CN104870861A - 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；输出轴(18)；设置在所述轴上的、能借助换挡接合装置(38)换挡的、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(14)的子变速器(A)中和具有另一所述输入轴(16)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切换单元(60)。

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中的挡位在此这样配置，使得保持在无牵引力中断的情况下换挡。
对上述行星齿轮传动机构替代地，本发明一般地包括任何其他的连接在子变速器A前面或后面的切换单元，该切换单元能切换到两个变速比级。为了说明本发明的工作方式，下面专门参照切换单元作为前置行星齿轮传动机构的构造。
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、用于切换到较低或较高的变速比级的传递元件。此外，通过单独的离合器转换至较高的1：1变速比级，此时该离合器将行星齿轮传动机构的两个元件彼此连接，使得在该1：1变速比中没有传递损失。所述制动器和离合器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。
在本发明的一个有利的方案中，行星齿轮传动机构的输入元件是齿圈，输出元件是承载行星轮的行星架，传递元件是与行星轮啮合的太阳轮，该太阳轮能通过制动器固定或者能通过单独的离合器与行星齿轮传动机构的其它元件之一连接。这里，起动过程以本身常见的方式在离合器K1中进行，而为了传递驱动力矩通过制动器支撑或固定太阳轮。
单独的离合器例如膜片式离合器能结构上有利地设在进行驱动的齿圈与太阳轮之间；此外，制动器和单独的离合器能与太阳轮设在一个公共的空心轴上。
在本发明的另一个有利的方案中，行星齿轮传动机构可设计为减速器(Minusgetriebe)(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、而不是八个齿轮组来实现，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。
在一个替代的换挡顺序中，第二和第三前进挡(2/3)、第五和第六前进挡(5/6)、第八和第九前进挡(8/9)能配属于带有前置或后置的切换单元(60)的子变速器A。第一、第四和第七前进挡(1/4/7)能配属于子变速器B。因此，挡位跳变1/2与前置切换组无关。
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前面设有行星齿轮传动机构；
图2和3分别为换挡图，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和5分别以相应于图2的视图表示具有11个前进挡的双离合变速器的换挡图；
图6和7分别表示具有9个前进挡的双离合变速器的可选的换挡图；
图8以相应于图1的视图表示在仅三个换挡组的情况下具有8个前进挡和一个倒车档的双离合变速器的另一实施例；
图9以相应于图1的视图表示具有11个前进挡和2个倒车档的双离合变速器的另一实施例。
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(未示出)可形成驱动连接。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通过正齿轮24、26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60，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/较高的变速比级和一个1:1的变速比级。
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。
当离合器K1接合、离合器K3松开且制动器B被致动时，在行星齿轮传动机构60中转换出较低的变速比级。在这种情况下，接合的离合器K1通过齿圈62、行星轮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。如果松开制动器B，则驱动功率中断。
为了将行星齿轮传动机构60转换至1:1的变速比级，使离合器K1保持接合，松开制动器B并且同时使离合器K3接合。由此，齿圈62(输入元件)和太阳轮68(传递元件)连接在一起，行星齿轮传动机构60被锁死。在行星齿轮传动机构60的1:1的变速比级中可根据图2的换挡图挂上前进挡2、5、8和倒车挡R。
在图1中，在制动器B接合之后汽车的起动通过离合器K1控制。制动器B能相应地结构简单并因此具有减小的结构尺寸，这是因为这里仅需传递用于固定太阳轮68的支撑力矩。
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、离合器K3和行星齿轮传动机构60的制动器B。
根据图2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60如前述的那样处于较低的、引起较高的输出力矩的变速比级(这总是例如用IP表示；P总是表示行星齿轮传动机构60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K3。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K3(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，在车辆静止时通过同步接合装置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K3(R2或R)。
图3表示另一换挡图，其在走遍前进挡1至8时的换挡序列与图2中表示的换挡图一致。与图2不同的是，图3的换挡图涉及这样的双离合变速器，其中倒车挡齿轮组R不是(如图1中那样)设置在子变速器A中而是设置在子变速器B中。相应地根据图3的换挡图，仅能接入一个倒车挡R，而不是两个。图3所示的换挡图能通过图8中所示那样的并在后面被描述的双离合变速器来实现。
图4表示另一换挡图，其直至8挡的换档序列与图2表示的换挡序列一致。该换挡图在图4中具有另外的挡9至11，它们能按照前面描述的换挡模式来换挡。图4表示的换挡图能在图9中表示的那样的双离合变速器中实现。与图1不同的是，图9中表示的子变速器A除了齿轮组I,III,V和R外，还设有附加的齿轮组VII。该附加的齿轮组VII在相应的变速比设计中形成挡10和11。此外，在图9表示的子变速器B中除了齿轮组II和IV(用于3和6挡)，还设有用于9挡的齿轮组VI。
在图9表示的装置中总共设有4个换挡组，即4个同步接合装置38。在这些同步接合装置中的一个同步接合装置38能在配属于子变速器A的倒车挡齿轮组R1/2与配属于子变速器B的齿轮组II(用于3挡)之间切换。
图5表示另一换挡图，其在走遍前进挡1至11时的换挡序列与图4中表示的换挡序列一致。与图4不同的是，图5中表示的换挡图涉及倒车挡齿轮组不是设置在子变速器A中而是设置在子变速器B中的双离合变速器。相应地在图5表示的换挡图中仅能挂上一个倒车挡R。
借助图6中表示的换挡图来说明一可选的换挡序列。因此在变速器12中第一、第四和第七前进挡1/4/7配属于子变速器B。第二和第三前进挡2/3、第五和第六前进挡5/6以及第八和第九前进挡8/9配属于带有前置的行星齿轮传动机构60的子变速器A。
这里在汽车以1挡起步时，驱动子变速器A的离合器K1分离，驱动子变速器B的离合器K2接合。在子变速器A中可以在先置入2挡。接着挂上2挡，其方式是松开离合器K2并在无牵引力中断的情况下接合离合器K1，切确地说是在使制动器B被致动和松开离合器K3的情况下进行。接着可以挂上第三挡，其方式是松开制动器B和同时接合离合器K3。
在挂入4挡时，再次使离合器K1分离并在无牵引力中断的情况下同时接合离合器K2。能以相应的方式挂上其它挡。
图7表示另一换挡图，其在走遍前进挡1至9时的换挡序列与图6中表示的换挡序列一致。与图6不同的是，图7中表示的换挡图涉及倒车挡齿轮组不是设置在子变速器A中而是设置在子变速器B中的双离合变速器。相应地在图7表示的换挡图中仅能挂上唯一一个倒车挡R。
图8中表示的双离合变速器在构造和工作方式上与图1表示的双离合变速器很大程度上结构相同。就这点而言参照对图1中表示的双离合变速器的说明。
与图1不同的是，图8中在子变速器A中仅设有三个前进挡齿轮组I,III,V，而不包括倒车挡齿轮组R。倒车挡齿轮组R在图8中与前进挡齿轮组II和IV一起设在子变速器B中。相应地在图8的双离合变速器中与图1不同地仅提供唯一一个倒车挡。
通过图8表示的齿轮组布置得到的优点是，第一挡和倒车挡R设在不同的子变速器A、B中，也就是说设在不同的离合器K1、K2上。
在图8表示的装置中总共设有仅3个换挡组，即3个同步接合装置38。在这些同步接合装置中的一个同步接合装置38能在配属于子变速器A的齿轮组I与配属于子变速器B的齿轮组IV(用于6挡)之间切换。

Claims (13)

1.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，所述双离合变速器具有：
同轴设置的两个输入轴(14、16)，这两个输入轴能通过各一个离合器(K1、K2)被激活；
输出轴(18)；
设置在所述轴(14、16)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)的子变速器(A)和具有另一所述输入轴(18)的子变速器(B)中，其特征在于，
在所述子变速器之一(A)的前面或后面连接有能切换到两个变速比级的切换单元、尤其是行星齿轮传动机构(60)，所述切换单元具有输入元件(62)、输出元件(64)和传递元件(68)，
特别是，为了接上第一变速比级，所述传递元件(68)能够通过制动器(B)固定，为了接上第二变速比级，所述传递元件(68)能通过单独的离合器(K3)与所述切换单元(60)的其它元件(62,64)之一连接。
2.根据权利要求1的换挡装置，其特征在于，通过在所述切换单元(60)的所述两个变速比级之间的转换，能够在一个换挡序列的两个相继的挡位之间切换，确切地说尤其是能在负载下进行切换。
3.根据权利要求1或2的换挡装置，其特征在于，所述切换单元(60)能尤其是通过所述单独的离合器(K3)转换至1:1的变速比级。
4.根据前述权利要求之一的换挡装置，其特征在于，作为行星齿轮传动机构形成的切换单元(60)的输入元件(62)是齿圈，所述输出元件(64)是承载行星轮(66)的行星架，所述传递元件(68)是与所述行星轮(66)啮合的太阳轮，该太阳轮能通过制动器(B)固定或者能通过所述单独的离合器(K3)与行星齿轮传动机构的其它元件(62,64)之一连接。
5.根据权利要求4的换挡装置，其特征在于，所述单独的离合器(K3)设在进行驱动的齿圈(62)与太阳轮(68)之间。
6.根据权利要求4或5的换挡装置，其特征在于，制动器(B)和单独的离合器(K3)与太阳轮(68)设在一个公共的空心轴(70)上。
7.根据前述权利要求之一的换挡装置，其特征在于，变速器(12)具有例如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)配属于带有前置或后置的切换单元(60)的子变速器(A)，第三和第六前进挡(3,6)配属于所述子变速器(B)。
8.根据权利要求1-6之一的换挡装置，其特征在于，变速器(12)具有例如8个前进挡，其中第二和第三前进挡(2/3)、第五和第六前进挡(5/6)、第八和第九前进挡(8/9)配属于带有前置或后置的切换单元(60)的子变速器(A)，第一、第四和第七前进挡(1/4/7)配属于子变速器(B)。
9.根据权利要求7或8的换挡装置，其特征在于，在变速器(12)中挡数的可扩展性通过能对所述子变速器(A)和/或(B)添加另外的齿轮组来提供。
10.根据前述权利要求之一的换挡装置，其特征在于，带有前置的切换单元(60)的子变速器(A)配设有一具有用于实现两个倒车挡(R1，R2)的中间齿轮的齿轮组。
11.根据权利要求1-9之一的换挡装置，其特征在于，在子变速器(B)中设有一具有用于形成倒车挡(R)的中间齿轮的齿轮组。
12.根据前述权利要求之一的换挡装置，其特征在于，第一挡的齿轮组(I)和倒车挡的齿轮组(R)设在不同的子变速器(A，B)中。
13.根据前述权利要求之一的换挡装置，其特征在于，所述双离合变速器的换挡接合装置(38)之一能在配属于子变速器(A)的齿轮组与配属于子变速器(B)的齿轮组之间切换。
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