CN104040219A - 重型车辆的多离合器变速器 - Google Patents

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Abstract

一种多离合器变速器，设有：第一和第二输入摩擦离合器，用于所述原动机与所述第一和第二摩擦离合器(113，114)的驱动连接的输入设备(118)，以及主变速装置。所述主变速装置具有第一和第二旋转轴(301，302)，主轴(124)和副轴(123)分别围绕所述第一和第二旋转轴(301，302)布置，输出轴(199)，用于在所述主轴和所述输出轴之间形成驱动连接的连接设备(197)，连接到所述第一和第二输入摩擦离合器的至少两个输入轴，以及设有第一倒档齿轮(195)的倒档轴(196)。通过在倒档轴上传递动力到所述输出轴实现倒挡。

Description

重型车辆的多离合器变速器
技术领域
本发明涉及车辆变速器，特别是用于重型道路和越野车辆的变速器，并且更具体地，本发明涉及设置有生成多个倒档速比的反向单元的双离合器变速器和多离合器变速器。
背景技术
双离合器变速器是在齿轮换挡时动力中断的常规有级变速器和通过变速器连续地传递动力的行星换挡变速器之间的混合。原则上，双离合器变速器具有两个输入轴，每个都连接到摩擦离合器以及发动机的输出。功能上，这等同于使两个常规变速器平行，即两个平行的副变速器，并且一次使用一个用于动力传递。未使用的空转的副变速器，暂时可具有接合并准备随后换挡的齿轮。通过同时分离先前使用的副变速器的摩擦离合器并接合先前空转的副变速器的摩擦离合器进行该换挡。
当正确地设计时，双离合器变速器具有以合理的生产成本和低动力损失提供动力换挡的潜力。这是由于，旋转部件，即齿轮，轴和齿式离合器与常规变速器的类似。此外，这使得能够使用相同的生产设备。
一些双离合器变速器具有两个单独的副轴，一个连接到每个输入轴。在US5150628中找到了一个示例。双副轴变速器使得该变速器与常规变速器相比宽很多。这可能导致难以将变速器安装到车辆内。
设计其他的双离合器变速器，使得仅存在如DE923402和DE3131156A1中的一个副轴。在该副轴上布置有活动齿轮(loosegearwheel)，该活动齿轮旋转地彼此连接并且通过机械齿式离合器连接到该副轴。结果是非常紧凑的双离合器变速器，其能够换挡并且不比相应的常规有级变速器宽。但是在这些变速器中，仅存在两个倒档，这对重型的道路和越野车辆，如轮式装载机和铰链车来说是不足的。这些车辆需要若干倒档以便即在较低车速下产生非常高牵引力又能够以相对较高的速度驱动。
例如已经在DE10339758A1中提出了在所谓的绕组结构中双离合变速器的概念。其中，动力在至少一个齿轮中经由四个齿轮啮合引导，并且对于一个以上的齿轮使用几个齿轮。然而，这将给出仅一个或两个额外的倒档。这些概念因此不适合于重型的道路和越野车辆。
US695802882示出了带有用于主变速装置和副变速部分(rangesection)之间的倒档的特别动力路径的双离合器传动概念。这将导致在中间一些带有适当速度比等级的可选择倒档。通常，倒档的数量是前进档的一半，如四个倒档和八个前进档。这对于重型的道路和越野车辆可能是足够的。然而，这些设计笨重且昂贵，具有两个平行的副轴以及大量的齿轮。
因此，存在对一种克服上述缺点的改进双离合变速器的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种重型道路和越野汽车的双离合变速器，其能够在所有的档位中在连续齿轮之间传递高动力到从动轮，可对于高牵引力到牵引力提供倒档，成本有效并且生产简单，具有低动力损失，以及可很容易地安装在车辆上。
通过权利要求1中所限定的主题实现该目的。权利要求1的前序部分限定了一种带有至少一个原动机的重型机动车的多离合器变速器，如根据现有技术的轮式装载机和/或铰链车。
这种多离合器变速器设有：第一和第二输入摩擦离合器；输入设备，该输入设备用于形成所述原动机与所述第一和第二摩擦离合器的驱动连接；以及主变速装置。通过接合所述第一输入摩擦离合器来驱动第一输入轴，并且通过接合所述第二输入摩擦离合器来驱动第二输入轴。
所述主变速装置具有：第一和一个第二旋转轴线，主轴和副轴分别关于所述第一和第二旋转轴线布置；输出轴，以及用于在所述主轴和所述输出轴之间建立驱动连接的连接设备；以及至少两个输入轴，该至少两个输入轴连接到所述第一和第二输入摩擦离合器；以及设有第一倒档齿轮的倒档轴。倒档通过在该倒档轴上传递动力到所述输出轴实现。
所述第一和第二输入摩擦离合器以常规方式适于分别与所述主轴和所述副轴驱动连接。所述主变速装置设有至少四个前进档速比，在这四个前进档速比之间可进行顺次的换挡。
所述前进档速比中的两个从而通过第一输入摩擦离合器传递动力，以及两个通过第二输入摩擦离合器传递动力。通常，前进档速比的数目成对增加(每个输入离合器一个前进档速比)，其中本发明的变速器也适用于其他数量的前进档速比。不均匀数目的前进档速比也是可能的，然而不是优选的。
如在现有技术中已知的，多离合器变速器包括布置在该主轴和该副轴上的多个齿轮和离合器。从而以常规方式通过所述离合器的可选择接合实现该多离合器变速器的不同齿轮。
本发明的多离合器变速器的特征在于，其在所述主变速装置中设有一个齿轮，该一个齿轮在所有的倒档速比和至少两个前进档速比中传递动力，使得能够在所述输入设备和所述输出轴之间的连续动力传递的情况下实施在至少四个连续倒档速比之间的换挡。
本发明的多离合器变速器从而提供了多个连续可变换的倒档速比，与此同时变速器是紧凑的，由于所述一个齿轮在所有倒档速比以及在至少两个前进档速比中使用。在本发明的多离合器变速器中，可具有与前进档相同数量的倒档，并且其中在连续的前进和倒档之间的动力传递是可能的。因为倒档速度在速度比之间设有相应的比值差，该变速器提供了高牵引力的倒档以及高车辆速度的倒档。变速器进一步能够在前进和倒退的连续齿轮之间的所有换档过程中将高动力传递到驱动车轮。由于其带有仅一个主轴，一个副轴，一个倒档轴的简单结构以及所述一个齿轮在至少两个前进档和所有倒档之间传递动力，变速器此外成本有效并且生产简单。此外由于本发明的设计，该变速器可装配并且很容易安装在车辆内可用的有限空间内。
倒档轴关于第三旋转轴线设置和布置，其平行并邻近所述第一和第二旋转轴线。所述倒档齿轮布置在所述倒档轴上，使得其与所述一个齿轮啮合。
所述一个齿轮优选地布置在所述副轴上并且与在所述主轴上的齿轮啮合，以及与在所述倒档轴上的所述第一倒档齿轮啮合。
所述一个齿轮进一步为活动齿轮并且旋转地布置在所述副轴上。
第二活动齿轮设置在副轴上并且其中所述一个齿轮以及所述第二活动齿轮可通过第一齿轮离合器彼此接合，使得所述第二活动齿轮和所述一个齿轮旋转地彼此固定。在接合状态下，所述一个齿轮以及所述第二活动齿轮用作与副轴同轴布置并且可独立于副轴旋转的轴。
所述倒档轴设有第二倒档齿轮，该第二倒档齿轮能够将动力传递到在所述主变速装置的所述输出轴上的第三倒档齿轮。通过经过在倒档轴上的所述第一和第二倒档齿轮将动力传递到所述输出轴，输出轴的旋转方向与该变速器的输入设备的旋转方向相反。
在本发明的多离合器变速器的一个优选实施例中，所述一个齿轮在所有的倒档速比和至少两个前进档速比中仅在与所述第一和第二轴垂直的一个齿轮平面内传递动力。本发明的多离合器变速器从而保持紧凑。
同样优选的，所述一个齿轮旋转地布置在所述副轴上。利用该结构，布置在轴承上的齿轮数量最小化了。
优选地，本发明的变速器的主轴悬挂在所述输出轴上的导向轴承内。
为了实现齿轮的双倍数目，可为本发明的变速器提供副变速部分。输出轴因此连接到副变速部分，在该副变速部分中可通过至少一个离合器的选择接合和脱离形成具有不同速度比的至少两个交变扭矩路径。
本发明的变速器能够在紧凑的多离合器变速器中实现多个倒档速比。
附图说明
现在将参照附图详细描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的四个前进档速比、四个倒档速比的多离合器变速器的示意图；以及
图2示出了根据本发明的六个前进档速比、六个倒档速比的多离合器变速器的示意图。
具体实施方式
在下文中，是通过阐述实施本发明的一种模式来示出和说明本发明的仅有的一个实施例。附图仅是示意性的，其中，齿轮的任何尺寸均无法从附图中获知。
图1示出了根据本发明的四个前进档速比和四个倒档速比的多离合器变速器100。现在将描述变速器100的功能。
多离合器变速器100包括第一输入摩擦离合器113和第二输入摩擦离合器114，所述第一和第二输入摩擦离合器均与传动输入设备118驱动连接。设置有两个输入轴：第一输入轴121和第二输入轴122。当第一输入离合器113接合时，第一输入轴121可由输入设备118旋转地驱动。同样，当第二输入离合器114接合时，第二输入轴122可由该输入设备旋转地驱动。
第一主轮齿132与所述第一输入轴121集成在一起，第二主轮齿130与所述第二输入轴122集成在一起。主轴124与输入轴121和122同轴，并且与副轴123平行。
第一副齿轮134设置在主轴124上，并且固定地布置在其上。在副轴123上设有作为活动齿轮的第一主齿轮133。第一主齿轮133与第一输入轴121的第一主轮齿132啮合。第二主齿轮131以可旋的方式固定在副轴123上，并与第二输入轴122的第二主轮齿130啮合。
第二副齿轮135设置在副轴123上，该第二副齿轮135为活动齿轮，并且与固定地布置在主轴124上的第一副齿轮134啮合。
在多离合器变速器100中，以创新的方式实现了倒车功能。首先，输出轴199与主轴124同轴地布置，其中输出轴199和主轴124可通过前进离合器197连接。倒档轴196被布置为以“三角关系”的方式平行于主轴124和副轴123。在图中，出于说明的原因，倒档轴196被示出在主轴124和副轴123下方。两个齿轮与倒档轴196以可旋转的方式固定。首先，第一倒档齿轮195与第一副齿轮135在副轴123上啮合。其次，第二倒档齿轮192与被布置在输出轴199上的第三倒档齿轮191啮合，其中第三倒档齿轮191为活动齿轮，其可被设置通过换向离合器128与输出轴199驱动连接。
在另一实施例(未示出)中，第三倒档齿轮191固定地布置在输出轴上，第二倒档齿轮192自由地可旋转的布置在倒档轴196上，并且换向离合器128布置在倒档轴196上，以可旋转的方式将第二倒档齿轮192固定到倒档轴196上。
主轴124与第一和第二输入轴121，122同轴，并且以第一旋转轴线301为中心。副轴123以第二旋转轴线302为中心，并且倒档轴196以第三旋转轴线303为中心。第一、第二和第三旋转轴线301，302，303彼此平行。
前进离合器197能够选择性地、以可旋转的方式将主传动输出轴199锁定到主轴124上。换向离合器128能够选择性地、以可旋转的方式将主传动输出轴199锁定到第三倒档齿轮191上，该第三倒档齿轮191被布置为位于输出轴199上的活动齿轮。
当通过变速器100来传递动力时，第一副齿轮135的旋转方向将与主轴124相反。倒档轴196的旋转方向将与主轴124相同，并且第三倒档齿轮191在相反的方向旋转。因此，通过将主传动输出轴199旋转地锁定到反向活动齿轮191，从而输出轴199的旋转方向将与主轴124相反，即旋转方向在输入设备118和输出轴199之间已经改变。
在第一前进档内，第一输入离合器113被接合，将输入设备118旋转地锁定到第一输入轴121，并且第一齿轮离合器148被接合，将第一主齿轮133旋转地锁定到第二副齿轮135。动力从第一输入轴121经由第一主轮齿132、第一主齿轮133、第二副齿轮135以及第一副齿轮134引导到主轴124，并经过封闭的前进离合器197进一步引导到输出轴199。在倒档中，动力从第二副齿轮135转移到第一倒档齿轮195，并由此转移到第一倒档齿轮195、倒档轴196、第二倒档齿轮192以及到输出轴199上的第三倒档齿轮191上，从而，前进离合器197被脱离接合，并且换向离合器128被接合。
在第二前进档中，第二输入离合器114被接合，将输入设备118旋转地锁定到第二输入轴122，并且第二齿轮离合器149被接合，将第二副齿轮135旋转地锁定到副轴123。动力从第二输入轴122经由第二主轮齿130、第二主齿轮131、副轴123、第二副齿轮135以及第一副齿轮134引导到主轴124，并经过封闭的前进离合器197进一步引导到输出轴199。在倒档中，动力从第二副齿轮135转移到第一倒档齿轮195、倒档轴196、第二倒档齿轮192以及到输出轴199上的第三倒档齿轮191上，从而前进离合器197脱离接合，并且换向离合器128被接合。
第一和第二前进档速比/倒档速比之间的速度比的差对应于齿轮速(gear steps)比差之间的速度比的差：第一主轮齿132与主齿轮133以及第二主轮齿130与第二主齿轮131。
在第三前进档中，第一输入离合器113接合，将输入设备118旋转地锁定到第一输入轴121并且直接离合器140接合，将第一输入轴121旋转地锁定到主轴197。动力因此从第一输入轴121直接地引导到主轴124，并且经过封闭的前进离合器197进一步引导到输出轴199。因此速度比为1∶1。在倒档中，动力从主轴124通过第一副齿轮134转移到第二副齿轮195，并在那里到第一倒档齿轮195，倒档轴196，第二倒档齿轮192并且到输出轴199上的第三倒档191上，由此前进离合器197脱离，并且换向离合器128接合。
在第四前进档中，第二输入离合器114接合，将输入设备118旋转地锁定到第二输入轴122，并且第三齿轮离合器150接合，将第一主齿轮133旋转地锁定到副轴123，其中直接离合器140也接合，将第一输入轴121旋转地锁定到主轴197。动力因此从第二输入轴122经由第二主轮齿130，第二主齿轮131，副轴123，第一主齿轮133，在第一输入轴121上的第二主轮齿132，经过直接离合器140引导到主轴124并且经过封闭的前进离合器197进一步引导到输出轴199上。在倒档中，动力从第一主轴124通过第一副齿轮134转移到第二副齿轮135，并在那里到第一倒档齿轮195，倒档轴196，第二倒档齿轮192以及到输出轴199上的第三倒档齿轮191上，由此前进离合器197从而脱离以及换向离合器128接合。
对于特定齿轮如果没有提到别的，那么离合器是打开的。此外，前进离合器197在前进档中总是接合，以从主轴124传递动力到输出轴199，由此换向离合器128脱离，以分离第三倒档齿轮191和输出轴199，该换向离合器128在相反方向上旋转。并且换向离合器128在倒档中总是接合，以从倒档轴196传递动力到输出轴199，由此前进离合器197脱离，以分离主轴124和输出轴199，前进离合器197在单个方向上旋转。
所描述的变速器100设有四个前进档速比和四个倒档速比。根据本发明，在副轴123上被布置为活动齿轮的第二副齿轮135在两个前进档速比(如上所述为第一和第二齿轮)和所有的倒档中传递动力。
由于本发明设计带有在两个前进档速比和所有的倒档速比中传递动力的第二副齿轮135，仅需要三个额外的齿轮195，192，191，以形成与前进档速比相同数量的倒档速比，其中变速器变得非常紧凑。
图2中公开了根据本发明的变速器200的另一实施例。变速器200设有额外的档位速比差，包括在主轴124上被布置为活动齿轮的第三副齿轮236，被布置以将第三副齿轮236与主轴124接合的第四齿轮离合器241以及固定地布置在副轴123上的第四副齿轮137。
对于图1中变速器100的实施例所描述的四个前进档速比和四个倒档速比，与图2所示实施例相同。然而，还提供了第五和第六前进档速比与第五和第六倒档速比。
在第五前进档中，第一输入离合器113接合，将输入设备118旋转地锁定到第一输入轴121和第三齿轮离合器150，并且第四齿轮离合器241接合，将第一主齿轮133旋转地锁定到副轴123以及将第三副齿轮236锁定到主轴124。动力从第一输入轴121经由第一主轮齿132，第一主齿轮133，副轴123，第四副齿轮237以及第三副齿轮236引导到主轴124，并经过封闭的前进离合器197进一步引导到输出轴199上。在倒档中，动力从主轴124和第一副齿轮134转移到第二副齿轮135到第一倒档齿轮195，以及到输出轴199上的第三倒档齿轮391上，由此前进离合器197从而脱离并且换向离合器138从而接合。
在第六前进档中，第二输入离合器114接合，将输入设备118旋转地锁定到第二输入轴122并且第四齿轮离合器124接合，将第三副齿轮236旋转地锁定到主轴124。动力从第二输入轴122经由第二主轮齿130和第二主齿轮131到副轴123上。在第二副齿轮135和副轴123之间以及在第一主齿轮133和副轴123之间的第二和第三齿轮离合器149，150分别都脱离。动力因此从副轴123经过第四副齿轮237和第三副齿轮236引导到主轴124，并经过封闭的前进离合器197进一步引导到输出轴199上。在倒档中，动力从主轴124和第一副齿轮134转移到第二副齿轮135到第一倒档齿轮195，以及到输出轴199上的第三倒档齿轮391上，由此前进离合器197从而脱离以及换向离合器138从而接合。
由于本发明设计带有在两个前进档速比和所有的六个倒档速比之间传递动力的第二副齿轮135，图2所示的变速器200变得紧凑，因为仅需要三个额外的倒档齿轮195，192，191以实现这六个倒档速比，即在图1所示的变速器100中需要相同量的倒档齿轮实现这四个倒档速比。
将会意识到的是，在不背离所附权利要求的范围的情况下，本发明能够在各种明显的方面修改。根据本发明的变速器100，200可以不同方式构造，而不背离所附权利要求的范围，如可使用不同类型的离合器和齿轮类型，例如不同类型的齿和摩擦离合器。因此，实际上应该认为附图和描述是说明性的，而不是限制性的。
权利要求中所提及的附图标记不应视为限制本发明所要保护主题的范围，并且它们的唯一作用是使权利要求更容易理解。

Claims (12)

1.用于具有至少一个原动机的重型机动车的多离合器变速器(100，200)，所述重型机动车例如为轮式装载机和/或铰链式自卸车，所述多离合器变速器设有；
-第一输入摩擦离合器(113)和第二输入摩擦离合器(114)，
-输入设备(118)，所述输入设备(118)用于所述原动机与所述第一输入摩擦离合器(113)和第二输入摩擦离合器(114)的驱动连接，
-主变速装置，其具有
-第一旋转轴线(301)和第二旋转轴线(302)，主轴(124)和副轴(123)分别围绕所述第一旋转轴线(301)和第二旋转轴线(302)来布置，
-输出轴(199)，以及连接设备(197)，所述连接设备(197)用于在所述主轴(124)和所述输出轴(199)之间建立驱动连接，以及
-至少两个输入轴(121，122)，所述至少两个输入轴(121，122)连接到所述第一输入摩擦离合器(113)和第二输入摩擦离合器(114)，
-倒档轴(196)，所述倒档轴(196)设有第一倒档齿轮(195)，
所述第一输入摩擦离合器(113)和第二输入摩擦离合器(114)适于分别与所述主轴(124)和副轴(123)驱动连接，其中，
所述主变速装置设置有至少四个前进档速比，所述前进档速比之间能够顺次进行换挡，其特征在于，
所述主变速装置中的一个齿轮(135)在所有的倒档速比以及至少两个前进档速比中传递动力，使得能够在所述输入设备(118)和所述输出轴(199)之间进行连续动力传递的情况下执行至少四个顺次倒档速比之间的转换。
2.根据权利要求1所述的多离合器变速器(100，200)，其中，所述倒档轴(196)平行于所述主轴(124)和副轴(123)，并且与所述主轴(124)和副轴(123)相邻，并且所述第一倒档齿轮(195)布置在所述倒档轴(196)上，使得所述第一倒档齿轮(195)与所述一个齿轮(135)啮合。
3.根据权利要求2所述的多离合器变速器(100，200)，其中，所述一个齿轮(135)布置在所述副轴(123)上，并且与位于所述主轴(124)上的第一副齿轮(134)以及位于所述倒档轴(196)上的所述第一倒档齿轮(195)啮合。
4.根据权利要求1-3任一项所述的多离合器变速器(100，200)，其中，所述一个齿轮(135)是活动齿轮，并且可旋转地布置在所述副轴(123)上。
5.根据前述权利要求任一项所述的多离合器变速器(100，200)，其中，所述倒档轴(196)设有第二倒档齿轮(192)，所述第二倒档齿轮(192)能够将动力传递到位于所述输出轴(199)上的第三倒档齿轮(191)。
6.根据权利要求5所述的多离合器变速器(100，200)，其中，所述副轴(123)上设置有第二活动齿轮(133)，并且，所述一个齿轮(135)以及所述第二活动齿轮(133)能够通过第一齿轮离合器(148)来彼此接合，从而使得所述第二活动齿轮(133)和所述一个齿轮(135)以可旋转的方式彼此固定。
7.根据前述权利要求任一项所述的多离合器变速器(100，200)，其中，所述一个齿轮(135)在所有的倒档速比和至少两个前进档速比中仅在与所述第一轴线(301)和第二轴线(302)垂直的一个齿轮平面内传递动力。
8.根据权利要求5或6任一项所述的多离合器变速器(100，200)，其中，所述第二倒档齿轮(192)以可旋转的方式固定地布置在所述倒档轴(196)上，从而所述第三倒档齿轮(191)是活动齿轮，并且可旋转地布置在所述输出轴(199)上；设置有换向离合器(128)，所述换向离合器(128)能够将所述第三倒档齿轮(191)接合到所述输出轴(199)。
9.根据权利要求5或6中的任一项所述的多离合器变速器(100，200)，其中，所述第二倒档齿轮(192)是活动齿轮，并且以可旋转的方式布置在所述倒档轴(196)上，从而所述第三倒档齿轮(191)以可旋转的方式固定地布置在所述输出轴(199)上；设置有换向离合器(128)，所述换向离合器(128)能够将所述第二倒档齿轮(192)接合到所述倒档轴(196)。
10.根据前述权利要求任一项所述的多离合器变速器(100，200)，其中，所述一个齿轮(135)是活动齿轮，从而以可旋转的方式布置在所述副轴(123)上。
11.根据前述权利要求任一项所述的多离合器变速器(100，200)，其中，所述主轴(124)以可旋转的方式地悬挂在所述输出轴(199)中。
12.根据前述权利要求任一项所述的多离合器变速器(100，200)，其中，所述输出轴(199)被连接到副变速部分，在所述副变速部分处，能够通过至少一个离合器的选择性接合和脱离建立具有不同速度比的至少两个交变扭矩路径。
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