專利名稱：多擋變速器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1前序部分所述的行星齒輪結構式的多擋變速器，特別是汽車的自動變速器。
背景技術：
根據現有技術，特別是汽車的自動變速器包括行星齒輪組，它借助摩擦或換擋部件如離合器和制動器換擋并通常與起動部件如流體動力變矩器或液力偶合器連接，起動部件受到滑動作用并選擇地具有分接離合器。
EP 0 434 525 A1公開了這種類型的變速器，主要包括彼此平行設置的輸入軸和輸出軸、與輸出軸偏心設置的雙行星齒輪組和三個離合器和兩個制動器形式的五個換擋部件，其有選擇的閉合分別成對地確定輸入軸和輸出軸之間的擋傳動比。對此，變速器具有一前置齒輪組和兩功率路徑，通過五個換擋部件成對選擇地配合實現六個前進擋位。
對于第一功率路徑，需要兩離合器，將轉矩從前置齒輪組傳遞到雙行星齒輪組的兩部件。它們在動力流動方向基本設置在雙行星齒輪組方向的前置齒輪組后面。對于第二功率路徑，設置另一離合器，它使得其與雙行星齒輪組的另一部件可釋放地連接。對此，這些離合器這樣設置，使得內摩擦片架形成輸出件。
另外，文獻US 6,139,463公開了一種特別是汽車的行星齒輪結構形式的緊湊多擋變速器，包括兩個行星齒輪組和一個前置齒輪組以及三個離合器和兩個制動器。在這種公知的多擋變速器中，對于第一功率路徑，設計兩離合器C-1和C-3，將轉矩從前置齒輪組傳遞到雙行星齒輪組。離合器C-3的外摩擦片架或缸活塞均壓側與第一制動器B-1連接。第三離合器C-3的內摩擦片架與第一離合器C-1的缸活塞均壓側連接，第一離合器C-1的內摩擦片架設置在輸出側并與第三行星齒輪組的中心齒輪連接。
此外，申請DE 199 49 507 A1公開了一種多擋變速器，其中在驅動軸上設置兩不換擋的前置齒輪組，它們在輸出側產生兩轉速，除了驅動軸轉速外，轉速通過有選擇閉合所用的換擋部件這樣轉換到對從動軸起作用的可換擋雙行星齒輪組上，由兩直接操作換擋部件相應使得一個換擋部件閉合或斷開，以將一個擋轉換成下一高擋或低擋。
DE 199 12 480 A1公開了一種自動換擋汽車變速器，包括三個單橋件行星齒輪組以及三個制動器和兩離合器，以進行六個前進擋和一個倒擋的轉換，還包括輸入軸和輸出軸。該自動換擋汽車變速器這樣構成，輸入軸直接與第二行星齒輪組的中心齒輪連接，輸入軸通過第一離合器與第一行星齒輪組的中心齒輪連接和/或通過第二離合器與第一行星齒輪組的橋件連接。附加或替換的是，第一行星齒輪組的中心齒輪通過第一制動器與變速器的殼體連接和/或第一行星齒輪組的橋件通過第二制動器與殼體和/或第三行星齒輪組的中心齒輪經第三制動器與殼體連接。
此外，DE 102 13 820 A1公開了一種多擋自動變速器，包括第一傳動比的第一輸入路徑T1；傳動比大于其輸入路徑T1的輸入路徑T2；具有四個部件的行星齒輪組，其中這四個部件在轉速圖中按照部件的順序為第一部件、第二部件、第三部件和第四部件；一將輸入路徑T2的轉動傳遞到第一部件S3的離合器C-2；一將輸入路徑T2的轉動傳遞到第四部件S2的離合器C-1；一將輸入路徑T1的轉動傳遞到第一部件的離合器C-4；一將輸入路徑T1的轉動傳遞到第二部件C3的離合器C-3；一與第四部件配合的制動器B-1；一與第二部件配合的制動器B-2；一與第三部件R3偶合的輸出件。
在申請DE 101 15 983 A1中描述了一種多擋變速器，包括一與前置齒輪組連接的輸入軸；一與后置齒輪組連接的輸出軸；最多七個換擋部件，通過它們以無組合換擋的形式進行至少七個前進擋的換擋。前置齒輪組由一個前置行星齒輪組或最多兩個不換擋的與第一前置行星齒輪組偶合的前置行星齒輪組構成，其中后置齒輪組包括具有兩個可換擋后置行星齒輪組的雙橋-四軸-變速器并包括四個自由軸。雙橋-四軸-變速器的第一自由軸與第一換擋部件連接，第二自由軸與第二和第三換擋部件連接，第三自由軸與第四和第五換擋部件連接，而第四自由軸與輸出軸連接。對于共有六個換擋部件的多擋變速器，根據發明建議，后置齒輪組的第三自由軸或第一自由軸還與第六換擋部件連接。對于共有七個換擋部件的多擋變速器，根據發明建議，第一自由軸還與第六換擋部件D’連接，第一自由軸還與第七換擋部件連接。
在申請DE 101 15 987中描述了一種至少具有七個擋位的多擋變速器，除了輸入軸和輸出軸外，變速器還包括雙橋-四軸-變速器形式的不換擋的前置齒輪組和可換擋的后置齒輪組。前置齒輪組包括一第一行星齒輪組，它除了提供輸入軸的輸入轉速外還提供第二轉速，第二轉速能被選擇地轉換到后置齒輪組上。后置齒輪組包括兩個換擋行星齒輪組，它通過六個換擋部件能夠至少轉換七個擋位換擋，形成兩個功率路徑。在以優選方式進行各換擋時，避免組合換擋。此外，DE 2936 969公開了一種9擋多擋變速器，包括八個換擋部件和四個齒輪組。
總之，行星齒輪結構形式的汽車自動換擋變速器在現有技術中描述了很多且在不斷發展和改進中。因此，這些多擋變速器要具有足夠多的前進擋以及倒擋和特別適合于具有高的總分配(Gesamtspreizung)以及適合各擋速比間隔的汽車傳動比。此外，能夠在前進方向獲得高的起動傳動比并包括一直接擋位，且特別適合于轎車或商用車。另外，這種變速器的結構費用要少，特別是需要少的換擋部件并在順序換擋時避免雙換擋，以在確定的擋組換擋時只轉換一個換擋部件。
發明內容
本發明的目的在于提供一種上述類型的多擋變速器，優化結構費用，以改善關于牽引嚙合損失方面的主行駛擋的效率。因此，在本發明的多擋變速器中，小的轉矩作用到換擋部件和行星齒輪組上，軸的轉速小，換擋部件和行星齒輪組較少。此外，增加了擋的數目以及變速器的分配(Getriebespreizung)，以適合的方式實現七個前進擋和至少一個倒擋。另外，本發明變速器適合于汽車中的各結構方式，特別是適合于前橫結構。
本發明的目的通過權利要求1的特征實現。其它優點和優選的結構由從屬權利要求給出。
本發明建議的行星齒輪組結構形式的多擋變速器具有設置在殼體中的輸入軸和輸出軸，還至少設置三個行星齒輪組，以下稱作第一、第二和第三行星齒輪組，至少設置六根轉動軸，以下稱作輸入軸，輸出軸，第三、第四、第五和第六軸，以及至少設置六個換擋部件，包括制動器和離合器，它們選擇的配合實現輸入軸和輸出軸之間的不同傳動比，由此優選實現至少七個前進擋和一個倒擋。
對此，輸入軸始終與第一行星齒輪組的齒環連接并通過離合器與第五軸可釋放地連接，第五軸始終與第三行星齒輪組的橋件連接且通過另一離合器與輸出軸可釋放地連接，輸出軸始終與第二行星齒輪組的齒環連接，其中第三軸始終與第三行星齒輪組的齒環和第二行星齒輪組的橋件連接且通過制動器連接到殼體上。
第四軸始終與第二行星齒輪組的中心齒輪連接，通過制動器連接到殼體上且通過離合器與第六軸可釋放地連接，第六軸始終與第一行星齒輪組的橋件和第三行星齒輪組的中心齒輪連接，其中第一行星齒輪組的中心齒輪抗扭地與殼體連接。
根據本發明，或者輸出軸通過離合器與第三軸可釋放地連接，或者第五軸通過離合器與第四軸可釋放地連接，或者第三軸通過離合器與第四軸可釋放地連接。
通過本發明多擋變速器的實施方案，特別實現適合于轎車的傳動比且明顯提高了多擋變速器的總分配，由此，改善行駛舒適性且明顯降低了消耗。
此外，根據本發明的多擋變速器，通過少的換擋部件數量，優選兩個制動器和四個離合器，明顯減少了結構費用。在優選的方式中，通過本發明的多擋變速器能夠借助流體動力變換器、液壓離合器、外部起動離合器或特別適合的外部起動部件進行起動。也可以想到，起動過程通過集成在變速器中的起動部件實現。優選適用在第一前進擋和倒擋中操作的換擋部件。
另外，本發明的多擋變速器獲得關于牽引嚙合損失方面的主行駛擋的良好效率。
此外，多擋變速器的換擋部件和行星齒輪組中的轉矩較小，由此，以優選的方式減小了多擋變速器中的磨損。還通過減小轉矩的作用能夠相應減小結構尺寸，由此，減小需要的結構空間和相應的費用。此外，軸、換擋部件和行星齒輪組的轉速較低。
本發明的變速器還這樣設計，無論是在動力流動方向上還是在結構方面適合于不同的傳動線路構成。
下面參照附圖以實施例的形式進一步描述本發明。其中圖1是本發明多擋變速器優選實施方式的示意圖；
圖2是圖1本發明多擋變速器實例的換擋圖；圖3是本發明多擋變速器另一優選實施方式的示意圖；圖4是圖3本發明多擋變速器實例的換擋圖；圖5是本發明多擋變速器又一優選實施方式的示意圖；以及圖6是圖5本發明多擋變速器實例的換擋圖。
具體實施例方式
圖1示出的本發明多擋變速器包括輸入軸1(An)和輸出軸2(Ab)，它們設置在殼體G中。設置三個行星齒輪組P1，P2，P3，它們優選由負號-行星齒輪組構成并在軸向以順序P1，P2，P3設置。
如圖1所示，只設置六個換擋部件，即兩個制動器03，04和四個離合器15，23，25和46。通過這些換擋部件實現優選七個前進擋和一個倒擋的有選擇的換擋。本發明的多擋變速器共包括六個轉動軸，即軸1，2，3，4，5和6。
本發明多擋變速器由圖1可以看出，輸入傳動由軸1完成，它始終與第一行星齒輪組P1的齒環連接并通過離合器15與軸5可釋放地連接，軸5始終與第三行星齒輪組P3的橋件連接且通過離合器25與輸出軸2可釋放地連接，輸出軸2始終與第二行星齒輪組P2的齒環連接。此外，軸3始終與第三行星齒輪組P3的齒環和第二行星齒輪組P2的橋件連接且通過制動器03連接到殼體G上。軸4始終與第二行星齒輪組P2的中心齒輪連接，通過制動器04連接到殼體G上且通過離合器46與軸6可釋放地連接，軸6始終與第一行星齒輪組P1的橋件和第三行星齒輪組P3的中心齒輪連接。根據本發明，第一行星齒輪組P1的中心齒輪抗扭地與殼體G連接(軸0)。輸出軸2還通過離合器23與軸3可釋放地連接。
在所示實施方式范圍內，離合器23和25在軸向上看按順序23，25設置且可以具有共同的外摩擦片架，作為膜片式離合器。
換擋部件的空間設置是任意的且只受到尺寸和外造型的限制。
圖2是圖1本發明多擋變速器實例的換擋圖。對于各擋位閉合兩個換擋部件。從該換擋圖以舉例的方式可以獲得各擋級相應的傳動比和由此確定的各擋速比間隔phi。從該換擋圖中還可知，在順序換擋時，避免雙重聯接或混合聯接，因為兩個相鄰的擋級共同采用一個換擋部件。
第一擋位通過閉合制動器03和離合器25實現，第二擋位通過閉合制動器04和離合器25實現，而第三擋位通過閉合離合器25和46實現。另外，第四擋位通過閉合離合器15和離合器25實現，第五擋位通過閉合離合器15和離合器23實現，而第六擋位通過閉合離合器15和離合器46實現，第七擋位通過閉合制動器04和離合器15實現。如換擋圖所示，倒擋通過閉合制動器03和離合器46實現。也可能的是，第三擋位通過閉合離合器23和46或23和25實現。
根據本發明，可以通過集成換擋部件啟動(IAK)，其中在第一前進擋和倒擋需要的制動器03特別適合。此外，對于相同的變速器示意圖，根據換擋邏輯關系實現不同的擋跳越，從而能夠適用于特定汽車的變化。
圖3示出的實施例與圖1示出實施例不同在于，軸5通過離合器45與軸4可釋放地連接，其中取消了軸2和3之間的可釋放地連接。
相應的換擋圖由圖4示出。第一擋位通過閉合制動器03和離合器25實現，第二擋位通過閉合制動器04和離合器25實現，而第三擋位通過閉合離合器25和45實現。另外，第四擋位通過閉合離合器1 5和離合器25實現，第五擋位通過閉合離合器15和離合器45實現，而第六擋位通過閉合離合器15和離合器46實現，第七擋位通過閉合制動器04和離合器15實現。如圖3得到換擋圖所示，倒擋通過閉合制動器03和離合器46實現。也可能的是，第三擋位通過閉合離合器25和46或45和46實現。
圖5示出的實施例與圖1示出實施例不同在于，軸3通過離合器34與軸4可釋放地連接，其中取消了軸2和3之間的可釋放地連接。
相應的換擋圖由圖6示出且與圖4換擋圖不同在于，由離合器34替代了離合器45。第一擋位通過閉合制動器03和離合器25實現，第二擋位通過閉合制動器04和離合器25實現，而第三擋位通過閉合離合器25和34實現。另外，第四擋位通過閉合離合器15和離合器25實現，第五擋位通過閉合離合器15和離合器34實現，而第六擋位通過閉合離合器15和離合器46實現，第七擋位通過閉合制動器04和離合器15實現。如圖3得到的換擋圖所示，倒擋通過閉合制動器03和離合器46實現。也可能的是，第三擋位通過閉合離合器34和46或25和46實現。
對于圖5的實施例，兩附加倒擋優選通過閉合換擋部件03和45或換擋部件04和45實現。
根據本發明可以在多擋變速器的各適合位置增加超越離合器，例如在軸和殼體之間或必要時繞兩軸連接。
根據本發明，在輸入側或輸出側可以設置車軸差速器或分配器差速器。
在優選改進范圍內，在需要時，輸入軸1可以通過離合部件與驅動發動機分離，其中流體動力變換器、液壓離合器、干式起動離合器、濕式起動離合器、磁粉離合器或離心離合器可以用作離合部件。也可以將一種起動部件在動力流動方向上設置在變速器后面，在這種情況下，輸入軸1始終與發動機的曲軸連接。
本發明的多擋變速器也可以使得扭轉減振器設置在發動機和變速器之間。
在未描述的其它本發明實施方式范圍內，在各軸上優選在輸入軸1或輸出軸2上設置非摩擦制動器例如液壓或電制動器或類似離合器，這特別對于在載貨汽車上使用有著特別重要的意義。此外，為了驅動附加組，在各軸優選在輸入軸1或輸出軸2上設置輔助驅動。
所使用的換擋部件可以由負載換擋離合器或制動器構成。特別是，采用力耦合離合器或制動器，例如膜片式離合器、帶式制動器和/或錐體離合器。也可以采用形狀配合制動器和/或離合器，如同步器或爪齒離合器。
上述多擋變速器的其它優點在于，在各軸上可以安裝電機械作為發電機和/或附加的驅動機械。
當然，所有設計結構特別是各行星齒輪組與換擋部件彼此和在技術上的空間設置也落入其權利要求的保護范圍內，這并不影響在權利要求給出的變速器功能，既使在附圖或說明書中沒有解釋這些結構。
附圖標記0 軸1 軸2 軸3 軸4 軸5 軸6 軸03 制動器04 制動器15 離合器23 離合器25 離合器34 離合器45 離合器46 離合器P1 行星齒輪組P2 行星齒輪組P3 行星齒輪組An 輸入Ab 輸出i 傳動比phi 各擋速比間隔G 殼體
權利要求
1.一種行星齒輪結構式的多擋變速器，特別是汽車的自動變速器，包括設置在殼體(G)中的輸入軸(1)和輸出軸(2)、三個行星齒輪組(P1，P2，P3)、至少六根轉動軸(1，2，3，4，5，6)以及至少六個換擋部件(03，04，15，23，25，34，45，46)，所述換擋部件包括制動器(03，04)和離合器(15，23，25，34，45，46)，它們有選擇的嚙合在輸入軸(1)和輸出軸(2)之間形成不同的傳動比，實現至少七個前進擋和一個倒擋，其中輸入軸(1)始終與第一行星齒輪組(P1)的齒環連接并通過離合器(15)與軸(5)可釋放地連接，軸(5)始終與第三行星齒輪組(P3)的橋件連接且通過離合器(25)與輸出軸(2)可釋放地連接，輸出軸(2)始終與第二行星齒輪組(P2)的齒環連接，其中軸(3)始終與第三行星齒輪組(P3)的齒環和第二行星齒輪組(P2)的橋件連接且通過制動器(03)連接到殼體(G)上，軸(4)始終與第二行星齒輪組(P2)的中心齒輪連接，通過制動器(04)連接到殼體(G)上且通過離合器(46)與軸(6)可釋放地連接，軸(6)始終與第一行星齒輪組(P1)的橋件和第三行星齒輪組(P3)的中心齒輪連接，其中第一行星齒輪組(P1)的中心齒輪抗扭地與殼體(G)連接，并且其中或者輸出軸(2)通過離合器(23)與軸(3)可釋放地連接，或者軸(5)通過離合器(45)與軸(4)可釋放地連接，或者軸(3)通過離合器(34)與軸(4)可釋放地連接。
2.如權利要求1的多擋變速器，其特征在于行星齒輪組(P1，P2，P3)在軸向以順序(P1，P2，P3)設置。
3.如上述權利要求之一的多擋變速器，其特征在于行星齒輪組(P1，P2，P3)由負號-行星齒輪組構成。
4.如上述權利要求之一的多擋變速器，其特征在于離合器(23)和(25)在軸向上看按順序(23，25)設置。
5.如上述權利要求之一的多擋變速器，其特征在于離合器(23)和(25)作為膜片式離合器具有共同的外摩擦片架。
6.如上述權利要求之一的多擋變速器，其特征在于實現七個前進擋，其中對于輸出軸(2)通過離合器(23)與軸(3)可釋放地連接的情況，第一擋位通過閉合制動器(03)和離合器(25)實現，第二擋位通過閉合制動器(04)和離合器(25)實現，而第三擋位通過閉合離合器(25)和(46)或離合器(23)和(46)或離合器(23)和(25)實現，第四擋位通過閉合離合器(15)和離合器(25)實現，第五擋位通過閉合離合器(15)和離合器(23)實現，而第六擋位通過閉合離合器(46)和離合器(15)實現，第七擋位通過閉合制動器(04)和離合器(15)實現，其中對于軸(5)通過離合器(45)與軸(4)可釋放地連接的情況，第一擋位通過閉合制動器(03)和離合器(25)實現，第二擋位通過閉合制動器(04)和離合器(25)實現，而第三擋位通過閉合離合器(25)和(45)或離合器(25)和(46)或離合器(45)和(46)實現，第四擋位通過閉合離合器(15)和離合器(25)實現，第五擋位通過閉合離合器(15)和離合器(45)實現，而第六擋位通過閉合離合器(46)和離合器(15)實現，第七擋位通過閉合制動器(04)和離合器(15)實現，對于軸(3)通過離合器(34)與軸(4)可釋放地連接的情況，第一擋位通過閉合制動器(03)和離合器(25)實現，第二擋位通過閉合制動器(04)和離合器(25)實現，而第三擋位通過閉合離合器(25)和(34)或離合器(34)和(46)或離合器(25)和(46)實現，第四擋位通過閉合離合器(15)和離合器(25)實現，第五擋位通過閉合離合器(15)和離合器(34)實現，而第六擋位通過閉合離合器(15)和離合器(46)實現，第七擋位通過閉合制動器(04)和離合器(15)實現。
7.如上述權利要求之一的多擋變速器，其特征在于倒擋通過閉合制動器(03)和離合器(46)實現，對于軸(3)通過離合器(34)與軸(4)可釋放地連接的情況，兩附加倒擋通過閉合制動器(03)和離合器(45)或制動器(04)和離合器(45)實現。
8.如上述權利要求之一的多擋變速器，其特征在于在各適合位置增加超越離合器。
9.如權利要求8的多擋變速器，其特征在于在軸(1，2，3，4，5，6)和殼體(G)之間設置超越離合器。
10.如上述權利要求之一的多擋變速器，其特征在于在殼體的相同側設置驅動裝置和被驅動裝置。
11.如上述權利要求之一的多擋變速器，其特征在于在輸入側或輸出側設置車軸差速器和/或分配器差速器。
12.如上述權利要求之一的多擋變速器，其特征在于輸入軸(1)通過離合部件與驅動發動機分離。
13.如權利要求12的多擋變速器，其特征在于流體動力變換器、液壓離合器、干式起動離合器、濕式起動離合器、磁粉離合器或離心離合器用作離合部件。
14.如上述權利要求之一的多擋變速器，其特征在于一種特別是根據權利要求12或13的外部起動部件在動力流動方向上設置在變速器后面，其中輸入軸(1)固定地與發動機的曲軸連接。
15.如上述權利要求之一的多擋變速器，其特征在于起動借助變速器的換擋部件(03)完成，其中輸入軸(1)始終與發動機的曲軸連接。
16.如上述權利要求之一的多擋變速器，其特征在于在發動機和變速器之間設置扭轉減振器。
17.如上述權利要求之一的多擋變速器，其特征在于在各軸上設置非摩擦制動器。
18.如上述權利要求之一的多擋變速器，其特征在于為了驅動附加組，在各軸上設置輔助驅動。
19.如權利要求18的多擋變速器，其特征在于輔助驅動設置在輸入軸(1)或輸出軸(2)上。
20.如上述權利要求之一的多擋變速器，其特征在于換擋部件構成為負載換擋離合器或制動器。
21.如權利要求20的多擋變速器，其特征在于采用膜片式離合器、帶式制動器和/或錐體離合器。
22.如權利要求1-19之一的多擋變速器，其特征在于采用形狀配合制動器和/或離合器，作為換擋部件。
23.如上述權利要求之一的多擋變速器，其特征在于在各軸上安裝電機械作為發電機和/或附加的驅動機械。
全文摘要
一種具有七個前進擋和一個倒擋的多擋變速器，包括輸入軸(1)和輸出軸(2)、三個行星齒輪組(P1，P2，P3)、六根轉動軸(1，2，3，4，5，6)以及六個換擋部件(03，04，15，23，25，34，45，46)，其中輸入軸(1)與行星齒輪組(P1)的齒環連接并通過離合器(15)與軸(5)連接，軸(5)與第三行星齒輪組(P3)的橋件連接且通過離合器(25)與輸出軸(2)連接，其輸出軸(2)與第二行星齒輪組(P2)的齒環連接，其中軸(3)與第三行星齒輪組(P3)的齒環和第二行星齒輪組(P2)的橋件連接且通過制動器(03)連接到殼體(G)上，軸(4)與第二行星齒輪組(P2)的中心齒輪連接，通過制動器(04)連接到殼體(G)上且通過離合器(46)與軸(6)連接，軸(6)與第一行星齒輪組(P1)的橋件和第三行星齒輪組(P3)的中心齒輪連接，其中第一行星齒輪組(P1)的中心齒輪抗扭地與殼體(G)連接，或者輸出軸(2)通過離合器(23)與軸(3)連接，或者軸(5)通過離合器(45)與軸(4)連接，或者軸(3)通過離合器(34)與軸(4)連接。
文檔編號F16H3/66GK101021257SQ200710005339
公開日2007年8月22日 申請日期2007年2月14日 優先權日2006年2月14日
發明者格哈德·貢波采伯格 申請人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司