CN105626790A - 用于车辆的多挡位变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于车辆的多挡位变速器，其可以包括：输入轴；输出轴；第一行星齿轮装置、第二行星齿轮装置、第三行星齿轮装置和第四行星齿轮装置，其设置在输入轴与输出轴之间以传递旋转力，并且第一行星齿轮装置至第四行星齿轮装置中的每个具有三个旋转元件；以及至少六个换挡元件，其连接至第一行星齿轮装置至第四行星齿轮装置的旋转元件。通过利用相对少量的部件数量和简单的配置来实现至少十个前进挡位和一个倒车挡位，使得这样发动机可以运行在最佳运行点，由此使车辆的燃料效率的提高最大化，并且发动机可以更安静地运行，由此改善了车辆的静音安静性。

Description

用于车辆的多挡位变速器

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的多挡位变速器，且更具体地，本发明涉及一种能够利用尽可能最少的部件和最简单的配置来实现尽可能多的换挡挡位的多挡位变速器技术，从而提高车辆的燃料效率。

背景技术

近来，油价的提高促使全球汽车制造商进入提高燃料效率的无休止竞争中。另外，人们在基于各种技术(例如缩小尺寸)来降低重量并且提高发动机的燃料效率方面做出了巨大努力。

在可寻求的用于安装在车辆中的变速器来提高燃料效率的方法之中，存在这样一种方法：其利用多挡位变速器来使发动机运行在更高效的运行点，从而最终提高燃料效率。

这种多挡位变速器使得发动机能够在相对低的RPM(每分钟转数)范围内运行，由此进一步地改善车辆的安静性。

然而，随着变速器的换挡挡位数量增加，构成变速器的内部部件的数量也会增加。这会导致不良影响，例如，安装性能和传输效率降低，以及成本和变速器重量增加。因此，为了使利用多挡位变速器将提高燃料效率的效果最大化，重要的是设计一种能够利用相对少的部件数量和简单的配置来实现最大效率的变速器结构。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增强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技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面致力于提供这样一种用于车辆的多挡位变速器，其能够利用相对少的部件数量和简单的配置来实现至少十个前进挡位和一个倒车挡位，这样发动机可以运行在最佳运行点，由此使车辆的燃料效率的提高最大化，并且发动机可以更安静地运行，由此改善了车辆的安静性。

根据本发明的各个方面，本发明提供一种用于车辆的多挡位变速器，其可以包括：输入轴；输出轴；第一至第四行星齿轮装置，各行星齿轮装置设置在输入轴与输出轴之间以传递旋转力，第一至第四行星齿轮装置中的每个行星齿轮装置具有三个旋转元件；以及至少六个换挡元件，各换挡元件连接至行星齿轮装置的旋转元件，第一行星齿轮装置的第一旋转元件分别可选择性地连接至第二行星齿轮装置的第一旋转元件和第二旋转元件中的一个，第一行星齿轮装置的第二旋转元件可以持续性地连接至第三行星齿轮装置的第二旋转元件，并且通过至少六个换挡元件之中的一个换挡元件可固定地安装，第一行星齿轮装置的第三旋转元件分别可选择性地连接至第三行星齿轮装置的第三旋转元件和第四行星齿轮装置的第二旋转元件中的一个，其中，第二行星齿轮装置的第一旋转元件可以通过至少六个换挡元件之中的另一个换挡元件可固定地安装，第二行星齿轮装置的第二旋转元件可持续性地连接至输入轴，第二行星齿轮装置的第三旋转元件可持续性地连接至第三行星齿轮装置的第一旋转元件，第三行星齿轮装置的第一旋转元件可持续性地连接至第四行星齿轮装置的第一旋转元件，第三行星齿轮装置的第二旋转元件可持续性地连接至第四行星齿轮装置的第三旋转元件，第四行星齿轮装置的第二旋转元件可持续性地连接至输出轴。

第一行星齿轮装置、第二行星齿轮装置、第三行星齿轮装置以及第四行星齿轮装置可沿着输入轴和输出轴的轴向方向顺序地设置。

第一行星齿轮装置的第二旋转元件可通过至少六个换挡元件之中的第三离合器可固定地安装至变速器壳体，第二行星齿轮装置的第一旋转元件可通过至少六个换挡元件之中的第四离合器可固定地安装至变速器壳体，以及至少六个换挡元件之中的其它换挡元件可以在行星齿轮装置的旋转元件之间形成选择性的连接结构。

至少六个换挡元件之中的第一离合器可以在第一行星齿轮装置的第一旋转元件与第二行星齿轮装置的第二旋转元件之间形成选择性的连接结构，至少六个换挡元件之中的第二离合器可以在第一行星齿轮装置的第三旋转元件与第四行星齿轮装置的第二旋转元件之间形成选择性的连接结构，至少六个换挡元件之中的第五离合器可以在第一行星齿轮装置的第一旋转元件与第二行星齿轮装置的第一旋转元件之间形成选择性的连接结构，至少六个换挡元件之中的第六离合器可以在第一行星齿轮装置的第三旋转元件与第三行星齿轮装置的第三旋转元件之间形成选择性的连接结构。

根据本发明的各个方面，本发明还提供一种用于车辆的多挡位变速器，其可以包括：第一至第四行星齿轮装置，每个行星齿轮装置具有三个旋转元件；六个换挡元件，其配置为选择性地提供摩擦力；以及第一旋转轴至第八旋转轴，其连接至第一至第四行星齿轮装置的旋转元件，其中，第一旋转轴可以是直接地连接至第二行星齿轮装置的第二旋转元件的输入轴，第二旋转轴可以直接地连接至第二行星齿轮装置的第一旋转元件，第三旋转轴可以直接地连接至第一行星齿轮装置的第一旋转元件，第四旋转轴可以直接地连接至第一行星齿轮装置的第二旋转元件、第三行星齿轮装置的第二旋转元件以及第四行星齿轮装置的第三旋转元件，第五旋转轴可以直接地连接至第一行星齿轮装置的第三旋转元件，第六旋转轴可以直接地连接至第二行星齿轮装置的第三旋转元件、第三行星齿轮装置的第一旋转元件以及第四行星齿轮装置的第一旋转元件，第七旋转轴可以直接地连接至第三行星齿轮装置的第三旋转元件，以及第八旋转轴可以是直接地连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件的输出轴，六个换挡元件可以包括第一离合器至第六离合器，第一离合器可以设置在第一旋转轴与第三旋转轴之间，第二离合器可以设置在第五旋转轴与第八旋转轴之间，第三离合器可以设置在第四旋转轴与变速器壳体之间，第四离合器可以设置在第二旋转轴与变速器壳体之间，第五离合器可以设置在第二旋转轴与第三旋转轴之间，以及第六离合器可以设置在第五旋转元件与第七旋转元件之间。

根据如上所述的本发明的用于车辆的多挡位变速器，其可以利用相对少的部件数量和简单的配置来实现至少十个前进挡位和一个倒车挡位，使得发动机可以运行在最佳运行点，从而使车辆的燃料效率的提高最大化，并且发动机可以更安静地运行，由此改善了车辆的安静性。

应当理解的是，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语通常包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如，源于非石油能源的燃料)。正如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

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案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为示出了根据本发明的示例性的用于车辆的多挡位变速器的示意图；

图2为示出了图1中的示例性的多挡位变速器的操作模式图。

应当了解，附图并非按比例地绘制，而是图示性地简化呈现各种特征以显示本发明的基本原理。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个具体实施方案，这些具体实施方案的示例示于附图中并且在下文进行描述。尽管将结合示例性具体实施方案来描述本发明，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制于那些示例性具体实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性具体实施方案，而且覆盖可以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、等效形式以及其它的具体实施方案。

参见图1和2，根据本发明的各个具体实施方案的用于车辆的多挡位变速器包括：输入轴IN、输出轴OUT、第一至第四行星齿轮装置PG1、PG2、PG3和PG4、以及至少六个换挡元件。所述第一至第四行星齿轮装置PG1、PG2、PG3和PG4设置在输入轴IN与输出轴OUT之间以传递旋转力，第一至第四行星齿轮装置PG1至PG4中的每一个具有三个旋转元件。所述至少六个换挡元件连接至第一至第四行星齿轮装置PG1至PG4的旋转元件。

第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1分别选择性地连接至第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2和第二旋转元件C2。第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1持续性地连接至第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3，并且通过至少六个换挡元件之中的一个换挡元件可固定地安装。第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1分别选择性地连接至第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3和第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4。

第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2通过至少六个换挡元件之中的另一个换挡元件可固定地安装。第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2持续性地连接至输入轴IN。第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2持续性地连接至第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3。

第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3持续性地连接至第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4。第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3持续性地连接至第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4。第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4持续性地连接至输出轴OUT。

第一行星齿轮装置PG1、第二行星齿轮装置PG2、第三行星齿轮装置PG3和第四行星齿轮装置PG4沿着输入轴IN和输出轴OUT的轴向方向顺序地布置。

第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1通过至少六个换挡元件之中的第三离合器CL3可固定地安装至变速器壳体CS。第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2通过至少六个换挡元件之中的第四离合器CL4可固定地安装至变速器壳体CS。

因此，第三离合器CL3和第四离合器CL4起制动器的作用，并且分别阻止或允许第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1和第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2的旋转。

至少六个换挡元件之中的其它换挡元件配置为在行星齿轮装置的旋转元件之间构成选择性的连接结构。

具体地，至少六个换挡元件之中的第一离合器CL1在第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1与第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2之间形成选择性的连接结构。至少六个换挡元件之中的第二离合器CL2在第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1与第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4之间形成选择性的连接结构。至少六个换挡元件之中的第五离合器CL5在第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1与第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2之间形成选择性的连接结构。至少六个换挡元件之中的第六离合器CL6在第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1与第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3之间形成选择性的连接结构。

根据各个具体实施方案，第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1、第二旋转元件C1和第三旋转元件R1分别是第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈。第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2、第二旋转元件C2和第三旋转元件R2分别是第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈。第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3、第二旋转元件C3和第三旋转元件R3分别是第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈。第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4、第二旋转元件C4和第三旋转元件R4分别是第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈。

如上配置的用于车辆的多挡位变速器也可以呈现如下配置。

具体地，根据本发明的用于车辆的多挡位变速器包括：第一至第四行星齿轮装置PG1至PG4、六个变速元件以及八个旋转轴。每个行星齿轮装置具有三个旋转元件；所述六个换挡元件配置为选择性地提供摩擦力；所述八个旋转轴连接至第一至第四行星齿轮装置的旋转元件。

因此，在八个旋转轴之中，第一旋转轴RS1是直接地连接至第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2的输入轴IN。第二旋转轴RS2直接地连接至第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2。第三旋转轴RS3直接地连接至第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1。第四旋转轴RS4直接地连接至第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1、第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3以及第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4。第五旋转轴RS5直接地连接至第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1。第六旋转轴RS6直接地连接至第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2、第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3以及第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4。第七旋转轴RS7直接地连接至第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3。第八旋转轴RS8是直接地连接至第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4的输出轴OUT。

另外，在六个换挡元件之中，第一离合器CL1设置在第一旋转轴RS1与第三旋转轴RS3之间。第二离合器CL2设置在第五旋转轴RS5与第八旋转轴RS8之间。第三离合器CL3设置在第四旋转轴RS4与变速器壳体CS之间。第四离合器CL4设置在第二旋转轴RS2与变速器壳体CS之间。第五离合器CL5设置在第二旋转轴RS2与第三旋转轴RS3之间。第六离合器CL6设置在第五旋转轴RS5与第七旋转轴RS7之间。

如上所述，如图2中所示的操作模式图，根据本发明的用于车辆的多挡位变速器，其包括四个简单的行星齿轮装置和六个换挡元件，可实现十个前进挡位和一个倒车挡位。由基于相对少的部件数量和简单的配置来实现十个挡位的多个挡位换挡，所以用于车辆的多挡位变速器有助于提高车辆燃料效率和安静性，由此最终改善车辆的适销性。

前面对本发明示例性具体实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，鉴于上述内容来进行某些改变和变化是有可能的。选择并描述所述示例性具体实施方案是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，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具体实施方案及其各种可选方案和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所确定。

Claims (7)

1.一种用于车辆的多挡位变速器，其包括：

输入轴；

输出轴；

第一行星齿轮装置、第二行星齿轮装置、第三行星齿轮装置和第四行星齿轮装置，各行星齿轮装置设置在输入轴与输出轴之间以传递旋转力，第一行星齿轮装置至第四行星齿轮装置中的每个行星齿轮装置具有三个旋转元件；以及

至少六个换挡元件，各换挡元件连接至第一行星齿轮装置至第四行星齿轮装置的旋转元件；

其中，第一行星齿轮装置的第一旋转元件分别选择性地连接至第二行星齿轮装置的第一旋转元件和第二旋转元件，第一行星齿轮装置的第二旋转元件持续性地连接至第三行星齿轮装置的第二旋转元件，并且通过至少六个换挡元件之中的一个换挡元件能够固定地安装，第一行星齿轮装置的第三旋转元件分别选择性地连接至第三行星齿轮装置的第三旋转元件和第四行星齿轮装置的第二旋转元件；

第二行星齿轮装置的第一旋转元件通过至少六个换挡元件之中的另一个换挡元件能够固定地安装，第二行星齿轮装置的第二旋转元件持续性地连接至输入轴，第二行星齿轮装置的第三旋转元件持续性地连接至第三行星齿轮装置的第一旋转元件；

第三行星齿轮装置的第一旋转元件持续性地连接至第四行星齿轮装置的第一旋转元件，第三行星齿轮装置的第二旋转元件持续性地连接至第四行星齿轮装置的第三旋转元件；以及

第四行星齿轮装置的第二旋转元件持续性地连接至输出轴。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的多挡位变速器，其中，第一行星齿轮装置、第二行星齿轮装置、第三行星齿轮装置和第四行星齿轮装置沿着输入轴和输出轴的轴向方向顺序地设置。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的多挡位变速器，其中，

第一行星齿轮装置的第二旋转元件通过至少六个换挡元件之中的第三离合器能够固定地安装至变速器壳体；

第二行星齿轮装置的第一旋转元件通过至少六个换挡元件之中的第四离合器能够固定地安装至变速器壳体；以及

至少六个换挡元件之中的其它换挡元件在行星齿轮装置的旋转元件之间形成选择性的连接结构。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的多挡位变速器，其中，

至少六个换挡元件之中的第一离合器在第一行星齿轮装置的第一旋转元件与第二行星齿轮装置的第二旋转元件之间形成选择性的连接结构；

至少六个换挡元件之中的第二离合器在第一行星齿轮装置的第三旋转元件与第四行星齿轮装置的第二旋转元件之间形成选择性的连接结构；

至少六个换挡元件之中的第五离合器在第一行星齿轮装置的第一旋转元件与第二行星齿轮装置的第一旋转元件之间形成选择性的连接结构；以及

至少六个换挡元件之中的第六离合器在第一行星齿轮装置的第三旋转元件与第三行星齿轮装置的第三旋转元件之间形成选择性的连接结构。

5.一种用于车辆的多挡位变速器，其包括：

第一行星齿轮装置、第二行星齿轮装置、第三行星齿轮装置和第四行星齿轮装置，每个行星齿轮装置具有三个旋转元件；

六个换挡元件，其配置为选择性地提供摩擦力；以及

第一旋转轴至第八旋转轴，其连接至第一行星齿轮装置至第四行星齿轮装置的旋转元件；

其中，第一旋转轴是直接地连接至第二行星齿轮装置的第二旋转元件的输入轴，第二旋转轴直接地连接至第二行星齿轮装置的第一旋转元件，第三旋转轴直接地连接至第一行星齿轮装置的第一旋转元件，第四旋转轴直接地连接至第一行星齿轮装置的第二旋转元件、第三行星齿轮装置的第二旋转元件以及第四行星齿轮装置的第三旋转元件，第五旋转轴直接地连接至第一行星齿轮装置的第三旋转元件，第六旋转轴直接地连接至第二行星齿轮装置的第三旋转元件、第三行星齿轮装置的第一旋转元件以及第四行星齿轮装置的第一旋转元件，第七旋转轴直接地连接至第三行星齿轮装置的第三旋转元件，以及第八旋转轴是直接地连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件的输出轴，以及

六个换挡元件包括第一离合器至第六离合器，第一离合器设置在第一旋转轴与第三旋转轴之间，第二离合器设置在第五旋转轴与第八旋转轴之间，第三离合器设置在第四旋转轴与变速器壳体之间，第四离合器设置在第二旋转轴与变速器壳体之间，第五离合器设置在第二旋转轴与第三旋转轴之间，以及第六离合器设置在第五旋转轴与第七旋转轴之间。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的多挡位变速器，其中，第一行星齿轮装置、第二行星齿轮装置、第三行星齿轮装置以及第四行星齿轮装置沿着输入轴和输出轴的轴向方向顺序地设置。

7.根据权利要求5所述的用于车辆的多挡位变速器，其中，第一离合器设置为在第一行星齿轮装置的第一旋转元件与第二行星齿轮装置的第二旋转元件之间形成选择性的连接，第二离合器设置为在第一行星齿轮装置的第三旋转元件与第四行星齿轮装置的第二旋转元件之间形成选择性的连接，第五离合器设置为在第一行星齿轮装置的第一旋转元件与第二行星齿轮装置的第一旋转元件之间形成选择性的连接，以及第六离合器设置为在第一行星齿轮装置的第三旋转元件与第三行星齿轮装置的第三旋转元件之间形成选择性的连接。