CN106195150B - 用于车辆的多挡位变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于车辆的多挡位变速器，其可以包括：输入轴和输出轴；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，其设置为传送输入轴与输出轴之间的扭矩，并且每个齿轮装置包括三个旋转元件；至少六个换挡元件，其连接至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

本发明的各种实施方案涉及一种用于车辆的多挡位变速器，且更具体地，涉及一种通过用少量的部件和简单的配置来实施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

最近油价提高使得全球汽车制造商进入提高燃油效率的无休止竞争中。就发动机而言，已经积极地利用诸如缩小尺寸的技术来努力降低发动机的重量，从而提高燃料效率。

此外，在可以应用于安装在车辆中的变速器的提高燃料效率的方法之中，有一种方法是：通过实施多挡位变速器以使得发动机能够在更高效的运行点处运行，由此最终提高燃料效率。

另外，多挡位变速器使得发动机能够以相对低的RPM(每分钟转数)范围运行，且因此可以更大地改善车辆的安静性。

然而，由于变速器的换挡挡位数量增加，所以配置变速器的部件数量也会增加。因此，安装性能、成本、重量和传输效率可能恶化。因此，为了通过多挡位变速器来最大化燃料效率提高的效果，重要的是设计可以采用较少量的部件和相对更简单的配置来获得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这样一种用于车辆的多挡位变速器，其能够利用相对较少数量的部件和简单的配置来实施至少10个前进挡位和1个倒车挡位，这样使发动机能够在最优运行点处运行而最大化车辆的燃料效率，并且使发动机更安静地运行来改善车辆的安静性。

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：输入轴和输出轴；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，其设置为传送输入轴和输出轴之间的扭矩，并且每个行星齿轮装置包括三个旋转元件；以及至少六个换挡元件，其连接至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固定地连接至换挡元件中的一个，第一行星齿轮装置的第二旋转元件可以永久地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，以及第一行星齿轮装置的第三旋转元件可以永久地连接至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，第二行星齿轮装置的第二旋转元件可以永久地连接至输入轴，并且可以选择性地连接至第三行星齿轮装置的第三旋转元件，以及第二行星齿轮装置的第三旋转元件可以选择性地连接至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分别选择性地连接至第四行星齿轮装置的第一旋转元件和第二旋转元件，以及第四行星齿轮装置的第一旋转元件可以固定地连接至换挡元件中的另一个，且第四行星齿轮装置的第二旋转元件可以永久地连接至输出轴。

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方向顺序地设置。

第一行星齿轮装置的第一旋转元件可以通过换挡元件之中的第三离合器可固定地连接至变速器壳体，第四行星齿轮装置中的第一旋转元件可以通过换挡元件之中的第四离合器可固定地连接至变速器壳体，以及其余的换挡元件可以配置为在行星齿轮装置的旋转元件之中形成选择性连接结构。

换挡元件之中的第一离合器可以选择性地将第二行星齿轮装置的第二旋转元件与第三行星齿轮装置的第三旋转元件连接，换挡元件之中的第二离合器可以选择性地将第三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连接，换挡元件之中的第五离合器可以选择性地将第二行星齿轮装置的第三旋转元件与第三行星齿轮装置的第一旋转元件连接，以及换挡元件之中的第六离合器可以选择性地将第三行星齿轮装置的第一旋转元件与第四行星齿轮装置的第一旋转元件连接。

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：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，其设置为每个行星齿轮装置具有三个旋转元件；六个换挡元件，其配置为选择性地提供摩擦力；以及八个旋转轴，其配置为连接至行星齿轮装置的旋转元件，其中，第一旋转轴可以是输入轴，其可以直接连接至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至第一行星齿轮装置的第一旋转元件，第三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、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，第四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、第二行星齿轮装置的第一旋转元件、第三行星齿轮装置的第三旋转元件，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，第六旋转轴可以直接连接至第三行星齿轮装置的第一旋转元件，第七旋转轴可以直接连接至第四行星齿轮装置的第一旋转元件，第八旋转轴是输出轴，其可以直接连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件，以及六个换挡元件之中的第一离合器可以安装在第一旋转轴与第四旋转轴之间，第二离合器可以安装在第六旋转轴与第八旋转轴之间，第三离合器可以安装在第二旋转轴与变速器壳体之间，第四离合器可以安装在第七旋转轴与变速器壳体之间，第五离合器可以安装在第五旋转轴与第六旋转轴之间，以及第六离合器可以安装在第六旋转轴与第七旋转轴之间。

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是示出根据本发明的示例性实施方案的示例性的用于车辆的多挡位变速器的配置图。

图2是图1中的示例性多挡位变速器的操作模式图。

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不同实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的实例。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。

参见图1和图2，用于车辆的多挡位变速器包括：输入轴IN和输出轴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，其设置为传送输入轴IN与输出轴OUT之间的扭矩，并且每个行星齿轮装置包括三个旋转元件；以及至少六个换挡元件，其配置为连接至行星齿轮装置的旋转元件。

第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1通过换挡元件中的一个可固定地安装，第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1永久地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，以及第三旋转元件R1永久地连接至第二行星齿轮装置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。

第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2永久地连接至输入轴IN，并且可变地连接至第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3，以及第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2可变地连接至第三行星齿轮装置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分别可变地连接至第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4和第二旋转元件C4，以及第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4通过换挡元件的另一个可固定地安装，且第二旋转元件C4永久地连接至输出轴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和第四行星齿轮装置PG4可以沿着输入轴IN和输出轴OUT的轴方向顺序地设置。

第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1通过换挡元件之中的第三离合器CL3可固定地安装至变速器壳体CS，并且第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4通过换挡元件之中的第四离合器CL4可固定地安装至变速器壳体CS。

因此，第三离合器CL3和第四离合器CL4中的每个用作制动器，并且用于对第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1和第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4的旋转进行限制或者解除。

换挡元件中的其余元件配置为在行星齿轮装置的旋转元件之中形成可变的连接结构。

即，换挡元件之中的第一离合器CL1配置为在第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2与第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3之间形成可变的连接结构，换挡元件之中的第二离合器CL2配置为在第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3与第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4之间形成可变的连接结构，换挡元件之中的第五离合器CL5配置为在第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2与第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3之间形成可变的连接结构，以及换挡元件之中的第六离合器CL6配置为在第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3与第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4之间形成可变的连接结构。

根据各种实施方案，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、第二行星架和第二齿圈，以及第三行星齿轮装置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、第三行星架和第三齿圈，以及第四行星齿轮装置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、第四行星架和第四齿圈。

如上所述配置的用于车辆的多挡位变速器可以如下表示。

即，根据本发明的各种实施方案的多挡位变速器包括：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PG4，六个换挡元件以及八个旋转轴，其中，这些行星齿轮装置配置为每个都具有三个旋转元件，六个换挡元件配置为可变地提供摩擦力，八个旋转轴配置为连接至行星齿轮装置的旋转元件。

在这种配置中，第一旋转轴RS1是输入轴IN，并直接连接至第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2，第二旋转轴RS2直接连接至第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1，第三旋转轴RS3直接连接至第一行星齿轮装置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的第三选择元件R4，第四旋转轴RS4直接连接至第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1、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，第五旋转轴RS5直接连接至第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2，第六旋转轴RS6直接连接至第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3，第七旋转轴RS7直接连接至第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4，以及第八旋转轴RS8是输出轴OUT，并直接连接至第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4。

另外，六个换挡元件之中的第一离合器CL1安装在第一旋转轴RS1与第四旋转轴RS4之间，第二离合器CL2安装在第六旋转轴RS6与第八旋转轴RS8之间，第三离合器CL3安装在第二旋转轴RS2与变速器壳体CS之间，第四离合器CL4安装在第七旋转轴RS7与变速器壳体CS之间，第五离合器CL5安装在第五旋转轴RS5与第六旋转轴RS6之间，以及第六离合器CL6安装在第六旋转轴RS6与第七旋转轴RS7之间。

如上所述，配置为包括四个简单的行星齿轮装置和六个换挡元件的用于车辆的多挡位变速器根据如图2中所示的操作模式图来实施10个前进挡位和1个倒车挡位，且因此，可以利用相对较少数量的部件和简单的配置来实施10个挡位的多挡位换挡，以改善车辆的燃料效率和车辆的安静性，由此提高车辆的市场性。

根据本发明的各个实施方案，可以利用相对较少数量的部件和简单的配置来实施至少10个前进挡位和1个倒车挡位，这样使发动机能够在最优运行点处运行而最大化车辆的燃料效率，并且使发动机更安静地运行来改善车辆的安静性。

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 (6)

1.一种用于车辆的多挡位变速器，其包括：

输入轴和输出轴；

第一行星齿轮装置、第二行星齿轮装置、第三行星齿轮装置以及第四行星齿轮装置，其设置为传送所述输入轴与所述输出轴之间的扭矩，并且每个行星齿轮装置包括三个旋转元件；以及

六个换挡元件，其连接至所述行星齿轮装置的三个旋转元件的至少一个，

其中，所述第一行星齿轮装置的第一旋转元件固定地连接至所述换挡元件的一个，所述第一行星齿轮装置的第二旋转元件持续地连接至所述第三行星齿轮装置的第二旋转元件和所述第四行星齿轮装置的第三旋转元件，所述第一行星齿轮装置的第三旋转元件持续地连接至所述第二行星齿轮装置的第一旋转元件和所述第三行星齿轮装置的第三旋转元件，

所述第二行星齿轮装置的第二旋转元件持续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装置的第三旋转元件，所述第二行星齿轮装置的第三旋转元件选择性地连接至所述第三行星齿轮装置的第一旋转元件，

所述第三行星齿轮装置的第一旋转元件分别选择性地连接至所述第四行星齿轮装置的第一旋转元件和第二旋转元件，

所述第四行星齿轮装置的第一旋转元件固定地连接至所述换挡元件的另一个，所述第四行星齿轮装置的第二旋转元件持续地连接至所述输出轴。

2.如权利要求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和所述第四行星齿轮装置沿着所述输入轴和所述输出轴的轴方向顺序地设置。

3.如权利要求2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的第一旋转元件通过所述换挡元件之中的第三离合器能够固定地连接至变速器壳体，

所述第四行星齿轮装置的第一旋转元件通过所述换挡元件之中的第四离合器能够固定地连接至变速器壳体，

其余的所述换挡元件配置为在所述行星齿轮装置的旋转元件之中形成选择性连接结构。

4.如权利要求3所述的用于车辆的多挡位变速器，其中，所述换挡元件之中的第一离合器选择性地将所述第二行星齿轮装置的第二旋转元件与所述第三行星齿轮装置的第三旋转元件连接，

所述换挡元件之中的第二离合器选择性地将所述第三行星齿轮装置的第一旋转元件与所述第四行星齿轮装置的第二旋转元件连接，

所述换挡元件之中的第五离合器选择性地将所述第二行星齿轮装置的第三旋转元件与所述第三行星齿轮装置的第一旋转元件连接，

所述换挡元件之中的第六离合器选择性地将所述第三行星齿轮装置的第一旋转元件与所述第四行星齿轮装置的第一旋转元件连接。

5.一种用于车辆的多挡位变速器，其包括：

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，其配置为每个都具有三个旋转元件；

六个换挡元件，其配置为选择性地提供摩擦力；以及

八个旋转轴，其连接至所述行星齿轮装置的旋转元件，

其中，第一旋转轴是输入轴，且直接连接至所述第二行星齿轮装置的第二旋转元件，

第二旋转轴直接连接至所述第一行星齿轮装置的第一旋转元件，

第三旋转轴直接连接至所述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、以及第四行星齿轮装置的第三旋转元件，

第四旋转轴直接连接至所述第一行星齿轮装置的第三旋转元件、第二行星齿轮装置的第一旋转元件、以及第三行星齿轮装置的第三旋转元件，

第五旋转轴直接连接至所述第二行星齿轮装置的第三旋转元件，

第六旋转轴直接连接至所述第三行星齿轮装置的第一旋转元件，

第七旋转轴直接连接至所述第四行星齿轮装置的第一旋转元件，

第八旋转轴是输出轴，且直接连接至所述第四行星齿轮装置的第二旋转元件，

所述六个换挡元件之中的第一离合器安装在所述第一旋转轴与所述第四旋转轴之间，第二离合器安装在所述第六旋转轴与所述第八旋转轴之间，第三离合器安装在所述第二旋转轴与变速器壳体之间，第四离合器安装在所述第七旋转轴与所述变速器壳体之间，第五离合器安装在所述第五旋转轴与所述第六旋转轴之间，第六离合器安装在所述第六旋转轴与所述第七旋转轴之间。

6.如权利要求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和所述第四行星齿轮装置沿着所述输入轴和所述输出轴的轴方向顺序地设置。