CN106195155B - 用于车辆的多级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的多级变速器，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，以及至少六个换挡元件；该第一至第四行星齿轮装置设置在输入轴和输出轴之间以传输扭矩，并且每个包括三个旋转元件；该至少六个换挡元件连接至第一至第四行星齿轮装置的旋转元件。

Description

用于车辆的多级变速器

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的多级变速器，更特别地，涉及一种这样的技术：其可以通过使用尽可能少而小的部件和简单的配置实现尽可能多的换挡挡位，从而改进车辆的燃料效率。

背景技术

最近，油价的上涨已经成为使得全世界的汽车制造商进入提升燃料效率的无限制竞争的因素，并且关于发动机，已经进行了通过例如缩小尺寸等技术而提升燃料效率并且降低重量的努力。

同时，在可以通过安装在车辆中的变速器而进行的提升燃料效率的方法中，存在这样的方法：其通过多级变速器而允许在更有效率的驱动点(driving point)处驱动发动机，从而最终提升燃料效率。

另外，如上所述的多级变速器可以允许以相对较低的每分钟转数(RPM)带驱动发动机，从而进一步改进车辆的静音性。

然而，随着变速器的换挡挡位的增加，形成变速器的内部部件的数量增加，使得安装特性和转换效率可能会变差，并且成本和重量可能会增加。因此，为了使通过多级变速器提升的燃料效率最大化，重要的是设计一种变速器结构：其可以通过小数量的部件和相对简单的配置而得到最大化的效率。

公开于该本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明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级变速器，通过经由相对小数量的部件和简单的配置实现至少十个前进挡位和一个倒挡位，所述多级变速器可以通过在发动机的最优驱动点处驱动而将车辆的燃料效率提升最大化，并且通过发动机更安静的驱动而改进车辆的静音性。

根据本发明的各个方面，用于车辆的多级变速器可以包括：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，各设置在输入轴和输出轴之间以传输扭矩，并且每个包括三个旋转元件；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的旋转元件，其中，第一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，第一行星齿轮装置的第二旋转元件可以连续地连接至第三行星齿轮装置的第二旋转元件，并且第一行星齿轮装置的第三旋转元件可以分别选择性地连接至第二行星齿轮装置的第一旋转元件和第二旋转元件，第二行星齿轮装置的第一旋转元件可以通过换挡元件中的任意一个换挡元件而可固定地安装，第二行星齿轮装置的第二旋转元件可以连续地连接至输入轴，并且第二行星齿轮装置的第三旋转元件可以连续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连续地连接至第四行星齿轮装置的第一旋转元件并且第三行星齿轮装置的第二旋转元件可以连续地连接至第四行星齿轮装置的第三旋转元件，并且第四行星齿轮装置的第一旋转元件可以通过换挡元件中的另一换挡元件而可固定地安装，而第四行星齿轮装置的第二旋转元件可以连续地连接至输出轴。

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顺序地设置在输入轴和输出轴的轴向。

第二行星齿轮装置的第一旋转元件可以通过在换挡元件之中的第二离合器而可固定地安装至变速器壳，第四行星齿轮装置的第一旋转元件可以通过在换挡元件之中的第三离合器而可固定地安装至变速器壳体，并且其余换挡元件可以形成在行星齿轮装置的旋转元件之间的选择连接结构。

在换挡元件之中的第一离合器可以形成在第一行星齿轮装置的第三旋转元件和第二行星齿轮装置的第二旋转元件之间的选择连接结构，在换挡元件之中的第四离合器可以形成在第一行星齿轮装置的第一旋转元件和第二行星齿轮装置的第一旋转元件之间的选择连接结构，在换挡元件之中的第五离合器可以形成在第一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之间的旋转连接结构，并且在换挡元件之中的第六离合器可以形成在第一行星齿轮装置的第三旋转元件和第二行星齿轮装置的第一旋转元件之间的选择连接结构。

根据本发明的各个方面，用于车辆的多级变速器可以包括：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，各具有三个旋转元件、六个换挡元件以及八个轴；所述换挡元件选择性地提供摩擦力；所述轴连接至行星齿轮装置的旋转元件，其中，第一轴可以是输入轴，其与第二行星齿轮装置的第二旋转元件串联连接，第二轴可以与第二行星齿轮装置的第一旋转元件串联连接，第三轴可以与第一行星齿轮装置的第一旋转元件串联连接，第四轴可以与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串联连接，第五轴可以与第一行星齿轮装置的第三旋转元件串联连接，第六轴可以与第三行星齿轮装置的第三旋转元件串联连接，第七轴可以与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串联连接，第八轴可以是输出轴，其与第四行星齿轮装置的第二旋转元件串联连接，并且其中，在六个换挡元件之中的第一离合器可以安装在第一轴和第五轴之间，在六个换挡元件之中的第二离合器可以安装在第二轴和变速器壳体之间，在六个换挡元件之中的第三离合器可以安装在第七轴和变速器壳体之间，在六个换挡元件之中的第四离合器可以安装在第二轴和第三轴之间，在六个换挡元件之中的第五离合器可以安装在第三轴和第六轴之间，并且在六个换挡元件之中的第六离合器可以安装在第二轴和第五轴之间。

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)、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动力源的车辆，例如具有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为根据本发明的用于车辆的示例性多级变速器的框图。

图2为显示了图1的用于车辆的示例性多级变速器的操作模式的图表。

应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其呈现了某种程度上经过简化的说明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形式、修改形式、等效形式以及其它实施方案。

参考图1和图2，根据本发明的各个实施方案的用于车辆的多级变速器包括输入轴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以及至少六个换挡元件；所述第一至第四行星齿轮装置设置在输入轴IN和输出轴OUT之间从而传输扭矩，并且每个包括三个旋转元件；所述至少六个换挡元件连接至第一至第四行星齿轮装置的旋转元件。

第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1分别选择性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，第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1连续地连接至第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3，并且第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1分别选择性地连接至第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2和第二旋转元件C2。

第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2通过换挡元件中的任意一个换挡元件而可固定地安装，第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2连续地连接至输入轴IN，并且第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2连续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连续地连接至第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4，而第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3连续地连接至第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4；并且第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4通过换挡元件中的另一换挡元件而可固定地安装，而第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4连续地连接至输出轴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和第四行星齿轮装置PG4顺序地设置在输入轴IN和输出轴OUT的轴向方向。

第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2通过在换挡元件之中的第二离合器CL2而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通过在换挡元件之中的第三离合器CL3而可固定地安装至变速器壳体CS。

因此，第二离合器CL2和第三离合器CL3分别用作制动器，以用于分别地限制或允许第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2和第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4的旋转。

在换挡元件之中的其它换挡元件配置为形成在行星齿轮装置的旋转元件之间的选择连接结构。

即，在换挡元件之中的第一离合器CL1形成在第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1和第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2之间的选择连接结构；在换挡元件之中的第四离合器CL4形成在第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1和第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2之间的选择连接结构；在换挡元件之中的第五离合器CL5形成在第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1和第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3之间的旋转连接结构；并且在换挡元件之中的第六离合器CL6形成在第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1和第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2之间的选择连接结构。

在各个实施方案中，第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1、第二旋转元件C1以及第三旋转元件R1分别为第一太阳轮、第一行星架以及第一内齿圈，第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2、第二旋转元件C2以及第三旋转元件R2分别为第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈，第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3、第二旋转元件C3以及第三旋转元件R3分别为第三太阳轮、第三行星架以及第三内齿圈，并且第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4、第二旋转元件C4以及第三旋转元件R4分别为第四太阳轮、第四行星架以及第四内齿圈，

如上所述配置的用于车辆的多级变速器也可以呈现如下。

即，根据本发明的各个实施方案的用于车辆的多级变速器包括：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以及第四行星齿轮装置PG4，所述第一至第四行星齿轮装置每个具有三个旋转元件、六个换挡元件和八个轴；所述换挡元件配置为选择性地提供摩擦力；所述轴连接至行星齿轮装置的旋转元件。

在此，第一轴RS1是输入轴IN，其与第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2串联连接，第二轴RS2与第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2串联连接，第三轴RS3与第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1串联连接，第四轴RS4与第一行星齿轮装置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以及第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4串联连接，第五轴RS5与第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1串联连接，第六轴RS6与第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3串联连接，第七轴RS7与第二行星齿轮装置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串联连接，并且第八轴RS8是输出轴OUT，其与第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4串联连接。

另外，在六个换挡元件之中的第一离合器CL1安装在第一轴RS1和第五轴RS5之间，在六个换挡元件之中的第二离合器CL2安装在第二轴RS2和变速器壳体CS之间，在六个换挡元件之中的第三离合器CL3安装在第七轴RS7和变速器壳体CS之间，在六个换挡元件之中的第四离合器CL4安装在第二轴RS2和第三轴RS3之间，在六个换挡元件之中的第五离合器CL5安装在第三轴RS3和第六轴RS6之间，并且在六个换挡元件之中的第六离合器CL6安装在第二轴RS2和第五轴RS5之间。

由于如上所述包括四个简单的行星齿轮装置和六个换挡元件的根据本发明的各个实施方案的用于车辆的多级变速器可以根据如图2所示的操作模式图表而实现至少十个前进挡位和一个倒挡位，所以可以通过相对小数量的部件和简单的配置而实现十一挡位的多级换挡挡位，从而有助于车辆的燃料效率和静音性的提升，进而可以提升车辆的适销性。

如前所述，根据本发明的各个实施方案，通过相对小数量的部件和简单的配置实现了至少十个前进挡位和一个倒挡位或者更多挡位，从而可以通过在发动机的最优驱动点处驱动而使车辆的燃料效率提升最大化，并且通过发动机的更加安静的驱动而提升车辆的静音性。

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各种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效形式所限定。

Claims (6)

1.一种用于车辆的多级变速器，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，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设置在所述输入轴和所述输出轴之间以传输扭矩，并且每个包括三个旋转元件；以及

六个换挡元件，所述六个换挡元件连接至所述第一行星齿轮装置至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分别选择性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，第一行星齿轮装置的第二旋转元件连续地连接至第三行星齿轮装置的第二旋转元件，并且第一行星齿轮装置的第三旋转元件分别选择性地连接至第二行星齿轮装置的第一旋转元件和第二旋转元件，

第二行星齿轮装置的第一旋转元件通过换挡元件的第一换挡元件而可固定地安装，第二行星齿轮装置的第二旋转元件连续地连接至所述输入轴，并且第二行星齿轮装置的第三旋转元件连续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连续地连接至第四行星齿轮装置的第一旋转元件并且第三行星齿轮装置的第二旋转元件连续地连接至第四行星齿轮装置的第三旋转元件，并且

第四行星齿轮装置的第一旋转元件通过换挡元件的第二换挡元件而可固定地安装，并且第四行星齿轮装置的第二旋转元件连续地连接至所述输出轴，

其中，第一行星齿轮装置的第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件分别为第一太阳轮、第一行星架以及第一内齿圈，

第二行星齿轮装置的第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件分别为第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈，

第三行星齿轮装置的第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件分别为第三太阳轮、第三行星架以及第三内齿圈，并且

第四行星齿轮装置的第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件分别为第四太阳轮、第四行星架以及第四内齿圈。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的多级变速器，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顺序地设置在所述输入轴和所述输出轴的轴向。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的多级变速器，其中，第二行星齿轮装置的第一旋转元件通过在换挡元件之中的第二离合器而可固定地安装至变速器壳体；

第四行星齿轮装置的第一旋转元件通过在换挡元件之中的第三离合器而可固定地安装至所述变速器壳体，并且

其余的换挡元件形成在所述行星齿轮装置的旋转元件之间的选择连接结构。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的多级变速器，其中，在换挡元件之中的第一离合器形成在第一行星齿轮装置的第三旋转元件和第二行星齿轮装置的第二旋转元件之间的选择连接结构，

在换挡元件之中的第四离合器形成在第一行星齿轮装置的第一旋转元件和第二行星齿轮装置的第一旋转元件之间的选择连接结构，

在换挡元件之中的第五离合器形成在第一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之间的选择连接结构，并且

在换挡元件之中的第六离合器形成在第一行星齿轮装置的第三旋转元件和第二行星齿轮装置的第一旋转元件之间的选择连接结构。

5.一种用于车辆的多级变速器，包括：

第一行星齿轮装置、第二行星齿轮装置、第三行星齿轮装置和第四行星齿轮装置，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每个具有三个旋转元件；

六个换挡元件，所述换挡元件选择性地提供摩擦力；以及

八个轴，所述轴连接至所述行星齿轮装置的旋转元件，

其中，第一轴是输入轴，其与第二行星齿轮装置的第二旋转元件串联连接，

第二轴与第二行星齿轮装置的第一旋转元件串联连接，

第三轴与第一行星齿轮装置的第一旋转元件串联连接，

第四轴与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串联连接，

第五轴与第一行星齿轮装置的第三旋转元件串联连接，

第六轴与第三行星齿轮装置的第三旋转元件串联连接，

第七轴与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串联连接，

第八轴是输出轴，其与第四行星齿轮装置的第二旋转元件串联连接，并且

其中，在所述六个换挡元件之中的第一离合器安装在所述第一轴和所述第五轴之间，在所述六个换挡元件之中的第二离合器安装在所述第二轴和变速器壳体之间，在所述六个换挡元件之中的第三离合器安装在所述第七轴和所述变速器壳体之间，在所述六个换挡元件之中的第四离合器安装在所述第二轴和所述第三轴之间，在所述六个换挡元件之中的第五离合器安装在所述第三轴和所述第六轴之间，并且在所述六个换挡元件之中的第六离合器安装在所述第二轴和所述第五轴之间，

其中，第一行星齿轮装置的第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件分别为第一太阳轮、第一行星架以及第一内齿圈，

第二行星齿轮装置的第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件分别为第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈，

第三行星齿轮装置的第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件分别为第三太阳轮、第三行星架以及第三内齿圈，并且

第四行星齿轮装置的第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件分别为第四太阳轮、第四行星架以及第四内齿圈，

其中，所述第一离合器选择性地连接第一行星齿轮装置的第三旋转元件和第二行星齿轮装置的第二旋转元件，

所述第四离合器选择性地连接第一行星齿轮装置的第一旋转元件与第二行星齿轮装置的第一旋转元件，

所述第五离合器安装为选择性地连接第一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，并且

所述第六离合器选择性地连接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一旋转元件。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的多级变速器，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顺序地设置在所述输入轴和所述输出轴的轴向。