CN100498013C - 并联换档变速器及控制它的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有一个驱动单元及两个可各借助一个摩擦式离合器与驱动单元连接的分变速器的并联换档变速器，其中每个分变速器具有多个变速比级。

Description

并联换档变速器及控制它的方法

技术领域

本发明涉及用于机动车的并联换档变速器，它具有至少两个各带有一个摩擦式离合器及一个变速器输入轴的分变速器，变速器输入轴可借助多个可转换的变速器变速比与两个分变速器共用的一个变速器输出轴相连接。

背景技术

这种变速器的结构及工作方式例如已由DE 101 02 028 A1公开。在这种并联换档变速器中，转矩从驱动单元通常以这样的方式传递到变速器输出轴并由此通过差速机构传递到驱动轮上，即：在一个分变速器中，在变速器输入轴与变速器输出轴之间的一个变速比级被转换，并且属于该变速器输入轴的摩擦式离合器与驱动单元的驱动轴相连接。在另一个变速器输入轴上通常在属于该变速器输入轴的摩擦式离合器打开的情况下已转换了一个变速比级，机动车在换档后以该变速比级将继续运行。在此情况下，换档是作为交叉换档进行的，其方式是当前传递转矩的离合器逐渐地打开，而另一个摩擦式离合器闭合。此外有利的是，机动车例如在起动过程期间在两个分变速器中变速比级被转换的情况下通过一个功率分支工作，其中两个离合器中的至少一个由于在驱动轴与变速器输入轴之间出现的不同的转速差而打滑地工作。

在连接在两个变速器输入轴上的变速比级中可能出现对于行使安全不利的情况，例如通过在变速器输入轴的不适合的转速的情况下运行。此外，传动系的一些部件例如变速器、离合器或驱动单元可能损坏或它们的工作寿命降低。

发明内容

因此本发明的任务在于，以这样的方式设计一种并联换档变速器，即避免或减小危及安全性的及影响传动系的工作寿命的情况。此外还要提出用于避免或减小这种状况的相应的方法。该任务的解决应是成本合适且费用低的。

该任务将通过一种具有至少两个分变速器的并联换档变速器来解决，其中每个分变速器由一个可借助一个摩擦式离合器与驱动单元——它可为具有或不具有混合动力部分的如电动机的附加支持的内燃机——的一个驱动轴耦合的变速器输入轴组成及具有多个可在变速器输入轴与一个由两个分变速器共用的变速器输出轴之间转换的变速比级，其中对于每个变速比级预给定一个属于该变速比级的变速器输入轴的可预给定的最大转速并且在同时在这两个分变速器中待转换的或已转换的变速比级具有一个较大的及一个较小的变速比级的情况下，将限制具有较大变速比的变速比级的变速器输入轴的转速。

并联换档变速器在此可具有一些干式或在液体池中工作的湿式摩擦离合器，这些离合器以电的方式借助一个机械的离合器执行机构或以电的方式借助一个连接在它们之间的液体静压或液压地借助作用在从动缸上的、通过压力源装置供给的并由一些阀控制的压力进行操作。已经证实，所谓的压合式离合器、即在不通过操作部件加载的情况下是打开的离合器具有特别高的安全可靠性，因为在操作部件失效时不会由两个离合器同时传递转矩。但对于特殊的实施形式，所谓压开式离合器也具有优点，该压开式离合器在非加载状态是闭合的，或使用由压合式与压开式离合器混合的方式。变速器的结构也可描述为：为了满足小的结构空间，变速器输入轴或变速器输出轴本身被分开或以空心轴的方式构造，其中这些轴中的一个至少部分地、同心地包围第二个轴且各个变速级优选由档齿轮对构成，这些档齿轮对包括一个惰齿轮及一个固定齿轮，其中惰齿轮可借助相应的变速器执行机构与一个支承着该惰齿轮的轴无相对转动地连接及由此进行该变速比级的转换。在此情况下，变速器执行机构可以以H换档图配置的形式或作为换档鼓(Schaltwalze)构造来操作这些变速比级，其中变速器执行机构的驱动以电的方式借助一个或两个电动机或以液压的方式借助一些伺服缸来实现。被证实有利的是，这样地配置总的变速器的变速比，以使得该这些变速比交替地分配在这两个分变速器上。如果对具有这些变速比的变速比级递增地赋于自然数，则例如将奇数的变速比级赋于一个分变速器而将偶数的变速比级赋于第二个分变速器。倒车档以有利的方式设置在这两个分变速器的一个中。在此情况下应指出的是，一个变速比级的变速比，例如在一个齿轮对的情况下该变速比由变速器输入轴的齿轮的齿数与变速器输出轴的齿轮的齿数的商来表示，则随着变速比的增大速度下降，这就是说小的变速比为高的速度范围设置而大的变速比为低的速度及起动过程设置。

如果在这样一个变速器中同时置入两个变速比级，例如由于变速器执行机构故障或一个齿轮咬死或在用两个档起动时或用一个起作用的及一个预选择的变速比级运行时，则当两个摩擦式离合器中的一个打开时，可以继续运行。在一个分变速器的变速比不再能被置出的情况下，因此可有利地打开其所属的摩擦式离合器且在同一个变速器输入轴上的两个变速比级之间进行换档过程期间机动车仅可带有牵引力中断地运行。如果一个以此方式待转换的变速比级的变速比小于另一个变速器输入轴上的仍置入的变速比级的变速比，则根据本发明在这样的程度上限制仍在工作的分变速器的变速器输入轴的转速，以使得由于已转换的变速比级的较大变速比在不工作的分变速器中不会引起传动系的损坏。例如在转速过高的情况下，故障的分变速器的离合器从动盘可能破裂及并引起损坏或变速器输入轴的支承装置可能损坏。

根据本发明的一个构思，为了限制故障的变速器的变速器输入轴转速，对仍工作的分变速器中的待转换的变速比级的选择作出限制。尤其当不希望对驱动单元的控制进行干预时，该方案将是有利的。在此情况下已表明，在另一变速器输入轴上已转换了具有变速比i(D)的变速比级时，无损坏危险地对于还可转换的变速比选择一个还可允许的变速比i(max)，可根据以下公式1作出估计：

$i\left(\max \right)=\frac{N(\max ,A)}{N(\max ,K)}\·i\left(D\right)$         (公式1)

式中：N(max，A)表示驱动单元的最大转速，例如为内燃机在转速限制时运行的转速；N(max，K)表示变速器输入轴的最大工作转速，例如是在抗破裂强度量度的范围中所允许的离合器盘的转速。可以理解，根据专业人员的估计，该值可预给定及在工作寿命期间由控制装置适配地调整。

根据本发明的另一构思可考虑，在仍可以工作的分变速器上对于转换释放所有的变速比级，其中驱动单元的转速被这样地限制，以致具有已置入的、例如卡死的变速器变速比的分变速器不能经历不允许的转速。已经表明，在一个实施例中为了避免驱动路径的故障或损坏可根据以下公式2以有利的方式来限制驱动单元的最大允许转速N(max，A，l)：

$N(\max ,A,l)=\frac{i\left(a\right)}{i\left(D\right)}\·N(\max ,K)$       (公式2)

式中：i(a)表示功能正常的分变速器中待转换或已转换的变速比；i(D)如上所述表示故障变速比级的变速比；N(max，K)如上所述表示故障分变速器的变速器输入轴的、在不损坏情况下所允许的最大转速。显然，一旦这些分变速器的两个离合器中的一个处于附着状态，这些档的选择的这种限制或转速的限制同样地对于具有两个置入的档的机动车起动过程有效。在此情况下，具有较大变速比的变速比级也会经历不允许的转速升高，由此可相应地限制驱动单元的转速和/或对于起动过程在充分利用驱动单元的转速带的情况下在转速限制以前已预先确定起动变速比的选择。

以上提出的用于限制一个分变速器——在该分变速器中置入了具有较大变速比的变速比级——的转速的两个可能性可有利地彼此结合。在此情况下，使用这两种方法的选择可根据一些参数来作出，这些参数可归结为驾驶员的行为或机动车的工作方式。例如这种选择可根据以下所述来进行：运动模式，在该模式中驾驶员手动地预给出变速比级；舒适模式，在该模式中变速比级被自动地置入；自动跳合信号；机动车制动状态；冷却水温度或变速器油温度；行驶路面特性；行驶路面坡度和/或类似情况。

附图说明

以下将参照一个唯一的附图来详细说明根据本发明的方法的实施例。

具体实施方式

该方法1开始于一个起动条件2及接着的一个分支3，在该分支中确定：是否存在变速器控制的功能缺陷。这种功能缺陷可例如是一个变速杆拨指的或其它一些部件的断裂，以致已置入的变速比级不可再被置出，或用于置入及置出一个变速比级的最终操作部件被卡住，由此使为此而设置的变速器执行机构不再能置出该变速比级。如果不存在功能缺陷，则程序立即结束。当识别到一个功能缺陷时，这例如通过在负责控制变速器的控制装置上对变速器执行机构的响应信号的求值进行识别，则在另一个询问步骤4中检验：是否一个已置入的变速比级被置出。如果该应被置出的变速比级已置出，则程序结束。是否还要置入一个变速比级，可由对传动系的传感器信号的求值来推知。例如可进行驱动单元的转速和/或转矩的求值和/或一个变速器输入轴的转速的求值，其中离合器的转矩传递特性及至少一个车轮转速可被用来求值，该车轮转速在置入的变速比级上可推导出关于变速器输入转速的情况。如果由这些数据可推知待置出的变速比级仍处于置入，则在另一个分支5中确定一个合适的程序，借助该程序来限制具有仍置入的变速比级的变速器输入轴上的过高的转速。该选择可根据一些机动车参数或驾驶员特有的行为来确定，其中对于相应的选择准则——如以上未最后描述的——可被赋于一个控制符F，根据该控制符可分别选择一个程序。例如当F＝0时分支进入一个程序1a，在该程序中在框6中将置入适于机动车继续运行的一个基本上不受限制的变速比级。在步骤7中根据该变速比级的变速比，例如使用上述等式2在上述条件下对于驱动单元确定一个转速极限，在该转速极限时仍不会由具有故障的变速比级的变速器输入轴的过高转速出现传动系的损坏。在随后的框8中，将在框7中确定的转速极限传送给一个确定转速控制的控制装置。接着结束该程序1a。驱动单元的调节被相应地校正以便遵守转速极限。在通过设置控制符F＝1选择程序1b的情况下，在框9中例如借助上面给出的等式1来确定最大允许变速比。在框10中根据行驶状态置入一个变速比级，该变速比级具有如框9中所确定的变速比。此后结束该程序1b。可以理解，在相应的机动车中，程序1也可用这样的方式来实现，即仅使用程序1a或程序1b。还可以理解，在专门实施的实施例中可这样使用这两个程序1a、1b，其方式是限制最大允许变速比及驱动单元的转速。

Claims (6)

1.用于机动车的并联换档变速器，它具有至少两个分变速器，每个分变速器由一个可借助一个摩擦式离合器与驱动单元的一个驱动轴耦合的变速器输入轴及多个可在该变速器输入轴及一个输出轴之间转换的变速比级组成，其特征在于：对于每个变速比级确定属于该变速比级的变速器输入轴的、可预给定的最大转速，及在同时在这两个分变速器中待转换的变速比级具有一个较大及一个较小变速比级的情况下，限制具有较大变速比的变速比级的变速器输入轴的转速；其中该转速被限制在具有较大变速比的变速比级的最大转速上；和/或根据较大变速比级的变速比限制在不属于具有较大变速比的变速比级的变速器输入轴的变速器输入轴上的变速级转换的选择。

2.根据权利要求1的并联换档变速器，其特征在于：在达到所述最大转速前，将一个已转换的、在属于它的摩擦式离合器闭合的情况下可能导致转速超过具有较大变速比的变速比级的最大转速的变速比级置出。

3.根据权利要求1的并联换档变速器，其特征在于：一个待转换的、在属于它的摩擦式离合器闭合的情况下可能导致转速超过具有较大变速比的变速比级的最大转速的变速比级不被置入。

4.根据权利要求1的并联换档变速器，其特征在于：待转换的、在属于它的摩擦式离合器闭合的情况下可能导致转速超过具有较大变速比的变速比级的最大转速的变速比级在这样的条件下被置入，即驱动单元的一个待由控制装置调节的转速被这样地调节，以致具有较大转速的变速比级的最大转速不被超过。

5.用于操作机动车中的并联换档变速器的方法，该变速器具有至少两个分变速器，每个分变速器由一个可借助一个摩擦式离合器与驱动单元的一个驱动轴耦合的变速器输入轴及多个可在该变速器输入轴及一个输出轴之间转换的变速比级组成，其特征在于：对于每个变速比级确定属于该变速比级的变速器输入轴的可预给定的最大转速，及在同时在这两个分变速器中待转换的变速比级具有一个较大及一个较小变速比级的情况下，限制具有较大变速比的变速比级的变速器输入轴的转速；其中该转速被限制在具有较大变速比的变速比级的最大转速上，和/或根据较大变速比级的变速比限制在不属于具有较大变速比的变速比级的变速器输入轴的变速器输入轴上的变速级转换的选择。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于：还包括：当在一个分变速器中不能置出一个变速比级时，限制具有较大变速比级的所述变速器输入轴的转速。

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