CN106195151A - 用于车辆的多挡位变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的多挡位变速器，其包括：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、第四行星齿轮装置，以及至少六个换挡元件；各行星齿轮装置布置在所述输入轴和所述输出轴之间以传输旋转力，并且每个行星齿轮装置都具有三个旋转元件；所述六个变速元件连接至所述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

本发明大体上涉及一种用于车辆的多挡位变速器，更具体地，涉及一项能够利用尽可能少的部件和尽可能简单的配置来实现尽可能多的变速级，从而提高车辆的燃油效率的多挡位变速器技术。

背景技术

近期油价的提高促使全世界的汽车制造商进入提高燃油效率的无休止竞争中。此外，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油效率方面做出了巨大努力。

在可寻求的用于装备在车辆内的变速器以提高燃油效率的方法中，有一种方法是：利用多挡位变速器可使发动机在更高效的运行点运行，从而最终提高燃油效率。

这种多挡位变速器可使发动机在相对较低的RPM(每分钟转速)范围内运行，从而进一步提高车辆的静音性。

然而，随着变速器的变速级数量增加，构成变速器的内部部件的数量也会增加。这会导致类似安装性和传输效率的降低，以及成本和变速器重量的增加这样的不良效果替代。因此，为了利用多挡位变速器使得燃油效率提高的效果最大化，有必要设计一种能够利用相对较少数量的部件和简单的配置来实现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加深对本发明的大致背景技术的理解，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，其能够利用相对较少数量的部件和简单的配置来实现至少10个前进挡和1个倒车挡，以使得发动机能够在最佳运行点运行，从而使得车辆的燃油效率的提高最大化，并且使得发动机能够更安静地运行，从而提高车辆的静音性。

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；第一至第四行星齿轮装置，其布置在输入轴和输出轴之间以传输旋转力，第一至第四行星齿轮装置中的每个行星齿轮装置都具有三个旋转元件；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通过至少六个换挡元件中的一个换挡元件以可固定的方式安装，第一行星齿轮装置的第二旋转元件可以持续地连接至第三行星齿轮装置的第三旋转元件和第四行星齿轮装置的第三旋转元件，并且第一行星齿轮装置的第三旋转元件可以持续地连接至第二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可以选择性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二旋转元件，第二行星齿轮装置的第二旋转元件可以持续地连接至输入轴并且选择性地连接至第一行星齿轮装置的第二旋转元件，并且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二旋转元件；第三行星齿轮装置的第一旋转元件可以选择性地连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件；并且第四行星齿轮装置的第一旋转元件可以通过至少六个换挡元件中的另一个换挡元件以可固定的方式安装，并且第四行星齿轮装置的第二旋转元件可以连接至输出轴。

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向顺序地布置。

第一行星齿轮装置的第一旋转元件可以通过至少六个换挡元件中的第四离合器安装至为可固定至变速器壳体，第四行星齿轮装置的第一旋转元件可以通过至少六个换挡元件中的第五离合器安装至为可固定至变速器壳体，并且至少六个换挡元件中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间建立选择性的连接结构。

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六离合器可以在第二行星齿轮装置的第一旋转元件与第三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，至少六个换挡元件中的第二离合器可以在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之间形成选择性的连接结构。

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：第一至第四行星齿轮装置，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；以及第一旋转轴至第八旋转轴，其连接至行星齿轮装置的旋转元件，其中，第一旋转轴可以是直接连接至第二行星齿轮装置的第二旋转元件的输入轴，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三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三旋转元件以及第三行星齿轮装置的第二旋转元件，第五旋转轴可以直接连接至第二行星齿轮装置的第一旋转元件，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，第七旋转轴可以是直接连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件的输出轴，第八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，并且其中，六个换挡元件包括第一离合器至第六离合器，第一离合器可以布置在第一旋转轴与第三旋转轴之间，第二离合器可以布置在第六旋转轴与第七旋转轴之间，第三离合器可以布置在第五旋转轴与第七旋转轴之间，第四离合器可以布置在第二旋转轴与变速器壳体之间，第五离合器可以布置在第八旋转轴与变速器壳体之间，第六离合器可以布置在第五旋转轴与第六旋转轴之间。

根据如上所述的本发明，所述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10个前进挡和1个倒车挡，以使得发动机能够在最佳运行点运行，从而使得车辆的燃油效率的提高最大化，并且使得发动机能够更安静地运行，从而提高车辆的静音性。

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，通常包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(sports utility vehicles,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、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种动力源(例如兼具汽油动力和电动力)的车辆。

本发明的方法和装置可以具有其他的特性和优点，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式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为显示了根据本发明的用于车辆的示例性多挡位变速器的图。

图2显示了图1所示的示例性多挡位变速器的运行模式表。

应当了解，所附附图并非是按照比例，而是呈现了本发明基本原理的各种图示性特征的略微简化的表示。本发明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

下面将具体参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例显示在附图中并描述如下。尽管本发明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，根据本发明各种实施方案的用于车辆的多挡位变速器包括：输入轴IN、输出轴OUT；第一至第四行星齿轮装置PG1、PG2、PG3和PG4，其布置在输入轴IN与输出轴OUT之间以传输旋转力，并且第一至第四行星齿轮装置(PG1至PG4)中的每一个都包括三个旋转元件；以及至少六个换挡元件，其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。第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1持续地连接至第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3和第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4。并且第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1持续地连接至第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2。

第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2选择性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的第二旋转元件C4。第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2持续地连接至输入轴并且选择性地连接至第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1。第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2持续地连接至第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3。

第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3选择性地连接至第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4。第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4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的第二旋转元件C4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沿着输入轴IN和输出轴OUT的轴向顺序地布置。

第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1通过至少六个换挡元件中的第四离合器CL4安装为可固定至变速器壳体CS，第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4通过至少六个换挡元件中的第五离合器CL5安装为可固定至变速器壳体CS。

因此，第四离合器CL4和第五离合器CL5起制动器的作用，并且分别禁止或允许第一行星齿轮装置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。

至少六个换挡元件中的其他换挡元件配置为在行星齿轮装置的旋转元件之间建立选择性的连接结构。

具体地，至少六个换挡元件中的第一离合器CL1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六离合器CL6在第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2与第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3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二离合器CL2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之间形成选择性的连接结构。

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分别为第一太阳轮、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分别为第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈。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分别为第三太阳轮、第三行星架和第三齿圈。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分别为第四太阳轮、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包括：第一至第四行星齿轮装置(PG1至PG4)，每个行星齿轮装置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，其配置为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是直接连接至第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2的输入轴IN。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的第三旋转元件R3以及第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件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的第三旋转元件R2以及第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3。第五旋转轴RS5直接连接至第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2。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是直接连接至第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4的输出轴OUT。第八旋转轴RS8直接连接至第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4。

此外，在六个换挡元件中，第一离合器CL1布置在第一旋转轴RS1与第三旋转轴RS3之间。第二离合器CL2布置在第六旋转轴RS6与第七旋转轴RS7之间。第三离合器CL3布置在第五旋转轴RS5与第七旋转轴RS7之间。第四离合器CL4布置在第二旋转轴RS2与变速器壳体CS之间。第五离合器CL5布置在第八旋转轴RS8与变速器壳体CS之间。第六离合器CL6布置在第五旋转轴RS5与第六旋转轴RS6之间。

如上所述，根据本发明的用于车辆的多挡位变速器(其包括四个简单的行星齿轮装置和六个换挡元件)根据如图2所示的运行模式表来实现10个前进挡和1个倒车挡。由于10个换挡挡位的多挡位变速器可以基于相对较少数量的部件和简单的配置来实现，用于车辆的多挡位变速器能够有助于提高车辆的燃油效率和静音性，从而最终提高车辆的销量。

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。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明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发明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发明的各种示例性实施方案及其各种可选方案和修改形式。本发明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，其包括：

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，其布置在所述输入轴和所述输出轴之间以传输旋转力，各行星齿轮装置中的每个行星齿轮装置都具有三个旋转元件；以及

至少六个换挡元件，其连接至所述行星齿轮装置的旋转元件，

其中，所述第一行星齿轮装置的第一旋转元件通过所述至少六个换挡元件中的一个换挡元件以能够固定的方式安装，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三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三旋转元件，

所述第二行星齿轮装置的第一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和所述第四行星齿轮装置的第二旋转元件，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一行星齿轮装置的第二旋转元件，所述第二行星齿轮装置的第三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，

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

所述第四行星齿轮装置的第一旋转元件通过所述至少六个换挡元件中的第二换挡元件以能够固定的方式安装，所述第四行星齿轮装置的第二旋转元件连接至所述输出轴。

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所述输入轴和所述输出轴的轴向顺序地布置。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的多挡位变速器，

其中，所述第一行星齿轮装置的第一旋转元件通过所述至少六个换挡元件中的第四离合器安装至为能够固定至变速器壳体，

所述第四行星齿轮装置的第一旋转元件通过所述至少六个换挡元件中的第五离合器安装至为能够固定至变速器壳体，

其余的所述至少六个换挡元件中的换挡元件配置为在所述行星齿轮装置的旋转元件之间建立选择性的连接结构。

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所述第一行星齿轮装置的第二旋转元件与所述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六离合器在所述第二行星齿轮装置的第一旋转元件与所述第三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三离合器在所述第二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，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，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

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、第七旋转轴和第八旋转轴，其连接至各行星齿轮装置的旋转元件，

其中，所述第一旋转轴是直接连接至所述第二行星齿轮装置的第二旋转元件的输入轴，所述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，所述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、所述第三行星齿轮装置的第三旋转元件以及所述第四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所述第一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以及所述第三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所述第二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所述第三行星齿轮装置的第一旋转元件，所述第七旋转轴是直接连接至所述第四行星齿轮装置的第二旋转元件的输出轴，所述第八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，

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、第五离合器和第六离合器，所述第一离合器布置在所述第一旋转轴与所述第三旋转轴之间，所述第二离合器布置在所述第六旋转轴与所述第七旋转轴之间，所述第三离合器布置在所述第五旋转轴与所述第七旋转轴之间，所述第四离合器布置在所述第二旋转轴与变速器壳体之间，所述第五离合器布置在所述第八旋转轴与变速器壳体之间，所述第六离合器布置在所述第五旋转轴与所述第六旋转轴之间。

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所述输入轴和所述输出轴的轴向顺序地布置。

7.根据权利要求5所述的用于车辆的多挡位变速器，其中，所述第一离合器设置为在所述第一行星齿轮装置的第二旋转元件与所述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，所述第二离合器设置为在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之间形成选择性的连接结构，所述第三离合器设置为在所述第二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之间形成选择性的连接结构，所述第六离合器设置为在所述第二行星齿轮装置的第一旋转元件与所述第三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。