专利名称：用于对自动组合式变速器进行换挡控制的方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于对自动 组合式变速器进行换挡控制的方法。
背景技术：
较长时间以来公知如下的组合式变速器，该组合式变速器具有多 挡位的主变速器以及在传动技术上前置于所述主变速器的前置挡组和 在传动技术上后置于所述主变速器的分动器，并且该组合式变速器优 选地用于载货车辆。通过具有小传动比级差的、大多分两级实施的、 也可称为副变速器的前置挡组，在主变速器的传动比级之间的传动比 级差被大致二等分，进而总体上所提供的传动比级的数目加倍。通过
通常分为两级的分动器，整个变速器的扩展性(Spreizung)明显提高， 并且总体上所提供的传动比级的数目再次加倍。由此，与分三级的主 变速器(具有三个前进挡和一个倒挡)相关地获得12挡的组合式变速 器(具有总共十二个前进挡和最多四个倒挡)以及与分四级的主变速 器(具有四个前进挡和一个倒挡)相关地获得16挡的组合式变速器(具 有总共十六个前进挡和最多四个倒挡)。
与具有可比较的挡位数目以及类似的挡位分级和扩展性的单变速 器相比，组合式变速器具有明显更紧凑的尺寸和更小的重量。但因为 组合式变速器中很多换挡都要求传动比级在几个分变速器中变换，进 而相对复杂地进行，所以大多数公知的组合式变速器要么可部分自动 地换挡地构造，要么可全自动地换挡地构造。
申请人的关于自动组合式变速器的概况在ATZ 9/2004中在 772-783页上有所公开。由自动变速器的被称为AS-Tronic-Familie的结构系列，将AS-Tronic-mid结构系列的为中型载重载货汽车设计的变速 器和AS-Tronic结构系列的为重型载货汽车设置的变速器分别构造为 如下的组合式变速器，所述组合式变速器带有多级的(即设有三或四 个前进挡的)主变速器、前置于主变速器的分两级的副变速器以及后 置于主变速器的分两级的分动器。
主变速器分别以中间轴结构方式来实施，并设有非同步的牙嵌式 离合器，并且，在AS-Tronic-mid结构系列的情况下，主变速器具有唯 一的中间轴。在AS-Tronic结构系列的变速器中，出于重量优化和结构 空间优化的原因，存在两根中间轴。在这两个结构系列中，主变速器 可以选择性地用在直接挡位实施方案(iHC—min=l)中或用在快速挡位实 施方案(iHG_min<l)中。
副变速器分别构造为具有两个用于主变速器的可切换的输入常量 的中间轴变速器。分动器分别实施为分两级的行星变速器，所述行星 变速器具有可切换的直接连接(iBG=l)和可另选切换的高传动比(iBG 》1)。
例如由DE 101 43 994 Al公知组合式变速器的其它实施方式，该 组合式变速器分别带有主变速器、前置挡组和后置的分动器。
迄今为止，在AS-Tronic结构系列和AS-Tronic-mid结构系列的组 合式变速器中，副变速器的和分动器的分别整合在共同的换挡同步器 中的换挡离合器分别同步地构造，与此相反地，主变速器被牙嵌式换 挡，即，可非同步换挡地实施。但因为相关的同步换挡离合器由于复 杂的结构而价格昂贵，并需要相对大的结构空间，并且由于磨损而使 整个组合式变速器的使用寿命受到限制，为这种组合式变速器未来的
实施方案设置为除主变速器外，分动器也以牙嵌式切换的方式实施。
例如，在图la和lb中示出AS-Tronic结构系列的两个公知的组合式变速器的示意结构。主变速器HG实施为呈中间轴结构方式的直接挡
位变速器，并且具有一根主轴W2和两根中间轴W3a、 W3b。在根据 图la的实施方式中，主变速器HG分四级地构造有用于前进行驶的四 个传动比级Gl至G4以及用于倒车行驶的一个传动比级R。在根据图 lb的实施方式中，主变速器HG分三级地构造有用于前进行驶的三个 传动比级Gl至G3以及用于倒车行驶的一个传动比级R。
传动比级G1、 G2、 G3、 R或G1、 G2、 R的空套齿轮分别可转动 地支承在主轴W2上，并且可以通过配属的牙嵌式离合器进行切换。配 属的固定轮被抗扭地布置在中间轴W3a和W3b上。分别构造为直接挡 位的最高传动比级G4或G3可通过直接换挡离合器SV来切换。如果 可能的话，则各两个换挡离合器整合在一个共同的换挡同步器Sl/2、 S3/4或S1/R、 S2/3中。在根据图la的实施方式中，换挡同步器SR只 具有用于倒车行驶R的传动比级的换挡离合器。
前置挡组VG分两级地构造，并且同样以中间轴结构方式来实施， 其中，两个传动比级K1和K2形成主变速器HG的两个可切换的输入 常量。由于两个传动比级K1、 K2的微小的传动比差值，而将前置挡组 VG设计为副变速器。第一传动比级K1的空套齿轮可转动地支承在输 入轴W1上，此输入轴W1在图la和图lb的图示之外，通过可控的分 离离合器与构造为内燃机的驱动发动机相连。第二传动比级K2的空套 齿轮可转动地支承在输入轴W2上。两个传动比级K1、 K2的固定轮分 别抗扭地布置于在输入侧延长的中间轴W3a、 W3b上。前置挡组VG 的同步地构造的换挡离合器整合在共同的换挡同步器SV中。
传动技术上后置接上的分动器BG同样分两级地构造，而以带有 简单的行星齿轮组的行星结构方式来实施。在此，太阳轮PS抗扭地与 在输出侧延长的主轴W2相连。行星支架PT抗扭地与组合式变速器的 输出轴W4相连。内齿轮PH与带两个换挡离合器的换挡同步器SB相 连，借助于这两个离合器，分动器BG可以交替地通过内齿轮PH与固定的壳体部分的连接而切换到慢速行驶级L，以及通过内齿轮PH与行
星支架PT的连接而切换到快速行驶级S。与AS-Tronic变速器以往的 实施方式相反地，换挡同步器SB的换挡离合器在这里非同步地构造。
在此类组合式变速器中，由于分动器BG非同步的实施方案，而 需要专门的换挡流程，该换挡流程明显与在很大程度上相同却又设有 同步的分动器BG的组合式变速器不同。例如由DE 101 52 857 Al公 知一种对具有非同步的分动器BG的组合式变速器进行换挡控制的合 适方法。在该方法中主要设置为在分动切换时，首先前置挡组VG 和分动器BG为了中断动力流而切换到其中立位置，然后借助于变速器 制动器来制动主变速器HG，并且开始将驱动发动机的转速引向目标挡 位的同步转速。主变速器HG换挡之后，前置挡组VG同步地切换到其 目标传动比。随着通过驱动发动机达到同步转速，则挂入分动器BG的 目标传动比。
因为在分动切换时，主变速器HG相对于分动器BG相反地换挡， 即，在分动器BG从慢速行驶级L换高挡至快速行驶级S时，主变速 器HG从高传动比级(例如G4或G3)换挡至低传动比级(例如Gl或 G2)，在具有迄今常用的以升序或降序排列的传动比级布置的主变速 器HG中，分别需要在两个换挡滑槽与配属于所述换挡滑槽的换挡同步 器之间变换。针对根据图la和图lb公知的组合式变速器，该相互关 系对应不同的挡位跳跃被总结在图2a和图2b的表格中。因为自动的 滑槽变换分别包括控制或停止所配属的伺服驱动装置以及在第一个 换挡同步器的中立位置进行感测、在两个滑槽或换挡同步器之间的转 换，以及控制和感测所述伺服驱动装置进入第二个换挡同步器的目标 换挡位置上或者处于在第二个换挡同步器的目标换挡位置上，滑槽变 换不利地延迟地影响到整个换挡过程。
发明内容
在这样的背景下，本发明基于如下任务，即，介绍一种用来对自动组合式变速器进行换挡控制的、改善的方法。
本任务的解决方案由主权利要求的特征而得到。因而，根据本发 明的、用来控制分动切换的方法可以应用在组合式变速器中，该组合 式变速器具有多级的主变速器、置于主变速器之前的多级的副变速器 或者说前置挡组以及置于主变速器之后的多级的分动器，其中，副变 速器或者说前置挡组通过可控制的分离离合器与构造为内燃机的驱动 发动机相连，主变速器和分动器非同步地构造，并且主变速器和分动 器中每两个传动比级的换挡离合器分别整合在共同的、带两个换挡位 置和一个中立位置的换挡同步器中，其中，在分动切换时，至少在主 变速器中和在分动器中，分别进行两个传动比级之间的变换。
此外，该方法包括以下方法步骤-
- 打开连至驱动发动机的分离离合器，并减低驱动发动机处的 负荷；
- 切换分动器至中立，并且开始将驱动发动机的转速向目标挡 位的同步转速引导；
- 借助于变速器制动器来制动主变速器和副变速器或者说前置 挡组；
- 变换主变速器中的和副变速器或者说前置挡组中的传动比
级；
- 通过部分地闭合分离离合器来使分动器同步；
- 挂入分动器的传动比级；
- 同时或者在时间上重叠地在驱动发动机上加载负荷和/或完全 闭合分离离合器。
本方法与由DE 101 52 857 Al公知的方法的主要区别在于，在开 始分动切换时，通过打开连至驱动发动机的分离离合器和将分动器BG 切换至中立，无动力地对组合式变速器进行换挡；随后优选同时借助 于变速器制动器制动主变速器HG和副变速器或者说前置挡组VG直至接近于静止状态；在主变速器HG和副变速器或者说前置挡组VG中传 动比级变换优选在时间上并行地进行。
根据依据本发明的方法的对此另选的构造方案可以设置为，在主 变速器HG和副变速器或者说前置挡组VG中传动比级变换同时或者顺
次地进行。
根据另一改动方案可以设置为，与主变速器HG中传动比级变换一 起在那里进行滑槽变换。
此外可以设置为，倒数第二个方法步骤，即挂入变换分动器的新 传动比级，在至少部分打开分离离合器的情况下进行。
此外，在利用根据本发明的方法时可能有意义的是，在制动主变 速器之前，在副变速器或者说前置挡组中发生传动比级的变换。由此， 将主变速器的输入转速调整到对于制动过程有利的数值。
最后，被认为有利的是，主变速器和副变速器或者说前置挡组被 制动至这样一个转速，自该转速起，相应的牙嵌式离合器可以优选低 磨损地切换。
根据本发明的方法既可应用在根据图la和图lb的组合式变速器 的所介绍的公知结构中，又可应用在对于传动比控制具有优点的改进 的组合式变速器中，在改进的组合式变速器中不同于根据图la和图lb 的组合式变速器地设置为，在主变速器中，配属于最小传动比级和最 大传动比级的换挡离合器整合在共同的换挡同步器中。该新型组合式 变速器的具体结构还要在下面结合两个实施例来进一步阐述。
通过改进的组合式变速器的所提及的新型结构，最小传动比级和 最大传动比级分别在换挡技术上配属于同一换挡滑槽。这样带来的有利结果是，所有分动切换(在分动切换时，在主变速器中在最小传动 比级与最大传动比级之间进行变换)在那里在相同的换挡滑槽内，通 过相关换挡同步器从一个换挡位置到另一个换挡位置的简单转换而进 行。因而，为这样的换挡过程没必要实施单独的转速匹配。在齿轮组 以往的布置和换挡同步器的配属中常见的、在两个换挡滑槽或两个换 挡同步器之间的变换得以避免，由此，縮短分动切换的总切换时间进 行縮短分动切换期间的无牵引力阶段。在对组合式变速器进行换挡而 不对分动器进行切换时，不发生时间上的延迟，这是因为主变速器中 的滑槽变换在主变速器进行同步阶段期间进行。
为了阐明本发明，为说明书附上结合实施例的图示。在图中
图la示出具有分四级主变速器的公知组合式变速器的示意结构；
图lb示出具有分三级主变速器的公知组合式变速器的示意结构；
图2a示出根据图la的公知组合式变速器的分动切换的表格式总
览；
图2b示出根据图lb的公知组合式变速器的分动切换的表格式总
览；
图3a示出具有分四级主变速器的新型组合式变速器的示意结构； 图3b示出具有分三级主变速器的新型组合式变速器的示意结构； 图4a示出根据图3a的新型组合式变速器的分动切换的表格式总
览；
图4b示出根据图4b的新型组合式变速器的分动切换的表格式总 览，以及
图5示出在根据图3a和图3b的新型组合式变速器中，运用根据 本发明的方法进行分动切换的时间性流程。
具体实施例方式
在图3a和3b中示例地示出两个新型组合式变速器的示意结构。 主变速器HG分别以中间轴结构方式来实施，并且具有一根主轴W2和两根中间轴W3a、 W3b。在根据图3a的实施方式中，具有四个用于 前进行驶的传动比级Gl至G4和一个用于倒车行驶的传动比级R的主 变速器HG分四级地构造。在根据图3b的实施方式中，具有三个用于 前进行驶的传动比级Gl至G3和一个用于倒车行驶的传动比级R的主 变速器HG分三级地构造。
传动比级G1、 G2、 G3和R或者G1、 G2和R的空套齿轮分别可 转动地支承在主轴W2上，并且可以通过配属的牙嵌式离合器来切换。 所配属的固定轮被抗扭地布置在中间轴W3a或W3b上。分别构造为直 接挡位的最高的传动比级G4或G3可以通过直接换挡离合器来切换。
与根据图la和图lb的组合式变速器的开头所描述的公知实施方 式相区别的是，在新构造的主轴HG中，最小传动比级G1的齿轮组这 时在输入侧布置在直接挡位G4或G3的直接换挡离合器的旁边，并且 第一传动比级Gl的换挡离合器和直接挡G4或G3的换挡离合器分别 整合在共同的换挡同步器S1/4或S1/3中。其余传动比级的换挡离合器 相应地整合在换挡同步器S2/3、 SR或S2/R中。
前置挡组VG分两级地构造，并且同样以中间轴结构方式来实施， 其中，两个传动比级K1和K2形成主变速器HG的两个可切换的输入 常量。由于两个传动比级Kl、 K2的微小的传动比差值而将前置挡组 VG设计为副变速器。第一传动比级KI的空套齿轮可转动地支承在输 入轴Wl上，该输入轴Wl在图3a和图3b的图示之外通过可控的分离 离合器与构造为内燃机的驱动发动机相连。第二传动比级K2的空套齿 轮可转动地支承在输入轴W2上。两个传动比级Kl和K2的固定轮分 别抗扭地布置于在输入侧延长的中间轴W3a或W3b上。前置挡组VG 的同步地构造的换挡离合器整合在共同的换挡同步器SV中。
传动技术上后置于主变速器HG的分动器BG同样分两级地构造， 然而以利用简单的行星齿轮组的行星结构方式来实施。而分动器BG也能够以中间轴结构方式来构造。在此，太阳轮PS抗扭地与在输出侧延
长的主轴W2相连。行星支架PT抗扭地与组合式变速器的输出轴W4 联接。内齿轮PH与带两个换挡离合器的换挡同步器SB相连，借助于 这两个换挡离合器，分动器B G可以交替地通过内齿轮P H与固定的壳 体部分的连接而切换到慢速行驶级L，以及通过内齿轮PH与主轴W2 或者太阳轮PS的连接而切换到快速行驶级S。对此可选的是，在未示 出的快速行驶级S中，内齿轮PH与行星支架PT的切换连接也是可行 的。于是，分动器BG的结构会类似于图la和图lb的组合式变速器的 分动器BG的结构。换挡同步器SB的换挡离合器节省成本地非同步地 构造。
基于根据图3a和图3b的新型组合式变速器的构造方案，特别是 通过传动比级G1、 G2、 G3、 R或G1、 G2、 R的齿轮组的布置以及主 变速器HG中换挡同步器S1/4或S1/3的配属，大多数分动切换在这种 组合式变速器中可以在无需换挡滑槽或换挡同步器的变换的情况下实 施，进而与具有以升序或降序排列的传动比级的标准布置的公知组合 式变速器相比，大多数分动切换能够明显更快地实施。对于根据图3a 和图3b的新型组合式变速器，这种相互关系对应不同的挡位跳跃总结 在图4a和图4b的表格中。
对具有牙嵌式切换的分动器BG的组合式变速器的分动切换进行 控制的、根据本发明的方法示例性地分别呈针对具有根据图3a和图3b 的传动比级新型布置和换挡同步器配属的主变速器HG的流程图的形 式在图5中示出。
于是，图5示出在步骤S1中触发换挡后，布置在驱动发动机与 组合式变速器的输入轴Wl之间的分离离合器被打开，并且优选同时地 在步骤S2中驱动发动机被控制进入空转运行。在时间上与步骤S2相 重叠或者紧随其后地，在步骤S3中将分动器BG切换至中立(脱开BG)， 由此，整个组合式变速器既与驱动发动机分开，又与输出侧的传动系(即车轮)分幵，进而整个组合式变速器完全无负荷。随后在步骤S4
中，借助于变速器制动器将主变速器HG和前置挡组VG制动直至接近
于静止或直至完全静止(操作制动器)。同时或者在时间上重叠地以
歩骤S5开始将发动机转速与换挡目标挡位的同步转速进行匹配。
主变速器HG中传动比级的变换在步骤S6中进行，并且只要有必 要的话，就同时或者在时间上提前或推后在步骤S7 (转换VG)中进 行前置挡组VG中传动比级的变换。
因此，很显然的是，在根据图3a和图3b的组合式变速器的传动 比级的新型布置中，传动比级的变换相应于图5中的流程图地，仅以 在一个且为同一换挡滑槽内的变换或在换挡同步器内从一个换挡位置 到其它的换挡位置的变换(转换HG;步骤S6)来进行，与以往相比， 这可以明显更快地进行，进而缩短分动切换的切换时长。
在步骤S8 (闭合离合器)中，通过至少部分地闭合分离离合器， 分动器BG由于副变速器或者说前置挡组VG以及主变速器HG的加速 而进行同步，并且在后续的步骤S9 (接合BG)中挂入分动器BG的新 传动比级。然后，在步骤SIO (加载负荷)中驱动发动机加载负荷，并 且同时或者与步骤SlO并行地在步骤Sll (闭合离合器)中完全闭合分
宽茧A哭 向肉口储o附图标记
BG 分动器
Gl(第一)传动比级(属于HG)
G2(第二)传动比级(属于HG)
G3(第三)传动比级(属于HG)
G4(第四)传动比级(属于HG)
HG 主变速器
iBG BG的传动比
iHG HG的传动比
iHG—min HG的最小传动比
Kl(第一)传动比级(属于VG)
K2(第二)传动比级(属于VG)
L 慢速行驶级(属于BG)
PH内齿轮(属于BG)
PS太阳轮(属于BG)
PT行星支架(属于BG)
R 倒车-传动比级(属于HG)
S 快速行驶级(属于BG)
SB换挡同步器(属于BG)
SR 换挡同步器(属于HG)
SV换挡同步器(属于VG)、直接换挡离合器
51 方法步骤
52 方法步骤
53 方法步骤
54 方法步骤
55 方法步骤
56 方法步骤
57 方法步骤
58 方法步骤
59 方法步骤S10方法步骤
Sll方法步骤
Sl/2换挡同步器(属于HG)
Sl/3换挡同步器(属于HG)
Sl/4换挡同步器(属于HG)
Sl/R换挡同步器(属于HG)
S2/3换挡同步器(属于HG)
S2/R换挡同步器(属于HG)
S3/4换挡同步器(属于HG)
VG前置挡组、副变速器
Wl输入轴
W2主轴
W3a中间轴
W3b中间轴
W4输出轴
权利要求
1.用来对自动组合式变速器进行换挡控制的方法，所述组合式变速器具有多级的主变速器(HG)、前置于所述主变速器(HG)的多级的副变速器或者说前置挡组(VG)以及后置于主变速器(HG)的多级的分动器(BG)，在所述组合式变速器中，所述副变速器或者说前置挡组(VG)通过可控的分离离合器与构造为内燃机的驱动发动机相连，所述主变速器(HG)和所述分动器(BG)非同步地构造，并且所述主变速器(HG)和所述分动器(BG)中每两个传动比级的换挡离合器分别整合在共同的具有两个换挡位置和一个中立位置的换挡同步器中，其中，在分动切换期间，至少在所述主变速器(HG)中和在所述分动器(BG)中分别进行两个传动比级之间的变换，其特征在于以下方法步骤-打开连至所述驱动发动机的所述分离离合器，并且减低所述驱动发动机上的负荷；-将所述分动器(BG)切换至中立，并且开始将所述驱动发动机的转速引导至目标挡位的同步转速；-借助于变速器制动器来制动所述主变速器(HG)和所述副变速器或者说前置挡组(VG)；-变换所述主变速器(HG)中和所述副变速器或者说前置挡组(VG)中的所述传动比级；-通过部分地闭合所述分离离合器来使所述分动器(BG)同步；-挂入所述分动器(BG)的所述传动比级；-同时地或者在时间上重叠地在所述驱动发动机上加载负荷和/或完全闭合所述分离离合器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述主变速器 (HG)中和在所述副变速器或者说前置挡组(VG)中所述传动比级的 变换同时地或者顺次地进行(步骤S6、步骤S7)。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，与所述主变速器(HG)中所述传动比级的变换一起在所述主变速器(HG)中进行滑 槽变换。
4. 根据权利要求l至3至少之一所述的方法，其特征在于，在至 少部分地打开分离离合器的情况下进行倒数第二个方法步骤，即挂入 所述分动器(BG)的新传动比级。
5. 根据权利要求1至4至少之一所述的方法，其特征在于，在制 动所述主变速器(HG)之前，在所述副变速器或者说前置挡组(VG) 中发生所述传动比级的变换。
6. 根据权利要求1至5至少之一所述的方法，其特征在于，制动 所述主变速器(HG)和所述副变速器或者说前置挡组(VG)直至如下 的转速，自所述转速起，能够对相应的牙嵌式离合器进行切换。
全文摘要
本发明涉及一种用来对自动组合式变速器进行换挡控制的方法，该组合式变速器具有多级的主变速器(HG)、前置于主变速器(HG)的多级的副变速器或者说前置挡组(VG)以及后置于主变速器(HG)的多级的分动器(BG)。为了对换挡控制进行改善，设置以下方法步骤打开连至驱动发动机的分离离合器，并减低驱动发动机上的负荷；将分动器(BG)切换至中立，并且开始将驱动发动机的转速引导至目标挡位的同步转速；借助于变速器制动器来制动主变速器(HG)和副变速器或者说前置挡组(VG)；变换主变速器(HG)中和副变速器或者说前置挡组(VG)中的传动比级；通过部分地闭合分离离合器来使分动器(BG)同步；挂入分动器(BG)的传动比级；同时地或者在时间上重叠地在驱动发动机上加载负荷和/或完全闭合分离离合器。
文档编号F16H61/70GK101622479SQ200880007133
公开日2010年1月6日 申请日期2008年2月22日 优先权日2007年3月6日
发明者伯恩特·多贝勒, 约瑟夫·巴德尔, 马丁·米勒 申请人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司