CN104728371B - 变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变速器，其包括驱动轴、从动轴、壳体、至少两个行星齿轮组、至少三个换挡元件。第一行星齿轮组的齿圈和驱动轴形成第一轴，第一行星齿轮组的行星架和从动轴形成第二轴，第二行星齿轮组的齿圈形成第三轴，第一行星齿轮组的太阳轮和第二行星齿轮组的太阳轮形成第四轴，第二行星齿轮组的行星架与变速器的壳体抗相对转动地联接。第一换挡元件布置在变速器的第三轴和壳体之间的传力流中，第三换挡元件布置在第二轴和第三轴之间的传力流中，并且第二换挡元件要么布置在第一轴和第二轴之间的传力流中要么布置在第二轴和第四轴之间的传力流中。本发明还涉及一种用于运行这种变速器的方法以及一种带有这种变速器的传动系。

Description

变速器

技术领域

本发明涉及一种变速器，尤其是用于机动车辆的三挡变速器，优选用于使用在电动车辆的传动系中或混合动力车辆的传动系中。本发明还涉及一种用于运行这种变速器的方法以及一种带有这种变速器的传动系。

背景技术

变速器在此尤其是一种多挡变速器，在该多挡变速器中，可以通过换挡元件自动地切换预先给定数量的挡，也就是在变速器输入端和变速器输出端之间的固定的传动比。换挡元件在此例如是离合器和/或制动器。

目前主要使用一挡变速器，也就是说具有相比输入转速而言降低了的输出转速的纯粹的减速传动级来作为用于电动车辆的驱动系统。然而在这种结构中，电驱动装置必须覆盖整个转速范围，由此使它的总效率明显降低。此外，可实现的转速范围更为确切地说很窄。

因此已建议使用两挡变速器作为用于电动车辆的驱动系统。但这种两挡变速器迄今为止都被构造成带有滑动套筒的传统的手动换挡变速器。若使用这种变速器，那么电机可以被设计得尺寸较小，由此获得了明确的成本优势。但带有滑动套筒的变速器的结构恰好在换挡期间造成了牵引力扰动。然而，对自动化的传动系来说，这种牵引力扰动意味着巨大的舒适度受损，这是客户或驾驶员不希望的。

DE 10 2010 024 147 A1公开了一种用于在车辆的传动系中传递驱动力矩的两挡变速器，优选用于使用在电动车辆的传动系、混合动力车辆的传动系或者混合动力车辆的辅助传动系中，利用这种两挡变速器可以借助两个自动化的且能调节的离合器来执行没有牵引力中断的换挡或者减少了牵引力中断的换挡。

DE 10 2010 061 054 A1公开了一种用于混合动力车辆的传动系，利用这种传动系可以实现三个或三个以上的固定的传动比模式，该传动器包括第一和第二发动机-发电机、两个单行星齿轮组以及四个转矩传递元件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，建议一种本文开头所述类型的变速器，其在很高的变速器传动比范围下具有很小的挡间传动比比值，同时在所需的结构空间方面被优化和/或具有很高的效率。

变速器传动比范围指的是最低挡的传动比和最高挡的传动比的商，其中，最低挡具有最大的传动比，而最高挡具有最小的传动比。在传动比i＜1.0时实现了加快速度的传动，也就是说，在变速器输出端上出现了比在变速器输入端上更高的转速。

按照本发明，该技术问题利用如下的变速器解决：

一种变速器，其包括驱动轴、从动轴、壳体、至少两个行星齿轮组、至少三个换挡元件，它们的选择性的作用促成了驱动轴和从动轴之间的不同的传动比，从而能实现至少三个挡，其中，

第一行星齿轮组的齿圈和驱动轴抗扭转地相互连接并形成第一轴，

第一行星齿轮组的行星架和从动轴抗扭转地相互连接并形成第二轴，

第二行星齿轮组的齿圈形成第三轴，

第一行星齿轮组的太阳轮和第二行星齿轮组的太阳轮抗扭转地相互连接并形成第四轴，并且

第二行星齿轮组的行星架与变速器的壳体抗相对转动地联接，

并且其中，

第一换挡元件布置在变速器的第三轴和壳体之间的传力流中，

第三换挡元件布置在第二轴和第三轴之间的传力流中，并且

第二换挡元件要么布置在第一轴和第二轴之间的传力流中，要么布置在第二轴和第四轴之间的传力流中。

因此建议一种根据本发明的变速器，其包括驱动轴、从动轴、壳体、至少两个行星齿轮组和至少三个换挡元件，它们的选择性的作用促成了变速器的驱动轴和从动轴之间的不同的传动比，因而可以实现至少三个挡。

按照本发明，第一行星齿轮组的齿圈和驱动轴抗扭转地相互连接并形成了变速器的能转动的第一轴。第一行星齿轮组的行星架和从动轴抗扭转地相互连接并形成了变速器的能转动的第二轴。第二行星齿轮组的齿圈形成了变速器的能转动的第三轴。第一行星齿轮组的太阳轮和第二行星齿轮组的太阳轮抗扭转地相互连接并形成了变速器的能转动的第四轴。第二行星齿轮组的行星架与变速器的壳体抗相对转动地联接。

就换挡元件到变速器的行星齿轮组的不同的元件上的连接而言，按照本发明建议，第一换挡元件布置在变速器的第三轴和壳体之间的传力流中并且第三换挡元件布置在变速器的第二轴和第三轴之间的传力流中。第二换挡元件按照本发明要么布置在第一轴和第二轴之间的传力流中要么布置在第二轴和第四轴之间的传力流中。因此按照本发明，通过换挡元件到变速器的不同的轴上的这种不同的运动学上的联接获得了相应的变速器族。

行星齿轮组优选被构造成所谓的负行星齿轮组。负行星齿轮组包括行星架，行星齿轮以能转动的方式支承在该行星架上；还包括太阳轮和齿圈，其中，至少一个行星齿轮的齿部与太阳轮的齿部和齿圈的齿部啮合，由此，当太阳轮在行星架固定不动的情况下旋转时，齿圈和太阳轮以相反的转动方向旋转。

正行星齿轮组与所述的负行星齿轮组的区别在于，正行星齿轮组具有内部的和外部的行星齿轮，内部的和外部的行星齿轮以能转动的方式支承在行星架上。内部的行星齿轮的齿部在此一方面与太阳轮的齿部啮合且另一方面与外部的行星齿轮的齿部啮合。外部的行星齿轮的齿部此外还与齿圈的齿部啮合。结果是，在行星架固定不动的情况下，齿圈和太阳轮沿相同的转动方向旋转。

根据本发明的变速器的两个行星齿轮组构造为负行星齿轮组被以特别的方式证实是成本低廉的实现可行方案。这种布置同时具有就齿轮组而言很高的效率。倘使允许了可连接性，那么作为替选的实施形式，至少一个负行星齿轮组被转化成正行星齿轮组。但这同时也要求，行星齿轮架连接和齿圈连接被交换且固定传动比提高了数值1。当行星架固定时，固定传动比在此说明了太阳轮和齿圈之间的传动比。

通过使用行星齿轮组，可以实现特别紧凑的变速器，由此可以在变速器布置在车辆的情况中实现很大的自由度。

就两个行星齿轮组在变速器的壳体内的空间布置而言，在一种有利的设计方案中建议，两个行星齿轮组被彼此同轴地布置。

单个的行星齿轮组和换挡元件的几何位置可以自由地选择，只要允许了元件的可连接性。这意味着，单个的元件可以任意地在它们在壳体内的位置中移动，只要单个的连接元件或轴不交叉。这同样包含，行星齿轮组可以在径向上叠置或者在轴向上前后相继地沿着例如驱动轴布置。可连接性指的是，在不同的几何位置中，也就是在构件的与刚刚说明的布置所不同的布置中，确保了接口的相同的接合或连接，单个的连接元件或轴则不会交叉。

根据本发明的变速器的换挡元件可以分别被构造成摩擦配合的换挡元件，也就是构造成摩擦配合的离合器或构造成摩擦配合的制动器，例如片式离合器、片式制动器或带式制动，或者被构造成形状配合的换挡元件，也就是构造成形状配合的离合器或构造成形状配合的制动器，例如不同步的或同步的爪齿离合器或爪齿制动器或构造成锥式离合器或锥式制动器。

此外，换挡元件优选如下地布置，即，使得它们从外部能被触及。从外部能被良好地触及在换挡元件中意味着，在壳体和换挡元件之间没有布置其它的构件，或者换挡元件优选布置在驱动轴上或布置在从动轴上。

离合器在此说明如下的换挡元件，即，所述换挡元件根据操作状态允许了至少两个构件之间的相对运动或制备了抗相对转动的连接以传递负载或转矩。相对运动例如指的是离合器的至少两个构件的旋转，其中，第一构件的转速和第二构件的转速彼此不同，也就是存在着转速差。此外，也可以考虑仅构件中的一个旋转，而另一个构件则静止不动或沿相反的方向旋转。

下文中，未被操作的离合器指的是被打开的离合器。这意味着，两个构件之间的相对运动是可能的。在经操作的或闭合的离合器的情况下，两个构件与此相应地以相同的转速朝着同一个方向旋转。

制动器指的是如下换挡元件，即，该换挡元件在一侧上与固定不动的元件例如与壳体连接且在另一侧上与能旋转的元件连接。下文中，未被操作的制动器指的是被打开的制动器。这意味着，能旋转的构件处于空转中，也就是说，制动器优选不会影响能旋转的构件的转速。在经操作的或闭合的制动器的情况下，实现了能旋转的构件的转速的降低直至停止，也就是说，能够在能旋转的元件和固定不动的元件之间建立连接。

原则上也可以使用在未经操作的状态下闭合的以及在经操作的状态下打开的换挡元件。与此相应的是，在上面说明的换挡状态的功能和其中一个换挡状态之间的配属关系则被以倒转的方式来理解。在接下来的实施例中，首先基于如下布置，即，在该布置中，经操作的换挡元件是闭合的且未经操作的换挡元件是打开的。

在此，换挡元件例如被构造成能液压地、气动地或机电地操作。

优选的是，第一换挡元件被构造成第一制动器，第二换挡元件被构造成第一离合器并且第三换挡元件被构造成第二离合器。

尤其能通过根据本发明的变速器来实现三个挡，其中，第一挡通过闭合第三换挡元件、第二挡通过闭合第一换挡元件以及第三挡通过闭合第二换挡元件得出。因此，每个挡仅一个换挡元件被操作，而其它两个换挡元件则未被操作。

因此为了形成挡，闭合一个换挡元件并打开其它的换挡元件，其中，到相邻的较高的挡或到相邻的较低的挡的挡位切换分别通过闭合之前被打开的换挡元件以及通过打开之前被闭合的换挡元件来实现。

根据变速器的驱动轴的转动方向，根据本发明的变速器的第一挡、第二挡和第三挡可以是前进挡或倒挡。因此，变速器的挡在驱动轴的第一转动方向的情况下被用作前进挡，而通过驱动轴的与第一转动方向的相反的第二转动方向变速器的挡能够是倒挡。换挡元件和换挡元件的换挡状态对前进挡以及对倒挡来说都是一致的。由此可以省去用于倒挡的单独的变速器构件。

在一种尤为有利的实施形式中，根据本发明的变速器的所有的换挡元件都被构造成摩擦配合的换挡元件。将所有的换挡元件构造为摩擦配合的换挡元件实现了根据本发明的变速器的完全的可动力换挡性，其中，完全的可动力换挡性应当指的是，连续的挡位顺序至少能动力换挡地实施，更确切地说，既能升挡也能降挡并且既能牵拉式运行也能推式运行(Schubbetrieb)。

在根据本发明的变速器的另一种尤为有利的实施形式中，第二换挡元件和第三换挡元件被构造成形状配合的并且仅第一换挡元件被构造成摩擦配合的。由此，相比所有的换挡元件都被构造成摩擦配合的换挡元件的实施方案，减少了换挡元件的结构耗费。摩擦配合地构造的换挡元件在此优选是在从第一挡到第二挡的挡位切换时待闭合的换挡元件或者是在从第二挡到第一挡的挡位切换时待打开的换挡元件，由此，从第一挡到第二挡的牵拉式升挡或从第二挡到第一挡的牵拉式降挡能动力换挡地实施。

若仅第一换挡元件被构造成摩擦配合的，那么有利的是，将根据本发明的变速器的第二挡构造成主行驶挡，因为摩擦配合的换挡元件在第二挡的情况下是闭合的且因此没有引起拖曳损失，这改善了效率。

在本发明的另一种设计方案中，如下地来选择第一挡和第二挡的传动比，即，使所述传动比覆盖车辆的整个速度范围。第三挡被构造成所谓的超速挡或者说过速挡，由此在较高的速度下在第三挡的情况中具有较低的转速。从第一挡到第二挡的牵拉式升挡或从第二挡到第一挡的牵拉式降挡因此在良好的行驶运行中能够被执行为动力换挡。

为了进一步节省构件成本、结构空间和重量，在本发明的进一步优选的实施形式中可以规定，两个不是同时地或者说在时间上有差别地被闭合的换挡元件，被作为双重换挡元件整合在能在双侧被操作的换挡组中。换挡组的换挡元件可以优选被构造成成本低廉的爪齿离合器或爪齿制动器。为了操作换挡组或双重换挡元件，仅需要一个单独地沿两个方向作用的促动器。

在这样的假设下，即，第一换挡元件被构造成摩擦配合的制动器以及第二和第三换挡元件被构造成形状配合的离合器且作为双重换挡元件地整合在一起，在本发明的另一种优选的设计方案中，摩擦配合地构造的换挡元件被构造成“正常打开的”换挡元件，这意味着，这个换挡元件在未经操作的状态下例如通过弹簧力保持在打开的状态中，并且为了实现被闭合的状态，这个换挡元件被促动器持续地操作。由此，可以在促动机构故障时安全地防止变速器的卡锁，因为排除了两个变速器挡位的同时挂入。在摩擦配合的换挡元件构造为摩擦配合的制动器的情况中，不需要转动传递，如在摩擦配合的离合器的情形中那样，因为对摩擦配合的制动器的操作可以壳体固定地实现。由此可以减少变速器损失，这尤其在电驱动时极为有利。

在一种改进方案的框架中，可以在变速器的至少一根轴和变速器的壳体之间或者在变速器的至少一根轴和变速器的另一根轴之间布置有自由轮。

按照一种优选的实施形式，一个行星齿轮组接在根据本发明的变速器之前，该行星齿轮组至少包括太阳轮、行星齿轮、行星架和齿圈。接在前面的行星齿轮组优选被构造成负行星齿轮组。这个行星齿轮组的太阳轮形成了变速器的第五轴，这个第五轴与驱动机组的从动轴抗扭转地或者转动弹性地连接或能连接。齿圈优选被构造成抗扭转的元件并且可以例如抗扭转地与变速器的壳体连接或与变速器的壳体一体式地制造。接在前面的行星齿轮组的行星架优选与接在后面的变速器器的第一轴连接并因此与第一行星齿轮组的齿圈抗扭转地连接。通过接在前面的行星齿轮组，驱动机组的驱动转矩可以被相应地提高。接在前面的行星齿轮组在另一种实施形式中也可以被构造成正行星齿轮组。

在一种有利的改进方案的框架中，根据本发明的变速器可以被构造成分组变速器的主变速器，在该分组变速器中，为主变速器前接和/或后接地配设有至少另一个传动级。在驱动技术上连接在主变速器之后的传动级可以优选被实施成范围选择挡组，而在驱动技术上连接在主变速器之前的传动级则优选可以被实施成分裂挡组。通过两级式实施的、也可以被称为前换挡挡组(Vorschaltgruppe)的分裂挡组，在主变速器的传动级之间的传动比级差大致被对半分开并且因此所有可供使用的传动级的数量加倍。通过两级式实施的、也可以被称为后换挡挡组(Nachschaltgruppe)的范围选择挡组，总变速器的传动比范围被明显提高并且所有可供使用的传动级的数量被再次加倍。前接或后接的传动级在次可以例如被构造成圆柱齿轮对或构造成行星齿轮组。

变速器的驱动轴和从动轴以及变速器驱动装置和变速器从动装置优选彼此同轴地布置。但驱动轴和从动轴以及变速器驱动装置和变速器从动装置也可以如下地构造，即，它们例如轴平行地布置或彼此成角度地布置。此外还可以将变速器驱动装置和变速器从动装置布置在变速器壳体的对置的侧上或者布置在变速器壳体的相同的侧上。由此可以使该变速器与不同的安装情况相适配。

根据本发明的另一个方面，可以在变速器的驱动侧上或从动侧上布置有轴差速器、分配差速器和/或离合器。

在本发明的另一种实施形式的框架内，可以为了附加的总成的驱动而在变速器的每一根轴上，优选在驱动轴或从动轴上，设置动力输出装置。

在此介绍的变速器的另一个优点在于，在变速器的每一根轴上原则上可以附加地布置电机或其它的动力源/功率源。这个附加的电机或其它的动力源/功率源可以例如用于变速器的元件的同步化。

根据本发明的用于运行前述根据本发明的变速器的方法为了实现变速器的三个挡而规定，在每一个挡中，相应地仅一个换挡元件是闭合的并且其它两个换挡元件是打开的。与是否以液压的、气动的、机电的或以其它方式来操作无关的是，这导致了换挡元件的很低的能量需求，这最终有利地减少了在内燃机作为车辆驱动源时对燃料的消耗。到相邻的较高挡或到相邻的较低挡的挡位切换分别通过闭合之前被打开的换挡元件并通过打开之前被闭合的换挡元件来实现。

在根据本发明的方法的优选的设计方案中，从第一挡到第二挡的牵拉式升挡、从第二挡到第一挡的牵拉式降挡、从第二挡到第三挡的推式升挡以及从第三挡到第二挡的推式降挡至少被实施成动力换挡。在从第一挡到第二挡的牵拉式升挡以及在从第三挡到第二挡的推式降挡的情况中，可以通过在挡位切换时待闭合的摩擦配合的换挡元件如下地实现负载承受，即，在这种挡位切换时待打开的被形状配合地构造的换挡元件可以无负载地设计。在从第二挡到第一挡的牵拉式降挡或在从第二挡到第三挡的推式升挡的情况中，可以通过在挡位切换时待打开的摩擦配合的换挡元件如下地来维持负载，即，可以将在这种挡位切换时待闭合的被形状配合地构造的换挡元件无负载地挂入。

根据本发明的传动系除了前述的根据本发明的变速器外还包括至少一个驱动机组，其中，变速器的驱动轴抗扭转地或转动弹性地与驱动机组的从动轴连接或能连接。

在一种特别优选的实施形式中，驱动机组被构造成电机，电机既能作为发动机也能作为发电机运行。在这种优选的实施形式中，根据本发明的变速器的第一挡、第二挡和第三挡能够根据电机的转动方向或变速器的驱动轴的转动方向相应地作为前进挡或倒挡。因此变速器的挡在电机的第一转动方向的情况中可以被用作前进挡，而通过沿着与第一转动方向相反的第二转动方向来触发电机则可以将变速器的挡用作倒挡。换挡元件和换挡元件的换挡状态对前进挡以及对倒挡来说都是一致的。由此可以省去用于倒挡的单独的变速器构件。这种传动系尤其适用于电动车辆，其中，电机可以通过变速器与电动车辆的驱动轮连接。在机动车辆的变速器和驱动轮之间可以例如布置有差速器，例如轴减速器。

在另一种优选的实施形式中，传动系被构造成混合传动系并且除了上述的电机外还具有内燃机。这种传动系尤其适用于混合动力车辆，其中，内燃机和电机都可以通过变速器与混合动力车辆的驱动轮连接。在内燃机和变速器之间可以用传统的方式布置能控制的摩擦离合器，内燃机的驱动轴可以通过该摩擦离合器与变速器的驱动轴连接。摩擦离合器可以用作分离和起动离合器并且可以用作换挡过程中的同步机构。作为替选，在内燃机和变速器的驱动轴之间还布置有液力变矩器作为起动元件。此外，还可以在机动车辆的变速器和驱动轮之间例如布置有差速器，例如轴减速器。

附图说明

接下来借助附图示例性地详细阐释本发明。其中：

图1示出根据本发明的变速器的第一实施形式的示意性视图；

图2示出根据本发明的变速器的第二实施形式的示意性视图；

图3示出根据本发明的变速器的第三实施形式的示意性视图；

图4示出根据本发明的变速器的第四实施形式的示意性视图；

图5示出根据本发明的变速器的第五实施形式的示意性视图；

图6示出根据本发明的变速器的另一实施形式的示意性视图；以及

图7是示例性的换挡示意图。

具体实施方式

图1在示意图中示出了根据本发明的变速器的第一个实施形式，其中，变速器包括驱动轴AN、从动轴AB、第一行星齿轮组PR1、第二行星齿轮组PR2以及三个换挡元件B03、K12、K23，它们全部被布置在变速器的壳体G中。两个行星齿轮组PR1、PR2在这个实施例中被构造成简单的负行星齿轮组。按照本发明，当同时交换行星架连接和齿圈连接且固定变速器传动比的值相比作为负行星齿轮组的实施方案提高了1时，行星齿轮组PR1、PR2中的至少一个可以被实施成正行星齿轮组。两个行星齿轮组PR1、PR2的齿圈被标识为H1和H2，太阳轮被标识为S1和S2，行星齿轮被标识为P1和P2以及行星架被标识为ST1和ST2，所谓的行星齿轮P1、P2以能旋转的方式支承在这些行星架上。根据本发明的变速器具有四根能转动的轴，这些轴用附图标记1至4标注。

就两个行星齿轮组PR1、PR2的单个的元件彼此间的以及与驱动轴和从动轴AN、AB的联接而言，在根据图1的变速器中如下地规定：第一行星齿轮组PR1的齿圈H1和驱动轴AN抗扭转地相互连接且形成变速器的能转动的第一轴1。第一行星齿轮组PR1的行星架ST1和从动轴AB抗扭转地相互连接且形成变速器的能转动的第二轴2。第二行星齿轮组PR2的齿圈H2形成变速器的能转动的第三轴。第一行星齿轮组PR1的太阳轮S2和第二行星齿轮组PR2的太阳轮S2抗扭转地相互连接且形成变速器的能转动的第四轴4且第二行星齿轮组PR2的行星架ST2与变速器的壳体G抗相对转动地联接。

就三个换挡元件B03、K12、K23到变速器的所描述的轴1至4上的联接而言，在根据图1的变速器中如下地规定：换挡元件B03布置在变速器的第三轴3和壳体G之间的传力流中，换挡元件K23布置在第二轴2和第三轴3之间的传力流中以及第二换挡元件K12布置在第一轴1和第二轴2之间的传力流中。

在图1所示的实施例中，两个行星齿轮组PR1、PR2同轴地前后相继地布置，其中，第一行星齿轮组PR1是变速器的靠近驱动装置的齿轮组以及第二行星齿轮组是变速器的靠近从动装置的齿轮组。变速器的驱动轴AN和从动轴AB以及变速器驱动装置和变速器从动装置同样彼此同轴地布置。变速器驱动装置和变速器从动装置处在变速器的对置的侧上。但两个行星齿轮组PR1、PR2的几何位置和三个换挡元件B03、K12、K23的空间布置可以自由地选择，只要允许元件的可连接性。

三个换挡元件B03、K12、K23是第一制动器B03、第一离合器K12和第二离合器K23。在所示的实施例中，构造成制动器的换挡元件B03被构造成摩擦配合的，而构造成离合器的换挡元件K12和K23则被构造成形状配合的。用这三个换挡元件B03、K12、K23能够实现三个挡的选择性切换。

通过换挡元件B03、K12、K13的这种实施方案，换挡元件的结构耗费相比一种全部换挡元件B03、B04、K13被摩擦配合地构造的实施形式相应地减少。从第一挡到第二挡的牵拉式升挡、从第二挡到第一挡的牵拉式降挡、从第二挡到第三挡的推式升挡以及从第三挡到第二挡的推式降挡，可以有利地被实施成动力换挡，因为在这种挡位切换时待闭合的或待打开的制动器B03被摩擦配合地构造。

在图1所示的实施例中，全部三个换挡元件B03、K12、K23从空间上看被布置在径向上处于行星齿轮组PR1、PR2和变速器的壳体G之间的区域中，其中，两个构造成离合器的换挡元件K12、K23沿轴向方向布置在两个行星齿轮组PR1、PR2之间。第二行星齿轮组PR2的行星架ST2与变速器的壳体G的抗相对转动的联接在空间上看被布置在第二行星齿轮组PR2的背离第一行星齿轮组PR1的那侧上。

图2示出了在图1中所说明的变速器的设计方案的另一形式，其中，仅探讨与图1中所说明的实施形式的不同之处。与图1中所说明的实施形式的区别在于，在按图2的根据本发明的变速器的实施形式中，两个被构造成形状配合的离合器的换挡元件K12、K23作为双重换挡元件DS地整合在共同的换挡组中。因此，为了操作两个换挡元件K12、K23，以有利的方式仅需要一个单独的促动器，该促动器能沿第一和第二操作方向切换。

图3和图4示出了在图1中说明的变速器的设计方案的各一种其它的形式，其中，仅探讨与图1中所说明的实施形式的不同之处。与图1中说明的实施形式的不同之处在于，在按图3的根据本发明的变速器的实施形式中，变速器驱动装置和变速器从动装置布置在变速器壳体的同一侧上且彼此成角度地布置。在按图4的根据本发明的变速器的实施形式中，变速器从动装置布置在第一和第二行星齿轮组PR1、PR2之间且与变速器驱动装置成角度地布置。此外，第二行星齿轮组PR2的行星架ST2与变速器的壳体G的抗相对转动的联接在空间上看布置在第一和第二行星齿轮组PR1、PR2之间且两个构造成形状配合的离合器的换挡元件K12、K23的空间上的布置被相应地调整。因此换挡元件K12现在处在变速器驱动装置AN和第一行星齿轮组PR1之间且换挡元件K23布置在第二行星齿轮组PR2的背离第一行星齿轮组PR1的那侧上。

从针对能形状配合地换挡的离合器K 12在换挡或闭合状态下闭锁第一行星齿轮组PR1的考虑出发，在根据本发明的变速器的图5所示的实施例中示出了另一种可行方案，即，借助能形状配合地换挡的离合器K12来闭锁第一行星齿轮组PR1。在图5中示意性示出的变速器示意图与图1所示的变速器示意图的区别在于，形状配合的离合器K12现在布置在第二轴2和第四轴4之间的传力流中。在换挡或闭合状态下，形状配合的离合器K12现在将第一行星齿轮组PR1的太阳轮S1和行星架ST1相互连接起来。

因此，第一行星齿轮组PR1可以根据形状配合的离合器K12的之前所说明的布置可行方案以两种不同的方式被闭锁。

在图6中示意性示出的变速器与图1所示的变速器的区别在于，行星齿轮组PR3接在变速器之前。行星齿轮组PR3包括太阳轮S3、行星齿轮P3和齿圈H3。太阳轮S3形成了第五轴5，第五轴与在此未示出的驱动机组例如电机的从动轴抗扭转地或弹性转动地连接。齿圈H3被构造成抗扭转的元件且在此抗扭转地与变速器的壳体G连接。行星齿轮组PR3的行星架ST3与接在后面的变速器的第一轴1以及因此也与第一行星齿轮组PR1的齿圈H1抗扭转地连接。通过在此构造成负行星齿轮组的接在前面的行星齿轮组PR3，可以提高驱动机组的驱动转矩。

图7在表格中示出了按图1至6的根据本发明的变速器的示例性的换挡示意图。在各个格中的X表明，哪一个换挡元件为了实现单个的挡而被闭合。第一挡可以通过闭合的第二离合器K23表示，第二挡可以通过闭合的第一制动器B03表示以及第三挡可以通过闭合的第一离合器K12表示。

此外，在表格中还示例性地说明了各个挡的传动比，其中，第一挡具有传动比i＝2.0，第二挡具有传动比i＝1.35以及第三挡具有传动比i＝1.0。第三挡因此可以被实施成所谓的直接挡。传动比和变速比在此意思相同。

第一挡和第二挡的传动比可以优选如下地选择，即，使所述传动比覆盖车辆的整个速度范围，因此从第一挡到第二挡的作为牵拉式升挡的挡位切换或从第二挡到第一挡的作为牵拉式降挡的挡位切换在良好的行驶运行中始终能够作为动力换挡来执行。第三挡可以被构造成所谓的超速挡，由此在较高的速度下在第三挡的情况下具有较低的转速。这带来了效率的改善以及噪音减小。

根据变速器的驱动轴的转动方向，根据本发明的变速器的第一挡、第二挡和第三挡可以为前进挡或倒挡。因此，变速器的挡在驱动轴的第一转动方向下可以用作前进挡，而通过驱动轴的与第一转动方向相反的第二转动方向，变速器的挡可以为倒挡。换挡元件以及换挡元件B03、K12、K23的换挡状态针对前进挡以及针对倒挡都是一致的。由此可以省去用于倒挡的单独的变速器构件。

此外，由按图7的表格还可获知挡的相应的挡间传动比比值。挡间传动比比值是一个挡和下一个较高的挡的传动比的商。在此，第一挡到第二挡的挡间传动比比值具有值并且第二挡到第三挡的挡间传动比比值具有值

接下来针对电动车或混合动力车示例性地说明在考虑到牵拉式升挡、牵拉式降挡、推式升挡和推式降挡的换挡类型的情况下不同的挡位切换，假设仅制动器B03被构造成摩擦配合的换挡元件并且两个离合器K12和K23被构造成形状配合的换挡元件。

从第一挡到第二挡的牵拉式升挡，也就是说在正的发动机转矩下的升挡，可以如已经提到的那样能动力换挡地执行，因为在从第一挡到第二挡的挡位切换时待闭合的制动器B03被构造成摩擦配合的。在从第一挡到第二挡的牵拉式升挡中，在闭合的摩擦配合的制动器B03上产生了转速差，由此可以通过制动器B03来实现负载承受，从而在这种挡位切换时待打开的形状配合的离合器K23可以无负载地设计。随后，使转速适配于新的第二挡并且在从第一挡到第二挡的挡位切换时使待闭合的摩擦配合的制动器B03完全闭合。因此，在行驶运行中经常出现的从第一挡到第二挡的牵拉式升挡可以能动力换挡地实施。

从第二挡到第三挡的牵拉式升挡被实施成牵引力中断的换挡，因为在从第二挡到第三挡的挡位切换时待闭合的离合器K12被构造成形状配合的以及因此通过离合器K12无法实现在转速差下的负载承受。牵引力中断的换挡在此可以被接受，因为这种牵引力中断的换挡优选在已经较高的速度下并因此在较低的牵引力下出现。

从第二挡到第一挡的牵拉式降挡，也就是说在正的发动机转矩下的降挡，可以能动力换挡地实施，因为在从第二挡到第一挡的挡位切换时待打开的制动器B03被构造成摩擦配合的。在从第二挡到第一挡的牵拉式降挡中，在打开的摩擦配合的制动器B03上产生了转速差，由此可以通过制动器B03首先部分地维持负载，从而在这种挡位切换时待闭合的形状配合的离合器K23在转速适配之后可以被无负载地挂入。随后，将待打开的制动器B03完全打开并且已挂入的离合器K23承受负载。从第二挡到第一挡的牵拉式降挡的可动力换挡性极为有利，因为在很小的行驶速度下可以提高牵引力，例如当布置在变速器输入端上的电机以低于其所谓的角转速的转速运行并无法提供其完整的功率时。

从第三挡到第二挡的牵拉式降挡被实施成牵引力中断的换挡，因为在从第三挡到第二挡的挡位切换中待打开的离合器K12被构造成形状配合的并且因此通过离合器K12无法在转速差下维持负载。牵引力中断的换挡在此可以被接受，因为这种牵引力中断的换挡优选仅在较高的行驶速度以及变慢的车辆中出现。在从第三挡到第二挡的牵拉式降挡中，车辆驾驶员通常仅需要很少的驱动功率，由此存在仅很小的牵引力需求。在用电机作为驱动机组来驱动时，在所谓的角转速之上始终有完整的驱动功率可供使用。因此，当车辆基于坡度而变慢时有完整的牵引力可供使用，只要电机的转速不下降到所谓的角转速之下。

从第三挡到第二挡的推式降挡，也就是说在负的发动机转矩下的降挡，可以能动力换挡地实施，因为在从第三挡到第二挡的挡位切换时待闭合的制动器B03被构造成摩擦配合的。在从第三挡到第二挡的推式降挡中，在闭合的摩擦配合的制动器B03上产生了转速差，由此可以通过制动器B03进行负载承受，从而在这种挡位切换时待打开的形状配合的离合器K12可以无负载地设计。随后，使转速适配于新的第二挡并且在从第三挡到第二挡的挡位切换时待闭合的摩擦配合的制动器B03可以被完全闭合。从第三挡到第二挡的推式降挡的可动力换挡性是极为有利的，因为在电制动时，也就是在再生时，车辆变慢并且通过推式降挡电机再次以较高的转速运行。通过从第三挡到第二挡的推式降挡可以避免电机的转速下降到所谓的角转速之下，在该所谓的角转速时，电机不再能够提供完整的功率，电机由此以更佳的效率运行。

从第二挡到第一挡的推式降挡被实施成牵引力中断的换挡，因为在从第二挡到第一挡的挡位切换时待闭合的离合器K23被构造成形状配合的并且因此通过离合器K23在转速差下无法进行负载承受。牵引力中断的换挡在此可以被接受，因为在电制动时，也就是在再生时，朝着这个换挡点，车辆变慢且电机的完整的功率出于舒适度原因可以不被取用。

从第一挡到第二挡的推式升挡，也就是说在负的发动机转矩下的升挡，被实施成牵引力中断的换挡，因为在从第一挡到第二挡的挡位切换时待打开的离合器K23被构造成形状配合的并因此通过离合器K23可以在转速差下不维持负载。牵引力中断的换挡在此可以被接受，因为从第一挡到第二挡的推式升挡在实践中更确切地说很少出现，例如当车辆尽管由于滑行力矩在下坡的情况中加速时。

从第二挡到第三挡的推式升挡可以能动力换挡地执行，因为在从第二挡到第三挡的挡位切换时待打开的制动器B03被构造成摩擦配合的。在从第二挡到第三挡的推式升挡时，在打开的摩擦配合的制动器B03上出现了转速差，由此可以使负载通过制动器B03首先部分地被保持，从而在这种挡位切换时待闭合的形状配合的离合器K12在转速适配后可以被无负载地挂入。随后，将待打开的制动器B03完全打开并且已挂入的离合器K12承受负载。

接下来示例性地说明可能的换挡流程。在初始情况下，变速器处在第一挡中且车辆通过驱动机组由于驾驶员的需求而加速。若车辆已经达到预先给定的速度或在变速器的驱动轴上存在可预先给定的转速，那么实现从第一挡到第二挡的牵拉式升挡，该牵拉式升挡如上文已经提到的那样可以被执行成动力换挡。在第二挡中，车辆通过驱动机组被进一步加速。若车辆已经达到可预先给定的第二速度或在变速器的驱动轴上出现可预先给定的第二转速，那么可以实现从第二挡到第三挡的牵拉式升挡，这种牵拉式升挡可以如上文已经提到的那样被执行成牵引力中断的换挡。在第三挡中，车辆可以通过驱动机组被进一步加速。若车辆紧接着通过例如借助车辆驾驶员的制动踏板操作被制动，那么车辆被减速且发生了再生(Rekuperation)。当车辆达到可预先给定的第三速度或在变速器的驱动轴上出现了可预先给定的第三转速时，能被执行为动力换挡的从第三挡到第二挡的推式降挡被触发。从第三挡到第二挡的推式降挡作为动力换挡的实施方案在此是极为有利的，因为因此就不会发生再生的中断。若车辆被进一步加速，那么现在已被挂入的第二挡可以保持挂入优选直至几乎停车的车辆速度。若车辆驾驶员例如通过操作加速踏板重新要求较高的驱动功率，那么实现了从第二挡到第一挡的牵拉式降挡，该牵拉式降挡可以如上文已提到的那样能动力换挡地执行。随后，车辆可在第一挡中被重新加速。

附图标记列表

AN 驱动轴

AB 从动轴

1 第一轴

2 第二轴

3 第三轴

4 第四轴

5 第五轴

G 壳体

B03 第一换挡元件、第一制动器

K12 第二换挡元件、第一离合器

K23 第三换挡元件、第二离合器

DS 双重换挡元件

PR1 第一行星齿轮组

PR2 第二行星齿轮组

PR3 第三行星齿轮组

S1 第一行星齿轮组的太阳轮

S2 第二行星齿轮组的太阳轮

S3 第三行星齿轮组的太阳轮

P1 第一行星齿轮组的行星齿轮

P2 第二行星齿轮组的行星齿轮

P3 第三行星齿轮组的行星齿轮

H1 第一行星齿轮组的齿圈

H2 第二行星齿轮组的齿圈

H3 第三行星齿轮组的齿圈

ST1 第一行星齿轮组的行星架

ST2 第二行星齿轮组的行星架

ST3 第三行星齿轮组的行星架

Claims (11)

1.一种变速器，其包括驱动轴(AN)、从动轴(AB)、壳体(G)、至少两个行星齿轮组(PR1、PR2)、至少三个换挡元件(B03、K12、K23)，它们的选择性的作用促成了驱动轴(AN)和从动轴(AB)之间的不同的传动比，从而能实现至少三个挡，其中，

第一行星齿轮组(PR1)的齿圈(H1)和驱动轴(AN)抗扭转地相互连接并形成第一轴(1)，

第一行星齿轮组(PR1)的行星架(ST1)和从动轴(AB)抗扭转地相互连接并形成第二轴(2)，

第二行星齿轮组(PR2)的齿圈(H2)形成第三轴(3)，

第一行星齿轮组(PR1)的太阳轮(S2)和第二行星齿轮组(PR2)的太阳轮(S2)抗扭转地相互连接并形成第四轴(4)，并且

第二行星齿轮组(PR2)的行星架(ST2)与变速器的壳体(G)抗相对转动地联接，

并且其中，

第一换挡元件(B03)布置在变速器的第三轴(3)和壳体(G)之间的传力流中，

第三换挡元件(K23)布置在第二轴(2)和第三轴(3)之间的传力流中，并且

第二换挡元件(K12)要么布置在第一轴(1)和第二轴(2)之间的传力流中，要么布置在第二轴(2)和第四轴(4)之间的传力流中。

2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，第一挡通过闭合第三换挡元件(K23)、第二挡通过闭合第一换挡元件(B03)以及第三挡通过闭合第二换挡元件(K12)得出。

3.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，所有的换挡元件(B03、K12、K23)摩擦配合地构造，或者第二换挡元件(K12)和第三换挡元件(K23)形状配合地构造且第一换挡元件(B03)摩擦配合地构造。

4.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，第二换挡元件(K12)和第三换挡元件(K23)作为双重换挡元件(DS)整合在一个换挡组中。

5.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，第三行星齿轮组(PR3)接在变速器之前，其中，第三行星齿轮组(PR3)的太阳轮(S3)形成变速器的第五轴(5)，第三行星齿轮组(PR3)的齿圈(H3)构造为抗扭转的元件并且第三行星齿轮组(PR3)的行星架(ST3)抗扭转地与接在后面的变速器的第一轴(1)连接。

6.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，变速器构造为分组变速器的主变速器，该分组变速器包括至少一个在驱动技术上接在主变速器之前的前换挡挡组和/或在驱动技术上接在主变速器之后的后换挡挡组。

7.一种用于运行按权利要求1至6中任一项所述的变速器的方法，其特征在于，为了形成一个挡而闭合一个换挡元件并打开其它换挡元件，其中，到相邻的较高的挡或在相邻的较低的挡的挡位切换分别通过闭合之前被打开的换挡元件以及通过打开之前被闭合的换挡元件来实现。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，从第一挡到第二挡的牵拉式升挡、从第二挡到第一挡的牵拉式降挡、从第二挡到第三挡的推式升挡以及从第三挡到第二挡的推式降挡至少被实施成动力换挡。

9.一种用于机动车辆的传动系，该传动系至少包括根据权利要求1-6中任一项所述的变速器以及驱动机组，其中，变速器的驱动轴(AN)抗扭转地或转动弹性地与驱动机组的从动轴连接或能连接。

10.根据权利要求9所述的传动系，其中，驱动机组构造为电机并根据电机的转动方向能将第一挡、第二挡和第三挡相应地实现为前进挡或实现为倒挡。

11.根据权利要求10所述的传动系，其中，传动系构造为混合动力传动系并附加地具有内燃机。