用于机动车的变速器的制作方法

本发明涉及一种用于机动车的变速器以及具有这种变速器的机动车传动系。在此，变速器是指多挡变速器，也就是说，在变速器的驱动侧与输出侧之间通过操纵相应的切换元件可切换到作为挡的多个不同的传动比，其中，这优选地自动完成。根据切换元件的布置，涉及到离合器或制动器。这种变速器主要用于机动车中，用于在不同的标准方面以适合的方式实现对相应的机动车的驱动机器的牵引动力供应。

背景技术

由de102013002586a1公开了一种用于机动车的变速器，其中，在驱动轴与输出轴之间设置有两个行星齿轮组，它们分别由各一个太阳轮，各一个齿圈和各一个行星架组成。此外，设置有多个切换元件，通过对其选择性地操纵来使行星齿轮组彼此联接，以便在驱动轴与输出轴之间限定出不同的挡。总而言之，可以在驱动轴与输出轴之间切换四个前进挡。

技术实现要素：

本发明的任务是提供一种在现有技术变速器中已知的替选的设计方案，其具有在驱动轴和输出轴之间的四个前进挡。

该任务由权利要求1的前序部分结合其特征部分实现。其后面的从属权利要求分别给出了本发明的有利改进方案。此外，权利要求14的主题是机动车传动系，在其中使用了根据本发明的变速器。

根据本发明，变速器包括驱动轴和输出轴、以及第一和第二行星齿轮组。行星齿轮组分别包括形式为各一个太阳轮、各一个齿圈、各一个行星架的多个元件，其中，行星齿轮组用于将动力流从驱动轴引导到输出轴。为此，将第一、第二、第三、第四和第五切换元件设置成：通过对它们的有选择的操纵，行星齿轮组在驱动与输出轴之间切换不同的挡的情况下能彼此联接。

在此，一方面，驱动轴经由第一切换元件与第一行星齿轮组的第一元件抗相对转动地连接，并且另一方面，驱动轴借助第二切换元件与第二行星齿轮组的第三元件的抗相对转动地连接，其中，第一行星齿轮组的第一元件此外能经由第三元件固定在变速器的抗相对转动的结构元件上。第二行星齿轮组的第三元件借助第四切换元件与抗相对转动的结构元件以抗相对转动的方式联接。此外，第一行星齿轮组的第二元件和第二行星齿轮组的第二元件一起以抗相对转动的方式与输出轴连接。最后，第一行星齿轮组的第三元件抗相对转动地与第二行星齿轮组的第一元件连接，并且与第二行星齿轮组的第一元件一起经由第五切换元件固定在抗相对转动的结构元件上。

也就是说，第一行星齿轮组的第二元件和第二行星齿轮组的第二元件永久地彼此抗相对转动地连接，并且共同地与输出轴连接。此外，第一行星齿轮组的第三元件和第二行星齿轮组的第一元件彼此抗相对转动地连接。

通过接合第一切换元件，变速器的驱动轴与第一行星齿轮组的第一元件抗相对转动地连接，而操纵第二切换元件实现驱动轴与第二行星齿轮组的第三元件的抗相对转动的连接。此外，第三切换元件引起第一行星齿轮组的第一元件在抗相对转动的结构元件上的固定，为此，在操纵第四切换元件的情况下联接第二行星齿轮组的第三元件。最后，通过接合第五切换元件，将第一行星齿轮组的第三元件与第二行星齿轮组的第一元件共同地固定在抗相对转动的结构元件上。

因此，第一和第二切换元件设计为离合器，它们在操纵变速器的可旋转的部件期间使得所述部件在转动运动方面相一致，而第三、第四以及第五切换元件都作为制动器存在，它们在驱控时将变速器的相应的可旋转的部件制动到静止状态并固定在抗相对转动的结构元件上。

根据本发明设计的变速器的特征在于紧凑的结构方式、低的构件负荷和良好的齿部效率。

在根据本发明的变速器中，可以实现四个前进挡和一个倒挡。通过操纵第一和第五切换元件切换到第一前进挡，而通过接合第二和第五切换元件形成第二前进挡。此外，通过操纵第一和第二切换元件得到第三前进挡，而可以通过操纵第二和第三切换元件切换第到四前进挡。与之相对地，通过操纵第一和第四切换元件得到倒挡。

在适当选择行星齿轮组的标准变速器传动比的情况下，由此实现了适用于在机动车领域内应用的传动比范围。在此，为了相应于其顺序地依次切换前进挡，始终使各两个切换元件的状态发生变化，为此，打开其中一个参与先前前进挡的切换元件并且接合另外一个用于形成后续前进挡的切换元件。这也促成，挡之间的切换可以快速进行。

有利地，在根据本发明的变速器中，经由前置于变速器的驱动机器实现用于驱动的倒挡。在此，这可以替选或附加于电机在变速器中的布置地实现，以便在电机故障的情况下仍可以实现机动车的倒车。

根据本发明的实施形式，第一行星齿轮组和第二行星齿轮组共同地布置在一个齿轮平面中。这在当前情况下是可以实现的，这是因为第一行星齿轮组的第三元件和第二行星齿轮组的第一元件彼此抗相对转动地连接。布置在一个齿轮平面中意味着，第一和第二齿轮组基本上安装在变速器中的一个轴向高度处。特别是，第一行星齿轮组在此相对第二行星齿轮组径向上靠内地布置。第一行星齿轮组的第三元件和第二行星齿轮组的第一元件在此可以一体地设计，为此，例如径向上靠内的行星齿轮组的齿圈在外周上设有齿部，该齿部限定了径向上靠外的行星齿轮组的太阳轮。替选于此地，第一行星齿轮组的第三元件与第二行星齿轮组的第一元件也作为彼此抗相对转动地连接的独立的结构元件存在。

在本发明的另一个实施形式中，相应的行星齿轮组作为负行星齿轮组存在，其中，相应的行星齿轮组的相应的第一元件是相应的太阳轮，相应的行星齿轮组的相应的第二元件是相应的行星架，并且相应的行星齿轮组的相应的第三元件是相应的齿圈。以本领域技术人员原则上已知的类型和方式，负行星齿轮组由元件(太阳轮、行星架、齿圈)组成，其中，行星架引导至少一个优选多个行星齿轮，具体而言，其不仅与太阳轮而且与周围的环绕的齿圈啮合。于是，在第一和第二行星齿轮组中，将一个或两个行星齿轮组设计为这种负行星齿轮组。特别优选地，两个行星齿轮组都可用作负行星齿轮组，由此可以实现特别紧凑的结构。

替选或附加于此地，相应的行星齿轮组作为正行星齿轮组存在，其中，相应的行星齿轮组的相应的第一元件是相应的太阳轮，相应的行星齿轮组的相应的第二元件是相应的齿圈，并且相应的行星齿轮组的相应的第三元件是相应的行星架。在正行星齿轮组中同样存在元件(太阳轮、齿圈和行星架)，其中，行星架引导至少一个行星齿轮对，在其中，一个行星齿轮与位于内部的太阳轮齿啮合并且另一个齿轮与环绕的齿圈齿啮合，并且行星齿轮彼此啮合。在根据本发明的变速器中，一个或两个行星齿轮组可以构造为正行星齿轮组。

如果可能的话，一个负行星齿轮组可以由一个正行星齿轮组替换，其中，相对于作为负行星齿轮组的实施方案，齿圈接连与行星架接连彼此交换，以及相应的变速器标准传动比被增加一。然而，如已经提到的那样，两个行星齿轮组优选实施为负行星齿轮组。

在本发明的改进方案中，一个或多个切换元件分别实施为力锁合的切换元件。力锁合的切换元件具有如下优点，它们也可以在负载下切换，从而可以在不中断牵引力的情况下实现挡之间的切换。但是特别优选地，第四切换元件和/或第五切换元件分别实施为形状锁合的切换元件，例如实施为爪形离合器或惯性同步装置。于是第五切换元件参与前两个前进挡，因此，在此只有打开第五切换元件才能实现依次向高挡切换。第四换挡元件仅参与切换至倒挡。形状锁合的切换元件相对于力锁合的切换元件具有如下优点，在打开状态下仅出现小的拖曳力矩，从而可以实现更高的效率。此外，也可以考虑作为钢-钢元件或带式制动器的实施方案。

相应于根据本发明的设计可能性，第一切换元件和/或第三切换元件布置在第一行星齿轮组的面朝驱动轴的联接部位的侧上。因此，两个切换元件位于变速器的驱动侧并且易于接近。替选地或附加于此地，第二切换元件布置在第二行星齿轮组的背离驱动轴的联接部位的侧上。由此，第二切换元件同样可以从变速器的轴向侧良好地接近。第四和第五切换元件优选分别相对于相应的行星齿轮组径向上邻近地安置并且基本上沿轴向处在相应的行星齿轮组的高度，也就是说，第四切换元件邻近于第二行星齿轮组并且第五切换元件邻近于第一行星齿轮组。

根据本发明的另一实施例，驱动轴和输出轴的联接部位彼此同轴地放置。在此，驱动轴的联接部位优选设置在变速器的轴向端部上，而输出轴的联接部位轴向地设计在第一和第二行星齿轮组之间。对于行星齿轮组布置在一个齿轮平面中，输出轴的联接部位也可以如驱动轴的联接部位那样位于其轴向端部的区域中。特别是，输出轴的外部接口具有齿部，该齿部与相对于变速器的驱动轴轴线轴线平行地布置的轴的齿部啮合。特别优选地，驱动桥的车桥差速器布置在该轴上。这种类型的布置特别适用于如下的机动车，其具有横向于机动车的行进方向取向的传动系。

在本发明的改进方案中设置有电机，其转子抗相对转动地与变速器的可旋转的结构元件联接。优选地，电机的定子抗相对转动地与变速器的抗相对转动的结构元件连接，其中，电机在此能够电马达式地和/或发电机式地运行，以实现不同的功能。在此特别是，可以实现纯电动的行驶、经由电机的增压、在变速器中经由电机的制动和换热和/或同步。在此，电机的转子能够与相应的结构元件同轴或者与其轴线偏移地布置，其中，在后一种情况下可以实现经由位于中间的圆柱齿轮级或牵引机构传动装置的联接。

优选地，电机的转子抗相对转动地与驱动轴联接，其中，以合适的类型和方式由此示出了机动车的纯电动的行进。为此，在变速器中对挡进行切换，其中，在前进挡中也能实现机动车的倒车，为此经由电机引入相反的转动运动，由此机动车的倒车以相应的前进挡的传动比进行。因此，前进挡的传动比不仅可用于电动的前进行驶而且也可以用于电动的倒车。从驱动轴来看，电机的转子也可以与变速器的其中一个余下的可旋转的结构元件连接。

相应于本发明的特别是与电机的上述布置相结合地实现的另外的设计可行方案，还设置有分离离合器，经由分离离合器使驱动轴能与联接轴抗相对转动地连接。然后，联接轴用于在机动车传动系内部与驱动机器接连。分离离合器的设置具有的优点是，在纯电动行驶的过程中可以中断与驱动机器的连接，从而不会将其随同拖拽。分离离合器优选实施为力锁合的切换元件，例如片式离合器，但也可以良好地仅作为形状锁合的切换元件存在，例如爪式离合器或惯性同步装置。

通常，变速器原则上可以前置于起动元件，例如液力变矩器或摩擦离合器。该起动元件也可以是变速器的构件并且用于形成起动过程，为此能够实现内燃机与变速器的驱动轴之间的滑差转速。在此，变速器的其中一个切换元件或可能存在的分离离合器也可以构造为这种起动元件，为此变速器的其中一个切换元件或可能存在的分离离合器作为摩擦切换元件存在。此外，原则上可以在变速器的每个轴上布置相对变速器壳体或相对另外的轴的自由轮。

根据本发明的变速器特别是在机动车传动系的部件并且布置在机动车的特别是设计为内燃机的驱动机器与传动系的另外的沿着朝向机动车的驱动轮的动力流方向的部件之间。在此，变速器的驱动轴要么永久地与内燃机的曲轴抗相对转动地联接，要么能经由位于中间的分离离合器或起动元件与内燃机的曲轴连接，其中，还可以在内燃机与变速器之间设置扭转减振器。于是在输出侧，变速器在机动车传动系内部优选与机动车的驱动桥的车桥传动装置联接，其中，也可以存在至纵向差速器的接连，经由其实现在机动车的多个驱动桥上的分布。

在本发明的意义中，变速器的两个结构元件彼此“连接”或“联接”意味着这些结构元件的永久连接，因此它们以相同的转速运行。就此而言，在这些结构元件(其涉及变速器的抗相对转动的结构元件或轴或行星齿轮组的元件)之间不设置切换元件，而是相应的结构元件刚性地相互连接。

与之相对地，如果将切换元件设置在变速器的两个结构元件之间，那么这些元件并不永久地相互抗相对转动地联接，而是经由位于中间的切换元件才实现抗相对转动的联接。在此，在本发明的意义中对切换元件的操纵表示，将所涉及的切换元件转变为接合的状态，并且因此使得与之相连的结构元件在其转动运动中彼此相一致。在相关的切换元件设计成形状锁合的切换元件的情况下，经由其抗相对转动地彼此连接的结构元件在相同的转速下运行，而在力锁合的切换元件的情况下，也可以根据对其的操纵来消除结构元件之间产生的转速差。在本发明的意义中，该希望或不希望的状态被称为相应的结构元件经由切换元件的抗相对转动的连接。

本发明不限于独立权利要求或从属权利要求的特征的特定组合。此外还可以想到，从权利要求、本发明的优选实施形式的以下描述或直接从附图中得出的各个特征彼此组合。通过使用附图标记来解释附图但并不限制权利要求的保护范围。

附图说明

在附图中示出了下面说明的本发明的有利实施例。其中：

图1示出机动车传动系的示意图，其中使用了根据本发明的变速器；

图2示出根据本发明的第一种实施方式的变速器的示意图；

图3示出根据本发明的第二种设计可能性的示意图；

图4示出根据本发明的第三种实施方式的示意图；并且

图5示出图2至图4中的变速器的示例性换挡图。

具体实施方式

图1示出的机动车传动系的示意图，其中，内燃机vkm经由位于中间的扭转减振器ts与变速器连接。车桥传动装置ag在输出侧后置于变速器g，经由车桥传动装置将驱动功率分布在机动车的驱动桥的驱动轮dw上。

图2示出了根据本发明的第一种实施方式的变速器g的示意图。可以看出，变速器g包括第一行星齿轮组p1和第二行星齿轮组p2。行星齿轮组p1和p2的每一个都包括各一个第一元件e11或e12、各一个第二元件e21或e22和各一个第三元件e31或e32。在此，相应的第一元件e11或e12始终由相应的行星齿轮组p1或p2的太阳轮形成，而相应的行星齿轮组p1或p2的相应的第二元件e21或e22分别作为行星架存在。于是，相应剩下的第三元件e31或e32分别由齿圈形成。

行星齿轮组p1和p2当前设计为负行星齿轮组，其中，各个行星架可转动地引导一个但优选多个行星齿轮，具体而言其与径向上靠内的太阳轮齿啮合并且与环绕的齿圈齿啮合。在允许进行接连的地方，也可以将单个或者两个行星齿轮组p1、p2实施为所谓的正行星齿轮组，其中，各个行星架承载至少一个行星齿轮对，在该行星齿轮对中的一个行星齿轮与径向上靠内的太阳轮齿啮合并且一个行星齿轮与径向环绕的齿圈齿啮合，以及该齿轮对的行星齿轮彼此啮合。于是，相比于实施为负行星齿轮组的相应的实施方案，相应的第二元件e21或e22通过相应的齿圈形成，并且相应的第三元件e31或e32通过相应的行星架形成，此外，各个变速器标准传动比增大了一。

如在图2中可见，变速器g总共包括形式为第一切换元件k1、第二切换元件k2、第三切换元件b1，第四切换元件b2和第五切换元件b3的五个切换元件。在此，切换元件k1、k2和b1分别实施为力锁合的切换元件，并且优选作为片式切换元件存在，而切换元件b2和b3设计为形状锁合的切换元件。对于形状锁合的切换元件涉及爪式切换元件或惯性同步装置。第一切换元件k1和第二切换元件k2当前设计为离合器，而第三切换元件b1、第四切换元件b2和第五切换元件b3作为制动器存在。

一方面，变速器g的驱动轴gw1能经由第一切换元件k1与第一行星齿轮组p1的第一元件e11抗相对转动地连接，并且另一个方面，驱动轴gw1能借助第二切换元件k2与第二行星齿轮组的p2的第三元件的e32抗相对转动地连接。第一行星齿轮组p1的第一元件e11又能经由第三切换元件b1固定在抗相对转动的结构元件gg上，其中，优选涉及变速器g的变速器壳体或这种类型的变速器壳体的一部分。通过操纵第四切换元件b2也可以使得第二行星齿轮组p2的第三元件e32与该抗相对转动的结构元件gg以抗相对转动的方式联接起来。

如可进一步在图2中看出，第一行星齿轮组p1的第二元件e21和第二行星齿轮组p2的第二元件e22彼此刚性地连接，并且一起抗相对转动地与变速器g的输出轴gw2连接。最后，第一行星齿轮组p1的第三元件e31和第二行星齿轮组p2的第一元件e12抗相对转动地彼此联接，并且一起能经由第五切换元件b3固定在抗相对转动的结构元件gg上。

这两个行星齿轮组p1和p2轴向地以第一行星齿轮组p1和第二行星齿轮组p2的顺序布置，其中，第一切换元件k1和第三切换元件b1轴向地定位在第一行星齿轮组p1的背离第二行星齿轮组p2的侧上，在其上还存在驱动轴gw1的联接部位gw1-a。与之相对地，第二切换元件k2布置在变速器g的与之相对的轴向端部上，并且因此位于第二行星齿轮组p2的背离第一行星齿轮组p1的侧上。第四切换元件b2沿轴向在第二行星齿轮组p2的高度且径向上邻近第二行星齿轮组地置放，而第五切换元件设置成沿轴向处在第一行星齿轮组的高度且径向上邻近第一行星齿轮组p1。在此，可以实现经由公共的管线对第一切换元件k1和第三切换元件b1进行供给。

此外，同轴于驱动轴gw1的联接部位gw1-a地构造有输出轴gw2的联接部位gw2-a，其在此轴向地位于第一行星齿轮组和p1与第二行星齿轮组p2之间。驱动轴gw1的联接部位gw1-a在图1的机动车传动系中用于接连内燃机vkm，而变速器g在输出轴gw2的联接部位gw2-a处与随后的车桥传动装置ag连接。优选地，联接部位gw2-a在此具有齿部，其在变速器g的安装状态中与未示出的轴的配属的齿部啮合。于是，该轴与驱动和输出轴gw1和gw2轴线平行地布置，其中，车桥传动装置可以布置在该轴上。就此而言，图2中示出的变速器g适用于机动车传动系，其横向于机动车的行进方向地取向。

图3示出了相应于本发明的第二种设计可能性的变速器g的示意图，其基本上相应于图2所示的变型方案。与图2的变型方案不同的是，第一行星齿轮组p1和第二行星齿轮组p2共同布置在一个齿轮平面中，它们基本上也位于变速器g的轴向高度。在此，第一行星齿轮组p1相对于第二行星齿轮组p2径向上靠内地置放，这是可能的，因为第一行星齿轮组p1的第三元件e31和第二行星齿轮组p2的第一元件e12抗相对转动地彼此连接。具体而言，第一行星齿轮组p1的第三元件e31和第二行星齿轮组p2的第一元件e12在此一体地构成，为此，相应的齿圈安装在具有相应的齿部的外周上。

切换元件k1、b1和b3在根据图的3实施方式的情况下布置在行星齿轮组p1、p2的面朝驱动轴gw1侧的联接部位gw1-a的侧上，而第二切换元件k2与其背离地布置。与之相对，第四切换元件b2置放在具有第一行星齿轮组p1和第二行星齿轮组p2的齿轮平面中。最后，输出轴gw2的联接部位gw2-a轴向地位于第四切换元件b2与第五切换元件b3之间。此外，根据图3的实施方式相应于根据图2的变型方案，对此参考已经描述的内容。

图4示出了根据本发明的第三实施方式的变速器g，其基本上相应于图2的变型方案。在此不同的是，附加地设置有电机em，其定子s固定在抗相对转动的结构元件gg上，而电机em的转子r抗相对转动地与驱动轴gw1连接。此外，驱动轴gw1在其联接部位gw1-a经由位于中间的分离离合器k0(其在当前设计为片式切换元件)与联接轴an抗相对转动地连接，其又借助位于中间的扭转减振器ts与内燃机vkm的曲轴连接。

经由电机em在此可以实现纯电动的行驶，其中，在这种情况下，打开分离离合器k0，以便使驱动轴gw1与联接轴an脱开，并且不会拖拽内燃机vkm。此外，根据图4的实施例相应于根据图2的变型方案，对此参考已经描述的内容。

在图5中示出图2至图4的相应的变速器g的示例性的换挡图。如可以看到的那样，在此总共分别实现四个前进挡1至4和倒挡r1，其中，在换挡图的列中分别以x示出哪些切换元件k1、k2、b1、b2和b3在对应于前进挡1至4和倒挡r1时相应地接合。在此，在每个前进挡1至4和倒挡r1中，切换元件k1、k2、b1、b2和b3中的两个是相应地接合的，其中，在依次切换前进挡1至4时每次打开其中一个已参与的切换元件并随后接合另一个切换元件。

如可在图5中看到的那样，通过操纵第一切换元件k1和第五切换元件b3来切换到第一前进挡1，其中，由此出发形成第二前进挡2，为此打开第一切换元件k1并随后接合第二切换元件k2。此外，然后可以通过打开第五切换元件b3并再接合第一切换元件k1来切换到第三前进挡3。由此出发，通过打开第一切换元件k1并接合第三切换元件b1来得到第四前进挡4。

而通过接合第一切换元件k1和第四切换元件b2来切换到倒挡r1(在其中也可以在经由内燃机vkm驱动时实现机动车的倒车)。

如图2至图4所示的那样，切换元件b2和b3实施为形状锁合的切换元件。然而，两个切换元件b2和b3也可以分别实现为力锁合的切换元件，例如实现为片式切换元件。

在图4中示出的电机em的布置方案也可以相应地在图2或图3的变型方案中使用，为此，电机的转子r相应地以抗相对转动的方式与驱动轴gw1连接。

通过根据本发明的设计方案可以实现具有紧凑结构和良好效率的变速器。

附图标记列表

g变速器

gg抗相对转动的结构元件

p1第一行星齿轮组

e11第一行星齿轮组的第一元件

e21第一行星齿轮组的第二元件

e31第一行星齿轮组的第三元件

p2第二行星齿轮组

e12第二行星齿轮组的第一元件

e22第二行星齿轮组的第二元件

e32第二行星齿轮组的第三元件

k1第一切换元件

k2第二切换元件

b1第三切换元件

b2第四切换元件

b3第五切换元件

1第一前进挡

2第二前进挡

3第三前进挡

4第四前进挡

r1倒挡

gw1驱动轴

gw1-a驱动轴的外部接口部位

gw2输出轴

gw2-a输出轴的外部接口部位

em电机

s定子

r转子

an联接轴

k0分离离合器

vkm内燃机

ts扭转减振器

ag车桥传动装置

dw驱动轮