CN102927219B - 用于车辆的多级变速器的齿轮系 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于车辆的多级变速器的齿轮系，其能够在九个前进速度和一个后退速度之间进行换档。所述齿轮系实现了多级变化的齿轮比的期望水平并且具有数量减少的行星齿轮设备，以减小变速器的体积和长度，从而实现一种紧凑结构，从而有助于变速器在车辆中的安装。

Description

用于车辆的多级变速器的齿轮系
与相关申请的交叉引用
本申请要求2011年8月10日提交的韩国专利申请第10-2011-0079639号的优先权，上述申请的全部内容结合于此用于这种引用的所有目的。
技术领域
总体而言，本发明涉及安装在车辆中的多级变速器的齿轮系，更具体而言，本发明涉及多级变速器的齿轮系的结构，该多级变速器能够在九个前进速度和一个后退速度之间进行换档。
背景技术
一般而言，用于车辆的常规九速或更多速变速器包括四组或更多组行星齿轮以实现多个齿轮换档比率。
然而，使用很多组行星齿轮增大了变速器的体积或长度，从而导致难以在车辆中安装该变速器。此外，典型的情况是，与简单外部齿轮系或简单内部齿轮系比较，一组行星齿轮具有的动力传递效率降低。换言之，从动力传递效率的观点看，行星齿轮是不利的。
公开于本背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面涉及提供一种用于车辆的多级变速器的齿轮系，其实现了多级变化的齿轮比的期望水平并且具有数量减少的行星齿轮组，以减小变速器的体积和长度，从而实现一种紧凑结构，从而有助于变速器在车辆中的安装，该齿轮系能够提高动力传递效率。
在本发明一方面，用于车辆的多级变速器的齿轮系可以包括：输入轴和输出轴，所述输入轴和所述输出轴布置为彼此平行；第一行星齿轮设备，所述第一行星齿轮设备布置为与所述输入轴同轴；第二行星齿轮设备，所述第二行星齿轮设备布置为与所述输出轴同轴；一对第一外部齿轮和一对第二外部齿轮，所述一对第一外部齿轮和所述一对第二外部齿轮以外部齿轮啮合的方式使得所述第一行星齿轮设备的旋转元件连接至所述第二行星齿轮设备的旋转元件；一对第三外部齿轮、一对第四外部齿轮和一对第五外部齿轮，所述一对第三外部齿轮、所述一对第四外部齿轮和所述一对第五外部齿轮以外部齿轮啮合的方式使得既不连接至所述第一外部齿轮也不连接至所述第二外部齿轮的所述第二行星齿轮设备的剩余旋转元件连接至所述输入轴；第一离合器和第二离合器，所述第一离合器和所述第二离合器允许所述输入轴和所述第一行星齿轮设备的两个相应旋转元件之间的连接和中断；第三离合器和第四离合器，所述第三离合器和所述第四离合器的每一个都串联连接至所述第三外部齿轮、所述第四外部齿轮和所述第五外部齿轮的至少一个；第五离合器，所述第五离合器设置为固定连接至所述第一离合器的所述第一行星齿轮设备的旋转元件或者连接至所述第一行星齿轮设备的旋转元件的所述第二行星齿轮设备的旋转元件之一；以及第六离合器，所述第六离合器控制既不连接至所述第一外部齿轮也不连接至所述第二外部齿轮的所述第二行星齿轮设备的剩余旋转元件的旋转。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以阐明。
附图说明
图1是显示根据本发明的示例性实施例的用于车辆的多级变速器的齿轮系的图。
图2是显示图1的齿轮系的离合器操作、齿轮比改变以及相邻速度之间的比率的表格。
图3至图8是显示根据本发明的各个示例性实施例的用于车辆的多级变速器的齿轮系的其它实施例的图。
应理解的是，附图呈现了阐述本发明基本原理的各个特征的一定程度的简化表示，从而不一定是按比例绘制的。本文所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、定向、位置以及形状，将部分地由具体意图的应用以及使用环境所确定。
在附图中，附图标记在全部的几个附图中表示本发明的相同或者等效的部分。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
在下文中将参考附图对本发明的实施方案进行具体描述。
参考图1、图3至图8，根据本发明的示例性实施例的用于车辆的多级变速器的齿轮系包括输入轴1、输出轴3、第一行星齿轮设备PG1、第二行星齿轮设备PG2、一对第一外部齿轮G1、一对第二外部齿轮G2、一对第三外部齿轮G3、一对第四外部齿轮G4、一对第五外部齿轮G5、第一离合器CL1、第二离合器CL2、第三离合器CL3、第四离合器CL4、第五离合器CL5以及第六离合器CL6。输入轴1和输出轴3布置为彼此平行。第一行星齿轮设备PG1布置为与输入轴1同轴。第二行星齿轮设备PG2布置为与输出轴3同轴。第一外部齿轮G1和第二外部齿轮G2以外部齿轮啮合的方式使得第一行星齿轮设备PG1的旋转元件连接至第二行星齿轮设备PG2的旋转元件。第三外部齿轮G3、第四外部齿轮G4和第五外部齿轮G5以外部齿轮啮合的方式使得第二行星齿轮设备PG2的剩余旋转元件(其既不连接至第一外部齿轮G1也不连接至第二外部齿轮G2)连接至输入轴1。第一离合器CL1和第二离合器CL2允许输入轴1和第一行星齿轮设备PG1的两个相应旋转元件之间的连接和中断。第三离合器CL3和第四离合器CL4的每一个都串联连接至第三外部齿轮G3、第四外部齿轮G4和第五外部齿轮G5的至少一个。第五离合器CL5设置为固定连接至第一离合器CL1的第一行星齿轮设备PG1的旋转元件。第六离合器CL6控制其既不连接至第一外部齿轮G1也不连接至第二外部齿轮G2的第二行星齿轮设备PG2的剩余旋转元件的旋转。
也就是说，输入轴1和输出轴3布置为彼此平行，并且与输入轴1同轴的第一行星齿轮设备PG1通过第一外部齿轮G1和第二外部齿轮G2连接至与输出轴3同轴的第二行星齿轮设备PG2。输入轴1通过第三外部齿轮G3、第四外部齿轮G4和第五外部齿轮G5连接至第二行星齿轮设备PG2的一个旋转元件。在这种状态中，通过使用第一离合器CL1至第六离合器CL6而连接或中断动力或者对旋转施加限制，实现了包括九个前进速度和一个后退速度的齿轮比的改变。
第一行星齿轮设备PG1包括双小齿轮行星齿轮设备。第二行星齿轮设备PG2包括单小齿轮行星齿轮设备。第一外部齿轮G1以外部齿轮啮合的方式将第一行星齿轮设备PG1的第一内齿圈R1连接至第二行星齿轮设备PG2的第二内齿圈R2。第二外部齿轮G2以外部齿轮啮合的方式将第一行星齿轮设备PG1的第一行星架C1连接至第二行星齿轮设备PG2的第二行星架C2。
第二行星齿轮设备PG2的第二内齿圈R2直接连接至输出轴3。第四外部齿轮G4和第五外部齿轮G5串联布置在输入轴1和第二行星齿轮设备PG2的第二太阳轮S2之间。第三外部齿轮G3与第四外部齿轮G4和第五外部齿轮G5平行布置在输入轴1和第二行星齿轮设备PG2的第二太阳轮S2之间。
在这里，单个外部齿轮5设置在第四外部齿轮G4和第五外部齿轮G5之间。
第一离合器CL1允许输入轴1和第一行星齿轮设备PG1的第一行星架C1之间的连接和中断。第二离合器CL2允许输入轴1和第一行星齿轮设备PG1的第一太阳轮S1之间的连接和中断。
上述构造也应用于图1、图3至图8的所有示例性实施例。
在图1的示例性实施例中，第三离合器CL3安装在输入轴1和第四外部齿轮G4之间。第五外部齿轮G5布置在第四外部齿轮G4和第二行星齿轮设备PG2的第二太阳轮S2之间。第四离合器CL4布置在输入轴1和第三外部齿轮G3之间。第五离合器CL5直接连接至第一行星齿轮设备PG1的第一行星架C1。第六离合器CL6直接连接至第二行星齿轮设备PG2的第二太阳轮S2。
图3的示例性实施例的总体构造与图1的示例性实施例的总体构造相同，但与图1的示例性实施例不同的是，第四离合器CL4布置在第二行星齿轮设备PG2的第二太阳轮S2和第三外部齿轮G3之间。
图4的示例性实施例的总体构造与图1的示例性实施例的总体构造相同，但与图1的示例性实施例不同的是，第三离合器CL3布置在第二行星齿轮设备PG2的第二太阳轮S2和第五外部齿轮G5之间。
与图1的示例性实施例不同，在图5的示例性实施例中，第三离合器CL3布置在第二行星齿轮设备PG2的第二太阳轮S2和第五外部齿轮G5之间，并且第四离合器CL4布置在第二行星齿轮设备PG2的第二太阳轮S2和第三外部齿轮G3之间。
图6的示例性实施例的总体构造与图1的示例性实施例的总体构造相同，但与图1的示例性实施例不同的是，第五离合器CL5直接连接至第二外部齿轮G2之一。在图6的示例性实施例中，第五离合器CL5可以连接至连接至第一行星齿轮设备PG1的第一行星架C1的第二外部齿轮G2的齿轮(例如，第二行星架C2)。
图7的示例性实施例的总体构造与图1的示例性实施例的总体构造相同，但与图1的示例性实施例不同的是，第六离合器CL6直接连接至直接连接至第四离合器CL4的第三外部齿轮G3的齿轮。
图8的示例性实施例的总体构造与图1的示例性实施例的总体构造相同，但与图1的示例性实施例不同的是，第六离合器CL6直接连接至直接连接至第三离合器CL3的第四外部齿轮G4的齿轮。
如图2的表格中所示，在具有上述构造的根据本发明的示例性实施例的多级变速器的齿轮系中，包括九个前进速度和一个后退速度的齿轮比的改变是通过选择性地操作包括第一离合器CL1至第六离合器CL6的六个摩擦元件而实现的。
此外，在根据本发明的示例性实施例的多级变速器的齿轮系中，如图2中能够理解的那样，能够通过两个摩擦元件的操作实现每个齿轮比。此外，当保持一个摩擦元件时，另一摩擦元件改变，从而齿轮被换档至相邻的齿轮比，通过这种方式能够实现连续齿轮换档。
此外，在根据本发明的示例性实施例的多级变速器的齿轮系中，如图2的表格中所示，第六速度设置为1∶1的齿轮比，每个速度的齿轮比都配置为使得从输出到输入的速度在低于第六速度的速度下减小，并且在高于第六速度的速度下增大。此外，相邻速度之间的齿轮比的比率能够均匀地形成为适当的水平，从而防止由于相邻速度之间的齿轮比的比率过大而出现换档震动。此外，通过相邻速度之间的齿轮比的比率的适当水平，能够获得平顺坚实的齿轮换档效果。
如上文所述，根据本发明的示例性实施例的用于车辆的多级变速器的齿轮系实现了多级变化的齿轮比的期望水平并且具有数量减少的行星齿轮组，以减小变速器的体积和长度，从而实现一种紧凑结构，从而有助于变速器在车辆中的安装。此外，本发明的齿轮系能够提高动力传递效率。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (19)

1.一种用于车辆的多级变速器的齿轮系，包括：
输入轴和输出轴，所述输入轴和所述输出轴布置为彼此平行；
第一行星齿轮设备，所述第一行星齿轮设备布置为与所述输入轴同轴；
第二行星齿轮设备，所述第二行星齿轮设备布置为与所述输出轴同轴；
一对第一外部齿轮和一对第二外部齿轮，所述一对第一外部齿轮和所述一对第二外部齿轮以外部齿轮啮合的方式使得所述第一行星齿轮设备的旋转元件连接至所述第二行星齿轮设备的旋转元件；
一对第三外部齿轮、一对第四外部齿轮和一对第五外部齿轮，所述一对第三外部齿轮、所述一对第四外部齿轮和所述一对第五外部齿轮以外部齿轮啮合的方式使得既不连接至所述第一外部齿轮也不连接至所述第二外部齿轮的所述第二行星齿轮设备的剩余旋转元件连接至所述输入轴；
第一离合器和第二离合器，所述第一离合器和所述第二离合器允许所述输入轴和所述第一行星齿轮设备的两个相应旋转元件之间的连接和中断；
第三离合器和第四离合器，所述第三离合器和所述第四离合器的每一个都串联连接至所述第三外部齿轮、所述第四外部齿轮和所述第五外部齿轮的至少一个；
第五离合器，所述第五离合器设置为固定被连接至所述第一离合器的所述第一行星齿轮设备的旋转元件或者被连接至所述第一行星齿轮设备的旋转元件的所述第二行星齿轮设备的旋转元件之一；以及
第六离合器，所述第六离合器控制既不连接至所述第一外部齿轮也不连接至所述第二外部齿轮的所述第二行星齿轮设备的剩余旋转元件的旋转。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，对于所述第二行星齿轮设备的旋转元件，连接至所述第一外部齿轮的旋转元件直接连接至所述输出轴。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，所述第四外部齿轮串联连接至所述第五外部齿轮，并且布置为与所述第三外部齿轮平行。
4.根据权利要求1所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，所述第一行星齿轮设备包括双小齿轮行星齿轮设备，
所述第二行星齿轮设备包括单小齿轮行星齿轮设备，
所述第一外部齿轮以外部齿轮啮合的方式将所述第一行星齿轮设备的第一内齿圈连接至所述第二行星齿轮设备的第二内齿圈，并且
所述第二外部齿轮以外部齿轮啮合的方式将所述第一行星齿轮设备的第一行星架连接至所述第二行星齿轮设备的第二行星架。
5.根据权利要求4所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，所述第二行星齿轮设备的第二内齿圈直接连接至所述输出轴，
所述第四外部齿轮和所述第五外部齿轮串联布置在所述输入轴和所述第二行星齿轮设备的第二太阳轮之间，并且
所述第三外部齿轮与所述第四外部齿轮和所述第五外部齿轮平行布置在所述输入轴和所述第二行星齿轮设备的第二太阳轮之间。
6.根据权利要求4所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，所述第一离合器允许所述输入轴和所述第一行星齿轮设备的第一行星架之间的连接和中断，并且
所述第二离合器允许所述输入轴和所述第一行星齿轮设备的第一太阳轮之间的连接和中断。
7.根据权利要求4所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，所述第三离合器布置在所述输入轴和所述第四外部齿轮之间，并且
所述第五外部齿轮布置在所述第四外部齿轮和所述第二行星齿轮设备的第二太阳轮之间。
8.根据权利要求4所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，所述第三离合器安装在所述第二行星齿轮设备的第二太阳轮和所述第五外部齿轮之间，并且
所述第四外部齿轮布置在所述第五外部齿轮和所述输入轴之间。
9.根据权利要求4所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，所述第四离合器安装在所述输入轴和所述第三外部齿轮之间。
10.根据权利要求9所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，所述第三外部齿轮直接连接至所述第二行星齿轮设备的第二太阳轮。
11.根据权利要求4所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，所述第四离合器安装在所述第二行星齿轮设备的第二太阳轮和所述第三外部齿轮之间。
12.根据权利要求4所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，所述第五离合器直接连接至所述第一行星齿轮设备的第一行星架。
13.根据权利要求4所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，所述第五离合器直接连接至所述第二外部齿轮之一。
14.根据权利要求13所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，所述第五离合器直接连接至所述第二行星齿轮设备的第二行星架。
15.根据权利要求4所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，所述第六离合器直接连接至所述第二行星齿轮设备的第二太阳轮。
16.根据权利要求4所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，所述第四离合器布置在所述第三外部齿轮和所述输入轴之间，并且
所述第六离合器直接连接至被直接连接至所述第四离合器的所述第三外部齿轮之一。
17.根据权利要求16所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，所述第三外部齿轮的另一个直接连接至所述第二行星齿轮设备的第二太阳轮。
18.根据权利要求4所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，所述第三离合器布置在所述第四外部齿轮和所述输入轴之间，并且
所述第六离合器直接连接至直接连接至所述第三离合器的所述第四外部齿轮之一。
19.根据权利要求4所述的用于车辆的多级变速器的齿轮系，其中，所述第四外部齿轮和所述第五外部齿轮串联布置在所述输入轴和所述第二行星齿轮设备的第二太阳轮之间，并且
所述第四外部齿轮和所述第五外部齿轮通过单个外部齿轮彼此连接。
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