本發(fā)明涉及一種用于機動車的變速器以及一種具有這樣變速器的機動車動力總成系統(tǒng)。變速器在此尤其是指多擋變速器，在該多擋變速器中，多個擋位(即變速器的兩個軸之間的固定傳動比)可以通過切換元件優(yōu)選自動地切換。切換元件在此例如是離合器或制動器。這種變速器主要用于機動車中，以便以適合的方式使驅動單元的轉速和扭矩輸出特性適應于車輛的行駛阻力。

背景技術：

由公開文獻de10162884a1已知一種多級變速器，該多級變速器至少具有設置在一個殼體中的一個驅動軸和一個從動軸、兩個單行星架行星齒輪組、用于定義固定輸入傳動比的前置級、至少七個可旋轉的軸以及五個切換元件。在此，驅動裝置可以與前置級同軸地實現(xiàn)。驅動裝置和從動裝置可以設置在殼體的相同側上，其中，唯一具體公開的實施例示出在殼體的相反側上具有驅動裝置和從動裝置的布置結構。這樣的布置結構尤其適合于具有平行于行駛方向定向的動力總成系統(tǒng)的車輛。

對于具有橫向于行駛方向定向的動力總成系統(tǒng)的車輛需要注意車橋差速器與驅動輪之間的側軸的盡可能大的長度。這改善了底盤運動學。另外，因為驅動軸關節(jié)的彎曲角度以較大的距離在各關節(jié)之間變小，由此可以減少驅動軸關節(jié)的負載。因此，車橋差速器優(yōu)選可以設置在車輛中心中。因此，在由驅動單元(即例如內燃機)和變速器構成的橫向于行駛方向定向的復合體中有利的是，變速器的從動軸與車橋差速器之間的接口可以設置成盡可能接近于車輛中心。在此，車橋差速器也可以是變速器的整體的組成部分。

此外，對于具有橫向于行駛方向定向的動力總成系統(tǒng)的車輛需要注意緊湊的構造，因為由驅動單元和變速器構成的復合體通常要設置在車體的各縱梁之間，所述縱梁沿y方向設置在驅動輪內。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是進一步改進在現(xiàn)有技術中已知的用于應用在具有橫向于行駛方向定向的動力總成系統(tǒng)的車輛中的變速器，其中焦點在于變速器的緊湊的構造形式。

該目的通過權利要求1的特征來實現(xiàn)。有利的構造形式由從屬權利要求、說明書以及附圖得出。

為此，該變速器具有驅動軸、從動軸、第一正齒輪組和第二正齒輪組、具有總共四個軸的行星齒輪組系統(tǒng)、五個切換元件以及殼體。在此，該行星齒輪組系統(tǒng)設置成軸線平行于驅動軸并且與從動軸同軸。所述兩個正齒輪組沿軸向設置在變速器與變速器外部的驅動單元的功能接口和所述行星齒輪組系統(tǒng)的平面之間。該功能接口構造用于將驅動單元的旋轉運動傳遞到變速器上，并且可以例如構造為凸緣或插齒部。接口可以構造在驅動軸上或在與驅動軸可連接的連接軸上。接口例如也可以構造在用作起動元件的液力變矩器上?！靶行驱X輪組系統(tǒng)的平面”在此理解為與行星齒輪組系統(tǒng)的旋轉軸成直角的并且與行星齒輪組系統(tǒng)的元件相交的每個平面。

第一正齒輪組的設置成與驅動軸同軸的正齒輪具有的齒直徑比第二正齒輪組的設置成與驅動軸同軸的正齒輪的齒直徑小。

行星齒輪組系統(tǒng)的四個軸被稱為第一軸、第二軸、第三軸和第四軸，其中，各所述軸的轉速按名稱的第一、第二、第三、第四軸的次序線性地升高、減少或相同。換句話說，第一軸的轉速小于等于第二軸的轉速。第二軸的轉速又小于等于第三軸的轉速。第三軸的轉速小于等于第四軸的轉速。該次序也是可逆的，使得第四軸具有最小的轉速，而第一軸的轉速大于或等于第四軸的轉速。在此，所有四個軸的轉速之間始終存在線性關系。在此，這四個軸中的一個或多個軸的轉速也可以是負值亦或是值0。因此，轉速順序可以始終涉及轉速的有符號的值、而不是其絕對值。如果這四個軸中的兩個軸互相連接，則該四個軸具有相同的轉速。因此，行星齒輪組系統(tǒng)的突出優(yōu)點首先在于其運動學，而不在于其構造。這樣的行星齒輪組系統(tǒng)由兩個單行星齒輪組的雙重耦聯(lián)構成。對此的示例是所謂的拉威挪齒輪組或辛普森齒輪組。

在此，從動軸與按轉速順序的第三軸永久連接。通過閉合第一切換元件，按轉速順序的第二軸可固定成不旋轉的。通過閉合第二切換元件，按轉速順序的第一軸可固定成不旋轉的。通過閉合第三切換元件，在驅動軸與按轉速順序的第四軸之間可產生通過第二正齒輪組引導的作用連接。通過閉合第四切換元件，在驅動軸與按轉速順序的第一軸之間可產生通過第一正齒輪組引導的作用連接。通過閉合第五切換元件，在驅動軸與按轉速順序的第二軸之間可產生通過第二正齒輪組引導的作用連接。

按照本發(fā)明，這五個切換元件中的至少一個切換元件設置成與驅動軸同軸，其中，剩余的切換元件設置成與行星齒輪組系統(tǒng)同軸。通過這樣的分配可以優(yōu)化變速器的軸向結構長度。

特別優(yōu)選地，第二切換元件和/或第四切換元件設置成與驅動軸同軸。通過這樣的布置結構，變速器的沿軸向特別緊湊的構造是可能的。

第三切換元件和/或第五切換元件設置成與行星齒輪組系統(tǒng)同軸并且沿軸向設置在第二正齒輪組與行星齒輪組系統(tǒng)之間同樣有利于變速器的沿軸向短的構造。

優(yōu)選地，第一切換元件設置成與行星齒輪組系統(tǒng)同軸，其中，該行星齒輪組系統(tǒng)沿軸向設置在第一切換元件與兩個正齒輪組之一之間。該布置結構也有利于變速器的沿軸向短的構造。

按照一種可能的實施形式，行星齒輪組系統(tǒng)具有兩個分別具有一個第一元件、一個第二元件和一個第三元件的行星齒輪組。在此，第一行星齒輪組的第一元件是按轉速順序的第一軸的組成部分。在此，第二行星齒輪組的第三元件是按轉速順序的第二軸的組成部分。第一行星齒輪組的第二元件和第二行星齒輪組的第二元件彼此連接并且是按轉速順序的第三軸的組成部分。第一行星齒輪組的第三元件和第二行星齒輪組的第一元件彼此連接并且是按轉速順序的第四軸的組成部分。第一元件優(yōu)選始終由相應的行星齒輪組的太陽輪構成。如果其中一個行星齒輪組構造為負傳動比齒輪組，則第二元件優(yōu)選由其行星架構成，并且第三元件由其齒圈構成。如果其中一個行星齒輪組構造為正傳動比齒輪組，則第二元件優(yōu)選由其齒圈構成，并且第三元件由其行星架構成。

優(yōu)選地，第一行星齒輪組和第二行星齒輪組分別構造為負傳動比齒輪組，其中，第二行星齒輪組沿徑向設置在第一行星齒輪組之外。尤其是由于第二行星齒輪組的第一元件與第一行星齒輪組的第三元件之間的永久連接，這樣的布置結構有利于沿軸向緊湊的構造。

優(yōu)選地，第一切換元件和/或第三切換元件構造為形鎖合的切換元件。形鎖合的切換元件在閉合狀態(tài)中通過形鎖合建立連接，而在打開狀態(tài)中突出優(yōu)點為比力鎖合切換元件更低的拖曳損失。通過在打開狀態(tài)中低的拖曳損失，變速器的效率提高。按照一種替代的實施方式，第一切換元件和/或第三切換元件可以構造為力鎖合的摩擦切換元件，該摩擦切換元件的摩擦片僅具有無襯片的摩擦面。換句話說，摩擦切換元件的每個摩擦片的盤形基體不具有安裝在摩擦片上的摩擦襯片。然而，可以對這樣的摩擦切換元件的個別或全部摩擦片的摩擦面進行熱處理，例如氮化。這樣的摩擦切換元件設計用于高的單位面積壓力，并且因此可以構造成具有小的摩擦面以及少量的摩擦片。由此，這樣的切換元件的拖曳損失在打開狀態(tài)中可以減少。

通過選擇性成對地閉合這五個切換元件可在驅動軸與從動軸之間實現(xiàn)六個擋位。第一擋位通過閉合第一切換元件以及第三切換元件得到。第二擋位通過閉合第二切換元件以及第三切換元件得到。第三擋位通過閉合第四切換元件以及第三切換元件得到。第四擋位通過閉合第五切換元件以及第三切換元件得到。第五擋位通過閉合第四切換元件以及第五切換元件得到。第六擋位通過閉合第二切換元件以及第五切換元件得到。倒擋通過閉合第一切換元件以及第四切換元件得到。

優(yōu)選地，該變速器具有包括不旋轉的定子和可旋轉的轉子的電機，其中，該轉子與驅動軸永久作用連接或能夠可切換地作用連接。在此，永久連接或可切換的連接可以構造為直接連接或構造為間接連接。在構造為間接連接時，轉子通過固定傳動比、例如通過附加的行星齒輪組永久地或可切換地連接到驅動軸上，其中，該行星齒輪組的一個元件固定成不旋轉的。例如該行星齒輪組的太陽輪永久地固定成不旋轉的，其行星架與驅動軸連接并且其齒圈與電機的轉子連接，使得該轉子的轉速與驅動軸轉速相比增大。通過電機可以擴展變速器的功能，從而該變速器適合于混合動力車輛的動力總成系統(tǒng)。將轉子連接到驅動軸上允許在借助電機驅動混合動力車輛時使用全部的擋位。

按照一種特別優(yōu)選的實施形式，轉子與如下的正齒輪相連接或可連接，該正齒輪與所述兩個正齒輪組之一的一個正齒輪直接地、或通過一個或多個中間齒輪或通過一中間軸、特別優(yōu)選地與第二正齒輪組的一個正齒輪作用連接。因此，電機可以簡單地設置成軸線平行于驅動軸，由此能夠實現(xiàn)變速器沿軸向特別緊湊的構造。通過中間齒輪的連接可以改善嚙合的聲學。

本變速器可以具有扭轉減振器，該扭轉減振器設計用于對扭轉振動減振并且優(yōu)選設置在驅動軸的兩個區(qū)段之間的作用連接中。這樣由變速器外部的驅動單元產生的朝向正齒輪組的扭轉振動可以被減振。

原則上，起動元件(例如液力變矩器或摩擦離合器)可以按已知的方式連接于變速器上游。這樣的起動元件也可以是變速器的整體的組成部分。起動元件在變速器用機動車動力總成系統(tǒng)中時能夠通過如下方式實現(xiàn)起動過程，即，能夠實現(xiàn)內燃機與從動軸之間的打滑狀態(tài)。優(yōu)選地，然而這樣的起動元件通過如下方式構造在變速器之內，即，第一切換元件構造為摩擦切換元件。通過第一切換元件的打滑運行，在第一擋位中和倒擋中可實現(xiàn)起動過程。因此可以省去單獨的起動元件。如果第一切換元件構造為形鎖合的切換元件，或該切換元件不允許準確地調整打滑狀態(tài)，則在啟動時可以通過第三切換元件為沿前進方向的起動過程以及通過第四切換元件為沿倒退方向的起動過程實現(xiàn)打滑狀態(tài)，所述第三切換元件或第四切換元件為此可以構造成合適的力鎖合切換元件。

本變速器可以是機動車動力總成系統(tǒng)的組成部分。動力總成系統(tǒng)除了變速器外還包括內燃機，該內燃機通過扭振減振器而與變速器的驅動軸旋轉彈性地相連接或可連接。在驅動軸與內燃機之間可以設置一分離離合器，該分離離合器可以是變速器的組成部分。變速器的從動軸與差速器在驅動作用上連接，該差速器與機動車的車輪作用連接。如果變速器具有電機，則動力總成系統(tǒng)能夠實現(xiàn)機動車的多種驅動模式。在電動行駛運行中，機動車由變速器的電機驅動。在以內燃機運行中，機動車由內燃機驅動。在混合驅動運行中，機動車既由內燃機、又由變速器的電機驅動。

“永久連接”是指兩個元件之間始終存在的連接。這樣永久連接的元件始終以其轉速之間的相同的相關性旋轉。在兩個元件之間的永久連接中不可設置切換元件。因此，永久連接不同于可切換的連接。永久不可相對旋轉的連接是指兩個元件之間始終存在的連接并且其連接的元件因此始終具有相同的轉速。

術語“閉合切換元件”在形成擋位方面理解為如下過程，在該過程中這樣操控切換元件，使得該切換元件在關閉過程的結尾傳遞高數(shù)值的轉矩。形鎖合的切換元件在“閉合狀態(tài)”下不允許轉速差，而在力鎖合的切換元件中在“閉合狀態(tài)”下希望或不希望可能在切換元件半部之間形成較小的轉速差。

附圖說明

下面參考附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。其中：

圖1示出按照本發(fā)明的一種實施例的變速器的示意圖；

圖2示出該變速器的轉速圖；以及

圖3示出機動車的動力總成系統(tǒng)。

具體實施方式

圖1示出按照本發(fā)明的一種實施例的變速器g的示意圖。該變速器g具有一個驅動軸gw1、一個從動軸gw2、一個包括一個第一行星齒輪組p1和一個第二行星齒輪組p2的行星齒輪組系統(tǒng)ps、一個第一正齒輪組st1以及一個第二正齒輪組st2。行星齒輪組系統(tǒng)ps與從動軸gw2同軸，該從動軸設置成軸線平行于驅動軸gw1。此外，變速器g具有一個第一切換元件b1、一個第二切換元件b2、一個第三切換元件c1、一個第四切換元件c3以及一個第五切換元件c4。正齒輪組st1、st2設計成用于連接兩個軸線平行的軸系統(tǒng)。

兩個行星齒輪組p1、p2雙重地相互耦聯(lián)，即通過第一行星齒輪組p1的齒圈與第二行星齒輪組p2的太陽輪的連接以及在兩個行星齒輪組p1、p2的各行星架軸之間的連接。由于所述兩個行星齒輪組p1、p2的雙重耦聯(lián)，行星齒輪組系統(tǒng)ps總共具有四個軸，這四個軸按其轉速順序的次序被稱為第一軸w1、第二軸w2、第三軸w3、第四軸w4。在此，第一行星齒輪組p1的太陽輪是按轉速順序的第一軸w1的組成部分。第二行星齒輪組p2的齒圈是按轉速順序的第二軸w2的組成部分?；ハ噙B接的行星架軸是按轉速順序的第三軸w3的組成部分。第二行星齒輪組p2的太陽輪以及第一行星齒輪組p1的與其連接的齒圈是按轉速順序的第四軸w4的組成部分。按轉速順序的第三軸w3與從動軸gw2永久連接。行星齒輪組系統(tǒng)ps的構造應僅視為示例性的，并且也可以由其他雙重耦聯(lián)的行星齒輪組代替。對此的示例是所謂的拉威挪齒輪組或所謂的辛普森齒輪組。

通過閉合第一切換元件b1，按轉速順序的第二軸w2可固定成不旋轉的，其方式為該軸w2與變速器g的不旋轉的構件連接。不旋轉的構件可以例如通過變速器g的殼體gg構成。通過閉合第二切換元件b2，第一正齒輪組st1的與驅動軸gw1同軸的正齒輪固定成不旋轉的。在此，該正齒輪相對于驅動軸gw1實施為空套齒輪。通過借助第二切換元件b2將該正齒輪固定成不旋轉的，第一正齒輪組st1被固定成不旋轉的，由此與該第一正齒輪組連接的按轉速順序的第一軸w1同樣被固定成不旋轉的。通過閉合第三切換元件c1，在驅動軸gw1與按轉速順序的第四軸w4之間產生通過第二正齒輪組st2引導的作用連接。通過閉合第四切換元件c3，在驅動軸gw1與按轉速順序的第一軸w1之間產生通過第一正齒輪組st1引導的作用連接。通過閉合第五切換元件c4，在驅動軸gw1與按轉速順序的第二軸w2之間產生通過第二正齒輪組st2引導的作用連接。第一切換元件b1設置成與行星齒輪組系統(tǒng)ps同軸并且例如作為牙嵌切換元件實現(xiàn)。第二切換元件b2和第四切換元件c3設置成與驅動軸gw1同軸并且示例性地構成為力鎖合的切換元件。第三切換元件c1和第五切換元件c4設置成與行星齒輪組系統(tǒng)ps同軸并且示意性地作為力鎖合的切換元件實現(xiàn)。

變速器g在沿軸向的端部中具有接口gw1a，該接口用作與變速器外部的驅動單元的功能接口。變速器外部的驅動單元可以例如是電機或內燃機。從動軸gw2具有正齒輪齒部gw2a，該正齒輪齒部形成與未示出的車橋差速器的接口。在車橋差速器與從動軸gw2之間也可以設置有附加的中間軸，所述兩個正齒輪組st1、st2沿軸向設置在接口gw1a和行星齒輪組系統(tǒng)ps的平面之間。從動軸齒部gw2a與接口gw1a設置在變速器g的同一軸向端部的區(qū)域中。

所述兩個正齒輪組st1、st2具有彼此不同的傳動比。在此，第一正齒輪組st1的設置成與驅動軸gw1同軸的正齒輪具有的齒直徑比第二正齒輪組st2的設置成與驅動軸gw1同軸的正齒輪的齒直徑小。

圖2示出該行星齒輪組ps(與其構造無關)的示例性轉速圖。在該轉速圖中，沿豎直方向示出行星齒輪組系統(tǒng)ps的四個軸w1、w2、w3、w4的轉速。四個軸w1、w2、w3、w4之間的距離通過所述兩個行星齒輪組p1、p2的定軸傳動比(standgetriebeübersetzung)產生。該圖僅用于說明并且并非按比例的。屬于某一特定工作點的轉速比能通過直線連接。另外，在該轉速圖中示出切換元件b1、b2、c1、c3、c4及其與四個軸w1至w4的配置關系，以及由此可能的擋位構成。

圖3示意性地示出機動車的動力總成系統(tǒng)。內燃機vkm通過一分離離合器k0而與變速器g的驅動軸gw1連接，其中，電機em與驅動軸gw1傳動連接。這應僅視為示例性的。變速器g也可以構造沒有電機em。在分離離合器k0與內燃機ts之間也可以設置有一個或多個扭轉減振器。動力總成系統(tǒng)也可以包含液力變矩器，該液力變矩器優(yōu)選可以設置在分離離合器k0與第一正齒輪組st1之間。這樣的變矩器也可以包括一跨接離合器。本領域技術人員將根據(jù)外部的邊界條件自由地配置動力總成系統(tǒng)的各個元件的布置結構以及空間位置。從動軸gw2通過正齒輪齒部gw2a而與差速器ag連接，存在于從動軸gw2上的功率可以通過該差速器分布到機動車的未示出的驅動輪上。

附圖標記

g變速器

gg殼體

gw1驅動軸

gw2從動軸

gw1a接口

gw2a正齒輪齒部

st1第一正齒輪組

st2第二正齒輪組

w1第一軸

w2第二軸

w3第三軸

w4第四軸

ps行星齒輪組系統(tǒng)

p1第一行星齒輪組

p2第二行星齒輪組

b1第一切換元件

b2第二切換元件

c1第三切換元件

c3第四切換元件

c4第五切換元件

vkm內燃機

em電機

ag差速器

ts扭轉減振器

t0分離離合器