CN105626791B - 用于车辆的多挡位变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于车辆的多挡位变速器，其包括：输入轴和输出轴；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，其设置为传输所述输入轴与所述输出轴之间的旋转力，每个行星齿轮装置包括三个旋转元件；以及至少六个换挡元件，其连接至行星齿轮装置的旋转元件。所述变速器能够利用相对较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，以使得发动机运行在最佳运行点，从而使车辆的燃料效率最大化，并且使得发动机更安静地运行，从而提高车辆的安静性。

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，并且更具体地，本发明涉及一项利用尽可能少的部件数量和简单的配置来实现尽量多的换挡挡位的技术，从而提高车辆的燃料效率。
背景技术
最近油价上涨将全球的汽车制造商卷入进提高燃料效率的无休止的竞争中。就发动机而言，人们正在进行以下积极的努力：通过使用诸如小型化的技术来减少发动机重量并提高燃料效率。
并且，在能够应用于装备在车辆内的变速器上的用于提高燃料效率的方法中，有一种用于最终提高燃料效率方法是：通过实现多挡位变速器以使得发动机能够在更高效的运行点运行。
进一步地，上述多挡位变速器使得发动机在相对较低的RPM范围内运行，其结果是，使车辆的安静性能够得到更大的提高。
然而，随着变速器换挡挡位数量的增加，形成变速器的部件的数量也会增加。其结果是，装配性能和传动效率将会降低，并且重量和制造车辆的成本将会增加。因此，为了利用多挡位变速器使得燃油效率提高的效果最大化，设计一种利用较少的部件数量和相对简单的配置来实现效率最大化的变速器结构至关重要。
公开于本发明的背景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一种用于车辆的多挡位变速器，该变速器能够利用相对较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，以使得发动机运行在最佳运行点，从而使得车辆的燃料效率最大化，并且使得发动机更安静地运行，从而提高车辆的安静性。
根据本发明的各个方面，一种用于车辆的多挡位变速器可以包括：输入轴和输出轴；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，各行星齿轮装置配置为传输输入轴与输出轴之间的旋转力，每个行星齿轮装置包括三个旋转元件；以及至少六个换挡元件，其连接至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可以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可以持续性地连接至第三行星齿轮装置的第二旋转元件，第一行星齿轮装置的第三旋转元件可以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三行星齿轮装置的第三旋转元件；第二行星齿轮装置的第二旋转元件可以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以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以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以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一旋转元件可以通过任意一个换挡元件可固定地安装，第四行星齿轮装置的第二旋转元件可以持续性地连接至输出轴，第四行星齿轮装置的第三旋转元件可以通过另外任意一个换挡元件可固定地安装。
所述第一行星齿轮装置、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可以沿着输入轴和输出轴的轴向方向顺序地布置。
所述第四行星齿轮装置的第一旋转元件可以通过换挡元件中的第三离合器可固定地安装至变速器壳体；第四行星齿轮装置的第三旋转元件可以通过换挡元件中的第二离合器可固定地安装至变速器壳体；换挡元件中的其他元件可以配置为在行星齿轮装置的旋转元件中间形成选择性的连接结构。
所述换挡元件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；所述换挡元件中的第四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；所述换挡元件中的第五离合器在第一行星齿轮装置的第三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；所述换挡元件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。
根据本发明的各个方面，一种用于车辆的多挡位变速器可以包括：第一行星齿轮装置、第二行星齿轮装置、第三行星齿轮装置以及第四行星齿轮装置，其配置为每个行星齿轮装置都具有三个旋转元件；六个换挡元件，其配置为选择性地提供摩擦力；以及八个旋转轴，其配置为连接至行星齿轮装置的旋转元件；其中，第一旋转轴可以为输入轴，其可以直接地连接至第二行星齿轮装置的第二旋转元件；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；第八旋转轴可以为输出轴，其可以直接地连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件；所述六个换挡元件中的第一离合器可以安装在第一旋转轴与第三旋转轴之间，第二离合器可以安装在第四旋转轴与变速器壳体之间，第三离合器可以安装在第六旋转轴与变速器壳体之间，第四离合器可以安装在第二旋转轴与第三旋转轴之间，第五离合器可以安装在第二旋转轴与第五旋转轴之间，第六离合器可以安装在第五旋转轴与第七旋转轴之间。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，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汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，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)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，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它的特性和优点，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实施方案中进行详细陈述，这些附图和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用于车辆的示例性多挡位变速器的配置图；
图2为图1的变速器的操作模式图。
应当理解，附图不一定是按照比例绘制，而是呈现各种特征的简化表示，以对本发明的基本原理进行说明。本发明所公开的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)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实施方案，这些实施方案的示例呈现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，但是应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为这些示例性实施方案。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。
参考图1和图2，根据本发明各个实施方案的用于车辆的多挡位变速器包括：输入轴IN和输出轴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、第四行星齿轮装置PG4，以及至少六个换挡元件，前述行星齿轮装置设置为在输入轴IN与输出轴OUT之间传输扭矩，每个行星齿轮装置都包括三个旋转元件，所述至少六个换挡元件配置为连接各行星齿轮装置的旋转元件。
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，第三旋转元件R1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和第三行星齿轮装置PG3的地三旋转元件R3。
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的第一旋转元件S4通过任意一个换挡元件可固定地安装，第二旋转元件C4持续性地连接至输出轴OUT，第三旋转元件R4通过另外任意一个换挡元件可固定地安装。
所述第一行星齿轮装置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。
第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4通过换挡元件中的第三离合器CL3可固定地安装至变速器壳体CS，第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4通过换挡元件中的第二离合器CL2可固定地安装至变速器壳体CS。
因此，第三离合器CL3和第二离合器CL2各自作为制动器分别将第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4和第三旋转元件R4转换为可旋转状态和不可旋转的限制状态。
换挡元件中的其他元件配置为在行星齿轮装置的旋转元件中间形成选择性的连接结构。
即，换挡元件中的第一离合器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，换挡元件中的第四离合器CL4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，换挡元件中的第五离合器CL5在第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1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，换挡元件中的第六离合器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分别为第一太阳轮、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分别为第二太阳轮、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分别为第三太阳轮、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分别为第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈。
如上所述配置的用于车辆的多挡位变速器可以呈现如下。
即，根据本发明各个实施方案的用于车辆的多挡位变速器包括：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PG4，六个换挡元件，以及八个旋转轴，每个行星齿轮装置配置为具有三个旋转元件，所述六个换挡元件配置为选择性地提供摩擦力，所述八个旋转轴配置为连接至行星齿轮装置的旋转元件。
在上述配置中，第一旋转轴RS1为输入轴IN，其直接地连接至第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件，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，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，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、第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件以及第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件，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，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、第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件以及第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件，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，以及，第八旋转轴RS8为输出轴OUT，其直接地连接至第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件。
进一步地，所述六个换挡元件中的第一离合器CL1安装在第一旋转轴RS1与第三旋转轴RS3之间，第二离合器CL2安装在第四旋转轴RS4与变速器壳体CS之间，第三离合器CL3安装在第六旋转轴RS6与变速器壳体CS之间，第四离合器CL4安装在第二旋转轴RS2与第三旋转轴RS3之间，第五离合器CL5安装在第二旋转轴RS2与第五旋转轴RS5之间，以及，第六离合器CL6安装在第五旋转轴RS5与第七旋转轴RS7之间。
如上所述，用于车辆的多挡位变速器配置为包括四个简单的行星齿轮装置和六个换挡元件，其基于图2所示的操作模式图来实现十个前进挡位和一个倒车挡位，因此十个挡位的多挡位换挡可以利用相对较少的部件数量和简单的配置来实现，以提高车辆的燃料效率和车辆的安静性，从而提高车辆的适销性。
根据本发明的各个实施方案，能够利用相对较少的部件数量和简单的结构来实现至少十个前进挡位和一个倒车挡位或者更多个，以使发动机运行在最佳运行点，从而最大化车辆的燃料效率，并且使得发动机更安静地运行，从而提高车辆的安静性。
前面对本发明具体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，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。对这些示例性具体实施方案的选择并对其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具体实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围由所附权利要求及其等价形式所限定。

Claims (6)

1.一种用于车辆的多挡位变速器，其包括：
输入轴和输出轴；
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，各行星齿轮装置配置为传输输入轴与输出轴之间的旋转力，每个行星齿轮装置包括三个旋转元件；以及
六个换挡元件，其连接至所述第一行星齿轮装置、所述第二行星齿轮装置、所述第三行星齿轮装置以及第四行星齿轮装置的三个旋转元件中的至少一个；
其中，所述第一行星齿轮装置的第一旋转元件分别选择性地连接至所述第二行星齿轮装置的第一旋转元件和第二旋转元件，所述第一行星齿轮装置的第二旋转元件持续性地连接至所述第三行星齿轮装置的第二旋转元件，所述第一行星齿轮装置的第三旋转元件分别选择性地连接至所述第二行星齿轮装置的第一旋转元件和所述第三行星齿轮装置的第三旋转元件；
所述第二行星齿轮装置的第二旋转元件持续性地连接至所述输入轴，所述第二行星齿轮装置的第三旋转元件持续性地连接至所述第三行星齿轮装置的第一旋转元件；
所述第三行星齿轮装置的第一旋转元件持续性地连接至所述第四行星齿轮装置的第一旋转元件，所述第三行星齿轮装置的第二旋转元件持续性地连接至所述第四行星齿轮装置的第三旋转元件；以及
所述第四行星齿轮装置的第一旋转元件通过一个换挡元件能够固定地安装，所述第四行星齿轮装置的第二旋转元件持续性地连接至所述输出轴，所述第四行星齿轮装置的第三旋转元件通过另一个换挡元件能够固定地安装。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的多挡位变速器，其中，所述第一行星齿轮装置、所述第二行星齿轮装置、所述第三行星齿轮装置和所述第四行星齿轮装置沿着所述输入轴和所述输出轴的轴向方向顺序布置。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的多挡位变速器，其中，所述第四行星齿轮装置的第一旋转元件通过换挡元件中的第三离合器能够固定地安装至变速器壳体；
所述第四行星齿轮装置的第三旋转元件通过换挡元件中的第二离合器能够固定地安装至变速器壳体；以及
所述换挡元件中的其他元件配置为在第一、第二、第三和第四行星齿轮装置的旋转元件中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，所述换挡元件中的第一离合器在所述第一行星齿轮装置的第一旋转元件与所述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；
所述换挡元件中的第四离合器在所述第一行星齿轮装置的第一旋转元件与所述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；
所述换挡元件中的第五离合器在所述第一行星齿轮装置的第三旋转元件与所述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
所述换挡元件中的第六离合器在所述第一行星齿轮装置的第三旋转元件与所述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、第三行星齿轮装置以及第四行星齿轮装置，其配置为每一个行星齿轮装置分别具有三个旋转元件；
六个换挡元件，其配置为选择性地提供摩擦力；以及
八个旋转轴，其配置为连接至所述第一行星齿轮装置、所述第二行星齿轮装置、所述第三行星齿轮装置以及所述第四行星齿轮装置的旋转元件；
其中，第一旋转轴为输入轴，其直接地连接至所述第二行星齿轮装置的第二旋转元件；
第二旋转轴直接地连接至所述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所述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所述第一行星齿轮装置的第二旋转元件、所述第三行星齿轮装置的第二旋转元件以及所述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所述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所述第二行星齿轮装置的第三旋转元件、所述第三行星齿轮装置的第一旋转元件以及所述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所述第三行星齿轮装置的第三旋转元件；
第八旋转轴为输出轴，其直接地连接至所述第四行星齿轮装置的第二旋转元件；
所述六个换挡元件中的第一离合器安装在所述第一旋转轴与所述第三旋转轴之间，第二离合器安装在所述第四旋转轴与变速器壳体之间，第三离合器安装在所述第六旋转轴与变速器壳体之间，第四离合器安装在所述第二旋转轴与所述第三旋转轴之间，第五离合器安装在所述第二旋转轴与所述第五旋转轴之间，第六离合器安装在所述第五旋转轴与所述第七旋转轴之间。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的多挡位变速器，其中，所述第一行星齿轮装置、所述第二行星齿轮装置、所述第三行星齿轮装置和所述第四行星齿轮装置沿着所述输入轴和所述输出轴的轴向方向顺序布置。
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