用于运行变速器的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于运行变速器的方法，该变速器具有变速器输入轴、变速器输出轴、齿轮组以及电机，多个挡位能通过换挡元件在变速器输入轴与变速器输出轴之间在负载下进行换挡，在所置入的挡位中至少两个换挡元件是闭合的。
【背景技术】
[0002]在此，变速器尤其是多挡变速器，其中，预定数量的挡位也就是固定传动比在变速器输入轴与变速器输出轴之间通过换挡元件可进行换挡。换挡元件例如是离合器或制动器。这样的变速器特别是能在汽车上使用，以便使得驱动单元的转速输出能力和扭矩输出能力以合适的方式与汽车的行驶阻力相适配。
[0003]专利申请文件DE102012201377A1公开一种能无动力中断地换挡的变速器，其具有变速器输入轴、变速器输出轴以及在变速器输入轴与具有两个单行星齿轮组的主齿轮组之间的两条功率路线，所述单行星齿轮组具有在转速顺序上称为第一、第二、第三、第四轴的四个轴，在主齿轮组的第一轴上连接电机。
[0004]但是在现有技术中公开的能无动力中断地换挡的变速器不能进行从任一个挡位到其他任意挡位上的无动力中断换挡过程。在多数情况下该变速器的换挡逻辑尤其构造为，尤其是相邻挡位可在负载下进行换挡。
[0005]但是在汽车上使用变速器时希望，从所置入的挡位出发在负载下进行换挡过程，该换挡过程越过与置入的挡位相邻的挡位。例如应该能够从较高挡位直接地并在负载下换挡到较低挡位，以改善具有这样的变速器的汽车的加速性能。
【发明内容】
[0006]因此本发明的任务是，提供一种用于运行变速器的方法，通过该方法提高无动力中断地换挡的数量。
[0007]上述任务通过权利要求1的技术特征来解决，有利的实施方式由从属权利要求、说明书以及附图得出。
[0008]该变速器至少包括一个变速器输入轴、一个变速器输出轴、一个齿轮组以及一个具有转子和定子的电机。通过有针对性地操作换挡元件，可在变速器输入轴与变速器输出轴之间在负载下进行多个挡位的换挡。这种无动力中断换挡过程既可在升挡中也可在降挡中在两个负荷方向上进行，也就是说在牵引升挡、牵引降挡、倒拖升挡以及倒拖降挡过程中。
[0009]齿轮组具有至少两个行星齿轮组，它们包括多个轴。通过针对性闭合或打开所选的换挡元件，在换挡元件与齿轮组的轴相应地相配的情况下，在变速器输入轴和变速器输出轴之间可构成多个挡位。在此，换挡元件设置如下，在相邻挡位之间的换挡过程中始终至少一个换挡元件处于闭合中，仅一个换挡元件必须被打开，并且仅一个换挡元件必须被闭入口 ο
[0010]在由初始挡位向目标挡位的换挡过程中，在第一步骤中，借助于电机，在该时刻处于变速器功率流中的换挡元件中的一个处于基本上无负载状态。在此，“基本上无负载状态”可理解为换挡元件的一种状态，在该状态中打开换挡元件可以无损害以及无舒适性受损。该换挡元件在无负载状态不传递扭矩或仅传递很微小的扭矩。此外，电机这样作用在要被打开的换挡元件上，使得该换挡元件基本上变为无负载。经作用在变速器输入轴上的力矩和由电机产生的力矩的重叠，变速器输入轴和变速器输出轴之间的功率流在有些换挡过程中至少部分得到维持。换句话说，变速器保持在负载下。
[0011]在要被分离的换挡元件基本上处于空载时，该换挡元件在第二步骤中被打开。在此，电机的扭矩相应地得到维持，以便在打开期间保持换挡元件的无负载状态。
[0012]在换挡元件打开后，变速器输入轴和变速器输出轴之间的传动比依赖于转子的转速，原因是尤其不再存在运动学强制条件。这时电机取代打开的换挡元件承载那个以前由现在已经打开的换挡元件传递或支撑的负载。通过将电机连接在齿轮组上，负载的大小与传动比相应地可以是不同的。在第三步骤中，利用电机和/或利用变速器输入轴上的扭矩，变速器的两个轴之间进行转速同步。要被同步的轴是那些在目标挡位中应该通过换挡元件连接的轴。此外，由电机施加的扭矩相应地得到适配。转速同步可通过电机单独支撑，或通过变速器输入轴上的扭矩支撑，这例如通过与变速器输入轴处于操作连接的内燃机或另一电机来实现。同样转速同步单独通过作用在变速器输入轴上的扭矩来实现也是可行的。
[0013]在第三步骤中同步的第一轴或者与变速器输入轴连接，或者至少在换挡过程中相对其具有固定传动比，或者抗扭地固定设置，或者为齿轮组的一个轴。在第三步骤中同步的第二轴为齿轮组的一个轴。在第三步骤中同步的轴之中的第一轴为齿轮组的轴时，则这是在第三步骤中同步的轴之中的不同于第二轴的轴。
[0014]在第四步骤中，在第三步骤中要被同步的轴成功同步之后，在目标挡位要闭合的换挡元件被闭合。通过闭合换挡元件，齿轮组的运动学强制条件得以建立。接着电机的扭矩可得到卸除。因此无动力中断换挡过程结束。
[0015]电机的转子经至少一个附加行星齿轮组连接在齿轮组上。在此，该附加行星齿轮组具有第一、第二、第三轴。该附加行星齿轮组的第一轴与转子连接。该附加行星齿轮组的第二轴与齿轮组的一个轴连接。该附加行星齿轮组的第三轴与齿轮组的另一轴连接。通过将电机连接在齿轮组上实现，电机在每一个换挡过程中在打开换挡元件之后与换挡类型相关地仅仅通过给定电机转速或通过给定与变速器输入轴的转速成比例的电机转速，可促成齿轮组的运动学强制条件。如果电机直接连接在齿轮组的一个与至少一个换挡元件相配的轴上，并且如果该换挡元件在换挡过程中保持闭合，倘若已打开的换挡元件在变速器的功率流中处于实际的换挡过程之前，这样齿轮组在打开在换挡过程中要打开的换挡元件之后在运动学上是不确定的。这引起由变速器输入轴至变速器输出轴的功率流的基本上完全的扰动。
[0016]优选全部换挡元件构造为通/断式的换挡元件，它们不具有无级可变的扭矩传递能力。尤其是全部换挡元件构造为牙嵌式换挡元件，它们通过形状锁合形成连接。这改善变速器的机械效率，因为这种换挡元件在打开状态不会产生或近产生很微小的拖曳损失。
[0017]优选齿轮组具有两个行星齿轮组，这两个行星齿轮组具有在转速顺序上称作第一、第二、第三、第四的总共四个轴。在这种情况下，优选附加行星齿轮组这样连接在齿轮组上，齿轮组的第一轴在转速图中位于附加行星齿轮组的第一轴与齿轮组的第二轴之间。在此还要注意附加行星齿轮组的行星架固定传动比。由此可实现转子到齿轮组的轴的增大的传动比，因此电机在同样的有效功率下产生的扭矩更小，因此更轻且成本更低地构成。
[0018]根据第一实施方式，附加行星齿轮组的第二轴与齿轮组的第一轴连接。附加行星齿轮组的第三轴在这种情况下与齿轮组的第二、第三、第四轴连接。
[0019]根据第二实施方式，附加行星齿轮组的第二轴与齿轮组的第二轴连接。附加行星齿轮组的第三轴在这种情况下与齿轮组的第三或第四轴连接。
[0020]根据第三实施方式，附加行星齿轮组的第二轴与齿轮组的第三轴连接。附加行星齿轮组的第三轴在这种情况下与齿轮组的第四轴连接。
[0021]优选附加行星齿轮组的太阳轮为附加行星齿轮组的第一轴的组成部分。在附加行星齿轮组构造为负传动比齿轮组的情况下，附加行星齿轮组的行星架为附加行星齿轮组的第二轴的组成部分，附加行星齿轮组的齿圈为附加行星齿轮组的第三轴的组成部分。若附加行星齿轮组构造为正传动比齿轮组，这样齿圈和行星架的配置方式交换，如此则附加行星齿轮组的齿圈为附加行星齿轮组的第二轴的组成部分，附加行星齿轮组的行星架为该附加行星齿轮组的第三轴的组成部分。因此只要附加行星齿轮组的所述构件不以相同的转速转动，附加行星齿轮组的第二轴的转速始终介于附加行星齿轮组的第一轴和第三轴的转速之间。
[0022]取而代之，附加行星齿轮组也可以如此连接在齿轮组上，齿轮组的第四轴在转速图上位于齿轮组第三轴与附加行星齿轮组的第一轴之间。
[0023]根据另一可选方案，附加行星齿轮组也可如此连接在齿轮组上，附加行星齿轮组的第一轴在转速图上处于齿轮组的第一轴和第四轴之间。在此需要注意，通过适当选择行星架固定传动比，附加齿轮组的第一轴的位置在转速图上不与齿轮组的第二和第三轴重置。
[0024]优选在由初始挡位向目标挡位换挡的过程中，一起考虑具有相同或相近传动比的挡位。例如具有相同传动比的挡位在以下情况可能出现:闭合的换挡元件和打开的换挡元件的不同组合可能性导致同样的运动学强制条件；或者变速器输入轴和变速器输出轴之间的运动学强制条件已经通过闭合两个换挡元件而固定下来，并且第三换挡元件被闭合，其不会对变速器输入轴和变速器输出轴之间的强制条件产生影响，原因是例如其不处于变速器的功率流中。相近传动比的挡位在以下情况可能出现:闭合的换挡元件和打开的换挡元件的不同组合可能性导致不同的行星齿轮组运动学强制条件，可是变速器输入轴和变速器输出轴之间具有相近的传动比。在这种情况下，当较大传动比除以较小传动比所得商小于1.1时，特别优选小于1.05时，挡位之间的传动比关系可视为相近。这种挡位通常不列入换挡逻辑中。换言之，通常依赖于边界条件如构件负荷、换挡逻辑、效率或升学，来仅仅选择这些挡位中的一个。在换挡逻辑上通过对这样的挡位进行合并，可供使用的超越相邻挡位的无动力中断换挡过程的数量可得到进一步提升。
[0025]变速器可为汽车的混合动力传动系的组成部分。该混合动力传动系除了变速器还具有内燃机。该内燃机或者直接、或者经联轴器、或者经扭矩变送器与变速器的变速器输入轴连接或可连接。在此，该汽车不但可以通过内燃机驱动，还可以通过变速器的电机驱动。可选地，该变速器具有附加电机，该附加电机布置为，经该附加电机的转子向变速器的输入轴输送扭矩并且这样起动内燃机。这样做的优点是，该内燃机可利用附加电机进行起动，不需要对同步的电力行驶运行产生影响，在该电力行驶运行中汽车单独由变速器的电机进行驱动。
[0026]轴不能仅仅理解为用于传递扭矩的例如圆柱形的可旋转支承的机械元件，而在更多情况下其还可理解为一般性的将单个构件或元件彼此连接的连接元件，尤其可理解为将多个元件抗扭连接的连接元件。
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