CN104246296A - 多级变速器 - Google Patents

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Abstract

一种多级变速器，其包括四个行星齿轮组(P1、P2、P3、P4)、八个能转动的轴(1、2、3、4、5、6、7、8)和六个换挡元件(03、04、05、14、17、8)，其中，第一行星齿轮组(P1)的太阳轮与第八轴(8)连接，第八轴与第二行星齿轮组(P2)的太阳轮连接且能经由第三离合器(18)与驱动轴(1)连接，其中，驱动轴(1)能经由第一离合器(14)与第四轴(4)连接，第四轴与第一行星齿轮组(P1)的齿圈连接并且能经由第二制动器(04)联接到壳体(G)上，其中，驱动轴(1)能经由第二离合器(17)与第七轴(7)连接，第七轴与第二行星齿轮组(P2)的行星架以及第三行星齿轮组(P3)的齿圈连接，其中，第六轴(6)与第二行星齿轮组(P2)的齿圈以及第四行星齿轮组(P4)的行星架连接，并且第三轴(3)与第三行星齿轮组(P3)的太阳轮连接并且能经由第一制动器(03)联接到壳体(G)上，其中，第五轴(5)与第一行星齿轮组(P1)的行星架以及第四行星齿轮组(P4)的太阳轮连接并且能经由第三制动器(05)联接到壳体(G)上，并且其中，输出轴(2)与第三行星齿轮组(P3)的行星架以及第四行星齿轮组(P4)的齿圈连接。

Description

多级变速器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的呈行星齿轮结构形式的多级变速器，尤其是用于机动车的自动变速器。
背景技术
尤其是用于机动车的自动变速器根据现有技术包括行星齿轮组，这些行星齿轮组借助摩擦元件或者换挡元件(例如离合器和制动器)进行换挡，并且通常与承受滑差作用且选择性地配设有桥接离合器的起动元件，例如液力变矩器或液力耦合器连接。
此类自动变速器例如由申请人的DE 199 12 480 B4所公知。该自动变速器包括三个单系杆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，还包括驱动轴和输出轴，其中，第一行星齿轮组的行星架与第二行星齿轮组的齿圈永久连接，以及第二行星齿轮组的行星架与第三行星齿轮组的齿圈永久连接，而驱动轴直接与第二行星齿轮组的太阳轮连接。
此外，在公知的变速器中规定，驱动轴能经由第一离合器与第一行星齿轮组的太阳轮连接，并且能经由第二离合器与第一行星齿轮组的行星架连接，其中，第一行星齿轮组的太阳轮能经由第一制动器与变速器的壳体连接，而第一行星齿轮组的行星架能经由第二制动器与变速器的壳体连接，其中，第三行星齿轮组的太阳轮能经由第三制动器与变速器的壳体连接。变速器的输出轴与第三行星齿轮组的行星架和第一行星齿轮组的齿圈永久连接。
此外，由DE 29 36 969 A1公知了一种9挡多级变速器；其包括八个换挡元件和四个行星齿轮组，其中，一个行星齿轮组充当前置传动装置，而主变速器具有辛普森行星齿轮组(Simpson-Satz)和另一充当变向传动装置的行星齿轮组。
另外的多级变速器例如由申请人的DE 10 2005 010 210 A1和DE 10 2006 006 637 A1公知。
通常，呈行星齿轮结构形式的能自动换挡的车辆变速器在现有技术中已被反复描述并且受到长期的再研发和改进。因此，这些变速器应需要较少的安装费用、尤其应需要小数量的换挡元件，并且在顺序换挡方式的情况下避免双切换，也就是说，避免由两个换挡元件进行接入和/或断开，从而在限定的挡组中进行换挡时仅相应地变换一个换挡元件。
由申请人的DE 10 2008 000 428 A1公知了一种呈行星结构形式的多级变速器，其具有布置在壳体中的驱动装置和输出装置。在该公知的变速器中还设置有至少四个行星齿轮组(下面被称为第一、第二、第三和第四行星齿轮组)、至少八个能转动的轴(下面被称为驱动轴、输出轴、第三、第四、第五、第六、第七和第八轴)以及至少六个换挡元件(包括制动器和离合器)，这些换挡元件的选择性的结合产生了在输入装置与输出装置之间的不同传动比关系，从而优选地能够实现九个前进挡和一个倒挡。
在此，优选构造成负行星齿轮组，也就是具有负的固定传动装置传动比的第一和第二行星齿轮组形成能换挡的前置齿轮组，其中，第三和第四行星齿轮组形成主齿轮组。
在公知的多级变速器中设置：第一和第二行星齿轮组的行星架经由第四轴彼此联接，第四轴与主齿轮组的元件连接；第一行星齿轮组的齿圈与第二行星齿轮组的太阳轮经由第八轴联接，第八轴能经由第一离合器与驱动轴能松开地连接：并且第一行星齿轮组的太阳轮能借助于第三轴经由第一制动器联接到变速器的壳体上，并且能经由第二离合器与驱动轴能松开地连接，其中，第二行星齿轮组的齿圈能借助于第五轴经由第二制动器联接到变速器的壳体上。此外，第七轴与主齿轮组的至少一个元件永久连接并且能经由第三制动器联接到变速器的壳体上，其中，第六轴与主齿轮组的至少另一元件永久连接并且能经由第三离合器与驱动轴能松开地连接；输出轴与主齿轮组的至少另一元件永久连接。
优选地，在公知的变速器中，第四轴与第三行星齿轮组的齿圈永久连接，其中，第六轴与第四行星齿轮组的齿圈以及第三行星齿轮组的行星架永久连接，并且能经由第三离合器与驱动轴能松开地连接。此外，第七轴与第三和第四行星齿轮组的太阳轮永久连接并且能经由第三制动器联接到变速器的壳体上。在此，经由与第四行星齿轮组的行星架永久连接的输出轴实现输出。此外，第三和第四行星齿轮组能够组装或者缩减成具有共同的行星架和共同的齿圈的拉威娜(Ravigneaux)式行星齿轮组。
根据现有技术，液压地操纵如此实施的多级变速器的换挡元件，这些换挡元件通常实施为摩擦片式离合器或摩擦片式制动器，这以不利的方式导致了高的液压损失。为了避免这些操纵损失，使用能按需要进行操纵的换挡元件是特别有利的。
能按需要进行操纵的换挡元件可以尤其被理解为如下换挡元件，所述换挡元件为了维持(打开的或闭合的)换挡状态，与在改变换挡状态时相比并不消耗能量或消耗较少的能量。
为了使能按需要进行操纵的换挡元件的使用成为可能，换挡元件，尤其是离合器应能从外部容易地触及。
发明内容
本发明的任务在于，提出一种上述类型的多级变速器，其具有带有足够传动比的九个前进挡和一个倒挡，在该多级变速器中，优化了安装费用、构件负荷和结构尺寸，并且还改善了效率。此外，变速器的换挡元件应能从外部方便地触及，由此能够实现对能按需要进行操纵的换挡元件的安装。此外，变速器不仅应适用于标准的结构形式而且还应适用于前置横向的结构形式。
根据本发明，该任务通过权利要求1的特征来解决。另外的优点和有利的设计方案由从属权利要求得出。
因此，提出了一种根据本发明的呈行星结构形式的多级变速器，其具有布置在壳体中的驱动装置和输出装置。此外，还设置有至少四个行星齿轮组(下面被称为第一、第二、第三和第四行星齿轮组)、八个能转动的轴(下面被称为驱动轴、输出轴、第三、第四、第五、第六、第七和第八轴)以及六个优选实施为摩擦片式换挡元件或实施为形状锁合的(formschlüssig)换挡元件的换挡元件(包括制动器和离合器)，这些换挡元件的选择性的结合产生了在驱动装置与输出装置之间的不同传动比关系，从而优选地能够实现九个前进挡和一个倒挡。
变速器的行星齿轮组优选构造为负行星齿轮组。
众所周知，简单的负行星齿轮组包括太阳轮、齿圈和行星架，行星齿轮能转动地支承在行星架上，行星齿轮分别与太阳轮和齿圈啮合。由此，在行星架保持固定的情况下，齿圈具有相反于太阳轮的转动方向。而简单的正行星齿轮组包括太阳轮、齿圈和行星架，内部的和外部的行星齿轮能转动地支承在行星架上，其中，所有内部的行星齿轮与太阳轮啮合，而所有外部的行星齿轮与齿圈啮合，其中，每个内部的行星齿轮分别与外部的行星齿轮啮合。据此，在行星架保持固定的情况下，齿圈具有与太阳轮相同的转动方向，并且得出正的固定传动装置传动比。
根据本发明，第一行星齿轮组的太阳轮与第八轴连接，该第八轴与第二行星齿轮组的太阳轮连接并且能经由第三离合器与驱动轴能松开地连接，其中，驱动轴能经由第一离合器与第四轴能松开地连接，该第四轴与第一行星齿轮组的齿圈连接并且能经由第二制动器联接到壳体上。此外，驱动轴能经由第二离合器与第七轴能松开地连接，第七轴与第二行星齿轮组的行星架以及第三行星齿轮组的齿圈连接。
此外，第六轴与第二行星齿轮组的齿圈以及第四行星齿轮组的行星架连接，其中，第三轴与第三行星齿轮组的太阳轮连接并且能经由第一制动器联接到壳体上。
此外，第五轴与第一行星齿轮组的行星架以及第四行星齿轮组的太阳轮连接并且能经由第三制动器联接到壳体上，其中，变速器的输出轴与第三行星齿轮组的行星架以及第四行星齿轮组的齿圈连接。
由于第一、第二和第三离合器布置在变速器的驱动轴上，而其余的换挡元件实施为制动器，所以确保了变速器的所有换挡元件的良好的可触及性，由此，换挡元件能够实施为能按需要进行操纵的换挡元件。此外，在另外的实施方式的范围内，变速器的换挡元件还能够实施为能液压操纵的换挡元件。
此外得出多级变速器的尤其适用于轿车的传动比以及提高了的总变速范围(Gesamtspreizung)，由此产生对行驶舒适性的改善和显著的消耗降低。
此外，利用根据本发明的多级变速器通过小数量的换挡元件明显降低了安装费用。以有利的方式能够利用根据本发明的多级变速器，使起动能够利用液力变矩器、外部的起动离合器实现，或者也能够利用其它合适的外部起动元件实现。也能想到的是，起动过程能够利用集成在变速器中的起动元件实现。在第一前进挡中和在倒挡中被操纵的换挡元件优选地适用于此。
此外，在根据本发明的多级变速器中得出，在主行驶挡中具有相关于拖曳损失和齿部咬合损失的良好的效率。
以有利的方式，在多级变速器的换挡元件以及行星齿轮组中存在较小的转矩，由此，在多级变速器中以有利的方式降低了磨损。此外，通过较小的转矩能够实现相应较小的规格，由此降低了所必需的结构空间和相应的成本。此外，在轴、换挡元件和行星齿轮组中同样也存在较小的转速。
此外，根据本发明的变速器如此地设计，即，使得不仅沿动力流方向而且在空间方面能够实现对不同的传动系设计方案的匹配性。
附图说明
下面借助附图示例性地对本发明进行详细阐述。其中：
图1示出根据本发明的多级变速器的优选实施方式的示意性视图；并且
图2示出用于根据图1的多级变速器的示例性的换挡图表。
具体实施方式
在图1中示出了根据本发明的多级变速器，其具有驱动轴1、输出轴2和四个布置在壳体G中的行星齿轮组P1、P2、P3和P4。在图1中示出的示例中，行星齿轮组P1、P2、P3、P4构造为负行星齿轮组。当同时更换行星架接合件以及齿圈接合件并且固定传动装置传动比的值相比实施为负行星齿轮组来说提高了1时，根据本发明，行星齿轮组P1、P2、P3、P4中的至少一个可以实施为正行星齿轮组。
在示出的实施例中，行星齿轮组P1、P2、P3、P4轴向观察地以第一行星齿轮组P1、第二行星齿轮组P2、第三行星齿轮组P3、第四行星齿轮组P4的顺序布置。根据本发明，各个行星齿轮组的轴向顺序和换挡元件的布置均能自由选择，只要其允许元件的可连接性。
如由图1看出的那样，设置有六个换挡元件，即，三个制动器03、04、05和三个离合器14、17、18。换挡元件的空间布置可以是任意的并且仅通过尺寸和外部的造型来限定。变速器的离合器和制动器优选实施为摩擦式换挡元件或者摩擦片式换挡元件，然而同样也能够实施为形状锁合的换挡元件。
利用这些换挡元件能够实现对九个前进挡和一个倒挡的选择性的切换。根据本发明的多级变速器具有总共八个能转动的轴，即，轴1、2、3、4、5、6、7和8，其中，驱动轴形成变速器的第一轴1，而输出轴形成变速器的第二轴2。
根据本发明，在根据图1的多级变速器中设置，第一行星齿轮组P1的太阳轮与第八轴8连接，该第八轴与第二行星齿轮组P2的太阳轮连接并且能经由第三离合器18与驱动轴1能松开地连接，其中，驱动轴1能经由第一离合器14与第四轴4能松开地连接，第四轴与第一行星齿轮组P1的齿圈连接且能经由第二制动器04联接到壳体G上。参照图1，驱动轴1能经由第二离合器17与第七轴7能松开地连接，第七轴7与第二行星齿轮组P2的行星架以及第三行星齿轮组P3的齿圈连接。
如由图1看出的那样，第六轴6与第二行星齿轮组P2的齿圈和第四行星齿轮组P4的行星架连接，其中，第三轴3与第三行星齿轮组P3的太阳轮连接并且能经由第一制动器03联接到壳体G上。
此外，第五轴5与第一行星齿轮组P1的行星架以及第四行星齿轮组P4的太阳轮连接并且能经由第三制动器05联接到壳体G上，其中，变速器的输出轴2与第三行星齿轮组P3的行星架以及第四行星齿轮组P4的齿圈连接。
在此，第一、第二和第三离合器14、17、18轴向观察地可以并排布置并且实施为摩擦片式换挡元件，并且具有共同的外部摩擦片支架。在所示出的实施例中，尤其是第一制动器03适用于实施为牙嵌式换挡元件，由此显著改善了消耗。
在图2中示出了根据图1的多级变速器的示例性的换挡图表。针对每个挡闭合三个换挡元件。各个挡级的相应的传动比i和由此待确定的相对下一更高的挡的挡间传动比比值或者级间传动比比值Φ示例性地引用该换挡图表，其中，值9.001表示变速器的变速范围。
在所示的例子中，实施为负行星齿轮组的行星齿轮组P1、P2、P3、P4的固定传动装置传动比的值分别是-1.600、-3.900、-2.965和-2.385。由图2明显看出，在顺序的换挡方式的情况下仅须相应地接入一个换挡元件并断开一个换挡元件，这是因为两个相邻的挡级共同利用两个换挡元件。此外明显看出，在较小的挡间传动比比值的情况下获得较大的变速范围。
通过闭合第一和第三制动器03、05以及第三离合器18得到第一前进挡；通过闭合第一和第二制动器03、04以及第三离合器18得到第二前进挡；通过闭合第一制动器03以及第一和第三离合器14、18得到第三前进挡；通过闭合第一制动器03以及第二和第三离合器17、18得到第四前进挡；通过闭合第一、第二以及第三离合器14、17、18得到在所示出的示例中实施为直接挡的第五前进挡；通过闭合第二制动器04以及第二和第三离合器17、18得到第六前进挡；通过闭合第三制动器05以及第二和第三离合器17、18得到第七前进挡；通过闭合第二和第三制动器04、05以及第二离合器17得到第八前进挡；并且通过闭合第三制动器05以及第一和第二离合器14、17得到第九前进挡，其中，通过闭合第一和第三制动器03、05以及第一离合器14得到倒挡。
替选地，可以通过在图2中以M表示的另外的换挡组合切换到第四前进挡。因此，可以通过闭合第一和第二制动器03、04以及第二离合器17或通过闭合第一制动器03以及第一和第二离合器14、17或通过闭合第一和第三制动器03、05以及第二离合器17得到第四前进挡。
由于在第一前进挡中和/或在倒挡中闭合了第一和第三制动器03、05、以及第一和第三离合器14、18，所以可以将这些换挡元件用作起动元件。
根据本发明，即使在相同的变速器图表中也可以按照换挡逻辑得到不同的挡间传动比比值，从而能够实现专用的或者说车辆专用的变型方案。
此外可选地，根据本发明可行的是，在多级变速器的每个合适的位置上设置附加的自由轮(Freilauf)，例如在轴与壳体之间进行连接或必要时连接两个轴。
在驱动侧或在输出侧上可以布置车轴差速器和/或分配差速器。
在本发明的有利的改进方案的范围内，可以根据需求通过离合器元件将驱动轴1与驱动马达分开，其中，可以使用液力变矩器、液压离合器、干式起动离合器、湿式起动离合器、磁粉离合器或离心力离合器或类似物作为离合器元件。也可以将此类起动元件沿动力流方向布置在变速器的后面，其中，在该情况下驱动轴1与驱动马达的曲轴永久连接。
此外，根据本发明的多级变速器能够实现将扭振减振器布置在驱动马达与变速器之间的方案。
在本发明的另一未示出的实施方式的范围内，可以在每个轴上，优选在驱动轴1或输出轴2上布置有无磨损的制动器，例如液压减速器或电减速器或类似物，这尤其对于在商用车中的使用而言是特别有意义的。此外，为了驱动附加的动力总成，可以在每个轴上，优选在驱动轴1或输出轴2上设置有动力输出装置。
所使用的摩擦式换挡元件可以构造为能动力换挡的离合器或制动器。尤其可以使用力锁合的(kraftschlüssig)离合器或制动器，例如摩擦片式离合器、带式制动器和/或锥体离合器。
此处提出的多级变速器的另一优点在于，能在每个轴上安装有电机来作为发电机和/或附加的驱动机。
附图标记列表
1   第一轴、驱动轴
2   第二轴、输出轴
3   第三轴
4   第四轴
5   第五轴
6   第六轴
7   第七轴
8   第八轴
03  第一制动器
04  第二制动器
05  第三制动器
14  第一离合器
17  第二离合器
18  第三离合器
G   壳体
P1  第一行星齿轮组
P2  第二行星齿轮组
P3  第三行星齿轮组
P4  第四行星齿轮组
i   传动比
Φ  级间传动比比值

Claims (7)

1.一种行星结构形式的多级变速器，尤其是用于机动车的自动变速器，所述多级变速器包括驱动轴(1)、输出轴(2)和四个布置在壳体(G)中的行星齿轮组(P1、P2、P3、P4)、总共八个能转动的轴(1、2、3、4、5、6、7、8)以及六个换挡元件(03、04、05、14、17、18)，所述换挡元件包括制动器(03、04、05)和离合器(14、17、18)，所述换挡元件的选择性的结合产生了所述驱动轴(1)与所述输出轴(2)之间的不同传动比关系，从而能够实现九个前进挡和一个倒挡，其中，第一行星齿轮组(P1)的太阳轮与所述第八轴(8)连接，所述第八轴与第二行星齿轮组(P2)的太阳轮连接并且能经由第三离合器(18)与所述驱动轴(1)能松开地连接，其中，所述驱动轴(1)能经由第一离合器(14)与第四轴(4)能松开地连接，所述第四轴与所述第一行星齿轮组(P1)的齿圈连接并且能经由第二制动器(04)联接到所述壳体(G)上，其中，所述驱动轴(1)能经由第二离合器(17)与第七轴(7)能松开地连接，所述第七轴与所述第二行星齿轮组(P2)的行星架以及第三行星齿轮组(P3)的齿圈连接，其中，第六轴(6)与所述第二行星齿轮组(P2)的齿圈以及第四行星齿轮组(P4)的行星架连接，并且第三轴(3)与所述第三行星齿轮组(P3)的太阳轮连接并且能经由第一制动器(03)联接到所述壳体(G)上，其中，第五轴(5)与所述第一行星齿轮组(P1)的行星架以及所述第四行星齿轮组(P4)的太阳轮连接并且能经由第三制动器(05)联接到所述壳体(G)上，并且其中，所述输出轴(2)与所述第三行星齿轮组(P3)的行星架以及所述第四行星齿轮组(P4)的齿圈连接。
2.根据权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述第一、第二、第三和第四行星齿轮组(P1、P2、P3、P4)构造为负行星齿轮组。
3.根据权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述行星齿轮组轴向观察地以第一行星齿轮组(P1)、第二行星齿轮组(P2)、第三行星齿轮组(P3)、第四行星齿轮组(P4)的顺序布置。
4.根据权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述变速器的换挡元件(03、04、05、14、17、18)实施为能按需要进行操纵的换挡元件。
5.根据前述权利要求中任一项所述的多级变速器，其特征在于，所述第一制动器(03)实施为形状锁合的换挡元件。
6.根据前述权利要求中任一项所述的多级变速器，其特征在于，通过闭合所述第一和第三制动器(03、05)以及所述第三离合器(18)得到所述第一前进挡，通过闭合所述第一和第二制动器(03、04)以及所述第三离合器(18)得到所述第二前进挡，通过闭合所述第一制动器(03)以及所述第一和第三离合器(14、18)得到所述第三前进挡，通过闭合所述第一制动器(03)以及所述第二和第三离合器(17、18)得到所述第四前进挡，通过闭合所述第一、第二和第三离合器(14、17、18)得到所述第五前进挡，通过闭合所述第二制动器(04)以及所述第二和第三离合器(17、18)得到所述第六前进挡，通过闭合所述第三制动器(05)以及所述第二和第三离合器(17、18)得到所述第七前进挡，通过闭合所述第二和第三制动器(04、05)以及所述第二离合器(17)得到所述第八前进挡，并且通过闭合所述第三制动器(05)以及所述第一和第二离合器(14、17)得到所述第九前进挡，其中，通过闭合所述第一和第三制动器(03、05)以及所述第一离合器(14)得到所述倒挡。
7.根据权利要求6所述的多级变速器，其特征在于，替选地通过闭合所述第一和第二制动器(03、04)以及所述第二离合器(17)或通过闭合所述第一制动器(03)以及所述第一和第二离合器(14、17)或通过闭合所述第一和第三制动器(03、05)以及所述第二离合器(17)得到所述第四前进挡。
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