CN107250608A - 用于机动车的双离合变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的双离合变速器，具有能通过切换元件切换的齿轮组，所述齿轮组尤其形成恰好八个齿轮平面(RE‑1至RE‑8)，所述齿轮平面被分别配设给第一子变速器(A)和第二子变速器(B)，其中每个子变速器(A、B)各具有一个输入轴(22、23)，这两个子变速器(A、B)具有公共的输出轴(24)，彼此同轴的输入轴(22、23)能通过各一个可动力切换的离合器(K1、K2)交替地激活，给第一子变速器(A)配设耦数的前进挡以及给第二子变速器(B)配设奇数的前进挡，所述前进挡在挡位切换中能通过切换元件(SE‑A至SE‑G)切换，双离合变速器具有中间齿轮平面(RE‑5)，该中间齿轮平面能或者切换到第一子变速器(A)上、或者切换到第二子变速器(B)上。根据本发明，倒车挡(R)通过与输入轴(22、23)轴线平行的倒车挡轴(50)形成，在所述倒车挡轴上设置有两个倒挡齿轮(51、53)，这两个倒挡齿轮中的第一倒挡齿轮(51)能与其中一个子变速器(A)的齿轮平面(RE‑2)耦合，第二倒挡齿轮(53)能与中间齿轮平面(RE‑5)耦合。

Description

用于机动车的双离合变速器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于机动车的双离合变速器。
背景技术
这种双离合变速器除效率高外还具有如下优点，即其在无牵引力中断的情况下特别是能自动切换，其中在未激活的子变速器中已经可以预选变速级，然后通过转换可动力切换的离合器来激活该变速级。在此，借助于相应的齿轮组将奇数的挡位(1、3、5、等)定位在一个子变速器中，耦数的挡位(2、4、6、等)定位在另一子变速器中，齿轮组例如通过同步接合装置与相应的输入轴或输出轴传动连接。
双离合变速器的轴向长度取决于齿轮组或齿轮平面的数量，该齿轮组或齿轮平面沿轴向方向前后相继地布置在双离合变速器中。齿轮平面中的每个都由至少两个固定齿轮和/或浮动齿轮构成。切换元件布置在齿轮平面之间，在操纵该切换元件时可以切换出前进挡和倒车挡。
这种双离合变速器具有能通过切换元件切换的齿轮组，这些齿轮组尤其形成恰好八个齿轮平面。齿轮平面分别被配设给第一子变速器和第二子变速器。子变速器中的每个各具有一个输入轴以及具有一个公共的输出轴。彼此同轴的输入轴能分别通过可动力切换的离合器交替地激活，其中为第一子变速器配设耦数的前进挡以及为第二子变速器配设奇数的前进挡，所述前进挡可以在挡位切换时通过切换元件切换出。该双离合变速器还具有中间齿轮平面，该中间齿轮平面可以或者切换到第一子变速器上，也可以或者切换到第二子变速器上。
文献DE 10 2012 004 096 A1公开了一种双离合变速器，其中倒车挡由两个在公共的倒车挡轴上布置的倒挡齿轮形成。
发明内容
本发明的目的是，提供一种双离合变速器，使得具有在构造方面有利的结构的同时在功能性(切换策略)和变速级设计方面还具有较大的自由度。
上述目的由权利要求1的特征实现。从属权利要求的主题是本发明的特别优选的实施方式和方案。
根据权利要求1的特征部分，为了形成倒车挡设置有布置在公共的倒车挡轴上的两个倒挡齿轮。第一倒挡齿轮可以与子变速器之一的齿轮平面耦合，而第二倒挡齿轮可以与中间齿轮平面耦合。在切换到倒车挡时，力矩流可以从激活的子变速器的齿轮平面经由第一倒挡齿轮、倒车挡轴和第二倒挡齿轮传递到中间齿轮平面并进一步传递到输出轴上。
以这种方式可以取消单独的、具有仅一个倒挡齿轮的倒车挡齿轮平面或倒车挡齿轮组。取而代之，通过倒车挡轴和两个倒挡齿轮使两个本就存在的齿轮平面彼此传动连接，从而除了常规的前进挡外，还可以实现倒车挡。通过取消单独的倒车挡齿轮组可以或者缩短变速器的结构长度，或者在该位置提供另外的前进挡。
在技术应用中，第一倒挡齿轮作为浮动齿轮以可转动的方式支承在倒车挡轴上并可以利用倒车挡切换元件SE-H与倒车挡轴耦合。第二倒挡齿轮可以作为固定齿轮以不能相对转动的方式布置在倒车挡轴上。
在与齿轮平面的简单的传动连接方面，第一倒挡齿轮可以与第一子变速器的齿轮平面RE-2的在第一输入轴上支承的驱动侧齿轮啮合，而第二倒挡齿轮与中间齿轮平面的在输出轴上支承的输出侧齿轮啮合。
齿轮平面RE-2的驱动侧齿轮能以不能相对转动的方式布置在第一子变速器的驱动侧空心轴上。第一子变速器的驱动侧空心轴以能转动的方式同轴地支承在第一输入轴上并可以通过切换元件SE-C与第一输入轴连接。
中间齿轮平面的输出侧齿轮可以作为浮动齿轮支承在输出轴上并可以通过切换元件SE-G与输出轴传动耦合。在这种情况下，可以通过对切换元件SE-C、SE-H和SE-G的切换来形成倒车挡。
中间齿轮平面可以沿轴向方向直接相邻于第一子变速器。在这种情况下，中间齿轮平面可以或者借助于切换元件SE-D与第一子变速器耦合，或者能借助于切换元件SE-B与第二子变速器耦合。
另选和/或附加于上述的发明内容，可以切换到两个子变速器上的中间齿轮平面通过其驱动侧齿轮浮动地支承在第二输入轴上并可以借助于上述的切换元件SE-D与第一子变速器的驱动侧空心轴耦合。沿轴向方向与切换元件SE-D相对，中间齿轮平面的驱动侧齿轮可以利用另一切换元件SE-B与第二子变速器耦合。
在技术实施方案中，具有上述的切换元件SE-C的第一输入轴包括恰好一个沿轴向方向在两侧可切换的切换元件(例如双重同步接合装置)。借助于第一切换元件SE-C使第一输入轴与第一子变速器的齿轮平面耦合或与之脱耦。第二输入轴也可以相应地具有恰好一个、沿轴向方向在两侧可切换的切换元件SE-A(例如双重同步接合装置)，利用该切换元件可以使第二输入轴与第二子变速器的齿轮平面耦合。
借助于布置在第一子变速器中的切换元件SE-C可以或者使第一齿轮平面的在第一输入轴上支承的驱动侧的浮动齿轮与第一输入轴耦合，或者使第一子变速器的已经提到的驱动侧空心轴与第一输入轴耦合。在第一输入轴上以可转动的方式支承的驱动侧空心轴可以带有至少一个、优选两个驱动侧的固定齿轮，它们分别被配设给第二齿轮平面和第三齿轮平面。
此外，在第一子变速器的驱动侧空心轴上也可以浮动支承第四齿轮平面的驱动侧齿轮。为了与驱动侧空心轴传动连接，该空心轴可以具有上述的切换元件SE-D，利用该切换元件可以使第四齿轮平面的浮动支承的驱动侧齿轮与空心轴耦合。
第二输入轴直接带有的切换元件SE-A优选沿轴向方向在两侧可切换(例如双重同步接合装置)。在这种情况下，沿轴向方向在第二子变速器中的第二切换元件的两侧分别可以布置第八齿轮平面的在第二输入轴上支承的驱动侧的浮动齿轮和在第二输入轴上同轴地支承的空心轴。第二子变速器的驱动侧空心轴和第八齿轮平面的上述浮动齿轮可以(通过切换元件SE-A)交替地与第二输入轴耦合。第二子变速器的空心轴可以优选带有第七齿轮平面的驱动侧的固定齿轮以及第六齿轮平面的驱动侧的浮动齿轮。为了切换第六齿轮平面的驱动侧的浮动齿轮，空心轴可以通过另一切换元件SE-B与第六齿轮平面的驱动侧的浮动齿轮耦合。在一优选的变型方案中，借助于切换元件SE-B可以附加地将能切换到两个子变速器上的中间齿轮平面的驱动侧的、浮动支承的齿轮耦合到第二子变速器的空心轴上。
在技术实施方案中，输出轴与输入轴和倒车挡轴轴线平行地布置。第一子变速器中的第一齿轮平面和第二齿轮平面的输出侧齿轮优选可以以不能相对转动的方式布置在输出侧的空心轴上，该空心轴以能转动的方式同轴地支承在输出轴上。输出轴还可以具有切换元件SE-F，借助于该切换元件可以在第一子变速器中使输出侧的空心轴或第三齿轮平面的输出侧齿轮交替地与输出轴耦合。
与第一子变速器中类似地，在第二子变速器中第七齿轮平面和第八齿轮平面的输出侧齿轮可以以不能相对转动的方式布置在空心轴上，该空心轴以能转动的方式同轴地支承在输出轴上。在第二子变速器中，在输出轴上以可转动的方式支承的空心轴可以借助于单侧的第六切换元件SE-E与输出轴耦合。
在一种变型方案中，可切换到两个子变速器上的中间齿轮平面RE-5的输出侧齿轮可以作为固定齿轮以不能相对转动的方式布置在输出轴上。在这种情况下，该中间齿轮平面在行驶运行中持续地连带转动并在可能情况下过早地使转动支承件磨损。在这个背景下，第五齿轮平面的输出侧齿轮也可以浮动地支承在输出轴上，并可以通过切换元件SE-G耦合在输出轴上。
中间齿轮平面或中间齿轮组RE-5优选地可以至少形成子变速器的第3前进挡，该第3前进挡可以选择性地间接或直接地与一个或另一子变速器A、B的输入轴传动连接。由此，除了得出常规的切换策略外还得出如下变型，其中可以从第1挡牵引力无中断地切换到第3挡并在必要时从第3挡牵引力无中断地切换到第5挡。
如果在相应的传动技术方面的设计中还将所述齿轮组连接到第1前进挡的功率流中，则还可以变换子变速器，由此对于功能性提供了附加的自由度。
最后，在传动技术方面的成本尽可能低的情况下，十二个前进挡可以借助于五个双重接合装置和一个单一接合装置切换，其中四个双重接合装置定位在子变速器的两个同轴地布置的输入轴上，一个双重接合装置以及一个单一接合装置定位在公共的输出轴上。
附图说明
下面根据附图详细说明本发明的实施例。附图示出：
图1示出用于机动车的具有两个子变速器的变速器的框图，这两个子变速器可以通过两个可动力切换的离合器激活，所述变速器具有12个可切换的前进挡，其中该变速器的一个齿轮组可以用于两个子变速器；和
图2示出根据图1的变速器的切换阵列。
具体实施方式
图1示出用于机动车的变速器或者说双离合变速器20，借助于该变速器可以在八个齿轮平面中或者说以八个齿轮组RE-1至RE-8切换出十二个前进挡1至12。齿轮平面RE-1至RE-8中的每个都由与输入轴22、23同轴的驱动侧齿轮和与输出轴24同轴的输出侧齿轮构成。
变速器20具有两个例如与内燃机(未示出)和扭转减振器21传动连接的并能通过两个可动力切换的离合器K1、K2交替地耦合的输入轴22、23，所述输入轴中的输入轴22是空心轴，第二输入轴23贯穿该空心轴。转动支承件和对应的变速器壳体未示出。
齿轮组或齿轮平面RE-1至RE-8以已知的方式通过可切换的浮动齿轮和通过固定齿轮以下文描述的方式布置在输入轴22、23上和公共的输出轴24上，其中齿轮组RE-1至RE-4形成第一子变速器A，齿轮组RE-5至RE-8形成第二子变速器B。
子变速器B的齿轮组RE-5所具有的、输出轴24上的固定齿轮38以及输入轴23上的可切换的浮动齿轮26轴向紧邻子变速器A布置，从而能够通过切换接合装置SE-D使其浮动齿轮27与子变速器A耦合、或者通过切换接合装置SE-B使其浮动齿轮与子变速器B耦合。
通常的齿轮组的布置结构是：在仅八个齿轮组RE-1至RE-8的情况下可以实现12个前进挡，其中:
-RE-1的浮动齿轮27以不能相对转动的方式布置在输入轴22上，RE-1的固定齿轮28以不能相对转动的方式布置在与输出轴24同轴地支承的空心轴29上；
-RE-2的固定齿轮30通过空心轴31支承在输入轴22上，对应的固定齿轮32同样以不能相对转动的方式布置在空心轴29上；
-浮动齿轮27和空心轴31能借助于切换接合装置SE-C交替地与输入轴22耦合；
-RE-3的固定齿轮33布置在空心轴31上，而RE-3的浮动齿轮34或空心轴29能通过切换接合装置SE-F交替地与输出轴24耦合；
-齿轮组RE-4的浮动齿轮35也支承在空心轴31上，浮动齿轮35与输出轴24上的固定齿轮36啮合；
-齿轮组RE-5的浮动齿轮37轴向紧邻于齿轮组RE-4的浮动齿轮35支承在子变速器B的中央输入轴23上，该浮动齿轮37与输出轴24上的另外的固定齿轮38啮合；
-两个浮动齿轮35、37能通过另一切换接合装置SE-D交替地与输入轴22上的空心轴31耦合；
-此外浮动齿轮37能通过第二切换接合装置SE-B与支承在输入轴23上的空心轴41耦合，其中空心轴41带有齿轮组RE-6的浮动齿轮39，该浮动齿轮39同样能通过切换接合装置SE-B耦合在空心轴41上；
-齿轮组RE-6的浮动齿轮39与输出轴24上的另一固定齿轮40啮合；
-空心轴41还具有齿轮组RE-7的固定齿轮43，该固定齿轮43与以能转动的方式支承在输出轴24上的空心轴44上的固定齿轮42啮合；
-输入轴23上的空心轴41还可以通过切换接合装置SE-A与输入轴23连接，其中切换接合装置SE-A使齿轮组RE-8的浮动齿轮45交替地耦合在输入轴23上；
-齿轮组RE-8的固定齿轮46与RE-7的固定齿轮42类似地布置在空心轴44上，其中空心轴44能通过单一性的切换接合装置SE-E与输出轴24连接。
切换接合装置SE-C、SE-F、SE-D、SE-B和SE-A可以实施为已知的并在变速器中常见的双重同步接合装置(具有切换接合套的在图1中向左(li)或向右(re)的位置)，切换接合装置SE-E实施为单一性的同步接合装置(切换位置li)，通过相应的电/液压操纵的致动器以电控的方式从中间位置(如图所示)起切换该切换接合装置。
离合器K1、K2可以是可液压地动力切换的膜片式离合器，该膜片式离合器以交替地操纵的方式根据挡位的相应预选使子变速器A或B耦合到驱动力流中。
前进挡1至12(可能存在的倒车挡由于简单性的原因未画出)可以根据切换阵列图(图2)切换，其中相应切换的挡位(G)1至12在阵列的左列说明。十字(X)表示连接到相应的力流中的齿轮组RE-1至RE-8，标记(li)或(re)表示相应的切换接合装置SE-的切换位置。要注意的是：在G列中两次给出挡位1和3，这是因为这两个挡位可以选择性地通过子变速器B(离合器K1)或子变速器A(离合器K2)切换。
常规的切换顺序可以相应为1–2–3–4–5等，其中第1挡通过离合器K1(子变速器B)实现，其它挡位通过交替地接合离合器K2、K1、K2……来实现。在离合器分离的子变速器中，可以如已知的那样预选下一个挡位，由此离合器K1、K2间的转换可以在无牵引力中断的情况下进行切换。
在改变的切换顺序中，在不中断牵引力的情况下可以跳过第2挡，必要时也可以跳过第4挡，其中在通过离合器K1或K2(子变速器A或B)在相应连接齿轮组RE-1至RE-8的情况下控制第1挡中的力流和切换接合装置SE(见阵列图)的位置。由此，能够提前预选第3挡和可能的第5挡，并通过转换可动力切换的离合器可在无牵引力中断的情况下将其激活。
因此，除了双离合变速器20的常规的切换顺序外，还可以控制以K2、K1、K2、K1、K2等顺序的改变的切换顺序1–3–4–5–6等或以K1、K2、K1、K2等顺序的切换顺序1–3–5–6等，其中根据机动车的运行数据和行驶参数可以通过电子的变速器控制装置预先规定和/或人工设置切换顺序。
如从图2的切换阵列中进一步已知，将前进挡3至8以及11和12设计为径直挡，其中有恰好一个齿轮平面连接到力矩流中。与此不同，前进挡1、2和9以及10不作为径直挡，而是实现为曲径挡，其中借助于切换元件SE-A至SE-G将恰好三个齿轮平面以串联的组合方式接入力矩流中。例如，在第一前进挡(曲径挡)中，第八齿轮平面RE-8、第七齿轮平面RE-7和第五齿轮平面RE-5接入力矩流中。在第二前进挡(曲径挡)中，第一齿轮平面RE-1、第二齿轮平面RE-2和第三齿轮平面RE-3接入力矩流中。在第九前进挡(曲径挡)，第八齿轮平面RE-8、第七齿轮平面RE-7和第六齿轮平面RE-6接入力矩流中。在接入第10前进挡(曲径挡)时，第一齿轮平面RE-1、第二齿轮平面RE-2和第四齿轮平面RE-4接入力矩流中。
为了提供相应的曲径前进挡1、2和9以及10要接入的三个齿轮平面或者完全地配设给第一子变速器，或者完全地配设给第二子变速器B。就是说，在接入曲径前进挡时仅将包括三个曲径齿轮平面的子变速器连接到被接入的挡位的力矩流中，而其它子变速器完全与力矩流脱耦。
为了形成倒车挡R，桥接两个子变速器A、B的倒车挡轴50与输入轴22、23和输出轴24轴线平行地支承在双离合变速器的未示出的变速器壳体中。倒车挡轴50带有两个倒挡齿轮51、53，倒挡齿轮中的第一倒挡齿轮51与第二齿轮平面RE-2的驱动侧齿轮30啮合，第二倒挡齿轮53与第五齿轮平面RE-5的驱动侧齿轮37啮合。
与子变速器A的第二齿轮平面RE-2共同作用的第一倒挡齿轮51实施为浮动齿轮并可借助于单侧可切换的切换元件SE-H耦合在倒车挡轴50上。而与第五齿轮平面RE-5共同作用的倒挡齿轮53实施为固定齿轮。
倒车挡R以如下方式被激活，即在图1中第一输入轴22所带有的切换元件SE-C被向左切换到第一齿轮平面RE-1的驱动侧齿轮30上。此外，切换元件SE-H向左切换到第一倒挡齿轮51上，使中间齿轮平面RE-5的输出侧齿轮38通过切换元件SE-G与输出轴24耦合。倒车挡R因此是曲径挡，其中力矩流在分离离合器K2接合的情况下通过空心的输入轴22和第二齿轮平面RE-2的驱动侧齿轮30延伸到第一倒挡齿轮51上，并进一步通过倒车挡轴50以及第二倒挡齿轮53延伸到中间齿轮平面RE-5的输出侧齿轮38上。

Claims (10)

1.一种用于机动车的双离合变速器，具有能通过切换元件切换的齿轮组，所述齿轮组尤其形成恰好八个齿轮平面(RE-1至RE-8)，所述齿轮平面被分别配设给第一子变速器(A)和第二子变速器(B)，其中每个子变速器(A、B)各具有一个输入轴(22、23)，这两个子变速器(A、B)具有公共的输出轴(24)，彼此同轴的输入轴(22、23)能通过各一个可动力切换的离合器(K1、K2)交替地激活，给第一子变速器(A)配设耦数的前进挡以及给第二子变速器(B)配设奇数的前进挡，所述前进挡在挡位切换中能通过切换元件(SE-A至SE-G)切换，双离合变速器具有中间齿轮平面(RE-5)，该中间齿轮平面能或者切换到第一子变速器(A)上、或者切换到第二子变速器(B)上，其特征在于，倒车挡(R)通过与输入轴(22、23)轴线平行的倒车挡轴(50)形成，在所述倒车挡轴上设置有两个倒挡齿轮(51、53)，这两个倒挡齿轮中的第一倒挡齿轮(51)能与其中一个子变速器(A)的齿轮平面(RE-2)耦合，第二倒挡齿轮(53)能与中间齿轮平面(RE-5)耦合，在切换到倒车挡(R)时力矩流能从子变速器(A)的齿轮平面(RE-2)经由第一倒挡齿轮(51)、倒车挡轴(50)和第二倒挡齿轮(53)传递到中间齿轮平面(RE-5)上并进一步传递到输出轴(24)上。
2.根据权利要求1所述的双离合变速器，其特征在于，第一倒挡齿轮(51)作为浮动齿轮以能转动的方式支承在倒车挡轴(50)上并能利用倒车挡切换元件(SE-H)与倒车挡轴(50)耦合，第二倒挡齿轮(53)作为固定齿轮布置在倒车挡轴(50)上。
3.根据权利要求1或2所述的双离合变速器，其特征在于，第一倒挡齿轮(51)与第一子变速器(A)的齿轮平面(RE-2)的在第一输入轴(22)上支承的驱动侧齿轮(30)啮合，第二倒挡齿轮(53)与中间齿轮平面(RE-5)的在输出轴(24)上支承的输出侧齿轮(38)啮合。
4.根据权利要求3所述的双离合变速器，其特征在于，齿轮平面(RE-2)的驱动侧齿轮(30)以不能相对转动的方式布置在第一子变速器(A)的驱动侧空心轴(31)上，所述第一子变速器的驱动侧空心轴以能转动的方式上同轴地支承在第一输入轴(22)，空心轴(31)能通过切换元件(SE-C)与第一输入轴(22)连接。
5.根据权利要求3或4所述的双离合变速器，其特征在于，中间齿轮平面(RE-5)的输出侧齿轮(38)作为浮动齿轮支承在输出轴(24)上，并能通过切换元件(SE-G)与输出轴(24)传动连接，从而通过切换元件(SE-C、SE-H、SE-G)的切换而接入倒车挡(R)。
6.尤其根据前述权利要求中任一项所述的双离合变速器，其特征在于，中间齿轮平面(RE-5)沿轴向方向直接相邻于第一子变速器(A)，中间齿轮平面(RE-5)能或者借助于切换元件(SE-D)与第一子变速器(A)传动连接，或者借助于切换元件(SE-B)与第二子变速器(B)传动连接。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的双离合变速器，其特征在于，能切换到两个子变速器(A、B)上的中间齿轮平面(RE-5)的驱动侧齿轮(37)浮动地支承在第二输入轴(23)上，能切换到两个子变速器(A、B)上的中间齿轮平面(RE-5)的驱动侧齿轮(37)能借助于切换元件(SE-D)与第一子变速器(A)的驱动侧空心轴(31)传动连接。
8.根据权利要求7所述的双离合变速器，其特征在于，中间齿轮平面(RE-5)的驱动侧齿轮(37)能利用另一切换元件(SE-B)与第二子变速器(B)传动连接。
9.根据前述权利要求中任一项所述的双离合变速器，其特征在于，输出轴(24)相对于输入轴(22、23)和倒车挡轴(50)轴线平行地布置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的双离合变速器，其特征在于，所述双离合变速器是具有总共八个齿轮平面(RE-1至RE-8)的12挡变速器，通过对齿轮平面的多重利用能切换出总共12个前进挡。
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