CN107524763B - 变速器 - Google Patents

Abstract

本申请案公开了一种具有多个传动部分的变速器，其中每个传动部分包含：一个第一级从动轴(1)；至少一个能够独立旋转的副轴(13)，特别是平行于第一轴(1)；以及一个离合器装置(4,5)，用于选择性地将第一轴(1)直接与从动轴耦合或者将副轴(13)或副轴之一耦合于第一轴(1)与从动轴之间，其中从动轴是另外的传动部分的第一轴(1)或者变速器的输出轴，其中耦合的副轴(13)相对于第一轴(1)具有预定的传动比，并且当提供多个副轴时，各个耦合的副轴相对于第一轴(1)具有不同的传动比。

Description

变速器

技术领域

本发明涉及一种变速器。

背景技术

尤其是对于机动车辆，尽可能地在变速器每个档位的最佳驱动(发动机)速度范围内操作车辆，从而在实现最佳扭矩的同时，产生最大功率以及最低能量或者燃油消耗，这是非常重要的。为实现该目标，已经开发了具有许多档位(8个或更多个)的变速器。使用所谓的双离合器以防止力闭合中出现较长的中断，并且通过释放档位的离合器从而切换到预选的更低或更高档位，同时闭合下一个更高或更低档位的离合器。位于与换档齿轮同一根轴上的剩余齿轮副大部分时候都需要被分离。由于使用诸如通过交替固定行星齿轮架、太阳齿轮或者环形齿轮进行换档的行星齿轮，且旋转运动必须被重新传送到传动链中，所以这些变速器的结构通常非常复杂。

在自行车传动部件中(以及更多由肌肉力量驱动的普通车辆中)，所谓的脱轨传动装置通常在中轴具有多达三个链齿轮，并且后轮毂上的多个小齿轮形成了公认的标准。此外，EP 2,379,402A1公开了所谓的小齿轮中轴变速器。在小齿轮变速器中，输入轴可以与相对侧的曲柄相连接。第一部分变速器包括中间轴，其中多个驱动齿轮安装在输入轴上，第一部分变速器对应的多个被动齿轮安装在中间轴上，第一部分变速器的被动齿轮形成游滑轮，并且游滑轮可以通过换档装置转动连接并固定到中间轴。中间轴形成第二部分变速器的输入轴，并且多个第二驱动轮安装在该输入轴上。第二部分变速器包括输出轴，其中输出轴安装有多个相应的第二从动齿轮，第二部分变速器的第二驱动轮形成游滑轮，并且游滑轮可以通过换档装置转动连接并固定到输入轴，第二部分变速器的输出轴形成与输入轴同轴排列的空心轴。脱轨传动装置和小齿轮底部变速器提供用于传动部件(中轴/小齿轮或者第一/第二部分变速器)的单独换档装置，为实现连续档位序列，当另一个传动部件在某个阶段加档时，一个传动部件必须减档。档位序列上也可能存在重叠，即整个变速器的特定区域可以通过传动部件的换档位置的多重组合产生。

EP 0 557 707 B1描述了一种变速器，其包括：安装有第一游滑轮的输入轴；与输入轴同轴排列并安装在输入轴空心部分的一端的输出轴；安装在输入轴上的第二游滑轮以及另外三个游滑轮，以及具有五个平行于输入轴和输出轴的固定轮的辅助轴，每个定轮通过用于方位反转的中间轮直接或间接地与各自的游滑轮组合，从而与各个游滑轮一起形成齿轮副或者齿轮组。同步离合器使第一游滑轮或第二游滑轮能够选择性地与输入轴耦合，因此辅助轴可以由与第一游滑轮梳状连接的第一定轮或与第二游滑轮梳状连接的第二定轮一起承载。第二游滑轮或第三游滑轮可以通过第二同步离合器选择性地耦合；在第一种情况下，输出轴通过第一离合器、第二游滑轮和第二离合器直接连接到输出轴，在第二种情况下，功率通量从输入轴开始通过第一离合器、第二游滑轮和第二定轮到辅助轴产生作用，并且从辅助轴开始通过与第三游滑轮梳状连接的第三定轮和第二离合器到输出轴产生作用。由于第二离合器处于空档位置，其中第二和第三游滑轮是自由的，并且第三离合器使第四或第五游滑轮选择性地与输出轴耦合，所以第一离合器的每个离合器位置能够实现更多的档位。通过这种方式，可以通过该变速器实现六个前进档和一个倒车档。如果这种变速器能够实现更多的档位，可以通过在每种情况下增加两个另外的齿轮副和另一个离合器来实现，其中根据本发明的教导，本发明仅分配有游滑轮之一的两个离合器，而其他离合器则处于空档位置。通过这种方式，每个具有两个相关联的齿轮副的附加离合器可以实现四个附加的档位。非常多的档位个数将需要大量的离合器和齿轮，这意味着需要大量的机械工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在较少量机械工作下通过简单的换档逻辑结构实现大量档位的变速器。此外，为使驱动器始终在尽可能窄的最佳速度范围内工作，可以将该变速器各个齿轮之间的速度变化尽可能保持恒定。并且可以通过一个单独的驱动来实现连续档位序列。

至少在局部方面，通过根据本发明的变速器来实现该目的。

本发明的基本思想是提供一种变速器，其在运转方面与数字系统的逻辑相对应。首先，发明人考虑了一种双数字系统，其中变速器包含多个传动部分，且每个部分包含两个具有不同传动比的换档位置，其中传动部分的驱动侧通向下一个传动部分的驱动侧(如果存在下一个传动部分，则驱动侧与整个变速器驱动侧的传动部分相对应)。因此，这种具有n个传动部分的变速器可能包含共(2^n)个传动部分(档位)。根据每个传动部分具有两个换档位置的二元结构，这种变速器也可以被称为二元传动，其中每个传动部分与双(二元)数字系统的一个数位相对应。在进一步的考虑中，发现每个传动部分可能包含超过两个档位位置。当每个传动部分包含m+1个换档位置时(例如，具有传动比＝1的直接连接位置，以及具有固定传动比≠1的m个另外的换档位置)，这种具有n个传动部分的变速器可能包含共(m+1)^n个档位。由于档位数随着传动部分数量的增加呈指数增长，并且每个传动部分可能的档位位置数量形成指数函数的基数，所以这种变速器也可能被称为“指数传动”。在这里，各个档位可以通过减速或传动系统进行切换，并且每个档位与所用数字系统的数量相对应。显然地，建造真正的变速器并不限于具有相同数量的换档位置的传动部分，但是传动部分可能包含不同数量的换档位置。

在这种变速器的结构实施过程中，可以通过主轴或第一轴以及旁通轴、辅助轴或副轴实现二元传动的传动部分的两个换档位置，并且该旁通轴、辅助轴或副轴相对于第一轴具有固定的传动比，而副轴可以通过离合器与压入配合而不是第一轴选择性地耦合。通过更多相应的副轴能够实现每个传动部分两个以上的换档位置，同时副轴能够选择性地进行耦合和/或进行级联耦合。

基于这些考虑，根据权利要求1的本发明，提出了一种具有多个传动部分的变速器，其中每个传动部分包含：一个第一级从动轴；

至少一个独立旋转的副轴，特别是平行于第一轴；以及一个离合器装置，用于选择性地将第一轴直接与从动轴耦合或者将副轴或副轴之一耦合于第一轴与从动轴之间，其中从动轴是另外的传动部分的第一轴或者变速器的输出轴，耦合的副轴相对于第一轴具有预定的传动比，并且当提供多个副轴时，各个耦合的副轴相对于第一轴具有不同的传动比。

如本发明所使用的那样，第一级从动轴用于接受外部传动扭矩，即由传动部分外部提供的传动扭矩。在这里，可以由上游传动部分或者位于变速器外部的可能具有动力或其他类型设计的驱动装置来提供外部传动扭矩。根据本发明的意义，传动比可以是传动比或者减速比。根据本发明的意义，耦合是可用于传递扭矩的连接的产生。根据本发明的意义，变速器的输出轴用于将变速器的传动扭矩输出到外部或者能够从外部接收扭矩。

由于通过离合器装置的副轴，第一轴的旋转将直接或带有预定的传动比选择性地传达到接下来的第一轴，所以具有上述效果的变速器可以通过按顺序连接的多个传动部分来实现。即使传动部分仅具有一个副轴，可能的档位数量随着每个附加的传动部分而加倍。当传动部分具有至少一个副轴时，传动部分换档位置的数量能够进一步增加，这又增加了串联连接的多个传动部分的档位数。

根据权利要求2的发明，至少一个传动部分包含至少一个高阶副轴，该副轴能够独立旋转，特别是平行于副轴或副轴之一，并且一个离合器装置用于选择性地将副轴直接与从动轴耦合或者将高阶副轴耦合于副轴与驱动轴之间，其中耦合的高阶副轴相对于副轴具有预定的传动比。结果是可以进一步增加换档位置的数量。

根据权利要求3的实施例，当多个，特别是当所有传动部分的第一轴互相同轴排列和/或多个，特别是所有传动部分的副轴同轴排列时，有利于轴的安装和外壳的制造。根据权利要求4的进一步发明，当同轴排列的第一轴和/或同轴排列的副轴是空心轴，并且最好由支撑轴进行支撑时，可以减少空心设计的轴的质量或至少其惯性矩。现在也可以选择通过空心轴来驱动换档或离合器。

根据权利要求5的实施例，当每个传动部分的初始位置是第一轴与从动轴直接耦合的换档位置，直接驱动可以被设置为参考变速器(1:1)。

根据权利要求6的实施例，当至少一个传动部分包含一个第一轴和副轴都未与从动轴耦合的空转位置时，驱动引擎能够与变速器永久地耦合，例如，在不需要附加的输入离合器的情况下。换言之，可以通过变速器本身实现驱动引擎和消耗者(例如车辆的车轮)之间压进配合的分离。

根据权利要求7的优选实施例，每个传动部分包含安装在第一轴的驱动侧和副轴的驱动侧之间的第一齿轮组；以及安装在副轴的驱动侧和从动轴的驱动侧之间的第二齿轮组，其中第一齿轮组和第二齿轮组中的一个包含一个松动元件，并且其中离合器装置被设计用于耦合该松动元件。根据本发明的意义，齿轮组是能够将扭矩从一个轴传递到另一轴的任何装置。在简单的情况下，齿轮组可能包含二个磨耗轮，例如安装于一个或另一个轴上的两个磨耗轮，并且第一或第二齿轮组的一个齿轮可以是松散地安装于第一轴、副轴或从动轴的游滑轮，同时该游滑轮能够通过离合器装置与其所处的相应轴共同旋转耦合。

根据权利要求8的发明，在各种情况下，传动部分的多个副轴的第一齿轮组或第二齿轮组能够共享一个传动元件，从而节省了部件、空间要求、质量和安装工作。

根据权利要求9的优选实施例，第一齿轮组包含安装在第一轴上的第一齿轮以及安装在副轴上的作为传动元件的第二齿轮；第二齿轮组包含安装在副轴上的第三齿轮以及安装在从动轴上的作为传动元件的第四齿轮。附带地，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮中的至少一个齿轮可以是松动元件，其中离合器装置用于

-在第一齿轮是松动元件的情况下将第一齿轮与第一轴耦合，

-在第二齿轮或第三齿轮是游滑轮的情况下将第二齿轮或第三齿轮与副轴耦合，

-在第四齿轮是油滑轮的情况下将第四齿轮与从动轴耦合。

附带地，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮中可以是齿轮，其中第一齿轮最好与第二齿轮啮合，而第三齿轮最好与第四齿轮啮合。在修改案中，齿轮组可能具有另一种结构，例如具有摩擦传动装置、皮带或链条，并且还可能包含安装在轴对上的齿轮之外的一个或多个中间元件。

根据权利要求10的实施例，离合器装置包含一个主离合器和一个副离合器，其中主离合器的输入侧连接到第一轴，并且主离合器的输出侧连接到从动轴。

在根据权利要求11的实施例中，

-副离合器的输入侧连接到第一轴，其中第一齿轮是松弛地安装在第一轴并连接到副离合器的输出侧的松动元件，或者

-副离合器的输出侧连接到副轴，其中第二齿轮是松弛地安装在副轴并连接到副离合器的输入侧的松动元件，或者

-副离合器的输入侧连接到副轴，其中第三齿轮是松弛地安装在副轴并连接到副轴的输出侧的松动元件，或者

-副离合器的输出侧连接到从动轴，其中第四齿轮是松弛地安装在从动轴并连接到副离合器的输入侧的松动元件。

在根据权利要求12的进一步发明中，主离合器和副离合器最好能够通过通用的换档元件进行切换。

在根据权利要求13的发明中，换档装置用于按照变速器所有传动部分的整体传动比的连续向上或向下阶段切换变速器档位。

在根据权利要求14的发明中，变速器适用于热机、动力机或工作机，或者机械发动机，例如

-模具设备，

-发电机，特别是发电站，如水力发电站、蒸汽发电站或风力发电站，或者

-涡轮机，特别如水力发电站、蒸汽发电站或风力发电站，或者诸如船舶的运载工具的涡轮机，或者

-或者是发动机，特别是诸如汽车、运货卡车、摩托车或船只的机动车辆的发动机，或者

-由肌肉力量驱动的运载工具的曲柄传动，特别是自行车。

附图说明

根据以下对具体示例性实施例的描述，本发明的其它特征、目的和效果将变得明显。为说明示例性实施例，请参考所附图纸。图纸显示：

图1：根据本发明的示例性实施例的变速器示意图；

图2：根据本发明的另一个示例性实施例的变速器示意图；

图3：根据本发明的附加示例性实施例的变速器示意图；

图4：根据本发明的又一个示例性实施例的变速器示意图；

图5A至5I：根据本发明又一个示例性实施例的变速器不同的换档位置；

图6A至6J：不同换档位置的又一个示例性实施例的变速器的示意图；

图7：图4变速器的选定的换档位置；以及

图8：根据又一个示例性实施例的变速器示意图。

具体实施方式

现在将参考所附图纸，并通过优选的实施例详细说明本发明。毫无疑问，图形化说明仅是示意图，且不一定按比例绘制。还应当理解的是，所附图纸和以下描述注重于有助于理解本发明的特征，而不限制所附最广义上的权利要求定义的本发明范围。

机械结构：

图1是根据本发明的示例性实施例的变速器示意图。

该示例性实施例的变速器包含四个传动部分18和一个输出轴20。传动部分18从I到IV进行编号。每个传动部分18包含一个第一轴1、一个副轴13、一套具有第一齿轮6和第二齿轮14的第一齿轮组10、一套具有第三齿轮15和第四齿轮12的第二齿轮组11、一个主离合器4、一个副离合器5和一个耐压环16。驱动侧A、从动侧B和中间位置C在每个传动部分18都能够区分。在本实施例中，在每种情况下，第一齿轮6松弛地安装于第一轴1(游滑轮)，第二齿轮14和第三齿轮15共同旋转连接到副轴13，第四齿轮12共同旋转连接到接着的传动部分18或者带有输出轴端20的最后的传动部分18的第一轴1的驱动侧A。第一传动部分18的驱动侧A具有驱动装置3、从动轴19和输入离合器2。驱动装置3可以是内燃机、电动机、液力传动或机械传动，例如涡轮机或曲柄传动；本发明不限于此。从动轴19也可以称为驱动装置3的从动轴。

耐压环16被认为是用于驱动离合器的驱动器示例，但是可以使用任何其它的驱动元件(例如压电陶瓷；电线圈；液压元件)。变速器的驱动和输出侧也可以倒转，同时剩余的装置保持不变。

输入离合器2、主离合器4和副离合器5各自包含功能相同的结构。具体地说，在各种情况下，都带有保持架7以及多个交替设置的外薄片8和内薄片9。盘形外薄片8各自包含与保持架7的内啮合(未进一步说明)相对应的外啮合(未进一步说明)，并且盘形内薄片9包含与波剖面(在第一轴1的输出侧轴剖面和驱动装置3的从动轴19的示例性实施例中)的外啮合(未进一步说明)相对应的内啮合(未进一步说明)。外薄片8可以预先安装在外薄片载体(未进一步说明)上，并且内薄片可以预先安装在内薄片载体(未进一步说明)上。能够保持和界定离合器2、4、5的初始位置，而不经过弹簧组件(未进一步说明)施加的外力。初始位置可以是耦合位置或解耦位置。

第一传动部分18的第一轴1能够通过输入离合器2耦合到驱动侧的从动轴19。为此，从动轴19的自由轴端包含用于接收输入离合器2的内薄片9的外啮合，并且驱动侧A的第一传动部分18的第一轴1包含输入离合器2的保持架7。保持架7能够通过诸如啮合、线、钥匙等类似适当装置定位并固定在驱动侧轴端。为将从动轴19耦合到第一传动部分18的第一轴1，外薄片通过耐压环(未详细说明)等压在内薄片上，并且通过这种方式，输入离合器2进入耦合状态。

在驱动侧，除最后的传动部分18之外的所有第一轴1能够通过其主离合器4耦合到各自接着的传动部分18的第一轴1。因此，每个接着的传动部分18的第一轴1也可以被看作是各自之前的传动部分18的从动轴。最后的传动部分18的第一轴1可以通过其驱动侧的主离合器耦合到输出轴20。输出轴20是最后的传动部分18的从动轴，并且也可以被看作是整个变速器的从动轴。为此，所有传动部分18的从动轴(即，其各自的驱动侧A或输出轴20上接着的传动部分18的第一轴1)以与第一传动部分的第一轴1相同的方式包含各自主离合器4的保持架7。为将传动部分18的第一轴1耦合到其各自的从动轴，从动轴的保持架7通过耐压环16相对于第一轴1进入耦合状态。

每个传动部分的副离合器5的保持架7连接到松弛地安装在第一轴1上各自的第一齿轮6。耐压环16能够使副离合器进入耦合状态，仅用于替代主离合器4。换言之，如果主离合器4处于耦合状态，则副离合器5处于解耦状态，反之亦然。如果副离合器5处于耦合状态，则主离合器4处于解耦状态，并且从第一轴1到从动轴(接着的传动部分18的第一轴1或者输出轴20)的功率通量被中断。相反，现在第一齿轮6通过副离合器5由第一轴1承载。第一齿轮6与固定安装在副轴13上的第二齿轮14一起形成相对于第一轴1以预定传动比驱动副轴13的第一齿轮组。此外，固定安装在副轴13上的第三齿轮15与固定安装在从动轴(接着的传动部分18的第一轴1或者输出轴20)上的第四齿轮12一起形成相对于副轴13以预定传动比驱动副轴的第二齿轮组。通过这种方式，副轴13通过副离合器5耦合到功率通量。第一齿轮组10和第二齿轮组11的传动比组合成传动部分18的单传动比。传动部分18的位置I到IV将从具有最低传动比的传动部分18计数到具有最高传动比的传动部分18。但这是一个示例性惯例，而不是强制性的。

因此，该示例性实施例的每个传动部分18能够设置两个换档位置，并且能够将传动部分18的每个换档位置与每个其他传动部分18的每个换档位置组合。

对于每个传动部分18具有一个副轴线的示例性实施例的进一步描述，主离合器4的驱动或耦合被定义为<0>，并且副离合器5的驱动被定义为<1>。如果每个传动部分被视为一个双数的一位数字，其中每个数字可以取值<0>或<1>，则该示例性实施例的变速器可以被理解为一个四位数双数系统的示例，并且每个档位(每个档位)可以被描述为一个双符号数字。换言之，由于能够使用双数系统的四位数字说明2^4＝16个数值，所以能够通过该示例性实施例的变速器来实现相同的数值，即2^4＝16个档位。

理论上，这些第一轴1和副轴13的任何数量(最好是四到六)能够按顺序连接，其中随着每次第一轴和副轴的组合，可能实现的档位数量将加倍。

虽然如图1所示，在解耦位置的情况下说明所有的离合器2、4、5，但是应当理解的是，这仅为示意图。在该示例性实施例的优选配置中，所有主离合器4在初始位置耦合(并且因此副离合器5处于解耦状态)。因此在初始位置，处于位置<0><0><0><0>的传动部分18(即双数通知中的数字零)作为通过第一轴1的功率通量，表示变速器的第一档。换档到传动部分18的位置<1>，从而引导功率通量使其通过各自的副轴13，然后通过驱动各自的耐压环16产生作用。

第一轴1和副轴13平行于轴线安装。应当理解的是，在每个传动部分18中，副轴13的第二齿轮14将永久地啮合到第一轴1的第一齿轮6，而副轴13的第三齿轮15将永久地啮合到下一个第一轴1或输出轴20的第四齿轮。如果离合器4、5处于换档状态<1>，则副轴13连接两个随后的第一轴1，如果离合器4、5处于换档状态<0>，则两个随后的第一轴1将直接相连。在相同模块的情况下，如果所有副轴13的齿轮副6、14和15、12在不同齿数的情况下包含相同的齿轮副齿数，则副轴13也能够同轴安装。

第一轴1能够形成为空心轴。一个(连续的)支撑轴(未详细说明)能够集成到空心的第一轴1，以缓减第一轴1的安装。副轴13能够以相同的方式形成空心轴，如果空心轴和支撑轴以图1、2、5A-5I所示的示例性实施例中的情况排列，则(连续的)支撑轴(未详细说明)能够集成到空心轴。

图2是根据本发明的另一个示例性实施例的变速器示意图。

该示例性实施例的变速器是图1示例性实施例的变速器的变更。就下述内容不存在不同之处而言，本示例性实施例的变速器与图1示例性实施例的变速器一致。换言之，在下述内容中仅描述了与图1示例性实施例的变速器的不同之处，其余内容可参考图1的描述。

在本示例性实施例中，假设对于除第一个之外的每个传动部分18，换档位置<0>和<1>中仅有一个是可行的，即主离合器4或者副离合器5将被耦合。相反，对于第一传动部分18，主离合器4和副离合器5在空档位置(<->)(也称为空转位置)都不耦合。因此，第一传动部分18的这对离合器能够取代第一轴1和动力源3之间输入离合器2的功能，从而可以省略输入离合器。如图2加粗实线所示，功率通量从稳定连接的驱动装置3开始运行，仅到第一传动部分18的第一轴1，从而使得扭矩无法传递到输出轴20。换言之，与图1示例性实施例相比，在该示例性实施例中，输入离合器2由变速器的离合器代替。应当理解的是，这种分离传动链的功能可以通过任何共同运转的离合器实现。

切换一系列的传动部分18，从而成为图1示例性实施例的进一步区别。换言之，最低传动(位置I)的传动部分18安装在输出轴20的一侧，从而形成最后的传动部分18，并且最高传动(位置IV)的传动部分18安装在输入离合器2的一侧，从而形成第一传动部分18。

图3是根据本发明的另一个示例性实施例的变速器示意图。

该示例性实施例的变速器是图1示例性实施例的变速器的变更。就下述内容不存在不同之处而言，本示例性实施例的变速器与图1示例性实施例的变速器一致。换言之，在下述内容中仅描述了与图1示例性实施例的变速器的不同之处，其余内容可参考图1的描述。

反转传动部分18的顺序，从而成为图1示例性实施例的进一步区别。换言之，最低传动(位置I)的传动部分18安装在输出轴20的一侧，并且最高传动(位置IV)的传动部分18安装在输入离合器2的一侧。

在该示例性实施例的变速器中，副离合器5安装在副轴13上或者副轴13内，第一齿轮6共同旋转安装在第一轴1上，并且第二齿轮14松弛地安装在副轴13上。类似于第一示例性实施例，第三齿轮15共同旋转安置在副轴13上，并且第四齿轮12共同旋转安置于第一轴1上。第二齿轮14(游滑轮)连接到副离合器5的保持架7，并且副离合器5的内薄片(这里未详细说明)位于副轴13上。

在不同情况下，主离合器4和副离合器5能够由不同的耐压环16驱动。主离合器4和副离合器5的耐压环16通过合适的逻辑和/或控制(未详细说明)方式耦合，使得主离合器4和副离合器5能够仅作为替代处于耦合位置。换言之，如果主离合器4处于耦合状态，则副离合器5将被解耦(传动部分18的换档位置<0>)，并且如果副离合器5处于耦合状态，则主离合器4被解耦(传动部分18的换档位置<1>)。

图4是根据本发明的又一个示例性实施例的变速器示意图。

该示例性实施例的变速器是图3示例性实施例的变速器的变更。就下述内容不存在不同之处而言，本示例性实施例的变速器与图3示例性实施例的变速器一致。换言之，在下述内容中仅描述了与图3示例性实施例的变速器的不同之处，其余内容可参考图3的描述。

基于根据图3的前述示例性实施例，其中副离合器5位于副轴13上，根据图4进一步的示例性实施例的说明，也可能将两个副轴13a、13b平行于用于连接随后的两个第一轴1的第一轴1进行安装，并且这两个随后的第一轴1上还安装了各自的第二齿轮14a、14b和第三齿轮15a、15b，其中这些第二齿轮14a、14b还与第一轴1的第一齿轮6永久地连接，同时副轴13a、13b的第三齿轮15a、15b与各自的第四齿轮12a、12b永久地连接，并且第四齿轮12a、12b共同旋转安装在随后的第一轴1或者输出轴20上。换言之，第一齿轮6与副轴13a的第二齿轮14a形成第一齿轮组10a，并且与副轴13b的第二齿轮14b形成另外的第一齿轮组10b；此外，副轴13a的第三齿轮15a和第四齿轮12a形成第二齿轮组11a，并且副轴13b的第三齿轮15b和另一个第四齿轮12b形成另一个第二齿轮组11b。

主离合器4和副离合器5a、5b都能够由不同的耐压环16驱动。主离合器4和副离合器5的耐压环16通过合适的逻辑和/或控制(未详细说明)方式耦合，使得主离合器4和副离合器5a、5b能够仅作为替代处于耦合位置。换言之，如果主离合器4处于耦合状态，则副离合器5a、5b将被解耦(传动部分18的换档位置<0>)，并且如果副离合器5a、5b中的一个离合器处于耦合状态，则主离合器4将作为副离合器5a、5b中的另一个离合器被解耦。换言之，对于每个副离合器5a、5b或者每个副轴13a、13b，能够切换传动部分18的另一个换档位置，这可以被视为前述引入的通知之后的传动部分18的换档位置<1>和<2>。变速器功能的三元方式对应于数字系统，其指数对应于传动部分18的数量，并且其基数(3)对应于每个传动部分18换档位置的数量，其中传动部分18是数字系统的基数。应当理解的是，数字系统的基数对应于每个传动部分18的副轴13的数量，此外，一个以及各自的传动部分18对应于该数字系统所表示数字的位数。

在本示例性实施例的进一步发明中(这里未详细说明)，至少两个副轴能够平行于每个传动部分各自的第一轴进行安装，或者还能够通过相应的副离合器耦合。

在另外的示例性实施例中(未详细说明)，另外的副轴可能能够平行于副轴13、13a和/或13b进行安装，并且副轴13、13a和/或13b带有诸如副离合器13、13a或13b的同于选择性地在力路径中耦合的副离合器。

在另外的示例性实施例中(这里未详细说明)，齿轮15b也可能按照各自的齿数连接齿轮12a，其中可以省略齿轮12b。类似地，这也适用于非同轴的多个副轴。

另外的示例性实施例(未详细说明)涉及上述各种示例性实施例，例如其中仅一个或多个离合器位于副轴上且与其耦合或解耦，而仅一个或多个第一轴1设计有可耦合的游滑轮6。

必须通过中间齿轮或连系材(例如传动链、齿形带等)在第一轴1和副轴13之间产生力传动，以切换第一轴1的旋转方向，从而切换驱动旋转方向。这在变速器中的任何地方都是可能的。

根据本发明，该变速器适用于所有类型的发动机驱动或肌肉驱动的运载工具，以及用于所有类型和用途的热机、动力机械或加工设备。

当运用于诸如自行车等的肌肉驱动的运载工具中时，当能够仅使用单个驱动器(例如旋转手柄)来实现各个档位的切换，并且在档位序列中没有交集区域或跨越时，是最优选的情况。

图5A到5I是具有功率通量指示的位于不同换档位置的另外的示例性实施例的变速器示意图。

该示例性实施例的变速器是图1示例性实施例的变速器的变更。就下述内容不存在不同之处而言，本示例性实施例的变速器与图1示例性实施例的变速器一致。换言之，在下述内容中仅描述了与图1示例性实施例的变速器的不同之处，其余内容可参考图1的描述。

与图1示例性实施例的唯一区别在于传动部分18的顺序被切换。换言之，最低传动的传动部分18安装在输出轴20的一侧，并且最高传动的传动部分18安装在输入离合器2的一侧。仅为清晰原因省略了图1的驱动装置3。传动部分18的位置I到IV将再次从具有最低传动的传动部分18计数到具有最高传动的传动部分18。

随后，详细描述本示例性实施例的变速器功能。

传动部分18能够切换如工作状态<0>(即直接驱动)或<1>(通过副轴13及其齿轮14和15驱动)或反之亦然。

在两个传动部分18的情况下，已经可能实现4个工作状态或档位，即直接驱动(第一档)第一传动部分18的<0>和第二传动部分18的<0>，

第一传动部分18的<0>和第二传动部分18的<1>切换到第二档，

第一传动部分18的<1>和第二传动部分18的<0>切换到第三档，

以及第一传动部分18的<1>和第二传动部分18的<1>切换到第四档，

其中第四档是第一和第二传动部分18所产生的结果。根据副轴13选定的传动比，第二档位还能够按照第一传动部分18的<1>和第二传动部分18的<0>进行换档，并且第三档位还能够按照第一传动部分18的<0>和第二传动部分18的<1>进行换档。

对于每个附加的传动部分18，按照下述供参考的表1的描述，可能实现的档位数量将明显加倍。具有位置V(在本示例性实施例中未提供)的第一列和可能具有档位17到32的行用于说明通过简单地添加另外的位置能够使档位数量不断地加倍。

表1

对应于档位数量的换档位置的顺序及其分配仅为示例。当然，变速器操纵能够使某个传动部分18的位置<0>或<1>也能够位于与表中所示的不同位置，从而使例如，第一档位的传动部分<1>位于位置III而不是位置I等。

表1还指图5A到5I各自的换档位置的图像。这将在下文进行详细描述。

图5A表示该示例性实施例的变速器，其中所有的耐压环16处于换档位置<0>，因此功率通量从第一轴1传递到第一轴1。功率通量用粗线绘制。该换档位置<0><0><0><0>可以被视为变速器的第一档。

图5B表示该示例性实施例的变速器，其中位于位置IV、III和II的传动部分18的三个耐压环16位于换档位置<0>，并且位于位置I的传动部分18的耐压环16位于换档位置<1>。因此，功率通量沿着第一轴1从第一个第一轴1传递至第三个第一轴1，而在位置I的最后传动部分，功率通量通过副轴13绕到输出(输出轴20)。在这里，功率通量也用粗线绘制。该换档位置<0><0><0><1>可以被视为变速器的第二档。

图5C表示该示例性实施例的变速器，其中位于位置IV、III和I的传动部分18的三个耐压环16位于换档位置<0>，同时位于位置II的传动部分18的耐压环16位于换档位置<1>。因此，功率通量直接从第一个第一轴1传递到第二个第一轴1，在位置II的第三传动部分18中，功率通量通过副轴13被引导到位置I处的第四传动部分18的第一轴1并且并从第一轴1直接到输出轴20。在这里，功率通量也用粗线绘制。该换档位置<0><0><1><0>可以被视为变速器的第三档。

图5D表示该示例性实施例的变速器，其中位于位置IV和III的传动部分18的三个耐压环16位于换档位置<0>，并且位于位置II和I的传动部分18的耐压环16位于换档位置<1>。因此，功率通量从第一个第一轴1传递到第二个第一轴1，且在传动部分II和I，功率通量通过副轴13绕到输出，从而使传动部分I和II的传动比成倍增加。功率通量也用粗线绘制。该换档位置<0><0><1><1>可以被视为变速器的第四档。

图5E到5I类似地对应于图5A到5D，通过所有的四个副轴13将单个换档位置延续到可能的最大传动。

如前所述，变速器的换档逻辑可以被比作双数系统，其中传动部分18的数量对应于数字系统中的数字的位数，并且传动部分18可能的换档位置对应于每个数位(0和1)的两个可能的数值。根据表1的档位数与双数系统的比较显示，档位数量总是等于由最高二进制位表示的十进制数值，在这种情况下，即4(传动部分)^2(第一轴+副轴)，且单个档位计数比传动部分18的换档位置表示的双数表示法所指示的十进制数高一：<0000>＝0→1.档，<0001>＝1→2.档，以此类推。

由于所有的齿轮6、14、15、12总是互相啮合，能够无需同步并且基本上不会中断功率通量便从每个啮合的齿轮切换到选定的任何其他的齿轮。

在这里，能够通过单独的，最好是电子和/或液压控制的致动器(未详细说明)经由换档鼓来实现换档。在这里，不需要保持一定的换档顺序。根据选定的驱动器及其控制，以及取决于使用情况，可随时跳过多个档位。

该示例性实施例的工作原理能够直接或者类似地转移到其他示例性实施例，如在下文中参考另一个示例性实施例所举例说明的。

图6A到6J是具有功率通量指示的位于不同换档位置的又一示例性实施例的变速器示意图。

该示例性实施例的变速器是图3示例性实施例的变速器的变更。就下述内容不存在不同之处而言，本示例性实施例的变速器与图3示例性实施例的变速器一致。换言之，在下述内容中仅描述了与图3示例性实施例的变速器的不同之处，其余内容可参考图3的描述。

图6A显示了具有四个传动部分18的变速器，其具有四个轴向移位放置的副轴13，其中主离合器4位于换档位置<0>的主轴上，并且副离合器5位于换档位置<1>的副轴13。在这个范围，这对应于图3示例性实施例的变速器。与图3的变速器相反，第一传动部分18(位置IV)的一对离合器4、5包含一个空转位置(<->)，其中离合器4、5都被解耦。如前所述，任何传动部分18都可能具有该空转位置。

图6B到6J显示了根据换档逻辑用于前八档的换档位置的本示例性实施例的变速器，该换档逻辑已经参考图5A到5I和表1针对前述示例性实施例进行了描述。

图7显示了位于选定的换档位置的图4的变速器。

该示例性实施例的变速器包含m＝2个平行的副轴13，即每个传动部分18具有m+1＝3个可能的换档位置以及n＝4个传动部分18。如上文图4所述，每个传动部分18能够具有三个换档位置，即<0>(耦合的主离合器4)，<1>(耦合的第一副离合器5a)或者<2>(耦合的第二副离合器5b)。应当注意的是，该示例性实施例中技术上可能的空转位置<->不能按照本申请案定义的方式进行计算，因为空转位置不对应于基于换档逻辑的数字系统中的任何可说明的数字。如果用[+]表示离合器的耦合状态，用[-]表示解耦状态，则能够根据下表2表示离合器4、5a、5b的离合器状态的组合：

表2

下表3说明了该示例性实施例的变速器的示例性换档模式，其中通过表2所示各自的传动部分18的主离合器4、第一副离合器5a和第二副离合器5b的耦合状态获得表3所示的位置I、II、III和IV处各自的传动部分18的换档位置。

表3

对应于平行于主轴1的副轴13的数目m，结果是在n个传动部分18中，并且在每种情况下具有m个平行的副轴，能够通过组合不同的多个同步、单独的减速或变速器来实现(m+1)^n个档位，并且没有可察觉的动力流动的中断，即例如，如果有n＝3个传动部分18，并且在每种情况下具有m＝1个平行的副轴13，可能的档位有(1+1)^3＝8个，如果有m＝2个平行的副轴13，则可能的档位有(2+1)^3＝27个，如果有m＝3个平行的副轴13，则可能的档位有(3+1)^3＝64个，如果有n＝4个传动部分18，则可能的档位有(3+1)^4个：即256个，如果有m＝5个传动部分18，则可能的档位有4^5个：即1024个，以此类推。在本示例性实施例中，具有n＝4个传动部分18以及m＝2个平行的副轴13，因此具有(2+1)^4＝81个可切换的档位。

图8显示了前述图表的变速器可能的简图。

该示例性实施例的变速器包含m＝2个平行的副轴13，即每个传动部分18具有m+1＝3个可能的换档位置以及n＝4个传动部分18。如上文图4所述，每个传动部分18能够具有三个换档位置，即<0>(耦合的主离合器4)、<1>(耦合的第一副离合器5a)或者<2>(耦合的第二副离合器5b)。应当注意的是，该示例性实施例中技术上可能的空转位置<->不能按照本申请案定义的方式进行计算，因为空转位置不对应于基于换档逻辑的数字系统中的任何可说明的数字。如果用[+]表示离合器的耦合状态，用[-]表示解耦状态，则能够根据上表2表示离合器4、5a、5b的离合器状态的组合。

与上述示例性实施例相比，第一轴以及一个或多个副轴的特征在于，每个轴仅第一个(或最后的)齿轮作为定轮位于该轴上，而所有其他的齿轮都作为松动的齿轮位于那些轴上，并且能够按照类似于前面的描述，通过主离合器和副离合器与主轴和副轴耦合。可能的档位数量再次以第一轴和副轴的数量作为基数，并且以齿轮级数的数量减1作为指数获得。此外，该示例性实施例的特征在于，副轴与第一轴的距离不同，从而在单个的齿轮级中实现不同的传动比。

还能够实现具有不同数量的副轴13的传动部分18。每个传动部分18可以被视为第一轴的(可切换的)中断。

高数量的档位允许开发用于不同的驾驶风格和驾驶需求的换档程序。

参考优选的示例性实施例详细描述本发明。应当理解的是，上述描述仅能够包含本发明示例性实施例的选项，并且本发明不限于所描述的特定示例性实施例、其发明、不同版本和修改案，但是在每种情况下，仅按照最广泛的理解由附带的权利要求进行定义。按照所属技术领域的专业人员基于他/她的知识进行的描述，对示例性实施例进行的修改、补充、替换及其等同物，将被视为本发明的实施例，属于附带的权利要求的范围。

例如能够在第一传动部分18之前设置中间轴，从而减小驱动装置3的扭矩，以实现第一档的减速。

在上述示例性实施例中，假设每个齿轮组10、10a、10b、11、11a、11b由齿轮组成，并且每个齿轮组由两个啮合的齿轮组成。原则上来说，齿轮组也可以由其他传动原理组成，如摩擦轮、链传动、皮带传动等，并且能够为每个齿轮组提供两个以上的齿轮。

第一齿轮6和齿轮13、12a、12b也可能具有内啮合，并且第二齿轮14或第三齿轮15啮合在内啮合中。

虽然未详细说明，但是可以通过本身已知的方式来实施倒档。

作为形状合适的连接，离合器也能够通过轴向或径向功能啮合的形式并且与定轮同步旋转连接进行运作。

档位包含具有上述变速器的各个传动部分18的换档位置的序列，其中该序列对应于指数数字系统的数字的一系列数位，传动部分18的数量对应于数字的位数，并且不同的有效(动力传递)换档位置的数量对应于数字系统的基数。通过传动部分18的第一轴1与下一个传动部分18的第一轴1或者变速器的输出轴20的直接承载(耦合)，能够实现与数字<0>相对应的传动部分18的第一个换档位置。通过第一轴1以及下一个传动部分18的第一轴1之间的或者具有预定传动比的变速器的输出轴20的动力流动中的第一轴耦合的中断以及副轴13(13a)的耦合，能够实现与数字<1>相对应的传动部分18的第二个换档位置。因此，类似于该双数或二进制数系统，通过组合不同的多个同步、单独的减速或变速器，以及n次第一轴的中断，在没有可察觉的动力流动中断的情况下可实现2^n个档位，即例如如果有3个副轴，则可能的档位有2^3个：即8个，如果有5个副轴，则可能的档位有2^5个：即32个。通过第一轴1以及下一个传动部分18的第一轴1之间的或者具有预定传动比的变速器的输出轴20的动力流动中耦合另外的副轴13(或13b)而不是第一副轴13(13a)，能够实现与数字<2>、<3>等相对应的传动部分18的其他换档位置。

因此，通过组合不同的多个同步、单独的减速或变速器从而生成档位(没有可察觉的动力流动的中断)。对于n个传动部分18(第一轴1的中断)，并且每个传动部分18具有m个平行的副轴，可能的档位有(m+1)^n个。下表4显示了示例性星丛。

表4

档位的选择可以通过机械、电动、电子、气动、磁性或液压致动器的任何固定或可变换档程序来实现，其控制也可以通过机械、电动、电子、气动、磁性或液压方式进行。

参考数字列表

1 第一轴

2 输入离合器

3 动力源

4 主离合器

5、5A、5b 副离合器

6 第一齿轮

7 保持架

8 离合器外薄片

9 离合器内薄片

10、10a、10b 第一齿轮组

11、11a、11b 第二齿轮组

12 第四齿轮

13、13a、13b 副轴

14、14a、14b 第二齿轮

15、15a、15b 第三齿轮

16 耐压环

18 传动部分

19 从动轴

20 输出轴

A 驱动侧

B 从动侧

C 中间位置

I、II、III……传动部分的位置

<0>、<1>、<2>……传动部分的换档位置

<-> 传动部分的空转位置

[+]、[-] 离合器的耦合、解耦状态

参考数字列表是实施方式的组成部分。

Claims (32)

1.一种具有多个传动部分的变速器，其中每个传动部分包含：

一个第一轴；

至少一个能够独立旋转的副轴；以及

一个离合器装置，用于选择性地将第一轴直接与从动轴耦合或者将副轴耦合于第一轴与从动轴之间，其中从动轴是另外的传动部分的第一轴或者变速器的输出轴，

其中耦合的副轴相对于第一轴具有预定的传动比，并且当提供多个副轴时，各个耦合的副轴相对于第一轴具有不同的传动比，其中，多个传动部分的第一轴互相同轴排列和/或多个传动部分的副轴互相同轴排列。

2.根据权利要求1的变速器，

其中至少一个传动部分包含至少一个能够独立旋转的高阶副轴，

并且所述离合器装置用于选择性地将副轴直接与从动轴耦合或者将高阶副轴耦合于副轴与驱动轴之间，其中耦合的高阶副轴相对于副轴具有预定的传动比。

3.根据权利要求1的变速器，

其中同轴排列的第一轴和/或同轴排列的副轴是空心轴。

4.根据权利要求1的变速器，

其中每个传动部分的初始位置是第一轴与从动轴直接耦合的换档位置。

5.根据权利要求1的变速器，

其中至少一个传动部分包含一个第一轴和副轴都未与从动轴耦合的空转位置。

6.根据权利要求1的变速器，

其中每个传动部分的每个副轴包含：

第一齿轮组，安装在第一轴的驱动侧和副轴的驱动侧之间；以及

第二齿轮组，安装在副轴的驱动侧和从动轴的驱动侧之间，

其中第一齿轮组和第二齿轮组中的一个包含松动元件，并且

其中离合器装置用于耦合该松动元件。

7.根据权利要求6的变速器，

其中在传动部分的多个副轴中，在每种情况下，第一齿轮组或第二齿轮组共享一个传动元件。

8.根据权利要求6的变速器，

其中第一齿轮组包含安装在第一轴上的第一齿轮，以及安装在副轴上的作为传动元件的第二齿轮；以及

第二齿轮组包含安装在副轴上的第三齿轮，以及安装在从动轴上的作为传动元件的第四齿轮；

其中第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮中有至少一个齿轮可以是松动元件，其中离合器装置用于

-在第一齿轮是松动元件的情况下将第一齿轮与第一轴耦合，

-在第二齿轮或第三齿轮是松动齿轮的情况下将第二齿轮或第三齿轮与副轴耦合，

-在第四齿轮是松动轮的情况下将第四齿轮与从动轴耦合。

9.根据权利要求8的变速器，

其中离合器装置包含一个主离合器和一个副离合器，

其中主离合器的输入侧连接到第一轴，并且主离合器的输出侧连接到从动轴。

10.根据权利要求9的变速器，其中

-副离合器的输入侧连接到第一轴，其中第一齿轮是松弛地安装在第一轴并连接到副离合器的输出侧的松动元件，或者

-副离合器的输出侧连接到副轴，其中第二齿轮是松弛地安装在副轴并连接到副离合器的输入侧的松动元件，或者

-副离合器的输入侧连接到副轴，其中第三齿轮是松弛地安装在副轴并连接到副轴的输出侧的松动元件，或者

-副离合器的输出侧连接到从动轴，其中第四齿轮是松弛地安装在从动轴并连接到副离合器的输入侧的松动元件。

11.根据权利要求9的变速器，

其中主离合器和副离合器通过通用的换档元件进行切换。

12.根据权利要求1的变速器，

其中换档装置用于按照变速器所有传动部分的整体传动比的连续向上或向下阶段切换变速器档位。

13.根据权利要求1的变速器，

其中变速器适用于热机，或者机械发动机。

14.根据权利要求1的变速器，

其中变速器适用于动力机。

15.根据权利要求1的变速器，

其中变速器适用于工作机。

16.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述副轴平行于第一轴。

17.根据权利要求1的变速器，其中，所有传动部分的第一轴互相同轴排列。

18.根据权利要求1或17所述的变速器，其中，所有传动部分的副轴互相同轴排列。

19.根据权利要求2的变速器，其中，至少一个高阶副轴平行于第一轴或者副轴中的一个副轴。

20.根据权利要求3的变速器，其中，同轴排列的第一轴和/或同轴排列的副轴由支撑轴进行支撑。

21.根据权利要求8的变速器，其中，所述第一齿轮是小齿轮。

22.根据权利要求8的变速器，其中，所述第二齿轮是小齿轮。

23.根据权利要求8的变速器，其中，所述第三齿轮是小齿轮。

24.根据权利要求8的变速器，其中，所述第四齿轮是小齿轮。

25.根据权利要求13的变速器，其中，所述变速器适用于模具设备、发电机、或者涡轮机、或者发动机、或者由肌肉力量驱动的运载工具的曲柄传动。

26.根据权利要求25的变速器，其中，所述发电机是发电站。

27.根据权利要求26的变速器，其中，所述发电站是水力发电站、蒸汽发电站或风力发电站。

28.根据权利要求25的变速器，其中，所述涡轮机是水力发电站的、蒸汽发电站的或风力发电站的或者运载工具的涡轮机。

29.根据权利要求28的变速器，其中，所述运载工具是船舶。

30.根据权利要求25的变速器，其中，所述发动机是机动车辆的发动机。

31.根据权利要求30的变速器，其中，所述机动车辆是汽车、运货卡车、摩托车或船只。

32.根据权利要求25的变速器，其中，所述由肌肉力量驱动的运载工具是自行车。

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