CN204985691U - 行星齿轮结构方式的自动变速器及其切换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种行星齿轮结构方式的自动变速器，包括至少一个切换系统，所述切换系统分别具有一个形锁合切换元件，该切换元件的滑动套筒与相配的致动器连接并且可通过所述致动器在两个切换位置之间移动。在此所述至少一个切换系统具有至少一个锁止装置(32至35)，该锁止装置防止切换元件的滑动套筒意外离开至少一个切换位置。为了提供一种具有高效率且同时制造成本低特点的自动变速器，相配的致动器设置在切换元件的径向外侧，切换元件的滑动套筒通过位于中间的传递元件与致动器连接。此外，本实用新型涉及一种用于行星齿轮结构方式的自动变速器的切换系统。

Description

行星齿轮结构方式的自动变速器及其切换系统

技术领域

本实用新型涉及一种行星齿轮结构方式的自动变速器，包括至少一个切换系统，所述切换系统分别具有一个形锁合切换元件，该切换元件的滑动套筒与相配的致动器连接并且可通过所述致动器在两个切换位置之间移动，并且所述至少一个切换系统具有至少一个锁止装置，该锁止装置防止切换元件的滑动套筒意外离开至少其中一个切换位置。

背景技术

切换系统在多挡变速器中被应用并且用于连接变速器的组件，以便实现不同的传动比。为此目的，切换系统通常具有切换元件，该切换元件在被操作时根据具体实施方式实现相配变速器组件的力锁合或形锁合的连接。在自动变速器中，大多时候使用片式离合器形式的力锁合切换元件，通过它们变速器的各级可以以不同的方式接入动力流中。力锁合切换元件的优点在于，也可在负载下并且因此无需提前同步两个变速器组件的转速地完成连接，尤其是片式离合器具有紧凑的结构。但在力锁合切换元件中即使在打开状态下也始终传递一定的拖曳扭矩，这导致损耗并且相应降低了变速器的效率。因此在行星齿轮结构方式的自动变速器中也可部分使用形锁合切换元件，形锁合切换元件相比于力锁合切换元件具有在打开状态下基本上不存在拖曳扭矩的特征。

US7,614,973B2公开了一种行星齿轮结构形式的自动变速器，其包括多个行星齿轮级，所述行星齿轮级通过相配的切换系统可以以各种方式接入动力流中以便形成自动变速器的不同传动比。在此行星齿轮级之一的切换系统包括牙嵌离合器形式的形锁合切换元件，该牙嵌离合器的滑动套筒与致动器连接，致动器构造为液压操作的活塞。根据控制活塞牙嵌离合器的滑动套筒可在两个切换位置之间移动，该滑动套筒通过锁止装置锁止在每个切换位置中，所述锁止装置防止滑动套筒意外离开相应切换位置。锁止装置在此构造为球锁止装置，其球被弹簧元件预压紧到构造在滑动套筒外径上的锁止槽上。

实用新型内容

基于上述现有技术，现在本实用新型的任务在于提供一种行星齿轮结构方式的自动变速器，该自动变速器具有高效率且同时制造成本低的特点。

该任务通过一种根据本实用新型的行星齿轮结构方式的自动变速器来解决，该自动变速器包括至少一个切换系统，所述切换系统分别具有一个形锁合切换元件，该切换元件的滑动套筒与相配的致动器连接并且能通过所述致动器在两个切换位置之间移动，并且所述至少一个切换系统具有至少一个锁止装置，该锁止装置防止切换元件的滑动套筒意外离开其中至少一个切换位置。相配的致动器设置在切换元件的径向外侧，该切换元件的滑动套筒通过位于中间的传递元件与致动器连接。

根据本实用新型，行星齿轮结构方式的自动变速器包括至少一个切换系统，所述切换系统分别具有一个形锁合切换元件，该切换元件的滑动套筒与相配的致动器连接并且能通过所述致动器在两个切换位置之间移动。另外所述至少一个切换系统具有至少一个锁止装置，该锁止装置防止切换元件的滑动套筒意外离开其中至少一个切换位置。

根据本实用新型，自动变速器构造为行星齿轮结构方式并且相应包括一个、但优选多个行星齿轮级，所述行星齿轮级的组件可以以各种方式接入动力流中以便形成不同传动比。行星齿轮级在此以技术人员原则上已知的方式优选包括一个行星架、一个太阳轮和一个齿圈。在此该行星齿轮级可以构造为负传动比行星齿轮组，在其中行星架引导至少一个行星齿轮，该行星齿轮不仅与径向内侧的太阳轮、而且也与径向外侧的齿圈啮合。但作为替代方案，也可考虑正传动比行星齿轮级方案，在其中行星架引导至少一对行星齿轮，其中一个行星齿轮与径向内侧的太阳轮啮合，一个行星齿轮与外侧的齿圈啮合，并且两个行星齿轮彼此啮合。最后，行星齿轮级也可构造为拉维纳式行星齿轮组，在其中设有两个太阳轮，所述太阳轮分别与相配的行星齿轮啮合，行星齿轮可旋转地支承在一个共同的行星架中并且彼此齿啮合。与一个太阳轮啮合的行星齿轮还与周围的齿圈啮合。

在根据本实用新型的自动变速器中，现在设置至少一个具有形锁合切换元件的切换系统，通过该切换元件变速器的两个组件可在其旋转运动方面彼此耦合。组件在此可以是行星齿轮级的部件形式、即齿圈、行星架或太阳轮，但也可以是变速器轴或壳体部件。就此而言，通过切换元件可将同一行星齿轮级的部件、不同行星齿轮级的部件、两个变速器轴、行星齿轮级的一个部件与一个变速器轴彼此连接或也可将上述组件固定在变速器壳体上。

所述至少一个切换系统的形锁合切换元件于是在被操作时在组件之间建立形锁合连接，该形锁合连接在此优选通过切换元件的滑动套筒的内齿部与组件上的相应外齿部的啮合来实现。但原则上为了形锁合连接也可在滑动套筒和待与之耦合的组件上设置其它方式构成的轮廓。

所述至少一个切换系统的相配的致动器在本实用新型的范围中尤其是构造为液压致动器，但致动器也可构造为气动、机电、电气或其它类型的致动器。还可想到，为所述至少一个切换系统分别配置一个致动器，或一个致动器也可操作多个切换系统。液压致动器在本实用新型的意义中尤其是可构造为液压操作的活塞。

形锁合切换元件的滑动套筒可在两个切换位置之间移动，其中一个切换位置是中性位置并且另一个是连接位置，在连接位置中组件彼此耦合。相反在中性位置中组件可相对旋转。

所述至少一个切换系统的锁止装置用于将滑动套筒保持在两个切换位置的至少一个中，以防止滑动套筒意外离开该切换位置，即禁止并非通过致动器引起的运动。锁止在此优选通过形锁合实现。

现在本实用新型技术教导在于：相配的致动器设置在切换元件的径向外侧，切换元件的滑动套筒通过位于中间的传递元件与致动器连接。换言之，相配的致动器位于切换元件外侧，致动器和形锁合切换元件之间的连接通过传递元件建立。

自动变速器的这种设计方案的优点在于，由于致动器设置在外侧，致动器的供应管线无需高成本地接入切换元件的区域中。因为尤其是在行星齿轮级中，如该行星齿轮级的太阳轮例如应通过切换元件耦合时，就必须穿过旋转部件对位于那里的致动器进行供应，这相应复杂。相反，供应管线通常可毫无问题地导向位于外侧的致动器。

另外，使用锁止装置来将切换元件保持在至少其中一个切换位置中的优点在于，致动器只需将切换元件导入所希望的位置中，而此后无需继续控制致动器。尤其是在液压致动器中因此无需持续的压力加载以将切换元件保持在所希望的切换位置中。因此可提供一种制造成本低且效率高的自动变速器。

虽然在US7,614,973B2中行星齿轮级组件的耦合也通过形锁合切换元件建立，但构造为液压活塞的致动器设置在切换元件滑动套筒的径向内侧。由于待通过该切换元件接入动力流中的行星齿轮级是变速器的两个沿轴向位于外侧的行星齿轮级之一，所有液压活塞的供应可从变速器的一个轴向端面进行，且供应管线在此无需穿过旋转部件。但相应结构不能在US7,614,973B2的自动变速器的其它行星齿轮级中实现。

在本实用新型的意义中，“传递元件”是在致动器和切换元件的滑动套筒之间建立机械连接的构件。在此该传递元件适合用于将致动器的操作运动转换为滑动套筒的轴向移动。

根据本实用新型的一种实施方式，所述至少一个锁止装置具有至少一个球，所述球分别被弹簧元件预压紧到一个锁止槽上。球锁止装置方案的优点在于，一方面滑动套筒能够可靠地锁止在相应的切换位置中，但同时无需单独控制锁止装置就可在致动器的作用下实现切换位置之间的转换。因为被预压紧到锁止槽上的球以由弹簧定义的阻力防止离开相应切换位置，其中在克服该阻力之后并且在球移出锁止槽的相应凹腔之后即可离开切换位置。除了构造为球锁止装置外，在本实用新型的范围中也可考虑其它设计方案，尤其是被预压紧到锁止槽上的元件的不同于球的造型。锁止槽尤其是可构造在滑动套筒或相应的传递元件上。

在上述实施方式的扩展方案中，所述至少一个球被径向向外或径向向内地预压紧。在前一种情况下，球尤其是与弹簧元件共同容纳于盲孔中，在此弹簧元件支撑在盲孔的底部上。相反，在球被径向向内地预压紧的情况下孔则优选构造为通孔，孔的径向外侧的开口通过附加元件封闭，该附加元件优选被压牢在孔的开口区域中。因此球锁止装置可从径向外侧被安装并且尽管如此仍可将相应球径向向内地预压紧。在本实用新型的意义中，容纳球和弹簧元件的孔在此可设置在变速器的固定构件侧、如壳体部件上，或者也可设置在旋转构件侧上，在后一种情况下可考虑变速器轴之一或行星齿轮级的组件之一、如行星架。

根据本实用新型的另一种方案，设置多个具有形锁合切换元件的切换系统。在此这些切换系统可配置一个行星齿轮级的不同部件或不同行星齿轮级。在本实用新型的范围中在此可想到，至少两个切换系统的切换元件组合成一个切换装置，其方式是，组合的切换元件具有一个共同的滑动套筒，该滑动套筒可在两个连接位置和一个中性位置之间移动。由此可实现紧凑的结构，因为一个滑动套筒可交替地执行一个或另一个切换系统的功能。但由于共同的滑动套筒只能占据两个连接位置之一，所以在此情况下不能同时操作两个切换系统。

根据本实用新型的另一种实施方式，至少两个切换系统的锁止装置设置在一个轴向高度上，即，一个锁止装置的球被径向向外地预压紧并且另一锁止装置的球被径向向内地预压紧。就此而言锁止装置可设置在一个轴向平面中，这可实现相应紧凑的布置。在该实施方式的扩展方案中，两个球被一个共同的、位于中间的弹簧元件预压紧。在此情况下两个球设置在一个共同的孔中并且通过一个位于中间的弹簧元件相互预压紧，从而一个球被径向向外压并且另一个球被径向向内压。作为替代方案，两个位于一个轴向平面中的锁止装置也可沿圆周方向彼此错开。另外在本实用新型的意义中，两个锁止装置也可沿轴向方向错开设置和/或设置在同一构件的不同直径上，在后一种情况下锁止装置可向相同的径向方向作用，优选径向向外地作用。

本实用新型的另一种实施方式在于，传递元件构造为换挡拨叉或换挡摇臂。在两种情况下均可实现相配致动器与切换元件的相应滑动套筒之间可靠的机械连接。换挡拨叉在此进行轴向运动，而换挡摇臂则通过摆动运动将相应致动器的操作运动传递到相配的滑动套筒上。根据本实用新型，一个换挡拨叉或一个换挡摇臂也可配置给多个滑动套筒，在此通过换挡拨叉或换挡摇臂从中间位置向第一方向的运动使一个滑动套筒进入相应连接位置并且通过向第二方向的反向移动使另一滑动套筒进入相应连接位置中。

在本实用新型的扩展方案中，形锁合切换元件构造为牙嵌离合器。不同步的牙嵌离合器实施方式在此可实现一种制造成本较低的切换系统方案，但在此在连接之前在待连接的元件之间必须存在相同的速度。就此而言在切换过程之前应实施外来同步(Fremdsynchronisieren)。代替牙嵌离合器实施方式在本实用新型的意义中也可考虑惯性同步实施方式。

根据本实用新型的用于行星齿轮结构方式的自动变速器的切换系统具有一个形锁合的切换元件，该切换元件的滑动套筒与相配的致动器连接并且能通过所述致动器在两个切换位置之间移动，并且切换系统具有至少一个锁止装置，该锁止装置防止切换元件的滑动套筒意外离开其中至少一个切换位置，其特征在于，相配的致动器设置在切换元件的径向外侧，该切换元件的滑动套筒通过位于中间的传递元件与致动器连接。

本实用新型不局限于所给出的独立权利要求或从属权利要求的特征组合。由权利要求、下述本实用新型优选实施例说明或直接由附图公开的各个特征也可彼此组合。权利要求通过使用附图标记对附图的参考不应限制权利要求的保护范围。

附图说明

下面说明附图中示出的本实用新型一种有利的方案。

唯一的附图1示出根据本实用新型一种优选实施方式的自动变速器的示意性局部图。

具体实施方式

在附图中示出根据本实用新型的自动变速器在行星齿轮级1区域中的局部图，该行星齿轮级包括一个太阳轮2、一个行星架3和一个齿圈4。行星架3在此带有多个可转动支承的行星齿轮5，所述行星齿轮不仅分别与径向内侧的太阳轮2而且也与外侧的齿圈4啮合。就此而言行星齿轮级1构造为负传动比行星齿轮级。

行星齿轮级1的太阳轮2构造为变速器轴6上的小齿轮，变速器轴例如可是自动变速器的变速器输入轴。在另一侧行星齿轮级1的齿圈4通过啮合不可相对旋转地与外侧的自动变速器组件7连接，该组件可以是自动变速器的壳体。行星齿轮级1以及自动变速器的其它(在当前不可见的)行星齿轮级现在可以以不同方式接入动力流中，以便形成自动变速器的不同传动比。为此目的设置多个切换系统8至12，通过所述切换系统可分别在自动变速器的两个组件间建立连接。

如从唯一的附图中可见，切换系统8至12分别具有一个切换元件13或14或15或16或17，在此切换元件13至17分别构造为牙嵌离合器形式的形锁合切换元件并且在此分别具有一个自身的滑动套筒18或19或20或21或22。与此相应，滑动套筒18、19、20、21和22分别可在中性位置和连接位置之间移动。

切换元件13在此沿径向设置在变速器轴6和另一与变速器轴6同轴延伸的变速器轴23之间并且在被操作时将两个变速器轴6和23彼此不可相对旋转地连接。同样切换元件17用于变速器轴6与另一变速器轴24的不可相对旋转的连接，该变速器轴24作为空心轴在变速器轴23上延伸。变速器轴24还可通过切换元件16在其旋转运动方面与行星齿轮级1的行星架3连接，该行星架可通过切换元件14不可相对旋转地与另一同样构造为空心轴的变速器轴25连接。最后，轴25还可通过切换元件15不可相对旋转地与行星齿轮级1的齿圈4连接。

所述另外的轴23、24和25在进一步的延伸中尤其是与自动变速器的其它行星齿轮级的组件连接，从而动力流能够通过不同的连接可能性以各种方式通过其它行星齿轮级引导。

滑动套筒18至22的切换运动分别通过相配的致动器26、27和28导入，所述致动器在当前构造为(仅高度示意性示出的)液压活塞形式的液压致动器并且位于切换元件14至17的径向外侧。为切换系统8在此配置一个自身的致动器26，切换系统9和10、以及切换系统11和12分别共享一个致动器28或27。各致动器26或27或28的切换运动于是经由位于中间的换挡拨叉29、30和31形式的传递元件传递到一个或多个相配的滑动套筒18至22上。在此换挡拨叉29建立致动器26与滑动套筒18之间的连接，换挡拨叉30将致动器27与滑动套筒22和滑动套筒20连接，并且换挡拨叉31不仅将滑动套筒19、而且将滑动套筒21与致动器28连接。但在换挡拨叉29的情况下同样也可增加另一在当前不可见的切换系统的滑动套筒。

现在换挡拨叉29至31可分别通过相配的致动器26或27或28移动到不同的轴向位置中，如这在唯一的附图中以虚线为换挡拨叉29和30示出。各个轴向位置在此相应于与换挡拨叉29至31耦合的滑动套筒18至22的相应切换位置，从而在相应换挡拨叉29或30或31的相应位置中相应滑动套筒18或19或20或21或22占据中性位置或连接位置。

为了避免在各个滑动套筒18或19或20或21或22的相应切换位置中持续控制相配的致动器26或27或28，切换系统8至12还包括锁止装置32或33或34或35，所述锁止装置在此分别构造为球锁止装置。在此球36或37或38或39分别被弹簧元件40或41或42或43预压紧到一个构造在相应换挡拨叉29或30或31上的锁止槽44或45或46或47上。锁止槽44至47在此分别构成相应的保持凹腔，相配的球36或37或38或39在切换位置中分别位于保持凹腔中。

球36、37和39分别被径向向外地预压紧并且与相配的弹簧元件40、41或43容纳于相应的盲孔中，而球38则被弹簧元件42径向向内地预压紧。就此而言锁止装置34的相应孔构造为行星架3上的通孔，该孔的径向外侧开口通过在当前未详细示出的环状元件封闭，该环状元件构成弹簧元件42的支撑面并且被压牢在开口中。

锁止装置32和33在当前沿轴向彼此间隔开地设置在变速器轴6的不同直径上，而锁止装置34和35则直接并排地且沿圆周方向彼此错位地设置。在此锁止装置34和35也可沿轴向设置在一个平面中，一种在此未示出的变型方案在于，球38和39设置在同一孔中并且由一个共同的、位于中间的弹簧元件预压紧。

借助根据本实用新型的方案可提供一种自动变速器，其具有高效率且同时制造成本低的特点。

附图标记列表

1行星齿轮级；

2太阳轮；

3行星架；

4齿圈；

5行星齿轮；

6变速器轴；

7组件；

8切换系统；

9切换系统；

10切换系统；

11切换系统；

12切换系统；

13切换元件；

14切换元件；

15切换元件；

16切换元件；

17切换元件；

18滑动套筒；

19滑动套筒；

20滑动套筒；

21滑动套筒；

22滑动套筒；

23变速器轴；

24变速器轴；

25变速器轴；

26致动器；

27致动器；

28致动器；

29换挡拨叉；

30换挡拨叉；

31换挡拨叉；

32锁止装置；

33锁止装置；

34锁止装置；

35锁止装置；

36球；

37球；

38球；

39球；

40弹簧元件；

41弹簧元件；

42弹簧元件；

43弹簧元件；

44锁止槽；

45锁止槽；

46锁止槽；

47锁止槽。

Claims (10)

1.一种行星齿轮结构方式的自动变速器，包括至少一个切换系统(8，9，10，11，12)，所述切换系统分别具有一个形锁合的切换元件(13，14，15，16，17)，该切换元件的滑动套筒(18，19，20，21，22)与相配的致动器(26，27，28)连接并且能通过所述致动器(26，27，28)在两个切换位置之间移动，并且所述至少一个切换系统(8，9，10，11，12)具有至少一个锁止装置(32，33，34，35)，该锁止装置防止切换元件(13，14，15，16，17)的滑动套筒(18、19、20、21、22)意外离开其中至少一个切换位置，其特征在于，相配的致动器(26、27、28)设置在切换元件(13，14，15，16，17)的径向外侧，该切换元件的滑动套筒(18，19，20，21，22)通过位于中间的传递元件与致动器(26，27，28)连接。

2.根据权利要求1所述的行星齿轮结构方式的自动变速器，其特征在于，所述至少一个锁止装置具有至少一个球(36，37，38，39)，所述球分别被弹簧元件(40，41，42，43)预压紧到一个锁止槽(44，45，46，47)上。

3.根据权利要求2所述的行星齿轮结构方式的自动变速器，其特征在于，所述至少一个球被径向向外或径向向内地预压紧。

4.根据权利要求1所述的行星齿轮结构方式的自动变速器，其特征在于，设置多个具有形锁合切换元件(13，14，15，16，17)的切换系统(8，9，10，11，12)。

5.根据权利要求3所述的行星齿轮结构方式的自动变速器，其特征在于，设置多个具有形锁合切换元件(13，14，15，16，17)的切换系统(8，9，10，11，12)，至少两个切换系统的锁止装置设置在一个轴向高度上，其方式是：一个锁止装置的球被径向向外地预压紧并且另一锁止装置的球被径向向内地预压紧。

6.根据权利要求5所述的行星齿轮结构方式的自动变速器，其特征在于，所述两个球被一个共同的、位于中间的弹簧元件预压紧。

7.根据权利要求4所述的行星齿轮结构方式的自动变速器，其特征在于，至少两个所述切换系统的所述锁止装置沿轴向方向错开设置和/或设置在不同的直径上。

8.根据权利要求1所述的行星齿轮结构方式的自动变速器，其特征在于，所述传递元件构造为换挡拨叉(29，30，31)或换挡摇臂。

9.根据权利要求1所述的行星齿轮结构方式的自动变速器，其特征在于，所述形锁合切换元件(13，14，15，16，17)构造为牙嵌离合器。

10.一种用于行星齿轮结构方式的自动变速器的切换系统(8，9，10，11，12)，所述切换系统具有一个形锁合的切换元件(13，14，15，16，17)，该切换元件的滑动套筒与相配的致动器连接并且能通过所述致动器在两个切换位置之间移动，并且切换系统具有至少一个锁止装置，该锁止装置防止切换元件的滑动套筒意外离开其中至少一个切换位置，其特征在于，相配的致动器设置在切换元件的径向外侧，该切换元件的滑动套筒通过位于中间的传递元件与致动器连接。