CN106246819B - 用于车辆的多挡位变速器 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于车辆的多挡位变速器，其可以包括：输入轴；输出轴；第一至第四行星齿轮装置，其设置于所述输入轴和所述输出轴之间，以传输旋转力，所述第一至第四行星齿轮装置中的每个具有三个旋转元件；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持续地连接至所述输入轴，并且可变地连接至第一行星齿轮装置的第二旋转元件，第二旋转元件通过所述至少六个换挡元件中的一个换挡元件而安装为可固定的，而第一行星齿轮装置的第三旋转元件持续地连接至第二行星齿轮装置的第二旋转元件，并且可变地连接至第三行星齿轮装置的第三旋转元件。

Description

用于车辆的多挡位变速器
技术领域
本发明总体涉及一种用于车辆的多挡位变速器，更具体地，涉及一种这样的多挡位变速器技术：其能够使用尽可能少的部件和简单的配置而实现尽可能多的挡位，从而提高车辆的燃料效率。
背景技术
近年来，油价的提高使得全球的车辆制造商为提高燃料效率进行了无限制的竞争。另外，已经基于各种技术(例如减小尺寸)而致力于减小重量并且提高发动机的燃料效率。
同时，在可以用于安装在车辆中的变速器以提高燃料效率的方法中，存在这样的方法：其使发动机利用变速器的多挡位化以在更有效率的运行点运行，从而最终提高燃料效率。
另外，这样的变速器多挡位化使得发动机可以在相对低的每分钟转速(RPM)范围内运行，从而进一步提高车辆的静音性。
但是，随着变速器挡位的数量的增加，组成变速器的内部部件的数量也会增加。这会导致不想要的影响，例如可安装性和传输效率的降低，以及变速器的成本和重量的增加。因此，为了使利用变速器的多挡位化而提高燃料效率的效果最大化，重要的是设计这样的变速器结构：其可以利用少量的部件和相对简单的配置而实现最大化的效率。
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
本发明的各个方面旨在提供用于车辆的多挡位变速器，其能够利用相对少量的部件和简单的配置而实现至少十个前进挡位和一个倒车挡位，使得发动机能够在最优运行点运行，从而使车辆的燃料效率的提高最大化，并且发动机能够更加安静地运行，从而提高车辆的静音性。
根据本发明的用于车辆的多挡位变速器可以包括：输入轴；输出轴；第一行星齿轮装置、第二行星齿轮装置、第三行星齿轮装置以及第四行星齿轮装置，各设置于所述输入轴和所述输出轴之间，以传输旋转力，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中的每个具有三个旋转元件；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。第一行星齿轮装置的第一旋转元件可以永久性地连接至所述输入轴，并且可变地连接至第一行星齿轮装置的第二旋转元件，第一行星齿轮装置的第二旋转元件可以通过所述至少六个换挡元件中的一个换挡元件而安装为可固定的，而第一行星齿轮装置的第三旋转元件可以永久性地连接至第二行星齿轮装置的第二旋转元件，并且可变地连接至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一旋转元件可以永久性地固定，而第二行星齿轮装置的第三旋转元件可以可变地连接至第四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可以永久性地连接至第四行星齿轮装置的第一旋转元件，第三行星齿轮装置的第二旋转元件可以永久性地连接至所述输入轴，而第三行星齿轮装置的第三旋转元件可以可变地连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件以及可变地连接至第四行星齿轮装置的第三旋转元件。第四行星齿轮装置的第二旋转元件可以永久性地连接至所述输出轴。
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可以沿着输入轴和输出轴的轴向而顺序布置。
第一行星齿轮装置的第二旋转元件可以通过至少六个换挡元件中的第三离合器而安装为可固定至变速器壳体，而至少六个换挡元件中的其他换挡元件可以配置为构成行星齿轮装置的旋转元件之间的可变连接结构。
至少六个换挡元件中的第一离合器可以形成第一行星齿轮装置的第一旋转元件和第一行星齿轮装置的第二旋转元件之间的可变连接结构；至少六个换挡元件中的第二离合器可以形成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之间的可变连接结构；至少六个换挡元件中的第四离合器可以形成第一行星齿轮装置的第三旋转元件和第三行星齿轮装置的第三旋转元件之间的可变连接结构；至少六个换挡元件中的第五离合器可以形成第二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之间的可变连接结构；至少六个换挡元件中的第六离合器可以形成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之间的可变连接结构。
另外，根据本发明的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、第三行星齿轮装置以及第四行星齿轮装置，各分别具有三个旋转元件；六个换挡元件，其配置为可变地提供摩擦力；以及第一至第八旋转轴，其连接至第一行星齿轮装置、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的旋转元件，其中，第一旋转轴为直接连接至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二旋转元件的输入轴，第二旋转轴直接连接至第一行星齿轮装置的第二旋转元件，第三旋转轴直接连接至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，第四旋转轴直接连接至第二行星齿轮装置的第三旋转元件，第五旋转轴直接连接至第三行星齿轮装置的第三旋转元件，第六旋转轴直接连接至第四行星齿轮装置的第三旋转元件，第七旋转轴直接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一旋转元件，而第八旋转轴为直接连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件的输出轴，并且其中，所述六个换挡元件包括第一至第六离合器，第一离合器设置于所述第一旋转轴和所述第二旋转轴之间，第二离合器设置于所述第五旋转轴和所述第八旋转轴之间，第三离合器设置于所述第二旋转轴和变速器壳体之间，第四离合器设置于所述第三旋转轴和所述第五旋转轴之间，第五离合器设置于所述第四旋转轴和所述第六旋转轴之间，而第六离合器设置于所述第五旋转轴和所述第六旋转轴之间。
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可以沿着输入轴和输出轴的轴向而顺序布置。
至少六个换挡元件中的第一离合器可以形成第一行星齿轮装置的第一旋转元件和第一行星齿轮装置的第二旋转元件之间的可变连接结构；至少六个换挡元件中的第二离合器可以形成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之间的可变连接结构；至少六个换挡元件中的第四离合器可以形成第一行星齿轮装置的第三旋转元件和第三行星齿轮装置的第三旋转元件之间的可变连接结构；至少六个换挡元件中的第五离合器可以形成第二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之间的可变连接结构；而至少六个换挡元件中的第六离合器可以形成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之间的可变连接结构。
根据如上所述的本发明，用于车辆的多挡位变速器能够利用相对少量的部件和简单的配置而实现至少十个前进挡位和一个倒车挡位，使得发动机能够在最优运行点运行，从而使车辆的燃料效率的提高最大化，并且发动机能够更加安静地运行，从而提高车辆的静音性。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的特定原理的下述具体实施方式部分，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地进行阐明。
附图说明
图1为显示了根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的多挡位变速器的配置的示意图。
图2显示了图1所示的变速器的操作模式图表。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，其显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。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、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被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，应当理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选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
参考图1，根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的多挡位变速器可以包括：输入轴IN、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、第四行星齿轮装置PG4以及至少六个换挡元件；第一至第四行星齿轮装置PG1、PG2、PG3和PG4设置于输入轴IN和输出轴OUT之间以传输旋转力，第一至第四行星齿轮装置PG1至PG4中的每一个具有三个旋转元件，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可以永久性地连接至输入轴IN，并且可变地连接至第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1。第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1可以通过至少六个换挡元件中的一个换挡元件而安装为可固定的。第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1可以永久性地连接至第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2，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。
第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2可以永久性地固定至变速器壳体CS，而第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2可以可变地连接至第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4。
第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3可以永久性地连接至第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4，第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3可以永久性地连接至输入轴IN，第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3可以可变地连接至第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4以及可变地连接至第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4，而第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4可以永久性地连接至输出轴OUT。
在本示例性实施方案中，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的轴向而顺序地布置。
第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1可以通过至少六个换挡元件中的第三离合器CL3而安装为可固定至变速器壳体CS。
因此，第三离合器CL3用作制动器，使得第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1可以通过离合器CL3的操作而转换为可旋转状态或不进行旋转的限制状态。
至少六个换挡元件中的其他换挡元件可以配置为构成行星齿轮装置的旋转元件之间的可变连接结构。
即，至少六个换挡元件中的第一离合器CL1可以形成第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1和第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1之间的可变连接结构。至少六个换挡元件中的第二离合器CL2可以形成第三行星齿轮装置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之间的可变连接结构。至少六个换挡元件中的第四离合器CL4可以形成第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1和第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3之间的可变连接结构。至少六个换挡元件中的第五离合器CL5可以形成第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2和第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4之间的可变连接结构。至少六个换挡元件中的第六离合器CL6可以形成第三行星齿轮装置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之间的可变连接结构。
在本示例性实施方案中，第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1、第二旋转元件C1和第三旋转元件R1分别为第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈。第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2、第二旋转元件C2和第三旋转元件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和第三旋转元件R3分别为第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈。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、第四行星架和第四内齿圈。
如上所述进行配置的用于车辆的多挡位变速器也可以如下呈现。
具体地，根据本发明的示例性实施方案的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PG1至PG4，各具有三个旋转元件；六个换挡元件，其配置为可变地提供摩擦力；以及八个旋转轴，其连接至第一至第四行星齿轮装置PG1至PG4的旋转元件。
由此，在八个旋转轴中，第一旋转轴RS1可以为直接连接至第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1和第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3的输入轴IN。第二旋转轴RS2可以直接连接至第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1。第三旋转轴RS3可以直接连接至第一行星齿轮装置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。第四旋转轴RS4可以直接连接至第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2。第五旋转轴RS5可以直接连接至第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3。第六旋转轴RS6可以直接连接至第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4。第七旋转元件RS7可以直接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的第一旋转元件S4。第八旋转轴RS8可以为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。
如上所述，根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的多挡位变速器包括四个简单行星齿轮装置和六个换挡元件，所述用于车辆的多挡位变速器根据图2所示的操作模式而实现了十个前进挡位和一个倒车挡位。由于能够基于相对少的部件和相对简单的配置而实现十个挡位的多挡位，所以用于车辆的多挡位变速器能够有助于提高燃料效率和提升车辆的静音性，从而最终提高车辆的适销性。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的特征的位置来描述示例性实施方案的特征。
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，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 (7)

1.一种用于车辆的多挡位变速器，包括：
输入轴；
输出轴；
第一行星齿轮装置、第二行星齿轮装置、第三行星齿轮装置以及第四行星齿轮装置，各设置于所述输入轴和所述输出轴之间，以传输旋转力，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中的每个具有三个旋转元件；
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持续地连接至所述输入轴，并且能够改变地连接至第一行星齿轮装置的第二旋转元件，第一行星齿轮装置的第二旋转元件通过所述六个换挡元件中的一个换挡元件而安装为能够固定的，而第一行星齿轮装置的第三旋转元件持续地连接至第二行星齿轮装置的第二旋转元件，并且能够改变地连接至第三行星齿轮装置的第三旋转元件；
其中，第二行星齿轮装置的第一旋转元件持续地固定，第二行星齿轮装置的第三旋转元件能够改变地连接至第四行星齿轮装置的第三旋转元件；
其中，第三行星齿轮装置的第一旋转元件持续地连接至第四行星齿轮装置的第一旋转元件，第三行星齿轮装置的第二旋转元件持续地连接至所述输入轴，而第三行星齿轮装置的第三旋转元件能够改变地连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件以及能够改变地连接至第四行星齿轮装置的第三旋转元件；
其中，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；
其中，第一行星齿轮装置的第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件分别为第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈；第二行星齿轮装置的第一旋转元件、第二旋转元件和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、第二旋转元件和第三旋转元件分别为第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈；第四行星齿轮装置的第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件分别为第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈。
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和所述第四行星齿轮装置沿着输入轴和输出轴的轴向而顺序布置。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的多挡位变速器，其中
第一行星齿轮装置的第二旋转元件通过六个换挡元件中的第三离合器而安装为能够固定至变速器壳体；
六个换挡元件中的其他换挡元件配置为构成行星齿轮装置的旋转元件之间的能够改变的连接结构。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的多挡位变速器，其中
六个换挡元件中的第一离合器形成第一行星齿轮装置的第一旋转元件和第一行星齿轮装置的第二旋转元件之间的能够改变的连接结构；
六个换挡元件中的第二离合器形成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之间的能够改变的连接结构；
六个换挡元件中的第四离合器形成第一行星齿轮装置的第三旋转元件和第三行星齿轮装置的第三旋转元件之间的能够改变的连接结构；
六个换挡元件中的第五离合器形成第二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之间的能够改变的连接结构；
六个换挡元件中的第六离合器形成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之间的能够改变的连接结构。
5.一种用于车辆的多挡位变速器，包括：
第一行星齿轮装置、第二行星齿轮装置、第三行星齿轮装置以及第四行星齿轮装置，各分别具有三个旋转元件；
六个换挡元件，其配置为能够改变地提供摩擦力；
第一至第八旋转轴，其连接至第一行星齿轮装置、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的旋转元件；
其中，第一旋转轴为直接连接至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二旋转元件的输入轴，第二旋转轴直接连接至第一行星齿轮装置的第二旋转元件，第三旋转轴直接连接至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，第四旋转轴直接连接至第二行星齿轮装置的第三旋转元件，第五旋转轴直接连接至第三行星齿轮装置的第三旋转元件，第六旋转轴直接连接至第四行星齿轮装置的第三旋转元件，第七旋转轴直接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一旋转元件，而第八旋转轴为直接连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件的输出轴；
其中，六个换挡元件包括第一至第六离合器，第一离合器设置于所述第一旋转轴和所述第二旋转轴之间，第二离合器设置于所述第五旋转轴和所述第八旋转轴之间，第三离合器设置于所述第二旋转轴和变速器壳体之间，第四离合器设置于所述第三旋转轴和所述第五旋转轴之间，第五离合器设置于所述第四旋转轴和所述第六旋转轴之间，而第六离合器设置于所述第五旋转轴和所述第六旋转轴之间；
其中，第一行星齿轮装置的第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件分别为第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈；第二行星齿轮装置的第一旋转元件、第二旋转元件和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、第二旋转元件和第三旋转元件分别为第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈；第四行星齿轮装置的第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件分别为第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈。
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和所述第四行星齿轮装置沿着输入轴和输出轴的轴向而顺序布置。
7.根据权利要求5所述的用于车辆的多挡位变速器，其中，第二行星齿轮装置的第一旋转元件持续地固定至变速器壳体。
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