CN104246297A - 多级变速器 - Google Patents

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Abstract

具有九个前进挡和一个倒挡的多级变速器包括四个行星齿轮组(P1、P2、P3、P4)、八个可转动的轴(1、2、3、4、5、6、7、8)和六个换挡元件(03、04、05、14、17、18)，其中，第一行星齿轮组(P1)的太阳轮与第五轴(5)连接，该第五轴与第二行星齿轮组(P2)的太阳轮连接，并且可以通过第三制动器(05)与壳体(G)联接，其中，驱动轴(1)可以通过第一离合器(14)与第四轴(4)可分开地连接，该第四轴与第二行星齿轮组(P2)的行星架连接，并且可以通过第二制动器(04)与壳体(G)联接，其中，驱动轴(1)可以通过第二离合器(17)与第七轴(7)可分开地连接，并且可以通过第三离合器(18)与第八轴(8)可分开地连接，该第七轴与第二行星齿轮组(P2)的齿圈以及第三行星齿轮组(P3)的太阳轮连接，该第八轴与第四行星齿轮组(P4)的齿圈以及第三行星齿轮组(P3)的行星架连接，其中，第六轴(6)与第三行星齿轮组(P3)的齿圈以及第一行星齿轮组(P1)的行星架连接，并且第三轴(3)与第四行星齿轮组(P4)的太阳轮连接，并且可以通过第一制动器(03)与壳体(G)联接，并且其中，输出轴(2)与第四行星齿轮组(P4)的行星架以及第一行星齿轮组(P1)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的前序部分的行星结构类型的多级变速器，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，它们借助摩擦元件或换挡元件，例如离合器和制动器进行换挡，并且通常与其中一个处于打滑作用下的并且可选地设有跨接离合器的起动元件，例如液力变矩器或流动离合器连接。
这种自动变速器例如由本申请人的DE 199 12 480 B4公知。其包括三个单行星架行星齿轮组以及用于对六个前进挡和一个倒挡进行换挡的三个制动器和两个离合器、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持续连接，并且第二行星齿轮组的行星架与第三行星齿轮组的齿圈持续连接，并且驱动轴与第二行星齿轮组的太阳轮直接连接。
此外，在公知的变速器中设置，驱动轴可以通过第一离合器与第一行星齿轮组的太阳轮连接，并且可以通过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可以通过第一制动器与变速器的壳体连接，并且第一行星齿轮组的行星架可以通过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可以通过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以及第一行星齿轮组的齿圈持续连接。
此外，由DE 29 36 969 A1公知有9挡位多级变速器；其包括八个换挡元件和四个行星齿轮组，其中，行星齿轮组用作前置变速器，并且主变速器具有辛普森行星齿轮组(Simpson-Satz)和另一用作逆转变速器的行星齿轮组。
其他多级变速器例如由本申请人的DE 10 2005 010 210 A1和DE 10 2006 006 637 A1公知。
通常行星结构类型的可自动换挡的车辆变速器在现有技术中已经多次描述，并且一直在不断进行改进和改善。因此，这些变速器应该需要很小的结构成本，尤其是很少数量的换挡元件，并且在顺序的换挡方式中应该避免两个换挡元件的双重换挡(即接通和切断)，从而在换挡时，在限定的挡位组中分别仅切换一个换挡元件。
由本申请人的DE 10 2008 000 428 A1公知有行星结构类型的多级变速器，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设置有至少四个行星齿轮组(在下文中被称为第一、第二、第三和第四行星齿轮组)、至少八个可转动的轴(在下文中被称为驱动轴、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)，它们有选择的啮合导致了驱动装置与输出装置之间的不同的传动比，从而优选可以实现九个前进挡和一个倒挡。
在此，第一和第二行星齿轮组(它们优选构造为负行星齿轮组，即构造有负的标准变速器传动比)形成可换挡的前置齿轮组，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通过第四轴相互联接，该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通过第八轴联接，该第八轴可以通过第一离合器与驱动轴可松开地连接；并且第一行星齿轮组的太阳轮可以借助第三轴通过第一制动器与变速器的壳体联接，并且可以通过第二离合器与驱动轴可松开地连接，其中，第二行星齿轮组的齿圈可以借助第五轴通过第二制动器与变速器的壳体联接。此外，第七轴与主齿轮组的至少一个元件持续连接，并且可以通过第三制动器与变速器的壳体联接，其中，第六轴与主齿轮组的至少一个另外的元件持续连接，并且可以通过第三离合器与驱动轴可松开地连接；输出轴与主齿轮组的至少一个另外的元件持续连接。
优选地，在该公知的变速器中，第四轴与第三行星齿轮组的齿圈持续连接，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持续连接，并且可以通过第三离合器与驱动轴可松开地连接。此外，第七轴与第三和第四行星齿轮组的太阳轮持续连接，并且可以通过第三制动器与变速器的壳体联接。在此，输出装置通过与第四行星齿轮组的行星架持续连接的输出轴来实现。此外，第三和第四行星齿轮组可以组装成或缩减为具有共同的行星架和共同的齿圈的拉维尼奥行星齿轮组(Ravigneaux-Satz)。
根据现有技术，这样实施的多级变速器的通常实施为片式离合器或片式制动器的换挡元件以液压方式操作，这以不利的方式导致了很高的液压损失。为了规避这种操作损失，使用可符合需要地操作的换挡元件是特别有利的。
在此，可符合需要地操作的换挡元件尤其可以理解为如下换挡元件，与切换换挡状态相比，这些换挡元件为了保持换挡状态(即打开或闭合的换挡状态)不需要能量或仅需要很少的能量。
为了使得使用可符合需要地操作的换挡元件成为可能，换挡元件，尤其是离合器应该能从外面很好地够到。
发明内容
本发明的任务是提出一种本文开头提到类型的多级变速器，其设有具有足够的传动比的九个前进挡和一个倒挡，其中，优化了结构成本、构件负载和结构大小，并且此外还改善了效率。此外，该变速器的换挡元件应该能从外面很好地够到，由此使得装配可符合需要地操作的换挡元件成为可能。此外，该变速器应该适用于标准结构类型和前置横向结构类型(Front-Quer-Bauweise)。
该任务根据本发明通过权利要求1的特征来解决。其他优点和有利设计方案由从属权利要求得出。
据此，提出了一种根据本发明的行星结构类型的多级变速器，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(在下文中被称为第一、第二、第三和第四行星齿轮组)、至少八个可转动的轴(在下文中被称为驱动轴、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片式换挡元件或形状锁合的(formschlüssig)换挡元件的换挡元件(包括制动器和离合器)，它们有选择的啮合导致了驱动装置与输出装置之间的不同的传动比，从而优选可以实现九个前进挡和一个倒挡。
该变速器的行星齿轮组优选构造为负行星齿轮组。
众所周知，单个负行星齿轮组包括太阳轮、齿圈和行星架，行星齿轮可转动地支承在该行星架上，这些行星齿轮分别与太阳轮和齿圈咬合。由此，齿圈在固定保持的行星架中具有与太阳轮相反的转动方向。与此相应地，单个正行星齿轮组包括太阳轮、齿圈和行星架，内行星齿轮和外行星齿轮可转动地支承在该行星架上，其中，所有内行星齿轮都与太阳轮咬合，而所有外行星齿轮都与齿圈咬合，其中，每个内行星齿轮都分别与外行星齿轮咬合。由此，齿圈在固定保持的行星架中具有与太阳轮相同的转动方向，并且得到正的标准变速器传动比。
根据本发明的优选实施方式，第一行星齿轮组的太阳轮与第五轴连接，该第五轴与第二行星齿轮组的太阳轮连接，并且可以通过第三制动器与变速器的壳体联接，其中，驱动轴可以通过第一离合器与第四轴可分开地连接，该第四轴与第二行星齿轮组的行星架连接，并且可以通过第二制动器与变速器的壳体联接。此外，驱动轴可以通过第二离合器与第七轴可分开地连接，该第七轴与第二行星齿轮组的齿圈以及第三行星齿轮组的太阳轮连接，其中，驱动轴此外还可以通过第三离合器与第八轴可分开地连接，该第八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连接。
此外，变速器的第六轴与第三行星齿轮组的齿圈以及第一行星齿轮组的行星架连接，其中，变速器的第三轴与第四行星齿轮组的太阳轮连接，并且可以通过第一制动器与壳体联接，并且其中，变速器的输出轴与第四行星齿轮组的行星架以及第一行星齿轮组的齿圈连接。
通过将第一、第二、第三离合器布置在变速器的驱动轴上，并且将其余换挡元件实施为制动器，确保能很好地够到变速器的全部换挡元件，由此换挡元件可以实施为可符合需要地操作的换挡元件。在其他实施方式的范围内，变速器的换挡元件尤其可以实施为可液压地操作的换挡元件。
此外，尤其是得到多级变速器的适用于客车的传动比以及提高的总传动比范围，由此导致了行驶舒适性的改善以及显著的损耗降低。
此外，利用根据本发明的多级变速器，由于很小数量的换挡元件，结构成本明显减小。以有利方式，利用根据本发明的多级变速器，可以利用液力变矩器、外部的起动离合器或还有其他适合的外部的起动元件来执行起动。但也可以想到的是，可以利用集成在变速器中的起动元件来实现起动过程。优选地，在第一前进挡和倒挡中被操作的换挡元件是适合的。
此外，在根据本发明的多级变速器中得到了在主行驶挡位中关于拖曳损失和啮合损失的高效率。
以有利方式，在多级变速器的换挡元件和行星齿轮组中存在很小的扭矩，由此以有利方式减小了在多级变速器中的磨损。此外，由于很小的力矩可以实现相应小的规格确定，由此减小了所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也存在很小的转速。
此外，根据本发明的变速器以如下方式设计，即，使得在力流方向上以及在空间方面与不同的传动系统设计方案的可匹配性成为可能。
附图说明
接下来借助附图示例性地详细阐述本发明。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图；以及
图2示出针对根据图1的多级变速器的示例性的换挡图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的多级变速器，其具有布置在壳体G中的驱动轴1、输出轴2和四个行星齿轮组P1、P2、P3和P4。行星齿轮组P1、P2、P3和P4在图1所示的示例中构造为负行星齿轮组。如果同时更换行星架连接和齿圈连接，并且与实施为负行星齿轮组的实施方案相比，标准传动比的数值提高1，那么根据本发明，行星齿轮组P1、P2、P3和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，从轴向上来看，行星齿轮组P1、P2、P3、P4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和第四行星齿轮组P4的顺序布置。根据本发明，各行星齿轮组的轴向顺序和换挡元件的布置可以自由选择，只要允许这些元件的连接性。
像从图1中看到的那样，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，并且仅受尺寸和外部造型的限制。变速器的离合器和制动器优选实施为摩擦换挡元件或片式换挡元件，但也可以实施为形状锁合的换挡元件。
利用这些换挡元件可以实现九个前进挡和一个倒挡的有选择的换挡。根据本发明的多级变速器总共具有8个可转动的轴，即轴1、2、3、4、5、6、7和8，其中，变速器的第一轴1形成驱动轴，而第二轴2形成输出轴。
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的太阳轮与第五轴5连接，该第五轴与第二行星齿轮组P2的太阳轮连接，并且可以通过第三制动器05与变速器的壳体G联接，其中，驱动轴1可以通过第一离合器14与第四轴4可分开地连接，该第四轴与第二行星齿轮组P2的行星架连接，并且可以通过第二制动器04与壳体G联接。参考图1，驱动轴1可以通过第二离合器17与第七轴7可分开地连接，并且可以通过第三离合器18与第八轴8可分开地连接，该第七轴与第二行星齿轮组P2的齿圈以及第三行星齿轮组P3的太阳轮连接，该第八轴与第四行星齿轮组P4的齿圈以及第三行星齿轮组P3的行星架连接。
像从图1看到的那样，第六轴6与第三行星齿轮组P3的齿圈以及第一行星齿轮组P1的行星架连接，其中，第三轴3与第四行星齿轮组P4的太阳轮连接，并且可以通过第一制动器03与壳体G联接，并且其中，变速器的输出轴2与第四行星齿轮组P4的行星架以及第一行星齿轮组P1的齿圈连接。
在此，第一、第二和第三离合器14、17、18从轴向上来看可以相继布置，并且可以实施为片式换挡元件，并且具有共同的外部片式支架。在示出的实施例中，第一制动器03尤其适用于实施为爪式换挡元件的实施方案，由此显著改善了损耗。
在图2中示出根据图1的多级变速器的示例性的换挡图。对于每个挡位来说，三个换挡元件都是闭合的。从换挡图中可以示例性地获知各个挡位级的相应的传动比i以及要由此确定的到下一更高挡位的挡位跃迁或级跃迁其中，值8.993是变速器的传动比范围。
实施为负行星齿轮组的行星齿轮组P1、P2、P3、P4的标准传动比的值在示出的示例中分别是-2.196、-1.925、-3.478和-2.533。由图2可见的是，在顺序的换挡方式中，分别仅必须接通一个换挡元件并切断一个换挡元件，这是因为两个换挡元件共同使用两个相邻的挡位级。此外可见的是，在挡位跃迁很小的情况下实现了很大的传动比范围。
第一前进挡通过闭合第一和第三制动器03、05以及第二离合器17得到，第二前进挡通过闭合第一和第三制动器03、05以及第一离合器14得到，第三前进挡通过闭合第一制动器03以及第一和第二离合器14、17得到，第四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，在示出的示例中实施为直接挡位的第五前进挡通过闭合第一、第二和第三离合器14、17、18得到，第六前进挡通过闭合第三制动器05以及第一和第三离合器14、18得到，第七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，第八前进挡通过闭合第二和第三制动器04、05以及第三离合器18得到，并且第九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，其中，倒挡通过闭合第一和第二制动器03、04以及第二离合器17得到。
替选地，第四前进挡也可以通过在图2中用M表示的其他换挡组合进行换挡。据此，第四前进挡可以通过闭合第一和第二制动器03、04以及第三离合器18，或者通过闭合第一制动器03以及第一和第三离合器14、18，或者通过闭合第一和第三制动器03、05以及第三离合器18得到。
通过在第一前进挡中和/或在倒挡中闭合第一制动器03以及第二离合器17，这些换挡元件可以用作起动元件。
在倒挡中闭合的第二制动器04和在第一挡位中闭合的第三制动器05也可以用作起动元件。
根据本发明，在相同的变速器换挡图中，根据换挡逻辑的不同也可以得到不同的挡位跃迁，从而能够实现视应用或车辆而定的变型方案。
此外，根据本发明可选的是，可以在根据本发明的多级变速器的每个适合的部位处，例如在轴与壳体之间或者为了必要时将两个轴连接，设置额外的自由轮。
轴差速器和/或中心差速器可以布置在驱动侧或输出侧上。
在本发明的有利改进方案的范围内，驱动轴1可以根据需求通过离合元件与驱动马达分离，其中，作为离合元件可以使用液力变矩器、液压式离合器、干式起动离合器、湿式起动离合器、磁粉离合器或离心力式离合器或类似离合器。也可以将这种起动元件在力流方向上布置在变速器之后，其中，在该情况下，驱动轴1与驱动马达的曲轴持续连接。
此外，根据本发明的多级变速器还能够实现驱动马达与变速器之间的扭振减振器的布置。
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上布置无磨损的制动器，例如液压减速器或电减速器或类似装置，这尤其是对于使用在商用车上来说是特别有意义的。此外，为了驱动额外的设备，可以在每个轴上，优选在驱动轴1或输出轴2上设置动力输出装置。
所使用的摩擦换挡元件可以构造为可负载换挡的离合器或制动器。尤其是可以使用传力连接的(kraftschlüssig)离合器或制动器，例如片式离合器、带式制动器和/或锥形离合器。
在此介绍的多级变速器的另一优点是：可以在每个轴上安装电机作为发电机和/或额外的驱动机。
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      第七周
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
     级跃迁

Claims (7)

1.一种行星结构类型的多级变速器，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)和布置在壳体(G)内的四个行星齿轮组(P1、P2、P3、P4)，总共有八个能转动的轴(1、2、3、4、5、6、7、8)和六个换挡元件(03、04、05、14、17、18)，所述换挡元件包括制动器(03、04、05)和离合器(14、17、18)，它们有选择的啮合导致了驱动轴(1)与输出轴(2)之间的不同的传动比，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)的太阳轮与第五轴(5)连接，所述第五轴与第二行星齿轮组(P2)的太阳轮连接，并且能够通过第三制动器(05)与壳体(G)联接，其中，驱动轴(1)能够通过第一离合器(14)与第四轴(4)能分开地连接，所述第四轴与第二行星齿轮组(P2)的行星架连接，并且能够通过第二制动器(04)与壳体(G)联接，其中，驱动轴(1)能够通过第二离合器(17)与第七轴(7)能分开地连接，并且能够通过第三离合器(18)与第八轴(8)能分开地连接，所述第七轴与第二行星齿轮组(P2)的齿圈以及第三行星齿轮组(P3)的太阳轮连接，所述第八轴与第四行星齿轮组(P4)的齿圈以及第三行星齿轮组(P3)的行星架连接，其中，第六轴(6)与第三行星齿轮组(P3)的齿圈以及第一行星齿轮组(P1)的行星架连接，并且第三轴(3)与第四行星齿轮组(P4)的太阳轮连接，并且能够通过第一制动器(03)与壳体(G)联接，并且其中，输出轴(2)与第四行星齿轮组(P4)的行星架以及第一行星齿轮组(P1)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，第一、第二、三、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，行星齿轮组从轴向上来看以第一行星齿轮组(P1)、第二行星齿轮组(P2)、第三行星齿轮组(P3)和第四行星齿轮组(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)实施为能符合需要地操作的换挡元件。
5.根据上述权利要求中任一项所述的多级变速器，其特征在于，第一制动器(03)实施为形状锁合的换挡元件。
6.根据上述权利要求中任一项所述的多级变速器，其特征在于，第一前进挡通过闭合第一和第三制动器(03、05)以及第二离合器(17)得到，第二前进挡通过闭合第一和第三制动器(03、05)以及第一离合器(14)得到，第三前进挡通过闭合第一制动器(03)以及第一和第二离合器(14、17)得到，第四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，第五前进挡通过闭合第一、第二和第三离合器(14、17、18)得到，第六前进挡通过闭合第三制动器(05)以及第一和第三离合器(14、18)得到，第七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，第八前进挡通过闭合第二和第三制动器(04、05)以及第三离合器(18)得到，并且第九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，其中，倒挡通过闭合第一和第二制动器(03、04)以及第二离合器(17)得到。
7.根据权利要求6所述的多级变速器，其特征在于，第四前进挡替选地通过闭合第一和第三制动器(03、05)以及第三离合器(18)，或者通过闭合第一和第二制动器(03、04)以及第三离合器(18)，或者通过闭合第一制动器(03)以及第一和第三离合器(14、18)得到。
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