CN105864408B - 用于车辆的多级变速器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于车辆的多级变速器，该多级变速器包括四个行星齿轮设备和六个换档元件，并且每个行星齿轮设备包括选择性地连接至该六个换档元件的三个旋转元件，优选地，使得该多级变速器提供至少十个前进档级和至少一个倒档级且具有相对较少数目的部件和简单的构造。在该构造中，发动机可以运行在所期望的运行点处，从而提高车辆的燃料效率并且改善车辆的静噪性。

Description

用于车辆的多级变速器
技术领域
本公开总体上涉及一种用于车辆的多级变速器(multi-stage transmission)。
背景技术
在这个部分中的叙述仅提供与本公开有关的背景信息并且可能不构成现有技术。
最近油价的上涨驱使全球的汽车制造商进入提高燃料效率的极大的竞争中。此外，已经基于诸如小型化和相似措施的各种技术在减少重量和提高发动机的燃料效率方面做出了极大的努力。
用于提高燃料效率的另一种方法是使用多级变速器来允许发动机运行在更为有效的运行点处。
此外，变速器的多个级允许发动机运行在相对低的RPM(每分钟转数)范围内，从而改善车辆的静噪性(quietness)。
然而，随着变速器的换档级的数目增加，构成变速器的内部部件的数目也增加。这会导致不理想的效果，诸如变速器的安装性和传送效率降低以及变速器的成本和重量增加。
发明内容
本公开提供了一种用于车辆的多级变速器，该多级变速器能够实现至少十个前进档级(forward shifting stage)和一个倒档级(reverse shifting stage)且具有相对较少数目的部件和简单的构造，这样使得发动机可以运行在所期望的运行点处，从而提高车辆的燃料效率并且改善车辆的静噪性。
根据本公开的一个方面，所提供的用于车辆的多级变速器包括：输入轴；输出轴；设置在输入轴与输出轴之间以传送旋转力的第一行星齿轮设备(planetary geardevice)、第二行星齿轮设备、第三行星齿轮设备以及第四行星齿轮设备，每个行星齿轮设备具有三个旋转元件；以及至少六个换档元件(shifting element)，连接至行星齿轮设备的旋转元件。第一行星齿轮设备的第一旋转元件可以被安装成可通过该至少六个换档元件的一个换档元件固定，第一行星齿轮设备的第二旋转元件可以永久地连接至第三行星齿轮设备的第三旋转元件和第四行星齿轮设备的第三旋转元件，并且第一行星齿轮设备的第三旋转元件可以可变地或者选择性地连接至第二行星齿轮设备的第一旋转元件和第三行星齿轮设备的第二旋转元件。第二行星齿轮设备的第一旋转元件可被安装成可通过该至少六个换档元件的另一个换档元件固定，第二行星齿轮设备的第二旋转元件可以永久地连接至输入轴并且可变地或选择性地连接至第三行星齿轮设备的第二旋转元件，并且第二行星齿轮设备的第三旋转元件可永久地连接至第三行星齿轮设备的第一旋转元件。第三行星齿轮设备的第一旋转元件可以永久地连接至第四行星齿轮设备的第一旋转元件。第四行星齿轮设备的第一旋转元件可被安装成可通过该至少六个换档元件的又一换档元件固定，并且第四行星齿轮设备的第二旋转元件可以永久地连接至输出轴。
根据上面所阐述的本公开的一种形式，用于车辆的多级变速器可以实现至少十个前进档级和一个倒档级且具有相对较少数目的部件和简单的构造，这样使得发动机可以运行在所期望的运行点处，从而提高车辆的燃料效率并且改善车辆的静噪性。
从此处所提供的描述中，适用的另外的范围将变得显而易见，应当理解的是，该描述和具体实施例旨在仅用于例证之目的并且并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
为了很好地理解本公开，现在将通过借助于参考所附附图的实施例给出所描述的本公开的各种形式，在附图中：
图1是示出了根据本公开的示例性形式的用于车辆的多级变速器的构造的示图；并且
图2是示出了在图1中所示出的变速器的运行模式的图表。
此处所描述的附图仅用于说明之目的并且并不旨在通过任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
以下的描述在本质上仅是示例性的并且并不旨在限制本公开、申请或者使用。应当理解的是，在附图中，对应的参考标号指代相似的对应部件和零件。
本公开涉及一种用于车辆的多级变速器。
参考图1和图2，根据本公开的一种形式的用于车辆的多级变速器可包括：输入轴“IN”；输出轴“OUT”；设置在输入轴“IN”与输出轴“OUT”之间以传送旋转力的第一行星齿轮设备“PG1”、第二行星齿轮设备“G2”、第三行星齿轮设备“PG3”以及第四行星齿轮设备“PG4”，行星齿轮设备“PG1”、“PG2”、“PG3”以及“PG4”中的每一个具有三个旋转元件；以及至少六个换档元件(例如，离合器CL1-CL6)，连接至行星齿轮设备的旋转元件。
第一行星齿轮设备PG1的第一旋转元件S1可以被安装成可通过该至少六个换档元件的一个换档元件固定。第一行星齿轮设备PG1的第二旋转元件C1可以永久地连接至第三行星齿轮设备PG3的第三旋转元件R3和第四行星齿轮设备PG4的第三旋转元件R4。第一行星齿轮设备PG1的第三旋转元件R1可以选择性地或者可变地连接至第二行星齿轮设备PG2的第一旋转元件S2和第三行星齿轮设备PG3的第二旋转元件C3。
第二行星齿轮设备PG2的第一旋转元件S2可以被安装成可通过该至少六个换档元件的另一个换档元件固定，即，固定在原地或者制成不能移动的，第二行星齿轮设备PG2的第二旋转元件C2可以永久地连接至输入轴IN并且选择性地连接至第三行星齿轮设备PG3的第二旋转元件C3，并且第二行星齿轮设备PG2的第三旋转元件R2可以永久地连接至第三行星齿轮设备PG3的第一旋转元件S3。
第三行星齿轮设备PG3的第一旋转元件S3可以永久地连接至第四行星齿轮设备PG4的第一旋转元件S4。
第四行星齿轮设备PG4的第一旋转元件S4可以被安装成可通过该至少六个换档元件中的又一换档元件固定，并且第四行星齿轮设备PG4的第二旋转元件C4可以永久地连接至输出轴OUT。
第一行星齿轮设备PG1、第二行星齿轮设备PG2、第三行星齿轮设备PG3以及第四行星齿轮设备PG4可以沿着输入轴IN和输出轴OUT的轴向方向按顺序布置。
更具体地，第一行星齿轮设备PG1的第一旋转元件S1被安装成可借助于来自该至少六个换档元件中的第四离合器CL4而被固定至变速箱CS。第二行星齿轮设备PG2的第一旋转元件S2可以被安装成可借助于来自该至少六个换档元件中的第三离合器CL3而被固定至变速箱CS。第四行星齿轮设备PG4的第一旋转元件S4可以被安装成可借助于来自该至少六个换档元件中的第二离合器CL2而被固定至变速箱CS。
因此，第二离合器CL2、第三离合器CL3以及第四离合器CL4分别用作制动器，这样使得第四行星齿轮设备PG4的第一旋转元件S4、第二行星齿轮设备PG2的第一旋转元件S2和第一行星齿轮设备PG1的第一旋转元件S1可以被转换成旋转状态，在该旋转状态中允许旋转；或者被转换成限制状态，在该限制状态中分别借助于第二离合器CL2、第三离合器CL3以及第四离合器CL4的运行来限制旋转。
来自该至少六个换档元件中的其他换档元件可以被配置为构成行星齿轮设备的旋转元件之间的可变连接结构。
即，来自该至少六个换档元件中的第一离合器CL1可以形成第二行星齿轮设备PG2的第二旋转元件C2与第三行星齿轮设备PG3的第二旋转元件C3之间的可变连接结构。来自该至少六个换档元件中的第五离合器CL5可以形成第一行星齿轮设备PG1的第三旋转元件R1与第三行星齿轮设备PG3的第二旋转元件C3之间的可变连接结构。来自该至少六个换档元件中的第六离合器CL6可以形成第一行星齿轮设备PG1的第三旋转元件R1与第二行星齿轮设备PG2的第一旋转元件S2之间的可变连接结构。
在一个示例性形式中，第一行星齿轮设备PG1的第一旋转元件S1、第二旋转元件C1以及第三旋转元件R1分别是第一太阳齿轮、第一齿轮架(carrier)、第一环形齿轮。第二行星齿轮设备PG2的第一旋转元件S2、第二旋转元件C2以及第三旋转元件R2分别是第二太阳齿轮、第二齿轮架以及第二环形齿轮。第三行星齿轮设备PG3的第一旋转元件S3、第二旋转元件C3以及第三旋转元件R3分别是第三太阳齿轮、第三齿轮架以及第三环形齿轮。第四行星齿轮设备PG4的第一旋转元件S4、第二旋转元件C4以及第三旋转元件R4分别是第四太阳齿轮、第四齿轮架以及第四环形齿轮。
在另一种形式中，根据本发明的用于车辆的多级变速器可以包括：均具有三个旋转元件的第一行星齿轮设备PG1至第四行星齿轮设备PG4；六个换档元件，被配置为选择性地提供摩擦力；以及八个旋转轴，连接到第一行星齿轮设备至第四行星齿轮设备的旋转元件。
因此，从该八个旋转轴中，第一旋转轴RS1可以是直接连接至第二行星齿轮设备PG2的第二旋转元件C2的输入轴IN。第二旋转轴RS2可以直接连接至第二行星齿轮设备PG2的第一旋转元件S2。第三旋转轴RS3可以直接连接至第一行星齿轮设备PG1的第一旋转元件S1。第四旋转轴RS4可以直接连接至第一行星齿轮设备PG1的第二旋转元件C1、第三行星齿轮设备PG3的第三旋转元件R3以及第四行星齿轮设备PG4的第三旋转元件R4。第五旋转轴RS5可以直接连接至第一行星齿轮设备PG1的第三旋转元件R1。第六旋转轴RS6可以直接连接至第三行星齿轮设备PG3的第二旋转元件C3。第七旋转轴RS7可以直接连接至第二行星齿轮设备PG2的第三旋转元件R2、第三行星齿轮设备PG3的第一旋转元件S3以及第四行星齿轮设备PG4的第一旋转元件S4。第八旋转轴RS8可以是直接连接至第四行星齿轮设备PG4的第二旋转元件C4的输出轴OUT。
此外，从该六个换档元件中，第一离合器CL1可以被设置在第一旋转轴RS1与第六旋转轴RS6之间。第二离合器CL2可以被设置在第七旋转轴RS7与变速箱CS之间。第三离合器CL3可以被设置在第二旋转轴RS2与变速箱CS之间。第四离合器CL4可以被设置在第三旋转轴RS3与变速箱CS之间。第五离合器CL5可以被设置在第五旋转轴RS5与第六旋转轴RS6之间。第六离合器CL6可以被设置在第二旋转轴RS2与第五旋转轴RS5之间。
如上所述，根据图2中所示的运行模式图表，根据本公开的用于车辆的多级变速器包括四个简单的行星齿轮设备和六个换档元件并且实现了十个前进档级和一个倒档级。因为基于相对较少数目的部件简单的构造可涵盖十个换档级中的多级的换档级，所以本公开中的用于车辆的多级变速器改善了车辆的燃料效率和静噪性，从而最终改善车辆的适销性。
尽管出于示出性之目的描述了本公开的示例性形式，然而，本领域技术人员应当认识到在没有背离本公开的范围和精神的情况下，可以进行各种变形、添加以及替换。

Claims (7)

1.一种用于车辆的多级变速器，包括：
输入轴；
输出轴；
设置在所述输入轴与所述输出轴之间以传送旋转力的第一行星齿轮设备、第二行星齿轮设备、第三行星齿轮设备以及第四行星齿轮设备，所述第一行星齿轮设备、所述第二行星齿轮设备、所述第三行星齿轮设备以及所述第四行星齿轮设备中的每一个具有第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件；以及
至少六个换挡元件，各个换挡元件连接至所述第一行星齿轮设备、所述第二行星齿轮设备、所述第三行星齿轮设备以及所述第四行星齿轮设备的所述第一旋转元件、所述第二旋转元件以及所述第三旋转元件中的至少一个，
其中，所述第一行星齿轮设备的所述第一旋转元件被安装成能够通过所述至少六个换挡元件的第一换挡元件固定，所述第一行星齿轮设备的所述第二旋转元件永久地连接至所述第三行星齿轮设备的所述第三旋转元件和所述第四行星齿轮设备的所述第三旋转元件，并且所述第一行星齿轮设备的所述第三旋转元件选择性地连接至所述第二行星齿轮设备的所述第一旋转元件和所述第三行星齿轮设备的所述第二旋转元件，
其中，所述第二行星齿轮设备的所述第一旋转元件被安装成能够通过所述至少六个换挡元件的第二换挡元件固定，所述第二行星齿轮设备的所述第二旋转元件永久地连接至所述输入轴并且选择性地连接至所述第三行星齿轮设备的所述第二旋转元件，并且所述第二行星齿轮设备的所述第三旋转元件永久地连接至所述第三行星齿轮设备的所述第一旋转元件，
其中，所述第三行星齿轮设备的所述第一旋转元件永久地连接至所述第四行星齿轮设备的所述第一旋转元件，并且
其中，所述第四行星齿轮设备的所述第一旋转元件被安装成能够通过所述至少六个换挡元件的第三换挡元件固定，并且所述第四行星齿轮设备的所述第二旋转元件永久地连接至所述输出轴。
2.根据权利要求1所述的多级变速器，其中，所述第一行星齿轮设备、所述第二行星齿轮设备、所述第三行星齿轮设备以及所述第四行星齿轮设备沿着所述输入轴和所述输出轴的轴向方向按顺序布置。
3.根据权利要求2所述的多级变速器，其中，
所述第一行星齿轮设备的所述第一旋转元件被安装成能够通过所述至少六个换挡元件的第四离合器而被固定至变速箱；
所述第二行星齿轮设备的所述第一旋转元件被安装成能够通过所述至少六个换挡元件的第三离合器而被固定至所述变速箱；
所述第四行星齿轮设备的所述第一旋转元件被安装成能够通过所述至少六个换挡元件的第二离合器而被固定至所述变速箱；并且
所述至少六个换挡元件的其他换挡元件被配置为构成所述第一行星齿轮设备的旋转元件、所述第二行星齿轮设备的旋转元件、所述第三行星齿轮设备的旋转元件和所述第四行星齿轮设备的旋转元件之间的可变连接结构。
4.根据权利要求3所述的多级变速器，其中，
来自所述至少六个换挡元件中的第一离合器形成所述第二行星齿轮设备的所述第二旋转元件与所述第三行星齿轮设备的所述第二旋转元件之间的可变连接结构；
来自所述至少六个换挡元件中的第五换挡元件形成所述第一行星齿轮设备的所述第三旋转元件与所述第三行星齿轮设备的所述第二旋转元件之间的可变连接结构；并且
来自所述至少六个换挡元件中的第六换挡元件形成所述第一行星齿轮设备的所述第三旋转元件与所述第二行星齿轮设备的所述第一旋转元件之间的可变连接结构。
5.一种用于车辆的多级变速器，包括：
第一行星齿轮设备、第二行星齿轮设备、第三行星齿轮设备以及第四行星齿轮设备，均具有第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件；
六个换挡元件，被配置为选择性地提供摩擦力；
八个旋转轴，选择性地连接至所述第一行星齿轮设备、所述第二行星齿轮设备、所述第三行星齿轮设备以及所述第四行星齿轮设备的所述第一旋转元件、所述第二旋转元件以及所述第三旋转元件，
其中，所述八个旋转轴的第一旋转轴是直接连接至所述第二行星齿轮设备的所述第二旋转元件的输入轴，并且其中，所述八个旋转轴的第二旋转轴直接连接至所述第二行星齿轮设备的所述第一旋转元件，并且其中，所述八个旋转轴的第三旋转轴直接连接至所述第一行星齿轮设备的所述第一旋转元件，并且其中，所述八个旋转轴的第四旋转轴直接连接至所述第一行星齿轮设备的所述第二旋转元件、所述第三行星齿轮设备的所述第三旋转元件以及所述第四行星齿轮设备的所述第三旋转元件，并且其中，所述八个旋转轴的第五旋转轴直接连接至所述第一行星齿轮设备的所述第三旋转元件，并且其中，所述八个旋转轴的第六旋转轴直接连接至所述第三行星齿轮设备的所述第二旋转元件，并且其中，所述八个旋转轴的第七旋转轴直接连接至所述第二行星齿轮设备的所述第三旋转元件、所述第三行星齿轮设备的所述第一旋转元件以及所述第四行星齿轮设备的所述第一旋转元件，并且其中，所述八个旋转轴的第八旋转轴是直接连接至所述第四行星齿轮设备的所述第二旋转元件的输出轴，并且
其中，所述六个换挡元件包括六个离合器，第一离合器被设置在所述第一旋转轴与所述第六旋转轴之间，第二离合器被设置在所述第七旋转轴与变速箱之间，第三离合器被设置在所述第二旋转轴与所述变速箱之间，第四离合器被设置在所述第三旋转轴与所述变速箱之间，第五离合器被设置在所述第五旋转轴与所述第六旋转轴之间，并且第六离合器被设置在所述第二旋转轴与所述第五旋转轴之间。
6.根据权利要求5所述的多级变速器，其中，所述第一行星齿轮设备、所述第二行星齿轮设备、所述第三行星齿轮设备以及所述第四行星齿轮设备沿着所述输入轴和所述输出轴的轴向方向按顺序布置。
7.根据权利要求5所述的多级变速器，其中，
来自所述六个换挡元件中的所述第一离合器形成所述第二行星齿轮设备的所述第二旋转元件与所述第三行星齿轮设备的所述第二旋转元件之间的可变连接结构；
来自所述六个换挡元件中的所述第五离合器形成所述第一行星齿轮设备的所述第三旋转元件与所述第三行星齿轮设备的所述第二旋转元件之间的可变连接结构；并且
来自所述六个换挡元件中的所述第六离合器形成所述第一行星齿轮设备的所述第三旋转元件与所述第二行星齿轮设备的所述第一旋转元件之间的可变连接结构。
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