CN1854558A - 混合式双离合器变速器 - Google Patents

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CN1854558A
CN1854558A CNA2006100752600A CN200610075260A CN1854558A CN 1854558 A CN1854558 A CN 1854558A CN A2006100752600 A CNA2006100752600 A CN A2006100752600A CN 200610075260 A CN200610075260 A CN 200610075260A CN 1854558 A CN1854558 A CN 1854558A
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CN
China
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driver element
clutch
input shaft
motor
gear
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CNA2006100752600A
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English (en)
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乌尔里希·埃格特
克里斯蒂安·克劳斯
马丁·莱布兰特
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Getrag Ford Transmissions GmbH
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Getrag Ford Transmissions GmbH
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Abstract

用于车辆中的双离合器变速器(1)，包括：双离合器装置(2)，它具有第一离合器(3)和第二离合器(4)以及具有用于连接该双离合器装置(2)与发动机(6)的输入侧(5)；第一输入轴(8)和第二输入轴(9)，其中，第一输入轴通过第一离合器、第二输入轴通过第二离合器与发动机连接；至少一个输出轴；连接输入轴与至少一个输出轴的多个齿轮对，其中，当与该齿轮对应的换档离合器闭合时，通过一个齿轮对可在输入轴之一与至少一个输出轴之间传递转矩；至少一个第一驱动单元(7)和一个第二驱动单元(13)。第一驱动单元与双离合器装置的输入侧连接，第二驱动单元与输入轴之一或与至少一个输出轴连接。

Description

混合式双离合器变速器
技术领域
本发明涉及一种混合式双离合器变速器以及一种用于控制该变速器的方法。
背景技术
例如在DE 198 50 549 A1中公开了一种用于机动车的混合式双离合器变速器。该双离合器变速器包括一个双离合器装置，该双离合器装置具有一个第一离合器和一个第二离合器以及具有一个用于连接该双离合器装置与发动机的输入侧。此外，该双离合器变速器包括一个第一输入轴和一个第二输入轴，它们安置在双离合器装置的一个输出侧。
DE 198 50 549 A1的双离合器变速器可以通过一个输出轴与一个从动装置连接。为了将第一或第二输入轴与输出轴连接设置了多个齿轮对，当与一个齿轮对对应的换档离合器闭合时，通过该齿轮对可在输入轴之一与输出轴之间传递转矩。此外该双离合器变速器包括一个第一电机和一个第二电机，它们与第一输入轴或者与第二输入轴连接。通过这些电机可以满足各种不同的任务，例如输入轴转速与输出轴转速的同步。
DE 198 50 549 A1规定，为了启动或开动发动机，使用一个或两个电机，以便省去在其它情况下普遍的启动器。因此，为了将启动转矩传递到发动机曲轴上，只要两个电机都要使用，就必须使两个离合器都闭合。
但在双离合器变速器中也使用液压操作的离合器。这些离合器可以这样设计：为了使它们闭合必须施加一定液压压力。如果该液压压力借助内燃机来建立，则这些离合器不能用于启动(还静止的)内燃机。因此，在DE 198 50 549 A1中公开的电机装置不能在所有合适的离合器类型中用于启动。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供一种具有一个第一驱动单元和具有一个第二驱动单元的双离合器变速器，它允许这些驱动单元在任意离合器类型中具有尽可能多的使用可能性。
该任务的解决方案是，提出一种双离合器变速器，特别是用于车辆中，它包括：一个双离合器装置，它具有一个第一离合器和一个第二离合器以及具有一个用于连接该双离合器装置与一个发动机的输入侧；一个第一输入轴和一个第二输入轴，其中，第一输入轴通过第一离合器、第二输入轴通过第二离合器可以与发动机连接；至少一个输出轴；用于连接这些输入轴与所述至少一个输出轴的多个齿轮对，其中，当与一个齿轮对对应的换档离合器闭合时，通过该齿轮对可在这些输入轴之一与所述至少一个输出轴之间传递转矩；和至少一个第一驱动单元和一个第二驱动单元，其中，第一驱动单元与双离合器装置的输入侧连接，第二驱动单元与这些输入轴之一或与所述至少一个输出轴连接。从进一步的技术方案中可得知优选实施例。
本发明双离合器变速器的特征是，第一驱动单元与双离合器装置的输入侧连接，第二驱动单元与输入轴之一和至少一个输出轴连接。这意味着，第一驱动单元在变速器技术上安置在发动机和双离合器装置之间。通过这种布置，即使两个离合器都打开，第一驱动单元也可以启动发动机。由此可以也使用液压操作的离合器，在这些离合器中为了闭合离合器需要一个液压压力，该液压压力通常借助发动机来建立。该装置的另一优点是，第一驱动单元可以被用作用于发动机的附加飞轮质量，由此可以减小发动机的旋转惯性矩。这样，第一驱动单元也可以有利地衰减发动机的旋转振动或者在转速低和离合器打开的情况下使发动机怠速稳定。
优选第二驱动单元与输入轴之一连接。如果例如第二驱动单元要用于驱动输出轴，则可利用由输入轴之一与输出轴之间的可换接的齿轮对所给定的传动比。第二驱动单元可以例如与输入轴同轴线地布置，与一个装在该输入轴上的齿轮啮合，或者通过一个封闭的牵引机构、例如一个链与该输入轴连接。
至少一个驱动单元包括一个电机，该电机既可作为电动机、也可作为发电机来运行。例如可以两个驱动单元都包括电机，这些电机同时用作电动机或者同时用作发电机。也可行的是，一个驱动单元电动机式运行，另一个驱动单元用作发电机。这样，这些驱动单元可以相互独立地控制。
在一个优选实施例中，至少第二驱动单元可以在两个相反的转向上输出转矩。这样，第二驱动单元一方面可以用于使与它连接的输入轴为了接合换档离合器而加速。另一方面可以通过该驱动单元进行车辆的倒行驶，其中，为了传递转矩选择一个通常构成前进档的齿轮对。由此可以在该双离合器变速器中放弃单独的倒档。
优选第一驱动单元可以与双离合器装置同轴线地安置。在此，该驱动单元可以至少部分地在径向上包围双离合器装置，使得双离合器变速器的轴向结构长度不受影响或只在很小程度上受影响。在此该驱动单元可以装在双离合器装置的一个离合器壳体内。
优选第一输入轴与一个具有奇数前进档的第一部分变速器对应配置并且第二输入轴与一个具有偶数前进档的第二部分变速器对应配置。通过这样分配档位可以没有牵引力中断地在相邻档之间转换。
在一个优选实施例中，第一驱动单元和第二驱动单元与一个蓄电池连接。这样可以例如对该蓄电池馈以来自一个以发电机运行的驱动单元的能量，而它同时或延迟地给另一驱动单元提供能量，该驱动单元则作为电动机运行必需能量。这两个驱动单元也可以直接相互连接，其中，一个驱动单元以发电机工作，第二个驱动单元以电动机工作。
在一个实施例中，第一驱动单元的功率在10到40kW之间，优选为约25kW。通过这样的功率可以在考虑损失的情况下使装有该双离合器变速器的车辆从停车中加速或足够快地向后运动。
用于控制本发明双离合器变速器的优选方法的特征是，在启动发动机时，如果第一离合器和第二离合器处于闭合状态，将它们打开。然后通过第一驱动单元进行发动机的启动。
一种用于启动发动机的替换方法规定，发动机通过第一驱动单元和第二驱动单元同时启动。由此为启动发动机提供一个更高的功率，这特别是在发动机冷启动时由于牵引力矩提高而具有优点。此外可以通过同时利用这些驱动单元启动发动机而将第一驱动单元的尺寸定得更小。
为了在启动发动机时也能够使用第二驱动单元，必须将与第二部分变速器对应的齿轮对的全部换档离合器打开。由此可以使第二输入轴通过第二驱动单元被驱动，即使所述至少一个输出轴由于车辆静止而不转动。为了将该转矩从第二驱动单元通过第二输入轴传递到发动机上，使第二离合器闭合。这样，第一驱动单元和第二驱动单元与发动机结合。发动机的启动可以通过两个驱动单元来进行。
在启动发动机之后可以接着在这些离合器打开的情况下也通过第一驱动单元使怠速稳定。由此可以实现比不被稳定运行的情况下明显更小的怠速转速。
根据转矩要求不同可以或者用第二驱动单元、或者用两个离合器之一、或者用两个离合器来加速车辆。在此，第一驱动单元也可以支持地作用在双离合器装置的输入侧上。
在发动机还未运转(例如为了节能)的情况下，可以通过第二驱动单元使车辆移动，而发动机通过双离合器装置输入侧上的驱动单元来启动。在发动机联接之后，接着，发动机可以在启动过程中通过两个驱动单元被同时支持。通过该方法可以在没有其它情况下通常有的起动时延迟来实施启动/停止策略。
该变速器可以如传统的(无驱动单元地构成的)双离合器变速器那样无牵引力中断地换档。换档过程可以附加通过这些驱动单元被支持，在该换档过程中例如使用第二驱动单元，以便满足换档期间的转矩。替换地或者附加地，双离合器装置输入侧上的第一驱动单元可以有助于发动机转速与输入轴转速的匹配。第二输入轴上的第二驱动单元也可以用于使档转速同步，由此该部分变速器中的换档离合器可以被设计为简单的牙嵌离合器。
附图说明
借助在附图中示出的实施例可以详细解释本发明。附图示出：
图1一个实施例的驱动线路图；
图2一个作为6档变速器的双离合器变速器。
具体实施方式
图1示出一个双离合器变速器的驱动线路图，该双离合器变速器总体用1标注并且例如可以作为自动化的变速器用在机动车中。一个双离合器装置2包括一个第一离合器3和一个第二离合器4。在该双离合器装置2的输入侧5上连接一个发动机6。在发动机6与双离合器装置2之间设置一个第一驱动单元7。相应地，第一驱动单元7与双离合器装置2的输入侧5连接，使得第一驱动单元7的转矩可被传递到双离合器装置2的输入侧5上。
一个输入轴8与第一离合器3对应配置。在第一离合器3闭合的情况下发动机和/或第一驱动单元7的转矩被传递到第一输入轴8上。当与第二输入轴9对应配置的第二离合器4闭合时，相应地发生从发动机6或从第一驱动单元到第二输入轴9的转矩传递。
在第一输入轴8与一个从动装置10之间安置了一个第一部分变速器11，通过它可以实现输入轴8与从动装置10之间的多个不同传动比。在此，一个传动比通过一个齿轮对确定，该齿轮对具有一个松齿轮和一个定齿轮。在此，为每个松齿轮对应配置一个换档离合器。如果一个松齿轮的换档离合器闭合，则相关齿轮对在第一输入轴8与从动装置10之间传递一个转矩。
其它的传动比可通过一个第二部分变速器12实现，该第二部分变速器12设置在第二输入轴9与从动装置10之间，与第一部分变速器11类似，具有多个带有换档离合器的齿轮对。
一个第二驱动单元13与第二输入轴9作用。在此，从输入侧5观察，第二驱动单元13安置在第二离合器4后面。由此，通过离合器4打开，驱动单元13与发动机6相互断开。
一个蓄电池14将第一驱动单元7与第二驱动单元13连接。第一和第二驱动单元7，13各包括一个电机，这两个电机可作为电动机或者作为发动机使用。在此，蓄电池使得能够中继传输、接收、储存和输出由驱动单元7，13产生或需要的电能。
借助选择出的一些行驶状态来说明用于运行该双离合器变速器1的方法。
如果发动机6静止，则它可以通过第一驱动单元7被加速到其启动转速，在此，至少第一离合器3打开，使得第一部分变速器11与双离合器装置2的输入侧5断开。为了支持第一驱动单元7，在启动发动机6时可以使用第二驱动单元13。在这种情况下第二离合器4闭合，以便能够将第二驱动单元13的转矩通过第二输入轴9传递给发动机6。为了使在车辆静止或者从动装置10静止时第二输入轴9也能够旋转，与第二部分变速器对应的换档离合器必须是打开的。在这种情况下在第二输入轴9与从动装置之间没有转矩传递。
在启动发动机6时第一离合器3不是强制性地必须打开。也可行的是，静止的从动装置10与要随着转动的输入轴8之间必要的断开由此达到：与第一部分变速器11对应的换档离合器全部打开。但与第一离合器3打开相比这样做的缺点是，在启动发动机6时第一驱动单元7和第二驱动单元13的一定部分的功率为第一输入轴8的旋转所消耗。
在发动机6启动后，通过控制第一驱动单元7也可以在离合器3和4打开的情况下使怠速稳定，其方式是，这样控制驱动单元7，使得它抵抗发动机6的周期性转矩波动，从而将发动机6的转速调节到一个固定的值。
装备有双离合器变速器1的车辆的起动能够以不同方式进行。可以例如在第一离合器3打开和在第二离合器4打开的情况下只通过第二驱动单元13和通过第二部分变速器12来进行起动。在此，例如出于节能原因静止的发动机6可以通过第一驱动单元7被加速或启动到其启动转速。然后第二离合器4可以闭合，由此发动机6、第一驱动单元7和第二驱动单元13的转矩可以被用于进一步加速车辆。
替换地也可以使用第一离合器3作为起动离合器，通过它将发动机6的和在需要的情况下第一驱动单元7的转矩通过第一输入轴和通过第一部分变速器11传导给从动装置10。基于通过第二离合器4打开产生的脱耦合，第二输入轴9的转速在考虑第二部分变速器12中选择的传动比的情况下可以被这样选择，使得可以同时驱动从动装置，其中，两个输入轴的转速不相同。
车辆以很低速度移动(爬行或以所谓缓慢前进模式行驶)可以通过第二驱动单元13进行。由此使得在其它情况下用于起动的离合器的热负荷最小。如已经说明过的，第一离合器3以及第二离合器4都可以用于车辆的起动。
车辆的倒行驶同样可以借助于第二驱动单元13进行。在此，第二驱动单元13向一个相反的转向旋转，使得在第二部分变速器12中接入一个前进档的情况下产生从动装置10的相反的转向。第二驱动单元13在车辆倒行驶时所必需的能量可通过第一驱动单元7发生并通过蓄电池14传导给第二驱动单元13。
车辆在山路上的驻车可以或者通过离合器3，4进行，或者通过第二输入轴9上的第二驱动单元进行。
通过优选各包括一个电机的驱动单元7，13，车辆中存储的动能的一部分可以在制动时被再取得。该能量可以被存入一个短时存储器(未示出)或存入蓄电池14中，以便在接着的加速阶段中支持发动机。在此，在制动时可以只使用第二输入轴9上的第二驱动单元13，而发动机6连同第一驱动单元7在离合器3、4打开的情况下被停止。在对制动转矩的要求提高的情况下车辆也可以附加借助发动机6的牵引力矩或附加通过第一驱动单元7被减速。
在此，从一种工况向另一种工况的过渡流畅地进行，其方式是，发动机6通过一个离合器3，4的闭合而被牵引。在这里第一驱动单元7可在能量利用(或者甚至能量生产)最小的情况下用于衰减在此出现的驱动线路振动并使得能够平静地启动发动机。
图2示出本发明的一个实施例，具有6个前进档I，II，…，VI。在图2中，与图1中描述的构件相同或可相比的构件设置相同的标号。可看到，第一输入轴8和第二输入轴9相互同轴线地安置，其中，第一输入轴8作为空心轴构成。
与第二输入轴9对应的第二部分变速器12具有一个输出轴15和三个齿轮对16，17，18。每个齿轮对包括一个定齿轮16f，17f，18f和一个松齿轮16l，17l，18l。在此，松齿轮17l，18l安置在输出轴15上，而松齿轮16l装在第二输入轴9上。通过与各个松齿轮对应的换档离合器19，20，21可以使对应松齿轮不可转动地与承载它们的轴连接。在此，换档离合器19，20，21只很概略地以带有对角线的矩形表示。
第一部分变速器11通过一个过渡齿轮22在空间上与第二部分变速器12分开。该过渡齿轮22与一个齿轮23啮合，该齿轮不可相对转动地与第一输入轴8连接。此外，过渡齿轮22与一个中间轴25上的一个齿轮24啮合。齿轮24不可相对转动地与中间轴25连接。从中间轴25到另一个输出轴26上的转矩传递可以通过三个齿轮对27，28，29进行。如在第二部分变速器12中那样每个齿轮对27，28，29都具有一个松齿轮27l，28l，29l和一个定齿轮27f，28f，29f。为了将松齿轮27l与输出轴26不可相对转动地连接，设置了一个换档离合器30。换档离合器31和32负责松齿轮28l，29l与中间轴25的不可相对转动的连接。
在输出轴15，26上分别不可相对转动地装有一个齿轮32，33，该齿轮与一个大齿轮或环状齿轮34啮合。该大齿轮34驱动一个差速器35，该差速器将施加的转矩分配到轴36，37上。
第一驱动单元7与输入轴8，9同轴线地布置并且在径向上包围双离合器装置2。第二驱动单元13与第二输入轴9作用连接并可以例如借助一个链或类似装置(未示出)与第二输入轴9连接。该连接在此通过一个双箭头仅会意表示。驱动单元13可以替换地还通过一个直齿轮级与第二输入轴9连接。该直齿轮级的一个齿轮可以是输入轴9的一个定齿轮或一个与输入轴9作用连接的松齿轮。
通过每个齿轮对16，17，18，27，28，29确定一个前进档，其中，每个前进档用一个罗马数字标记。例如当换档离合器21闭合和由定齿轮18f与松齿轮18l组成的齿轮对18闭合，置入第二前进档II，在轴9，15之间可以传递转矩。
用于控制本发明双离合器变速器1的方法也在这里通过一些行驶状态来解释。
如果例如置入第一前进档I，则换档离合器30处于闭合状态，由此松齿轮27l不可相对转动地与输出轴26连接。为了在第一前进档I中起动，第一离合器3闭合，发动机6的转矩以及需要情况下第一驱动单元7的转矩被传递到第一输入轴8上。通过齿轮23、过渡齿轮22、中间轴25连同齿轮24，该转矩被传递到与松齿轮27l啮合的定齿轮27f上。由于换档离合器30闭合，转矩通过输出轴26传递到齿轮33上并从而最后通过齿轮34、差速器35传递到轴36，37上。替换地，输入轴25可以通过驱动单元13在离合器3打开的情况下被用转矩加载，该转矩然后通过与松齿轮27l啮合的定齿轮27f被传递。然后，通过闭合的换档离合器30，转矩通过输出轴26传递到齿轮33上并从而再通过齿轮34、差速器35传递到轴36和37上。为产生驱动单元13的转矩所必需的能量可以或者从蓄电池14、或者从驱动单元7获取，其中，驱动单元7可通过发动机6被驱动。
为了例如从第二前进档转换到第三前进档，在离合器3打开的情况下和离合器4继续闭合的情况下换档离合器31闭合。为了能够闭合换档离合器31，必须将输入轴25的转速同步到输出轴的转速上。这可以通过常规的同步单元或者还(仅)通过第二驱动单元13进行。
如果置入了第三档，可以以交叠方式打开第二离合器4和闭合第一离合器3。在此，第二驱动单元可以至少部分地施加输出轴26上所必需的转矩。也可以使用第一驱动单元7，在这两个离合器交叠期间发动机6和第二输入轴25的转速可以更快地相互适配。
也可以在第一离合器3打开的情况下第二驱动单元13已经提供转矩，由此支持通过发动机6以第二前进档II加速车辆。
                     参考标号
1  双离合器变速器                  9   第二输入轴
2  离合器装置                      10  从动装置
3  第一离合器                      11  第一部分变速器
4  第二离合器                      12  第二部分变速器
5  输入侧                          13  第二驱动单元
6  发动机                          14  蓄电池
7  第一驱动单元                    15  输出轴
8  第一输入轴                      16  齿轮对
17  齿轮对                         28  齿轮对
18  齿轮对                         29  齿轮对
19  换档离合器                     30  换档离合器
20  换档离合器                     31  换档离合器
21  换档离合器                     32  齿轮
22  过渡齿轮                       33  齿轮
23  齿轮                           34  大齿轮
24  齿轮                           35  差速器
25  中间轴                         36  轴
26  输出轴                         37  轴
27  齿轮对

Claims (18)

1.双离合器变速器(1)，特别是用于车辆中，包括：
一个双离合器装置(2)，它具有一个第一离合器(3)和一个第二离合器(4)以及具有一个用于连接该双离合器装置(2)与一个发动机(6)的输入侧(5)；
一个第一输入轴(8)和一个第二输入轴(9)，其中，第一输入轴(8)通过第一离合器(3)、第二输入轴(9)通过第二离合器(4)可以与发动机(6)连接；
至少一个输出轴；
用于连接这些输入轴(8，9)与所述至少一个输出轴的多个齿轮对，其中，当与一个齿轮对对应的换档离合器闭合时，通过该齿轮对可在这些输入轴(8，9)之一与所述至少一个输出轴之间传递转矩；和
至少一个第一驱动单元(7)和一个第二驱动单元(13)，
其特征在于，
第一驱动单元(7)与双离合器装置(2)的输入侧(5)连接，第二驱动单元(13)与所述输入轴(8，9)之一或与所述至少一个输出轴连接。
2.根据权利要求1所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，至少一个驱动单元(7，13)包括一个电机。
3.根据权利要求1或2所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，该电机可用作电动机和发电机。
4.根据权利要求1至3之一所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，至少第二驱动单元(13)可以在两个相反的转向上输出转矩。
5.根据权利要求1至4之一所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，第一驱动单元(7)与双离合器装置(2)同轴线地安置。
6.根据权利要求1至5之一所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，第一驱动单元(7)至少部分地在径向上包围双离合器装置(2)。
7.根据权利要求1至6之一所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，第一输入轴(8)与一个具有用于奇数前进档的齿轮对的第一部分变速器(11)对应配置，第二输入轴(9)与一个具有用于偶数前进档的齿轮对的第二部分变速器(12)对应配置。
8.根据权利要求1至7之一所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，第一驱动单元(7)和第二驱动单元(13)与一个蓄电池(14)连接。
9.根据权利要求1至8之一所述的双离合器变速器(1)，其特征在于，第一驱动单元(7)的功率在15到35kW之间，优选约25kW。
10.用于控制根据权利要求1至9之一所述的双离合器变速器(1)的方法，其特征在于，在启动发动机时设置以下步骤：
如果第一离合器(3)和第二离合器(4)是闭合的，将它们分离；
通过第一驱动单元(7)启动发动机(6)。
11.用于控制根据权利要求1至9之一所述的双离合器变速器(1)的方法，其特征在于，在启动发动机(6)时设置以下步骤：
打开与第二驱动单元(13)连接的第一或第二部分变速器(11，12)的齿轮对的所有换档离合器；
如果与第二驱动单元(13)连接的第一或第二离合器(3，4)是打开的，将其闭合，使得对应配置的部分变速器(11，12)与发动机(6)连接；
通过第一驱动单元(7)和第二驱动单元(13)启动发动机(6)。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，通过第一驱动单元(7)使发动机(6)在怠速中稳定。
13.根据权利要求10至12之一所述的方法，其特征在于，借助这些离合器之一和/或借助第二驱动单元(13)使车辆从停止中加速。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，第一驱动单元(7)在车辆从停止中加速时输出一个转矩。
15.根据权利要求10至14之一所述的方法，其特征在于，在从一个与第一输入轴(8)对应配置的原档转换到一个与第二输入轴(9)对应配置的目标档时设置以下步骤：
相应于与目标档对应配置的换档离合器将第二输入轴(8)加速或制动到一个同步转速上；
闭合与目标档对应配置的换档离合器；和
打开第一离合器(3)和闭合第二离合器(4)。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，通过第二驱动单元(13)将第二输入轴(9)加速或制动到该同步转速上。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，在闭合与目标档对应配置的换档离合器后，第二驱动单元(13)至少部分地承担施加在输出轴上的转矩。
18.根据权利要求15至17之一所述的方法，其特征在于，第一驱动单元(7)支持发动机(6)转速与第二输入轴(9)的转速的匹配。
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