CN103261738A - 行星齿轮结构类型的多级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种行星齿轮结构类型的多级变速器，尤其是作业机械的副变速器，该多级变速器具有壳体（1），在该壳体内容纳有四个行星齿轮组（4、5、6、7）和多根轴，并且该多级变速器具有换挡元件，这些换挡元件由至少一个制动器和离合器形成并且借助对它们有针对性的操纵可以在驱动轴（2）与输出轴（3；20；28；35；41；44；45；47；48）之间产生不同的传动比，其特征在于，驱动轴（2）与第二行星齿轮组（5）的行星架连接，该行星齿轮组的太阳轮与第三轴（14；31；32；36；49）联接而该行星齿轮组的空心轮与第四轴（15；23；24）联接，其中，输出轴（3；20；28；35；41；44；45；47；48）与第四行星齿轮组（7）的行星架连接，并且其中，第五轴（16；27；40；46；52）可以借助第一制动器（8）固定在壳体（1）上。

Description

行星齿轮结构类型的多级变速器

技术领域

本发明涉及一种行星齿轮结构类型的多级变速器，尤其是作业机械的副变速器，该多级变速器具有壳体，在该壳体内容纳有四个行星齿轮组和多根轴，并且该多级变速器具有换挡元件，这些换挡元件由至少一个制动器和离合器形成并且借助对它们有针对性的操纵可以在驱动轴与输出轴之间产生不同的传动比。 

背景技术

这种多级变速器优选用作作业机械中的副变速器，其中，副变速器的可产生的挡位通过对换挡元件有针对性的操纵以及在此在行星齿轮组内部分别起作用的功率流来限定。在此，“副变速器”通常指的是如下传动单元，利用该传动单元可以产生具有很小的级跃迁的多个传动比。在农用作业机械的总变速器中，例如拖拉机中，这种副变速器作为负载控制变速器通常与其它形式为具有很高级跃迁的组合式变速器的多挡变速器结合在一起，从而通过这种结合可以实现如下总变速器，其在传动比范围较大的同时具有很高数量的可产生的行驶速度级。在此，通常有形式为减速传动单元和/或回行单元的其它传动单元参与。 

由EP0495942B1公开了一种行星齿轮结构类型的多级变速器，其作为农用作业机械的副变速器与组合式变速器结合在一起。在此，这个副变速器具有壳体，在该壳体内布置有四个行星齿轮组和多根轴，在这些轴中，一根为多级变速器的驱动轴并且另一根为多级变速器的输出轴。此外，在轴的区域内设置有多个换挡元件，借助对它们有针对性的操纵，在四个行星齿轮组内部的功率流发生变化并且进而可以限定在驱动轴与输出轴之间的不同的传动比。总体上由此可以产生多 级变速器的八个传动比。 

发明内容

本发明所要解决的任务是，提出一种本文开头提到类型的多级变速器，借助它可以以很少的构件数量并且进而在重量很轻且制造费用很低的情况下实现很大数量的传动比。此外，应当可以产生近似几何的传动比序列（），并且各个传动元件的负荷可以被减小。此外，在各传动比之间应当可以具有很小的且近似几何的级跃迁，并且应当可以实现紧凑的结构类型。最后，应当可以实现很高的啮合效率。 

该任务以权利要求1的前序部分为出发点结合该权利要求的特征部分的特征来解决。随后的从属权利要求在此分别再次给出本发明有利的改进方案。 

据此，提出一种根据本发明的行星齿轮结构类型的多级变速器，其在壳体内容纳有驱动轴和输出轴以及其它可转动的轴和四个行星齿轮组。行星齿轮组在此沿轴向观察优选以第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组的顺序布置并且优选分别构造成负行星齿轮组。但同样可以考虑，当同时交换行星架连结装置和空心轮连结装置且稳态传动比（Standübersetzung）的值以1提高时，在允许连接的那些部位上，将各个或多个负行星齿轮组转换成正行星齿轮组。此外，在本发明框架内也可以考虑星齿轮沿轴向不同于上面所描述的另一种布置方式。 

公知的是，简单的负行星齿轮组包括太阳轮、空心轮和行星架，该行星架以可转动地支承的方式承载行星齿轮，该行星齿轮分别与太阳轮和空心轮啮合。在此，在固定的行星架中，实现了空心轮的与太阳轮反向的转动方向。 

与之不同的是，简单的正行星齿轮组包括太阳轮、空心轮和行星架，该行星架以可转动地支承的方式承载内行星齿轮和外行星齿轮。在此，所有的内行星齿轮与太阳轮啮合而所有的外行星齿轮与空心轮啮合，其中，每一个内行星齿轮还与各一个外行星齿轮接合。在此，在固定行星架时，实现了空心轮与太阳轮相同的转动方向。 

根据本发明，驱动轴与第二行星齿轮组的行星架连接，该行星齿轮组的太阳轮与第三轴联接，并且该行星齿轮组的空心轮与第四轴联接。此外，输出轴与第四行星齿轮组的行星架连接，而第五轴可以借助第一制动器固定在壳体上。 

驱动轴优选用作多级变速器的驱动装置，也就是说用于将扭矩导入多级变速器中。驱动轴因此尤其可以被驱动马达，例如内燃机或电机驱动。输出轴相应地优选用作多级变速器的动力输出装置，也就是说将扭矩从多级变速器导出，尤其是用于运行机组，例如泵或发动机，或用于车辆驱动机构，例如车轮或车辆履带。 

此外，在本发明的改进方案中，输出轴可以借助第一离合器与第四轴可松开地连接，该第四轴此外与第四行星齿轮组的太阳轮连接。此外，第四行星齿轮组的空心轮与第六轴联接，该第六轴可以通过第二离合器与第五轴连接。 

对此备选地，第四轴一方面借助第一离合器与输出轴可松开地连接，而另一方面通过第二离合器与第六轴可松开地连接，该第六轴与第四行星齿轮组的太阳轮联接。第五轴此外还与第四行星齿轮组的空心轮连接。 

根据本发明的另一备选的设计方案，第四行星齿轮组的空心轮与第六轴连接，该第六轴一方面可以借助第一离合器与输出轴连接，而另一方面可以通过第二离合器与第五轴连接。此外，第四轴还与第四 行星齿轮组的太阳轮连接。 

此外，在本发明的改进方案中，输出轴与第三行星齿轮组的太阳轮连接并且可以借助第三离合器与第三轴联接，该第三轴此外还与第三行星齿轮组的行星架连接。此外，第三行星齿轮组的空心轮与第七轴联接，该第七轴可以通过第四离合器与第五轴可松开地连接。 

根据备选的设计方案，输出轴此外与第三行星齿轮组的太阳轮连接并且可以借助第三离合器与第七轴联接，该第七轴此外一方面与第三行星齿轮组的空心轮连接，而另一方面可以通过第四离合器与第五轴可松开地连接。此外，第三轴与第三行星齿轮组的行星架联接。 

作为另外的备选方案，第三轴此外与第三行星齿轮组的行星架连接并且可以借助第三离合器与第七轴连接，该第七轴一方面与第三行星齿轮组的空心轮连接，而另一方面可以通过第四离合器与第五轴可松开地连接。此外，输出轴与第三行星齿轮组的太阳轮联接。 

根据另一备选的设计方案，输出轴此外与第三行星齿轮组的太阳轮连接并且可以借助第三离合器与第三轴联接，该第三轴此外可以通过第四离合器与第七轴可松开地连接。在此，这个第七轴与第三行星齿轮组的行星架连接，并且第五轴与第三行星齿轮组的空心轮连接。 

对此备选地，输出轴此外可以一方面借助第三离合器与第三轴联接，而另一方面可以通过第四离合器与第七轴联接，该第七轴与第三行星齿轮组的太阳轮连接。此外，第三行星齿轮组的行星架与第三轴联接，并且第三行星齿轮组的空心轮与第五轴联接。 

在前面提到的设计方案的改进方案中，第三轴此外还与第一行星齿轮组的空心轮连接，该第一行星齿轮组的行星架与第五轴联接，并且该第一行星齿轮组的太阳轮与第八轴联接。这个第八轴在此可以通 过第二制动器固定在壳体上。 

在这种情况下，通过闭合第一制动器以及第二和第三离合器获得第一传动比，而通过操纵第一和第二制动器以及第二离合器切换到第二传动比。通过闭合第二制动器以及第二和第四离合器可以产生第三传动比。此外，通过操纵第二制动器以及第二和第三离合器获得第四传动比，而通过闭合第二制动器以及第一和第二离合器获得第五传动比。此外，通过操纵第二制动器以及第一和第三离合器切换到第六传动比。对此备选地，通过闭合第一制动器以及第一和第三离合器或通过操纵第一、第三和第四离合器或通过闭合第一、第二和第四离合器或通过操纵第二、第三和第四离合器或通过闭合第一、第二和第三离合器也可以产生第六传动比。通过操纵第二制动器以及第一和第四离合器可以选择出第七传动比，而通过闭合第一制动器以及第一和第四离合器切换到第八传动比。最后，通过操纵第一和第二制动器以及第一离合器获得第九传动比。因此可以实现具有总共九个可产生的挡位级的多级变速器。 

根据备选的改进方案，第三轴此外可以借助第五离合器与第八轴联接，该第八轴与第一行星齿轮组的空心轮连接。此外，第一行星齿轮组的行星架与第五轴连接，并且第一行星齿轮组的太阳轮与壳体抗相对转动地联接。 

进一步备选的是，第五轴此外可以借助第五离合器与第八轴联接，该第八轴与第一行星齿轮组的行星架连接。此外，第一行星齿轮组的空心轮与第三轴联接，并且第一行星齿轮组的太阳轮与壳体抗相对转动地连接。 

在前面提到的两种情况下，通过闭合第一制动器以及第二和第三离合器获得第一传动比，而通过操纵第一制动器以及第二和第五离合器切换到第二传动比。通过闭合第二、第四和第五离合器可以产生第 三传动比。此外，通过操纵第二、第三和第五离合器获得第四传动比，而通过闭合第一、第二和第五离合器获得第五传动比。通过操纵第一、第三和第五离合器可以选择出第六传动比。对此备选地，通过闭合第一制动器以及第一和第三离合器或通过操纵第一、第三和第四离合器或通过闭合第一、第二和第四离合器或通过操纵第二、第三和第四离合器或通过闭合第一、第二和第三离合器也可以产生第六传动比。此外，通过操纵第一、第四和第五离合器切换到第七传动比，而通过闭合第一制动器以及第一和第四离合器可以选择出第八传动比。最后，通过操纵第一制动器以及第一和第五离合器获得第九传动比。与之对应的是，在这种情况下也可以实现具有九个挡位的多级变速器。 

在本发明的改进方案中，通过闭合第一制动器以及第二和第四离合器获得了附加传动比。因此可以将多级变速器的前面提到的变型方案拓展为具有总共十个挡位级的变速器。 

在本发明的改进方案中，多级变速器的驱动轴为了实现辅助驱动而尤其被导引穿过多级变速器，并且在此除了输出轴外还用作附加的第二动力输出装置，例如用于可更换的辅助机组的动力输出轴输出装置（Zapfwellenabtrieb）。 

原则上本发明也包括多级变速器的如下实施方案，在这些实施方案中，驱动装置和动力输出装置在运动学上相互交换。在此，多级变速器的所提到的输出轴用作其驱动装置，也就是说，用于例如借助驱动马达将扭矩导入多级变速器中，而多级变速器的所提到的驱动轴用作其动力输出装置，也就是说用于将扭矩从多级变速器导出，例如用于运行机组或车辆驱动机构。于是在多级变速器的换挡示意图中，传动比的顺序相应地反转。 

借助多级变速器的各根据本发明的设计方案，可以利用很小数量的构件实现各传动比并且进而将制造费用和重量保持得很小。此外， 在此产生了尤其是适用于作业机械的副变速器的近似几何的传动范围以及分别很小的级跃迁，该级跃迁同样设计成近似几何的。 

此外，根据本发明的多级变速器的各设计方案的特征在于具有很低的绝对转速和相对转速以及很低的行星齿轮组力矩和换挡元件力矩，这对它们的规格设计和它们的使用寿命起积极作用。总之，此外也达到了很好的啮合效率以及紧凑的结构类型。 

附图描述 

本发明并不局限于独立权利要求和从属权利要求的特征的所说明组合。此外也存在如下可行性，即，将由权利要求和接下来对实施例的描述或直接由附图得出的各个特征相互组合。权利要求通过使用附图标记对附图的引用不应限制权利要求的保护范围。 

对其它改进本发明的措施接下来与对本发明优选实施例的描述一起进行详细阐述。附图中： 

图1示出根据本发明的多级变速器的优选的第一实施形式的示意性视图； 

图2示出根据图1的多级变速器的示例性换挡示意图； 

图3示出根据本发明的多级变速器的优选的第二实施形式的示意性视图； 

图4示出根据本发明的多级变速器的另一优选的第三设计方案的示意性视图； 

图5示出根据本发明的多级变速器的优选的第四实施形式的示意性视图； 

图6示出根据本发明的多级变速器的优选的第五设计方案的示意图； 

图7示出根据本发明的多级变速器的另一优选的第六实施形式的示意性视图； 

图8示出优选的第七实施形式的示意性视图； 

图9示出另一根据本发明的多级变速器的优选的第八设计方案的示意图； 

图10示出另一本发明优选的第九设计方案的示意图； 

图11示出根据本发明的多级变速器的另一优选的第十实施形式的示意性视图； 

图12示出根据本发明的多级变速器的第十一设计方案的示意性视图； 

图13示出另一根据本发明的多级变速器的优选的第十二实施形式的示意性视图； 

图14示出根据本发明的多级变速器的优选的第十三实施形式的示意图； 

图15示出多级变速器的另一优选的第十四设计方案的示意图； 

图16示出根据本发明的多级变速器的第十五种优选的实施形式的另一示意图； 

图17示出本发明的第十六种实施方案的示意图；以及 

图18示出根据本发明的多级变速器的优选的第十七设计方案的示意性视图。 

具体实施方式

在图1中示出了根据本发明的多级变速器的优选的第一实施形式，该多级变速器优选是作业机械的总变速器的副变速器，其中，这种副变速器在总变速器内部通常作为负载控制变速器结合组合式变速器使用，从而通过具有低级跃迁的副变速器与各具有高级跃迁的组合式变速器（Gruppengetrieb）的结合，可以实现总变速器的很大数量的可产生的传动比以及较大的传动比范围。基于这种较大数量的可产生的挡位级，相应地构造的总变速器尤其适合使用在农用作业机械中，优选农用拖拉机中。此外，也优选实现了两个前面提到的传动单元与减速传动单元和/或回行单元的另一结合方式。在此，原则上可以自由选择总变速器内各传动单元的几何顺序。 

此外，由图1可知，根据本发明的多级变速器具有壳体1，在该壳体内容纳有驱动轴2、输出轴3以及四个行星齿轮组4、5、6和7。在此，行星齿轮组4、5、6和7分别构造成负行星齿轮组，但是其中，根据本发明，同样可以考虑将至少一个负行星齿轮组构造成正行星齿轮组。然后在此同时相互交换行星架连结装置和空心轮连结装置，且稳态传动比的值相比实施为负行星齿轮组的实施方案以1提高。在当前，行星齿轮组4、5、6和7沿轴向观察以4、5、6、7的顺序布置。在本发明的框架内也可以考虑沿轴向的其它布置方式。 

此外，由图1可知，根据本发明的多级变速器总共具有六个换挡元件，它们由两个制动器8和9以及四个离合器10、11、12和13组成。这些换挡元件在空间上的布置在此可以是任意的且仅受限于它们的尺寸以及外部造型。在当前情况下，制动器8和9以及离合器10、11、12和13分别实施成片式换挡元件，但是其中，根据本发明同样也可以考虑实施成形状锁合的换挡元件或以其他方式构造的摩擦锁合的换挡元件。 

借助对换挡元件有针对性的操纵，可以选择性切换在驱动轴2与输出轴3之间的不同的传动比。此外，在壳体1内总共容纳有八根可转动的轴，它们除了驱动轴2和输出轴3外还由第三轴14、第四轴15、第五轴16、第六轴17、第七轴18和第八轴19形成。 

根据本发明，输出轴3将第四行星齿轮组7的行星架与第三行星齿轮组6的太阳轮连接起来，并且此外可以一方面借助第一离合器10与第四轴15联接而另一方面可以通过第三离合器12与第三轴14联接。第三轴14进一步地与第三行星齿轮组6的行星架、第二行星齿轮组5的太阳轮以及第一行星齿轮组4的空心轮连接，而第四轴15则还将第四行星齿轮组7的太阳轮与第二行星齿轮组5的空心轮联接起来。 

此外，第五轴16与第一行星齿轮组4的行星架连接并且可以通过 第一制动器8固定在壳体1上。此外，第五轴16还可以通过第二离合器11与第六轴17可松开地连接并且可以借助第四离合器13与第七轴18可松开地连接。在此，第六轴17进一步地与第四行星齿轮组7的空心轮连接，并且第七轴18与第三行星齿轮组6的空心轮连接。如此外由图1可知的那样，第八轴19与第一行星齿轮组4的太阳轮联接并且可以通过第二制动器9固定在壳体1上。最后，驱动轴2还与第二行星齿轮组5的行星架联接。 

由图2可知根据图1的多级变速器的示例性换挡示意图，其中，在此为了产生各个传动比闭合了六个换挡元件中的三个，并且为了切换到分别相邻的挡位级中改变了第二换挡元件的状态。在此，例如可以从示例性的换挡示意图获悉在各个挡位中的各自的速比i以及得出的关于各相邻的传动比的挡位跃迁（Gangsprung）

原则上通过行星齿轮组4、5、6和7的稳态传动比的高度可以自由选择各个速比的高度，其中，第一行星齿轮组4优选具有-2.300的稳态传动比，第二行星齿轮组5优选具有-1800的稳态传动比，第三行星齿轮组6优选具有-2.300的稳态传动比以及第四行星齿轮组7优选具有-2.000的稳态传动比。此外，可从图2获悉变速器的优选传动比范围为3.555。 

此外由图2可知，利用根据图1的根据本发明的多级变速器可以实现总共9个常规传动比以及一个用Z1标注的附加传动比。此外，第六传动比可以通过对换挡元件的多次可选的操纵产生，其在图2中用M1至M5标注。 

在此，通过闭合第一制动器8以及第二离合器11和第三离合器12获得第一传动比，其中，为了切换到接下来的第二传动比打开第三离合器12并且操纵第二制动器9。紧接在第二传动比之后的第三传动比从第二传动比开始通过松开第一制动器8并且闭合第四离合器13来切换。从第三传动比开始，通过再次打开第四离合器13并且操纵第三离合器12获得第四传动比，其中，为了进一步升挡到第五传动比，于 是再次松开第三离合器12并且操纵第一离合器10。紧随其后的第六传动比于是通过打开第二离合器11并且闭合第三离合器12来切换。对此备选地，第六传动比现在也可以通过操纵第一制动器8、第一离合器10和第三离合器12或通过闭合第一离合器10、第三离合器12和第四离合器13或通过操纵第一离合器10、第二离合器11和第四离合器13或通过闭合第二离合器11、第三离合器12和第四离合器13或通过操纵第一离合器10、第二离合器11和第三离合器12来产生。 

此外，通过闭合第二制动器9以及第一离合器10和第四离合器13获得第七传动比。第八传动比可以通过从第七传动比开始打开第二制动器9并且操纵第一制动器8来产生。最后，从第八传动比开始，通过打开第四离合器13并且操纵第二制动器9切换到第九传动比。 

可以以如下方式产生用附图标记Z1标注的附加传动比，即，闭合第一制动器8、第二离合器11和第四离合器13。但是这个附加传动比仅是可选地设置的，因为附加的挡位导致了传动比序列的不再是几何的级跃迁。 

在图3中示出了多级变速器的另一优选的第二实施形式的示意性视图。与根据图1的设计方案不同的是，输出轴20在这种情况下，除了与第四行星齿轮组7的行星架和第三行星齿轮组6的太阳轮连接并且可以通过第三离合器12与第三轴14联接外，还可以借助第一离合器21与第六轴22连接。第六轴22在此还与第四行星齿轮组7的空心轮连接并且可以借助第二离合器11与第五轴16联接。此外，第四轴23仅将第四行星齿轮组7的太阳轮与第二行星齿轮组5的空心轮连接起来。 

在此，根据图3的第二实施形式的结构与前面提到的根据图1的设计方案起相同作用，从而在行星齿轮组4至7的相同的稳态传动比的情况下在各个挡位级中达到了根据图2的示例性换挡示意图的速比i 以及挡位跃迁

各个传动比的切换与对图2的描述的区别仅在于，取代图1中的第一离合器10分别操纵在图3中的第一离合器21。 

由图4可知根据本发明的多级变速器的优选的第三设计方案。在此，与根据图1的变型方案的不同之处在于，第四轴24除了与第二行星齿轮组5的空心轮连接以及可以通过第一离合器10与输出轴3连接外，还可以借助第二离合器25与第六轴26联接，该第六轴进一步地与第四行星齿轮组7的太阳轮连接。此外，第五轴27直接与第四行星齿轮组7的空心轮联接。 

图4的设计方案也表示与根据图1的实施形式起相同作用的变速器变型方案。基于这个事实，在行星齿轮组4至7的相同的稳态传动比的情况下，重新达到了图2中说明的速比i和挡位跃迁就各个挡位级的切换而言，以如下方式来修改图2所描述的示意图，即，取代在图1中的第二离合器11分别操纵在图4中的第二离合器25。 

图5示出根据本发明的多级变速器的另一第四实施形式。在此，与图1的设计方案的区别在于，输出轴28还可以通过第三离合器29与第七轴30连接，该第七轴进一步地与第三行星齿轮组6的空心轮连接并且可以通过第四离合器13与第五轴16联接。此外，第三轴31仅将第三行星齿轮组6的行星架、第二行星齿轮组5的太阳轮和第一行星齿轮组4的空心轮相互连接起来。 

根据图5的设计方案同样又表示多级变速器的与根据图1的变型方案起相同作用的实施方案。因此，根据图2的传动示意图也可以使用于根据图5的设计方案，其中，就各个传动比的切换而言，通过操纵图5中的第三离合器29来分别替代操纵图1中的第三离合器12。 

此外，由图6可知根据本发明的多级变速器的第五设计方案。由图可知，这个设计方案与根据图1的变型方案的区别在于，第三轴32 除了与第一行星齿轮组4的空心轮、第二行星齿轮组5的太阳轮和第三行星齿轮组6的行星架连接外，还可以通过第三离合器33与第七轴34联接。这个第七轴34在此进一步地与第三行星齿轮组6的空心轮连接并且可以借助第四离合器13与第五轴16联接。此外，输出轴35仅与第三行星齿轮组6的太阳轮和第四行星齿轮组7的行星架连接并且可以借助第一离合器10与第四轴15联接。 

重新与图1起相同作用的根据图6的变速器变型方案的传动比的切换与图2所描述的示意图的区别仅在于，取代在图1中的第三离合器12分别操纵图6中的第三离合器33。 

此外，在图7中示出了根据本发明的多级变速器的优选的第六实施形式。与根据图1的设计方案的区别在于，第三轴36除了与第一行星齿轮组4的空心轮和第二行星齿轮组5的太阳轮连接外，还可以借助第三离合器37与输出轴3可松开地连接。在此，第三离合器37沿轴向布置在第二行星齿轮组5与第三行星齿轮组6之间。此外，第三轴36可以借助第四离合器38与第七轴39连接，该第七轴与第三行星齿轮组6的行星架联接。此外，第五轴40与第三行星齿轮组6的空心轮刚性地连接。 

根据图7的变型方案又表示与根据图1的实施形式起相同作用的变速器实施方案，从而根据图2的示例性的换挡示意图原则上也可以用于图7。但是这个换挡示意图就各个传动比的切换而言可以以如下方式来修改，即，取代在图1中的第三离合器12分别操纵图7中的第三离合器37，并且取代在图1中的第四离合器13分别操纵在图7中的第四离合器38。 

此外，在图8中示出了根据本发明的多级变速器的第七设计方案。这个设计方案与根据图1的实施形式的区别在于，在第三行星齿轮组6的太阳轮与输出轴41之间置放有第七轴42，该第七轴与第三行星齿轮 组6的太阳轮连接并且可以借助第四离合器43与输出轴41连接。此外，输出轴41与第三轴14的联接通过在第二行星齿轮组5和第三行星齿轮组6之间的第三离合器37来设置。此外，第五轴40与第三行星齿轮组6的空心轮刚性地联接。 

就根据图8的多级变速器的挡位级的切换而言，可以以如下方式来修改根据图2的示例性换挡示意图，即，取代在图1中的第三离合器12分别操纵在图8中的第三离合器37，并且取代在图1中的第四离合器13分别操纵在图8中的第四离合器43。可达到的速比i和挡位跃迁在此在行星齿轮组4至7的相同的稳态传动比的情况下重新与图2的可读取的值相应。 

由图9可知根据本发明的多级变速器的另一优选的第八实施形式。与根据图1的设计方案不同的是，输出轴44除了与第四行星齿轮组7的行星架和第三行星齿轮组6的太阳轮连接外，一方面可以借助第一离合器21与第六轴22联接，而另一方面可以通过第三离合器29与第七轴30联接。第六轴22在此进一步地与第四行星齿轮组7的空心轮联接并且可以借助第二离合器11与第五轴16连接。第七轴30与第三行星齿轮组6的空心轮连接并且可以通过第四离合器13与第五轴16联接。此外，第三轴31仅与第一行星齿轮组4的空心轮、第二行星齿轮组5的太阳轮和第三行星齿轮组6的行星架连接。此外，第四轴23仅将第二行星齿轮组5的空心轮与第四行星齿轮组7的太阳轮联接起来。 

根据图9的设计方案也与根据图1的变速器变型方案起相同作用，其中，就各个传动比的切换而言，取代在图1中的第一离合器10分别操纵在图9中的第一离合器21，并且取代在图1中的第三离合器12分别操纵图9中的第三离合器29。 

此外，由图10可知根据本发明的多级变速器的优选的第九设计方 案。在此，这个设计方案与图1的区别在于，第三轴32除了与第一行星齿轮组4的空心轮4、第二行星齿轮组5的太阳轮和第三行星齿轮组6的行星架连接外，还可以通过第三离合器33与第七轴34联接。这个第七轴34在此如已经在图1中那样，与第三行星齿轮组6的空心轮连接并且可以借助第四离合器13与第五轴16联接。此外，输出轴45将第三行星齿轮组6的太阳轮与第四行星齿轮组7的行星架连接起来并且可以通过第一离合器21与第六轴22联接。第六轴22进一步地，同样如已经在图1中那样，与第四行星齿轮组7的空心轮连接并且可以通过第二离合器11与第五轴16联接。此外，第四轴23仅与第二行星齿轮组5的空心轮以及第四行星齿轮组7的太阳轮连接。 

就根据图10的与图1起相同作用的变速器变型方案的各个挡位级的切换而言，以如下方式来修改根据图2的示例性的换挡示意图，即，取代在图1中的第一离合器10分别操纵图10中的第一离合器21，并且取代在图1中的第三离合器12分别操纵在图10中的第三离合器33。 

此外，在图11中示出了根据本发明的多级变速器的第十实施形式。在此，与图1的变型方案不同的是，在第四行星齿轮组7的太阳轮与第四轴24之间置放有第六轴26，该第六轴一方面可以与第四行星齿轮组7的太阳轮连接，而另一方面可以借助第二离合器25与第四轴24联接。此外，输出轴28除了与第三行星齿轮组6的太阳轮连接并且可以借助第一离合器10与第四轴24联接外，还可以通过第三离合器29与第七轴30可松开地连接，该第七轴进一步地，如图1中那样，与第三行星齿轮组6的空心轮和第四离合器13连接。此外，第五轴27直接与第四行星齿轮组7的空心轮联接。最后，第三轴31还仅与第一行星齿轮组4的空心轮、第二行星齿轮组5的太阳轮以及第三行星齿轮组6的行星架连接。 

在根据图11的变型方案中，也可以在最大程度上使用根据图2的示例性的换挡示意图，其中，以如下方式来修改该换挡示意图，即， 取代在图1中的第二离合器11分别操纵图11中的第二离合器25，并且取代在图1中的第三离合器12分别操纵图11中的第三离合器29。 

由图12可知根据本发明的多级变速器的另一第十一实施形式。与根据图1的设计方案不同的是，在这种情况下，如已经在图11中那样，在第四行星齿轮组7的太阳轮与第四轴24之间置放有第六轴26，该第六轴一方面可以与第四行星齿轮组7的太阳轮连接，而另一方面可以通过第二离合器25与第四轴24联接。此外，输出轴41除了与第四行星齿轮组7的行星架连接并且可以借助第一离合器10与第四轴24联接外，还可以通过第三离合器37与第三轴14可松开地连接并且借助第四离合器43与第七轴43可松开地连接。这个第七轴42进一步地与第三行星齿轮组6的太阳轮连接。此外，第五轴46还分别与第三行星齿轮组6的空心轮以及与第四行星齿轮组7的空心轮刚性地连接。 

优选的第十一实施形式又表示与根据图1的设计方案起相同作用的变速器变型方案。相应地，根据图2的示例性的换挡示意图也可以使用在根据图12的实施形式中，其中，仅以如下方式来修改该换挡示意图，即，取代在图1中的第二离合器11分别操纵在图12中的第二离合器25，取代在图1中的第三离合器分别操纵在图12中的第三离合器37，并且取代在图1中的第四离合器13分别操纵在图12中的第四离合器43。 

图13中示出了根据本发明的多级变速器的优选的第十二设计方案。在此，与图1的变型方案不同的是，在第四行星齿轮组7的太阳轮与第四轴24之间置放有第六轴26，该第六轴与第四行星齿轮组7的太阳轮连接并且可以通过第二离合器25与第四轴24联接。此外，第三轴32可以借助第三离合器33与第七轴34连接，该第七轴一方面与第三行星齿轮组6的空心轮联接，而另一方面与第四离合器13联接。第五轴27此外与第四行星齿轮组7的空心轮刚性地连接，而输出轴35除了可以通过第一离合器10与第四轴24联接外，仅与第三行星齿轮 组6的太阳轮和第四行星齿轮组7的行星架连接。 

根据图13的变型方案也表示多级变速器的与图1起相同作用的设计方案。在此，就各挡位级的切换而言，以如下方式来修改根据图2的换挡示意图，即，取代在图1中的第二离合器11分别操纵在图13中的第二离合器25，并且取代在图1中的第三离合器12分别操纵图13中的第三离合器33。 

此外，在图14中示出了根据本发明的多级变速器的另一优选的第十三设计方案。这种设计方案与根据图1的变型方案的区别在于，输出轴47除了与第四行星齿轮组7的行星架和第三行星齿轮组6的太阳轮连接外，还可以通过第一离合器21与第六轴22连接，该第六轴与第四行星齿轮组7的空心轮和第二离合器11联接。此外，输出轴47可以借助第三离合器37与第三轴36可松开地连接。这个第三轴36在此将第一行星齿轮组4的空心轮与第二行星齿轮组5的太阳轮连接起来并且此外还可以借助第四离合器38与第七轴39联接，该第七轴进一步地与第三行星齿轮组6的行星架连接。此外，第四轴23仅将第二行星齿轮组5的空心轮与第四行星齿轮组7的太阳轮连接起来。最后，第五轴40还与第三行星齿轮组6的空心轮刚性地连接。 

根据图14的多级变速器又与根据图1的变速器方案起相同作用地设计。相应地，在这种情况下又可以使用根据图2的示例性的换挡示意图，其中，就各个挡位级的切换而言，以如下方式来修改该换挡示意图，即，取代在图1中的第一离合器10分别操纵在图14中的第一离合器21，取代在图1中的第三离合器12分别操纵第三离合器37，并且取代在图1中的第四离合器13分别操纵在图14中的第四离合器38。 

由图15可知本发明的另一第十四设计方案。这个设计方案与根据图1的多级变速器的区别在于，在第四行星齿轮组7的太阳轮与第四 轴24之间置放有第六轴26，该第六轴一方面与第四行星齿轮组7的太阳轮连接，而另一方面可以通过第二离合器25与第四轴24联接。此外，第三轴36将第一行星齿轮组4的空心轮与第二行星齿轮组5的太阳轮连接起来，并且一方面可以借助第三离合器37与输出轴3联接，而另一方面可以通过第四离合器与第七轴39联接。这个第七轴39进一步地与第三行星齿轮组6的行星架连接。此外，第五轴46既与第三行星齿轮组6的空心轮，也与第四行星齿轮组7的空心轮刚性地联接。 

参考根据图15的设计方案，以如下方式对根据图2的示例性换挡示意图进行修改，即，取代在图1中的第二离合器1分别操纵在图15中的第二离合器25，取代在图1中的第三离合器12分别操纵在图15中的第三离合器37，并且取代在图1中的第四离合器13分别操纵在图15中的第四离合器38。 

图16中示出了根据本发明的多级变速器的另一优选的第十五设计方案。与根据图1的多级变速器不同的是，输出轴48除了与第四行星齿轮组7的行星架连接外，一方面可以借助第一离合器21与第六轴22连接，该第六轴进一步地与第四行星齿轮组7的空心轮和离合器11连接，而另一方面可以通过第三离合器37与第三轴14可松开地联接。此外，输出轴48可以借助第四离合器43与第七轴42可松开地连接，该第七轴进一步地与第三行星齿轮组6的太阳轮连接。此外，第四轴23将第二行星齿轮组5的空心轮与第四行星齿轮组7的太阳轮连接起来。最后，第五轴40还与第三行星齿轮组6的空心轮刚性地联接。 

根据图16的实施形式同样表示与根据图1的多级变速器起相同作用的变速器变型方案。就各个挡位级的切换而言，可以以如下方式来修改根据图2的示例性换挡示意图，即，取代在图1中的第一离合器10分别操纵在图16中的第一离合器21，取代在图1中的第三离合器12分别操纵在图16中的第三离合器37，并且取代在图1中的第四离合器13分别操纵在图16中的第四离合器43。 

此外，由图17可知根据本发明的多级变速器的优选的第十六设计方案。这个设计方案与根据图1的变速器变型方案的区别在于，第三轴49除了与第二行星齿轮组5的太阳轮和第三行星齿轮组6的行星架连接并且可以通过第三离合器12与输出轴联接外，还可以借助第五离合器50与第八轴51联接，该第八轴进一步地与第一行星齿轮组4的空心轮连接。此外，第一行星齿轮组4的太阳轮与壳体1抗相对转动地联接。 

基于根据图17的多级变速器与根据图1的多级变速器起相同作用的设计方案，根据图2的示例性换挡示意图也可以使用在第十六设计方案中。在此就各个挡位级的换挡而言，以如下方式来修改换挡示意图，即，取代在图1中的第二制动器9分别操纵在图17中的第五离合器50。 

最后，由图18可知根据本发明的多级变速器的优选的第十七设计方案。这个设计方案与根据图1的变型方案的区别在于，第五轴52除了与第一制动器8、第二离合器11和第四离合器13连接外，还与第五离合器53连接，第五轴52可以借助该第五离合器与第八轴54可松开地联接。这个第八轴54进一步地与第一行星齿轮组4的行星架连接。此外，第一行星齿轮组4的太阳轮与壳体1抗相对转动地联接。 

就根据本发明的多级变速器的最后提到的设计方案而言，仅以如下方式来修改根据图2的示例性换挡示意图，即，取代在图1中的第二制动器9分别操纵在图18中的第五离合器53。 

借助多级变速器的单个根据本发明的设计方案可以实现一种制造费用低且重量轻的用于作业车辆的副变速器。此外，在根据本发明的多级变速器中分别出现了很低的绝对转速和相对转速以及很低的行星齿轮力矩和换挡元件力矩。最后，在具有近似几何的级跃迁的同时也 分别达到了很好的传动比序列和很好的啮合效率。 

除了在图中所示的实施形式外，在此也可以考虑根据本发明的多级变速器的其它设计方案，尤其是通过将图17和18的第五离合器的布置的两种不同的可行方案分别与在前面的图中的第一、第二、第三和第四离合器的其它不同的位置组合。 

在此，根据本发明的多级变速器优选同轴地构造，但动力输出也可以在变速器的侧向（轴平行地）实现。 

此外，根据本发明还可以考虑的是，要么去掉单个换挡元件，要么用刚性连接件来取代，由此分别获得了可产生的传动比数量减小的多级变速器。在根据图1的设计方案的情况下，优选去掉第一离合器11或第二制动器9，这分别造成了可产生的挡位数量较小的多级变速器。 

此外，根据本发明还可以在多级变速器的每一个合适的部位上，例如在轴和与体之间设置附加的自由轮装置（Freilaeufe），以便必要时连接两根轴。此外，动力输出装置原则上可以遍布地布置在相应输出轴上以及驱动装置原则上也可以遍布地布置在相应驱动轴上。 

在有利的改进方案的框架内，各驱动轴也可以按需通过离合元件与驱动马达分离，其中，可以使用液力变矩器、液力离合器、干式起动离合器、湿式起动离合器、磁粉离合器、离心力离合器等作为离合元件。此外，也可以将这种起动元件沿力流方向布置在变速器之后，其中，在这种情况下，各驱动轴始终与驱动马达的曲轴连接。作为备选，多级变速器的换挡元件也可以用作内部的起动元件。这个内部的起动元件在潜在的起动挡位中优选应当是闭合的，也就是说，其在起动过程期间被闭合。 

此外，可以在驱动马达与离合器之间布置扭转减震器。 

最后，在本发明的框架内还可以考虑的是，在每一个轴上，优选在各驱动轴或各输出轴上，布置电机作为发动机和/或作为附加的驱动设备。显然，每一种结构性的构造方案，尤其是行星齿轮组和换挡元件本身以及彼此间的每一种在空间上的布置方式，只要在技术上都是合理的，都处在权利要求的保护范围内，而不会影响如在权利要求中所说明的变速器功能，即使并未明确地在附图或说明书中阐述这种构造方案。 

附图标记列表 

1  壳体 

2  驱动轴 

3  输出轴 

4  第一行星齿轮组 

5  第二行星齿轮组 

6  第三行星齿轮组 

7  第四行星齿轮组 

8  第一制动器 

9  第二制动器 

10 第一离合器 

11 第二离合器 

12 第三离合器 

13 第四离合器 

14 第三轴 

15 第四轴 

16 第五轴 

17 第六轴 

18 第七轴 

19 第八轴 

20 输出轴 

21 第一离合器 

22 第六轴 

23 第四轴 

24 第四轴 

25 第二离合器 

26 第六轴 

27 第五轴 

28 输出轴 

29 第三离合器 

30 第七轴 

31 第三轴 

32 第三轴 

33 第三离合器 

34 第七轴 

35 输出轴 

36 第三轴 

37 第三离合器 

38 第四离合器 

39 第七轴 

40 第五轴 

41 输出轴 

42 第七轴 

43 第四离合器 

44 输出轴 

45 输出轴 

46 第五轴 

47 输出轴 

48 输出轴 

49 第三轴 

50 第五离合器 

51 第八轴 

52 第五轴 

53 第五离合器 

54 第八轴 。

Claims (16)

1.一种行星齿轮结构类型的多级变速器，尤其是作业机械的副变速器，所述多级变速器具有壳体（1），在所述壳体内容纳有四个行星齿轮组（4、5、6、7）和多根轴，并且所述多级变速器具有换挡元件，所述换挡元件由至少一个制动器和离合器形成并且借助对它们有针对性的操纵能在驱动轴（2）与输出轴（3；20；28；35；41；44；45；47；48）之间产生不同的传动比，其特征在于，所述驱动轴（2）与第二行星齿轮组（5）的行星架连接，第二行星齿轮组的太阳轮与第三轴（14；31；32；36；49）联接而第二行星齿轮组的空心轮与第四轴（15；23；24）联接，其中，所述输出轴（3；20；28；35；41；44；45；47；48）与第四行星齿轮组（7）的行星架连接，并且其中，第五轴（16；27；40；46；52）能借助第一制动器（8）固定在所述壳体（1）上。

2.根据权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述输出轴（3；28；35；41）还能借助第一离合器（10）与所述第四轴（15）能松开地连接，所述第四轴还与所述第四行星齿轮组（7）的太阳轮连接，其中，所述第四行星齿轮组（7）的空心轮与第六轴（17）联接，所述第六轴能通过第二离合器（11）与所述第五轴（16；40；52）连接。

3.根据权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述第四轴（24）一方面能借助第一离合器（10）与所述输出轴（3；28；35；41）能松开地连接，而另一方面能通过第二离合器（25）与第六轴（26）能松开地连接，所述第六轴与所述第四行星齿轮组（7）的太阳轮联接，其中，所述第五轴（27；46）还与所述第四行星齿轮组（7）的空心轮连接。

4.根据权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述第四行星齿轮组（7）的空心轮与第六轴（22）连接，所述第六轴一方面能借助第一离合器（21）与所述输出轴（20；44；45；47；48）能松开地连接而另一方面能通过第二离合器（11）与所述第五轴（16；40）能松开地连接，其中，所述第四轴（23）还与所述第四行星齿轮组（7）的太阳轮连接。

5.根据权利要求2至4之一所述的多级变速器，其特征在于，所述输出轴（3；20）还与第三行星齿轮组（6）的太阳轮连接并且能借助第三离合器（12）与所述第三轴（14；49）联接，所述第三轴还与所述第三行星齿轮组（6）的行星架连接，其中，所述第三行星齿轮组（6）的空心轮与第七轴（18）联接，所述第七轴能通过第四离合器（13）与所述第五轴（16；27；52）能松开地连接。

6.根据权利要求2至4之一所述的多级变速器，其特征在于，所述输出轴（28；44）还与第三行星齿轮组（6）的太阳轮连接并且能借助第三离合器（29）与第七轴（30）联接，所述第七轴还一方面与所述第三行星齿轮组（6）的空心轮连接，而另一方面能通过第四离合器（13）与所述第五轴（16；27）能松开地连接，其中，所述第三轴（31）还与所述第三行星齿轮组（6）的行星架联接。

7.根据权利要求2至4之一所述的多级变速器，其特征在于，所述第三轴（32）还与第三行星齿轮组（6）的行星架连接并且能借助第三离合器（33）与第七轴（34）联接，所述第七轴一方面与所述第三行星齿轮组（6）的空心轮连接，而另一方面能通过第四离合器（13）与所述第五轴（16；27）能松开地连接，其中，所述输出轴（35；45）还与所述第三行星齿轮组（6）的太阳轮联接。

8.根据权利要求2至4之一所述的多级变速器，其特征在于，所述输出轴（3；47）还与第三行星齿轮组（6）的太阳轮连接并且能借助第三离合器（37）与所述第三轴（36）联接，所述第三轴还能通过第四离合器（38）与第七轴（39）能松开地连接，其中，所述第七轴（39）与所述第三行星齿轮组（6）的行星架连接，并且所述第五轴（40；46）与所述第三行星齿轮组（6）的空心轮连接。

9.根据权利要求2至4之一所述的多级变速器，其特征在于，所述输出轴（41；48）还能一方面借助第三离合器（37）与所述第三轴（14）联接，而另一方面能通过第四离合器（43）与第七轴（42）联接，所述第七轴与第三行星齿轮组（6）的太阳轮连接，其中，所述第三行星齿轮组（6）的行星架与第三轴（14）联接，并且所述第三行星齿轮组（6）的空心轮与所述第五轴（40；46）联接。

10.根据权利要求5至9之一所述的多级变速器，其特征在于，所述第三轴（14；31；32；36）还与第一行星齿轮组（4）的空心轮连接，所述第一行星齿轮组的行星架与所述第五轴（16；27；40；46）联接，并且所述第一行星齿轮组的太阳轮与第八轴（19）联接，其中，所述第八轴（19）能通过第二制动器（9）固定在所述壳体（1）上。

11.根据权利要求5至9之一所述的多级变速器，其特征在于，所述第三轴（49）还能借助第五离合器（50）与第八轴（51）联接，所述第八轴与第一行星齿轮组（4）的空心轮连接，其中，所述第一行星齿轮组（4）的行星架与所述第五轴（16）连接，并且所述第一行星齿轮组（4）的太阳轮与所述壳体（1）抗相对转动地联接。

12.根据权利要求5至9之一所述的多级变速器，其特征在于，所述第五轴（52）还能借助第五离合器（53）与第八轴（54）联接，所述第八轴与第一行星齿轮组（4）的行星架连接，其中，所述第一行星齿轮组（4）的空心轮与所述第三轴（14）联接，并且所述第一行星齿轮组（4）的太阳轮与所述壳体（1）抗相对转动地连接。

13.根据权利要求10所述的多级变速器，其特征在于，通过闭合所述第一制动器（8）以及所述第二离合器（11；25）和所述第三离合器（12；29；33；37）获得第一传动比，通过操纵所述第一制动器（8）和所述第二制动器（9）以及所述第二离合器（11；25）获得第二传动比，通过闭合所述第二制动器（9）以及所述第二离合器（11；25）和所述第四离合器（13；48；43）获得第三传动比，通过操纵所述第二制动器（9）以及所述第二离合器（11；25）和所述第三离合器（12；29；33；37）获得第四传动比，通过闭合所述第二制动器（9）以及所述第一离合器（10；21）和所述第二离合器（11；25）获得第五传动比，通过操纵所述第二制动器（9）以及所述第一离合器（10；21）和所述第三离合器（12；29；33；37）或通过闭合所述第一制动器（8）以及所述第一离合器（10；21）和所述第三离合器（12；29；33；37）或通过操纵所述第一离合器（10；21）、所述第三离合器（12；29；33；37）和所述第四离合器（13；28；43）或通过闭合所述第一离合器（10；21）、所述第二离合器（11；25）和所述第四离合器（13；38；43）或通过操纵所述第二离合器（11；25）、所述第三离合器（12；29；33；37）和所述第四离合器（13；38；43）或通过闭合所述第一离合器（10；21）、所述第二离合器（11；25）和所述第三离合器（12；29；33；37）获得第六传动比，通过操纵所述第二制动器（9）以及所述第一离合器（10；21）和所述第四离合器（13；38；43）获得第七传动比，通过闭合所述第一制动器（8）以及所述第一离合器（10；21）和所述第四离合器（13；38；43）获得第八传动比，以及通过操纵所述第一制动器（8）和所述第二制动器（9）以及所述第一离合器（10；21）获得第九传动比。

14.根据权利要求11或12所述的多级变速器，其特征在于，通过闭合所述第一制动器（8）以及所述第二离合器（11）和所述第三离合器（12）获得第一传动比，通过操纵所述第一制动器（8）以及所述第二离合器（11）和所述第五离合器（50；53）获得第二传动比，通过闭合所述第二离合器（11）、所述第四离合器（13）和所述第五离合器（50；53）获得第三传动比，通过操纵所述第二离合器（11）、所述第三离合器（12）和所述第五离合器（50；53）获得第四传动比，通过闭合所述第一离合器（10）、所述第二离合器（11）和所述第五离合器（50；53）获得第五传动比，通过操纵所述第一离合器（10）、所述第三离合器（12）和所述第五离合器（50；53）或通过闭合所述第一制动器（8）以及所述第一离合器（10）和所述第三离合器（12）或通过操纵所述第一离合器（10）、所述第三离合器（12）和所述第四离合器（13）或通过闭合所述第一离合器（10）、所述第二离合器（11）和所述第四离合器（13）或通过操纵第二离合器（11）、第三离合器（12）和第四离合器（13）或通过闭合所述第一离合器（10）、所述第二离合器（11）和所述第三离合器（12）获得第六传动比，通过操纵所述第一离合器（10）、所述第四离合器（13）和所述第五离合器（50；53）获得第七传动比，通过闭合所述第一制动器（8）以及所述第一离合器（10）和所述第四离合器（13）获得第八传动比，以及通过操纵所述第一制动器（8）以及所述第一离合器（10）和所述第五离合器（50；53）获得第九传动比。

15.根据权利要求13或14所述的多级变速器，其特征在于，通过闭合所述第一制动器（8）以及所述第二离合器（11；25）和所述第四离合器（13；38；43）获得了附加传动比。

16.根据前述权利要求之一所述的多级变速器，其特征在于，所述输出轴（3；20；28；35；41；44；45；47；48）用作驱动装置，而所述驱动轴（2）用作所述多级变速器的动力输出装置。

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