用于机动车变速器的行星齿轮组系统、带有这种行星齿轮组系统的用于机动车的变速器和用于机动车的传动系的制作方法

本发明涉及用于机动车变速器的行星齿轮组系统、带有这种行星齿轮组系统的用于机动车的变速器以及带有这种变速器的用于机动车的传动系。

背景技术：

行星齿轮组系统指的是一种由多个单独的行星齿轮组组成的系统。变速器尤其指的是多挡变速器，在该多挡变速器中，多个挡位，即在变速器的输入轴和输出轴之间的固定的传动比，能通过换挡元件优选自动地切换。换挡元件在此例如涉及离合器或制动器。这种变速器主要使用在机动车中，以便使驱动单元的转速和转矩输出特性与车辆的行驶阻力以合适的方式相匹配。

用于机动车的自动变速器特别是经常具有行星齿轮组系统。例如本申请人的专利申请de102012207017a1，其描述了一种两级式多挡变速器，在该两级式多挡变速器中，第一行星齿轮组包括两个在径向彼此嵌套的变速器子级。这个第一行星齿轮组的内部的齿圈，或者外部的太阳轮，与构造成正齿轮组的第二行星齿轮组抗相对转动地(drehfest)连接。

负齿轮组指的是带有行星架、太阳轮和齿圈的行星齿轮组，行星齿轮能转动地支承在行星架上，其中，其中至少一个行星齿轮的齿部既与太阳轮的齿部也与齿圈的齿部啮合，因此当太阳轮在行星架固定不动的情况下旋转时，齿圈和太阳轮沿相反的转动方向旋转。正齿轮组与刚刚说明的负行星齿轮组的区别在于，正齿轮组具有内部的和外部的行星齿轮，它们被以能转动的方式支承在行星架上。内部的行星齿轮的齿部在此一方面与太阳轮的齿部啮合以及另一方面与外部的行星齿轮的齿部啮合。外部的行星齿轮的齿部此外还与齿圈的齿部啮合。这样的结果是，在行星架固定不动时，齿圈和太阳轮沿相同的转动方向旋转。若负齿轮组被正齿轮组替代，那么除了元件行星架和齿圈的连接被改变外，固定变速器传动比的数值也被提高了值1，以便达到相同的传动效果。

专利申请de10250371a1说明了一种带有三个行星齿轮组的自动变速器，其中，在这个专利申请的图3中，行星齿轮组中的其中两个被综合成一个拉维娜式齿轮组。拉维娜式齿轮组形成了双行星架四轴式变速器并且在功能上由两个行星齿轮组构成，其中，一个行星齿轮组用作负齿轮组以及另一个行星齿轮组用作正齿轮组。负齿轮组的行星架与正齿轮组的行星架永久地连接，因此形成了一个共同的行星架。综合而成的齿圈与用作正齿轮组的行星齿轮组的外部的行星齿轮啮合，该外部的行星齿轮同时形成了用作负齿轮组的行星齿轮组的行星齿轮。第一太阳轮与用作正齿轮组的行星齿轮组的内部的行星齿轮啮合。第二太阳轮与用作负齿轮组的行星齿轮组的行星齿轮啮合。拉维娜式齿轮组的特征在于小的结构空间需求和简单的可构造性。

本申请人的专利申请de102008041205a1说明了一种带有九个前进挡和一个倒挡的多挡变速器，并且为此包括四个行星齿轮组。在这一专利申请的按图2的实施例中，第一行星齿轮组和第二行星齿轮组共同形成了一个拉维娜式齿轮组，其中，被称为p4的负行星齿轮组的齿圈与拉维娜式齿轮组的与外部的行星齿轮啮合的太阳轮连接。

在现有技术中已知的变速器被设置用于使用在机动车传动系中，该机动车传动系横向于机动车的行驶方向取向。这种变速器通常被优化以便得到尽可能短的轴向的结构长度，这是因为由驱动机和变速器构成的轴向的复合结构被布置在机动车车身前端的纵梁之间。

技术实现要素：

现在，本发明的任务是，提供一种用于机动车变速器的行星齿轮组系统，该行星齿轮组系统的出色之处在于特别短的轴向的结构长度。

该任务通过权利要求1的特征解决。备选的设计方案在权利要求4中说明。权利要求5要求保护一种带有按照权利要求1和4之一所述的行星齿轮组系统的用于机动车的变速器。有利的设计方案由从属权利要求、说明书和附图得出。

按本发明的行星齿轮组系统的一种构造型式具有第一、第二和第三行星齿轮组。第一行星齿轮组被构造成负齿轮组，它的太阳轮与第二行星齿轮组的齿圈永久地抗相对转动地连接。第二行星齿轮组同样被构造成负齿轮组。第一行星齿轮组的行星架与第二行星齿轮组的行星架永久地抗相对转动地连接。第二行星齿轮组沿径向布置在第一行星齿轮组内部。

按照本发明，第二行星齿轮组的齿圈形成了第三行星齿轮组的齿圈。由此相比现有技术达到了还要更为紧凑的构造方式。

第三行星齿轮组优选被构造成正齿轮组。特别优选的是第三行星齿轮组的太阳轮和行星架都不与第一和第二行星齿轮组的元件中的其中一个连接。

按本发明的行星齿轮组的一种备选的构造形式具有包括刚好四个轴的拉维娜式齿轮组和被构造成正齿轮组的附加的行星齿轮组。附加的行星齿轮组的齿圈在此与拉维娜式齿轮组的与拉维娜式齿轮组的径向在外的行星齿轮啮合的太阳轮永久地抗相对转动地连接。附加的行星齿轮组在此在径向布置在这个太阳轮内部。

行星齿轮组系统的两种按本发明的设计方案都具有相同的基本构思，即，径向在合适的双行星架四轴式变速器内部布置有第三或附加的行星齿轮组。

带有按本发明的行星齿轮组系统的用于机动车的变速器的一种优选的设计方案具有驱动轴、用于变速器外部的驱动单元和驱动轴之间的功率传递的与变速器外部的驱动单元的接口并具有从动轴。从动轴的区段具有齿部，该齿部被设置用于在从动轴和与该从动轴轴平行布置的差动器之间的功率传递。差动器可以是变速器的组成部分，或者作为单独的结构单元被布置在自己的壳体中。

接口被构造用于将转动运动从变速器外部的驱动单元传递到变速器的驱动轴，并且可以例如构造成法兰或插接齿部。接口可以构造在驱动轴上或构造在能与该驱动轴连接的联结轴上。接口可以例如也构造在与驱动轴连接的液动力的转矩转换器上，该转矩转换器用作起动元件。从动轴齿部在中间连接差动器的情况下为了将转动运动从从动轴向机动车的驱动轮传递而对准。这种布置尤其适用于变速器在一种带有平行于机动车的行驶方向取向的传动系的机动车中的应用。在从动轴和差动器之间的功率传递可以通过带有一个或多个圆柱齿轮级的圆柱齿轮传动机构完成或者也可以通过链条完成。

行星齿轮组系统优选形成了变速器的唯一一个齿轮组系统，其被设置用于形成驱动轴和从动轴之间的挡位。变速器因此该行星齿轮组系统不具有其他的形成挡位的齿轮组。除了行星齿轮组外，这种排除也包含圆柱齿轮级。这是因为行星齿轮组系统至少在功能上已经包含三个单独的行星齿轮组，借助它们已经足以为机动车变速器形成挡位。这种排除不涉及接在驱动轴或从动轴上游或下游的传动级。

从动轴齿部优选在轴向布置在与变速器外部的驱动单元的接口和行星齿轮组系统之间。由此简化了差动器靠近变速器外部的驱动单元的布置。差动器的这种布置是优选的，以便将在差动器和驱动轮之间的驱动轴的同步万向节中的弯曲角保持得尽可能小。

按照一种优选的设计方案，从动轴齿部在轴向被布置在变速器的轴承盖和行星齿轮组系统之间。轴承盖在此被设置用于容纳滚动轴承，通过该滚动轴承实现了对从动轴的径向的和轴向的支撑。

变速器优选包括电机。这种电机按照第一种设计变型方案与驱动轴同轴布置并且与该驱动轴永久地作用连接，更确切地说，要么直接作用连接，要么通过有恒定不变的传动比的中间连接的变速器作用连接。按照第二种设计变型方案，电机轴平行于驱动轴地布置，并且通过圆柱齿轮传动机构或通过牵引器件传动机构与驱动轴永久地作用连接。针对牵引器件传动机构的示例是链条、楔形皮带或齿形皮带。通过特别紧凑地构造的行星齿轮组系统，该变速器特别适用于电机的集成。这是因为通过设置电机相应地加大了变速器的结构空间需求。

按照一种可能的设计方案，变速器具有分离离合器。通过闭合分离离合器使变速器的构造有到变速器外部的驱动单元的接口的轴与驱动轴连接。该轴也被称为联结轴。分离离合器可以构造成传力锁合的或形状锁合的离合器。通过打开分离离合器，机动车可以借助电机以变速器的所有的挡位驱动，而不会带动变速器外部的驱动单元。

变速器可以具有扭振减振器，该扭振减振器被设置用于减轻转动振动，并且优选以作用连接方式布置在联结轴的两个区段之间。联结轴的第一区段配属于与变速器外部的驱动单元的接口，并且联结轴的第二区段配属于分离离合器。以这样的方式可以对由变速器外部的驱动单元产生的向着驱动轴的转动振动进行减振。

带有按照权利要求1构建的行星齿轮组系统的变速器优选具有五个换挡元件。构造成正齿轮组的第三行星齿轮组的太阳轮在此与驱动轴永久地连接。第一行星齿轮组的齿圈与从动轴永久地连接。通过闭合五个换挡元件中的第一个换挡元件能使驱动轴与第二行星齿轮组的太阳轮连接。通过闭合五个换挡元件中的第二个换挡元件能使第三行星齿轮组的行星架被抗相对转动地固定。通过闭合五个换挡元件中的第三个换挡元件能使第一行星齿轮组的太阳轮被抗相对转动地固定。通过闭合五个换挡元件中的第四个换挡元件能使第一行星齿轮组的行星架被抗相对转动地固定。通过闭合五个换挡元件中的第五个换挡元件能使驱动轴与第一行星齿轮组的行星架连接。通过变速器的这种结构能够通过选择性地成对地闭合五个换挡元件在驱动轴和从动轴之间构成六个前进挡和一个倒挡。

第二换挡元件和第三换挡元件优选在轴向布置在与变速器外部的驱动单元的接口和从动轴齿部之间。通过这种布置能将两个用作制动器的换挡元件以简单的方式靠近壳体布置。

带有按照权利要求4构建的行星齿轮组系统的变速器优选同样具有五个换挡元件。附加的行星齿轮组的太阳轮与驱动轴永久地连接。拉维娜式齿轮组的齿圈与从动轴永久地连接。通过闭合五个换挡元件中的第一个能使驱动轴与拉维娜式齿轮组的与该拉维娜式齿轮组的径向在内的行星齿轮啮合的太阳轮连接。通过闭合五个换挡元件中的第二个换挡元件能使附加的行星齿轮组的行星架被抗相对转动地固定。通过闭合五个换挡元件中的第三个换挡元件能使与拉维娜式齿轮组的外部的行星齿轮啮合的太阳轮被抗相对转动地固定。通过闭合五个换挡元件中的第四个换挡元件能使拉维娜式齿轮组的行星架被抗相对转动地固定。通过闭合五个换挡元件中的第五个换挡元件能使拉维娜式齿轮组的行星架与驱动轴连接。通过变速器的这种结构能通过选择性地、成对地闭合五个换挡元件同样在驱动轴和从动轴之间构成六个前进挡和一个倒挡。

按照一种优选的设计方案，第一换挡元件和/或第五换挡元件在轴向被布置在行星齿轮组系统和变速器的在轴向和与变速器外部的驱动单元的接口对置的端部之间。通过这种布置能实现到这些换挡元件的液力的操纵装置的有利的油引导。

第四换挡元件优选在径向布置在滚动轴承内部，借助该滚动轴承将从动轴支承在轴承盖上。这一点尤其是在第四换挡元件被构造成形状锁合的换挡元件时是有利的。

按照一种备选的实施方案，第二换挡元件和第三换挡元件在轴向布置在行星齿轮组系统与变速器的和与变速器外部的驱动单元的接口在轴向对置的端部之间。第一换挡元件和第五换挡元件在此在轴向布置在上面提到的接口和行星齿轮组系统之间。

变速器可以是机动车的传动系的组成部分。传动系除了变速器外也具有内燃机，内燃机通过扭振减振器与或者能与变速器的驱动轴转动弹性地连接。分离离合器可以处在驱动轴和内燃机之间，该分离离合器可以是变速器的组成部分。差动器的输出轴与机动车的驱动轮连接。若变速器具有电机，那么传动系实现了机动车的多种驱动模式。在电动行驶运行中，机动车被变速器的电机驱动。在内燃机运行中，机动车被内燃机驱动。在混动运行中，机动车既被内燃机驱动也被变速器的电机驱动。

永久的连接指的是在两个元件之间的始终存在的连接。这些永久地连接的元件始终以它们的转速之间的相同的依赖关系转动。在两个元件之间的永久的连接中不能有切换元件。永久的连接因此不同于可切换的连接。永久抗相对转动的连接指的是在两个元件之间的连接，这种连接始终存在并且这种连接的相连的元件因此始终具有相同的转速。

附图说明

接下来借助附图详细阐述本发明的实施例。附图中：

图1示出机动车传动系的示意性剖视图；

图2至图7示出不同的变速器实施例的示意性剖视图；

图8示出变速器的结构剖视图；

图9是示出换挡示意图；以及

图10和图11示出了各一个按本发明的行星齿轮组系统。

具体实施方式

图1示出了机动车传动系的示意性剖视图，该机动车传动系具有按照第一个实施例所述的带有行星齿轮组系统ps的变速器g。变速器g除了行星齿轮组系统ps外还具有驱动轴gw1、从动轴gw2、差动器ag、扭振减振器ts、分离离合器k0、五个换挡元件a、b、c、d、e和抗相对转动的壳体gg，该抗相对转动的壳体带有固定在其上的轴承盖ls。差动器ag通过驱动轴与机动车的驱动轮dw连接。

行星齿轮组系统ps具有第一行星齿轮组p1、第二行星齿轮组p2和第三行星齿轮组p3。第一行星齿轮组和第二行星齿轮组p1、p2分别构造成负齿轮组，第三行星齿轮组p3则构造成正齿轮组。第三行星齿轮组p3的太阳轮e13与驱动轴gw1永久地连接。第三行星齿轮组p3的行星架e23通过闭合第二换挡元件b能被抗相对转动地固定。第二行星齿轮组p2的太阳轮e12通过闭合第一换挡元件a能与驱动轴gw1连接。第二行星齿轮组p2的行星架e22与第一行星齿轮组p1的行星架e21永久地抗相对转动地连接以及通过闭合第四换挡元件d能被抗相对转动地固定。第一行星齿轮组p1的齿圈e31与从动轴gw2永久地连接。

第一行星齿轮组p1的太阳轮e11与第二行星齿轮组p2的齿圈e32永久地抗相对转动地连接，其中，齿圈e32构造在太阳轮e11的内径上。齿圈e32在此也形成了第三行星齿轮组p3的齿圈，并且实施得相应宽。齿圈e32，或者太阳轮e11通过闭合第三换挡元件c能被抗相对转动地固定。

变速器g具有与变速器外部的驱动单元的接口ga，驱动单元可以例如构造成内燃机。接口ga被设置用于，将变速器外部的驱动单元的转速传递给驱动轴gw1。在接口ga和驱动轴gw1之间布置着扭振减振器ts和分离离合器k0。通过闭合分离离合器k0能将驱动轴gw1与接口ga连接起来。用于操纵分离离合器k0的操纵元件在此在轴向支撑在驱动轴gw1的一个区段上。

从动轴gw2在一个区段上具有齿部gw2a，该齿部用于在从动轴gw2与轴平行于该从动轴gw2布置的差动器ag之间的功率传递。齿部gw2a优选以斜齿部方式构造，并且需要相应的支承装置。轴承盖ls被设置用于容纳滚动轴承gw2l，该滚动轴承用于径向和轴向支撑从动轴gw2。

第二换挡元件和第三换挡元件b、c在轴向处在接口ga和轴承盖ls之间。从动轴齿部gw2a在轴向处在轴承盖ls和行星齿轮组系统ps之间。行星齿轮组系统ps在轴向处在从动轴齿部gw2a和换挡元件1、4和5即a、d、e之间。

图2示出了变速器g的第二个实施例的示意性视图，其基本上对应在图1中示出的第一个实施例。为清楚起见，没有示出传动系的其余的部件和差动器ag。变速器g现在具备带有抗相对转动的定子s和能转动的转子r的电机em，该电机被轴平行于驱动轴gw1地布置。转子r通过圆柱齿轮传动机构st1与驱动轴gw1以固定的传动比作用连接。圆柱齿轮传动机构st1在此布置在和分离离合器k0相同的平面中。取代圆柱齿轮传动机构st1地，也可以使用牵引器件传动机构，如链式传动机构。

图3示出了变速器g的第三个实施例的示意性视图，其基本上对应图2中示出的第二个实施例。仅有电机的布置以及第四换挡元件d的布置作了改变。此外，电机em被轴平行于驱动轴gw1布置，但布置在变速器g的与接口ga在轴向对置的后部区域中。电机em与驱动轴gw1的联接通过圆柱齿轮传动机构st2完成。构造成形状锁合的制动器的第四换挡元件d现在被节省空间地在径向布置在从动轴支承装置gw2l内。

图4示出了变速器g的第四个实施例的示意性视图，其基本上对应在图3中示出的第三个实施例。仅有电机em的布置作了改变，该电机现在与驱动轴gw1同轴布置。这种布置实现了变速器g的更好的机械效率，因为省去了圆柱齿轮传动机构st2。

图5示出了变速器g的第五个实施例的示意性视图，其出色之处在于变速器部件的相比之前的实施例有所改变的布置。行星齿轮组系统ps现在在轴向布置在接口ga和从动轴齿部gw2a之间。电机em与驱动轴gw1同轴布置并且在轴向布置在接口ga和行星齿轮组系统ps之间。从动轴齿部gw2a在轴向布置在行星齿轮组系统ps和轴承盖ls之间。第一换挡元件和第五换挡元件a、e在轴向布置在电机em和行星齿轮组系统ps之间。第四换挡元件d在径向布置在从动轴支承装置gw2l内。轴承盖ls在轴向布置在从动轴齿部gw2a和第二换挡元件及第三换挡元件b、c之间。

图6示出了变速器g的第六个实施例的示意性视图，其基本上对应在图5中示出的第五个实施例。电机em现在轴平行于驱动轴gw1布置，并且通过圆柱齿轮传动机构st3与驱动轴gw1作用连接。圆柱齿轮传动机构st3在此被构造成两级式圆柱齿轮传动机构。圆柱齿轮传动机构st3的元件和分离离合器k0一起布置在共同的平面中。

图7示出了变速器g的第七个实施例的示意性视图，其出色之处在于不同地构造的行星齿轮组系统ps2。行星齿轮组系统ps2具有拉维娜式齿轮组pr和被构造成正齿轮组的附加的行星齿轮组p23。拉维娜式齿轮组的与该拉维娜式齿轮组的外部的行星齿轮啮合的太阳轮pr1，与附加的行星齿轮组p2的齿圈e233一体式构造。附加的行星齿轮组p23在此在径向布置在太阳轮pr1的内部。通过闭合第一换挡元件a使驱动轴gw1与拉维娜式齿轮组pr的与该拉维娜式齿轮组的径向在内的行星齿轮啮合的太阳轮pr4连接。通过闭合第二换挡元件b使附加的行星齿轮组p23的行星架e223被抗相对转动地固定。通过闭合第三换挡元件c使太阳轮pr1被抗相对转动地固定。通过闭合第四换挡元件d使拉维娜式齿轮组pr的共同的行星架pr2被抗相对转动地固定。通过闭合第五换挡元件e使驱动轴gw1与行星架pr2连接。拉维娜式齿轮组pr的齿圈pr3与从动轴gw2永久地连接。

图8示出了变速器g的在图2中示出的第二个实施例的结构剖视图。为了更为清楚，在图8中在一个平面内示出了变速器g的两个剖平面，即穿过轴平行的电机em的剖平面和穿过行星齿轮组系统ps的剖平面，还示出了变速器g的与剖平面同轴布置的其它的元件和圆柱齿轮传动机构st1的一部分。两个剖平面在圆柱齿轮传动机构st1的区域中汇聚，因此圆柱齿轮传动机构st1不会看起来旋转对称。壳体gg的区段、差动器ag和从动轴gw2并未被示出。该结构剖视图明确了，通过使用按本发明的行星齿轮组系统ps使变速器g连同电机em具有特别小的轴向的空间需求。

图9示出了换挡示意图，其能用于变速器g的所有的实施例。在换挡示意图的行中示出了六个前进挡1至6和一个倒挡r1。在换挡示意图的列中用x表明，哪些换挡元件a、b、c、d、e在哪个前进挡1至6中或倒挡r1中被闭合。挡位1至6涉及驱动轴gw1和从动轴gw2之间的固定的转速比。

图10示出了行星齿轮组系统ps的一个分离的视图，其具有该行星齿轮组系统的元件，即第一行星齿轮组p1的太阳轮e11、行星架e21、齿圈e31，第二行星齿轮组p2的太阳轮e12、行星架e22、齿圈e32，以及第三星齿轮组p3的太阳轮e13和行星架e23。第三行星齿轮组p3在此仅示例性地被构造成正齿轮组。

图11示出了行星齿轮组系统ps2的一个分离的视图，其具有该行星齿轮组系统的元件，即拉维娜式齿轮组pr的太阳轮pr1、太阳轮pr2、行星架pr3和齿圈pr4，以及附加的行星齿轮组p23的太阳轮e213、行星架e223和齿圈e233。

附图标记列表

ps行星齿轮组系统

p1第一行星齿轮组

e11第一行星齿轮组的太阳轮

e21第一行星齿轮组的行星架

e31第一行星齿轮组的齿圈

p2第二行星齿轮组

e12第二行星齿轮组的太阳轮

e22第二行星齿轮组的行星架

e32第二行星齿轮组的齿圈

p3第三行星齿轮组

e13第三行星齿轮组的太阳轮

e23第三行星齿轮组的行星架

ps2行星齿轮组系统

pr拉维娜式齿轮组

pr1拉维娜式齿轮组的太阳轮

pr2拉维娜式齿轮组的行星架

pr3拉维娜式齿轮组的齿圈

pr4拉维娜式齿轮组的太阳轮

p23附加的行星齿轮组

e213附加的行星齿轮组的太阳轮

e223附加的行星齿轮组的行星架

e233附加的行星齿轮组的齿圈

g变速器

gw1驱动轴

gw2从动轴

gw2a从动轴齿部

gw2l滚动轴承

ga接口

gg变速器壳体

ls轴承盖

em电机

s定子

r转子

ag差动器

dw驱动轮

k0分离离合器

ts扭振减振器

a第一换挡元件

b第二换挡元件

c第三换挡元件

d第四换挡元件

e第五换挡元件

st1圆柱齿轮传动机构

st2圆柱齿轮传动机构

st3圆柱齿轮传动机构

1第一前进挡

2第二前进挡

3第三前进挡

4第四前进挡

5第五前进挡

6第六前进挡

r1倒挡