CN111853182A - 变速器、动力驱动系统以及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变速器、动力驱动系统以及车辆，变速器包括：第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构、第三行星齿轮机构和第四行星齿轮机构；输入轴，第二太阳轮与输入轴相连，输入轴与第三行星架之间设置有用于接合和断开输入轴与第三行星架的第一离合装置，输入轴与联动太阳轮组之间设置有用于接合和断开输入轴与联动太阳轮组的第二离合装置；输出轴，输出轴与第四行星架相连；第一制动装置、第二制动装置、第三制动装置和第四制动装置。与现有技术相比，在换档过程中只需控制两个控制元件就可实现动力的传递，可以降低变速器的控制换档机构复杂度，并且，也能够减少变速器的轴向长度尺寸和重量，方便变速器的安装。

Description

变速器、动力驱动系统以及车辆

技术领域

本发明涉及车辆领域，尤其是涉及一种变速器、动力驱动系统以及车辆。

背景技术

相关技术中，现有的变速器可以实现多个档位的控制，但是每个档位都需要控制3个控制元件才可实现动力传动，导致变速器的控制换档机构复杂。并且，现有的变速器轴向长度尺寸、重量大，导致变速器不方便安装。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出了一种变速器，该变速器在换档过程中只需控制两个控制元件就可实现动力的传递，可以降低变速器的控制换档机构复杂度，也可以减少变速器的轴向长度尺寸和重量。

本发明进一步地提出了一种动力驱动系统。

本发明进一步地提出了一种车辆。

根据本发明的变速器包括：第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构、第三行星齿轮机构和第四行星齿轮机构，所述第一行星齿轮机构包括第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈，所述第二行星齿轮机构包括第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈，所述第三行星齿轮机构包括第三太阳轮、第三行星架和第三齿圈，所述第四行星齿轮机构包括第四太阳轮、第四行星架和第四齿圈，所述第一行星架与所述第二齿圈相连，所述第一齿圈与所述第二太阳轮相连，所述第二行星架与所述第三齿圈相连，所述第三行星架与所述第四齿圈相连，所述第三太阳轮和所述第四太阳轮相连以形成联动太阳轮组；输入轴，所述第二太阳轮与所述输入轴相连，所述输入轴与所述第三行星架之间设置有用于接合和断开所述输入轴与所述第三行星架的第一离合装置，所述输入轴与所述联动太阳轮组之间设置有用于接合和断开所述输入轴与所述联动太阳轮组的第二离合装置；输出轴，所述输出轴与所述第四行星架相连；以及第一制动装置、第二制动装置、第三制动装置和第四制动装置，所述第一制动装置设置成用于制动所述第一太阳轮，所述第二制动装置设置成用于制动所述第二齿圈，所述第三制动装置设置成用于制动所述第三齿圈，所述第四制动装置设置成用于制动所述第四齿圈。

根据本发明的变速器，与现有技术相比，在换档过程中只需控制两个控制元件就可实现动力的传递，可以降低变速器的控制换档机构复杂度，并且，也能够减少变速器的轴向长度尺寸和重量，方便变速器的安装。

在本发明的一些实施例中，所述第一行星齿轮机构、所述第二行星齿轮机构、所述第三行星齿轮机构和所述第四行星齿轮机构沿所述变速器的轴向依次布置。

在本发明的一些实施例中，所述输入轴与所述输出轴同轴布置。

在本发明的一些实施例中，所述输入轴穿设空心的第一太阳轮并延伸至所述第二行星齿轮机构和所述第三行星齿轮机构之间。

在本发明的一些实施例中，所述输入轴的伸入端连接有径向延伸的径向连接部，所述径向连接部与所述第三行星架之间设置有所述第一离合装置。

在本发明的一些实施例中，所述联动太阳轮组具有联动连接部，所述联动连接部与所述输入轴之间设置有所述第二离合装置。

在本发明的一些实施例中，所述变速器具有八个前进档位和两个倒档档位，在所述变速器处于前进一档时，所述第二离合装置接合、所述第四制动装置制动；在所述变速器处于前进二档时，所述第二离合装置接合、所述第三制动装置制动；在所述变速器处于前进三档时，所述第二离合装置接合、所述第一制动装置制动；在所述变速器处于前进四档时，所述第二离合装置接合、所述第二制动装置制动；在所述变速器处于前进五档时，所述第一离合装置接合、所述第二离合装置接合；在所述变速器处于前进六档时，所述第一离合装置接合、所述第二制动装置制动；在所述变速器处于前进七档时，所述第一离合装置接合、所述第一制动装置制动；在所述变速器处于前进八档时，所述第一离合装置接合、所述第三制动装置制动；在所述变速器处于倒档一档时，所述第一制动装置制动、所述第四制动装置制动；在所述变速器处于倒档二档时，所述第二制动装置制动、所述第四制动装置制动。

在本发明的一些实施例中，所述变速器具有多个档位，所述档位包括前进档位和倒档档位，所述变速器的每个档位的控制通过所述第一离合装置、所述第二离合装置、所述第一制动装置、所述第二制动装置、所述第三制动装置和所述第四制动装置中的任意两个实现。

根据本发明的动力驱动系统，包括上述的变速器和与所述输入轴相连的动力源。

根据本发明的车辆，包括上述的动力驱动系统。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的变速器的动力传动示意图。

附图标记：

变速器10；

输入轴1；径向连接部11；

输出轴2；

第一行星齿轮机构3；第一太阳轮31；第一行星架32；第一齿圈33；第一行星轮34；

第二行星齿轮机构4；第二太阳轮41；第二行星架42；第二齿圈43；第二行星轮44；

第三行星齿轮机构5；第三太阳轮51；第三行星架52；第三齿圈53；第三行星轮54；

第四行星齿轮机构6；第四太阳轮61；第四行星架62；第四齿圈63；第四行星轮64；

第一离合装置7；第二离合装置8；

第一制动装置9；第二制动装置91；第三制动装置92；第四制动装置93；联动连接部94；联动太阳轮组95。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1描述根据本发明实施例的变速器10。

如图1所示，根据本发明实施例的变速器10包括：第一行星齿轮机构3、第二行星齿轮机构4、第三行星齿轮机构5、第四行星齿轮机构6、输入轴1、输出轴2、第一制动装置9、第二制动装置91、第三制动装置92和第四制动装置93。第一行星齿轮机构3包括第一太阳轮31、第一行星架32、第一行星轮34和第一齿圈33，第二行星齿轮机构4包括第二太阳轮41、第二行星架42、第二行星轮44和第二齿圈43，第三行星齿轮机构5包括第三太阳轮51、第三行星架52、第三行星轮54和第三齿圈53，第四行星齿轮机构6包括第四太阳轮61、第四行星架62、第四行星轮64和第四齿圈63。第一行星轮34啮合在第一齿圈33和第一太阳轮31之间，第二行星轮44啮合在第二齿圈43和第二太阳轮41之间，第三行星轮54啮合在第三齿圈53和第三太阳轮51之间，第四行星轮64啮合在第四齿圈63和第四太阳轮61之间。第一行星架32与第二齿圈43相连，第一齿圈33与第二太阳轮41相连，第二行星架42与第三齿圈53相连，第三行星架52与第四齿圈63相连，第三太阳轮51和第四太阳轮61相连以形成联动太阳轮组95。

第二太阳轮41与输入轴1相连，输入轴1与第三行星架52之间设置有用于接合和断开输入轴1与第三行星架52的第一离合装置7，输入轴1与联动太阳轮组95之间设置有用于接合和断开输入轴1与联动太阳轮组95的第二离合装置8。输出轴2与第四行星架62相连。第一制动装置9设置成用于制动第一太阳轮31，第二制动装置91设置成用于制动第二齿圈43，第三制动装置92设置成用于制动第三齿圈53和第二行星架42，第四制动装置93设置成用于制动第四齿圈63和第三行星架52。

通过使第一行星齿轮机构3、第二行星齿轮机构4、第三行星齿轮机构5、第四行星齿轮机构6、输入轴1和输出轴2按照上述的连接方式连接，与现有技术相比，能够缩短变速器10的轴向长度尺寸，也能够降低变速器10的重量，方便变速器10的安装。

其中，输入轴1适于接收发动机的转矩，输出轴2适于输出换档转矩，第一离合装置7和第二离合装置8均可以设置为离合器，第一制动装置9、第二制动装置91、第三制动装置92和第四制动装置93均可以设置为制动器。当第二离合装置8和第四制动装置93均接合时，输入轴1与联动太阳轮组95连接整体旋转，此时第四齿圈63制动，实现1档的输出。当第二离合装置8和第三制动装置92均接合时，输入轴1与联动太阳轮组95连接整体旋转，此时第三齿圈53制动，实现2档的输出。当第二离合装置8和第一制动装置9均接合时，输入轴1与联动太阳轮组95连接整体旋转，此时第一太阳轮31制动，实现3档的输出。当第二离合装置8和第二制动装置91均接合时，输入轴1与联动太阳轮组95连接整体旋转，此时第二齿圈43制动，实现4档的输出。当第一离合装置7和第二离合装置8均接合时，输入轴1与第三行星架52连接整体旋转、输入轴1与联动太阳轮组95连接整体旋转，实现5档的输出。当第一离合装置7和第二制动装置91均接合时，输入轴1与第三行星架52连接整体旋转、此时第二齿圈43制动，实现6档的输出。当第一离合装置7和第一制动装置9均接合时，输入轴1与第三行星架52连接整体旋转、此时第一太阳轮31制动，实现7档的输出。当第一离合装置7和第三制动装置92均接合时，输入轴1与第三行星架52连接整体旋转、此时第三齿圈53制动，实现8档的输出。当第一制动装置9和第四制动装置93均接合时，第一太阳轮31制动、第四齿圈63制动，实现倒档“R1”。当第二制动装置91和第四制动装置93均接合时，第二齿圈43制动、第四齿圈63制动，实现倒档“R2”。这样设置能够实现多档位的输出，在换档过程中只需控制两个控制元件就可实现档位的切换和动力的传递，控制换档的控制元件少，从而可以降低变速器10的控制换档机构复杂度。

需要说明的是，各档传动比由四个行星齿轮机构的特性系数k决定，例如：k₁≈1.83、k₂≈2.27、k₃≈2.83、k₄≈2.67。

根据本发明实施例的变速器10，与现有技术相比，在换档过程中只需控制两个控制元件就可实现动力的传递，可以降低变速器10的控制换档机构复杂度，并且，也能够减少变速器10的轴向长度尺寸和重量，方便变速器10的安装。

在本发明的一些实施例中，第一行星齿轮机构3、第二行星齿轮机构4、第三行星齿轮机构5和第四行星齿轮机构6沿变速器10的轴向依次布置，变速器10的轴向方向是指图1中的左右方向，如此设置能够进一步缩短变速器10的轴向长度尺寸，也能够进一步降低变速器10的重量，有利于降低车辆的燃油消耗。

在本发明的一些实施例中，输入轴1与输出轴2同轴布置，需要说明的是，在图1中的左右方向，输入轴1的中心轴线与输出轴2的中心轴线共线，这样设置有利于输入轴1将动力传递至输出轴2，可以使输入轴1与输出轴2的布置方式更加合理。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，输入轴1穿设空心的第一太阳轮31并延伸至第二行星齿轮机构4和第三行星齿轮机构5之间，如此设置可以便于输入轴1通过第二离合装置8与联动太阳轮组95连接，从而可以使输入轴1的延伸位置更加合理。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，输入轴1的伸入端连接有径向延伸的径向连接部11，径向连接部11与第三行星架52之间设置有第一离合装置7，这样设置可以便于输入轴1通过第一离合装置7与第三行星架52连接。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，联动太阳轮组95具有联动连接部94，联动连接部94与输入轴1之间可以设置有第二离合装置8，如此设置便于联动太阳轮组95与输入轴1的接合和断开。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，变速器10可以具有八个前进档位和两个倒档档位。在车辆运行之后，从前进一档到前进八档的顺序换档能使车辆加速达到希望的速度。在变速器10处于空档时，所有控制元件均处于脱离状态。

在变速器10处于前进一档时，第二离合装置8接合、第四制动装置93制动。具体地，第二离合装置8、第四制动装置93接合，扭矩由输入轴1通过第二离合装置8传递至第四太阳轮61，第四齿圈63固定转速为零，最终扭矩通过第四行星架62输出。

在变速器10处于前进二档时，第二离合装置8接合、第三制动装置92制动。具体地，第二离合装置8、第三制动装置92接合，扭矩由输入轴1通过第二离合装置8传递至第三太阳轮51和第四太阳轮61，第三齿圈53固定转速为零，扭矩由第三行星架52传递至第四齿圈63，最终扭矩通过第四行星架62输出。

在变速器10处于前进三档时，第二离合装置8接合、第一制动装置9制动。具有地，第二离合装置8、第一制动装置9接合，扭矩由输入轴1输入至第二太阳轮41、第三太阳轮51和第四太阳轮61，第一太阳轮31制动，扭矩由第二行星架42输入至第三齿圈53，输入轴1输入至第三太阳轮51的扭矩与第二行星架42输入至第三齿圈53的扭矩由第三行星架52输入至第四齿圈63，输入至第四齿圈63的扭矩与输入至第四太阳轮61的扭矩由第四行星架62输出至输出轴2。

在变速器10处于前进四档时，第二离合装置8接合、第二制动装置91制动。具体地，第二离合装置8和第二制动装置91接合，输入扭矩由输入轴1输入至第二太阳轮41和第一齿圈33，通过第二离合装置8输入至第三太阳轮51与第四太阳轮61。输入扭矩通过第一齿圈33输入至第一行星架32，再由第一行星架32输入至第二齿圈43，输入至第二齿圈43的扭矩与第二太阳轮41的扭矩通过第二行星架42输入至第三齿圈53，输入至第三齿圈53的扭矩与输入至第三太阳轮51的扭矩由第三行星架52输入至第四齿圈63，输入至第四齿圈63的扭矩与第四太阳轮61的扭矩由第四行星架62输出。

在变速器10处于前进五档时，第一离合装置7接合、第二离合装置8接合。具体地，第一离合装置7、第二离合装置8接合，输入轴1的扭矩通过第一离合装置7输入至第四齿圈63，通过第二离合装置8输入至第四太阳轮61，再通过第四行星架62输出至输出轴2。

在变速器10处于前进六档时，第一离合装置7接合、第二制动装置91制动。具体地，第一离合装置7、第二制动装置91接合，输入轴1的扭矩输入至第二太阳轮41，第二齿圈43固定，扭矩通过第二行星架42传递至第三齿圈53。输入轴1的扭矩通过第一离合装置7输入至第三行星架52，其与输入至第三齿圈53的扭矩共同由第三行星架52输入至第四齿圈63，输入至第三行星架52的扭矩通过第三太阳轮51输入至第四太阳轮61，输入至第四齿圈63的扭矩与输入至第四太阳轮61的扭矩通过第四行星架62输出至输出轴2。

在变速器10处于前进七档时，第一离合装置7接合、第一制动装置9制动。具体地，第一离合装置7、第一制动装置9接合，输入轴1的扭矩输入至第二太阳轮41、第一齿圈33，第一太阳轮31固定，扭矩通过输入轴1输入至第一齿圈33，再由第一行星架32输入至第二齿圈43，输入至第二齿圈43的扭矩和输入至第二太阳轮41的扭矩由第二行星架42输入至第三齿圈53。输入轴1的扭矩通过第一离合装置7输入至第三行星架52，其与输入至第三齿圈53的扭矩共同由第三行星架52输入至第四齿圈63，输入至第三行星架52的扭矩通过第三太阳轮51输入至第四太阳轮61，输入至第四齿圈63的扭矩与输入至第四太阳轮61的扭矩通过第四行星架62输出至输出轴2。

在变速器10处于前进八档时，第一离合装置7接合、第三制动装置92制动。具体地，第一离合装置7、第三制动装置92接合，输入轴1的扭矩通过第一离合装置7输入至第三行星架52与第四齿圈63，第三齿圈53制动。输入至第三行星架52的扭矩通过第三太阳轮51输入至第四太阳轮61，输入至第四太阳轮61的扭矩与输入至第四齿圈63的扭矩由第四行星架62输入至输出轴2。

在变速器10处于倒档一档时，第一制动装置9制动、第四制动装置93制动。具体地，第一制动装置9、第四制动装置93接合，输入轴1的扭矩输入至第一齿圈33，第一太阳轮31制动，输入至第一齿圈33的扭矩通过第一行星架32输入至第二齿圈43，第二齿圈43与第二太阳轮41的扭矩通过第二行星架42输入至第三齿圈53，输入至第三齿圈53的扭矩通过第三太阳轮51输入至第四太阳轮61，输入至第四太阳轮61的扭矩通过第四行星架62输入至输出轴2。

在变速器10处于倒档二档时，第二制动装置91制动、第四制动装置93制动。具体地，第二制动装置91、第四制动装置93接合，输入轴1的扭矩输入至第二太阳轮41,输入至第二太阳轮41的扭矩通过第二行星架42输入至第三齿圈53，输入至第三齿圈53的扭矩通过第三太阳轮51输入至第四太阳轮61，输入至第四太阳轮61的扭矩通过第四行星架62输入至输出轴2。

需要说明的是，变速器10具有多个档位，档位包括前进档位和倒档档位，变速器10的每个档位的控制通过第一离合装置7、第二离合装置8、第一制动装置9、第二制动装置91、第三制动装置92和第四制动装置93中的任意两个实现，与现有技术相比，换档过程中只需控制两个控制元件就可实现档位的切换和动力的传递，控制换档的控制元件少，从而可以降低变速器10的控制换档机构复杂度。

根据本发明实施例的动力驱动系统，包括上述实施例的变速器10和与输入轴1相连的动力源，动力源可以为发动机。变速器10设置在动力驱动系统内，与现有技术相比，在换档过程中只需控制两个控制元件就可实现动力的传递，可以降低变速器10的控制换档机构复杂度，并且，也能够减少变速器10的轴向长度尺寸和重量，方便变速器10的安装。

根据本发明实施例的车辆，包括上述实施例的动力驱动系统，动力驱动系统设置在车辆上，该动力驱动系统在换档过程中只需控制两个控制元件就可实现动力的传递，可以降低变速器10的控制换档机构复杂度，并且，也能够减少变速器10的轴向长度尺寸和重量，方便变速器10的安装。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种变速器，其特征在于，包括：

第一行星齿轮机构、第二行星齿轮机构、第三行星齿轮机构和第四行星齿轮机构，所述第一行星齿轮机构包括第一太阳轮、第一行星架和第一齿圈，所述第二行星齿轮机构包括第二太阳轮、第二行星架和第二齿圈，所述第三行星齿轮机构包括第三太阳轮、第三行星架和第三齿圈，所述第四行星齿轮机构包括第四太阳轮、第四行星架和第四齿圈，所述第一行星架与所述第二齿圈相连，所述第一齿圈与所述第二太阳轮相连，所述第二行星架与所述第三齿圈相连，所述第三行星架与所述第四齿圈相连，所述第三太阳轮和所述第四太阳轮相连以形成联动太阳轮组；

输入轴，所述第二太阳轮与所述输入轴相连，所述输入轴与所述第三行星架之间设置有用于接合和断开所述输入轴与所述第三行星架的第一离合装置，所述输入轴与所述联动太阳轮组之间设置有用于接合和断开所述输入轴与所述联动太阳轮组的第二离合装置；

输出轴，所述输出轴与所述第四行星架相连；以及

第一制动装置、第二制动装置、第三制动装置和第四制动装置，所述第一制动装置设置成用于制动所述第一太阳轮，所述第二制动装置设置成用于制动所述第二齿圈，所述第三制动装置设置成用于制动所述第三齿圈，所述第四制动装置设置成用于制动所述第四齿圈。

2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第一行星齿轮机构、所述第二行星齿轮机构、所述第三行星齿轮机构和所述第四行星齿轮机构沿所述变速器的轴向依次布置。

3.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述输入轴与所述输出轴同轴布置。

4.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述输入轴穿设空心的第一太阳轮并延伸至所述第二行星齿轮机构和所述第三行星齿轮机构之间。

5.根据权利要求4所述的变速器，其特征在于，所述输入轴的伸入端连接有径向延伸的径向连接部，所述径向连接部与所述第三行星架之间设置有所述第一离合装置。

6.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述联动太阳轮组具有联动连接部，所述联动连接部与所述输入轴之间设置有所述第二离合装置。

7.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述变速器具有八个前进档位和两个倒档档位，

在所述变速器处于前进一档时，所述第二离合装置接合、所述第四制动装置制动；

在所述变速器处于前进二档时，所述第二离合装置接合、所述第三制动装置制动；

在所述变速器处于前进三档时，所述第二离合装置接合、所述第一制动装置制动；

在所述变速器处于前进四档时，所述第二离合装置接合、所述第二制动装置制动；

在所述变速器处于前进五档时，所述第一离合装置接合、所述第二离合装置接合；

在所述变速器处于前进六档时，所述第一离合装置接合、所述第二制动装置制动；

在所述变速器处于前进七档时，所述第一离合装置接合、所述第一制动装置制动；

在所述变速器处于前进八档时，所述第一离合装置接合、所述第三制动装置制动；

在所述变速器处于倒档一档时，所述第一制动装置制动、所述第四制动装置制动；

在所述变速器处于倒档二档时，所述第二制动装置制动、所述第四制动装置制动。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的变速器，其特征在于，所述变速器具有多个档位，所述档位包括前进档位和倒档档位，所述变速器的每个档位的控制通过所述第一离合装置、所述第二离合装置、所述第一制动装置、所述第二制动装置、所述第三制动装置和所述第四制动装置中的任意两个实现。

9.一种动力驱动系统，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的变速器和与所述输入轴相连的动力源。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求9所述的动力驱动系统。

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