專利名稱：自動化多檔變速器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種自動化多檔變速器，包括一輸入軸、一用于經由多個功率路線(Leistungspfad)進行換檔的齒輪系和一輸出軸。
背景技術：
長期以來，已知的自動化變速器大多是基于傳統的按中間軸構造方式手動換檔變速器的原理，其中換檔借助于同步實現。這樣的變速器具有較小的換檔元件，但功率確定的元件如那些圓柱齒輪級則需要大的結構空間，并且費用也是很高的。
就其結構方面來說，長期以來已知的具有行星輪系的負載控制自動變速器是很緊湊的，其可以具有一內部的功率分路。雖然這樣的變速器由于其緊湊的構造方式而需要較小的結構空間，然而仍然不利的是，換檔元件如離合器和制動器必須采用較大尺寸并且必須液壓操作。由此產生相當大的拖帶損失(Schleppverlust)和相應的大的操作能量，這對變速器的效率產生負面影響。
此外，長期以來已知變速器型式，其力圖將中間軸傳動關于小的換檔元件方面的優點和具有行星輪系的負載控制自動變速器關于緊湊的嚙合方面的優點結合在一起，此時在一中間軸傳動中設置一后接行星輪系(Planetennachschaltsatz)，其中以純幾何分級構成一副變速器(Gruppengetriebe)。在這種情況下成問題的是，較低檔位中的分級是很小的，而較高檔位中的分級是很大的，這樣對于小轎車會有礙于其駕駛機動性。
另一已知的變速器構造形式為所謂的功率分路變速器或者說多范圍變速器(Mehrbereichsgetriebe)，其可以用不多的換檔元件實現許多行駛范圍。
上述各變速器型式的特征的組合實現于在US 5013289中介紹的變速器中，其具有一中間軸傳動區域和兩個行星輪系。在一變速器輸入軸和一與之非共軸線設置的輸出軸之間設有三個功率路線，其中通過按負載換檔可改變傳動比。通過提供的三個可與行星輪系連接的功率路線可以用較少的換檔元件實現六個前進檔。
但在這種情況下仍然不利的是，按負載換檔需要采用在液壓控制和調節的結構方面具有相應高額費用的膜片式摩擦離合器。此外不利的是，為了提供昂貴的液壓系統，必須得設置一高壓液壓泵，其因出現的拖帶損失而導致系統效率降低。
為了避免這些缺點，申請人已在DE 101 45 519.4中提出了一種自動化多檔汽車變速器，其中，在一輸入軸與一輸出軸之間為了換檔設有多個功率路線，這些功率路線加入一行星輪系累加傳動中，其中在功率路線的至少一個中可分級地改變傳動比并且在其中形鎖合地轉換為至少一個傳動比。該多檔汽車變速器提供的優點是，與行星-負載控制自動變速器相比具有更簡單、更經濟的結構，這是因為可至少部分地省去用于換檔元件的昂貴的液壓系統。該變速器在其不同的實施形式中構成為六檔變速器，包括一倒車檔。

發明內容
本發明的目的是，提供一種自動化多檔變速器，借其可轉換至少八個前進檔和兩個倒車檔，并且與傳統的副變速器相比，構造得更短小，更輕巧并可以低成本地制成。
從開頭所述型式的自動化多檔變速器出發，借助于權利要求1的特征部分所述的特征來達到這個目的；從屬權利要求中描述了有利的結構設計。
就是說，按照本發明規定，齒輪系包括多個前接的圓柱齒輪級和一個后接的行星輪系。特別是齒輪系包括四個獨立的圓柱齒輪傳動和一個三軸行星輪系，其中三軸中之兩軸經由換檔元件或直接與圓柱齒輪傳動相連接，而行星輪系的第三軸用作為變速器輸出軸。
本發明的自動化多檔變速器是一具有兩個倒車檔的八檔位變速器，并且至少在汽車的標準安裝方式中具有改善的效率，這是因為功率的一部分直接傳入多個檔位中。由于經由圓柱齒輪嚙合傳入各功率分路的檔位的功率不大，所以各個齒輪嚙合承受很小的載荷。
由于以純圓柱齒輪結構方式構成為八檔位變速器的傳統的2×4副變速器具有至少六個圓柱齒輪級，并且由于具有行星輪分級組的4×2副變速器需要五個圓柱齒輪級和一行星輪系，因此，在節省了一個齒輪級的基礎上而可以達到本發明的自動化多檔變速器構造得更短小、更輕巧并可以低成本地制成。
最后還要指出的是，本發明的變速器使變速器傳動比可以漸進地分級，并從而與幾何分級的變速器相比，即與因結構原因而幾何分級的副變速器相比，可使牽引力供給更好地適合于牽引力要求，其中全部的變速檔躍變(Gangsprung)是相同大小的。


以下借助于示出優選實施例的附圖更詳細地說明本發明。其中圖1 按照本發明的自動化多級變速器的原理結構；圖2 用于在汽車中的標準設置的第一實施例；圖3 屬于圖2的換檔一覽表；以及圖4 用于汽車中的前面橫向設置的第二實施例。
具體實施例方式
如附圖所示可看出，按照本發明的自動化多檔變速器，借其可轉換八個前進檔和兩個倒車檔并且其不僅適用于小轎車而且也適用于輕型、中型和重型載貨汽車，主要包括一齒輪系，該齒輪系具有多個前接的圓柱齒輪級和一個后接的行星輪系。該齒輪系本身包括四個獨立的傳動(傳動比)i1、i2、i3和i4，其構成為圓柱齒輪傳動或構成為直接的軸連接，并且包括一個三軸行星輪系PS，其中三軸中之兩軸通過換檔元件或直接與傳動i1至i4相連接，而三軸中之一軸則用作為變速器輸出軸。這里重要的是，必須始終轉換三個換檔元件。
如由圖2和4可看出，有兩個傳動i1、i4通過換檔元件S1、SR與行星輪系的一軸相連接，其中傳動i4實現一反向旋轉，從而借此可以轉換為一倒車檔。
圓柱齒輪傳動i2通過換檔元件S2與行星輪系PS的另一軸相連接，其中該傳動在汽車的標準安裝中，即沿縱向方向安裝，也可以是實現一直通傳動的一個傳動，傳動i2成為所屬的中間軸的恒定傳動。另一圓柱齒輪傳動i3可以在初級端不僅通過換檔元件S3與驅動裝置相連接而且也與箱體SB相連接。該圓柱齒輪傳動i3在次級端不僅通過換檔元件S5與行星輪系的第一軸相連接而且也通過換檔元件S4與行星輪系的第二軸相連接。
行星輪系PS可以設計成任何的行星輪系。在所示優選的實施例中采用一正號行星輪系(Plus-Planetensatz)，亦即帶雙重行星輪的具有正值固定傳動機構傳動比(positive Standgetriebe-bersetzung)的行星輪傳動，此時在內齒輪上實現輸出，同時i1、i4作用到中心輪或系桿上，而與此相反i2作用到系桿或中心輪上。也可以采用負號行星輪系(Minus-Planetensatz)，此時在系桿上實現輸出，并且其中i1、i4作用到中心輪或內齒輪上，而與此相反i2作用到內齒輪或心輪上。行星輪系的其他的可能的結構設計是錐齒輪行星輪系或分級行星輪系。
換檔元件S1至S5可以設計成形鎖合的換檔元件，例如設計成同步或牙嵌離合器。其中也可以將幾個合并成組，例如換檔元件S1-SR、S2-SB。各換檔元件也可以做成摩擦鎖合的按負載換檔元件，因此變速器就成為可按負載換檔的。各換檔元件可以分別設置在所屬的圓柱齒輪傳動的前面或后面。
此外，也有可能使變速器配備僅僅一個中間軸或者兩個同樣的中間軸。
如特別是由按照圖3的操作一覽表中得知的那樣，第二、第六、第八檔以及第二倒車檔(R2)直接通過有關的傳動i1至i4構成。通過由換檔元件SB固定行星輪系的一個軸，可以借助于圓柱齒輪傳動i2、i3和i4實現另外一些傳動級，其中，在該情況下行星輪系用作為后接組，以便能這樣換接第一前進檔、第三前進檔和第一倒車檔。
功率可以同時經由各圓柱齒輪傳動流動并通過行星輪系的第一軸和第二軸導向其再次累加的地點，并形成另外的傳動比。借助于這樣的分路可以換接第四、第五和第七前進檔。
可以設想其他一些傳動級，只要代替i1將圓柱齒輪傳動i4與其他的圓柱齒輪傳動組合即可。
不同于按純圓柱齒輪結構方式的傳統的2×4副變速器，其具有至少六個圓柱齒輪級，并且也不同于具有行星輪分級組的傳統的4×2副變速器，其具有至少五個圓柱齒輪級和一個行星輪系，按照本發明的自動化多檔變速器構造得更短小、更輕巧并從而可低成本地制成。與這些傳統的八檔位變速器相比，因為功率直接傳入更多不同的檔位中，所以功率分路可以在標準安裝方式中達到更高的效率。
附圖標記清單i1圓柱齒輪傳動i2圓柱齒輪傳動i3圓柱齒輪傳動i4圓柱齒輪傳動S1換檔元件S2換檔元件S3換檔元件S4換檔元件S5換檔元件SR換檔元件SB換檔元件PS行星輪系An驅動軸Ab輸出軸
權利要求
1.自動化多檔變速器，包括一輸入軸、一用于經由多個功率路線進行換檔的齒輪系、一輸出軸和一后接的三軸行星輪系，其特征在于，所述齒輪系具有至少四個前接的獨立的圓柱齒輪級，這些圓柱齒輪級構成為圓柱齒輪傳動(i)并且可與行星輪系(PS)的三軸中之兩軸直接或者通過換檔元件(S)相連接，其中，對于每一嵌接的檔位，有三個換檔元件被換接。
2.按照上述權利要求所述的多檔變速器，其特征在于，行星輪系(PS)的第三軸與輸出軸相連接。
3.按照上述權利要求之一項所述的多檔變速器，其特征在于，有兩個圓柱齒輪傳動(i1、i4)通過兩個換檔元件(SR1、SR)與行星輪系(PS)的第一軸相連接，另一圓柱齒輪傳動(i2)通過一個換檔元件(S2)與行星輪系(PS)的第二軸相連接，并且另一圓柱齒輪傳動(i3)在初級端通過一個換檔元件不僅與驅動軸而且也與箱體(SB)相連接，而在次級端不僅通過一個換檔元件(S5)與行星輪系(PS)的第一軸相連接而且也通過一個換檔元件(S4)與行星輪系(PS)的第二軸相連接。
4.按照上述權利要求之一項所述的多檔變速器，其特征在于，行星輪系為一正號行星輪系，在內齒輪上實現其輸出，其中，圓柱齒輪傳動(i1、i4)與中心輪或與系桿處于有效連接，而圓柱齒輪傳動(i2)與系桿或與中心輪處于有效連接。
5.按照上述權利要求之一項所述的多檔變速器，其特征在于，行星輪系為一負號行星輪系，在系桿上實現其輸出，其中，圓柱齒輪傳動(i1、i4)與中心輪或與內齒輪處于有效連接，而圓柱齒輪傳動(i2)與內齒輪或與中心輪處于有效連接。
6.按照上述權利要求之一項所述的多檔變速器，其特征在于，換檔元件按同步或牙嵌離合器的型式做成為形鎖合的換檔元件。
7.按照上述權利要求之一項所述的多檔變速器，其特征在于，換檔元件做成為摩擦鎖合的按負載換檔元件。
8.按照上述權利要求之一項所述的多檔變速器，其特征在于，換檔元件設置在所屬的圓柱齒輪傳動的前面。
9.按照上述權利要求之一項所述的多檔變速器，其特征在于，換檔元件設置在所屬的圓柱齒輪傳動的后面。
10.按照上述權利要求之一項所述的多檔變速器，其特征在于，所述變速器具有一中間軸。
11.按照上述權利要求之一項所述的多檔變速器，其特征在于，所述變速器具有兩個同樣的中間軸。
全文摘要
自動化多檔變速器，具有一輸入軸、一用于經由多個功率路線進行換檔的齒輪系和一輸出軸，其中所述齒輪系具有多個前接的圓柱齒輪級和一個后接的行星齒輪系。
文檔編號F16H37/04GK1493801SQ0313280
公開日2004年5月5日 申請日期2003年7月21日 優先權日2002年10月30日
發明者格哈德·貢波爾特斯伯格, 格哈德 貢波爾特斯伯格, 德賴霍爾茨, 拉爾夫·德賴霍爾茨 申請人:腓特烈斯港齒輪工廠股份公司