用于自行车或电动助力自行车的行星式多级变速器的制作方法

本发明涉及一种用于自行车或电动助力自行车的行星式多级变速器。此外，本发明涉及一种具有多级变速器的自行车或电动助力自行车。

背景技术：

从现有技术中已知多种自行车和电动助力自行车，它们通常配备有链式换挡器或轮毂式换挡器。电动助力自行车与自行车的不同之处在于，设置有辅助骑行者的电机。在电动助力自行车中，在一些应用情况下，在前轮或后轮中安装有轮毂马达。前轮中的轮毂马达由于重量较大而对行驶行为产生不利影响。而布置在后轮中的轮毂马达迄今为止是与不易维修的链式换挡器一起使用的并且同样由于重量较大而对行驶行为产生不利影响。出于这个原因，已经研发出这样的电动助力自行车，在这些电动助力自行车中，在脚蹬轴承中布置有呈副轴结构方式的变速器和电动马达。呈副轴结构方式的已知的脚蹬轴承变速器的缺点在于，这些脚蹬轴承变速器由于功率密度较低并且此外由于仅产生滚转功率而效率低下。

技术实现要素：

本发明的基本目的在于，给出一种多级变速器、或一种具有多级变速器的自行车或电动助力自行车，它们在挡位数量多的同时功率密度大且效率高。

根据本发明，这个目的通过专利权利要求1或25的特征来实现，其中有利的并且要求保护的改进方案自从属权利要求和说明书以及附图得出。

因此，提出一种行星式多级变速器，例如作为用于自行车或电动助力自行车的脚蹬轴承变速器，该脚蹬轴承变速器具有作为变速器输入轴的驱动件(例如手动驱动轴或脚蹬曲轴等)以及作为从动件的优选与变速器输入轴共轴地布置的变速器输出轴。多级变速器或脚蹬轴承变速器包括至少三个优选与变速器输入轴共轴地布置的行星齿轮组，其中第一行星齿轮组和第二行星齿轮组被实施为主齿轮组，并且至少一个另外的行星齿轮组被实施为前换挡齿轮组和/或后换挡齿轮组。此外，设置有至少三个自由轮离合器和至少三个制动器(这些制动器例如还可以被实施为自由轮制动器等)以用于实现至少八个挡位。在根据本发明的多级变速器中，第一行星齿轮组的行星齿轮架与第二行星齿轮组的太阳齿轮相连接，其中所述第一行星齿轮组的环齿轮能够藉由第二制动器固定，并且能够藉由第二自由轮离合器与所述第二行星齿轮组的行星齿轮架或者与所述第二行星齿轮组的环齿轮相连接。此外，第二行星齿轮组的行星齿轮架与变速器输入轴或者与作为前换挡齿轮组的输出端的齿轮组元件相连接。此外，第二行星齿轮组的环齿轮与变速器输出轴或者与作为后换挡齿轮组的输入端的齿轮组元件相连接。要么所述第一行星齿轮组的太阳齿轮能够藉由第一制动器固定，并且能够藉由第一自由轮离合器与所述第二行星齿轮组的行星齿轮架或者与所述第二行星齿轮组的环齿轮相连接，要么所述第一行星齿轮组的太阳齿轮与所述第二行星齿轮组的行星齿轮架或者与所述第二行星齿轮组的环齿轮相连接。

以这种方式实现用于多级变速器的齿轮组布置方式，该齿轮组布置方式基于齿轮组的互连而在效率尽可能高的同时实现特别高的功率密度，使得由此实现高度系统集成，而与作为主齿轮组、前换挡齿轮组或主换挡齿轮组的单独行星齿轮组以何种轴向顺序布置无关。

在本发明中，前换挡齿轮组或后换挡齿轮组的行星齿轮组可以被实施为负行星齿轮组或正行星齿轮组。如果在这个齿轮组上行星架和环齿轮的连接彼此调换并且将固定传动比的值提高1，则负行星齿轮组可以优选地转换成正行星齿轮组。众所周知，负行星齿轮组在其行星齿轮架上具有可旋转地支承的行星齿轮，这些行星齿轮与这个行星齿轮组的太阳齿轮和环齿轮啮合，使得环齿轮在行星齿轮架固定并且太阳齿轮旋转时在与太阳齿轮旋转方向相反的方向上旋转。众所周知，正行星齿轮组在其行星齿轮架上具有可旋转地支承并且彼此处于齿接合的内行星齿轮和外行星齿轮，其中这个行星齿轮组的太阳齿轮与内行星齿轮啮合，并且这个行星齿轮组的环齿轮与外行星齿轮啮合，使得环齿轮在行星齿轮架固定并且太阳齿轮旋转时在与太阳齿轮旋转方向相同的方向上旋转。

对本领域技术人员而言，这意味着：在被实施为负齿轮组的前换挡齿轮组和后换挡齿轮组中，作为输入端的第一齿轮组元件是行星齿轮架，作为输出端的第二齿轮组元件是太阳齿轮或环齿轮，并且藉由第三制动器或第四制动器固定的第三齿轮组元件是其余的环齿轮或其余的太阳齿轮。此外，这意味着：在被实施为正齿轮组的前换挡齿轮组和后换挡齿轮组中，作为输入端的第一齿轮组元件是环齿轮，作为输出端的第二齿轮组元件是太阳齿轮或行星齿轮架，并且藉由第三制动器或第四制动器固定的第三齿轮组元件是其余的太阳齿轮或其余的行星齿轮架。

此外，在前换挡齿轮组和后换挡齿轮组中，可以藉由各自指配的第三自由轮离合器或第四自由轮离合器实现使第一齿轮组元件与第二齿轮组元件连锁、或者使第一齿轮组元件与第三齿轮组元件连锁、或者使第二齿轮组元件与第三齿轮组元件连锁。

在所提出的多级变速器中使用所谓的中间轴来实现前换挡齿轮组与主换挡齿轮组之间的机械连接、或者两个前换挡齿轮组之间的连接。这些中间轴还被设置为用于实现主换挡齿轮组与后换挡齿轮组之间的机械连接、或者还用于实现后换挡齿轮组之间的机械连接。在根据本发明的多级变速器中，在具有三个齿轮组的实施方式中仅需要一个中间轴，而在具有四个齿轮组的实施方式中设置有两个中间轴。

此外，使用轴或轴状的元件来连接所提供的行星齿轮组的不同的齿轮组元件。术语“轴”不应仅被理解为用于传输转矩的、圆柱形的、可旋转地支承的机器元件，而是还应被理解为将单独的齿轮组元件相互连接一般性连接元件。

为了实现除了由骑行者手动驱动之外还可以实现电动的辅助功率，在根据本发明的多级变速器中可以提出的是，设置有至少一个电机等。

电机例如可以直接地或者还藉由一个或多个传动级、链条、齿条带等接合至变速器输入轴、变速器输出轴和/或中间轴。为此还可以在需要时使用切换元件，例如自由轮离合器等。由此得到如下优点：在踩踏板期间在电机驱动被关断的情况下不产生通过踩踏板而被驱动电机的拖曳力矩。在例如藉由传动级接合时，必要时可以实现到慢速的传动比。

在电机接合至变速器输入轴时，电机相应地以多个挡位传动比运行。在电机接合至变速器输出轴时，电机em相应地以链传动比运行，其中由此，当在换挡期间仅由电机施加负载并且变速器处于无负载状态时，可能实现动力换挡。

在多级变速器作为脚蹬轴承驱动器的实施方式中，可以优选在脚蹬轴承曲轴与变速器输入端之间实现自由轮。由此得到如下优点：所接合的电机可以进一步旋转，而脚蹬轴承曲轴的踏板不转动。

如已经描述的，所设置的制动器还可以被实施为可切换的自由轮或自由轮制动器，这具有如下优点：可以实现在切换时更快并且更容易地跳到各个挡位。

本发明的另一方面在于，还提供一种具有上述多级变速器的自行车或电动助力自行车等，其中得到已经描述的优点和另外的优点。

附图说明

下面借助附图进一步阐述本发明。在附图中：

图1示出根据本发明的多级变速器的第一实施变体的示意性视图，该第一实施变体具有在主换挡齿轮组前方的前换挡齿轮组和在主换挡齿轮组后方的后换挡齿轮组而作为16挡位变体；

图2示出多级变速器的第二实施变体的示意性视图，该第二实施变体具有在主换挡齿轮组前方的两个前换挡齿轮组而作为16挡位变体；

图3示出多级变速器的第三实施变体的示意性视图，该第三实施变体具有在主换挡齿轮组后方的两个后换挡齿轮组而作为16挡位变体；

图4示出多级变速器的第一实施变体、第二实施变体和第三实施变体的换挡图；

图5示出根据图2的多级变速器的第四实施变体的示意性视图，在各个齿轮组处具有多级行星齿轮；

图6示出根据图5的第五实施变体的示意性视图，该第五实施变体具有被设计为正齿轮组的前换挡齿轮组；

图7示出多级变速器的第四实施变体和第五实施变体的换挡图；

图8示出多级变速器的第六实施变体，该第六实施变体具有在主换挡齿轮组前方的一个前换挡齿轮组而作为8挡位变体；

图9示出多级变速器的第六实施变体的换挡图；

图10示出多级变速器的第七实施变体，该第七实施变体具有在主换挡齿轮组前方的两个前换挡齿轮组而作为8挡位变体；并且

图11示出多级变速器的第七实施变体的换挡图。

具体实施方式

在图1至图11中展示了根据本发明的多级变速器的不同实施变体，该多级变速器示例性地作为呈具有单独齿轮组的相应固定传动比i0的共轴结构方式的脚蹬轴承驱动器，其中相应的换挡图给出了具有相关联的传动比i和梯度(stufung)或扩展度(spreizung)的可能的挡位g1至g16。在根据图4、图7、图9和图11的换挡图中，指示了制动器b1、b2、b3、b4和自由轮离合器f1、f2、f3、f4的各种状态，其中在制动器b1、b2、b3、b4中，点表示接合状态，并且线表示分离状态；而在自由轮离合器f1、f2、f3、f4中，点指明方向性锁止状态，并且线指明超越状态。自由轮的超越或超越状态意味着：自由轮未锁止。当与自由轮相连接的元件旋转得快到自由轮无法锁止时，自由轮可以处于超越。自由轮的方向性锁止状态意味着：自由轮锁止。

独立于多级变速器的相应的实施变体提出的是，可以以用于自行车、电动助力自行车等的行星结构方式来使用多级变速器。多级变速器包括：作为驱动件的变速器输入轴1，该驱动件在图中例如被实施为脚蹬曲轴；以及作为从动件的变速器输出轴2，该从动件例如可以被实施为链轮或齿形皮带轮。根据实施变体，多级变速器包括至少三个行星齿轮组vrs、vr1、vr2、rs1、rs2、nrs、nr1、nr2，其中第一行星齿轮组rs1和第二行星齿轮组rs2被实施为主换挡齿轮组，其中至少一个另外的行星齿轮组vrs、vr1、vr2、nrs、nr1、nr2被实施为前换挡齿轮组和/或后换挡齿轮组。此外，设置有至少三个自由轮离合器f1、f2、f3、f4和至少三个制动器或自由轮制动器b1、b2、b3、b4作为切换元件以实现至少8个挡位。

在多级变速器的所有实施变体中，在主换挡齿轮组中提出的是，第一行星齿轮组rs1的行星齿轮架5与第二行星齿轮组rs2的太阳齿轮7相连接，其中第一行星齿轮组rs1的环齿轮6可以藉由第二制动器b2在壳体侧固定，并且可以藉由第二自由轮离合器f2与第二行星齿轮组rs2的行星齿轮架8或第二行星齿轮组rs2的环齿轮9相连接。第二行星齿轮组rs2的行星齿轮架8藉由中间轴w3、w4与变速器输入轴1或作为前换挡齿轮组vr1、vrs的输出端的齿轮组元件相连接。第二行星齿轮组rs2的环齿轮9藉由中间轴w3、w4与变速器输出轴2或作为后换挡齿轮组nrs、nr1的输入端的齿轮组元件相连接。要么第一行星齿轮组rs1的太阳齿轮4可以藉由第一制动器b1固定，并且可以藉由第一自由轮离合器f1与第二行星齿轮组rs2的行星齿轮架8或者与第二行星齿轮组rs2的环齿轮9相连接，要么第一行星齿轮组rs1的太阳齿轮4与第二行星齿轮组rs2的行星齿轮架8或者与第二行星齿轮组rs2的环齿轮9相连接。

在图1中展示了作为16挡位变体的多级变速器的第一实施变体，在该第一实施变体中，以轴向顺序设置有作为负行星齿轮组的前换挡齿轮组vrs、作为负行星齿轮组的第二行星齿轮组rs2、作为负行星齿轮组的第一行星齿轮组rs1、以及作为负行星齿轮组的后换挡齿轮组nrs。此外，在图1中给出了前换挡齿轮组vrs的固定传动比i0v、第二行星齿轮组rs2的固定传动比i02、第一行星齿轮组rs1的固定传动比i01、以及后换挡齿轮组nrs的固定传动比i0n。

在第一实施变体中详细提出的是，变速器输入轴1与前换挡齿轮组vrs的行星齿轮架11相连接。前换挡齿轮组vrs的太阳齿轮10可以藉由第三制动器b3固定、更确切地说可以与壳体3相连接，并且可以藉由第三自由轮离合器f3既与前换挡齿轮组vrs的环齿轮12相连接、也与第二行星齿轮组rs2的行星齿轮架8相连接，并且可以藉由第二行星齿轮组rs2的第二自由轮离合器f2与第一行星齿轮组rs1的环齿轮6相连接。第二行星齿轮组rs2的环齿轮9与后换挡齿轮组nrs的行星齿轮架26并且与电机em相连接，并且可以藉由第一离合器f1与第一行星齿轮组rs1的太阳齿轮4相连接。第二行星齿轮组rs2的太阳齿轮7与第一行星齿轮组rs1的行星齿轮架5相连接，其中后换挡齿轮组nrs的环齿轮27可以藉由第四制动器b4固定，并且可以藉由第四自由轮离合器f4与变速器输出轴2相连接，并且其中后换挡齿轮组nrs的太阳齿轮25与变速器输出轴2相连接。

根据第一实施变体的多级变速器的齿轮组布置方式可以实现多级变速器中较大的总体扩展度，因此这种使用优选地特别有利于越野自行车(例如mtb)。此外可以实现，与中间轴w3操作性相连的电机em以有利的方式在挡位g1至g8上以传动比i＝1运行并且在挡位g9至g16上以传动比i＝0.38运行，这从根据图4的相关联的换挡图得出。如果在根据图1的第一实施变体中省去后换挡齿轮组nrs和指配给后换挡齿轮组nrs的第四自由轮离合器f4，则得到多级变速器的8挡位变体。

在图2中示出了作为16挡位变体的多级变速器的第二实施变体，在该第二实施变体中，以轴向顺序设置有作为负行星齿轮组的第二前换挡齿轮组vr2、作为负行星齿轮组的第一前换挡齿轮组vr1、作为负行星齿轮组的第二行星齿轮组rs2、以及作为负行星齿轮组的第一行星齿轮组rs1。

在这种齿轮组布置方式中提出的是，变速器输入轴1与第二前换挡齿轮组vr2的行星齿轮架17相连接。第二前换挡齿轮组vr2的环齿轮18可以藉由第四制动器b4固定，其中第二前换挡齿轮组vr2的太阳齿轮16与第一前换挡齿轮组vr1的行星齿轮架14相连接，并且可以藉由第四自由轮离合器f4与第二前换挡齿轮组vr2的环齿轮18相连接。第一前换挡齿轮组vr1的太阳齿轮13可以藉由第三制动器b3固定，并且可以藉由第三自由轮离合器f3与第一前换挡齿轮组vr1的行星齿轮架14相连接，其中第一前换挡齿轮组vr1的环齿轮15与第二行星齿轮组rs2的行星齿轮架8相连接，并且可以藉由第二自由轮离合器f2与第一行星齿轮组rs1的环齿轮6相连接。第二行星齿轮组rs2的太阳齿轮7与第一行星齿轮组rs1的行星齿轮架5相连接，其中第二行星齿轮组rs2的环齿轮9与变速器输出轴2相连接，并且可以藉由第一自由轮离合器f1与第一行星齿轮组rs1的太阳齿轮4相连接，其中第一行星齿轮组rs1的太阳齿轮4可以藉由第一制动器b1固定。此外，第一行星齿轮组rs1的环齿轮6可以藉由第二制动器b2固定。

根据图2的齿轮组布置方式与根据图1的布置方式相对应，然而具有不同的齿轮组顺序并且没有电机em。

在图3中示出了作为16挡位变体的多级变速器的第三实施变体，在该第三实施变体中，以轴向顺序设置有作为负行星齿轮组的所述第一行星齿轮组rs1、作为负行星齿轮组的第二行星齿轮组rs2、作为负行星齿轮组的第一后换挡齿轮组nr1、以及作为负行星齿轮组的第二后换挡齿轮组nr2。此外，在图3中给出了第一行星齿轮组rs1的固定传动比i01、第二行星齿轮组rs2的固定传动比i02、第一后换挡齿轮组nr1的固定传动比i0n1、以及第二后换挡齿轮组nr2的固定传动比i0n2。

在第三实施变体中详细提出的是，变速器输入轴1与第二行星齿轮组rs2的行星齿轮架8相连接。第二行星齿轮组rs2的太阳齿轮7与第一行星齿轮组rs1的行星齿轮架5相连接，其中第二行星齿轮组2的环齿轮9与第一后换挡齿轮组nr1的行星齿轮架20相连接，并且可以藉由第二自由轮离合器f2与第一行星齿轮组rs1的环齿轮6相连接。第一行星齿轮组rs1的环齿轮6可以藉由第二制动器b2固定，其中第一行星齿轮组rs1的太阳齿轮4可以藉由第一制动器b1固定，并且可以藉由第一自由轮离合器f1与变速器输入轴1相连接，并且由此与第二行星齿轮组rs2的行星齿轮架8相连接。第一后换挡齿轮组nr1的太阳齿轮19可以藉由第三制动器b3固定，并且可以藉由第三自由轮离合器f3与第一后换挡齿轮组nr1的环齿轮21相连接，其中第一后换挡齿轮组nr1的环齿轮21与第二后换挡齿轮组nr2的行星齿轮架23相连接。第二后换挡齿轮组nr2的太阳齿轮22与变速器输出轴2相连接，并且可以藉由第四自由轮离合器f4与第二后换挡齿轮组nr2的环齿轮24相连接。第二后换挡齿轮组nr2的环齿轮24可以藉由第四制动器b4固定，其中变速器输入轴1可以藉由第零自由轮离合器f0与电机em相连接。

根据图3的第三实施变体的传动图基于其单齿轮组顺序提供了更好的空间经济性。此外，电机em可以藉由自由轮离合器f0联接至变速器输入轴1。由此得到如下优点：在电机驱动被关断的情况下踩踏板时，由踩踏板驱动的电机em不产生拖曳力矩。

在图4中展示了根据图1至图3的第一实施变体、第二实施变体和第三实施变体的换挡图。

在图5中示出了作为16挡位变体的多级变速器的第四实施变体，在该第四实施变体中，以轴向顺序设置有作为负行星齿轮组的具有多级行星齿轮的第二前换挡齿轮组vr2、作为负行星齿轮组的第一前换挡齿轮组vr1、作为负行星齿轮组的具有多级行星齿轮的第二行星齿轮组rs2、以及作为负行星齿轮组的第一行星齿轮组rs1。此外，在图5中给出了第二前换挡齿轮组vr2的固定传动比i0v2、第一前换挡齿轮组vr1的固定传动比i0v1、第二行星齿轮组rs2的固定传动比i02、以及第一行星齿轮组rs1的固定传动比i01。

在第四实施变体中详细提出的是，变速器输入轴1与第二前换挡齿轮组vr2的行星齿轮架17相连接，并且可以藉由第四自由轮离合器f4与第二前换挡齿轮组vr2的环齿轮18相连接。第二前换挡齿轮组vr2的太阳齿轮16可以藉由第四制动器b4固定，其中第二前换挡齿轮组vr2的环齿轮18与第一前换挡齿轮组vr1的行星齿轮架14相连接，并且可以藉由第三自由轮离合器f3与第一前换挡齿轮组vr1的环齿轮15相连接。第一前换挡齿轮组vr1的太阳齿轮13可以藉由第三制动器b3固定，其中第一前换挡齿轮组vr1的环齿轮15与第二行星齿轮组rs2的行星齿轮架8相连接，并且可以藉由第二自由轮离合器f2与第一行星齿轮组rs1的环齿轮6相连接。第二行星齿轮组2的环齿轮9与变速器输出轴2相连接，并且可以藉由第一自由轮离合器f1与第一行星齿轮组rs1的太阳齿轮4相连接，其中第二行星齿轮组rs2的太阳齿轮7与第一行星齿轮组rs1的行星齿轮架5相连接。第一行星齿轮组rs1的环齿轮6可以藉由第二制动器b2固定，其中第一行星齿轮组rs1的太阳齿轮4可以藉由第一制动器b1固定。

第四实施变体的传动图可以以其单齿轮组顺序实现更小的总体扩展度，优选用于运动自行车。为了实现更好的空间经济性并且为了实现数值更小或更大的固定变速器传动比，在第四实施变体中，第二前换挡齿轮组vr2和第二行星齿轮组rs2配备有多级行星齿轮。

在图6中示出了作为16挡位变体的多级变速器的第五实施变体，在该第五实施变体中，以轴向顺序设置有作为正行星齿轮组的第二前换挡齿轮组vr2、作为正行星齿轮组的第一前换挡齿轮组vr1、作为负行星齿轮组的第二行星齿轮组rs2、以及作为负行星齿轮组的第一行星齿轮组rs1。此外，在图6中给出了第二前换挡齿轮组vr2的固定传动比i0v2、第一前换挡齿轮组vr1的固定传动比i0v1、第二行星齿轮组rs2的固定传动比i02、以及第一行星齿轮组rs1的固定传动比i01。

在第五实施变体中详细得出，变速器输入轴1与第二前换挡齿轮组vr2的环齿轮18相连接。第二前换挡齿轮组vr2的太阳齿轮16可以藉由第四制动器b4固定，并且可以藉由第四自由轮离合器f4与第二前换挡齿轮组vr2的行星齿轮架17相连接，其中第二前换挡齿轮组vr2的行星齿轮架17与第一前换挡齿轮组vr1的环齿轮15相连接。第一前换挡齿轮组vr1的环齿轮15可以藉由第三自由轮离合器f3与第一前换挡齿轮组vr1的行星齿轮架14相连接，其中第一前换挡齿轮组vr1的太阳齿轮13可以藉由第三制动器b3固定。第一前换挡齿轮组vr1的行星齿轮架14与第二行星齿轮组rs2的行星齿轮架8相连接，并且可以藉由第二行星齿轮组rs2的第二自由轮离合器f2与第一行星齿轮组rs1的环齿轮6相连接，其中第二行星齿轮组rs2的环齿轮9与变速器输出轴2相连接，并且可以藉由第一自由轮离合器f1与第一行星齿轮组rs1的太阳齿轮4相连接。第一行星齿轮组rs1的环齿轮6可以藉由第二制动器b2固定，其中第一行星齿轮组rs1的太阳齿轮4可以藉由第一制动器b1固定，其中第二行星齿轮组rs2的太阳齿轮7与第一行星齿轮组rs1的行星齿轮架5相连接。

第五实施变体的传动图使得可以借助被设计为正齿轮组的前换挡齿轮组vr1和vr2实现不分梯度的实施方式，并且使得可以在第二前换挡齿轮组vr2与第二行星齿轮组rs2之间以及在第一前换挡齿轮组vr1与第一行星齿轮组rs1之间实现数值上相等的固定变速器传动比。由此可以各自使用相同的太阳齿轮和环齿轮。

在图7中展示了根据图5和图6的第四实施变体和第五实施变体的换挡图。

从根据图4和图7的换挡图针对上文描述的实施变体得出，为了切换为第一挡位g1，使第一制动器、第二制动器、第三制动器以及第四制动器b1、b2、b3、b4分离，其中第一自由轮离合器、第二自由轮离合器、第三自由轮离合器以及第四自由轮离合器f1、f2、f3、f4处于方向性锁止状态。为了切换为第二挡位g2，使第一制动器b1接合，并且使第二制动器、第三制动器以及第四制动器b2、b3、b4分离，其中第一自由轮离合器f1处于超越状态，并且第二自由轮离合器、第三自由轮离合器以及第四自由轮离合器f2、f3、f4处于方向性锁止状态。为了切换为第三挡位g3，使第二制动器b2接合，并且使第一制动器、第三制动器以及第四制动器b1、b3、b4分离，其中第二自由轮离合器f2处于超越状态，并且第一自由轮离合器、第三自由轮离合器以及第四自由轮离合器f1、f3、f4处于方向性锁止状态。为了切换为第四挡位g4，使第一制动器和第二制动器b1、b2接合，并且使第三制动器和第四制动器b3、b4分离，其中第一自由轮离合器和第二自由轮离合器f1、f2处于超越状态，并且第三自由轮离合器和第四自由轮离合器f3、f4处于方向性锁止状态。为了切换为第五挡位g5，使第三制动器b3接合，并且使第一制动器、第二制动器以及第四制动器b1、b2、b4分离，其中第一自由轮离合器、第二自由轮离合器以及第四自由轮离合器f1、f2、f4处于方向性锁止状态，并且第三自由轮离合器f3处于超越状态。为了切换为第六挡位g6，使第一制动器和第三制动器b1、b3接合，并且使第二制动器和第四制动器b2、b4分离，其中第一自由轮离合器和第三自由轮离合器f1、f3处于超越状态，并且第二自由轮离合器和第四自由轮离合器f2、f4处于方向性锁止状态。为了切换为第七挡位g7，使第一制动器和第四制动器b1、b4分离，并且使第二制动器和第三制动器b2、b3接合，其中第一自由轮离合器和第四自由轮离合器f1、f4处于方向性锁止状态，并且第二自由轮离合器和第三自由轮离合器f2、f3处于超越状态。为了切换为第八挡位g8，使第一制动器、第二制动器以及第三制动器b1、b2、b3接合，并且使第四制动器b4分离，其中第一自由轮离合器、第二自由轮离合器以及第三自由轮离合器f1、f2、f3处于超越状态，并且第四自由轮离合器f4处于方向性锁止状态。为了切换为第九挡位g9，使第一制动器、第二制动器以及第三制动器b1、b2、b3分离，并且使第四制动器b4接合，其中第一自由轮离合器、第二自由轮离合器以及第三自由轮离合器f1、f2、f3处于方向性锁止状态，并且第四自由轮离合器f4处于超越状态。为了切换为第十挡位g10，使第一制动器和第四制动器b1、b4接合，并且使第二制动器和第三制动器b2、b3分离，其中第一自由轮离合器和第四自由轮离合器f1、f4处于超越状态，并且第二自由轮离合器和第三自由轮离合器f2、f3处于方向性锁止状态。为了切换为第十一挡位g11，使第一制动器和第三制动器b1、b3分离，并且使第二制动器和第四制动器b2、b4接合，其中第一自由轮离合器和第三自由轮离合器f1、f3处于方向性锁止状态，并且第二自由轮离合器和第四自由轮离合器f2、f4处于超越状态。为了切换为第十二挡位g12，使第一制动器、第二制动器以及第四制动器b1、b2、b4接合，并且使第三制动器b3分离，其中第一自由轮离合器、第二自由轮离合器以及第四自由轮离合器f1、f2、f4处于超越状态，并且第三自由轮离合器f3处于方向性锁止状态。为了切换为第十三挡位g13，使第一制动器和第二制动器b1、b2分离，并且使第三制动器和第四制动器b3、b4接合，其中第一自由轮离合器和第二自由轮离合器f1、f2处于方向性锁止状态，并且第三自由轮离合器和第四自由轮离合器f3、f4处于超越状态。为了切换为第十四挡位g14，使第一制动器、第三制动器以及第四制动器b1、b3、b4接合，并且使第二制动器b2分离，其中第一自由轮离合器、第三自由轮离合器以及第四自由轮离合器f1、f3、f4处于超越状态，并且第二自由轮离合器f2处于方向性锁止状态。为了切换为第十五挡位g15，使第一制动器b1分离，并且使第二制动器、第三制动器以及第四制动器b2、b3、b4接合，其中第一自由轮离合器f1处于方向性锁止状态，并且第二自由轮离合器、第三自由轮离合器以及第四自由轮离合器f2、f3、f4处于超越状态。为了切换为第十六挡位g16，使第一制动器、第二制动器、第三制动器以及第四制动器b1、b2、b3、b4接合，其中第一自由轮离合器、第二自由轮离合器、第三自由轮离合器以及第四自由轮离合器f1、f2、f3、f4处于超越状态。

在图8中示出了作为8挡位变体的多级变速器的第六实施变体，在该第六实施变体中，以轴向顺序设置有作为负行星齿轮组的前换挡齿轮组vrs、作为负行星齿轮组的第二行星齿轮组rs2、以及作为负行星齿轮组的第一行星齿轮组rs1。此外，在图8中给出了前换挡齿轮组vrs的固定传动比i0v、第二行星齿轮组rs2的固定传动比i02、以及第一行星齿轮组rs1的固定传动比i01。

在第六实施变体中详细提出的是，变速器输入轴1与前换挡齿轮组vrs的行星齿轮架11相连接，其中前换挡齿轮组vrs的太阳齿轮10可以藉由第三制动器b3固定，并且可以藉由第三自由轮离合器f3与前换挡齿轮组vrs的环齿轮12相连接。前换挡齿轮组vrs的环齿轮12与第二行星齿轮组rs2的行星齿轮架8相连接，并且可以藉由第二自由轮离合器f2与第一行星齿轮组rs1的环齿轮6相连接，其中第二行星齿轮组rs2的环齿轮9与变速器输出轴2相连接，并且可以藉由第一行星齿轮组rs1的第一自由轮离合器f1与第一行星齿轮组rs1的太阳齿轮4相连接。第二行星齿轮组rs2的太阳齿轮7与第一行星齿轮组rs1的行星齿轮架5相连接，其中第一行星齿轮组rs1的环齿轮6可以藉由第二制动器b2固定，并且其中第一行星齿轮组rs1的太阳齿轮4可以藉由第一制动器b1固定。

在图9中展示了根据图8的第六实施变体的换挡图。从换挡图中得出，为了切换为第一挡位g1，使第一制动器、第二制动器以及第三制动器b1，b2，b3分离，其中第一自由轮离合器、第二自由轮离合器、第三自由轮离合器f1、f2、f3、处于方向性锁止状态。为了切换为第二挡位g2，使第一制动器b1接合，并且使第二制动器和第三制动器b2、b3分离，其中第一自由轮离合器f1处于超越状态，并且第二自由轮离合器和第三自由轮离合器f2、f3处于方向性锁止状态。为了切换为第三挡位g3，使第二制动器b2接合，并且使第一制动器和第三制动器b1、b3分离，其中第二自由轮离合器f2处于超越状态，并且第一自由轮离合器和第三自由轮离合器f1、f3处于方向性锁止状态。为了切换为第四挡位g4，使第一制动器和第二制动器b1、b2接合，并且使第三制动器b3分离，其中第一自由轮离合器和第二自由轮离合器f1、f2处于超越状态，并且第三自由轮离合器f3处于方向性锁止状态。为了切换为第五挡位g5，使第三制动器b3接合，并且使第一制动器和第二制动器b1、b2分离，其中第一自由轮离合器和第二自由轮离合器f1、f2处于方向性锁止状态，并且第三自由轮离合器f3处于超越状态。为了切换为第六挡位g6，使第一制动器和第三制动器b1、b3接合，并且使第二制动器b2分离，其中第一自由轮离合器和第三自由轮离合器f1、f3处于超越状态，并且第二自由轮离合器f2处于方向性锁止状态。为了切换为第七挡位g7，使第一制动器b1分离，并且使第二制动器和第三制动器b2、b3接合，其中第一自由轮离合器f1处于方向性锁止状态，并且第二自由轮离合器和第三自由轮离合器f2、f3处于超越状态。为了切换为第八挡位g8，使第一制动器、第二制动器以及第三制动器b1、b2、b3接合，其中第一自由轮离合器、第二自由轮离合器以及第三自由轮离合器f1、f2、f3处于超越状态。

在图10中示出了作为8挡位变体的多级变速器的第七实施变体，在该第七实施变体中，以轴向顺序设置有作为负行星齿轮组的第二前换挡齿轮组vr2、作为负行星齿轮组的第一前换挡齿轮组vr1、作为负行星齿轮组的第二行星齿轮组rs2以及作为负行星齿轮组的第一行星齿轮组rs1。此外，在图10中给出了第二前换挡齿轮组vr2的固定传动比i0v2、第一前换挡齿轮组vr1的固定传动比i0v1、第二行星齿轮组rs2的固定传动比i02、以及第一行星齿轮组rs1的固定传动比i01。

在第七实施变体中详细提出的是，变速器输入轴1与第二前换挡齿轮组vr2的行星齿轮架17相连接。第二前换挡齿轮组vr2的太阳齿轮16与第一前换挡齿轮组vr1的行星齿轮架14相连接，并且可以藉由第四自由轮离合器f4与第二前换挡齿轮组vr2的环齿轮18相连接，其中第二前换挡齿轮组vr2的环齿轮18可以藉由第四制动器b4固定。第一前换挡齿轮组vr1的太阳齿轮13可以藉由第三制动器b3固定，并且可以藉由第三自由轮离合器f3与第一前换挡齿轮组vr1的行星齿轮架14相连接。第一前换挡齿轮组vr1的环齿轮15与第二行星齿轮组rs2的行星齿轮架8相连接，并且可以藉由第二自由轮离合器f2与第一行星齿轮组rs1的环齿轮6相连接。第二行星齿轮组rs2的环齿轮9与变速器输出轴2相连接并且与第一行星齿轮组rs1的太阳齿轮4相连接，其中第二行星齿轮组rs2的太阳齿轮7与第一行星齿轮组rs1的行星齿轮架5相连接，并且其中第一行星齿轮组rs1的环齿轮6可以藉由第二制动器b2固定。

在图11中展示了根据图10的第七实施变体的换挡图。从换挡图中得出，为了切换为第一挡位g1，使第二制动器、第三制动器以及第四制动器b2、b3、b4分离，其中第二自由轮离合器、第三自由轮离合器、第四自由轮离合器f2、f3、f4处于方向性锁止状态。为了切换为第二挡位g2，使第二制动器b2接合，并且使第三制动器和第四制动器b3、b4分离，其中第二自由轮离合器f2处于超越状态，并且第三自由轮离合器和第四自由轮离合器f3、f4处于方向性锁止状态。为了切换为第三挡位g3，使第三制动器b3接合，并且使第二制动器和第四制动器b2、b4分离，其中第三自由轮离合器f3处于超越状态，并且第二自由轮离合器和第四自由轮离合器f2、f4处于方向性锁止状态。为了切换为第四挡位g4，使第二制动器和第三制动器b2、b3接合，并且使第四制动器b4分离，其中第二自由轮离合器和第三自由轮离合器f2、f3处于超越状态，并且第四自由轮离合器f4处于方向性锁止状态。为了切换为第五挡位g5，使第四制动器b4接合，并且使第二制动器和第三制动器b2、b3分离，其中第二自由轮离合器和第三自由轮离合器f2、f3处于方向性锁止状态，并且第四自由轮离合器f4处于超越状态。为了切换为第六挡位g6，使第二制动器和第四制动器b2、b4接合，并且使第三制动器b3分离，其中第二自由轮离合器和第四自由轮离合器f2、f4处于超越状态，并且第三自由轮离合器f3处于方向性锁止状态。为了切换为第七挡位g7，使第二制动器b2分离，并且使第三制动器和第四制动器b3、b4接合，其中第二自由轮离合器f2处于方向性锁止状态，并且第三自由轮离合器和第四自由轮离合器f3、f4处于超越状态。为了切换为第八挡位g8，使第二制动器、第三制动器以及第四制动器b2、b3、b4接合，其中第二自由轮离合器、第三自由轮离合器以及第四自由轮离合器f2、f3、f4处于超越状态。

在根据图8和图10的第六实施变体和第七实施变体的传动图中，基于上述实施变体实现了8挡位变体，这些8挡位变体具有16挡位变体的数量级上的挡位阶跃或总体扩展度，其中单齿轮组及其固定变速器传动比几乎保持不变。与16挡位变体相比，相应地省去了自由轮离合器f1或f4和制动器(例如b1或b4)以及齿轮组，由此使得结构长度减小且成本降低。

附图标记清单

1变速器输入轴或脚蹬曲轴

2变速器输出轴

3壳体

4第一行星齿轮组的太阳齿轮

5第一行星齿轮组的行星齿轮架或行星支架

6第一行星齿轮组的环齿轮

7第二行星齿轮组的太阳齿轮

8第二行星齿轮组的行星齿轮架

9第二行星齿轮组的环齿轮

10前换挡齿轮组的太阳齿轮

11前换挡齿轮组的行星齿轮架

12前换挡齿轮组的环齿轮

13第一前换挡齿轮组的太阳齿轮

14第一前换挡齿轮组的行星齿轮架

15第一前换挡齿轮组的环齿轮

16第二前换挡齿轮组的太阳齿轮

17第二前换挡齿轮组的行星齿轮架

18第二前换挡齿轮组的环齿轮

19第一后换挡齿轮组的太阳齿轮

20第一后换挡齿轮组的行星齿轮架

21第一后换挡齿轮组的环齿轮

22第二后换挡齿轮组的太阳齿轮

23第二后换挡齿轮组的行星齿轮架

24第二后换挡齿轮组的环齿轮

25后换挡齿轮组的太阳齿轮

26后换挡齿轮组的行星齿轮架

27后换挡齿轮组的环齿轮

rs1第一行星齿轮组

rs2第二行星齿轮组

vrs前换挡齿轮组

vr1第一前换挡齿轮组

vr2第二前换挡齿轮组

nrs后换挡齿轮组

nr1第一后换挡齿轮组

nr2第二后换挡齿轮组

b1第一制动器

b2第二制动器

b3第三制动器

b4第四制动器

em电机

f0第零自由轮离合器

f1第一自由轮离合器

f2第二自由轮离合器

f3第三自由轮离合器

f4第四自由轮离合器

g1第一挡位

g2第二挡位

g3第三挡位

g4第四挡位

g5第五挡位

g6第六挡位

g7第七挡位

g8第八挡位

g9第九挡位

g10第十挡位

g11第十一挡位

g12第十二挡位

g13第十三挡位

g14第十四挡位

g15第十五挡位

g16第十六挡位

i0v前换挡齿轮组的固定传动比

i0v1第一前换挡齿轮组的固定传动比

i0v2第二前换挡齿轮组的固定传动比

i01第一行星齿轮组的固定传动比

i02第二行星齿轮组的固定传动比

i0n后换挡齿轮组的固定传动比

i0n1第一后换挡齿轮组的固定传动比

i0n2第二后换挡齿轮组的固定传动比

i传动比

梯度

总体梯度

w3中间轴

w4中间轴

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