CN104379967A - 多级变速器 - Google Patents

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Abstract

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)以及六个切换元件(03、04、13、14、17、26)，其中，第一行星齿轮组(P1)的太阳轮与第三轴(3)相连接，该第三轴能经由第一离合器(13)可松脱地与驱动轴(1)相连接并且能经由第一制动器(03)耦联到壳体(G)上，驱动轴(1)能经由第二离合器(14)可松脱地与连接于第三行星齿轮组(P3)的行星架的第四轴(4)相连接，该第四轴能经由第二制动器(04)耦联到第一行星齿轮组(P1)的行星架上，该第一行星齿轮组的行星架耦联在壳体(G)上，驱动轴(1)能经由第三离合器(17)可松脱地与连接于第四行星齿轮组(P4)的太阳轮的第七轴(7)连接，第八轴(8)与第一行星齿轮组(P1)的齿圈、第二行星齿轮组(P2)的太阳轮和第三行星齿轮组(P3)的太阳轮相连接，并且第五轴(5)与第二行星齿轮组(P2)的行星架、第三行星齿轮组(P3)的齿圈和第四行星齿轮组(P4)的齿圈相连接，其中，第六轴(6)与第二行星齿轮组(P2)的齿圈相连接并且该第六轴能经由第四离合器(26)可松脱地与变速器的连接于第四行星齿轮组(P4)的行星架的从动轴(2)连接。

Description

多级变速器
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的行星齿轮结构方式的多级变速器、特别是用于机动车的自动变速器。
背景技术
自动变速器、特别是用于机动车的自动变速器根据现有技术包括多个行星齿轮组，这些行星齿轮组借助摩擦元件或者说切换元件、如离合器和制动器被切换并且通常与承受打滑作用的并且选择性地配设有跨接离合器的起动元件、如液力变矩器或液力耦合器相连接。
行星齿轮结构方式的能自动换挡的车辆变速器通常在现有技术中已被多次描述并且经历永远的进一步开发和改进。因此，这些变速器应当要求小的结构耗费、特别是少量的切换元件，并且在顺序换挡方式时应当避免双切换、即接通或切断两个切换元件，从而在定义的挡组中换挡时总是仅变换一个切换元件。
由本申请人的DE 10 2008 000 428 A1已知一种行星齿轮结构方式的多级变速器，该多级变速器具有设置在一个壳体中的一个驱动端和一个从动端。在该已知的变速器中设有至少四个行星齿轮组(下文称为第一、第二、第三和第四行星齿轮组)、至少八个可转动的轴(下文称为驱动轴、从动轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴和第八轴)以及至少六个切换元件，所述切换元件包括制动器和离合器，所述切换元件的选择性接合引起在驱动端和从动端之间的不同传动比，从而优选能实现九个前进挡和一个倒挡。
在这里，第一和第二行星齿轮组优选构成为负传动比行星齿轮组、亦即具有负的固定传动比，该第一和第二行星齿轮组形成一个可切换的前置齿轮组，第三和第四行星齿轮组形成一个主齿轮组。
根据现有技术，这样构造的多级变速器的通常构造成多片式离合器或制动器的切换元件被以液压方式操纵，这以不利的方式导致高的液压损失。为了避开这些操纵损失，使用可备选操纵的切换元件、例如可机电式操纵的切换元件将会是特别有利的。
为了能实现使用可按需要操纵的切换元件，切换元件、特别是离合器必须能良好地从外部够到。
发明内容
本发明的目的在于，建议一种开头所述类型的多级变速器，该多级变速器具有带有足够传动比的九个前进挡和一个倒挡，其中，结构耗费、构件载荷和结构尺寸得到优化并且此外在拖曳和啮合损失方面的效率得到改善。此外，变速器的切换元件应当能良好地从外部够到，由此便于可按需要操纵的切换元件的安装。此外，变速器应当不仅适合于标准安装方式、而且适合于前部横向安装方式。
按照本发明，所述目的通过权利要求1的特征实现。由从属权利要求得出其他的优点和有利的实施方案。
据此建议一种按照本发明的行星齿轮结构方式的多级变速器，该多级变速器具有设置在一个壳体中的一个驱动端和一个从动端。此外，至少设有四个行星齿轮组(以下称为第一、第二、第三和第四行星齿轮组)、八个可转动的轴(以下称为驱动轴、从动轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴和第八轴)以及六个优选构造成多片式切换元件或构造成形锁合切换元件的切换元件，这些切换元件包括制动器和离合器，这些切换元件的选择性接合引起在驱动端和从动端之间的不同传动比，从而优选能实现至少九个前进挡和一个倒挡。
变速器的第一行星齿轮组优选构造成正传动比行星齿轮组，变速器的第二、第三和第四行星齿轮组优选构成为负传动比行星齿轮组。
一个单级的负传动比行星齿轮组已知包括一个太阳轮、一个齿圈和一个行星架，在该行星架上可转动地支承有行星齿轮，这些行星齿轮总是与太阳轮和齿圈啮合。由此，在行星架固定的情况下齿圈具有与太阳轮相反的转动方向并且负的固定传动比产生。与此相对地，一个单级的正传动比行星齿轮组包括一个太阳轮、一个齿圈和一个行星架，在该行星架上可转动地支承有内侧的和外侧的行星齿轮，其中，所有内侧的行星齿轮与太阳轮啮合、而所有外侧的行星齿轮与齿圈啮合，每个内侧的行星齿轮分别与一个外侧的行星齿轮啮合。由此，在行星架固定的情况下齿圈具有与太阳轮相同的转动方向并且正的固定传动比产生。
按照本发明，第一行星齿轮组的太阳轮与第三轴相连接，该第三轴能经由第一离合器可松脱地与驱动轴相连接并且能经由第一制动器耦联到壳体上，驱动轴能经由第二离合器可松脱地与连接于第三行星齿轮组的行星架的第四轴相连接，该第四轴能经由第二制动器耦联到第一行星齿轮组的行星架上，该第一行星齿轮组的行星架耦联在壳体上。
此外，驱动轴能经由第三离合器可松脱地与连接于第四行星齿轮组的太阳轮的第七轴连接，第八轴与第一行星齿轮组的齿圈、第二行星齿轮组的太阳轮和第三行星齿轮组的太阳轮相连接，并且第五轴与第二行星齿轮组的行星架、第三行星齿轮组的齿圈和第四行星齿轮组的齿圈相连接。
此外，第六轴与第二行星齿轮组的齿圈相连接并且该第六轴能经由第四离合器可松脱地与变速器的连接于第四行星齿轮组的行星架的从动轴连接。
第一、第二和第三离合器设置在变速器的驱动轴上，第四离合器设置在从动轴上并且其余切换元件构造成制动器，由此确保变速器的全部切换元件可良好够到，因而切换元件可以构造成能按需要操纵的切换元件。
另外，得到多级变速器的特别适合于轿车的传动比以及提高的总速比范围，由此实现行驶舒适性的改善和显著的消耗降低。
此外，利用按照本发明的多级变速器通过少量的切换元件显著降低结构耗费。利用按照本发明的多级变速器以有利的方式可以利用液力变换器、外部的起动离合器或者也利用其他适合的外部起动元件实施起动。也可想到，利用集成在变速器中的起动元件能实现起动过程。优选地，在第一前进挡中和在倒挡中被操纵的切换元件是适合的。
此外，在按照本发明的多级变速器中由于小的拖曳和啮合损失而在主要行驶挡中得到好的效率。
以有利的方式在多级变速器的切换元件上和行星齿轮组上存在小的转矩，由此在多级多变速器中以有利的方式降低载荷。此外，通过小的转矩能实现相应小的尺寸化，由此降低所需的结构空间和相应的成本。此外，在各轴、切换元件和行星齿轮组中也存在小的转速。
另外，按照本发明的变速器这样设计，使得不仅在力流方向上、而且在空间方面能实现对于不同传动系实施方案的可匹配性。
附图说明
下面根据附图示例性地更详细地阐述本发明。在这些图中：
图1示出一个按照本发明的多级变速器的一种优选实施形式的示意图；以及
图2示出用于按照图1的多级变速器的示例性的换挡示意图。
具体实施方式
在图1中示出一个按照本发明的多级变速器，该多级变速器包括设置在一个壳体G中的一个驱动轴1、一个从动轴2和四个行星齿轮组P1、P2、P3和P4。第一行星齿轮组P1在图1所示的实例中构成为正传动比行星齿轮组，第二、第三和第四行星齿轮组P2、P3、P4构成为负传动比行星齿轮组。按照本发明，如果同时更换行星架连接结构和齿圈连接结构并且固定传动比的数值与作为负传动比行星齿轮组的实施方式相比提高了1，则负传动比行星齿轮组P2、P3、P4之中的至少一个可以构造成正传动比行星齿轮组。
在所示的实施例中，各行星齿轮组P1、P2、P3、P4沿轴向观察按第一行星齿轮组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的顺序设置。按照本发明，各个行星齿轮组的轴向顺序和各切换元件的布置结构可以自由选择，只要行星齿轮组的元件的可连接性允许这一点。
如由图1可看出，设有六个切换元件，即两个制动器03、04和四个离合器13、14、17、26。切换元件的空间布置结构可以是任意的并且仅仅受尺寸和外部造型限制。变速器的离合器和制动器优选构造成摩擦切换元件或者说多片式切换元件，但也可以构造成形锁合的切换元件。
利用这些切换元件能实现九个前进挡和一个倒挡的选择性换挡。按照本发明的多级变速器总共具有八个可转动的轴，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，并且从动轴形成变速器的第二轴2。
按照本发明，在按照图1的多级变速器中规定，第一行星齿轮组P1的太阳轮与第三轴3相连接，该第三轴能经由第一离合器13可松脱地与驱动轴1相连接并且能经由第一制动器03耦联到壳体G上，其中，驱动轴1能经由第二离合器14可松脱地与连接于第三行星齿轮组P3的行星架的第四轴4相连接，该第四轴能经由第二制动器04耦联到第一行星齿轮组P1的行星架上，该第一行星齿轮组的行星架耦联在壳体G上(轴0)。
参照图1，驱动轴1能经由第三离合器17可松脱地与连接于第四行星齿轮组P4的太阳轮的第七轴7连接，其中，第八轴8与第一行星齿轮组P1的齿圈、第二行星齿轮组P2的太阳轮和第三行星齿轮组P3的太阳轮相连接；第五轴5与第二行星齿轮组P2的行星架、第三行星齿轮组P3的齿圈和第四行星齿轮组P4的齿圈相连接。
此外，变速器的第六轴6与第二行星齿轮组P2的齿圈相连接并且该第六轴能经由第四离合器26可松脱地与变速器的连接于第四行星齿轮组P4的行星架的从动轴2连接。
在所示的实施例中，特别是第二制动器04和第三离合器17适合于构造成牙嵌切换元件，由此显著改善消耗。
在图2中示出按照图1的多级变速器的示例性的换挡示意图。为每个挡闭合三个切换元件。从该换挡示意图可示例性地得出各个挡位的各自的传动比i和由此可确定的向下一更高挡的挡速比间隔或者说级速比间隔φ，其中，值9.002是变速器的速比范围。
在所示的实例中，第一、第二、第三和第四行星齿轮组P1、P2、P3、P4的固定传动比的值分别是2.550、-3.425、-2.700和-2.350。由图2可看出，在顺序的换挡方式时总是仅须接通一个切换元件并且断开一个切换元件，因为两个相邻的挡位共用两个切换元件。此外可看出，在多个小的挡速比间隔时得到一个大的速比范围。
第一前进挡通过闭合第二制动器04和第一与第三离合器13、17得到，第二前进挡通过闭合第一与第二制动器03、04和第三离合器17得到，第三前进挡通过闭合第二制动器04和第三与第四离合器17、26得到，第四前进挡通过闭合第一制动器03和第三与第四离合器17、26得到，第五前进挡通过闭合第一、第三和第四离合器13、17、26得到，在所示的实例中构造成直接挡的第六前进挡通过闭合第二、第三和第四离合器14、17、26得到，第七前进挡通过闭合第一、第二和第三离合器13、14、17得到，第八前进挡通过闭合第一、第二和第四离合器13、14、26得到，并且第九前进挡通过闭合第一制动器03和第二与第四离合器14、26得到，其中，倒挡通过闭合第二制动器04和第一与第四离合器13、26得到。
除了这九个前进挡，通过闭合第一制动器03和第二与第三离合器14、17能实现另一挡Z1，该另一挡的传动比在第七和第八前进挡的传动比之间。
通过在第一前进挡中和在倒挡中第二制动器04以及第一离合器13闭合，可以将这些换挡元件用作起动元件。
按照本发明，即使在相同的变速器示意图中根据换挡逻辑的不同也得到不同的挡速比间隔，从而能实现对于应用或车辆特定的变型方案。
此外，按照本发明可选地可能的是，在多级变速器的每个适当的位置上设置附加的单向离合器，例如在某一轴和壳体之间或者以便必要时连接两个轴。
在驱动侧或者在从动侧可以设置轮间差速器和/或轴间差速器。
在本发明的一种有利的进一步改进方案的范围内，驱动轴1可以通过一离合器元件按照需要同驱动发动机分开，其中，作为离合器元件可以使用液力变换器、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。也可以将这样的起动元件沿力流方向设置在变速器下游，其中，在这种情况下驱动轴1持久地与驱动发动机的曲轴连接。
此外，按照本发明的多级变速器能实现扭转减震器设置在驱动发动机和变速器之间。
在本发明的另一种未示出的实施形式的范围内，可以在每个轴上、优选在驱动轴1或从动轴2上设置有无磨损的制动器、例如液压式或电力式减速器或类似物，这特别是对于应用在商用车中有特别意义。此外，为了驱动在每个轴上的、优选在驱动轴1或从动轴2上的附加机组可以设有副从动部。
所使用的摩擦切换元件可以构成为可无动力中断地切换的离合器或制动器。特别是可以使用力锁合的离合器或制动器、例如多片式离合器、带式制动器和/或圆锥离合器。
这里所提出的多级变速器的另一优点在于，在每个轴上作为发电机和/或作为附加的驱动机可安装电机。
附图标记
0   轴
1   第一轴、驱动轴
2   第二轴、从动轴
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
13   第一离合器
14   第二离合器
17   第三离合器
26   第四离合器
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   级速比间隔

Claims (6)

1.行星齿轮结构方式的多级变速器、特别是用于机动车的自动变速器，包括设置在一个壳体(G)中的一个驱动轴(1)、一个从动轴(2)和四个行星齿轮组(P1、P2、P3、P4)，包括总共八个可转动的轴(1、2、3、4、5、6、7、8)以及六个切换元件(03、04、13、14、17、26)，所述切换元件包括制动器(03、04)和离合器(13、14、17、26)，所述切换元件的选择性接合引起在驱动轴(1)和从动轴(2)之间的不同传动比，从而能实现至少九个前进挡和一个倒挡，其中，第一行星齿轮组(P1)的太阳轮与第三轴(3)相连接，该第三轴能经由第一离合器(13)可松脱地与驱动轴(1)相连接并且能经由第一制动器(03)耦联到壳体(G)上，驱动轴(1)能经由第二离合器(14)可松脱地与连接于第三行星齿轮组(P3)的行星架的第四轴(4)相连接，该第四轴能经由第二制动器(04)耦联到第一行星齿轮组(P1)的行星架上，该第一行星齿轮组的行星架耦联在壳体(G)上，驱动轴(1)能经由第三离合器(17)可松脱地与连接于第四行星齿轮组(P4)的太阳轮的第七轴(7)连接，第八轴(8)与第一行星齿轮组(P1)的齿圈、第二行星齿轮组(P2)的太阳轮和第三行星齿轮组(P3)的太阳轮相连接，并且第五轴(5)与第二行星齿轮组(P2)的行星架、第三行星齿轮组(P3)的齿圈和第四行星齿轮组(P4)的齿圈相连接，其中，第六轴(6)与第二行星齿轮组(P2)的齿圈相连接并且该第六轴能经由第四离合器(26)可松脱地与变速器的连接于第四行星齿轮组(P4)的行星架的从动轴(2)连接。
2.根据权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述第一行星齿轮组(P1)构成为正传动比行星齿轮组，第二、第三和第四行星齿轮组(P2、P3、P4)构成为负传动比行星齿轮组。
3.根据权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，各所述行星齿轮组沿轴向观察按第一行星齿轮组(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)的顺序设置。
4.根据权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述变速器的全部或者个别切换元件构造成能按需要操纵的切换元件。
5.根据上述权利要求之一所述的多级变速器，其特征在于，所述第二制动器(04)和/或所述第三离合器(17)构造成形锁合的切换元件。
6.根据上述权利要求之一所述的多级变速器，其特征在于，第一前进挡通过闭合第二制动器(04)和第一与第三离合器(13、17)得到，第二前进挡通过闭合第一与第二制动器(03、04)和第三离合器(17)得到，第三前进挡通过闭合第二制动器(04)和第三与第四离合器(17、26)得到，第四前进挡通过闭合第一制动器(03)和第三与第四离合器(17、26)得到，第五前进挡通过闭合第一、第三和第四离合器(13、17、26)得到，第六前进挡通过闭合第二、第三和第四离合器(14、17、26)得到，第七前进挡通过闭合第一、第二和第三离合器(13、14、17)得到，第八前进挡通过闭合第一、第二和第四离合器(13、14、26)得到，并且第九前进挡通过闭合第一制动器(03)和第二与第四离合器(14、26)得到，倒挡通过闭合第二制动器(04)和第一与第四离合器(13、26)得到，其中，通过闭合第一制动器(03)和第二与第三离合器(14、17)能实现另一挡，该另一挡的传动比在第七和第八前进挡的传动比之间。
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