CN108350997B - 用于车辆的变速装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的变速装置(100)，该变速装置包括第一行星齿轮组(102)、第二行星齿轮组(104)、第三行星齿轮组(106)和第四行星齿轮组(108)，所述行星齿轮组分别包括太阳齿轮、行星架和齿圈，其中，所述变速装置(100)进一步包括变速器壳体(160)、输入轴(136)和输出轴(112)，其中，第一行星齿轮组(102)的齿圈(102R)和输入轴(136)被操作性地相互连接；第一行星齿轮组(102)的太阳齿轮(102S)和第二行星齿轮组(104)的太阳齿轮(104S)被操作性地相互连接；第二行星齿轮组(104)的行星架(104P)和第三行星齿轮组(106)的齿圈(106R)被操作性地相互连接；第三行星齿轮组(106)的行星架(106P)被操作性地连接到变速器壳体(160)；第三行星齿轮组(106)的太阳齿轮(106S)和第四行星齿轮组(108)的太阳齿轮(108S)被操作性地相互连接；并且第四行星齿轮组(108)的行星架(108P)和输出轴(112)被操作性地相互连接。

Description

用于车辆的变速装置
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的变速装置。本发明还涉及一种包括这种变速装置的车辆。本发明适用于车辆，特别是工作机器，诸如轮式装载机、铰接式拖车、翻斗车等。虽然本发明将主要结合铰接式拖车来描述，但是它也可适用于其它类型的车辆，诸如卡车。
背景技术
工作机器经常在施工现场等用于重载运输。所述工作机器可用于与道路或隧道建筑、沙坑、矿山、林业和类似环境有关的运输。因此，所述工作机器经常在崎岖地形和没有正常道路的湿滑地面上在大而重的负载下操作。
为了满足经常操作所述工作机器的领域的所需要求，车辆变速箱需要高性能。所述变速箱被布置用于根据特定驾驶场景来调节车辆的速度和牵引作用。所述变速箱包括变速装置，并且根据变速箱的具体类型，所述变速装置可以包括例如具有彼此啮合连接的圆柱齿轮的普通齿轮组，或包括相应的太阳齿轮、齿圈和行星架的行星齿轮组，或者普通齿轮组和一个或多个行星齿轮组的组合。
SE 527 108描述了一种特别适于工作机器的车辆变速装置。SE 527 108中的变速装置包括输入轴和输出轴。在输入轴和输出轴之间布置有五个行星齿轮组，以提供期望的齿轮比。而且，该变速装置包括三个离合器和五个制动器，以实现期望的换档。因此，为SE527 108中的变速装置提供了九个前进档和四个倒档。
虽然SE 527 108中的变速装置提供了足够数目的档位，但该变速装置在成本和功能方面仍然需要进一步的改进。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种变速装置，与现有技术相比，该变速装置能够使用较少的构件并且具有改进的换档性能。该目的至少部分通过根据本发明下文所述第一方面的变速装置来实现。
根据本发明的第一方面，提供一种用于车辆的变速装置，该变速装置包括第一、第二、第三和第四行星齿轮组，所述行星齿轮组分别包括太阳齿轮、行星架和齿圈，其中，该变速装置进一步包括变速器壳体、输入轴和输出轴，其中，第一行星齿轮组的齿圈和输入轴被操作性地相互连接；第一行星齿轮组的太阳齿轮和第二行星齿轮组的太阳齿轮被操作性地相互连接；第二行星齿轮组的行星架和第三行星齿轮组的齿圈被操作性地相互连接；第三行星齿轮组的行星架被操作性地连接到变速器壳体；第三行星齿轮组的太阳齿轮和第四行星齿轮组的太阳齿轮被操作性地相互连接；并且第四行星齿轮组的行星架和输出轴被操作性地相互连接。
术语“被操作性地连接到”在下文和整个说明书中应该被解释为：使其构件被牢固地相互连接，即，被操作性地相互连接的构件的旋转速度是相等的。因此，被操作性地相互连接的构件之间不布置任何接合机构和脱离机构等，因此它们能够在操作期间不相互脱离。相应地，第四行星齿轮组的行星架总是被连接到变速装置的输出轴。
本发明的优点在于，与现有技术相比，仅使用四个行星齿轮组以获得足够数目的前进档和倒档。由于构件的数目减少了变速装置的总成本，同时更容易将变速装置装配到车辆，因此就变速装置的成本和封装这两个方面而言，这都是有利的。发动机舱是经常希望减小容纳在其中的构件的尺寸的环境，因此与现有技术相比，本发明通过少了一个行星齿轮组而减小变速装置的尺寸。
此外，利用本发明，能够获得九个前进档和三个倒档，其中不同档位的比率和步幅(ratio and step)被认为能够适当地操作例如工作机器，以提供必要的足够速度和必要的足够扭矩。下面将结合本发明的详细说明来进一步描述用于不同的可获得的档位的比率和步幅。
更进一步的优点在于，除了上述的九个前进档和三个倒档之外，还能够获得进一步的附加档位和可替代档位。这些附加档位和可替代档位也将在下面结合本发明的详细说明进一步描述。
根据示例性实施例，该变速装置可以包括用于将第二行星齿轮组的齿圈选择性地连接到第一行星齿轮组的齿圈和输入轴的第一连接机构。第一连接机构可以例如是离合器装置，诸如是湿式或干式的摩擦盘式离合器。也可以考虑其它可替代方案，诸如爪式离合器。
术语“能够选择性地连接到”应该理解成意味着：其构件能够相互连接，使得当被相互连接时，这些构件具有相同的旋转速度。因此，这些构件可以直接相互连接或者经由另一个构件相互连接。
根据示例性实施例，该变速装置可以包括用于将第一行星齿轮组的行星架选择性地连接到输出轴和第四行星齿轮组的行星架的第二连接机构。第二连接机构可以例如是离合器装置，诸如是湿式或干式的摩擦盘式离合器。当然也可以考虑其它替代方案。
根据示例性实施例，该变速装置可以包括用于将第四行星齿轮组的齿圈选择性地连接到第一行星齿轮组的太阳齿轮和第二行星齿轮组的太阳齿轮的第三连接机构。第三连接机构可以例如是离合器装置，诸如是湿式或干式的摩擦盘式离合器。当然也可以考虑其它替代方案。
根据示例性实施例，该变速装置可以包括用于将第一行星齿轮组的行星架选择性地连接到第四行星齿轮组的齿圈的第四连接机构。第四连接机构可以例如是离合器装置，诸如是湿式或干式的摩擦盘式离合器。当然也可以考虑其它替代方案。
根据示例性实施例，该变速装置可以包括用于将第四行星齿轮组的齿圈选择性地锁定到变速器壳体的第一锁定机构。第一锁定机构可以例如是制动装置，诸如是湿式或干式的摩擦盘式制动器。也可以考虑其它替代方案，例如爪式离合器。
根据示例性实施例，第四行星齿轮组的齿圈可以能够经由第三行星齿轮组的行星架被选择性地连接到变速器壳体。
相应地，因为第三行星齿轮组的行星架被操作性地连接到变速器壳体，所以第四行星齿轮组的齿圈能够经由第三行星齿轮组的行星架被锁定到变速器壳体，从而防止第四行星齿轮组的齿圈旋转。
根据示例性实施例，该变速装置可以包括用于将第三行星齿轮组的太阳齿轮和第四行星齿轮组的太阳齿轮选择性地锁定到变速器壳体的第二锁定机构。第二锁定机构可以例如是制动装置，诸如是湿式或干式的摩擦盘式制动器。当然也可以考虑其它替代方案。
根据示例实施例，第三行星齿轮组的太阳齿轮和第四行星齿轮组的太阳齿轮可以能够经由第三行星齿轮组的行星架被选择性地连接到变速器壳体。
相应地，因为第三行星齿轮组的行星架被操作性地连接到变速器壳体，所以第三行星齿轮组的太阳齿轮和第四行星齿轮组的太阳齿轮能够被锁定到第三行星齿轮组的行星架，以防止第三行星齿轮组的太阳齿轮和第四行星齿轮组的太阳齿轮的旋转。
根据示例性实施例，该变速装置可以包括用于将第二行星齿轮组的齿圈选择性地锁定到变速器壳体的第三锁定机构。第三锁定机构可以例如是制动装置，诸如是湿式或干式的摩擦盘式制动器。当然也可以考虑其它替代方案。
由此，第二行星齿轮组的齿圈能够被锁定到变速器壳体，从而防止齿圈旋转。
根据示例实施例，第一、第二、第三和第四行星齿轮组中的每一个的固定齿轮比可以是负的。优点在于，使用了单个行星轮，从而降低了成本和齿轮啮合损失。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于控制变速装置的方法，该变速装置包括第一、第二、第三和第四行星齿轮组，所述行星齿轮组分别包括太阳齿轮、行星架和齿圈，其中，该变速装置进一步包括变速器壳体、输入轴和输出轴；第一行星齿轮组的齿圈被操作性地连接到输入轴；第一行星齿轮组的太阳齿轮被操作性地连接到第二行星齿轮组的太阳齿轮；第二行星齿轮组的行星架被操作性地连接到第三行星齿轮组的齿圈；第三行星齿轮组的行星架被操作性地连接到变速器壳体；第三行星齿轮组的太阳齿轮被操作性地连接到第四行星齿轮组的太阳齿轮；第四行星齿轮组的行星架被操作性地连接到输出轴，其中该变速装置进一步包括：用于将第二行星齿轮组的齿圈选择性地连接到第一行星齿轮组的齿圈和输入轴的第一连接机构；用于将第一行星齿轮组的行星架选择性地连接到输出轴和第四行星齿轮组的行星架的第二连接机构；用于将第四行星齿轮组的齿圈选择性地连接到第一行星齿轮组的太阳齿轮和第二行星齿轮组的太阳齿轮的第三连接机构；用于将第一行星齿轮组的行星架选择性地连接到第四行星齿轮组的齿圈的第四连接机构；用于将第四行星齿轮组的齿圈选择性地锁定到变速器壳体的第一锁定机构；用于将第三行星齿轮组的太阳齿轮和第四行星齿轮组的太阳齿轮选择性地锁定到变速器壳体的第二锁定机构；和用于将第二行星齿轮组的齿圈选择性地锁定到变速器壳体的第三锁定机构，其中，对于该变速装置的至少一个档位，该方法包括步骤：将锁定机构和连接机构中的三个定位在接合状态；并且将锁定机构和连接机构中的四个定位在脱离状态。
由此，对于该变速装置的不同的档位，大部分元件脱离接合，因此这可以增加摩擦构件等的耐久性。
根据示例性实施例，该方法可以包括步骤：当接合第一前进档时，将第一和第三锁定机构与第二连接机构定位在接合状态。根据示例性实施例，该方法可以包括步骤：当接合第二前进档时，将第一和第三锁定机构与第四连接机构定位在接合状态。根据示例性实施例，该方法可以包括步骤：当接合第三前进档时，将第三锁定机构与第二和第四连接机构定位在接合状态。根据示例性实施例，该方法可以包括步骤：当接合第四前进档时，将第二和第三锁定机构与第四连接机构定位在接合状态。根据示例性实施例，该方法可以包括步骤：当接合第五前进档时，将第三锁定机构与第三和第四连接机构定位在接合状态。根据示例性实施例，该方法可以包括步骤：当接合第六前进档时，将第二锁定机构与第三和第四连接机构定位在接合状态。根据示例性实施例，该方法可以包括步骤：当接合第七前进档时，将第二、第三和第四连接机构定位在接合状态。根据示例性实施例，该方法可以包括步骤：当接合第八前进档时，将第二锁定机构与第二和第三连接机构定位在接合状态。根据示例性实施例，该方法可以包括步骤：当使用第九前进档时，将第三锁定机构与第二和第三连接机构定位在接合状态。
因此，为该变速装置提供了明确地限定的前进档。
根据示例性实施例，该方法可以包括步骤：当接合第一倒档时，将第一锁定机构与第一和第二连接机构定位在接合状态；根据示例性实施例，该方法可以包括步骤：当接合第二倒档时，将第一锁定机构与第一和第四连接机构定位在接合状态。根据示例性实施例，该方法可以包括步骤：当接合第三倒档时，将第一锁定机构与第一和第三连接机构定位在接合状态。
因此，为该变速装置提供了明确地限定的倒档。用于前进档和倒档的所有的一步换档以及所有的两步换档都是通过仅将连接机构和锁定机构中的一个从接合状态转换到脱离状态以及仅将连接机构和锁定机构中的一个从脱离状态转换到接合状态来执行的。
根据示例性实施例，该方法可以包括步骤：当接合第一附加前进档时，将第二和第三锁定机构与第二连接机构定位在接合状态，第一附加前进档具有在第五前进档的齿轮比和第六前进档的齿轮比之间的齿轮比。
由此，在第五前进档和第六前进档之间设置了进一步的档位，该进一步的档位在第五档位和第六档位之间提供另外的步幅。能够从第四前进档向第一附加前进档执行换档。与从第四前进档向第六前进档的换档相比，这将提供更小的步幅。此外，当从第四前进档向第一附加前进档执行换档时，连接机构和锁定机构中的仅仅一个被从接合状态改变为脱离状态，并且连接机构和锁定机构中的仅仅一个被从脱离状态改变为接合状态。更进一步地，第一附加前进档具有高的齿轮啮合效率。
根据示例性实施例，该方法可以包括步骤：当接合第二附加前进档时，将第一、第二和第三连接机构定位在接合状态，第二附加前进档具有的齿轮比低于第九前进档的齿轮比。
由此提供了附加档位，与第九前进档相比，该档位能够更进一步提高车辆速度。因此优点在于，在需要的情况下，车辆可以能够以更快的速度行驶。
根据示例性实施例，该方法可以包括步骤：当接合第一附加倒档时，将第一、第二和第四连接机构定位在接合状态中，第一附加倒档具有在第二和第三倒档之间的齿轮比。
根据示例性实施例，该方法可以包括步骤：当接合第二附加倒档时，将第二锁定机构与第一和第四连接机构定位在接合状态，第二附加倒档具有在第二和第三倒档之间的齿轮比。
根据示例性实施例，该方法可以包括步骤：当接合第三附加倒档时，将第二锁定机构与第一和第二连接机构定位在接合状态，就绝对值而言，第三附加倒档具有的齿轮比低于第三倒档的齿轮比。
由此获得三个附加倒档。已经认识到，当提供三个附加倒档时，能够移除第三倒档，由此为变速装置提供五个倒档。这五个倒档具有有利的步幅，并且通过仅将连接机构和锁定机构中的一个从接合状态转换到脱离状态以及仅将连接机构和锁定机构中的一个从脱离状态转换到接合状态，来执行所有的一步换档以及所有的两步换档。
而且，第三附加倒挡使得能够进一步提高车辆倒车速度。因此，如果需要，则车辆能够以更快的速度倒车。
应该容易理解的是，前进档和倒档的以上定义的示例性实施例能够以任何合适的组合方式进行组合。
本发明第二方面进一步的效果和特征在很大程度上与以上关于本发明第一方面描述的那些类似。
根据本发明的第三方面，提供一种配置成控制变速装置的控制单元，该变速装置包括第一、第二、第三和第四行星齿轮组，所述行星齿轮组分别包括太阳齿轮、行星架和齿圈，其中，所述变速装置进一步包括变速器壳体、输入轴和输出轴，其中，第一行星齿轮组的齿圈被操作性地连接到输入轴；第一行星齿轮组的太阳齿轮被操作性地连接到第二行星齿轮组的太阳齿轮；第二行星齿轮组的行星架被操作性地连接到第三行星齿轮组的齿圈；第三行星齿轮组的行星架被操作性地连接到变速器壳体；第三行星齿轮组的太阳齿轮被操作性地连接到第四行星齿轮组的太阳齿轮；第四行星齿轮组的行星架被操作性地连接到输出轴，其中，该变速装置进一步包括：第一连接机构，其用于将第二行星齿轮组的齿圈选择性地连接到第一行星齿轮组的齿圈和输入轴；第二连接机构，其用于将第一行星齿轮组的行星架选择性地连接到输出轴和第四行星齿轮组的行星架；第三连接机构，其用于将第四行星齿轮组的齿圈选择性地连接到第一行星齿轮组的太阳齿轮和第二行星齿轮组的太阳齿轮；第四连接机构，其用于将第一行星齿轮组的行星架选择性地连接到第四行星齿轮组的齿圈；第一锁定机构，其用于将第四行星齿轮组的齿圈选择性地锁定到变速器壳体；第二锁定机构，其用于将第三行星齿轮组的太阳齿轮和第四行星齿轮组的太阳齿轮选择性地锁定到变速器壳体；和第三锁定机构，其用于将第二行星齿轮组的齿圈选择性地锁定到变速器壳体，其中，对于该变速装置的至少一个档位，该控制单元被配置成将锁定机构和连接机构中的三个定位在接合状态；并且将锁定机构和连接机构中的四个定位在脱离状态。
本发明第三方面的效果和特征在很大程度上与以上关于本发明第一和第二方面描述的那些类似。
根据本发明的第四方面，提供一种包括原动机和变速箱的车辆，其中变速箱包括根据以上关于本发明的第一方面描述的任何一个实施例的变速装置。
本发明第四方面的效果和特征在很大程度上类似于以上关于本发明第一、第二和第三方面描述的那些。
当研究所附权利要求书和以下说明时，本发明进一步的特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以将本发明的不同特征组合以创建除以下描述的那些之外的实施例。
定义
在行星齿轮组中的不同部件的旋转速度之间的关系根据以下进行定义：
Figure GDA0002790267490000101
其中，
ωS是太阳齿轮的速度；
ωP是行星架的旋转速度；
ωR是齿圈的速度；并且
R是行星齿轮组的固定齿轮比。
如本文所使用的，用于行星齿轮组的术语“固定齿轮比”R被定义为在行星架静止的情况下，太阳齿轮的旋转速度与齿圈的旋转速度之比，即：
Figure GDA0002790267490000102
对于单行星齿轮(等式2)
并且
Figure GDA0002790267490000103
对于双行星齿轮(等式3)
其中，
zR是齿圈的齿数；并且
zS是太阳齿轮的齿数。
以类似的方式，用于变速装置的术语“比率”应理解为与变速装置的输入轴的转数除以变速装置的输出轴的转数有关。进而，表述“步幅”应理解为意味着当齿轮比除以变速装置的相邻齿轮比时获得的商。
附图简要说明
通过以下对本发明的示例性实施例的说明性并且非限制性的详细描述，将更好地理解本发明的以上的以及其它的目的、特征和优点，其中：
图1是示出呈铰接式拖车形式的工作机器的横向侧视图；并且
图2概略性地示出根据本发明的示例实施例的变速装置。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以很多不同的形式来实施，而不应被解释为限于在此阐述的实施例；实际上，这些实施例是为了彻底性和完整性而提供的。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
图1是呈铰接式拖车形式的工作机器201的侧视图，工作机器201具有牵引车单元202和挂车单元204，牵引车单元202包括用于驾驶员的驾驶室203，挂车单元204具有平台，在该平台上布置有用于接收负载、本文中呈容器形的可倾卸车身205。可倾卸车身205优选地被枢转连接到后部，并且能够利用一对倾斜缸206、例如液压缸来倾斜。牵引车单元202具有车架207和从车架207悬挂的一对轮子208。挂车单元204具有车架209和从车架209悬挂的两对轮子210、211。
工作机器是车架转向型，即，设置有将工作机器201的牵引车单元202和挂车单元204相连接的接头装置212。牵引车单元202和挂车单元204彼此枢转连接，以绕着基本竖直的枢转轴线213枢转。
该工作机器优选地包括具有两个液压缸214的液压系统，转向缸被布置在工作机器的相反两侧上，用于通过牵引车单元202和挂车单元204的相对运动来转动工作机器。然而，液压缸能够被用于转向机器的任何其它线性致动器、诸如机电线性致动器代替。
进而，该铰接式拖车包括这里示为内燃机的原动机216，和具有根据以下关于图2所示的示例性实施例的变速装置的变速箱218。此外，该铰接式拖车还包括连接到变速箱以控制以下描述的变速装置的控制单元600。控制单元600可以是用于控制变速箱的已经存在的控制单元或者形成其一部分。
现在参考图2，示出了根据本发明变速装置100的示例性实施例。变速装置100包括：第一行星齿轮组102，其包括太阳齿轮102S、行星架102P和齿圈102R；第二行星齿轮组104，其包括太阳齿轮104S、行星架104P和齿圈104R；第三行星齿轮组106，其包括太阳齿轮106S、行星架106P和齿圈106R；和第四行星齿轮组108，其包括太阳齿轮108S、行星架108P和齿圈108R。变速装置100进一步包括用于从车辆201的原动机216接收旋转运动/扭矩的输入轴136，和用于向车辆201的从动轮提供旋转运动/扭矩的输出轴112。
变速装置100的行星齿轮组102、104、106、108的不同部件，即太阳齿轮、行星架和齿圈在图2中示出的示例性实施例中根据以下方式构造。应该容易理解的是，下文所述不同部件或是直接地相互连接(即操作性地连接)，或是经由连接机构相互连接(即能够选择性地连接)。这些部件能够利用例如连接器元件被操作性地相互连接。这种连接器元件能够例如是实心轴、空心轴或鼓，或者用于将两个部件相互连接的其它合适的元件，这些元件是本领域技术人员已知的。因此，关于将部件相互连接的装置，以下不给出任何明确解释。
变速装置100的输入轴136被操作性地连接到第一行星齿轮组102的齿圈102R，即输入轴136总是被直接地连接到第一行星齿轮组102的齿圈102R。输入轴136和第一行星齿轮组102的齿圈102R进一步能够利用第一连接机构120被选择性地连接到第二行星齿轮组104的齿圈104R。此外，第一行星齿轮102的太阳齿轮102S被操作性地连接到第二行星齿轮组104的太阳齿轮104S。而且，第一行星齿轮组102的太阳齿轮102S和第二行星齿轮组104的太阳齿轮104S能够利用第三连接机构124选择性地连接到第四行星齿轮组108的齿圈108R。
进而，第一行星齿轮组102的行星架102P能够利用第二连接机构122被选择性地连接到输出轴112。第一行星齿轮组102的行星架102P还能够利用第四连接机构126被选择性地连接到第四行星齿轮组108的齿圈108R。
第二行星齿轮组104的行星架104P被操作性地连接到第三行星齿轮组106的齿圈106R。此外，第二行星齿轮组104的齿圈104R能够利用第三锁定机构132选择性地连接到变速器壳体160。因此，在使用时，第三锁定机构132起初降低第二行星齿轮组104的齿圈104R的旋转速度，并且此后将第二行星齿轮组104的齿圈104R锁定到变速器壳体160。
第三行星齿轮组106的太阳齿轮106S被操作性地连接到第四行星齿轮组108的太阳齿轮108S。此外，第三行星齿轮组106的行星架106P被操作性地连接到变速器壳体160。因此，总是防止第三行星齿轮组106的行星架106P旋转。进而，第三行星齿轮组106的太阳齿轮106S和第四行星齿轮组108的太阳齿轮108S能够利用第二锁定机构130选择性地连接到第三行星齿轮组106的行星架106P。由此，当接合第二锁定机构130时，因为第三行星齿轮组106的行星架106P被操作性地变速器壳体160，所以防止了第三行星齿轮组106的太阳齿轮106S和第四行星齿轮组108的太阳齿轮108S旋转。
第四行星齿轮组108的行星架108P被操作性地连接到变速装置100的输出轴112。此外，第四行星齿轮组108的齿圈108R能够利用第一锁定机构128选择性地连接到第三行星齿轮组106的行星架106P。由此，当接合第一锁定机构128时，因为第三行星齿轮组106的行星架106P被操作性地连接到变速器壳体160，所以防止了第四行星齿轮组108的齿圈108R旋转。
上述连接机构可以是分别的离合器装置，这些离合器装置是湿式离合器或者干式离合器。锁定机构可以由制动装置、诸如例如湿式制动装置或干式制动装置构成。
根据在图2中描绘的示例性实施例，第一行星齿轮组102、第二行星齿轮组104、第三行星齿轮组106和第四行星齿轮组108中的每一个的固定齿轮比是负的。根据非限制性示例，每个行星齿轮组的固定齿轮比可以如下表1中所述。
表1-用于图2所述实施例的示例性固定齿轮比。
Figure GDA0002790267490000141
图2所示的上述示例性实施例适于采用如下表2中提出的档位。如图所示，图2中所示的变速装置采用九个前进档和三个倒档。在下表2中，锁定机构被简单地表示为“制动器”，而连接机构被简单地表示为“离合器”。标示有圆点的方格表示接合状态，空白方格表示脱离状态。进而，表2还为各种档位示意了能够由变速装置获得的齿轮比和步幅的非限制性实例。在表2中给出的齿轮比和步幅是从以上表1中给出的示例性固定齿轮比得出的。
表2–用于不同档位的换档图、齿轮比和步幅。
Figure GDA0002790267490000151
如在上表2中所描绘地，图2中的变速装置包括九个前进档和三个倒档(用R表示)。档位的切换能够优选地通过一步换档或者两步换档来执行。一步换档应该被理解为意味着从一个档位到下一个后续档位执行换档，例如从第一档位到第二档位、从第二档位到第三档位、从第三档到第二档位等的换档。两步换档应该被理解为意味着执行换档以排除下一个后续继档位，例如从第一档位到第三档位、从第二档位到第四档位、从第三档位到第一档位等的换档。
从表2可以看到，一步换档只包括连接机构和锁定机构的单一转换，即当执行一步换档时，仅是连接机构/锁定机构中的一个从接合状态转换到脱离状态，并且仅是连接机构/锁定机构中的一个从脱离状态转换到接合状态。作为一个实例，当从第一前进档切换到第二前进档时，仅是第二连接机构122从接合状态改变为脱离状态，并且仅是第四连接机构126从脱离状态改变为接合状态。
进而，并且如表2中所示，两步换档也仅仅包括连接机构/锁定机构的单一转换，即，当执行两步换档时，仅是连接机构/锁定机构中的一个从接合状态转换到脱离状态，并且仅是连接机构/锁定机构中的一个从脱离状态转换到接合状态。作为一个实例，当从第四前进档向第六前进档换档时，仅是第三锁定机构132从接合状态改变为脱离状态，并且仅是第三连接机构124从脱离状态改变为接合状态。
因此，该变速装置的优点在于，因为在换档期间需要致动/停用更少的连接机构/锁定机构，所以改善了换档性能。详细地，在是最通常的换档顺序的一步换档和两步换档这两种换档期间，只发生单一转换。
而且，利用变速装置100的上述示例性实施例，能够获得进一步的附加档位。以下表3示意能够利用以上描绘和描述的变速装置100获得的附加档位。
在表3中，档位0.5*是具有比第一前进档的齿轮比更高的齿轮比的附加档位。而且，前进档5.5*和5.5**是附加档位，这两者都具有在第五前进档的齿轮比和第六前进档的齿轮比之间的齿轮比。在下文中，档位5.5**被称为第一附加前进档。此外，前进档10*是具有比第九前进档的齿轮比更低的齿轮比的第二附加前进档，这使得第二附加前进档与第九前进档相比成为更快的档位。
进而，档位R2.5*和R2.9*分别地是第一和第二附加倒档，其每一个具有在第二倒档的齿轮比和第三倒档的齿轮比之间的齿轮比。此外，档位R4*和R5*分别地是第三和第四附加倒档，在绝对值方面，其每一个具有低于第三倒档的齿轮比的齿轮比。因此，第三和第四附加倒档比第三倒档更快，其中第四附加倒档比第三附加倒档更快。
表3–用于不同档位的换档图、齿轮比和步幅。
Figure GDA0002790267490000171
因此，利用关于图2描绘和描述的变速装置，能够实现多个附加档位。因此，进一步的优点是，根据本发明的变速装置在选择要使用的档位时具有增加的可变性。因此，当设计变速装置的换档时可以有多种选择。
应该理解，本发明不限于以上描述并且在附图中示出的实施例；实际上，技术人员将认识到，在所附权利要求的范围内可以做出很多改变和修改。例如，虽然已经主要地关于铰接式拖车描述了本发明，但是应该理解本发明同样适用于任何类型的车辆。

Claims (7)

1.一种用于车辆的变速装置(100)，所述变速装置包括第一行星齿轮组(102)、第二行星齿轮组(104)、第三行星齿轮组(106)和第四行星齿轮组(108)，所述第一行星齿轮组(102)、第二行星齿轮组(104)、第三行星齿轮组(106)和第四行星齿轮组(108)分别包括太阳齿轮、行星架和齿圈，其中，所述变速装置(100)进一步包括变速器壳体(160)、输入轴(136)和输出轴(112)，其中，
-所述第一行星齿轮组(102)的齿圈(102R)和所述输入轴(136)被操作性地相互连接；
-所述第一行星齿轮组(102)的太阳齿轮(102S)和所述第二行星齿轮组(104)的太阳齿轮(104S)被操作性地相互连接；
-所述第二行星齿轮组(104)的行星架(104P)和所述第三行星齿轮组(106)的齿圈(106R)被操作性地相互连接；
-所述第三行星齿轮组(106)的太阳齿轮(106S)和所述第四行星齿轮组(108)的太阳齿轮(108S)被操作性地相互连接；并且
-所述第四行星齿轮组(108)的行星架(108P)和所述输出轴(112)被操作性地相互连接，其特征在于，
-所述第三行星齿轮组(106)的行星架(106P)被操作性地连接到所述变速器壳体(160)；
其中，所述变速装置(100)还包括：
第一连接机构(120)，用于将所述第二行星齿轮组(104)的所述齿圈(104R)选择性地连接到所述第一行星齿轮组(102)的所述齿圈(102R)和所述输入轴(136)；
第二连接机构(122)，用于将所述第一行星齿轮组(102)的所述行星架(102P)选择性地连接到所述输出轴(112)和所述第四行星齿轮组(108)的所述行星架(108P)；
第三连接机构(124)，用于将所述第四行星齿轮组(108)的所述齿圈(108R)选择性地连接到所述第一行星齿轮组(102)的所述太阳齿轮(102S)和所述第二行星齿轮组(104)的所述太阳齿轮(104S)；
第四连接机构(126)，用于将所述第一行星齿轮组(102)的所述行星架(102P)选择性地连接到所述第四行星齿轮组(108)的所述齿圈(108R)；
第一锁定机构(128)，用于将所述第四行星齿轮组(108)的齿圈(108R)选择性地锁定到所述变速器壳体(160)；
第二锁定机构(130)，用于将所述第三行星齿轮组(106)的所述太阳齿轮(106S)和所述第四行星齿轮组(108)的所述太阳齿轮(108S)选择性地锁定到所述变速器壳体(160)；以及
第三锁定机构(132)，用于将所述第二行星齿轮组(104)的所述齿圈(104R)选择性地锁定到所述变速器壳体(160)。
2.根据权利要求1所述的变速装置(100)，其特征在于，所述第四行星齿轮组(108)的所述齿圈(108R)能够经由所述第三行星齿轮组(106)的所述行星架(106P)选择性地连接到所述变速器壳体(160)。
3.根据权利要求1所述的变速装置(100)，其特征在于，所述第三行星齿轮组(106)的所述太阳齿轮(106S)和所述第四行星齿轮组(108)的所述太阳齿轮(108S)能够经由所述第三行星齿轮组(106)的所述行星架(106P)选择性地连接到所述变速器壳体(160)。
4.根据权利要求1所述的变速装置(100)，其特征在于，所述第一行星齿轮组(102)、所述第二行星齿轮组(104)、所述第三行星齿轮组(106)和所述第四行星齿轮组(108)中的每一个行星齿轮组的固定齿轮比是负的。
5.一种用于控制变速装置(100)的方法，所述变速装置(100)包括第一行星齿轮组(102)、第二行星齿轮组(104)、第三行星齿轮组(106)和第四行星齿轮组(108)，所述第一行星齿轮组(102)、第二行星齿轮组(104)、第三行星齿轮组(106)和第四行星齿轮组(108)分别包括太阳齿轮、行星架和齿圈，其中，所述变速装置(100)进一步包括变速器壳体(160)、输入轴(136)和输出轴(112)，由此：
-所述第一行星齿轮组(102)的齿圈(102R)被操作性地连接到所述输入轴(136)；
-所述第一行星齿轮组(102)的太阳齿轮(102S)被操作性地连接到所述第二行星齿轮组(104)的太阳齿轮(104S)；
-所述第二行星齿轮组(104)的行星架(104P)被操作性地连接到所述第三行星齿轮组(106)的齿圈(106R)；
-所述第三行星齿轮组(106)的行星架(106P)被操作性地连接到所述变速器壳体(160)；
-所述第三行星齿轮组(106)的太阳齿轮(106S)被操作性地连接到所述第四行星齿轮组(108)的太阳齿轮(108S)；
-所述第四行星齿轮组(108)的行星架(108P)被操作性地连接到所述输出轴(112)，其中，所述变速装置(100)进一步包括：
-第一连接机构(120)，用于将所述第二行星齿轮组(104)的所述齿圈(104R)选择性地连接到所述第一行星齿轮组(102)的所述齿圈(102R)和所述输入轴(136)；
-第二连接机构(122)，用于将所述第一行星齿轮组(102)的所述行星架(102P)选择性地连接到所述输出轴(112)和所述第四行星齿轮组(108)的所述行星架(108P)；
-第三连接机构(124)，用于将所述第四行星齿轮组(108)的所述齿圈(108R)选择性地连接到所述第一行星齿轮组(102)的所述太阳齿轮(102S)和所述第二行星齿轮组(104)的所述太阳齿轮(104S)；
-第四连接机构(126)，用于将所述第一行星齿轮组(102)的所述行星架(102P)选择性地连接到所述第四行星齿轮组(108)的所述齿圈(108R)；
-第一锁定机构(128)，用于将所述第四行星齿轮组(108)的所述齿圈(108R)选择性地锁定到所述变速器壳体(160)；
-第二锁定机构(130)，用于将所述第三行星齿轮组(106)的所述太阳齿轮(106S)和所述第四行星齿轮组(108)的所述太阳齿轮(108S)选择性地锁定到所述变速器壳体(160)，和
-第三锁定机构(132)，用于将所述第二行星齿轮组(104)的所述齿圈(104R)选择性地锁定到所述变速器壳体(160)，其中，对于所述变速装置的档位中的至少一个档位，所述方法包括以下步骤：
-将所述锁定机构和所述连接机构中的三个定位在接合状态下；并且
-将所述锁定机构和所述连接机构中的四个定位在脱离状态下。
6.一种被配置为控制变速装置(100)的控制单元(600)，所述变速装置(100)包括第一行星齿轮组(102)、第二行星齿轮组(104)、第三行星齿轮组(106)和第四行星齿轮组(108)，所述第一行星齿轮组(102)、第二行星齿轮组(104)、第三行星齿轮组(106)和第四行星齿轮组(108)分别包括太阳齿轮、行星架和齿圈，其中，所述变速装置(100)进一步包括变速器壳体(160)、输入轴(136)和输出轴(112)，其中：
-所述第一行星齿轮组(102)的齿圈(102R)被操作性地连接到所述输入轴(136)；
-所述第一行星齿轮组(102)的太阳齿轮(102S)被操作性地连接到所述第二行星齿轮组(104)的太阳齿轮(104S)；
-所述第二行星齿轮组(104)的行星架(104P)被操作性地连接到所述第三行星齿轮组(106)的齿圈(106R)；
-所述第三行星齿轮组(106)的行星架(106P)被操作性地连接到所述变速器壳体(160)；
-所述第三行星齿轮组(106)的太阳齿轮(106S)被操作性地连接到所述第四行星齿轮组(108)的太阳齿轮(108S)；
-所述第四行星齿轮组(108)的行星架(108P)被操作性地连接到所述输出轴(112)，其中，所述变速装置(100)进一步包括：
-第一连接机构(120)，用于将所述第二行星齿轮组(104)的所述齿圈(104R)选择性地连接到所述第一行星齿轮组(102)的所述齿圈(102R)和所述输入轴(136)；
-第二连接机构(122)，用于将所述第一行星齿轮组(102)的所述行星架(102P)选择性地连接到所述输出轴(112)和所述第四行星齿轮组(108)的所述行星架(108P)；
-第三连接机构(124)，用于将所述第四行星齿轮组(108)的所述齿圈(108R)选择性地连接到所述第一行星齿轮组(102)的所述太阳齿轮(102S)和所述第二行星齿轮组(104)的所述太阳齿轮(104S)；
-第四连接机构(126)，用于将所述第一行星齿轮组(102)的所述行星架(102P)选择性地连接到所述第四行星齿轮组(108)的所述齿圈(108R)；
-第一锁定机构(128)，用于将所述第四行星齿轮组(108)的所述齿圈(108R)选择性地锁定到所述变速器壳体(160)；
-第二锁定机构(130)，用于将所述第三行星齿轮组(106)的所述太阳齿轮(106S)和所述第四行星齿轮组(108)的所述太阳齿轮(108S)选择性地锁定到所述变速器壳体(160)，和
-第三锁定机构(132)，用于将所述第二行星齿轮组(104)的所述齿圈(104R)选择性地锁定到所述变速器壳体(160)，其中，对于所述变速装置的档位中的至少一个档位，所述控制单元(600)被配置为：
-将所述锁定机构和所述连接机构中的三个定位在接合状态下；并且
-将所述锁定机构和所述连接机构中的四个定位在脱离状态下。
7.一种包括原动机和变速箱的车辆，其中，所述变速箱包括根据权利要求1所述的变速装置。
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