和所述第四行星齿轮系的构件中的至少一个选择性地互相连接。
8.一种多档变速器，包括：
壳体；
第一行星齿轮系、第二行星齿轮系、第三行星齿轮系和第四行星齿轮系，每一个行星齿轮系均具有包括齿圈、至少一个齿轮架和太阳轮的至少三个构件；
输入轴，其与所述第二行星齿轮系的齿轮架和所述第一行星齿轮系的齿圈持续地互相连接；
输出轴，其与所述第四行星齿轮系的齿轮架和所述第三行星齿轮系的齿圈持续地互相连接；
第一连杆，其将所述第一行星齿轮系的齿轮架和所述第三行星齿轮系的齿轮架持续地互相连接；
第二连杆和第三连杆，其将所述第二行星齿轮系的齿圈和所述第三行星齿轮系的太阳轮和所述第四行星齿轮系的太阳轮持续地互相连接；
第一转矩传递机构，其将所述第一行星齿轮系的太阳轮与所述壳体选择性地互相连接；
第二转矩传递机构，其将所述第二行星齿轮系的太阳轮与所述壳体选择性地互相连接；
第三转矩传递机构，其将所述第一行星齿轮系的齿轮架和所述第三行星齿轮系的齿轮架与所述壳体选择性地互相连接；
第四转矩传递机构，其将所述第四行星齿轮系的齿圈与所述壳体选择性地互相连接；
第五转矩传递机构，其将所述行星齿轮系中的一个的至少一个构件与所述输入轴和所述行星齿轮系中的另一个的构件中的至少一个选择性地互相连接；
第六转矩传递机构，其将所述行星齿轮系中的一个的至少一个构件与所述输出轴和所述行星齿轮系中的另一个的构件中的至少一个选择性地互相连接；
所述转矩传递机构以两个的组合接合以在所述输入轴和所述输出轴之间形成至少七个前进速比和至少一个倒档速比。
9.根据权利要求8所述的变速器，其中，所述第五转矩传递机构将所述输入轴、所述第二行星齿轮系的齿轮架和所述第一行星齿轮系的齿圈中的至少一个与至少一个其他齿轮选择性地互相连接。
10.根据权利要求9所述的变速器，其中，所述第五转矩传递机构将所述输入轴、所述第二行星齿轮系的齿轮架和所述第一行星齿轮系的齿圈中的至少一个与所述第二行星齿轮系的齿圈、所述第三行星齿轮系的太阳轮、所述第四行星齿轮系的太阳轮和所述第二行星齿轮系的太阳轮中的至少一个选择性地互相连接。
11.根据权利要求10所述的变速器，其中，所述第五转矩传递机构将所述输入轴、所述第二行星齿轮系的齿轮架和所述第一行星齿轮系的齿圈中的至少一个与所述第二行星齿轮系的齿圈、所述第三行星齿轮系的太阳轮、或所述第四行星齿轮系的太阳轮中的至少一个选择性地互相连接。
12.根据权利要求10所述的变速器，其中，所述第五转矩传递机构将所述输入轴、所述第二行星齿轮系的齿轮架和所述第一行星齿轮系的齿圈中的至少一个与所述第二行星齿轮系的太阳轮选择性地互相连接。
13.根据权利要求9所述的变速器，其中，所述第六转矩传递机构将所述第二行星齿轮系的齿圈、所述第三行星齿轮系的太阳轮和所述第四行星齿轮系的太阳轮中的至少一个与所述输出轴和另一个齿轮中的至少一个选择性地互相连接。
14.根据权利要求8所述的变速器，其中，所述第六转矩传递机构将所述第二行星齿轮系的齿圈、所述第三行星齿轮系的太阳轮和所述第四行星齿轮系的太阳轮中的至少一个与所述输出轴和另一个齿轮中的至少一个选择性地互相连接。
15.根据权利要求14所述的变速器，其中，所述第六转矩传递机构将所述第二行星齿轮系的齿圈、所述第三行星齿轮系的太阳轮和所述第四行星齿轮系的太阳轮中的至少一个与所述输出轴、所述第一行星齿轮系的齿轮架、所述第三行星齿轮系的齿轮架、所述第三行星齿轮系的齿圈和所述第四行星齿轮系的齿轮架中的至少一个选择性地互相连接。
16.根据权利要求15所述的变速器，其中，所述第六转矩传递机构将所述第二行星齿轮系的齿圈、所述第三行星齿轮系的太阳轮、所述第四行星齿轮系的太阳轮中的至少一个与所述第一行星齿轮系的齿轮架和所述第三行星齿轮系的齿轮架中的至少一个选择性地互相连接。
17.根据权利要求15所述的变速器，其中，所述第六转矩传递机构将所述第二行星齿轮系的齿圈、所述第三行星齿轮系的太阳轮、所述第四行星齿轮系的太阳轮中的至少一个与所述输出轴、所述第三行星齿轮系的齿圈和所述第四行星齿轮系的齿轮架中的至少一个选择性地互相连接。
18.根据权利要求16所述的变速器，其中，所述第一转矩传递机构、所述第二转矩传递机构、所述第三转矩传递机构和所述第四转矩传递机构包括制动器，所述第五转矩传递机构和所述第六转矩传递机构包括离合器，且其中所述第五转矩传递机构将所述输入轴、所述第二行星齿轮系的齿轮架、和所述第一行星齿轮系的齿圈中的至少一个与所述第二行星齿轮系的齿圈、所述第三行星齿轮系的太阳轮和所述第四行星齿轮系的太阳轮中的至少一个选择性地互相连接。
19.一种多档变速器，包括：
壳体；
第一行星齿轮系、第二行星齿轮系、第三行星齿轮系和第四行星齿轮系，每一个行星齿轮系均具有包括齿圈、齿轮架和太阳轮的至少三个构件；
输入轴和输出轴；以及
能够选择性地接合的控制元件，所述控制元件的选择性接合在所述输入轴和所述输出轴之间形成不同的齿轮比，从而至少能够实现七个前进挡和一个倒档，所述控制元件包括：
第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器；以及
第一转矩传递机构和第二转矩传递机构；
所述第二齿轮系的齿轮架、所述输入轴和所述第一齿轮系的齿圈持续地连接；
所述第一齿轮系的齿轮架、所述第三齿轮系的齿轮架持续地连接；
所述第二齿轮系的齿圈、所述第三齿轮系的太阳轮和所述第四齿轮系的太阳轮持续地连接；
所述第四齿轮系的齿轮架、所述输出轴和所述第三齿轮系的齿圈持续地连接；
所述第一齿轮系的太阳轮通过所述第一制动器可分离地连接至所述壳体；
所述第二齿轮系的太阳轮通过所述第二制动器可分离地连接至所述壳体；
所述第一齿轮系的齿轮架和所述第三齿轮系的齿轮架通过所述第三制动器可分离地连接至所述壳体；
所述第四齿轮系的齿圈通过所述第四制动器可分离地连接至所述壳体；
所述第一转矩传递机构将所述输入轴、所述第一系的齿圈和所述第二系的齿轮架可分离地连接至下述之一：
所述第二齿轮系的齿圈、所述第三齿轮系的太阳轮和所述第四齿轮系的太阳轮，或
所述第二齿轮系的太阳轮；且
所述第二转矩传递机构将所述第二齿轮系的齿圈、所述第三齿轮系的太阳轮和所述第四齿轮系的太阳轮可分离地连接至下述之一：
所述第一齿轮系的齿轮架和所述第三齿轮系的齿轮架，或
所述第三齿轮系的齿圈、所述第四齿轮系的齿轮架、和所述输出轴。
20.根据权利要求19所述的多档变速器，其中，
所述第一转矩传递机构将所述输入轴、所述第一系的齿圈、和所述第二系的齿轮架可分离地连接至所述第二齿轮系的齿圈、所述第三齿轮系的太阳轮和所述第四齿轮系的太阳轮；且
所述第二转矩传递机构将所述第二齿轮系的齿圈、所述第三齿轮系的太阳轮和所述第四齿轮系的太阳轮可分离地连接至所述第一齿轮系的齿轮架和所述第三齿轮系的齿轮架。
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