CN106246830A - 用于车辆的多挡位变速器 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及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，其设置在输入轴与输出轴之间以传递旋转力，第一、第二、第三和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输入轴，第一行星齿轮装置的第二旋转元件安装为通过所述至少六个换挡元件中的一个换挡元件而可固定的，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。

Description

用于车辆的多挡位变速器
技术领域
本发明总体而言涉及用于车辆的多挡位变速器，更具体而言，涉及能够使用尽可能少的部件和尽可能简单的配置来实现尽可能多的换挡挡位，从而提高车辆的燃料效率的多挡位变速器技术。
背景技术
近期上升的油价驱使全世界的汽车制造商进入提高燃料效率的无限的竞争。另外，已经基于诸如缩减尺寸的各种技术来努力降低发动机的重量和提高发动机的效率。
同时，在针对车辆中装配的变速器来寻求提高燃料效率的方法之中，存在着这样的方法，其使用多挡位的变速器而使得发动机能够在运行在更有效率的运行点，从而最终提高燃料效率。
此外，这种多挡位的变速器使得发动机能够运行在相对低的每分钟转数(RPM)范围内，从而进一步提高车辆的安静性。
然而，随着变速器的挡位数量增加，构成变速器的内部部件的数量也增加。而这可能导致不期望的效果，比如可安装性和传动效率的下降以及变速器成本和重量的增加。因此，为了将使用多挡位的变速器来提高燃料效率的效果最大化，重要的是设计能够使用少量的部件和相对简单的配置来实现最大效率的变速器结构。
公开于本申请的背景部分的信息仅仅旨在加深对本申请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
本发明的各方面致力于提供一种用于车辆的多挡位变速器，其能够使用相对少量的部件和简单的配置来实现至少十个前进挡位和一个倒车挡位，使得发动机可以运行在最佳运行点，从而最大化车辆的燃料效率的提高，并且发动机可以更加安静地运行，从而改进了车辆的安静性。
为了实现上述目标，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、第三行星齿轮装置和第四行星齿轮装置，其设置在输入轴与输出轴之间以传递旋转力，第一、第二、第三和第四行星齿轮装置中的每个具有三个旋转元件；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连接至输入轴，第一行星齿轮装置的第二旋转元件可以安装为通过所述至少六个换挡元件中的一个换挡元件而可固定的，第一行星齿轮装置的第三旋转元件可以永久连接至第二行星齿轮装置的第二旋转元件。第二行星齿轮装置的第一旋转元件可以永久固定，第二行星齿轮装置的第二旋转元件可以可变地连接至输出轴以及可变地连接至第四行星齿轮装置的第三旋转元件，第二行星齿轮装置的第三旋转元件可以可变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可变地连接至第一行星齿轮装置的第三旋转元件，第三行星齿轮装置的第二旋转元件可以永久连接至输入轴以及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三旋转元件可以永久连接至第四行星齿轮装置的第一旋转元件。
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沿着输入轴和输出轴的轴向方向顺序布置。
第一行星齿轮装置的第二旋转元件可以安装为通过所述至少六个换挡元件中的第三离合器而可固定至变速器壳体；所述至少六个换挡元件中的其它换挡元件可以配置为在行星齿轮装置的旋转元件之间构成可变的连接结构。
所述至少六个换挡元件中的第一离合器可以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三旋转元件之间形成可变的连接结构；所述至少六个换挡元件中的第二离合器可以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二旋转元件之间形成可变的连接结构；所述至少六个换挡元件中的第四离合器可以在第一行星齿轮装置的第三旋转元件与第三行星齿轮装置的第一旋转元件之间形成可变的连接结构；所述至少六个换挡元件中的第五离合器可以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三旋转元件之间形成可变的连接结构；所述至少六个换挡元件中的第六离合器可以在第二行星齿轮装置的第三旋转元件与第三行星齿轮装置的第一旋转元件之间形成可变的连接结构。
此外，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、第三行星齿轮装置和第四行星齿轮装置，其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；第一旋转轴至第八旋转轴，其连接至第一至第四行星齿轮装置的旋转元件；其中，第一旋转轴是输入轴，其直接连接至第一行星齿轮装置的第一旋转元件以及第三行星齿轮装置的第二旋转元件；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以及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三行星齿轮装置的第一旋转元件；第五旋转轴直接连接至第二行星齿轮装置的第三旋转元件；第六旋转轴直接连接至第三行星齿轮装置的第三旋转元件以及第四行星齿轮装置的第一旋转元件；第七旋转轴直接连接至第四行星齿轮装置的第三旋转元件；第八旋转轴是输出轴，其直接连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件；其中，所述六个换挡元件包括第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、第五离合器和第六离合器，第一离合器设置在第一旋转轴与第七旋转轴之间，第二离合器设置在第三旋转轴与第八旋转轴之间，第三离合器设置在第二旋转轴与变速器壳体之间，第四离合器设置在第三旋转轴与第四旋转轴之间，第五离合器设置在第三旋转轴与第七旋转轴之间，第六离合器设置在第四旋转轴与第五旋转轴之间。
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沿着输入轴和输出轴的轴向方向顺序布置。
至少六个换挡元件中的第一离合器可以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三旋转元件之间形成可变的连接结构；至少六个换挡元件中的第二离合器可以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二旋转元件之间形成可变的连接结构；至少六个换挡元件中的第四离合器可以在第二行星齿轮装置的第二旋转元件与第三行星齿轮装置的第一旋转元件之间形成可变的连接结构；至少六个换挡元件中的第五离合器可以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三旋转元件之间形成可变的连接结构；至少六个换挡元件中的第六离合器可以在第二行星齿轮装置的第三旋转元件与第三行星齿轮装置的第一旋转元件之间形成可变的连接结构。
根据如上所述的本发明，用于车辆的多挡位变速器可以使用相对少量的部件和简单的配置来实现至少十个前进挡位和一个倒车挡位，使得发动机可以运行在最佳运行点，从而最大化车辆的燃料效率的提高，并且发动机可以更加安静地运行，从而改进了车辆的安静性。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，根据并入本文中的附图和随后的具体实施方案，这些特性和优点将是显而易见的，或者将进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本申请的特定原理。
附图说明
图1是图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图。
图2示出了在图1中所示的变速器的工作模式图。
应当理解，所附附图并非是按照比例，而是图示性地简化呈现各种特征以显示本申请的基本原理。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。
在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部件。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的各种实施方案，这些实施方案的示例示于附图中并且描述如下。尽管将结合示例性实施方案来描述本发明，但是将理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制于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选方式、修改方式、等同方式以及其它的实施方案。
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和第四行星齿轮装置PG4，它们设置在输入轴IN与输出轴OUT之间以传递旋转力，第一至第四行星齿轮装置PG1至PG4中的每个具有三个旋转元件；至少六个换挡元件，其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可以永久连接至输入轴IN。第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1可以安装为通过至少六个换挡元件的一个换挡元件而可固定的。第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1可以永久连接至第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2。
第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2可以永久固定至变速器壳体CS，第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2可以可变地连接至输出轴OUT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，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可以可变地连接至第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1，第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3可以永久连接至输入轴IN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，第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3可以永久连接至第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4。
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的轴向方向顺序布置。
第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1可以安装为通过至少六个换挡元件中的第三离合器CL3而可固定至变速器壳体CS。
因此，第三离合器CL3执行制动器的功能，使得第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1可以转变至可旋转状态或者受限状态；在受限状态下，第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1由于第三离合器CL3的操作而不旋转。
至少六个换挡元件中的其它换挡元件可以配置为在行星齿轮装置的旋转元件之间构成可变连接结构。
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的第三旋转元件R4之间形成可变连接结构。至少六个换挡元件中的第二离合器CL2可以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的第二旋转元件C4之间形成可变连接结构。至少六个换挡元件中的第四离合器CL4可以在第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1与第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3之间形成可变连接结构。至少六个换挡元件中的第五离合器CL5可以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的第三旋转元件R4之间形成可变连接结构。至少六个换挡元件中的第六离合器CL6可以在第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2与第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3之间形成可变连接结构。
根据本示例性实施方案，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分别是第一太阳轮、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分别是第二太阳轮、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分别是第三太阳轮、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分别是第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈。
如上配置的用于车辆的多挡位变速器也可以呈现为如下。
具体地，根据本发明的示例性实施方案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，每个行星齿轮装置具有三个旋转元件；六个换挡元件，其配置为可变地提供摩擦力；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。
因此，在八个旋转轴之中，第一旋转轴RS1可以是输入轴IN，其直接连接至第一行星齿轮PG1的第一旋转元件S1以及直接连接至第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3。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以及直接连接至第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2。第四旋转轴RS4可以直接连接至第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3。第五旋转轴RS5可以直接连接至第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2。第六旋转轴RS6可以直接连接至第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3以及直接连接至第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4。第七旋转轴RS7可以直接连接至第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4。第八旋转轴RS8可以是输出轴OUT，其直接连接至第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4。
另外，在六个换挡元件中，第一离合器CL1可以设置在第一旋转轴RS1与第七旋转轴RS7之间。第二离合器CL2可以设置在第三旋转轴RS3与第八旋转轴RS8之间。第三离合器CL3可以设置在第二旋转轴RS2与变速器壳体CS之间。第四离合器CL4可以设置在第三旋转轴RS3与第四旋转轴RS4之间。第五离合器CL5可以设置在第三旋转轴RS3与第七旋转轴RS7之间。第六离合器CL6可以设置在第四旋转轴RS4与第五旋转轴RS5之间。
如上所述，根据图2所示的工作模式图，根据本发明的示例性实施方案的包括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实现了十个前进挡位和一个倒车挡位。因为可以基于相对少量的部件和简单的配置来实施十个挡位的多挡位换挡，所以该用于车辆的多挡位变速器可以有助于提高车辆的燃料效率和安静性，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”是用于参考图中显示的这些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。前面的描述并非旨在成为穷举的，也并非旨在把本发明限制为所公开的精确形式，且显然地，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 (8)

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、第三行星齿轮装置和第四行星齿轮装置，其设置在输入轴与输出轴之间以传递旋转力，第一、第二、第三和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输入轴，第一行星齿轮装置的第二旋转元件安装为通过至少六个换挡元件中的一个换挡元件而能够固定的，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；
其中，第二行星齿轮装置的第一旋转元件被持续固定，第二行星齿轮装置的第二旋转元件可变地连接至输出轴以及可变地连接至第四行星齿轮装置的第三旋转元件，第二行星齿轮装置的第三旋转元件可变地连接至第三行星齿轮装置的第一旋转元件；
其中，第三行星齿轮装置的第一旋转元件可变地连接至第一行星齿轮装置的第三旋转元件，第三行星齿轮装置的第二旋转元件持续地连接至输入轴以及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三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。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的多挡位变速器，其中，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沿着输入轴和输出轴的轴向方向顺序布置。
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安装为通过所述至少六个换挡元件中的第三离合器而能够固定至变速器壳体；
所述至少六个换挡元件中的其它换挡元件配置为在行星齿轮装置的旋转元件之间构成可变的连接结构。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的多挡位变速器，其中，
所述至少六个换挡元件中的第一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三旋转元件之间形成可变的连接结构；
所述至少六个换挡元件中的第二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二旋转元件之间形成可变的连接结构；
所述至少六个换挡元件中的第四离合器在第一行星齿轮装置的第三旋转元件与第三行星齿轮装置的第一旋转元件之间形成可变的连接结构；
所述至少六个换挡元件中的第五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三旋转元件之间形成可变的连接结构；
所述至少六个换挡元件中的第六离合器在第二行星齿轮装置的第三旋转元件与第三行星齿轮装置的第一旋转元件之间形成可变的连接结构。
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、第三行星齿轮装置和第四行星齿轮装置，其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
第一旋转轴至第八旋转轴，其连接至第一至第四行星齿轮装置的旋转元件；
其中，第一旋转轴是输入轴，其直接连接至第一行星齿轮装置的第一旋转元件以及第三行星齿轮装置的第二旋转元件；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以及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三行星齿轮装置的第一旋转元件；第五旋转轴直接连接至第二行星齿轮装置的第三旋转元件；第六旋转轴直接连接至第三行星齿轮装置的第三旋转元件以及第四行星齿轮装置的第一旋转元件；第七旋转轴直接连接至第四行星齿轮装置的第三旋转元件；第八旋转轴是输出轴，其直接连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件；
其中，所述六个换挡元件包括：第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、第五离合器和第六离合器，第一离合器设置在第一旋转轴与第七旋转轴之间，第二离合器设置在第三旋转轴与第八旋转轴之间，第三离合器设置在第二旋转轴与变速器壳体之间，第四离合器设置在第三旋转轴与第四旋转轴之间，第五离合器设置在第三旋转轴与第七旋转轴之间，第六离合器设置在第四旋转轴与第五旋转轴之间。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的多挡位变速器，其中，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沿着输入轴和输出轴的轴向方向顺序布置。
7.根据权利要求5所述的用于车辆的多挡位变速器，
其中，至少六个换挡元件中的第一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三旋转元件之间形成可变的连接结构；
其中，至少六个换挡元件中的第二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二旋转元件之间形成可变的连接结构；
至少六个换挡元件中的第四离合器在第二行星齿轮装置的第二旋转元件与第三行星齿轮装置的第一旋转元件之间形成可变的连接结构；
其中，至少六个换挡元件中的第五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三旋转元件之间形成可变的连接结构；
其中，至少六个换挡元件中的第六离合器在第二行星齿轮装置的第三旋转元件与第三行星齿轮装置的第一旋转元件之间形成可变的连接结构。
8.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固定至变速器壳体。
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