CN106151407A - 用于车辆的多挡自动变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于车辆的多挡自动变速器，其可以包括：输入轴；第一复合行星齿轮组，其包括第一和第二行星齿轮组，第一和第二行星齿轮组的每个包括三个旋转构件；第一制动器；第一离合器；第二制动器；第二离合器，其选择性地连接第一复合行星齿轮组的成对旋转构件，成对旋转构件选择性地彼此连接；以及第二复合行星齿轮组，其布置为与输入轴同轴并且包括多个旋转构件，其中多个旋转构件包括连接到第一复合行星齿轮组的旋转构件，连接到输入轴的旋转构件以及连接到输出轴的其他旋转构件，其中第二复合行星齿轮组中的多个旋转构件的至少两个旋转构件连接到两个摩擦构件。

Description

用于车辆的多挡自动变速器
技术领域
本发明通常涉及一种用于车辆的多挡自动变速器，更具体而言，涉及一种能够执行九级前进和一级倒退换挡的多级变速器的构造。
背景技术
根据近年来车辆的发展趋势，制造商试图制造具有高效率和低燃料消耗的车辆以符合日益严格的燃料消耗法规，因此制造商致力于开发具有更多挡位的自动变速器以更有效地操作发动机，并且开发具有简单且轻便的构造以提高车辆的燃料效率。
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自动变速器，其利用整体结构相对简单且轻便的多个行星齿轮组执行九级前进和一级倒退换挡，并且所述多挡自动变速器以较低的成本制造，因为其在行星齿轮组之间没有摩擦构件并且没有用于支撑摩擦构件的中心支撑件。
根据本发明的各个方面，用于车辆的多挡自动变速器可以包括：输入轴、第一复合行星齿轮组、第一制动器、第一离合器、第二制动器、第二离合器以及第二复合行星齿轮组；通过所述输入轴输入动力；所述第一复合行星齿轮组包括第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组顺序布置在所述输入轴的轴向方向上并且所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组的每个包括三个旋转构件，其中在所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组的各自的旋转构件之中的成对旋转构件直接彼此连接，另一成对旋转构件彼此选择性地连接，而剩余旋转构件的一个旋转构件直接连接到所述输入轴；所述第一制动器限制所述第一复合行星齿轮组的最后剩余的旋转构件的旋转；所述第一离合器选择性地将所述另一成对旋转构件的一个旋转构件连接到所述输入轴，所述另一成对旋转构件的旋转构件在所述第一复合行星齿轮组中彼此选择性地连接；所述第二制动器限制连接到所述第一离合器的所述第一行星齿轮组的旋转构件的旋转；所述第二离合器选择性地连接所述第一复合行星齿轮组的另一成对旋转构件，所述另一成对旋转构件彼此选择性地连接；所述第二复合行星齿轮组布置为与所述输入轴同轴并且包括多个旋转构件，其中所述第二复合行星齿轮组的一个旋转构件连接到所述第一复合行星齿轮组，其中所述第二复合行星齿轮组的另一个旋转构件连接到所述输入轴，并且其中所述第二复合行星齿轮组的又一个旋转构件连接到所述输出轴，其中所述第二复合行星齿轮组的多个旋转构件的至少两个连接到两个摩擦构件。
所述第一行星齿轮组的旋转构件可以为第一太阳齿轮、第一行星架以及第一环形齿轮，并且所述第二行星齿轮组的旋转构件可以为第二太阳齿轮、第二行星架以及第二环形齿轮，其中所述第一环形齿轮和所述第二行星架可以彼此直接连接，所述第一行星架和所述第二环形齿轮可以通过所述第二离合器彼此选择性地连接，所述第一太阳齿轮可以连接到所述第一制动器，所述第一行星架可以连接到所述第二制动器，并且所述第二太阳齿轮可以直接连接到所述输入轴。
所述第二复合行星齿轮组可以包括第三行星齿轮组和第四行星齿轮组，在所述输入轴的轴向方向上从所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组顺序地布置所述第三行星齿轮组和所述第四行星齿轮组，并且所述第三行星齿轮组和所述第四行星齿轮组的每个可以包括三个旋转构件。
所述第三行星齿轮组的旋转构件可以为第三太阳齿轮、第三行星架以及第三环形齿轮，并且所述第四行星齿轮组的旋转构件可以为第四太阳齿轮、第四行星架以及第四环形齿轮，其中所述第三环形齿轮可以固定，所述第三太阳齿轮和所述第四太阳齿轮可以彼此直接连接并且连接到所述第一复合行星齿轮组，所述第四行星架可以通过两个摩擦构件之一的第三离合器选择性地连接到所述输入轴，并且所述第四环形齿轮可以连接到所述输出轴。
能够彼此直接连接的所述第三太阳齿轮和所述第四太阳齿轮可以直接连接到所述第一复合行星齿轮组的第二环形齿轮，并且所述第三行星架和所述第四环形齿轮可以通过第四离合器彼此选择性地连接，所述第四离合器为两个摩擦构件的剩余一个。
所述第三行星齿轮组的旋转构件可以为第三太阳齿轮、第三行星架以及第三环形齿轮，并且所述第四行星齿轮组的旋转构件可以为第四太阳齿轮、第四行星架以及第四环形齿轮，其中所述第三太阳齿轮和所述第四环形齿轮可以布置成彼此直接连接，并且通过两个摩擦构件之一的第三制动器限制所述第三太阳齿轮和所述第四环形齿轮的旋转，所述第四太阳齿轮可以连接到所述第一复合行星齿轮组，所述第三环形齿轮可以通过为两个摩擦构件的剩余一个的第三离合器而选择性地连接到所述输入轴，并且所述第三行星架和所述第四行星架可以彼此直接连接并连接到输出轴。
所述第四太阳齿轮可以直接连接到所述第一复合行星齿轮组的第二环形齿轮。
所述第二复合行星齿轮组可以为具有四个旋转构件的拉维尼奥(ravigneaux)行星齿轮组，其中所述第二复合行星齿轮组的四个旋转构件可以为第三太阳齿轮、第四太阳齿轮、第三-第四行星架以及第三-第四环形齿轮，可以通过为两个摩擦构件之一的第三制动器限制所述第三太阳齿轮的旋转，所述第四太阳齿轮连接到所述第一复合行星齿轮组，所述第三-第四行星架通过为两个摩擦构件之一的第三离合器而连接到所述输入轴，所述第三-第四环形齿轮连接到输出轴。
所述第一制动器、所述第二制动器、所述第一离合器以及所述第二离合器可以设置在所述第一复合行星齿轮组的外侧，而不是设置在所述第一复合行星齿轮组和所述第二复合行星齿轮组的旋转构件之间，并且连接到所述第二复合行星齿轮组的旋转构件的两个摩擦构件可以设置在所述第二复合行星齿轮组的外侧，而不是设置在所述第二复合行星齿轮组的旋转构件之间。
根据本发明，可以利用多个行星齿轮组执行九级前进和一级倒退换挡，同时使得变速器的整体结构相对简单且轻便，并且通过去除行星齿轮组之间的摩擦构件和用于支撑摩擦构件的中心支撑件的需求而降低变速器的制造成本和重量。
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)、公共车辆、卡车、各种商用车辆的乘用车辆，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)。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为显示根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的示例性多级自动变速器的构造的示意图。
图2为用于根据本发明的示例性实施方案的示例性多级自动变速器的换挡的操作图表。
图3为根据本发明的示例性实施方案的示例性多级自动变速器的杠杆图。
图4为显示根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的示例性多级自动变速器的构造的示意图。
图5为用于根据本发明的示例性实施方案的图4的示例性多级自动变速器的换挡的操作图表。
图6为根据本发明的示例性实施方案的图4的示例性多级自动变速器的杠杆图。
图7为显示根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的示例性多级自动变速器的构造的示意图。
图8为用于根据本发明的示例性实施方案的图7的示例性多级自动变速器的换挡的操作图表。
图9为根据本发明的示例性实施方案的图7的示例性多级自动变速器的杠杆图。
应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理各个特征。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，在附图中和随后的描述中示出了这些实施方案的示例。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替换、修改、等效形式以及其它实施方案。
参考图1、图4和图7，根据本发明的各个实施方案的用于车辆的多级自动变速器通常包括：输入轴IN、第一复合行星齿轮组CPG1、第一制动器B1、第一离合器CL1、第二制动器B2、第二离合器CL2以及第二复合行星齿轮组CPG2；通过输入轴IN输入动力；第一复合行星齿轮组CPG1包括第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2，第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2顺序布置在输入轴IN的轴向方向上并且每个包括三个旋转构件，其中在第一和第二行星齿轮组的各自的旋转构件之中的一个成对旋转构件直接彼此连接，另一成对旋转构件彼此连接/从彼此分离，而另一个旋转构件直接连接到输入轴IN；第一制动器B1能够限制第一复合行星齿轮组CPG1的最后剩余的旋转构件的旋转；第一离合器CL1使成对旋转构件的第一行星齿轮组PG1的一个旋转构件连接到输入轴IN或使成对旋转构件的第一行星齿轮组PG1的一个旋转构件从输入轴IN分离，所述成对旋转构件在第一复合行星齿轮组CPG1中彼此连接/从彼此分离；第二制动器B2限制连接到第一离合器CL1的第一行星齿轮组PG1的旋转构件的旋转；第二离合器CL2连接/分离第一复合行星齿轮组CPG1的成对旋转构件，所述成对旋转构件彼此连接/从彼此分离；第二复合行星齿轮组CPG2布置为与输入轴IN同轴并且包括连接到第一复合行星齿轮组CPG1的旋转构件、连接到输入轴IN的另一个旋转构件以及连接到输出轴OUT的又一个旋转构件，其中第二复合行星齿轮组的旋转构件连接到两个摩擦构件。
也就是说，本发明包括由第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2组成的第一复合行星齿轮组CPG1、第一制动器B1和第二制动器B2、第一离合器CL1、第二离合器CL2以及连接到第二复合行星齿轮组CPG2的两个摩擦构件，从而本发明可以实现九级前进和一级倒退的变速传动比。
在各个实施方案中，第一制动器B1、第二制动器B2、第一离合器CL1和第二离合器CL2不是设置在第一复合行星齿轮组CPG1和第二复合行星齿轮组CPG2的旋转构件之间，而是设置在第一复合行星齿轮组CPG1的外侧，并且连接到第二复合行星齿轮组CPG2的旋转构件的两个摩擦构件不是设置在第二复合行星齿轮组CPG2的旋转构件之间，而是设置在第二复合行星齿轮组CPG2的外侧，因此不需要从用于在行星齿轮组之间安装摩擦构件的变速箱向内突出的中心支撑件，因此简化了变速器的整体结构并降低制造成本和重量，使得车辆的燃料效率改进。
根据本发明的各个实施方案，在第一复合行星齿轮组CPG1中，第一行星齿轮组PG1的旋转构件为第一太阳齿轮S1、第一行星架C1以及第一环形齿轮R1，第二行星齿轮组PG2的旋转构件为第二太阳齿轮S2、第二行星架C2以及第二环形齿轮R2。第一环形齿轮R1和第二行星架C2直接彼此连接，第一行星架C1和第二环形齿轮R2通过第二离合器CL2彼此连接/从彼此分离，第一太阳齿轮S1连接到第一制动器B1，第一行星架C1连接到第二制动器B2，并且第二太阳齿轮S2直接连接到输入轴IN。
在图1和图4中所示的不同实施方案中，第二复合行星齿轮组CPG2包括第三行星齿轮组PG3和第四行星齿轮组PG4，在输入轴IN的轴向方向上从第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2顺序地布置第三行星齿轮组PG3和第四行星齿轮组PG4并且每个包括三个旋转构件。
第三行星齿轮组PG3的旋转构件为第三太阳齿轮S3、第三行星架C3以及第三环形齿轮R3，第四行星齿轮组PG4的旋转构件为第四太阳齿轮S4、第四行星架C4以及第四环形齿轮R4。
在图1中所示的各个实施方案中，第三环形齿轮R3固定并且第三太阳齿轮S3和第四太阳齿轮S4彼此直接连接并且连接到第一复合行星齿轮组CPG1，第四行星架C4通过第三离合器CL3连接到输入轴IN/从输入轴IN分离，并且第四环形齿轮R4连接到输出轴OUT，第三离合器CL3为两个摩擦构件的一个。
彼此直接连接的第三太阳齿轮S3和第四太阳齿轮S4直接连接到第一复合行星齿轮组CPG1的第二环形齿轮R2，第三行星架C3和第四环形齿轮R4通过第四离合器CL4彼此连接/从彼此分离，第四离合器CL4为两个摩擦构件的另一个。
根据具有本发明的构造的各个实施方案，如图3中所示，变速器可以通过根据图2中所示的操作图表进行操作而实现九级前进换挡和一级倒退换挡。
图4中所示的各个实施方案基本上类似于图1中所示的构造，除了第三太阳齿轮S3和第四环形齿轮R4彼此直接连接并且通过为两个摩擦构件之一的第三制动器B3限制第三太阳齿轮S3和第四环形齿轮R4的旋转，第四太阳齿轮S4连接到第一复合行星齿轮组CPG1，第三环形齿轮R3通过为两个摩擦构件的另一个的第三离合器CL3而连接到输入轴IN/从输入轴IN分离，第三行星架C3和第四行星架C4彼此直接连接并连接到输出轴OUT，并且第四太阳齿轮S4直接连接到第一复合行星齿轮组CPG1的第二环形齿轮R2。
如图6中所示，图3中所示的各个实施方案的变速器可以通过根据图5中所示的操作图表进行操作而实现九级前进换挡和一级倒退换挡。
图7显示了本发明的各个实施方案，与图1中所示的各个实施方案和图4中所示的各个实施方案相比，图7的实施方案在第一复合行星齿轮组CPG1和连接到第一复合行星齿轮组CPG1的摩擦构件的布置上相同，但不同之处在于，第二复合行星齿轮组CPG2为具有四个旋转构件的拉维尼奥类型的行星齿轮组。
四个旋转构件为第三太阳齿轮S3、第四太阳齿轮S4、第三-第四行星架C3-C4以及第三-第四环形齿轮R3-R4，其中，通过为两个摩擦构件之一的第三制动器B3限制第三太阳齿轮S3的旋转，第四太阳齿轮S4连接到第一复合行星齿轮组CPG1，第三-第四行星架C3-C4通过为两个摩擦构件的另一个的第三离合器CL3而连接到输入轴IN，第三-第四环形齿轮R3-R4连接到输出轴OUT。
如图9中所示，具有根据图7中所示的各个实施方案的构造的变速器可以通过根据图8中所示的操作图表进行操作而实现九级前进和一级倒退的变速传动比。
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。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要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。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，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (10)

1.一种用于车辆的多挡自动变速器，包括：
输入轴，通过所述输入轴输入动力；
第一复合行星齿轮组，其包括第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组顺序布置在所述输入轴的轴向方向上并且所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组的每个包括三个旋转构件，其中在所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组的各自的旋转构件之中的成对旋转构件直接彼此连接，另一成对旋转构件彼此选择性地连接，而剩余旋转构件的一个旋转构件直接连接到所述输入轴；
第一制动器，其限制所述第一复合行星齿轮组的最后剩余的旋转构件的旋转；
第一离合器，其选择性地将另一成对旋转构件的一个旋转构件连接到所述输入轴，所述另一成对旋转构件的旋转构件在所述第一复合行星齿轮组中彼此选择性地连接；
第二制动器，其限制连接到所述第一离合器的所述第一行星齿轮组的旋转构件的旋转；
第二离合器，其选择性地连接所述第一复合行星齿轮组的另一成对旋转构件，所述另一成对旋转构件彼此选择性地连接；以及
第二复合行星齿轮组，其布置为与所述输入轴同轴并且包括多个旋转构件，
其中所述第二复合行星齿轮组的旋转构件连接到所述第一复合行星齿轮组，
其中所述第二复合行星齿轮组的另一个旋转构件连接到所述输入轴，以及
其中所述第二复合行星齿轮组的又一个旋转构件连接到所述输出轴，
其中所述第二复合行星齿轮组的多个旋转构件的至少两个连接到两个摩擦构件。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的多挡自动变速器，其中所述第一行星齿轮组的旋转构件为第一太阳齿轮、第一行星架以及第一环形齿轮，并且
所述第二行星齿轮组的旋转构件为第二太阳齿轮、第二行星架以及第二环形齿轮，其中
所述第一环形齿轮和所述第二行星架彼此直接连接，
所述第一行星架和所述第二环形齿轮通过所述第二离合器彼此选择性地连接，
所述第一太阳齿轮连接到所述第一制动器，
所述第一行星架连接到所述第二制动器，并且
所述第二太阳齿轮直接连接到所述输入轴。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的多挡自动变速器，其中所述第二复合行星齿轮组包括第三行星齿轮组和第四行星齿轮组，在所述输入轴的轴向方向上从所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组顺序地布置所述第三行星齿轮组和所述第四行星齿轮组，并且所述第三行星齿轮组和所述第四行星齿轮组的每个包括三个旋转构件。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的多挡自动变速器，其中所述第三行星齿轮组的旋转构件为第三太阳齿轮、第三行星架以及第三环形齿轮，并且所述第四行星齿轮组的旋转构件为第四太阳齿轮、第四行星架以及第四环形齿轮，其中
所述第三环形齿轮固定，
所述第三太阳齿轮和所述第四太阳齿轮彼此直接连接并且连接到所述第一复合行星齿轮组，
所述第四行星架通过两个摩擦构件之一的第三离合器选择性地连接到所述输入轴，并且
所述第四环形齿轮连接到所述输出轴。
5.根据权利要求4所述的用于车辆的多挡自动变速器，其中彼此直接连接的所述第三太阳齿轮和所述第四太阳齿轮直接连接到所述第一复合行星齿轮组的第二环形齿轮，并且
所述第三行星架和所述第四环形齿轮通过第四离合器彼此选择性地连接，所述第四离合器为两个摩擦构件的剩余一个。
6.根据权利要求3所述的用于车辆的多挡自动变速器，其中所述第三行星齿轮组的旋转构件为第三太阳齿轮、第三行星架以及第三环形齿轮，并且所述第四行星齿轮组的旋转构件为第四太阳齿轮、第四行星架以及第四环形齿轮，其中
所述第三太阳齿轮和所述第四环形齿轮布置成彼此直接连接，并且通过两个摩擦构件之一的第三制动器限制所述第三太阳齿轮和所述第四环形齿轮的旋转，
所述第四太阳齿轮连接到所述第一复合行星齿轮组，
所述第三环形齿轮通过为两个摩擦构件的剩余一个的第三离合器而选择性地连接到所述输入轴，并且
所述第三行星架和所述第四行星架彼此直接连接并连接到输出轴。
7.根据权利要求6所述的用于车辆的多挡自动变速器，其中所述第四太阳齿轮直接连接到所述第一复合行星齿轮组的第二环形齿轮。
8.根据权利要求2所述的用于车辆的多挡自动变速器，其中所述第二复合行星齿轮组为具有四个旋转构件的拉维尼奥行星齿轮组，其中
所述第二复合行星齿轮组的四个旋转构件为第三太阳齿轮、第四太阳齿轮、第三-第四行星架以及第三-第四环形齿轮，通过为两个摩擦构件之一的第三制动器限制所述第三太阳齿轮的旋转，所述第四太阳齿轮连接到所述第一复合行星齿轮组，所述第三-第四行星架通过为两个摩擦构件之一的第三离合器而连接到所述输入轴，所述第三-第四环形齿轮连接到所述输出轴。
9.根据权利要求8所述的用于车辆的多挡自动变速器，其中所述第四太阳齿轮直接连接到所述第一复合行星齿轮组的第二环形齿轮。
10.根据权利要求1所述的用于车辆的多挡自动变速器，其中
所述第一制动器、所述第二制动器、所述第一离合器以及所述第二离合器设置在所述第一复合行星齿轮组的外侧，而不是设置在所述第一复合行星齿轮组和所述第二复合行星齿轮组的旋转构件之间，并且
连接到所述第二复合行星齿轮组的旋转构件的两个摩擦构件设置在所述第二复合行星齿轮组的外侧，而不是设置在所述第二复合行星齿轮组的旋转构件之间。
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