CN101021248B - 多档变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有六个前进档和一个倒档的多档变速器，包括一个输入轴(1)、一个输出轴(2)、三个行星齿轮组(P1、P2、P3)、六个旋转轴(1、2、3、4、5、6)以及五个换档部件(03、04、13、14、16、26)，其中，输入轴(1)与行星齿轮组(P2)的太阳轮连接，可通过离合器(13)与轴(3)或者通过离合器(16)与轴(6)并可通过离合器(14)与轴(4)连接，其中，轴(3)与行星齿轮组(P1)的连接片和行星齿轮组(P2)的内齿轮连接并可连接在外壳(G)上，轴(4)与行星齿轮组(P1)的太阳轮连接并可连接在外壳(G)上，其中，轴(5)与行星齿轮组(P1)的内齿轮和行星齿轮组(P3)的连接片连接，其中，轴(6)与行星齿轮组(P2)的连接片连接并可通过离合器(26)与输出轴(2)连接，其中，输出轴(2)与行星齿轮组(P3)的内齿轮连接以及其中行星齿轮组(P3)的太阳轮通过轴(0)与外壳(G)抗扭地连接。

Description

多档变速器
技术领域
本发明涉及一种行星齿轮结构的多档变速器，特别是一种用于汽车的自动变速器。
背景技术
特别是汽车的自动变速器按照现有技术包括行星齿轮组，它们借助例如像离合器和制动器这种摩擦或换档部件连接并通常与承受滑动作用和选择性具有分接离合器的启动部件例如像液力变矩器或者液压离合器连接。
这种变速器由EP 0434525A1公开。它基本上包括彼此平行设置的一个输入轴和一个输出轴、一个与输出轴同心设置的复式行星齿轮组和以三个离合器和两个制动器方式的五个换档部件，它们各自成对地选择性闭合确定输入轴与输出轴之间不同的变速传动比。在这种情况下该变速器具有一个前置齿轮组和两个功率路径，从而通过五个换档部件有选择地成对结合实现六个前进档。
在这种情况下，在第一功率路径上需要两个离合器，用于从前置齿轮组向复式行星齿轮组的两个部件传递转矩。这些部件在力线方向上基本上设置在复式行星齿轮组方向上的前置齿轮组后面。在第二功率路径上设有另一个离合器，它将该功率路径与复式行星齿轮组的另一部件可分开地连接。在这种情况下离合器这样设置，使内摩擦片支架形成输出件(Abtrieb)。
此外，US 6.139.463公开了一种特别是用于汽车的行星齿轮结构的紧凑式多档变速器，具有两个行星齿轮组和一个前置齿轮组以及三个离合器和两个制动器。在公开的这种多档变速器中，第一功率路径上具有两个离合器C-1和C-3，用于从前置齿轮组向两个行星齿轮组传递转矩。在这种情况下，离合器C-3的外摩擦片支架或气缸侧或活塞侧和压力补偿侧与第一制动器B-1连接。而且第三离合器C-3的内摩擦片支架与第一离合器C-1的气缸侧或活塞侧和压力补偿侧连接，其中，第一离合器C-1的内摩擦片支架设置在输出侧并与第三行星齿轮组的一个太阳轮连接。
此外，申请人的DE 19949507A1公开了一种多档变速器，其中，输入轴上具有两个不可切换的前置齿轮组，输出端上产生两种转速，除了输入轴的转速外，有选择地根据作用于输出轴可切换的复式行星齿轮组通过所使用的换档部件的选择性闭合可这样切换，使其为从一个档位切换到各自下个更高的或者更低的档位，两个直接操纵的换档部件中各自仅需接通或者断开一个换档部件。
DE 19912480A1公开了一种可自动换档的汽车变速器，具有三个单连接片的行星齿轮组以及用于切换六个前进档和一个倒档的三个制动器和两个离合器，还具有一个输入轴以及一个输出轴。该可自动换档的汽车变速器这样构成，使输入轴与第二行星齿轮组的太阳轮直接连接并使输入轴可通过第一离合器与第一行星齿轮组的太阳轮和/或者通过第二离合器与第一行星齿轮组的连接片连接。作为附加或者选择，第一行星齿轮组的太阳轮通过第一制动器与变速器的外壳连接和/或者第一行星齿轮组的连接片通过第二制动器与外壳连接和/或者第三行星齿轮组的太阳轮通过第三制动器与外壳连接。
此外，DE 10213820A1公开了一种多级自动变速器，包括第一变速传动比的第一输入路径T1；变速传动比大于该第一输入路径T1的第二输入路径T2；一个具有四个部件的行星齿轮组，其中，在转速曲线图上部件的顺序为第一部件、第二部件、第三部件和第四部件；将输入路径T2的转动传递到第一部件S3上的离合器C-2；将转动从输入路径T2传递到第四部件S2上的离合器C-1；将转动从输入路径T1传递到第一部件上的离合器C-4；将转动从输入路径T1传递到第二部件C3上的离合器C-3；产生第四部件结合的制动器B-1；产生第二部件结合的制动器B-2；以及一个与第三部件R3连接的输出件。
在申请人DE 10115983A1的框架内介绍了一种多档变速器，具有一个与前置齿轮组连接的输入轴、一个与后置齿轮组连接的输出轴以及最多七个换档部件，通过其选择性的切换可切换至少七个无混合联接的前进档。前置齿轮组由一个前置行星齿轮组或者最多两个不可与第一前置行星齿轮组切换的前置行星齿轮组构成，其中，后置齿轮组作为双连接片四轴变速器利用两个可切换的后置行星齿轮组构成并具有四个自由轴。该双连接片四轴变速器的第一自由轴与第一换档部件连接，第二自由轴与第二和第三换档部件连接，第三自由轴与第四和第五换档部件连接和第四自由轴与输出轴连接。对一种具有总计六个换档部件的多档变速器依据该发明提出，后置齿轮组的第三自由轴或者第一自由轴附加与第六换档部件连接。对一种具有总计七个换档部件的多档变速器依据该发明提出，第三自由轴附加与第六换档部件D′和第一自由轴附加与第七换档部件连接。
此外，申请人的DE 10115987A1介绍了一种具有至少七个档的多档变速器。该变速器除了输入轴和输出轴外，由一个不可切换的前置齿轮组和一个可切换的后置齿轮组以双连接片四轴变速器的方式组成。前置齿轮组由第一行星齿轮组组成，它除了提供输入轴的输入转速外，还可以有选择地切换到后置齿轮组提供第二转速。后置齿轮组由两个可切换的行星齿轮组组成，它们利用六个换档部件可以切换至少七个档位，其中形成两个功率路径。在此方面，在每次换档过程中以具有优点的方式始终避免混合联接。此外，DE 2936969公开了一种9档多档变速器；它包括八个换档部件和四个齿轮组。
总体来说，行星齿轮结构的自动换档汽车变速器在现有技术中已有大量介绍并得到不断开发和改进。这些变速器因此具有足够数量的前进档以及一个倒档，并具有采用很高的总分配和有利的变速器各档速比间隔非常适用于汽车的变速传动比。此外，这些变速器可以使前进方向上具有很高的启动变速传动比并包括直接档位，以及既适用于Pkw也适用于Nkw使用。此外，这些变速器需要较低的制造开支，特别是较少数量的换档部件，并在顺序切换的情况下避免双重联接，从而在切换到确定档组上的情况下各自仅变换一个换档部件。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的多档变速器，其中，制造开支得到优化并为此在牵引和啮合损失方面提高主行驶档的效率。而且在依据本发明的多档变速器中，使低转矩作用于换档部件和行星齿轮组并且将轴、换档部件和行星齿轮组的转速保持在尽可能低的程度上。此外，遵守档位的需要数量以及变速器分配，从而可以具有优点方式实现六个前进档和至少一个倒档。此外，依据本发明的变速器适合于在任何结构的汽车上使用，特别适用于前置横列设置。
该目的依据本发明的行星齿轮结构的多档变速器得以实现，该多档变速器包括一个输入轴和一个输出轴，该输入轴和输出轴设置在一个外壳内；第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组；至少另外的第三轴、第四轴、第五轴和第六轴；以及包括第一制动器和第二制动器和第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器的至少五个换档部件，它们选择性结合使输入轴与输出轴之间产生不同的变速传动比，从而能够实现至少六个前进档和一个倒档，其中，输入轴始终与第二行星齿轮组的太阳轮连接，能够通过第一离合器与第三轴或者通过第三离合器与第六轴并通过第二离合器与第四轴能够分开地连接，其中，第三轴始终与第一行星齿轮组的连接片和第二行星齿轮组的内齿轮连接并能够通过第一制动器连接在外壳上，第四轴始终与第一行星齿轮组的太阳轮连接并能够通过第二制动器连接在外壳上，其中，第五轴始终与第一行星齿轮组的内齿轮和第三行星齿轮组的连接片连接，其中，第六轴始终与第二行星齿轮组的连接片连接并能够通过第四离合器与输出轴可分开地连接，其中，输出轴始终与第三行星齿轮组的内齿轮连接以及其中第三行星齿轮组的太阳轮通过连接装置与变速器的外壳永久地连接。
通过该多档变速器依据本发明的构成产生一种特别适用于轿车的变速传动比以及明显提高了多档变速器的总分配，由此改善了行驶舒适性并大大降低了消耗。
此外，利用依据本发明的多档变速器通过减少换档部件的数量，最好两个制动器和三个离合器而明显降低了制造开支。利用依据本发明的多档变速器可以具有优点的方式采用液力变矩器、液力离合器、外部启动离合器或者也可以采用其他适用的外部启动部件进行启动。也可以设想采用与变速器整体构成的启动部件进行启动过程。最好适用于一种在第一前进档和倒档上操纵的换档部件。
此外，在依据本发明的多档变速器上形成一种主行驶档位与牵引和啮合损耗相关的高效率。
此外，多档变速器的换档部件和行星齿轮组上存在着低转矩，由此以具有优点的方式降低该多档变速器上的磨损。此外，通过低转矩还可以产生相应小的尺寸，由此降低所需的结构空间和相应的成本。此外，在这些轴、换档部件和行星齿轮组上也存在着低转速。
此外，依据本发明的变速器这样设计，使其无论是在力线方向上还是在空间方面均可以与不同的传动系结构相结合。
附图说明
下面借助附图举例对本发明进行详细说明。其中：
图1示出一个依据本发明的多档变速器优选实施方式的示意图；
图2示出依据图1依据本发明多档变速器的举例换档示意图；
图3示出一个依据本发明的多档变速器的另一优选实施方式的示意图；以及
图4示出依据图3依据本发明多档变速器的举例换档示意图。
具体实施方式
图1示出一个依据本发明的多档变速器，具有设置在一个外壳G内的一个输入轴1(An)和一个输出轴2(Ab)。具有三个行星齿轮组P1、P2、P3，它们最好作为负行星齿轮组构成并按P1、P2、P3的顺序设置在轴向上(和力线方向上)。
如从图1所看到的那样，仅具有五个换档部件，即两个制动器03、04和三个离合器13、14和26。利用这些换档部件可以实现最好六个前进档和一个倒档的选择性换档。依据本发明的多档变速器具有总计六个旋转轴，即轴1、2、3、4、5和6。
依据本发明在依据图1的多档变速器中通过轴1进行传动，该轴始终与第二行星齿轮组P2的太阳轮连接，可通过离合器13与轴3和通过离合器14与轴4可分开地连接，其中，轴3始终与第一行星齿轮组P1的连接片和第二行星齿轮组P2的内齿轮连接并可通过制动器03连接在外壳G上，以及其中轴4始终与第一行星齿轮组P1的太阳轮连接并可通过制动器04连接在外壳G上。
此外，轴5始终与第三行星齿轮组P3的连接片和第一行星齿轮组P1的内齿轮连接，其中，轴6始终与第二行星齿轮组P2的连接片连接并可通过离合器26与输出轴2可分开地连接，后者始终与第三行星齿轮组P3的内齿轮连接。此外，第三行星齿轮组P3的太阳轮通过轴0与外壳G抗扭地连接。
在这种情况下在所示实施方式的框架内，离合器13和14轴向观察在力线方向上按13、14的顺序设置在第一行星齿轮组P1前面并可以作为片式离合器具有一个共用的外摩擦片支架。制动器04、03同样轴向观察在力线方向上按04、03的顺序设置在第一行星齿轮组P1前面。
换档部件空间上的布置可以是任意的并仅受尺寸和外部环境的限制。
图2示出依据图1依据本发明的多档变速器的举例换档示意图。为每个档位闭合两个换档部件。从该换档示意图中可以看出举例的单个档位的各自变速传动比i和从中确定的变速器各档速比间隔phi。行星齿轮组P3、P2、P1固定变速传动比的典型数值分别为-2.556、-2.299或-3.250。此外从该换档示意图可以看出，在顺序换档情况下避免双重联接或混合联接，因为两个相邻的档位共同利用一个换档部件。第四档在这种情况下最好作为直接档构成。
第一档通过闭合制动器03和离合器26、第二档通过闭合制动器04和离合器26和第三档通过闭合离合器14和26产生。此外，第四档通过闭合离合器13和离合器26、第五档通过闭合离合器13和14和第六档通过闭合制动器04和离合器13产生。如从换档示意图中所看到的那样，倒档通过闭合制动器03和离合器14产生。
图3示出依据本发明的变速器的另一个实施例。与图1实施例的区别在于，输入轴不是与轴3，而是与轴6可分开地连接；因此取消制动器13并需要离合器16。离合器16和14最好轴向上观察在力线方向上按16、14的顺序设置在第一行星齿轮组P1前面并作为片式离合器可以具有一个共用的外摩擦片支架。
图4的主题是与图3的实施方式相应的换档示意图。与图2类似，为每个档位闭合两个换档部件。行星齿轮组P3、P2、P1固定变速传动比的典型数值分别为-2.481、-2.277或-3.250。依据该换档示意图，在顺序换档情况下避免双重联接或混合联接，因为两个相邻的档位共同利用一个换档部件；第四档作为直接档构成。
第一档因此通过闭合制动器03和离合器26、第二档通过闭合制动器04和离合器26和第三档通过闭合离合器14和26产生。此外，第四档通过闭合离合器16和离合器26、第五档通过闭合离合器16和14和第六档通过闭合制动器04和离合器16产生。如从换档示意图中所看到的那样，倒档通过闭合制动器03和离合器14产生。
依据本发明，启动可以利用整体构成的换档部件03、56进行(IAK)，其中，对此特别适用在两种实施方式中在第一前进档和倒档上所需的制动器03。此外，在相同的传动示意图中根据换档逻辑也可以产生不同的跳档，从而可以形成一种用途专用或汽车专用的方案。
为此可以在多档变速器的任何适当的位置上具有附加的超越离合器，例如在一个轴与外壳之间或者需要时以两个轴连接。
在输入侧或者输出侧上依据本发明可以设置一个车轴差速器和/或者一个分配器差速器。
在一种具有优点的进一步构成的框架内，输入轴1可以通过连接件根据需要与主动发动机分离，其中，作为连接件可以使用液力变矩器、液压离合器、干式起动离合器、湿式启动离合器、磁粉离合器或者离心式离合器。这种启动部件也可以设置在变速器后面的力线方向上，其中，在这种情况下输入轴1始终与发动机的曲轴连接。
依据本发明的多档变速器此外可以在发动机与变速器之间设置一个扭转减振器。
在本发明未示出的另一种实施方式的框架内，每个轴上，优选输入轴1或者输出轴2上可以设置非摩擦制动器，例如像液压的或者电动的废气制动器或者这类制动器，这一点对在商用车辆上的应用来说具有特别重要的意义。此外，为传动附加的机组可以在每个轴上，优选在输入轴1或者输出轴2上具有辅助驱动。
所使用的换档部件可以作为负荷控制离合器或者制动器构成。特别是可以使用力配合的离合器或者制动器，例如片式离合器、带式制动器和/或者锥体离合器。此外，作为换档部件也可以使用形状配合的制动器和/或者离合器，例如像同步器或者牙嵌离合器。
这里所介绍的多档变速器的另一个优点在于，每个轴上作为发电机和/或者作为驱动装置均可以安装电机。
不言而喻，任何结构上的构成，特别是行星齿轮组和换档部件任何空间上的设置无论是本身以及彼此和就此而言只要技术上合理的，均处于本权利要求的保护范围下，而不影响权利要求中所列举的变速器的功能，即使这些构成并未明确在附图中或者说明书中列出。
附图标记
0     轴
1     轴
2     轴
3     轴
4     轴
5     轴
6     轴
03    制动器
04    制动器
13    离合器
14    离合器
16    离合器
26    离合器
P1    行星齿轮组
P2    行星齿轮组
P3    行星齿轮组
An    输入
Ab    输出
i     变速传动比
phi   变速器各档速比间隔
G     外壳

Claims (25)

1.行星齿轮结构的多档变速器，包括
一个输入轴(1)和一个输出轴(2)，该输入轴(1)和输出轴(2)设置在一个外壳(G)内；
第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组(P1、P2、P3)；
至少另外的第三轴、第四轴、第五轴和第六轴(3、4、5、6)；以及
包括第一制动器和第二制动器(03、04)和第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器(13、14、16、26)的至少五个换档部件(03、04、13、14、16、26)，它们选择性结合使输入轴(1)与输出轴(2)之间产生不同的变速传动比，从而能够实现至少六个前进档和一个倒档，
其中，输入轴(1)始终与第二行星齿轮组(P2)的太阳轮连接，能够通过第一离合器(13)与第三轴(3)或者通过第三离合器(16)与第六轴(6)并通过第二离合器(14)与第四轴(4)能够分开地连接，
其中，第三轴(3)始终与第一行星齿轮组(P1)的连接片和第二行星齿轮组(P2)的内齿轮连接并能够通过第一制动器(03)连接在外壳(G)上，
第四轴(4)始终与第一行星齿轮组(P1)的太阳轮连接并能够通过第二制动器(04)连接在外壳(G)上，
其中，第五轴(5)始终与第一行星齿轮组(P1)的内齿轮和第三行星齿轮组(P3)的连接片连接，
其中，第六轴(6)始终与第二行星齿轮组(P2)的连接片连接并能够通过第四离合器(26)与输出轴(2)可分开地连接，
其中，输出轴(2)始终与第三行星齿轮组(P3)的内齿轮连接以及其中第三行星齿轮组(P3)的太阳轮通过第七轴(0)与变速器的外壳(G)抗扭地连接。
2.按权利要求1所述的多档变速器，其特征在于，第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组(P1、P2、P3)按第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组(P1、P2、P3)的顺序依次设置在轴向上或力线方向上。
3.按权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组(P1、P2、P3)作为负行星齿轮组构成。
4.按权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，在输入轴(1)能够通过第一离合器(13)与第三轴(3)可分开地连接的情况下，第一离合器(13)、第二离合器(14)轴向观察在力线方向上按第一离合器(13)、第二离合器(14)的顺序设置在第一行星齿轮组(P1)的前面。
5.按权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，第一离合器(13)、第二离合器(14)作为片式离合器具有一个共用的外摩擦片支架。
6.按前述权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，在输入轴(1)能够通过第三离合器(16)与第六轴(6)可分开地连接的情况下，第三离合器(16)、第二离合器(14)轴向观察在力线方向上按第三离合器(16)、第二离合器(14)的顺序设置在第一行星齿轮组(P1)的前面。
7.按权利要求6所述的多档变速器，其特征在于，第三离合器(16)、第二离合器(14)作为片式离合器具有一个共用的外摩擦片支架。
8.按权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，第二制动器和第一制动器(04、03)轴向观察在力线方向上按第二制动器和第一制动器(04、03)的顺序设置在第一行星齿轮组(P1)的前面。
9.按权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，能够实现六个前进档，其中，
在输入轴(1)能够通过第一离合器(13)与第三轴(3)可分开地连接的情况下，第一档通过闭合第一制动器(03)和第四离合器(26)、第二档通过闭合第二制动器(04)和第四离合器(26)、第三档通过闭合第二离合器(14)和第四离合器(26)、第四档通过闭合第一离合器(13)和第四离合器(26)、第五档通过闭合第一离合器(13)和第二离合器(14)和第六档通过闭合第二制动器(04)和第一离合器(13)产生，而
在输入轴(1)能够通过第三离合器(16)与第三轴(3)可分开地连接的情况下，第一档通过闭合第一制动器(03)和第四离合器(26)、第二档通过闭合第二制动器(04)和第四离合器(26)、第三档通过闭合第二离合器(14)和第四离合器(26)、第四档通过闭合第三离合器(16)和第四离合器(26)、第五档通过闭合第三离合器(16)和第二离合器(14)和第六档通过闭合第二制动器(04)和第三离合器(16)产生。
10.按权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，倒档通过闭合第一制动器(03)和第二离合器(14)产生。
11.按权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，能够在任何适当的位置上使用超越离合器。
12.按权利要求11所述的多档变速器，其特征在于，在输入轴、输出轴、第三轴、第四轴、第五轴、和第六轴(1、2、3、4、5、6)与外壳(G)之间具有超越离合器。
13.按权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，在外壳的相同面上具有输入装置和输出装置。
14.按权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，车轴差速器和/或者分配器差速器设置在输入侧或者输出侧上。
15.按权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，输入轴(1)能够通过连接件与主动发动机分离，液力变矩器、液压离合器、干式启动离合器、湿式启动离合器、磁粉离合器或者离心式离合器设置为上述连接件。
16.按权利要求15所述的多档变速器，其特征在于，在变速器后面的力线方向上能够设置一个所述连接件，其中，输入轴(1)与发动机的曲轴固定连接。
17.按权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，启动借助变速器的换档部件(03、26)进行，其中，输入轴(1)始终与发动机的曲轴连接。
18.按权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，在发动机与变速器之间能够设置一个扭转减振器。
19.按权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，每个轴上均能够设置非摩擦制动器。
20.按权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，为传动附加机组每个轴上均能够设置辅助驱动。
21.按权利要求20所述的多档变速器，其特征在于，辅助驱动能够设置在输入轴(1)或者输出轴(2)上。
22.按权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，换档部件作为负荷控制离合器或者制动器构成。
23.按权利要求22所述的多档变速器，其特征在于，能够使用片式离合器、带式制动器和/或者锥体离合器。
24.按权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，形状配合的制动器和/或者离合器设置为换档部件。
25.按权利要求1或2所述的多档变速器，其特征在于，每个轴上安装电机作为发电机和/或者作为驱动装置。
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