行星结构类型的多级变速器的制作方法与工艺

本发明涉及一种行星结构类型的多级变速器、特别是机动车的自动变速器。

背景技术：
这种多级变速器特别是应用在机动车中并且同时一般经由位于中间的起动元件(经常是液力变矩器)与机动车的内燃机连接。但是特别是在变速器横向安装的情况下只有有限的轴向结构空间可供用来实现相应要求的挡位数量，使得尽可能紧凑的结构是必需的。由DE102008000429A1已知一种行星结构类型的多级变速器，其中，在壳体中总共承接有四个行星齿轮组和多个轴。这四个行星齿轮组中的两个行星齿轮组在此形成一个前置齿轮组，而其余的行星齿轮组限定一个主轮组。这些行星齿轮组现在可以借助轴和通过有针对性地操纵离合器和制动器这样彼此耦联，使得在变速器的驱动轴和与驱动轴同轴延伸的输出轴之间能实现不同的传动比。在此，前置齿轮组的一个第一行星齿轮组的行星架经由第三轴与前置齿轮组的第二行星齿轮组的行星架连接，其中，第二行星齿轮组的齿圈还能借助第四轴通过操纵第一制动器有针对性地固定在壳体上。此外，第一行星齿轮组的齿圈和第二行星齿轮组的太阳轮通过第五轴彼此耦联，该第五轴能经由第一离合器与驱动轴连接。第一行星齿轮组的太阳轮还可以借助第六轴一方面经由第二制动器固定在壳体上和另一方面借助第二离合器与驱动轴耦联。作为起动元件，多级变速器在此具有在驱动侧设置的起动元件、如特别是液力变矩器或者外部的起动离合器。但除此之外还建议，例如使用第一制动器作为集成的起动元件。

技术实现要素：
从上述的现有技术出发，现在本发明的目的在于，提供一种行星结构类型的多级变速器，该多级变速器的突出之处在于紧凑的结构方式、特别是在轴向方向上紧凑的结构方式。该目的通过如下特征得以实现。按照本发明的行星结构类型的多级变速器、特别是机动车的自动变速器包括：壳体，在该壳体中承接有四个行星齿轮组和多根轴；以及多个离合器和制动器，通过有针对性地操纵所述离合器和制动器，在驱动轴和与驱动轴同轴延伸的输出轴之间能实现不同的传动比；其中，一个第一行星齿轮组的行星架经由第三轴与一个第二行星齿轮组的行星架连接，该第二行星齿轮组的齿圈借助第四轴通过操纵第一制动器能固定在壳体上，此外，第一行星齿轮组的齿圈和第二行星齿轮组的太阳轮通过第五轴耦联，该第五轴经由第一离合器能与驱动轴连接，以及第一行星齿轮组的太阳轮借助第六轴一方面经由第二制动器能固定在壳体上和另一方面借助第二离合器能与驱动轴耦联，其特征在于，第一离合器和第二离合器构造为力锁合的起动元件，经由所述起动元件分别能实现起动过程。按照本发明，行星结构类型的多级变速器包括壳体，在该壳体中承接有四个行星齿轮组和多根轴。此外，该多级变速器具有多个离合器和制动器，通过有针对性地操纵所述离合器和制动器，在驱动轴和与驱动轴同轴延伸的输出轴之间能实现不同的传动比。在本发明的意义上，第一行星齿轮组和第二行星齿轮组在此形成前置齿轮组，而通过其余的两个行星齿轮组构成一个主轮组。此外，各行星齿轮组在此优选分别构成为负传动比行星齿轮组，但是在本发明的范围内同样可想到，在允许可结合性的地方把负传动比行星齿轮组中的个别或多个行星齿轮组转换为正传动比行星齿轮组。在后述的情况中，便同时要把行星架连接和齿圈连接彼此交换以及把固定传动比(Standüber-setzung)的数量提高1。已知的是，一个单级的负传动比行星齿轮组包括一个太阳轮、一个齿圈和一个行星架，该行星架可转动支承地承载多个行星齿轮，所述行星齿轮分别与太阳轮和齿圈啮合。在行星架固定的情况下，此时实现齿圈的与太阳轮相反的转动方向。与此相反，一个单级的正传动比行星齿轮组包括一个太阳轮、一个齿圈和一个行星架，该行星架可转动支承地承载多个内部的和外部的行星齿轮。在此，所有内部的行星齿轮与太阳轮啮合，而所有外部的行星齿轮与齿圈啮合，其中，每个内部的行星齿轮还分别与一个外部的行星齿轮啮合。在行星架固定的情况下，此时实现齿圈的相对于太阳轮相同的转动方向。此外，离合器和制动器详细地一般可以构造为力锁合的换挡元件、如例如多片式离合器或制动器，或者构造为形锁合的换挡元件、如例如爪式离合器或制动器。但是后者只有在相关的换挡元件要在沿着挡位顺序升挡时只从关闭状态转换到打开状态中的情况下才是可能的。本发明现在包括这样的技术教导，即，第一离合器和第二离合器构造为力锁合的起动元件，经由所述起动元件相应地能实现起动过程。优选地，这些力锁合的起动元件在此按多片式离合器的形式实现，所述多片式离合器分别通过在起动时的打滑来使第五轴或第六轴的旋转运动适应于以发动机转速运转的驱动轴的旋转运动。这些多片式离合器便设计为湿式运转的离合器，它们经由冷却油被冷却以便导出在打滑运行期间产生的热量。借助按本发明的多级变速器设计结构，可以通过把两个离合器用作集成的起动元件而放弃相应的连接在驱动轴前面的起动元件、如例如液力变矩器。由此可以相应地缩短多级变速器在轴向方向上的结构长度。此外，通过取消输入侧的变矩器也可以降低多级变速器的重量以及制造技术费用。通过把起动过程分到两个集成的起动元件上，这两个集成的起动元件中的一个起动元件分配给向前进方向的起动和一个起动元件分配给向倒退方向的起动，由于借此对于单个起动元件减小的、待实现的起动过程的数量而可以降低起动元件的负载。最后，通过分到这两个起动离合器上和根据第一前进挡和倒挡经由换挡元件的具体换挡，可以按下述方式显著加速在两个行驶方向之间的转换，即，为了换向只需要在两个起动离合器之间进行交换。那么当除了所述两个起动离合器外分别有相同的换挡元件参与第一前进挡位和倒挡时，通过所述的在起动离合器之间的交换能够顺畅地在两个行驶方向之间转换。与此不同，在DE102008000429A1中或者必须设置连接在输入轴前面的起动元件，这相应地加大了多级变速器的轴向结构长度，或者作为内部的起动元件动用第一制动器，该第一制动器可以借助位于中间的第四轴把第二行星齿轮组的齿圈固定在壳体上。但是在此为了在前进行驶和倒退行驶之间换向，除了打开和闭合第一制动器之外也要改变两个另外的换挡元件的切换状态，使得换向过程变得耗费。此外，经由其中一个集成的起动元件要实现在两个行驶方向上的起动过程，这相应提高了该起动元件的负载。按照多级变速器的一种有利的实施形式，第三轴还与第三行星齿轮组的齿圈连接，该第三行星齿轮组的行星架经由第七轴与一个第四行星齿轮组的齿圈耦联。此外，第七轴借助第三离合器能与驱动轴耦联，而第三行星齿轮组的太阳轮和第四行星齿轮组的太阳轮经由第八轴相互连接，该第八轴借助第三制动器能固定在壳体上。最后，第四行星齿轮组的行星架与输出轴连接。在这种设计结构中优选地，第一前进挡通过闭合第一制动器和第三制动器以及第一离合器得到，而倒挡能通过操纵第一制动器和第三制动器以及第二离合器接通。在这里，经由第一离合器相应实现在第一前进挡中的起动过程和经由第二离合器相应实现在倒挡中的起动过程。在第一前进挡和倒挡经由换挡元件的这种换挡中，能够实现在前进行驶与倒退行驶之间的快速换向，因为只须相应地在第一离合器与第二离合器之间转换，以便改变行驶方向。在该设计结构的扩展方案中，第二前进挡便通过闭合第二制动器和第三制动器以及第一离合器得到，而第三前进挡能通过操纵第一离合器和第二离合器以及第三制动器得到。那么第四前进挡通过闭合第三制动器和第三离合器接通，而第五前进挡能借助操纵第一离合器、第二离合器和第三离合器实现。此外，第六前进挡通过闭合第一离合器和第三离合器以及第二制动器得到，其中，接在其后的第七前进挡能通过操纵第一离合器和第三离合器以及第一制动器接通。最后，第八前进挡通过闭合第一制动器和第二制动器以及第三离合器实现，以及第九前进挡通过操纵第二离合器和第三离合器以及第一制动器实现。按照多级变速器的按本发明的该设计结构和通过上述操纵各个换挡元件，由此可以实现总共九个前进挡以及一个倒挡。按照本发明，在此在第四前进挡中除了第三制动器和第三离合器外还要操纵另一个换挡元件，以便防止在前置齿轮组的未参与实现第四前进挡的两个行星齿轮组中的不受控的循环转动。优选地，在此第二离合器附加地受到控制，因为在这种情况下在打开的换挡元件上出现低的转速差，这在多片式离合器或制动器时由于在内片与外片之间的较低的剪切作用而导致拖曳损失的减少。按照本发明的另一种设计结构，第一离合器和第二离合器直接彼此相邻地设置在壳体中，其中，这两个离合器的片组在此特别是关于驱动轴的旋转轴线沿径向彼此叠置地定位。通过多级变速器的这种设计结构可以为两个起动离合器设置一个共同的冷却油导管，这相应地简化结构并且能够实现还更紧凑的结构方式。按照本发明，还在多级变速器的驱动侧与驱动轴之间设置有扭转减振器。由此能够降低在驱动侧导入的扭转振动，这些扭转振动是内燃机的由点火引起的转动均匀性的后果或者通过由于油门踏板快速操纵导致的负荷变换而出现。按照本发明的另一种有利的实施形式，在驱动轴中，轴向的供给通道从变速器驱动侧的端部区域出发延伸至相反的端部区域。由此可以经由驱动轴进行给背离驱动侧的区域的油供给，使得可以取消否则在该端部区域处为了油供给而要设置的径向孔，这进一步减小了按本发明的多级变速器的轴向结构长度。由此，经由这些在驱动轴中设置的供给通道可以进行对定位在背离驱动侧的端部上的换挡元件的压力油和冷却油供给并且此外可以设计在那里的构件的润滑油供给。优选地，第一离合器和第二离合器设置在驱动轴的背离驱动侧的端部区域处，其中那么在驱动轴中延伸有总共四个供给通道，其中的一个通道构成对两个离合器的冷却油供给、一个通道构成对第一离合器的压力油供给、一个通道构成对第二离合器的压力油供给以及一个通道构成润滑油供给。在本发明的扩展方案中，第二制动器和第二离合器构造为多片式换挡元件，该多片式换挡元件的内片或其外片共同地从第六轴那侧被引导。由此，第二制动器和第二离合器可以构造有相同的片，这降低了制造技术费用。特别是，第二制动器和第二离合器在此沿轴向紧密挨着设置。本发明不限于上述特征的给出的组合。此外还有这样的可能性，即，由下面对实施形式的描述或者直接由附图得出的各个特征相互组合。此外，权利要求书通过使用附图标记而对附图的参考并不限制权利要求的保护范围。附图说明从以下借助对本发明优选实施形式的描述得出本发明的其他有利的设计结构，该描述参考在附图中示出的各个图。在附图中：图1示出按本发明一种优选实施形式的按本发明的多级变速器的示意图；图2示出图1中的多级变速器的一个区域的详细视图；和图3示出图1中的多级变速器的一个示例性的换挡示意图。具体实施方式由图1中得出按照本发明一种优选设计结构的按本发明的多级变速器的示意图。该多级变速器在此具有一个壳体1，该壳体承接有四个行星齿轮组P1至P4、多根轴2至9以及多个离合器K1至K3和制动器B1至B3形式的换挡元件。按照对离合器K1至K3和制动器B1至B3的操纵，在此在与变速器的驱动侧AN连接的驱动轴2和同轴于驱动轴2延伸的输出轴3之间可以实现不同的传动比，该输出轴构成多级变速器的输出侧AB。所述四个行星齿轮组P1至P4当前构成为负传动比行星齿轮组，其中，第一行星齿轮组P1和第二行星齿轮组P2形成一个可切换的前置齿轮组，而第三行星齿轮组P3和第四行星齿轮组P4限定按本发明的多级变速器的一个主齿轮组。在此，第三行星齿轮组P3和第四行星齿轮组P4沿轴向依次地设置，而第一行星齿轮组P1和第二行星齿轮组P2几乎沿轴向定位在相同的高度上和沿径向并排地定位。此外如图1可见，第一离合器K1、第二离合器K2和第三离合器K3以及第一制动器B1和第二制动器B2分别构造为多片式离合器或制动器形式的力锁合的换挡元件，其中的离合器K1至K3在其被操纵时使两根轴在其旋转运动方面彼此耦联，而在制动器B1和B2的情况下相应的轴固定在壳体1上。一个另外的第三制动器B3与此不同地作为爪式制动器形式的形锁合的换挡元件实现，在该爪式制动器中经由形锁合通过两个切换爪的接触而使得所属的轴与壳体1无相对转动地耦联。但是在第三制动器B3的情况下，也可设想作为力锁合的换挡元件的设计结构。在当前的情况下，除了驱动轴2和输出轴3之外，在壳体1中还承接有第三轴4、第四轴5、第五轴6、第六轴7、第七轴8和第八轴9。按照本发明，第三轴4在此使两个行星齿轮组P1和P2的行星架彼此耦联并且还建立与第三行星齿轮组的齿圈的连接。此外，第二行星齿轮组P2的齿圈经由第四轴5和通过操纵第一制动器B1可以固定在壳体1上，而第二齿轮组P2的太阳轮借助第五轴6与第一齿轮组P1的齿圈连接，其中，通过控制第一离合器K1可以使第五轴6在其旋转运动方面与驱动轴2耦联。如此外由图1可见，驱动轴2还可以通过操纵第二离合器K2与第六轴7连接，该第六轴与第一行星齿轮组P1的太阳轮连接并且还经由第二制动器B2可固定在壳体1上。此外，驱动轴2可以借助控制第三离合器K3在其旋转运动方面与第七轴8耦联，该第七轴使第三行星齿轮组P3的行星架与第四行星齿轮组P4的齿圈连接。最后，还有第三行星齿轮组P3和第四行星齿轮组P4的太阳轮经由第八轴9彼此连接，该第八轴通过控制第三制动器B3可固定在壳体1上，而第四行星齿轮组P4的行星架与输出轴3连接。作为特殊性，现在按本发明的多级变速器的驱动侧AN和驱动轴2仅仅通过扭转减振器10彼此耦联，该扭转减振器通过对于本领域技术人员已知的结构通过机械摩擦来衰减经由驱动侧AN导入的旋转振动。而作为起动元件设有两个离合器K1和K2，它们为此目的构造为多片式离合器形式的力锁合的换挡元件。在这里，第一离合器K1起用于在第一前进挡中的起动过程的起动离合器的作用，而第二离合器K2形成用于在倒挡中的起动过程的起动离合器。如还由图1和特别是由在图2中示出的详细视图得出的那样，离合器K1的片组22以及离合器K2的由外片17和内片18构成的片组23关于驱动轴2的旋转轴线沿径向叠置地设置，使得它们可以经由一个共同的、当前未示出的冷却油导管被供给冷却油。该冷却油供给装置在此具有一个轴向的供给通道11，该供给通道在驱动轴2内部延伸地建立与驱动侧AN的连接，使得能够从该侧供给油。除了轴向的供给通道11外，在驱动轴2中还延伸有三个另外的供给通道12、13和14，其中的一个供给通道12配设于第一离合器K1的压力油供给结构15、一个供给通道13配设于第二离合器K2的压力油供给结构16和一个供给通道14配设于润滑油供给结构。供给通道11至14在此沿着驱动轴2的周向分别彼此成约90°的角度延伸，其中，供给通道12和供给通道14在此位于一个平面中，而供给通道11和13在一个相对于该平面转动了大致90°的平面中延伸并且现在只以套口(Ansatz)投影到图2的图纸平面中。此外，由图2中的详细视图可见，第二离合器K2和第二制动器B2沿径向几乎设置在相同的高度上和沿轴向依次地设置，方式为：在第二离合器K2方面通过第六轴7使外片17在内片18之间从驱动轴2那侧被引导并且沿轴向在第二离合器K2后面有一个片支架19附接到第六轴7上，该片支架承载在与壳体1无相对转动地连接的外片20之间运转的内片21。但在这里也可想到，不仅第二离合器K2的而且第二制动器B2的内片或外片从第六轴7那侧设置，使得第二离合器K2和第二制动器B2构造为相同结构的多片式离合器和制动器。为此目的，那么优选这样修改第二制动器B2的设计结构，使得壳体1便引导第二制动器B2的内片，而通过附接在第六轴7上的片支架相应地承接第二制动器B2的外片。由图3现在得出按照图1的按照本发明的多级变速器的示例性的换挡示意图。如可看到的那样，可以实现总共九个前进挡以及一个倒挡。此外，示例性给出在各个挡位中的相应的传动比i以及得到的与相应相邻挡位的挡位速比间隔φ。如由图3得出，第一挡通过操纵第一制动器B1和第三制动器B3以及第一离合器K1得到，其中，第一离合器在此用作起动元件并且在起动过程中通过打滑使在开始停止的第五轴6的转速适应于以发动机转速运转的驱动轴2的旋转运动。为了换挡到相邻的第二挡，然后要打开第一制动器B1和要闭合第二制动器B2；而为了进一步升挡到第三挡，便重新要打开第二制动器B2和要操纵第二离合器K2。然后仅仅经由第三行星齿轮组P3和第四行星齿轮组P4和由此经由主齿轮组实现接在第三挡后面的第四挡，使得实际上仅要操纵第三离合器K3和第三制动器B3。但是在前置齿轮组中缺少耦联将会导致第一行星齿轮组P1和第二行星齿轮组P2的元件的不受控制的循环转动。由此原因，附加于第三离合器K3和第三制动器B3在前置齿轮组中还操纵一个另外的换挡元件，其中，在这里有在图3中用4a-4d示出的四种可能性。但是优选地按照变型方案4b进行第四挡的换挡，因为在这种情况下在第一离合器K1、第一制动器B1和第二制动器B2上出现较小的转速差，这在构造为多片式离合器和制动器的换挡元件时产生较低的拖曳力矩和由此较低的损失。然后通过操纵第一离合器K1、第二离合器K2和第三离合器K3实现接在第四挡后面的第五挡。为了进一步升挡到第六挡，便要打开第二离合器K2和要操纵第二制动器B2，而接着它的第七挡通过打开第二制动器B2和闭合第一制动器B1得到。接在其后的第八挡便从第七挡出发通过打开第一离合器K1和操纵第二制动器B2接通，而最后的第九前进挡能通过打开第二制动器B2和操纵第二离合器K2实现。如此外由图3中的示例性换挡示意图可见，倒挡通过操纵第一制动器B1和第三制动器B3以及第二离合器K2而接通，其中，第二离合器K2在这里用作集成的起动元件。这样，构造为多片式离合器的第二离合器K2通过打滑使在起动过程开始时停止的第六轴7的转速适应于驱动轴2的旋转运动，其中，驱动轴在此通过经由位于中间的扭转减振器10与驱动侧AN的耦联而以与变速器耦联的驱动机的发动机转速运转。借助按本发明的设计结构可以特别是通过取消在驱动侧的前置的起动元件而显著减小多级变速器的轴向结构长度，使得它对于前置横向应用是特别合适的。此外，通过取消驱动侧的起动元件也可以降低重量以及制造费用。此外，作为集成的起动元件设置的换挡元件通过分配给行驶方向而经受低的负载。最后，由于这种分配和按照各个挡位的换挡能够实现在前进行驶与倒退行驶之间的快速换向，方式为：为了换向只须在这两个集成的起动元件之间进行转换。最后，在本发明的范围内同样可想到，优选地在驱动轴上或者在输出轴上设置电机作为发电机和/或作为附加的驱动机。当然，行星齿轮组和换挡元件的各种结构构成、特别是各种空间布置本身单独地以及相互间和只要就技术而言有意义就落入本权利要求的保护范围内，而不影响如在权利要求中给出的变速器功能，即使该构成不是明确地在附图中或在说明书中给出。附图标记列表1壳体7第六轴2驱动轴8第七轴3输出轴9第八轴4第三轴10扭转减振器5第四轴11供给通道6第五轴12供给通道13供给通道P1第一行星齿轮组14供给通道P2第二行星齿轮组15压力油供给结构P3第三行星齿轮组16压力油供给结构P4第四行星齿轮组17外片B1第一制动器18内片B2第二制动器19片支架B3第三制动器20外片K1第一离合器21内片K2第二离合器22片组K3第三离合器23片组i传动比AN驱动侧φ挡位速比间隔AB输出侧