變速器以及用于運(yùn)行變速器的方法
【專利說明】變速器以及用于運(yùn)行變速器的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種用于車輛的變速器，該變速器能在若干個(gè)換檔檔位之間切換，且具有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。兩個(gè)輸入端可選地能與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、例如內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)連接。
[0002]例如，在DE 100 15 336 Al中公開了這種變速器。在該文獻(xiàn)中描述的雙離合式變速器包括兩個(gè)輸入軸，這兩個(gè)輸入軸分別能借助一個(gè)摩擦式離合器與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)連接。輸入軸中的每一個(gè)輸入軸經(jīng)由兩個(gè)齒輪對(duì)可選地與驅(qū)動(dòng)軸連接。根據(jù)兩個(gè)摩擦式離合器中的哪一個(gè)閉合，驅(qū)動(dòng)扭矩從驅(qū)動(dòng)馬達(dá)經(jīng)由第一輸入軸傳遞到輸出軸上或者經(jīng)由第二輸入軸傳遞到輸出軸上。由此可實(shí)現(xiàn)變速器的總計(jì)四個(gè)換檔檔位。為了提高換檔檔位的數(shù)目，設(shè)有中間軸，該中間軸可經(jīng)由具有兩個(gè)固定輪的一個(gè)齒輪對(duì)與輸入軸驅(qū)動(dòng)連接。中間軸此外可選地經(jīng)由兩個(gè)齒輪對(duì)中的一個(gè)齒輪對(duì)與另一輸入軸連接。由此，至少對(duì)于特定掛入的檔位，傳動(dòng)系由第一輸入軸、中間軸、第二輸入軸和輸出軸構(gòu)成。替代地，傳動(dòng)系可由第二輸入軸、中間軸、第一輸入軸和輸出軸構(gòu)成。由此，理論上可實(shí)現(xiàn)十二個(gè)換檔檔位。
[0003]雙離合器式變速器由于其油耗方面的優(yōu)點(diǎn)而作為具有扭矩變換器的傳統(tǒng)自動(dòng)變速器的替代而投放到市場(chǎng)上。
[0004]雙離合器式變速器的油耗優(yōu)勢(shì)的一個(gè)原因在于，為了啟動(dòng)而不采用扭矩變換器，而是使用干式或者濕式離合器。然而，扭矩變換器作為啟動(dòng)元件相對(duì)于離合器具有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。扭矩變換器由于其增強(qiáng)了發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩而具有較高的啟動(dòng)功率，并且它在熱力學(xué)方面極為穩(wěn)固，由此即使是在山上較長(zhǎng)的爬行階段或者帶有掛車的多次啟動(dòng)均可忍受。與此相對(duì)，帶有干式離合器的特別有效的雙離合器式變速器明顯更為敏感，這在不利的運(yùn)行條件下也會(huì)導(dǎo)致變速器的緊急斷開。
[0005]解決前述問題并且即使在雙離合器式變速器的情況下也能實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)的自動(dòng)變速器相當(dāng)?shù)膯?dòng)功率和穩(wěn)固性的一種可能性是:通過引入外部的短暫的啟動(dòng)變速來擴(kuò)大變速器范圍。然而，在明顯擴(kuò)大的變速器范圍的情況下需要附加的檔位，因?yàn)榉駝t檔位跨度過大或者不能實(shí)現(xiàn)有利于油耗的較長(zhǎng)的檔位。
[0006]對(duì)于雙離合器式變速器的傳統(tǒng)構(gòu)思來說，通常對(duì)于每個(gè)檔位需要一個(gè)齒輪連接或者獨(dú)立的齒輪對(duì)，因此，機(jī)械復(fù)雜度隨著檔位數(shù)目的增加而增大，由此由于較高的結(jié)構(gòu)空間需求而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)空間的問題。對(duì)于常規(guī)的雙離合器式變速器至今通常實(shí)現(xiàn)7個(gè)前進(jìn)擋。
[0007]為了在較大數(shù)目的可用換檔檔位的情況下實(shí)現(xiàn)有利的換檔次序，而不顯著加大變速器的結(jié)構(gòu)空間，DE 10 201 I 050 083 Al建議了一種變速器，該變速器具有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，其中，兩個(gè)輸入端之間布置有能用于前進(jìn)擋的可切換的一個(gè)連接件，而在兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端之間分別布置有能用于前進(jìn)擋的可切換的三個(gè)連接件。
[0008]該變速器通過其布局、特別是通過兩個(gè)輸入端之間的連接件以及兩個(gè)輸入端與輸出端之間的三個(gè)連接件使得檔位數(shù)目最大，同時(shí)機(jī)械復(fù)雜度又較低。
[0009]兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端構(gòu)成變速器的三個(gè)自由度，其中，自由度包括變速器齒輪組的所有零件，例如軸和齒輪，這些零件在不操作換檔元件的情況下彼此驅(qū)動(dòng)連接。三個(gè)自由度可通過可切換的連接件彼此耦合。在此情況下設(shè)有用于前進(jìn)擋的總計(jì)至少7個(gè)連接件，因而，為了換檔僅僅需要四個(gè)換檔撥叉，即便為了倒擋還有一個(gè)連接件。在此，如通常那樣，一個(gè)換檔撥叉可切換兩個(gè)連接件。
[0010]由于兩個(gè)輸入端之間的連接，針對(duì)變速器的六個(gè)前進(jìn)一換檔檔位總計(jì)使用位于第一輸入端和輸出端之間的、用于前進(jìn)擋的三個(gè)直接連接件。這三個(gè)連接件可用于直接從第一輸入端驅(qū)動(dòng)輸出端。此外，還可通過第二輸入端來驅(qū)動(dòng)輸出端，即，通過第二輸入端經(jīng)由兩個(gè)輸入端之間的連接件來驅(qū)動(dòng)第一輸入端，并且第一輸入端然后經(jīng)由三個(gè)連接件中的一個(gè)來驅(qū)動(dòng)輸出端。這也適用于第二輸入端和輸出端之間的用于前進(jìn)擋的三個(gè)直接連接件，它們一方面可用于實(shí)現(xiàn)第二輸入端和輸出端之間的直接驅(qū)動(dòng)并且實(shí)現(xiàn)從第一輸入端經(jīng)由第二輸入端到輸出端的間接驅(qū)動(dòng)。由此可用四個(gè)換檔撥叉來理論上實(shí)現(xiàn)十二個(gè)前進(jìn)檔位。
[0011]為了在兩個(gè)換檔檔位之間、特別是在兩個(gè)彼此相繼的換檔檔位之間切換，一方面可采用如在常規(guī)的雙離合器式變速器中所設(shè)的常規(guī)次序，其中，在從經(jīng)由兩個(gè)輸入端中的一個(gè)輸入端進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的起始換檔檔位到經(jīng)由兩個(gè)輸入端中的另一個(gè)輸入端進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的更高或更低的后續(xù)換檔檔位的換檔過程中，，漸變轉(zhuǎn)換"，這通過連續(xù)閉合用于驅(qū)動(dòng)后續(xù)換檔檔位的換檔離合器，同時(shí)連續(xù)打開用于驅(qū)動(dòng)輸出端的換檔檔位的換檔離合器來實(shí)現(xiàn)。在不中斷牽引力的情況下進(jìn)行從一個(gè)檔位到另一個(gè)的，，漸變轉(zhuǎn)換"。
[0012]另一方面，為了實(shí)現(xiàn)高數(shù)目的檔位必須設(shè)有所謂的支持性換檔(Stutzschaltung)。在此，在從起始的換檔檔位到后續(xù)換檔檔位的換檔過程中，既在起始的換檔檔位也在后續(xù)的換檔檔位中進(jìn)行經(jīng)由兩個(gè)輸入端中的同一個(gè)輸入端的驅(qū)動(dòng)，首先切換(，，漸變轉(zhuǎn)換")到支持-換檔檔位，在該支持-換檔檔位中功率路徑經(jīng)由這兩個(gè)輸入端中的另一個(gè)輸入端進(jìn)行。在經(jīng)由兩個(gè)輸入端中的另一個(gè)輸入端進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，掛入后續(xù)的換檔檔位，隨后切換到后續(xù)的換檔檔位，在該后續(xù)的換檔檔位中經(jīng)由同一個(gè)輸入端進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，該同一個(gè)輸入端也用于驅(qū)動(dòng)起始的換檔檔位。后續(xù)的換檔檔位的“掛入”的定義是切換對(duì)于經(jīng)由后續(xù)的換檔檔位進(jìn)行驅(qū)動(dòng)而言所必需的那些連接件。“切換”的定義是閉合離合器，以經(jīng)由已經(jīng)掛入的連接件來引導(dǎo)功率路徑。
[0013]本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種前述類型的雙離合器式變速器，該變速器在較小結(jié)構(gòu)空間的情況下實(shí)現(xiàn)盡可能多數(shù)目的檔位，其中，在換檔次序中不需要或者僅需要較少數(shù)目的支持性換檔。
[0014]該任務(wù)通過一種用于車輛的變速器來解決，該變速器能在若干個(gè)換檔檔位之間切換并且具有四個(gè)自由度，其中，一個(gè)自由度是第一輸入端，一個(gè)自由度是第二輸入端，一個(gè)自由度是輸出端，以及一個(gè)自由度是中間自由度。在第一輸入端和中間自由度之間設(shè)有至少兩個(gè)可用于前進(jìn)擋的可切換的連接件。在中間自由度和輸出端之間設(shè)有至少兩個(gè)可用于前進(jìn)擋的可切換的連接件。在第二輸入端和輸出端之間設(shè)有至少兩個(gè)可用于前進(jìn)擋的可切換的連接件，并且在第二輸入端和中間自由度之間設(shè)有至少一個(gè)可用于前進(jìn)擋的可切換的連接件。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)中所述的變速器不同的是，根據(jù)本發(fā)明的變速器具有總共四個(gè)自由度，其中，一個(gè)自由度包括了變速器齒輪組的所有構(gòu)件，例如軸和齒輪，它們?cè)诓徊僮髑袚Q元件的情況下彼此驅(qū)動(dòng)連接并且由此隨著彼此運(yùn)轉(zhuǎn)。在此設(shè)有中間自由度，該中間自由度的構(gòu)件在不操作或者閉合切換元件的情況下既不與輸入端中的一個(gè)輸入端驅(qū)動(dòng)連接，也不與輸出端驅(qū)動(dòng)連接。在此，這兩個(gè)輸入端可選地與中間自由度驅(qū)動(dòng)連接。在第二輸入端和輸出端之間設(shè)有至少兩個(gè)直接連接件。連接件和自由度的這種布置使得在從較低的檔位到較高的檔位的換檔次序中、在第二輸入端和輸出端之間的一個(gè)直接的換檔檔位之后可設(shè)有三個(gè)所產(chǎn)生的換檔檔位，其中始終以換檔次序從一個(gè)輸入端轉(zhuǎn)換到另一個(gè)輸入端。概念“直接的”換檔檔位表示其中功率路徑直接從輸入端之一(在此是第二輸入端)經(jīng)由連接件引導(dǎo)到輸出端并且中間沒有連接其它自由度的換檔檔位。概念“所產(chǎn)生的”換檔檔位表示其中功率路徑經(jīng)由至少三個(gè)自由度引導(dǎo)的換檔檔位。
[0016]對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的變速器，由此帶有九個(gè)或者更多個(gè)換檔檔位(檔位)的換檔次序是可能的，其中不要求支持性換檔，即原則上在兩個(gè)彼此相繼的檔位之間可從一個(gè)輸入端漸變轉(zhuǎn)換到另一輸入端。
[0017]倒擋可通過如下方式來實(shí)現(xiàn)，S卩，在第二輸入端和中間自由度之間設(shè)有為了實(shí)現(xiàn)倒擋而可切換的連接件。
[0018]較佳地，兩個(gè)輸入端分別可經(jīng)由一個(gè)離合器、特別是摩擦式離合器與驅(qū)動(dòng)機(jī)械、例如內(nèi)燃機(jī)連接。
[0019]變速器較佳地被控制成使得在所有采用的彼此相繼的前進(jìn)換檔檔位的次序中，驅(qū)動(dòng)交替地經(jīng)由輸入端中的一個(gè)輸入端進(jìn)行。由此可避免必須使用所謂的支持性換檔。
[0020]較佳地可規(guī)定，將變速器控制成使得在由至少三個(gè)彼此相繼的換檔檔位構(gòu)成的至少一組換檔檔位中，功率路徑始終經(jīng)由中間自由度與輸出端的連接件中的一個(gè)連接件來引
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[0021]還可規(guī)定，設(shè)有各自由至少三個(gè)彼此相繼的換檔檔位構(gòu)成的至少兩組換檔檔位，在這兩組之間設(shè)有一個(gè)換檔檔位，在該換檔檔位中，功率路徑從第二輸入端經(jīng)由第二輸入端和輸出端之間的連接件中的一個(gè)連接件被引導(dǎo)到輸出端。
[0022]下面根據(jù)附圖進(jìn)一步闡釋較佳的實(shí)施例。附圖中示出
[0023]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的變速器的自由度的示意性圖示，
[0024]圖2示出根據(jù)圖1的變速器的換檔次序的示意圖，
[0025]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的變速器的第一實(shí)施方式的示意性圖示，
[0026]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的變速器的第二實(shí)施方式的示意性圖示，
[0027]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的變速器的第三實(shí)施方式的示意性圖示，
[0028]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的變速器的第四實(shí)施方式的示意性圖示，
[0029]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的變速器的第五實(shí)施方式的示意性圖示，
[0030]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的變速器的第六實(shí)施方式的示意圖，以及
[0031]圖9示出在漸變轉(zhuǎn)換的換檔過程中的扭矩變化曲線。
[0032]圖1示出根