本发明提出一种四级的多级变速器，在该多级变速器中，第一行星齿轮组(1)的行星架(12)和第四行星齿轮组(4)的齿圈(43)能通过第一制动器(51)与壳体(72)联接或者能通过第一离合器(61)与驱动轴(70)联接，第一行星齿轮组(1)的太阳轮(11)能通过第二制动器(52)与壳体二行星齿轮组(2)的太阳轮(21)能通过第二离合器(62)与驱动轴(70)联接，驱动轴(70)与第二行星齿轮组(2)的齿圈(23)能通过第三离合器(63)联接，第二行星齿轮组(2)的行星架(22)与第四行星齿轮组(4)的行星架(42)永久连接，以及第三行星齿轮组(3)的行星架(32)和第四行星齿轮组(4)的太阳轮(41)与驱动轴(70)永久连接。通过在多级变速器内部的另外的联接的变型方案提供了一系列具有相似特性的变速器。(72)联接，第一行星齿轮组(1)的齿圈(13)和第
其包括至少四个行星齿轮组(1、2、3、4)、壳体(72)、驱动轴(70)和输出轴(71)，其中-第一行星齿轮组(1)的行星架(12)和第四行星齿轮组(4)的齿圈(43)能通过第一制动器(51)与所述壳体(72)联接或者能通过第一离合器(61)与所述驱动轴(70)联接，-所述第一行星齿轮组(1)的太阳轮(11)能通过第二制动器(52)与所述壳体(72)联接，-所述第一行星齿轮组(1)的齿圈(13)和第二行星齿轮组(2)的太阳轮(21)能通过第二离合器(62)与所述驱动轴(70)联接，-所述驱动轴(70)与所述第二行星齿轮组(2)的齿圈(23)能通过第三离合器(63)联接，-所述第二行星齿轮组(2)的行星架(22)与所述第四行星齿轮组(4)的行星架(42)永久连接，-第三行星齿轮组(3)的行星架(32)及所述第四行星齿轮组(4)的太阳轮(41)与所述输出轴(71)永久连接，并且永久地实施以下两个连接中的一个连接，并且借助至少一个换挡元件能松开地实施所述两个连接中的另一个连接：-所述第三行星齿轮组(3)的太阳轮(31)与所述壳体(72)的连接，以及-所述第二行星齿轮组(2)的齿圈(23)与所述第三行星齿轮组(3)的齿圈(33)的连接。
-所述第三行星齿轮组(3)的太阳轮(31)与所述壳体(72)能够通过第三制动器(53)联接，并且-所述第二行星齿轮组(2)的齿圈(23)与所述第三行星齿轮组(3)的齿圈(33)及第六轴(76)永久连接。
-所述第三行星齿轮组(3)的太阳轮(31)与所述壳体(72)永久连接，并且-所述第二行星齿轮组(2)的齿圈(23)与第六轴(76)永久连接，并且与所述第三行星齿轮组(3)的齿圈(33)能通过第四离合器(64)联接。
4.根据权利要求2所述的多级变速器，其特征在于，下列挡能通过闭合指定的元件来切换：-第一挡通过第二制动器(52)、第三制动器(53)和第二离合器(62)，-第二挡通过第二制动器(52)、第三制动器(53)和第一离合器(61)，-第三挡通过第三制动器(53)、第一离合器(61)和第二离合器(62)，-第四挡通过第三制动器(53)、第二离合器(62)和第三离合器(63)或-通过第一制动器(51)、第三制动器(53)和第三离合器(63)或-通过第二制动器(52)、第三制动器(53)和第三离合器(63)或-通过第三制动器(53)、第一离合器(61)和第三离合器(63)，-第五挡通过第一离合器(61)、第二离合器(62)和第三离合器(63)，-第六挡通过第二制动器(52)、第一离合器(61)和第三离合器(63)，-第七挡通过第二制动器(52)、第二离合器(62)和第三离合器(63)，-第八挡通过第一制动器(51)、第二制动器(52)和第三离合器(63)，-第九挡通过第一制动器(51)、第二离合器(62)和第三离合器(63)并且-倒挡通过第一制动器(51)、第三制动器(53)和第二离合器(62)，其中，未提到的换挡元件分别是未操纵的，或者说是打开的。
5.根据权利要求3所述的多级变速器，其特征在于，下列挡能通过闭合指定的元件来切换：-第一挡通过第二制动器(52)、第二离合器(62)和第四离合器(64)，-第二挡通过第二制动器(52)、第一离合器(61)和第四离合器(64)，-第三挡通过第一离合器(61)、第二离合器(62)和第四离合器(64)，-第四挡通过第一离合器(61)、第三离合器(63)和第四离合器(64)或-通过第一制动器(51)、第三离合器(63)和第四离合器(64)或-通过第二制动器(52)、第三离合器(63)和第四离合器(64)或-通过第二离合器(62)、第三离合器(63)和第四离合器(64)，-第五挡通过第一离合器(61)、第二离合器(62)和第三离合器(63)，-第六挡通过第二制动器(52)、第一离合器(61)和第三离合器(63)，-第七挡通过第二制动器(52)、第二离合器(62)和第三离合器(63)，-第八挡通过第一制动器(51)、第二制动器(52)和第三离合器(63)，-第九挡通过第一制动器(51)、第二离合器(62)和第三离合器(63)并且-倒挡通过第一制动器(51)、第二离合器(62)和第四离合器(64)，其中，未提到的换挡元件分别是未操纵的，或者说是打开的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的多级变速器，其特征在于，所有行星齿轮组(1、2、
所述第一行星齿轮组(1)在太阳轮(11)与齿圈(13)之间的传动比为：-3.900，和/或所述第二行星齿轮组(2)在太阳轮(21)与齿圈(23)之间的传动比为：-2.146，和/或所述第三行星齿轮组(3)在太阳轮(31)与齿圈(33)之间的传动比为：-1.634，和/或所述第四行星齿轮组(4)在太阳轮(41)与齿圈(43)之间的传动比为：-3.045。
8.根据前述权利要求1至5中任一项所述的多级变速器，其特征在于，作为至某一行星齿轮组(1、2、3、4)的行星架(12、22、32、42)的提到的第一连接/联接和至该行星齿轮组(1、
2、3、4)的齿圈(13、23、33、43)的连接/联接是第二连接/联接的代替，所述提到的第一连接/联接至该行星齿轮组(1、2、3、4)的提到的齿圈(13、23、33、43)地实施，而所述提到的第二连接/联接至该行星齿轮组(1、2、3、4)的提到的行星架(12、22、32、42)地实施，其中，该行星齿轮组(1、2、3、4)代替负轮组地实施为正轮组或代替正轮组地实施为负轮组。
9.根据权利要求2或4所述的多级变速器，其特征在于，所述第三制动器(53)实施为牙嵌式离合器。
10.根据权利要求3或5所述的多级变速器，其特征在于，所述第四离合器(64)实施为牙嵌式离合器。
多级变速器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种呈行星齿轮结构形式的多级变速器，尤其用于机动车。
背景技术
[0002] 这类多级变速器优选用于机动车的自动变速器，其中，通过有针对性地操纵换挡元件限定了在相应的挡级中的行星齿轮组内部的有效功率流。在此，在自动变速器中行星齿轮组通常还与承受滑差式作用的并且选择性地配设有锁止离合器的起动元件，例如液力变矩器或液力耦合器连接。
[0003] 由DE 10 2008 000 428A1公知了一种呈行星齿轮结构形式的多级变速器，在其中，在壳体中布置有四个行星齿轮组，以及总计八个能转动的轴，所述轴中的一个是多级变速器的驱动轴，而另一个是输出轴。此外，在轴的区域中布置了至少六个换挡元件，借助有针对性地操纵这些换挡元件来改变四个行星齿轮组内部的功率流，进而能够在驱动轴与输出轴之间限定不同的传动比。由此，总共能够切换九个前进挡以及一个倒挡。
发明内容
[0004] 本发明的任务是，提供一种备选的多级变速器，其优选具有经改进的效率和足够大且足够均匀分布的传动比系列。
[0005] 本发明的任务通过如下多级变速器解决。尤其是通过包括至少四个行星齿轮组、壳体、驱动轴和输出轴的多级变速器来解决，其中，
[0006] -第一行星齿轮组的行星架和第四行星齿轮组的齿圈能通过第一制动器与壳体联接或者通过第一离合器与驱动轴联接，
[0007] -第一行星齿轮组的太阳轮能通过第二制动器与壳体联接，
[0008] -第一行星齿轮组的齿圈和第二行星齿轮组的太阳轮能通过第二离合器与驱动轴联接，
[0009] -驱动轴与第二行星齿轮组的齿圈能通过第三离合器联接，
[0010] -第二行星齿轮组的行星架与第四行星齿轮组的行星架永久连接，
[0011] -第三行星齿轮组的行星架和第四行星齿轮组的太阳轮与驱动轴永久连接，并且永久地实施以下两个连接中的一个连接，并且借助至少一个换挡元件能松开地实施所提到的连接中的一个连接：
[0012] -第三行星齿轮组的太阳轮与壳体的连接，以及
[0013] -第二行星齿轮组的齿圈与第三行星齿轮组的齿圈的连接。
[0014] 行星齿轮组尤其被理解为齿轮组，齿轮组包括至少一个太阳轮、行星架和齿圈，一个或多个行星齿轮咬合在太阳轮中，行星架决定了行星齿轮的轴线，行星齿轮咬合在齿圈中。优选地，齿圈具有内齿部，而太阳轮具有外齿部。
[0015] 本发明的优点能够是，多级变速器的换挡元件，也就是变速器侧的制动器和离合器从外部触手可及。因此，执行器，例如电动马达、液压阀、液压泵或类似物能够布置在换挡元件附近，由此减小了机械和/或液压的损耗并且用于操纵换挡元件的必要的能量可以是很少的。用于使换挡元件分别保持在它的当前的，也就是打开或闭合的运行状态中的必要的能量也可以是很少的，例如这是因为线路短而压力损失也很少。因此，也能够实现的是，将换挡元件布置在壳体上，并且因此至少部分地抗相对转动(drehfest)地布置，由此能够完全或部分地避开将静止的线路与转动的线路连接的密封部。
[0016] 触手可及的换挡元件的空间布置方案也简化了通过例如能相对简单地且符合要求地驱控的电机械式或电液压式地操纵的制动器和离合器代替通常的液压式操纵的膜片式离合器或制动器。触手可及的换挡元件一方面是制动器，其将轴抗相对转动与壳体联接，但也是多级变速器的处于外部的轴上的，优选在驱动轴或输出轴上的换挡元件，用于操纵所需的液压流体能够相对简单地输送给这些换挡元件。
[0017] 除了该特性，多级变速器还具有良好的啮合效率、仅很小的构件负载、尤其是低的行星齿轮组力矩和换挡元件力矩、低的绝对转速和相对转速和/或少的安装费用。后者能够实现仅具有很小重量和低成本的多级变速器。最后，多级变速器也能够实现良好的传动比系列，也就是挡的能良好使用的层级。
[0018] 一般来说，多级变速器的优选实施方式包括四个行星齿轮组、三个离合器、三个制动器且没有固定的壳体联接部。多级变速器的备选实施方式一般来说包括四个离合器、两个制动器和固定的壳体联接部。
[0019] 通过分别操纵两个换挡元件(制动器和/或离合器)能够切换九个前进挡和一个倒挡，其中，三个另外备选的换挡位置可供第四挡使用。
[0020] 液力变矩器、液压式离合器、附加的起动离合器、集成的起动离合器或制动器和/或附加的电动机能够用作起动元件。
[0021] 原则上，在每个轴上都能够布置有电动机或其它的动力源/功率源。此外，原则上，在每个轴上还能够布置有至壳体或至其它的轴的自由轮机构(Freilauf)。
[0022] 优选地，多级变速器作为标准驱动器来实现，但也能想到的是前置横向的结构形式。
[0023] 所有的换挡元件都能够摩擦锁合(reibschlüssig)或形状锁合(fomschlüssig)地作用。然而优选地，第三制动器或者说第四离合器实施为形状锁合的制动器或离合器，尤其实施为牙嵌式离合器，这导致明显改进了的效率，进而导致明显的降低油耗。
[0024] 在此识别出的是，在从第一挡挂向第九挡时仅需一次操纵第三制动器或第四离合器。因此，这些换挡元件尤其适合于实施为牙嵌式离合器。因此，进一步识别出的是，在这些换挡元件中由于它们的相对很少的操纵，使具有更好的效率的优点超过较难操作的缺点。尤其识别出的是，在相对高的挡的情况下能够发生对该换挡元件的操纵，由此轴的转速差别能够很小，进而对于操纵牙嵌式离合器是有益的。
[0025] 只要允许元件接合，各个齿轮组和换挡元件的几何位置(序列)就能够自由地选择。因此，各个元件能够任意在它们的位置内移动。
[0026] 由结合附图的描述得到多级变速器的另外的有利的变型方案。该变型方案具有所有功能上相同的特性，如主系统，尤其是类似的效率，类似的分级等等。
附图说明
[0027] 为了更好理解本发明，结合以下的附图对其进行详细阐述。
[0028] 分别以非常示意性简化的视图示出：
[0029] 图1示出根据本发明的多级变速器的第一示意性示出的示例性的变型方案；
[0030] 图2示出根据本发明的多级变速器的第二示意性示出的示例性的变型方案；
[0031] 图3示出表格，其显示了在每个挡级下用于图1中示出的变速器变型方案的闭合的换挡元件，以及
[0032] 图4示出表格，其显示了在每个挡级下用于图2中示出的变速器变型方案的闭合的换挡元件。
具体实施方式
[0033] 首先规定，在不同描述的实施方式中相同的部件配设有相同的附图标记或相同的构件名称，其中，在整个说明书中所包含的公开内容能够按意义地转化为具有相同附图标记或相同构件名称的相同部件。同样在说明书中所选择的位置说明，例如：上、下、侧等等涉及到直接说明以及示出的附图，并且在位置改变的情况下要按意义地转化为新的位置。此外，所示出的与所描述的不同实施例中的单个特征或特征组合也能够表示为独立的、创新的或根据本发明的解决方案。
[0034] 图1示出了多级变速器，其包括四个行星齿轮组1、2、3、4、驱动轴70、输出轴71、六个能转动的轴73、74、75、76、77、78、六个换挡元件51、52、53、61、62、63，在这些换挡元件中有三个制动器51、52、53和三个离合器61、62、63。四个行星齿轮组1、2、3、4以第一行星齿轮组1、第二行星齿轮组2、第三行星齿轮组3、第四行星齿轮组4的序列前后相继地布置。第一行星齿轮组1、第二行星齿轮组2、第三行星齿轮组3和第四行星齿轮组4都构造为负行星齿轮组。行星齿轮组1、2、3、4共同被壳体72围绕。在由图1的多级变速器变型方案中，[0035] -第一行星齿轮组1的行星架12和第四行星齿轮组4的齿圈43能通过第一制动器51与壳体72联接或者能通过第一离合器61与驱动轴70联接，
[0036] -第一行星齿轮组1的太阳轮11能通过第二制动器52与壳体72联接，
[0037] -第一行星齿轮组1的齿圈13与第二行星齿轮组2的太阳轮21能通过第二离合器62与驱动轴70联接，
[0038] -驱动轴70与第二行星齿轮组2的齿圈23能通过第三离合器63联接，
[0039] -第二行星齿轮组2的行星架22与第四行星齿轮组4的行星架42永久连接，[0040] -第三行星齿轮组3的行星架32及第四行星齿轮组4的太阳轮41与驱动轴70永久连接，
[0041] -第三行星齿轮组3的太阳轮31与壳体72能通过第三制动器53联接，并且[0042] -第二行星齿轮组2的齿圈23与第三行星齿轮组3的齿圈33及轴76永久连接。
[0043] 图2示出了多级变速器，其与由图1的多级变速器非常相似，而在以下几点与由图1的实施方式不同：
[0044] -第三行星齿轮组3的太阳轮31与壳体72永久连接，并且
[0045] -第二行星齿轮组2的齿圈23与轴76永久连接并且与第三行星齿轮组3的齿圈33能通过第四离合器64联接。
[0046] 在图1中示出的多级变速器中能够切换下列挡：
[0047] 第一挡能通过闭合的第二制动器52、闭合的第三制动器53和闭合的第二离合器62实现。
[0048] 第二挡够通过闭合的第二制动器52、闭合的第三制动器53和闭合的第一离合器61实现。
[0049] 第三挡能通过闭合的第三制动器53、闭合的第一离合器61和闭合的第二离合器62实现。
[0050] 第四挡能通过闭合的第三制动器53、闭合的第二离合器62和闭合的第三离合器63或
[0051] 通过闭合的第一制动器51、闭合的第三制动器53和闭合的第三离合器63或[0052] 通过闭合的第二制动器52、闭合的第三制动器53和闭合的第三离合器63或[0053] 通过闭合的第三制动器53、闭合的第一离合器61和闭合的第三离合器63实现。
[0054] 第五挡能通过闭合的第一离合器61、闭合的第二离合器62和闭合的第三离合器63实现。
[0055] 第六挡能通过闭合的第二制动器52、闭合的第一离合器61和闭合的第三离合器63实现。
[0056] 第七挡能通过闭合的第二制动器52、闭合的第二离合器62和闭合的第三离合器63实现。
[0057] 第八挡能通过闭合的第一制动器51、闭合的第二制动器52和闭合的第三离合器63实现。
[0058] 第九挡能通过闭合的第一制动器51、闭合的第二离合器62和闭合的第三离合器63实现。
[0059] 倒挡能通过闭合的第一制动器51、闭合的第三制动器53和闭合的第二离合器62实现。
[0060] 在此，未提到的换挡元件分别是打开的。
[0061] 这也在图3中的表格示出，该表格也示出了相应挡级的传动比。
[0062] 在图2中示出的多级变速器能够切换下列挡：
[0063] 第一挡能通过闭合的第二制动器52、闭合的第二离合器62和闭合的第四离合器64实现。
[0064] 第二挡能通过闭合的第二制动器52、闭合的第一离合器61和闭合的第四离合器64实现。
[0065] 第三挡能通过闭合的第一离合器61、闭合的第二离合器62和闭合的第四离合器64实现。
[0066] 第四挡能通过闭合的第一离合器61、闭合的第三离合器63和闭合的第四离合器64或
[0067] 通过闭合的第一制动器51、闭合的第三离合器63和闭合的第四离合器64或[0068] 通过闭合的第二制动器52、闭合的第三离合器63和闭合的第四离合器64或[0069] 通过闭合的第二离合器62、闭合的第三离合器63和闭合的第四离合器64实现。
[0070] 第五挡能通过闭合的第一离合器61、闭合的第二离合器62和闭合的第三离合器63实现。
[0071] 第六挡能通过闭合的第二制动器52、闭合的第一离合器61和闭合的第三离合器63实现。
[0072] 第七挡能通过闭合的第二制动器52、闭合的第二离合器62和闭合的第三离合器63实现。
[0073] 第八挡能通过闭合的第一制动器51、闭合的第二制动器52和闭合的第三离合器63实现。
[0074] 第九挡能通过闭合的第一制动器51、闭合的第二离合器62和闭合的第三离合器63实现。
[0075] 倒挡能通过闭合的第一制动器51、闭合的第二离合器62和闭合的第四离合器64实现。
[0076] 在此，未提到的换挡元件分别是打开的。
[0077] 这也在图4中的表格示出，该表格也示出了相应挡级的传动比。
[0078] 优选地，在所示的多级变速器中所有齿轮组1、2、3、4都实施为负轮组(Minusradsatz)。
[0079] 在有利的变型方案中：
[0080] 第一齿轮组1在太阳轮11与齿圈13之间的传动比为-3.900和/或
[0081] 第二齿轮组2在太阳轮21与齿圈23之间的传动比为-2.146和/或
[0082] 第三齿轮组3在太阳轮31与齿圈33之间的传动比为-1.634和/或
[0083] 第四齿轮组4在太阳轮41与齿圈43之间的传动比为-3.045。
[0084] 一般地，代替至某一齿轮组1、2、3、4的行星架12、22、32、42的提到的第一连接/联接和至该齿轮组1、2、3、4的齿圈13、23、33、43的提到的第二连接/联接地，所提到的第一连接/联接可以至该齿轮组1、2、3、4的提到的齿圈13、23、33、43地实施，而所提到的第二连接/联接可以至该齿轮组1、2、3、4的提到的行星架12、22、32、42地实施。其中，该齿轮组1、2、3、4代替负轮组地实施为正轮组(Plusradsatz)，或者说代替正轮组地实施为负轮组。换而言之，将至某一齿轮组1、2、3、4的行星架12、22、32、42和至齿圈13、23、33、43的连接/联接交换并且该齿轮组1、2、3、4的行星架12、22、32、42与齿圈13、23、33、43之间的转动方向被反向。在多级变速器的设计方案中额外地需要注意的是，当驱动器70与输出器71之间的能切换的传动比在其他方面保持不变时，该齿轮组的固定传动比的数值提高了或降低了1。因此，通过齿轮组1、2、3、4的提到的变型方案可以改变各个变速器元件之间的连接/联接，而在此无须改变变速器的表征。因此，大量的在结构上的设计方案可供使用，这些设计方案在个别情况下可以使变速器的实现得到简化。在此，连接/联接的上述交换并不局限于某一个齿轮组
1、2、3、4，而也可以同时应用于多个齿轮组1、2、3、4。
[0085] 实施例示出了根据本发明的多级变速器的可能的实施变型方案，其中，在此要注意的是，本发明不局限于上文中专门示出的实施变型方案，而是确切地说还可能是各个实施变型方案彼此间的不同组合，并且基于技术手段的指导，通过具体的发明，该变型方案可能性是属于本技术领域的普通技术人员的能力范围之内。尤其地，由组合分析和本说明书得到的、然而未明确在附图中示出的可能性也包含在保护范围之内。此外，所有可以想到的、可以通过组合所示出的和所述的实施变型方案的各个细节得出的实施变型方案均包含在保护范围之内。
[0086] 最后为了整齐要指明的是，为了更好地理解多级变速器的结构，在附图中示意性地示出该多级变速器，并且因此，其在现实中可以比示出的包括更多的构件、可以比示出的包括更少的构件或也可以包括其它的构件。一般地，具体的在结构上的设计方案处于技术人员的能力范围之内。
[0087] 基于独立的、创新的解决方案的任务可以参考该说明书。
[0088] 附图标记列表
[0089] 1 第一变速器齿轮组
[0090] 2 第二变速器齿轮组
[0091] 3 第三变速器齿轮组
[0092] 4 第四变速器齿轮组
[0093] 11 第一变速器齿轮组太阳轮
[0094] 12 第一变速器齿轮组行星架
[0095] 13 第一变速器齿轮组齿圈
[0096] 21 第二变速器齿轮组太阳轮
[0097] 22 第二变速器齿轮组行星架
[0098] 23 第二变速器齿轮组齿圈
[0099] 31 第三变速器齿轮组太阳轮
[0100] 32 第三变速器齿轮组行星架
[0101] 33 第三变速器齿轮组齿圈
[0102] 41 第四变速器齿轮组太阳轮
[0103] 42 第四变速器齿轮组行星架
[0104] 43 第四变速器齿轮组齿圈
[0105] 51 第一制动器
[0106] 52 第二制动器
[0107] 53 第三制动器
[0108] 61 第一离合器
[0109] 62 第二离合器
[0110] 63 第三离合器
[0111] 64 第四离合器
[0112] 70 驱动器
[0113] 71 输出器
[0114] 72 壳体
[0115] 73、74、75、76、77、78 轴
