CN103016653A - 用于车辆的变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于车辆的变速器，其采用四个行星齿轮系以实现至少前进档10档和倒档3档的传动比，从而降低第二行星齿轮系的第二太阳轮的转数，以便提高动力传输效率，并延长所述第二行星齿轮系相关部件(如小齿轮、小齿轮轴和滚针轴承)的寿命。

Description

用于车辆的变速器
技术领域
本发明总体上涉及用于车辆的变速器，更特别地，本发明涉及这样的用于车辆的变速器的结构，其能够实现前进档10档和倒档4档的传动比。
背景技术
图1显示了常规的前进档10档和倒档3档变速器的结构。所述变速器由含有第一行星齿轮系PG1和第二行星齿轮系PG2的第一复合行星齿轮系CG1以及含有第三行星齿轮系PG3和第四行星齿轮系PG4的第二复合行星齿轮系CG2组成。所述第一行星齿轮系PG1由第一太阳轮S1、第一行星架C1和第一内齿圈R1组成。所述第二行星齿轮系PG2由第二太阳轮S2、第二行星架C2和第二内齿圈R2组成。所述第三行星齿轮系PG3由第三太阳轮S3、第三行星架C3和第三内齿圈R3组成。所述第四行星齿轮系PG4由第四太阳轮S4、第四行星架C4和第四内齿圈R4组成。所述第一内齿圈R1和所述第二行星架C2彼此永久地连接，并且整体地连接至所述第三太阳轮S3。
此外，所述变速器配有：第一离合器CL1，第二离合器CL2和第三离合器CL3；第一制动器B1，第二制动器B2，第三制动器B3和第四制动器B4；以及单向离合器F1。输入轴IN借助于第一离合器CL1至第三离合器CL3而输入，输出轴OUT连接至所述第三内齿圈R3和所述第四行星架C4。
如上所述的常规的10档变速器借助于如图2所示的部件的组合实现了前进档10档和倒档3档的传动比，其杠杆图如图3所示。
在按照如上所述的方式配置的常规变速器中，所述第二太阳轮S2的转速常常过大。因此，降低了动力传输效率，并且降低了所述第二行星齿轮系PG2的相关部件(例如、小齿轮、小齿轮轴和滚针轴承)的耐久性。
换言之，参考图2和图3，在所述第二离合器CL2和所述第二制动器B2同时受到操作的4档和6档的传动比下，所述第二齿轮S2的过高。
公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
因此，本发明已考虑到现有技术中出现的上述问题，并提出了一种用于车辆的变速器，其采用四个行星齿轮系以实现至少前进档10档和倒档3档的传动比，从而减低第二行星齿轮系的第二太阳轮的转数，以便提供动力传输效率，并提高第二行星齿轮系的相关部件(如小齿轮、小齿轮轴和滚针轴承)的寿命。
本发明的各方面提出了一用于车辆的变速器，其包括：第一复合行星齿轮系，在其中第一行星齿轮系和第二行星齿轮系彼此连接；第二复合行星齿轮系，其与所述第一复合行星齿轮系连接，并且第三行星齿轮系和第四行星齿轮系在其中彼此连接；输入轴，其与所述第一复合行星齿轮系连接；输出轴，其与所述第二复合行星齿轮系连接；第一离合器，其选择性地将所述第一行星齿轮系的第三旋转元件和所述第二行星齿轮系的第二旋转元件彼此连接；第二离合器，其选择性地将所述输入轴连接至所述第一行星齿轮系的第二旋转元件和所述第二行星齿轮系的第三旋转元件；第三离合器，其选择性地将所述输入轴连接至所述第三行星齿轮系的第三旋转元件；第一制动器，其选择性地锁定所述第一行星齿轮系的所述第二旋转元件和所述第二行星齿轮系的所述第三旋转元件；第二制动器，其选择性地锁定所述第一行星齿轮系的第一旋转元件；第三制动器，其选择性地锁定所述第三行星齿轮系的第一旋转元件连同所述第四行星齿轮系的第一旋转元件；和第四制动器，其选择性地锁定所述第三行星齿轮系的所述第三旋转元件连同所述第四行星齿轮系的第二旋转元件。
根据本发明，所述变速器采用四个行星齿轮系以实现至少前进档10档和倒档3档的传动比，从而降低第二行星齿轮系的第二太阳轮的转数，以便提高动力传输效率，并改善第二行星齿轮系相关部件(如小齿轮、小齿轮轴和滚针轴承)的寿命。
本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1显示了用于车辆的常规变速器的构造。
图2显示了图1中的所述变速器的操作元件的操作图表。
图3是解释图1中所述变速器运行的杠杆图。
图4显示了根据本发明的示例性的用于车辆的变速器的构造。
图5显示了图4中所述变速器的操作元件的操作图表。
图6是解释图4中所述变速器的操作的杠杆图。
具体实施方式
现在将具体参考本发明的各个实施方式，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方式的实例。虽然本发明与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，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替换形式、修改形式、等效形式以及其它实施方式。
参考图4至图6，根据本发明各种实施方式的用于车辆的变速器包括：第一复合行星齿轮系CG1，其中第一行星齿轮系PG1和第二行星齿轮系PG2彼此连接；第二复合行星齿轮系CG2，其与第一复合行星齿轮系CG1连接，并且其中第三行星齿轮系PG3和第四行星齿轮系PG4彼此连接；输入轴IN，其连接至所述第一复合行星齿轮系CG1；输出轴OUT，其连接至所述第二行星齿轮系CG2；第一离合器CL1，其选择性地将所述第一行星齿轮系PG1的第三旋转元件和所述第二行星齿轮系PG2的第二旋转元件彼此连接；第二离合器CL2，其选择性地将所述输入轴IN连接至所述第一行星齿轮系PG1的第二旋转元件和所述第二行星齿轮系PG2的第三旋转元件；第三离合器CL3，其选择性地将所述输入轴IN连接至所述第三行星齿轮系PG3的第三旋转元件；第一制动器B1，其选择性地锁定所述第一行星齿轮系PG1的所述第二旋转元件和所述第二行星齿轮系PG2的所述第三旋转元件；第二制动器B2，其选择性地锁定所述第一行星齿轮系PG1的第一旋转元件；第三制动器B3，其选择性地锁定所述第三行星齿轮系PG3的第一旋转元件连同所述第四行星齿轮系PG4的第一旋转元件；和第四制动器B4，其选择性地锁定所述第三行星齿轮系PG3的所述第三旋转元件连同所述第四行星齿轮系PG4的第二旋转元件。
所述输入轴IN永久地连接至所述第二行星齿轮系PG2的第一旋转元件。所述第一行星齿轮系PG1的所述第三旋转元件永久地连接至所述第四行星齿轮系PG4的第三旋转元件。进一步地，所述输出轴OUT连接至所述第三行星齿轮系PG3的第二旋转元件。
所述第一复合行星齿轮系CG1配置成永久地连接所述第一行星齿轮系PG1的所述第二旋转元件和所述第二行星齿轮系PG2的所述第三旋转元件，并且利用所述第一离合器CL1选择性地连接所述第一行星齿轮系PG1的所述第三旋转元件和所述第二行星齿轮系PG2的所述第二旋转元件。
所述第二复合行星齿轮系CG2配置成永久地连接所述第三行星齿轮系PG3的所述第一旋转元件和所述第四行星齿轮系PG4的所述第一旋转元件，以及永久地连接所述第三行星齿轮系PG3的所述第三旋转元件和所述第四行星齿轮系PG4的所述第二旋转元件。
在此，所述第一行星齿轮系PG1的所述第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件依次指的是第一太阳轮S1、第一行星架C1和第一内齿圈R1。所述第二行星齿轮系PG2的所述第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件依次指的是第二太阳轮S2、第二行星架C2和第二内齿圈R2。所述第三行星齿轮系PG3的所述第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件依次指的是第三太阳轮S3、第三行星架C3和第三内齿圈R3。所述第四行星齿轮系PG4的所述第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件依次指的是第四太阳轮S4、第四行星架C4和第四内齿圈R4。
因此，在所述第一复合行星齿轮系CG1中，所述第一行星架C1永久地连接至所述第二内齿圈R2，并且所述第一内齿圈R1通过所述第一离合器CL1选择性地连接至所述第二行星架C2。当所述选择性连接通过所述第一离合器CL1完成时，所述第一复合行星齿轮系CG1被配置为CR-CR型复合行星齿轮系。
进一步地，在所述第二复合行星齿轮系CG2中，所述第三太阳轮S3永久地连接至所述第四太阳轮S4，并且所述第三内齿圈R3永久地连接至所述第四行星架C4。因此，所述第二复合行星齿轮系CG2被配置为辛普森型复合行星齿轮系，其中所述第四内齿圈R4永久地连接至所述第一内齿圈R1。
进一步地，所述输入轴IN通过所述第二离合器CL2选择性地连接至介于所述第一行星架C1和所述第一内齿圈R1之间的连接器，永久地连接至所述第二太阳轮S2，并且通过所述第三离合器CL3选择性地连接至介于所述第三内齿圈R3和所述第四行星架C4之间的连接器。所述输出轴OUT连接至所述第三行星架C3。
所述第一制动器B1安装成能够选择性地锁定介于所述第一行星架C1和所述第二内齿圈R2之间的所述连接器。所述第二制动器B2安装成能够选择性地锁定所述第一太阳轮S1。所述第三制动器B3安装成能够选择性地锁定介于所述第三太阳轮S3和所述第四太阳轮S4之间的连接器。所述第四制动器B4安装成能够选择性地锁定介于所述第三内齿圈R3和所述第四行星架C4之间的所述连接器。
进一步地，为了防止介于所述第一行星架C1和所述第二内齿圈R2之间的所述连接器反向旋转，设置了单向离合器F1。
通过上述构造，根据本发明各实施方式的所述用于车辆的变速器具有基于图5的操作图表的传动比，并且这种操作能够按照图6的杠杆图来安排。
特别地，本发明的变速器设计为将所述第二行星齿轮系PG2的所述第二太阳轮S2永久性地连接至所述输入轴IN，并且利用所述第一离合器CL1可变地连接所述第一行星齿轮系PG1的所述第一内齿圈R1和所述第二行星齿轮系PG2的所述第二行星架C2，从而降低了所述第二太阳轮S2的转数，进而提高了动力传输效率，并改善了所述第二行星齿轮系PG2的小齿轮、小齿轮轴和滚针轴承的耐久性。
也就是说，所述第二太阳轮S2连接至所述输入轴IN，使得所述第二太阳轮S2不会在高于所述输入轴IN转速下旋转，并且所述第一离合器CL1在4档、6档和倒档4档传动比中松开而所述第二离合器CL2连同所述第二制动器B2一起操作，以便使所述第二太阳轮S2的转速维持所述输入轴IN的转速，而不会超越所述输入轴IN的转速。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施方式进行选择和描述的目的在于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不同的示例性实施方式以及各种不同的选择方式和改变方式。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种用于车辆的变速器，其包含：
第一复合行星齿轮系，在其中第一行星齿轮系和第二行星齿轮系彼此连接；
第二复合行星齿轮系，其与所述第一复合行星齿轮系连接，并且第三行星齿轮系和第四行星齿轮系在其中彼此连接；
输入轴，其连接至所述第一复合行星齿轮系；
输出轴，其连接至所述第二复合行星齿轮系；
第一离合器，其选择性地将所述第一行星齿轮系的第三旋转元件和所述第二行星齿轮系的第二旋转元件彼此连接；
第二离合器，其选择性地将所述输入轴连接至所述第一行星齿轮系的第二旋转元件和所述第二行星齿轮系的第三旋转元件；
第三离合器，其选择性地将所述输入轴连接至所述第三行星齿轮系的第三旋转元件；
第一制动器，其选择性地锁定所述第一行星齿轮系的所述第二旋转元件和所述第二行星齿轮系的所述第三旋转元件；
第二制动器，其选择性地锁定所述第一行星齿轮系的第一旋转元件；
第三制动器，其选择性地锁定所述第三行星齿轮系的第一旋转元件连同所述第四行星齿轮系的第一旋转元件；和
第四制动器，其选择性地锁定所述第三行星齿轮系的所述第三旋转元件连同所述第四行星齿轮系的第二旋转元件。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的变速器，其中：
所述输入轴永久地连接至所述第二行星齿轮系的第一旋转元件；
所述第一行星齿轮系的所述第三旋转元件永久地连接至所述第四行星齿轮系的第三旋转元件；和
所述输出轴连接至所述第三行星齿轮系的第二旋转元件。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的变速器，其中所述第一复合行星齿轮系配置成使得所述第一行星齿轮系的所述第二旋转元件和所述第二行星齿轮系的所述第三旋转元件永久地彼此连接，以及所述第一行星齿轮系的所述第三旋转元件和所述第二行星齿轮系的所述第二旋转元件通过所述第一离合器选择性地彼此连接。
4.根据权利要求1所述的用于车辆的变速器，其中所述第二复合行星齿轮系配置成使得所述第三行星齿轮系的所述第一旋转元件和所述第四行星齿轮系的所述第一旋转元件永久地彼此连接，以及所述第三行星齿轮系的所述第三旋转元件和所述第四行星齿轮系的所述第二旋转元件永久地彼此连接。
5.根据权利要求1所述的用于车辆的变速器，其中：
所述第一行星齿轮系的所述第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件依次对应于第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈；
所述第二行星齿轮系的所述第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件依次对应于第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈；
所述第三行星齿轮系的所述第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件依次对应于第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈；
所述第四行星齿轮系的所述第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件依次对应于第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈；
当所述第一行星架永久地连接至所述第二内齿圈并且所述第一内齿圈通过所述第一离合器选择性地连接至所述第二行星架时，所述第一复合行星齿轮系被配置为CR-CR型复合行星齿轮系。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的变速器，其中：
当所述第三太阳轮永久地连接至所述第四太阳轮并且所述第三内齿圈永久地连接至所述第四行星架时，所述第二复合行星齿轮系被配置为辛普森型复合行星齿轮系；和
所述第四内齿圈永久地连接至所述第一内齿圈。
7.根据权利要求6所述的用于车辆的变速器，其中：
所述输入轴通过所述第二离合器选择性地连接至介于所述第一行星架和所述第二内齿圈之间的连接器，永久地连接至所述第二太阳轮，并且通过所述第三离合器选择性地连接至介于所述第三内齿圈和所述第四行星架之间的连接器；和
所述输出轴连接至所述第三行星架。
8.根据权利要求7所述的用于车辆的变速器，其中：
所述第一制动器安装成能够选择性地锁定介于所述第一行星架和所述第二内齿圈之间的所述连接器；
所述第二制动器安装成能够选择性地锁定所述第一太阳轮；
所述第三制动器安装成能够选择性地锁定介于所述第三太阳轮和所述第四太阳轮之间的连接器；和
所述第四制动器安装成能够选择性地锁定介于所述第三内齿圈和所述第四行星架之间的连接器。
9.根据权利要求8所述的用于车辆的变速器，其进一步包含防止介于所述第一行星架和所述第二内齿圈之间的连接器反向旋转的单向离合器。
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