CN105587836A - 变速器 - Google Patents

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Abstract

公开一种具有多个档位的变速器(1)，用来借助驱动机器(7，26)来驱动机动车辆的车轴(2)，并具有从属于该车轴的差速器(4)和行星齿轮变速器(18)。在变速器的第一档位中通过至少一个传动器(8，9；11，12)且要么通过具有机械的阻挡件(10)的自由轮、要么通过在闭合位置中存在的离合器实现朝差速器(4)的力矩流，在第二档位中通过至少一个传动器(14，15；11，12)且要么通过具有机械阻挡件(17)的自由轮、要么通过在闭合位置中存在的离合器(25)实现朝差速器(4)的力矩流，在第三档位中通过至少一个传动器且通过闭合的离合器(13)及通过行星齿轮变速器(18)实现朝差速器(4)的力矩流。

Description

变速器
技术领域
本发明涉及一种具有多个档位的变速器，用来借助一个驱动机器来驱动机动车辆的一个车轴，其中该变速器具有一个从属于该车轴的差速器和一个行星齿轮变速器。
背景技术
这种变速器在实践中已久为人知。
DE102012015863A1描述了一种用于机动车辆的多级变速器，用来借助驱动机器来驱动机动车辆的车轴。该变速器具有从属于该车轴的差速器。在第一档位中通过第一离合器将力从变速器输入端传递到变速器输出端，在另一档位中通过第二离合器将力从变速器输入端传递到变速器输出端。该第二离合器构成为负载开关离合器。该第一离合器构成为自由轮离合器。
发明内容
本发明的目的是提出一种特别设计的变速器。该变速器中尤其能够确保在不中断负荷的情况下工作。
这个目的用具有下述1的特征的变速器来实现。
1.一种具有多个档位的变速器(1)，用来借助驱动机器(7，26)来驱动机动车辆的一个车轴(2)，其中该变速器(1)具有一个从属于该车轴(2)的差速器(4)和一个行星齿轮变速器(18)，在该变速器(1)的第一档位中，通过至少一个传动器(8，9；11，12)且要么通过一个具有机械阻挡件(10)的自由轮、要么通过一个位于闭合位置中的离合器实现朝该差速器(4)的力矩流，在第二档位中，通过至少一个传动器(14，15；11，12)且要么通过具有一个机械阻挡件(17)的自由轮、要么通过一个位于闭合位置中的离合器(25)实现朝该差速器(4)的力矩流，在第三档位中，通过至少一个传动器(14，16；11，12)并且通过一个闭合的离合器(13)以及通过该行星齿轮变速器(18)实现朝该差速器(4)的力矩流。
2.根据上述1所述的变速器，该变速器(1)具有三个档位。
3.根据上述1或2所述的变速器，该第一档位具有比该第二档位更小的传动比，并且该第二档位具有比该第三档位更小的传动比。
4.根据上述1至3中任一项所述的变速器，该变速器(1)具有两个相互平行设置的变速器轴(5，6)，其中第一变速器轴(5)是该变速器(1)的与该驱动机器(7，26)相连的输入轴。
5.根据上述4所述的变速器，在该第一档位中，仅从该第一变速器轴(5)通过一个传动器(8，9)且要么通过一个具有机械阻挡件(10)的自由轮、要么通过一个位于闭合位置中的离合器实现朝该第二变速器轴(6)的力矩流并且从该第二变速器轴通过一个传动器(11，12)实现朝该差速器(4)的力矩流。
6.根据上述4或5所述的变速器，在第二档位中，仅从该第一变速器轴(5)在其所属的、位于闭合位置中的离合器(13)中通过一个传动器(14，16)且要么通过一个具有机械阻挡件(17)的自由轮、要么通过一个位于闭合位置中的离合器实现朝该第二变速器轴(6)的力矩流并且从该第二变速器轴通过一个传动器(11，12)实现朝该差速器(4)的力矩流。
7.根据上述4至6中任一项所述的变速器，在第三档位中，仅从第一变速器轴(5)在其所属的、位于闭合位置中的离合器(13)中通过一个传动器(14，16)实现朝该行星齿轮变速器(18)的力矩流，并且从该行星齿轮变速器实现朝该第二变速器轴(6)的力矩流，并且从该第二变速器轴通过一个传动器(11，12)实现朝该差速器(4)的力矩流。
8.根据上述7所述的变速器，在接通第三档位时，该行星齿轮变速器(18)的太阳轮(22)借助一个制动器(23)固定，并且通过承载一个行星轮(19)的接块(20)实现朝该行星齿轮变速器(18)的力矩流，并且通过一个环齿轮(21)实现朝该第二变速器轴(6)的力矩流。
9.根据上述7所述的变速器，在接通第三档位时，该行星齿轮变速器(18)的环齿轮(21)借助一个制动器(24)固定，并且通过承载一个行星轮(19)的接块(20)实现朝该行星齿轮变速器(18)的力矩流，并且通过一个太阳轮(22)实现朝该第二变速器轴(6)的力矩流。
10.根据上述4至9中任一项所述的变速器，通过该第一变速器轴(5)的同一个输出齿轮(14)实现朝用于第二档位的变速器级或朝用于第三档位的行星齿轮变速器(18)的力矩流。
11.根据上述10所述的变速器，在该第二档位中，在这两个变速器轴(5，6)之间通过该具有机械阻挡件(17)的自由轮、或者不采用具有机械阻挡件的自由轮直接地实现力矩流。
12.根据上述10或11所述的变速器，在该第三档位中，在这两个变速器轴(5，6)之间通过该行星齿轮变速器(18)在该行星齿轮变速器(18)所属的闭合的离合器(25)中实现力矩流。
13.根据上述1至12中任一项所述的变速器，该驱动机器(7，26)是电动机(7)或内燃发动机(26)。
14.根据上述1至13中任一项所述的变速器，设置有另一个电动机(27)用来直接地驱动该行星齿轮变速器(18)，尤其用来直接地驱动该太阳轮(22)。
本发明的变速器具有多个档位，用来借助一个驱动机器来驱动机动车辆的一个车轴。该驱动机器优选指电动机或内燃发动机，尤其指电动机。该变速器具有一个从属于该车轴的差速器和一个行星齿轮变速器。在此，在变速器的第一档位中通过至少一个传动器且要么通过具有一个机械阻挡件的自由轮、要么通过一个位于闭合位置中的离合器实现朝差速器的力矩流。此外，在第二档位中通过至少一个传动器且要么通过一个具有机械阻挡件的自由轮、要么通过一个位于闭合位置中的离合器实现朝差速器的力矩流。最后，在第三档位中通过至少一个传动器并且通过一个闭合的离合器以及通过行星齿轮变速器实现朝差速器的力矩流。
因此，本发明的变速器优选具有三个档位。
此外，这些档位优选这样相对彼此分级，即第一档位具有比第二档位更小的传动比，第二档位具有比第三档位更小的传动比。
根据本发明的优选改进方案提出，变速器具有两个相互平行设置的变速器轴，其中第一变速器轴是变速器的与发动机相连的输入轴。
在此尤其提出，在第一档位中仅从第一变速器轴通过一个传动器且要么通过一个具有机械阻挡件的自由轮、要么通过一个位于闭合位置中的离合器实现朝第二变速器轴的力矩流并且从第二变速器轴通过一个传动器实现朝差速器的力矩流。在第二档位中优选仅从第一变速器轴在其所属的、位于闭合位置中的离合器中通过一个传动器且要么通过一个具有机械阻挡件的自由轮、要么通过一个位于闭合位置中的离合器实现朝第二变速器轴的力矩流并且从第二变速器轴通过一个传动器实现朝差速器的力矩流。在第三档位中优选仅从第一变速器轴在其所属的、位于闭合位置中的离合器中通过一个传动器实现朝行星齿轮变速器的力矩流，并且从该行星齿轮变速器实现朝第二变速器轴的力矩流，并且从第二变速器轴通过一个传动器实现朝差速器的力矩流。
根据本发明的优选改进方案提出，在接通第三档位时行星齿轮变速器的太阳轮借助一个制动器固定，并且在行星齿轮变速器中通过承载行星轮的接块实现力矩流，以及通过环齿轮向第二变速器轴中实现力矩流。该环齿轮因此是行星齿轮变速器的输出端。
根据替代的、同样有利的构造方案提出，在接通第三档位时行星齿轮变速器的环齿轮借助一个制动器固定，并且在行星齿轮变速器中通过承载行星轮的接块实现力矩流，以及通过太阳轮向第二变速器轴中实现力矩流。在此构造方案中，该太阳轮因此是行星齿轮变速器的输出端。
视为特别有利的是，通过第一变速器轴的同一个输出齿轮实现朝用于第二档位的变速器级或朝用于第三档位的行星齿轮变速器的力矩流。因此，本发明的变速器能够在所需构造空间相应较少时实现。
如果对于第二档位或第三档位来说能够通过同一个输出齿轮实现各自的力矩流，则视为特别有利的是，在第二档位中在两个变速器轴之间通过一个具有机械阻挡件的自由轮或者直接地(因此是在没有带机械阻挡件的自由轮的情况下)实现力矩流。特别有利的是，在第三档位中在两个变速器轴之间通过行星齿轮变速器在其所属的闭合的离合器中实现力矩流。
根据本发明的优选的改进方案，设置有另一个电动机，用来直接地驱动行星齿轮变速器，尤其用来直接地驱动太阳轮。因此尤其能够实现变速器的下述造型，即变速器(用来主要地驱动车轴)耦合到内燃发动机上并且将太阳轮耦合到电动机上。因此，电动机在第三档位中形成另一个传动器，或者能够在最佳的负荷点中基于该附加的电动机来操作该内燃发动机。
附图说明
本发明的其他特征由上述2-14、附图和对附图中所示实施例的说明中得出，但并不局限于此。在图中示出：
图1示出了按本发明的变速器的第一实施例，展示的是第一档位中的力流，
图2示出了图1的实施例，展示的是第二档位中的力流，
图3示出了图1和2的实施例，展示的是第三档位中的力流，
图4示出了变速器的第二实施例，展示的是第三档位中的力流，
图5示出了变速器的第三实施例，展示的是第三档位中的力流，
图6示出了变速器的第四实施例，展示的是第三档位中的力流。
具体实施方式
根据图1至3的第一实施例展示出变速器1，该变速器具有用来驱动机动车辆的车轴2的三个档位，该机动车辆尤其指轿车。机动车辆的从属于该车轴2的工作轮用附图标记3表示，车轴2的差速器用附图标记4表示。
变速器1具有两个相互平行设置的变速器轴5和6。变速器轴5是变速器1的与电动机7相连的输入轴。车轴2设置得与这两个变速器轴5和6平行。
在电动机7附近，构成为正齿轮的小齿轮8防旋转地与变速器轴5相连，该小齿轮与大齿轮9啮合。该齿轮9通过具有机械阻挡件10的自由轮结系在变速器轴6处。此外，构成为正齿轮的小齿轮11防旋转地与变速器轴6相连。该小齿轮作为最终传动器(Final-Drive)与大齿轮12啮合，该大齿轮与差速器4共同作用。
在变速器轴5的背向电动机7的端部的区域中，该变速器轴配备有离合器13。构成为正齿轮的小齿轮14设置为与变速器轴5同轴。在离合器13闭合的情况下，该齿轮14传递力矩地与变速器轴5相连。
该齿轮14与变速器组成部分15共同作用，该变速器组成部分具有比齿轮11更大的大齿轮16，其中该齿轮16通过具有机械阻挡件17的自由轮与变速器轴6同轴设置并且防旋转地与齿轮11相连。
行星齿轮变速器18还设置为与变速器轴6同轴，其中承载行星齿轮变速器18的行星轮19的接块20设置为与变速器轴6同轴并且与齿轮16相连。行星齿轮变速器18的环齿轮21防旋转地与变速器轴6相连。行星齿轮变速器18的太阳轮22借助制动器23就其旋转而言是可固定的。
图1至3的实施例描述的变速器1具有以下借助图1至3描述的作用方式：
图1所示的第一档位具有比图2所示的第二档位更小的传动比，第二档位具有比图3所示的第三档位更小的传动比。
在第一档位中，打开离合器13和制动器23。力矩流或转矩从电动机7朝变速器轴5前进，并且从该处通过齿轮8、齿轮9、具有机械阻挡件10的自由轮(其中它位于其阻挡位置中)朝变速器轴6前进，并且从该变速器轴通过齿轮11朝齿轮12前进，进一步地通过差速器4和车轴2朝工作轮3前进。
力矩流在图1中用虚线示出。
在所有其它还未研讨的图中，力矩流同样用虚线示出，并且此外相同的附图标记来标记相应的部件。
在第二档位中(如图2所示)，离合器13是闭合的。力矩流如下地前进：电动机7、变速器轴5、离合器13、齿轮14、齿轮16、具有机械阻挡件17的自由轮(位于其阻挡的位置中)、齿轮11、齿轮12、差速器4、车轴2、工作轮3。因此在具有机械阻挡件17的自由轮接入第二档位中时，具有机械阻挡件10的自由轮越速(überholt)，因为第二档位比第一档位旋转得更快。
在第三档位中(如图3所示)，离合器13和制动器23是闭合的。力矩流如下地前进：电动机7、变速器轴5、离合器13、齿轮14、齿轮16、接块20、行星轮19、环齿轮21、变速器轴6、齿轮11、齿轮12、差速器4、车轴2、工作轮3。因此在制动器23闭合的情况下，在行星齿轮变速器18中产生了传动。转矩通过环齿轮21传递到最后的传动器(最终传动器)上。如果太阳轮22固定，则在行星齿轮变速器18中产生了传动，驱动接块20，并且将环齿轮21用作从动轴。
在第三档位中(如图3所示)，具有机械阻挡件10的自由轮以及具有机械阻挡件17的自由轮都越速，因为第三档位比第一档位和第二档位旋转得更快。
因此，变速器优选具有四个传动比。第一传动比在齿轮8和齿轮9之间实现，第二传动比在齿轮14和齿轮16之间实现，第三传动比在行星齿轮变速器18中实现，以及第四(最后一个)传动比在最终传动器的区域中实现，即在齿轮11和12的区域中实现。
各档位之间的换档能够在不中断负荷的情况下实现。这也适用于下面还会详细阐述的方案。
图4展示了另一传动变体，其中环齿轮21设置有制动器24。与根据图1至3的实施例不同的是，在根据图4的实施例中太阳轮22防旋转地与变速器轴6相连。因此，力矩流在第三档位中在离合器13闭合和制动器24闭合的情况下如下地前进：电动机7、变速器轴5、离合器13、齿轮14、齿轮16、接块20、行星轮19、太阳轮22、变速器轴6、齿轮11、齿轮12、差速器4、车轴2、工作轮3。
在第三档位中，具有机械阻挡件10的自由轮以及具有机械阻挡件17的自由轮都越速，因为第三档位旋转得更快。关于第一实施例的第一和第二档位的说明也适用于该第一和第二档位。
图5示出了另一连接可能性，其与第一实施例的区域在于，取消了具有机械阻挡件17的自由轮，并且为此在行星齿轮变速器18的范围内设置有额外的离合器25。该离合器设置在接块20和环齿轮21之间。在此变体中，在第三档位中产生了如下前进的力矩流：电动机7、变速器轴5、离合器13、齿轮14、齿轮16、接块20、离合器25，行星轮19、环齿轮21、变速器轴6、齿轮11、齿轮12、差速器4、车轴2、工作轮3。因此，离合器13和25在第三档位中闭合，制动器23也是闭合的。具有机械阻挡件10的自由轮越速，因为第三档位旋转得更快。
根据图6的实施例与根据图1至3的实施例的不同之处在于，设置有内燃发动机26来代替电动机7，借助该内燃发动机可驱动变速器轴5，并且设置有电动机27来代替制动器23，该电动机防旋转地与太阳轮22相连。因此在电动机27的转子静止时，产生了与图1至3的实施例相同的情形。在电动机27运转时，在变速器1的第三档位中实现进一步的传动，或者能够在最佳的负荷点中操作内燃发动机26。在第三档位中，具有机械阻挡件10的自由轮以及具有机械阻挡件17的自由轮都越速，因为第三档位旋转得更快。

Claims (14)

1.一种具有多个档位的变速器(1)，用来借助驱动机器(7，26)来驱动机动车辆的一个车轴(2)，其中该变速器(1)具有一个从属于该车轴(2)的差速器(4)和一个行星齿轮变速器(18)，其特征在于，在该变速器(1)的第一档位中，通过至少一个传动器(8，9；11，12)且要么通过一个具有机械阻挡件(10)的自由轮、要么通过一个位于闭合位置中的离合器实现朝该差速器(4)的力矩流，在第二档位中，通过至少一个传动器(14，15；11，12)且要么通过具有一个机械阻挡件(17)的自由轮、要么通过一个位于闭合位置中的离合器(25)实现朝该差速器(4)的力矩流，在第三档位中，通过至少一个传动器(14，16；11，12)并且通过一个闭合的离合器(13)以及通过该行星齿轮变速器(18)实现朝该差速器(4)的力矩流。
2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，该变速器(1)具有三个档位。
3.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，该第一档位具有比该第二档位更小的传动比，并且该第二档位具有比该第三档位更小的传动比。
4.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，该变速器(1)具有两个相互平行设置的变速器轴(5，6)，其中第一变速器轴(5)是该变速器(1)的与该驱动机器(7，26)相连的输入轴。
5.根据权利要求4所述的变速器，其特征在于，在该第一档位中，仅从该第一变速器轴(5)通过一个传动器(8，9)且要么通过一个具有机械阻挡件(10)的自由轮、要么通过一个位于闭合位置中的离合器实现朝该第二变速器轴(6)的力矩流并且从该第二变速器轴通过一个传动器(11，12)实现朝该差速器(4)的力矩流。
6.根据权利要求4所述的变速器，其特征在于，在第二档位中，仅从该第一变速器轴(5)在其所属的、位于闭合位置中的离合器(13)中通过一个传动器(14，16)且要么通过一个具有机械阻挡件(17)的自由轮、要么通过一个位于闭合位置中的离合器实现朝该第二变速器轴(6)的力矩流并且从该第二变速器轴通过一个传动器(11，12)实现朝该差速器(4)的力矩流。
7.根据权利要求4所述的变速器，其特征在于，在第三档位中，仅从第一变速器轴(5)在其所属的、位于闭合位置中的离合器(13)中通过一个传动器(14，16)实现朝该行星齿轮变速器(18)的力矩流，并且从该行星齿轮变速器实现朝该第二变速器轴(6)的力矩流，并且从该第二变速器轴通过一个传动器(11，12)实现朝该差速器(4)的力矩流。
8.根据权利要求7所述的变速器，其特征在于，在接通第三档位时，该行星齿轮变速器(18)的太阳轮(22)借助一个制动器(23)固定，并且通过承载一个行星轮(19)的接块(20)实现朝该行星齿轮变速器(18)的力矩流，并且通过一个环齿轮(21)实现朝该第二变速器轴(6)的力矩流。
9.根据权利要求7所述的变速器，其特征在于，在接通第三档位时，该行星齿轮变速器(18)的环齿轮(21)借助一个制动器(24)固定，并且通过承载一个行星轮(19)的接块(20)实现朝该行星齿轮变速器(18)的力矩流，并且通过一个太阳轮(22)实现朝该第二变速器轴(6)的力矩流。
10.根据权利要求4所述的变速器，其特征在于，通过该第一变速器轴(5)的同一个输出齿轮(14)实现朝用于第二档位的变速器级或朝用于第三档位的行星齿轮变速器(18)的力矩流。
11.根据权利要求10所述的变速器，其特征在于，在该第二档位中，在这两个变速器轴(5，6)之间通过该具有机械阻挡件(17)的自由轮、或者不采用具有机械阻挡件的自由轮直接地实现力矩流。
12.根据权利要求10或11所述的变速器，其特征在于，在该第三档位中，在这两个变速器轴(5，6)之间通过该行星齿轮变速器(18)在该行星齿轮变速器(18)所属的闭合的离合器(25)中实现力矩流。
13.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，该驱动机器(7，26)是电动机(7)或内燃发动机(26)。
14.根据权利要求8所述的变速器，其特征在于，设置有另一个电动机(27)用来直接地驱动该行星齿轮变速器(18)，尤其用来直接地驱动该太阳轮(22)。
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