多挡变速器
2020-01-13

多挡变速器

本发明涉及一种具有九个前进挡和一个倒挡的多挡变速器,包括四个行星齿轮组(P1、P2、P3、P4)、七个旋转轴(1、2、3、4、5、6、7)和六个换挡部件(03、04、05、15、17、36),其中,输入轴(1)与行星齿轮组(P1)的连接片连接并可通过离合器(15)与轴(5)连接,后者与第三行星齿轮组(P3)的连接片连接并可连接在外壳(G)上,其中,行星齿轮组(P1)的太阳轮与外壳(G)连接,轴(4)与行星齿轮组(P3)的内齿轮和行星齿轮组(P4)的太阳轮连接并可连接在外壳(G)上,其中,轴(3)与行星齿轮组(P2)的内齿轮和行星齿轮组(P4)的连接片连接并可连接在外壳(G)上,以及轴(6)始终与行星齿轮组(P1)的内齿轮和行星齿轮组(P3)的太阳轮连接,其中,轴(7)与行星齿轮组(P2)的太阳轮连接和输出轴(2)与行星齿轮组(P4)的内齿轮以及行星齿轮组(P2)的连接片连接,其中,离合器(17)将输入轴(1)与轴(7)可分开地连接以及离合器(36)将轴(3)和(6)可分开地相互连接。

此外,申请人的DE10115987Al介绍了一种具有至少六个挡的多挡变速器。该变速器除了输入轴和输出轴外,由一个不可切换的前置齿轮组和一个可切换的后置齿轮组以双连接片四轴变速器的方式组成。前置齿轮组由第一行星齿轮组组成,它除了提供输入轴的输入转速外,还可以有选择地切换到后置齿轮组提供第二转速。后置齿轮组由两个可切换的行星齿轮组组成,它们利用六个换挡部件可以连接至少七个挡位,其中形成两个功率路径。在此方面,在每次换挡过程中以具有优点的方式始终避免混合联接。此外,DE2936969Al公开了一种9挡多挡变速器;它包括八个换挡部件和四个齿轮组,其中,一个齿轮组作为前置变速器使用和主变速器具有一个滚转式齿轮组和另一个作为可逆传动使用的齿轮组。

04制动器

P3行星齿轮组

如从图1所看到的那样,具有六个换挡部件,即三个制动器03、04、05和三个离合器15、17、36。离合器最好作为片式离合器构成。

所使用的换挡部件可以作为负荷控制离合器或者制动器构成。特别是可以使用力配合的离合器或者制动器,例如片式离合器、带式制动器和/或者锥体离合器。此外,作为换挡部件也可以使用形状配合的制动器和/或者离合器,例如像同步器或者牙嵌离合器。

1轴

在本发明未示出的另一种实施方式的框架内,每个轴上,优选输入轴1或者输出轴2上可以设置非摩擦的制动器,例如像液压的或者电动的废气制动器或者这类制动器,这一点对在商用车辆上的应用来说具有特别重要的意义。此外,为传动附加的机组可以在每个轴上,优选在输入轴1或者输出轴2上具有辅助驱动。

P4行星齿轮组

附图标记

多挡变速器

一种具有九个前进挡和一个倒挡的多挡变速器,该变速器具有:四个行星齿轮组(P1、P2、P3、P4);七个可旋转的轴(1、2、3、4、5、6、7);及六个换档元件(03、04、05、14、17、27、35、47),其中输入轴(1)与行星齿轮组(P2)的中心轮和行星齿轮组(P3)的中心轮相连,其中轴(3)与行星齿轮组(P2)的桥接部相连,耦联在壳体(G)中,及通过离合器(35)与轴(5)可松开地连接,该轴与行星齿轮组(P1)的空心轮相连,其中轴(6)与行星齿轮组(P1)的桥接部、行星齿轮组(P2)的空心轮和行星齿轮组(P4)的中心轮相连,及轴(7)与行星齿轮组(P3)的桥接部相连,及通过离合器(27)与和第四行星齿轮组(P4)的空心轮相连的输出轴(2)可松开地连接,其中行星齿轮组(P1)的中心轮抗扭地与壳体(G)相连,及轴(4)与行星齿轮组(P3)的空心轮和行星齿轮组(P4)的桥接部相连,并耦联在壳体(G)上,及轴(1)和(4)通过离合器(14)或者轴(1)和(7)通过离合器(17)或者轴(4)和(7)通过离合器(47)可松开地相互连接起来。

5轴

此外,在多挡变速器的每个合适位置上额外地设置超越离合器是可能的,例如在轴和壳体之间,或者可能环绕两个轴进行连接。

第一挡位通过接通制动器03和04来形成,第二挡位通过接通制动器04和离合器27来产生,第三挡位通过接通离合器27和制动器03来产生,及第四挡位通过接通离合器27和制动器05来实现。此外,第五挡位通过接通离合器27和35来产生,第六挡位通过接通离合器14和离合器27来产生,第七挡位通过接通离合器14和离合器35来产生,第八挡位通过接通制动器05和离合器14来产生,及第九挡位通过接通制动器03和离合器14来产生。如从控制图表中所清楚地表明一样,倒挡通过接通制动器04和离合器35来产生。

图5是本发明多挡变速器的另一个优选实施例的示意性视图;及

因此,在第一传输路径中,两个离合器需要把扭矩从前置齿轮组输送到双行星齿轮组的两个元件中。它们沿着力传递方向基本上布置在沿着双行星齿轮组方向的前置齿轮组的后面。在第二传输路径中设置另一个离合器,该离合器使它与双行星齿轮组的另一元件可松开地相连。因此,这些离合器这样地布置,以致内摩擦片支架形成了输出轴。

此外,第一行星齿轮组Pl的中心轮抗扭地与壳体相连(轴0),轴4永久地与第三行星齿轮组P3的空心轮和第四行星齿轮组P4的桥接部相连,并且通过制动器04可以耦联在壳体中,其中轴1和4通过离合器14可松开地相互连接起来。

在文献DE10115983A1的范围内,公开了一种多挡变速器,该变速器具有:输入轴,它与前置总成相连;输出轴,它与后置总成相连;及最多7个换档元件,通过这些换档元件,在没有组合换挡的情况下,可以有选择地给至少七个前进挡进行换挡。前置总成由一个前置-行星齿轮组或者最多两个不能换挡的、与第一前置-行星齿轮组相耦合的前置-行星齿轮组形成,后置总成形成为具有两个可换挡的后置行星齿轮组的二桥-四轴-变速器并且具有四个自由轴。这种双桥-四轴-变速器的第一自由轴与第一换档元件相连,第二自由轴与第二和第三换档元件相连,第三自由轴与第四和第五换档元件相连;及第四自由轴与输出轴相连。对于具有总共六个换档元件的多挡变速器,根据本发明,后置总成的第三自由轴或者第一自由轴还与第六个换档元件相连。对于具有总共七个换档元件的多挡变速器,根据本发明,第三自由轴还与第六换档元件D’相连,而第一自由轴还与第七换档元件相连。

P3行星齿轮组

具体实施方式

多挡变速器

一种具有九个前进挡和一个倒挡的多挡变速器,包括四个行星齿轮组、七根转动轴以及六个换挡部件,其中优化了结构费用,并且改善了关于牵引啮合损失方面的主行驶挡的效率。此外,在本发明的多挡变速器中,小的转矩作用到换挡部件和行星齿轮组上,轴的转速小,换挡部件和行星齿轮组较少。

在有利改型的范围内,输入轴1可按需通过离合器元件与主动发动机分开,其中可将流体动力转换器、液压离合器、干式启动离合器、湿式启动离合器、磁粉离合器或离心式离合器用作离合器元件。还可将这样的启动元件沿动力流动方向布置在变速器的后面,在这种情况下,输入轴1与发动机的曲轴始终连接。

发明内容

因此,本发明的多挡变速器以行星齿轮的结构类型提出,其具有一个输入轴和一个输出轴,它们排列在一个外壳中。此外,设置有至少四个行星齿轮组(下称为第一、第二、第三以及第四行星齿轮组)、至少七个可旋转的轴(下称为输入轴、输出轴、第三、第四、第五、第六以及第七轴)、以及至少六个包括制动器和离合器的换挡元件,该换挡元件的选择配合在输入轴与输出轴之间产生不同的传动比,于是优选实现九个前进挡和一个倒挡。

发明内容

当然,就本身和彼此之间而言在技术上是有意义的每种结构设计尤其是行星齿轮组和换挡元件的每种空间布局也落在本发明的保护范围内,即便这些设计不明显地表示在

可旋转的第三轴、第四轴、第五轴、第六轴和第七轴;以及

此外,从申请人的DE19949507A1中已知一种多挡变速器,在该多挡变速器中的输入轴上设有两个不可换挡的前置齿轮组,其在输出端产生两个转速,与输入轴的转速相比,它们可选择地通过选择闭锁使用的换挡元件这样接到作用于输出轴的可换挡的双行星齿轮组上,即,为了在两个正好操作的换挡元件各自紧接着的较高或较低挡位中换挡,仅需相应地接通或断开一个换挡元件。

使用的换挡元件可构造为按负载换挡的离合器或制动器。尤其可使用力锁合的离合器或制动器,例如膜片式离合器、带式制动器和/或锥体离合器。此外,也可将形锁合的制动器和/或离合器如同步离合器或爪齿离合器用作换挡元件。

EP0434525A1提出了这样一种变速器。它基本包括彼此并联排列的输入轴和输出轴、与输出轴同心布置的双行星齿轮组、以及五个换挡元件(三个离合器和两个制动器的形式),换挡元件各自选择性成对的联锁确定输入轴和输出轴之间不同的变速传动比。这里,变速器具有一个前置齿轮组和两个功率路径(Leistimgsweg),于是就通过五个换挡元件选择性成对的配合实现六个前进挡。

根据本发明,输入轴始终与第一行星齿轮组的桥件和第二行星齿轮组的太阳轮连接,并可通过一个离合器与第五轴可松脱地连接,该第五轴始终与第三行星齿轮组的桥件连接,并可通过一个制动器与外壳耦接,其中第一行星齿轮组的太阳轮抗扭地与外壳连接。

此外,利用本发明的多挡变速器,通过少量的换挡元件,优选是三个制动器和三个离合器,大大减少了安装费用。在有利的方式中,利用本发明的多挡变速器,能通过流体动力转换器、外部启动离合器或其它合适的外部启动元件进行启动工作。还可设想,利用与变速器成为一体的启动元件实现启动过程。优选一个在第一前进挡和倒挡中操作的换挡元件适合这么做。

多挡变速器

本发明涉及一种多挡变速器,包括一根与前置机组(VS)连接的驱动轴(1)、一根与后置机组(NS)连接的输出轴(3)、作用在前置机组(VS)上的换挡件(A、B、C、D、E)和作用在后置机组(NS)上的换挡件(M、H、L)。通过选择性地接合换挡件(A、B、C、D、E和M、H、L),可为了接通至少七个前进挡将驱动轴(1)的输入转速(n)以这样的方式传给输出轴(3),即,为了从一个挡位换接到正好操作的那个换挡件的紧接着的更高或紧接着的更低的挡位上,总是只脱开一个换挡件和接合另一个换挡件。

如图14A所示,不能换挡的第三前置行星齿轮组VSa现在设计为按双行星齿轮结构方式的正变速器并且包括一太阳齿轮11a、一齿圈13a和两个连接的带有内和外行星齿轮12a’、12a”的桥15a’、15a”。太阳齿轮11a是固定的。连接的桥15a’、15a”与驱动轴1连接。齿圈13a可通过前置机组VS的设计为离合器的第二换挡件B与第二前置行星齿轮组VS2的太阳齿轮21连接。此外,齿圈13a可通过前置机组VS设计为离合器的第四换挡件D与第二前置行星齿轮组VS2的桥25连接。此桥25再与第一前置行星齿轮组VS1的齿圈13连接,以及可通过前置机组VS设计为离合器的第五换挡件E与驱动轴1连接。太阳齿轮21也可通过前置机组VS设计为制动器的第三换挡件C固定。第二前置行星齿轮组VS2的齿圈23与第一前置行星齿轮组VS1的太阳齿轮11连接,以及可通过前置机组VS设计为离合器的第一换挡件A连接。第一前置行星齿轮组VS1的桥15构成前置机组VS的输出装置并与连接轴2(转速nvs)连接。连接轴2在后置机组侧与第二后置机组NS2的太阳齿轮41和与第一后置行星齿轮组NS1连接在此太阳齿轮41上的齿圈33连接。两个后置行星齿轮组NS1和NS2的桥35和45连接,并可通过后置机组NS的设计为离合器的第二换挡件H与驱动轴1连接。第一后置行星齿轮组NS1的太阳齿轮31可通过后置机组NS设计为制动器的第一换挡件M固定。第二后置行星齿轮组NS2的齿圈43构成后置机组NS的输出装置(转速nns)以及与输出轴3连接。

按本发明的多挡变速器第六种实施形式的一项进一步发展可以规定,将第三前置行星齿轮组VSa设计成可换挡的。此时,前置机组VS的第二换挡件B不设在第三前置行星齿轮组VSa的齿圈13a与第二前置生星齿轮组VS2的太阳齿轮21之间,而是或在驱动轴1与第三前置行星齿轮组VSa连接的桥15a’、15a”之间,或作为制动器设在第三前置行星齿轮组VSa的太阳齿轮11a上。此时齿圈13a和太阳齿轮21当然互相连接。

在全部图中用1表示变速器驱动轴以及用3表示多挡变速器的输出轴。多挡变速器总是有一个可换挡的前置机组VS和一个与之通过连接轴2连接的后置机组NS。驱动轴1以输入转速n旋转。若按变速器换挡逻辑接合亦即闭合前置机组VS的两个换挡件,则连接轴2以一个前置机组VS的输出转速nvs旋转。输出轴3以后置机组NS的输出转速nns旋转。VS1、VS2、VSa和VSb分别表示一个按实施形式存在的第一、第二、第三和第四前置行星齿轮组。NS1、NS2、NS3和NS4分别表示一个按实施形式存在的第一、第二、第三和第四后置行星齿轮组。取决于实施形式,最多设五个作用在前置机组VS上的换挡件(离合器或制动器)A、B、C、D和E,以及最多设五个作用在后置机组NS上的换挡件(离合器或制动器)M、H、L、M’和H’。

图2A和2B举例表示按本发明的多挡变速器第二种实施形式,它有九个前进挡和一个倒车挡。在前置机组VS内设两个可换挡的连接的前置行星齿轮组VS1和VS2以及四个换挡件A、B、D和E,在后置机组NS内设两个可换挡的连接的后置行星齿轮组NS1和NS2以及两个换挡件M和H。

可换挡的后置机组始终可通过至少一个换挡件与变速器驱动轴连接,以及始终与连接轴,亦即与可换挡的前置机组的出口固定连接。

本发明的目的在于,从上述先有技术出发,进一步发展一种多挡变速器,使得在不改变有利的挡位传动比比值和大的扩展范围的同时,在结构比较简单的情况下,无需组合换挡可接通至少七个前进挡。

DE-P19949507.4建议,将可换挡的后置齿轮组组合设计为包括两个可换挡的后置行星齿轮组的双桥-四轴变速器。在这里,双桥-四轴变速器指的是一种两个单个的机械连接的单桥行星齿轮组的装置,其中连接的单元由于一种双重的结构构件的连接有四根所谓的“自由轴”,其中,一根“轴”可以是一个太阳齿轮、一个齿圈、或也可以是一个行星齿轮组的桥。