CN103270337B - 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，多级变速器具有壳体，在壳体内容纳行星齿轮组和轴，且具有换挡元件，其由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与输出轴之间产生不同的传动比，其中，驱动轴与第三行星齿轮组的行星架联接且能通过第一离合器与第三轴联接，第三轴与第二行星齿轮组的空心轮联接且能借助第二离合器与第四轴可松开地连接，第四轴与第三行星齿轮组的太阳轮连接，其中，第五轴与第二行星齿轮组的太阳轮联接且能借助第一制动器固定在壳体上，其中，第六轴还将第三行星齿轮组的空心轮与第二行星齿轮组的行星架连接起来，并且其中，输出轴与第四行星齿轮组的行星架联接。

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(Splittergetriebe)，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(Stufensprung)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，从而通过这种结合实现如下总变速器，其在传动比范围(Spreizung)很大的同时实现了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被减小。此外，在各个传动比之间应当有很小的且近似几何的级跃迁，以及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。

该任务如下的多级变速器来解决，即，一种行星齿轮结构类型的多级变速器，所述多级变速器具有壳体，在所述壳体内容纳有四个行星齿轮组和多根轴，并且具有换挡元件，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与输出轴之间产生不同的传动比，其特征在于，所述驱动轴与第三行星齿轮组的行星架连接并且能通过第一离合器与第三轴联接，所述第三轴则与第二行星齿轮组的空心轮联接并且能借助第二离合器与第四轴能松开地连接，所述第四轴与所述第三行星齿轮组的太阳轮连接，其中，第五轴与所述第二行星齿轮组的太阳轮联接并且能借助第一制动器固定在所述壳体上，其中，第六轴还将所述第三行星齿轮组的空心轮与所述第二行星齿轮组的行星架连接起来，并且其中，所述输出轴与第四行星齿轮组的行星架联接。

据此，提出了一种根据本发明的行星齿轮结构类型的多级变速器，其在壳体中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来布置并且优选分别构造成负行星齿轮组。但同样可以想到的是，当交换行星架连结装置和空心轮连结装置且稳态速比(Standübersetzung)的值以1提高的同时，在允许连接的部位上，将单个或多个负行星齿轮组转换成正行星齿轮组。此外，也可以在本发明框架内想到另一种与前面描述的布置方式不同的沿轴向的行星齿轮的布置方式。

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，每一个内行星齿轮此外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的与太阳轮相同的转动方向。

根据本发明，驱动轴与第三行星齿轮组的行星架连接并且可以通过第一离合器与第三轴联接，该第三轴与第二行星齿轮组的空心轮联接且可以借助第二离合器于第四轴可松开地连接。这个第四轴此外还与第三行星齿轮组的太阳轮连接，其中，第五轴与第二行星齿轮组的太阳轮联接并且可以借助第一制动器固定在壳体上。此外，第六轴将第三行星齿轮组的空心轮与第二行星齿轮组的行星架连接起来。最后，输出轴还与第四行星齿轮组的行星架联接。

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，例如内燃机或电机来驱动。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，例如泵或发电机，或用于运行车辆驱动机构，例如车轮或车辆履带。

在本发明的改进方案中，第四轴此外还与第四行星齿轮组的太阳轮联接并且可以借助第三离合器与输出轴连接。输出轴此外可以通过第四离合器能够与第七轴联接，该第七轴与第一行星齿轮组的行星架连接。此外，第一行星齿轮组的太阳轮与第五轴联接，并且第一行星齿轮组的空心轮与第六轴联接。最后，第四行星齿轮组的空心轮还与第八轴连接，该第八轴可以借助第二制动器固定在壳体上。

根据本发明备选的设计方案，第四轴此外还与第四行星齿轮组的太阳轮联接并且可以借助第三离合器与输出轴连接。在此，第六轴可以通过第四离合器与第七轴联接，该第七轴与第一行星齿轮组的空心轮连接。此外，第一行星齿轮组的太阳轮与第五轴联接，并且第一行星齿轮组的行星架与输出轴联接，而第四行星齿轮组的空心轮与第八轴连接，该第八轴可以借助第二制动器固定在壳体上。

进一步对此备选地，第四轴此外还与第四行星齿轮组的太阳轮联接并且可以借助第三离合器与输出轴连接。第五轴可以通过第四离合器与第七轴联接，该第七轴与第一行星齿轮组的太阳轮连接。此外，第一行星齿轮组的行星架与输出轴联接，并且第一行星齿轮组的空心轮与第六轴联接。最后，第四行星齿轮组的空心轮还与第八轴连接，该第八轴可以借助第二制动器固定在壳体上。

根据根据本发明的多级变速器的另一备选的设计方案，第四轴此外还与第四行星齿轮组的太阳轮联接并且可以借助第三离合器与第八轴连接，该第八轴与第四行星齿轮组的空心轮联接并且可以通过第二制动器固定在壳体上。此外，第五轴可以借助第四离合器与第七轴联接，该第七轴与第一行星齿轮组的太阳轮连接。最后，第一行星齿轮组的行星架与输出轴连接，并且第一行星齿轮组的空心轮与第六轴连接。

作为另一备选方案，第四轴此外还与第四行星齿轮组的太阳轮联接并且可以借助第三离合器与第八轴连接，该第八轴与第四行星齿轮组的空心轮联接并且可以通过第二制动器固定在壳体上。此外，第六轴可以借助第四离合器与第七轴联接，该第七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输出轴连接，并且第一行星齿轮组的太阳轮与第五轴连接。

根据根据本发明的多级变速器的另一备选的实施方案，第四轴此外还与第四行星齿轮组的太阳轮联接并且可以借助第三离合器与第八轴连接，该第八轴与第四行星齿轮组的空心轮联接并且可以通过第二制动器固定在壳体上。输出轴此外还可以借助第四离合器与第七轴联接，该第七轴与第一行星齿轮组的行星架连接。最后，第一行星齿轮组的太阳轮与第五轴连接，并且第一行星齿轮组的空心轮与第六轴连接。

进一步对此备选地，输出轴可以借助第三离合器与第八轴连接，该第八轴与第四行星齿轮组的空心轮联接并且可以通过第二制动器固定在壳体上。此外，第四轴与第四行星齿轮组的太阳轮连接，而第五轴可以通过第四离合器与第七轴联接，该第七轴与第一行星齿轮组的太阳轮连接。最后，第一行星齿轮组的行星架与输出轴联接，并且第一行星齿轮组的空心轮与第六轴联接。

按照根据本发明的多级变速器的另一备选的变型方案，输出轴可以借助第三离合器与第八轴连接，该第八轴与第四行星齿轮组的空心轮联接并且可以通过第二制动器固定在壳体上。此外，第四轴与第四行星齿轮组的太阳轮连接，其中，第六轴可以通过第四离合器与第七轴联接，该第七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输出轴联接，并且第一行星齿轮组的太阳轮与第五轴联接。

作为另一备选方案，输出轴可以借助第三离合器与第八轴连接，该第八轴与第四行星齿轮组的空心轮联接并且可以通过第二制动器固定在壳体上。此外，第四轴与第四行星齿轮组的太阳轮连接，并且输出轴可以附加地通过第四离合器与第七轴联接，该第七轴与第一行星齿轮组的行星架连接。最后，第一行星齿轮组的空心轮与第六轴联接，并且第一行星齿轮组的太阳轮与第五轴联接。

在前面提到的情况下，通过闭合第二制动器以及第一和第二离合器获得了第一传动比，而通过操纵两个制动器以及第二离合器可以选择出第二传动比。第三传动比通过闭合两个制动器以及第一离合器来切换。此外，通过操纵两个制动器以及第四离合器获得了第四传动比，其中，通过闭合第一制动器以及第一和第四离合器可以切换到第五传动比。此外，通过操纵第一制动器以及第二和第四离合器可以产生第六传动比，而第七传动比可以通过闭合第一制动器以及第三和第四离合器来获得。通过操纵第二、第三和第四离合器切换到第八传动比。对此备选地，也可以通过闭合第一、第二和第四离合器或通过操纵第一、第二和第三离合器或通过闭合第一、第三和第四离合器来产生第八传动比。最后，通过操纵第一制动器以及第二和第三离合器可以选择出第九传动比，而通过闭合第一制动器以及第一和第三离合器获得了第十传动比。因此通过多级变速器的根据本发明的设计方案可以分别产生十个传动比。

在本发明的改进方案中，通过闭合第二制动器以及第二和第四离合器获得了第一附加传动比，并且通过操纵第二制动器以及第一和第四离合器获得了第二附加传动比。由此可以将可产生的挡位的数量提高到总共十二个。

此外，根据本发明的备选的实施形式，输出轴可以通过第三离合器与第四轴可松开地连接并且借助第四离合器与第七轴可松开地连接，该第七轴与第一行星齿轮组的行星架联接。此外，第一行星齿轮组的太阳轮与第五轴连接，并且第一行星齿轮组的空心轮与第六轴连接。最后，第四行星齿轮组的空心轮还与壳体刚性地联接，并且第四轴可以借助第五离合器与第八轴连接，该第八轴与第四行星齿轮组的太阳轮连接。

此外对此备选地，输出轴可以通过第三离合器与第四轴可松开地连接，并且第六轴可以借助第四离合器与第七轴可松开地连接，该第七轴与第一行星齿轮组的空心轮联接。此外，第一行星齿轮组的行星架与输出轴连接，并且第一行星齿轮组的太阳轮与第五轴连接。最后，第四行星齿轮组的空心轮与壳体刚性地联接，并且第四轴可以借助第五离合器与第八轴连接，该第八轴与第四行星齿轮组的太阳轮连接。

作为根据本发明的多级变速器的另一备选的设计方案，输出轴此外还可以通过第三离合器与第四轴可松开地连接，并且第五轴可以借助第四离合器与第七轴可松开地连接，该第七轴与第一行星齿轮组的太阳轮联接。此外，第一行星齿轮组的行星架与输出轴连接，并且第一行星齿轮组的空心轮与第六轴连接，而第四行星齿轮组的空心轮刚性地与壳体联接，并且第四轴可以借助第五离合器与第八轴连接，该第八轴与第四行星齿轮组的太阳轮连接。

在最后提到的情况下，通过闭合第一、第二和第五离合器获得了第一传动比，而可以通过操纵第一制动器以及第二和第五离合器选择出第二传动比。此外，通过闭合第一制动器以及第一和第五离合器切换到第三传动比。此外，通过操纵第一制动器以及第四和第五离合器获得了第四传动比，通过闭合第一制动器以及第一和第四离合器可以获得随后的第五传动比。通过操纵第一制动器以及第二和第四离合器切换到第六传动比，而通过闭合第一制动器以及第三和第四离合器可以选择出第七传动比。此外，通过操纵第二、第三和第四离合器获得了第八传动比。对此备选地，也通过闭合第一、第二和第四离合器或通过操纵第一、第二和第三离合器或通过闭合第一、第三和第四离合器可以产生第八传动比。通过操纵第一制动器以及第二和第三离合器获得了第九传动比，其中，通过闭合第一制动器以及第一和第三离合器切换到第十传动比。因此在这些情况下也分别实现了有十个可产生的传动比的多级变速器。

在本发明的改进方案中，通过闭合第二、第四和第五离合器获得了第一附加传动比，并且可以通过操纵第一、第四和第五离合器切换到第二附加传动比。因此可以重新扩展到总共十二个可产生的挡位。

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如下多级变速器的实施方案，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，并且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图中，传动比的顺序相应地反转。

借助多级变速器的各个根据本发明的设计方案，可以用很小数量的构件实现各个传动比并且进而将制造费用和重量保持得很小。此外，在此产生了尤其适用于作业机械的副变速器的近似几何的传动比序列和分别很小的级跃迁，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个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，此外也实现了很好的啮合效率以及紧凑的结构类型。

附图描述

此外，本发明还存在如下可行性，即，将从接下来对实施例的描述或直接从附图得出的各特征相互组合。

对其它改进本发明的措施接下来用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示出用于根据图1的多级变速器的示例性换挡图；

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优选的第三实施形式的示意性视图；

图5示出根据本发明的多级变速器的另一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实施形式的示意性视图；

图7示出另一根据本发明的多级变速器的优选的第六实施形式的示意性视图；

图8示出根据本发明的多级变速器的另一优选的第七实施形式的示意性视图；

图9示出根据本发明的多级变速器的优选的第八实施形式的示意性视图；

图10示出根据本发明的多级变速器的另一优选的第九实施形式的示意性视图；

图11示出另一根据本发明的多级变速器的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另一优选的第十一实施形式的示意性视图；以及

图13示出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；

具体实施方式

由图1可知根据本发明的多级变速器的优选的第一实施形式，该多级变速器优是作业机械的总变速器的副变速器。在总变速器内部，这种副变速器在此作为负载控制变速器通常结合组合式变速器(Gruppengetrieb)使用，从而通过具有低级跃迁的副变速器结合具有高级跃迁的组合式变速器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可达到的传动比范围。基于这种较大数量的可产生的挡位，由此形成的总变速器适合使用在农用作业机械中。此外，在此也优选实现了与减速传动单元和/或回行单元的结合。在此，原则上可以自由选择总变速器内各个传动单元的几何顺序。

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，其中，根据本发明同样可以想到的是，将至少一个负行星齿轮组构造成正行星齿轮组。但是在此，同时必须交换行星架连结装置和空心轮连结装置，且稳态速比的值相比于实施为负行星齿轮组以1提高。在当前，行星齿轮组4、5、6和7沿轴向观察以顺序4、5、6、7布置。

此外由图1可知，根据本发明的多级变速器包括总共六个换挡元件，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。在这种情况下，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想到的是实施成形状锁合的换挡元件或其它摩擦锁合的换挡元件。

借助对换挡元件的有针对性的操纵，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内容纳有总共八根能转动的轴，它们除了驱动轴2和输出轴3之外还由第三轴14、第四轴15、第五轴16、第六轴17、第七轴18和第八轴19构成。

根据本发明，驱动轴2与第三行星齿轮组6的行星架连接并且可以借助第一离合器10与第三轴14连接，该第三轴与第二行星齿轮组5的空心轮连接。此外，第三轴14可以通过第二离合器11与第四轴15可松开地连接，其中，第四轴15将第三行星齿轮组6的太阳轮与第四行星齿轮组7的太阳轮连接起来。

第五轴16将第一行星齿轮组4的太阳轮与第二行星齿轮组5的太阳轮连接起来且此外可以通过第一制动器8固定在壳体1上。第一行星齿轮组4的空心轮通过第六轴17与第二行星齿轮组5的行星架以及与第三行星齿轮组6的空心轮连接。此外，输出轴3与第四行星齿轮组7的行星架连接并且可以一方面借助第三离合器12与第四轴联接以及另一方面通过第四离合器13与第七轴18联接。第七轴18又在接下来的过程中与第一行星齿轮组4的行星架连接。最后，第四行星齿轮组7的空心轮还与第八轴19联接，该第八轴可以借助第二制动器9固定在壳体1上。

由图2可知根据图1的多挡齿轮变速器的示例性换挡图，其中，在此为了切换每一个传动比闭合了六个换挡元件中的三个，以及为了切换到分别相邻的传动比改变了两个换挡元件的状态。在此，可以从示例性的换挡图中示例性地获悉在各个传动比中的各自的速比i，以及获悉得出的关于各相邻挡位的挡位跃迁(Gangsprung)这些值在此在行星齿轮组4、5、6和7的优选的稳态速比(Standuebersetzung)中达到，它们在第一行星齿轮组4和第二行星齿轮组5中为-3.300，在第三行星齿轮组6中为-1.800以及在第四行星齿轮组7中为-2.300。此外，可从图2获悉变速器的传动比范围为4.681。

由图2可知，根据图1的根据本发明的多级变速器的传动比序列包括十个传动比，其中，还可以选择性地产生另两个传动比，它们分别被称为Z1和Z2。此外，第八传动比通过总共四个换挡变型方案产生。

第一传动比通过闭合第二制动器9以及第一离合器10和第二离合器11获得。为了切换到接下来的第二传动比，于是打开第一离合器10以及操纵第一制动器8，其中，为了产生紧接其后的第三传动比，打开第二离合器11并再次操纵第一离合器10。从第三传动比起，通过再次打开第一离合器10并闭合第四离合器13获得第四传动比，而为了选择第五传动比，松开第二制动器9并重新操纵第一离合器10。通过从第五传动比起再次打开第一离合器10并操纵第二离合器11获得第六传动比。为了进一步升挡到第七传动比，于是再次松开第二离合器11并闭合第三离合器12。为了选择接下来的更高的第八传动比，打开第一制动器8并操纵第二离合器11，其中，作为对此的备选，也可以通过闭合第一离合器10、第二离合器11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或通过闭合第一离合器10、第三离合器12和第四离合器13产生第八传动比。这些换挡备选方案在图2中的示例性的换挡图中用M1至M3标注。此外，通过操纵第一制动器8以及第二离合器11和第三离合器12获得第九传动比。最后，通过从第九传动比起松开第二离合器11并操纵第一离合器10切换到第十传动比。

在图3中示出了根据本发明的多级变速器的优选的第二实施形式。与前面提到的变型方案的区别在于，第六轴20将第二行星齿轮组5的行星架与第三行星齿轮组6的空心轮连接起来，并且可以通过第四离合器21与第七轴22联接，该第七轴与第一行星齿轮组的空心轮连接。此外，输出轴23除了可以通过第三离合器12连结到第四轴15上之外，还将第四行星齿轮组7的行星架与第一行星齿轮组4的行星架连接起来。

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的实施形式起相同作用，从而在行星齿轮组4至7的相同的稳态速比中在各个传动比中达到了根据图2的示例性换挡图的速比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中的第四离合器13分别操纵在图3中的第四离合器21。

在图4中示出了根据本发明的多级变速器的另一优选的第三实施形式。与根据图1的本发明的设计方案的区别在于，输出轴23除了与第四行星齿轮组7的行星架连接以及可以借助第三离合器12与第四轴15连接外还与第一行星齿轮组4的行星架联接。此外，第五轴24还可以附加地通过第四离合器25与第七轴26连接，该第七轴与第一行星齿轮组4的太阳轮联接。

根据图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，同样重新达到了在图2中说明的速比i以及挡位跃迁各个传动比通过操纵换挡元件的切换也与对图2的描述相应，其中，取代在图1中的第四离合器13分别操纵图4中的第四离合器25。

此外由图5可知根据本发明的多级变速器的另一第四实施形式。与根据图1的设计方案的区别在于，第四轴27除了与第三行星齿轮组6的太阳轮、第四行星齿轮组7的太阳轮连接以及可以通过第二离合器11与第三轴14联接外，还可以借助第三离合器28与第八轴29联接。第八轴29与第四行星齿轮组7的空心轮连接并且可以通过第二制动器9固定在壳体1上。此外，也如在图4的变型方案中那样，第五轴24可以借助第四离合器25与第七轴26可松开地连接，该第七轴与第一行星齿轮组4的太阳轮联接。最后，输出轴30将第一行星齿轮组4的行星架与第四行星齿轮组7的行星架连接起来，其中，实现了横向于通过驱动轴2的驱动的动力输出。因此根据图5的多级变速器实施成前端横向结构类型(Front-Querbauweise)。

根据图5的设计方案同样表示与根据图1的多级变速器的变型方案起相同作用的实施方案。因此根据图2的变速器示意图也可以用于图5，其中，在切换传动比时，以如下方式改变对图2的描述，即，取代图1中的第三离合器12操纵图5中的第三离合器28以及取代图1中的第四离合器13操纵图5中的第四离合器25。

此外，由图6可知根据本发明的多级变速器的另一第五设计方案。在此，与根据图1的设计方案的区别在于，第四轴27，如已经在前面提到的根据图5的变型方案中那样，可以借助第三离合器28与第八轴29连接，该第八轴与第四行星齿轮组7的空心轮联接并且可以通过第二制动器9固定在壳体1上。此外，输出轴30又重新将第一行星齿轮组4的行星架与第四行星齿轮组7的行星架连接，其中，实现了横向于通过驱动轴2的驱动的动力输出。此外，第六轴20除了连结到第三行星齿轮组6的空心轮上以及连结到第二行星齿轮组5的行星架上外，还可以借助第四离合器21与第七轴22连接，该第七轴与第一行星齿轮组4的空心轮连接。

根据图2的示例性的换挡图在此又在换挡和可达到的速比i和挡位跃迁方面参考了根据图6的设计方案，其中，就传动比的切换而言，以如下方式改变换挡图，即，取代图1中的第三离合器12分别操纵图6中的第三离合器28以及取代在图1中的第四离合器13分别操纵在图6中的第四离合器21。

在图7示出了根据本发明的多级变速器的优选的第七实施形式。与根据图1的设计方案不同而与图5和6的设计方案一致的是，第四轴27可以借助第三离合器28与第八轴29联接，该第八轴与第四行星齿轮组7的空心轮连接并且可以通过第二制动器9固定在壳体1上。此外，与根据图1的设计方案不同的是，输出轴31除了与第四行星齿轮组7的行星架连接外，还可以通过第四离合器32与第七轴33联接，该第七轴与第一行星齿轮组4的行星架连接。

即使在根据图7的变型方案的情况下，也可以在可产生的速比i和挡位跃迁以及传动比的切换方面参考根据图2的示例性的换挡图，其中，为此根据图2的示例性的换挡图以如下方式来改变，即，取代图1中的第三离合器12分别操纵图7中的第三离合器28以及取代图1中的第四离合器13分别操纵图7中的第四离合器32。

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，该多挡齿轮变速器与根据图1的实施形式的区别在于，第五轴24，如已经在根据图4和图5的变型方案中那样，可以借助第四离合器25与第七轴26连接，该第七轴与第一行星齿轮组4的太阳轮联接。此外，输出轴24除了与第一行星齿轮组4的行星架和第四行星齿轮组7的行星架连接外，还可以通过第三离合器35可松开地与第八轴36连接，该第八轴又与第四行星齿轮组7的空心轮连接并且可以通过第二制动器9固定在壳体1上。最后，第四轴37仅可以通过第二离合器11与第三轴14联接并且将第三行星齿轮组6的太阳轮与第四行星齿轮组7的太阳轮连接起来。

就根据图8的多级变速器的传动比的切换而言，以如下方式来改变根据图2的示例性的换挡图，即，取代在图1中的第三离合器12分别操纵图8中的第三离合器35以及取代在图1中的第四离合器13分别操纵在图8中的第四离合器25。可达到的速比i和挡位跃迁在此在行星齿轮组4至7的相应的稳态速比中重新与图2中的可读取的值相应。

根据本发明的多级变速器的另一优选的第八实施形式由图9可知。与根据图1的设计方案的区别在于，在此第六轴20除了与第二行星齿轮组5的行星架以及第三行星齿轮组6的空心轮连接外，还可以通过第四离合器21与第七轴22连接，该第七轴与第一行星齿轮组4的空心轮连接。

此外，如前面提到的变型方案那样，输出轴34除了与第一行星齿轮组4的行星架以及第四行星齿轮组7的行星架联接外，还可以借助第三离合器35与第八轴36可松开地连接。这个第八轴36进一步地与第四行星齿轮组7的空心轮联接并且可以通过第二制动器9固定在壳体1上。最后，第四轴37仅与第三行星齿轮组6和第四行星齿轮组7的太阳轮连接，并且可以借助第二离合器11与第三轴14联接。

就可产生的速比i以及各个传动比之间的挡位跃迁而言，根据图9的变型方案也与根据图1的设计方案对应。就各个传动比的切换而言，仅取代图1的第三离合器12分别操纵图9的第三离合器35以及取代图1的第四离合器13分别操纵图9的第四离合器21。

此外，由图10可知根据本发明的多级变速器的另一优选的第九实施形式。在此，与图1的变型方案的区别在于，输出轴38除了与第四行星齿轮组7的行星架连接以及可以借助第四离合器13与第七轴18联接外，还可以通过第三离合器35与第八轴36可松开地连接。这个第八轴36，如例如在前面提到的根据图9的变型方案中那样，重新与第四行星齿轮组7的空心轮联接以及可以通过第二制动器9固定在壳体1上。此外，第四轴37又仅与第三行星齿轮组6和第四行星齿轮组7的太阳轮连接以及与第二离合器11连接。

就根据图10的变速器变型方案的传动比的切换而言，例如可以以如下方式来改变根据图2的示例性的换挡图，即，取代图1中的第三离合器12分别操纵图10中的第三离合器35。优选的第九实施形式也表示与根据图1的设计方案的起相同作用变型方案。

由图11可知多级变速器的另一优选的第十实施形式。在此，与根据图1的变型方案的不同在于，第四轴39可以附加地通过第五离合器40与第八轴41连接，该第八轴与第四行星齿轮组7的太阳轮连接。此外，第四行星齿轮组7的空心轮抗相对转动地与壳体1连接。

根据图11的多级变速器的传动比的切换在此根据根据图2的示例性换挡图来实现，其中，取代在图1中的第二制动器9分别闭合在图11中的第五离合器40。多级变速器的第十实施形式也表示与根据图1的实施形式起相同作用的变型方案。

此外，由图12可知多级变速器的另一优选的第十一实施形式。在此，这个变型方案与根据图1的设计方案的区别在于，输出轴23将第一行星齿轮组4的行星架与第四行星齿轮组7的行星架连接起来。此外，第六轴20除了与第二行星齿轮组5的行星架以及与第三行星齿轮组6的空心轮连接外还可以借助第四离合器21与第七轴22联接，该第七轴与第一行星齿轮组4的空心轮连接。此外，第四轴39重新可以附加地借助第五离合器40与第八轴41可松开地连接，该第八轴与第四行星齿轮组7的太阳轮联接。最后，第四行星齿轮组7的空心轮还抗相对转动地与壳体1连接。

根据图12的变型方案也表示与根据图1的设计方案起相同作用的实施形式，其中，就传动比的切换而言，以如下方式来改变根据图2的示例性换挡图，即，取代图1中的第三离合器13分别操纵图12中的第四离合器21以及取代图1中的第二制动器9分别操纵图12中的第五离合器40。

最后，由图13可知根据本发明的多级变速器的最后的优选的第十二实施形式。在这种情况下，输出轴23也与根据图1的设计方案不同地将第一行星齿轮组4的行星架与第四行星齿轮组7的行星架连接起来。此外，第四轴39也可以附加地通过第五离合器40与第八轴41可松开地连接，该第八轴与第四行星齿轮组7的太阳轮连接，而第四行星齿轮组7的空心轮抗相对转动地与壳体1联接。最后，第五轴24还可以通过第四离合器25与第七轴26连接。进一步地，这个第七轴26与第一行星齿轮组4的太阳轮连接。

多级变速器的最后的第十二实施形式表示与根据图1的变速器起相同作用的变型方案。在此，以如下方式来改变根据图2的换挡图，即，取代在图1中的第四离合器13分别操纵图13中的第四离合器25以及取代在图1中的第二制动器9分别操纵在图13中的第五离合器40。

借助多级变速器的各根据本发明的设计方案可以实现制造费用低且重量轻的用于作业机械的副变速器。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，在有近似几何形的级跃迁的同时也分别实现了很好的传动比序列和很好的啮合效率。

在此，根据本发明的多级变速器优选同轴地构造，但动力输出也可以如在根据图5、图6和图7的实施方案中那样在变速器的侧向(轴平行地)实现。

此外，根据本发明可以想到的是，去掉单个换挡元件，或用刚性的连接装置来取代，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，优选去掉第三离合器12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。通过利用在第五轴(16；24)与壳体1之间的刚性连接装置来取代第一制动器8获得了挡位数减少的另一优选的设计方案。

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，例如在轴和壳体之间设置附加的自由轮机构(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，并且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，各个驱动轴也可以根据需要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，各个驱动轴始终与驱动马达的曲轴连接。作为备选，多级变速器的其中一个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应当在潜在的起动挡位中优选闭合，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想到的是，在每一个轴上，优选在相应驱动轴或相应输出轴上，布置电机作为发动机和/或作为附加的驱动装置。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，只要在技术上是合理的，都处在本发明的保护范围内，而不会影响在本发明中说明的变速器功能，即使这种构造方案并未明确地在附图或描述书中示出。

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第六轴

21第四离合器

22第七轴

23输出轴

24第五轴

25第四离合器

26第七轴

27第四轴

28第三离合器

29第八轴

30输出轴

31输出轴

32第四离合器

33第七轴

34输出轴

35第三离合器

36第八轴

37第四轴

38输出轴

39第四轴

40第五离合器

41第八轴

Claims (19)

1.一种行星齿轮结构类型的多级变速器，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，并且具有换挡元件，所述换挡元件由至少一个制动器（8；8、9）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；23；30；31；34；38；41）之间产生不同的传动比，其特征在于，所述驱动轴（2）与第三行星齿轮组（6）的行星架连接并且能通过第一离合器（10）与第三轴（14）联接，所述第三轴则与第二行星齿轮组（5）的空心轮联接并且能借助第二离合器（11）与第四轴（15；27；37；39）能松开地连接，所述第四轴与所述第三行星齿轮组（6）的太阳轮连接，其中，第五轴（16；24）与所述第二行星齿轮组（5）的太阳轮联接并且能借助第一制动器（8）固定在所述壳体（1）上，其中，第六轴（17；20）还将所述第三行星齿轮组（6）的空心轮与所述第二行星齿轮组（5）的行星架连接起来，并且其中，所述输出轴（3；23；30；31；34；38；41）与第四行星齿轮组（7）的行星架联接。

2.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（15）还与所述第四行星齿轮组（7）的太阳轮联接并且能借助第三离合器（12）与所述输出轴（3）连接，其中，所述输出轴（3）通过第四离合器（13）能与第七轴（18）联接，所述第七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）的太阳轮与所述第五轴（16）联接，并且所述第一行星齿轮组（4）的空心轮与所述第六轴（17）联接，并且其中，所述第四行星齿轮组（7）的空心轮与第八轴（19）连接，所述第八轴能借助第二制动器（9）固定在所述壳体（1）上。

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（15）还与所述第四行星齿轮组（7）的太阳轮联接并且能借助第三离合器（12）与所述输出轴（23）连接，其中，所述第六轴（20）能通过第四离合器（21）与第七轴（22）联接，所述第七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）的太阳轮与所述第五轴（16）联接，并且所述第一行星齿轮组（4）的行星架与所述输出轴（23）联接，并且其中，所述第四行星齿轮组（7）的空心轮与第八轴（19）连接，所述第八轴能借助第二制动器（9）固定在所述壳体（1）上。

4.根据权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述第四轴（15）还与所述第四行星齿轮组（7）的太阳轮联接并且能借助第三离合器（12）与所述输出轴（23）连接，其中，所述第五轴（24）能通过第四离合器（25）与第七轴（26）联接，所述第七轴与第一行星齿轮组（4）的太阳轮连接，其中，所述第一行星齿轮组（4）的行星架与所述输出轴（23）联接，并且所述第一行星齿轮组（4）的空心轮与所述第六轴（17）联接，并且其中，所述第四行星齿轮组（7）的空心轮与第八轴（19）连接，所述第八轴能借助第二制动器（9）固定在所述壳体（1）上。

5.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（27）还与所述第四行星齿轮组（7）的太阳轮联接并且能借助第三离合器（28）与第八轴（29）连接，所述第八轴与所述第四行星齿轮组（7）的空心轮联接并且能通过第二制动器（9）固定在所述壳体（1）上，其中，所述第五轴（24）能借助第四离合器（25）与第七轴（26）联接，所述第七轴与第一行星齿轮组（4）的太阳轮连接，并且其中，所述第一行星齿轮组（4）的行星架与所述输出轴（30）连接，并且所述第一行星齿轮组（4）的空心轮与所述第六轴（17）连接。

6.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（27）还与所述第四行星齿轮组（7）的太阳轮联接并且能借助第三离合器（28）与第八轴（29）连接，所述第八轴与所述第四行星齿轮组（7）的空心轮联接并且能通过第二制动器（9）固定在所述壳体（1）上，其中，所述第六轴（20）能借助第四离合器（21）与第七轴（22）联接，所述第七轴与所述第一行星齿轮组（4）的空心轮连接，并且其中，所述第一行星齿轮组（4）的行星架与所述输出轴（30）连接，并且所述第一行星齿轮组（4）的太阳轮与所述第五轴（16）连接。

7.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（27）还与所述第四行星齿轮组（7）的太阳轮联接并且能借助第三离合器（28）与第八轴（29）连接，所述第八轴与所述第四行星齿轮组（7）的空心轮联接并且能通过第二制动器（9）固定在所述壳体（1）上，其中，所述输出轴（31）能借助第四离合器（32）与第七轴（33）联接，所述第七轴与第一行星齿轮组（4）的行星架连接，并且其中，所述第一行星齿轮组（4）的太阳轮与所述第五轴（16）连接，并且所述第一行星齿轮组（4）的空心轮与所述第六轴（17）连接。

8.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（34）能借助第三离合器（35）与第八轴（36）连接，所述第八轴与所述第四行星齿轮组（7）的空心轮联接并且能通过第二制动器（9）固定在所述壳体（1）上，其中，所述第四轴（37）与所述第四行星齿轮组（7）的太阳轮连接，并且所述第五轴（24）能通过第四离合器（25）与第七轴（26）联接，所述第七轴与第一行星齿轮组（4）的太阳轮连接，并且其中，所述第一行星齿轮组（4）的行星架与所述输出轴（34）联接，并且所述第一行星齿轮组（4）的空心轮与所述第六轴（17）联接。

9.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（34）能借助第三离合器（35）与第八轴（36）连接，所述第八轴与所述第四行星齿轮组（7）的空心轮联接并且能通过第二制动器（9）固定在所述壳体（1）上，其中，所述第四轴（37）与所述第四行星齿轮组（7）的太阳轮连接，并且所述第六轴（20）能通过第四离合器（21）与第七轴（22）联接，所述第七轴与第一行星齿轮组（4）的空心轮连接，并且其中，所述第一行星齿轮组（4）的行星架与所述输出轴（34）联接，并且所述第一行星齿轮组（4）的太阳轮与所述第五轴（16）联接。

10.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（38）能借助第三离合器（35）与第八轴（36）连接，所述第八轴与所述第四行星齿轮组（7）的空心轮联接并且能通过第二制动器（9）固定在所述壳体（1）上，其中，所述第四轴（37）与所述第四行星齿轮组（7）的太阳轮连接，并且所述输出轴（38）能通过第四离合器（13）与第七轴（18）联接，所述第七轴与第一行星齿轮组（4）的行星架连接，并且其中，所述第一行星齿轮组（4）的空心轮与所述第六轴（17）联接，并且所述第一行星齿轮组（4）的太阳轮与所述第五轴（16）联接。

11.根据权利要求2至10之一所述的多级变速器，其特征在于，通过闭合所述第二制动器（9）以及所述第一离合器（10）和所述第二离合器（11）获得了第一传动比，通过操纵所述两个制动器（8、9）以及所述第二离合器（11）获得了第二传动比，通过闭合所述两个制动器（8、9）以及所述第一离合器（10）获得了第三传动比，通过操纵两个制动器（8、9）以及所述第四离合器（13；21；25；32）获得了第四传动比，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；21；25；32）获得了第五传动比，通过操纵所述第一制动器（8）以及所述第二离合器（11）和所述第四离合器（13；21；25；32）获得了第六传动比，通过闭合所述第一制动器（8）以及所述第三离合器（12；28；35）和所述第四离合器（13；21；25；32）获得了第七传动比，通过操纵所述第二离合器（11）、所述第三离合器（12；28；35）和所述第四离合器（13；21；25；32）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；21；25；32）或通过操纵所述第一离合器（10）、所述第二离合器（11）和所述第三离合器（12；28；35）或通过闭合所述第一离合器（10）、所述第三离合器（12；28；35）和所述第四离合器（13；21；25；32）获得了第八传动比，通过操纵所述第一制动器（8）以及所述第二离合器（11）和所述第三离合器（12；28；35）获得了第九传动比，以及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；28；35）获得了第十传动比。

12.根据权利要求11所述的多级变速器，其特征在于，通过闭合所述第二制动器（9）以及所述第二离合器（11）和所述第四离合器（13；21；25；32）获得了第一附加传动比，以及通过操纵所述第二制动器（9）以及所述第一离合器（10）和所述第四离合器（13；21；25；32）获得了第二附加传动比。

13.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）还能通过第三离合器（12）与所述第四轴（39）能松开地连接并且能借助第四离合器（13）与第七轴（18）能松开地连接，所述第七轴与第一行星齿轮组（4）的行星架联接，其中，所述第一行星齿轮组（4）的太阳轮与所述第五轴（16）连接，并且所述第一行星齿轮组（4）的空心轮与所述第六轴（17）连接，并且其中，所述第四行星齿轮组（7）的空心轮与所述壳体（1）刚性地联接，并且所述第四轴（39）能借助第五离合器（40）与第八轴（41）连接，所述第八轴与所述第四行星齿轮组（7）的太阳轮连接。

14.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（23）还能通过第三离合器（12）与所述第四轴（39）能松开地连接，并且所述第六轴（20）能借助第四离合器（21）与第七轴（22）能松开地连接，所述第七轴与第一行星齿轮组（4）的空心轮联接，其中，所述第一行星齿轮组（4）的行星架与所述输出轴（23）连接，并且所述第一行星齿轮组（4）的太阳轮与所述第五轴（16）连接，并且其中，所述第四行星齿轮组（7）的空心轮与所述壳体（1）刚性地联接，并且所述第四轴（39）能借助第五离合器（40）与第八轴（41）连接，所述第八轴与所述第四行星齿轮组（7）的太阳轮连接。

15.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（23）还能通过第三离合器（12）与所述第四轴（39）能松开地连接，并且所述第五轴（24）能借助第四离合器（25）与第七轴（26）能松开地连接，所述第七轴与第一行星齿轮组（4）的太阳轮联接，其中，所述第一行星齿轮组（4）的行星架与所述输出轴（23）连接，并且所述第一行星齿轮组（4）的空心轮与所述第六轴（17）连接，并且其中，所述第四行星齿轮组（7）的空心轮与所述壳体（1）刚性地联接，并且所述第四轴（39）能借助第五离合器（40）与第八轴（41）连接，所述第八轴与所述第四行星齿轮组（7）的太阳轮连接。

16.根据权利要求13至15之一所述的多级变速器，其特征在于，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（40）获得了第一传动比，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（40）获得了第二传动比，通过闭合所述第一制动器（8）以及所述第一离合器（10）和所述第五离合器（40）获得了第三传动比，通过操纵所述第一制动器（8）以及所述第四离合器（13；21；25）和所述第五离合器（40）获得了第四传动比，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；21；25）获得了第五传动比，通过操纵所述第一制动器（8）以及所述第二离合器（11）和所述第四离合器（13；21；25）获得了第六传动比，通过闭合所述第一制动器（8）以及所述第三离合器（12）和所述第四离合器（13；21；25）获得了第七传动比，通过操纵所述第二离合器（11）、所述第三离合器（12）和所述第四离合器（13；21；25）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；21；25）或通过操纵所述第一离合器（10）、所述第二离合器（11）和所述第三离合器（12）或通过闭合所述第一离合器（10）、所述第三离合器（12）和所述第四离合器（13；21；25）获得了第八传动比，通过操纵所述第一制动器（8）以及所述第二离合器（11）和所述第三离合器（12）获得了第九传动比，以及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）获得了第十传动比。

17.根据权利要求16所述的多级变速器，其特征在于，通过闭合所述第二离合器（11）、所述第四离合器（13；21；25）和所述第五离合器（40）获得了第一附加传动比，以及通过操纵所述第一离合器（10）、所述第四离合器（13；21；25）和所述第五离合器（40）获得了第二附加传动比。

18.根据权利要求1-10和13-15之一所述的多级变速器，其特征在于，所述输出轴（3；23；30；31；34；38；41）用作所述多级变速器的驱动装置，并且所述驱动轴（2）用作所述多级变速器的动力输出装置。

19.根据权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述多级变速器是作业机械的副变速器。