CN104755805B - 双离合变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于作为汽车的速度变换传动装置的双离合变速器的换挡装置，具有:两个同轴设置的输入轴，它们能通过各一个离合器(K1、K2)被激活；轴线平行的输出轴；设置在所述轴上的、能借助换挡接合装置挂上的、用于形成多个前进挡和一个倒车挡的齿轮组，其中，这些齿轮组分布在具有一个所述输入轴的子变速器(A)中和具有另一所述输入轴的子变速器(B)中。为了在结构紧凑的设计中实现较大的变速器分散度，本发明提出，在带有输入空心轴(14)的所述子变速器(A)的前面连接能在两个变速比级中转换的行星齿轮传动机构(40；60；80)。

Description

双离合变速器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于双离合变速器的换挡装置，该双离合变速器用作汽车的速度变换传动装置。
背景技术
这种双离合变速器在良好的传动效率情况下可用作自动换挡变速器，该自动换挡变速器还通过划分为两个子变速器和两个分离离合器而能够快速且无牵引力中断地换挡。在使这种变速器最优地适配于驱动装置或内燃机的驱动功率的努力中，期望大的变速器分散度(Getriebespreizung)，这例如可通过设置更多的前进挡(在变速比级差不是太大的情况下)来实现。
发明内容
本发明的任务是提供一种类似形式的双离合变速器，其在结构紧凑地设计的情况下能实现大的变速器分散度和特别是增加了前进挡的数量，并且在控制技术上能良好地掌控。
该任务的解决方案在权利要求1的特征中给出。从属权利要求给出了本发明有利的方案和进一步方案。
根据本发明提出，在具有输入空心轴的子变速器A的前面连接能转换到两个变速比级中的行星齿轮传动机构。所述行星齿轮传动机构使得子变速器A中的挡位倍增，由此在子变速器B中尽管可实现更大的变速器分散度，齿轮组的数量与传统齿轮组相比可减小，使得最终变速器的结构长度没有变大并且额外成本能保持得很小。在子变速器A中实现的前进挡能够将每个齿轮组用在两个不同的变速比中，其中，转换也能相对简单地、自动地进行。子变速器B中的前进挡在此这样配置，使得保持在无牵引力中断的情况下换挡。
行星齿轮传动机构以本身已知的方式具有输入元件、输出元件和能通过制动器固定的、用于接上较低的(也就是说较短的)变速比级的传递元件，该变速比级导致较高的输出力矩。此外，通过双离合器的离合器K1能转换至1：1的变速比级，此时该离合器K1将行星齿轮传动机构的两个元件(例如输入元件和传递元件)彼此连接，使得在该1：1的变速比中没有传递损失。
制动器和离合器K1优选为可液压地操作的、摩擦锁合地起作用的元件，例如片式结构。所述双离合器可与进行驱动的驱动装置或内燃机形成驱动连接。为此，例如以片式结构实施的该双离合器具有离合器壳体，内燃机的动力输出轴无相对转动地连接在该离合器壳体上。因此，在内燃机被激活时该离合器壳体持续转动。动力流因此通过该离合器壳体传递至第一输入轴或第二输入轴。
行星齿轮传动机构可以具有作为输入元件的第一太阳轮、作为输出元件的第二太阳轮和作为传递元件的行星架，阶梯式行星齿轮支撑在该行星架上并与两个太阳轮啮合。在此，输入元件(例如进行驱动的太阳轮)与双离合器的壳体始终形成驱动连接，而传递元件或行星架能通过双离合器的离合器K1被接入。这具有的优点是，汽车的起动例如在第一前进挡或倒车挡并且在行星齿轮传动机构的较低的变速比级中能通过连接在行星架上的制动器来控制，由此必要时相应的离合器K1能以更小的离合器力矩来设计。此外，由此可省略用于转换行星齿轮传动机构的单独的离合器(即图8中的K3)。
在本发明的另一有利的方案中，行星齿轮传动机构可设计为减速器(固定变速比(Standübersetzung)例如i0＝-3)，由此尤其是在减速级中，离合器功率的份额或者传递效率能进一步改善。
在本发明的另一个优选的设计方案中，所述变速器可具有至少8个前进挡，其中第一和第二前进挡、第四和第五前进挡、第七和第八前进挡配属于带有前置的所述行星齿轮传动机构的子变速器A，第三和第六前进挡配属于子变速器B。该8个前进挡因此能仅通过五个齿轮组来实现，其中子变速器A的三个齿轮组的前进挡通过可转换的行星齿轮传动机构而翻倍。
在前进挡多于八个的变速器中，还可以通过另外一个齿轮组而给子变速器B配设第九前进挡，并且必要时也通过另外一个齿轮组给子变速器A配设前进挡10和11。
最后，具有用于实现两个倒车挡的中间齿轮的齿轮组可配属于带有前置的行星齿轮传动机构的子变速器A；可选地，具有用于形成仅一个倒车挡的中间齿轮的齿轮组可设在子变速器B中。后者具有的优点是，起动挡(前进-倒车)不是通过相同的起动元件来控制，因此避免可能存在的不均匀的离合器磨损。
下面借助示意性附图详细阐述本发明的多个实施例。
附图说明
图1为用于全轮驱动汽车的双离合变速器的框图，具有两个子变速器A和B，其中，在子变速器A前面设有具有阶梯式行星齿轮的行星齿轮传动机构；
图2为另一个对图1替换的、设计为减速器的行星齿轮传动机构；
图3为换挡图，其中表示出用于具有8个前进挡的双离合变速器的换挡序列；
图4至7分别为其它实施例的部分视图；
图8为不包含在本发明中的对比示例；
图9为具有总共10个前进挡、一个倒车挡和四个切换组的另一双离合变速器。
具体实施方式
图1粗略地示意地表示作为汽车的速度变换传动装置的双离合变速器12，具有两个同轴的变速器输入轴14、16，它们通过两个分离离合器K1、K2与驱动用的驱动装置或与内燃机可形成驱动连接。为此该例如以片式结构实施的双离合器具有离合器壳体44，内燃机的动力输出轴无相对转动地连接在该离合器壳体上。因此在内燃机被激活时，离合器壳体44持续转动。因此，动力流通过离合器壳体44传导至第一输入轴14或第二输入轴16。输入轴14构造为空心轴。
与输入轴14、16轴线平行地设有输出轴18，其在本实施例中由第一输出轴18a和构造为空心轴的同轴的第二输出轴18b组成。
第一输出轴18a通过由正齿轮24、26组成的输出级25驱动安装在变速器壳体20上的前轴差速器22(仅简要表示)，第二输出轴18b驱动轴间差速器30的差速器壳体28，该轴间差速器30的输出元件或轴锥齿轮32、34一方面与用于驱动前轴差速器22的输出轴18a连接，另一方面与用于驱动汽车的(未示出的)后轴差速器的输出轴36连接。
输出轴18以及轴间差速器30的所示设计能够使得一些前进挡直接输出到前轴差速器，而另一些前进挡和倒车挡通过轴间差速器30实现全轮驱动。
在仅向一个轴差速器22输出(前轮驱动)或通过输出轴36向后轴差速器输出(后轮驱动)的情况下，输出轴18也构造成一体的并且不带有轴间差速器30。
所述的轴14、16、18等通过仅简要表示的滚动轴承可转动地支撑在变速器壳体20中。
双离合变速器12分为子变速器A和子变速器B，输入空心轴14仅在子变速器A内部延伸，输入轴16穿过输入轴14通到子变速器B中直至子变速器B的端壁20a。
在子变速器A中设有三个前进挡齿轮组I、III、V和具有集成的换向齿轮的倒车挡齿轮组R，它们以已知方式由固定齿轮和浮动齿轮组成，其中，浮动齿轮能通过同步接合装置(都用38表示)来转换。齿轮组I、III、V、R形成前进挡1/2、4/5、7/8和两个倒车挡R1/2(还将阐述)。
在子变速器B中设有两个前进挡齿轮组II、IV，它们也由固定齿轮和能通过同步接合装置38切换的浮动齿轮组成并且它们以相应的变速比设计形成前进挡3和6。
在子变速器A前面与双离合器K1、K2相邻地连接有行星齿轮传动机构40，该行星齿轮传动机构与输入空心轴14同轴并且能转换到两个变速比级或者说能转换到在一个较低/较高的变速比级与一个1:1的变速比级。
行星齿轮传动机构40的输入元件通过第一太阳轮42构成，该第一太阳轮与双离合器K1、K2的壳体44连接并因此始终被驱动。
行星架46作为行星齿轮传动机构40的传递元件承载多个可转动地支承的阶梯式行星齿轮48，其中较大的第一齿轮与太阳轮42啮合并可与离合器K1形成驱动连接。
阶梯式行星齿轮48的较小的齿轮与第二太阳轮50连接，该第二太阳轮作为行星齿轮传动机构40的与子变速器A的输入空心轴14连接的输出元件。
另外，承载行星架46的空心轴52与类似于膜片式离合器地构造的、相对壳体固定的制动器B连接，通过该制动器B能控制地/调节地固定行星架46。
在下面的说明中，示例性地在离合器K1分离并且制动器B被致动的情况下较低的变速比级被挂上，而在离合器K1接合并且制动器B不被致动的情况下与之相比较高的变速比级被挂上，这样本发明如下：
如果使离合器K1分离并且制动器B被致动，则太阳轮42通过阶梯式行星齿轮48驱动太阳轮50并且太阳轮50以较低的变速比级驱动输入轴14；这在相应地挂上子变速器A的齿轮组时相当于前进挡1(这里汽车的起动通过制动器B通过被施加的制动力矩来控制)、4、7，以及在挂上齿轮组R时相应于倒车挡R1。如果松开制动器B，驱动功率被中断。
为了将行星齿轮传动机构40转换至1:1的变速比级，使离合器K1接合，这时太阳轮42和行星架46连接在一起，行星齿轮传动机构40本身被锁止。驱动力矩通过离合器K1和壳体44相应地被分配。在行星齿轮传动机构40的1:1的变速比级中可挂上前进挡2、5、8和倒车挡R2。
为了挂上子变速器B的前进挡3和6，以传统的方式通过同步接合装置38挂上齿轮组II或IV，和通过分离离合器K2激活齿轮组II或IV。这时松开离合器K1和行星齿轮传动机构40的制动器B。
根据图3的换挡图表示例如在走遍前进挡1至8和两个可能的倒车挡R1和R2时的换挡序列。
如果汽车在1挡起步，那么在借助同步接合装置38结合齿轮组I之后通过制动器B导入驱动力矩，这时行星齿轮传动机构40如前述的那样处于较低的变速比级(这总是例如用IP表示；P总是表示行星齿轮传动机构40是有效的)。
接着挂上2挡，其方式是松开制动器B和接合离合器K1。这能丝毫没有牵引力中断地被控制。在到此为止描述的换挡过程中，可以在子变速器B中已经在先通过同步接合装置38挂上3档。
在挂入3挡时，使离合器K1分离并且无牵引力中断地同时接合离合器K2。
在用3挡行驶时，可以在子变速器A中通过同步接合装置38接入用于4挡和5挡的齿轮组III。然后挡4和5的激活类似于前述的挡1和2地通过制动器B(IIIP)并随后通过离合器K1(III)实现。
同样的情况也适用于子变速器B中的6挡和子变速器A中的其它挡7和8。
为了通过倒车挡齿轮组R挂上倒车挡，通过同步接合装置38挂上齿轮组R，然后要么使制动器B被致动(R1或RP)，要么在制动器B松开时接合离合器K1(R2或R)。
该双离合变速器可以具有其它的挡例如前进挡9-11。为此可以在根据图1的子变速器A中设置附加的齿轮组VII，该齿轮组VII优选可以设在所示的倒车挡齿轮组RW的部位上并且能在相应的变速比设计中形成挡10和11。
此外，可以在子变速器B中设置用于9挡的附加齿轮组VI和倒车挡齿轮组RW，它们能通过一个公共的同步接合装置38被挂上。
图2表示前置行星齿轮传动机构的另一可选方案；功能相同的部件设有相同的附图标记。
根据图2的行星齿轮传动机构设计为减速器，具有负的变速器固定变速比(在本实施例中为i0＝-3)。这应当理解为行星齿轮传动机构中在行星架静止或假设静止时(两)中心轮轴的角速度或转速之间的比。
减速器80具有第一太阳轮82作为输入元件，该第一太阳轮连接在双离合器K1、K2的壳体44上并因此始终被驱动。
此外，行星架84设计为与子变速器A的输入空心轴14形成驱动连接的输出元件。
第二太阳轮86形成减速器80的传递元件，其通过空心轴52连接于离合器K1。离合器K2如前面那样连接在子变速器B的输入轴16上。
行星架84承载可转动地支承的第一阶梯式行星齿轮88，其中较小的齿轮与太阳轮82啮合，较大的齿轮与位于径向内部的第二行星齿轮90啮合，第二行星齿轮90与第二太阳轮86啮合。
在第二太阳轮86的空心轴52上又连接有相对壳体固定的制动器B。
除了不同的力矩流(用箭头表示)之外，减速器80的转换功能与行星齿轮传动机构40相同。在较低的变速比级中制动器B被致动或者太阳轮86被固定。太阳轮82通过阶梯式行星齿轮88和行星齿轮90驱动行星架84，行星架84驱动子变速器B的输入空心轴14。
如果制动器B和离合器K1被松开，则不传递驱动功率。
为了将减速器80转换到1:1的变速比，接合离合器K1，由此两个太阳轮82、86通过行星架84接合在一起或者说减速器80被锁死。
前进挡1至8或者可能时至11和倒车挡的换档序列与图1相同或者与根据图3的换挡图相同。
图4-7的下列实施例也都涉及双离合变速器，但是其中仅表示双离合器和行星齿轮传动机构40。图4-7的双离合变速器的工作原理和结构与图1表示的双离合变速器相当，因而可以省略详细的说明。
如图1中那样，图4中在子变速器A(未示出)的输入轴14前面连接有行星齿轮传动机构40。行星齿轮传动机构40的输入元件在图4中也是太阳轮42，其连接在双离合器K1、K2的壳体44上并因此始终转动。与图1不同的是，图4中行星齿轮传动机构40具有双行星组，其中径向外部的行星齿轮49被行星架46承载。行星架46在图4中是传递元件。图4中输出元件由外部的齿圈51构成，其无相对转动地连接在输入轴14上。
图5至7各表示图1的双离合变速器的其它变型。因此，图5中在动力流方向上离合器K1跨越自由空间51连接在离合器K2和制动器B后面。输出级25的正齿轮24结构空间有利地伸入自由空间51中。离合器K2在动力流方向上连接在制动器B前面。
图6中制动器B在动力流方向上跨越自由空间51连接在离合器K2后面。输出级25的正齿轮24也结构空间有利地伸入自由空间51中。制动器B在动力流方向上连接在离合器K1前面。
图7中离合器K2在动力流方向上跨越自由空间51连接在制动器B和离合器K1前面，输出级25设在该自由空间51中。离合器K1在动力流方向上连接在制动器B前面。
图8表示前置行星齿轮传动机构的可替代图1的、但是不包含在本发明中的方案；功能相同的部件设有相同的附图标记。
构造在双离合器K1、K2上的行星齿轮传动机构60具有通过空心轴52驱动地连接在离合器K1上的齿圈62作为输入元件、带有可转动地支承的行星齿轮66的行星架64作为输出元件和太阳轮68作为传递元件。
行星架64直接与子变速器A的输入空心轴14形成驱动连接，太阳轮68通过另一空心轴70连接在相对壳体固定的制动器B上。
此外，在齿圈62和空心轴70或太阳轮68之间设有单独的膜片式离合器K3，其在液压加载下使齿圈62与太阳轮68连接并因此形成行星齿轮传动机构60的1:1变速比。这样，离合器K1便通过锁死的行星齿轮传动机构60驱动子变速器(A)的空心轴14。
行星齿轮传动机构60能接入较低的变速比级，其方式是松开离合器K3和使制动器B被致动。然后接合的离合器K1通过齿圈62、行星齿轮66和行星架64驱动输入空心轴14，而太阳轮68作为支撑元件被固定。
与图1-7的实施例不同的是，图8中输入元件(这里为外部的齿圈62)不是无相对转动地连接在壳体44上。因此为了在各变速比级之间转换，不仅要设有制动器B，还要附加地设有单独的离合器K3。相应地在图8表示的具有单独的离合器K3的结构中必须有附加的切换元件。
图9表示另一双离合变速器，其总共具有十个前进挡、一个倒车挡R和四个切换组38。在子变速器A中设有四个前进挡齿轮组II,IV,VI和VII，它们以已知方式由固定齿轮和浮动齿轮组成。浮动齿轮能通过同步接合装置38被挂上。齿轮组II,IV,VI,VII形成前进挡2/3、5/6、8/9和10。此外，齿轮组II形成倒车挡R，这在后面还将阐述。在子变速器B中设有前进挡齿轮组I,III,V。它们也由固定齿轮和能通过同步接合装置38被挂上的浮动齿轮组成并形成前进挡1、4和7。
图9中子变速器A和B具有公共的同步接合装置38。该公共的同步接合装置38坐置在输出空心轴18b上并能切换齿轮组I或齿轮组IV。
图9中表示的双离合器K1和K2的布置基本上相应于图5中表示的布置。与图5不同的是，图9中行星齿轮传动机构40附加地扩展有外部的齿圈71，其与阶梯式行星齿轮48的较小齿轮啮合。外部的齿圈71与中间空心轴73连接，该中间空心轴与输入空心轴14同轴地被支承。
中间空心轴73能通过一个同步接合装置38与齿轮组VII(用于挂上第十前进挡)或者与齿轮组II(用于挂上倒车挡R)连接。此外，齿轮组II能通过另一同步接合装置38与输入空心轴14连接。
为了挂上倒车挡R，齿轮组II通过设在中间空心轴73上的同步接合装置38被接入。此外使离合器K1分离并且使制动器B被致动。动力流因此通过离合器壳体44、太阳轮42、阶梯式行星齿轮48和外部的齿圈73在转动方向反向并且挂上同步接合装置38的情况下传递至齿轮组II。
为了挂上第十前进挡，齿轮组VII通过设在中间空心轴73上的同步接合装置38被接入。此外使制动器B打开并且使离合器K1接合。由此行星齿轮传动机构40被锁止，即本身锁死。动力流因此通过离合器壳体44、被锁死的行星齿轮传动机构40在无转动方向反向的情况下传递至外部的齿圈71、并继续传递至被接通的齿轮组VII。

Claims (15)

1.作为汽车的速度变换传动装置的双离合变速器，该双离合变速器具有
同轴设置的两个输入轴(14、16)，这两个输入轴能通过双离合器的各一个离合器(K1、K2)被激活；
输出轴(18)；
设置在所述轴(14、16、18)上的、能借助换挡接合装置(38)切换的、用于形成多个前进挡和倒车挡的齿轮组，其中，这些齿轮组被划分到具有一个所述输入轴(14)的第一子变速器(A)和具有另一所述输入轴(18)的第二子变速器(B)中，
其特征在于，
第一子变速器(A)的前面连接有能转换到至少两个变速比级中的行星齿轮传动机构(40；80)，所述行星齿轮传动机构具有输入元件(42)、输出元件(50；84)和能通过制动器(B)固定的传递元件(46；86)，
所述输入元件(42)与所述双离合器的壳体(44)永久地驱动连接，
为了切换到第一变速比级，传递元件(46；86)能够通过制动器(B)固定，为了切换到第二变速比级，传递元件(46；86)能通过双离合器的第一离合器(K1)与输入元件(42)连接。
2.根据权利要求1的双离合变速器，其特征在于，通过在行星齿轮传动机构(40；80)的所述两个变速比级之间的转换，能够在换挡序列的两个相继的挡位之间切换，和/或所述行星齿轮传动机构(40；80)在第一离合器(K1)接合并且制动器(B)打开时转换到1:1的变速比级，和/或所述行星齿轮传动机构(40；80)在第一离合器(K1)分离并且制动器(B)接合时转换到较低/较高的变速比级。
3.根据权利要求1或2的双离合变速器，其特征在于，所述行星齿轮传动机构(40)作为输入元件具有第一太阳轮、作为输出元件具有第二太阳轮、作为传递元件具有行星架，阶梯式行星齿轮支撑在所述行星架上，这些阶梯式行星齿轮与两个太阳轮啮合。
4.根据权利要求1或2的双离合变速器，其特征在于，所述行星齿轮传动机构设计为减速器(80)。
5.根据权利要求4的双离合变速器，其特征在于，所述减速器(80)的输入元件为始终通过所述双离合器(K1，K2)的壳体(44)驱动的第一太阳轮，该第一太阳轮与作为输出元件的、行星架的阶梯式行星齿轮的一个齿轮迹啮合，其中，阶梯式行星齿轮的另一个齿轮迹与支撑在行星架上的第二行星齿轮啮合，这些第二行星齿轮与作为传递元件的第二太阳轮啮合。
6.根据权利要求5的双离合变速器，其特征在于，用作传递元件的第二太阳轮能经第一离合器(K1)被驱动以建立1:1的变速比，或者能通过制动器(B)固定以转换到较低/较高的变速比。
7.根据权利要求1或2的双离合变速器，其特征在于，变速器(12)具有8个前进挡，其中第一和第二前进挡(1/2)、第四和第五前进挡(4/5)、第七和第八前进挡(7/8)配属于带有前置的行星齿轮传动机构(40；80)的第一子变速器(A)，第三和第六前进挡(3、6)配属于第二子变速器(B)。
8.根据权利要求7的双离合变速器，其特征在于，在具有多于8个前进挡的变速器(12)中，通过另一个齿轮组给第二子变速器(B)配设第九前进挡(9)，也通过再一个齿轮组给第一子变速器(A)配设前进挡10和11(10/11)。
9.根据权利要求1或2的双离合变速器，其特征在于，给带有前置的行星齿轮传动机构(40；80)的第一子变速器(A)配设带有用于实现两个倒车挡(R1，R2)的中间齿轮的齿轮组。
10.根据权利要求1或2的双离合变速器，其特征在于，具有用于形成倒车挡(R)的中间齿轮的齿轮组设在第二子变速器(B)中。
11.根据权利要求1或2的双离合变速器，其特征在于，在动力流方向上，第一离合器(K1)跨越自由空间(51)连接在第二离合器(K2)和制动器(B)后面，输出级(25)的正齿轮(24)伸入该自由空间(51)中。
12.根据权利要求1或2的双离合变速器，其特征在于，在动力流方向上，所述制动器(B)跨越自由空间(51)连接在第二离合器(K2)后面，其中，制动器(B)在动力流方向上连接在第一离合器(K1)前面。
13.根据权利要求1或2的双离合变速器，其特征在于，在动力流方向上，第二离合器(K2)跨越自由空间(51)连接在制动器(B)和第一离合器(K1)前面，第一离合器(K1)在动力流方向上连接在制动器(B)前面。
14.根据权利要求1或2的双离合变速器，其特征在于，为了提供倒车挡(R)，给行星齿轮传动机构(40)扩展有外部的齿圈(73)，该外部的齿圈与同轴设在输入空心轴(14)上的中间空心轴(73)连接，该中间空心轴能通过设在该中间空心轴(73)上的换挡接合装置(38)与前进挡齿轮组中的一个(II)连接，为了切换到倒车挡(R)，该前进挡齿轮组(II)能通过设在中间空心轴(73)上的同步接合装置(38)被连接，确切地说在第一离合器(K1)分离并且制动器(B)被致动的情况下被连接。
15.根据权利要求1或2的双离合变速器，其特征在于，通过设在该中间空心轴(73)上的同步接合装置(38)能切换另一个前进挡齿轮组(VII)，确切地说在第一离合器(K1)接合和制动器(B)打开的情况下切换该另一个前进挡齿轮组。
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