CN106195163B - 用于车辆的多挡位变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于车辆的多挡位变速器，其可包括：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，其设置在输入轴与输出轴之间以传输扭矩，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，其连接至第一至第四行星齿轮装置的旋转元件。该多挡位变速器通过利用相对较少的部件数量和简单的结构来实现至少十个前进挡位和一个或多个倒挡挡位，这样发动机能够在最佳运行点处驱动从而最大化车辆的燃料效率，并且能使发动机更安静地运行来改善车辆的安静性。

Description

用于车辆的多挡位变速器

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的多挡位变速器，更具体的，本发明涉及一种通过使用尽可能少和小的部件以及简单的结构而实现尽量多的换挡挡位，从而能够提高车辆的燃料效率的技术。

背景技术

近年来，不断上涨的油价成为使全世界范围内的汽车制造商进入提高燃油效率的无休止的竞争的因素。就发动机而言，人们已经积极地进行一些努力以提高其燃料效率并降低发动机的重量(诸如缩小尺寸或类似的技术)。

此外，在诸多应用在安装于车辆中变速器的提高燃料效率的方法之中，有一种方法是：通过多挡位变速器以使发动机能够在更高效的运行点处驱动，由此最终提高燃料效率。

另外，上面所描述的多挡位变速器可使发动机能够以相对较低的每分钟转数(RPM)范围运行，以进一步改善车辆的安静性。

然而，由于换挡级数量的增加，配置于变速器的内部部件数量也会增加，导致安装性能和传输效率可能恶化，并且其成本和重量也会增加。因此，为了通过使用多挡位变速器来最大化燃料效率的提高效果，重要的是能够设计出可以采用较少的部件数量和相对简单的结构来获得最大效率的变速器结构。

公开于本发明的背景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这样一种用于车辆的多挡位变速器，其能够利用相对较少的部件数量和简单的结构来实现至少十个前进挡位和一个或多个倒挡挡位，这样发动机能够在最佳运行点处驱动从而最大化车辆的燃料效率，并且能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，该种用于车辆的多挡位变速器，其可包括：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，其设置在输入轴与输出轴之间以传输扭矩，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，其连接至第一至第四行星齿轮装置的旋转元件；该第一行星齿轮装置的第一旋转元件可持续性连接至第二行星齿轮装置的第三旋转元件并且该第一旋转元件通过任意一个换挡元件可固定地安装，该第一行星齿轮装置的第二旋转元件可持续性连接至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三旋转元件通过另一个换挡元件可固定地安装；该第二行星齿轮装置的第一旋转元件可选择性连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件，该第二行星齿轮装置的第二旋转元件可持续性连接至输入轴并且可选择性连接至第四行星齿轮装置的第一旋转元件，该第二行星齿轮装置的第三旋转元件可持续性连接至第三行星齿轮装置的第一旋转元件；每个该第三行星齿轮装置的第一旋转元件和第二旋转元件可选择性连接至第四行星齿轮装置的第一旋转元件，该第三行星齿轮装置的第三旋转元件可持续性连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件；以及该第四行星齿轮装置的第三旋转元件可持续性连接至输出轴。

所述第一行星齿轮装置、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在所述输入轴和输出轴的轴线方向上可顺序布置。

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中的第二离合器可固定地安装至变速器壳体；所述第一行星齿轮装置的第三旋转元件通过所述换挡元件中的第三离合器可固定地安装至变速器壳体；以及，其余的换挡元件用于在所述第一行星齿轮装置、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之间可形成选择性连接结构。

所述换挡元件中的第一离合器在第二行星齿轮装置的第二旋转元件与第四行星齿轮装置的第一旋转元件之间可形成选择性连接结构；该换挡元件中的第四离合器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一旋转元件之间可形成选择性连接结构；该换挡元件中的第五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可形成选择性连接结构；以及该换挡元件中的第六离合器在第三行星齿轮装置的第二旋转元件与第四行星齿轮装置的第一旋转元件之间可形成选择性连接结构。

根据本发明的各个方面，该种用于车辆的多挡位变速器，其可包括：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，每个行星齿轮装置具有三个旋转元件；六个换挡元件，其配置为选择性的提供摩擦力；以及八个旋转轴，其与行星齿轮装置的旋转元件连接；第一旋转轴为输入轴，其可与第二行星齿轮装置的第二旋转元件直接连接；第二旋转轴可与第一行星齿轮装置的第一旋转元件、第二行星齿轮装置的第三旋转元件和第三行星齿轮装置的第一旋转元件直接连接；第三旋转轴可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三旋转元件和第四行星齿轮装置的第二旋转元件直接连接；第四旋转轴可与第一行星齿轮装置的第三旋转元件直接连接；第五旋转轴可与第二行星齿轮装置的第一旋转元件直接连接；第六旋转轴可与第三行星齿轮装置的第二旋转元件直接连接；第七旋转轴可与第四行星齿轮装置的第一旋转元件直接连接；以及第八旋转轴为输出轴，其可与第四行星齿轮装置的第三旋转元件直接连接；该六个换挡元件中的第一离合器可安装在第一旋转轴与第七旋转轴之间，该六个换挡元件中的第二离合器可安装在第二旋转轴与变速器壳体之间，该六个换挡元件中的第三离合器可安装在第四旋转轴与变速器之间，该六个换挡元件中的第四离合器可安装在第二旋转轴与第七旋转轴之间，该六个换挡元件中的第五离合器可安装在第三旋转轴与第五旋转轴之间，该六个换挡元件中的第六离合器可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)、公共汽车、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实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的实施例中进行详细陈述，这些附图和实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为根据本发明的示例性实施例，用于车辆的示例性多挡位变速器的结构示意图；

图2为图1中的用于车辆的示例性多挡位变速器的运行模式表。

应当理解，附图不一定是按照比例绘制，而是呈现各种特征的简化表示，以对本发明的基本原理进行说明。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

下面将详细参考本发明的各个实施例，这些实施例的示例呈现在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性的实施例相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性的实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性的实施例，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例。

参考图1和图2，根据本发明的各个实施例，该种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，这些行星齿轮装置设置在输入轴IN与输出轴OUT之间以传输扭矩，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，其连接至第一至第四行星齿轮装置的旋转元件。

该第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1持续性连接至第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2并且该第一旋转元件S1通过任意一个换挡元件可固定地安装，该第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1持续性连接至第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3，该第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1通过另外的换挡元件可固定地安装。

该第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2选择性连接至第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4，该第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2持续性连接至输入轴IN并且选择性连接至第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4，该第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2持续性连接至第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3。

每一个第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3和第二旋转元件C3分别选择性连接至第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4，该第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3持续性连接至第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4，以及，该第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4持续性连接至输出轴OUT。

所述第一行星齿轮装置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在输入轴IN和输出轴OUT的轴线方向顺序排列。

该第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1通过换挡元件中的第二离合器CL2可固定地安装至变速器壳体CS，以及，该第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1通过换挡元件中的第三离合器CL3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，用于分别限制或允许第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1和第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1的旋转。

该换挡元件中的其他元件配置为在行星齿轮装置的旋转元件中形成选择性连接结构。

即，换挡元件中的第一离合器CL1在第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2与第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4之间形成选择性连接结构，换挡元件中的第四离合器CL4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之间形成选择性连接结构，换挡元件中的第五离合器CL5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之间形成选择性连接结构，以及，换挡元件中的第六离合器CL6在第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3与第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4之间形成选择性连接结构。

在各个实施例中，该第一行星齿轮装置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，该第二行星齿轮装置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，该第三行星齿轮装置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，以及，该第四行星齿轮装置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。

上述用于车辆的多挡位变速器也可以呈现出如下结构。

即，根据本发明的各个实施例，该种用于车辆的多挡位变速器配置为包括：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，每个行星齿轮装置具有三个旋转元件，六个换挡元件，其配置为选择性提供摩擦力，以及，八个旋转轴，这些旋转轴连接至行星齿轮装置的旋转元件。

因此，第一旋转轴RS1为输入轴IN，其与第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2直接连接，第二旋转轴RS2与第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1、第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2和第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3直接连接，第三旋转轴RS3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的第三旋转元件R3和第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4直接连接，第四旋转轴RS4与第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1直接连接，第五旋转轴RS5与第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2直接连接，第六旋转轴RS6与第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3直接连接，第七旋转轴RS7与第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4直接连接，以及，第八旋转轴RS8为输出轴OUT，其与第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4直接连接。

此外，该六个换挡元件中的第一离合器CL1安装在第一旋转轴RS1与第七旋转轴RS7之间，该六个换挡元件中的第二离合器CL2安装在第二旋转轴RS2与变速器壳体CS之间，该六个换挡元件中的第三离合器CL3安装在第四旋转轴RS4与变速器CS之间，该六个换挡元件中的第四离合器CL4安装在第二旋转轴RS2与第七旋转轴RS7之间，该六个换挡元件中的第五离合器CL5安装在第三旋转轴RS3与第五旋转轴RS5之间，该六个换挡元件中的第六离合器CL6安装在第六旋转轴RS6与第七旋转轴RS7之间。

根据图2所示的运行模式表，根据本发明的各个实施例，由于上述的包括有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可实现至少十个前进挡位和一个倒挡挡位，其可以通过相对较少数量的部件和简单的结构来实现至少十个挡位的多级换挡级，有助于改善车辆的燃料效率和车辆的安静性，以此增加车辆的销量。

如上所述，根据本发明的各个实施例，通过使用较少数量的部件和简单的结构可实现至少十个前进挡位和一个或多个倒挡挡位，通过将发动机驱动在最佳驱动点从而能够最大化的改善车辆的燃料效率并且使发动机更安静地运行以改善车辆的安静性。

前面对本发明具体示例性实施例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，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择这些示例性实施例并对其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例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及其等价形式所限定。

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，其设置在输入轴与输出轴之间以传输扭矩，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，其连接至第一至第四行星齿轮装置的旋转元件；

该第一行星齿轮装置的第一旋转元件持续性连接至第二行星齿轮装置的第三旋转元件并且该第一旋转元件通过任意一个换挡元件能够固定地安装，该第一行星齿轮装置的第二旋转元件持续性连接至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三旋转元件通过另一个换挡元件能够固定地安装；

该第二行星齿轮装置的第一旋转元件选择性连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件，该第二行星齿轮装置的第二旋转元件持续性连接至输入轴并且选择性连接至第四行星齿轮装置的第一旋转元件，该第二行星齿轮装置的第三旋转元件持续性连接至第三行星齿轮装置的第一旋转元件；

每个该第三行星齿轮装置的第一旋转元件和第二旋转元件选择性连接至第四行星齿轮装置的第一旋转元件，该第三行星齿轮装置的第三旋转元件持续性连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件；

该第四行星齿轮装置的第三旋转元件持续性连接至输出轴。

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、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在所述输入轴和输出轴的轴线方向上顺序布置。

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换挡元件中的第二离合器能够固定地安装至变速器壳体；

所述第一行星齿轮装置的第三旋转元件通过所述换挡元件中的第三离合器能够固定地安装至变速器壳体；

其余的换挡元件用于在所述第一行星齿轮装置、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之间形成选择性连接结构。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的多挡位变速器，其中：所述换挡元件中的第一离合器在第二行星齿轮装置的第二旋转元件与第四行星齿轮装置的第一旋转元件之间形成选择性连接结构；

该换挡元件中的第四离合器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一旋转元件之间形成选择性连接结构；

该换挡元件中的第五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连接结构；

该换挡元件中的第六离合器在第三行星齿轮装置的第二旋转元件与第四行星齿轮装置的第一旋转元件之间形成选择性连接结构。

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、第三行星齿轮装置以及第四行星齿轮装置，每个行星齿轮装置具有三个旋转元件；

六个换挡元件，其配置为选择性的提供摩擦力；以及

八个旋转轴，其与行星齿轮装置的旋转元件连接；

第一旋转轴为输入轴，其与第二行星齿轮装置的第二旋转元件直接连接；

第二旋转轴与第一行星齿轮装置的第一旋转元件、第二行星齿轮装置的第三旋转元件和第三行星齿轮装置的第一旋转元件直接连接；

第三旋转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三旋转元件和第四行星齿轮装置的第二旋转元件直接连接；

第四旋转轴与第一行星齿轮装置的第三旋转元件直接连接；

第五旋转轴与第二行星齿轮装置的第一旋转元件直接连接；

第六旋转轴与第三行星齿轮装置的第二旋转元件直接连接；

第七旋转轴与第四行星齿轮装置的第一旋转元件直接连接；

第八旋转轴为输出轴，其与第四行星齿轮装置的第三旋转元件直接连接；

该六个换挡元件中的第一离合器安装在第一旋转轴与第七旋转轴之间，该六个换挡元件中的第二离合器安装在第二旋转轴与变速器壳体之间，该六个换挡元件中的第三离合器安装在第四旋转轴与变速器壳体之间，该六个换挡元件中的第四离合器安装在第二旋转轴与第七旋转轴之间，该六个换挡元件中的第五离合器安装在第三旋转轴与第五旋转轴之间，该六个换挡元件中的第六离合器安装在第六旋转轴与第七旋转轴之间。

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、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在所述输入轴和输出轴的轴线方向上顺序布置。