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，更特别地，涉及一种多级变速器技术，其可以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挡位。

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提高燃料效率的无限制的竞争中。另外，为了基于各种技术(例如缩小尺寸)而降低发动机的重量和改进发动机的燃料效率已经进行了很多努力。

在能够寻求用于装配在车辆中的变速器以改进燃料效率的方法中，存在可以通过使用多级变速器以允许发动机以更有效率的运转点(operation points)运转从而改进燃料效率的方法。

这种多级变速器允许发动机以相对低的RPM(每分钟转数)范围运转，从而进一步改进了车辆的静音性(quietness)。

然而，随着变速器的挡位的数量增加，所以构成变速器的内部部件的数量也增加了。这会反而导致不想要的影响，例如变速器的可安装性和转换效率的降低以及变速器的成本和重量的增加。因此，为了将使用多级变速器改进燃料效率的效果最大化，所以重要的是设计一种变速器结构，其可以使用相对小数量的部件和简单的配置而实现最大的效率。

公开于该本发明背景技术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。

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，其可以利用相对小数量的部件和简单的配置而实现至少十个前进挡位和一 个倒挡位。在各个方面，发动机在最佳运转点处运转，从而使车辆的燃料效率的改进最大化，并且发动机的运转更加安静，从而改进了车辆的静音性。

根据本发明的各个方面，用于车辆的多级变速器可以包括输入轴，输出轴，第一至第四行星齿轮装置以及至少六个换挡元件；该第一至第四行星齿轮装置设置在输入轴和输出轴之间以传输旋转力，该第一至第四行星齿轮装置中的每个具有三个旋转元件；该至少六个换挡元件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在可通过在所述至少六个换挡元件中的一个换挡元件而固定的同时，连续地连接至第二行星齿轮装置的第三旋转元件，第一行星齿轮装置的第二旋转元件连续地连接至第三行星齿轮装置的第二旋转元件和第四行星齿轮装置的第三旋转元件，并且第一行星齿轮装置的第三旋转元件可由在所述至少六个换挡元件中的另一个换挡元件固定，其中，第二行星齿轮装置的第一旋转元件选择性地连接至第四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，第二行星齿轮装置的第二旋转元件连续地连接至输入轴，第二行星齿轮装置的第三旋转元件连续地连接至第三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选择性地连接至第四行星齿轮装置的第一旋转元件和第二旋转元件，并且其中，第四行星齿轮装置的第二旋转元件连续地连接至输出轴。

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可以顺序地沿着输入轴和输出轴的轴向而布置。

第一行星齿轮装置的第一旋转元件可以通过在换挡元件之中的第二离合器而固定至变速器壳体，其中，第一行星齿轮装置的第三旋转元件可以借助于在换挡元件之中的第三离合器而固定至变速器壳体，其中，在所述至少六个换挡元件中的其余换挡元件可以配置为构成在行星齿轮装置的旋转元件之间的选择连接结构。

在至少六个换挡元件之中的第一离合器可以形成在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二旋转元件之间的选择连接结构，其中，在至少六个换挡元件之中的第四离合器可以形成在第二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 件之间的选择连接结构，其中，在至少六个换挡元件之中的第五离合器可以形成在第二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之间的选择连接结构，并且其中，在至少六个换挡元件之中的第六离合器可以形成在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之间的选择连接结构。

根据本发明的各个方面，用于车辆的多级变速器可以包括第一至第四行星齿轮装置，六个换挡元件以及第一至第八旋转轴；该第一至第四行星齿轮装置的每个具有三个旋转元件；该六个换挡元件配置为选择性地提供摩擦力；该第一至第八旋转轴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，其直接地连接至第二行星齿轮装置的第二旋转元件，第二旋转轴直接地连接至第一行星齿轮装置的第一旋转元件、第二行星齿轮装置的第三旋转元件以及第三行星齿轮装置的第三旋转元件，第三旋转轴直接地连接至第一行星齿轮装置的第二旋转元件、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，第四旋转轴直接地连接至第一行星齿轮装置的第三旋转元件，第五旋转轴直接地连接至第二行星齿轮装置的第一旋转元件，第六旋转轴直接地连接至第四行星齿轮装置的第一旋转元件，第七旋转轴直接地连接至第三行星齿轮装置的第一旋转元件，第八旋转轴是输出轴，其直接地连接至第四行星齿轮装置的第二旋转元件，其中，六个换挡元件包括第一至第六离合器，第一离合器设置在第七旋转轴和第八旋转轴之间，第二离合器设置在第二旋转轴和变速器壳体之间，第三离合器设置在第四旋转轴和变速器壳体之间，第四离合器设置在第三旋转轴和第五旋转轴之间，第五离合器设置在第五旋转轴和第六旋转轴之间，第六离合器设置在第六旋转轴和第七旋转轴之间。

根据如上所述的本发明，用于车辆的多级变速器可以利用相对小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位。发动机在最佳运转点处运转，从而使车辆的燃料效率的改进最大化。发动机的运转更加安静，从而改进了车辆的静音性。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客 车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如具有汽油动力和电力动力两者的车辆。

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是显示了根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的示例性多级变速器的配置的示意图。

图2显示了图1中所示的示例性多级变速器的运行模式图表。

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。

具体实施方式

下面将详细说明本发明的各个实施方案，在附图中和随后的描述中示出了这些实施方案的示例。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，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替换形式、修改形式、等效形式以及其它实施方案。

参考图1和图2，根据本发明的各个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设置在输入轴IN和输出轴OUT之间以传输旋转力，行星齿轮装置PG1 至PG4中的每个具有三个旋转元件；该至少六个换挡元件连接至行星齿轮装置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在可通过至少六个换挡元件之中的一个换挡元件固定的同时，连续地连接至第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2。第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1连续地连接至第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3和第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4。第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1可由至少六个换挡元件之中的另一个换挡元件固定。

第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2选择性地连接至第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4和第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3。第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2连续地连接至输入轴IN。第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2连续地连接至第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3。

第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3选择性地连接至第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4和第二旋转元件C4。第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4连续地连接至输出轴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顺序地沿着输入轴IN和输出轴OUT的轴向方向而布置。

通过在换挡元件中的第二离合器CL2，第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1可固定至变速器壳体CS。通过在换挡元件中的第三离合器CL3的装置，第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1可固定至变速器壳体CS。

因此，第二离合器CL2和第三离合器CL3用作制动器，并且分别地停止或允许第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1和第三旋转元件R1的转动。

在换挡元件之中的其它换挡元件配置为构成在行星齿轮装置的旋转元件之间的选择连接结构。

具体而言，在换挡元件之中的第一离合器CL1形成在第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3和第四行星齿轮装置PG4的第二旋转元件C4之间的选择连接结构。在换挡元件之中的第四离合器CL4形 成在第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2和第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3之间的选择连接结构。在换挡元件之中的第五离合器CL5形成在第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2和第四行星齿轮装置PG4的第一旋转元件S4之间的选择连接结构。在换挡元件之中的第六离合器CL6形成在第三行星齿轮装置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之间的选择连接结构。

根据各个实施方案，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，根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的多级变速器包括第一至第四行星齿轮装置PG1至PG4，六个换挡元件以及八个旋转轴；该第一至第四行星齿轮装置的每一个具有三个旋转元件；该六个换挡元件配置为选择性地提供摩擦力；该八个旋转轴连接至第一至第四行星齿轮装置的旋转元件。

这里，在八个旋转轴之中，第一旋转轴RS1是输入轴IN，其直接地连接至第二行星齿轮装置PG2的第二旋转元件C2。第二旋转轴RS2直接地连接至第一行星齿轮装置PG1的第一旋转元件S1、第二行星齿轮装置PG2的第三旋转元件R2和第三行星齿轮装置PG3的第三旋转元件R3。第三旋转轴RS3直接地连接至第一行星齿轮装置PG1的第二旋转元件C1、第三行星齿轮装置PG3的第二旋转元件C3和第四行星齿轮装置PG4的第三旋转元件R4。第四旋转轴RS4直接地连接至第一行星齿轮装置PG1的第三旋转元件R1。第五旋转轴RS5直接地连接至第二行星齿轮装置PG2的第一旋转元件S2。第六旋转轴RS6直接地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直接地连接至第三行星齿轮装置PG3的第一旋转元件S3。第八旋转轴RS8是输出轴OUT，其直接地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设置在第七旋转轴RS7和第八旋转轴RS8之间。第二离合器CL2设置在第二旋转轴RS2和变速器壳体CS之间。第三离合器CL3设置在第四旋转轴RS4和变速器壳体CS之间。第四离合器CL4设置在第三旋转轴RS3和第五旋转轴RS5之间。第五离合器CL5设置在第五旋转轴RS5和第六旋转轴RS6之间。第六离合器CL6设置在第六旋转轴RS6和第七旋转轴RS7之间。

如上所述，根据图2所示的运行模式图表，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实现了十一个前进挡位和一个倒挡位。由于可以基于小数量的部件和简单的配置而实现所述多级变速器，所以所述多级变速器能够有助于改进车辆的燃料效率和静音性，从而改进车辆的适销性。

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。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要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。