專利名稱：多擋變速器的制作方法
多擋變速器技術領竭本發明涉及一種如權利要求1的前序部分所述的行星齒輪結構類 型的多擋變速器，尤其是用于汽車的自動變速器。
背景技術：
按照現有技術，尤其是用于汽車的自動變速器包括行星齒輪組， 其借助于摩擦或換擋元件如離合器和制動器換擋，且通常與承受滑動 作用且選擇性地設有分接離合器的啟動元件如流體動力變矩器或液力 偶合器連接。EP0434525A1提出了這樣一種變速器。它基本包括彼此并聯排列 的輸入軸和輸出軸、與輸出軸同心布置的雙行星齒輪組、以及五個換 擋元件(三個離合器和兩個制動器的形式)，換擋元件各自選擇性成 對的聯鎖確定輸入軸和輸出軸之間不同的變速傳動比。這里，變速器 具有一個前置齒輪組和兩個功率路徑(Leistungsweg)，于是就通過五個換擋元件選擇性成對的配合實現六個前進擋。這里，在第一功率路徑中需要兩個離合器，以將轉矩從前置齒輪 組傳遞到雙行星齒輪組的兩個元件。這兩個離合器沿動力流動方向基 本上在前置齒輪組后面地布置在雙行星齒輪組的方向上。在第二功率 路徑中設有另一個離合器，該離合器使該第二功率路徑與雙行星齒輪 組的另一個元件可松脫地連接。在此，將離合器布置成由內摩擦片支 架構成輸出軸。此外，從專利文獻US6139463已知一種行星齒輪結構類型的尤其 是用于汽車的緊湊式多擋變速器，該多擋變速器具有兩個行星齒輪組、 一個前置齒輪組以及三個離合器和兩個制動器。就該已知的多擋變速器來說，在第一功率路徑中設有兩個離合器C-l和C-3，以將轉矩從前 置齒輪組傳遞到兩個行星齒輪組。這里，離合器C-3的外摩擦片支架 或氣缸側或活塞側和壓力平衡側與第一制動器B-l連接。此外，第三 離合器C-3的內摩擦片支架與第一離合器C-l的滾筒側或活塞側和壓 力平衡側連接，其中第一離合器C-l的內摩擦片支架布置在輸出側， 且與第三行星齒輪組的太陽輪連接。此外，從申請人的DE19949507A1中已知一種多擋變速器，在該 多擋變速器中的輸入軸上設有兩個不可換擋的前置齒輪組，其在輸出 端產生兩個轉速，與輸入軸的轉速相比，它們可選擇地通過選擇閉鎖 使用的換擋元件這樣接到作用于輸出軸的可換擋的雙行星齒輪組上， 即，為了在兩個正好操作的換擋元件各自緊接著的較高或較低擋位中 換擋，僅需相應地接通或斷開一個換擋元件。從DE19912480A1中已知一種自動換擋的汽車變速器，其具有三 個單橋件行星齒輪組、三個制動器以及兩個離合器，以切換六個前進 擋和一個倒擋，且具有一個輸入軸和一個輸出軸。該自動換擋的汽車 變速器是這樣構造的，即，輸入軸直接與第二行星齒輪組的太陽輪連 接，且輸入軸可通過第一離合器與第一行星齒輪組的太陽輪連接和/或 通過第二離合器與第一行星齒輪組的橋件連接。附加或替換地，第一 行星齒輪組的太陽輪可通過第一制動器與變速器的外殼連接，和/或第 一行星齒輪組的橋件可通過第二制動器與外殼連接，和/或第三行星齒 輪組的太陽輪可通過第三制動器與外殼連接。此外，從DE10213820A1中已知一種多擋自動變速器，其包括第 一傳動比的第一輸入線路T1;輸入線路T2，其具有比輸入線路T1大 的傳動比；具有四個元件的行星齒輪組，其中該四個元件是沿著轉速 圖中元件順序的第一元件、第二元件、第三元件以及第四元件；離合 器C-2，其將輸入線路T2的旋轉傳遞到第一元件S3上；離合器C-1，
其將輸入線路T2的旋轉傳遞到第四元件S2上；離合器C-4，其將輸入 線路Tl的旋轉傳遞到第一元件上；離合器C-3，其將輸入線路Tl的 旋轉傳遞到第二元件C3上；制動器B-1，其產生第四元件的接合；制 動器B-2，其產生第二元件的接合；以及從動元件，其與第三元件R3 耦接。在申請人的DE10115983A1的范圍內，描述了一種多擋變速器， 具有一個輸入軸，其與一個前置齒輪組連接； 一個輸出軸，其與一個 后置齒輪組連接；最大為七個的換擋元件，通過其選擇性的換擋可切 換至少七個前進擋，而不用成組換擋。前置齒輪組由一個前置行星齒 輪組或最大兩個不可換擋的與第一前置行星齒輪組耦接的前置行星齒 輪組構成，其中，后置齒輪組構造為具有兩個可換擋后置行星齒輪組 的雙橋件四軸變速器，并具有四個自由軸。該雙橋件四軸變速器的第 一自由軸與第一換擋元件連接，第二自由軸與第二和第三換擋元件連 接，第三自由軸與第四和第五換擋元件連接，第四自由軸與輸出軸連 接。對于總共具有六個換擋元件的多擋變速器而言，根據該發明，這 樣建議，即，后置齒輪組的第三自由軸或第一自由軸額外地與第六換 擋元件連接。對于總共具有七個換擋元件的多擋變速器而言，根據該 發明，這樣建議，即，第三自由軸額外地與第六換擋元件D'連接， 而第一 自由軸額外地與第七換擋元件連接。此外，在申請人的DE10115987A1的范圍內，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，該變速器由一個 不可換擋的前置齒輪組和一個可換擋的形式為雙橋件四軸變速器的后 置齒輪組構成。前置齒輪組由第一行星齒輪組構成，其除了輸入軸的 輸入轉速外，還提供可選地接到后置齒輪組上的第二轉速。后置齒輪 組由兩個可換擋的行星齒輪組構成，這兩個可換擋的行星齒輪組可利 用六個換擋元件切換至少七個擋位，其中構成了兩個功率路徑。在此情況下，在每次換擋過程中，總是能以有利的方式避免成組換擋。此 外，從DE2936969A1中已知一種9擋的多擋變速器，該多擋變速器包
括八個換擋元件和四個齒輪組，其中一個齒輪組用作分動器，且主變 速器具有一個滾轉式總成和另一個用作逆轉裝置的齒輪組。一般來說，行星齒輪結構類型的自動換擋汽車變速器在現有技術 中已被多次描述且長期得到研發和改進。因此，此類變速器具有足夠 多的前進擋和一個倒擋，并具有很好地適用于汽車的、總支撐高(Gesamtspreizung)且擋速比間隔有利的變速比。此外，此類變速器 在前進方向上實現較高的啟動變速比、含有直接擋、不僅適用于轎車 還適用于商用車。另外，此類變速器需要少量的安裝費用、尤其需要 少量的換擋元件、在順序的換擋方式中避免雙級換擋，于是就在限制 的擋位組合中換擋時僅相應地更換一個換擋元件。發明內存本發明的目的在于，提出一種前述類型的多擋變速器，其中的安 裝費用達到最佳，此外，改進了主行車擋中有關牽引和嚙合損耗的效 率。另外，在本發明的多擋變速器中，小力矩作用于換擋元件和行星 齒輪組，并且，軸、換擋元件以及行星齒輪組的轉速盡可能小地保持 著。此外，提高擋位的數量和變速器支撐，于是就以有利的方式實現 至少九個前進擋和至少一個倒擋。另外，本發明的變速器適用于汽車 中的每種結構類型，尤其適用于前橫布局的。本發明的另一個目的在 于，提供一種多擋變速器，它具有特別緊湊的結構。根據本發明，該目的是通過權利要求1的特征實現的。其它的優 點和有利的構型在從屬權利要求中闡述。因此，本發明的多擋變速器以行星齒輪的結構類型提出，其具有 一個輸入軸和一個輸出軸，它們排列在一個外殼中。此外，設置有至 少四個行星齒輪組(下稱為第一、第二、第三以及第四行星齒輪組)、 至少七個可旋轉的軸(下稱為輸入軸、輸出軸、第三、第四、第五、 第六以及第七軸)、以及至少六個包括制動器和離合器的換擋元件，
該換擋元件的選擇配合在輸入軸與輸出軸之間產生不同的傳動比，于 是優選實現九個前進擋和一個倒擋。根據本發明，輸入軸始終與第二行星齒輪組的太陽輪和第三行星 齒輪組的太陽輪連接，其中第三軸始終與第一行星齒輪組的橋件、第 二行星齒輪組的內齒輪以及第四行星齒輪組的太陽輪連接，并可通過 一個制動器與外殼耦接，其中第四軸始終與第四行星齒輪組的橋件和 第三行星齒輪組的內齒輪連接并可通過一個制動器與外殼耦接。第五軸始終與第二行星齒輪組的橋件連接、可通過一個制動器與 外殼耦接，以及可通過一個離合器與第六軸可松脫地連接，該第六軸 始終與第一行星齒輪組的內齒輪連接，其中第七軸始終與第三行星齒 輪組的橋件連接，并可通過一個離合器與始終與第四行星齒輪組的內 齒輪連接的輸出軸可松脫地連接；這里，第一行星齒輪組的太陽輪抗 扭地與外殼耦接。根據本發明，輸入軸和第四軸或輸入軸和第七軸或 第四軸和第七軸可通過一個離合器彼此可松脫地連接。通過本發明的多擋變速器的構型，實現了特別適用于轎車的傳動 比，并大大提高了多擋變速器的總支撐，由此改善了行車的舒適性并 顯著降低了油耗。此外，利用本發明的多擋變速器，通過少量的換擋元件，優選是 三個制動器和三個離合器，大大減少了安裝費用。在有利的方式中， 利用本發明的多擋變速器，能通過流體動力轉換器、外部啟動離合器 或其它合適的外部啟動元件進行啟動工作。還可設想，利用與變速器 成為一體的啟動元件實現啟動過程。優選一個在第一前進擋和倒擋中操作的換擋元件適合這么做。另外，在本發明的多擋變速器中，實現了主行車擋中有關牽引和 嚙合損耗的良好效率。此外，小力矩存在于多擋變速器的換擋元件和行星齒輪組中，由 此以有利的方式減少了多擋變速器中的損耗。另外，由于力矩小，尺 寸也就相應地小，由此減少了所需的安裝空間和相應的成本。此外， 軸、換擋元件以及行星齒輪組中的轉速也小。另外，這樣設計本發明的變速器，即，無論是在動力流動方向上 還是在空間方面，都能與不同的傳動線路方案相配合；如此一來，例 如就可將輸入軸和輸出軸設置在外殼的同一端。
下面借助于附圖對本發明進行示范性的詳細說明。其中 圖1示出了本發明多擋變速器的一優選實施方式的示意圖； 圖2示出了圖1多擋變速器的示范性電路圖； 圖3示出了本發明多擋變速器的另一優選實施方式的示意圖； 圖4示出了圖3多擋變速器的示范性電路圖；圖5示出了本發明多擋變速器的又一優選實施方式的示意圖；以及圖6示出了圖5多擋變速器的示范性電路圖。
具體實施方式
圖1中示出了本發明的多擋變速器，具有輸入軸1和輸出軸2，它 們被布置在外殼G中。設置有四個行星齒輪組P1、 P2、 P3和P4，其 被構造為負行星齒輪組，且優選以P1、 P2、 P3和P4的排列次序挨個 排列在軸向或動力流動方向上。如圖1所示，設置有六個換擋元件，也即，三個制動器03、 04、 05和三個離合器15、 27、 36。優選將這些離合器構造為膜片式離合器。利用這些換擋元件，可選擇性地實現9個前進擋和1個倒檔的切
換。本發明的多擋變速器總共具有7個可旋轉的軸，也即軸l、 2、 3、 4、 5、 6和7。根據本發明，在圖1的多擋變速器中這樣設置，即，通過軸1進 行驅動，軸1始終與第二行星齒輪組P2的太陽輪和第三行星齒輪組P3 的太陽輪連接，其中軸3始終與第一行星齒輪組P1的橋件、第二行星 齒輪組P2的內齒輪以及第四行星齒輪組P4的太陽輪連接，并可通過 制動器03與外殼G耦接，其中軸4始終與第四行星齒輪組P4的橋件 和第三行星齒輪組P3的內齒輪連接，并可通過制動器04與外殼耦接， 其中軸1和4可通過離合器14彼此可松脫地連接。軸5始終與第二行星齒輪組P2的橋件連接、可通過制動器05與 外殼耦接、以及可通過離合器56與軸6可松脫地連接，軸6始終與第 一行星齒輪組Pl的內齒輪連接，其中軸7始終與第三行星齒輪組P3 的橋件連接，并通過離合器27與始終與第四行星齒輪組P4的內齒輪 連接的輸出軸2可松脫地連接。此外，第一行星齒輪組P1的太陽輪抗 扭地與外殼連接(軸0)。換擋元件的空間布局可以是任意的，僅受尺寸和外部造型的限制。圖2中示出了圖1多擋變速器的示范性電路圖。就每個擋位而言， 閉鎖兩個換擋元件。電路圖中可示范性地引用各個變速器擋位相應的 傳動比i和由此要確定的擋速比間隔phi。從圖2中可看出，在順序的換擋方式中避免了雙級換擋或成組換擋，因為兩個相鄰的變速器擋位 共用一個換擋元件。一擋通過閉鎖制動器04和05而產生，二擋通過閉鎖制動器04和 離合器27而產生，三擋通過閉鎖離合器27和制動器05而產生，四擋 通過閉鎖離合器27和制動器03而產生。此外，五擋通過閉鎖離合器 27和56而產生，六擋通過閉鎖離合器14和離合器27而產生，七擋通過閉鎖離合器14和離合器56而產生，八擋通過閉鎖制動器03和離合 器14而產生，九擋通過閉鎖制動器05和離合器14而產生。正如從電 路圖中看出的那樣，倒擋是通過閉鎖制動器04和離合器56而產生的。圖3所示的實施例與圖1多擋變速器的區別之處在于，輸入軸1 和軸7通過離合器17彼此可松脫地連接，其中，消除了輸入軸l與軸 4之間可松脫的連接。相應的電路圖在圖4中示出且與圖2的電路圖對 應，不同之處在于，離合器14由離合器17代替圖5中所示的實施例與圖1多擋變速器的區別之處在于，軸4和 軸7通過離合器47彼此可松脫地連接，其中消除了輸入軸1與軸4之 間可松脫的連接。相應的電路圖在圖6中示出。因此， 一擋通過閉鎖制動器04和05而產生，二擋通過閉鎖制動 器04和離合器47而產生，三擋通過閉鎖離合器47和制動器05而產 生，四擋通過閉鎖離合器47和制動器03而產生。此外，五擋通過閉 鎖離合器47和56而產生，六擋通過閉鎖離合器47和離合器27而產 生，七擋通過閉鎖離合器27和離合器56而產生，八擋通過閉鎖制動 器03和離合器27而產生，九擋通過閉鎖制動器05和離合器27而產 生。正如從電路圖中看出的那樣，倒擋是通過閉鎖制動器04和離合器 56而產生的。根據本發明，利用整體的換擋元件進行啟動是可行的(IAK)。 在此，這樣一個換擋元件特別適用，它在一擋和無轉動方向反轉的倒 擋中是需要的，例如制動器04。根據本發明，即便在按照換擋邏輯的相同傳動圖中也會產生不同 的擋速比間隔，于是就會有應用或汽車特定的變化。此外，可在多擋變速器的每個合適的位置上設置附加的超越離合
器，例如設置在軸與外之間，或在必要時連接兩個軸。在輸入側或在輸出側，根據本發明，可布置車軸差速器或分配器 差速器。在有利改型的范圍內，輸入軸1可按需通過離合器元件與主動發 動機分開，其中可將流體動力轉換器、液壓離合器、干式啟動離合器、 濕式啟動離合器、磁粉離合器或離心式離合器用作離合器元件。還可 將這樣的啟動元件沿動力流動方向布置在變速器的后面，在這種情況 下，輸入軸l與發動機的曲軸始終連接。此外，本發明的多擋變速器可允許在發動機與變速器之間布置扭 轉減振器。在本發明另一未示出的實施方式的范圍內，可在每個軸上優選是在輸入軸1或輸出軸2上布置非摩擦制動器如液壓或電動緩動器等， 這對載貨車中的使用來說尤其特別重要。此外，可在每個軸上優選是 在輸入軸1或輸出軸2上設置輔助驅動裝置以驅動附加的機組。使用的換擋元件可構造為按負載換擋的離合器或制動器。尤其可 使用力配合的離合器或制動器，例如膜片式離合器、帶式制動器和/或 錐體離合器。此外，也可將形狀配合的制動器和/或離合器如同步離合 器或爪齒離合器用作換擋元件。這里提出的多擋變速器的其它優點在于，可在每個軸上安裝電機 作為發電機和/或作為附加的發動機。當然，就本身和彼此之間而言在技術上是有意義的每種結構設計 尤其是行星齒輪組和換擋元件的每種空間布局也落在權利要求的保護 范圍內，即便這些設計不明顯地表示在附圖或說明書中，也不會影響 如權利要求所述的變速器的功能。 附圖標記 1軸2軸 3軸 4軸 5軸 6軸 7軸03制動器 04制動器 05制動器 14離合器 17離合器 27離合器 47離合器 56離合器Pl行星齒輪組 P2行星齒輪組 P3行星齒輪組 P4行星齒輪組i傳動比Phi擋速比間隔G外殼
權利要求
1.一種行星齒輪結構類型的多擋變速器，尤其是用于汽車的自動變速器，包括一個輸入軸(1)和一個輸出軸(2)，輸入軸(1)和輸出軸(2)排列在一個外殼(G)中；四個行星齒輪組(P1，P2，P3，P4)；至少七個可旋轉的軸(1，2，3，4，5，6，7)以及至少六個包括制動器(03，04，05)和離合器(14，17，27，47，56)的換擋元件(03，04，05，14，17，27，47，56)，所述換擋元件的選擇配合在輸入軸(1)與輸出軸(2)之間產生不同的傳動比，于是可實現至少九個前進擋和一個倒擋，其中輸入軸(1)始終與第二行星齒輪組(P2)的太陽輪和第三行星齒輪組(P3)的太陽輪連接，其中軸(3)始終與第一行星齒輪組(P1)的橋件、第二行星齒輪組(P2)的內齒輪以及第四行星齒輪組(P4)的太陽輪連接，并可通過制動器(03)與外殼(G)耦接，其中軸(4)始終與第四行星齒輪組(P4)的橋件和第三行星齒輪組(P3)的內齒輪連接，并可通過制動器(04)與外殼耦接，其中軸(5)始終與第二行星齒輪組(P2)的橋件連接、可通過制動器(05)與外殼耦接、以及可通過離合器(56)與軸(6)可松脫地連接，軸(6)始終與第一行星齒輪組(P1)的內齒輪連接，其中軸(7)始終與第三行星齒輪組(P3)的橋件連接，并通過離合器(27)與始終與第四行星齒輪組(P4)的內齒輪連接的輸出軸(2)可松脫地連接，其中第一行星齒輪組(P1)的太陽輪抗扭地與外殼(G)連接，其中軸(1)和(4)通過離合器(14)或軸(1)和(7)通過離合器(17)或軸(4)和(7)通過離合器(47)彼此可松脫地連接。
2. 如權利要求1所述的多擋變速器，其特征在于，行星齒輪組 (P1，P2，P3,P4)按排列次序(P1,P2,P3，P4)挨個排列在軸向上。
3. 如前述權利要求之一所述的多擋變速器，其特征在于，行星齒 輪組(P1，P2，P3,P4)構造為負行星齒輪組。
4. 如前述權利要求之一所述的多擋變速器，其特征在于，可實現 九個前進擋，其中對于軸(1)和(4)通過一個離合器(14)彼此可 松脫地連接的情況， 一擋通過閉鎖制動器(04)和(05)而產生，二 擋通過閉鎖制動器(04)和離合器(27)而產生，三擋通過閉鎖離合 器(27)和制動器(05)而產生，四擋通過閉鎖離合器(27)和制動 器(03)而產生，五擋通過閉鎖離合器(27)和(56)而產生，六擋 通過閉鎖離合器(14)和離合器(27)而產生，七擋通過閉鎖離合器(14)和離合器(56)而產生，八擋通過閉鎖制動器(03)和離合器 (14)而產生，九擋通過閉鎖制動器(05)和離合器(14)而產生， 其中對于軸(1)和(7)通過一個離合器(17)彼此可松脫地連接的 情況，離合器(14)由離合器(17)替代，并且，對于軸(4)和(7) 通過一個離合器(47)彼此可松脫地連接的情況， 一擋通過閉鎖制動 器(04)和(05)而產生，二擋通過閉鎖制動器(04)和離合器(47) 而產生，三擋通過閉鎖離合器(47)和制動器(05)而產生，四擋通 過閉鎖離合器(47)和制動器(03)而產生，五擋通過閉鎖離合器(47) 和(56)而產生，六擋通過閉鎖離合器(47)和離合器(27)而產生， 七擋通過閉鎖離合器(27)和離合器(56)而產生，八擋通過閉鎖制 動器(03)和離合器(27)而產生，九擋通過閉鎖制動器(05)和離 合器(27)而產生。
5. 如前述權利要求之一所述的多擋變速器，其特征在于，倒擋通 過閉鎖制動器(04)和離合器(56)而產生。
6. 如前述權利要求之一所述的多擋變速器，其特征在于，可在每 個合適的位置上安置附加的超越離合器。
7. 如權利要求6所述的多擋變速器，其特征在于，超越離合器設 置在軸(1,2，3，4,5，6,7)與外殼(G)之間。
8. 如前述權利要求之一所述的多擋變速器，其特征在于，輸入裝 置和輸出裝置設置在外殼的同一端。
9. 如前述權利要求之一所述的多擋變速器，其特征在于，在輸入 側或在輸出側布置車軸差速器和/或分配器差速器。
10. 如前述權利要求之一所述的多擋變速器，其特征在于，輸入 軸(1)可通過離合器元件與主動發動機分開。
11. 如權利要求IO所述的多擋變速器，其特征在于，將流體動力 轉換器、液壓離合器、干式啟動離合器、濕式啟動離合器、磁粉離合 器或離心式離合器用作離合器元件。
12. 如前述權利要求之一所述的多擋變速器，其特征在于，可沿 動力流動方向在變速器的后面布置一個尤其是如權利要求10或11所 述的外部啟動元件，其中，輸入軸(1)與發動機的曲軸固定連接。
13. 如前述權利要求之一所述的多擋變速器，其特征在于，啟動 是借助于變速器的換擋元件(04)執行的，其中輸入軸(1)始終與發 動機的曲軸連接。
14. 如前述權利要求之一所述的多擋變速器，其特征在于，可在 發動機與變速器之間布置一扭轉減振器。
15. 如前述權利要求之一所述的多擋變速器，其特征在于，可在 每個軸上布置一個非摩擦制動器。
16. 如前述權利要求之一所述的多擋變速器，其特征在于，可在 每個軸上布置輔助驅動裝置以驅動附加的機組。
17. 如權利要求16所述的多擋變速器，其特征在于，輔助驅動裝 置可布置在輸入軸(1)或輸出軸(2)上。
18. 如前述權利要求之一所述的多擋變速器，其特征在于，換擋 元件構造為按負載換擋的離合器或制動器。
19. 如權利要求18所述的多擋變速器，其特征在于，可安置膜片 式離合器、帶式制動器和/或錐體離合器。
20. 如權利要求1至17之一所述的多擋變速器，其特征在于，將 形狀配合的制動器和/或離合器設置為換擋元件。
21. 如前述權利要求之一所述的多擋變速器，其特征在于，可在 每個軸上安裝電機作為發電機和/或作為附加的發動機。
全文摘要
一種具有九個前進擋和一個倒擋的多擋變速器，包括四個行星齒輪組、七根轉動軸以及六個換擋部件，其中優化了結構費用，并且改善了關于牽引嚙合損失方面的主行駛擋的效率。此外，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。
文檔編號F16H3/66GK101109433SQ20071000535
公開日2008年1月23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