CN101067440A - 多挡变速器 - Google Patents

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Abstract

一种具有九个前进挡和一个倒挡的多挡变速器，包括四个行星齿轮组、七根转动轴以及六个换挡部件，其中优化了结构费用，并且改善了关于牵引啮合损失方面的主行驶挡的效率。此外，在本发明的多挡变速器中，小的转矩作用到换挡部件和行星齿轮组上，轴的转速小，换挡部件和行星齿轮组较少。

Description

多挡变速器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的行星齿轮结构式的多挡变速器，特别是汽车的自动变速器。
背景技术
根据现有技术，特别是汽车的自动变速器包括行星齿轮组，它借助摩擦或换挡部件如离合器和制动器换挡并通常与起动部件如流体动力变矩器或液力偶合器连接，其起动部件受到滑动作用并选择地具有分接离合器。
EP 0 434 525 A1公开了这种类型的变速器，主要包括彼此平行设置的输入轴和输出轴、与输出轴偏心设置的双行星齿轮组和三个离合器和两个制动器形式的五个换挡部件，其有选择的闭合分别成对地确定输入轴和输出轴之间的挡传动比。对此，其变速器具有一前置齿轮组和两功率路径，通过五个换挡部件成对选择地配合实现六个前进挡位。
对于第一功率路径，需要两离合器，将转矩从前置齿轮组传递到双行星齿轮组的两部件。它们在动力流动方向基本设置在双行星齿轮组方向的前置齿轮组后面。对于第二功率路径，设置另一离合器，它使得其与双行星齿轮组的另一部件可释放连接。对此，这些离合器这样设置，使得内摩擦片架形成输出件。
另外，文献US 6,139,463公开了一种特别是汽车的行星齿轮结构形式的紧凑多挡变速器，包括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。在这种公知的多挡变速器中，对于第一功率路径，设计两离合器C-1和C-3，将转矩从前置齿轮组传递到双行星齿轮组。离合器C-3的外摩擦片架或缸活塞均压侧与第一制动器B-1连接。第三离合器C-3的内摩擦片架与第一离合器C-1的缸活塞均压侧连接，第一离合器C-1的内摩擦片架设置在输出侧并与第三行星齿轮组的中心齿轮连接。
此外，申请DE 199 49 507 A1公开了一种多挡变速器，其中在驱动轴上设置两不换挡的前置齿轮组，它们在输出侧产生两转速，除了驱动轴转速外，转速通过有选择闭合所用的换挡部件这样转换到对从动轴起作用的可换挡双行星齿轮组上，由两直接操作换挡部件相应使得一个换挡部件闭合或断开，以将一个挡转换成下一高挡或低挡。
DE 199 12 480 A1公开了一种自动换挡汽车变速器，包括三个单桥件行星齿轮组以及三个制动器和两离合器，以进行六个前进挡和一个倒挡的转换，还包括输入轴和输出轴。该自动换挡汽车变速器这样构成，输入轴直接与第二行星齿轮组的中心齿轮连接，输入轴通过第一离合器与第一行星齿轮组的中心齿轮连接和/或通过第二离合器与第一行星齿轮组的桥件连接。附加或替换的是，第一行星齿轮组的中心齿轮通过第一制动器与变速器的壳体连接和/或第一行星齿轮组的桥件通过第二制动器与壳体和/或第三行星齿轮组的中心齿轮经第三制动器与壳体连接。
此外，DE 102 13 820 A1公开了一种多挡自动变速器，包括：第一传动比的第一输入路径T1；传动比大于其输入路径T1的输入路径T2；具有四个部件的行星齿轮组，其中这四个部件在转速图中按照部件的顺序为第一部件、第二部件、第三部件和第四部件；一将输入路径T2的转动传递到第一部件S3的离合器C-2；一将输入路径T2的转动传递到第四部件S2的离合器C-1；一将输入路径T1的转动传递到第一部件的离合器C-4；一将输入路径T1的转动传递到第二部件C3的离合器C-3；一与第四部件配合的制动器B-1；一与第二部件配合的制动器B-2；一与第三部件R3偶合的输出件。
在申请DE 101 15 983 A1中描述了一种多挡变速器，包括：一与前置齿轮组连接的输入轴；一与后置齿轮组连接的输出轴；最多七个换挡部件，通过它们以无组合换挡的形式进行至少七个前进挡的换挡。其前置齿轮组由一个前置行星齿轮组或最多两个不换挡的与第一前置行星齿轮组偶合的前置行星齿轮组构成，其中后置齿轮组包括具有两个可换挡后置行星齿轮组的双桥-四轴-变速器并包括四个自由轴。双桥-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，而第四自由轴与输出轴连接。对于共有六个换挡部件的多挡变速器，根据发明建议，后置齿轮组的第三自由轴或第一自由轴还与第六换挡部件连接。对于共有七个换挡部件的多挡变速器，根据发明建议，第一自由轴还与第六换挡部件D’连接，第一自由轴还与第七换挡部件连接。
在申请DE 101 15 987 A1中描述了一种至少具有七个挡位的多挡变速器，除了输入轴和输出轴外，其变速器还包括双桥-四轴-变速器形式的不换挡的前置齿轮组和可换挡的后置齿轮组。前置齿轮组包括一第一行星齿轮组，它除了提供输入轴的输入转速外还提供第二转速，其第二转速能被选择地转换到后置齿轮组上。后置齿轮组包括两个换挡行星齿轮组，它通过六个换挡部件能够至少转换七个挡位换挡，形成两个功率路径。在以优选方式进行各换挡时，避免组合换挡。此外，DE 29 36 969公开了一种9挡多挡变速器，包括八个换挡部件和四个齿轮组，其中一齿轮组用作前置变速器，主变速器具有滚转式齿轮组和作为逆转装置的齿轮组。
总之，行星齿轮结构形式的汽车自动换挡变速器在现有技术中描述了很多且在不断发展和改进中。因此，这些多挡变速器要具有足够多的前进挡以及倒挡和特别适合于具有高的总分配(Gesamtspreizung)以及适合各挡速比间隔的汽车传动比。此外，能够在前进方向获得高的起动传动比并包括一直接挡位，且特别适合于轿车或商用车。另外，这种变速器的结构费用要少，特别是需要少的换挡部件并在顺序换挡时避免双换挡，以在确定的挡组换挡时只转换一个换挡部件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种上述类型的多挡变速器，优化结构费用，以改善关于牵引啮合损失方面的主行驶挡的效率。因此，在本发明的多挡变速器中，小的转矩作用到换挡部件和行星齿轮组上，轴的转速小，换挡部件和行星齿轮组较少。此外，增加了挡的数目以及变速器的分配(Getriebespreizung)，以适合的方式实现七个前进挡和至少一个倒挡。另外，本发明变速器适合于汽车中的各结构方式，特别是适合于前横结构。本发明的另一目的是提供一种结构紧凑的多挡变速器。
本发明的目的通过权利要求1的特征实现。其它优点和优选的结构由从属权利要求给出。
本发明建议的行星齿轮组结构形式的多挡变速器具有设置在壳体中的输入轴和输出轴，还至少设置四个行星齿轮组，以下称作第一、第二、第三和第四行星齿轮组，至少设置七根转动轴，以下称作输入轴，输出轴，第三、第四、第五、第六和第七轴，以及至少设置六个换挡部件，包括制动器和离合器，其选择的配合实现输入轴和输出轴之间的不同传动比，由此优选实现九个前进挡和一个倒挡。
根据本发明，输入轴始终与第二行星齿轮组的中心齿轮和第三行星齿轮组的中心齿轮连接，其第三轴始终与第二行星齿轮组的桥件和第一行星齿轮组的齿环连接且通过制动器连接到壳体上，其中第四轴始终与第三行星齿轮组的齿环和第四行星齿轮组的桥件连接且通过制动器连接到壳体上。
第五轴还始终与第四行星齿轮组的中心齿轮和第二行星齿轮组的齿环连接，通过制动器连接到壳体上且通过离合器与第七轴可释放地连接，其第七轴始终与第一行星齿轮组的桥件连接，其中第六轴始终与第三行星齿轮组的桥件连接并通过离合器与始终与第四行星齿轮组齿环连接的输出轴可释放地连接，其中第一行星齿轮组的中心齿轮抗扭地与壳体连接。
根据本发明，或者输入轴和第四轴或输入轴和第六轴或第四轴和第六轴通过离合器彼此可释放地连接。
通过本发明多挡变速器的实施方案，特别实现适合于轿车的传动比且明显提高了多挡变速器的总分配，由此，改善行驶舒适性且明显降低了消耗。
此外，根据本发明的多挡变速器，通过少的换挡部件数量，优选三个制动器和三个离合器，明显减少了结构费用。在优选的方式中，通过本发明的多挡变速器能够借助流体动力变换器、液压离合器、外部起动离合器或特别适合的外部起动部件进行起动。也可以想到，起动过程通过集成在变速器中的起动部件实现。优选适用在第一前进挡和倒挡中操作的换挡部件。
另外，本发明的多挡变速器获得关于牵引啮合损失方面的主行驶挡的良好效率。
此外，多挡变速器的换挡部件和行星齿轮组中的转矩较小，由此，以优选的方式减小了多挡变速器中的磨损。还通过减小转矩的作用能够相应减小结构尺寸，由此，减小需要的结构空间和相应的费用。此外，轴、换挡部件和行星齿轮组的转速较低。
本发明的变速器还这样设计，无论是在动力流动方向上还是在结构方面适合于不同的传动线路构成。也可以在壳体相同侧设置输入轴和输出轴。
附图说明
下面参照附图以实施例的形式进一步描述本发明。其中：
图1是本发明多挡变速器优选实施方式的示意图；
图2是图1本发明多挡变速器实例的换挡图；
图3是本发明多挡变速器另一优选实施方式的示意图；
图4是图3本发明多挡变速器实例的换挡图；
图5是本发明多挡变速器又一优选实施方式的示意图；以及
图6是图5本发明多挡变速器实例的换挡图。
具体实施方式
图1示出的本发明多挡变速器包括输入轴1和输出轴2，其设置在壳体G中。设置四个行星齿轮组P1，P2，P3和P4，它们优选由负号-行星齿轮组构成并在轴向或动力流动方向优选接续以顺序P1，P2，P3，P4设置。
如图1所示，只设置六个换挡部件，即三个制动器03，04，05和三个离合器14，26和57。离合器优选由膜片式离合器构成。
通过这些换挡部件实现九个前进挡和倒挡的有选择换挡。本发明的多挡变速器共包括七个转动轴，即轴1，2，3，4，5，6和7。
本发明多挡变速器由图1可以看出，输入传动由轴1完成，其输入轴始终与第二行星齿轮组P2的中心齿轮和第三行星齿轮组P3的中心齿轮连接，其轴3始终与第二行星齿轮组P2的桥件和第一行星齿轮组P1的齿环连接且通过制动器03连接到壳体G上，其中轴4始终与第三行星齿轮组P3的齿环和第四行星齿轮组P4的桥件连接且通过制动器04连接到壳体上。轴5还始终与第四行星齿轮组P4的中心齿轮和第二行星齿轮组P2的齿环连接，通过制动器05连接到壳体G上且通过离合器57与轴7可释放地连接，其轴7始终与第一行星齿轮组P1的桥件连接，其中轴6始终与第三行星齿轮组的桥件连接并通过离合器26与始终与第四行星齿轮组P4齿环连接的输出轴可释放地连接，其中第一行星齿轮组P1的中心齿轮抗扭地与壳体G连接(轴0)。由附图可看出，或者轴1和轴4通过离合器14彼此可释放地连接。
换挡部件的空间设置是任意的且只受到尺寸和外造型的限制。
图2是图1本发明多挡变速器实例的换挡图。对于各挡位闭合两个换挡部件。从该换挡图以举例的方式可以获得各挡级相应的传动比和由此确定的各挡速比间隔phi。从图2中可知，在顺序换挡时，避免双重联接或混合联接，因为两个相邻的挡级共同采用一个换挡部件。
第一挡位通过闭合制动器03和04实现，第二挡位通过闭合制动器04和离合器26实现，而第三挡位通过闭合离合器26和制动器03实现，第四挡位通过闭合离合器26和制动器05实现。此外，第五挡位通过闭合离合器26和离合器57实现，而第六挡位通过闭合离合器14和离合器26实现，第七挡位通过闭合离合器14和离合器57实现，第八挡位通过闭合制动器05和离合器14实现，第九挡位通过闭合制动器03和离合器14实现，如换挡图所示，倒挡通过闭合制动器04和离合器57实现。
图3示出的多挡变速器实施例与图1示出实施例不同在于，输入轴1和轴6通过离合器16彼此可释放连接，其中取消了输入轴1和轴4之间的可释放连接。相应的换挡图由图4示出，与图2换挡图的不同在于，离合器14由离合器16替代。
图5示出的多挡变速器实施例与图1示出实施例不同在于，轴4和轴6通过离合器46彼此可释放连接，其中取消了输入轴1和轴4之间的可释放连接。相应的换挡图由图6示出且与图2换挡图的不同在于，由离合器14由离合器46替代。
根据本发明，可以通过集成换挡部件启动(IAK)，其中在第一前进挡和倒挡需要的例如制动器04特别适合，不需要换向。
根据本发明，对于相同的变速器示意图，根据换挡关系获得不同的挡跳跃，能够适应特定汽车使用的变化。
对此可以，根据本发明可以在多挡变速器的各适合位置增加超越离合器，例如在轴和壳体之间或必要时绕两轴连接。
根据本发明，在输入侧或输出侧可以设置车轴差速器或分配器差速器。
在优选改进范围内，在需要时，输入轴1可以通过离合部件与驱动发动机分离，其中流体动力变换器、液压离合器、干式起动离合器、湿式起动离合器、磁粉离合器或离心离合器可以用作其离合部件。也可以将一种起动部件在动力流动方向上设置在变速器后面，在这种情况下，输入轴1始终与发动机的曲轴连接。
本发明的多挡变速器也可以使得扭转减振器设置在发动机和变速器之间。
在未描述的其它本发明实施方式范围内，在各轴上优选在输入轴1或输出轴2上设置非摩擦制动器例如液压或电制动器或类似离合器，这特别对于在载货汽车上使用有着特别重要的意义。此外，为了驱动附加组，在各轴优选在输入轴1或输出轴2上设置辅助驱动。
所使用的换挡部件可以由负载换挡离合器或制动器构成。特别是，采用力耦合离合器或制动器，例如膜片式离合器、带式制动器和/或锥体离合器。也可以采用形状配合制动器和/或离合器，如同步器或爪齿离合器。
上述多挡变速器的其它优点在于，在各轴上可以安装电机械作为发电机和/或附加的驱动机械。
当然，所有设计结构特别是各行星齿轮组与换挡部件彼此和在技术上的空间设置也落入其权利要求的保护范围内，这并不影响在权利要求给出的变速器功能，既使在附图或说明书中没有解释这些结构。
附图标记
1         轴
2         轴
3         轴
4         轴
5         轴
6         轴
7         轴
03        制动器
04        制动器
05        制动器
14        离合器
16        离合器
26        离合器
46        离合器
57        离合器
P1        行星齿轮组
P2        行星齿轮组
P3        行星齿轮组
P4        行星齿轮组
i         传动比
phi       各挡速比间隔
G         壳体

Claims (21)

1.一种行星齿轮结构式的多挡变速器，特别是汽车的自动变速器，包括：设置在壳体(G)中的输入轴(1)和输出轴(2)、四个行星齿轮组(P1，P2，P3，P4)、至少七根转动轴(1，2，3，4，5，6，7)以及至少设置六个换挡部件(03，04，05，14，16，26，46，57)，包括制动器(03，04，05)和离合器(14，16，26，46，57)，它们选择的配合实现输入轴(1)和输出轴(2)之间的不同传动比，由此优选至少实现九个前进挡和一个倒挡，输入轴(1)始终与第二行星齿轮组(P2)的中心齿轮和第三行星齿轮组(P3)的中心齿轮连接，其中轴(3)始终与第二行星齿轮组(P2)的桥件和第一行星齿轮组(P1)的齿环连接且通过制动器(03)连接到壳体(G)上，其中轴(4)始终与第三行星齿轮组(P3)的齿环和第四行星齿轮组(P4)的桥件连接且通过制动器(04)连接到壳体上，其中轴(5)始终与第四行星齿轮组(P4)的中心齿轮和第二行星齿轮组(P2)的齿环连接，通过制动器(05)连接到壳体(G)上且通过离合器(57)与轴(7)可释放地连接，轴(7)始终与第一行星齿轮组(P1)的桥件连接，其中轴(6)始终与第三行星齿轮组(P3)的桥件连接并通过离合器(26)与始终与第四行星齿轮组(P4)齿环连接的输出轴(2)可释放地连接，其中第一行星齿轮组(P1)的中心齿轮抗扭地与壳体连接，或者轴(1)和轴(4)通过离合器(14)彼此可释放地连接，或轴(1)和轴(6)通过离合器(16)彼此可释放地连接，或轴(4)和轴(6)通过离合器(46)彼此可释放地连接。
2.如权利要求1的多挡变速器，其特征在于：行星齿轮组(P1，P2，P3，P4)接续在轴向以顺序(P1，P2，P3，P4)设置。
3.如上述权利要求之一的多挡变速器，其特征在于：行星齿轮组(P1，P2，P3，P4)由负号-行星齿轮组构成。
4.如上述权利要求之一的多挡变速器，其特征在于：实现九个前进挡，对于轴(1)和(4)通过离合器(14)彼此可释放地连接的情况，第一挡位通过闭合制动器(03)和(04)实现，第二挡位通过闭合制动器(04)和离合器(26)实现，而第三挡位通过闭合离合器(26)和制动器(03)实现，第四挡位通过闭合离合器(26)和制动器(05)实现，第五挡位通过闭合离合器(26)和离合器(57)实现，而第六挡位通过闭合离合器(14)和离合器(26)实现，第七挡位通过闭合离合器(14)和离合器(57)实现，第八挡位通过闭合制动器(05)和离合器(14)实现，第九挡位通过闭合制动器(03)和离合器(14)实现，对于轴(1)和轴(6)通过离合器(16)彼此可释放连接的情况，离合器(14)由离合器(16)替代，对于轴(4)和轴(6)通过离合器(46)彼此可释放连接的情况，离合器(14)由离合器(46)替代。
5.如上述权利要求之一的多挡变速器，其特征在于：倒挡通过闭合制动器(04)和离合器(57)实现。
6.如上述权利要求之一的多挡变速器，其特征在于：在各适合位置增加超越离合器。
7.如权利要求6的多挡变速器，其特征在于：在轴(1，2，3，4，5，6，7)和壳体(G)之间设置超越离合器。
8.如上述权利要求之一的多挡变速器，其特征在于：在壳体的相同侧设置驱动装置和被驱动装置。
9.如上述权利要求之一的多挡变速器，其特征在于：在输入侧或输出侧设置车轴差速器和/或分配器差速器。
10.如上述权利要求之一的多挡变速器，其特征在于：输入轴(1)通过离合部件与驱动发动机分离。
11.如权利要求10的多挡变速器，其特征在于：流体动力变换器、液压离合器、干式起动离合器、湿式起动离合器、磁粉离合器或离心离合器用作离合部件。
12.如上述权利要求之一的多挡变速器，其特征在于：一种特别是根据权利要求10或11的外部起动部件在动力流动方向上设置在变速器后面，其中输入轴(1)固定地与发动机的曲轴连接。
13.如上述权利要求之一的多挡变速器，其特征在于：起动借助变速器的换挡部件(04)完成，其中输入轴(1)始终与发动机的曲轴连接。
14.如上述权利要求之一的多挡变速器，其特征在于：在发动机和变速器之间设置扭转减振器。
15.如上述权利要求之一的多挡变速器，其特征在于：在各轴上设置非摩擦制动器。
16.如上述权利要求之一的多挡变速器，其特征在于：为了驱动附加组，在各轴上设置辅助驱动。
17.如权利要求16的多挡变速器，其特征在于：辅助驱动设置在输入轴(1)或输出轴(2)上。
18.如上述权利要求之一的多挡变速器，其特征在于：换挡部件构成为负载换挡离合器或制动器。
19.如权利要求18的多挡变速器，其特征在于：采用膜片式离合器、带式制动器和/或锥体离合器。
20.如权利要求1-17之一的多挡变速器，其特征在于：采用形状配合制动器和/或离合器，作为换挡部件。
21.如上述权利要求之一的多挡变速器，其特征在于：在各轴上安装电机械作为发电机和/或附加的驱动机械。
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