CN106662215B - 用于机动车的变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的变速器，包括多个可切换的齿轮组(挡位)，这些齿轮组配属于第一子变速器(A)和第二子变速器(B)，其中，子变速器(A，B)至少具有各一个输入轴(22，23；53，54，55)和公共的输出轴(24；57)，输入轴(22，23；53，54，55)能通过各一个能动力换挡的离合器(K1，K2，K3)择一地激活。为了实现功能扩展的切换策略而提出，至少一个齿轮组(Z4；Z3)可以配属于所述两个子变速器(A，B)。

Description

用于机动车的变速器
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的变速器。
背景技术
这种变速器已知为所谓的双离合变速器并通常在机动车中使用。该变速器除了良好的效率之外还具有以下优点：该变速器能在不中断牵引力的情况下特别是自动换挡，其中，在相应不工作的子变速器中能预先选择变速器挡位，该变速器挡位随后通过能动力换挡的离合器的变换来挂入。在此适宜地借助于相应的齿轮组在一个子变速器中设置奇数挡(1，3，5，等等)，而在另一个子变速器中设置偶数挡(2，4，6，等等)，这些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。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种变速器，该变速器能以构造有利的结构形式在功能性方面和挡位设计方面实现更大的自由度。
根据本发明，提供有附加的中间齿轮组用于换挡，特别是用于切换到第二挡或第三挡。该附加的中间齿轮组在其第一运行状态中配属于第一子变速器，在其第二运行状态中配属于第二子变速器。以这种方式使得中间齿轮组的挡位或者能在第一子变速器工作时被切换到、或者替代地能在第二子变速器工作时被切换到。由此可以降低变速器的挡位数所必需的挡位平面(齿轮组)。此外能在传动比控制方面实现更大的自由度，例如在降挡时或在跳过挡位时。
本发明特别是针对——然而并不仅限于——以下行驶情况：其中车辆在挂入较高挡位(例如第五挡)的情况下在恒定的行驶速度下运行并希望突然加速以例如开始超车过程。在这种情况下，可以由变速器控制装置开始从被挂入的第五挡向例如第三挡降挡。
在传统的双离合变速器中不能实现从第五挡向第三挡的直接降挡，这是因为第五挡和第三挡都配属于同一个子变速器。因此在现有技术中必须费时间地首先从第五挡向第四挡降挡，然后再从第四挡向第三挡降挡。
但根据本发明，第三挡可以通过上述的中间齿轮组形成，该第三挡能或者在第一子变速器工作时被切换到、或者在第二子变速器工作时被切换到，也就是说，该第三挡既能配属于第一子变速器，也能配属于第二子变速器。
因此，在上述的行驶情况下中间齿轮组配属于不工作的子变速器。以这种方式，在跨越第四挡的情况下能实现从第五挡向第三挡的直接降挡。
在一个优选的结构设计方案中还可以将中间齿轮组的固定齿轮布置在公共的输出轴上，而浮动齿轮能与子变速器A或子变速器B的变速器元件(例如输入轴)接合。
例如可以在十一挡变速器中通过多重利用齿轮组使用仅七个挡位平面，其中，公共使用的齿轮组居中布置在所述两个子变速器的各三个齿轮组之间。中间齿轮组在此可以形成在两个子变速器中可切换的挡位，优选地第二挡或第三挡。因此还可以根据子变速器中的其余的挡位布置自动控制出有利的、经常出现的降挡模式。
在本发明的一个有利的改进方案中，可以在七挡变速器中使用五个挡位平面，其中，中间齿轮组居中布置在子变速器A和B的分别两个挡位平面之间，特别有利地通过变速器元件在所述两个子变速器A和B中形成第一挡、第二挡和第三挡。这通过在两个子变速器中接入变速器元件作为中间传动元件/副轴来实现，其分别与居中的齿轮组形成传动比。
此外还提出，在子变速器A中设有两个输入轴，在子变速器B中设有一个输入轴，通过三个能动力换挡的离合器能在驱动侧使这些输入轴工作，其中，子变速器A的两个输入轴输出到子变速器A的至少各一个齿轮组上，而子变速器B的输入轴输出到子变速器B的至少两个齿轮组上。
在一个特别有利的变速器设计方案中，子变速器A，B的挡位平面1，2和4，5的齿轮可以被固定在各自的公共空心轴上，其中，所述空心轴以可转动的方式支承在公共的输出轴上并能通过换挡接合装置与输出轴耦合。这样便能以结构空间特别有利的方式实现齿轮组的多重利用，以形成设计为变得缓慢或变得快速的传动比。
所述两个子变速器的变速器元件还能以结构简单的方式这样设计：在功率流中对位于子变速器A和B之间的公共的齿轮组进行切换的挡位调节器同时操纵输出轴上的和至少一个所述输入轴上的换挡接合装置。因此可以减少切换过程所必需的挡位调节器并简化其操控。
在一个具有三个通过公共的齿轮组实现的挡位的变速器设计方案中能以有利的方式由子变速器A和子变速器B使用第二挡位。因此既可以从子变速器A的挡位控制出向第二挡位的能动力换挡的降挡，也可以从子变速器B的挡位控制出向第二挡位的能动力换挡的降挡。特别优选地，为此还可以在五个挡位平面和七个挡位的情况下，在子变速器A中布置第七挡和第五挡，而在子变速器B中布置有第六挡和第四挡。
最后，在机动车是混合动力驱动的情况下，发动机/内燃机和与该发动机同轴的电机可以输出到与输入轴连接的、能动力换挡的离合器的离合器壳体，使得机动车能通过公共的变速器由发动机和/或电机驱动。优选地可以在发动机与后置的电机之间布置有另一个能动力换挡的离合器K0，用于使发动机去耦合。
附图说明
下面根据附图详细说明本发明的多个实施例。图中:
图1a示出用于机动车的变速器的框图，具有双离合器和11个可切换的前进挡；
图1b和图1c分别示出相应于图1a的视图，具有在第一运行状态(图1b)中和在第二运行状态(图1c)中的中间齿轮组；
图2示出根据图1的变速器的切换阵列/开关阵列；
图3示出用于混合动力驱动的机动车的另一个变速器，具有三个能动力换挡的离合器和7个前进挡；
图4示出根据图3的变速器的切换阵列；
图5示出相对于图3另选的变速器，具有前进挡在所述两个子变速器上的改变的分配方式；和
图6示出与根据图5的变速器相对应的切换阵列。
具体实施方式
在图1a中示出用于机动车的变速器、特别是双离合变速器20，借助于该变速器、特别是双离合变速器可以在七个挡位平面中或者说以七个齿轮组切换到十一个前进挡1至11。
变速器20具有两个输入轴22，23，它们例如能利用发动机(未示出)经过扭振减振器21驱动，通过两个能动力换挡的离合器K1，K2能择一使这两个输入轴工作，在所述两个输入轴中的输入轴22是空心轴，第二输入轴23穿过该空心轴。转动轴承和相应的变速器壳体未示出。
齿轮组Z1至Z7按已知的方式通过浮动齿轮和固定齿轮以还要描述的方式布置在输入轴22，23和公共的输出轴24上，其中，齿轮组Z1至Z3形成子变速器A，而齿轮组Z5至Z7形成子变速器B。
而中间齿轮组Z4利用输出轴24上的固定齿轮25和在输入轴23上的可切换的浮动齿轮26在两个子变速器A和B之间布置成：其浮动齿轮26能通过换挡接合装置SK1和SK2或者与子变速器A接合、或者与子变速器B接合。
其余的齿轮组布置为，在仅七个齿轮组Z1至Z7的情况下能实现十一个前进挡，其中：
-Z1的固定齿轮27布置在输入轴22上，而其浮动齿轮28布置在相对于输出轴24同轴支承的空心轴29上；
-Z2的固定齿轮30同样布置在输入轴22上，而其浮动齿轮31同样布置在空心轴29上；
-两个浮动齿轮28，31能借助于换挡接合装置SK3择一地与空心轴29接合；
-Z3的固定齿轮32布置在空心轴29上，而其浮动齿轮33能通过换挡接合装置SK4与输入轴22接合或通过换挡接合装置SK1与中间齿轮组Z4或其浮动齿轮26接合；通过换挡接合装置SK5可以使空心轴29与输出轴24传动连接；
-齿轮组Z5的固定齿轮34固定在另一个空心轴35上，该另一个空心轴被以可转动的方式支承在输出轴24上，而齿轮组Z5的浮动齿轮36支承在子变速器B的输入轴23上并能借助于换挡接合装置SK2与中间齿轮组Z4的浮动齿轮26接合；
-通过另一个换挡接合装置SK6可以使空心轴35与输出轴24耦合；
-齿轮组Z6和Z7的固定齿轮37，38布置在输入轴23上，而其浮动齿轮39，40支承在空心轴35上并能借助于换挡接合装置SK7切换到空心轴35上；
-换挡接合装置SK1，SK5和换挡接合装置SK2，SK6通过各自一个挡位调节器41，42(通过连接线表示)共同操纵，从而择一地使换挡接合装置SK1或SK5接合以及择一地使SK2或SK6接合。
前进挡1至11(在必要时所需的倒车挡未示出)可以根据图2的切换阵列切换。在切换阵列的上部的水平行中列出可预先选择的理论挡位，而在侧面的竖直行中列出实际挡位。竖直行和水平行形成了具有多个小格的综合特性曲线，所述多个小格表现出理论挡位和实际挡位的全部组合。如果小格被以斜阴影线表示，则配属的挡位组合能以不中断牵引力的方式切换。如果小格被以交叉阴影线表示，则配属的挡位组合不能以不中断牵引力的方式切换。
用于第三挡的中间齿轮组Z4可以被用于两个子变速器A和B，由此例如能控制从较高的挡位——尤其是从两个子变速器A或B的较高的挡位——向第三挡降挡。
此外中间齿轮组Z4可以在第一运行状态I(图1b)中配属于第一子变速器A，并且在第二运行状态II(图1c)中配属于第二子变速器B。由此，第三挡能或者在第一子变速器A工作时(图1b)被切换到，或者在第二子变速器B工作时(图1c)被切换到。
在图1b中，功率流通过箭头表示，因此功率流在动力换挡离合器K1接合的情况下通过输入轴22和被切换的换挡元件SK1和SK4行进到中间齿轮组Z4的浮动齿轮26，并继续通过其固定齿轮25行进到输出轴24上。
在图1c中，用箭头表示的功率流在动力换挡离合器K2接合的情况下通过输入轴23和被切换的换挡元件SK8行进到齿轮组Z5的浮动齿轮36，并继续通过被切换的换挡元件SK2行进到中间齿轮组Z4的浮动齿轮26，并继续通过其固定齿轮25行进到输出轴24上。
因此，可以通过子变速器A在离合器K1接合的情况下，并且也可以在子变速器B中在离合器K2接合的情况下，以及通过相应地切换换挡接合装置SK1至SK8切换出第三挡。
图3示出根据用于混合动力驱动的机动车的双离合变速器50的本发明的一个实施例，其中，发动机(未示出)通过扭振减振器21和电机51输出到三个能动力换挡的离合器K1，K2，K3的壳体52上。发动机可以通过另一个能动力换挡的离合器K0与电机51脱离。
三个离合器K1，K2，K3输出到三个同轴的输入轴53，54，55上，所述三个同轴的输入轴中的输入轴53，55是空心轴。
具有直至七个前进挡1至7的变速器50具有五个挡位平面或者说齿轮组Z1至Z5，所述五个齿轮组中的齿轮组Z1和Z2配属于子变速器A，而齿轮组Z4和Z5配属于子变速器B。
中间齿轮组Z3——以类似于图1a至1c的中间齿轮组Z4的方式——能用于两个子变速器A和B并且遮盖挡位1，2，3，这在下面还要进行说明。
在此，固定齿轮56布置在变速器50的轴线平行的、公共的输出轴57上，而其浮动齿轮58以可转动的方式支承在子变速器B的输入轴54上并能借助于两侧的换挡接合装置SK1，SK2与邻接的变速器元件如下所述地传动连接:
-齿轮组Z1具有两个固定齿轮59，60，这两个固定齿轮被固定在与离合器K3连接的输入轴55上以及固定在空心轴61上，该空心轴以可转动的方式支承在输出轴57上；
-齿轮组Z2同样通过两个固定齿轮62，63形成，这两个固定齿轮被布置在离合器K1的输入轴53上以及固定在空心轴61上；此外，输入轴53能与齿轮组Z3的浮动齿轮58借助于换挡接合装置SK1接合；
-输出轴57上的空心轴61能通过换挡接合装置SK3与输出轴57接合；
-齿轮组Z4和齿轮组Z5具有固定齿轮64，65，该固定齿轮被固定在空心轴66上，该空心轴66被以可转动的方式支承在输出轴57上；空心轴66能通过换挡接合装置SK4与输出轴57接合；
-齿轮组Z4和Z5的浮动齿轮67，68被以可转动的方式布置在输入轴54上并能通过另一个换挡接合装置SK5择一地与输入轴54传动连接。
通过多重利用齿轮组Z1至Z5能实现挡位1至7，其中，换挡接合装置SK1，SK3和换挡接合装置SK2，SK4又类似于前面结合图1所述地通过公共的挡位调节器41，42操纵。由此为了切换挡位仅需三个挡位调节器。图4示出对于根据图3的变速器50的可控的切换阵列，其类似于图2显示。
在图3中，挡位1，2，3能通过中间齿轮组Z3形成。在切换挡位1，2，3时得出以下的功率流-进程:
第一挡:离合器K2，输入轴54，接合的换挡接合装置SK5，到达齿轮组Z5并通过空心轴66继续到达齿轮组Z4，通过换挡接合装置SK2到达中间齿轮组Z3并最后到达输出轴57；
第二挡:离合器K1，输入轴53，通过接合的换挡接合装置SK1到达中间齿轮组Z3的浮动齿轮58，通过固定齿轮56和输出轴57输出；和
第三挡:离合器K3，输入轴55，齿轮组Z1到齿轮组Z2，输入轴53，换挡接合装置SK1到齿轮组Z3，输出轴57。
此外在图3中，用于切换到第二挡的中间齿轮组Z3可以配属于第一子变速器A，也可以另选地配属于第二子变速器B，使得中间齿轮组Z3的第二挡能或者在第一子变速器A工作时被切换到，或者在第二子变速器B工作时被切换到。
在中间齿轮组Z3配属于第一子变速器A时得出以下所述的功率流:功率流在接合的动力换挡离合器K1中通过输入轴53和被切换的换挡元件SK1行进到中间齿轮组Z3的浮动齿轮58并继续通过其固定齿轮56行进到输出轴57上。
在中间齿轮组Z3配属于第二子变速器B时得出以下所述的功率流:功率流在接合的动力换挡离合器K2中通过输入轴54和被切换的换挡元件SK5行进到齿轮组Z4的浮动齿轮67并继续通过被切换的换挡元件SK2行进到中间齿轮组Z4的浮动齿轮58并继续通过其固定齿轮56行进到输出轴57上。
图5示出变速器50′的不同于图3的设计方案，其中，齿轮组Z1和Z4(第六挡和第七挡)在子变速器A与B之间互换。图6示出由此得出的切换阵列。
本发明不限于所示出的实施例。特别对于本领域技术人员来说可以实现例如在所提出的前进挡的数量方面在实施例范围内的常见的变型和组合。
所提出的换挡接合装置可以通过在变速器中使用的同步接合装置实现，能动力换挡的离合器可以通过液压操纵的膜片式离合装置实现。

Claims (16)

1.一种用于机动车的变速器，包括第一子变速器(A)和第二子变速器(B)，该第一子变速器和第二子变速器的子变速器-输入轴(22，23；53，54，55)能与动力换挡离合器(K1，K2，K3)连接并输出到公共的输出轴(24；57)上，所述变速器还包括为了换挡而分别配属于第一子变速器(A)和第二子变速器(B)的可切换的齿轮组，其中，每个齿轮组在换挡时能借助于换挡元件与相应的子变速器-输入轴(22，23；53，54，55)和公共的输出轴(24；57)传动接合，在动力换挡过程中能通过切换动力换挡离合器(K1，K2，K3)之一使子变速器(A，B)之一工作，而使另一个子变速器(B)不工作，提供有附加的中间齿轮组(Z4；Z3)用于换挡，该附加的中间齿轮组在第一运行状态(I)中配属于第一子变速器(A)而在第二运行状态(II)中配属于第二子变速器(B)，使得中间齿轮组(Z4；Z3)的挡位能或者在第一子变速器(A)工作时被切换到、或者在第二子变速器(B)工作时被切换到，中间齿轮组(Z4；Z3)的固定齿轮(25；56)布置在公共的输出轴(24；57)上，中间齿轮组(Z4；Z3)的与固定齿轮啮合的浮动齿轮(26；58)布置在子变速器-输入轴(23；54)之一上并能借助于换挡元件(SK1，SK2)与第一子变速器(A)或第二子变速器(B)接合，除中间齿轮组(Z4；Z3)外的每个齿轮组(Z1；Z2；Z3；Z5；Z6；Z7)都具有浮动齿轮和固定齿轮，浮动齿轮和固定齿轮被布置在垂直于传动轴的齿轮平面中并能借助于换挡元件与子变速器-输入轴(22，23；53，54，55)和公共的输出轴(24；57)传动接合，其特征在于，除中间齿轮组(Z4；Z3)外的齿轮组(Z1；Z2；Z3；Z5；Z6；Z7)的浮动齿轮和固定齿轮能通过布置在输出轴(24；57)上的空心轴(29；35；61；66)与输出轴(24；57)接合。
2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述中间齿轮组(Z4；Z3)用于切换到第二挡或第三挡。
3.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，在机动车的行驶运行中，与中间齿轮组(Z4；Z3)的挡位相比较高的挡位被挂入，该挡位的齿轮组配属于第一子变速器(A)，在从挂入的较高挡位降挡到中间齿轮组(Z4；Z3)的挡位时能将中间齿轮组(Z4；Z3)调节到其第二运行状态(II)中，中间齿轮组(Z4；Z3)在该第二运行状态中配属于第二子变速器(B)。
4.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，偶数挡配属于第一子变速器(A)，而奇数挡配属于第二子变速器(B)，和/或中间齿轮组(Z4；Z3)对应于偶数挡或奇数挡。
5.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，在十一挡变速器(20)中，通过多重利用齿轮组(Z1至Z7)形成仅七个齿轮平面，其中，公共使用的齿轮组(Z4)居中布置在两个子变速器(A，B)的各三个齿轮组(Z1至Z3，Z5至Z7)之间。
6.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，在七挡变速器(50)中使用五个齿轮组(Z1至Z5)，其中，中间齿轮组(Z3)居中布置在子变速器(A和B)的分别两个齿轮组(Z1，Z2，Z4，Z5)之间。
7.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，所述中间齿轮组(Z3)通过变速器元件在两个子变速器(A和B)中形成至少两个不同变速级的挡位。
8.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，所述中间齿轮组(Z3)通过齿轮组和/或动力换挡离合器在两个子变速器(A和B)中形成三个不同变速级的挡位。
9.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，所述中间齿轮组(Z3)通过齿轮组和/或动力换挡离合器在两个子变速器(A和B)中形成第一挡、第二挡和第三挡。
10.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，在第一子变速器(A)中设有两个输入轴(53，55)，在第二子变速器(B)中设有一个输入轴(54)，通过三个能动力换挡的离合器(K1，K2，K3)能在驱动侧使这些输入轴工作。
11.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，第一子变速器(A)的两个输入轴(53，55)输出到第一子变速器(A)的至少各一个齿轮组(Z1，Z2)上，而第二子变速器(B)的输入轴(54)输出到第二子变速器(B)的至少一个齿轮组(Z4，Z5)上。
12.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，子变速器(A，B)的齿轮组(Z1，Z2和Z4，Z5)的固定齿轮(60，63，64，65)被固定在各自的公共空心轴(61，66)上，空心轴(61，66)被以可转动的方式支承在公共的输出轴(57)上并能通过换挡元件(SK3，SK4)与输出轴(57)耦合。
13.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，在功率流中对位于子变速器(A和B)之间的中间齿轮组(Z4；Z3)进行切换的挡位调节器(41，42)同时操纵输出轴(24；57)上的和至少一个所述输入轴(22，23；53，54)上的换挡接合装置(SK1，SK5，SK2，SK6)。
14.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，所述变速器具有总共五个挡位平面(Z1至Z5)和总共七个可切换的挡位，在第一子变速器(A)中布置有第五挡和第七挡，而在第二子变速器(B)中布置有第四挡和第六挡。
15.根据权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，在机动车的混合动力驱动中，发动机和与该发动机同轴的电机(51)输出到与输入轴(53，54，55)连接的、能动力换挡的离合器(K1，K2，K3)的离合器壳体(52)上。
16.根据权利要求15所述的变速器，其特征在于，在发动机与后置的电机(51)之间布置有另一个能动力换挡的离合器(K0)。
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