CN101021253A - 多挡变速器 - Google Patents

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Abstract

一种具有七个前进挡和一个倒挡的多挡变速器，该变速器具有：输入轴(1)；输出轴(2)；三个行星齿轮组(P1、P2、P3)；六个可旋转的轴(1、2、3、4、5、6)；及六个换档元件(03、04、13、14、34、35、36、56)，其中该输入轴(1)与行星齿轮组(P2)的中心齿轮相连，通过离合器(13)与轴(3)连接，并且通过离合器(14)与轴(4)连接，轴(3)与行星齿轮组(P1)的桥接部相连，通过制动器(03)耦联在壳体(G)中，及通过离合器(36)与和行星齿轮组(P2)的空心轮相连的轴(6)连接，其中轴(4)与行星齿轮组(P1)的中心轮相连并且通过制动器(04)耦联在壳体(G)中，及轴(5)与行星齿轮组(P1)的空心轮和行星齿轮组(P3)的桥接部相连，其中输出轴(2)与行星齿轮组(P2)的桥接部和行星齿轮组(P3)的空心轮相连，行星齿轮组(P3)的中心轮抗扭地与壳体(G)相连，轴(5)通过离合器(56)与轴(6)连接，或者轴(5)通过离合器(35)与轴(3)连接，或者轴(3)通过离合器(34)与轴(4)连接。

Description

多挡变速器
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的行星结构形式的多挡变速器，尤其涉及一种汽车的自动变速器。
背景技术
自动变速器、尤其是汽车的自动变速器根据现有技术包括行星齿轮组，该行星齿轮组借助摩擦或者换档元件如离合器或者制动器来开关，及通常与一个处于滑动作用下的且有选择地设置有分接离合器的启动件如流体动力变矩器或者液力偶合器相连。
这种变速器公开在EP0434525A1中。它基本上包括：输入轴和输出轴，这些轴相互平行地布置；双行星齿轮组，它布置成与输出轴共心；及五个换档元件，它们是三个离合器和两个制动器，它们的选择联锁各自成对地确定输入轴和输出轴之间的不同变速传动比。因此，变速器具有前置的齿轮组和两个功能传输路径，通过五个换档元件的选择成对啮合可以实现六种前进挡。
因此，在第一传输路径中，两个离合器需要把扭矩从前置齿轮组输送到双行星齿轮组的两个元件中。它们沿着力传递方向基本上布置在沿着双行星齿轮组方向的前置齿轮组的后面。在第二传输路径中设置另一个离合器，该离合器使它与双行星齿轮组的另一元件可松开地相连。因此，这些离合器这样地布置，以致内摩擦片支架形成了输出轴。
此外，文献US6139463公开了一种紧凑的、行星齿轮结构形式的多挡变速器，该变速器尤其适合于汽车，这种变速器具有两个行星齿轮组和前置齿轮组及三个离合器和两个制动器。在这种公知的多挡变速器中，在第一传输路径中，两个离合器C-1和C-3被设置来把扭矩输送从前置齿轮组到两个行星齿轮组中。因此，离合器C-3的外摩擦片支架或者汽缸或者活塞和均压侧与第一制动器B-1相连。此外，第三离合器C-3的内摩擦片支架与第一离合器C-1的汽缸或者活塞和均压侧相连，第一离合器C-1的内摩擦片支架布置在输出侧上，并且与第三行星齿轮组的中心轮相连。
此外，文献DE19949507A1公开了一种多挡变速器，其中两个不能接通的前置齿轮组设置在输入轴上，这两个齿轮组在输出端产生了两个转速，除了输入轴的转速之外，这两个转速有选择地在一个影响输出轴的、可换挡的双行星齿轮组上通过有选择地连接所使用的换档元件来这样地接通，以致借助两个可靠工作的换档元件，总是只接通或者断开一个换档元件，从而从一个挡位转换成各自紧接着的更高或者更低的挡位。
在DE19912480A1中公开了一种自动可换挡的汽车变速器，它具有三个桥接入(Einsteg)-行星齿轮组及三个制动器和两个离合器以从六个前进挡和倒挡中进行换挡，并且具有输入轴和输出轴。可自动换挡的汽车变速器这样地形成，即输入轴直接与第二行星齿轮组的中心轮相连，输入轴通过第一离合器与第一行星齿轮组的中心轮相连，和/或通过第二离合器与第一行星齿轮组的桥接部相连。此外或者作为选择，第一行星齿轮组的中心轮通过第一制动器与变速器的壳体相连，和/或第一行星齿轮组的桥接部通过第二制动器与壳体相连，和/或第三行星齿轮组的中心轮通过第三制动器与壳体相连。
此外，DE10213820A1公开了一种多挡自动变速器，该变速器包括：第一传动比的第一输入线路T1；输入线路T2，它具有比输入线路T1更大的传动比；行星齿轮组，它具有四个元件，这四个元件在转速图表中按照元件的顺序是第一元件、第二元件、第三元件和第四元件；离合器C-2，它把输入线路T2的旋转传递到第一元件S3中；离合器C-1，它把输入线路T2的旋转传递到第四元件S2上；离合器C-4，它把旋转从输入线路T1传递到第一元件上；离合器C-3，它把旋转从输入线路T1传递到第二元件C3中；制动器B-1，它形成第四元件的啮合；制动器B-2，它形成第二元件的啮合；及输出件，它与第三元件R3相耦合。
在文献DE10115983A1的范围内，公开了一种多挡变速器，该变速器具有：输入轴，它与前置总成相连；输出轴，它与后置总成相连；及最多7个换档元件，通过这些换档元件，在没有组合换挡的情况下，可以有选择地给至少七个前进挡进行换挡。前置总成由一个前置-行星齿轮组或者最多两个不能换挡的、与第一前置-行星齿轮组相耦合的前置-行星齿轮组形成，后置总成形成为具有两个可换挡的后置行星齿轮组的二桥-四轴-变速器并且具有四个自由轴。这种双桥-四轴-变速器的第一自由轴与第一换档元件相连，第二自由轴与第二和第三换档元件相连，第三自由轴与第四和第五换档元件相连；及第四自由轴与输出轴相连。对于具有总共六个换档元件的多挡变速器，根据本发明，后置总成的第三自由轴或者第一自由轴还与第六个换档元件相连。对于具有总共七个换档元件的多挡变速器，根据本发明，第三自由轴还与第六换档元件D′相连，而第一自由轴还与第七换档元件相连。
此外，在文献DE10115987的范围内，公开了一种具有至少七个挡位的多挡变速器。除了输入轴和输出轴之外，这种变速器在两桥-四轴-变速器形状中还包括一个不能换挡的前置齿轮组和一个可以换挡的后置齿轮组。前置齿轮组包括第一行星齿轮组，它除了输入轴的输入转速之外还提供第二转速，该第二转速可以有选择地转换到后置齿轮组中。后置齿轮组包括两个可换挡的行星齿轮组，该行星齿轮组可以通过至少七个挡位的第六换档元件来换挡，因此形成两个传输路径。在每个换挡过程中以有利的方式总是能够克服组合换挡。此外，DE2936969公开了一种9-挡位-多挡变速器；该变速器包括八个换档元件和四个齿轮组。
一般呈行星结构形式的、自动换挡的汽车变速器已经以多种方式公开在现有技术中，并且没有进行耐久的改进和提高。因此，这种变速器具有足够数量的前进挡和一个倒挡，并且具有一个非常好地适合于汽车的变速比，这种变速比具有较高的总支撑和有利的变速器各挡速比间隔。此外，它沿着前进方向可以实现较高的启动变速比和具有直接挡位，及在Pkw和Nkw中适合于使用。此外，这种变速器需要较小的制造费用，尤其需要较小数量的换档元件，并且在顺序换挡时，可以避免双换挡，因此在限定的挡位组中进行换挡时，各自可只变动一个换档元件。
发明内容
本发明的目的是提供一种开始时所述的多挡变速器，在该变速器中，制造费用得到最佳化，此外，考虑到拉绳和啮合损失，改善了主行驶挡位(Hauptfahrgaengen)的效率。此外，在本发明的多挡变速器中，较小的力矩可以影响换档元件和行星总成，及轴、换档元件和行星总成的转速可以保持较小。此外，挡位的数目和变速器支撑的数目可以被提高，因此在有利的方式中，可以实现七个前进挡和至少一个倒挡。此外，本发明的变速器适合于汽车中的任何结构形式，尤其适合于前部-横向-布置。
根据本发明，这个目的通过权利要求1的特征来实现。其它优点和有利的布置记载在从属权利要求中。因此，提出了行星结构形式的本发明多挡变速器，该变速器具有都布置在壳体中的输入轴和输出轴。此外，设置了：至少三个行星齿轮组，它们在下文中被称为第一、第二和第三行星齿轮组；至少六个可旋转的轴，它们在下文中被称为输入轴、输出轴、第三、第四、第五和第六轴；及至少六个换档元件，它们包括制动器和离合器，它们的有选择啮合可以在输入轴和输出轴之间产生不同的传动比，因此可以有利地实现七个前进挡和一个倒挡。
因此，输入轴永久地与第二行星齿轮组的中心齿轮相连，通过离合器与第三轴可松开地连接，并且通过第二离合器与第四轴可松开地连接，第三轴永久地与第一行星齿轮组的桥接部相连，通过制动器耦联在壳体中，及通过离合器与永久地与第二行星齿轮组的空心轮相连的第六轴可松开地连接。第四轴永久地与第一行星齿轮组的中心轮相连并且通过制动器耦联在壳体中，其中第五轴永久地与第一行星齿轮组的空心轮和行星齿轮组的桥接部相连，并且输出轴永久地与第二行星齿轮组的桥接部和第三行星齿轮组的空心轮相连。
根据本发明，第三行星齿轮组的中心轮抗扭地与壳体相连，第五轴通过离合器与第六轴可松开地连接，或者第五轴通过离合器与第三轴可松开地连接，或者第三轴通过离合器与第四轴可松开地连接。
通过本发明的多挡变速器的结构，可以得到特别适合于轿车的传动比并且可以明显提高多挡变速器的总支撑，因此可以改善行驶舒适性和明显降低消耗。
此外，本发明的多挡变速器通过减少换档元件数目、优选为两个制动器和四个离合器来明显地减小制造费用。在有利的方式中，本发明的多挡变速器，可以通过流体动力的变矩器、流体动力离合器、外部启动离合器或者其它合适的外部启动件来实现启动。还可以想到的是，通过一个成一体地形成在变速器的启动元件来实现启动过程。优选的是，这样的换档元件是合适的，即该换档元件在第一前进挡和在倒挡中进行工作。
此外，关于拖索(Schlepp-)和啮合损失，在本发明的多挡变速器中可以产生较好的总驾驶挡位效率。
此外，在换档元件和多挡变速器的行星齿轮组中具有较小的扭矩，因此多挡变速器中的磨损有利地被减小。此外，通过减小扭矩可以相应地减小尺寸大小，因此所需要的结构空间和相应的费用得到减小。此外，在轴、换档元件和行星齿轮组上也具有减小的转速。
此外，本发明的变速器这样地设计，即沿着传力方向上或者在空间方面可以实现不同传动线路布置中的匹配性。
附图说明
在下面参照附图以示例的方式更加详细地解释本发明。在这些附图中：
图1是本发明多挡变速器的优选实施例的示意性视图；
图2是图1的本发明多挡变速器的示例性控制图表；
图3是本发明多挡变速器的另一个优选实施例的示意性视图；
图4是图3的本发明多挡变速器的示例性控制图表；
图5是本发明多挡变速器的另一个优选实施例的示意性视图；
图6是图5的本发明多挡变速器的示例性控制图表。
具体实施方式
在图1中示出了具有输入轴1(An)和输入轴2(Ab)的本发明多挡变速器，该变速器布置在壳体G内。它提供了三个行星齿轮组P1、P2、P3，这些行星齿轮组优选地形成负行星齿轮组并且沿着轴向按照顺序P1、P2、P3进行布置。
如从图1所清楚地表明一样，只提供了6个换档元件，即两个制动器03、04和四个离合器13、14、36和56。通过这些换档元件，从优选为7个的前进挡和一个倒挡中可以实现有选择的接通。本发明的多挡变速器一共具有7个可旋转的轴，即轴1、2、3、4、5和6。
根据本发明，在图1的多挡变速器中，该驱动通过轴1来实现，该轴1与第二行星齿轮组P2的中心轮永久相连，通过离合器13与轴3可松开地连接，并且通过离合器14与轴4可松开地连接，其中这些轴3与第一行星齿轮组P1的桥接部永久地相连，通过制动器03可耦联到壳体G中，及通过离合器36与轴6可松开地连接起来，该轴6与第二行星齿轮组P2的空心轮永久相连，并且轴4永久地与第一行星齿轮组P1的中心轮相连，及通过制动器04可耦联到壳体G中。根据本发明，轴5永久地与第一行星齿轮组P1的空心轮和第三行星齿轮组P3的桥接部相连，其中输入轴2永久地与第二行星齿轮组P2的桥接部和第三行星齿轮组P3的空心轮相连，及第三行星齿轮组P3的中心轮抗扭地与壳体G相连(轴0)。如从图1中清楚地看到的一样，轴5通过离合器56与轴6可松开地相连。
因此，在所示出的实施例的范围内，离合器13和14沿着轴向看去按照顺序13、14并排地布置，并且作为膜片式离合器可以具有共同的外膜片式支架。
换档元件的空间布置可以是任意的，并且只通过尺寸大小和外部造形来限制。
在图2中，示出了图1的本发明多挡变速器的示例性控制图表。每个挡位接通两个换档元件。单个变速器挡位的每个变速比i和因此而确定的变速器各挡速比间隔phi以例子的方式示出在控制图表中。此外，从控制图表可以得到，在顺序接通时，可以防止双接通或者组合接通，因为两个邻近的变还器挡位共同地使用了换档元件。
第一挡位通过接通制动器03和离合器36来形成，第二挡位通过接通制动器04和离合器26来产生，及第三挡位通过接通离合器36和56来产生。此外，第四挡位通过接通离合器14和离合器36来产生，第五挡位通过接通离合器13和36来产生，第六挡位通过接通离合器13和离合器14来产生，第七挡位通过接通制动器04和离合器13来产生。如从控制图表中可以清楚地知道那样，倒挡通过接通制动器03和离合器14来产生，第五挡位可以作为直接挡来执行。
根据本发明，可以通过成一体的换档元件来启动(IAK)，因此尤其制动器03是合适的，该制动器03在第一前进挡和倒挡中是需要的。此外，在相同的变速器图表中，根据换挡逻辑电路，可以产生不同的换挡进位，因此可以实现使用或者汽车规定的变化。
图3所示出的实施例与图1实施例的不同之处在于，轴5通过离合器35与轴3可松开地连接，其中轴5和6之间的可松开连接被消除了。
相应的换档元件是图4的情况并且与图2中的换档元件相对应，其中不同之处在于，离合器56用离合器35来取代。
图5所示出的实施例与图1的实施例的不同之处在于，轴3通过离合器34与轴4可松开地连接，其中轴5和6之间的可松开连接被消除了。
相应的换档元件是图6的情况并且与图2的控制表格相对应，其不同之处在于，离合器56通过离合器34来取代。
根据本发明，可以在多挡变速器的每个合适位置上额外地提供超越离合器，例如在轴和壳体之间，或者可能环绕两个轴进行连接。
根据本发明，在输入侧或者在输出侧上布置车轴差速器和/或分配器差速器。
在有利改进的范围内，根据需要，输入轴1通过离合部件与驱动-发动机相分开，其中流体动力变矩器、液压离合器、干式的启动离合器、湿式的启动离合器、磁粉离合器或者离心式离合器可以用作离合部件。这种启动件沿着动力传递方向布置在变速器的后部也是可能的，在这种情况下，输入轴1永久地与发动机的曲轴相连。
此外，本发明的多挡变速器可以实现把扭转减振器布置在发动机和变速器之间。
在另一个没有示出的本发明实施例的范围内，在每个轴上、优选为在输入轴1或者输出轴2上布置一个非摩擦的制动器如液压或者电动的减速器或者类似装置，这尤其对于使用在载货车上特别重要。此外，优选在输入轴1或者输出轴2上设置一个辅助驱动器以驱动每个轴上的额外总成。
所使用的换档元件可以形成负荷开关的离合器或者制动器。尤其地，可以使用力锁合的离合器或者制动器如膜片式离合器、带式制动器和/或锥体离合器。此外，形状锁合的制动器和/或离合器如同步或者爪齿离合器也可以用作换档元件。
这里所介绍的多挡变速器的其它优点在于，电动机器作为发电机和/或额外驱动机器可以安装在每个轴上。
当然，在没有影响变速器功能的情况下，如记载在权利要求中的一样，每个结构布置、尤其是行星齿轮组和换档元件在相互中及在技术意义上讲的每个空间布置都落入权利要求的保护范围内，即使这种布置没有清楚地示出在附图或者描述中，也是如此。
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
34  离合器
35  离合器
36  离合器
56  离合器
P1  行星齿轮组
P2  行星齿轮组
P3  行星齿轮组
An  驱动器
Ab  输出轴
i   变速比
phi 变速器各挡速比间隔
G   壳体

Claims (23)

1.一种行星结构形式的多挡变速器，尤其是一种汽车的自动变速器，该变速器具有：都布置在壳体(G)中的输入轴(1)和输出轴(2)；三个行星齿轮组(P1、P2、P3)；至少六个可旋转的轴(1、2、3、4、5、6)；及至少六个换档元件(03、04、13、14、34、35、36、56)，它们包括制动器(03、04)和离合器(1 3、14、34、35、36、56)，它们的有选择啮合可以在输入轴(1)和输出轴(2)之间产生不同的传动比，因此可以有利地实现至少七个前进挡和一个倒挡，其中该输入轴(1)永久地与第二行星齿轮组(P2)的中心齿轮相连，通过离合器(13)与轴(3)可松开地连接，并且通过离合器(14)与轴(4)可松开地连接，其中轴(3)永久地与第一行星齿轮组(P1)的桥接部相连，通过制动器(03)耦联在壳体(G)中，及通过离合器(36)与永久地与第二行星齿轮组(P2)的空心轮相连的轴(6)可松开地连接，其中轴(4)永久地与第一行星齿轮组(P1)的中心轮相连并且通过制动器(04)耦联在壳体(G)中，及轴(5)永久地与第一行星齿轮组(P1)的空心轮和第三行星齿轮组(P3)的桥接部相连，其中输出轴(2)永久地与第二行星齿轮组(P2)的桥接部和第三行星齿轮组(P3)的空心轮相连，第三行星齿轮组(P3)的中心轮抗扭地与壳体(G)相连，其中轴(5)通过离合器(56)与轴(6)可松开地连接，或者轴(5)通过离合器(35)与轴(3)可松开地连接，或者轴(3)通过离合器(34)与轴(4)可松开地连接。
2.根据权利要求1所述的多挡变速器，其特征在于，行星齿轮组(P1、P2、P3)按照顺序(P1、P2、P3)沿着轴向进行布置。
3.根据前述权利要求任一所述的多挡变速器，其特征在于，行星齿轮组(P1、P2、P3)形成为负-行星齿轮组。
4.根据前述权利要求任一所述的多挡变速器，其特征在于，离合器(13)和(14)沿着轴向看去按照顺序(13)、(14)进行并排布置。
5.根据前述权利要求任一所述的多挡变速器，其特征在于，离合器(13、14)作为膜片式离合器具有共同的离合器外摩擦片支架。
6.根据前述权利要求任一所述的多挡变速器，其特征在于，可以实现七个前进挡，对于轴(5)通过离合器(56)与轴(6)可松开地连接的情况，第一挡位通过连接制动器(03)和离合器(36)来形成，第二挡位通过连接制动器(04)和离合器(36)来实现，第三挡位通过连接离合器(36)和(56)来实现，第四挡位通过连接离合器(14)和离合器(36)来连接，第五挡拉通过连接离合器(13)和(36)来实现，第六挡位通过连接离合器(13)和离合器(14)来实现，及第七挡位通过连接制动器(04)和离合器(13)来实现，对于轴(5)通过离合器(35)与轴(3)可松开地连接的情况，离合器(56)通过离合器(35)来取代，及对于轴(3)通过离合器(34)与轴(4)可松开地连接的情况，离合器(56)通过离合器(34)来取代。
7.根据前述权利要求任一所述的多挡变速器，其特征在于，倒挡通过连接制动器(03)和离合器(14)来实现。
8.根据前述权利要求任一所述的多挡变速器，其特征在于，在每个合适的位置可以使用额外的超越离合器。
9.根据权利要求8所述的多挡变速器，其特征在于，超越离合器设置在轴(1、2、3、4、5、6)和壳体(G)之间。
10.根据前述权利要求任一所述的多挡变速器，其特征在于，驱动器和被驱动器可以设置在壳体的相同侧上。
11.根据前述权利要求任一所述的多挡变速器，其特征在于，车轴差速器和/或分配器差速器布置在输入侧或者输出侧上。
12.根据前述权利要求任一所述的多挡变速器，其特征在于，输入轴(1)通过离合部件可以与驱动发动机分开。
13.根据权利要求12所述的多挡变速器，其特征在于，流体动力变矩器、液压离合器、干式的启动离合、湿式的启动离合器、磁粉离合器或者离心式离合器可以设置为离合部件。
14.根据前述权利要求任一所述的多挡变速器，其特征在于，沿着力传递方向在变速器的后面布置一个外部启动件，尤其如权利要求12或者13所述的启动件，其中输入轴(1)抗扭地与发动机的曲轴相连。
15.根据前述权利要求任一所述的多挡变速器，其特征在于，启动借助变速器的换档元件(03)来实现，其中输入轴(1)永久地与发动机的曲轴相连。
16.根据前述权利要求任一所述的多挡变速器，其特征在于，在发动机和变速器之间布置一个扭转减振器。
17.根据前述权利要求任一所述的多挡变速器，其特征在于，在每个轴上布置一个非摩擦的制动器。
18.根据前述权利要求任一所述的多挡变速器，其特征在于，在每个轴上布置辅助驱动以驱动辅助总成。
19.根据权利要求18所述的多挡变速器，其特征在于，该辅助驱动布置在输入轴(1)或者输出轴(2)上。
20.根据前述权利要求任一所述的多挡变速器，其特征在于，换档元件形成为负荷开关的离合器或者制动器。
21.根据权利要求20所述的多挡变速器，其特征在于，可以使用膜片式离合器、带式制动器和/或锥体离合器。
22.根据权利要求1-19任一所述的多挡变速器，其特征在于，形状锁合的制动器和/或离合器设置为换档元件。
23.根据前述权利要求任一所述的多挡变速器，其特征在于，电动机器布置在每个轴上以作为发电机和/或额外的驱动机器。
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