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CN104204612A - 多级变速器 - Google Patents

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CN104204612A
CN104204612A CN201380017986.7A CN201380017986A CN104204612A CN 104204612 A CN104204612 A CN 104204612A CN 201380017986 A CN201380017986 A CN 201380017986A CN 104204612 A CN104204612 A CN 104204612A
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Abstract

本发明给出一种四级式多级变速器，其中，第一行星齿轮组(1)的行星架(12)与第四行星齿轮组(4)的齿圈(43)连接，第一行星齿轮组(1)的齿圈(13)与第二行星齿轮组(2)的行星架(22)能通过第一制动器(51)与壳体(72)联接，或者通过第一离合器(61)与驱动轴(70)联接，第一行星齿轮组(1)的太阳轮(11)和第二行星齿轮组(2)的太阳轮(21)能通过第二制动器(52)与壳体(72)联接，第三行星齿轮组(3)的太阳轮(31)和第四行星齿轮组(4)的太阳轮(41)能通过第三制动器(53)与壳体(72)联接，驱动轴(70)能通过第二离合器(62)与第二行星齿轮组(2)的齿圈(23)联接，第三行星齿轮组(3)的齿圈(33)和第四行星齿轮组(4)的行星架(42)能通过第三离合器(63)与驱动轴(70)联接，并且从动轴(71)与第三行星齿轮组(3)的行星架(32)连接。

Description

多级变速器
技术领域
本发明涉及一种行星构造形式的多级变速器，特别是用于机动车。
背景技术
这类多级变速器优选地用作机动车的自动变速器，其中，通过有针对性地操纵换挡元件限定了在相应挡级中的行星齿轮组内部的有效功率流。在此，在自动变速器中，行星齿轮组通常还与承受滑差作用的且可选地配有锁止离合器的起动元件连接，例如与液力变矩器或者液力耦合器连接。
由DE 10 2008 000 428 A1中公知了一种行星构造形式的多级变速器，其中，在壳体内布置了四个行星组，以及总共八个可转动的轴，其中一个是多级变速器的驱动轴并且另一个是多级变速器的从动轴。此外，在这些轴的区域内设置了至少六个换挡元件，通过有针对性地操作这些换挡元件使这四个行星组内的功率流发生变化，并且因此能够限定驱动轴和从动轴之间的不同的传动比。总的来说，由此能够切换九个前进挡以及一个倒挡。
发明内容
本发明的任务是，提供一种备选的多级变速器，其优选地具有改进的效率并且具有足够大且分布足够均匀的传动比序列。
本发明的任务通过一种按照权利要求1所述的多级变速器得以解决。特别是通过一种包括至少四个行星齿轮组、壳体、驱动轴和从动轴的多级变速器得以解决，其中
-第一行星齿轮组的行星架与第四行星齿轮组的齿圈持久地连接，
-第一行星齿轮组的齿圈与第二行星齿轮组的行星架能通过第一制动器与壳体联接，或者能通过第一离合器与驱动轴联接，
-第一行星齿轮组的太阳轮和第二行星齿轮组的太阳轮能通过第二制动器与壳体联接，
-第三行星齿轮组的太阳轮和第四行星齿轮组的太阳轮能通过第三制动器与壳体联接，
-驱动轴能通过第二离合器与第二行星齿轮组的齿圈联接，
-第三行星齿轮组的齿圈和第四行星齿轮组的行星架能通过第三离合器与驱动轴联接，并且
-从动轴与第三行星齿轮组的行星架持久地连接。
行星齿轮组特别是要理解成这样一种齿轮组，该齿轮组包括至少一个太阳轮(一个或者多个行星齿轮与该太阳轮啮合)；还包括确定行星齿轮的轴线的行星架；并且包括齿圈，行星齿轮与该齿圈啮合。优选地，齿圈具有内齿部并且太阳轮具有外齿部。
本发明的优点可以是，从外部能够很容易地接触多级变速器的换挡元件，也就是变速器侧的制动器和离合器。因此，可以在换挡元件的附近布置执行机构，例如电动机、液压阀、液压泵和类似装置，由此能够减少机械和/或液压损耗，并且能够减少用来操作换挡元件所需要的能量。而且用于将换挡元件相应地保持在其当前的运行状态下(即打开或闭合)所需要的能量也可以减少，例如这是因为通过短的管路也减少了压力损耗。这也能够实现将换挡元件布置在壳体上并因此至少部分抗相对转动地布置在其上，由此能够完全地或者部分地省去用来将静止的管路与转动的管路连接起来的密封件。
能很容易地接触到的换挡元件的这种空间上的布局也简化了通过例如能比较简单地根据需要驱控的、电机械式或电液压式操作的制动器和离合器来取代常见的、液压式操作的片式离合器或片式制动器。能很容易地接触到的换挡元件一方面是那些将轴与壳体抗相对转动地联接的制动器，但也可以是多级变速器的靠外放置的轴上的、优选在驱动轴或从动轴上的换挡元件，用于操作所需要的液压流体能够比较简单地输送给这些轴。
除了这个特性以外，多级变速器还具有良好的啮合效率，仅很小的构件负载，特别是小的行星齿轮组力矩和换挡元件的力矩，低的绝对转速和相对转速和/或少量的构造耗费。后者使实现仅具有很小的重量和低成本的多级变速器成为可能。最后，多级变速器还使得良好的传动比序列也就是挡的能良好使用的层级成为可能。
一般来说，多级变速器的优选的实施方式包括四个行星齿轮组、三个离合器和三个制动器，并且没有固定的壳体联接部。
通过分别操作两个换挡元件(制动器和/或离合器)能够切换九个前进挡和一个倒挡，其中，为第四挡提供了三个其它的备选的换挡位置。
液力变矩器、液力式的离合器、附加的起动离合器、集成的起动离合器或起动制动器和/或附加的电机都可以用作起动元件。
在每个轴上原则上都可以布置电机或者其它的动力源/功率源。此外，在每个轴上原则上都可以布置朝向壳体或者朝向另一个轴的自由轮机构。
优选地，多级变速器实现为标准驱动装置，但是也可考虑横向前置(Front-Quer)的构造方式。
所有的换挡元件都能够摩擦锁合(Reibschlüssig)或形状锁合(Formschlüssig)地起作用。然而优选的是，第三制动器可以实施为形状锁合的换挡元件，特别是实施为牙嵌式离合器，这能够明显改进效率并因此有利地明显降低消耗。
在此已经发现的是，在从一挡切换到九挡时仅须操作第三制动器一次。因此，这种换挡元件特别适合实施为牙嵌式离合器。进一步发现的是，在这种换挡元件中，由于较少地进行操作，所以效率更高的优点使得操作较难的缺点不重要。特别是发现，在比较高的挡时可以进行对该换挡元件的操作，由此可以使得轴的转速差很小，并因此有利于对牙嵌式离合器的这次操作。
只要各个齿轮组和换挡元件能够连接起来，则能自由选择它们的几何位置，特别是它们的排序。因此，各个元件能够任意地在它们的位置上被移动。
由从属权利要求以及由结合附图的说明书中得出多级变速器的其它有利变型方案。这些变型方案在功能上都具有像主系统那样的特性，特别是类似的效率、类似的分级等等。
附图说明
为了更好地理解本发明，借助以下附图对其进行更详尽的描述。
分别以高度示意性简化的视图示出：
图1示出根据本发明的多级变速器的示意性示出的第一个示例性变型方案；以及
图2示出一个表格，它针对在图1中所示的变速器变型方案显示处于每个挡级中的闭合的换挡元件。
具体实施方式
在说明书中选择的位置说明，例如上面、下面、侧面等，是就直接描述的以及所示的附图而言的，并且在位置变化时可以相应地适用于新的位置。此外，来自所示出的和所描述的实施例的单个特征或特征组合本身也可以代表独立的、有创造性的或者根据本发明的解决方案。
图1示出多级变速器，其包括四个行星齿轮组1、2、3、4；驱动轴70；从动轴71、六个其它可转动的轴73、74、75、76、77、78；六个换挡元件51、52、53、61、62、63(其中，为三个制动器51、52、53和三个离合器61、62、63)。四个行星齿轮组1、2、3、4以第一行星齿轮组1、第二行星齿轮组2、第三行星齿轮组3、第四行星齿轮组4的顺序相继地布置。第一行星齿轮组1、第二行星齿轮组2、第三行星齿轮组3和第四行星齿轮组4被构造成负行星齿轮组。这些行星齿轮组1、2、3、4共同地被壳体72包围。在多级变速器的按图1所示的变型方案中，
-第一行星齿轮组1的行星架12与第四行星齿轮组4的齿圈43持久地连接，
-第一行星齿轮组1的齿圈13和第二行星齿轮组2的行星架22能通过第一制动器51与壳体72联接，或者能通过第一离合器61与驱动轴70联接，
-第一行星齿轮组1的太阳轮11和第二行星齿轮组2的太阳轮21能通过第二制动器52与壳体72联接，
-第三行星齿轮组3的太阳轮31和第四行星齿轮组4的太阳轮41能通过第三制动器53与壳体72联接，
-驱动轴70与第二行星齿轮组2的齿圈23能通过第二离合器62联接，
-第三行星齿轮组3的齿圈33和第四行星齿轮组4的行星架42能通过第三离合器63与驱动轴70联接，
-从动轴71与第三行星齿轮组3的行星架32持久地连接。
在图1中所示的多级变速器中，可以切换以下挡：
通过闭合的第二制动器52、闭合的第三制动器53和闭合的第二离合器62能实现第一挡。
通过闭合的第二制动器52、闭合的第三制动器53和闭合的第一离合器61能实现第二挡。
通过闭合的第三制动器53、闭合的第一离合器61和闭合的第二离合器62能实现第三挡。
通过闭合的第三制动器53、闭合的第一离合器61和闭合的第三离合器63或者
通过闭合的第三制动器53、闭合的第二离合器62和闭合的第三离合器63或者
通过闭合的第二制动器52、闭合的第三制动器53和闭合的第三离合器63或者
通过闭合的第一制动器51、闭合的第三制动器53和闭合的第三离合器63能实现第四挡。
通过闭合的第一离合器61、闭合的第二离合器62和闭合的第三离合器63能实现第五挡。
通过闭合的第二制动器52、闭合的第一离合器61和闭合的第三离合器63能实现第六挡。
通过闭合的第二制动器52、闭合的第二离合器62和闭合的第三离合器63能实现第七挡。
通过闭合的第一制动器51、闭合的第二制动器52和闭合的第三离合器63能实现第八挡。
通过闭合的第一制动器51、闭合的第二离合器62和闭合的第三离合器63能实现第九挡。
通过闭合的第一制动器51、闭合的第三制动器53和闭合的第二离合器62能实现倒挡。
在此，相应未提及的换挡元件都是打开的。
这也在图2的表格中示出，其中，也示出了各个挡级的传动比。
优选地，在所示出的多级变速器中，所有的齿轮组1、2、3、4都实施为负齿轮组。
在一种有利的变型方案中：
-在太阳轮11和齿圈13之间的第一齿轮组1的传动比为-2.303，并且/或者
-在太阳轮21和齿圈23之间的第二齿轮组2的传动比为-1.613，并且/或者
-在太阳轮31和齿圈33之间的第三齿轮组3的传动比为-2.899，并且/或者
-在太阳轮41和齿圈43之间的第四齿轮组4的传动比为-3.074。
总的来说，作为齿轮组1、2、3、4与行星架12、22、32、42的所提到的第一连接/联接和该齿轮组1、2、3、4与齿圈13、23、33、43的所提到的第二连接/联接的代替，可以实施该齿轮组1、2、3、4与所述齿圈13、23、33、43的所提到的第一连接/联接和该齿轮组1、2、3、4与所述行星架12、22、32、42的第二连接/联接，其中，齿轮组1、2、3、4代替实施为负齿轮组地实施为正齿轮组，或者代替实施为正齿轮组地实施为负齿轮组。换句话说，齿轮组1、2、3、4与行星架12、22、32、42以及与齿圈13、23、33、43的连接/联接被更换，并且该齿轮组1、2、3、4的太阳轮11、21、31、41和齿圈13、23、33、43之间的转动方向反转。在多级变速器的设计方案中，要额外注意的是，在驱动装置70和从动装置71之间的可切换的传动比应保持不变时，该齿轮组的固有传动比的数值要增加或降低1。通过齿轮组1、2、3、4的所述变型方案就能够改变各个传动元件之间的连接/联接，而同时不改变该变速器的特性。因此提供了许多结构上的设计方案，它们能够在个别情况下使变速器的实现得到简化。在此，提到的连接/联接的更换不局限于一个齿轮组1、2、3、4，而是也可以同时应用到多个齿轮组1、2、3、4上。
这些实施例示出了根据本发明的多级变速器的可能的实施变型方案，其中，在此注意到的是，本发明不局限于根据本发明的多级变速器的这些特别地示出的实施变型方案，而是确切地说也可以是各个实施变型方案彼此间的不同组合，并且基于技术手段的教导，通过具体的发明，该变型方案可能性属于本技术领域技术人员的能力范围之内。特别是由组合学和权利要求1中得出的、却未在附图中明显示出的方案也是包含在保护范围内的。此外，所有能想到的、能通过组合所示出的和所描述的实施变型方案的各个细节得出的实施变型方案都包含在保护范围内。
最后针对规定所要指明的是，为了更好地理解所述多级变速器的构造方案，在图中示意性示出了该多级变速器，并且因此在现实中可能包括比示出的更多、更少的构件或者包含其它的构件。总的来说，具体的、在结构上的设计方案都在本领域技术人员的能力范围内。
从说明书中可以获知基于独立的、具有创造性的解决方案的任务。
附图标记列表
1    第一变速器齿轮组
2    第二变速器齿轮组
3    第三变速器齿轮组
4    第四变速器齿轮组
11   第一变速器齿轮组的太阳轮
12   第一变速器齿轮组的行星架
13   第一变速器齿轮组的齿圈
21   第二变速器齿轮组的太阳轮
22   第二变速器齿轮组的行星架
23   第二变速器齿轮组的齿圈
31   第三变速器齿轮组的太阳轮
32   第三变速器齿轮组的行星架
33   第三变速器齿轮组的齿圈
41   第四变速器齿轮组的太阳轮
42   第四变速器齿轮组的行星架
43   第四变速器齿轮组的齿圈
51   第一制动器
52   第二制动器
53   第三制动器
61   第一离合器
62   第二离合器
63   第三离合器
70   驱动装置
71   从动装置
72   壳体
73、74、75、76、77、78 轴

Claims (6)

1.一种多级变速器，
所述多级变速器包括至少四个行星齿轮组(1、2、3、4)、壳体(72)、驱动轴(70)和从动轴(71)，其中
-第一行星齿轮组(1)的行星架(12)与第四行星齿轮组(4)的齿圈(43)持久地连接，
-所述第一行星齿轮组(1)的齿圈(13)和第二行星齿轮组(2)的行星架(22)能通过第一制动器(51)与所述壳体(72)联接，或者能通过第一离合器(61)与所述驱动轴(70)联接，
-所述第一行星齿轮组(1)的太阳轮(11)和所述第二行星齿轮组(2)的太阳轮(21)能通过第二制动器(52)与所述壳体(72)联接，
-第三行星齿轮组(3)的太阳轮(31)和所述第四行星齿轮组(4)的太阳轮(41)能通过第三制动器(53)与所述壳体(72)联接，
-所述驱动轴(70)能通过第二离合器(62)与所述第二行星齿轮组(2)的齿圈(23)联接，
-所述第三行星齿轮组(3)的齿圈(33)和所述第四行星齿轮组(4)的行星架(42)能通过第三离合器(63)与所述驱动轴(70)联接，并且
-所述从动轴(71)与所述第三行星齿轮组(3)的行星架(32)持久地连接。
2.按照权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，能通过闭合给出的元件来切换到如下挡：
-通过第二制动器(52)、第三制动器(53)和第二离合器(62)切换到一挡；
-通过第二制动器(52)、第三制动器(53)和第一离合器(61)切换到二挡；
-通过第三制动器(53)、第一离合器(61)和第二离合器(62)切换到三挡；
-通过第三制动器(53)、第一离合器(61)和第三离合器(63)或者
-通过第三制动器(53)、第二离合器(62)和第三离合器(63)或者
-通过第二制动器(52)、第三制动器(53)和第三离合器(63)或者
-通过第一制动器(51)、第三制动器(53)和第三离合器(63)切换到四挡；
-通过第一离合器(61)、第二离合器(62)和第三离合器(63)切换到五挡；
-通过第二制动器(52)、第一离合器(61)和第三离合器(63)切换到六挡；
-通过第二制动器(52)、第二离合器(62)和第三离合器(63)切换到七挡；
-通过第一制动器(51)、第二制动器(52)和第三离合器(63)切换到八挡；
-通过第一制动器(51)、第二离合器(62)和第三离合器(63)切换到九挡；并且
-通过第一制动器(51)、第三制动器(53)和第二离合器(62)切换到倒挡，
其中，各个未提及的元件是未被操作的或者说是打开的。
3.按照权利要求1或2中任一项所述的多级变速器，其特征在于，所有的齿轮组(1、2、3、4)都实施为负齿轮组。
4.按照权利要求3所述的多级变速器，其特征在于，
-在太阳轮(11)和齿圈(12)之间的所述第一齿轮组(1)的传动比为-2.303，并且/或者
-在太阳轮(21)和齿圈(22)之间的所述第二齿轮组(2)的传动比为-1.613，并且/或者
-在太阳轮(31)和齿圈(32)之间的所述第三齿轮组(3)的传动比为-2.899，并且/或者
-在太阳轮(41)和齿圈(42)之间的所述第四齿轮组(4)的传动比为-3.074。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的多级变速器，其特征在于，作为齿轮组(1、2、3、4)与行星架(12、22、32、42)的所提到的第一连接/联接和该齿轮组(1、2、3、4)与齿圈(13、23、33、43)的所提到的第二连接/联接的代替，实施了该齿轮组(1、2、3、4)与所述齿圈(13、23、33、43)的第一连接/联接和该齿轮组(1、2、3、4)与所述行星架(12、22、32、42)的第二连接/联接，其中，该齿轮组(1、2、3、4)代替实施为负齿轮组地实施为正齿轮组，或者代替实施为正齿轮组地实施为负齿轮组。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的多级变速器，其特征在于，所述第一制动器(53)实施为牙嵌式离合器。
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