CN105257793A - 用于机动车的变速器组件和机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的变速器组件和机动车。9档变速器由包括两个简单的行星齿轮机构的驱动组和构造为Ravigneaux机构的从动组构成，其带有六个开关元件、即三个离合器和三个制动器，其中，一定的实施形式通过添加第四制动器可扩展成11档变速器。

Description

用于机动车的变速器组件和机动车
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的9档变速器，其在构思上构建成相应带有多个开关元件(Schaltelement)的由两个简单的行星齿轮机构(Planetensatz)构成的输入侧的驱动组(Antriebsgruppe)和经由两个连接轴与驱动组相连接的从动组(Abtriebsgruppe)。
背景技术
不仅由文件US2012/0172172A1而且由文件DE102009025609A1已知一种这样的变速器。
该变速器的从动组同样如由带有所属的开关元件的两个简单的行星齿轮机构构成的驱动组那样来构建。总地来说，设置有六个开关元件、即三个制动器和三个离合器。已知的变速器实现了9个前进档的良好分级的、渐进的速比系列(Uebersetzungsreihe)，其中，在每个档中现有的开关元件中的3个被闭合而其余的被打开。在已知的变速器中不利的是部分非常高的圆周速度，其尤其可在从动组的空心轮之一处出现。根据基于典型的标准速比(Standübersetzung)和变速器尺寸的实际估计在从动组的空心轮最快速旋转时可出现60至70m/s的圆周速度。这样的圆周速度即使在元件设计得非常强(且因此较昂贵)的情况下也须被视为极限值。
发明内容
本发明的目的是将已知的变速器改进成使得在功能上性能大约等同的情况下出现较小的最大圆周速度。
该目的通过一种根据权利要求1的变速器组件、即通过一种用于机动车的变速器组件来实现，其包括经由输入轴可与机动车的驱动设备(Antriebsaggregat)联结的驱动级、经由第一连接轴和第二连接轴与驱动级相连接的且经由输出轴可与机动车的从动件(Abtrieb)联结的从动级以及包围驱动级和从动级的变速器壳体，其中，驱动级包括：
-第一行星齿轮机构，其带有第一太阳轮(Sonne)、第一空心轮和第一桥接部(Steg)，在第一桥接部上可旋转地支承有一套第一行星齿轮(Planet),其一方面与第一太阳轮而另一方面与第一空心轮啮合；
-第二行星齿轮机构，其带有第二太阳轮、第二空心轮和第二桥接部，在第二桥接部上可旋转地支承有一套第二行星齿轮，其一方面与第二太阳轮而另一方面与第二空心轮啮合；以及
-第一离合器和第二离合器，驱动级的行星齿轮机构的各两个元件借助于其可开关地相互联结；以及第一制动器和第二制动器，驱动级的行星齿轮机构的各一个元件借助于其可开关地与壳体相联结，
且其中，从动级包括：
-Ravigneaux行星齿轮机构，其带有第一Ravigneaux太阳轮、第二Ravigneaux太阳轮、Ravigneaux空心轮和Ravigneaux桥接部，在Ravigneaux桥接部上可旋转地支承有两套Ravigneaux行星齿轮、即一套短行星齿轮(Kurzplanet)和一套分级的长行星齿轮(Langplanet)，其带有较大的和较小的长行星齿轮级，其中的一长行星齿轮级与短行星齿轮啮合，其中，Ravigneaux太阳轮中的一个与该套短行星齿轮而Ravigneaux空心轮与Ravigneaux行星齿轮的套中的一个啮合，且其中，Ravigneaux太阳轮中的另一个与不与短行星齿轮啮合的那个长行星齿轮级啮合；
-第三离合器，Ravigneaux行星齿轮机构的元件借助于其与第二连接轴可开关地相联结；以及
-第三制动器，第一Ravigneaux太阳轮借助于其与壳体可开关地相联结。
本发明的优选的实施形式是从属权利要求的内容。
本发明基于将从动组的两个简单的行星齿轮机构联合成Ravigneaux行星齿轮机构并且将其在已知的变速器中在从动组的最快速的空心轮处转换到Ravigneaux行星齿轮机构的太阳轮中的一个上的基本构思。由于在此外相同的设计中与空心轮相比小得非常多的太阳轮直径，产生明显更小的最大圆周速度，其尤其可处于通常被视为有利的40m/s的极限值之下。
与所提及的现有技术相比，驱动组基本上可保留，然而还可在本发明的范围中在尺寸上被改变。对于从动组的具体的设计在本发明的范围中同样绝对存在变化可能性。
在此处应注意的是，在本说明书的范围中术语“连接”用于两个元件的固定的且在符合规定的运行期间不可松开的连接。与此相对，术语“联结”以更通用的方式来应用且不仅包括前述“连接”而且包括在符合规定的运行期间可松开的联结，其中，后者在需要时相应明确被称为“可开关地联结”。术语“开关元件”在本说明书的范围中不仅包括“制动器”(其相应将旋转的元件与变速器壳体可开关地联结)而且包括“离合器”(其相应将两个相对于变速器壳体旋转的元件可开关地联结)。该术语选择可理解为完全独立于相应的元件的结构设计。尤其不仅所述制动器而且所述离合器例如可作为可开关的自由轮离合器(Freilauf)、膜片式离合器(Lamellenkupplung)、同步器(Synchronisierung)或者以其它方式来实现。对于此处所应用的术语“太阳轮”、“空心轮”和“桥接部”专业人员将理解以此不仅可来指相应的行星齿轮机构-元件而且可来指所属的轴，其中，特别的意义相应由上下文得出。
优选的实施形式接下来应以从变速器输入部朝向变速器输出部的相应的、结构上的接合可能性的轴向位置的顺序来阐述。
优选地设置成，输入轴与第二太阳轮和第二连接轴相连接。典型地在此涉及整个变速器组件的中心轴。
在第一实施形式中，关于行星齿轮机构的连结和开关元件在驱动组内的布置设置成：
-第一连接轴与第一空心轮而第一桥接部与第二空心轮相连接；
-借助于第一离合器第二太阳轮(201)与第二桥接部可开关地相联结；
-借助于第二离合器第一空心轮与第二桥接部可开关地相联结；
-借助于第一制动器第二桥接部与壳体可开关地相联结并且
-借助于第二制动器第一太阳轮与壳体可开关地相联结。
备选地可根据第二实施形式设置成：
-第一连接轴与第二空心轮而第二桥接部与第一空心轮相连接；
-借助于第一离合器第一桥接部与第二太阳轮可开关地相联结；
-借助于第二离合器第一桥接部与第二空心轮可开关地相联结；
-借助于第一制动器第一桥接部与壳体可开关地相连接并且
-借助于第二制动器第一太阳轮与壳体可开关地相联结。
两个变体作为驱动组、然而结合由两个简单的行星齿轮机构构建的从动组由现有技术已知。
这两个连接轴形成驱动组的输出部和同时从动组的输入部。专业人员将认识到，在此通常不涉及特殊的轴而是常见的行星齿轮机构轴，其仅作为独有的在这两个组之间延伸的轴执行“连接轴”的功能并且因此这里如此来称呼。
第一连接轴在从动组内优选地与第二Ravigneaux太阳轮相连接。而对于第二连接轴的连结设置有两个优选的实施形式。
第一实施形式特征在于，借助于第三离合器Ravigneaux桥接部与第二连接轴可开关地相联结。相应地，在该实施形式中输出轴与Ravigneaux桥接部相连接。
第二实施形式特征在于，借助于第三离合器Ravigneaux空心轮与第二连接轴可开关地相联结。相应地，在该实施形式中输出轴与Ravigneaux空心轮相连接。
在此所讨论的驱动组的实施形式中的每个为了构造根据本发明的变速器组件可与在此所讨论的从动组的实施形式中的每个相结合。由此可考虑维持且在模块化的变速器结构组(Getriebebausatz)的意义中通过相应作为连接轴起作用的轴的连接来联结不同的驱动组和不同的从动组。
如果使根据本发明的变速器组件扩大有第四制动器，可实现11档变速器。尤其对此设置成，驱动组具有第四制动器，第一桥接部借助于其与壳体可开关地相联结。
接下来的开关状态表显示了在根据本发明的9档变速器(表1)和根据本发明的11档变速器(表2)中开关元件的对于建立各个档必需的操控。列分别与开关元件相关联，其中，B1代表第一制动器、B2代表第二制动器、B3代表第三制动器、B4代表第四制动器、K1代表第一离合器、K2代表第二离合器而K3代表第三离合器。用“×”来表示在相应的档中闭合的开关元件。打开的开关元件通过表中的空单元格来表示。
档/模式 B1 B2 B3 K1 K2 K3
1档 × × ×
2档 × × ×
3档 × × ×
4档 × × ×
5档 × × ×
6档 × × ×
7档 × × ×
8档 × × ×
9档 × × ×
空转 × ×
倒车 × × ×
表1
档/模式 B1 B2 B3 B4 K1 K2 K3
1档 × × ×
2档 × × ×
3档 × × ×
4档 × × ×
5档 × × ×
6档 × × ×
7档 × × ×
8档 × × ×
9档 × × ×
10档 × × ×
11档 × × ×
空转 × ×
倒车 × × ×
表2。
附图说明
本发明的另外的特征和优点由接下来的专门的说明和附图得出。其中：
图1显示了根据本发明的变速器组件的驱动组的第一实施形式；
图2显示了根据本发明的变速器组件的驱动组的第二实施形式；
图3显示了根据本发明的变速器组件的驱动组的第三实施形式；
图4显示了根据本发明的变速器组件的从动组的第一实施形式；
图5显示了根据本发明的变速器组件的从动组的第二实施形式；
图6显示了根据本发明的变速器组件的从动组的第三实施形式；
图7显示了根据本发明的变速器组件的从动组的第四实施形式；
图8显示了根据本发明的变速器组件的从动组的第五实施形式；
图9显示了根据本发明的变速器组件的一实施形式，其由根据图1的驱动组和根据图4的从动组构成。
在附图中相同的附图标记指示相同的或类似的元件。
附图标记清单
1输入轴
2输出轴
10第一行星齿轮机构
101第一太阳轮
102第一空心轮
103第一桥接部
20第二行星齿轮机构
201第二太阳轮
202第二空心轮
203第二桥接部
30Ravigneaux行星齿轮机构
311第一Ravigneaux太阳轮
312第二Ravigneaux太阳轮
302Ravigneaux空心轮
303Ravigneaux桥接部
B1第一制动器
B2第二制动器
B3第三制动器
B4第四制动器
K1第一离合器
K2第二离合器
K3第三离合器
CON1第一连接轴
CON2第二连接轴。
具体实施方式
图1至3显示了在根据本发明的变速器组件内驱动组的不同的实施形式。
图4至8显示了在根据本发明的变速器组件内从动组的不同的实施形式。
图9纯示例性地显示了由根据图1的驱动组和根据图4的从动组构成的、根据本发明的变速器组件。专业人员将理解的是，所示的驱动组中的每个与所示的从动组中的每个相组合成根据本发明的变速器组件。因此可放弃图示出可能的组合中的每个。根据图9的图示应足够作为代表性的示例。
根据图1的驱动组具有两个简单的行星齿轮机构、即第一行星齿轮机构和第二行星齿轮机构20。第一行星齿轮机构10包括第一太阳轮101、第一空心轮102和第一桥接部103，在第一桥接部上可旋转地支承有一套第一行星齿轮，其一方面与第一太阳轮101而另一方面与第一空心轮102啮合。第二行星齿轮机构20包括第二太阳轮201、第二空心轮202和第二桥接部203，在第二桥接部上可旋转地支承有一套第二行星齿轮，其一方面与第二太阳轮201而另一方面与第二空心轮202啮合。行星齿轮机构10、20是同轴的且彼此轴向相邻地来布置。驱动组的输入侧的接口(Schnittstelle)由变速器输入轴来形成。驱动组的输出侧的接口由两个连接轴、即第一连接轴CON1和第二连接轴CON2来形成。
输入轴1与第二太阳轮201相连接。该输入轴同时与第二连接轴CON2相连接，从而输入轴1、第一太阳轮201和第二连接轴CON2共同形成驱动组的中心轴。
该中心轴经由第一离合器K1与第二桥接部203可开关地相联结。同时，第二桥接部203经由第一制动器B1与壳体可开关地相联结。此外，第二桥接部203经由第二离合器K2与第一空心轮102可开关地相联结。第一空心轮102此外与第一连接轴CON1相连接。
除了该可开关的联结之外，在行星齿轮机构10、20之间还存在固定的联结、即在第一桥接部103与第二空心轮202之间的连接。第一太阳轮101经由第二制动器B2与壳体可开关地相联结。在该情况中根据图1的驱动组可与下面另外所说明的从动组中的每个相结合用于构建根据本发明的变速器组件、尤其根据本发明的9档变速器。组连接在此相应经由连接轴CON1和CON2实现，如在图9中示例性地所示。
在图1中以虚线示出另外的可开关的离合器，其在本发明的范围中可选地来设置，以实现根据本发明的11档变速器。借助于在此称为第四制动器B4的制动器，第一桥接部103与壳体可开关地相联结。
根据图2的驱动组是相对于图1的驱动组的纯同构体(Isomorphie)。尤其行星齿轮机构10、20的轴向顺序被交换。在驱动组内的所有连结相应于图1的实施形式的连结，从而就此而言可参照上面所述。
与图1的实施形式相对，根据图3的驱动组在第二桥接部203与第一空心轮102之间具有固定的连接。第一制动器B1将第一桥接部103与壳体可开关地联结，而第二制动器B2(也如在根据图1的实施形式中那样)将第一太阳轮101与壳体可开关地联结。第一离合器K1将第一桥接部103与第二太阳轮201可开关地联结。第二离合器K2将第一桥接部103与第二空心轮202可开关地联结，第二空心轮固定地与第一连接轴CON1相连接。第二连接轴CON2(也如在图1的实施形式中那样)与输入轴1和第二太阳轮201相连接。其余可参照上面对于图1所述，其中，由于第二桥接部的不可接近性第四制动器B4的等同的布置在该实施形式中是不可能的。
图4显示了从动组的第一实施形式，其为了构建根据本发明的变速器组件可被与图1至3中的驱动组中的每个相连接。该连接经由连接轴CON1和CON2实现，其中，分别要将驱动组的第一连接轴CON1与从动组的第一连接轴CON2而将驱动组的第二连接轴CON2与从动组的第二连接轴CON2相连接。所有其它的所示的从动组也基于该方案，从而每个所示的从动组可与每个所示的驱动组组合成根据本发明的变速器组件。
根据图4的从动组具有Ravigneaux行星齿轮机构30，其带有第一Ravigneaux太阳轮311、第二Ravigneaux太阳轮312、Ravigneaux空心轮302和Ravigneaux桥接部303。在Ravigneaux桥接部303上可旋转地支承有一套短行星齿轮331和一套长行星齿轮332。长行星齿轮332构造为多级行星齿轮(Stufenplanet)，其带有较大的级、也就是说较大直径的级和较小的级、也就是说较小的直径的级。在图4中所示的实施形式中，短行星齿轮机构331与长行星齿轮332的较小的级啮合。第一Ravigneaux太阳轮311(其经由第三制动器B3可开关地与壳体相联结)与该套短行星齿轮331啮合。与第一连接轴CON1固定地连接的第二Ravigneaux太阳轮312与长行星齿轮332的较大的级啮合。Ravigneaux空心轮302与变速器输出轴2固定地连接。第三离合器K3将Ravigneaux桥接部303与第二连接轴CON2可开关地联结。Ravigneaux机构30在所示的实施形式中以其较小的长行星齿轮级向驱动组方向定向。
图5显示了从动组的第二实施形式，其与图4的从动组仅由此相区别，即Ravigneaux空心轮302不是与长行星齿轮332的较大的级、而是与其较小的级啮合。其余可参照上面对于图4所述。
图6显示了从动组的第三实施形式，在其中Ravigneaux机构30轴向上相反、也就是说以其较大的长行星齿轮级向驱动组方向定向。相应地，第一Ravigneaux太阳轮311与较大的长行星齿轮级而第二Ravigneaux太阳轮312与短行星齿轮331啮合。Ravigneaux空心轮302在该实施形式中同样与短行星齿轮331相啮合。其余可参照上面对于图4所述。
图7显示了从动组的第四实施形式，其与图6中所示的实施形式由此相区别，即Ravigneaux空心轮302替代Ravigneaux桥接部303经由第三离合器K3与第二连接轴CON2可开关地相联结。相应地，Ravigneaux桥接部303在此替代Ravigneaux空心轮302与输出轴2相连接。在该实施形式中，Ravigneaux空心轮302与长行星齿轮332的较小的级啮合。
图8显示了从动组的第五实施形式，其与根据图7的从动组区别仅在于Ravigneaux空心轮的作用点(Angriffspunkt)，Ravigneaux空心轮在此替代与长行星齿轮332的较小的级与长行星齿轮的较大的级啮合。该实施形式其余相应于图7的实施形式。
图9显示了由根据图1的驱动组和根据图4的从动组构成的、根据本发明的变速器组件，其纯示例性地且代表性地代表驱动组和从动组的所有其余组合，其可由专业人员容易地来进行。尤其对于这样的结合仅要将驱动组和从动组的彼此相关联的连接轴CON1和CON2相互连接。
当然，在专门的说明中所讨论的且在图中所示的实施形式只是本发明的说明性的实施例。在这里的公开的启示下给专业人员提供较宽范围的变化可能性。

Claims (9)

1.一种用于机动车的变速器组件，其包括：经由输入轴(1)能够与所述机动车的驱动设备联结的驱动级、经由第一连接轴(CON1)和第二连接轴(CON2)与所述驱动级相连接的且经由输出轴(2)能够与所述机动车的从动件联结的从动级以及包围所述驱动级和所述从动级的变速器壳体，其中，所述驱动级包括：
-第一行星齿轮机构(10)，其带有第一太阳轮(101)、第一空心轮(102)和第一桥接部(103)，在所述第一桥接部上能够旋转地支承有成套第一行星齿轮，其一方面与所述第一太阳轮(101)而另一方面与所述第一空心轮(102)啮合；
-第二行星齿轮机构(20)，其带有第二太阳轮(201)、第二空心轮(202)和第二桥接部(203)，在所述第二桥接部上能够旋转地支承有成套第二行星齿轮，其一方面与所述第二太阳轮(201)而另一方面与所述第二空心轮(202)啮合；以及
-第一离合器(K1)和第二离合器(K2)，所述驱动级的行星齿轮机构(10,20)中的各两个元件借助于其能够开关地相互联结；以及第一制动器(B1)和第二制动器(B2)，所述驱动级的行星齿轮机构(10,20)的各一个元件借助于其能够开关地与壳体相联结；
并且其中，所述从动级包括：
-Ravigneaux行星齿轮机构(30)，其带有第一Ravigneaux太阳轮(311)、第二Ravigneaux太阳轮(312)、Ravigneaux空心轮(302)和Ravigneaux桥接部(303)，在所述Ravigneaux桥接部上能够旋转地支承有两套Ravigneaux行星齿轮、即一套短行星齿轮(331)和一套分级的长行星齿轮(332)，其具有较大的和较小的长行星齿轮级，其中的一长行星齿轮级与所述短行星齿轮(331)啮合，其中，所述Ravigneaux太阳轮(311,312)中的一个与该套短行星齿轮(331)而所述Ravigneaux空心轮(302)与Ravigneaux行星齿轮(331,332)的套中的一个啮合，并且其中，所述Ravigneaux太阳轮(312,311)中的另一个与不与所述短行星齿轮(331)啮合的那个长行星齿轮级啮合；
-第三离合器(K3)，所述Ravigneaux行星齿轮机构(30)的元件借助于其与所述第二连接轴(CON2)能够开关地相联结；以及
-第三制动器(B3)，所述第一Ravigneaux太阳轮(311)借助于其与所述壳体能够开关地相联结。
2.根据权利要求1所述的变速器组件，其特征在于，所述输入轴(1)与所述第二太阳轮(201)和所述第二连接轴(CON2)相连接。
3.根据上述权利要求中任一项所述的变速器组件，其特征在于，
-所述第一连接轴(CON1)与所述第一空心轮(102)而所述第一桥接部(103)与所述第二空心轮(202)相连接；
-借助于所述第一离合器(K1)所述第二太阳轮(201)与所述第二桥接部(203)能够开关地相联结；
-借助于所述第二离合器(K2)所述第一空心轮(201)与所述第二桥接部(203)能够开关地相联结；
-借助于所述第一制动器(B1)所述第二桥接部(203)与所述壳体能够开关地相联结并且
-借助于所述第二制动器所述第一太阳轮(101)与所述壳体能够开关地相联结。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的变速器组件，其特征在于，
-所述第一连接轴(CON1)与所述第二空心轮(202)而所述第二桥接部(203)与所述第一空心轮(102)相连接；
-借助于所述第一离合器(K1)所述第一桥接部(103)与所述第二太阳轮(201)能够开关地相联结；
-借助于所述第二离合器(K2)所述第一桥接部(103)与所述第二空心轮(202)能够开关地相联结；
-借助于所述第一制动器(B1)所述第一桥接部(103)与所述壳体能够开关地相联结并且
-借助于所述第二制动器(B2)所述第一太阳轮(101)与所述壳体能够开关地相联结。
5.根据上述权利要求中任一项所述的变速器组件，其特征在于，所述第一连接轴(CON1)与所述第二Ravigneaux太阳轮(312)相连接。
6.根据上述权利要求中任一项所述的变速器组件，其特征在于，
-借助于所述第三离合器(K3)所述Ravigneaux桥接部(303)与所述第二连接轴(CON2)能够开关地相联结并且
-所述输出轴(2)与所述Ravigneaux空心轮(302)相连接。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的变速器组件，其特征在于，
-借助于所述第三离合器(K3)所述Ravigneaux空心轮(302)与所述第二连接轴(CON2)能够开关地相联结并且
-所述输出轴(2)与所述Ravigneaux桥接部(303)相连接。
8.根据上述权利要求中任一项所述的变速器组件，其特征在于，驱动组具有第四制动器，所述第一桥接部(103)借助于其与所述壳体能够开关地相联结。
9.一种机动车，其具有包括变速器组件的传动系，所述变速器组件在输入侧经由输入轴(1)与驱动设备而在输出侧经由输出轴(2)与从动件相联结，其特征在于，所述变速器组件构造为根据上述权利要求中任一项所述的变速器组件，其中，所述输入轴(1)与第一桥接部而所述输出轴(2)与第四桥接部相连接。
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