CN105937590A - 多挡位自动变速器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及多挡位自动变速器。所述多挡位自动变速器可以包括：输入轴和输出轴、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、第四行星齿轮组以及至少六个换挡构件，其中每个行星齿轮组包括三个旋转构件并且在输入轴与输出轴之间传递扭矩，所述六个换挡构件连接至行星齿轮组的旋转构件。

Description

多挡位自动变速器

技术领域

本发明涉及多挡位自动变速器，更具体而言，涉及能够以最少的部件和最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技术。

背景技术

最近，增长的油价已经迫使汽车制造商进入提高燃料效率的激烈竞争之中。具体到发动机，制造商已在试图通过缩减尺寸等来降低重量并且提高燃料效率。

作为另一种选择，存在能够通过车辆中的变速器来提高燃料效率的方法，其通过增加变速器的换挡挡位的数量，使发动机运行在更有效率的工作点，从而提高燃料效率。

另外，增加变速器的换挡挡位的数量使得发动机能够运行在相对较低的RPM范围，从而车辆可以更加安静地行驶。

然而，随着变速器的换挡挡位的数量增加，变速器中的部件数量也增加，因此在将变速器安装在车辆中时的工作效率、制造成本、重量以及动力传递效率可能变差。因此，为了最大化通过增加变速器的换挡挡位数量而可以实现的燃料效率的提高，重要的是，设计的变速器具有的结构能够以最小数量的部件和最简单的配置实现最大的效率。

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一般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多挡位自动变速器，其使用相比于现有技术而言相对更少的部件和更简单的配置而实现了九个或更多个前进换挡挡位以及一个或多个倒车换挡挡位，从而可以通过使发动机运行在最佳工作点而最大地提高车辆的燃料效率，并且可以通过使发动机更加安静地运行而更安静地驱动车辆。

根据本发明的各个方面，多挡位自动变速器可以包括：输入轴和输出轴；第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组，每个行星齿轮组包括三个旋转构件并且在输入轴与输出轴之间传递扭矩；以及至少六个换挡构件，其连接至行星齿轮组的旋转构件，其中，在第一行星齿轮组中，第一旋转构件可以持续连接至输入轴，并且可以选择性连接至第一行星齿轮组的第二旋转构件以及选择性连接至第四行星齿轮组的第三旋转构件，第二旋转构件能够固定至换挡构件中的至少一个，第三旋转构件可以持续连接至第二行星齿轮组的第二旋转构件，在第二行星齿轮组中，第一旋转构件可以选择性连接至第四行星齿轮组的第二旋转构件以及选择性连接至第四行星齿轮组的第三旋转构件，第二旋转构件可以选择性连接至第三行星齿轮组的第三旋转构件，第三旋转构件可以持续连接至第三行星齿轮组的第二旋转构件，在第三行星齿轮组中，第一旋转构件可以持续连接至变速器壳体，第三旋转构件可以持续连接至第四行星齿轮组的第一旋转构件，并且在第四行星齿轮组中，第二旋转构件可以持续连接至输出轴。

第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组可以沿着输入轴和输出轴的轴向方向顺序布置。

第一行星齿轮组的第二旋转构件可以通过换挡构件中的第四离合器而能够固定至变速器壳体，并且除了第四离合器之外的其余换挡构件可以在行星齿轮组的旋转构件之间形成选择性连接结构。

换挡构件中的第一离合器可以在第一行星齿轮组的第一旋转构件与第二旋转构件之间形成选择性连接结构，换挡构件中的第二离合器可以在第一行星齿轮组的第一旋转构件与第四行星齿轮组的第三旋转构件之间形成选择性连接结构，换挡构件中的第三离合器可以在第二行星齿轮组的第一旋转构件与第四行星齿轮组的第二旋转构件之间形成选择性连接结构，换挡构件中的第五离合器可以在第二行星齿轮组的第二旋转构件与第三行星齿轮组的第三旋转构件之间形成选择性连接结构，并且换挡构件中的第六离合器可以在第二行星齿轮组的第一旋转构件与第四行星齿轮组的第三旋转构件之间形成选择性连接结构。

根据本发明的各方面，多挡位自动变速器可以包括：第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组，每个行星齿轮组分别包括三个旋转构件；六个换挡构件，其选择性地提供摩擦力；以及八个旋转轴，其连接至行星齿轮组的旋转构件，其中，在八个旋转轴中，第一旋转轴可以是输入轴，其直接连接至第一行星齿轮组的第一旋转构件，第二旋转轴可以直接连接至第一行星齿轮组的第二旋转构件，第三旋转轴可以直接连接至第一行星齿轮组的第三旋转构件和第二行星齿轮组的第二旋转构件，第四旋转轴可以直接连接至第二行星齿轮组的第一旋转构件，第五旋转轴可以直接连接至第二行星齿轮组的第三旋转构件和第三行星齿轮组的第二旋转构件，第六旋转轴可以直接连接至第三行星齿轮组的第三旋转构件和第四行星齿轮组的第一旋转构件二者，第七旋转轴可以直接连接至第四行星齿轮组的第三旋转构件，并且第八旋转轴可以是输出轴，其直接连接至第四行星齿轮组的第二旋转构件，并且其中，在六个换挡构件中，第一离合器可以设置在第一旋转轴与第二旋转轴之间，第二离合器可以设置在第一旋转轴与第七旋转轴之间，第三离合器可以设置在第四旋转轴与第八旋转轴之间，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三旋转轴与第六旋转轴之间，第六离合器可以设置在第四旋转轴与第七旋转轴之间。

根据本发明的，使用相比于现有技术而言更少的部件和更简单的配置而实现了九个或更多个前进换挡挡位以及一个或多个倒车换挡挡位，从而能够通过使发动机运行在最佳工作点而最大地提高车辆的燃料效率，并且可以通过使发动机更加安静地运行而更安静地驱动车辆。

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、大货车、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是显示根据本发明的示例性多挡位自动变速器的配置的图。

图2是显示图1所示的示例性多挡位自动变速器在变速器实现十一个换挡挡位时的工作模式的图。

图3是显示图1所示的示例性多挡位自动变速器在变速器实现十个换挡挡位时的工作模式的图。

图4是显示图1所示的示例性多挡位自动变速器在变速器实现九个换挡挡位时的工作模式的图。

应当理解的是，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种实施方案，这些实施方案的示例示于附图中并且描述如下。尽管将结合示例性实施方案来描述本发明，但是将理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制于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替选方式、修改方式、等同方式以及其它的实施方案。

参考图1，根据本发明的各个实施方案的多挡位自动变速器包括：输入轴IN和输出轴OUT、第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、第三行星齿轮组PG3、第四行星齿轮组PG4以及至少六个换挡构件，其中，每个行星齿轮组包括三个旋转构件并且在输入轴IN与输出轴OUT之间传递扭矩，所述六个换挡构件连接至行星齿轮组的旋转构件。

对于第一行星齿轮组PG1，第一旋转构件S1持续连接至输入轴IN，并且选择性连接至第一行星齿轮组PG1的第二旋转构件C1以及选择性连接至第四行星齿轮组PG4的第三旋转构件R4，第二旋转构件C1可以固定至换挡构件中的任何一个，第三旋转构件R1持续连接至第二行星齿轮组PG2的第二旋转构件C2。

对于第二行星齿轮组PG2，第一旋转构件S2选择性连接至第四行星齿轮组PG4的第二旋转构件C4以及选择性连接至第四行星齿轮组PG4的第三旋转构件R4，第二旋转构件C2选择性连接至第三行星齿轮组PG3的第三旋转构件R3，第三旋转构件R2持续连接至第三行星齿轮组PG3的第二旋转构件C3。

对于第三行星齿轮组PG3，第一旋转构件S3持续连接至变速器壳体CS，第三旋转构件R3持续连接至第四行星齿轮组PG4的第一旋转构件S4。

对于第四行星齿轮组PG4，第二旋转构件C4持续连接至输出轴OUT。

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

第一行星齿轮组PG1的第二旋转构件C1通过换挡构件中的第四离合器CL4可以固定至变速器壳体CS。

因此，第四离合器CL4可以用作可以限制或允许第一行星齿轮组PG1的第二旋转构件C1旋转的制动器。

除了第四离合器CL4之外的其余换挡构件在行星齿轮组的旋转构件之间形成选择性连接结构。

即，换挡构件中的第一离合器CL1在第一行星齿轮组PG1的第一旋转构件S1与第二旋转构件C1之间形成选择性连接结构，换挡构件中的第二离合器CL2在第一行星齿轮组PG1的第一旋转构件S1与第四行星齿轮组PG4的第三旋转构件R4之间形成选择性连接结构，换挡构件中的第三离合器CL3在第二行星齿轮组PG2的第一旋转构件S2与第四行星齿轮组PG4的第二旋转构件C4之间形成选择性连接结构，换挡构件中的第五离合器CL5在第二行星齿轮组PG2的第二旋转构件C2与第三行星齿轮组PG3的第三旋转构件R3之间形成选择性连接结构，换挡构件中的第六离合器CL6在第二行星齿轮组PG2的第一旋转构件S2与第四行星齿轮组PG4的第三旋转构件R4之间形成选择性连接结构。

在各种实施方案中，第一行星齿轮组PG1的第一旋转构件S1、第二旋转构件C1和第三旋转构件R1分别是第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈，第二行星齿轮组PG2的第一旋转构件S2、第二旋转构件C2和第三旋转构件R2分别是第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈，第三行星齿轮组PG3的第一旋转构件S3、第二旋转构件C3和第三旋转构件R3分别是第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈，并且第四行星齿轮组PG4的第一旋转构件S4、第二旋转构件C4和第三旋转构件R4分别是第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈。

具有上述配置的多挡位自动变速器可以表示如下。

本发明的多挡位自动变速器包括：第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、第三行星齿轮组PG3、第四行星齿轮组PG4、六个换挡构件和八个旋转轴，每个行星齿轮组分别包括三个旋转构件，六个换挡构件选择性地提供摩擦力，八个旋转轴连接至行星齿轮组的旋转构件。

在各个实施方案中，第一旋转轴RS1是输入轴IN，其直接连接至第一行星齿轮组PG1的第一旋转构件S1；第二旋转轴RS2直接连接至第一行星齿轮组PG1的第二旋转构件C1；第三旋转轴RS3直接连接至第一行星齿轮组PG1的第三旋转构件R1和第二行星齿轮组PG2的第二旋转构件C2；第四旋转轴RS4直接连接至第二行星齿轮组PG2的第一旋转构件S2；第五旋转轴RS5直接连接至第二行星齿轮组PG2的第三旋转构件R2和第三行星齿轮组PG3的第二旋转构件C3；第六旋转轴RS6直接连接至第三行星齿轮组PG3的第三旋转构件R3和第四行星齿轮组PG4的第一旋转构件S4；第七旋转轴RS7直接连接至第四行星齿轮组PG4的第三旋转构件R4；第八旋转轴RS8是输出轴OUT，其直接连接至第四行星齿轮组PG4的第二旋转构件C4。

此外，在六个换挡构件中，第一离合器CL1设置在第一旋转轴RS1与第二旋转轴RS2之间，第二离合器CL2设置在第一旋转轴RS1与第七旋转轴RS7之间，第三离合器CL3设置在第四旋转轴RS4与第八旋转轴RS8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设置在第三旋转轴RS3与第六旋转轴RS6之间，第六离合器CL6设置在第四旋转轴RS4与第七旋转轴RS7之间。

如上所述，根据图2所示的工作模式图，包括四个简单的行星齿轮组和六个换挡构件的本发明的多挡位自动变速器实现了十一个前进换挡挡位和一个倒车换挡挡位。即，该多挡位自动变速器可以使用相比于现有技术而言相对更少的部件和更简单的配置来实现十一个换挡挡位。因此，本发明可以实现车辆的安静行驶和燃料效率的提高，从而增加车辆的商业价值。

此外，当包括四个简单的行星齿轮组和六个换挡构件的本发明的多挡位自动变速器根据图3所示的另一个工作模式图(该图通过省略图2所示的工作模式图的第五换挡挡位而形成)工作时，该变速器可以实现十个前进换挡挡位和一个倒车换挡挡位。此外，当该变速器根据图4所示的另一个工作模式图(该图通过省略图2所示的工作模式图的第五和第八换挡挡位而形成)工作时，该变速器可以实现九个前进换挡挡位和一个倒车换挡挡位。此外，当根据图3和图4所示的两个工作模式图中的任一个工作时，本发明的多挡位变速器可以实现离合器-离合器换挡(clutch-to-clutch shifting)，其中，通过将换挡构件中的一个接合并且将换挡构件中的另一个脱离而在相邻的换挡挡位之间实现换挡。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述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公开的精确形式，且显然的是，根据以上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以解释本发明的特定原理及其实际应用，由此使得本领域的其它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方式和修改方式。本发明的范围旨在通过所附权利要求及其等同形式来限定。

Claims (7)

1.一种多挡位自动变速器，其包括：

输入轴和输出轴；

第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组，每个行星齿轮组包括三个旋转构件并且在输入轴与输出轴之间传递扭矩；以及

至少六个换挡构件，其连接至行星齿轮组的旋转构件，

其中，在第一行星齿轮组中，第一旋转构件持续连接至输入轴，并且选择性连接至第一行星齿轮组的第二旋转构件以及选择性连接至第四行星齿轮组的第三旋转构件，第二旋转构件能够固定至换挡构件中的至少一个，第三旋转构件持续连接至第二行星齿轮组的第二旋转构件，

在第二行星齿轮组中，第一旋转构件选择性连接至第四行星齿轮组的第二旋转构件以及选择性连接至第四行星齿轮组的第三旋转构件，第二旋转构件选择性连接至第三行星齿轮组的第三旋转构件，第三旋转构件持续连接至第三行星齿轮组的第二旋转构件，

在第三行星齿轮组中，第一旋转构件持续连接至变速器壳体，第三旋转构件持续连接至第四行星齿轮组的第一旋转构件，

在第四行星齿轮组中，第二旋转构件持续连接至输出轴。

2.根据权利要求1所述的多挡位自动变速器，其中，第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组沿着输入轴和输出轴的轴向方向顺序布置。

3.根据权利要求2所述的多挡位自动变速器，其中，第一行星齿轮组的第二旋转构件通过换挡构件中的第四离合器而能够固定至变速器壳体，

除了第四离合器之外的其余换挡构件在行星齿轮组的旋转构件之间形成选择性连接结构。

4.根据权利要求3所述的多挡位自动变速器，其中，换挡构件中的第一离合器在第一行星齿轮组的第一旋转构件与第二旋转构件之间形成选择性连接结构，

换挡构件中的第二离合器在第一行星齿轮组的第一旋转构件与第四行星齿轮组的第三旋转构件之间形成选择性连接结构，

换挡构件中的第三离合器在第二行星齿轮组的第一旋转构件与第四行星齿轮组的第二旋转构件之间形成选择性连接结构，

换挡构件中的第五离合器在第二行星齿轮组的第二旋转构件与第三行星齿轮组的第三旋转构件之间形成选择性连接结构，

换挡构件中的第六离合器在第二行星齿轮组的第一旋转构件与第四行星齿轮组的第三旋转构件之间形成选择性连接结构。

5.一种多挡位自动变速器，其包括：

第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组，每个行星齿轮组分别包括三个旋转构件；

六个换挡构件，其选择性地提供摩擦力；以及

八个旋转轴，其连接至行星齿轮组的旋转构件，

其中，在八个旋转轴中，第一旋转轴是输入轴，其直接连接至第一行星齿轮组的第一旋转构件，

第二旋转轴直接连接至第一行星齿轮组的第二旋转构件，

第三旋转轴直接连接至第一行星齿轮组的第三旋转构件和第二行星齿轮组的第二旋转构件，

第四旋转轴直接连接至第二行星齿轮组的第一旋转构件，

第五旋转轴直接连接至第二行星齿轮组的第三旋转构件和第三行星齿轮组的第二旋转构件，

第六旋转轴直接连接至第三行星齿轮组的第三旋转构件和第四行星齿轮组的第一旋转构件，

第七旋转轴直接连接至第四行星齿轮组的第三旋转构件，

第八旋转轴是输出轴，其直接连接至第四行星齿轮组的第二旋转构件，

其中，在六个换挡构件中，第一离合器设置在第一旋转轴与第二旋转轴之间，第二离合器设置在第一旋转轴与第七旋转轴之间，第三离合器设置在第四旋转轴与第八旋转轴之间，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三旋转轴与第六旋转轴之间，第六离合器设置在第四旋转轴与第七旋转轴之间。

6.根据权利要求5所述的多挡位自动变速器，其中，第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组沿着输入轴和输出轴的轴向方向顺序布置。

7.根据权利要求5所述的多挡位自动变速器，其中，在六个换挡构件中，第一离合器选择性地将第一行星齿轮组的第一旋转构件与第二旋转构件彼此连接，

第二离合器选择性地将第一行星齿轮组的第一旋转构件与第四行星齿轮组的第三旋转构件彼此连接，

第三离合器选择性地将第二行星齿轮组的第一旋转构件与第四行星齿轮组的第二旋转构件彼此连接，

第五离合器选择性地将第二行星齿轮组的第二旋转构件与第三行星齿轮组的第三旋转构件彼此连接，

第六离合器选择性地将第二行星齿轮组的第一旋转构件与第四行星齿轮组的第三旋转构件彼此连接。