CN106594200B - 多级变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多级变速器，变速器壳体中布置有位于驱动轴和与其平行布置的输出轴之间的主轴系，主轴系上同轴地布置有三个行星排，第二排的太阳轮与驱动轴连接，第一排的行星齿轮架与第一小齿轮及第三排的内齿轮连接，第一排的内齿轮与第二排的行星齿轮架连接，第二排的内齿轮与第三排的行星齿轮架连接；变速器具有至少四个换挡元件，包括驱动轴与第二排的内齿轮之间的第一离合器、驱动轴与第三排的太阳轮之间的第二离合器、第一排的太阳轮上的第一制动器和第三排的太阳轮上的第二制动器；变速器具有主减速齿轮，包括第一小齿轮与第七轴上的第一齿轮之间的第一圆柱齿轮副以及第七轴上的第二小齿轮与输出轴上的第二齿轮之间的第二圆柱齿轮副。

Description

多级变速器
技术领域
本发明涉及一种多级变速器，该多级变速器优选用于具有前置前驱横置的车辆，该多级变速器在变速器壳体中布置在驱动轴和与其平行布置的输出轴之间，其中，该多级变速器具有三个在主轴系上同轴地布置的行星排；在其中第一行星排具有第一太阳轮、带有第一行星齿轮的第一行星齿轮架以及第一内齿轮；且在其中第二行星排具有第二太阳轮、带有第二行星齿轮的第二行星齿轮架以及第二内齿轮；且在其中第三行星排具有第三太阳轮、带有第三行星齿轮的第三行星齿轮架以及第三内齿轮；且在其中第二太阳轮与驱动轴连接；且在其中第一行星齿轮架通过第二轴与第一小齿轮且与第三内齿轮连接；且在其中第一内齿轮通过通过第三轴与第二行星齿轮架连接；且在其中第二内齿轮通过第四轴与第三行星齿轮架连接；且其中，所述多级变速器具有至少四个换挡元件，即：在驱动轴与第四轴之间的第一离合器、在驱动轴与第五轴之间的第二离合器、在第六轴与变速器壳体之间第一制动器、以及在第五轴与变速器壳体之间的第二制动器；其中所述第三太阳轮与所述第五轴连接，所述第一太阳轮与所述第六轴连接，且其中，所述多级变速器具有主减速齿轮(Endantrieb)，该主减速齿轮具有在第一小齿轮和在中间轴(等于第七轴)上的第一齿轮之间的第一圆柱齿轮副以及在第七轴上的第二小齿轮和在输出轴(等于第八轴)上的第二齿轮之间的第二圆柱齿轮副。
背景技术
在图6所示的变速机构中给出了根据现有技术的变速器。然而，在更早的文献US5295924中已经给出在现有技术中所示的、三个同轴布置的行星排的元件的连接。在根据现有技术的所有变速器实施方式中，都是直接依次相继地布置三个行星齿轮组。四个或其他的换挡元件部分地被直接布置在耦接的行星齿轮组之前或之后。
根据现有技术的车辆变速器可设计有五至六个良好档间比的前进挡和一个具有合适变速比的倒车挡。该变速器由于在单个行星排中的小的滑滚能流而具有良好的效率和低的扭矩载荷。基于现有技术对于车辆应用来说存在紧凑地构造的自动变速器，其具有作为内燃机与驱动轴之间的起动元件的扭矩转换器。
发明内容
为了进一步改进这种多级变速器，在分析现有技术之后，需要完成多个任务。
未来，很多更小的车辆也应配备有6挡自动变速器，当通过精细优化齿轮级、轴承和换挡元件以及液压控制装置使得其效率进一步上升时，该变速器还通过更适合地布置所有构件可被设计成更紧凑。
具有内燃机驱动装置和电驱动装置的车辆可实现非常小的能耗值，因为两个驱动器一起可对于车辆实现非常有效的能量管理。因为可用空间非常有限，可行的是，将在大部分自动变速器中由液力变矩器承担的起动功能转移到已经存在的换挡元件上，且代替液力变矩器装入强电动机和其他换挡元件，例如用于接通或切断内燃机。然而针对尽可能短的结构长度更迫切地需要，对于各个负载集成(Lastkollektiv)最优地设计所有构件并且此外对于最大的扭矩密度以相互最优的方式布置所有构件，从而使得功率通过变速器系统在最短的路径上被传递。
此外，缩短基本系统可获得用于其它变速器元件的空间，通过这些变速器元件还可切换更多个挡。在此有帮助的是，五挡基础变速器仅通过增加少量元件被扩展成良好档间比的六挡、七挡或八挡变速器。根据本发明。
本发明的主要技术特征在于：在主轴系上在起动元件之后依次相继地布置有：首先是在第一横截面中的泵驱动器、然后是在第二横截面中的第一制动器、然后是在第三横截面中的第一圆柱齿轮副的第一小齿轮、然后是在第四横截面中的第一行星排、然后是在第五横截面中的第二行星排、然后是在第六横截面中的在径向方向上相互围绕布置地位于外侧的第一离合器和位于内侧的第二离合器、然后是在第七横截面中的第三行星排、且最后是在第八横截面中的第二制动器。
元件的这种布置方式可使得在各个构件之间的轴最短，使得相互放置的轴尽可能少，且最优地利用在各个横截面中可用结构空间。
在本发明的另一设计方案中主减速齿轮的第二圆柱齿轮副布置在第二横截面中。
泵驱动器在第一横截面中从主轴系的中间延伸至与其平行布置的轴，该轴在变速器壳体中尽可能位于下部并且驱动油泵，该油泵在此必须仅以较低的吸入高度吸入油。第一制动器位于第二横截面中。主减速齿轮的第一圆柱齿轮副在第三横截面中延伸，也就是说，在主轴系的中间从第二轴侧向向上延伸至平行于主轴系的第七轴(等于中间轴)。主减速齿轮的第二圆柱齿轮副然后从第七轴再次倾斜向下延伸至第八轴或者说输出轴。通过这种方式，泵驱动器以及主减速齿轮的第一圆柱齿轮副和第二圆柱齿轮副可在非常节省空间地围绕第一制动器进行定位。
本发明的进一步技术特征在于：变速器壳体具有带有罐状的第一壳体支承轴的壳体隔板，该第一壳体支承轴包围第一制动器且支撑用于第一小齿轮的小齿轮轴承，且第六轴穿过该罐状的第一壳体支承轴。
为了平缓地进行齿啮合，主减速齿轮的两个圆柱齿轮副斜齿地构造。为了承受更大的径向力和轴向力，且为了支撑倾斜力矩，小齿轮轴承例如由两个O形布置的角接触球轴承构成，其通过锁紧螺母被预紧张。在所描述的实施方式中，罐状的壳体支承轴包围第一制动部，并且节省空间地位于泵驱动器与主减速齿轮之间的自由结构空间中。第六轴穿过该罐状的支承轴，该第六轴连接第一太阳轮与第一制动部。
本发明的进一步技术特征在于：在第三横截面中支承在小齿轮轴承上的第一小齿轮直接与布置在旁边的第四横截面中的、朝向第一小齿轮的、第一行星排的第一行星齿轮架的输出侧的行星齿轮架侧板通过第二轴的非常短的输出侧的轴颈连接。
通过各元件的布置方式，第一小齿轮和第一行星齿轮架的输出侧的行星齿轮架侧板直接彼此并排布置。由此，必须传递最大输出扭矩的第二轴的输出侧的轴颈变得非常短。第六轴穿过该输出侧的轴颈，第六轴的最大扭矩仅为最大输出扭矩的大致一半。第一轴穿过第六轴，第一轴的最大扭矩也比第六轴的最大扭矩小很多。按最小负载的轴在内侧和最大负载的轴在外侧的三个相互放置的轴的布置方式为紧凑结构提供了良好的前提条件。
本发明的进一步技术特征在于：对于简单安装变速器元件有帮助的是，在第一行星齿轮架的输出侧的行星齿轮架侧板上的输出侧的轴颈与第一小齿轮之间布置有齿轮轴连接部和定心部和轴向止推。
较短的齿轮轴连接部也在大直径上传递大的扭矩。定心部用于将大的径向负荷从第一行星齿轮架传递到小齿轮轴承上。轴向止推用于将大的轴向负荷从第一行星齿轮架在力方向上传递到小齿轮轴承上。
本发明的进一步技术特征在于：驻车锁定齿轮与第一行星齿轮架的输出侧的行星齿轮架侧板连接。
输出侧的行星齿轮架侧板径向向外延伸，因为其通过在此径向位于更外侧的第二轴与第三内齿轮连接。驻车锁定齿轮在此的连接不要求额外的轴向结构空间。在驻车锁定齿轮上的负荷在有效驻车锁定时在第三横截面中支承在小齿轮轴承上的第一小齿轮直接与在旁边布置在第四横截面中的、朝向第一小齿轮的、第一行星排的第一行星齿轮架的输出侧的行星齿轮架侧板通过第二轴(12)的输出侧的轴颈连接，通过齿轮轴连接部和定心部被传递到小齿轮轴承上。
本发明的进一步技术特征在于：壳体盖部具有第二壳体支承轴，该第二壳体支承轴在驱动轴与第六轴之间延伸，并且其包括用于多个传递到驱动轴上的油传输系统的外部元件。
为了操纵第一离合器和第二离合器，油压和油体积流量必须从变速器壳体被传递到驱动轴或者说第一轴上。在一种实施方式变型方案中可能的是，对此不需要额外的轴向结构空间。第一小齿轮具有如此大的直径，从而对于具有油传输系统的第二壳体支承轴来说在第一轴和第六轴之间存在足够的径向空间。
在前序部分中描述的多级变速器可通过根据现有技术的四个换挡元件实现五个前进挡。在本发明的另一种设计方案中，多级变速器还具有第三制动器，也就是说，在第四轴与变速器壳体之间具有第三制动器。该第三制动器可以实现具有非常大的传动比的另一前进挡以及具有相同传动比的倒车挡。
针对更多的前进挡，本发明的第三行星排的第三行星齿轮架更宽地构造，且第四行星齿轮与第三行星齿轮同轴地并且与其固定连接地布置在第三行星齿轮架中，第四行星齿轮布置在第七横截面与第八横截面之间的第九横截面中，且第四行星齿轮与第四太阳轮啮合。此外，第四太阳轮与第九轴连接，该第九轴可通过第四制动器与变速器壳体连接。
根据本发明的多级变速器的这种实施方式变型方案可实现八个前进挡且在变速器的后部部分中具有三个制动器。由此更为清楚的是，通过第二行星排和第三行星排之间的两个离合器的布置方式产生结构上的优点。若这两个离合器布置在第三行星齿轮架之后，则另一轴必须穿过在直径方面较小的第三太阳轮，且在后部的变速器部分中布置有五个换挡元件。
根据本发明的多级变速器具有至多四个制动器和两个离合器以及三个行星排，在其中，第三行星排可能具有多级行星齿轮和两个太阳轮。变速器在用于不同挡位的换挡系统中具有仅仅两个离合器，并且因此在旋转部件上仅需要两个供油部，其布置在另一功能元件内部，且不需要轴向结构长度。制动器由变速器壳体提供油压和油体积流量。制动器不需要用于压缩离心力压力的装置且因此较短地构造。整体而言，可实现具有五至八个前进挡的非常紧凑的多级变速器的设计方案。
在可动力换挡的多级变速器中，通常使用具有用于容纳功率消耗和能量消耗的高热容量的盘式离合器或盘式制动器。当可动力换挡的多级变速器具有换挡元件时，其在倒车挡中且从第一前进挡至第x前进挡被闭合，且然后从第x+1前进挡起被打开，该换挡元件在目前通常的换挡控制中在同时大的操纵力的情况下不经受或仅经受轻微的滑动。在该换挡元件中出现的功率损耗是最小的。因此可以将这样的换挡元件设计成具有小热容量的更紧凑构造的锥体离合器或甚至被设计成最小地构造的齿式离合器。这在根据本发明的多级变速器中适用于第三制动器。
因此，在本发明的多级变速器的另一实施方式变型方案中，第三制动器在第四轴与变速器壳体之间被设计成仅具有小摩擦面的双锥体离合器或者设计成齿式离合器。
本发明的进一步技术特征在于：所述第一制动器后移至所述第一小齿轮的后侧且所述第一小齿轮设置在所述第二横截面中、所述第一制动器设置在所述第三横截面中；所述第一离合器和第二离合器后移至所述所述第二制动器的后侧且所述第三行星排设置在所述第六横截面内，所述第二制动器设置在所述第七横截面内，所述第一离合器和所述第二离合器设置在所述第八横截面内且所述第二离合器套装在所述第一离合器的外侧。
由于第一制动器后移至第一制动器的后侧且紧邻第一行星排设置，第一离合器和第二离合器设置在变速器的后端，这使得第一行星排和第三行星排之间的距离缩短，连接第一行星齿轮架与第三内齿轮的第二轴变短，元件的这种布置方式可有效的降低限速器运行过程中产生的噪音，同时，第一离合器和第二离合器依然维持套装很好地利用变速器的径向空间，缩短变速器的轴向长度。
特别地，本发明也涉及根据现有技术同样有效的解决方案。
附图说明
在图1至图10中示出了根据本发明的混合动力变速器的一些实施例，且关于轴、行星排以及换挡元件的布置方式并且关于原理功能进行了说明。附图中：
图1示出了根据本发明的多级变速器的传动结构，在具有作为用于具有前置前驱横置的车辆的起动元件的液力变矩器的实施方式中，所述多级变速器具有在驱动轴和与驱动轴平行布置的输出轴之间的六个前进挡和一个倒车挡；
图2示出了根据图1所示的变速器结构的其他细节，特别是耦接的行星排的系统的结构；
图3示出了根据图2所示的多级变速器的结构方面的设计方案；
图4示出了根据图3所示的多级变速器的细节视图，特别小齿轮37的轴承和小齿轮37与输出侧的行星齿轮架侧板64之间的连接部；
图5示出了在P2混合动力变速器的实施方式中，根据本发明的多级变速器在驱动轴和驱动轴平行布置的输出轴之间的变速器结构，所述P2混合动力变速器具有在驱动侧布置的电动机和作为起动元件的第三离合器；
图6示出了根据图5所示的多级变速器的结构方面的设计方案；
图7示出了根据图5所示的多级变速器的变速器结构的变型方案，所述多级变速器具有仅仅五个前进挡并且不具有倒车挡以及具有更大的电动机；
图8示出了在具有作为起动元件的扭矩转换器的实施方式中，根据本发明的多级变速器的变速器结构，所述多级变速器具有在驱动轴和同轴布置的输出轴之间的八个前进挡和一个倒车挡；
图9示出了第一制动器设置在第一小齿轮与第一行星排之间、第一离合器和第二离合器后移至第二制动器之后的变形方案；
图10示出了根据本发明的多级变速器的、具有五个、六个或八个前进挡的换挡逻辑图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的多级变速器1的传动结构。图2以略微放大的示图示出了该多级变速器1的其他细节。根据图1所示，在变速器壳体2中支承有作为主轴系49的轴的驱动轴11。平行于该主轴系49在变速器壳体2中还支承有中间轴17和输出轴18。内燃机69能够通过起动元件48与驱动轴11连接。在根据图1和图2所示的实施方式变型方案中，所述起动元件48是具有直接驱动离合器的液力变矩器。
在主轴系49上同轴地布置有三个行星排。如在图2中所示，第一行星排20具有第一太阳轮21、带有第一行星齿轮23的第一行星齿轮架22以及第一内齿轮24。第二行星排25具有第二太阳轮26、带有第二行星齿轮28的第二行星齿轮架27以及第二内齿轮29。第三行星排30具有第三太阳轮31、带有第三行星齿轮33的第三行星齿轮架32以及第三内齿轮34。
第二太阳轮26与驱动轴11连接。第一行星齿轮架22通过第二轴12与第一小齿轮37且与第三内齿轮34连接。第一内齿轮24通过第三轴13与第二行星齿轮架27连接。第二内齿轮29通过第四轴14与第三行星齿轮架32连接。
此外，多级变速器1具有五个换挡元件，即：在驱动轴11与第四轴14之间的第一离合器41、在驱动轴11与第五轴15之间的第二离合器42、在第六轴16与变速器壳体2之间的第一制动器43、在第五轴15与变速器壳体2之间的第二制动器44、以及在第四轴14与变速器壳体2之间的第三制动器45，其中所述第三太阳轮31与第五轴连接；所述第一太阳轮21与第六轴连接。
此外，根据图1所示的多级变速器1具有主减速齿轮(Endantrieb)3，所述主减速齿轮具有在第一小齿轮37与在中间轴(等于第七轴17)上的第一齿轮38之间的第一圆柱齿轮副4以及在第七轴17上的第二小齿轮39与在输出轴(等于第八轴18)上的第二齿轮40之间的第二圆柱齿轮副5。所述输出轴18驱动具有第一齿轮轴7和第二齿轮轴8的差速器6。
为了提供油体积流量和油压从而润滑、冷却和控制多级变速器1，该多级变速器1具有两个油泵，即：一个较大的机械驱动的油泵10和一个较小的电驱动的油泵47。所述机械驱动的油泵10通过机械的泵驱动器9或者与驱动轴11连接或者与驱动元件48的、与内燃机69连接的一侧连接。
多级变速器的结构元件为八个，从驱动元件48向后依次相继地布置在横截面51至58中。在主轴系49上，在起动元件48之后依次相继地布置有：首先是在第一横截面51中的泵驱动器9、然后是在第二横截面52中的第一制动器43、然后是在第三横截面53中的第一圆柱齿轮副4的第一小齿轮37、然后是在第四横截面54中的第一行星排20、然后是在第五横截面55中的第二行星排25、然后是在第六横截面56中的在径向方向上相互围绕布置地位于外侧的第一离合器41和位于内侧的第二离合器42、然后是在第七横截面57中的具有第三制动器45的第三行星排30、且最后是在第八横截面58中的第二制动器44。根据本发明的这种对元件的布置方式能够使得在单个构件之间的轴最短，使得相互放置的轴尽可能少，并且最优地利用在单个横截面中的可用结构空间。
泵驱动器9在第一横截面51中从主轴系49的中间延伸至与其平行布置的轴，该轴在变速器壳体中尽可能位于下部，且机械地驱动油泵10，该油泵在此必须仅以小的吸入高度吸入油。第一制动器43位于第二横截面52中。主减速齿轮3的第一圆柱齿轮副4在第三横截面53中，从在主轴系49的中间的第二轴12侧向向上延伸至平行于主轴系49的第七轴17。主减速齿轮3的第二圆柱齿轮副5布置在第二横截面52中，且从第七轴17再次倾斜向下延伸至第八轴或者说输出轴18。通过这种方式，泵驱动器9以及主减速齿轮3的第一圆柱齿轮副4和第二圆柱齿轮副5能够非常节省空间地围绕第一制动器43周围进行定位。
根据图2所示，变速器壳体2具有带有罐状的第一壳体支承轴61的壳体隔板60，该第一壳体支承轴61包围第一制动器43且支撑用于第一小齿轮37的小齿轮轴承63。为了平缓地进行齿啮合，主减速齿轮3的两个圆柱齿轮副4和5被设计成斜齿的。为了容纳第一小齿轮37上的大的切向力、径向力和轴向力并且为了支撑倾斜力矩，小齿轮轴承63优选由两个O形布置的角接触球轴承构成，其通过锁紧螺母被预紧张。第六轴16穿过罐状的壳体支承轴61，该第六轴16将第一太阳轮21与第一制动器43连接。
第一小齿轮37在第三横截面53中支承在小齿轮轴承63上，该第一小齿轮37直接与布置在旁边的第四横截面54中的、朝向第一小齿轮37的、第一行星排20的第一行星齿轮架22的输出侧的行星齿轮架侧板(Stegwange)64通过第二轴12的非常短的输出侧的轴颈62连接，所述输出侧的轴颈62在该位置上必须传递最大的输出扭矩。第六轴16穿过该输出侧的轴颈62，第六轴16的最大扭矩仅为最大输出扭矩的大致一半。第一轴11穿过第六轴16，第一轴11的最大扭矩也比第六轴16的最大扭矩小很多。以最小负载的轴在内部并且以最大负载的轴在外侧的三个相互放置的轴的布置方式为紧凑结构提供了良好的前提条件。
图3示出了根据图2所示的多级变速器的结构方面的设计方案。通过使用具有在泵齿轮、涡轮和导向轮之间非常短地构造的、极大程度上椭圆的液压循环的扭矩转换器，并且由于根据本发明的变速器元件的非常节省空间的布置方式，具有352mm的变速器对于360Nm的驱动扭矩来说结构是非常小的。
图4示出了图3所示的多级变速器的细节视图，特别是第一小齿轮37的轴承和第一小齿轮37与输出侧的行星齿轮架侧板64之间的连接部。对于简单安装变速器元件有帮助的是，在第一行星齿轮架22的输出侧的行星齿轮架侧板64上的输出侧的轴颈62与第一小齿轮37之间布置有齿轮轴连接部65和定心部66和轴向止推67。
较短的齿轮轴连接部65也能够在大直径上传递较大的扭矩。定心部66用于将大的径向负荷从第一行星齿轮架22传递到小齿轮轴承63上。轴向止推67用于将大的轴向负荷从第一行星齿轮架22在力方向上传递到小齿轮轴承63上。
如图1至图4中所示的那样，驻车锁定齿轮50与第一行星齿轮架22的输出侧的行星齿轮架侧板64连接。输出侧的行星齿轮架侧板64径向向外延伸，因为其通过在此径向上位于更外侧的第二轴12与第三内齿轮34连接。驻车锁定齿轮50的这种连接因此不要求额外的轴向结构空间。驻车锁定齿轮50上的负荷在有效驻车锁定时通过前述的齿轮轴连接部65和定心部66被传递到小齿轮轴承63上。
壳体隔板60还具有第二壳体支承轴68，该第二壳体支承轴在驱动轴11与第六轴16之间延伸并且其包括用于多个传递到驱动轴11上的油传输系统的外部元件。因为为了操纵第一离合器41和第二离合器42，油压和油体积流量必须从变速器壳体2通过壳体隔板60和该第二壳体支承轴68被传递到第一轴(相当于驱动轴11)上。在根据图3和图4的实施方式变型方案中，下述情况是可行的，即对此不需要额外的轴向结构空间。第一小齿轮37具有如此大的直径，从而使得对于具有油传输系统的第二壳体支承轴68来说在第一轴11和第六轴16之间存在足够的径向空间。
图5示出了在P2混合动力变速器的实施方式中，根据本发明的多级变速器1的在驱动轴11和与驱动轴平行布置的输出轴18之间的变速器结构，所述P2混合动力变速器具有六个前进挡、也具有第三制动器45以及在驱动侧布置的电动机70和作为起动元件48的第三离合器71。混合动力驱动器具有两个驱动源。电动机70将来自电池的、已经通过功率控制装置调节的电功率转换成机械功率。该电动机70直接与驱动轴11连接，并且在没有其他起动元件的情况下从静止状态驱动该驱动轴。对于电池的功率变弱或电池充电状态大幅下降的情况，内燃机69能够通过作为起动元件48的第三离合器71被加速并且然后被点燃。内燃机将在来自油箱的燃料体积流量中携带的、与化学相关的功率转换成机械功率。通过取决于车辆的运行状态和电池的蓄能以及对电池的使用而选择适当的功率源，在行驶期间可再次对能量存储器进行充电，能够利用这样的混合动力变速器显著降低车辆中的能量消耗。
图6示出了根据图5所示的多级变速器的结构方面的设计方案，其对于相同的输出功率来说具有375mm的结构长度，仅略长于根据图3所示的具有较短构造的扭矩转换器的传统实施方式。
图7示出了在根据图5所示的混合动力实施方式中的多级变速器1的变速器结构的另一种变型方案，其具有仅仅五个前进挡而没有倒车挡。这通过舍弃第三制动器45完成。由此，对于五个良好分级的前进挡来说，多级变速器仅需要四个换挡元件。由此，在该实施方式变型方案中的多级变速器1在发动机舱的下述位置上也获得非常细长的壳体，即在该位置上该壳体由于承载的框架结构而通常是非常窄的。因为此外第三行星排30可构造为更狭长的，所以保留了更多空间用于具有比根据图5所示的实施方式变型方案明显更大的有效长度的更强劲的电动机70。
未来，电池的功率密度和能量密度进一步增加，使得混合动力车辆由此可具有更大的电续驶里程以及扭矩和功率更强的电动机。具有这样的混合动力变速器的车辆主要由电驱动。强劲的电动机的扭矩足以使车辆从静止状态向前和向后加速或者在大的陡坡上起动。因此可舍弃倒车挡。也可舍弃通常的第一挡，该第一挡主要对于在内燃机中驱动转速为1000/min的情况下的大致8至9km/h的低行驶速度来说是必须的。具有更小的气缸的内燃机也可以更小地构造，且首先用于作为对于峰值功率的补充和对于续驶里程的补充。
在主要电气运行的行驶状态中，这样的混合动力车辆很低噪声地行驶。内燃机通常被切断。为了在内燃机运行中较少地听到内燃机，要求很好缓冲振动的措施。因此，根据图7所示的多级变速器1具有用于带有双弹簧系统，内燃机69的扭转减振器72和用于电动机70的另一扭转减振器73。
在对车辆驱动器的更强烈电气化过程中，也使用更强劲的电动机，用于电驱动另一油泵47，该油泵于是通过取决于运行点的最优驱动转速而运行，进而仅仅一直要求实际必须的体积流量。单独通过这样的措施显著降低辅助机组的能量需求。
图8示出了在具有作为起动元件48的液力变矩器的和具有八个前进挡和一个倒车挡的实施方式中，根据本发明的多级变速器1的、在驱动轴11和同轴布置的中间轴17以及与其平行布置的输出轴18之间的变速器结构。为了将前进挡的数量从六个提高到八个，第三行星排30的第三行星齿轮架32更宽地构造，并且第四行星齿轮36与第三行星齿轮33同轴地且与其固定连接地布置在第三行星齿轮架32中，第四行星齿轮布置在第七横截面57与第八横截面58之间的第九横截面59中，且第四行星齿轮与第四太阳轮35啮合。此外，第四太阳轮35与第九轴19连接，该第九轴可通过第四制动器46与变速器壳体2连接。
根据本发明的多级变速器1的、具有八个前进挡的这种实施方式变型方案在变速器的后方部分中具有三个制动器44、45、46。由此更为清晰的是，通过在第二行星排25和第三行星排30之间的两个离合器41、42的布置方式产生结构上的优点。若这两个离合器41、42布置在第三行星齿轮架32之后，则另一轴必须穿过在直径方面较小的第三太阳轮31，且在后方的变速器部分中布置有五个换挡元件。
图9示出了将第一离合器41和第二离合器42后移至第二制动器44之后，第一制动器43后移至第一小齿轮37后侧的变形方案。根据本发明的多级变速器1的、在驱动轴11和同轴布置的中间轴17以及与其平行布置的输出轴18之间的变速器结构，为了减小第一行星排20中第一行星齿轮架22与第三行星排30中第三内齿轮34之间的第二轴12的长度，降低变速器运行过程中产生的噪声，故将第二离合器42和第一离合器41一同移至第二制动器44的后侧。为了节省变速器的轴向空间，仍然将第一离合器41和第二离合器42保持套装。但是连接第一离合器41的第四轴14需从第三行星排30的太阳轮31内穿过，第一离合器41设置在第二离合器42的内侧。上述布置方案的变速器具有较高的空间利用率，明显的降低噪声。同时，将第一制动器43设置在第一小齿轮37的后侧，第一制动器43直接固定在壳体2的内壁上，简化了壳体2的结构。
最后，图10示出了具有五个、六个或八个前进挡的多级变速器1的换挡逻辑图。带有五个和六个前进挡的变型方案具有三个耦接的行星排。仅带有八个前进挡的变型方案在第三变速器级中具有级行星齿轮和两个太阳轮。五挡的变型方案仅具有四个换挡元件，即：两个离合器41和42以及第一制动器43和第二制动器44，且在此描述的实施方式中实现前进转动比为5.151的总传动比范围(Gesamtspreizung)。额外地，六挡的变型方案具有第三制动器45和为6.411的总传动比范围。八挡变型方案还具有第四制动器46以及为8.083的大的总传动比范围。在多级变速器1的具有六个挡位和具有八个挡位的上述变型方案中，两个第一行星排20、25和第三行星排30的主要部分是相同的。通过标准传动比的变型方案可非常容易地覆盖其他传动比范围。
在可动力换挡的多级变速器中，通常使用具有用于容纳功率消耗和能量消耗的高热容量的盘式离合器或盘式制动器。当可动力换挡的多级变速器具有换挡元件时，其在倒车挡中且从第一前进挡至第x前进挡地被闭合，且然后从第x+1前进挡起一直被打开，该换挡元件在目前通常的换挡控制中在同时大的操纵力的情况下不经受或仅经受轻微的滑动。在该换挡元件中出现的功率损耗是最小的。因此可以将这样的换挡元件设计成具有小热容量的更紧凑地构造的锥形离合器(Konuskupplung)或甚至被设计成最小构造的齿式离合器。这在根据本发明的多级变速器1中适用于在第四轴14与变速器壳体2之间的第三制动器45。在具有六个和具有八个前进挡的变速器变型方案中，该第三制动器45仅在倒车挡中和在第一前进挡中被闭合。
针对根据本发明的多级变速器1的、在图1至图10中所示的实施方式变型方案中示出了大的应用范围，且其能够通过变速器元件的这种紧凑的布置方式来实现。因为驱动轴11在两侧可从变速器壳体2引导出来，内燃机69和电动机70可在两侧上被连接。由此产生其他的实施方式变型方案，特别用于具有纵向驱动器的车辆。
附图标记列表：
1多级变速器；2变速器壳体；3主减速齿轮；4第一圆柱齿轮副；5第二圆柱齿轮副；6差速器；7第一半轴；8第二半轴；9泵驱动器；10机械驱动的油泵；11驱动轴(等于第一轴)；12第二轴；13第三轴；14第四轴；15第五轴；16第六轴；17中间轴(等于第七轴)；18输出轴(等于第八轴)；19第九轴；20第一行星排；21第一太阳轮；22第一行星齿轮架；23第一行星齿轮；24第一内齿轮；25第二行星排；26第二太阳轮；27；第二行星齿轮架；28第二行星齿轮；29第二内齿轮；30第三行星排；31第三太阳轮；32第三行星齿轮架；33第三行星齿轮；34第三内齿轮；35第四太阳轮 36第四行星齿轮 37第一小齿轮 38第一齿轮 39第二小齿轮 40第二齿轮 41第一离合器 42第二离合器 43第一制动器 44第二制动器 45第三制动器 46第四制动器 47电驱动的油泵 48起动元件(例如液力变矩器 49主轴系 50驻车锁定齿轮 51第一横截面 52第二横截面 53第三横截面 54第四横截面 55第五横截面 56第六横截面 57第七横截面 58第八横截面 59第九横截面 60壳体隔板 61罐状的第一壳体支承轴 62第二轴的输出侧的轴颈 63小齿轮轴承 64第一行星齿轮架的输出侧的行星齿轮架侧板 65第二轴与第一行星齿轮架之间的齿轮轴连接部 66第二轴与第一行星齿轮架之间的定心部 67轴向止推 68第二壳体支承轴 69内燃机 70电动机 71第三离合器 72用于内燃机的扭转减振器 73用于电动机的扭转减振器。

Claims (24)

1.一种多级变速器(1)，所述多级变速器用于具有前置前驱横置的车辆，该多级变速器在变速器壳体(2)中布置在驱动轴(11)和与驱动轴平行布置的输出轴(18)之间，
其中，所述多级变速器(1)具有三个在主轴系(49)上同轴地布置的行星排；在其中第一行星排(20)具有第一太阳轮(21)、带有第一行星齿轮(23)的第一行星齿轮架(22)以及第一内齿轮(24)；且在其中第二行星排(25)具有第二太阳轮(26)、带有第二行星齿轮(28)的第二行星齿轮架(27)以及第二内齿轮(29)；且在其中第三行星排(30)具有第三太阳轮(31)、带有第三行星齿轮(33)的第三行星齿轮架(32)以及第三内齿轮(34)；且在其中第二太阳轮(26)与驱动轴(11)连接；且在其中第一行星齿轮架(22)通过第二轴(12)与第一小齿轮(37)且与第三内齿轮(34)连接；且在其中第一内齿轮(24)通过通过第三轴(13)与第二行星齿轮架(27)连接；且在其中第二内齿轮(29)通过第四轴(14)与第三行星齿轮架(32)连接，
且其中，所述多级变速器(1)具有至少四个换挡元件，即：在驱动轴(11)与第四轴(14)之间的第一离合器(41)、在驱动轴(11)与第五轴(15)之间的第二离合器(42)、在第六轴(16)与变速器壳体(2)之间的第一制动器(43)、以及在第五轴(15)与变速器壳体(2)之间的第二制动器(44)，其中所述第三太阳轮(31)与所述第五轴连接；所述第一太阳轮(21)与所述第六轴连接，
且其中，所述多级变速器(1)具有主减速齿轮(3)，所述主减速齿轮具有在第一小齿轮(37)与在中间轴上的第一齿轮(38)之间的第一圆柱齿轮副(4)以及在中间轴(17)上的第二小齿轮(39)与在输出轴(18)上的第二齿轮(40)之间的第二圆柱齿轮副(5)，
其特征在于，在所述主轴系(49)上在起动元件(48)之后依次相继地布置有：首先是在第一横截面(51)中的泵驱动器(9)、然后是在第二横截面(52)中的第一制动器(43)、然后是在第三横截面(53)中的第一圆柱齿轮副(4)的第一小齿轮(37)、然后是在第四横截面(54)中的第一行星排(20)、然后是在第五横截面(55)中的第二行星排(25)、然后是在第六横截面(56)中的在径向方向上相互围绕布置的位于外侧的第一离合器(41)和位于内侧的第二离合器(42)、然后是在第七横截面(57)中的第三行星排(30)、且最后是在第八横截面(58)中的第二制动器(44)，
在第三横截面(53)中支承在小齿轮轴承(63)上的第一小齿轮(37)直接与在旁边布置在第四横截面(54)中的、朝向第一小齿轮(37)的、第一行星排(20)的第一行星齿轮架(22)的输出侧的行星齿轮架侧板(64)通过第二轴(12)的输出侧的轴颈(62)连接。
2.根据权利要求1所述的多级变速器(1)，其特征在于，所述主减速齿轮(3)的第二圆柱齿轮副(5)布置在第二横截面(52)中。
3.根据权利要求1所述的多级变速器(1)，其特征在于，所述变速器壳体(2)具有带有罐状的第一壳体支承轴(61)的壳体隔板(60)，所述第一壳体支承轴包围第一制动器(43)并且支撑用于第一小齿轮(37)的小齿轮轴承(63)，且第六轴(16)穿过所述第一壳体支承轴。
4.根据权利要求2中所述的多级变速器(1)，其特征在于，所述变速器壳体(2)具有带有罐状的第一壳体支承轴(61)的壳体隔板(60)，所述第一壳体支承轴包围第一制动器(43)并且支撑用于第一小齿轮(37)的小齿轮轴承(63)，且第六轴(16)穿过所述第一壳体支承轴。
5.根据权利要求2所述的多级变速器(1)，其特征在于，在第三横截面(53)中支承在小齿轮轴承(63)上的第一小齿轮(37)直接与在旁边布置在第四横截面(54)中的、朝向第一小齿轮(37)的、第一行星排(20)的第一行星齿轮架(22)的输出侧的行星齿轮架侧板(64)通过第二轴(12)的输出侧的轴颈(62)连接。
6.根据权利要求3所述的多级变速器(1)，其特征在于，在第三横截面(53)中支承在小齿轮轴承(63)上的第一小齿轮(37)直接与在旁边布置在第四横截面(54)中的、朝向第一小齿轮(37)的、第一行星排(20)的第一行星齿轮架(22)的输出侧的行星齿轮架侧板(64)通过第二轴(12)的输出侧的轴颈(62)连接。
7.根据权利要求4所述的多级变速器(1)，其特征在于，在第三横截面(53)中支承在小齿轮轴承(63)上的第一小齿轮(37)直接与在旁边布置在第四横截面(54)中的、朝向第一小齿轮(37)的、第一行星排(20)的第一行星齿轮架(22)的输出侧的行星齿轮架侧板(64)通过第二轴(12)的输出侧的轴颈(62)连接。
8.根据权利要求1所述的多级变速器(1)，其特征在于，为了简单的安装，在第二轴(12)与第一行星齿轮架(22)的输出侧的行星齿轮架侧板(64)之间布置有齿轮轴连接部(65)和定心部(66)和轴向止推挡(67)。
9.根据权利要求5所述的多级变速器(1)，其特征在于，为了简单的安装，在第二轴(12)与第一行星齿轮架(22)的输出侧的行星齿轮架侧板(64)之间布置有齿轮轴连接部(65)和定心部(66)和轴向止推挡(67)。
10.根据权利要求6所述的多级变速器(1)，其特征在于，为了简单的安装，在第二轴(12)与第一行星齿轮架(22)的输出侧的行星齿轮架侧板(64)之间布置有齿轮轴连接部(65)和定心部(66)和轴向止推挡(67)。
11.根据权利要求7所述的多级变速器(1)，其特征在于，为了简单的安装，在第二轴(12)与第一行星齿轮架(22)的输出侧的行星齿轮架侧板(64)之间布置有齿轮轴连接部(65)和定心部(66)和轴向止推挡(67)。
12.根据权利要求1至11中任意一项所述的多级变速器(1)，其特征在于，驻车锁定齿轮(50)与第一行星齿轮架(22)的输出侧的行星齿轮架侧板(64)连接。
13.根据权利要求1至11中任意一项所述的多级变速器(1)，其特征在于，壳体盖部(60)具有第二壳体支承轴(68)，所述第二壳体支承轴在驱动轴(11)与第六轴(16)之间延伸且所述第二壳体支承轴包括在驱动轴(11)上的用于多个油传输系统的外部元件。
14.根据权利要求12所述的多级变速器(1)，其特征在于，壳体盖部(60)具有第二壳体支承轴(68)，所述第二壳体支承轴在驱动轴(11)与第六轴(16)之间延伸且所述第二壳体支承轴包括在驱动轴(11)上的用于多个油传输系统的外部元件。
15.根据权利要求1至11中任意一项所述的多级变速器(1)，其特征在于，第四轴(14)能够通过第三制动器(45)与变速器壳体(2)连接。
16.根据权利要求14所述的多级变速器(1)，其特征在于，第四轴(14)能够通过第三制动器(45)与变速器壳体(2)连接。
17.根据权利要求1至11中任意一项所述的多级变速器(1)，其特征在于，第三行星排(30)的第三行星齿轮架(32)更宽地构造，以致第四行星齿轮(36)与第三行星齿轮(33)同轴地并且与其固定连接地布置在第三行星齿轮架中，所述第四行星齿轮布置在第七横截面(57)与第八横截面(58)之间的第九横截面(59)中，且所述第四行星齿轮与第四太阳轮(35)啮合，且第四太阳轮(35)与第九轴(19)连接，该第九轴能够通过第四制动器(46)与变速器壳体(2)连接。
18.根据权利要求16所述的多级变速器(1)，其特征在于，第三行星排(30)的第三行星齿轮架(32)更宽地构造，以致第四行星齿轮(36)与第三行星齿轮(33)同轴地并且与其固定连接地布置在第三行星齿轮架中，所述第四行星齿轮布置在第七横截面(57)与第八横截面(58)之间的第九横截面(59)中，且所述第四行星齿轮与第四太阳轮(35)啮合，且第四太阳轮(35)与第九轴(19)连接，该第九轴能够通过第四制动器(46)与变速器壳体(2)连接。
19.根据权利要求1至11中任意一项所述的多级变速器(1)，其特征在于，在第四轴(14)与变速器壳体(2)之间的第三制动器(45)构造为双锥体离合器或构造为齿式离合器。
20.根据权利要求1所述的多级变速器(1)，其特征在于，所述第一制动器(43)后移至所述第一小齿轮(37)的后侧且所述第一小齿轮(37)设置在所述第二横截面(52)中、所述第一制动器(43)设置在所述第三横截面(53)中；所述第一离合器(41)和所述第二离合器(42)后移至所述第二制动器(44)的后侧且所述第三行星排(30)设置在所述第六横截面(56)内，所述第二制动器(44)设置在所述第七横截面(57)内，所述第一离合器(41)和所述第二离合器(42)设置在所述第八横截面(58)内且所述第二离合器(42)套装在所述第一离合器(41)的外侧。
21.根据权利要求20所述的多级变速器(1)，其特征在于，第四轴(14)能够通过第三制动器(45)与变速器壳体(2)连接。
22.根据权利要求20所述的多级变速器(1)，其特征在于，在第四轴(14)与变速器壳体(2)之间的第三制动器(45)构造为双锥体离合器或构造为齿式离合器。
23.根据权利要求20所述的多级变速器(1)，其特征在于，所述主减速齿轮(3)的第二圆柱齿轮副(5)布置在第二横截面(52)中。
24.根据权利要求20所述的多级变速器(1)，其特征在于，第三行星排(30)的第三行星齿轮架(32)更宽地构造，以致第四行星齿轮(36)与第三行星齿轮(33)同轴地并且与其固定连接地布置在第三行星齿轮架中，所述第四行星齿轮布置在第六横截面(56)与第七横截面(57)之间的第九横截面(59)中，且所述第四行星齿轮与第四太阳轮(35)啮合，且第四太阳轮(35)与第九轴(19)连接，该第九轴能够通过第四制动器(46)与变速器壳体(2)连接。
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