CN104813069B - 九挡变速器 - Google Patents

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Abstract

一种变速器，该变速器包括驱动轴(1)、从动轴(2)、壳体(G)、第一行星齿轮组(PR1)、第二行星齿轮组(PR2)、第三行星齿轮组(PR3)以及六个切换元件，所述六个切换元件包括第一制动器(B1)、第二制动器(B2)以及第一离合器(K1)、第二离合器(K2)、第三离合器(K3、K3'、K3”、K3”')和第四离合器(K4、K4')，这些切换元件能有选择性地被操作，由此能通过在驱动轴(1)与从动轴(2)之间的不同传动比实现九个前进挡和一个倒挡，每个行星齿轮组(PR1、PR2、PR3)至少具有一个太阳轮(S1、S2、S3)、一个行星轮、一个行星架(PT1、PT2、PT3)和一个齿圈(H1、H2、H3)，其特征在于：驱动轴(1)和从动轴(2)轴向相互错开地设置，驱动轴(1)能通过第二离合器(K2)与第二行星齿轮组(PR2)的齿圈(H2)和第三行星齿轮组(PR3)的太阳轮(S3)连接，并且驱动轴(1)能通过第一离合器(K1)与第二制动器(B2)和第二行星齿轮组(PR2)的太阳轮(S2)连接，第二行星齿轮组(PR2)的太阳轮(S2)和第二制动器(B2)也相互连接。

Description

九挡变速器
技术领域
本发明涉及一种尤其是应用在汽车中的变速器。
背景技术
变速器在此尤其是多挡变速器，其中，预设数量的挡位、即在变速器输入端与变速器输出端之间的固定传动比能通过切换元件自动地进行切换。切换元件在此例如涉及离合器或制动器。
DE102008032015公开具有十个前进挡和一个倒挡的动力换挡变速器。在此，动力换挡变速器具有三个行星齿轮组，所述行星齿轮组能通过六个转矩传递装置以不同的组合相互连接，所述六个转矩传递装置包括两个固定的连接装置和四个离合器。转矩通过驱动元件导入动力换挡变速器中并且在考虑相应的传动比的情况下传递到从动元件上。驱动元件和从动元件在此彼此同轴地构成。
发明内容
本发明的目的是，建议一种开头所述类型的变速器，该变速器在高速比范围的情况下具有小速比间隔，同时在需要的结构空间方面是优化的和/或具有高效率。
速比范围可以理解成最低挡传动比与最高挡传动比之商，最低挡具有最大传动比并且最高挡具有最小传动比。在i<1.0传动比时实现增速传动比，也就是说变速器输出端比变速器输入端具有更高转速。
变速器输入端在此说明变速器的这样一个位置，在该位置上在行驶运行中转矩从驱动源导入到变速器中。与此相反，变速器输出端可以理解成变速器的这样一个位置，在该位置上在考虑相应的传动比的情况下转矩例如导入到分动箱中或者传递到车辆的驱动轴上。
按本发明，该目的用一种变速器解决，该变速器包括驱动轴、从动轴、壳体、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组以及六个切换元件，所述六个切换元件包括第一制动器、第二制动器以及第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器，这些切换元件能有选择性地被操作，由此能通过在驱动轴与从动轴之间的不同传动比实现九个前进挡和一个倒挡，每个行星齿轮组至少具有一个太阳轮、一个行星轮、一个行星架和一个齿圈，驱动轴和从动轴轴向相互错开地设置，驱动轴能通过第二离合器与第二行星齿轮组的齿圈和第三行星齿轮组的太阳轮连接，并且驱动轴能通过第一离合器与第二制动器和第二行星齿轮组的太阳轮连接，第二行星齿轮组的太阳轮和第二制动器也相互连接。
变速器至少包括驱动轴、从动轴、壳体、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组以及六个切换元件。通过驱动轴尤其有利地驱动源例如内燃机的转矩或者旋转运动导入变速器。按优选的方式，起动元件例如液力变矩器或液力耦合器处于驱动源与驱动轴之间。
下面，轴可以不仅仅理解成用于传递转矩的例如圆柱形的能旋转支承的机械元件，而且更准确地说也可以理解成一般性的连接元件，所述连接元件将单个构件或元件相互连接，尤其是将多个元件抗旋转地彼此连接的连接元件。
尤其是当在两个元件之间构成固定的尤其是抗旋转的连接，这两个元件看作为“相互连接的”。特别是这些连接的元件以相同转速旋转。
另外，当在两个元件之间构成可松开的连接时，这两个元件看作为“能连接的”。特别是当构成连接时，这些元件以相同转速旋转。
本发明的不同构件和元件在此可通过轴或者连接元件相互连接，但是也可直接地例如借助于焊接、压接或者其它的连接而相互连接。
六个切换元件尤其优选地包括第一制动器、第二制动器、第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器。
在此离合器说明这样的切换元件，所述切换元件根据操作状态的不同情况允许在两个构件之间的相对运动或者构成用于传递转矩的连接。相对运动例如可以理解成两个构件的旋转，第一构件的转速和第二构件的转速不同，另外也可以考虑两个构件中的仅一个旋转，而另一静止或者沿相反的方向旋转。
下面，未被操作的离合器可以理解成打开的离合器。这意味着，在两个构件之间的相对运动是可能的。在离合器被操作或者闭合时，两个构件与之相应地以相同转速沿相同方向旋转。
制动器可以理解成这样的切换元件，该切换元件在一侧上与固定的元件例如壳体连接，并且在另一侧上与旋转的元件连接。下面，未被操作的制动器可以理解成打开的制动器。这意味着，能旋转的构件可自由地旋转，也就是说制动器优选不影响能旋转的构件的转速。在制动器被操作或闭合时，降低能旋转的构件的转速，直至静止，也就是说能建立在能旋转的元件与固定的元件之间的固定连接。元件和构件在这种关系中等同。
原则上也可以使用这样的切换元件，所述切换元件在未被操作的状态中是闭合的并且在操作的状态中是打开的。与之相应地，应以相反的方式去理解上述切换状态的在功能与切换状态之间的相配关系。在下面的实施例中首先基于这样的布置，在该布置中，操作的切换元件是闭合的，并且未被操作的切换元件是打开的。
行星齿轮组包括太阳轮、行星架和齿圈。行星齿轮能旋转地支承在行星架上，所述行星齿轮与太阳轮的齿部和/或齿圈的齿部啮合。
下面，负传动比行星齿轮组说明一种行星齿轮组，其具有行星架、太阳轮和齿圈，行星齿轮能旋转地支承在该行星架上，所述行星齿轮中的至少一个的齿部不仅与太阳轮的齿部而且与齿圈的齿部啮合，因此当太阳轮在行星架固定的情况下旋转时，齿圈和太阳轮沿相反的旋转方向旋转。
相反，正传动比行星齿轮组不同于刚刚描述的负传动比行星齿轮组，正传动比行星齿轮组具有内部的和外部的行星齿轮，所述行星齿轮能旋转地支承在行星架上。内部的行星齿轮的齿部一方面与太阳轮的齿部啮合并且另一方面与外部的行星齿轮的齿部啮合。另外，外部的行星齿轮的齿部与齿圈的齿部啮合。这导致，在行星架固定的情况下，齿圈和太阳轮沿相同的方向旋转。
通过采用行星齿轮组能实现尤其紧凑的变速器，因此在变速器布置在车辆中时实现了大的自由度。
行星齿轮组的元件尤其可以理解成行星齿轮组的太阳轮、齿圈、行星架和行星轮。
尤其优选，切换元件能有选择地、单个地且按需要地被操作，因此九个前进挡和一个倒挡能通过在驱动轴和从动轴之间的不同传动比实现。由于丰富的挡位变得可能的是，在大速比范围的情况下实现精细的挡位分级，并且从而例如在最佳的转速范围中并且因此经济地运行内燃机。同时这有助于提高行驶舒适性，因为优选能在低转速水平上运行内燃机。从而例如也减少了通过运行内燃机产生的噪音。
另外优选驱动轴和从动轴相互轴向错开地设置。这例如导致变速器的尤其小的轴向的结构空间需求。因此变速器按尤其优选的方式适合用在具有前部横向布置的动力系统的车辆中。
动力系统的前部横向布置可以理解成，驱动源例如内燃机横向于行驶方向地安装在车辆中，并且优选前轴的车轮能通过驱动源或变速器驱动。
尤其优选第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组的所有元件是能旋转的。这意味着，在行星齿轮组的元件与固定的元件例如壳体之间不构成永久的连接，而是能有选择地通过操作切换元件建立连接。这同样有利地有助于，能借助于少量的行星齿轮组实现大量的挡位。行星齿轮组的各元件的闭锁在此能仅通过操作相应的切换元件形成。
另外优选驱动轴能通过第二离合器与第二行星齿轮组的齿圈和第三行星齿轮组的太阳轮连接。在此，第二行星齿轮组的齿圈和第三行星齿轮组的太阳轮也相互连接。在这种情况中例如第二行星齿轮组的齿圈除了内部的齿部之外还具有外部的齿部，该内部的齿部与第二行星齿轮组的行星轮的齿部啮合，该外部的齿部优选承担第三行星齿轮组的太阳的齿部的功能。在此，第二行星齿轮组的齿圈的外齿部与第三行星齿轮组的行星轮的齿部啮合。优选驱动轴通过第一离合器与第二制动器和第二行星齿轮组的太阳轮连接，第二制动器和第二行星齿轮组的太阳轮优选也相互连接。因此得到关于行星齿轮组的很多自由度，使得在使用相对较少的切换元件和行星齿轮组时能实现很多挡位。
变速器效率优选可以如下提高：在切换元件中为了改变切换状态而不是为了维持切换状态本身需要能量。在此特别适合能按需要地操作的切换元件，例如机电的切换元件或电磁的切换元件。尤其是与传统的能液压操作的切换元件相比，它们特点在于，特别小的且有效的能量需求，因为它们几乎能无损耗地运行。另外在上述解决方案中有利地放弃：永久地维持用于操作例如传统的液压切换元件的控制压力，或者在切换的状态中永久地用需要的液压压力加载切换元件。因此例如能放弃其它构件例如液压泵，只要该液压泵仅用于控制和供给传统的能液压操作的切换元件。如果其它构件的润滑剂供给不是通过单独的润滑剂泵而是通过相同的液压泵实现，那么所述液压泵能至少更小地确定尺寸。也能排除尤其在旋转构件中在液压回路的油传递处上产生的泄露。这尤其优选也有助于变速器以较高效率的形式的效率提高。在使用上述形式的能按需要地操作的切换元件的情况下，尤其有利的是，所述切换元件能从外面可良好地接近。另一方面这具有如下优点：需要的切换能量能良好地输送给切换元件。因此切换元件尤其优选地这样设置，使得所述切换元件能从外面良好地接近。“能从外面良好地接近”在切换元件的意义上意味着，在壳体与切换元件之间没有设置其它构件，或者切换元件尤其优选设置在驱动轴上或从动轴上。
在结构的另一优选的形式中，第三行星齿轮组的齿圈与第一制动器连接。
在结构的另一尤其优选的形式中，变速器具有第一圆柱齿轮传动机构和第二圆柱齿轮传动机构。借助于第一圆柱齿轮传动机构和/或第二圆柱齿轮传动机构，根据操作切换元件的不同情况，转矩能在驱动轴与从动轴之间传递。通过这种布置，变速器尤其优选地适合用在具有前部横向布置的动力系统的车辆中，因为通过驱动轴和从动轴的轴向错开的布置，需要较小的轴向的结构空间。尤其在具有前部横向布置的动力系统的车辆中这是尤其有意义的，因为用于驱动轴和变速器的可用的结构空间特别受到车辆宽度的限制。但是例如在变速器处于尾部的车辆中和/或在动力系统纵向布置的车辆中也可考虑其它的动力系统布置。在具有纵向布置的动力系统的车辆中，驱动源例如内燃机优选纵向于行驶方向地在车辆中安装，并且优选后轴的车轮通过驱动源或变速器驱动。
圆柱齿轮传动机构是具有至少两个相互啮合的圆柱齿轮的、单级的或多级的圆柱齿轮传动装置。在此，圆柱齿轮的相应的轴或者轴和圆柱齿轮的旋转轴相互平行地设置。
按另一优选的结构方式，两个圆柱齿轮传动机构在沿着驱动轴尤其优选在第一行星齿轮组与第二行星齿轮组之间的轴向定位方向按第一行星齿轮组、第一圆柱齿轮传动机构、第二圆柱齿轮传动机构、第三行星齿轮组的顺序设置。这种布置确保尤其节约空间的结构形式，因为各行星齿轮组和切换元件能良好地相互连接并且不同的轴例如在布置时不交叉。
只要元件的可连接性允许这一点，则可以考虑各齿轮组、切换元件和圆柱齿轮传动机构的不同于刚刚描述的布置的几何位置，只要构件的几何位置的更换沿着驱动轴实现。
第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组优选同轴于驱动轴地设置。另外，第一圆柱齿轮传动机构的至少一个圆柱齿轮以及第二圆柱齿轮传动机构的至少一个圆柱齿轮分别同轴于驱动轴地设置。
可连接性可以理解成，在不同几何位置，即在构件的不同于刚刚描述的布置中，确保接口的相同的接合或者连接，而各连接元件或轴不交叉。
也可考虑取代第一圆柱齿轮传动机构和/或第二圆柱齿轮传动机构而采用链传动或皮带传动。
在结构的一种特别优选的形式中，第二行星齿轮组和第三行星齿轮组关于驱动轴沿轴向这样定位：第三行星齿轮组沿径向设置在第二行星齿轮组的上方。第三行星齿轮组沿径向设置在第二行星齿轮组的上方特别的特点在于特别小的轴向的结构空间需求。尤其优选第二行星齿轮组的齿圈与第三行星齿轮组的太阳轮相互连接。取而代之，也可考虑第三行星齿轮组的太阳轮和第二行星齿轮组的齿圈的单体式的或单件式的结构。在此情况中，例如第二行星齿轮组的齿圈除了内部的齿部之外也具有外部的齿部，该内部的齿部与第二行星齿轮组的行星齿轮的齿部啮合，该外部的齿部优选承担第三行星齿轮组的太阳轮的齿部的功能。在此，第二行星齿轮组的齿圈的外部的齿部与第三行星齿轮组的行星齿轮的齿部啮合。另外该布置允许，第三行星架的齿圈的外径同时用作为摩擦片支架，该摩擦片支架例如与第一制动器啮合。这尤其有利地具有如下结果：在第三行星齿轮组的齿圈与第一制动器之间不需要其它的连接元件，因此例如取消附加的角板并且从而能继续优化结构空间。另外通过去掉可能的构件而简化装配过程。
在另一优选的实施形式中，第一离合器和第二离合器分别在其一侧与驱动轴连接。因此第一离合器和第二离合器尤其有利地能从外面良好地接近。
在变速器的另一优选的变型方案中，第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组分别构成为负传动比行星齿轮组。这种布置按特别的方式证实廉价的实现可能性。同时这种布置具有关于齿轮组的高效率，因为负传动比行星齿轮组相对于正传动比行星齿轮组具有改善的效率。
只要可连接性允许这一点，则作为替选的实施形式，至少一个负传动比行星齿轮组转换成正传动比行星齿轮组。但是这同时要求，行星架连接与齿圈连接相交换并且定轴传动比值提高1。
定轴传动比表明在行星架固定时在太阳轮与齿圈之间的传动比。
在结构的另一优选的形式中，驱动轴能通过第三离合器与第一行星齿轮组的行星架连接。第一行星齿轮组的太阳轮优选与第二圆柱齿轮传动机构和第三行星齿轮组的行星架连接。第二圆柱齿轮传动机构优选又能通过第四离合器与从动轴连接，并且第三行星齿轮组的行星架又优选与第二行星齿轮组的行星架连接。优选第一行星齿轮组的齿圈与第一圆柱齿轮传动机构连接，并且第一圆柱齿轮传动机构又与从动轴连接。
在另一优选的实施形式中，驱动轴与第一行星齿轮组的行星架连接。另外优选第一行星齿轮组的太阳轮能通过第三离合器与第二圆柱齿轮传动机构和第三行星齿轮组的行星架连接。第二圆柱齿轮传动机构又优选能通过第四离合器与从动轴连接，并且第三行星齿轮组的行星架又与第二行星齿轮组的行星架连接。优选第一行星齿轮组的齿圈与第一圆柱齿轮传动机构连接。并且第一圆柱齿轮传动机构又优选与从动轴连接。
在变速器的另一优选的变型方案中，驱动轴与第一行星齿轮组的行星架连接。第一行星齿轮组的太阳轮又优选与第二圆柱齿轮传动机构和第三行星齿轮组的行星架连接，第二圆柱齿轮传动机构又优选能通过第四离合器与从动轴连接。又优选第三行星齿轮组的行星架与第二行星齿轮组的行星架连接。第一行星齿轮组的齿圈优选能通过第三离合器与第一圆柱齿轮传动机构连接。第一圆柱齿轮传动机构又优选与从动轴连接。
在结构的另一优选的形式中，驱动轴与第一齿轮组的行星架连接。第一行星齿轮组的太阳轮优选与第二圆柱齿轮传动机构和第三行星齿轮组的行星架连接。第二圆柱齿轮传动机构又优选能通过第四离合器与驱动轴连接，并且第三行星齿轮组的行星架又优选与第二行星齿轮组的行星架连接。优选第一行星齿轮组的齿圈与第一圆柱齿轮传动机构连接，并且第一圆柱齿轮传动机构又能通过第三离合器与从动轴连接。
在另一优选的实施形式中，驱动轴能通过第三离合器与第一行星齿轮组的行星架连接。又优选第一行星齿轮组的太阳轮与第三行星齿轮组的行星架连接。优选第一行星齿轮组的太阳轮能通过第四离合器与第二圆柱齿轮传动机构连接，第二圆柱齿轮传动机构又优选与从动轴连接。优选第三行星齿轮组的行星架与第二行星齿轮组的行星架连接。又优选第一行星齿轮组的齿圈与第一圆柱齿轮传动机构连接，并且第一圆柱齿轮传动机构又与从动轴连接。
在结构的一种特别优选的形式中，第一前进挡优选能通过闭合的第一制动器、闭合的第二离合器和闭合的第四离合器构成。优选通过闭合的第二制动器、闭合的第二离合器和闭合的第四离合器能构成第二前进挡。第三前进挡优选能通过闭合的第一离合器、闭合的第二离合器和闭合的第四离合器构成。优选通过闭合的第二离合器、闭合的第三离合器和闭合的第四离合器，或者通过闭合的第二制动器、闭合的第三离合器和闭合的第四离合器，或者通过闭合的第一制动器、闭合的第三离合器和闭合的第四离合器，或者通过闭合的第一离合器、闭合的第三离合器和闭合的第四离合器，能构成第四前进挡。第五前进挡优选能通过闭合的第一离合器、闭合的第二离合器和闭合的第三离合器构成。优选通过闭合的第二制动器、闭合的第二离合器和闭合的第三离合器能构成第六前进挡。第七前进挡优选能通过闭合的第一制动器、闭合的第二离合器和闭合的第三离合器构成。优选通过闭合的第一制动器、闭合的第二制动器和闭合的第三离合器能构成第八前进挡。第九前进挡优选能通过闭合的第一制动器、闭合的第一离合器和闭合的第三离合器构成。优选通过闭合的第一制动器、闭合的第一离合器和闭合的第四离合器能构成倒挡。
在相应的挡位中，相应未列举的切换元件分别优选是打开的。
按本发明的另一方面，建议一种用于运行变速器的方法。在此优选至少九个前进挡能这样进行选择，使得在每个挡位中总是三个切换元件是闭合的并且其余的切换元件是打开的，换挡到相邻近的较高挡位中或相邻的较低挡位中优选能分别通过闭合至少一个之前打开的切换元件并且通过打开至少一个之前闭合的切换元件实现。这尤其优选地有助于降低切换时间。与是否液压、机电或按其它方式被操作无关，这导致切换元件的较小的能量需求，这最终有利地影响车辆的消耗，例如作为驱动源的内燃机的燃料消耗。
所有切换元件原则上分别能摩擦锁合或形锁合地起作用。特别是第二离合器和第四离合器尤其优选构成为形锁合的切换元件，尤其构成为爪齿离合器。这导致变速器的明显改善的效率，并且从而例如在具有内燃机的车辆中导致关于燃料消耗的明显的消耗优点。
在每个轴或者每个连接元件上原理上可以附加地设置电机或者其它的力源/功率源。
另外在每个轴或每个连接元件上原则上可以设置至壳体或另一轴的单向离合器。这导致，能小尺寸地确定相应的切换元件，因为至少一部分转矩通过单向离合器承担。
附图说明
下面借助于附图示例地详细解释本发明，其中：
图1显示按本发明的变速器的第一优选实施形式的示意图；
图2显示按本发明的变速器的第二优选实施形式的示意图；
图3显示按本发明的变速器的第三优选实施形式的示意图；
图4显示按本发明的变速器的第四优选实施形式的示意图；
图5显示按本发明的变速器的第五优选实施形式的示意图；
图6显示按图1～5的用于变速器的示例的换挡简图。
具体实施方式
图1以示意图的形式显示变速器的第一优选实施形式，该变速器包括第一行星齿轮组PR1、第二行星齿轮组PR2、第三行星齿轮组PR3、第一圆柱齿轮传动机构ST1、第二圆柱齿轮传动机构ST2和六个切换元件。所述元件全部设置在壳体G中。六个切换元件是第一制动器B1、第二制动器B2、第一离合器K1、第二离合器K2、第三离合器K3和第四离合器K4。第一制动器B1和第二制动器B2分别以其一侧与壳体G连接。另外，图1显示驱动轴1和从动轴2，驱动轴1和从动轴2相互平行地设置。在驱动轴1的第一侧上，驱动轴1具有自由端。在驱动轴1的该第一侧上，旋转运动或者说转矩导入壳体中。在对置于驱动轴1第一侧的另一侧上，驱动轴1与第一离合器K1连接。在空间上，在驱动轴1的自由端与第一离合器K1之间，第三离合器K3、第一行星齿轮组PR1、第一圆柱齿轮传动机构ST1、第二圆柱齿轮传动机构ST2和第二离合器K2以列举的顺序沿着驱动轴1设置。另外在第二离合器K2与第一离合器K1之间，在空间布置上，沿驱动轴1设置第二行星齿轮组PR2、第三行星齿轮组PR3、第一制动器B1和第二制动器B2。第三行星齿轮组PR3径向设置在第二行星齿轮组PR2上方。这意味着，第二行星齿轮组PR2的齿圈H2与第三行星齿轮组PR3的太阳轮S3连接。径向在第三行星齿轮组PR3或者说第三行星齿轮组PR3的齿圈H3上方设置第一制动器B1。第一离合器K1、第一制动器B1、第二制动器B2、第二离合器K2、第三离合器K3、第一行星齿轮组PR1、第二行星齿轮组PR2和第三行星齿轮组PR3在此同轴于驱动轴1设置。第一圆柱齿轮传动机构ST1的至少一个圆柱齿轮和第二圆柱齿轮传动机构ST2的至少一个圆柱齿轮同样同轴于驱动轴1地设置。从动轴2同样在第一侧上具有自由端。从动轴2的自由端和驱动轴1的自由端在此指向相同方向。沿着从动轴2，第一圆柱齿轮传动机构ST1、第二圆柱齿轮传动机构ST2和第四离合器K4从从动轴2的自由端开始按列举的顺序设置。第一圆柱齿轮传动机构ST1的至少一个圆柱齿轮和第二圆柱齿轮传动机构ST2的至少一个圆柱齿轮分别同样同轴于从动轴2设置。
驱动轴1通过第一离合器K1能与第三轴3连接，另外，第三轴3与第二制动器B2和第二行星齿轮组PR2的太阳轮S3连接。另外，第三轴3使第二制动器B2与第二行星齿轮组PR2的太阳轮S3相互连接。驱动轴1通过第二离合器K2又能与第四轴4连接，第四轴4又与第二行星齿轮组PR2的齿圈H2和第三行星齿轮组PR3的太阳轮S3连接。另外，驱动轴1能通过第三离合器K3与第五轴5连接。第五轴5又与第一行星齿轮组PR1的行星架PT1连接。第一行星齿轮组PR1的太阳轮S1与第七轴7连接。第七轴7另外与第二圆柱齿轮传动机构ST2和第三行星齿轮组PR3的行星架PT3连接。第二圆柱齿轮传动机构ST2又与第九轴9连接，第九轴9又能通过第四离合器K4与从动轴2连接。第三行星齿轮组PR3的行星架PT3在此又通过第七轴7与第二行星齿轮架PR2的行星架PT2连接。第一行星齿轮组PR1的齿圈H1通过第六轴6与第一圆柱齿轮传动机构ST1连接，第一圆柱齿轮传动机构ST1又与从动轴2连接。第三行星齿轮组PR3的齿圈H3通过第八轴8与第一制动器B1连接。通过第一圆柱齿轮传动机构ST1和/或通过第二圆柱齿轮传动机构ST2实现在驱动轴1与从动轴2之间的旋转运动的传递。通过相应地操作切换元件能实现在驱动轴1与从动轴2之间的不同的传动比。
第一行星齿轮组PR1、第二行星齿轮组PR2和第三行星齿轮组PR3分别构成为负传动比行星齿轮组。这意味着，行星架PT1的行星齿轮与第一行星齿轮组PR1的太阳轮S1和齿圈H1啮合。同样情况适用于第二行星齿轮组PR2或者说第二行星齿轮组PR2的太阳轮S2、行星架PT2和齿圈H2以及适用于第三行星齿轮组PR3或者说第三行星齿轮组PR3的太阳轮H3、行星架PT3和齿圈H3。
第一离合器K1、第三离合器K3和第四离合器K4在本实施例中能从外面尤其良好地接近，因为在壳体G与这些切换元件之间没有设置其它的构件和/或连接元件。
图2显示在图1描述的变速器的另一实施形式，首先该变速器与在图1描述的实施形式区别在于第三离合器K3'的不同定位。第三离合器K3'在本例子中在空间上同轴于驱动轴1设置地定位在第一圆柱齿轮传动机构ST1与第二圆柱齿轮传动机构ST2之间。通过不同于图1的结构，得到下面描述的各构件的接口或者说连接的改变。驱动轴1在此直接与第一行星齿轮组PR1的行星架PT1连接。第一行星齿轮组PR1的太阳轮S1与第五轴5连接，第五轴通过第三离合器K3'能与第七轴7连接。第七轴7又使第二圆柱齿轮传动机构ST2与第三行星齿轮组PR3的行星架PT3连接。第二圆柱齿轮传动机构ST2又与第九轴9连接，第九轴9能通过第四离合器K4与从动轴2连接。第三行星齿轮组PR3的行星架PT3通过第七轴7与第二行星齿轮组PR2的行星架PT2连接。各元件和构件的所有其它的接口、连接和布置相应于图1中描述的结构。
在图3中描述图1中描述的变速器的另一实施形式。该实施形式与图1中描述的结构的区别在于，第三离合器K3”在空间上同轴于驱动轴1设置地定位在第一行星齿轮组PR1与第一圆柱齿轮传动机构ST1之间。下面描述关于连接和接口的由此导致的改变。驱动轴1现在直接与第一行星齿轮组PR1的行星架PT1连接。第一行星齿轮组PR1的齿圈H1与第五轴5连接，第五轴5通过第三离合器K3”能与第六轴6连接。第六轴6又与第一圆柱齿轮传动机构ST1连接，并且第一圆柱齿轮传动机构ST1又与从动轴2连接。各元件的所有其它的接口、连接和布置相应于图1中描述的布置。
在图4中描述图1中说明的变速器的另一变型方案。与图1中描述的变速器重要区别在于第三离合器K3”'的几何位置。第三离合器K3”'在本实施例中同轴于从动轴2设置。在此，第三离合器K3”'、第一圆柱齿轮传动机构ST1、第二圆柱齿轮传动机构ST2和第四离合器K4按刚才列举的顺序从从动轴2的自由端开始设置。通过与在图1中描述的结构相比较而不同的第三离合器K3”'定位，得到下面描述的关于接口和连接的不同。驱动轴1现在直接与第一行星齿轮组PR1的行星架PT1连接。第一行星齿轮组PR1的齿圈H1通过第六轴6与第一圆柱齿轮传动机构ST1连接，第一圆柱齿轮传动机构ST1又与第五轴5连接。第五轴5能通过第三离合器K3”'与从动轴2连接。各元件的所有其它的接口、连接和布置相应于图1中描述的结构。
图5显示图1中描述的变速器的另一实施形式。该实施形式与图1描述的结构的区别在于，第四离合器K4'同轴于驱动轴1设置地在空间上定位在第二圆柱齿轮传动机构ST2与第二离合器K2之间。下面描述与图1中描述的结构相比较关于接口和连接的由此导致的区别。第一行星齿轮组PR1的太阳轮S1与第七轴7连接。另外，第七轴7与第三行星齿轮组PR3的行星架PT3连接并且通过第四离合器K4'能与第九轴9连接。另外，第九轴9与第二圆柱齿轮传动机构ST2连接，第二圆柱齿轮传动机构ST2又与从动轴2连接。第三行星齿轮组PR3的行星架PT3又通过第七轴7与第二行星齿轮组PR2的行星架PT2连接。各元件的所有其它的接口、连接和布置相应于图1中描述的结构。
图6以列表显示按本发明的变速器的换挡简图。通过符号X在相应格子中标明，为了实现第一至第九前进挡和倒挡，哪个切换元件是闭合的。另外，数字4-I、4-II和4-III表示用于第四前进挡的三个切换替换方案。
第三离合器K3'、K3”、K3”'的替换实施形式的切换状态与第三离合器K3的切换状态一致。同样情况适用于第四离合器K4'的替换实施形式的切换状态和第四离合器K4的切换状态。也就是说，例如在图表中第三离合器的K3'、K3”、K3”'的替换实施形式的切换状态例如通过第三离合器K3的切换状态确定。
另外说明相应挡位的传动比值，第一前进挡具有i＝4.384的传动比，第二前进挡具有i＝2.545的传动比，第三前进挡具有i＝1.667的传动比，第四前进挡具有i＝1.267的传动比，第五前进挡具有i＝1.000的传动比，第六前进挡具有i＝0.813的传动比，第七前进挡具有i＝0.709的传动比，第八前进挡具有i＝0.600的传动比，第九前进挡具有i＝0.502的传动比。倒挡基于旋转运动的方向颠倒具有i＝-3.423的负的传动比。传动比值和传动比在此是相同的意思。
另外由图表可见前进挡的相应的速比间隔。“速比间隔”理解成较低的前进挡与相邻的较高的前进挡的传动比的商。在此，第一前进挡至第二前进挡的速比间隔具有的值，第二前进挡至第三前进挡的速比间隔具有的值，第三前进挡至第四前进挡的速比间隔具有的值，第四前进挡至第五前进挡的速比间隔具有的值，第五前进挡至第六前进挡的速比间隔具有的值，第六前进挡至第七前进挡的速比间隔具有的值，第七前进挡至第八前进挡的速比间隔具有的值，并且第八前进挡至第九前进挡的速比间隔具有的值。
速比范围作为最低前进挡的传动比与最高前进挡的传动比的商为8.658。
附图标记列表
1 驱动轴
2 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
9 第九轴
B1 第一制动器
B2 第二制动器
G 壳体
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
K1 第一离合器
K2 第二离合器
K3、K3'、K3”、K3”' 第三离合器
K4、K4' 第四离合器
PR1 第一行星齿轮组
PR2 第二行星齿轮组
PR3 第三行星齿轮组
PT1 第一行星齿轮组的行星架
PT2 第二行星齿轮组的行星架
PT3 第三行星齿轮组的行星架
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
ST1 第一圆柱齿轮传动机构
ST2 第二圆柱齿轮传动机构

Claims (21)

1.变速器，该变速器包括驱动轴(1)、从动轴(2)、壳体(G)、第一行星齿轮组(PR1)、第二行星齿轮组(PR2)、第三行星齿轮组(PR3)以及六个切换元件，所述六个切换元件包括第一制动器(B1)、第二制动器(B2)以及第一离合器(K1)、第二离合器(K2)、第三离合器(K3、K3'、K3”、K3”')和第四离合器(K4、K4')，这些切换元件能有选择性地被操作，由此能通过在驱动轴(1)与从动轴(2)之间的不同传动比实现九个前进挡和一个倒挡，每个行星齿轮组(PR1、PR2、PR3)至少具有一个太阳轮(S1、S2、S3)、一个行星轮、一个行星架(PT1、PT2、PT3)和一个齿圈(H1、H2、H3)，其特征在于：驱动轴(1)和从动轴(2)轴向相互错开地设置，驱动轴(1)能通过第二离合器(K2)与第二行星齿轮组(PR2)的齿圈(H2)和第三行星齿轮组(PR3)的太阳轮(S3)连接，并且驱动轴(1)能通过第一离合器(K1)与第二制动器(B2)和第二行星齿轮组(PR2)的太阳轮(S2)连接，第二行星齿轮组(PR2)的太阳轮(S2)和第二制动器(B2)也相互连接。
2.按权利要求1所述的变速器，其特征在于：第三行星齿轮组(PR3)的齿圈(H3)与第一制动器(B1)连接。
3.按权利要求1所述的变速器，其特征在于：转矩能通过第一圆柱齿轮传动机构(ST1)和/或第二圆柱齿轮传动机构(ST2)在驱动轴(1)与从动轴(2)之间传递。
4.按权利要求2所述的变速器，其特征在于：转矩能通过第一圆柱齿轮传动机构(ST1)和/或第二圆柱齿轮传动机构(ST2)在驱动轴(1)与从动轴(2)之间传递。
5.按权利要求3所述的变速器，其特征在于：第一圆柱齿轮传动机构(ST1)和第二圆柱齿轮传动机构(ST2)在沿着驱动轴(1)在第一行星齿轮组(PR1)与第二行星齿轮组(PR2)之间的轴向定位方面按第一行星齿轮组(PR1)、第一圆柱齿轮传动机构(ST1)、第二圆柱齿轮传动机构(ST2)、第二行星齿轮组(PR2)的顺序设置。
6.按权利要求4所述的变速器，其特征在于：第一圆柱齿轮传动机构(ST1)和第二圆柱齿轮传动机构(ST2)在沿着驱动轴(1)在第一行星齿轮组(PR1)与第二行星齿轮组(PR2)之间的轴向定位方面按第一行星齿轮组(PR1)、第一圆柱齿轮传动机构(ST1)、第二圆柱齿轮传动机构(ST2)、第二行星齿轮组(PR2)的顺序设置。
7.按权利要求1所述的变速器，其特征在于：第二行星齿轮组(PR2)和第三行星齿轮组(PR3)关于驱动轴(1)沿轴向这样定位，即第三行星齿轮组(PR3)沿径向设置在第二行星齿轮组(PR2)的上方并且第二行星齿轮组(PR2)的齿圈(H2)与第三行星齿轮组(PR3)的太阳轮(S3)连接。
8.按权利要求2所述的变速器，其特征在于：第二行星齿轮组(PR2)和第三行星齿轮组(PR3)关于驱动轴(1)沿轴向这样定位，即第三行星齿轮组(PR3)沿径向设置在第二行星齿轮组(PR2)的上方并且第二行星齿轮组(PR2)的齿圈(H2)与第三行星齿轮组(PR3)的太阳轮(S3)连接。
9.按权利要求3所述的变速器，其特征在于：第二行星齿轮组(PR2)和第三行星齿轮组(PR3)关于驱动轴(1)沿轴向这样定位，即第三行星齿轮组(PR3)沿径向设置在第二行星齿轮组(PR2)的上方并且第二行星齿轮组(PR2)的齿圈(H2)与第三行星齿轮组(PR3)的太阳轮(S3)连接。
10.按权利要求4所述的变速器，其特征在于：第二行星齿轮组(PR2)和第三行星齿轮组(PR3)关于驱动轴(1)沿轴向这样定位，即第三行星齿轮组(PR3)沿径向设置在第二行星齿轮组(PR2)的上方并且第二行星齿轮组(PR2)的齿圈(H2)与第三行星齿轮组(PR3)的太阳轮(S3)连接。
11.按权利要求5所述的变速器，其特征在于：第二行星齿轮组(PR2)和第三行星齿轮组(PR3)关于驱动轴(1)沿轴向这样定位，即第三行星齿轮组(PR3)沿径向设置在第二行星齿轮组(PR2)的上方并且第二行星齿轮组(PR2)的齿圈(H2)与第三行星齿轮组(PR3)的太阳轮(S3)连接。
12.按权利要求6所述的变速器，其特征在于：第二行星齿轮组(PR2)和第三行星齿轮组(PR3)关于驱动轴(1)沿轴向这样定位，即第三行星齿轮组(PR3)沿径向设置在第二行星齿轮组(PR2)的上方并且第二行星齿轮组(PR2)的齿圈(H2)与第三行星齿轮组(PR3)的太阳轮(S3)连接。
13.按权利要求1至12中任一项所述的变速器，其特征在于：第一离合器(K1)和第二离合器(K2)分别与驱动轴(1)连接。
14.按权利要求1至12中任一项所述的变速器，其特征在于：第一行星齿轮组(PR1)、第二行星齿轮组(PR2)和第三行星齿轮组(PR3)分别构成为负传动比行星齿轮组。
15.按权利要求1至12中任一项所述的变速器，其特征在于：
驱动轴(1)能通过第三离合器(K3)与第一行星齿轮组(PR1)的行星架(PT1)连接；
第一行星齿轮组(PR1)的太阳轮(S1)与第二圆柱齿轮传动机构(ST2)和第三行星齿轮组(PR3)的行星架(PT3)连接，第二圆柱齿轮传动机构(ST2)又能通过第四离合器(K4)与从动轴(2)连接，并且第三行星齿轮组(PR3)的行星架(PT3)又与第二行星齿轮组(PR2)的行星架(PT2)连接；
第一行星齿轮组(PR1)齿圈(H1)与第一圆柱齿轮传动机构(ST1)连接，并且第一圆柱齿轮传动机构(ST1)又与从动轴(2)连接。
16.按权利要求1至12中任一项所述的变速器，其特征在于：
驱动轴(1)与第一行星齿轮组(PR1)的行星架(PT1)连接；
第一行星齿轮组(PR1)的太阳轮(S1)能通过第三离合器(K3')与第二圆柱齿轮传动机构(ST2)和第三行星齿轮组(PR3)的行星架(PT3)连接，第二圆柱齿轮传动机构(ST2)又能通过第四离合器(K4)与从动轴(2)连接，并且第三行星齿轮组(PR3)的行星架(PT3)又与第二行星齿轮组(PR2)的行星架(PT2)连接；
第一行星齿轮组(PR1)的齿圈(H1)与第一圆柱齿轮传动机构(ST1)连接，并且第一圆柱齿轮传动机构(ST1)又与从动轴(2)连接。
17.按权利要求1至12中任一项所述的变速器，其特征在于：
驱动轴(1)与第一行星齿轮组(PR1)的行星架(PT1)连接；
第一行星齿轮组(PR1)的太阳轮(S1)与第二圆柱齿轮传动机构(ST2)和第三行星齿轮组(PR3)的行星架(PT3)连接，第二圆柱齿轮传动机构(ST2)又能通过第四离合器(K4)与从动轴(2)连接，并且第三行星齿轮组(PR3)的行星架(PT3)又与第二行星齿轮组(PR2)的行星架(PT2)连接；
第一行星齿轮组(PR1)的齿圈(H1)能通过第三离合器(K3”)与第一圆柱齿轮传动机构(ST1)连接，并且第一圆柱齿轮传动机构(ST1)又与从动轴(2)连接。
18.按权利要求1至12中任一项所述的变速器，其特征在于：
驱动轴(1)与第一行星齿轮组(PR1)的行星架(PT1)连接；
第一行星齿轮组(PR1)的太阳轮(S1)与第二圆柱齿轮传动机构(ST2)和第三行星齿轮组(PR3)的行星架(PT3)连接，第二圆柱齿轮传动机构(ST2)又能通过第四离合器(K4)与从动轴(2)连接，并且第三行星齿轮组(PR3)的行星架(PT3)又与第二行星齿轮组(PR2)的行星架(PT2)连接；
第一行星齿轮组(PR1)的齿圈(H1)与第一圆柱齿轮传动机构(ST1)连接，并且第一圆柱齿轮传动机构(ST1)又能通过第三离合器(K3”')与从动轴(2)连接。
19.按权利要求1至12中任一项所述的变速器，其特征在于：
驱动轴(1)能通过第三离合器(K3)与第一行星齿轮组(PR1)的行星架(PT1)连接；
第一行星齿轮组(PR1)的太阳轮(S1)与第三行星齿轮组(PR3)的行星架(PT3)连接并且能通过第四离合器(K4')与第二圆柱齿轮传动机构(ST2)连接，第三行星齿轮组(PR3)的行星架(PT3)又与第二行星齿轮组(PR2)的行星架(PT2)连接，并且第二圆柱齿轮传动机构(ST2)又与从动轴(2)连接；
第一行星齿轮组(PR1)的齿圈(H1)与第一圆柱齿轮传动机构(ST1)连接，并且第一圆柱齿轮传动机构(ST1)又与从动轴(2)连接。
20.按权利要求1至12中任一项所述的变速器，其特征在于：
第一前进挡能通过闭合的第一制动器(B1)、闭合的第二离合器(K2)和闭合的第四离合器(K4、K4')构成；
第二前进挡能通过闭合的第二制动器(B2)、闭合的第二离合器(K2)和闭合的第四离合器(K4、K4')构成；
第三前进挡能通过闭合的第一离合器(K1)、闭合的第二离合器(K2)和闭合的第四离合器(K4、K4')构成；
第四前进挡能通过闭合的第二离合器(K2)、闭合的第三离合器(K3、K3'、K3”、K3”')和闭合的第四离合器(K4、K4')构成，或者能通过闭合的第二制动器(B2)、闭合的第三离合器(K3、K3'、K3”、K3”')和闭合的第四离合器(K4、K4')构成，或者能通过闭合的第一制动器(B1)、闭合的第三离合器(K3、K3'、K3”、K3”')和闭合的第四离合器(K4、K4')构成，或者能通过闭合的第一离合器(K1)、闭合的第三离合器(K3、K3'、K3”、K3”')和闭合的第四离合器(K4、K4')构成；
第五前进挡能通过闭合的第一离合器(K1)、闭合的第二离合器(K2)和闭合的第三离合器(K3、K3'、K3”、K3”')构成；
第六前进挡能通过闭合的第二制动器(B2)、闭合的第二离合器(K2)和闭合的第三离合器(K3、K3'、K3”、K3”')构成；
第七前进挡能通过闭合的第一制动器(B1)、闭合的第二离合器(K2)和闭合的第三离合器(K3、K3'、K3”、K3”')构成；
第八前进挡能通过闭合的第一制动器(B1)、闭合的第二制动器(B2)和闭合的第三离合器(K3、K3'、K3”、K3”')构成；
第九前进挡能通过闭合的第一制动器(B1)、闭合的第一离合器(K1)和闭合的第三离合器(K3、K3'、K3”、K3”')构成；
倒挡能通过闭合的第一制动器(B1)、闭合的第一离合器(K1)和闭合的第四离合器(K4、K4')构成。
21.用于运行按权利要求1至20中任一项所述的变速器的方法，其特征在于：九个前进挡能这样进行选择，使得在每个挡位中总是三个切换元件是闭合的并且其余的切换元件是打开的，换挡到相邻近的较高挡位中或相邻的较低挡位中能分别通过闭合至少一个之前打开的切换元件并且通过打开至少一个之前闭合的切换元件实现。
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