用于车辆的多级变速器的制作方法

本发明大致上涉及一种用于车辆的多级变速器，并且更具体地，涉及一种多级变速器技术，其能够使用尽可能最少的部件和尽可能最简单的配置而实现尽可能多的换挡挡位，从而提高车辆的燃料效率。

背景技术：

近期油价的上涨已经驱使世界范围的车辆制造商进入为提高燃料效率的无限制竞争中。另外，已经致力于基于各种技术(例如缩小尺寸)来降低发动机的重量并提高发动机的燃料效率。

在能够寻求用于装配在车辆中的变速器以提高燃料效率的方法中，存在的方法为，使用多级变速器以允许发动机在更高效的运行点运行，从而最终提高燃料效率。

这种多级变速器允许发动机在相对低的RPM(每分钟转数)范围内运行，从而进一步提升了车辆的静音性。

然而，随着变速器的换挡挡位的数量增加，组成变速器的内部部件的数量也会增加。而这会导致不期望的影响，例如降低了变速器的可安装性和传输效率并且增加了变速器的成本和重量。因此，为了最大化使用多级变速器提高燃料效率的效果，将变速器结构设计为能够使用相对少数量的部件和简单的配置而实现效率的最大化是重要的。

公开于该发明背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的背景的理解，并且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。

技术实现要素：

本发明的各个方面致力于提供一种用于车辆的多级变速器，其能够利用相对少数量的部件和简单的配置实现至少十个前进挡位和一个倒挡挡位，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。

在本发明的一方面中，用于车辆的多级变速器可以包括：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以及至少六个换挡元件；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设置在输入轴与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、第三行星齿轮装置和第四行星齿轮装置中的每个具有三个旋转元件；并且至少六个换挡元件连接至第一行星齿轮装置、第二行星齿轮装置、第三行星齿轮装置和第四行星齿轮装置的三个旋转元件，其中，第一行星齿轮装置的第一旋转元件由至少六个换挡元件的第一换挡元件而安装为能够固定的，并且选择性地连接至第二行星齿轮装置的第一旋转元件，第一行星齿轮装置的第二旋转元件直接连接至输入轴，并且选择性地连接至第二行星齿轮装置的第一旋转元件，并且第一行星齿轮装置的第三旋转元件持续地连接至第三行星齿轮装置的第一旋转元件，其中，第二行星齿轮装置的第二旋转元件选择性地连接至第三行星齿轮装置的第一旋转元件和第三行星齿轮装置的第三旋转元件的每个，并且第二行星齿轮装置的第三旋转元件持续地连接至第三行星齿轮装置的第二旋转元件，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，并且第三行星齿轮装置的第二旋转元件持续地连接至第四行星齿轮装置的第三旋转元件，并且其中，第四行星齿轮装置的第三旋转元件由至少六个换挡元件的第二换挡元件而安装为能够固定的，并且第四行星齿轮装置的第二旋转元件直接连接至输出轴。

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沿着输入轴和输出轴的轴向顺序地布置。

第一行星齿轮装置的第一旋转元件由至少六个换挡元件之中的第一制动器而安装为能够固定至变速箱，其中，第四行星齿轮装置的第三旋转元件由在至少六个换挡元件之中的第二制动器而安装为能够固定至变速箱，并且其中，至少六个换挡元件之中的其余换挡元件配置为在第一行星齿轮装置、第二行星齿轮装置、第三行星齿轮装置和第 四行星齿轮装置的三个旋转元件之间构成可变的连接结构。

至少六个换挡元件之中的第一离合器在第一行星齿轮装置的第二旋转元件与第二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，至少六个换挡元件之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，至少六个换挡元件之中的第三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三旋转元件之间形成可变的连接结构，并且其中，至少六个换挡元件之中的第四离合器在第一行星齿轮装置的第一旋转元件与第二行星齿轮装置的第一旋转元件之间形成可变的连接结构。

在本发明的另一方面中，用于车辆的多级变速器可以包括：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，其中的每个具有三个旋转元件；六个换挡元件，其配置为选择性地提供摩擦力；以及第一旋转轴、第二旋转轴、第三旋转轴、第四旋转轴、第五旋转轴、第六旋转轴、第七旋转轴和第八旋转轴，其连接至第一行星齿轮装置、第二行星齿轮装置、第三行星齿轮装置和第四行星齿轮装置的三个旋转元件，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一旋转元件，第三旋转轴直接连接至第二行星齿轮装置的第一旋转元件，第四旋转轴直接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一旋转元件以及第四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二旋转元件，第六旋转轴直接连接至第二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以及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，并且其中，六个换挡元件可以包括第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器以及第一制动器和第二制动器，第一离合器设置在第一旋转轴与第三旋转轴之间，第二离合器设置在第四旋转轴与第五旋转轴之间，第三离合器设置在第五旋转轴与第七旋转轴之间，第四离合器设置在第二旋转轴与第三旋转轴之间，第一制动器 设置在第二旋转轴与变速箱之间，并且第二制动器设置在第六旋转轴与变速箱之间。

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沿着输入轴和输出轴的轴向顺序地布置。

第一离合器设置为在第一行星齿轮装置的第二旋转元件与第二行星齿轮装置的第一旋转元件之间形成可变的连接，第二离合器设置为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，第三离合器设置为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三旋转元件之间形成可变的连接，并且第四离合器设置为在第一行星齿轮装置的第一旋转元件与第二行星齿轮装置的第一旋转元件之间形成可变的连接。

根据以上所述的本发明，用于车辆的多级变速器能够利用相对少数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挡挡位，使得发动机可以在最优运行点运行，从而使车辆的燃料效率的提高最大化，并且发动机可以更加安静地运转，从而提高车辆的静音性。

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具体实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1是示出根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的多级变速器的结构图。

图2示出了在图1中所示的变速器的运行模式表。

应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其呈现了某种程度上经过简化的说明本发明的基本原理的各个特征。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、位置和外形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，相同的附图标记指代本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

下文将更具体地参考根据本发明的用于车辆的多级变速器的示例性实施方案，这些示例性实施方案的示例示于所附附图中。在整个附图和说明书中将尽可能地使用相同的附图标记以指代相同或相似的部分。

参考图1和图2，根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的多级变速器包括：输入轴IN，输出轴OUT，第一行星齿轮装置至第四行星齿轮装置PG1、PG2、PG3和PG4以及至少六个换挡元件；第一行星齿轮装置至第四行星齿轮装置PG1、PG2、PG3和PG4设置在输入轴IN与输出轴OUT之间以传输旋转力，第一行星齿轮装置PG1至第四行星齿轮装置PG4中的每个具有三个旋转元件；至少六个换挡元件连接至第一行星齿轮装置PG1至第四行星齿轮装置PG4的旋转元件。

第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1由至少六个换挡元件中的一个换挡元件而安装为能够固定的，并且可变连接至第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2。第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1直接连接至输入轴IN并且可变地连接至第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2。第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1永久地连接至第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3。

第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2可变地连接至第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3和第三旋转元件R3的每个，并且第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2永久地连接至第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3。

第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3永久地连接至第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4，并且第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3永久地连接至第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4。

第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4由至少六个换挡元件中的另一个换挡元件而安装为能够固定的，并且第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4永久地连接至输出轴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沿着输入轴IN和输出轴OUT的轴向顺序地布置。

第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1借助于至少六个换挡元件之中的第一制动器B1而安装为能够固定至变速箱CS。第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4借助于至少六个换挡元件之中的第二制动器B2而安装为能够固定至变速箱CS。

因此，第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1和第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4可以借助于第一制动器B1和第二制动器B2的操作而分别地转换为可旋转状态或者不旋转的约束状态。

至少六个换挡元件之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。

具体而言，至少六个换挡元件之中的第一离合器CL1在第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1与第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2之间形成可变的连接结构。至少六个换挡元件之中的第二离合器CL2在第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2与第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3之间形成可变的连接结构。至少六个换挡元件之中的第三离合器CL3在第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2与第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3之间形成可变的连接结构。至少六个换挡元件之中的第四离合器CL4在第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1与第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2之间形成可变的连接结构。

根据本实施方案，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。

如上配置的用于车辆的多级变速器也可以按以下方式呈现。

具体而言，根据本发明的用于车辆的多级变速器包括第一行星齿轮装置PG1至第四行星齿轮装置PG4、六个换挡元件以及八个旋转轴；第一行星齿轮装置PG1至第四行星齿轮装置PG4各自具有三个旋转元 件；六个换挡元件配置为可变地提供摩擦力；八个旋转轴连接至第一行星齿轮装置至第四行星齿轮装置的旋转元件。

因此，在八个旋转轴之中，第一旋转轴RS1是输入轴IN，其直接连接至第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1。第二旋转轴RS2直接连接至第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1。第三旋转轴RS3直接连接至第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2。第四旋转轴RS4直接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。第五旋转轴RS5直接连接至第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2。第六旋转轴RS6直接连接至第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2、第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3以及第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4。第七旋转轴RS7直接连接至第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3。第八旋转轴RS8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，在六个换挡元件之中，第一离合器CL1设置在第一旋转轴RS1与第三旋转轴RS3之间。第二离合器CL2设置在第四旋转轴RS4与第五旋转轴RS5之间。第三离合器CL3设置在第五旋转轴RS5与第七旋转轴RS7之间。第四离合器CL4设置在第二旋转轴RS2与第三旋转轴RS3之间。第一制动器B1设置在第二旋转轴RS2与变速箱CS之间。第二制动器B2设置在第六旋转轴RS6与变速箱CS之间。

如上所述，包括四个简单的行星齿轮装置和六个换挡元件的根据本发明的用于车辆的多级变速器，根据如图2所示的操作模式表实现了十个前进挡位和一个倒挡挡位。由于能够基于相对少数量的部件和简单的配置来实现十个换挡挡位的多级换挡，所以用于车辆的多级变速器能够有助于提高车辆的燃料效率和静音性，从而最终改善车辆的适销性。

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。前面的描述并旨在穷举的，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各种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效形式所限定。