CN104896033B - 尤其用于商用车的双离合变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其用于商用车的双离合变速器100、优选地可完全负载切换的双离合变速器。双离合变速器100包括双离合器A、B，基础变速器GG和优选地实施为行星齿轮变速器的范围级RG。双离合变速器100特征尤其在于，基础变速器GG和范围级RG的用于换档和/或齿轮级切换的所有切换元件C、EF、GH、RL、KJ、OU同轴于可连接双离合器A、B和范围级RG的中央轴系Z布置。

Description

尤其用于商用车的双离合变速器
技术领域
本发明涉及一种尤其用于商用车、例如载重汽车的双离合变速器(Doppelkupplungsgetriebe)。
背景技术
由文件WO 2011/123019 A1已知一种双离合变速器，其包括双离合器、基础变速器(Grundgetriebe)和范围级(Rangestufe)。为了换档，双离合变速器需要多个切换元件，其一方面位于中央轴系(Wellenstrang)上而另一方面位于副轴(Vorgelegewelle)上。在该双离合变速器中不利的尤其是，其需要相对多的结构空间并且此外在结构上相对复杂，这尤其涉及必需的用于换档的执行机构(Aktuatorik)。
发明内容
本发明的目的是提供一种备选的和/或改进的双离合变速器。
该目的可利用根据本发明的双离合变速器来实现。有利的改进方案由接下来的说明得出。
根据本发明提供一种双离合变速器、优选地可完全负载切换的双离合变速器。该双离合变速器包括双离合器、尤其实施为圆柱齿轮基础变速器的基础变速器和优选地实施为行星齿轮变速器的范围级，其适宜地以最后提到的顺序在负载流方向上依次布置。适宜地，基础变速器一侧由双离合器而另一侧由范围级来限制。
该双离合变速器特征主要在于，用于基础变速器和范围级的换档和/或齿轮级切换(Radstufenschaltung)的所有切换元件大致同轴于中央轴系布置。由此可提供一种相对紧凑的且待相对简单地制造的双离合变速器。
中央轴系用于连接双离合器、范围级和优选地基础变速器。
切换元件优选地实施为齿式离合器(Zahnkupplung)。
可能的是，基础变速器具有副轴装置。该副轴装置适宜地可实施为带有唯一的副轴的单副轴实施形式或为带有两个副轴的双副轴实施形式。副轴装置适宜地可借助于齿轮级与中央轴系连接。
基础变速器因此可示出有两个副轴，在基础变速器中的功率流尤其可从输入轴分支到这两个副轴上，这提供效率优点，因为可平衡到输入轴和主轴上的径向力并且由此出现较小的轴承损耗。
从用于基础变速器和范围级的换档和/或齿轮级切换的所有切换元件同轴于中央轴系布置尤其得出，副轴装置没有最后提及的切换元件、尤其没有活动轮(Losrad)，并且/或者基础变速器的所有活动轮都位于中央轴系上。
可能的是，中央轴系包括空心的第一输入轴、至少逐段地在空心输入轴中伸延的第二输入轴、主轴和优选地实施为行星齿轮变速器的范围级的行星齿轮架，其适宜地彼此同轴地布置。主轴优选地延伸直至范围级的太阳轮，其中，太阳轮抗扭与主轴地相连接。
基础变速器包括用于将中央轴系与副轴装置抗扭地连接的齿轮级，优选地七个齿轮级。
可能的是，用于将中央轴系与副轴装置连接的齿轮级分别包括在该副轴或多个副轴上的固定轮和在中央轴系上的活动轮。
切换元件可包括两个切换元件，优选地单侧的齿式离合器和双侧的齿式离合器，借助于其第一输入轴选择性地通过三个齿轮级可带到与副轴装置抗扭地相连接。
此外，切换元件可包括一切换元件、优选地单侧的齿式离合器，借助于其第二输入轴选择性地通过两个齿轮级可带到与副轴装置抗扭地相连接。
此外，切换元件可包括一切换元件、优选地双侧的齿式离合器，借助于其选择性地主轴可带到与第二输入轴或者通过一齿轮级、尤其用于倒档的输出常量(Abtriebskonstante)与副轴装置抗扭地相连接。最后提及的切换元件适宜地布置在一方面第二输入轴与另一方面主轴之间。
此外，切换元件可包括一切换元件、优选地双侧的齿式离合器，借助于其选择性地主轴通过齿轮级、尤其用于前进档的输出常量可带到与副轴装置抗扭地相连接或者实施为行星齿轮变速器的范围级的行星齿轮架通过一齿轮级、尤其用于前进档的输出常量可带到与副轴装置抗扭地相连接。
由此产生，来自副轴装置的功率流可通过用于倒档的输出常量或用于前进档的输出常量在范围组(Rangegruppe)方向上输出。
切换元件此外可包括一切换元件、优选地双侧的齿式离合器，借助于其选择性地实施为行星齿轮变速器的范围级的空心轮可带到与范围级的行星齿轮架抗扭地相连接或者范围级的空心轮可带到与变速器壳体抗扭地相连接。最后提及的切换元件优选地位于行星齿轮架上，行星齿轮架在本发明的范围中适宜地可被与中央轴系相关联。其然而也可被前置于行星齿轮架。
基础变速器和范围级一起包括优选地总共六个切换元件。
基础变速器的在负载流方向上第一切换元件优选地实施为单侧的切换元件而在负载流方向上后置的五个切换元件可实施为双侧的切换元件。
主轴适宜地与实施为行星齿轮变速器的范围级的太阳轮固定地抗扭地相连接。备选地或补充地，变速器输出部(Getriebeabtrieb)可与范围级的行星齿轮架适宜地固定地抗扭地相连接。
如之前已提及的那样，副轴装置可包括两个独立的副轴，其用于从第一输入轴和第二输入轴的功率分支。这两个独立的副轴适宜地彼此不同轴地延伸并且/或者优选地镜像大致(例如+/-10°或+/-5°)180°布置。由此，尤其可使径向力平衡和效率提高成为可能。
副轴中的至少一个优选地实施成使得副输出部(Nebenabtireb)(PTO，动力输出)可装配在其处。
双离合变速器是优选地负载可完全切换的双离合变速器。“可完全负载切换”尤其是指，对于处于功率流中的每个档存在将在其之上的至少一个档和/或在其之下的至少一个档预先置入在双离合器的打开的离合器上的无负载的路径上的可能性，从而适宜地通过双离合器的交叉切换(Ueberschneidungsschaltung)可来执行负载可切换性。
基础变速器和范围级优选地可实施成负载可切换，适宜地借助于双离合变速器的交叉切换。
为了实现负载可切换性，基础变速器优选地包括两个独立的负载路径并且范围级包括两个独立的负载路径。由此可将基础变速器和范围级实施成负载可切换、尤其负载可完全切换，以便能够适宜地使基础变速器的所有前进档和范围级的所有前进档且因此使双离合变速器的所有前进档可切换负载。
双离合变速器优选地在直接档(Directgang)模式中包括十二个前进档并且/或者在超速传动(Overdrive)模式中包括十三个前进档。
在直接档模式与超速传动模式之间的可切换性优选地可通过双离合器的交叉切换来实现。
双离合变速器优选地包括五个适宜地在几何上成梯级的倒档。
还要提及的是，范围级尤其可实施为三轴行星齿轮变速器。
此外要提及的是，双离合器的离合器可实施成干式或湿式运行、可径向地或轴向地来布置并且/或者可实施成弹力关闭(“常闭”)或弹力打开(“常开”)。
此外要提及的是，在本发明的范围中双离合变速器可在基础变速器和范围级之外具有换档元件(例如在双离合器中)。
此外要提及的是，中央轴系、尤其输入轴和主轴以及该副轴或多个副轴彼此平行地伸延。
本发明不限于双离合变速器，而是还包括一种商用车、优选地载重汽车或公共汽车，其带有如在此所述的双离合变速器。
附图说明
本发明的上述特征和优选的实施形式可任意相互组合。本发明的其它有利的改进方案由本发明的优选的实施形式的接下来的说明结合附图得出。
图1显示了根据本发明的一实施形式的双离合变速器，
图2-14显示了图1的双离合变速器的各个档的负载流，
图15显示了图1的双离合变速器的换档表，以及
图16显示了根据本发明的另一实施形式的双离合变速器。
附图标记清单
an 变速器驱动轴
A 用于空心输入轴的离合器
B 用于实心输入轴的离合器
a 空心输入轴
b 实心输入轴
C 将齿轮级SC与空心输入轴相连接的切换元件
E 将齿轮级SE与空心输入轴相连接的切换元件
F 将齿轮级SF与空心输入轴相连接的切换元件
G 将齿轮级SG与实心输入轴相连接的切换元件
H 将齿轮级SH与实心输入轴相连接的切换元件
L 将实心输入轴与主轴相连接的切换元件
R 将用于倒档(SR)的输出常量与主轴相连接的切换元件
K 将用于前进档(SK)的输出常量与主轴相连接的切换元件
J 将用于前进档(SK)的输出常量与行星齿轮架相连接的切换元件
O 将空心轮与行星齿轮架相连接的切换元件
U 将空心轮与变速器壳体相连接的切换元件
SC 用于1档和7档的齿轮级，其将空心输入轴与副轴装置相连接
SE 用于5档和11档的齿轮级，其将空心输入轴与副轴装置相连接
SF 用于3档和9档的齿轮级，其将空心输入轴与副轴装置相连接
SG 用于4档和10档的齿轮级，其将实心输入轴与副轴装置相连接
SH 用于2档和8档的齿轮级，其将实心输入轴与副轴装置相连接
SR 用于倒档的输出常量(其尤其将副轴装置通过附加的倒档齿轮与主轴相连接)
SK 用于前进档的输出常量(其尤其将副轴装置选择性地与主轴或行星齿轮架相连接(通过切换元件KJ来切换))
RG 范围级
3W-PG 3轴行星齿轮变速器
ab 输出法兰/变速器输出部
vl 副轴(左侧)
vr 副轴(右侧)
s 主轴(太阳轮轴)
c 行星齿轮架(桥接部)
r 空心轮
PTO 动力输出部(副输出部)
100 双离合变速器
GG 基础变速器
RG 范围级
Z 中央轴系(输入轴、主轴和优选地行星齿轮架)。
具体实施方式
参考附图所说明的实施形式部分地相一致，其中，相似的或相同的部件设有相同的附图标记并且对于其阐述也参照其它附图的说明，以避免重复。
图1显示了用于商用车、尤其所谓的重型载重汽车的双离合变速器100。
双离合器变速器100实施为可完全负载切换的双离合变速器并且包括带有两个离合器A、B的双离合器、可负载切换的圆柱齿轮基础变速器GG以及包括行星齿轮变速器的可负载切换的范围级RG。行星齿轮变速器实施为三轴的行星齿轮变速器并且包括空心轮r、行星齿轮架(桥接部)c和太阳轮轴，其是主轴s的一部分并且固定地抗扭地与行星齿轮变速器的太阳轮相连接。中央的轴系Z连接双离合器A、B、基础变速器GG以及范围级RG。
基础变速器GG包括副轴装置，其具有两个独立的副轴vl、vr。这两个副轴vl、vr用于功率分支并且彼此不同轴地延伸。其镜像大致180°布置，以便由此使径向力平衡和因此效率提高成为可能。
基础变速器GG包括七个齿轮级、尤其圆柱齿齿轮级，SC、SE、SF、SG、SH、SR、SK。齿轮级SC、SE、SF、SG、SH、SR、SK分别包括在副轴vl、vr上的固定轮和在中央轴系Z上的活动轮。齿轮级SC、SE、SF、SG、SH、SR、SK用于将副轴vl、vr与中央轴系Z抗扭地连接。
基础变速器GG和范围级RG一起包括总共六个实施为齿式离合器的切换元件C、EF、GH、LR、KJ、OU用于换档和/或齿轮级切换。
在负载流方向上第一切换元件C实施为单侧切换元件，而其余的后置的五个切换元件EF、GH、LR、KJ、OU实施为双侧的切换元件。
中央轴系Z包括空心的第一输入轴a，穿过空心输入轴a的第二输入轴b和主轴s。同样，适宜地可使行星齿轮架c与中央轴系Z相关联。第一输入轴a与离合器A固定地抗扭地连接，其中，第二输入轴b与离合器B固定地抗扭地连接。主轴s在范围级RG内延伸且尤其延伸通过行星齿轮架c。第一输入轴a、第二输入轴b、主轴s和优选地行星齿轮架c同轴地布置。
所有切换元件C、EF、GH、LR、KJ、OU、尤其布置在基础变速器GG中和在范围级RG中的同步装置同轴于中央轴系Z布置。由此，切换元件C、EF、GH、LR、KJ、OU位于包括第一输入轴a、第二输入轴b、主轴s和适宜地行星齿轮架c的轴系Z上。
这两个副轴vl、vr虽然包括齿轮级SC、SE、SF、SG、SH、SR、SK的固定轮，但是没有档位和/或齿轮级切换元件且没有活动轮。齿轮级SC、SE、SF、SG、SH、SR、SK的所有活动轮位于中央轴系Z上。
借助于切换元件C、EF，第一输入轴a选择性地通过这三个齿轮级SC、SE、SF可带到与副轴vl、vr抗扭地相连接。齿轮级SC用于1档和7档并且将第一输入轴a与副轴vl、vr连接。齿轮级SE用于5档和11档并且将第一输入轴a与副轴vl、vr连接。齿轮级SF用于3档和9档并且将第一输入轴a与副轴vl、vr连接。
借助于切换元件GH，第二输入轴b选择性地可通过齿轮级SG、SH被带到与副轴vl、vr抗扭地相连接。齿轮级SG用于4档和10档并且将第二输入轴b与副轴vl、vr连接。齿轮级SH用于2档和8档并且将第二输入轴b与副轴vl、vr连接。
借助于切换元件LR，主轴s选择性地可被带到与第二输入轴b或者通过齿轮级SR与副轴vl、vr抗扭地相连接。齿轮级SR是用于倒档的输出常量并且用于将副轴vl、vr通过附加的倒档齿轮与主轴s连接。切换元件LR布置在第二输入轴b与主轴s之间。
借助于切换元件KJ，主轴s选择性地可通过齿轮级SK被带到与副轴vl、vr抗扭地相连接或者范围级RG的行星齿轮架c可通过齿轮级SK被带到与副轴vl、vr抗扭地相连接。齿轮级SK是用于前进档的输出常量并且用于将副轴vl、vr选择性地与主轴s或行星齿轮架c连接(通过切换元件KJ来切换)。
常量级特征在于，其通过多个档位在功率流中保持恒定而不是被置入仅用于确定的档。
借助于齿轮级SC、SE、SF、SG、SH和所属的切换元件C、EF、GH，功率流能从输入轴a、b传递到这两个副轴vl、vr上并且因此实现之前提及的功率分支。由此可来平衡到输入轴a、b和主轴s上的径向力并且因此获得较小的轴承损耗。通过用于倒档的输出常量SR和用于前进档的输出常量SK，功率流可从这两个副轴vl、vr传递到范围级RG、尤其主轴s或行星齿轮架c(在输出常量SK的情况中)上。
借助于切换元件OU，空心轮r选择性地可被带到与行星齿轮架c抗扭地相连接或者空心轮r可被带到与变速器壳体抗扭地相连接。
范围级RG的太阳轮固定地抗扭地与主轴s相连接，而行星齿轮架c固定地抗扭地与变速器输出部ab相连接。
范围级RG实施为带有2个行驶范围(Fahrbereich)(即第一行驶范围和第二行驶范围)的三轴的行星齿齿轮级。
在第一行驶范围中，在范围级RG中功率流从主轴s来到固定地与变速器输出部ab相连接的行星齿轮架c，其中，空心轮r通过切换元件OU(切换位置U)与变速器壳体相连接。
在第二行驶范围中，在范围级RG中功率流在大多数档位中通过切换元件KJ(切换位置J)直接来到行星齿轮架c上，接着空心轮r通过切换元件OU(切换位置O)可与行星齿轮架c连接。在直接档中，第二输入轴b借助于切换元件LR(切换位置L)被与主轴s相连接并且因此通过与空心轮r相连接的行星齿轮架c也与变速器输出部ab相连接。
除了十二个(直接档模式)或十三个(超速传动模式)前进档之外，双离合变速器100包括五个倒档。
图2-14显示了双离合变速器100的各个前进档的负载流。
由图2-14现在可得悉双离合变速器100的以下工作方式：
在下部的行驶范围中(“小组”，档位1-6)中，范围级RG通过太阳轮被主轴s驱动，输出通过行星齿轮架c实现。空心轮r通过切换元件OU(切换位置U)抗扭地与变速器壳体相连接。
在上部的行驶范围中(“大组”，档位12-13)，范围级RG通过太阳轮被主轴s驱动，输出通过行星齿轮架c实现。空心轮r通过切换元件OU(切换位置O)抗扭地与行星齿轮架c相连接，使得行星齿轮变速器作为块环绕。上部的行驶范围包括档位7-11，在其中功率从用于前进档的输出常量SK直接通过行星齿轮架c被传递到变速器输出部ab上。在档位7-11中，范围级RG不必强制性地作为块环绕。尽管如此，档位7-11根据范围级RG的传动比(i=1.0，例如在整块环绕(Blockumlauf)的情况下)可关联于“大组”。
为了转换范围级RG，需要切换元件KJ、OU。切换元件KJ使用于前进档的输出常量SK能够与主轴s或者直接行星齿轮架c抗扭地连接。切换元件OU允许空心轮r与变速器壳体或行星齿轮架c抗扭地的连接。
图15显示了图1的双离合变速器100的换档表。
图16显示了根据本发明的另一实施形式的双离合变速器100。
在图16中所示的双离合变速器100的特点是，其不具有两个副轴，而是仅具有唯一的副轴v。在其它方面，图16的双离合变速器100可与图1的双离合变速器100大致相同地来实施。对于图16的双离合变速器100同样适用的是，所有切换元件C、EF、GH、LR、KJ、OU或齿轮级SC、SE、SF、SG、SH、SR、SK的所有活动轮同轴于中央轴系Z(输入轴a、b、主轴s和优选地行星齿轮架c)布置而副轴v没有切换元件且没有活动轮。
本发明不限于上述优选的实施形式。而同样使用本发明构思并且因此落入该保护范围中的大量变体和变型是可能的。

Claims (17)

1.一种能够完全负载切换的双离合变速器(100)，其包括：
- 双离合器(A,B)，
- 基础变速器(GG)以及
- 范围级(RG)，
其中，
- 用于所述基础变速器(GG)和所述范围级(RG)的换档和/或齿轮级切换的所有切换元件(C,EF,GH,LR,KJ,OU)同轴于能够连接所述双离合器(A,B)和所述范围级(RG)的中央轴系(Z)来布置，
- 所述双离合变速器(100)在直接档模式中提供12个前进档并且/或者在超速传动模式中提供13个前进档且所述基础变速器(GG)具有副轴装置(vl,vr;v)，
其特征在于，
所述中央轴系(Z)包括第一输入轴(a)、第二输入轴(b)和主轴(s)，其中，
所述切换元件包括切换元件(LR)，借助于其选择性地所述主轴(s)能够带到与所述第二输入轴(b)或者通过齿轮级(SR)与所述副轴装置(vl,vr;v)抗扭地相连接；并且/或者
所述基础变速器(GG)的在负载流方向上的第一切换元件(C)实施为单侧的切换元件而在负载流方向上后置的切换元件(EF,GH,LR,KJ,OU)实施为双侧的切换元件。
2.根据权利要求1所述的双离合变速器(100)，其特征在于，所述第一输入轴(a)为空心的输入轴且所述第二输入轴(b)至少逐段地在空心的所述第一输入轴(a)中伸延。
3.根据权利要求2所述的双离合变速器(100)，其特征在于，所述切换元件包括两个切换元件(C,EF)，借助于其所述第一输入轴(a)能够选择性地通过三个齿轮级(SC,SE,SF)带到与所述副轴装置(vl,vr;v)抗扭地相连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的双离合变速器(100)，其特征在于，所述切换元件包括切换元件(GH)，借助于其所述第二输入轴(b)能够选择性地通过两个齿轮级(SG,SH)带到与所述副轴装置(vl,vr;v)抗扭地相连接。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的双离合变速器(100)，其特征在于，所述范围级(RG)实施为行星齿轮变速器，其中，所述切换元件包括切换元件(KJ)，借助于其选择性地所述主轴(s)能够通过齿轮级(“用于前进档的输出常量”；SK)带到与所述副轴装置(vl,vr;v)抗扭地相连接或者所述范围级(RG)的行星齿轮架(c)能够通过齿轮级(“用于前进档的输出常量”SK)带到与所述副轴装置(vl,vr;v)抗扭地相连接。
6.根据权利要求3所述的双离合变速器(100)，其特征在于，所述齿轮级(SC,SE,SF,SG,SH,SR,SK)分别包括在副轴(vl,vr;v)上的固定轮和在所述中央轴系(Z)上的活动轮。
7.根据前述权利要求1至3中任一项所述的双离合变速器(100)，其特征在于，所述范围级(RG)实施为行星齿轮变速器，其中，所述切换元件包括切换元件(OU)，借助于其选择性地所述范围级(RG)的空心轮(r)能够带到与所述范围级(RG)的行星齿轮架(c)抗扭地相连接或者所述范围级(RG)的空心轮(r)能够带到与变速器壳体抗扭地相连接。
8.根据前述权利要求1至3中任一项所述的双离合变速器(100)，其特征在于，所述范围级(RG)实施为行星齿轮变速器，其中，所述主轴(s)与所述范围级(RG)的太阳轮抗扭地相连接而变速器输出部与所述范围级(RG)的行星齿轮架(c)抗扭地相连接。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的双离合变速器(100)，其特征在于，所述副轴装置具有两个独立的副轴(vl,vr)，功率流能够分支到所述副轴(vl,vr)上。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的双离合变速器(100)，其特征在于，所述副轴装置具有唯一的副轴(v)。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的双离合变速器(100)，其特征在于，所述副轴装置(vl,vr;v)实施成使得至少一个副输出部(PTO)能够联接到其处。
12.根据前述权利要求1至3中任一项所述的双离合变速器(100)，其特征在于，所述基础变速器(GG)和所述范围级(RG)的负载可切换性通过所述双离合器(A,B)的交叉切换来实现。
13.根据前述权利要求1至3中任一项所述的双离合变速器(100)，其特征在于，所述范围级(RG)实施为行星齿轮变速器。
14.根据前述权利要求1至3中任一项所述的双离合变速器(100)，其特征在于，所述在负载流方向上后置的切换元件(EF,GH,LR,KJ,OU)包括五个切换元件。
15.根据权利要求1所述的双离合变速器(100)，其特征在于，所述范围级(RG)实施为行星齿轮变速器，其中，所述中央轴系(Z)还包括所述范围级(RG)的行星齿轮架(c)。
16.一种商用车，其带有根据前述权利要求中任一项所述的双离合变速器(100)。
17.根据权利要求16所述的商用车，其特征在于，所述商用车为载重汽车。
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