CN105626794B - 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，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、第二、第三和第四行星齿轮装置的每个具有三个旋转元件；以及至少六个换挡元件，其连接到第一、第二、第三和第四行星齿轮装置的旋转元件。

Description

用于车辆的多挡位变速器

技术领域

概括而言，本发明涉及用于车辆的多挡位变速器，更具体而言，涉及能够使用尽可能少的部件以及尽可能简单的配置来实现尽可能多的换挡挡位，从而提高车辆的燃料效率的多挡位变速器技术。

背景技术

近期上升的油价已在世界范围内驱使汽车制造商进入提高燃料效率的无限的竞争。另外，已经在基于诸如减小尺寸的各种技术以减小发动机的重量并提高发动机的燃料效率的方面做出了巨大努力。

在可以寻求用于装备在车辆中的变速器以提高燃料效率的方法之中，存在着这样的方法，其使用多挡位变速器，使得发动机能够在更有效的运行点运行，从而最终提高燃料效率。

这样的多挡位变速器使得发动机能够在相对低的每分钟转数(RPM，revolutionsper minute)范围内运行，从而进一步提高车辆的安静度。

然而，随着变速器的挡位的数量增加，构成变速器的内部部件的数量也会增加。而这反而会导致不利的影响，比如变速器的可安装性和传动效率下降，以及变速器的成本和重量的增加。因此，为了将使用变速器的多挡位而提高燃料效率的效果最大化，重要的是设计能够使用相对少量的部件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

本发明的各方面致力于提供一种用于车辆的多挡位变速器，其能够使用相对少量的部件和简单的配置来实现至少十个前进挡位和一个倒车挡位，使得发动机可以在最佳运行点运行，从而使车辆的燃料效率的提高最大化，并且使发动机可以更加安静地运行，从而提高车辆的安静度。

根据本发明的各方面，用于车辆的多挡位变速器可以包括：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，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、第二、第三和第四行星齿轮装置的每个具有三个旋转元件；以及至少六个换挡元件，其连接到第一、第二、第三和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可以选择性连接到第二行星齿轮装置的第一旋转元件和第二旋转元件的每个，第一行星齿轮装置的第二旋转元件可以持续连接到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选择性连接到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的每个，第二行星齿轮装置的第二旋转元件可以持续连接到输入轴，第二行星齿轮装置的第三旋转元件可以持续连接到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连接到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连接到第四行星齿轮装置的第三旋转元件，第三行星齿轮装置的第三旋转元件可以通过至少六个换挡元件中的一个换挡元件安装为可固定的，而第四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中的另一换挡元件安装为可固定的，第四行星齿轮装置的第二旋转元件可以持续连接到输出轴。

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可以沿着输入轴和输出轴的轴向方向依次设置。

第三行星齿轮装置的第三旋转元件可以通过至少六个换挡元件中的第三离合器安装为可固定到变速器壳体，第四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中的第二离合器安装为可固定到变速器壳体，而至少六个换挡元件中的剩余的换挡元件可以构成行星齿轮装置的旋转元件之间的选择性连接结构。

至少六个换挡元件中的第一离合器可以形成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的选择性连接结构，至少六个换挡元件中的第四离合器可以形成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的选择性连接结构，至少六个换挡元件中的第五离合器可以形成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的选择性连接结构，而至少六个换挡元件中的第六离合器可以形成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的选择性连接结构。

根据本发明的各方面，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、第三行星齿轮装置和第四行星齿轮装置，各行星齿轮装置具有三个旋转元件；六个换挡元件，其配置为选择性提供摩擦力；以及第一旋转轴、第二旋转轴、第三旋转轴、第四旋转轴、第五旋转轴、第六旋转轴、第七旋转轴和第八旋转轴，各旋转轴连接到第一行星齿轮装置、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的旋转元件，其中，第一旋转轴可以是输入轴，其直接连接到第二行星齿轮装置的第二旋转元件；第二旋转轴可以直接连接到第二行星齿轮装置的第一旋转元件；第三旋转轴可以直接连接到第一行星齿轮装置的第一旋转元件；第四旋转轴可以直接连接到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和第四行星齿轮装置的第三旋转元件；第五旋转轴可以直接连接到第一行星齿轮装置的第三旋转元件；第六旋转轴可以直接连接到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和第四行星齿轮装置的第一旋转元件；第七旋转轴可以直接连接到第三行星齿轮装置的第三旋转元件；而第八旋转轴可以是输出轴，其直接连接到第四行星齿轮装置的第二旋转元件，并且其中，六个换挡元件可以包括第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、第五离合器和第六离合器，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六旋转轴与变速器壳体之间，第三离合器可以设置在第七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第三旋转轴之间，第五离合器可以设置在第二旋转轴与第五旋转轴之间，而第六离合器可以设置在第五旋转轴与第七旋转轴之间。

根据如上所述的本发明，用于车辆的多挡位变速器可以使用相对少量的部件和简单的配置来实现至少十个前进挡位和一个倒车挡位，使得发动机能够在最佳运行点运行，从而使车辆的燃料效率的提高最大化，并且使发动机能够更加安静地运行，从而提高车辆的安静度。

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)、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、可插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(例如源于非石油的能源的燃料)。本文所指的混合动力车辆为具有两个或更多个动力源的车辆，例如汽油动力和电动车辆。

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是示出根据本发明的示例性的用于车辆的多挡位变速器的图。

图2示出了在图1中显示的示例性多挡位变速器的操作模式图表。

应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其呈现了某种程度上经过简化的说明本发明的基本原理的各个特征。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

下面将详细说明本发明的各个实施方案，其示例将在附图中示出并且在下文进行描述。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，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可替选形式、修改形式、等同形式及其它实施方案。

参考图1和图2，根据本发明的各个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，各行星齿轮装置设置在输入轴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的每个具有三个旋转元件；以及至少六个换挡元件，其连接到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选择性连接到第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2和第二旋转元件C2的每个。第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1持续连接到第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3。第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1选择性连接到第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2和第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3的每个。

第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2持续连接到输入轴IN。第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2持续连接到第三行星齿轮装置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持续连接到第四行星齿轮装置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持续连接到第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4。第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3通过至少六个换挡元件的一个换挡元件安装为可固定的。

第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4通过至少六个换挡元件的另一换挡元件安装为可固定的。第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4持续连接到输出轴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的轴向方向依次设置。

第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3通过至少六个换挡元件中的第三离合器CL3安装为可固定到变速器壳体CS。第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4通过至少六个换挡元件中的第二离合器CL2安装为可固定到变速器壳体CS。

因此，第二离合器CL2和第三离合器CL3起制动器的作用，并且分别限制或允许第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3和第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4的旋转。

至少六个换挡元件中的其它换挡元件构成行星齿轮装置的旋转元件之间的选择性连接结构。

特别地，至少六个换挡元件中的第一离合器CL1形成第一行星齿轮装置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之间的选择性连接结构。至少六个换挡元件中的第四离合器CL4形成第一行星齿轮装置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之间的选择性连接结构。至少六个换挡元件中的第五离合器CL5形成第一行星齿轮装置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之间的选择性连接结构。至少六个换挡元件中的第六离合器CL6形成第一行星齿轮装置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之间的选择性连接结构。

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进行如下表示。

特别地，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，所述第一至第四行星齿轮装置PG1至PG4各自具有三个旋转元件；六个换挡元件，其配置为选择性提供摩擦力；以及八个旋转轴，其连接到第一至第四行星齿轮装置PG1至PG4的旋转元件。

由此，在八个旋转轴之中，第一旋转轴RS1是输入轴IN，其直接连接到第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2。第二旋转轴RS2直接连接到第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2。第三旋转轴RS3直接连接到第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1。第四旋转轴RS4直接连接到第一行星齿轮装置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和第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4。第五旋转轴RS5直接连接到第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1。第六旋转轴RS6直接连接到第二行星齿轮装置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和第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4。第七旋转轴RS7是第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3。第八旋转轴RS8是输出轴OUT，其直接连接到第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4。

另外，六个换挡元件中，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设置在第六旋转轴RS6与变速器壳体CS之间。第三离合器CL3设置在第七旋转轴RS7与变速器壳体CS之间。第四离合器CL4设置在第二旋转轴RS2与第三旋转轴RS3之间。第五离合器CL5设置在第二旋转轴RS2与第五旋转轴RS5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，根据如图2所示的操作模式图表，包括四个简单的行星齿轮装置和六个换挡元件的根据本发明的用于车辆的多挡位变速器实现了十个前进挡位和一个倒车挡位。因为能够基于相对少量的部件和简单的配置而实现十个挡位的多挡位换挡，所以该用于车辆的多挡位变速器能够有助于提高车辆的燃料效率和安静度，进而最终提高车辆的适销性。

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。前面的描述并非旨在穷举，或者将本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导若干修改和变化都是可能的。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，从而使得本领域的技术人员能够利用并实现本发明的各种示例性实施方案及其各种可替选形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同形式来限定。

Claims (6)

1.一种用于车辆的多挡位变速器，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、第二、第三和第四行星齿轮装置的每个具有三个旋转元件；

至少六个换挡元件，其连接到第一、第二、第三和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选择性连接到第二行星齿轮装置的第一旋转元件和第二旋转元件的每个，第一行星齿轮装置的第二旋转元件持续连接到第三行星齿轮装置的第二旋转元件，而第一行星齿轮装置的第三旋转元件选择性连接到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的每个，

其中，第二行星齿轮装置的第二旋转元件持续连接到输入轴，而第二行星齿轮装置的第三旋转元件持续连接到第三行星齿轮装置的第一旋转元件，

其中，第三行星齿轮装置的第一旋转元件持续连接到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连接到第四行星齿轮装置的第三旋转元件，而第三行星齿轮装置的第三旋转元件通过至少六个换挡元件中的第一换挡元件安装为能够固定的，

其中，第四行星齿轮装置的第一旋转元件通过至少六个换挡元件中的第二换挡元件安装为能够固定的，而第四行星齿轮装置的第二旋转元件持续连接到输出轴。

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依次设置。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的多挡位变速器，

其中，第三行星齿轮装置的第三旋转元件通过至少六个换挡元件中的第三离合器安装为能够固定到变速器壳体，

其中，第四行星齿轮装置的第一旋转元件通过至少六个换挡元件中的第二离合器安装为能够固定到变速器壳体，

其中，至少六个换挡元件中的剩余的换挡元件构成行星齿轮装置的旋转元件之间的选择性连接结构。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的多挡位变速器，

其中，至少六个换挡元件中的第一离合器形成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的选择性连接结构，

其中，至少六个换挡元件中的第四离合器形成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的选择性连接结构，

其中，至少六个换挡元件中的第五离合器形成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的选择性连接结构，

其中，至少六个换挡元件中的第六离合器形成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的选择性连接结构。

5.一种用于车辆的多挡位变速器，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，各行星齿轮装置具有三个旋转元件；

六个换挡元件，其配置为选择性提供摩擦力；

第一旋转轴、第二旋转轴、第三旋转轴、第四旋转轴、第五旋转轴、第六旋转轴、第七旋转轴和第八旋转轴，各旋转轴连接到第一行星齿轮装置、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的旋转元件，

其中，第一旋转轴是输入轴，其直接连接到第二行星齿轮装置的第二旋转元件；第二旋转轴直接连接到第二行星齿轮装置的第一旋转元件；第三旋转轴直接连接到第一行星齿轮装置的第一旋转元件；第四旋转轴直接连接到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和第四行星齿轮装置的第三旋转元件；第五旋转轴直接连接到第一行星齿轮装置的第三旋转元件；第六旋转轴直接连接到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和第四行星齿轮装置的第一旋转元件；第七旋转轴直接连接到第三行星齿轮装置的第三旋转元件；而第八旋转轴是输出轴，其直接连接到第四行星齿轮装置的第二旋转元件

其中，六个换挡元件包括第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、第五离合器和第六离合器，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六旋转轴与变速器壳体之间，第三离合器设置在第七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第三旋转轴之间，第五离合器设置在第二旋转轴与第五旋转轴之间，而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、第三行星齿轮装置和第四行星齿轮装置沿着输入轴和输出轴的轴向方向依次设置。