CN107100966B - 高传动比的行星齿轮换挡变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种行星齿轮换挡变速器，具有：功率输入端；功率输出端；行星齿轮子变速器，行星齿轮子变速器通过功率输入端驱动，并且其传动效果能够通过固定变速器元件可切换地改变，其具有第一太阳轮、第一行星齿轮组、第一行星齿轮架和第一齿圈；负载级，负载级具有固定的传动比，负载级通过行星齿轮子变速器的输出端驱动并且形成功率输出端，负载级具有负载级太阳轮、负载级行星齿轮组、负载级行星齿轮架和负载级齿圈；制动装置，制动装置具有用于选择性地固定行星齿轮子变速器的第一旋转部件的第一制动器和用于选择性地固定行星齿轮子变速器的第二旋转部件的第二制动器，其中制动装置设置在行星齿轮子变速器的背离负载级的一侧上。

Description

高传动比的行星齿轮换挡变速器
技术领域
本发明涉及一种具有高总传动效果的行星齿轮换挡变速器，尤其用于使用于机动车中，所述机动车具有机电的驱动器，其中所述行星齿轮换挡变速器包括多个分别构成为行星齿轮变速器的变速级。
发明内容
本发明基于下述目的，实现一种具有高总传动效果的行星齿轮换挡变速器，所述行星齿轮换挡变速器的特征在于紧凑的构造、有利的换挡性能和高的机械效率。
所述目的根据本发明通过下述行星齿轮换挡变速器来实现，所述行星齿轮换挡变速器具有：
-功率输入端；
-功率输出端；
-行星齿轮子变速器，所述行星齿轮子变速器通过功率输入端驱动并且其传动效果通过固定变速器部件能够可切换地来改变，所述行星齿轮子变速器具有第一太阳轮、第一行星齿轮组、第一行星齿轮架和第一齿圈；
-具有固定的传动比的负载级，所述负载级通过行星齿轮子变速器的输出端驱动并且形成功率输出端，所述负载级具有负载级太阳轮、负载级行星齿轮组、负载级行星齿轮架和负载级齿圈，和
-制动装置，所述制动装置具有用于选择性地固定行星齿轮子变速器的第一旋转部件的第一制动器和用于选择性地固定行星齿轮子变速器的第二旋转部件的第二制动器；
-其中制动装置设置在行星齿轮子变速器的背离负载级的一侧上。
由此，以有利的方式可能的是，实现下述行星齿轮换挡变速器，在所述行星齿轮换挡变速器中，能够在具有小的转矩负荷的变速器区域中实现换挡功能，并且通过与可切换的变速器区域直接相邻设置的负载级能够实现将转矩提高到输出转矩。此外，制动装置可以实现为紧凑的构件，所述构件以就维护而言有利的方式从变速器输入端的一侧可触及并且可以安装在变速器壳体上。
借助根据本发明的变速器，能够以特别有利的方式实现在i＝15和i＝7.5的范围中的两个挡位，其中为了设定所要求的传动比，必须针对每个挡位分别将一个轴相对于壳体制动。对此，制动装置能够以双离合器的类型构造，其离合器壳通过下述方式持久固定不动：所述离合器壳例如与壳体连接。根据本发明的变速器能够以特别有利的方式不同步地在负载的条件下被换挡。
根据本发明的一个特别优选的实施方式，行星齿轮换挡变速器构成为，使得负载级太阳轮为负载级的功率输入端。所述负载级太阳轮在此与变速器主轴线同心地设置并且在径向上从内部接合到负载级行星齿轮组的行星齿轮中。
行星齿轮换挡变速器可以构成为，使得第一齿圈、第一行星齿轮架和/或第一齿圈或第二齿圈能够可切换地固定。此外可能的是，行星齿轮子变速器构成为，使得所述行星齿轮子变速器包括第二太阳轮，并且所述第二太阳轮能够经由制动装置可切换地固定。
负载级的驱动可以有利地通过下述方式实现：负载级太阳轮与第一行星齿轮架转动刚性地耦联并且由第一行星齿轮架驱动。对此替选地，也可能的是，负载级联接到叠加子变速器能够通过下述方式实现：负载级太阳轮与第一齿圈转动刚性地耦联并且由第一齿圈驱动。
通过根据本发明的构思，以有利的方式实现高传动比的双挡变速器。为了换挡使用双离合器，尤其双制动器。借助下面描述的变速器，能够实现在i＝15和i＝7.5的范围中的两个挡位，其中针对每个挡位分别将一个轴相对于壳体制动。对此使用双离合器，其离合器壳固定地与变速器壳体连接。实现换挡功能的叠加子变速器构成为耦合变速器。全部变型形式的共同之处在于输出端侧的负载级。变速级可以在空间上与双离合器分开。
附图说明
本发明的其他细节和特征从下面结合附图的描述中得出。附图示出：
图1示出用于图解说明根据本发明的第一优选的实施方式的根据本发明的行星齿轮换挡变速器的构造的示意图，其中行星齿轮换挡变速器的第一齿圈和第二太阳轮可以选择性地借助于制动装置固定；
图2示出用于图解说明根据本发明的第二优选的实施方式的根据本发明的行星齿轮换挡变速器的构造的示意图，其中行星齿轮换挡变速器的第一齿圈和第二太阳轮同样可以选择性地固定；
图3示出用于图解说明根据本发明的第三优选的实施方式的根据本发明的行星齿轮换挡变速器的构造的示意图，其中行星齿轮换挡变速器的第一行星齿轮架和第二太阳轮可以选择性地固定；
图4示出用于图解说明根据本发明的第四优选的实施方式的根据本发明的行星齿轮换挡变速器的构造的示意图，其中行星齿轮换挡变速器的第一齿圈和第二齿圈可以选择性地固定。
具体实施方式
根据图1的视图示出第一实施方式的根据本发明的行星齿轮换挡变速器的实施例。所述行星齿轮换挡变速器包括：功率输入端I1；行星齿轮子变速器G1，所述行星齿轮子变速器通过功率输入端I1驱动，并且所述行星齿轮子变速器的传动效果可以通过固定变速器元件以可切换的方式改变，所述行星齿轮子变速器具有第一太阳轮S1、第一行星齿轮组P1、第一行星齿轮架C1和第一齿圈H1。第一行星齿轮组P1的行星齿轮支承在第一行星齿轮架C1上并且在径向上从内部接合到第一齿圈H1中。
此外，根据本发明的行星齿轮变速器包括负载级LS，所述负载级具有固定的传动比，所述负载级通过行星齿轮子变速器G1的输出端G1A驱动并且形成行星齿轮换挡变速器的功率输出端O1。负载级LS包括负载级太阳轮LS1、负载级行星齿轮组LP1、负载级行星齿轮架LC1和负载级齿圈LH1。负载级太阳轮LS1通过行星齿轮子变速器G1的输出端G1A驱动并且从变速器轴线起在径向上从内部接合到行星齿轮组LP1中。行星齿轮组LP1的行星齿轮支承在负载级的行星齿轮架LC1上并且在径向上从内部接合到负载级LS的齿圈LH1中。齿圈LH1在变速器壳体G中固定不动。负载级LS的行星齿轮架LC1驱动其功率输出端O1。
在根据本发明的行星齿轮换挡变速器中通过下述方式实现换挡功能：设有制动装置BR，所述制动装置具有：第一制动器BR1，用于选择性地固定行星齿轮子变速器G1的第一旋转部件；和第二制动器BR2，用于选择性地固定行星齿轮子变速器G1的第二旋转部件。制动装置BR在此设置在行星齿轮子变速器G1的背离不可切换的负载级LS的一侧上。由此可能的是，在具有小的转矩负荷的变速器区域中实现换挡功能，并且通过负载级LS实现将转矩提高到输出转矩，由于设置制动装置BR，所述负载级能够与可切换的变速器区域G1直接相邻地设置。此外，制动装置BR能够作为紧凑的组件实现，以就维护而言有利的方式从变速器输入端的一侧可触及所述组件。借助示出的变速器构造，能够以特别有利的方式实现在i＝15和i＝7.5的范围中的两个挡位，其中针对每个挡位必须分别将一个轴相对于壳体G制动。对此，制动装置BR能够以双离合器的类型构造，其离合器壳BRC通过下述方式持久固定不动：所述离合器壳例如与壳体G连接。
第一太阳轮S1为行星齿轮子变速器G1的功率输入端，并且负载级太阳轮LS1为负载级LS的功率输入端。这两个子变速器可以通过下述方式运动学地耦联：负载级太阳轮LS1与第一行星齿轮架C1转动刚性地耦联并进而由第一行星齿轮架驱动。
在此处示出的实施例中，行星齿轮子变速器G1除了第一行星齿轮架C1之外包括另一第二行星齿轮架C2、第二太阳轮S2、第二行星齿轮P2和第二齿圈H2。第二太阳轮S2在径向上从内部接合到第二行星齿轮P2中。第二行星齿轮P2支承在第二行星齿轮架C2上并且在径向上从内部接合到第二齿圈H2中。经由制动装置BR的第一制动器BR1，第二行星齿轮架C2能够可切换地固定。经由制动装置BR的第二制动器BR2，行星齿轮子变速器G1的第二太阳轮S2可以选择性地固定。第二行星齿轮架C2转动刚性地与第一齿圈H1耦联。借此，第一齿圈H1也可以经由第一制动器BR1固定。第二齿圈H2转动刚性地与第一行星齿轮架C1耦联。
第一太阳轮S1、第一行星齿轮组P1和第一齿圈H1的齿轮对的标准传动比例如在此为-2。第二太阳轮S2、第二行星齿轮组P2和第二齿圈H2的齿轮对的标准传动比在此例如为-3。第一负载级太阳轮LS1、第一负载级行星齿轮组LP1和负载级齿圈LH1的齿轮对的标准传动比在此例如为-4。
根据图2的视图示出根据本发明的行星齿轮换挡变速器的第二实施例。所述行星齿轮换挡变速器包括功率输入端I1；行星齿轮子变速器G1，所述行星齿轮子变速器通过功率输入端I1驱动，并且所述行星齿轮子变速器的传动效果又能够通过固定变速器元件可切换地改变，所述行星齿轮子变速器具有第一太阳轮S1、第一行星齿轮组P1、第一行星齿轮架C1和第一齿圈H1。
此外，根据本发明的行星齿轮换挡变速器包括具有固定的传动比的负载级LS，所述负载级通过行星齿轮子变速器G1的输出端G1A驱动并且形成行星齿轮换挡变速器的功率输出端O1。所述负载级LS包括负载级太阳轮LS1、负载级行星齿轮组LP1、负载级行星齿轮架LC1和负载级齿圈LH1。负载级太阳轮LS1通过行星齿轮子变速器G1的输出端G1A驱动并且从变速器轴线起在径向上从内部接合到行星齿轮组LP1中。行星齿轮组LP1的行星齿轮支承在负载级的行星齿轮架LC1上并且在径向上从内部接合到负载级LS的齿圈LH1中。齿圈LH1在变速器壳体G中固定不动。负载级LS的行星齿轮架LC1驱动其功率输出端O1。
在根据本发明的行星齿轮换挡变速器的所述第二实施方式中，通过下述方式又实现换挡功能：设有制动装置BR，所述制动装置具有：第一制动器BR1，用于选择性地固定行星齿轮子变速器的第一旋转部件；和第二制动器BR2，用于选择性地固定行星齿轮子变速器的第二旋转部件。制动装置BR在此如在根据图1的变型形式中那样设置在行星齿轮子变速器的背离不可切换的负载级LS的一侧上。由此，又可能的是，在具有小的转矩负荷的变速器区域中实现换挡功能，并且通过负载级LS实现将转矩提高到输出转矩，由于设置制动装置BR，所述负载级可以与可切换的变速器区域G1直接相邻地设置。此外，制动装置BR可以作为紧凑的组件实现，以就维护而言有利的方式从变速器输入端的一侧可触及所述组件。借助示出的变速器构造，能够以特别有利的方式实现在i＝15和i＝7.5的范围中的两个挡位，其中针对每个挡位必须分别将一个轴相对于壳体G制动。对此，制动装置BR能够以双离合器的类型构造，其离合器壳BRC通过下述方式持久固定不动：所述离合器壳例如与壳体G连接。
第一太阳轮S1是行星齿轮子变速器G1的功率输入端，并且负载级太阳轮LS1是负载级LS的功率输入端。这两个子变速器通过下述方式运动学地耦联：负载级太阳轮LS1与第一行星齿轮架C1转动刚性地耦联并进而由其驱动。
在这里所示的实施例中，第一行星齿轮架C1除了第一行星齿轮组P1的行星齿轮之外也支承第二行星齿轮组P2的行星齿轮，所述行星齿轮与第一行星齿轮组P1的行星齿轮接合。此外，行星齿轮子变速器G1包括第二太阳轮S2，所述第二太阳轮在径向上从内部接合到第二行星齿轮组P2的行星齿轮中。第二行星齿轮组P2的行星齿轮支承在第一行星齿轮架C1上。经由制动装置BR的第一制动器BR1，第一齿圈H1能够可切换地固定。经由制动装置BR的第二制动器BR2，行星齿轮子变速器G1的第二太阳轮S2能够选择性地固定。
根据图3的视图示出根据本发明的行星齿轮换挡变速器的第三实施例。所述行星齿轮换挡变速器包括功率输入端I1；行星齿轮子变速器G1，所述行星齿轮子变速器通过功率输入端I1驱动，并且所述行星齿轮子变速器的传动效果能够通过固定变速器元件可切换地改变，所述行星齿轮子变速器具有第一太阳轮S1、第一行星齿轮组P1、第一行星齿轮架C1和第一齿圈H1。
此外，根据本发明的行星齿轮换挡变速器包括具有固定的传动比的负载级LS，所述负载级通过行星齿轮子变速器G1的输出端G1A驱动并且形成行星齿轮换挡变速器的功率输出端O1。所述负载级LS包括负载级太阳轮LS1、负载级行星齿轮组LP1、负载级行星齿轮架LC1和负载级齿圈LH1。负载级太阳轮LS1通过行星齿轮子变速器G1的输出端G1A驱动并且从变速器轴线起在径向上从内部接合到行星齿轮组LP1中。行星齿轮组LP1的行星齿轮支承在负载级的行星齿轮架LC1上并且在径向上从内部接合到负载级1的齿圈LH1中。齿圈LH1在变速器壳体G中固定不动。负载级LS的行星齿轮架LC1驱动其功率输出端O1。
在根据本发明的行星齿轮换挡变速器中，通过下述方式实现换挡功能：设有制动装置BR，所述制动装置具有：第一制动器BR1，用于选择性地固定行星齿轮子变速器的第一旋转部件；和第二制动器BR2，用于选择性地固定行星齿轮子变速器的第二旋转部件。制动装置BR在此设置在行星齿轮子变速器的背离不可切换的负载级LS的一侧上。由此，可能的是，在具有小的转矩负荷的变速器区域中实现换挡功能，并且通过负载级LS实现将转矩提高到输出转矩，由于设置制动装置BR，所述负载级能够与可切换的变速器区域G1直接相邻地设置。此外，制动装置BR能够作为紧凑的组件实现，以就维护而言有利的方式从变速器输入端的一侧可触及所述组件。借助示出的变速器构造，能够以特别有利的方式实现在i＝15和i＝7.5的范围中的两个挡位，其中针对每个挡位必须分别将一个轴相对于壳体G制动。对此，制动装置BR能够以双离合器的类型构造，其离合器壳BRC通过下述方式持久固定不动：所述离合器壳例如与壳体G连接。
第一太阳轮S1是行星齿轮子变速器G1的功率输入端，并且负载级太阳轮LS1是负载级LS的功率输入端。这两个子变速器通过下述方式运动学地耦联：负载级太阳轮LS1与第一齿圈H1转动刚性地耦联并进而由第一齿圈H1驱动。
在此处示出的实施例中，第一行星齿轮架C1除了第一行星齿轮组P1的行星齿轮之外也支承第二行星齿轮组P2的行星齿轮，所述行星齿轮与第一行星齿轮组P1的行星齿轮接合。此外，行星齿轮子变速器G1包括第二太阳轮S2，所述第二太阳轮在径向上从内部接合到第二行星齿轮组P2的行星齿轮中。第二行星齿轮组P2的行星齿轮支承在第一行星齿轮架C1上。经由制动装置BR的第一制动器BR1，第一行星齿轮架C1能够可切换地固定。经由制动装置BR的第二制动器BR2，行星齿轮子变速器G1的第二太阳轮S2能够选择性地固定。
根据图4的视图示出根据本发明的行星齿轮换挡变速器的第四实施例。所述行星齿轮换挡变速器包括功率输入端I1；行星齿轮子变速器G1，所述行星齿轮子变速器通过功率输入端I1驱动，并且所述行星齿轮子变速器的传动效果能够通过固定变速器元件可切换地改变，所述行星齿轮子变速器具有第一太阳轮S1、第一行星齿轮组P1、第一行星齿轮架C1和第一齿圈H1和第二齿圈H2以及第二行星齿轮组P2。
此外，根据本发明的行星齿轮换挡变速器包括具有固定的传动比的负载级LS，所述负载级通过行星齿轮子变速器G1的输出端G1A驱动并且形成行星齿轮换挡变速器的功率输出端O1。所述负载级LS包括负载级太阳轮LS1、负载级行星齿轮组LP1、负载级行星齿轮架LC1和负载级齿圈LH1。负载级太阳轮LS1通过行星齿轮子变速器G1的输出端G1A驱动并且从变速器轴线起在径向上从内部接合到行星齿轮组LP1中。行星齿轮组LP1的行星齿轮支承在负载级的行星齿轮架LC1上并且在径向上从内部接合到负载级1的齿圈LH1中。齿圈LH1在变速器壳体G中固定不动。负载级LS的行星齿轮架LC1驱动其功率输出端O1。
在根据本发明的行星齿轮换挡变速器中，通过下述方式实现换挡功能：设有制动装置BR，所述制动装置具有：第一制动器BR1，用于选择性地固定行星齿轮子变速器的第一旋转部件；和第二制动器BR2，用于选择性地固定行星齿轮子变速器的第二旋转部件。制动装置BR在此如在全部在上文中描述的实施例中那样设置在行星齿轮子变速器G1的背离不可切换的负载级LS的一侧上。由此，可能的是，在具有小的转矩负荷的变速器区域中实现换挡功能，并且通过负载级LS实现将转矩提高到输出转矩，由于设置制动装置BR，所述负载级能够与可切换的变速器区域G1直接相邻地设置。此外，制动装置BR能够作为紧凑的组件实现，以就维护而言有利的方式从变速器输入端的一侧可触及所述组件。借助示出的变速器构造，能够以特别有利的方式实现在i＝15和i＝7.5的范围中的两个挡位，其中针对每个挡位必须分别将一个轴相对于壳体G制动。对此，制动装置BR能够以双离合器的类型构造，其离合器壳BRC通过下述方式持久固定不动：所述离合器壳例如与壳体G连接。
第一太阳轮S1是行星齿轮子变速器G1的功率输入端，并且负载级太阳轮LS1是负载级LS的功率输入端。这两个子变速器通过下述方式运动学地耦联：负载级太阳轮LS1与第一行星齿轮架C1转动刚性地耦联并进而由第一行星齿轮架驱动。
在此处示出的实施例中，第一行星齿轮架C1除了第一行星齿轮组P1的行星齿轮之外也支承第二行星齿轮组P2的行星齿轮，所述行星齿轮与第一行星齿轮组P1的行星齿轮同轴地设置并且与其转动刚性地耦联，以形成所谓的分级行星齿轮。此外，行星齿轮子变速器G1包括第二齿圈H2，第二行星齿轮组P2的行星齿轮在径向上从内部接合到所述第二齿圈中。第二行星齿轮组P2的行星齿轮支承在第一行星齿轮架C1上。经由制动装置BR的第一制动器BR1，第一齿圈H1能够可切换地固定。经由制动装置BR的第二制动器BR2，行星齿轮子变速器G1的第二齿圈H2能够选择性地固定。
在上文中描述的变速器能够设计成，使得在相应的换挡状态中的传动比相差范围从1.4至2.4的因数，并且此外能够实现范围从11至17的最大传动比、尤其为15的最大传动比。
第一太阳轮S1的驱动能够通过机电的主驱动发动机通过下述方式实现：第一太阳轮S1直接位于所述发动机的转子轴上。发动机和描述的根据本发明的变速器可以组合成结构单元。
制动装置BR的操纵优选利用机电的致动器来进行。所述致动器的控制优选经由电子控制装置来进行，所述电子控制装置在换挡过程中也分配驱动发动机的功率，使得实现尽可能无冲击的换挡过程。

Claims (10)

1.一种行星齿轮换挡变速器，具有：
-功率输入端(I1)；
-功率输出端(O1)；
-行星齿轮子变速器(G1)，所述行星齿轮子变速器通过所述功率输入端(I1)驱动，并且所述行星齿轮子变速器的传动效果能够通过固定变速器元件可切换地改变，所述行星齿轮子变速器具有第一太阳轮(S1)、第一行星齿轮组(P1)、第一行星齿轮架(C1)和第一齿圈(H1)；
-负载级(LS)，所述负载级具有固定的传动比，所述负载级通过所述行星齿轮子变速器(G1)的输出端(G1A)驱动并且形成所述行星齿轮换挡变速器的所述功率输出端(O1)，所述负载级具有负载级太阳轮(LS1)、负载级行星齿轮组(LP1)、负载级行星齿轮架(LC1)和负载级齿圈(LH1)，和
-制动装置(BR)，所述制动装置具有：第一制动器(BR1)，所述第一制动器用于选择性地固定所述行星齿轮子变速器(G1)的第一旋转部件；和第二制动器(BR2)，所述第二制动器用于选择性地固定所述行星齿轮子变速器(G1)的第二旋转部件，
-其中所述制动装置(BR)设置在所述行星齿轮子变速器(G1)的背离所述负载级(LS)的一侧上。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮换挡变速器，
其特征在于，
所述制动装置(BR)以双离合器的类型构造，所述双离合器的离合器壳(BRC)持久固定不动。
3.根据权利要求1或2所述的行星齿轮换挡 变速器，
其特征在于，
所述第一太阳轮(S1)是所述行星齿轮子变速器(G1)的所述功率输入端。
4.根据权利要求1或2所述的行星齿轮换挡变速器，
其特征在于，
所述第一齿圈(H1)能够可切换地固定。
5.根据权利要求1或2所述的行星齿轮换挡变速器，
其特征在于，
所述第一行星齿轮架(C1)能够可切换地固定。
6.根据权利要求1或2所述的行星齿轮换挡变速器，
其特征在于，
所述行星齿轮子变速器(G1)包括第二太阳轮(S2)，并且所述第二太阳轮(S2)经由所述制动装置(BR)能够可切换地固定。
7.根据权利要求1或2所述的行星齿轮换挡变速器，
其特征在于，
所述行星齿轮子变速器包括第二齿圈(H2)，并且所述第二齿圈(H2)能够可切换地固定。
8.根据权利要求7所述的行星齿轮换挡变速器，
其特征在于，
所述第二齿圈(H2)与所述第一行星齿轮架(C1)转动刚性地耦联。
9.根据权利要求1或2所述的行星齿轮换挡变速器，
其特征在于，
所述负载级太阳轮(LS1)是所述负载级(LS)的功率输入端。
10.根据权利要求1或2所述的行星齿轮换挡变速器，
其特征在于，
所述负载级太阳轮(LS1)与所述第一行星齿轮架(C1)转动刚性地耦联并且由所述第一行星齿轮架驱动，或者所述负载级太阳轮(LS1)与所述第一齿圈(H1)转动刚性地耦联并且由所述第一齿圈驱动。
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