CN104813070A - 9挡行星齿轮变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变速器，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)和第三行星齿轮组(PR3)、六个切换元件，所述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、K2')、第三离合器(K3、K3'、K3”)和第四离合器(K4、K4')，所述切换元件能被选择性地操作，由此能通过驱动轴(1)和从动轴(2)之间不同的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)包括至少一个太阳轮(S1、S2、S3)、一个行星齿轮、一个行星架(PT1、PT2、PT3)和一个齿圈(H1、H2、H3)，其特征在于，所述驱动轴(1)和从动轴(2)轴向彼此错开地设置并且驱动轴(1)能经由第一离合器(K1)与第三行星齿轮组(PR3)的齿圈(H3)和第二制动器(B2)连接，第三行星齿轮组(PR3)的齿圈(H3)和第二制动器(B2)也彼此连接并且第三轴(3)同轴于驱动轴(1)设置。

Description

9挡行星齿轮变速器

技术领域

本发明涉及一种变速器、尤其是用于机动车的变速器。

背景技术

变速器在此尤其是指多挡变速器，在其中可通过切换元件自动切换预定义数量的挡位、即变速器输入端和变速器输出端之间的固定传动比。切换元件在此例如是离合器和制动器。

DE102008032015公开了一种具有十个前进挡和一个倒挡的动力换挡变速器。该动力换挡变速器在此包括三个行星齿轮组，所述行星齿轮组可通过六个包括两个固定连接装置和四个离合器的转矩传递装置以不同的组合彼此连接。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设置。

发明内容

本发明所基于的任务在于提出一种开头所提类型的变速器，该变速器在较大的变速器速比范围的同时具有较小的速比间隔，同时在所需的结构空间方面得以优化和/或具有高的效率。

变速器速比范围可理解为最低挡位的传动比和最高挡位的传动的比值，在此最低挡位具有最大传动比并且最高挡位具有最小传动比。在传动比i<1时进入快速挡，也就是说，在变速器输出端上出现的转速高于变速器输入端上的转速。

根据本发明，该任务借助根据权利要求1的变速器来解决。其它优点和有利方案由从属权利要求给出。

该变速器至少包括一个驱动轴、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。特别优选驱动源、如内燃机的转矩或者说旋转运动通过驱动轴导入变速器中。优选在驱动源和驱动轴之间设有起动元件、如液力变矩器或液力偶合器。

“轴”在下文不仅可理解为例如圆柱形的、可旋转支承的、用于传递转矩的机械元件，更多地也可理解为广义上的连接元件，其将各构件或元件彼此连接，尤其可理解为将多个元件彼此不可相对旋转地连接的连接元件。

当元件之间存在固定的、尤其是不可相对旋转的连接时，尤其是称两个元件为彼此连接。如此连接的元件尤其是以相同转速旋转。

另外，当两个元件之间存在可分离的连接时，称这两个元件为可连接的。当存在连接时，这种元件尤其是以相同转速旋转。

本发明的不同构件和元件在此能经由轴或连接元件、但也可直接地、例如借助焊接连接、压紧连接或其它连接彼此连接。

六个切换元件特别优选包括第一制动器、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。

离合器在此表示这样的切换元件，其能够根据操作状态允许两个构件之间的相对运动或形成用于传递转矩的连接。“相对运动”例如可理解为两个构件的旋转，在此第一构件的转速不同于第二构件的转速。另外也可想到两个可旋转构件的仅一个旋转，而另一构件静止或反向旋转。

在下文中“未被操作的离合器”可理解为打开的离合器。这表示，两个构件之间可进行相对运动。在离合器被操作或者说闭合时，两个构件因此以相同转速并且向同一方向旋转。

“制动器”可理解为这样的切换元件，其在一侧与固定的元件、如壳体连接并且在另一侧与可旋转的元件连接。在下文中“未被操作的制动器”可理解为打开的制动器。这表示，可旋转的构件自由转动，也就是说，制动器优选不影响可旋转构件的转速。在制动器被操作或者说闭合时，可旋转构件的转速降低至停止，即在可旋转的元件和固定的元件之间可建立连接。元件和构件在此情况下是一样的。

原则上也可使用这样的切换元件，其在未被操作的状态中闭合并且在被操作的状态中打开。与此相应，功能与上述切换状态之间的关系以相反的方式来理解。下面的实施例首先基于这样的设置，在其中被操作的切换元件闭合并且未被操作的切换元件打开。

行星齿轮组包括太阳轮、行星架和齿圈。在行星架上可旋转地支承有行星齿轮，所述行星齿轮与太阳轮的齿部和/或与齿圈的齿部啮合。

在下面，负传动比行星齿轮组表示这样的行星齿轮组，其包括行星架、太阳轮和齿圈，在行星架上可旋转地支承有行星齿轮，至少一个行星齿轮的齿部不仅与太阳轮的齿部、而且也与齿圈的齿部啮合，由此，当太阳轮在固定的行星架中旋转时，齿圈和太阳轮以相反的旋转方向旋转。

正传动比行星齿轮组与刚刚所描述的负传动比行星齿轮组的区别在于，正传动比行星齿轮组具有内侧和外侧的行星齿轮，它们可旋转地支承在行星架上。内侧行星齿轮的齿部在此一方面与太阳轮的齿部并且另一方面与外侧行星齿轮的齿部啮合。外侧行星齿轮的齿部另外与齿圈的齿部啮合。这导致在固定的行星架中齿圈和太阳轮向相同的旋转方向旋转。

通过使用行星齿轮组可实现特别紧凑的变速器，由此在将变速器设置到车辆中时实现较高的自由度。

“行星齿轮组的元件”尤其是理解为行星齿轮组的太阳轮、齿圈、行星架和行星齿轮。

特别优选切换元件选择性地、即单个或根据需要被操作，由此能通过驱动轴和从动轴之间的不同传动比实现九个前进挡和一个倒挡。基于数量众多的挡位可在较大的变速器速比范围中实现较细的挡位分级并且因此例如使内燃机在最佳的转速范围内并且因此经济地运行。同时这有利于提高行驶舒适性，因为内燃机优选可在较低的转速水平上运行。因此例如也可降低通过内燃机运行产生的噪声排放。

另外优选驱动轴和从动轴轴向彼此错开地设置。这例如可使变速器的轴向结构空间需求特别小。由此该变速器以特别优选的方式适合用于具有前横向布置的传动系的车辆中。

“前横向布置的传动系”可理解为驱动源、如内燃机横向于行驶方向安装在车辆中并且优选前桥车轮可通过驱动源或变速器驱动。

特别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可旋转。这表示，行星齿轮组的元件和固定的元件、如壳体之间不存在永久连接，而是可选择性地通过操作切换元件来建立连接。这也有利于借助较少数量的行星齿轮组来实现较多数量的挡位。行星齿轮组各元件的锁定在此仅可通过操作相应切换元件来实现。

另外优选驱动轴能经由第一离合器与第三行星齿轮组的齿圈和第二制动器连接。另外优选第三行星齿轮组的齿圈和第二制动器也彼此连接。由此可在行星齿轮组方面实现多个自由度，使得可通过使用相对少的切换元件和行星齿轮组实现较多的挡位。另外优选第三轴同轴于驱动轴设置。

变速器的效率优选可通过下述方式来提高，即在切换元件中改变切换状态需要能量，而维持切换状态本身则不需要能量。可根据需要操作的切换元件、如机电切换元件或电磁切换元件在此是特别适合的。它们的特征——尤其是与传统的可液压操作的切换元件相比——在于特别低的且高效的能量需求，因为它们可几乎无损耗地运行。另外，在上述解决方案中可特别有利放弃为操作例如传统的液压切换元件持续保持控制压力、例如在切换的状态中持续以所需的液压压力加载切换元件。由此例如可进一步省却其它构件、如液压泵，只要所述构件仅用于传统的可液压操作的切换元件的控制和供应。如未通过单独的润滑剂泵，而是通过相同的液压泵为其它构件供应润滑剂，则至少可将该液压泵的尺寸构造得更小。尤其是也可在旋转的构件中避免液压回路的油转移位置上可能出现的不密封性。这也特别有利于更高效率形式的变速器效益提高。在使用上述类型的可按需要操作的切换元件的情况下特别有利的是，所述切换元件易于从外部接近。这还具有下述优点，易于为切换元件供应所需的切换能量。因此特别优选这样设置切换元件，使得它们易于从外部接近。在切换元件的意义中“易于从外部接近”意味着，在壳体和切换元件之间不设置另外的构件，或切换元件特别优选设置在驱动轴或从动轴上。

在该方案的另一种优选实施方式中，第三行星齿轮组的太阳轮与第一制动器连接。

在该方案的一种特别优选的实施方式中，变速器包括第一圆柱齿轮传动机构和第二圆柱齿轮传动机构。第一圆柱齿轮传动机构的至少一个圆柱齿轮和第二圆柱齿轮传动机构的至少一个圆柱齿轮同轴于驱动轴设置。借助第一圆柱齿轮传动机构和/或第二圆柱齿轮传动机构根据切换元件的操作可在驱动轴和从动轴之间传递转矩。圆柱齿轮传动机构的使用允许在轴向错开的驱动轴和从动轴之间传递转矩或者说旋转运动，由此可实现变速器在车辆中特别小的轴向结构空间需求。这尤其是在具有前横向布置的传动系的车辆中特别重要，因为车辆中可供用于驱动源和变速器的结构空间尤其受到车辆宽度的限制。但也可想到其它传动系布置、如在后轮驱动的车辆中和/或在具有纵向布置的传动系的车辆中。

在具有纵向布置的传动系的车辆中，驱动源、如内燃机优选沿行驶方向安装在车辆中并且优选后桥车轮可通过驱动源或变速器驱动。

圆柱齿轮传动机构是单级或多级的、具有至少两个彼此啮合的圆柱齿轮的圆柱齿轮传动机构。在此圆柱齿轮的相应轴或者说旋转轴线彼此平行设置。

在该方案的另一种优选实施方式中，两个圆柱齿轮传动机构在沿第三轴的轴向定向上特别优选设置在第一行星齿轮组和第三行星齿轮组之间。在此它们以第一行星齿轮组、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。这种布置确保特别节省空间的实施方式，因为各个行星齿轮组和切换元件可相互良好地嵌套并且不同的轴例如在这种布置中不交叉。只要各元件的可连接性允许，可想到各齿轮组、切换元件、圆柱齿轮传动机构的不同于刚刚所描述的布置的几何位置，即构件的几何位置沿第三轴交换。

“可连接性”可理解为在构件的不同几何位置中、即在不同于刚刚所描述的布置的布置中确保接口的相同连接，且各个连接元件或轴不交叉。

也可想到代替第一圆柱齿轮传动机构和/或第二圆柱齿轮传动机构使用例如皮带传动机构的链传动机构。

在另一种优选实施方式中，第一行星齿轮组和第二行星齿轮组沿轴向这样关于第三轴定位，使得第二行星齿轮组径向设置在第一行星齿轮组上方。第二行星齿轮组径向设置在第一行星齿轮组上方的特征尤其在于轴向结构空间需求的特别小。特别优选第二行星齿轮组的太阳轮和第一行星齿轮组的齿圈彼此连接。作为替换方案，也可想到第二行星齿轮组的太阳轮和第一行星齿轮组的齿圈的一件式或者说一体的实施方式。在此情况下，第一行星齿轮组的齿圈例如除了具有与第一行星齿轮组的行星齿轮啮合的内齿部外还具有外齿部，该外齿部优选承担第二行星齿轮组的太阳轮齿部的功能。在此第一行星齿轮组齿圈的外齿部与第二行星齿轮组行星齿轮的齿部啮合。

在该方案的另一种优选实施方式中，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造为负传动比行星齿轮组。该设置一方面尤其被证明是齿轮组的低成本实现可能性。另一方面，该设置具有齿轮组方面的高效率，因为负传动比行星齿轮组与正传动比行星齿轮组相比具有更高的效率。

如可连接性允许，作为替换方案，至少一个负传动比行星齿轮组可转变为正传动比行星齿轮组。但这同时要求更换行星架和齿圈连接并且固定传动比的值增加1。

固定传动比在此表示在行星架静止时太阳轮和齿圈之间的传动比。

在该方案的另一种优选实施方式中，驱动轴能经由第一离合器与第一行星齿轮组的行星架连接。另外优选驱动轴能经由第二离合器与第一行星齿轮组的太阳轮连接。驱动轴另外优选能经由第三离合器与第二行星齿轮组的行星架连接。第二行星齿轮组的齿圈优选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另外与从动轴连接。另外优选第三行星齿轮组的行星架与第二圆柱齿轮传动机构、第一行星齿轮组的齿圈和第二行星齿轮组的太阳轮连接。另外优选第二圆柱齿轮传动机构能经由第四离合器与从动轴连接。在该优选的布置中，第一离合器、第二离合器和第三离合器并排且同轴于驱动轴地定位并且分别与驱动轴在一侧连接。第一离合器、第二离合器和第三离合器在此在变速器输入端和第一行星齿轮组之间沿第三轴以第一离合器、第二离合器、第三离合器的顺序定位。通过该布置第一离合器、第二离合器和第三离合器非常易于从外部接近。

变速器输入端在此指变速器这样的位置，在该位置上在行驶运行中转矩从驱动源被导入变速器中。与此相反，变速器输出端可理解为变速器这样的位置，在该位置上转矩在考虑相应传动比的情况下例如被导入分动器中或被传递到车辆的驱动桥上。

在变速器的另一种优选实施方式中，驱动轴能经由第一离合器和第二离合器与第一行星齿轮组的行星架连接。另外优选驱动轴与第一行星齿轮组的太阳轮连接。另外优选驱动轴经由第三离合器与第二行星齿轮组的行星架连接。另外优选第二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另外与从动轴连接。第三行星齿轮组的行星架特别优选与第二圆柱齿轮传动机构、第一行星齿轮组的齿圈和第二行星齿轮组的太阳轮连接。另外优选第二圆柱齿轮传动机构能经由第四离合器与从动轴连接。

在该方案的另一种优选实施方式中，驱动轴能经由第一离合器与第一行星齿轮组的行星架连接。另外优选驱动轴能经由第二离合器与第一行星齿轮组的太阳轮连接。驱动轴优选与第二行星齿轮组的行星架连接。优选第二行星齿轮组的齿圈能经由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另外优选与从动轴连接。第三行星齿轮组的行星架优选与第二圆柱齿轮传动机构、第一行星齿轮组的齿圈和第二行星齿轮组的太阳轮连接。另外优选第二圆柱齿轮传动机构能经由第四离合器与从动轴连接。

在变速器的另一种优选实施方式中，驱动轴能经由第一离合器与第一行星齿轮组的行星架连接。另外优选驱动轴能经由第二离合器与第一行星齿轮组的太阳轮连接。驱动轴优选与第二行星齿轮组的行星架连接。另外优选第二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另外优选能经由第三离合器与从动轴连接。第三行星齿轮组的行星架优选与第二圆柱齿轮传动机构、第一行星齿轮组的齿圈和第二行星齿轮组的太阳轮连接。另外优选第二圆柱齿轮传动机构能经由第四离合器与从动轴连接。

在变速器的另一种优选实施方式中，驱动轴能经由第一离合器和第二离合器与第一行星齿轮组的行星架连接。另外优选驱动轴与第一行星齿轮组的太阳轮连接。驱动轴另外优选与第二行星齿轮组的行星架连接。特别优选第二行星齿轮组的齿圈能经由第三离合器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另外优选与从动轴连接。另外优选第三行星齿轮组的行星架与第二圆柱齿轮传动机构、第一行星齿轮组的齿圈和第二行星齿轮组的太阳轮连接。第二圆柱齿轮传动机构另外优选能经由第四离合器与从动轴连接。

在该方案的另一种优选实施方式中，驱动轴能经由第一离合器和第二离合器与第一行星齿轮组的行星架连接。另外优选驱动轴与第一行星齿轮组的太阳轮连接。驱动轴另外优选与第二行星齿轮组的行星架连接。优选第二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另外优选能经由第三离合器与从动轴连接。另外优选第三行星齿轮组的行星架与第二圆柱齿轮传动机构、第一行星齿轮组的齿圈和第二行星齿轮组的太阳轮连接。另外优选第二圆柱齿轮传动机构能经由第四离合器与从动轴连接。

在变速器的另一种优选实施方式中，驱动轴能经由第一离合器与第一行星齿轮组的行星架连接。另外优选驱动轴能经由第二离合器与第一行星齿轮组的太阳轮连接。驱动轴优选能经由第三离合器与第二行星齿轮组的行星架连接。另外优选第二行星齿轮组的齿圈与第一圆柱齿轮传动机构连接。另外优选第一圆柱齿轮传动机构与从动轴连接。第三行星齿轮组的行星架优选与第一行星齿轮组的齿圈和第二行星齿轮组的太阳轮连接并且能经由第四离合器优选与第二圆柱齿轮传动机构连接。优选第二圆柱齿轮传动机构另外与从动轴连接。

在该方案的一种特别优选的实施方式中，第一前进挡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实现。第二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四离合器实现。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实现。第四前进挡优选能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来实现。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实现。第六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实现。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实现。第八前进挡优选能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实现。第九前进挡优选能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实现。倒挡特别优选能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实现。

根据本发明的另一方面提出一种用于运行变速器的方法。在此优选可这样选择至少九个前进挡，使得在每个挡位中分别同时闭合三个切换元件。其余切换元件优选打开。优选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可实现向相邻较高挡位或相邻较低挡位的换挡。与是否可以液压、机电或其它的方式操作无关，这使得切换元件的能量需求较小，这最终有利地影响车辆的消耗、如在内燃机作为驱动源时的燃料消耗。另外有利的是，通过这种方式可实现特别少的变速器切换时间。

所有切换元件原则上可分别摩擦锁合或形锁合地作用。第四离合器特别优选构造为形锁合的切换元件、尤其是牙嵌式离合器。这显著改善了变速器的效率并且因此在燃料消耗方面、例如在具有内燃机的车辆中具有显著的油耗优势。

在每个轴上或每个连接元件上原则上可附加地设置电机或其它动力源/功率源。

另外，原则上可在每个轴或每个连接元件上设置连接壳体或另一轴的单向离合器。这允许相应切换元件的尺寸构造得更小，因为至少部分转矩被单向离合器接收。

附图说明

下面参考附图示例性详述本发明。附图如下：

图1为根据本发明的变速器的第一种优选实施方式的示意图；

图2为根据本发明的变速器的第二种优选实施方式的示意图；

图3为根据本发明的变速器的第三种优选实施方式的示意图；

图4为根据本发明的变速器的第四种优选实施方式的示意图；

图5为根据本发明的变速器的第五种优选实施方式的示意图；

图6为根据本发明的变速器的第六种优选实施方式的示意图；

图7为根据本发明的变速器的第七种优选实施方式的示意图；

图8为根据图1的变速器的示例性换挡图。

具体实施方式

图1以示意图示出变速器的第一种优选实施方式，该变速器包括第一行星齿轮组PR1、第二行星齿轮组PR2和第三行星齿轮组PR3、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。所述元件共同设置在一个壳体G中。六个切换元件为第一制动器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固定连接。另外，图1示出驱动轴1和从动轴2，驱动轴1和从动轴2彼此平行设置。在驱动轴1的第一侧上，驱动轴1具有自由端部。在驱动轴1的该第一侧上旋转运动或者说转矩导入变速器中。驱动轴1能经由第一离合器K1与第三轴3连接。第三轴3另外与第一行星齿轮组PR1的行星架PT1、第三行星齿轮组PR3的齿圈H3和第二制动器B2连接。另外第三轴3将第一行星齿轮组PR1的行星架PT1、第三行星齿轮组PR3的齿圈H3和第二制动器B2彼此连接。第三轴3同轴于驱动轴1延伸。第一离合器K1、第二离合器K2和第三离合器K3同轴于第三轴3以第一离合器K1、第二离合器K2、第三离合器K3的顺序设置，在此第一离合器K1与驱动轴1自由端部的距离小于第二离合器K2或第三离合器K3与驱动轴1自由端部的距离。第一行星齿轮组PR1、第二行星齿轮组PR2、第三行星齿轮组PR3、第一制动器B1和第二制动器B2也同轴于第三轴3设置。第二行星齿轮组PR2径向设置在第一行星齿轮组PR1上方。第一行星齿轮组PR1的齿圈H1因此与第二行星齿轮组PR2的太阳轮S2连接。第一行星齿轮组PR1、第三行星齿轮组PR3、第一制动器B1和第二制动器B2沿第三轴3从第三离合器K3开始以第一行星齿轮组PR1、第三行星齿轮组PR3、第一制动器B1、第二制动器B2的顺序设置。在第一行星齿轮组PR1或者说第二行星齿轮组PR2和第三行星齿轮组PR3之间以第一行星齿轮组PR1或者说第二行星齿轮组PR2、第一圆柱齿轮传动机构ST1、第二圆柱齿轮传动机构ST2、第三行星齿轮组PR3的顺序设有第一圆柱齿轮传动机构ST1和第二圆柱齿轮传动机构ST2。第一圆柱齿轮传动机构ST1和第二圆柱齿轮传动机构ST2的至少各一个圆柱齿轮同轴于第三轴3设置。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转矩或者说旋转运动在驱动轴1和从动轴2之间传递。从动轴2也具有一个自由端部。驱动轴1的自由端部和从动轴2的自由端部在此朝向相同方向。同轴于从动轴2，第四离合器K4设置在从动轴2自由端部的起点。在此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以刚刚提到的顺序沿从动轴2设置。第一圆柱齿轮传动机构ST1和第二圆柱齿轮传动机构ST2的至少各一个圆柱齿轮在此同轴于从动轴2设置。驱动轴1另外能经由第二离合器K2与第四轴4连接，第四轴4另外与第一行星齿轮组PR1的太阳轮S1连接。经由第三离合器K3驱动轴1可与第五轴5连接，第五轴5另外与第二行星齿轮组PR2的行星架PT2连接。第二行星齿轮组PR2的齿圈H2经由第六轴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另外与从动轴2连接。第三行星齿轮组PR3的太阳轮S3经由第七轴7与第一制动器B1连接。第三行星齿轮组PR3的行星架PT3与第八轴8连接，第八轴8另外与第二圆柱齿轮传动机构ST2、第一行星齿轮组PR1的齿圈H1和第二行星齿轮组PR2的太阳轮S2连接。另外第八轴8将刚刚提到的各元件彼此连接。第二圆柱齿轮传动机构ST2另外与第九轴9连接，第九轴9能经由第四离合器K4与从动轴2连接。

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分别设计为负传动比行星齿轮组。这表示，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。这同样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S3、行星架PT3和齿圈H3。

第一圆柱齿轮传动机构ST1和第二圆柱齿轮传动机构ST2分别构造为单级圆柱齿轮传动机构。

图2示出图1所描述的变速器的另一种实施方式，该实施方式与图1所描述的实施方式的主要区别在于第二离合器K2′的不同位置。第二离合器K2′在本实施例中在空间上在第一行星齿轮组PR1和第一圆柱齿轮传动机构ST1之间同轴于第三轴3设置。由此在变速器中在接口或连接方面产生下述变化：驱动轴1能经由第一离合器K1与第三轴3连接。第三轴3另外与第三行星齿轮组PR3的齿圈H3和第二制动器B2连接。与图1所描述的布置不同，第三轴3另外能经由第二离合器K2′与第四轴4连接，第四轴4另外与第一行星齿轮组PR1的行星架PT1连接。行星齿轮组PR1、PR2、PR3各元件连接的另一区别在于：驱动轴1现在直接与第一行星齿轮组PR1的太阳轮S1连接。所有其余的接口和构件布置与图1所描述的布置一致。

图3示出图1所描述的变速器的第三种方案，与图1所描述的布置的一个重要区别在于第三离合器K3′的定位。第三离合器K3′在此同轴于第三轴3地设置在第一行星齿轮组PR1或者说第二行星齿轮组PR2和第一圆柱齿轮传动机构ST1之间。这导致驱动轴1现在直接与第二行星齿轮组PR2的行星架PT2连接。第二行星齿轮组PR2的齿圈H2与第六轴6连接，第六轴6现在能经由第三离合器K3′与第五轴5连接。第五轴5另外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另外与从动轴2连接。所有其余的连接和接口以及相应构件的布置相应于图1所描述的布置。

图4示出图1所描述的变速器的第四种方案。该变速器在此基本上相应于图1所描述的实施方式。与图1所描述的变速器的一个重要区别在于第三离合器K3″的几何位置。第三离合器K3″在此同轴于从动轴2设置。沿从动轴2、从从动轴2的自由端部开始，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以上述顺序设置。第三离合器K3″和第四离合器K4在此同轴于从动轴2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在此也同轴于从动轴2设置。与图1所描述的实施方式相反，在此第二行星齿轮组PR2的行星架PT2直接与驱动轴1连接。第二行星齿轮组PR2的齿圈H2与第六轴6连接，第六轴6另外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另外与第五轴5连接，第五轴5能经由第三离合器K3″与从动轴2连接。所有其余的连接和接口以及相应构件的布置相应于图1所描述的布置。

图5示出图1所描述的变速器的第五种方案。该方案与图1所描述的方案的区别在于第二离合器K2′和第三离合器K3′在空间上在第一行星齿轮组PR1或者说第二行星齿轮组PR2和第一圆柱齿轮传动机构ST1之间以第一行星齿轮组PR1或者说第二行星齿轮组PR2、第二离合器K2′、第三离合器K3′、第一圆柱齿轮传动机构ST1的顺序同轴于第三轴3设置。由此在接口或者说连接方面产生下述变化：驱动轴1能经由第一离合器K1与第三轴3连接。第三轴3另外能经由第二离合器K2′与第四轴4连接，第四轴4另外与第一行星齿轮组PR1的行星架PR1连接。另外驱动轴1与第一行星齿轮组PR1的太阳轮S1和第二行星齿轮组PR2的行星架PT2连接。第二行星齿轮组PR2的齿圈H2与第六轴6连接，第六轴6能经由第三离合器K3′与第五轴5连接。第五轴5另外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另外与从动轴2连接。图5所示的实施方式产生于图2和图3所描述的第二离合器K2′和第三离合器K3′的替换实施方式的组合。

图6示出图1所描述的变速器的另一种实施方式。与图1所描述的布置不同，在本实施例中第二离合器K2′在空间上在第一行星齿轮组PR1或者说第二行星齿轮组PR2和第一圆柱齿轮传动机构ST1之间同轴于第三轴3定位。另外，第三离合器K3″同轴于从动轴2设置，在此下述元件沿从动轴2从从动轴2的自由端部开始以第三离合器K3″、第一圆柱齿轮传动机构ST1、第二圆柱齿轮传动机构ST2、第四离合器K4的顺序设置。下面所描述的关于各元件的接口或者说连接的变化由第二离合器K2′和第三离合器K3″的上述定位变化产生：驱动轴1能经由第一离合器K1与第三轴3连接，第三轴3另外能经由第二离合器K2′与第四轴4连接并且第四轴4另外与第一行星齿轮组PR1的行星架PR1连接。驱动轴1另外与第一行星齿轮组PR1的太阳轮S1和第二行星齿轮组PR2的行星架PT2连接。第二行星齿轮组PR2的齿圈H2与第六轴6连接，第六轴6另外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另外与第五轴5连接，第五轴5能经由第三离合器K3″与从动轴2连接。所有其余的连接和接口以及相应构件的布置相应于图1所描述的布置。图6所示的变速器的实施方式由图2和图4中所描述的第二离合器K2′和第三离合器K3″的实施方式的组合产生。

图7示出图1所描述的变速器的另一种实施方式。该实施方式与图1所描述的布置的区别如下：第四离合器K4′在空间上在第二圆柱齿轮传动机构ST2和第三行星齿轮组PR3之间同轴于第三轴3定位。另外这导致从动轴2没有切换元件。基于第四离合器K4′的定位产生下面所描述的接口方面的变化：第三行星齿轮组PR3的行星架PT3经由第八轴8与第一行星齿轮组PR1的齿圈H1和第二行星齿轮组PR2的太阳轮S2连接。另外第八轴8能经由第四离合器K4′与第九轴9连接。第九轴9另外与第二圆柱齿轮传动机构ST2连接，并且第二圆柱齿轮传动机构ST2另外与从动轴2连接。所有其余的连接和接口以及相应构件的布置相应于图1所描述的布置。

图8示出根据本发明的变速器的换挡图表格。通过表格中相应区中的“X”表示哪些切换元件为实现第一至第九前进挡和倒挡而闭合。另外以数字“4－I、4－II、4－III”表示用于第四前进挡的三种切换方案。

第二离合器K2′的替换实施方式的切换状态与第二离合器K2的切换状态一致。这也适用于第三离合器K3′、K3″′的替换实施方式的切换状态和第三离合器K3的切换状态或者第四离合器K4′的替换实施方式的切换状态和第四离合器K4的切换状态。也就是说，例如第三离合器K3′、K3″′的替换实施方式的切换状态在表格中分别通过第三离合器K3的切换状态来定义。

另外给出各挡的传动比，其中第一前进挡的传动比为i＝4.476，第二前进挡的传动比为i＝2.599，第三前进挡的传动比为i＝1.667，第四前进挡的传动比为i＝1.267，第五前进挡的传动比为i＝1.000，第六前进挡的传动比为i＝0.807，第七前进挡的传动比为i＝0.705，第八前进挡的传动比为i＝0.600并且第九前进挡的传动比为i＝0.501。倒挡基于旋转方向反转具有负传动比i＝-3.357。速比和传动比在此意义相同。

另外可由表格看出前进挡的相应速比间隔。“速比间隔”可理解为较低的前进挡和相邻较高的前进挡的速比比值。在此从第一前进挡到第二前进挡的速比间隔的值为1.722，从第二前进挡到第三前进挡的速比间隔的值为1.559，从第三前进挡到第四前进挡的速比间隔的值为1.316，从第四前进挡到第五前进挡的速比间隔的值为1.267，从第五前进挡到第六前进挡的速比间隔的值为1.239，从第六前进挡到第七前进挡的速比间隔的值为1.145，从第七前进挡到第八前进挡的速比间隔的值为1.175，从第八前进挡到第九前进挡的速比间隔的值为1.199。

变速器速比范围作为最低前进挡的传动比和最高前进挡的传动比的比值是8.942。

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      PR1的齿圈

H2      PR2的齿圈

H3      PR3的齿圈

K1      第一离合器

K2、K2′ 第二离合器

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     PR1的行星架

PT2     PR2的行星架

PT3     PR3的行星架

S1      PR1的太阳轮

S2      PR2的太阳轮

S3      PR3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 (15)

1.一种变速器，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)和第三行星齿轮组(PR3)、六个切换元件，所述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、K2')、第三离合器(K3、K3'、K3”)和第四离合器(K4、K4')，所述切换元件能被选择性地操作，由此能通过驱动轴(1)和从动轴(2)之间不同的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)至少包括一个太阳轮(S1、S2、S3)、一个行星齿轮、一个行星架(PT1、PT2、PT3)和一个齿圈(H1、H2、H3)，其特征在于，所述驱动轴(1)和从动轴(2)轴向彼此错开地设置，并且驱动轴(1)能经由第一离合器(K1)与第三行星齿轮组(PR3)的齿圈(H3)和第二制动器(B2)连接，第三行星齿轮组(PR3)的齿圈(H3)和第二制动器(B2)也彼此连接，并且第三轴(3)同轴于驱动轴(1)设置。

2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述第三行星齿轮组(PR3)的太阳轮(S3)与第一制动器(B1)连接。

3.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，转矩能经由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)和从动轴(2)之间传递。

4.根据权利要求3所述的变速器，其特征在于，所述第一圆柱齿轮传动机构(ST1)和第二圆柱齿轮传动机构(ST2)沿第三轴(3)的轴向定向在第一行星齿轮组(PR1)和第三行星齿轮组(PR3)之间以第一行星齿轮组(PR1)、第一圆柱齿轮传动机构(ST1)、第二圆柱齿轮传动机构(ST2)、第三行星齿轮组(PR3)的顺序设置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的变速器，其特征在于，所述第一行星齿轮组(PR1)和第二行星齿轮组(PR2)沿轴向这样关于第三轴(3)定位，使得第二行星齿轮组(PR2)径向设置在第一行星齿轮组(PR1)上方并且第一行星齿轮组(PR1)的齿圈(H1)与第二行星齿轮组(PR2)的太阳轮(S2)连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的变速器，其特征在于，所述第一行星齿轮组(PR1)、第二行星齿轮组(PR2)和第三行星齿轮组(PR3)分别构造为负传动比行星齿轮组。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的变速器，其特征在于，

－驱动轴(1)能经由第一离合器(K1)与第一行星齿轮组(PR1)的行星架(PT1)连接，

－驱动轴(1)能经由第二离合器(K2)与第一行星齿轮组(PR1)的太阳轮(S1)连接，

－驱动轴(1)能经由第三离合器(K3)与第二行星齿轮组(PR2)的行星架(PT2)连接，

－第二行星齿轮组(PR2)的齿圈(H2)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)另外与从动轴(2)连接，

－第三行星齿轮组(PR3)的行星架(PT3)与第二圆柱齿轮传动机构(ST2)、第一行星齿轮组(PR1)的齿圈(H1)和第二行星齿轮组(PR2)的太阳轮(S2)连接，并且第二圆柱齿轮传动机构(ST2)另外能经由第四离合器(K4)与从动轴(2)连接。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的变速器，其特征在于，

－驱动轴(1)能经由第一离合器(K1)和第二离合器(K2')与第一行星齿轮组(PR1)的行星架(PT1)连接，

－驱动轴(1)与第一行星齿轮组(PR1)的太阳轮(S1)连接，

－驱动轴(1)经由第三离合器(K3)与第二行星齿轮组(PR2)的行星架(PT2)连接，

－第二行星齿轮组(PR2)的齿圈(H2)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)另外与从动轴(2)连接，

－第三行星齿轮组(PR3)的行星架(PT3)与第二圆柱齿轮传动机构(ST2)、第一行星齿轮组(PR1)的齿圈(H1)和第二行星齿轮组(PR2)的太阳轮(S2)连接，并且第二圆柱齿轮传动机构(ST2)另外能经由第四离合器(K4)与从动轴(2)连接。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的变速器，其特征在于，

－驱动轴(1)能经由第一离合器(K1)与第一行星齿轮组(PR1)的行星架(PT1)连接，

－驱动轴(1)能经由第二离合器(K2)与第一行星齿轮组(PR1)的太阳轮(S1)连接，

－驱动轴(1)与第二行星齿轮组(PR2)的行星架(PT2)连接，

－第二行星齿轮组(PR2)的齿圈(H2)能经由第三离合器(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)另外与从动轴(2)连接，

－第三行星齿轮组(PR3)的行星架(PT3)与第二圆柱齿轮传动机构(ST2)、第一行星齿轮组(PR1)的齿圈(H1)和第二行星齿轮组(PR2)的太阳轮(S2)连接，并且第二圆柱齿轮传动机构(ST2)另外能经由第四离合器(K4)与从动轴(2)连接。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的变速器，其特征在于，

－驱动轴(1)能经由第一离合器(K1)与第一行星齿轮组(PR1)的行星架(PT1)连接，

－驱动轴(1)能经由第二离合器(K2)与第一行星齿轮组(PR1)的太阳轮(S1)连接，

－驱动轴(1)与第二行星齿轮组(PR2)的行星架(PT2)连接，

－第二行星齿轮组(PR2)的齿圈(H2)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)另外能经由第三离合器(K3”)与从动轴(2)连接，

－第三行星齿轮组(PR3)的行星架(PT3)与第二圆柱齿轮传动机构(ST2)、第一行星齿轮组(PR1)的齿圈(H1)和第二行星齿轮组(PR2)的太阳轮(S2)连接，并且第二圆柱齿轮传动机构(ST2)另外能经由第四离合器(K4)与从动轴(2)连接。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的变速器，其特征在于，

－驱动轴(1)能经由第一离合器(K1)和第二离合器(K2')与第一行星齿轮组(PR1)的行星架(PT1)连接，

－驱动轴(1)与第一行星齿轮组(PR1)的太阳轮(S1)连接，

－驱动轴(1)与第二行星齿轮组(PR2)的行星架(PT2)连接，

－第二行星齿轮组(PR2)的齿圈(H2)能经由第三离合器(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)另外与从动轴(2)连接，

－第三行星齿轮组(PR3)的行星架(PT3)与第二圆柱齿轮传动机构(ST2)、第一行星齿轮组(PR1)的齿圈(H1)和第二行星齿轮组(PR2)的太阳轮(S2)连接，并且第二圆柱齿轮传动机构(ST2)另外能经由第四离合器(K4)与从动轴(2)连接。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的变速器，其特征在于，

－驱动轴(1)能经由第一离合器(K1)和第二离合器(K2')与第一行星齿轮组(PR1)的行星架(PT1)连接，

－驱动轴(1)与第一行星齿轮组(PR1)的太阳轮(S1)连接，

－驱动轴(1)与第二行星齿轮组(PR2)的行星架(PT2)连接，

－第二行星齿轮组(PR2)的齿圈(H2)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)另外能经由第三离合器(K3”)与从动轴(2)连接，

－第三行星齿轮组(PR3)的行星架(PT3)与第二圆柱齿轮传动机构(ST2)、第一行星齿轮组(PR1)的齿圈(H1)和第二行星齿轮组(PR2)的太阳轮(S2)连接，并且第二圆柱齿轮传动机构(ST2)另外能经由第四离合器(K4)与从动轴(2)连接。

13.根据权利要求1至6中任一项所述的变速器，其特征在于，

－驱动轴(1)能经由第一离合器(K1)与第一行星齿轮组(PR1)的行星架(PT1)连接，

－驱动轴(1)能经由第二离合器(K2)与第一行星齿轮组(PR1)的太阳轮(S1)连接，

－驱动轴(1)能经由第三离合器(K3)与第二行星齿轮组(PR2)的行星架(PT2)连接，

－第二行星齿轮组(PR2)的齿圈(H2)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)另外与从动轴(2)连接，

－第三行星齿轮组(PR3)的行星架(PT3)与第一行星齿轮组(PR1)的齿圈(H1)和第二行星齿轮组(PR2)的太阳轮(S2)连接并且能经由第四离合器(K4')与第二圆柱齿轮传动机构(ST2)连接，并且第二圆柱齿轮传动机构(ST2)另外与从动轴(2)连接。

14.根据上述权利要求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、K2')和闭合的第四离合器(K4、K4')实现，

－第二前进挡能通过闭合的第一制动器(B1)、闭合的第一离合器(K1)和闭合的第四离合器(K4、K4')实现，

－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、K2')和闭合的第四离合器(K4、K4')实现，

－第四前进挡能通过闭合的第二离合器(K2、K2')、闭合的第三离合器(K3、K3'、K3”)和闭合的第四离合器(K4、K4')或通过闭合的第二制动器(B2)、闭合的第三离合器(K3、K3'、K3”)和闭合的第四离合器(K4、K4')或通过闭合的第一制动器(B1)、闭合的第三离合器(K3、K3'、K3”)和闭合的第四离合器(K4、K4')或通过闭合的第一离合器(K1)、闭合的第三离合器(K3、K3'、K3”)和闭合的第四离合器(K4、K4')来实现，

－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、K2')和闭合的第三离合器(K3、K3'、K3”)实现，

－第六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”)实现，

－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、K2')和闭合的第三离合器(K3、K3'、K3”)实现，

－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”)实现，

－第九前进挡能通过闭合的第二制动器(B2)、闭合的第二离合器(K2、K2')和闭合的第三离合器(K3、K3'、K3”)实现，

－倒挡能通过闭合的第二制动器(B2)、闭合的第二离合器(K2、K2')和闭合的第四离合器(K4、K4')实现。

15.一种用于运行根据上述权利要求中任一项所述的变速器的方法，其特征在于，能这样选择九个前进挡，使得在每个挡位中分别闭合三个切换元件并且其余切换元件打开，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能实现向相邻较高挡位或相邻较低挡位的换挡。