CN105972167A - 用于车辆的多挡位变速器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于车辆的多挡位变速器。所述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，各设置在所述输入轴和所述输出轴之间以传递旋转力，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、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。

Description

用于车辆的多挡位变速器

技术领域

本申请大体涉及一种用于车辆的多挡位变速器，并且更具体地，本申请涉及一项能够利用少量的部件和简单的配置来实现尽可能多的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，油价的上涨促使全世界的汽车制造商进入了提高燃料效率的无休止竞争中。此外，已经在基于各种技术(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。

同时，在可寻求用于装备在车辆内的变速器以提高燃料效率的方法中，有一种方法是：利用变速器的多挡位使得发动机运行在更高效的运行点，从而最终提高燃料效率。

此外，这种变速器多挡位使得发动机在相对较低的RPM(每分钟转数)范围内运行，从而进一步提高车辆的安静性。

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。这会反而导致不利影响，例如变速器的可安装性和传输效率降低，成本和重量增加。因此，为了利用变速器的多挡位来使得燃料效率的提高最大化，有必要设计一种能够利用相对少量的部件和相对简单的配置来实现最大效率的变速器结构。

公开于本申请的背景部分的信息仅仅旨在加深对本申请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，该多挡位变速器能够利用相对较少数量的部件和简单的配置来实现至少九个前进挡位和一个倒车挡位，以使得发动机能够运行在最佳的运行点，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；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，各设置在所述输入轴和所述输出轴之间以传递旋转力，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、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，第一行星齿轮装置的第一旋转元件可以设置为固定的，第一行星齿轮装置的第二旋转元件可以通过所述至少六个换挡元件中的一个换挡元件而设置为可固定的，选择性地连接至第二行星齿轮装置的第一旋转元件并且选择性地连接至第二行星齿轮装置的第三旋转元件，而第一行星齿轮装置的第三旋转元件可以选择性地连接至第二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可以持续地连接至所述输入轴，并且选择性地连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件，而第二行星齿轮装置的第三旋转元件可以持续地连接至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；第三行星齿轮装置的第二旋转元件可以持续地连接至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所述至少六个换挡元件中的另一个换挡元件而设置为可固定的；而第四行星齿轮装置的第三旋转元件可以持续地连接至所述输出轴。

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可以沿着输入轴和输出轴的轴向方向顺序地布置。

第一行星齿轮装置的第二旋转元件可以通过来自所述至少六个换挡元件中的第一制动器而设置为可固定至变速器壳体，第三行星齿轮装置的第三旋转元件可以通过来自所述至少六个换挡元件中的第二制动器而设置为可固定至变速器壳体，而所述至少六个换挡元件中的其余换挡元件配置为在第一行星齿轮装置、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之间形成选择性的连接结构。

所述至少六个换挡元件中的第一离合器可以在第一行星齿轮装置的第二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，所述至少六个换挡元件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，所述至少六个换挡元件中的第三离合器可以在第二行星齿轮装置的第一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，而所述至少六个换挡元件中的第四离合器可以在第一行星齿轮装置的第二旋转元件与第二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。

根据本申请的各个方面，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，各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、第七旋转轴以及第八旋转轴，第一至第八旋转轴连接至第一行星齿轮装置、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，所述第一旋转轴可以是输入轴，所述输入轴直接连接至第二行星齿轮装置的第一旋转元件；所述第二旋转轴可以直接连接至第一行星齿轮装置的第二旋转元件；所述第三旋转轴可以直接连接至第一行星齿轮装置的第三旋转元件；所述第四旋转轴可以直接连接至第二行星齿轮装置的第二旋转元件；所述第五旋转轴可以直接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；所述第六旋转轴可以直接连接至第三行星齿轮装置的第三旋转元件；所述第七旋转轴可以直接连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件；而所述第八旋转轴可以是输出轴，所述输出轴直接连接至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；而所述六个换挡元件包括第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器以及第一制动器和第二制动器，所述第一离合器可以设置在所述第一旋转轴与所述第二旋转轴之间；所述第二离合器可以设置在所述第三旋转轴与所述第四旋转轴之间；所述第三离合器可以设置在所述第一旋转轴与所述第七旋转轴之间；所述第四离合器可以设置在所述第二旋转轴与所述第五旋转轴之间；所述第一制动器可以设置在所述第二旋转轴与变速器壳体之间；所述第二制动器可以设置在所述第六旋转轴与变速器壳体之间。

根据如上所述的本发明，用于车辆的多挡位变速器能够利用相对较少数量的部件和简单的配置来实现至少九个前进挡位和一个倒车挡位，并且提供了达98.8％的高传动效率，以使得发动机能够运行在最佳的运行点，从而使车辆的燃料效率的提高最大化，并且能够使发动机更安静地运行，从而提高车辆的安静性。

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。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本申请的某些原理的具体实施方式，本申请的方法和装置所具有的其他特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

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的图。

图2为示出了图1中所示的示例性多挡位变速器的操作模式图。

应当理解，所附附图并非是按照比例，而是图示性地简化呈现各种特征以显示本申请的基本原理。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

下面将详细参考本申请的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本申请将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本申请限制为那些示例性实施方案。相反，本申请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申请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，根据本发明的各种实施方案的用于车辆的多挡位变速器可以包括：输入轴IN，输出轴OUT，第一至第四行星齿轮装置PG1、PG2、PG3及PG4以及至少六个换挡元件；所述第一至第四行星齿轮设置在输入轴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可以固定至变速器壳体CS。第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1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，选择性地连接至第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2并且选择性地连接至第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2。第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1可以选择性地连接至第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2。

第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2可以持续地连接至输入轴IN，并且选择性地连接至第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4，第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2可以持续地连接至第三行星齿轮装置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。

第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3可以持续地连接至第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4，而第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3可以通过至少六个换挡元件中的另一个换挡元件安装为可固定的。

第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4可以持续地连接至输出轴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以及第四行星齿轮装置PG4可以沿着输入轴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可以通过来自至少六个换挡元件中的第一制动器B1安装为可固定至变速器壳体CS。第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3可以通过来自至少六个换挡元件中的第二制动器B2安装为可固定至变速器壳体CS。

因此，第一制动器B1和第二制动器B2分别起制动器的作用，以使得第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1和第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3可以分别通过第一制动器B1和第二制动器B2的操作而变换为可旋转的状态或者不能够旋转的约束状态。

至少六个换挡元件中的其余换挡元件可以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。

即，至少六个换挡元件中的第一离合器CL1可以在第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1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。至少六个换挡元件中的第二离合器CL2可以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。至少六个换挡元件中的第三离合器CL3可以在第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2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。至少六个换挡元件中的第四离合器CL4可以在第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1与第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2之间形成选择性的连接结构。

在各种实施方案中，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。第二行星齿轮组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。第三行星齿轮组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。第四行星齿轮组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。

具体地，根据本发明的用于车辆的多挡位变速器可以包括：第一至第四行星齿轮装置PG1至PG4，六个换挡元件，以及八个旋转轴；每个行星齿轮装置包括三个旋转元件；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，在八个旋转轴当中，第一旋转轴RS1可以是输入轴IN，其直接连接至第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2。第二旋转轴RS2可以直接连接至第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1。第三旋转轴RS3可以直接连接至第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1。第四旋转轴RS4可以直接连接至第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2。第五旋转轴RS5可以直接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。第六旋转轴RS6可以直接连接至第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3。第七旋转轴RS7可以直接连接至第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4。第八旋转轴RS8可以是输出轴OUT，其直接连接至第三行星齿轮装置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。

此外，在六个换挡元件当中，第一离合器CL1可以设置在第一旋转轴RS1与第二旋转轴RS2之间。第二离合器CL2可以设置在第三旋转轴RS3与第四旋转轴RS4之间。第三离合器CL3可以设置在第一旋转轴RS1与第七旋转轴RS7之间。第四离合器CL4可以设置在第二旋转轴RS2与第五旋转轴RS5之间。第一制动器B1可以设置在第二旋转轴RS2与变速器壳体CS之间。第二制动器B2可以设置在第六旋转轴RS6与变速器壳体CS之间。

如上所述，根据本发明的用于车辆的多挡位变速器包括四个简单的行星齿轮装置和六个换挡元件，所述多挡位变速器根据如图2中所示的操作模式图来实现九个前进挡位和一个倒车挡位。由于基于相对较少数量的部件和简单的配置，能够实现九个挡位的多挡位，并且能够实现高的传动效率(gear efficiency)(对于每个挡位，行星齿轮传动效率的平均值达到98.8％)，因此用于车辆的多挡位变速器能够促进提高车辆的燃料效率和安静性，从而最终提高车辆的适销性。

前面对本申请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。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本申请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实施方案是为了解释本申请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申请的各种示例性实施方案及其各种可选方案和修改形式。本申请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，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，各设置在所述输入轴和所述输出轴之间以传递旋转力，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中的每个具有三个旋转元件；

至少六个换挡元件，其连接至第一行星齿轮装置、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，第一行星齿轮装置的第一旋转元件设置为固定的；第一行星齿轮装置的第二旋转元件通过所述至少六个换挡元件中的一个换挡元件而设置为能够固定的，选择性地连接至第二行星齿轮装置的第一旋转元件并且选择性地连接至第二行星齿轮装置的第三旋转元件；第一行星齿轮装置的第三旋转元件选择性地连接至第二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持续地连接至所述输入轴，并且选择性地连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件；而第二行星齿轮装置的第三旋转元件持续地连接至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，

第三行星齿轮装置的第二旋转元件持续地连接至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所述至少六个换挡元件中的另一个换挡元件而设置为能够固定的，

第四行星齿轮装置的第三旋转元件持续地连接至所述输出轴。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的多挡位变速器，其中，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沿着输入轴和输出轴的轴向方向顺序地布置。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的多挡位变速器，其中：

第一行星齿轮装置的第二旋转元件通过来自所述至少六个换挡元件中的第一制动器而设置为能够固定至变速器壳体，

第三行星齿轮装置的第三旋转元件通过来自所述至少六个换挡元件中的第二制动器而设置为能够固定至变速器壳体，

所述至少六个换挡元件中的其余换挡元件配置为在第一行星齿轮装置、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：

所述至少六个换挡元件中的第一离合器在第一行星齿轮装置的第二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，

所述至少六个换挡元件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，

所述至少六个换挡元件中的第三离合器在第二行星齿轮装置的第一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，

所述至少六个换挡元件中的第四离合器在第一行星齿轮装置的第二旋转元件与第二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，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，各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；

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、第七旋转轴以及第八旋转轴，第一至第八旋转轴连接至第一行星齿轮装置、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，所述第一旋转轴是输入轴，所述输入轴直接连接至第二行星齿轮装置的第一旋转元件；所述第二旋转轴直接连接至第一行星齿轮装置的第二旋转元件；所述第三旋转轴直接连接至第一行星齿轮装置的第三旋转元件；所述第四旋转轴直接连接至第二行星齿轮装置的第二旋转元件；所述第五旋转轴直接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；所述第六旋转轴直接连接至第三行星齿轮装置的第三旋转元件；所述第七旋转轴直接连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件；所述第八旋转轴是输出轴，所述输出轴直接连接至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，

其中，所述六个换挡元件包括第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器以及第一制动器和第二制动器，所述第一离合器设置在所述第一旋转轴与所述第二旋转轴之间；所述第二离合器设置在所述第三旋转轴与所述第四旋转轴之间；所述第三离合器设置在所述第一旋转轴与所述第七旋转轴之间；所述第四离合器设置在所述第二旋转轴与所述第五旋转轴之间；所述第一制动器设置在所述第二旋转轴与变速器壳体之间；所述第二制动器设置在所述第六旋转轴与变速器壳体之间。

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以及所述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布置。

7.根据权利要求5所述的用于车辆的多挡位变速器，其中：

至少六个换挡元件中的第一离合器在第一行星齿轮装置的第二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，

至少六个换挡元件中的第三离合器在第二行星齿轮装置的第一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，

至少六个换挡元件中的第四离合器在第一行星齿轮装置的第二旋转元件与第二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。