CN100575742C - 机动车辆的有级式变速装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种机动车辆的有级式变速装置(10)，具有多个前进档位(1、2、3、4、…)和至少一个倒车档位(R)，所述有级式变速装置包括：主动轴装置(12、14；38)；从动轴装置(16、18；40)；和多个轮副，其具有游滑轮和换档轮，其中换档轮可转动地安装于一个轴装置上，并通过相应的换档离合器(SK)不可相对转动地连接于相应的轴装置。

Description

机动车辆的有级式变速装置
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的有级式变速装置，其中，有级式变速装置具有多个前进档位和至少一个倒车档位。
本发明更准确地涉及自动变档的有级式变速装置，其中档位的接合和脱开通过促动器实现。例如电驱动的控制鼓、液压线性促动器等可以用作促动器。
本发明特别涉及双离合器变速箱和自动变速器。
背景技术
双离合器变速装置已例如从文件DE19821164A1、EP0083747A2、EP0046373A1公知。
自动换档变速装置例如在
Figure C20058003998400041
M3和最近生产的
Figure C20058003998400042
M5中都采用。后者包括7档自动换档变速装置。所述自动换档变速装置具有不符合传统H式的轮副装置。具体地说，具有两个换档离合器的换档离合器组件分配于不直接连续的档，由于换档离合器组件各自具有自己的促动器，所以源档的脱开和目标档的接合在一定时间重叠的情况下发生，以致换档可以非常快地实现。
在双离合器变速装置中，前进档分配在两个分变速装置上。此处，通常的情况是奇数档分配于一个分变速装置，而偶数档分配于另一个分变速装置。每个分变速装置通过单独的离合器连接于驱动电机的从动轴。对于双离合器变速装置，通过两个离合器的重叠驱动在不中断牵引力的情况下实现变档。
但是两种变速器类型(双离合器变速装置和自动换档变速装置)仍然有改进的空间。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种改进的用于机动车辆的有级式变速装置。
所述目的通过具有本发明第一方面的特征的有级式变速装置实现，该有级式变速装置包括：主动轴装置；包括第一从动轴和第二从动轴的从动轴装置；和多个轮副，每个轮副包括游滑轮和固定的换档轮，其中，所述游滑轮可转动地安装于一个轴装置上，并通过各自的换档离合器不可相对转动地连接于相应的轴装置上，其中，与第二从动轴相对于主动轴装置的轴距相比，第一从动轴相对于主动轴装置具有更短的轴距。
有级式变速装置优选为双离合器变速装置，其中主动轴装置具有第一和第二主动轴，其分别分配于第一和第二分变速装置，其中第一分变速装置分配有奇数前进档位，第二分变速装置分配有偶数档位。
在所述类型的双离合器变速装置中，如果主要用于以前进方向起动机动车辆的前进档位和倒车档位分配于不同的分变速装置是特别优选的。
主要用于以前进方向起动机动车辆的前进档位通常为第一档。由于档位间隔分配于不同的分变速装置，因此在改变行进方向的情况下不必在档位之间换档。换句话，起动档位和倒车档位都分配于同一分变速装置，在改变行进方向时始终必须先脱开其中一个档位再接合另一个档位。这导致不希望的长的变档时间，尤其车辆卡住情况下在所谓的无振动模式下尤其如此。
相反，根据优选的实施方式，必须不存在向换档离合器(同步器)加载的换档或同步操作。利用不同的传动输入侧起动离合器通常还可实现前进方向和倒车方向的起动操作。因此，双离合器装置的两个起动离合器被更均匀地加载。
当起动机动车辆时，倒车档位和起动前进档位优选同时接合。这提高了变速箱的冷换档的能力，因为对于任何方向的起动，在变速装置静止时，不能实施接合操作。
根据另一种优选的实施方式，主动轴装置具有单个主动轴。
在所述实施方式中，有级式变速装置例如为自动换档变速装置。
如果从动轴装置的第一从动轴和第二从动轴与主动轴装置共同形成3轴装置，整体上是有利的。
所述类型的有级式变速装置可以具有轴向特别紧凑的设计。
此处，在双离合器变速装置中，分变速装置的前进档位分配于两个从动轴上。
档位向从动轴的“分配”意味着用于接合或脱开所述档位的换档离合器安装于所述驱动轴上。
此处，特别有利的是，某一前进档位分配于输出驱动轴中的第一从动轴，并且倒车档分配于第二从动轴。
此处，特别有利的是，倒车档位通过该确定的前进档位驱动。
在所述实施方式中，设置两个从动轴的事实用于实现倒车档所需的反转。换句话说，在所述实施方式中，不需要额外的辅助轴来安装反转轮。该确定的前进档位使转向开始颠倒时反转发生。
特别有利的是，倒车档位直接通过该确定的前进档位驱动。
在所述实施方式中，不需要用于反转的额外的齿轮。
在替代实施方式中，倒车档位通过不可相对转动地连接于轮副的游滑轮上的轮驱动，所述游滑轮分配于该确定的前进档位。
在所述实施方式中，确定的前进档位的游滑轮因此不可相对转动地连接于上述另一轮上。由于所述措施，倒车档位的传动比可以在宽范围内任意选择。
有利的是，该有级式变速装置还包括停车锁，该停车锁分配于从动轴中的一个。
首先，停车锁的安装仅需要少量安装空间。特别地，不需要单独的停车锁轴。连接于下游的差动装置上的停车锁装置通常还会使结构更加复杂，需要更多附加的部件和增加成本。此外，差动装置上的停车锁装置将要求更大型的结构，因为由输出端引入的扭矩比从动轴之一上的更大。
换句话说，作用在停车锁上的扭矩或力减小，具体说对应于驱动输出恒定传动比。
在这方面要注意的是，根据本发明的实施方式的两个从动轴通常分别通过相应的驱动输出恒定轮副连接于差动装置。
通过将停车锁设置在现有的从动轴的一个上，停车锁可以在整体上具有更小和更节约成本的结构。
也特别有利的是，停车锁在轴向上与另一从动轴的某一前进档位对准。
这样可以进一步节省安装空间。
特别有利的是，倒车档位通过不可相对转动地连接于轮副的游滑轮的轮驱动，所述游滑轮分配于确定的前进档位。在这种情况下，在一个从动轴上的附加轴向长度，即用另一个从动轴上的所述另一轮的长度可以说是由停车锁“装满”。
总体上是特别有利的是，确定的前进档位为第二前进档位。
由于倒车档和沿前进方向起动的前进档位(通常是第一档)优选分配于不同的分变速装置，那么不可能利用第一档驱动倒车档位。
因此，第二前进档位(第二档)用于此目的。此处，可提供用于起动倒车档的足够有利的传动比。特别是倒车档可获得接近于第一档的传动比。
根据另一优选实施方式，在双离合器变速装置中，一个分变速装置的前进档位中的两个前进档位分配于不同的从动轴，其中所述两个前进档位共用主动轴装置上的一个共同的固定轮。
在所述实施方式中，实现了固定轮的所谓“双重用途”。这致使重量减轻、安装空间节省和成本节省。不证自明，通过共同的固定轮联系的两个工作档位必须具有一定的传动比关系。
虽然一个双重用途的实现通常需要功能性、成本和安装空间之间最好的妥协，但是，在两个分变速装置的前进档位中的每两个前进档位可被分配于不同的从动轴，其中，每隔两个前进档位共用主动轴装置上的一个共同的固定轮。
因此，两个双重用途在所述实施方式中实现。
当然，还可以预想实现两个以上双重用途。
根据另一优选实施方式，第一前进档位(第一档)和第二前进档位(第二档)分配于两个从动轴中的一个。
这样，从第一档向第二档和从第二档向第一档的高扭矩的传递在不需要改变从动轴的情况下发生。这有利于减小变速装置的噪声和振动。不存在额外的成本和安装空间需求，以及不会限制变速装置的功能性。
另外有利的是，第一前进档位以更短的轴距分配于从动轴。
这导致小的换档轮直径，减小驱动轴的径向安装空间。
这提供了副轴减速齿轮传动设计的“传统”的2轴概念。
在所述实施方式中，变速装置具有更大的总轴向长度，但通常具有更紧凑的径向设计。
总体上是有利的是，分配于传递高扭矩的前进档位的这些轮副设置在主动轴装置的端部。
换句话说，具有大换档轮直径的档优选位于从动轴端部。具有小换档轮直径的档位优选设置在中间。这除了不会使轴弯曲之外，还导致所谓的“紧凑”的益处。从而可以将(液压、气动、机电等)换档促动装置，优选为控制鼓促动器装置，设置在径向靠近从动轴、位于大换档轮直径的档位之间。
根据本发明的有级式变速装置可以是具有5或6个前进档位的变速装置，或具有6个以上前进档位的变速装置，例如7档变速装置。上述优点在6档变速装置中具有特别显著的效果。
固定轮的斜向优选这样设计：在牵引下来自扭矩加载的反作用力在与相同的方向作用，该离合器驱动力比所述反作用力高。因此，在从牵引到滑移的情况下，主动轴不会发生轴向位移，这提高了离合器的控制能力。
根据本发明，总体可提供紧凑的、节省成本的、功能性高和耐用的有级式变速装置。
不证自明，上述特征和下面要描述的特征不仅用于相应的所述组合，而且可用于其它组合或单独地使用，而不脱开本发明的范围。
附图说明
本发明的示例性实施方式表示在附图中，并在下面的描述中更详细地解释。在附图中：
图1表示根据本发明的双离合器变速装置的第一实施方式的示意的轮副图；
图2表示图1的双离合器的示意截面图；
图3表示根据本发明的差动装置的第二实施方式的示意的轮副图；
图4表示根据本发明的差动装置的第三实施方式的示意的轮副图；
图5表示根据本发明的双离合器变速装置的第四实施方式的示意的轮副图；
图6表示根据本发明的双离合器变速装置的第五实施方式的示意的轮副图；
图7表示根据本发明的双离合器变速装置的第六实施方式的示意的轮副图；
图8表示根据本发明的双离合器变速装置的第七实施方式的示意的轮副图；
图9表示根据本发明的自动换档变速装置的第一实施方式的示意的轮副图；
图10表示根据本发明的双离合器变速装置的第八实施方式的示意的轮副图。
具体实施方式
在图1中，根据本发明的双离合器变速装置的第一实施方式总体用10表示。
双离合器变速装置10具有第一主动轴12和第二主动轴14。第二主动轴14为中空轴，并相对于第一主动轴12同心地设置。
第一主动轴12可以连接于第一离合器K1。第二主动轴14可以连接于第二离合器K2。
第一主动轴12比第二主动轴14具有更长的轴向长度，并超过第二主动轴14突出。
双离合器变速装置10还具有第一从动轴16和第二从动轴18。两个从动轴16、18都平行于主动轴12、14设置，并且通过输出恒定的齿轮副连接于差动装置26的差动主动轮24上。
更准确地说，驱动输出恒定的齿轮副具有第一输出轮20和第二输出轮22，第一输出轮20不可相对转动地连接于第一从动轴16，第二输出轮22不可相对转动地连接于第二从动轴18。
两个输出轮20、22相互轴向地对准，并且都与差动主动轮24接合，具体如图2所示。
双离合器变速装置10具有六个前进档位1-6和一个倒车档R。奇数前进档位1、3、5分配于双离合器变速装置10的第一分变速装置，并因此分配于第一离合器K1。
偶数前进档位2、4、6和倒车档R分配于双离合器变速装置10的第二分变速装置，并因此分配于第二离合器K2。
前进档位1、2和6分配于第一从动轴16。前进档位3、4、5和倒车档R分配于第二从动轴18。
具有一个换档离合器的换档离合器组件SK1安装在第一从动轴16上并分配于前进档位1。具有两个换档离合器的换档离合器组件SK2/6分配于前进档2、6。相应地，具有两个换档离合器的换档离合器组件SK3/5分配于前进档3、5，换档离合器组件SK4/R分配于档位4、R。
在换档离合器组件SK中设置的换档离合器例如实施为传统的同步离合器。
在第一从动轴16上从变速装置输入侧起依次设置：第一从动轮20、前进档位2的游滑轮、倒档R的转向的反转轮28、换档离合器组件SK2/6、前进档位6的游滑轮、换档离合器组件SK1和前进档位1的游滑轮。
相应地，在第二从动轴18上从变速装置起依次设置：第二从动轮22、停车锁30、倒车档R的游滑轮、换档离合器组件SK4/R、前进档位4的游滑轮、前进档位5的游滑轮、换档离合器组件SK3/5和前进档位3的游滑轮。
反转轮28和前进档位2的游滑轮不可相对转动地连接。反转轮28与第二从动轴18上的倒车档R的游滑轮轴向对齐。相应地，停车锁30与第一从动轴16上的前进档位2的游滑轮轴向对齐。
此外，前进档位4、6的游滑轮相互轴向对齐，并与共同的固定轮32接合。换句话说，实现了所谓的前进档位4、6的双重用途。
在变速装置10中，前进档位1和倒车档R位于不同的分变速装置上，并因此分配于不同的离合器K1和K2。
倒车档R通过前进档位2的反转轮28驱动，也就是说通过有级的第二档驱动。此处，可实现与第一档相同的传动比。
停车锁30与前进档位2的换档轮或游滑轮相对地安置。
由此实现了双重用途。前进档位1、2位于一个从动轴即输出驱动轴16上。共有四个同步离合器组件SK。
前进档位1以短的轴距位于从动轴16上。具有大换档轮或大游滑轮直径的档位(在本例中，从动轴16上的档位1和2，从动轴18上的档位3和R)轴向设置在外侧，以便促动器装置可以设置在其间，径向靠近于从动轴16、18。
双离合器变速装置10实施为自动变速装置。换档离合器组件SK连接于相应的促动器装置。相应地，离合器K1、K2也被自动致动。
如图2所示，与第二从动轴18相对于主动轴12的轴距S2相比，从动轴16相对于主动轴12具有更短的轴距S1。
下面描述根据本发明的有级式变速装置的其它实施方式。下面描述的本发明的有级式变速装置的实施方式具有与图1和图2传动装置10基本相同的结构。因此，下文仅说明与图1和2的实施方式的不同之处。双离合器变速装置10其它方面的描述也适用于下述实施方式。因此，相同的元件还是通过相同的附图标记表示。
图3表示本发明的双离合器变速装置10a的第二实施方式。
在图3的实施方式中，前进档位4和6的轮副不是相互轴向对准，因此没有实现双重用途。这具有不必限制传动比的优点。而且，传动比是可模块化地变化的，例如根据汽油/柴油发动机型式的变化。长度上比图1的双离合器变速装置10稍有增加。
图4表示本发明的双离合器变速装置10b的另一个实施方式。
在双离合器变速装置10b中，与图1的双离合器变速装置10相比，两个双重用途得以实现。更准确地说，前进档位4、6和前进档位3、5相互轴向对准。因此，前进档位3和5的游滑轮或换档轮共用第一主动轴12上的固定轮34。
此处，从动轮16和18上的相应元件的轴向顺序也发生改变。下列元件从传动输入端以如下顺序设置在第一从动轴16上：第一输出轮20、第二前进档位的游滑轮、反转轮28、换档离合器组件SK2/6、前进档位6的游滑轮、前进档位5的游滑轮、换档离合器组件SK1/5和前进档位1的游滑轮。
相应地，下列元件从传动输入端以这个顺序设置在第二从动轴上：第二输出轮22、停车锁30、倒车档位R的游滑轮、换档离合器组件SK4/R、前进档位4的游滑轮、前进档位3的游滑轮和第三前进档位的换档离合器组件SK3。
图5表示本发明的双离合器变速装置10c的第三实施方式。
与图1的双离合器变速装置10相比，双离合器变速装置10c仅具有5个前进档。特别在不需要6档的低成本车辆中是有利的。没有实现双重用途，因此对于传动比没有限制。
第一从动轴16上的元件的顺序如下：第一输出轮20、前进档位2的游滑轮、反转轮28、换档离合器组件SK2、换档离合器组件SK1和前进档位1的游滑轮。
下列元件设置在第二从动轴18上：第二输出轮22、停车锁30、倒车档位R的游滑轮、换档离合器组件SK4/R、前进档位4的游滑轮、前进档位5的游滑轮、换档离合器组件SK3/5和前进档位3的游滑轮。
图6表示本发明的双离合器变速装置10d的另一个实施方式。
双离合器变速装置10d还是用于不需要6档的低成本机动车辆变型。由于实现双重用途，所以特别对于前进档位3、5，可以获得短的整体轴向安装长度。
第一从动轴16上的元件的顺序如下：第一输出轮20、前进档位2的游滑轮、反转轮28、换档离合器组件SK2、前进档位5的游滑轮、换档离合器组件SK1/5和前进档位1的游滑轮。
设置在第二从动轴18的是：第二输出轮22、停车锁30、倒车档位R的游滑轮、换档离合器组件SK4/R、前进档位4的游滑轮、前进档位3的游滑轮、换档离合器组件SK3。
图7表示本发明的双离合器变速装置10e的另一个实施方式。
这也是用于不需要6档的低成本机动车辆变型。另外，部件的数量减少到最低限度。只需要三个换档离合器组件SK。而且，由于实现了双重用途(对于档位3、5)，所以双离合器变速装置10e在轴向上特别短。
设置在第一从动轴16上的是：第一输出轮20，前进档位2的游滑轮，反转轮28，换档离合器组件SK2/5和前进档位5的游滑轮。
设置在第二从动轴18的是：第二输出轮22，停车锁30，倒车档位R的游滑轮，换档离合器组件SK4/R，前进档位4的游滑轮，前进档位3的游滑轮，换档离合器组件SK1/3和前进档位1的游滑轮。
图8表示本发明的双离合器变速装置10f的另一个实施方式。
双离合器变速装置10f为7档变速装置并包括两个双重用途(对于档位3、5和4、6)以及连接在下游的驱动轮组。
变速装置适于线性布置和前横轴布置。
第一从动轴16上的元件的顺序如下：第一输出轮20，同时作为反转轮并与第二从动轴18上的倒车档位R的游滑轮接合的前进档位2的游滑轮28′，换档离合器组件SK2/6，前进档位6的游滑轮，前进档位5的游滑轮，换档离合器组件SK5/7和前进档位7的游滑轮。
设置在第二从动轴18的是：第二输出轮22，停车锁30，倒车档位R的游滑轮，换档离合器组件SK4/R，前进档位4的游滑轮，前进档位3的游滑轮，换档离合器组件SK1/3和前进档位1的游滑轮。
两个输出轮20、22与驱动轮组36接合，驱动轮36又连接于设置成轴向偏移的差动齿轮26′。
在图9中，自动换档变速装置的第一实施方式总体用10g表示。
自动换档变速装置10g在轮副设计方面完全与图1的双离合器变速装置10相对应。唯一的不同在于主动轴装置只具有单一主动轴38，前进档位1-6的所有固定轮都固定于该主动轴上。
在图10中，本发明的双离合器变速装置的另一个实施方式总体用10h表示。
双离合器变速装置10h实施为2轴变速装置，并只具有单一从动轴40，该从动轴与输入驱动轴装置(包括同轴设置的主动轴12、14)平行排列。
下列元件从传动输入端以如下顺序设置在单一从动轴40上：连接于差动齿轮26″的输出轮20″、停车锁30″、前进档位2的游滑轮、换档离合器组件SK2/R、倒车档位R的游滑轮、前进档位6的游滑轮、换档离合器组件SK4/6、前进档位4的游滑轮、前进档位5的游滑轮、换档离合器组件SK3/5、前进档位3的游滑轮、换档离合器组件SK1和前进档位1的游滑轮。
倒车档位R的额外的固定轮44也固定于主动轴装置上，更具体地说固定于主动轴14上。所述固定轮44与安装于辅助轴42上的反转轮28″接合。辅助轴42平行于主动轴装置12、14和单一从动轴40设置。
反转轮28″与从动轴40上的倒车档位R的游滑轮接合。
由于没有实现双重用途，所述传动比是可变的。前进档位1和倒车档位R分配于不同的分变速装置。

Claims (17)

1.一种机动车辆的有级式变速装置(10)，其中，所述有级式变速装置具有多个前进档位(1、2、3、4、5)和至少一个倒车档位(R)，所述有级式变速装置包括：
主动轴装置；
从动轴装置，其包括第一从动轴(16)和第二从动轴(18)；和
多个轮副，每个轮副包括游滑轮和固定的换档轮，其中，所述游滑轮可转动地安装于一个轴装置上，并通过各自的换档离合器(SK)不可相对转动地连接于相应的轴装置上，其中，与第二从动轴(18)相对于主动轴装置的轴距(S2)相比，第一从动轴(16)相对于主动轴装置具有更短的轴距(S1)。
2.根据权利要求1所述的有级式变速装置，其中，所述有级式变速装置(10)为双离合器变速装置，所述主动轴装置具有分别分配于第一和第二分变速装置的第一主动轴(12)和第二主动轴(14)，所述第一分变速装置分配有奇数前进档位(1、3、5)，所述第二分变速装置分配有偶数档位(2、4)。
3.根据权利要求2所述的有级式变速装置，其中，主要用于沿前进方向起动机动车辆的第一前进档位(1)和倒车档位(R)分配于不同的分变速装置。
4.根据权利要求1所述的有级式变速装置，其中，所述主动轴装置具有单一主动轴(38)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的有级式变速装置，其中，所述第一从动轴(16)和第二从动轴(18)与输入驱动轴装置一起形成3轴装置。
6.根据权利要求5所述的有级式变速装置，其中，一个确定的前进档位(2)分配于所述第一从动轴(16)，倒车档位(R)分配于所述第二从动轴(18)。
7.根据权利要求6所述的有级式变速装置，其中，所述倒车档位(R)通过所述确定的前进档位(2)驱动。
8.根据权利要求7所述的有级式变速装置，其中，所述倒车档位(R)通过所述确定的前进档位(2)直接驱动。
9.根据权利要求7所述的有级式变速装置，其中，所述倒车档位(R)通过一个轮(28)驱动，所述轮(28)不可相对转动地连接到分配于确定的前进档位(2)的轮副的游滑轮上。
10.根据权利要求5所述的有级式变速装置，其中，还包括分配于所述第二从动轴(18)的停车锁(30)。
11.根据权利要求10所述的有级式变速装置，其中，所述停车锁(30)与所述第一从动轴(16)的确定的前进档位(2)轴向对准。
12.根据权利要求6所述的有级式变速装置，其中，所述确定的前进档位(2)为第二前进档位。
13.根据权利要求2所述的有级式变速装置，其中，一个分变速装置的前进档位中，两个前进档位(3、5；4、6)分配于不同的从动轴，并且其中所述两个前进档位(3、5；4、6)共用主动轴装置上的共同的固定轮(34；32)。
14.根据权利要求2所述的有级式变速装置，其中，两个分变速装置的前进档位中，每两个前进档位(3、5；4、6)分配于不同的从动轴，并且其中每两个前进档位(3、5；4、6)共用主动轴装置上的一个共同的固定轮。
15.根据权利要求5所述的有级式变速装置，其中，所述第一前进档位(1)和第二前进档位(2)分配于所述第一从动轴(16)和第二从动轴(18)中的一个。
16.根据权利要求5所述的有级式变速装置，其中，所述第一前进档位(1)分配于所述第一从动轴(16)。
17.根据权利要求1所述的有级式变速装置，其中，分配于传递高扭矩的前进档位(1、2)的那些轮副设置在从动轴装置的端部。
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