CN104105904A - 用于车辆的多挡行星齿轮变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的多挡行星齿轮变速器，其包括四个行星齿轮组(RS1、RS2、RS3、RS4)和多个轴(I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII、IX)以及六个切换元件(A、B、C、D、E、F)，通过操作切换元件可实现多个挡位，其中，至少第四行星齿轮组(RS4)构造成正传动比行星齿轮组，第一轴(I)作为驱动端(An)与第一行星齿轮组(RS1)的行星架(PT1)和第三切换元件(C)连接，第二轴(II)作为从动端(Ab)至少与第四行星齿轮组(RS4)的齿圈(HO4)连接，并且为了实现每个挡位至少四个切换元件(A、B、C、D、E、F)是闭合的。

Description

用于车辆的多挡行星齿轮变速器
技术领域
本发明涉及一种根据在权利要求1前序部分中详细定义的类型的用于车辆的多挡行星齿轮变速器。
背景技术
例如由文献DE102007055808A1公开了一种行星齿轮结构方式的自动变速器，其包括四个行星齿轮组和六个切换元件以及八个能转动的轴。所有的行星齿轮组构造成负传动比行星齿轮组。借助总共六个切换元件可实现十个前进挡和两个倒挡的选择性切换。但由该已知的自动变速器的换挡简图可知，为了实现每个挡位分别仅闭合其中三个规定的切换元件。因此，基于打开的片式切换元件产生不希望的高的拖曳损失。
发明内容
本发明的任务在于，提出一种开头所提类型的行星齿轮变速器，其尽可能紧凑，能够以低结构耗费和有利成本来制造，并且还具有较少的拖曳损失。
根据本发明，该任务通过权利要求1的特征得以解决，并且由从属权利要求、说明书和附图给出有利的实施方式。
本发明提出一种用于车辆的多挡行星齿轮变速器、如自动变速器，其包括四个行星齿轮组以及六个切换元件用于实现多个挡位。在此，至少一个行星齿轮组构造成正传动比行星齿轮组，一个构造成驱动端的轴连接第一行星齿轮组的行星架和第三切换元件，并且一个构造成从动端的轴至少与所述正传动比行星齿轮组耦合，其方式是，该第二轴与正传动比行星齿轮组的齿圈连接，从而在每个挡位中六个切换元件中的至少四个被操作或者说闭合。
通过这种方式，由于在切换状态中打开的切换元件的数量较少，在根据本发明的行星齿轮变速器中拖曳损失降到最低。一个或多个负传动比行星齿轮组可转换为其它正传动比行星齿轮组，如果行星架和齿圈连接更换并且同时相应行星齿轮组的固定传动比的值提高1并且如果行星齿轮组元件之间的连接允许的话。已知负传动比行星齿轮组在行星架上具有可转动支承的行星齿轮，这些行星齿轮分别与该行星齿轮组的太阳轮和齿圈啮合，从而齿圈在行星架固定且太阳轮转动的情况下具有与太阳轮转动方向相反的转动方向。已知正传动比行星齿轮组在其行星架上具有可转动支承的并且彼此处于啮合的内侧和外侧的行星齿轮，该行星齿轮组的太阳轮与内侧的行星齿轮啮合并且该行星齿轮组的齿圈与外侧的行星齿轮啮合，因此，齿圈在行星架固定且太阳轮转动的情况下具有与太阳轮转动方向相同的转动方向。
优选在所建议的行星齿轮变速器中可将驱动轴与从动轴同轴布置以便在车辆中实现标准驱动装置。但也可在车辆上实现具有行星齿轮变速器的前置-横向安装方式，其方式是，改变行星齿轮变速器元件的几何布置和因此顺序、例如各个行星齿轮组和切换元件的布置——只要这些变速器元件之间的连接可能性允许如此，使得例如驱动轴和从动轴彼此错开地设置。
在根据本发明的行星齿轮变速器中，作为起动元件可使用液力变矩器或液力耦合器。也可想到使用附加的起动离合器或集成的起动离合器或起动制动器。另外可使用附加电机。例如可在其中至少一个轴上设置电机或其它的力源/动力源。也可想到，在其中至少一个轴上相对于壳体或另一轴设置单向离合器。作为切换元件不仅可想到摩擦锁合的切换元件也可想到形锁合的切换元件。优选将构造成制动器的第二切换元件和构造成离合器的第六切换元件分别构造成牙嵌式切换元件。
在根据本发明的行星齿轮变速器中，其中至少一个行星齿轮组、如第三行星齿轮组可内部锁止，其方式是，第三行星齿轮组的两个元件经由一个相配的切换元件、如第五切换元件彼此连接。因此，由切换元件的不同布置可能性亦产生不同的锁止方案。例如第三行星齿轮组的齿圈能经由第五轴和经由第五切换元件与太阳轮连接，以便锁止该行星齿轮组。另外还可想到，第三行星齿轮组的行星架经由第五切换元件和经由第七轴与太阳轮连接，以便实现锁止。此外，第三行星齿轮组的行星架也能经由第八轴和经由第五切换元件以及经由第五轴与齿圈连接，以便实现锁止。
在本发明的下一种扩展方案的范围内，在所建议的行星齿轮变速器中也可在配置给第三行星齿轮组的切换元件、如构造成离合器的第四切换元件方面实现作用相同的不同布置方案。一方面第四切换元件可定位于第三行星齿轮组的行星架上。另一方面第四切换元件也可设置在第三行星齿轮组的齿圈或太阳轮上。由此得出的作用相同的替换方案可在根据本发明的行星齿轮变速器的齿轮组中实现不同的结构布置可能性，从而使行星齿轮变速器例如适配于规定的安装空间。
附图说明
下面借助附图详细说明本发明。附图如下：
图1示出本发明的行星齿轮变速器的第一种实施方式的示意图；
图2示出根据本发明的行星齿轮变速器的换挡简图；
图3示出根据本发明的行星齿轮变速器的具有一种用于锁止第三行星齿轮组的替换方案的第二种实施方式的示意图；
图4示出根据本发明的行星齿轮变速器的具有另一种用于锁止第三行星齿轮组的替换方案的第三种实施方式的示意图；
图5示出根据本发明的行星齿轮变速器的具有一种改变的切换元件布置结构的第四种实施方式的示意图；
图6示出根据本发明的行星齿轮变速器的具有另一种改变的切换元件布置结构的第五种实施方式的示意图。
具体实施方式
附图中示出根据本发明的行星齿轮变速器、如用于车辆的自动变速器的不同实施方式。
与相应实施方式无关，行星齿轮变速器包括四个行星齿轮组RS1、RS2、RS3、RS4和六个切换元件A、B、C、D、E、F以及九个轴I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII、IX，术语“轴”可理解为任意结构形式的一个或多个构件，其连接或者说耦合行星齿轮变速器的至少两个元件。在根据本发明的行星齿轮变速器中，规定的壳体耦联装置通过构造成制动器的切换元件来实现，从而不设置固定的壳体耦联装置。
作为行星齿轮组使用负传动比行星齿轮组和正传动比行星齿轮组，在所示实施方式中，前三个行星齿轮组RS1、RS2、RS3分别构造成负传动比行星齿轮组并且第四行星齿轮组RS4构造成正传动比行星齿轮组。
与相应实施方式无关，第一切换元件A与第二切换元件B分别构造成制动器，以便构成可切换的壳体耦联装置。第三切换元件C、第四切换元件D、第五切换元件E和第六切换元件F分别构造成离合器。
在图1所示的根据本发明的行星齿轮变速器的第一种实施方式中，第一轴I作为变速器的驱动端An与第一行星齿轮组RS1的行星架PT1和构造成片式离合器的第三切换元件C连接。第二轴II作为变速器的从动端Ab与第四行星齿轮组RS4的齿圈HO4和同样构造成片式离合器的第四切换元件D连接。为了实现第一可切换的壳体耦联装置，设置第三轴III，该第三轴连接第二行星齿轮组RS2的齿圈HO2与构造成膜片式制动器的第一切换元件A，从而齿圈HO2在第一切换元件A闭合时与壳体G连接。第四轴IV构成第二可切换的壳体耦联装置，第四行星齿轮组RS4的太阳轮SO4经由第四轴IV与构造成膜片式制动器的第二切换元件B连接，从而在第二切换元件B闭合时太阳轮SO4与壳体G连接。第五轴V将第三行星齿轮组RS3的齿圈HO3不仅与第五切换元件E而且与第六切换元件F连接，所述第五和第六切换元件分别构造成片式离合器。第六轴VI连接第一行星齿轮组RS1的齿圈HO1与第二行星齿轮组RS2的行星架PT2以及第四行星齿轮组RS4的行星架PT4，第四行星齿轮组RS4的行星架PT4不仅构成用于与太阳轮SO4啮合的内侧的行星齿轮PRI4的支承装置，而且也构成用于外侧的行星齿轮PRA4的支承装置。外侧的行星齿轮PRA4不仅与内侧的行星齿轮PRI4啮合，而且也与齿圈HO4啮合。第七轴VII连接第一行星齿轮组RS1的太阳轮SO1与第五切换元件E以及第三行星齿轮组RS3的太阳轮SO3。第八轴VIII连接第四切换元件D与第三行星齿轮组RS3的行星架PT3。第九轴IX连接第三切换元件C与第二行星齿轮组RS2的太阳轮SO2以及第六切换元件F。
以根据图1的第一种实施方式为基础，在图3中示出第二种实施方式，在其中示出第三行星齿轮组RS3的一种替换的锁止可能性。与第一种实施方式不同，在第二种实施方式中锁止这样实现：第三行星齿轮组RS3的行星架PT3能经由第五切换元件E和第七轴VII与第三行星齿轮组RS3的太阳轮SO3连接。
根据图4示出根据本发明的行星齿轮变速器的第三种实施方式，在其中示出第三行星齿轮组RS3的另一种锁止方案。与第一和第二种实施方式不同，在第三种实施方式中锁止这样实现：第三行星齿轮组RS3的行星架PT3能经由第八轴VIII和第五切换元件E以及第五轴V与第三行星齿轮组RS3的齿圈HO3连接。
在图5和图6中示出根据本发明的行星齿轮变速器的第四和第五种实施方式，在其中，与第一种实施方式相比示出关于第四切换元件D的布置方案。所示实施方式与第一种实施方式作用相同。
具体而言，在根据图5的第四种实施方式中，第一轴I作为驱动端An与第一行星齿轮组RS1的行星架PT1和第三切换元件C连接，第二轴II作为从动端Ab与第三行星齿轮组RS3的行星架PT3和第四行星齿轮组RS4的齿圈HO4连接。通过第三轴III第二行星齿轮组RS2的齿圈HO2能经由第一切换元件A与壳体固定地连接。第四轴IV可将第四行星齿轮组RS4的太阳轮SO4在第二切换元件B闭合时与壳体固定地连接。经由第五轴V第三行星齿轮组RS3的齿圈HO3与第四切换元件D连接。第六轴VI连接第一行星齿轮组RS1的齿圈HO1与第二行星齿轮组RS2的行星架PT2以及第四行星齿轮组RS4的行星架PT4。第七轴VII连接第一行星齿轮组RS1的太阳轮SO1与第三行星齿轮组RS3的太阳轮SO3以及第五切换元件E。最后，第九轴IX连接第六切换元件F与第二行星齿轮组RS2的太阳轮SO2以及第三切换元件C。
具体而言，在根据图6的第五种实施方式中，第一轴I作为变速器的驱动端An与第一行星齿轮组RS1的行星架PT1和第三切换元件C连接，第二轴II作为变速器的从动端Ab将第三行星齿轮组RS3的行星架PT3与第四行星齿轮组RS4的齿圈HO4连接。第三轴III在第一切换元件A闭合时连接第二行星齿轮组RS2的齿圈HO2与壳体G。通过第四轴IV可将第四行星齿轮组RS4的太阳轮SO4经由第二切换元件B与壳体G连接起来。第五轴连接第三行星齿轮组RS3的齿圈HO3与第五切换元件E以及第六切换元件F。第六轴VI连接第一行星齿轮组RS1的齿圈HO1与第二行星齿轮组RS2的行星架PT2以及第四行星齿轮组RS4的行星架PT4。第七轴VII连接第一行星齿轮组RS1的太阳轮SO1与第四切换元件D以及第五切换元件E，而通过第八轴VIII连接第三行星齿轮组RS3的太阳轮SO3与第四切换元件D。最后，第九轴IX连接第六切换元件F与第二行星齿轮组RS2的太阳轮SO2以及第三切换元件C。
在图2所示的换挡简图中以表格示出为实现不同挡位而要闭合或者说激活的切换元件A、B、C、D、E、F，为每个挡位说明传动比i以及不同挡位之间相应的速比间隔。除了九个规定的前进挡1、2、3、4、5、6、7、8、9和一个所规定的倒挡R外，还为根据本发明的行星齿轮变速器规定四个附加或替换的以M标记的挡位。优选前两个以M标记的挡位可用作替换的第四前进挡并且后两个以M标记的挡位可用作替换的第一前进挡。
作为优选的固定传动比(Standgetriebeübersetzung)在第一行星齿轮组RS1中可采用的值约为i0＝-1.600，在第二行星齿轮组RS2中可采用的值约为i0＝-1.500，在第三行星齿轮组RS3中可采用的值约为i0＝-3.200并且在第四行星齿轮组RS4中可采用的值约为i0＝-2.200。
本发明所要求保护的行星齿轮变速器的不同实施方式的特点在于特别低的结构耗费和制造成本以及重量轻。另外，通过所建议的具有低的绝对转速和相对转速以及低的行星齿轮组力矩和切换元件力矩的换挡简图得到和谐的传动比顺序。通过所选择的不同元件之间的连接在所建议的行星齿轮变速器中还可产生连续的优化啮合效率。通过在每个挡位中闭合至少四个片式切换元件，可额外减少拖曳损失。
附图标记列表
1    第一前进挡
2    第二前进挡
3    第三前进挡
4    第四前进挡
5    第五前进挡
6    第六前进挡
7    第七前进挡
8    第八前进挡
9    第九前进挡
R    倒挡
M    替换的或附加的挡位
G    壳体
RS1  第一行星齿轮组
PT1  第一行星齿轮组的行星架
HO1  第一行星齿轮组的齿圈
SO1  第一行星齿轮组的太阳轮
RS2  第二行星齿轮组
PT2  第二行星齿轮组的行星架
HO2  第二行星齿轮组的齿圈
SO2  第二行星齿轮组的太阳轮
RS3  第三行星齿轮组
PT3  第三行星齿轮组的行星架
HO3  第三行星齿轮组的齿圈
SO3  第三行星齿轮组的太阳轮
RS4  第四行星齿轮组
PT4  第四行星齿轮组的行星架
HO4  第四行星齿轮组的齿圈
SO4  第四行星齿轮组的太阳轮
PRI4 第四行星齿轮组的内侧的行星齿轮
PRA4 第四行星齿轮组的外侧的行星齿轮
I    第一轴
II   第二轴
III  第三轴
IV   第四轴
V    第五轴
VI   第六轴
VII  第七轴
VIII 第八轴
IX   第九轴
An   驱动端
Ab   从动端
A    第一切换元件
B    第二切换元件
C    第三切换元件
D    第四切换元件
E    第五切换元件
F    第六切换元件

Claims (9)

1.用于车辆的多挡行星齿轮变速器，其包括四个行星齿轮组(RS1、RS2、RS3、RS4)和多个轴(I、II、III、IV、V、VI、VII、VIII、IX)以及六个切换元件(A、B、C、D、E、F)，通过操作切换元件能实现多个挡位，其特征在于，至少第四行星齿轮组(RS4)构造成正传动比行星齿轮组，第一轴(I)作为驱动端(An)与第一行星齿轮组(RS1)的行星架(PT1)和第三切换元件(C)连接，第二轴(II)作为从动端(Ab)至少与第四行星齿轮组(RS4)的齿圈(HO4)连接，并且为了实现每个挡位至少四个切换元件(A、B、C、D、E、F)是闭合的。
2.根据权利要求1的行星齿轮变速器，其特征在于，第一轴(I)作为驱动端(An)与构造成负传动比行星齿轮组的第一行星齿轮组(RS1)的行星架(PT1)和第三切换元件(C)连接，第二轴(II)作为从动端(Ab)与第四切换元件(D)和第四行星齿轮组(RS4)的齿圈(HO4)连接，第三轴(III)与构造成负传动比行星齿轮组的第二行星齿轮组(RS2)的齿圈(HO2)以及用于壳体耦联的第一切换元件(A)连接，第四轴(IV)与第四行星齿轮组(RS4)的太阳轮(SO4)以及用于壳体耦联的第二切换元件(B)连接，第五轴(V)与构造成负传动比行星齿轮组的第三行星齿轮组(RS3)的齿圈(HO3)和第五切换元件(E)和/或第六切换元件(F)连接，第六轴(VI)与第一行星齿轮组(RS1)的齿圈(HO1)和第二行星齿轮组(RS2)的行星架(PT2)以及与第四行星齿轮组(RS4)的行星架(PT4)连接，第七轴(VII)与第一行星齿轮组(RS1)的太阳轮(SO1)和第三行星齿轮组(RS3)的太阳轮(SO3)和/或第五切换元件(E)连接，第八轴(VIII)与第三行星齿轮组(RS3)的行星架(PT3)和第四切换元件(D)连接，并且第九轴(IX)与第六切换元件(F)和第二行星齿轮组(RS2)的太阳轮(SO2)以及第三切换元件(C)连接(图1、3、4)。
3.根据权利要求2的行星齿轮变速器，其特征在于，为了锁止第三行星齿轮组(RS3)，第三行星齿轮组(RS3)的齿圈(HO3)能经由第五轴(V)和经由第五切换元件(E)与第三行星齿轮组(RS3)的太阳轮(SO3)连接(图1)。
4.根据权利要求2的行星齿轮变速器，其特征在于，为了锁止第三行星齿轮组(RS3)，第三行星齿轮组(RS3)的行星架(PT3)能经由第五切换元件(E)和经由第七轴(VII)与第三行星齿轮组(RS3)的太阳轮(SO3)连接(图3)。
5.根据权利要求2的行星齿轮变速器，其特征在于，为了锁止第三行星齿轮组(RS3)，第三行星齿轮组(RS3)的行星架(PT3)能经由第八轴(VIII)和经由第五切换元件(E)以及经由第五轴(V)与第三行星齿轮组(RS3)的齿圈(HO3)连接(图4)。
6.根据上述权利要求之一的行星齿轮变速器，其特征在于，第一轴(I)作为驱动端(An)与构造成负传动比行星齿轮组的第一行星齿轮组(RS1)的行星架(PT1)和第三切换元件(C)连接，第二轴(II)作为从动端(Ab)与构造成负传动比行星齿轮组的第三行星齿轮组(RS3)的行星架(PT3)和第四行星齿轮组(RS4)的齿圈(HO4)连接，第三轴(III)与构造成负传动比行星齿轮组的第二行星齿轮组(RS2)的齿圈(HO2)和用于壳体耦联的第一切换元件(A)连接，第四轴(IV)与第四行星齿轮组(RS4)的太阳轮(SO4)和用于壳体耦联的第二切换元件(B)连接，第五轴(V)与第三行星齿轮组(RS3)的齿圈(HO3)和第四切换元件(D)连接，第六轴(VI)与第一行星齿轮组(RS1)的齿圈(HO1)和第二行星齿轮组(RS2)的行星架(PT2)以及第四行星齿轮组(RS4)的行星架(PT4)连接，第七轴(VII)与第一行星齿轮组(RS1)的太阳轮(SO1)和第三行星齿轮组(RS3)的太阳轮(SO3)以及第五切换元件(E)连接，并且第九轴(IX)与第六切换元件(F)和第二行星齿轮组(RS2)的太阳轮(SO2)以及第三切换元件(C)连接(图5)。
7.根据上述权利要求之一的行星齿轮变速器，其特征在于，第一轴(I)作为驱动端(An)与构造成负传动比行星齿轮组的第一行星齿轮组(RS1)的行星架(PT1)和第三切换元件(C)连接，第二轴(II)作为从动端(Ab)与构造成负传动比行星齿轮组的第三行星齿轮组(RS3)的行星架(PT3)和第四行星齿轮组(RS4)的齿圈(HO4)连接，第三轴(III)与构造成负传动比行星齿轮组的第二行星齿轮组(RS2)的齿圈(HO2)和用于壳体耦联的第一切换元件(A)连接，第四轴(IV)与第四行星齿轮组(RS4)的太阳轮(SO4)和用于壳体耦联的第二切换元件(B)连接，第五轴(V)与构造成负传动比行星齿轮组的第三行星齿轮组(RS3)的齿圈(HO3)和第五切换元件(E)以及第六切换元件(F)连接，第六轴(VI)与第一行星齿轮组(RS1)的齿圈(HO1)和第二行星齿轮组(RS2)的行星架(PT2)以及第四行星齿轮组(RS4)的行星架(PT4)连接，第七轴(VII)与第一行星齿轮组(RS1)的太阳轮(SO1)和第四切换元件(D)以及第五切换元件(E)连接，第八轴(VIII)与第三行星齿轮组(RS3)的太阳轮(SO3)和第四切换元件(D)连接，并且第九轴(IX)与第六切换元件(F)和第二行星齿轮组(RS2)的太阳轮(SO2)以及第三切换元件(C)连接(图6)。
8.根据上述权利要求之一的行星齿轮变速器，其特征在于，所述第一切换元件(A)和第二切换元件(B)分别构造成制动器，并且第三切换元件(C)、第四切换元件(D)、第五切换元件(E)和第六切换元件(F)分别构造成离合器。
9.根据权利要求8的行星齿轮变速器，其特征在于，所述第二切换元件(B)和第六切换元件(F)分别构造成形锁合或摩擦锁合的切换元件，第一切换元件(A)、第三切换元件(C)、第四切换元件(D)和第五切换元件(E)分别构造成摩擦锁合的切换元件。
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