多級變速器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有八個前進擋和一個倒擋的多級變速器包括一個驅動軸(1)、一個從動軸(2)、三個行星齒輪組(P1、P2、P3)、一個第一和一個第二圓柱齒輪級(S1、S2)以及至少五個切換元件(03、15、39、56、58)和九個能轉動的軸(1、2、3、4、5、6、7、8、9)，所述圓柱齒輪級與一個平行于行星齒輪組(P1、P2、P3)的縱軸線設置的中間軸連接，所述中間軸構成變速器的從動軸(2)，其中，驅動軸(1)與第一行星齒輪組(P1)的行星架連接并且能經(jīng)由第一離合器(15)與第五軸(5)可松脫地連接，該第五軸與第三行星齒輪組(P3)的太陽輪連接并且能經(jīng)由第二離合器(58)與連接于第二行星齒輪組(P2)的齒圈的第八軸(8)可松脫地連接。
【專利說明】多級變速器

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種按照權利要求1前序部分所述的多級變速器、特別是用于機動車 的自動變速器。

【背景技術】
[0002] 自動變速器、特別是用于機動車的自動變速器根據(jù)現(xiàn)有技術包括多個行星齒輪 組，這些行星齒輪組借助摩擦元件或者說切換元件、如離合器和制動器被切換并且通常與 承受打滑作用的并且選擇性地配設有橋接離合器的起動元件、如液力變矩器或液力耦合器 連接。
[0003] 這樣的自動變速器在現(xiàn)有技術中被多次描述并且始終被進一步開發(fā)和改進。因 此，這些變速器應當具有足夠數(shù)量的前進擋以及至少一個倒擋和帶有高的總速比范圍以及 有利的速比間隔的非常適合于機動車的傳動比。此外，這些變速器應當能實現(xiàn)沿前進方向 的高的起動傳動比并且包括直接擋。另外，自動變速器應當要求小的結構耗費和少量的切 換元件，并且在順序換擋方式時總是應當僅接通一個切換元件和斷開一個切換元件。
[0004] 這樣的自動變速器例如由本 申請人:的DE 199 12 480 B4已知。該自動變速器包 括三個單行星架行星齒輪組以及三個制動器和兩個離合器用于切換六個前進擋和一個倒 擋，并且包括一個驅動軸和一個從動軸，其中，第一行星齒輪組的行星架與第二行星齒輪組 的齒圈固定連接，第二行星齒輪組的行星架與第三行星齒輪組的齒圈固定連接，并且驅動 軸直接與第二行星齒輪組的太陽輪連接。
[0005] 此外，在該已知的變速器中規(guī)定，驅動軸能經(jīng)由第一離合器與第一行星齒輪組的 太陽輪連接并且能經(jīng)由第二離合器與第一行星齒輪組的行星架連接，第一行星齒輪組的太 陽輪能經(jīng)由第一制動器與變速器的殼體連接并且第一行星齒輪組的行星架能經(jīng)由第二制 動器與變速器的殼體連接，第三行星齒輪組的太陽輪能經(jīng)由第三制動器與變速器的殼體連 接。變速器的從動軸與第三行星齒輪組的行星架和第一行星齒輪組的齒圈固定連接。


【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的任務在于，給出一種多級變速器，該多級變速器沿軸向觀察具有小的 結構空間需求，從而能實現(xiàn)作為前置-橫向系統(tǒng)的變速器的安裝和可選地變速器的混合 (hybridization)。此外應該在拖曳和哨合損失方面改善效率。
[0007] 所述任務根據(jù)本發(fā)明通過權利要求1的特征來實現(xiàn)。其它的優(yōu)點和有利的設計方 案由從屬權利要求得出。
[0008] 據(jù)此建議一種多級變速器，該多級變速器具有設置在一個殼體中的驅動部和從動 部。此外，該變速器包括三個行星齒輪組（以下稱為第一、第二和第三行星齒輪組）、至少九 個能轉動的軸（以下稱為驅動軸、從動軸、第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九軸）、一 個第一和一個第二圓柱齒輪級和五個切換元件，所述圓柱齒輪級與一個平行于各行星齒輪 組的縱軸線設置的中間軸連接，所述中間軸用作變速器的從動軸，所述切換元件包括一個 制動器和多個離合器，所述切換元件的選擇性接合引起在驅動軸和從動軸之間的不同傳動 t匕，從而優(yōu)選能實現(xiàn)八個前進擋和一個倒擋。
[0009] 各行星齒輪組優(yōu)選構造成負傳動比行星齒輪組。單級的負傳動比行星齒輪組已知 包括一個太陽輪、一個齒圈和一個行星架，在該行星架上可轉動地支承有行星齒輪，這些行 星齒輪分別與太陽輪和齒圈嚙合。由此，齒圈在行星架固定的情況下具有與太陽輪相反的 轉動方向。與此相對地，單級的正傳動比行星齒輪組包括一個太陽輪、一個齒圈和一個行星 架，在該行星架上可轉動地支承有內側的和外側的行星齒輪，在此所有內側的行星齒輪與 太陽輪嚙合、而所有外側的行星齒輪與齒圈嚙合，每個內側的行星齒輪分別與一個外側的 行星齒輪嚙合。由此，齒圈在行星架固定的情況下具有與太陽輪相同的轉動方向并且產(chǎn)生 正的固定變速器傳動比。
[0010] 此外，優(yōu)選變速器的其中兩個行星齒輪組沿徑向觀察上下相疊地設置，由此得到 非常短的結構長度，變速器因此可按前置-橫向安裝方式安裝到轎車中。
[0011] 有利的是，第二行星齒輪組沿徑向觀察設置在第一行星齒輪組上方，在此各行星 齒輪組沿軸向觀察按第一行星齒輪組/第二行星齒輪組、第三行星齒輪組的順序設置。在 本發(fā)明的其它實施方式的范圍內，各行星齒輪組的軸向順序可以是任意的；此外，各行星齒 輪組可沿軸向觀察依次相繼地設置。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明，驅動軸與第一行星齒輪組的行星架連接并且能經(jīng)由第一離合器與第 五軸可松脫地連接，該第五軸能經(jīng)由第二離合器與連接于第二行星齒輪組的齒圈的第八軸 可松脫地連接并且與第三行星齒輪組的太陽輪連接。
[0013] 第一行星齒輪組的齒圈與連接于第二行星齒輪組的太陽輪的第六軸連接，第二行 星齒輪組的行星架與第四軸連接，該第四軸經(jīng)由第一圓柱齒輪級與從動軸連接。
[0014] 代替或附加于第一圓柱齒輪級，第四軸可借助鏈條、皮帶或者一個或多個其它構 件經(jīng)由至少一個離合器與從動軸可松脫地連接。
[0015] 另外，第三行星齒輪組的行星架與第七軸連接，該第七軸經(jīng)由第二圓柱齒輪級與 變速器的從動軸連接。
[0016] 代替或附加于第二圓柱齒輪級，第四軸可借助鏈條、皮帶或者一個或多個其它構 件經(jīng)由至少一個離合器與從動軸可松脫地連接。
[0017] 變速器的第三軸與第一行星齒輪組的太陽輪連接、能經(jīng)由第三離合器與連接于第 三行星齒輪組的齒圈的第九軸可松脫地連接并且能經(jīng)由制動器耦聯(lián)于變速器的殼體上。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明，設有第四離合器，通過該第四離合器的閉合可鎖止第二行星齒輪組。 第四離合器構造成將第六軸與第五軸可松脫地連接的離合器，從而可通過第二行星齒輪組 的齒圈與第二行星齒輪組的太陽輪的耦聯(lián)而鎖止第二行星齒輪組。
[0019] 通過多級變速器的根據(jù)本發(fā)明的設計方案，得到多級變速器的特別適合于轎車的 傳動比以及提高的總速比范圍，由此實現(xiàn)行駛舒適性的改善和顯著的消耗降低。
[0020] 此外，借助根據(jù)本發(fā)明的多級變速器通過少量的切換元件顯著降低結構耗費。借 助根據(jù)本發(fā)明的多級變速器可以以有利的方式利用液力變換器、外部的起動離合器或利用 其它適合的外部起動元件進行起動。也可想到，利用集成在變速器中的起動元件實施起動 過程。優(yōu)選一個在第一前進擋中和倒擋中被操縱的切換元件是適合的。
[0021] 此外，在根據(jù)本發(fā)明的多級變速器中在主行駛擋中在倒拖和嚙合損失方面得到好 的效率。
[0022] 此外，在多級變速器的切換元件和行星齒輪組中存在小的轉矩，由此以有利的方 式降低磨損。此外，可通過小的轉矩實現(xiàn)相應小的尺寸，由此降低所需的結構空間和相應的 成本。此外，在各軸、切換元件和行星齒輪組中也存在小的轉速。
[0023] 另外，這樣設計根據(jù)本發(fā)明的變速器，使得結構空間需求沿軸向觀察較小，由此可 實現(xiàn)作為前置-橫向系統(tǒng)的變速器的混合。
[0024] 從動軸優(yōu)選與差速器連接，該差速器將轉矩分配到各驅動輪上。在差速器的輸入 軸和從動軸之間可設置一個行星齒輪組。由此可提高由從動軸至差速器從動軸的傳動比， 從而可將前面提到的圓柱齒輪級和/或機械構件的傳動比設計成更小的，由此可得到結構 優(yōu)點、如更小的軸距和更小的齒寬。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 下面參考附圖示例性更詳細地闡述本發(fā)明。在這些附圖中：
[0026] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的多級變速器的一種優(yōu)選實施方式的示意圖；
[0027] 圖2示出用于根據(jù)圖1的多級變速器的示例性換擋示意圖。

【具體實施方式】
[0028] 在圖1中示出一種根據(jù)本發(fā)明的多級變速器，其包括設置在一個殼體G中的第一 行星齒輪組P1、第二行星齒輪組P2和第三行星齒輪組P3、第一圓柱齒輪級S1和第二圓柱 齒輪級S2,該第一和第二圓柱齒輪級與一個平行于彼此同軸設置的行星齒輪組PI、P2、P3 的縱軸線設置的中間軸連接，該中間軸用作變速器的從動軸2。
[0029] 在所示的實例中，第二行星齒輪組P2沿徑向觀察設置在第一行星齒輪組P1的上 方，由此以有利的方式減小變速器的結構長度。行星齒輪組P1、P2、P3沿軸向觀察以第一行 星齒輪組P1/第二行星齒輪組P2、第三行星齒輪組P3的順序設置。
[0030] 在這里，變速器的至少一個行星齒輪組可以構造成正傳動比行星齒輪組，當行星 架連接和齒圈連接同時更換并且固定變速器傳動比的值與作為負傳動比行星齒輪組的實 施方式相比提高1時。
[0031] 如由圖1可見，設有五個切換兀件，即一個制動器03和四個離合器15、58、39和 56。各切換元件的空間布置可以是任意的并且僅僅由尺寸和外部造型限制。變速器的離合 器和制動器優(yōu)選構造成摩擦切換元件或者說片式切換元件。
[0032] 利用這些切換元件可實現(xiàn)八個前進擋和一個倒擋的選擇性換擋。根據(jù)本發(fā)明的多 級變速器總共具有至少九個能轉動的軸，其中，驅動軸構成變速器的第一軸1，而從動軸構 成變速器的第二軸2。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明在根據(jù)圖1的多級變速器中規(guī)定，驅動軸1與第一行星齒輪組P1的行 星架連接并且能經(jīng)由第一離合器15與第五軸5可松脫地連接，該第五軸與連接于第三行星 齒輪組P3的太陽輪連接并且能經(jīng)由第二離合器58與連接于第二行星齒輪組P2的齒圈的 第八軸8可松脫地連接，并且第一行星齒輪組P1的齒圈與連接于第二行星齒輪組P2的太 陽輪的第六軸6連接。
[0034] 變速器的第三軸3與第一行星齒輪組P1的太陽輪連接、能經(jīng)由第三離合器39與 連接于第三行星齒輪組P3的齒圈的第九軸9可松脫地連接并且能經(jīng)由制動器03耦聯(lián)于變 速器的殼體G上。
[0035] 參照圖1，第二行星齒輪組P2的行星架與第四軸4連接，該第四軸與第一圓柱齒輪 級S1的第一圓柱齒輪ST1連接，該第一圓柱齒輪級的第二圓柱齒輪ST2與從動軸2連接。
[0036] 另外，第三行星齒輪組P3的行星架與第七軸7連接，該第七軸與第二圓柱齒輪級 S2的第一圓柱齒輪ST3連接，第二圓柱齒輪級的第二圓柱齒輪ST4與從動軸2連接。
[0037] 另外，在根據(jù)本發(fā)明的變速器中設有第四離合器56，該第四離合器將第六軸6與 第五軸5可松脫地連接。在此第一、第二和第四離合器15、58、56沿軸向觀察可并排設置并 且可具有一個共同的外摩擦片支架。
[0038] 在根據(jù)圖1的實施例中，在變速器下游設置另一圓柱齒輪級S3,該另一圓柱齒輪 級與車輛的差速器D連接。
[0039] 在本發(fā)明的一種有利的改進方案的范圍內，僅第二離合器58和第三離合器39可 構造成能持久打滑的摩擦切換元件，由此取消轉動不均勻應對措施。
[0040] 在圖2中示出根據(jù)圖1的多級變速器的示例性的換擋示意圖。對于每個擋閉合三 個切換元件。從該換擋示意圖可以示例性地得出各個擋位的各自的傳動比i和可由此確定 的向下一更高擋的速比間隔或者說擋位跳躍（擋位之間的傳動比比值）φ，其中，值8. 040 是變速器的速比范圍。
[0041] 在所示的示例中，構造成負傳動比行星齒輪組的行星齒輪組PI、P2、P3的固定變 速器傳動比（Standgetriebeiibersetzung)的值分別為-1. 720、_1· 630 和-1. 580,其中，第 一和第二圓柱齒輪級SI、S2的傳動比分別為1.000和1.970。由圖2可見，在順序換擋方 式時分別僅須接通一個切換元件和斷開一個切換元件，因為兩個相鄰的擋位共用兩個切換 元件。此外可見，在小的擋跳躍時得到大的速比范圍。
[0042] 通過閉合制動器03以及第一和第三離合器15、39得到第一前進擋，通過閉合制動 器03以及第三和第四離合器39、56得到第二前進擋，通過閉合第一、第三和第四離合器15、 39、56得到第三前進擋，通過閉合第二、第三和第四離合器58、39、56得到第四前進擋，通過 閉合第一、第二和第三離合器15、58、39得到第五前進擋，通過閉合第一、第二和第四離合 器15、58、56得到構造成直接擋的第六前進擋，通過閉合制動器03和第一與第二離合器15、 58得到第七前進擋，并且通過閉合制動器03和第二與第四離合器58、56得到第八前進擋， 并且通過閉合離合器03和第二與第三離合器58、39得到倒擋。
[0043] 通過在第一前進擋和倒擋中閉合制動器03和第三離合器39,可將這些切換元件 用作起動元件。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明，即使在相同的變速器示意圖中視換擋邏輯的不同也得到不同的擋位 跳躍，從而可實現(xiàn)應用特定或車輛特定的變型方案。
[0045] 原則上，可在根據(jù)本發(fā)明的變速器的每個軸上設置電機或者另外的驅動源。在本 發(fā)明的一種特別有利的改進方案的范圍內可設置電機，該電機設置在驅動軸1上并且與驅 動軸1直接連接。在此可設置第五離合器，通過該第五離合器可將內燃機與變速器脫開，由 此變速器的所有擋可以以有利的方式純電動行駛。
[0046] 代替電機與驅動軸的直接連接，電機可以軸向平行于驅動軸1設置并且經(jīng)由齒輪 級或者鏈式傳動機構與驅動軸1連接，在此可選地設置第五離合器，通過該第五離合器可 使內燃機與變速器脫開。
[0047] 根據(jù)本發(fā)明可在多級變速器的每個合適的位置上設置附加的單向離合器，例如為 了連接一個軸和殼體或可選地連接兩個軸。
[0048] 在驅動側或在從動側，根據(jù)本發(fā)明可設置車軸差速器和/或分配器差速器。
[0049] 在有利的改進方案范圍內，驅動軸1可按照需要通過一個離合元件與驅動馬達分 開，作為離合元件可使用液力變矩器、液壓式離合器、干式起動離合器、濕式起動離合器、磁 粉離合器或者離心力離合器。也可將這種起動元件沿力流方向設置在變速器下游，在這種 情況下驅動軸1與驅動馬達的曲軸固定連接。
[0050] 此外，根據(jù)本發(fā)明的多級變速器允許將扭轉減震器設置在驅動馬達和變速器之 間。
[0051] 在本發(fā)明的另一種未示出的實施方式的范圍內，可在每個軸上、優(yōu)選在驅動軸1 或從動軸2上設置無磨損的制動器、例如液壓式或電動減速器或類似物，這特別是對于用 在商用車中具有重要意義。此外，為了驅動附加的機組可以在每個軸、優(yōu)選在驅動軸1或從 動軸2上設置輔助驅動裝置。
[0052] 所使用的摩擦切換元件可構造成可動力切換的離合器或者制動器。特別是可使用 力鎖合的離合器或制動器、例如片式離合器、帶式制動器和/或圓錐離合器。此外，所使用 的切換元件可構造成形鎖合的切換元件。
[0053] 附圖標記列表
[0054] 1 第一軸、驅動軸
[0055] 2 第二軸、從動軸
[0056] 3 第三軸
[0057] 4 第四軸
[0058] 5 第五軸
[0059] 6 第六軸
[0060] 7 第七軸
[0061] 8 第八軸
[0062] 9 第九軸
[0063] 03制動器
[0064] 15第一離合器
[0065] 39第三離合器
[0066] 56第四離合器
[0067] 58第二離合器
[0068] D 差速器
[0069] G 殼體
[0070] P1第一行星齒輪組
[0071] P2第二行星齒輪組
[0072] P3第三行星齒輪組
[0073] S1第一圓柱齒輪級
[0074] S2第二圓柱齒輪級
[0075] S3第三圓柱齒輪級
[0076] ST1第一圓柱齒輪級S1的第一圓柱齒輪
[0077] ST2第一圓柱齒輪級S1的第二圓柱齒輪
[0078] ST3第二圓柱齒輪級S2的第一圓柱齒輪
[0079] ST4第二圓柱齒輪級S2的第二圓柱齒輪
[0080] i 傳動比
[0081] Φ 速比間隔
【權利要求】
1. 多級變速器，特別是用于機動車的自動變速器，包括設置在一個殼體（G)中的一個 驅動軸（1)、一個從動軸（2)、三個行星齒輪組（卩1、？2、？3)、一個第一和一個第二圓柱齒輪 級（SI、S2)并且包括至少九個能轉動的軸（1、2、3、4、5、6、7、8、9)以及至少五個切換元件 (03、15、39、56、58)，所述第一和第二圓柱齒輪級與一個平行于各行星齒輪組（？1、？2、卩3) 的縱軸線設置的中間軸連接，所述中間軸用作變速器的從動軸（2)，所述切換元件包括一個 制動器（03)和多個離合器（15、39、56、58)，所述切換元件的選擇性接合引起在驅動軸（1) 和從動軸（2)之間的不同傳動比，從而能實現(xiàn)八個前進擋和一個倒擋，其中，驅動軸（1)與 第一行星齒輪組（P1)的行星架連接并且能經(jīng)由第一離合器（15)與第五軸（5)可松脫地連 接，該第五軸與第三行星齒輪組（P3)的太陽輪連接并且能經(jīng)由第二離合器（58)與連接于 第二行星齒輪組（P2)的齒圈的第八軸（8)可松脫地連接，第一行星齒輪組（P1)的齒圈與 連接于第二行星齒輪組（P2)的太陽輪的第六軸（6)連接，第三軸（3)與第一行星齒輪組 (P1)的太陽輪連接、能經(jīng)由第三離合器（39)與連接于第三行星齒輪組（P3)的齒圈的第九 軸（9)可松脫地連接并且能經(jīng)由制動器（03)耦聯(lián)于殼體（G)上，第二行星齒輪組（P2)的 行星架與第四軸（4)連接，該第四軸與第一圓柱齒輪級（S1)的第一圓柱齒輪（ST1)連接， 第一圓柱齒輪級的第二圓柱齒輪（ST2)與從動軸（2)連接，第三行星齒輪組（P3)的行星架 與第七軸（7)連接，該第七軸與第二圓柱齒輪級（S2)的第一圓柱齒輪（ST3)連接，第二圓 柱齒輪級的第二圓柱齒輪（ST4)與從動軸（2)連接，并且設有第四離合器（56)，該第四離合 器將第五軸（5)與第六軸（6)可松脫地連接。
2. 根據(jù)權利要求1的多級變速器，其特征在于，各行星齒輪組（P1、P2、P3)構造成負傳 動比行星齒輪組。
3. 根據(jù)上述權利要求之一的多級變速器，其特征在于，所述第二行星齒輪組（P2)沿徑 向觀察設置在第一行星齒輪組（P1)上方。
4. 根據(jù)權利要求3的多級變速器，其特征在于，所述行星齒輪組（P1、P2、P3)沿軸向觀 察按第一行星齒輪組（P1)/第二行星齒輪組（P2)、第三行星齒輪組（P3)的順序設置。
5. 根據(jù)上述權利要求之一的多級變速器，其特征在于，設有電機，該電機設置在變速器 的驅動軸上并且與驅動軸直接連接或者該電機軸向平行于驅動軸設置并且與驅動軸經(jīng)由 齒輪級或鏈式傳動機構連接。
6. 根據(jù)權利要求5的多級變速器，其特征在于，設有第七離合器，通過該第七離合器能 使內燃機與變速器脫開，由此變速器的全部擋能夠以純電動方式行駛。
7. 根據(jù)上述權利要求之一的多級變速器，其特征在于，通過閉合制動器（03)和第一與 第三離合器（15、39)得到第一前進擋，通過閉合制動器（03)和第三與第四離合器（39、56) 得到第二前進擋，通過閉合第一、第三和第四離合器（15、39、56)得到第三前進擋，通過閉 合第二、第三和第四離合器（58、39、56)得到第四前進擋，通過閉合第一、第二和第三離合 器（15、58、39)得到第五前進擋，通過閉合第一、第二和第四離合器（15、58、56)得到第六前 進擋，通過閉合制動器（03)和第一與第二離合器（15、58)得到第七前進擋，并且通過閉合 制動器（03)和第二與第四離合器（58、56)得到第八前進擋，并且通過閉合離合器（03)和 第二與第三離合器（58、39)得到倒擋。
8. 根據(jù)上述權利要求之一的多級變速器，其特征在于，代替或者附加于第一和/或第 二圓柱齒輪級，設置有一個或多個機械構件如皮帶和/或鏈用于傳遞轉矩。
9.根據(jù)上述權利要求之一的多級變速器，其特征在于：所述從動軸（2)經(jīng)由至少一個 行星齒輪傳動機構與差速器的輸入軸連接。
【文檔編號】F16H37/04GK104094019SQ201380007889
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年1月10日 優(yōu)先權日:2012年2月6日
【發(fā)明者】S·貝克, T·瓦倫 申請人:腓特烈斯港齒輪工廠股份公司