CN101021255B - 多挡变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有六个前进挡和一个倒挡的多挡变速器，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)以及五个换挡部件(03、04、13、14、36)，其中，输入轴(1)始终与第二行星齿轮组(P2)的太阳轮连接，通过离合器(13)与轴(3)并且通过离合器(14)与轴(4)可分开地连接，其中轴(3)与第一行星齿轮组(P1)的连接片连接，连接到外壳(G)上并且通过离合器(36)与轴(6)可分开地连接，其中轴(4)与第一行星齿轮组(P1)的太阳轮连接并且连接到外壳(G)上，其中轴(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)的连接片连接并且轴(6)始终与第二行星齿轮组(P2)的内齿轮连接，其中输出轴(2)始终与第三行星齿轮组(P3)的内齿轮和第二行星齿轮组(P2)的连接片连接，并且其中第三行星齿轮组(P3)的太阳轮通过轴(0)防扭地连接于外壳(G)上。

Description

多挡变速器
技术领域
本发明涉及一种行星齿轮结构的多挡变速器，特别是一种按权利要求1前序部分所述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挡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 0 434 525 A1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挡部件，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，从而通过五个换挡部件有选择地成对结合实现六个前进挡。
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。这些部件在动力传输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 6.139.363公开了一种特别是用于汽车的行星齿轮结构的紧凑式多挡变速器，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。在公开的这种多挡变速器中，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 199 49 507 A1公开了一种多挡变速器，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挡部件的选择性闭合可这样切换，使其为从一个挡位切换到各自下个更高的或者更低的挡位，两个直接操纵的换挡部件中各自仅需接通或者断开一个换挡部件。
DE 199 12 480 A1公开了一种可自动换挡的汽车变速器，具有三个单连接片的行星齿轮组以及用于切换六个前进挡和一个倒挡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。该可自动换挡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 102 13 820 A1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 101 15 983 A1的框架内介绍了一种多挡变速器，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挡部件，通过其选择性的切换可切换至少七个无混合联接的前进挡。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挡部件连接，第二自由轴与第二和第三换挡部件连接，第三自由轴与第四和第五换挡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挡部件的多挡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挡部件连接。对一种具有总计七个换挡部件的多挡变速器依据该发明提出，第三自由轴附加与第六换挡部件D′和第一自由轴附加与第七换挡部件连接。
此外，申请人的DE 101 15 987 A1介绍了一种具有至少七个挡的多挡变速器。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，它们利用六个换挡部件可以切换至少七个挡位，其中形成两个功率路径。在此方面，在每次换挡过程中以具有优点的方式始终避免混合联接。此外，DE 29 14 969公开了一种9挡多挡变速器；它包括八个换挡部件和四个齿轮组。
总体来说，行星齿轮结构的自动换挡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挡以及一个倒挡，并具有采用很高的总分配和有利的变速器各挡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挡位，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挡部件，并在顺序切换的情况下避免双重联接，从而在切换到确定挡组上的情况下各自仅变换一个换挡部件。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的多挡变速器，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挡的效率。而且在依据本发明的多挡变速器中，使低转矩作用于换挡部件和行星齿轮组并且将轴、换挡部件和行星齿轮组的转速保持在尽可能低的程度上。此外，遵守挡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挡和至少一个倒挡。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。
该目的依据本发明通过权利要求1的特征得以实现。其他优点和具有优点的构成来自从属权利要求。
据此提供一种行星齿轮结构依据本发明的多挡变速器，具有设置在一个外壳内的一个输入轴和一个输出轴。此外具有下面称为第一、第二和第三行星齿轮组的至少三个行星齿轮组、至少六个旋转轴-下面称为输入轴、输出轴、第三、第四、第五和第六轴-以及包括制动器和离合器的至少五个换挡部件，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，从而可以实现最好六个前进挡和一个倒挡。
在这种情况下，输入轴始终与第二行星齿轮组的太阳轮连接，通过一个离合器与第三轴并且通过另一个离合器与第四轴可分开地连接，其中第三轴始终与第一行星齿轮组的连接片连接，通过一个制动器连接到外壳上并且通过一个离合器与第六轴可分开地连接，其中第四轴始终与第一行星齿轮组的太阳轮连接并且通过一个制动器连接到外壳上。
此外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内齿轮连接。
根据本发明输出轴始终与第三行星齿轮组的内齿轮和第二行星齿轮组的连接片连接，其中第三行星齿轮组的太阳轮通过不可转动的轴防扭地连接于外壳上。
通过该多挡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挡变速器的总分配，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挡变速器通过减少换挡部件的数量，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挡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挡和倒挡上操纵的换挡部件。
此外，在依据本发明的多挡变速器上形成一种主行驶挡位与牵引和啮合损耗相关的高效率。
此外，多挡变速器的换挡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挡变速器上的磨损。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、换挡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，使其无论是在动力传输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挡变速器优选实施方式的示意图；以及
图2示出依据图1依据本发明多挡变速器的举例换挡示意图。
具体实施方式
图1示出一个依据本发明的多挡变速器，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(同样在动力传输方向上)。
如从图1所看到的那样，仅具有五个换挡部件，即两个制动器03、04和三个离合器13、14和36。利用这些换挡部件可以实现最好六个前进挡和一个倒挡的选择性换挡。依据本发明的多挡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的多挡变速器中通过轴1进行传动，该轴始终与第二行星齿轮组P2的太阳轮连接，通过离合器13与轴3并且通过离合器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的连接片连接，通过制动器03连接到外壳G上并且通过离合器36与轴6可分开地连接，其中轴4始终与第一行星齿轮组P1的太阳轮连接并且通过制动器04连接到外壳G上。
此外轴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，其中轴6始终与第二行星齿轮组P2的内齿轮连接。
传动通过轴2进行，该轴2始终与第三行星齿轮组P3的内齿轮和第二行星齿轮组P2的连接片连接。此外第三行星齿轮组P3的太阳轮通过轴0防扭地连接于外壳G上。
在这种情况下在所示实施方式的框架内，离合器13和14轴向观察在动力传输方向上按13和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同样轴向观察在动力传输方向上以04、03的顺序设置在第一行星齿轮组P1的前面。
换挡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依据本发明的多挡变速器的举例换挡示意图。为每个挡位闭合两个换挡部件。从该换挡示意图中可以看出举例的单个挡位的各自变速传动比i和从中确定的变速器各挡速比间隔phi。行星齿轮组P1、P2、P3固定变速传动比的典型数值分别为-3.250、-2.282或-2.480。此外从该换挡示意图可以看出，在顺序换挡情况下避免双重联接或混合联接，因为两个相邻的挡位共同利用一个换挡部件。在这种情况下第四挡优选地作为直接挡构成。
第一挡通过闭合制动器03和离合器36、第二挡通过闭合制动器04和离合器36和第三挡通过闭合离合器14和36产生。此外，第四挡通过闭合离合器13和离合器36、第五挡通过闭合离合器13和14和第六挡通过闭合制动器04和离合器13产生。如从换挡示意图中所看到的那样，倒挡通过闭合制动器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挡部件03、36进行(IAK)，其中，对此特别适用在两种实施方式中在第一前进挡和倒挡上所需的制动器03。此外，在相同的传动示意图中根据换挡逻辑也可以产生不同的跳挡，从而可以形成一种用途专用或汽车专用的方案。
为此可以在多挡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动力传输方向上，其中，在这种情况下输入轴1始终与发动机的曲轴连接。
依据本发明的多挡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上可以设置无磨损的制动器，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。
所使用的换挡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，作为换挡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。
这里所介绍的多挡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挡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
36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变速器各挡速比间隔
G外壳

Claims (27)

1.行星齿轮结构的多挡变速器，包括：至少六个能旋转的轴(1、2、3、4、5、6)，包括设置在一个外壳(G)内的一个输入轴(1)和一个输出轴(2)、第三轴(3)、第四轴(4)、第五轴(5)、第六轴(6)；三个行星齿轮组(P1、P2、P3)，包括第一行星齿轮组(P1)、第二行星齿轮组(P2)、第三行星齿轮组(P3)；以及至少五个换挡部件(03、04、13、14、36)，包括第一制动器(03)、第二制动器(04)和第一离合器(13)、第二离合器(14)、第三离合器(36)，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，从而能实现至少六个前进挡和一个倒挡，其中，输入轴(1)始终与第二行星齿轮组(P2)的太阳轮连接，能通过第一离合器(13)与第三轴(3)并且能通过第二离合器(14)与第四轴(4)能分开地连接，其中第三轴(3)始终与第一行星齿轮组(P1)的连接片连接，能通过第一制动器(03)连接到外壳(G)上并且能通过第三离合器(36)与第六轴(6)能分开地连接，其中第四轴(4)始终与第一行星齿轮组(P1)的太阳轮连接并且能通过第二制动器(04)连接到外壳(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)的连接片连接并且第六轴(6)始终与第二行星齿轮组(P2)的内齿轮连接，其中输出轴(2)始终与第三行星齿轮组(P3)的内齿轮和第二行星齿轮组(P2)的连接片连接，并且其中第三行星齿轮组(P3)的太阳轮通过第七轴(0)防扭地连接于外壳(G)上。
2.按权利要求1所述的多挡变速器，其特征在于，所述多挡变速器是汽车的自动变速器。
3.按权利要求1或2所述的多挡变速器，其特征在于，行星齿轮组(P1、P2、P3)按第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组的顺序依次设置在轴向上或者动力传输方向上。
4.按权利要求1或2所述的多挡变速器，其特征在于，行星齿轮组(P1、P2、P3)作为负行星齿轮组构成。
5.按权利要求1或2所述的多挡变速器，其特征在于，第一离合器(13)和第二离合器(14)轴向观察在动力传输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。
6.按权利要求1或2所述的多挡变速器，其特征在于，第一离合器(13)和第二离合器(14)作为片式离合器具有一个共用的外摩擦片支架。
7.按权利要求1或2所述的多挡变速器，其特征在于，第二制动器(04)和第一制动器(03)轴向观察在动力传输方向上按第二制动器(04)、第一制动器(03)的顺序设置在第一行星齿轮组(P1)的前面。
8.按权利要求1或2所述的多挡变速器，其特征在于，能够实现六个前进挡，其中第一挡通过闭合第一制动器(03)和第三离合器(36)、第二挡通过闭合第二制动器(04)和第三离合器(36)、第三挡通过闭合第二离合器(14)和第三离合器(36)、第四挡通过闭合第一离合器(13)和第三离合器(36)、第五挡通过闭合第一离合器(13)和第二离合器(14)和第六挡通过闭合第二制动器(04)和第一离合器(13)产生。
9.按权利要求8所述的多挡变速器，其特征在于，倒挡通过闭合第一制动器(03)和第二离合器(14)产生。
10.按权利要求1或2所述的多挡变速器，其特征在于，能在任何适当的位置上使用附加的超越离合器。
11.按权利要求10所述的多挡变速器，其特征在于，在所述至少六个能旋转的轴(1、2、3、4、5、6)与外壳(G)之间具有超越离合器。
12.按权利要求1或2所述的多挡变速器，其特征在于，在外壳的相同面上具有输入装置和输出装置。
13.按权利要求1或2所述的多挡变速器，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。
14.按权利要求1或2所述的多挡变速器，其特征在于，输入轴(1)能通过连接件与主动发动机分离。
15.按权利要求14所述的多挡变速器，其特征在于，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能设置为连接件。
16.按权利要求1或2所述的多挡变速器，其特征在于，在变速器后面的动力传输方向上设置一个外部启动部件，其中，输入轴(1)与发动机的曲轴固定连接。
17.按权利要求16所述的多挡变速器，其特征在于，所述外部启动部件为连接件。
18.按权利要求17所述的多挡变速器，其特征在于，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能设置为连接件。
19.按权利要求1或2所述的多挡变速器，其特征在于，启动借助变速器的换挡部件(03、36)进行，其中，输入轴(1)始终与发动机的曲轴连接。
20.按权利要求1或2所述的多挡变速器，其特征在于，在发动机与变速器之间设置一个扭转减振器。
21.按权利要求1或2所述的多挡变速器，其特征在于，每个轴上均设置无磨损的制动器。
22.按权利要求1或2所述的多挡变速器，其特征在于，为传动附加机组每个轴上均设置辅助驱动。
23.按权利要求22所述的多挡变速器，其特征在于，辅助驱动能设置在输入轴(1)或者输出轴(2)上。
24.按权利要求1或2所述的多挡变速器，其特征在于，换挡部件作为负荷控制离合器或者制动器构成。
25.按权利要求24所述的多挡变速器，其特征在于，能使用片式离合器、带式制动器和/或者锥体离合器。
26.按权利要求1或2所述的多挡变速器，其特征在于，形状配合的制动器和/或者离合器设置为换挡部件。
27.按权利要求1或2所述的多挡变速器，其特征在于，每个轴上能安装电机作为发电机和/或者作为驱动装置。
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